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2015年一建備考《建筑工程》1A412024建筑高分子材料的特性與應用

更新時間:2015-09-08 16:24:51 來源:|0 瀏覽0收藏0

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  1A412024 建筑高分子材料的特性與應用

  一、建筑塑料

  (一)塑料的基本知識

  塑料是以合成或天然高分子樹脂為基本材料,再按一定比例加入填充料、增塑劑、固化劑、著色劑及其他助劑等,在一定條件下經混煉、塑化成型,在常溫常壓下能保持產品形狀不變的材料。

  1.合成高分子樹脂的種類

  合成高分子樹脂按受熱性能的不同可分為熱塑型樹脂和熱固型樹脂。熱塑型樹脂受熱軟化,冷卻硬化,這一過程可多次反復。熱固型樹脂則加工時受熱軟化,但固化成型后,即使再加熱,也不會發生軟化而改變形狀。

  (1)熱塑型樹脂:聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(即有機玻璃)(PMMA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚醋酸乙烯(PVAC)、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)等。

  (2)熱固型樹脂:酚醛樹脂(PF)、環氧樹脂(EP)、不飽和酯(UP)、聚氨酯(PUP)、有機硅樹脂(SI)、脲醛樹脂(UF)、聚酰胺(即尼龍)(PA)、三聚氰胺甲醛樹脂(MF)、聚酯(PBT)等。

  2.特性

  塑料具有質輕、絕緣、耐腐、耐磨、絕熱、隔聲等優良性能,而且加工性能好、裝飾性優異。但也有耐熱性差、易燃、易老化、剛度小、熱膨脹性大等缺點。

  3.應用

  塑料在建筑上可作為裝飾材料、絕熱材料、吸聲材料、防火材料、墻體材料、管道及衛生潔具等。

  (二)塑料管道

  1.硬聚氯乙烯(PVC-U)管

  (1)特性:通常直徑為40~100mm。內壁光滑阻力小、不結垢、無毒、無污染、耐腐蝕。使用溫度不大于40℃,故為冷水管。抗老化性能好、難燃,可采用橡膠圈柔性接口安裝。

  (2)應用:用于給水管道(非飲用水)、排水管道、雨水管道。

  2.氯化聚氯乙烯(PVC-C)管

  (1)特性:高溫機械強度高,適于受壓的場合。使用溫度高達90℃左右,壽命可達50年。安裝方便,連接方法為溶劑粘結、螺紋連接、法蘭連接和焊條連接。阻燃、防火、導熱性能低,管道熱損少。管道內壁光滑,抗細菌的孳生性能優于銅、鋼及其他塑料管道。熱膨脹系數低,產品尺寸全(可做大口徑管材),安裝附件少,安裝費用低。但要注意使用的膠水有毒性。

  (2)應用:冷熱水管、消防水管系統、工業管道系統。

  3.無規共聚聚丙烯管(PP-R管)

  (1)特性:無毒,無害,不生銹,不腐蝕,有高度的耐酸性和耐氯化物性。耐熱性能好,在工作壓力不超過0.6MPa時,其長期工作水溫為70℃,短期使用水溫可達95℃,軟化溫度為140℃。使用壽命長達50年以上。耐腐蝕性好,不生銹,不腐蝕,不會孳生細菌,無電化學腐蝕,保溫性能好,膨脹力小。適合采用嵌墻和地坪面層內的直埋暗敷方式,水流阻力小。管材內壁光滑,不會結垢,采用熱熔連接方式進行連接,牢固不漏,施工便捷,對環境無任何污染,綠色環保,配套齊全,價格適中。

  缺點是管材規格少(外徑20~110mm),抗紫外線能力差,在陽光的長期照射下易老化。屬于可燃性材料,不得用于消防給水系統。剛性和抗沖擊性能比金屬管道差。線膨脹系數較大,明敷或架空敷設所需支吊架較多,影響美觀。

