JP7420498B2 - 熱収縮性多層フィルム及び熱収縮性ラベル - Google Patents
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Description
熱収縮性ラベルに用いられる熱収縮性樹脂フィルムとしては、低温収縮性に優れることからポリスチレン系樹脂フィルムが多用されている。しかしながら、ポリスチレン系樹脂フィルムは耐熱性が不充分であることから、例えば、コンビニエンスストア等にあるホットウォーマー内でペットボトルが倒れると、熱収縮性ラベルが収縮して歪んでしまったり破れてしまったりすることがある。また、ポリスチレン系樹脂フィルムは耐溶剤性が不充分であることから、油分を含む品物の容器に用いられる場合に、油分が付着することによって熱収縮性ラベルが収縮したり溶解したりすることもある。
特許文献1に記載の熱収縮性多層フィルムは、ポリスチレン系樹脂を含む中間層が、ポリエステル系樹脂を含む外面層で覆われた構造を有することから、耐熱性、耐油性、ミシン目におけるカット性及び外観に優れる。更に、特許文献1に記載の熱収縮性多層フィルムは、外面層と中間層との間に接着層を有することから、容器の熱収縮性ラベルとして用いられる場合、装着の際に層間剥離が発生することがなく、印刷工程後の層間強度の低下を防止することができる。
しかしながら、このような発泡体を用いた場合でも、溶剤を用いてフィルムを貼り合わせた際のシール部の接着性が不充分となったり、装着前のラベルの保管状態が悪かったり、装着時の取扱いによりシール部に負荷がかかると、熱収縮させた際にシール部にずれが生じて外観不良が生じるという問題があった。
前記接着層は、前記接着層を構成する樹脂成分の合計を100重量%としたとき、ポリエステル系樹脂を45~87重量%、スチレン-ブタジエン共重合体を13~55重量%含有し、前記スチレン-ブタジエン共重合体は、スチレン成分含有量に対するブタジエン成分含有量の比が1未満であるスチレン-ブタジエン共重合体(A)とスチレン成分含有量に対するブタジエン成分含有量の比が1以上であるスチレン-ブタジエン共重合体(B)とを含有し、かつ、前記接着層を構成する樹脂成分中のブタジエン成分の含有量が3~15重量%であることを特徴とする熱収縮性多層フィルムである。
以下、本発明を詳述する。
なお、本明細書中、表裏層とは、表面層と裏面層との両方を意味する。従って、本発明の熱収縮性多層フィルムは、中間層が表面層と裏面層とに挟まれた構造を有する。
上記ポリエステル系樹脂としては、例えば、ジカルボン酸とジオールとを縮重合させることにより得られるものが挙げられる。
熱収縮性及び剛性をより高めたい場合、ポリエステル系樹脂は、ジカルボン酸成分の含有量を100モル%としたとき、テレフタル酸に由来する成分の含有量が60モル%以上であることが好ましく、65モル%以上であることがより好ましく、100モル%以下であることが好ましく、95モル%以下であることがより好ましい。また、イソフタル酸に由来する成分の含有量が0モル%以上であることが好ましく、5モル%以上であることがより好ましく、40モル%以下であることが好ましく、35モル%以下であることがより好ましい。
また、熱収縮性をより高めたい場合、ポリエステル系樹脂は、ジオール成分の含有量を100モル%としたとき、エチレングリコールに由来する成分の含有量が50モル%以上であることが好ましく、60モル%以上であることがより好ましく、100モル%以下であることが好ましく、80モル%以下であることがより好ましい。また、1,4-シクロヘキサンジメタノールに由来する成分の含有量が0モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましく、40モル%以下であることが好ましく、35モル%以下であることがより好ましい。更に、ジエチレングリコールに由来する成分含有量が0モル%以上であることが好ましく、5モル%以上であることがより好ましく、30モル%以下であることが好ましく、25モル%以下であることがより好ましい。
上記有機系微粒子を含有することで、フィルムのブロッキング防止性を向上させることができる。
