桨 - 开放存取奖励制度GydF4y2Ba
DOI:10.2240 / azojomo0246GydF4y2Ba

热臭氧处理聚合物的表面改性GydF4y2Ba

HidetoshiGydF4y2BaK.GydF4y2BaUmagai.GydF4y2Ba,孝之ķGydF4y2BausunokiGydF4y2Ba和Takaomi KGydF4y2Ba大林GydF4y2Ba

版权广告科技;被许可人Azom.com Pty Ltd.GydF4y2Ba

这是一篇AZo开放获取奖励系统(AZo- oars)的文章,在AZo- oars的条款下分发GydF4y2Ba//www.washintong.com/oars.aspGydF4y2Ba提供了不受限制的使用,所以提供了原始工作的正确用途,但仅限于非商业分配和繁殖。GydF4y2Ba

Azojomo(ISSN 1833-122X)体积GydF4y2Ba2007年12月3日GydF4y2Ba

涵盖的主题GydF4y2Ba

摘要GydF4y2Ba

关键词GydF4y2Ba

介绍GydF4y2Ba

实验GydF4y2Ba

亚博网站下载材料与样品制备GydF4y2Ba

臭氧生成和聚合物处理GydF4y2Ba

结果与讨论GydF4y2Ba

臭氧化聚合物的FT-IR分析GydF4y2Ba

聚氯乙烯的DRS-FT-IR光谱GydF4y2Ba

暴露温度对红外光谱的影响GydF4y2Ba

反射吸收光谱GydF4y2Ba

臭氧处理的影响GydF4y2Ba

结论GydF4y2Ba

确认GydF4y2Ba

参考GydF4y2Ba

联系方式GydF4y2Ba

摘要GydF4y2Ba

聚乙烯的表面改性(PE),聚(氯乙烯)(PVC)和聚苯乙烯(PS),用热进行臭氧(OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba)治疗以改善它们的性质。将聚合物薄膜暴露于干燥oGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba在不同温度下具有3026ppm的气体。施用DRS-FT-IR和UV-Vis-Nir吸收方法观察所处理聚合物的表面特性。分配给C = O拉伸的吸收带,出现在1720厘米附近GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba用OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba在65°C,而OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba处理在25℃下显示出C = O带的表面上没有外观。在PS中,OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba氧化过程与温度无关。对比PE-OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba和ps-oGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba系统显示出现了表面改性的不同过程。此外,接触角测量表明PE和PS的表面润湿性得到了热量oGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba治疗。GydF4y2Ba

关键词GydF4y2Ba

表面GydF4y2BamGydF4y2Baodification,聚乙烯,聚(氯乙烯),聚苯乙烯,臭氧GydF4y2BaT.GydF4y2BareatmenGydF4y2BaT.GydF4y2Ba

介绍GydF4y2Ba

聚合物表面的化学改性是在各种实用的工业技术的重要[GydF4y2Ba1-6GydF4y2Ba].特别是通过气体分子激发的气态活性物质已被广泛用于改变各种聚合物的表面。这些改性方法可用于电晕,火焰和等离子体处理,是聚合物表面改性的方便技术。例如,在血浆氧化过程下,可以在聚合物表面层中引入官能团以增加其自由能中的极性组分[4]。聚合物表面上的气态处理需要反应性物质如氧自由基[6,9],这对这种治疗有用而有效。近年来,绿色化学技术吸引了更令人兴趣的是在不高能耗的情况下修改温和和安全条件下的表面。即,需要在气相中使用活性物质作为一种新技术。因此,我们专注于oGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba,具有改性聚合物表面的潜在能力。与放电等离子体技术相比,OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba治疗具有一定的优势;该系统提供了环境安全的物种,因为ØGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba只分解至OGydF4y2Ba2GydF4y2Ba[GydF4y2Ba7,8GydF4y2Ba].此外,在常压下用OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba.但只有OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba似乎比等离子体处理的要低得多。所以,近期办理O实例GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba治疗包括紫外光(UV)OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba接触聚合物表面[GydF4y2Ba9,10GydF4y2Ba].在这种情况下,紫外线分解OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba形成活性物种,然后进行处理[7,10,11]。然而,在OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba用于聚合物表面改性的处理。在本作本作的工作中,聚合物表面改性热oGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba描述了聚合物的处理。自O.以来GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba热分解为O.GydF4y2Ba2GydF4y2Ba和o [8],oGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba过程有望实现高效改性聚合物类似于UV / OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba治疗。thermal-O后GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba采用红外光谱(DRS-FT-IR)、紫外/可见/近红外光谱(UV/VIS/NIR)和接触角测量对聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)和聚苯乙烯(PS)(方案1)的表面性能进行了评价。特别是聚合物o的温度依赖性GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba修改集中。GydF4y2Ba