  (2)應用:飲用水管、冷熱水管。

  4.丁烯管(PB管)

  (1)特性:較高的強度,韌性好,無毒。其長期工作水溫為90℃左右,最高使用溫度可達110℃。易燃,熱脹系數大,價格高。

  (2)應用:飲用水、冷熱水管。特別適用于薄壁小口徑壓力管道,如地板輻射采暖系統的盤管。

  5.交聯聚乙烯管(PEX管)

  普通高、中密度聚乙烯(HDPE及MDPE)管,其大分子為線形結構,缺點是耐熱性和抗蠕變能力差,因而普通PE管不適宜使用高于45℃的水。交聯是PE改性的一種方法,PE經交聯后變成三維網狀結構的交聯聚乙烯(PEX),大大提高了其耐熱性和抗蠕變能力;同時,耐老化性能、力學性能和透明度等均有顯著提高。

  (1)分類:PEX分為A、B、C三級:PEX-A(交聯度大于70%)、PEX-B(交聯度大于65%)、PEX-C(交聯度大于60%)。

  交聯度低或無交聯度:塑料管較軟,韌性大;交聯度過高:塑料管較硬;無韌性;因此交聯度要適中,80%~90%之間較理想。

  (2)特性:無毒,衛生,透明。有折彎記憶性、不可熱熔連接、熱蠕動性較小、低溫抗脆性較差、原料較便宜。使用壽命可達50年。可輸送冷、熱水、飲用水及其他液體。陽光照射下可使PEX管加速老化,縮短使用壽命,避光可使塑料制品減緩老化,使壽命延長,這也是用于地熱采暖系統的分水器前的地熱管須加避光護套的原因;同時,也可避免夏季供暖停止時光線照射產生水藻、綠苔,造成管路栓塞或堵塞。

  (3)應用:主要用于地板輻射采暖系統的盤管。

  6.鋁塑復合管

  鋁塑復合管是以焊接鋁管或鋁箔為中層,內外層均為聚乙烯材料(常溫使用),或內外層均為高密度交聯聚乙烯材料(冷熱水使用),通過專用機械加工方法復合成一體的管材。

  (1)特性:長期使用溫度(冷熱水管)80℃,短時最高溫度為95℃。安全無毒,耐腐蝕,不結垢,流量大,阻力小,壽命長,柔性好,彎曲后不反彈,安裝簡單。

  (2)應用:飲用水、冷、熱水管。

  7.塑覆銅管

  塑覆銅管為雙層結構,內層為純銅管,外層覆裹高密度聚乙烯或發泡高密度聚乙烯保溫層。

  (1)特性:無毒,抗菌衛生,不腐蝕,不結垢,水質好,流量大,強度高,剛性大,耐熱,抗凍,耐久,長期使用溫度范圍寬(-70~100℃),比銅管保溫性能好。可剛性連接亦可柔性連接,安全牢固,不漏。初裝價格較高,但壽命長,不需維修。

  (2)應用:主要用作工業及生活飲用水,冷、熱水輸送管道。

  8.鋼塑管

  鋼塑管有很多種分類,可根據管材的結構分類為:鋼帶增強鋼塑管,無縫鋼管增強鋼塑管,孔網鋼帶鋼塑管以及鋼絲網骨架鋼塑管。

  目前,市面上最為流行是鋼帶增強鋼塑管,也就是通常所指的鋼塑管,這種管材中間層為高碳鋼帶通過卷曲成型對接焊接而成的鋼帶層,內外層均為高密度聚乙烯(HDPE)。這種管材中間層為鋼帶,所以管材承壓性能非常好,不同于鋁帶,承壓不高,管材最大口徑只能做到63mm,鋼塑管的最大口徑可以做到200mm,甚至更大;由于管材中間層的鋼帶是密閉的,所以這種鋼塑管同時具有阻氧作用,可直接用于直飲水工程,而其內外層又是塑料材質,具有非常好的耐腐蝕性。如此優良的性能,使得鋼塑管的用途非常廣泛,石油、天然氣輸送,工礦用管,飲水管,排水管等各種領域均可應用。

