CN1495226A - 透明聚合物混合物基的薄片或成型体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于一种透明且可高频熔接的聚合物混合物的薄片或成型体,此聚合物混合物包含有a)(I)乙烯与约8至60重量%的选自饱和C2-C8-羧酸的乙烯酯、丙烯酸和甲基丙烯酸的C1-C12烷基酯的共单体、以及可选择一氧化碳作为第三单体的共聚物,和/或(II)具有约8至60重量%的不饱和羧酸、二元羧酸、它们的酯和/或酐接枝单元的乙烯均聚物、乙烯共聚物、丙烯均聚物和/或丙烯共聚物,或(III)两种或多种上述化合物的混合物,不受组别编排的影响,且其中聚合物或其混合物的熔融指数MFI(190℃;2.16kg)为约0.2至15.0g/10分钟;和b)乙烯与约10至30重量%的C3-C12-α-烯烃的共聚物,其具有熔融指数MFI(190℃,2.16kg)为约0.2至15.0g/10分钟,其中薄片或成型体的材料是部分交联的。
Description
本发明涉及一种基于一种透明且可高频熔接的聚合物混合物的薄片和成型体。
具有上述特征的薄片已经是公知的了。它一般都是基于聚氯乙烯。聚氯乙烯具有可高频(HF)熔接性好和透明度能满足特殊情况的优点。PVC产品的工业应用已有好多年了,并开发出了各种各样的产品。由于目前的趋势是在生活的各个方面减少含氯和含增塑剂材料的使用,因此在建筑业、汽车业和电缆工程领域内都迫切需要不含卤素的替代产品。
但是,在寻找这样一种不含卤素的替代产品的过程中经常遇到的一个问题是,PVC薄片有着很好的可高频熔接性,而可能的PVC替代材料,如聚氨酯薄片或市场上已知的热塑性聚烯烃薄片没有可熔接性或可熔接性能远远不够。
另一个特别是在汽车业中有着举足轻重作用的特性是材料的足够的低温柔顺性。如果材料在低温下经受动态负载,则是否有很高的低温柔顺性就变得极其重要了。例如,聚烯烃薄片材料用作隐蔽的气囊系统的装饰材料。因此,如果材料要适于这样一种应用,则必须保证在测试温度(通常是-30℃)下不会变脆或具有很高的撕裂强度,由此可削弱气囊阀对装饰材料的穿透作用。同时也要保证材料不会因其脆性而碎裂。这些碎片可能会导致乘客受伤。据此,必须要避免薄片材料有脆性,并且保证在低温时气囊可如愿打开(无粒子飞溅)。
同时,例如对于那些可以做成薄板形或卷帘状的货舱顶板,很高的低温柔顺性也很重要,也必须要保证在低温下能实现准确无误的展开或卷起。同时,为了应用于汽车或交通工具领域,就必须要提供至少100℃的热稳定性。在这种情况下,热稳定性意味着所引入的表面结构或者凹痕经过在此测试温度下存放21天后还能保持原样且察觉不到光泽增强。
所述的PVC产品能满足上述的大部分要求。例如,它还特别是透明的,这是在特殊情况下所要求的。但是无论如何它还是具有一些缺点的,即其中包含了具有公知缺点的增塑剂。这里,特别提及的是抗老化性不够好以及由增塑剂所引起的析出现象。不管是在汽车领域还是在制鞋领域,一种大的趋势就是要用不含卤素的材料来替代广泛使用的PVC材料。但是,聚氯乙烯的许多特性只好通过对其它种材料用以很高的创新费用来获得。
虽然也存在着某些推荐的解决方案,但是它们总体来说还不尽如人意。这里可以参阅EP 0703271A1。这篇文献描述了一种在室温下柔顺且不含卤素的热塑性聚烯烃组合物。其中使用的特别是乙烯乙酸乙烯酯共聚物以及密度很低的聚乙烯。尽管这些配方时常有效地用于一些用途,但它们还是有缺点的,即一旦它们处于超过80℃的温度环境下,就不具有足够的耐热性了。