上記ポリスチレン系樹脂として、例えば、芳香族ビニル炭化水素-共役ジエン共重合体、芳香族ビニル炭化水素-共役ジエン共重合体と芳香族ビニル炭化水素-脂肪族不飽和カルボン酸エステル共重合体との混合樹脂等が挙げられる。上記ポリスチレン系樹脂を用いることで、得られる熱収縮性多層フィルムは低温から収縮を開始することができ、また、高収縮性を有する。
なお、本発明において、上記ポリスチレン系樹脂は、芳香族ビニル炭化水素成分の含有量が50重量%を超える樹脂を意味する。
上記芳香族ビニル炭化水素は特に限定されず、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、p-メチルスチレン等が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。上記共役ジエンは特に限定されず、例えば、1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ブタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン、1,3-ヘキサジエン等が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
なお、上記芳香族ビニル炭化水素-共役ジエン共重合体は、SBS樹脂、SIS樹脂及びSIBS樹脂のうちのいずれか1つを単独で含有してもよく、複数を組み合わせて含有してもよい。また、SBS樹脂、SIS樹脂及びSIBS樹脂のうちの複数を用いる場合には、各樹脂をドライブレンドしてもよく、各樹脂を特定の組成にて押出機を用いて練り上げペレタイズしたコンパウンド樹脂を用いてもよい。
上記芳香族ビニル炭化水素は特に限定されず、上記芳香族ビニル炭化水素-共役ジエン共重合体において例示した芳香族ビニル炭化水素と同様の芳香族ビニル炭化水素を用いることができる。
上記脂肪族不飽和カルボン酸エステルは特に限定されず、例えば、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。ここで、(メタ)アクリレートとは、アクリレートとメタクリレートとの両方を示す。
上記接着層は、前記接着層を構成する樹脂成分の合計を100重量%としたとき、ポリエステル系樹脂を45~87重量%、スチレン-ブタジエン共重合体13~55重量%含有し、かつ、前記接着層を構成する樹脂成分中のブタジエン成分の含有量が3~15重量%である。
このような接着層を用いることで、高いシール強度を達成できるとともに、ラベル装着時等にシール部に負荷がかかった際にも、熱収縮時のシール部のずれを充分に抑制することができる。
上記ポリエステル系エラストマーは特に限定されないが、飽和ポリエステル系エラストマーが好ましく、特に、ポリアルキレンエーテルグリコールセグメントを含有する飽和ポリエステル系エラストマーが好ましい。
上記ポリアルキレンエーテルグリコールセグメントを含有する飽和ポリエステル系エラストマーは特に限定されないが、例えば、ハードセグメントとしての芳香族ポリエステルと、ソフトセグメントとしてのポリアルキレンエーテルグリコール又は脂肪族ポリエステルとからなるブロック共重合体が好ましい。なかでも、ソフトセグメントとしてポリアルキレンエーテルグリコールを含有するポリエステルポリエーテルブロック共重合体がより好ましい。
上記芳香族ジカルボン酸のアルキルエステルとして、例えば、上記芳香族ジカルボン酸のジメチルエステル、ジエチルエステル等が挙げられる。なかでも、ジメチルテレフタレート、2,6-ジメチルナフタレンジカルボキシレートが好ましい。
上記脂肪族ジカルボン酸のアルキルエステルとして、ジメチルエステル、ジエチルエステル等が好ましい。
なお、本明細書中、数平均分子量とは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定された数平均分子量をいう。また、上記GPCのキャリブレーションは、例えば、POLYTETRAHYDROFURANキャリブレーションキット(英国POLYMER LABORATORIES社製)を使用することにより行うことができる。
また、上記ポリエステル系エラストマーは、プロセスオイル等の軟化剤を含有してもよい。上記軟化剤を含有することで、上記ゴム成分の可塑化を促進したり、得られるポリエステル系エラストマーの流動性を向上させたりすることができる。上記軟化剤は、パラフィン系、ナフテン系、芳香族系のいずれであってもよい。
