KR20110069529A - 열경화성수지주입 목재패널 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열경화성수지주입 목재패널 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 목재로 이루어진 판재에 열경화성수지를 주입시켜 온도 및 습도의 변화에 따른 목재의 치수안정성을 개선시키고, 강도적 성능을 개선시킬 수 있는 열경화성수지주입 목재패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법은, 원목을 판재로 절삭하는 절삭단계와; 절삭된 판재를 건조하는 판재건조단계와; 상기 판재에 열경화성수지를 주입시키는 수지주입단계와; 상기 판재에 주입된 열경화성수지를 경화시키는 수지경화단계와; 열경화성수지가 경화된 판재를 가공하는 가공단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
목재, 단판, 판재, 열경화성수지, 수지주입, 진공, 가압
Description
본 발명은 열경화성수지주입 목재패널 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 목재로 이루어진 판재에 열경화성수지를 주입시켜 온도 및 습도의 변화에 따른 목재의 치수안정성을 개선시키고, 강도적 성능을 개선시킬 수 있는 열경화성수지주입 목재패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 온돌용 목질계 바닥재는 온돌배관 및 기타 난방설비가 구비된 바닥 상에 접착시공 되거나 또는 끼워 맞춰져 온돌마루를 형성하는 판재를 말하는 것이다.
이러한 온돌용 마루판으로는, 보통 목재섬유(wood fiber)에 접착제를 혼합하여 만든 고밀도섬유판(HDF; High Density Fiberboard) 또는 중밀도섬유판(MDF; Medium Density Fiberboard)에 무늬모양지 또는 무늬목재를 붙여서 만든 강화마루판이 사용되거나, 건조된 목재단판에 접착제를 도포하여 직교,적층시켜 만든 합판에 얇은 무늬목(통상 0.6mm이하)을 오버레이(overlay)시킨 합판마루가 사용되고 있다.
그러나 순수한 원목으로 만든 원목마루판은 목재의 천연적인 특성, 흡수 및 흡습성, 방향성, 목재 수종 특성, 등으로 인하여 수분에 노출되거나 온도와 습도의 변화시 흡습과 방습의 과정에서 뒤틀림, 휨, 갈라짐, 균열 등과 같은 변형이 수반될 뿐만 아니라, 원목 조직 내의 셀룰로오스간의 결합력에 의해 원상회복되는 성질이 강해 가공을 하더라도 영구변형이 수반되기 때문에 종래에는 온돌용 마루판으로 사용되기 어려운 점이 있다.
또한 종래의 온돌용 마루판의 경우에는 얇은 무늬목재나 무늬단판을 접착하여 제조됨으로써 표층이 긁히거나 패인 경우 또는 하부의 온돌배관 및 기타 난방설비에 의해 열과 수분이 가해짐에 따라 변형이나 바닥으로부터 들뜨게 될 경우에는 마루판 전체를 교체 시공하여야 하는 문제점도 있었다.
또한 바닥재는 특성상 우수한 표면경도를 요구하는 제품으로 경도가 낮은 그리고 치수안정성이 불량한 목재로는 적용이 불가능하여 바닥재로 적용이 가능한 수종은 제한적일 수밖에 없어 고비중 활엽수재를 주로 사용함으로써 가격이 매우 고가인 단점이 있다.
본 발명은 목재패널이 온돌용 바닥재로 사용하더라도 뒤틀림, 휨, 균열과 같은 변형이 발생되지 않고, 비교적 두꺼운 단판(1mm 이상)이나 판재를 온돌용 바닥재로 적용할 수 있으며, 표면경도가 강해 마모, 긁힘, 패임, 찍힘 등 내구성이 우수할 뿐만 아니라 표면연마만으로 원형 복원이 가능하여 반영구적으로 사용할 수 있는 열경화성수지주입 목재패널 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 열경화성수지주입 목재패널은, 원목을 절삭한 판재에 열경화성수지가 주입되어 경화된 것을 특징으로 한다.
상기 열경화성수지는 상기 판재에 진공가압하에서 강제주입되어 경화된다.
상기 열경화성 수지는 수용성수지이다.