根据DE 10018196A1的现有技术中记载了一种由含有未交联的聚烯烃和非必要的其他添加剂的物料制备压花薄片的方法,其中将以普通方式制得的薄片用电子射线进行处理从而得到适于深冲的压花强度,并且将压花薄片深冲出约0.7至1.2g/cm2的密度来。作为未交联聚烯烃来用的是聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯与C2,C4至C12-α-烯烃的共聚物或三元共聚物和/或聚乙烯与C3至C12-α-烯烃的共聚物或三元共聚物。得到的薄片有着极好的压花稳定性并可压印和可层压。但是它没有HF-熔接能力。
DE 19653590C2同样涉及到一种无PVC并因此也不含有卤素的可高频熔接的聚合物混合物。这种混合物除了含其他的共聚物如乙烯外,还必须含有含聚酰胺的热塑性聚烯烃,但由于含聚酰胺的热塑性聚烯烃的存在,它不是透明的。后公开的DE 10153408中也记载了一种可高频熔接的聚合物混合物,它含有约1至30重量%的乙烯与含量低于约25重量%的选自饱和C2-C8-羧酸的乙烯酯、丙烯酸和/或甲基丙烯酸的C1-C12烷基酯的极性共单体的共聚物,约1至40重量%的三元共聚物或另一种与超过约25重量%的共单体形成的共聚物,以及约35至75重量%的熔点高于约115℃的热塑性聚烯烃。但该聚合物混合物因最后提到的成分的存在而是不透明的。
因此,本发明的任务在于,提供一种薄片或成型体,其未采用PVC因而是无卤素的,但此外它还能显示出PVC薄片的优越特性,即透明性、可HF熔接性以及耐热性,它还具有理想的低温柔顺性和抗老化性,还能减少或消除常是因使用PVC薄片而产生的不利的析出现象。
按本发明任务的解决是通过一种基于一种透明且是可高频熔接的聚合物混合物的薄片或成型体,该聚合物混合物包括a)(I)乙烯与约8至60重量%的选自饱和C2-C8-羧酸的乙烯酯、丙烯酸和甲基丙烯酸的C1-C12烷基酯的共单体、以及可选择一氧化碳作为第三单体的共聚物,和/或(II)具有约8至60重量%的不饱和羧酸、二元羧酸、它们的酯和/或酐接枝单元的乙烯均聚物、乙烯共聚物、丙烯均聚物和/或丙烯共聚物,或(III)两种或多种上述化合物的混合物,不受组别编排的影响,且其中聚合物或其混合物的熔融指数MFI(190℃;2.16kg)为约0.2至15.0g/10分钟;和b)乙烯与约10至30重量%的C3-C12-α-烯烃的共聚物,其具有熔融指数MFI(190℃,2.16kg)为约0.2至15.0g/10分钟,其中,薄片或成型体的材料是部分交联的。
因此,按照本发明制备了一种基于一种透明且可高频熔接的聚合物混合物的薄片或成型体作为为所希望用途定制的具有所要求的特性曲线的组件。例如存在有实现高频熔接性和提供高的低温柔顺性的极性聚合物。另外,在不损害可熔接性能和卓越的低温柔顺性的前提下,温度稳定性还会升高。除此以外,产品是透明的。
按照本发明所提供的聚合物混合物的成分将在以下详细阐述:
本发明中的成分a)包括三种可选择方案。按方案(I),包含的是一种乙烯与极性共单体的共聚物。作为极性共单体,可以使用饱和C2-C8-羧酸的乙烯酯,丙烯酸和甲基丙烯酸的C1-C12-烷基酯,以及可选择一氧化碳作为第三单体。优选的例子是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和/或乙烯-丙烯酸丁酯共聚物。共单体含量调节在约8至60重量%,优选约14至45重量%,特别是约14至28重量%的范围内。特别优选的例子是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物以及乙烯-丙烯酸甲酯共聚物。
还特别优选使用属于组a)(I)中的化合物的混合物,特别是以不同类型的乙烯-乙酸乙烯酯聚合物的混合物形式使用。
此外,也可以使用由乙烯、方案(I)中所述共单体中的一种或多种与一氧化碳形成的三元共聚物,其中各单体单元按统计学规律在聚合物链上分布。一氧化碳的存在对HF熔接性有利。一个优选的例子是乙酸乙烯酯-一氧化碳三元共聚物。