なお、ポリアルキレンエーテルグリコール成分の含有量は、核磁気共鳴スペクトル法(NMR)を用い、水素原子の化学シフトとその含有量に基づいて算出することができる。
上記α,β-エチレン性不飽和カルボン酸は、変性すべきポリエステル系エラストマー、変性条件等に応じて適宜選択することができ、具体的には、例えば、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物等が挙げられる。なかでも、反応性が高いことから、不飽和カルボン酸無水物が好ましい。
上記不飽和カルボン酸無水物として、例えば、コハク酸2-オクテン-1-イル無水物、コハク酸2-ドデセン-1-イル無水物、コハク酸2-オクタデセン-1-イル無水物、マレイン酸無水物、2,3-ジメチルマレイン酸無水物、ブロモマレイン酸無水物、ジクロロマレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、1-ブテン-3,4-ジカルボン酸無水物、1-シクロペンテン-1,2-ジカルボン酸無水物、1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物、3,4,5,6-テトラヒドロフタル酸無水物、exo-3,6-エポキシ-1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物、メチル-5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物、endo-ビシクロ[2.2.2]オクト-5-エン-2,3-ジカルボン酸無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸無水物等が挙げられる。
これらのα,β-エチレン性不飽和カルボン酸は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。また、これらのα,β-エチレン性不飽和カルボン酸は、有機溶剤等に溶解して使用してもよい。
上記ラジカル発生剤は、変性すべきポリエステル系エラストマー、使用するα,β-エチレン性不飽和カルボン酸及び変性条件等に応じて適宜選択することができ、具体的には、例えば、t-ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、2,5-ジメチルへキサン-2,5-ジハイドロパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルオキシ)ヘキサン、3,5,5-トリメチルへキサノイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシベンゾエート、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、1,3-ビス(t-ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、ジブチルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、過酸化カリウム、過酸化水素等の有機及び無機の過酸化物、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(イソブチルアミド)ジハライド、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、アゾジ-t-ブタン等のアゾ化合物、ジクミル等の炭素ラジカル発生剤等が挙げられる。これらのラジカル発生剤は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。また、これらのラジカル発生剤は、有機溶剤等に溶解して使用してもよい。
また、上記ポリエステル系エラストマーの変性反応においては、通常、他の反応として、エステル交換反応等も起こるものと考えられ、得られる反応物は、一般的には、未反応原料等を含む組成物となる。このとき、得られる反応物中の上記ポリエステル系エラストマーの変性物の含有率は、好ましい下限が10重量%、より好ましい下限が30重量%であり、100重量%であることが更に好ましい。