상기 판재에는 판재무게에 대해 상기 판재에 주입된 열경화성수지의 중량비가 20 ~ 100%임이 바람직하다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법은, 원목을 판재로 절삭하는 절삭단계와; 절삭된 판재를 건조하는 판재건조단계와; 상기 판재에 열경화성수지를 주입시키는 수지주입단계와; 상기 판재에 주입된 열경화성수지를 경화시키는 수지경화단계와; 열경화성수지가 경화된 판재를 가공하는 가공단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 수지주입단계는, 주입용 탱크에 판재를 투입하는 판재투입단계와; 판재 가 투입된 탱크를 진공시켜 진공상태로 유지시키는 진공단계와; 탱크의 내부가 진공상태로 유지된 후, 상기 탱크 내부로 열경화성수지를 유입시키는 수지유입단계와; 열경화성수지가 주입된 판재를 탱크로부터 회수하는 판재회수단계로 이루어진다.
상기 수지주입단계와 판재회수단계 사이에는, 상기 탱크 내부를 가압하여 유입된 열경화성수지를 상기 판재에 강제주입시키는 가압단계를 더 포함하여 이루어진다.
또한 상기 판재에 열경화성수지를 주입시킨 후 탱크 내부에 존재하는 열경화성수지를 탱크로 회수하는 수지회수단계를 더 포함하여 이루어진다.
상기 판재건조단계에서는 함수율이 12% 이하가 되도록 건조시킨다.
상기 수지주입단계에서는, 판재무게에 대한 상기 판재에 주입된 열경화성수지의 중량비가 20 ~ 100%가 되도록 상기 판재에 열경화성수지를 주입시킨다.
상기 가압단계에서는, 상기 판재에 충분한 열경화성수지가 주입될 수 있도록 상기 판재에 대한 열경화성수지의 주입압력이 10 ~ 20kgf/이 되도록 가압한다.
상기 열경화성수지는 수용성 열경화성수지임이 바람직하고, 또한 상기 열경화성수지는 수용성 멜라민열경화성수지 또는 수용성 페놀열경화성수지로 이루어짐이 바람직하다.
상기 수지주입단계와 수지경화단계 사이에는, 열경화성수지가 주입된 판재에서 수분을 증발시키는 수분증발단계를 더 포함하여 이루어진다.
상기 수분증발단계에서는 판재를 20 ~ 50이하의 온도에서 건조시키되, 함수 율이 4%이하가 되도록 건조시킨다.
상기 수지경화단계는, 열압기를 이용하여 판재에 주입되어 있는 열경화성수지를 경화시킨다.
상기 수지경화단계에서는, 온도가 140 ~ 150이고, 압력이 30 ~ 50Kgf/인 상태로 판재에 주입된 수지를 경화시킨다.
상기 가공단계는, 열경화성수지가 경화된 판재를 실온상태에서 보관하는 조습단계와; 열경화성수지가 경화된 판재의 표면을 연마하는 연마단계와; 연마된 판재를 접착 또는 도장하는 후가공단계로 이루어진다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 열경화성수지주입 목재패널 및 이의 제조방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
목재패널을 온돌용 바닥재로 사용하더라도, 목재의 흡수 및 흡습성을 차단함으로써 목재의 치수안정화를 개선시킬 수 있고, 수지주입경화에 따른 각종 강도적 성능(충격강도, 표면경도, 내마모성, 휨강도, 압축강도, 보존성 등)을 대폭 향상시킬 수 있다.
특히, 상기 수치주입단계에 의하면, 수지주입이 어려운 고비중 활엽수재에도 단시간에 처리할 수 있는 우수한 효과가 있으며, 판재의 두께가 종래의 것보다 두꺼워도 수지의 주입이 잘 되도록 할 수 있다.
또한, 목재패널 즉 판재의 두께가 두꺼워 표층과 중층이 분리되는 현상이 발생되지 않으며, 목재패널의 표면연마만으로 원형 복원이 가능하여 반영구적으로 사 용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법의 제조과정도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법의 수지주입단계의 세부과정도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법의 가공단계의 세부과정도이다.
본 발명의 진공가압 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 절삭단계(S10)와, 판재건조단계(S20)와, 수지주입단계(S30)와, 수분증발단계(S40)와, 수지경화단계(S50)와, 가공단계(S60)로 이루어진다.
상기 절삭단계(S10)는, 원목을 단판이나 판재로 절삭하는 단계이다.
본 발명에서는 단판과 판재를 모두 포함하는 용어로 판재를 사용하였다.
상기 판재는 통상 두께가 5mm이하의 슬라이드 판으로 이루어지고, 아름다운 무늬를 얻기 위한 화장용 판재임 바람직하다.
상기 판재건조단계(S20)는 상기 절삭단계(S10)에 의해 절삭된 판재를 건조하는 단계이다.
