DE2459936B2 - Verfahren zur Verbesserung der Elastizität von Synthesefasern - Google Patents

Verfahren zur Verbesserung der Elastizität von Synthesefasern

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Description

HO-
Q
-Si-O
-H
(D
15
worin mindestens 50% der Substituenten Q Methylgruppen sind und alle sonstigen vorhandenen Substituenten Q einwertige Kohlenwasserstoffreste mit 2 bis 30 Kohlenstoffatomen darstellen und y einen solchen Wert besitzt, daß das Polydiorganosiloxan ein Molekulargewicht von wenigstens 750 aufweist;
(B) einem Organosilan der allgemeinen Formel II
20
i0
worin
R einen einwertigen Rest aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff und gegebenenfalls Sauerstoff, der über wenigstens zwei Aminogruppen verfügt und über Silicium-Kohlenstoff-Bindungen an das Siliciumatom gebunden ist,
R' Alkyl- oder Arylgruppen,
X jeweils Alkoxy- oder Alkoxyalkylenoxygruppen mit 1 bis einschließlich 14 Kohlenstoffatomen und
a die Zahl 0 oder 1 bedeuten
und bzw. oder einem Teilhydrolysat dieses Organosilans, und
(C) einem Silan der allgemeinen Formel III
worin w
R'" Wasserstoffatome, einwertige Kohlenwasserstoffgruppen oder einwertige Halogenkohlenwasserstoffgruppen,
Z Alkoxygruppen oder Alkoxyalkylenoxygruppen mit 1 bis einschließlich 4 Kohlen-Stoffatomen und
iOoder 1 bedeuten,
und bzw. oder einem Teilhydrolysat dieses Silans, verwendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- bo zeichnet, daß man die Zubereitung in Form einer Dispersion oder Lösung in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel anwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Zubereitung verwen- ^, det, die ferner
(D) eine metallorganische Verbindung als Siloxankondensaticnskatalysator enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Siloxankondensationskatalysator
(D) ein Zinncarboxylat verwendet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Elastizität von Synthesefasern durch Aufbringen einer Organosiloxanzubereitung und anschließendes Härten dieser Zubereitung.
Es ist bekannt, Textilfaser^ insbesondere Baumwoll- und Synthesefsern, mit Organopolysiloxanen und organopolysiloxanhaltigen Zubereitungen zu behändem, damit diese Fasern wasserabstoßend und gleitend werden. Das Ausrüsten entsprechender Fasern mit derartigen Eigenschaften ist nun allgemein üblich. Man ist jedoch immer noch bemüht, Synthesefasern mit anderen erwünschten Eigenschaften auszustatten. So besteht beispielsweise der Wunsch nach Verbesserung der Elastizität von Synthesefasern. Diese Eigenschaft hängt mit der Fähigkeit der Fasern zusammen, nach einem Zerknittern oder Strecken wieder ihr ursprüngliches Aussehen oder ihre ursprünglichen Dimensionen zu erlangen. Eine Verbesserung der Elastizität bzw. Rückstellkraft ist daher stets erwünscht, da hierdurch die Synthesefasern besser knitterfest und ferner auch elastischer und prallfester werden. Die bekannten Textilbehandlungen mit Organopolysiloxanen führen zwar zu einer Verbesserung der Elastitzität von Synthesefasern; eine derartige Verbesserung ist im allgemeinen jedoch nicht sehr stark ausgeprägt. Darüber hinaus ist der hierdurch erzielte Effekt nicht sonderlich wasch- und trockenreinigungsfesL
Es wurde nun gefunden, daß sich die Elastizität von Synthesefasern ziemlich stark dadurch verbessern läßt, daß man auf solche Fasern, die entweder als solche oder in Form von Gemischen mit Cellulosefasern vorliegen, eine bestimmte Art einer Organopolysiloxanzubereitung aufbringt. Die hierdurch erzielte Elastizitätsverbesserung bleibt sogar nach dem Waschen oder dem Trockenreinigen der behandelten Fasern weitgehend erhalten.