根据方案(II),作为成分a)使用的可以是乙烯均聚物、乙烯共聚物、丙烯均聚物和/或丙烯共聚物的接枝聚合产物,而其中作为接枝单体的可以是约8至60重量%的不饱和羧酸、二元羧酸、它们的酯和/或酐。不饱和(二元)羧酸或其衍生物可以是例如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、马来酸酐和富马酸。特别优选的是用马来酸接枝的乙烯均聚物或共聚物。也可以使用这些聚合物或接枝聚合物的混合物。
作为成分a)的方案(III),还可以使用相应于方案(I)和/或(II)中的上述化合物中两种或多种的混合物,而不受组别编排的影响。
在上述三种变化方案中的每一种方案中,成分a)的聚合物或聚合物混合物的熔融指数MFI(190℃;2.16kg)在约0.2至15g/10分钟,特别在约0.3至4.0g/10分钟的范围内。
本发明聚合物混合物的另一成分b)含有乙烯与约10至30重量%的C3-C12-α-烯烃的共聚物。作为α-烯烃使用例如乙烯、1-丁烯、1-丙烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯和/或4-甲基-戊烯-1,其中特别优选的是1-丙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯。成分b)的熔融指数MFI(190℃,2.16kg)为约0.2至15.0g/10分钟,特别为约0.2至4.0g/10分钟。
这里保持成分a)和b)的所述MFI值是至关重要的,因为在生产过程中,被塑化的物料必须具有足够的强度以适于机械加工。另一方面,聚合物混合物在熔接过程中还必须具有足够的流动能力。
根据本发明的另一实施方案,成分b)还可另外含有一种选自非共轭二烯烃的第三单体。合适的非共轭二烯烃是直链脂族二烯烃如1,4-己二烯,亚烷基双环烯烃如5-亚乙基-2-降冰片烯,烯基双环烯烃如5-烯基-2-降冰片烯,双环二烯烃如双环戊二烯,和烯基环烯烃如乙烯基环己烯,或二反应基的非共轭二烯烃如2,5-降冰片二烯或1,6-辛二烯。特别优选的是5-亚乙基-2-降冰片烯和/或1,4-己二烯。
成分a)与成分b)的比较适宜的重量比是在约99∶1至40∶60,特别是在约95∶5至60∶40。优选的在薄片或成型体材料中的成分a)和b)的量为至少约80重量%,特别为至少约90重量%。
按照本发明,薄片或成型体的材料是部分交联的。特别优选聚合物混合物的凝胶含量为约1至60%,优选为约5至45%,特别优选为约10至40%,特别为约10到30%。这样做有个优点,即非晶相呈现出较清晰的相形态,且能改善低温柔顺性的塑性聚合物成分的量的提高会由于交联而导致温度稳定性不下降。交联过程在聚合物混合物中就可以出现了,或者也可在成型方法之前或之后进行。
为了获得最佳的低温柔顺性,优选添加另外一种玻璃化转变温度≤-30℃的聚合物。这里可以考虑部分交联的热塑性弹性体,特别是以熔融指数MFI(230℃;10kg)为约5至30g/10分钟的部分交联的热塑性聚烯烃(TPO)的形式。例如有橡胶状聚合物,特别是聚(二烯烃),它也可以是部分氢化的。其它能获得最佳低温柔顺性的成分,对技术人员来说是公知的,其按照本发明的加入量按成分a)加b)为100重量%计不大于约20重量%。
此外,本发明的聚合物混合物还能含有一些常用的,但是不会损害薄片和成型体所需透明度且不会在本质上影响高频熔接性的添加剂。可能的添加剂包括防结块剂、润滑剂、防光致老化剂、抗氧化剂、染料、颜料、防火剂和/或抗静电剂。这些添加剂的加入量通常是按聚合物成分的量计不大于10重量%。此外在添加颜料时有利的是,其浓度不超过3重量%,特别是不超过0.5重量%。
