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Dokumentenidentifikation DE69023514T2 18.07.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0527129
Titel VERBESSERTE FLECKENBESTÄNDIGHEIT VON NYLONTEPPICHEN.
Anmelder Burlington Industries Inc., Greensboro, N.C., US
Erfinder JENKINS, William, G., Lexington, VA 24450, US
Vertreter Dr. Werner Geyer, Klaus Fehners & Partner, 80687 München
DE-Aktenzeichen 69023514
Vertragsstaaten DE, FR, GB, GR
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 09.11.1990
EP-Aktenzeichen 919011684
WO-Anmeldetag 09.11.1990
PCT-Aktenzeichen US9006579
WO-Veröffentlichungsnummer 9117301
WO-Veröffentlichungsdatum 14.11.1991
EP-Offenlegungsdatum 17.02.1993
EP date of grant 08.11.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.07.1996
IPC-Hauptklasse D06P 3/06
IPC-Nebenklasse D06P 3/24   C09B 45/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft die Verbesserung der Fleckenunempfindlichkeit, Lichtechtheit und Ozonbeständigkeit von Nylon, insbesondere von Nylonteppich.

Hintergrund der Erfindung

Fleckenunempfindliche Nylonteppiche erfreuen sich einer beachtlichen Marktakzeptanz. Fleckenunempfindlichkeit wird Nylon typischerweise durch Behandlung der Fasern in Form eines festen Filaments oder in Form eines Teppichs durch Anwendung einer chemischen Appretur verliehen, wie sie in den folgenden US-Patenten von Monsanto beschrieben wird: US-A-4,501,591, 4,592,940 und 4,839,212.

Nylonteppichfasern werden im allgemeinen in Gruppen eingeteilt, die von ihrer Aufnahmefähigkeit von sauren Farbstoffen und basischen oder kationischen Farbstoffen abhängen. Kationisch färbbares Nylon enthält innerhalb der Polymerstruktur SO&sub3;H-Gruppen oder COOH-Gruppen, die kationische oder basische Farbstoffe aufnehmen können. Sauer färbbares Nylon ist im wesentlichen handelsübliches Nylon, wie zum Beispiel Polyhexamethylenadipamid und Polycaprolactam. Sauer färbbares Nylon unterscheidet sich nach Gruppen und wird charakterisiert als schwach färbbar mit sauren Farbstoffen, durchschnittlich färbbar mit sauren Farbstoffen oder tief färbbar mit sauren Farbstoffen.

Kationisch färbbares Nylon zeigt im allgemeinen von Natur aus Fleckenunempfindlichkeitseigenschaften, insbesondere gegenüber säureartigen Flecken verglichen mit anderen Nylonarten, die für Teppiche verwendet werden. Kationisch färbbares Nylon ist mit ausgewählten kationischen Farbstoffen färbbar, leidet aber an geringerer Lichtechtheit, insbesondere bei hellen Farbtönen, als vergleichbare Farbtöne, die auf sauer färbbarem Nylon unter Verwendung von monosulfonierten oder vormetallisierten sauren Farbstoffen gefärbt werden. Dies führte zu einer geringeren Verwendung von kationisch färbbarem Nylon als Teppichfaser. Die der Faser innewohnenden nützlichen Eigenschaften, die sie im übrigen als Teppichfasern attraktiv machen, wurden vorher nicht vollständig erkannt.

Die JP-A-1 223 908 offenbart antifleckenempfindlichen Polyamidteppich mit einem Florgarn, das aus kationisch färbbaren Polyamidfasern besteht, die mit einem metallhaltigen sauren Farbstoff bei einem pH-Wert zwischen 7 und 8 gefärbt wurden. Die Fleckenunempfindlichkeit wird durch Behandlung mit einem fluorinierten Harz erzielt.

Diese Erfindung stellt ein Verfahren zum Färben von kationisch färbbarem Nylon mit sauren und vormetallisierten sauren Farbstoffen bereit, die einen Nylonteppich ergeben, der verbesserte Eigenschaften hinsichtlich Fleckenunempfindlichkeit besitzt.