Gegenstand der Erfindung ist daher das Verfahren gemäß Hauptanspruch.
Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens.
Die Polydiorganosiloxane (A) sind lineare oder praktisch lineare Siloxanpolymere mit endständigen siliciumgebundenen Hydroxylresten. Derartige Polydiorganosiloxane verfügen über etwa 2, nämlich etwa 1,9 bis 2, organische Reste pro Siliciumatom; und sie können nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Die Polydiorganosiloxane sollten ein mittleres Molekulargewicht von wenigstens 750 haben und besitzen vorzugsweise ein Molekulargewicht von 20 000 bis 90 000.
Mindestens 50% der an Silicium gebundenen Substituenten sind Methylgruppen, wobei eventuell als zusätzliche andere Substituenten einwertige Kohlenwasserstoffreste mit 2 bis 30 Kohlenstoffatomen vorhanden sind, beispielsweise Alkylgruppen oder Cycloalkylgruppen, wie Äthyl-, Propyl-, Butyl-, n-Octyl-, Tetradecyl-, Octadecyl- oder Cyclohexylgruppen, Alkenylgruppen, wie Vinylgruppen oder Allylgruppen, und Arylgruppen, "0"^ rvHp»r Δ ΙΙ^αι-νΙσπιηη^η wip Phenvlirrnn-
pen, Tolylgruppen oder Benzylgruppen. Eine geringe Menge der Hydroxylgruppen kann auch an nicht endständige Silkhimatome des Polydiorgmnosiloxans gebunden sein. Derartige nicht endstandige Hydroxylgruppen sollten vorzugsweise jedoch nicht mehr als etwa 5% der gesamten Substhuenten des PoJydiorganosiloxans ausmachen. Die bevorzugten Polydiorganosiloxane sind die Polydimethylsiloxane, die der nachstehenden allgemeinen Formel
der Substituent R für Gruppen der Formel
HO--
CH,
SiO-CH3
-H
10
15
entsprechen,
worin χ für eine ganze Zahl steht, die vorzugsweise einem Wert entspricht, der dem Polydiorganosiloxan bei 25° C eine Viskosität von 100 bis 50 000 cSt verleiht
Die in der erfindungsgemäßen Zubereitung verwendete Komponente (B) ist ein Organosilan der in dem Anspruch 1 angegebenen und definierten allgemeinen Formel und bzw. oder ein Teilhydrolysat dieses Organosilans. Solche Organosilane sind bekannt und können beispielsweise nach den in den GB-PSen 8 58 445 und 10 17 257 beschriebenen Verfahren hergestellt werden.
Der Rest R der allgemeinen Formel dieser Organosilane ist ein einwertiger Rest aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff und gegebenenfalls Sauerstoff und enthält wenigstens zwei Amingruppen, worunter auch Imingruppen zu verstehen sind. Dieser Rest R ist über Silicium-Kohlenstoff-Bindungen an Silicium gebunden, wobei vorzugsweise eine Brücke von wenigstens 3 Kohlenstoffatomen besteht, die das Siliciumatom und das nächste Stickstoffatom bzw. di= nächsten Stickstoffatome voneinander trennt Der Rest R enthält vorzugsweise weniger als etwa 21 Kohlenstoffatome, wobei die eventuell vorhandenen Sauerstoffatome als Carbonylgruppen und bzw. oder Äthergruppen vorliegen.
Beispiele geeigneter Substituenten R sind:
-(CH2J3NHCH2CH2NH2, -(CH2J4NHCH2CHjNHCH3, -CH2CH(CH3)CH2NHCH2Ch2NH2, —(CH2)3NHCH2CH2NHCH2CH2NH2, CH2CH2NH2
—(CH2)3NHCH2CH2CH(CH2)3NH2
45
50
(CH2)3NH(CH2)2NHCH2CH2COOCH3.