상기 판재건조단계(S20)에서는 함수율, 즉 판재에 함유된 수분의 비율을 12% 이하가 되도록 건조시킨다.
상기 절삭단계(S10)에서 절삭된 판재는 고함수율이기 때문에, 고함수율의 판재의 경우에는 상기 수지주입단계(S30)에서 열경화성수지의 주입이 곤란하다.
따라서, 상기 판재건조단계(S20)에서는 판재를 건조시켜 판재의 함수율을 낮 춤으로써, 뒤에 있는 상기 수지주입단계(S30)에서 열경화성수지가 판재에 용이하게 주입되도록 한다.
상기 수지주입단계(S30)는 상기 판재건조단계(S20)에 의해 건조된 판재에 열경화성수지를 주입시키는 단계이다.
본 발명에서 판재에 주입되는 수지로 열경화성수지를 사용함으로써, 기존의 MMA(Methyl Methacrylate)수지처리목재 제조상의 어려움을 해결할 수 있다.
즉, 기존의 방법인, MMA수지를 목재에 주입하고자 할 경우에는, 방사선법, 촉매가열법 등으로 경화처리비용의 증가 및 처리시간이 장시간 소모되는데 반해, 본 발명과 같이 수용성 열경화성수지를 사용할 경우에는 후술하는 상기 수지경화단계(S50)에서 열프레스에 의해 약 2 ~ 5분/mm 정도만 유지하면 수지경화를 완료할 수 있어 비용절감 및 처리시간을 단축시킬 수 있다.
이때, 상기 열경화성수지는 알콜용성 수지도 가능하나, 알콩용성 수지인 경우 메탄올 등의 희석제 등을 사용함에 따른 제조경비증가, 안전성 등의 문제로 수용성 수지를 사용함이 바람직하다.
이러한 상기 열경화성수지는 수용성 멜라민열경화성수지 또는 수용성 페놀열경화성수지로 이루어짐이 더욱 바람직하다.
상기 열경화성수지를 수용성 수지로 이루어지도록 함으로써, 물을 혼합하여 사용하기 때문에 작업성이 우수하고 경제적이다.
특히, 기존의 알콜용성 수지의 경우에는 화재위험 및 비용증가 등의 문제가 있었으나, 본 발명에서는 열경화성수지가 수용성 수지로 이루어져 물을 혼합하여 희석하여 사용하기 때문에 화재위험이 없고 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 열경화성수지가 수용성수지로 이루어짐으로써, 재색의 변화가 없고, 선명한 원목무늬를 유지할 수 있는 효과가 있다.
이러한 상기 수지주입단계(S30)에서는, 판재중량에 대한 판재에 주입된 열경화성수지의 중량비가 20 ~ 100%가 되도록 판재에 열경화성수지를 주입시킨다.
그리고, 상기 수지주입단계(S30)는 도 2에 도시된 바와 같은 세부적인 단계로 이루어진다.
상기 수지주입단계(S30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 판재투입단계(S31)와, 진공단계(S32)와, 수지유입단계(S33)와, 가압단계(S34)와, 수지회수단계(S35)와, 판재회수단계(S36)로 이루어진다.
상기 판재투입단계(S31)는 상기 판재건조단계(S20)에 의해 건조된 판재를 주입용 탱크에 투입하는 단계이다.
상기 진공단계(S32)는, 판재가 투입된 탱크의 내부를 진공펌프를 이용하여 진공시키는 단계이다.
상기 진공단계(S32)에서 진공펌프를 이용하여 탱크 내부를 진공상태로 유지시킴으로써, 상기 판재 내부에 있는 공기를 외부로 배출시키면서 다음단계인 수지유입단계(S33)에서 수지탱크로부터 주입용 탱크로 열경화성수지의 유입이 용이하도록 한다.
상기 수지유입단계(S33)는 상기 진공단계(S32)에 의해 진공상태인 주입용 탱크의 내부로, 수지탱크에서 열경화성수지를 유입시키는 단계이다.
진공상태의 주입용 탱크 내부로 열경화성수지가 유입됨으로써, 주입용 탱크내 판재는 열경화성수지에 잠기게 된다.
상기 가압단계(S34)는 상기 수지유입단계(S33)에 의해 열경화성수지로 가득찬 주입용 탱크 내부를 가압펌프를 작동시켜, 열경화성수지를 판재 내부로 강제주입시키는 단계이다.