Die bevorzugten Techniken zur Durchführung der Erfindung schließen Dampffärben, Pad-/Steam-Färben, kontinuierliches Teppichfärben und dergleichen ein. Beispiele zur Veranschaulichung der Färbeverfahren, die für das Verfahren dieser Erfindung als geeignet angesehen werden, sind:

Pad/Steam-Verfahren:

Ein Färbebad wird, wie folgt, hergestellt:

Guar Gum (Celcagum V-60) 0,3

Antischaummittel (Sedgekill AO) 0,15

Benetzungs-/Durchdringungsmittel (Farbbad SS-75) 0,7

vormetallisierter saurer Farbstoff X% (der pH-Wert wird auf 6,0 mit Mononatriumphosphat eingestellt)

und auf das kationisch färbbare Nylon bei einer Naßaufnahme von 90 bis 140%, basierend auf dem Gewicht des Garns, angewendet. Für eine exakte Fixierung wird das Garn für 6 bis 12 Minuten mit Dampf behandelt, dann gewaschen, extrahiert, mit einem fluorchemischen schmutzabweisenden Mittel behandelt und getrocknet.

Damdifärben - es wird ein wäßriges Färbebad hergestellt, das die benötigte Menge an vormetallisiertem sauren Farbstoff enthält, der pH-Wert wird mit Mononatriumphosphat auf 6,0 eingestellt und wahlweise werden bis zu 0,5% Irgasol SW, ein schwach kationisch komplexbildendes Mittel, das die Anfangsgeschwindigkeit des Färbens des sauren Farbstoffes durch Komplexbildung mit dem Farbstoff verzögert und dann langsam den Farbstoff gegenüber der Faser in dem Maß freisetzt, wie die Temperatur ansteigt, zugesetzt. Die Temperatur des Färbebades liegt anfänglich bei 80ºF (27º C) und wird mit einer Rate von 2ºF pro Minute auf 140ºF (60ºC) erhöht und bei dieser Temperatur für 15 Minuten gehalten, wonach sie wieder mit 2ºF pro Minute auf 208 bis 212ºF (98 - 100ºC) angehoben wird. Das kationisch färbbare Nylon wird dann für 30 bis 60 Minuten oder länger, nach Bedarf, dampfgefärbt, um die gewünschte Farbtiefe zu erhalten.

Kationisch färbbare Nylons umfassen veranschaulichend:

Filament:
Dupont Monsanto Allied "Antron" Type "Antron Lumena" Nylonfaser Ultron "Anso" Type "Zeftron"

Eine Affinität gegenüber kationischen Farbstoffen wird im allgemeinen durch das Einbringen eines Monomers erreicht, das Sulfonsäuregruppen enthält. So läßt sich eine solche Veränderung einer Polyamidfaser durch Zugabe einer bestimmten Menge an Sulfoisophthalsäure vor der Polymerisation erhalten.

Vormetallisierte und saure Farbstoffe, die für das Verfahren als geeignet angesehen werden, sind:

Handelsname Hersteller Farbzahlname Amichrome Black Red Atalan Fast Orange Orange Yellow Inochrome Black Intrachrome Bordeaux Grey Intralan Brilliant Yellow Dark Blue Red Brown Gray Navy Iragalan Brown Olive Ciba-Geigy Säure schwarz Säure rot Säure orange Säure gelb Säure violett Säure braun Säure grün
Handelsname Hersteller Farbzahlname Irganol Brilliant Yellow Isolan Black Bordeaux Brown Grey Navy Blue Red Yellow Lanaperl Blue Fast Navy Blue Turquoise Blue Lanasyn Carbon Dark Brown Navy Olive Green Olive Orange Rubine Levalan Ciba-Geigy Mobay Hoechst Sandoz Säure gelb Säure schwarz Säure rot Säure braun Säure blau Säure grün Säure orange Säure violett
Handelsname Hersteller Farbzahlname Neolan Black Blue Bordeaux Orange Pink Yellow Neutrichrome Navy Brown Grey Red Orcolan Fast Black Fast Blue Fast Orange Fast Red Fast Yellow Neutral Black Neutral Blue Neutral Bordeaux Neutral Brilliant Yellow Neutral Brown Neutral Dark Blue Neutral Grey Neutral Orange Ciba-Geigy Säure schwarz Säure blau Säure rot Säure orange Säure gelb Säure violett Säure braun
Handelsname Hersteller Farbzahlname Neutral Red Neutral Yellow Säure rot Säure gelb