Bei den Substituenten X handelt es sich um Alkoxy- oder Alkoxyalkylenoxygruppen mit 1 bis 14 und vorzugsweise mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. Beispiele Für solche Reste X sind Methoxy-, Isopropoxy-, Hexoxy-, Decyloxy- oder Methoxyäthylenoxygruppen. Ein eventuell vorhandener Rest R' kann eine Alkyl- oder Arylgruppe sein, die vorzugsweise weniger als 19 b5 Kohlenstoffatome aufweist, wie eine Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Octyl- oder Phenylgruppe. Als Bestandteil B werden diejenigen Oreanosilane bevorzugt bei denen —(CH2)3NHCH2CH2NH2
-CH2CH(CH3)Ch2NHCH2CH2NH2
steht, X für Alkoxygruppen mit 1 bis einschließlich 4 Kohlenstoffatomen steht und der Substituent R', falls vorhanden, eine Methylgruppe ist
Als Bestandteil (C) werden Silane der in dem Anspruch 1 angegebenen allgemeinen Formel oder Teilhydrolysate davon eingesetzt In der allgemeinen Formel der Silane (C) kann der Substituent R" für Wasserstoffatome oder einwertige Kohlenwasserstoffoder Halogenkohlenwasserstoffgruppen stehen, beispielsweise für Alkylgruppen, wie Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl-, Hexyl-, Decyl- oder Octadecylgruppen, Alkenylgruppen, wie Vinylgruppen oder Allylgruppen, Aryl-, Aralkyl- oder Aikarylgruppen, wie Phenylgruppen, Tolylgruppen oder Benzylgruppen, Halogenalkylgruppen, wie Chlormethylgruppen, Bromäthylgruppen oder 3,3,3-Trifluorpropylgruppen oder Halogenarylgruppen, wie Chlorphenylgruppen. Der Rest Z kann beispielsweise für Methoxy-, Äthoxy-, Propoxy- oder Methoxyäthylenoxygruppen stehen. Die Gruppe Z steht vorzugsweise für Methoxy- oder Äthoxygruppen, während der Substituent R", falls vorhanden, bevorzugt eine Methylgruppe ist Beispiele für Silane (C) und ihre Teilhydrolysate sind Methyltrimethoxysilan, Äthyltrimethoxysilan, n-Propyltriäthoxysilan, Phenyltriäthoxysilan, Tetraäthylorthosilicat, n-Butylorthosilicat, Äthylpolysilicat und Siloxan, das sowohl siliciumgebundene Methylgruppen als auch Methoxygruppen enthält
Als Teilhydrolysate der Silanbestandteile (B) und (C) werden selbstverständlich auch diejenigen Produkte verstanden, bei denen sich durch Kondensation der hydrolysieren Reste Siloxanbrücken gebildet haben.
Einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung enthält die für die Behandlung von Synthesefasern verwendete erfindungsgemäße Zubereitung weiterhin einen Siloxankondensationskatalysator (D), der eine metallorganische Verbindung ist Die Anwesenheit eines solchen Katalysators (D) führt zu einer weiteren Verbesserung der Elastizität und anderer gewünschter Eigenschaften der behandelten Fasern.