本发明的含有上述聚合物混合物的薄片或成型体,可以按照普通的方法生产。本发明的这种薄片或成型体可以在纯手工生产的范围内生产出来。例如可以通过挤出或压延成平面的形体或薄片而进行,而成型体的生产可以经由例如,注塑或吹塑成型过程来完成。然后还可以对这些产品进行普通的后处理,比如设置一层保护层来改善表面稳定性。为了改善可印刷性,优选对薄片或成型体的表面进行电晕处理、等离子体处理或火焰处理。接着,还可以将薄片或成型体设计为有一定的表面结构。
由本发明的聚合物混合物制得的薄片可以按照例如如下的方法来生产:优选先将粒化的原料冷混,并导入挤出机中,例如导入双螺杆挤出机,在那里进行塑化。然后使材料经由一个宽缝喷嘴出来形成平面件(薄片),并由后续设备接收。成型体可以例如通过深冲或压制由薄片制得。优选在薄片或成型体生产出来以后进行交联。所得到的薄片或成型体的优点是不含卤素。
根据本发明的特别优选的一个实施方案,薄片/成型体可以塑造成多层结构,特别是可以设计成具有一个载体层形式的中间层。优选将中间层打断,比如冲孔,以此来改善整个形体的结合性。如果中间层为织物的形式,以此来实现可缝接性,则可能会有利。
就像上面所述的,也可以在成型之后使薄片或成型体交联。这可以特别是在电子或γ-射线作用下进行。这里,辐照过程可以针对一面进行也可以针对两面进行。本发明薄片的机械性能可以通过将交联限制在一定范围内,比如通过调节辐射剂量来控制。这里,优选用辐射剂量为约10至500,特别是约30至300kJ/m2的电子射线来进行处理。而对于机械性能很重要的凝胶含量也会由此受到影响。在本发明的范围内,凝胶含量是根据萃取法来确定的,即将材料在沸腾的二甲苯中萃取24小时,然后在室温下于丙酮溶液中放置10分钟,接着再在60℃下干燥24小时,最后确定没有溶解的材料量并和使用的量之间建立一定的数量关系。如上所阐述的,在经过交联后,理想的总凝胶含量为约1至60%。
另一个针对本发明的薄片或成型体的重要标准是所谓的“模糊特性”,即,例如,挡风玻璃的浊度。根据本发明,这项测试可以按照DIN 75201B通过确定冷凝物来完成,有利的范围是<1.0mg,优选<0.5mg。
薄片,特别是软薄片,或者成型体优选在汽车领域中用作气囊外罩、顶盖内衬、坐椅的头靠、固定扣环、帽架、座位软垫套和后靠垫的罩套以及前座椅背面的护罩、遮阳板、踏板护套、门嵌板、货舱顶板、敞篷车顶、折叠车顶、弹簧门板或家具领域和制鞋领域中的装饰图样。此外,也可以用于行礼箱的内衬,书本的封皮等等。在一个有益的,用作折叠车顶的实施方案中,薄片可以比较合适地由一个上薄片和一个下薄片,一个位于中间的载体以及非必要的另一个薄片和层所构成,而其中的上薄片和下薄片包含有本发明的聚合物混合物。
和本发明相关的优点是多方面的。例如按照本发明所制备的薄片或成型体,不是基于PVC的并因此不含卤素和增塑剂,但是又具有PVC薄片的优越特性,即透明性、可HF熔接性、耐热性、低温柔顺性,而且还具有良好的UV稳定性和抗老化性。可以避免因使用含增塑剂的PVC薄片而带来的不利的析出现象。
因此,本发明的薄片或成型体相对于先前所述的现有技术的那些教导来说,令人惊奇地综合了众多性能。组合物具有卓越的低温柔顺性。因此,可以制得在低温下也可以承受很高动态负载,但又不会碎裂的薄片或成型体。同时提供了足够高的温度稳定性。按照本发明制得的聚合物混合物的另一个重要特性是它的可高频熔接性,由此展现了使用现有技术中的体系目前还是不可能实现的用途。此外,本发明的薄片/成型体是透明的,这是许多应用领域所期望的。同时,它还具有满足在汽车或交通工具领域中应用所要求的热稳定性,其中还不会出现光泽增强的问题。
由此,本发明的薄片或成型体能实现对特性曲线进行有目的的控制,并提供能为相应使用目的定制的组件。
以下将根据实施例来对本发明作出详尽阐释,这些实施例并不对本发明的教导进行限制。在本发明所公开的内容的范围之内,其他的一些实施例对于技术人员来说也是显而易见的。
实施例
在实施例中使用以下配料:
EVA1 乙烯-乙酸乙烯酯共聚物
MFI=1g/10分钟(190℃,2.16kg)
乙酸乙烯酯含量:17重量%
EVA2 乙烯-乙酸乙烯酯共聚物
MFI=2g/10分钟(190℃,2.16kg)
乙酸乙烯酯含量:25重量%
EVACO 乙烯-乙酸乙烯酯-一氧化碳三元共聚物
MFI=15g/10分钟(190℃,2.16kg)
乙酸乙烯酯含量:20重量%,一氧化碳含量:8重量%
PE1 LLDPE,密度为0.93g/l且MFI为1g/10分钟(190℃,2.16kg),
熔点为128℃
PE2 VLDPE,密度为0.87g/l且MFI为0.5g/10分钟(190℃,
2.16kg),熔点为70℃
实施例1(比较实施例) | 实施例2(比较实施例) | 实施例3(本发明) | |
EVA1 | 20 | 65 | |
EVA2 | 65 | ||
EVACO | 35 | ||
PE1 | 35 | ||
PE2 | 45 | 35 | |
挤出特性 | 正常 | 正常 | 正常 |
凝胶含量[%] | 15 | 0 | 15 |
5%模量-30℃ | 22 | 4 | 17 |
HF熔接性 | 正常 | 正常 | 正常 |
剥离力[N] | 42 | 50 | 35 |
透明(目测) | 不 | 是 | 是 |
耐光度DIN752025周期 | 等级4-5 | 等级1,压花消失 | 等级4-5 |
热老化后的表面变化24h,100℃ | 无 | 光泽增强,压花变浅 | 无 |
冷凝物(16h,100℃)按照DIN75201B | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
实施例1(比较实施例):
在转鼓混合机中将65重量%的EVA1和35重量%的PE1混合,接着用双轴挤出机在190℃下挤出为O.5mm厚的薄片。然后对薄片进行压制,用压花板设计出表面结构来。该压制过程为在190℃下,以15bar的压力压制5分钟。接着使薄片交联。
在HF熔接实验中,将两块薄片在配有发生器G4000SD和压机KH500(均购自Kiefel公司)的高频熔接没备上在室温下进行熔接。选择下面的熔接参数:
熔接压力: 1600N
熔接时间: 4秒
熔接电压: 2100V
电极: 150×5mm
薄片和焊缝的物理和机械性能列于表1中。
发现,加入PE1之后在-30℃下的杨氏模量保持在>20MPa的范围内,因此满足不了要求。此外,所得到的材料也没有足够的透明性。但是有关材料的HF熔接性、耐光性和热致老化稳定性方面的性能能完全得到满足。
实施例2(比较实施例):
将表中所列的各个成分混合。类似于实施例1生产薄片。不采用交联过程。得到具有表中所列性能的均匀薄片。
该实施例得到一种具有透明性且可HF熔接的薄片,但是它由于没有进行过交联,因而不具有足够的热和光稳定性。
实施例3(本发明):
将表中所列的各个成分混合。按类似于实施例1的方法生产薄片。得到具有表中所列性能的均匀薄片。
实施例3相对于实施例1和实施例2得到的一种薄片组件,其具有的材料特性是透明性、高的低温柔顺性,不会热致老化,不含卤素且有卓越的HF熔接性。
Claims (24)
1.一种基于一种透明且可高频熔接的聚合物混合物的薄片或成型体,此聚合物混合物包含有
a)(I)乙烯与约8至60重量%的选自饱和C2-C8-羧酸的乙烯酯、丙烯酸和甲基丙烯酸的C1-C12烷基酯的共单体、以及可选择一氧化碳作为第三单体的共聚物,和/或(II)具有约8至60重量%的不饱和羧酸、二元羧酸、它们的酯和/或酐接枝单元的乙烯均聚物、乙烯共聚物、丙烯均聚物和/或丙烯共聚物,或(III)两种或多种上述化合物的混合物,不受组别编排的影响,且其中聚合物或其混合物的熔融指数MFI(190℃;2.16kg)为约0.2至15.0g/10分钟;和