方案1。GydF4y2Ba聚合物的化学结构。GydF4y2Ba

实验GydF4y2Ba

亚博网站下载和样品制备GydF4y2Ba

用于o的聚合物的样品制备GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba处理进行如下:聚乙烯(PE)(德国默克公司,MW = 66000),聚(vinylchoride)(PVC)(Nipon ZEON,日本,MW = 65000)和聚苯乙烯(PS)(NACALAI TESQUE,日本,MW= 120000)作为原料聚合物。当形成PE膜,PE粉末24小时,在60℃下真空干燥并在150℃在玻璃板上进行加热。熔融的PE形成的膜具有约150μm的厚度。在PVC和PS,湿浇铸过程被利用;聚合物的5重量%的浓度在40溶解在50毫升四氢呋喃(THF)处理24小时℃。各聚合物溶液在25℃流延在玻璃板上(200×200mm的GydF4y2Ba2GydF4y2Ba),约100µm厚,然后在25℃下立即凝固。固化后用蒸馏水清洗去除THF溶剂,在40℃下干燥GydF4y2Ba在真空内GydF4y2Ba所有实验用水均在净化系统(Yamato, Japan, WG221)中制备。GydF4y2Ba

臭氧发生器GydF4y2Ba和聚合物的治疗GydF4y2Ba

为了GydF4y2Ba聚合物改性,制备的聚合物GydF4y2Ba样品被设置成一个派热克斯玻璃圆筒(20毫米外径的和200mm的高度)的底部,如图1中所示的汽缸中的聚合物是通过在油浴中的25-65℃的范围内加热。O.GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba采用静音放电臭氧发生器(ZC60-MM, Silver Seiko Ltd, Japan)产生氧气。在780托(1托= 133帕),OGydF4y2Ba2GydF4y2Ba(99.9%,日本太阳山素)作为OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba源。OGydF4y2Ba2GydF4y2Ba(1.0 nl / min)由流量计(kusano,ft-1100)控制和o的总压力控制GydF4y2Ba2GydF4y2Ba通过巴塔伦压力122a测量流程。生成oGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba与3026 ppm的(W / V)浓度(1.35x10GydF4y2Ba-4GydF4y2Bamol/l),四个臭氧发生器串联(图1)GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba用一个充电电压为140 V的变压器进行浓缩。O.GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba浓度使用UV分光光度计测量上游在缸设备(岛津UV-190),以监视最高的Oapp亚博体育GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba带在254nm哈特利[GydF4y2Ba1GydF4y2Ba2]。GydF4y2Ba

图1。GydF4y2BaO原理图GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba用于聚合物处理的流动系统。评价啊GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba浓度UV光谱仪器被包括在无声放电线路。警:压力计,V:阀,F:流量计。GydF4y2Ba

聚合物的臭氧分解在25℃和65℃的范围内进行GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba暴露于各种处理时间。Ø后GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba采用漫反射光谱(DRS) (Shimadzu DRS-8000)方法对聚合物处理后的表面进行FT-IR光谱(Shimadzu FTIR 8100)评价。处理后的聚合物表面的红外光谱分辨率为4cmGydF4y2Ba-1GydF4y2Ba光谱范围为450至4000厘米GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba.对于一个光谱,平均40次扫描。通过测量与纯水的接触角对聚合物表面进行了表征。接触角的测量使用TYPE CA-A (kyyouwa Chemical Industry Co. Ltd)。用Jasco V-570光谱仪测量了处理后的表面在紫外-可见-近红外(UV-VIS-NIR)区域的反射光谱和吸收光谱。在UV-VIS-NIR区域,通过积分球采集样品表面的反射光束到PbS检测器(Jasco ISN-470)。GydF4y2Ba