Es ist eine Reihe von Organometallverbindungen bekannt, die sich als derartige Siloxankondensationskatalysatoren (D) verwenden lassen. Am bekanntesten und erfindungsgemäß bevorzugtest sind die Metallcarboxylate, wie Blei-2-äthylhexoat, Zinkoctoat, Kobaltnaphthenat, Zinn(ll)octoat, Zinn(II)-naphthenat, Dibutylzinndilaurat, Dioctylzinndiacetat und Dibutylzinndiacetat Besonders bevorzugt werden die Zinncarboxylate. Andere geeignete metallorganische Verbindungen sind Titan- und Zirkonester und -chelate, wie Tetrabutyltitanat, Tetraisopropyltitanat oder Diisopropoxytitandi-(äthylacetoacetat), Diorganozinnalkoxide, wie Dibutylzinndiäthoxid oder Dioctylzinndimethoxid, und die Diacylpolydiorganostannoxane, wie Diacetoxytetraalkyldistannoxan.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Zubereitungen lassen sich mit jeder geeigneten Behandlungstechnik auf die Synthesefasern aufbringen, beispielsweise durch Klotzen oder Sprühen. Die Auftragsmenge der Zubereitung auf das Gewebe kann innerhalb breiter Grenzen schwanken. Etwa 0,1 bis 7 Gewichtsorozent der Zubereitung, bezogen auf das
Fasergewicht, stellen eine bevorzugte Auftragsmenge dar. Man kann auch mit höheren Mengen arbeiten, beispielsweise bis zu 40 Gewichtsprozent, bezogen auf das Fasergewicht Derart hohe Aufrragsmengen sind jedoch in den meisten Fällen wirtschaftlich uninteressanL
Aus Gründen der Badstabilität und der bequemen Anwendung werden die erfindungsgeniäß verwendeten Zubereitungen am besten in Form einer Dispersion oder Lösung in einem flüssigen Träger eingesetzt, beispielsweise als wäßrige Emulsion oder Lösung in einem organischen Lösungsmittel Als Lösungsmittel eignen sich beispielsweise Kohlenwasserstoffe und Chlorkohlenwasserstoffe, wie Toluol, Xylol, Benzol, Testbenzin, Perchloräthylen oder Trichlorethylen und deren Gemisehe. Geeignete Lösungsmittel oder Lösungsmittelkombinationen sind dem Fachmann bekannt Die Badbeständigkeit der erfindungsgemäßen Zubereitungen kann gewünschtcnfalls durch Einarbeiten einer Verbindung erhöht werden, die über wenigstens eine an ein aliphatisches Kohlenstoffatom gebundene Hydroxylgruppe verfügt Solche hydroxylierter Verbindungen sind unter anderem organische Verbindungen und Polymere, beispielsweise Alkanole, wie n-Hexylalkohol, Octylalkohol oder Nonylalkohol, Glykole und Polyglyfcole und ihre Monoäther, wie Äthylenglykol, Polyäthylenglykol, Äthylenglykolmonobutyläther, Diäthylenglykolmonohexyläther, gemischte Polyäthylenpolypropylenglykole und Kondensationsprodukte aus Äthylenoxid und Polyhydroxylverbindungen, wie Glycerin. Die Hydroxylgruppen können ferner an einen organischen Rest gebunden sein, der wiederum an einen Organosiliciumrest gebunden ist, wie dies beispielsweise bei Siloxan-Oxyalkylen-Blockcopolymeren der Fall ist Ist eine solche hydroxylierte Verbindung vorhanden, dann wird sie vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 15 Gewichtsprozent, insbesondere in einer Menge von 2 bis 8 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht aus den Komponenten (A), (B) und (C), eingesetzt.
Nachdem die Zubereitung auf die Fasern aufgebracht ist, wird das Organopolysiloxan gehärtet Das Härten der Zubereitung kann erfolgen, indem man die behandelten Fasern einfach bei normaler Umgebungstemperatur (etwa 15 bis 25° C) der Atmosphäre aussetzt Ein derartiges Vorgehen kann zwar bei absatzweisem Arbeiten akzeptabel sein, jedoch wird der Härtungsvorgang, insbesondere bei kontinuierlichem Arbeiten, beschleunigt, wenn man bei erhöhter Temperatur, beispielsweise bei 110 bis 180° C, härtet. Geeigneten- oder gewünschtenfalls kann vor dem Härten auch ein Trocknen bei niedriger Temperatur erfolgen.
Die Verhältnismengen der Komponenten (A), (B), (C) und (D) in den Zubereitungen sind nicht sonderlich kritisch. Vorzugsweise werden 0,5 bis 15 Gewichtsteile der Komponente (B), 1 bis 20 Gewichtsteile der Komponente (C) und 0,5 bis 10 Gewichtsteile der Komponente (D) auf je 100 Gewichtsteile der Komponente (A) eingesetzt. Höhere Mengen der Komponente (B), beispielsweise bis zu 25 Gewichtsteilen hiervon, können vorhanden sein. Eine Erhöhung des Anteils der Komponente (B) führt bei den behandelten Fasern jedoch zu einem festeren und rauheren Griff. Es können auch größere Mengen der Komponenten (C) und (D) eingesetzt werden, beispielsweise bis zu 25 Gewichtsteile der Komponente (C) und bis zu 15 b5 Gewichtsteile der Komponente (D).