b)乙烯与约10至30重量%的C3-C12-α-烯烃的共聚物,其具有熔融指数MFI(190℃,2.16kg)为约0.2至15.0g/10分钟,
其中,薄片或成型体的材料是部分交联的。
2.根据权利要求1的薄片或成型体,其特征在于,通过聚合物混合物的凝胶含量来表征的部分交联度为约1至60%。
3.根据权利要求2的薄片或成型体,其特征在于,凝胶含量为约5至45%,优选为约10至40%,特别为约10至30%。
4.根据上述权利要求中至少一项的薄片或成型体,其特征在于,成分a)与b)的重量比为约99∶1至40∶60。
5.根据权利要求4的薄片或成型体,其特征在于,成分a)与成分b)的重量比为约95∶5至60∶40。
6.根据上述权利要求中至少一项的薄片或成型体,其特征在于,为获得最佳低温柔顺性,添加另外一种玻璃化转变温度≤-30℃的聚合物。
7.根据权利要求6的薄片或成型体,其特征在于,作为用于获得最佳低温柔顺性的助剂,添加一种部分交联的热塑性弹性体,特别是以具有熔融指数MFI(230℃;10kg)为约5至30g/10分钟的部分交联的TPO形式。
8.根据权利要求6的薄片或成型体,其特征在于,为获得最佳低温柔顺性而加入的助剂是橡胶状聚合物,特别是聚(二烯烃),其也可以是部分氢化的。
9.根据权利要求6至8之一的薄片或成型体,其特征在于,为获得最佳低温柔顺性而加入的助剂的量为按成分a)加b)为100重量%计不大于约20重量%。
10.根据上述权利要求中至少一项的薄片或成型体,其特征在于,薄片或成型体的材料中的成分a)和b)的量为至少约80重量%,特别是至少约90重量%。
11.根据上述权利要求中至少一项的薄片或成型体,其特征在于,它还含有有限量的,不会损害薄片和成型体所需透明度的其它种常规添加剂。
12.根据权利要求11的薄片或成型体,其特征在于,作为含有的其它种常规添加剂是防结块剂、润滑剂、防光致老化剂、抗氧化剂、染料、颜料、防火剂和/或抗静电剂。
13.根据上述权利要求中至少一项的薄片或成型体,其特征在于,它是不含卤素的。
14.根据上述权利要求中至少一项的薄片或成型体,其特征在于,它是辐射交联的,特别是以电子射线或γ-射线进行辐射交联的。
15.根据上述权利要求中至少一项的薄片或成型体,其特征在于,它是多层结构的,特别是存在着载体层形式的中间层。
16.根据权利要求15的薄片或成型体,其特征在于,为改善整个形体的结合性能,中间层是打断的,特别是被冲孔的。
17.根据权利要求15或16的薄片或成型体,其特征在于,为了实现可缝接性,中间层以织物的形式存在。
18.根据上述权利要求中至少一项的薄片或成型体,其特征在于,为了改善印刷性,对其表面进行电晕处理、等离子体处理或火焰处理。
19.根据上述权利要求中至少一项的薄片或成型体,其特征在于,使用属于组a)(I)中的化合物的混合物,特别是以不同类型的乙烯-乙酸乙烯酯聚合物的混合物形式。
20.根据上述权利要求中至少一项的薄片或成型体,其特征在于,其中的成分a)(I)含有14至45重量%,特别是14至28重量%的共单体。
21.根据上述权利要求中至少一项的薄片或成型体,其特征在于,成分a)的熔融指数MFI在约0.3至4.0g/10分钟之间。
22.根据上述权利要求1至20中至少一项的薄片或成型体,其特征在于,成分b)的熔融指数MFI在约0.2至4.0g/10分钟之间。
23.根据上述权利要求中至少一项的薄片或成型体,其特征在于,在添加颜料时,其浓度不超过3重量%,特别是不超过0.5重量%。
24.根据上述权利要求中至少一项的薄片或成型体,其特征在于,成分b)含有选自非共轭二烯烃的第三单体,特别是以5-亚乙基-2-降冰片烯和/或1,4-己二烯的形式。
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