Für die folgenden egalisierenden sauren Farbstoffe wird angenommen, daß sie insbesondere in geringen Tiefen arbeiten, sie werden aber nicht so gut gebildet, wenn die Festigkeit erhöht wird:

Nylanthrene Black Blue Brilliant Blue Brilliant Yellow Brown Navy Orange Pink Red Rubine Scarlet Yellow Säure gelb Säure orange Säure rot
Handelsname Hersteller Farbzahlname Nylomine Black Blue Bordeaux Green Navy Red Violet Yellow Nylosan Brilliant Blue Brilliant Green Brown Orange Sandoz Säure schwarz Säure blau Säure rot Säure grün Säure violett Säure gelb Säure orange
Handelsname Hersteller Farbzahlname Red Rubine Scarlet Violet Yellow Tectilon Black Blue Floxine Orange Telon Fast Black Fast Blue Fast Green Sandoz Ciba Geigy Mobay Säure rot Säure violett Säure gelb Säure orange Säure blau Säure schwarz Säure grün
Handelsname Hersteller Farbzahlname Fast Navy Blue Fast Orange Fast Red Fast Rubine Fast Violet Fast Yellow Red Yellow Yellow Brown Mobay Säure blau Säure orange Säure rot Säure violett Säure gelb Acid Red Säure braun

Zusätzliche geeignete Farbstoffe werden in den folgenden Beispielen angegeben.

Die in den folgenden Beispielen verwendeten Testsysteme werden durch ihr AATCC oder andere Monographien identifiziert und im folgenden kurz beschrieben:

A-2 Von AATCC vorneschlagener Fleckentest

- Eine Lösung mit 8 mg FD&C rotem Farbstoff Nr.40 pro einem Liter Lösung in destilliertem Wasser wird mit einem pH- Wert der Lösung, der auf 5,5 mit Zitronensäure eingestellt wird, hergestellt. Die Temperatur dieser Lösung wird bei 75ºF ± 5ºF (23,9ºC ± 2,8ºC) gehalten.

Die zu testende Teppichprobe wird auf einer ebenen Oberfläche angeordnet und ein Zylinder (offen an beiden Enden) mit einem Durchmesser von ungefähr 2 Inch wird auf die Oberfläche des Teppichs gesetzt. 20 ml der obigen Testlösung werden in diesen Zylinder gegossen und man läßt sie von dem Teppich aufnehmen, wonach der Zylinder entfernt wird. Der Teppich wird mit dem Flecken ungestört 24 Stunden stehengelassen. Nach 24 Stunden wird der Teppich unter fließendem kalten oder abgekühlten Wasser völlig durchgespült, danach extrahiert und entweder in einem Ofen oder an Luft getrocknet.

Das Ausmaß der Fleckenbildung wird durch Vergleich der Enifärbung, die auf der befleckten Fläche erzeugt wurde, verglichen mit der umgebenden Fläche beurteilt. Die modifizierte verbundene Fleckenunempfindlichkeitsskala (Modified Allied Stain Resistance Scale), eine 10-Punkt-Transparenz-Skala, wird verwendet, um eine zahlenmäßige Abschätzung zu liefern. Für diese Untersuchungen wurde den relativen Fleckenunterschieden zwischen Teppichproben besonderes Interesse gewidmet.

B-1 - Dupont blauer Farbstoff 1 "Stainmaster"-Test

- Es wird eine gleiche Lösung wie für den obigen Test hergestellt, mit der Ausnahme, daß 8 mg FD&C blauer Farbstoff 1 verwendet werden; der Test wird in identischer Art und Weise wie der gerade beschriebene AATCC Fleckentest durchgeführt.

A-40 - DuPont roter Farbstoff 40 "Stainmaster"-Test

- Es wird eine Lösung aus 45 g Kirschgeschmack "Kool-Aid" (gesüßt) in 500 ml destilliertem Wasser hergestellt. Die Lösung wird bei 75ºF (23,9ºC) gehalten. Fleckenbildung, Waschen usw. wird in derselben Weise, wie oben beschrieben, durchgeführt.