结果与讨论GydF4y2Ba

傅立叶变换红外光谱GydF4y2Ba臭氧化聚合物的分析GydF4y2Ba

观察用O处理的聚合物表面GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba在不同的温度下,在O之后采取DRS-FT-IR光谱GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba治疗。GydF4y2Ba图2显示了原始PE(A)的FT-IR光谱,并通过O处理PEGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba在25(b),45(c)和65°C(d)下3小时。光谱(A)在720,1481和2927cm处表示三个特征IR带GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba,它被分配到chGydF4y2Ba2GydF4y2Ba摇摆,CHGydF4y2Ba2GydF4y2Ba剪,CHGydF4y2Ba2GydF4y2Ba拉伸,分别[GydF4y2Ba13,14GydF4y2Ba].我们注意到,光谱(B)的FT-IR轮廓与未经处理的PE的(a)非常相似,但在1720年的新峰值GydF4y2Ba厘米GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba由O.出现GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba当处理温度提高到45°C和65°C时,在1100和1720 cm附近出现红外波段GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba,分别归因于C-O和C=O的拉伸。这些红外强度随着O的增加而逐渐增加GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba接触温度。我们证实,在没有O的情况下,在65°C下6 h,这些条带没有被观察到GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba.同样,在25°C下用O处理6 h,观察到与图2 (b)相似的光谱GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba.因此,PE在O状态下有形成C-O和C=O基团的趋势GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba大气通过增加温度。GydF4y2Ba

图2。GydF4y2BaPE (a)在25 (b)、45 (c)和65°c (d)臭氧下暴露3小时的FT-IR光谱。GydF4y2Ba

DRS-FT-IRGydF4y2Ba光谱的PVCGydF4y2Ba

同样,在OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba在不同温度下暴露3小时。在图3中,未经处理的PVC (a)在617和693 cm处显示了特征的红外波段GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba对于C-CL拉伸,1440厘米GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba用于C-H弯曲,以及1260、1325和2964厘米GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba对于C-H拉伸。C = O频段的外观为1724厘米GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba说明未经处理的PVC表面氧化后含有较少的C=O基团。测量了聚氯乙烯在25℃、45℃和65℃下的光谱和聚乙烯。然而,在这些病例中,治疗后的PVC的红外光谱并没有显著差异。图4为膜后PS的FT-IR谱图GydF4y2Ba对待啊GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba在各种温度下3小时。在未处理的PS的光谱(A)中,在3010和3080cm处拉伸的芳族C-H的特性IR带GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba和泛音和组合带由于C-H外平面为1600-2000厘米GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba被观察到。在1000 ~ 1200 cm范围内出现了芳香环CC伸长和芳香C-H平面内的IR带GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba地区。对PS薄膜进行OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba在25°C时,合成的红外光谱在1743 cm处发生显著变化GydF4y2Ba-1GydF4y2BaC = O伸展。在45°c和65°c用O处理PS的光谱(c)和(d)中GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba1743厘米GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba乐队也被观察到。我们注意到C = O的拉伸带的外观与曝光温度无关。GydF4y2Ba

图3。GydF4y2Ba聚氯乙烯(a)暴露于OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba在25 (b)、45 (c)和65°c (d)下放置3小时。GydF4y2Ba