上記溶融混練反応法では、上述した各成分を所定の配合比にて均一に混合した後、溶融混練を行う。各成分の混合には、ヘンシェルミキサー、リボンブレンダー、V型ブレンダー等を使用することができ、溶融混練には、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール、一軸又は二軸等の多軸混練押出機等を使用することができる。
上記溶融混練反応法における混練温度は、好ましい下限が100℃、好ましい上限が300℃である。上記範囲内とすることで、樹脂の熱劣化を防止することができる。上記混練温度のより好ましい下限は120℃、より好ましい上限は280℃、更に好ましい下限は150℃、更に好ましい上限は250℃である。
グラフト量(重量%)=100×[(C÷3×98)/{(A×148÷4)+(B×72÷4)+(C÷3×98)}] (1)
式(1)中、Aは7.8~8.4ppmにおける積分値、Bは1.2~2.2ppmにおける積分値、Cは2.4~2.9ppmにおける積分値を表す。
なお、上記JIS-D硬度は、JIS K 6253に準拠して方法でデュロメータ タイプDを用いることにより測定することができる。
上記ポリエステル系樹脂の含有量が45重量%以上であると、ラベル装着時等にシール部に負荷がかかった際にも、熱収縮時にシール部がずれることを抑制することができる。上記ポリエステル系樹脂の含有量が87重量%以下であると、層間剥離強度を充分に向上させることができる。
上記ポリエステル系樹脂の含有量の好ましい下限が47重量%、好ましい上限が85重量%である。
上記スチレン-ブタジエン共重合体の含有量が13重量%以上であると、層間剥離強度を充分に向上させることができる。上記スチレン-ブタジエン共重合体の含有量が55重量%以下であると、シール強度を充分に高めることができる。
上記スチレン-ブタジエン共重合体の含有量は、好ましい下限が15重量%、好ましい上限が50重量%である。
上記共重合体(A)及び(B)を含有することにより、シール部のずれを効果的に抑制することができる。
また、上記スチレン-ブタジエン共重合体(A)は、ブタジエン成分の含有量の好ましい下限が8重量%、より好ましい下限が10重量%、好ましい上限が45重量%、より好ましい上限が35重量%である。
また、上記スチレン-ブタジエン共重合体(B)は、ブタジエン成分の含有量の好ましい下限が50重量%、より好ましい下限が55重量%、好ましい上限が70重量%、より好ましい上限が65重量%である。
上記ブタジエン成分の含有量が3重量%以上であると、層間剥離強度を充分に向上させることができる。上記ブタジエン成分の含有量が15重量%以下であると、シール強度を充分に向上させることができるとともに、装着前のラベルのシール部に負荷が掛かった場合にも熱収縮時のシール部のずれを防止することができる。
上記フィラーとして、例えば、炭酸カルシウム、タルク、シリカ、カオリン、クレー、ケイソウ土、珪酸カルシウム、雲母、アスベスト、アルミナ、硫酸バリウム、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭素繊維、ガラス繊維、ガラス球、硫化モリブデン、グラファイト、シラスバルーン等が挙げられる。
上記添加剤として、例えば、熱安定剤、光安定剤、着色剤、帯電防止剤、難燃剤、核剤、滑剤、スリップ剤等が挙げられる。上記熱安定剤として、例えば、フェノール系、リン系、硫黄系等の公知の熱安定剤が挙げられる。上記光安定剤として、例えば、ヒンダードアミン系、トリアゾール系等の公知の光安定剤が挙げられる。上記着色剤として、例えば、カーボンブラック、チタンホワイト、亜鉛華、べんがら、アゾ化合物、ニトロソ化合物、フタロシアニン化合物等が挙げられる。また、上記帯電防止剤、上記難燃剤、上記核剤、上記滑剤、上記スリップ剤、上記ブロッキング防止剤としても、いずれも公知のものを使用することができる。
上記表裏層及び上記中間層の厚さを上記範囲内とすることで、層間剥離強度が高い熱収縮性多層フィルムが得られる。
なお、本発明の熱収縮性多層フィルムが上記接着層を有する場合には、該接着層の厚さ分を差し引いて上記表裏層及び上記中間層を形成することにより、熱収縮性多層フィルム全体の厚さを調整することができる。