24 Stunden Fleckentest unter Verwendung von Haushaltsnahrungsmitteln und fleckenerzeugenden Produkten

- 20 ml jedes Bestandteils, der in den einschlägigen Beispielen aufgeführt ist, wurden auf jede der drei Teppichproben gegeben; man ließ sie ungestört 24 Stunden stehen, dann wurden sie mit fließendem kaltem Wasser ausgespült, extrahiert und getrocknet. Jegliches feste Material wurde vor dem Spülen zuerst von der Oberfläche des Teppichs abgekratzt. Das Fleckenausmaß wurde (nach dem Trocknen) visuell zwischen den Teppichproben abgeschätzt, da keine Skala zur Bereitstellung zahlenmäßiger Abschätzungen zur Verfügung stand.

Die Erfindung wird noch weiter unter Bezugnahme auf die folgenden veranschaulichenden Beispiele erläutert. Alle Teile und Prozentangaben sind auf das Gewicht bezogen, soferne nichts anderes gesagt ist.

Beispiel 1

Es wurde eine Teppichprobe unter Verwendung von Typ 854 Antron hergestellt, die in zwei Farbtönen gefärbt, in vierlagiges Garn luftentwirrt, dann zu einer Egalisierschlaufe einer Teppichprobe verschlungen wurde. Die folgenden Färbebäder wurden verwendet:

Beige Grau Irgalan Yellow Farbstoff Irgalan Bordeaux Irgalan Black

Prozentangaben (%) beziehen sich auf Farbstoffgewicht zu Fasergewicht. Jedes Färbebad wurde auf einen pH-wert von 6 mit 0,2% Mononatriumphosphat (MSP) eingestellt.

Zur Durchführung von Vergleichen wurden zwei vorher gefärbte Garne 856/857 Antron (sauer färbbar) des gleichen Farbtons jeweils in Teppichmustern getuftet. Als Kontrolle wurde ein drittes Paar von Teppichmustern aus spinngefärbtem Antron Lumena von Dupont hergestellt, wobei zwei Enden jeweils hellgrau und rauchbeige sind.

Die drei Mustergruppen wurden jeweils jedem der oben angegebenen Tests 1, 2 und 3 unterworfen. Die beiden sauer färbbaren Antron-Muster bewirkten nur eine geringe Fleckenunempfindlichkeit, wohingegen das kationisch färbbare Antron 854, das mit vormetallisierten sauren Farbstoffen gemäß der vorliegenden Erfindung gefärbt war, und Antron Lumena eine sehr gute Fleckenunempfindlichkeit in allen drei Tests ohne verbleibende Flecken nach dem Waschen mit kaltem klaren Wasser und dem Extrahieren aufwiesen.

Beispiel 2

Kationisch färbbares Antron 854-Ausgangsmaterial wurde mit den folgenden vormetallisierten sauren Farbstoffen (alle Irgalan) in Konzentrationen von 0,05, 0,1, 0,25 und 1% gefärbt:

Bordeaux EL 200%

Yellow 3RL-KWL 250%

Red Brown RL 200%

Blue 3GL 200%

Black RBL 200%

Brilliant Blue 7GS 200%

bei einem pH-Wert von 6,0, der mit MSP eingestellt wurde. Es wurden keine anderen Zusatzmittel in dem wäßrigen Färbebad verwendet.

Um die Fähigkeit zur Bildung der Farbtiefe zu bestimmen, wurde eine ähnliche Färbung auf 855 leicht sauer färbbarem Antron bewirkt. Das 855-Garn war nur bei dem 1,0%- igen Anteil deutlich dunkler, was die Fähigkeit anzeigte, auf 854 Antron kationisch färbbarem Nylon mit vormetallisierten sauren Farbstoffen helle bis mittlere Farbtöne zu färben.

Beispiel 3

Die Lichtechtheit und Ozonbeständigkeit wurden auf zwölf repräsentativen Farbtönen von vormetallisierten sauren Farbstoffen auf kationisch färbbaren Antron Typ 854 Nylon bestimmt.