图4。GydF4y2BaPS (a)暴露于臭氧25 (b)、45 (c)和65°c (d)的FT-IR光谱。GydF4y2Ba

E.GydF4y2Baffect上红外光谱暴露温度的GydF4y2Ba

总结了暴露温度对聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯红外光谱的影响,以及各红外波段强度与CH的比值GydF4y2Ba2GydF4y2Ba拉伸带附近2927至70年厘米GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba进行比较。的IR带的所得比率随温度作图。图5示出每个比率的值的变化,在25,45和65℃观察到。每个图中的左侧的点是没有O将得到的IR数据GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba曝光在25℃。如温度在PE在1720厘米增加从25℃至65℃,C = O的比率GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba对CHGydF4y2Ba2GydF4y2Ba拉伸:在2927厘米GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba分别从0.02逐渐增加到0.18。但是C=O的PVC值相对于CHGydF4y2Ba2GydF4y2Ba拉伸1724厘米GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba/ 2964厘米GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba与未经处理的数据相比变化不大。在PS中,在1743 cm处有C=O带GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba显著出现如在图4中示出的比率的值GydF4y2Ba1743厘米GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba/ 2970 cm.GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba带分别在25°C和65°C时为0.7和0.8。然后,在o下GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba在25°C至65°C范围内,观察到它们的比值值有微小变化。在数值的比值为1050厘米GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba到2970厘米GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba对于苯环CC拉伸到CHGydF4y2Ba2GydF4y2Ba拉伸,当温度变高时,倾向于减少苯环带。显然,苯环带的减少对应于PS中的C = O带的增加,因为温度在O下到O的温度从25℃变为65°CGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba暴露。当温度在o的存在下增加时GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba,可知O的自分解GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba接着[8];O.GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba→GydF4y2BaO.GydF4y2Ba2GydF4y2Ba+ O的形成促进了PE表面C=O基团的形成。图6为65℃下不同曝光时间处理的聚合物的红外强度比值。随着曝光时间的增加,PVC的C=O波段强度变化不大。然而,617厘米的C-ClGydF4y2Ba-1GydF4y2Ba与CHGydF4y2Ba2GydF4y2Ba伸展在2964厘米GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba在O.GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba.在PS中,C=O波段随处理时间的增加而增加,直到30min,然后在0.7~0.8附近趋于稳定。此外,数据表明,苯环带在1050厘米处GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba被OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba暴露。与PS相比,比率为720厘米的值稍差GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba到2927厘米GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba观察到治疗的PE。认为C = O的形成机制在PE和PS中是合理的。此外,值得注意的是,PE表面上的C = O组的形成具有诱导期[GydF4y2Ba1GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba]在0至30分钟的范围内。GydF4y2Ba

PE的结果表明,根据PE表面对C = O形成的速率确定温度。因此,认为o是合理的GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba分解不足以在30分钟内处理表面。即,更长的治疗时间增强了oGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba在聚合物附近分解成O种。所生成的O对PE进行了有效的侵蚀,在PE表面形成了C=O基团。虽然PVC的IR数据变化不大,但与PE的变化趋势相似。由于PE的氧化过程取决于暴露温度,OGydF4y2Ba3.GydF4y2BaPE表面上的分解产生活性物质,如羟基自由基(GydF4y2Ba )[7,16,17]。PS表面C=O的形成与暴露温度无关。说明PS表面经过O处理GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba通过臭氧化的中间物种[10],[10]是由O之间相互作用的热分解直接形成的GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba和苯基环。在OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba与不饱和碳键-C=C-基团反应[10,18 -21],OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba-ps考虑苯环和o之间的臭氧地形成GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba.因此,C = O组可能出现在形成的臭氧化合物复合物之后;臭氧的分解是PS表面上C = O形成的原因。GydF4y2Ba

图5。GydF4y2BaIR频段与o对处理温度的比例GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba暴露在(a) PE, (b) PVC和(c) PS上。每个图中都显示了红外波段值的描述。GydF4y2Ba

图6。GydF4y2Ba在(a) PE, (b) PVC和(c) PS中观察到的红外波段比值图GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba在处理不同的曝光时间。温度是65°C。GydF4y2Ba

R.GydF4y2Baeflectance吸收光谱GydF4y2Ba

如图7所示,PS的反射吸收光谱支持C=O基团引入PS,即220 nm区域由于C=O的吸收带增加,在268nm[13]附近波段变宽。这显然支持了PS的芳香环被O修饰GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba.对于PE(痕迹(a)), CHGydF4y2Ba2GydF4y2Ba峰在1731 nm处出现,但在OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba治疗。此外,PE在200 ~ 250 nm区域的吸收带显著增加GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba治疗。在UV区域中,需要考虑从PE表面减去PE的氢原子,然后引入氧物质作为C = O基团的形式。然而,PVC光谱呈现了吸收带的几个变化。这表明氯化物原子可能会干扰这种oGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba对聚合物表面的侵蚀。GydF4y2Ba