好ましい下限は0.6N/10mmである。
なお、上記層間剥離強度は、例えば、測定サンプルについて、層間を180度方向に剥離させたときの層間剥離強度を、剥離試験機を用いて測定することができる。
本発明の熱収縮性多層フィルムを製造する方法として、具体的には、例えば、上記表裏層を構成する原料、上記中間層を構成する原料、及び、上記接着層を構成する原料をそれぞれ押出機に投入し、多層ダイスによりシート状に押し出し、引き取りロールにて冷却固化した後、1軸又は2軸に延伸する方法が挙げられる。
本発明の熱収縮性多層フィルムを用いてなる熱収縮性ラベルもまた本発明の1つである。
PET-1:ジカルボン酸成分としてテレフタル酸に由来する成分を100モル%、ジオール成分としてエチレングリコールに由来する成分を65モル%、ジエチレングリコールに由来する成分を20モル%、1,4-シクロヘキサンジメタノールに由来する成分を15モル%含有するポリエステル系樹脂(ガラス転移温度69℃)
PET-2:ジカルボン酸成分としてテレフタル酸に由来する成分を70モル%、イソフタル酸に由来する成分を30モル%、ジオール成分としてエチレングリコールに由来する成分を100モル%含有するポリエステル系樹脂(ガラス転移温度70℃)
PS-1:スチレン-ブタジエンブロック共重合体(スチレン成分76重量%、ブタジエン成分24重量%、ビカット軟化温度70℃、MFR8g/10min)
PS-2:スチレン-ブタジエンブロック共重合体(スチレン成分82重量%、ブタジエン成分18重量%、ビカット軟化温度75℃、MFR6g/10min)
PS-3:スチレン-ブタジエンブロック共重合体(スチレン成分73重量%、ブタジエン成分27重量%、ビカット軟化温度77℃、MFR6g/10min)
PS-4:スチレン-ブタジエンブロック共重合体(スチレン成分88重量%、ブタジエン成分12重量%、ビカット軟化温度67℃、MFR6g/10min)
PS-5:スチレン-ブタジエンブロック共重合体(スチレン成分75重量%、ブタジエン成分25重量%、ビカット軟化温度68℃、MFR5g/10min)
PS-6:スチレン-ブタジエンブロック共重合体(スチレン成分78重量%、ブタジエン成分22重量%、ビカット軟化温度72℃、MFR7g/10min)
PS-7:スチレン-ブタジエンブロック共重合体(スチレン成分83重量%、ブタジエン成分17重量%、ビカット軟化温度83℃、MFR7g/10min)
PS-8:スチレン-ブタジエンブロック共重合体(スチレン成分72重量%、ブタジエン成分28重量%、ビカット軟化温度72℃、MFR6g/10min)
PS-9:ブタジエン-スチレンブロック共重合体(ブタジエン成分60重量%、スチレン成分40重量%、ビカット軟化温度51℃、MFR20g/min)
熱安定剤・光安定剤:SumilizerGS・Viosorb550・Viosorb770の混合物
有機系微粒子(ブロッキング防止剤):ポリメチルメタクリレート(PMMA) (平均粒子径:3.3μm、熱分解開始温度:270℃)
表裏層を構成する樹脂としてPET-1を用い、中間層を構成する樹脂としてPS-6及びPS-7を用い、接着層を構成する樹脂としてPET-1、PS-1及びPS-9を用いた。更に、表裏層にブロッキング防止剤、接着層に光安定剤及び熱安定剤を添加した。なお、添加量は表1に示す通りとした。
これらの樹脂をバレル温度が160~250℃の押出機に投入し、250℃の多層ダイスから5層構造のシート状に押出し、30℃の引き取りロールにて冷却固化した。次いで、予熱ゾーン105℃、延伸ゾーン90℃、熱固定ゾーン85℃のテンター延伸機内で延伸倍率6倍にて延伸した後、巻き取り機で巻き取ることにより、主収縮方向と直交する方向がMD、主収縮方向がTDとなる熱収縮性多層フィルムを得た。
得られた熱収縮性多層フィルムは、総厚みが40μmであり、表裏層(5.5μm)/接着層(0.9μm)/中間層(27.2μm)/接着層(0.9μm)/表裏層(5.5μm)の5層構造であった。
表1に示す原料を用いた以外は実施例1と同様にして、5層構造の熱収縮性多層フィルムを得た。
表1に示す樹脂を用いる以外は実施例1と同様にして、5層構造の熱収縮性多層フィルムを得た。