Lichtechtheit* AATCC-Ozon Farbton Zyklen hellgold beige grün
blau rosabeige altrosa rost burgunderrot schwarz mittelgrau grüngrau hellblau

*AATCC 16E

Der Anteil an erreichter Lichtechtheit war unter den meisten strengen Belichtungsbedingungen, wie zum Beispiel denen, die bei direktem Sonnenlicht oder hinter Glas gefunden werden, sehr gut. Im Gegensatz dazu begann der kationische Farbstoff nach nur 40 Stunden schlechter zu werden. Eine Stufe von drei oder besser nach fünf Zyklen Ozon wird von der Industrie in tropischem Klima bei nicht- klimatisierten Einrichtungen akzeptiert.

Beispiel 4

Handelsausführungen wurden unter Verwendung einer handelsüblichen Teppichstruktur in einer zweitonigen grauen Farbe bestimmt. Drei Fasern wurden ausgewählt:

Name Typ Antron Antron Lumena kationisch färbbar spinngefärbt sauer färbbar

Das kationische färbbare Nylon wurde mit dem vormetallisierten Farbstoff gefärbt:

Rotgrau

Irgalan Yellow 3RL-KWL 250% 0,054%

Irgalan Black RBL 200% 0,204%

Grüngrau

Irgalan Yellow 3RL-KWL 250% 0,083%

Irgalan Bordeaux EL 200% 0,022%

Irgalan Brilliant Biue 7GS 200% 0,08%

Beide Färbungen wurden sowohl mit 0,25% Irgasol SW als auch 2% MSP dampfgefärbt, um den pH-Wert auf 6,0 einzustellen. Die anderen zwei Teppiche wurden als Vergleiche von herkömmlich gefärbten käuflichen Teppichen verwendet.

Alle drei Teppiche wurden der Fleckenbildung mit Fleckenmitteln, einschließlich Kaffee, Kirsch-Kool-Aid, organisch gebundenem Jod und drei Bleichmittel, unterworfen. Jedes Mittel wurde aufgetragen, über Nacht auf dem Teppich gelassen, dann mit einer Wasserspülung gereinigt.

Der Teppich dieser Erfindung erreichte in allen Bereichen gegenüber dem spinngefärbten Teppich eine gleichwertige Beschaffenheit, mit Ausnahme der Beständigkeit gegenüber Haushaltsbleichmitteln, bei denen sich der spinngefärbte Teppich als gegenüber der Entfärbung durch Bleichen resistent erwies, während der Teppich dieser Erfindung nicht resistent war. Herkömmlich gefärbtes Antron Typ 856/857 war stark befleckt.

Beispiel 5

Kationisch färbbares Garn (Antron Typ 854), das zu einem Schlauch gestrickt war, wurde kontinuierlich in einer Labor-IIma-Pad/Steam-Einheit mit 100% Naßflüssigkeitsaufnahme mit den angegebenen vormetallisierten Farbstoffen in Abhängigkeit von dem gewünschten Farbton gefärbt, dann für ungefähr 8 Minuten dampfbehandelt, um für den gewünschten Basisfarbton zu sorgen. Der mit dem Basisfarbton gefärbte Schlauch wurde dann unter Verwendung eines Seidenschablonenverfahrens überdruckt:

Pad-Bäder für den Hintergrundfarbton waren:

Grau: Irgalan Bordeaux EL 0,015%

Irgalan Yellow 3RL 0,015%

Irgalan Blue 3RL 0,1487%

hellgold: Irgalan Yellow 3 RL 0,05%

Celcagum V-60 0,30%

Dyebath SS-75 0,7%

Jedes Pad-Bad enthielt außerdem Celcagum V-60 (0,3%) und Färbebad SS-75 (0,7%) und wurde auf pH-Wert 6 mit MSP eingestellt.