图7。GydF4y2BaPE、PVC和PS在无O和有O时光谱的反射吸收GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba在65℃下处理3小时。GydF4y2Ba

臭氧处理的影响GydF4y2Ba

为了评估o的效果GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba在65℃下进行处理,接触角测量如图8所示。在O的存在下,在65°C处理的每个聚合物表面,在20°C下测量了PE、PVC和PS薄膜上纯水的接触角GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba.此外,为参考数据,聚合物处理OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba气体在不同温度下的暴露时间。对于PVC (b),即使处理时间延长3 h,接触角变化不大。对于PE (a),接触角随O的增加而减小GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba治疗时间为1小时,然后在约81.2°处变得高达3小时。图9列出了用O处理的这些聚合物表面的水的接触角的值GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba25°C和65°C。在PE中观察到65°C下观察到的接触角合成值高于25°C下观察到的接触角合成值。即25°C处理的102.7°大于65°C处理的81.2°。很明显,OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba处理在更高的温度提高PE的亲水性质的程度。与此相反,图(c)中在图8中显示,接触角的值从75.8°至18°降低与曝光时间的增加。这表明,将OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba暴露在65°C下改善PS的表面润湿性。此外,相对于PE和PVC的PS的亲水性显着增加。GydF4y2Ba如图9所示,PS表面被O处理PS的值为26.0°GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba在25°C。仅通过O改性,PS表面具有亲水性GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba曝光在低温下。在oGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba-PS体系中C=O生成随温度变化的实验结果与FT-IR光谱吻合较好。类似的结果也显示在OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba体育系统。有趣的是,温度对O改性表面的依赖关系GydF4y2Ba3.GydF4y2BaPS和PE。比较25°C和65°C测量的接触角,显然,65°C处理的样品略高于25°C处理的样品。在65℃下,亲水性的增加对C=O基团的形成是有效的。这是由于热氧的作用GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba治疗PE。相对于PE,PS修改大多进行独立于曝光温度的。因此,形成的C = O PS的基团而改善的表面润湿性不是由于主要是这样的热-OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba治疗;也就是PS-OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba复杂的分解啊GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba在低温条件下。GydF4y2Ba

图8。GydF4y2Ba对o的水接触角度的图GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba每种聚合物的曝光时间。O.GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba治疗在65°C进行。GydF4y2Ba

图9。GydF4y2Ba在每个聚合物表面测量水接触角。O.GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba暴露在25°C和65°C。GydF4y2Ba

结论GydF4y2Ba

本作适用于热o的聚合物改性GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba治疗。使用DRS-FT-IR和UV / VI / NIR光谱和用于处理过的PE,PVC和PS的接触角测量来进行聚合物的表面表征。聚合物DRS-FTIR光谱的结果表明,表面上的C = O基团在PE和PS在65℃处理的PE和PS上形成。对于C = O外观,PE的C = O带强度小于PS的趋势。发现o治疗oGydF4y2Ba3.GydF4y2BaPS表面与曝光温度无关,但在PE-O中GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba.表面氧化形成的C=O基团与暴露温度密切相关。因此,我们得出热氧GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba治疗改善了具有润湿性的PE表面。另一方面,在PS-O中GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba,O-GydF4y2Ba3.GydF4y2BaPS表面不受暴露温度影响直接氧化。这导致了OGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba治疗增强了PS表面的润湿性而无需更高的温度。GydF4y2Ba

确认GydF4y2Ba

这项工作得到了21世纪的部分支持GydF4y2Ba圣GydF4y2Ba世纪COE计划,创造具有超级功能的杂交材料,形成长冈工业大学的国际研究教育中心。亚博网站下载GydF4y2Ba

参考GydF4y2Ba

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