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auf Synthesefasern allein, beispielsweise auf Polyamid-, Polyester- und Acrjdfasern, oder auf Gemische aus Synthesefasern verschiedener Arten oder auf Gemische aus Synthesefasern und Cellulosefasern anwenden. Die Fasern können zur Verbesserung ihrer Elastizität in jeder Form behandelt werden, beispielsweise in Form von Agglomerationen oder ungeordneten Fasern, wie Gewirken oder Geweben. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Behandlung von Gewirken.
Die erfindungsgemäß behandelten Fasern können neben einer besseren Elastizität auch erwünschte Verbesserungen anderer Eigenschaften aufweisen. Eine Elastizitätserhöhung ist normalerweise auch mit einer Verbesserung einer oder mehrerer anderer Eigenschaften verbunden, beispielsweise der Abriebfestigkeit, dem Griff, der Reißfestigkeit, einer verringerten Knotenbildung bei Gewirken sowie einer besseren Widerstandfähigkeit gegenüber Schmelzen durch heiße Teilchen.
Die Erfindung wird anhand der weiter unten folgenden Beispiele näher erläutert, wobei die Eigenschaften der behandelten Fasern bei diesen Beispielen nach folgenden Verfahren ermittelt werden:
Reißfestigkeit
63,5 mm χ 100 mm große Proben werden der Länge und der Breite nach aus dem Gewebe herausgeschnitten. Jede Testprobe wird in eine Prüfvorrichtung eingebracht, wobei man im Mittelteil der Probe mit einem scharfen Messer im rechten Winkel zu ihrer längeren Seite einen 20,5 mm langen Schnitt anbringt Die Probe wird dann in Längsrichtung gezogen, und man bestimmt diejenige Zugspannung in Gramm, die sich beim Reißen des Materials ergibt
Knittererholungswert
Fünf 15 mm χ 40 nun Proben werden der Länge nach und der Breite nach aus dem Gewebe ausgeschnitten. Jede Testprobe wird längs ihrer längeren Seite übereinander gefaltet, die Proben werden zwischen zwei Glasplatten gelegt, und man läßt sie so 5 Minuten bei einer Belastung von 500 g auf der oberen Platte stehen. Sodann entfernt man das Gewicht sowie die obere Platte und bestimmt den Öffnungswinkel α des Teststückes unter Verwendung eines Knittererholungstestgerätes.
Knittererholungswert in % =
180
χ 100.
Elastizitätserholungswert
Proben eines behandelten Gewebes (20 cm χ 4 cm) werden in Längs- und Querrichtung des Gewebes um 50% gedehnt Dann entlastet man das Gewebe und ermittelt die Länge der Probe (U) nach 5 Sekunden. Der Elastizitätserholungswert wird nach folgender Gleichung berechnet:
212
in der D für die ursprüngliche Probenlänge steht
Griff
Der Griff des Gewebes wird von Hand festgestellt Beispiel 1
Zur Herstellung einer Zubereitung werden folgende Bestandteile vermischt:
Polydimethylsiloxan mit endständigen s SiOH-Gruppen und einem Molekulargewicht von
45 000 (300OcSt bei 25° C)
Teilkondensat von CH3Si(OCH3J3 1)
90 Gewichtsteile 10 Gewichtsteile
■) hergestellt durch 3 Stunden langes Rückflußkochen des Silans mit wäßriger Natriumhydroxidlösung (0,25 Gewichtsprozent NaOH)
15 Gewichtsteile der Zubereitung werden in 1000 Teilen Perchloräthylen gelöst, und die erhaltene Lösung wird unter Rühren mit 2 Teilen
(CH3O)3Si(CHj)3NHCH2CH2NH2 und 3 Teilen einer 50gewichtsprozentigen Lösung von