実施例、参考例及び比較例で得られた熱収縮性多層フィルムについて、以下の評価を行った。結果を表1に示した。
熱収縮性多層フィルムを長さ100mm×幅10mmのサイズにカットし、図1に示すようにフィルム端部の一部分を層間剥離した後、引張速度200mm/minで、図2に示すように180度方向に剥離させたときの強度を離着性強度試験機(HEIDON TYPE17、新東科学社製)を用いて測定した。なお、層間剥離強度については、各実施例、参考例及び比較例につき、4つの試験片を用いて、TD方向、MD方向の層間剥離強度を測定し、その平均値を算出し、以下の基準で評価した。
〇:層間剥離強度が0.5N/10mm以上
×:層間剥離強度が0.5N/10mm未満
熱収縮性多層フィルムの両端を1,3-ジオキソラン100重量部とシクロヘキサン30重量部との混合溶剤を用いて接着し、幅10mmの範囲で接着したシール部を長さ100mm×幅10mmのサイズにカットし、シール部の一部分を剥離した後、引張速度200mm/minで、180℃方向に剥離させたときの強度を離着性強度試験機(HEIDON TYPE17、新東科学社製)を用いて測定した。なお、シール強度については、各実施例、参考例及び比較例につき、4つの試験片を用いて、TD方向のシール強度を測定し、その平均値を算出し、以下の基準で評価した。
〇:シール強度が2.0N/10mm以上
×:シール強度が2.0N/10mm未満
熱収縮性多層フィルムの両端を1,3-ジオキソラン100重量部とシクロヘキサン30重量部との混合溶剤を用いて接着し、折径108.5mm×長さ100mmの筒状(シール幅5mm)に加工して熱収縮性ラベルを作製した。得られた熱収縮性ラベルのシール部の5か所について、23℃の条件で長さ方向に対して-90°~90°まで20回屈曲させた後、ガラス瓶に被せ、熱旋風式シュリンク装置(トルネード 2001 日本テクノロジーソリューション社製)を用いて、予熱部温度140℃、風量30Hz、加熱部250℃、風量40Hz、速度10Hzの条件で収縮装着させた。なお、ボトルの通過時にシール部が熱風に直接当たるようにボトルの向きをセットした。
その後、ボトルからラベルを剥がし、シール部のずれを確認し、シール部がずれた部分の長さ方向に沿って、その長さを測定した。試験を20回行い、ずれの長さの平均値を算出し、以下の基準で評価した。なお、ずれが長さ方向に断続的に生じた場合には、それらの合計長さをずれの長さとした。
〇:ずれの長さが10mm未満
×:ずれの長さが10mm以上
2 表裏層
Claims (4)
- ポリエステル系樹脂を含有する表裏層と、ポリスチレン系樹脂を含有する中間層とが、接着層を介して積層された熱収縮性多層フィルムであって、
前記熱収縮性多層フィルムは、表面層(A)/接着層(E)/中間層(B)/接着層(E)/裏面層(C)の5層構造であり、
前記熱収縮性多層フィルム全体の厚みに対する前記中間層の厚さが50%以上90%以下、前記接着層の厚さが1%以上5%以下であり、
前記中間層を構成するポリスチレン系樹脂のビカット軟化温度は、70℃以上85℃以下であり、
前記接着層は、前記接着層を構成する樹脂成分の合計を100重量%としたとき、ポリエステル系樹脂を45~87重量%、スチレン-ブタジエン共重合体を13~55重量%含有し、前記スチレン-ブタジエン共重合体は、スチレン成分含有量に対するブタジエン成分含有量の比が1未満であるスチレン-ブタジエン共重合体(A)とスチレン成分含有量に対するブタジエン成分含有量の比が1以上であるスチレン-ブタジエン共重合体(B)とを含有し、かつ、前記接着層を構成する樹脂成分中のブタジエン成分の含有量が3~8.4重量%であることを特徴とする熱収縮性多層フィルム。 - 接着層は、前記接着層を構成する樹脂成分の合計を100重量%としたとき、スチレン-ブタジエン共重合体(B)を1~15重量%含有することを特徴とする請求項1記載の熱収縮性多層フィルム。
- スチレン-ブタジエン共重合体(B)は、ブタジエン成分の含有量が50~70重量%であることを特徴とする請求項2記載の熱収縮性多層フィルム。
- 請求項1、2又は3記載の熱収縮性多層フィルムを含むことを特徴とする熱収縮性ラベル。
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