상기 가압단계(S34)에서의 가압으로 인해, 상기 탱크 내부 및 판재 표면에 부착되어 있는 열경화성수지는 상기 판재의 내부 공극으로 강제주입된다.
이때, 상기 가압단계(S34)에서는, 판재에 대한 열경화성수지의 주입압력이 10 ~ 20kgf/이 되도록 가압한다.
위와 같이, 상기 진공단계(S32)에 의해 진공시킨 상태에서 상기 수지유입단계(S33)에 의해 수지를 주입용 탱크내로 유입시키고, 그 후 상기 가압단계(S34)에서 가압함으로써, 상기 판재의 내부로 열경화성수지가 단시간에 보다 잘 주입되도록 할 수 있다.
상기 수지회수단계(S35)는 상기 가압단계(S34)에 의해 상기 판재에 열경화성 수지주입이 완료되면, 수지회수펌프를 작동시켜 상기 탱크 내부에 남아있는 열경화성수지를 수지탱크로 회수하는 단계이다.
상기 판재회수단계(S36)는 열경화성수지가 주입된 판재를 상기 탱크로부터 회수하는 단계이다.
그리고, 상기 수분증발단계(S40)는 상기 수지주입단계(S30)에 의해 열경화성수지가 주입된 판재에서 수분을 증발시키는 단계이다.
상기 열경화성수지는 수용성수지이기 때문에 물을 혼합하여 사용하여야 하는바, 상기 수지주입단계(S30)에 의해 열경화성수지가 주입된 판재에는 수분이 동시에 주입되었으므로 고함수율 상태에 있다.
상기 수분증발단계(S40)에서는 판재를 20 ~ 50이하의 온도에서 건조시켜, 함수율이 4%이하가 되도록 건조시킨다.
위와 같은 상기 수분증발단계(S40)에서 수분을 미리 일정 함수율이하로 증발시킴으로서, 후술하는 상기 수지경화단계(S50)에서 상기 판재에 주입된 열경화성수지가 보다 단시간에 완전경화될 수 있다.
상기 수지경화단계(S50)는 상기 판재에 주입된 열경화성수지를 경화시키는 단계이다.
상기 수지경화단계(S50)는, 열압기(Hot press)를 이용하여 판재에 주입되어 있는 열경화성수지를 경화시킨다.
상기 수지경화단계(S50)에서는, 경화시간 두께 1mm당 약2~5분, 온도 140~ 150이고, 압력은 30~50kgf/인 상태에서 판재에 주입된 열경화성수지를 경화시킨다.
상기 수분증발단계(S40)에서 상기 판재에 함유되어 있는 수분을 일정 함수율이하로 증발시킴으로써, 상기 수지경화단계(S50)에서 상기 열압기를 이용하여 상기 판재를 고온고압 상태로 유지할 경우, 판재 내부에 수분증발에 따른 높은 증기압발생, 기포발생 등으로 열압기내에서 판재를 꺼낼 때 판재내부의 조직파괴, 터짐현상, 열압시간의 장시간 소요 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 가공단계(S60)는 열경화성수지가 경화된 판재를 가공하는 단계이다.
이러한 상기 가공단계(S60)는 도 3에 도시된 바와 같이, 조습단계(S61)와, 연마단계(S62)와, 후가공단계(S63)로 이루어진다.
상기 조습단계(S61)는 열경화성수지가 경화된 판재를 실온상태에서 보관하여 주변의 공기조건과 동일하게 처리하는 단계이다.
상기 연마단계(S62)는 상기 조습단계(S61) 후 열경화성수지가 경화된 판재의 표면을 연마하여 판재의 표면에 부착된 이물질 등을 제거하는 단계이다.
상기 후가공단계(S63)는 상기 연마단계(S62)에 의해 연마된 판재를 접착 또는 도장하는 단계이다.
상기 후가공단계(S63)가 완료되면, 본 발명의 열경화성수지주입 목재패널이 완성되어, 이를 온돌용 원목 바닥재로 이용할 수 있게 된다.
위와 같은 본 발명의 열경화성수지주입 목재패널 및 이의 제조방법에 의하면, 목재의 흡수 및 흡습성을 차단함으로써 목재의 치수안정화를 개선시킬 수 있고, 수지주입경화에 따른 각종 강도적 성능(충격강도, 표면경도, 내마모성, 휨강도, 압축강도, 보존성 등)을 대폭 향상시킬 수 있다.
특히, 상기 수지주입단계(S30)에 의하면, 수지주입이 어려운 고비중 활엽수재에도 단시간에 처리할 수 있는 우수한 효과가 있다.