Dibutylzinndioctoat in Xylol versetzt. Die auf diese Weise hergestellte Lösung verwendet man zum Klotzen von Gewirkproben, deren Fasern aus einem Gemisch aus Polyesterfasern (65%) und Baumwollfasern (35%) bestehen. Das imprägnierte Material wird bei etwa 900C getrocknet und schließlich zum Härten der aufgetragenen Zubereitung 3 Minuten auf 1500C erhitzt Das Gewicht der auf dem Gewebe befindlicher gehärteten Zubereitung (Aufnahme) beträgt 3,5% bezogen auf das Gewicht des unbehandelten Materials. Im Anschluß daran werden die Eigenschaften dei behandelten Probe und der unbehandelten Vergleichsprobe nach den oben beschriebenen Verfahren ermit telt. Hierbei erhält man folgende Ergebnisse:
Probe Knitlererholungswert
in Prozent		 Lauf
richtung		 Reißfestigkeit Lauf
richtung		 GnIT
Quer
richtung		 36 Quer
richtung		 520
Vergleich
(unbehandelt)		 29,3 92,0 670 782 keine Flexibilität,
ziemlich hart
Behandelt 88,5 901 weich und elastisch
bzw. federnd
Beispiel 2
Zur Herstellung einer Zubereitung werden folgende Bestandteile in 1000 Gewichtsteilen Perchloräthylen gelöst:
Hydroxyliertes Polydimethylsiloxan (wie in Beispiel 1) 12 Gewichtsteile
(CHjO)3Si(CHz)3NHCH2CH2NH2 1 Gewichtsteil
Teilkondensat von
CH3Si(OCH3J3 02 Gewichtsteile
Dibutylzinndioctoat 0,6 Gewichtsteile
J(I Die so erhaltene Zubereitung wird auf 100°/( Polyestergewirk geklotzt, und zwar in einer Aufnahme menge von 220 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Gewirks. Das behandelte Material wird dann bei 8O0C getrocknet und schließlich zum Härter des Siloxans 5 Minuten auf 1300C erhitzt
Die Ermittlung der Eigenschaften der behandelten und der nicht behandelten Materialien nach den oben beschriebenen Verfahren führt zu folgenden Ergebnissen:
Knittererholungswert in Prozent
Querrichtung
Laufrichtung
Elastizitätserholungswert
in Prozent
Querrichtung
Laufrichtung
Griff
Unbehandelt
Behandelt
43,0
93,9
87,5
91,6
Beispiel 3
Zur Herstellung einer Zubereitung werden folgende Bestandteile in 5000 Gewichtsteilen Perchloräthylen gelöst:
Hydroxyliertes Polydimethylsiloxan (wie in Beispiel 1)
(CH3O)3S^CH2)SNHCH2Ch2NH2
Teilkondensat von
CH3Si(OCH3J3
78,4
98,9
leblos und
ziemlich hart
weich und
federnd
Minuten bei 80° C getrocknet und dann zum Härten de« Siloxans 3 Minuten auf 130° C erhitzt
Die behandelten und die nicht behandelten Prober werden nach den oben erwähnten Verfahren untersucht wobei man folgende Ergebnisse erhält:
Knittererholungswert in Prozent
68 Gewichtsteile 4,8 Gewichtsteile
1,2 Gewichtsteile
60 Querrichtung
Laufrichtung
Griff
Behandelt 76
Die auf diese Weise erhaltene Zubereitung wird in 65 einer Aufnahmemenge von 220 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polyamidmaterial, auf blaues Polyamid- Unbehantrikotgewirk geklotzt Die Materialproben werden 3 delt
58
95,5 schlüpfrig, weich
und leicht federnd
96 sehr schlaff

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Verbesserung der Elastizität von Synthesefasern durch Aufbringen einer Organosiloxanzubereitung und anschließendes Härten dieser Zubereitung, dadurch gekennzeichnet, daß man als Organosiloxanzubereitung ein Produktgemisch aus
(A) Einem Polydiorganosiloxan mit endständigen siliciumgebundenen Hydroxygruppen der allgemeinen Formel 1
DE2459936A 1973-12-18 1974-12-18 Verfahren zur Verbesserung der Elastizität von Synthesefasern Expired DE2459936C3 (de)

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