Druckpasten in vier Farbtönen wurden auf Grundlage eines Verdickungsmittels (Lyngum CP-3) 2,35%, Penetrationsmittel (Tergitol) 1 %, einem Antischaummittel (Antifoam CK-2) 0,15% hergestellt und mit MSP auf pH-Wert 6,0 eingestellt. Die verwendeten Farbstoffe für die vier Farbtöne waren:

dunkelgold: Irgalan Yellow 3RL 1%

glanzblau: Irgalan Brillant Blue 7GS 0,25%

burgund: Irgalan Bordeaux EL 200% 1%

grün: Irgalan Brilliant Blue 7GS 0,25%

Irgalan Yellow 3RL 0,25%

Die gedruckten Proben wurden mit Dampffixiert, gewaschen und getrocknet. Die gedruckten Designs waren in befriedigender Weise auf dem Nylonschlauch mit guter Abfärbechtheit fixiert. Dieses getrocknete und raumbedruckte Produkt bietet einen formgebenden Vielseitigkeitsvorteil gegenüber spinngefärbtem Nylon, bei dem Pigment mit dem Polymer extrudiert wird, wobei eine Vielzahl von Farben auf einem Garn zugelassen wird, während der innere Antifleckenvorteil bei kationisch gefärbten Nylongarnen aufrechterhalten wird.

Zusätzlich wurde ein Strang "Antron Lumena" P-807A spinnpigmentiertes Garn (gefärbtes Pigment wird in das Polymer vor dessen Extrusion in Filamentform eingebracht), das ebenfalls kationisch färbbare Eigenschaften aufweist, mit den gleichen oben erwähnten Zubereitungen dunkelgold, glanzblau und burgund bedruckt. Danach folgte ein fünfzehnminütiges atmosphärisches Bedampfen bei 210ºF, ein Waschen und ein Trocknen. Für den erhaltenen Aufdruck mit dem vormetallisierten sauren Farbstoffließ sich eine annehmbare Abfärbechtheit und Verwendbarkeit als produktgestaltendes Mittel feststellen.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Färben von kationisch-färbbaren Nylonfasern, bei dem die Fasern mit einem sauren Farbstoff oder einem vormetallisierten sauren Farbstoff bei einem pH- Wert von etwa pH 4,0 bis 6,5 gefärbt werden und der Farbstoff in den Fasern fixiert wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines fleckenunempfindlichen, lichtechten Nylonteppichs, bei dem kationisch-färbbare Nylonfasern nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 gefärbt werden, wobei der Farbstoff in den Fasern durch Erhitzen der farbstoffbeladenen Fasern fixiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Nylonfasern SO&sub3;Hund/oder COOH-Gruppen zur Aufnahme von kationischem oder basischem Farbstoff in einer Menge enthalten, die ausreichend ist, um ein Färben der kationischen Fasern mit einem kationischen oder basischen Farbstoff zu ermöglichen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Nylonfasern bei einem pH-Wert von etwa 4,0 bis 6,0 gefärbt werden.

5. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem nach der Farbstoffixierung ein schmutzabweisender Fluorkohlenwasserstoff auf die Fasern aufgetragen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein vormetallisierter saurer Farbstoff verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem die Nylonfasern mit sauren Farbstoffen oder vormetallisierten Farbstoffen überzogen werden, um auf demselben Garnstrang vielfache Farbreflexionen zu erzielen.

8. Nylonteppich mit verbesserter Fleckenunempfindlichkeit, der aus kationisch färbbaren Nylonfasern besteht, die bei einem pH-Wert von etwa 4,0 bis 6,5 mit einem sauren oder vormetallisierten sauren Farbstoff gefärbt sind, der im wesentlichen die gleiche Lichtbeständigkeit wie sauer-färbbarer Nylon aufweist, der in übereinstimmendem Farbton gefärbt ist.

9. Nylonteppich, der aus kationisch-färbbarem Nylon besteht und bei einem pH-Wert von etwa 4,0 bis 6,5 zu einer vorherbestimmten Farbtiefe mit einem sauren Farbstoff oder einem vormetallisierten sauren Farbstoff gefärbt ist, wobei der Teppich gegenüber Flecken des sauren Typs unempfindlich ist und eine verbesserte Lichtbeständigkeit verglichen mit kationisch-färbbarem Nylon aufweist, das mit einer ähnlichen Farbtiefe mit einem kationischen Farbstoff gefärbt ist.







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