본 발명인 열경화성수지주입 목재패널 및 이의 제조방법은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법의 제조과정도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법의 수지주입단계의 세부과정도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법의 가공단계의 세부과정도,
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
S10 : 절삭단계, S20 : 판재건조단계, S30 : 수지주입단계, S31 : 판재투입단계, S32 : 진공단계, S33 : 수지유입단계, S34 : 가압단계, S35 : 수지회수단계, S36 :판재회수단계, S40 : 수분증발단계, S50 : 수지경화단계, S60 : 가공단계, S61 : 조습단계, S62 : 연마단계, S63 : 후가공단계,
Claims (18)
- 원목을 절삭한 판재에 열경화성수지가 주입되어 경화된 것을 특징으로 하는 열경화성수지주입 목재패널.
- 제 1항에 있어서,상기 열경화성수지는 상기 판재에 진공가압하에서 강제주입되어 경화된 것을 특징으로 하는 열경화성수지주입 목재패널.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 열경화성수지는 수용성수지인 것을 특징으로 하는 열경화성수지주입 목재패널.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 판재에는 판재무게에 대해 상기 판재에 주입된 열경화성수지의 중량비가 20 ~ 100%인 것을 특징으로 하는 열경화성수지주입 목재패널.
- 원목을 판재로 절삭하는 절삭단계와;절삭된 판재를 건조하는 판재건조단계와;상기 판재에 열경화성수지를 주입시키는 수지주입단계와;상기 판재에 주입된 열경화성수지를 경화시키는 수지경화단계와;열경화성수지가 경화된 판재를 가공하는 가공단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법.
- 제 5항에 있어서,상기 수지주입단계는,탱크에 판재를 투입하는 판재투입단계와;판재가 투입된 탱크를 진공시키는 진공단계와;탱크의 내부가 진공이 되면, 상기 탱크 내부로 열경화성수지를 유입시키는 수지유입단계와;열경화성수지가 주입된 판재를 탱크로부터 회수하는 판재회수단계로 이루어 진 것을 특징으로 하는 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법.
- 제 6항에 있어서,상기 수지주입단계와 판재회수단계 사이에는,상기 탱크 내부를 가압하여 유입된 열경화성수지를 상기 판재에 강제주입시키는 가압단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법.
- 제 6항 또는 제 7항에 있어서,상기 판재에 열경화성수지를 주입시킨 후 탱크 내부에 존재하는 열경화성수지를 회수하는 수지회수단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법.
- 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 판재건조단계에서는 함수율이 12% 이하가 되도록 건조시키는 것을 특징으로 하는 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법.
- 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 수지주입단계에서는, 판재무게에 대한 상기 판재에 주입된 열경화성수지의 중량비가 20 ~ 100%가 되도록 상기 판재에 열경화성수지를 주입시키는 것을 특징으로 하는 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법.
- 제 7항에 있어서,상기 가압단계에서는,상기 판재에 대한 열경화성수지의 주입압력이 10 ~ 20kgf/이 되도록 가압하는 것을 특징으로 하는 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법.
- 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 열경화성수지는 수용성 열경화성수지인 것을 특징으로 하는 열경화성수 지주입 목재패널의 제조방법.
- 제 12항에 있어서,상기 열경화성수지는 수용성 멜라민열경화성수지 또는 수용성 페놀열경화성수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법.
- 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 수지주입단계와 수지경화단계 사이에는,열경화성수지가 주입된 판재에서 수분을 증발시키는 수분증발단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법.
- 제 14항에 있어서,상기 수분증발단계에서는 판재를 20 ~ 50이하의 온도에서 건조시키되, 함수율이 4%이하가 되도록 건조시키는 것을 특징으로 하는 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법.
- 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 수지경화단계는,열압기를 이용하여 판재에 주입되어 있는 열경화성수지를 경화시키는 것을 특징으로 하는 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법.
- 제 16항에 있어서,상기 수지경화단계에서는, 온도가 140 ~ 150이고, 압력이 30 ~ 50Kgf/인 상태로 판재에 주입된 수지를 경화시키는 것을 특징으로 하는 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법.
- 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 가공단계는,열경화성수지가 경화된 판재를 실온상태에서 보관하는 조습단계와;열경화성수지가 경화된 판재의 표면을 연마하는 연마단계와;연마된 판재를 접착 또는 도장하는 후가공단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 열경화성수지주입 목재패널의 제조방법.
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