  (三)塑料裝飾板材

  塑料裝飾板材是指以樹脂為浸漬材料或以樹脂為基材,采用一定的生產工藝制成的具有裝飾功能的普通或異形斷面的板材。

  1.分類

  按原材料的不同可分為塑料金屬復合板、硬質PVC板、三聚氰胺層壓板、玻璃鋼板、塑鋁板、聚碳酸酯采光板、有機玻璃裝飾板等。

  按結構和斷面形式可分為平板、波形板、實體異形斷面板、中空異形斷面板、格子板、夾芯板等類型。

  2.三聚氰胺層壓板

  三聚氰胺層壓板是以厚紙為骨架,浸漬三聚氰胺熱固性樹脂,多層疊合經熱壓固化而成的薄型貼面材料。三聚氰胺層壓板是多層結構,即由表層紙、裝飾紙和底層紙構成。

  (1)特性:耐熱性優良(100℃不軟化、開裂、起泡)、耐燙、耐燃、耐磨、耐污、耐濕、耐擦洗以及耐酸、堿二油脂和酒精等溶劑的侵蝕,經久耐用。

  (2)分類:按其表面的外觀特性分為有光型、柔光型、雙面型、滯燃型。按用途的不同分為平面板、平衡面板。

  (3)應用:三聚氰胺層壓板常用于墻面、柱面、臺面、家具、吊頂等飾面工程。

  3.鋁塑復合板

  鋁塑復合板是一種以PVC塑料作芯板,正背兩表面為鋁合金薄板的復合材料。厚度為3mm、4mm、6mm、8mm 。

  (1)特性:重量輕,堅固耐久,比鋁合金強得多的抗沖擊性和抗凹陷性,可自由彎曲且彎后不反彈,較強的耐候性,較好的可加工性,易保養,易維修。板材表面鋁板經陽極氧化和著色處理,色澤鮮艷。

  (2)應用:廣泛用于建筑幕墻,室內外墻面、柱面、頂面的飾面處理。

  (四)塑料壁紙

  塑料壁紙是以紙為基材,以聚氯乙烯塑料為面層,經壓延或涂布以及印刷、軋花、發泡等工藝而制成的雙層復合貼面材料。因為塑料壁紙所用的樹脂大多數為聚氯乙烯,所以也常稱聚氯乙烯壁紙。

  1.分類

  (1)紙基壁紙:單色壓花、印花壓花、平光印花、有光印花。

  (2)發泡壁紙:低發泡壓花壁紙、發泡壓花壁紙、發泡印花壁紙、高發泡壁紙。

  (3)特種壁紙:耐水壁紙、防火壁紙、特殊裝飾壁紙。

  2.特性

  有一定的伸縮性和耐裂強度;裝飾效果好;性能優越;粘貼方便;使用壽命長,易維修保養等特點。

  3.規格

  塑料壁紙的寬度為530mm和900~l000mm,前者每卷長度為lOm,后者每卷長度為50m。

  4.應用

  塑料壁紙是目前國內外使用廣泛的一種室內墻面裝飾材料,也可用于頂棚、梁柱等處的貼面裝飾。

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  (五)塑料地板

  塑料地板是以高分子合成樹脂為主要材料,加入其他輔助材料,經一定的制作工藝制成的預制塊狀、卷材狀或現場鋪涂整體狀的地面材料。

  (1)預制塑料地板分類:預制塑料地板按其外形可分為塊材地板和卷材地板。按其組成和結構特點可分為單色地板、透底花紋地板、印花壓花地板。按其材質的軟硬程度可分為硬質地板、半硬質地板和軟質地板。

  按所采用的樹脂類型可分為聚氯乙烯(PVC)地板、聚丙烯地板和聚乙烯一醋酸乙烯酯地板等,國內普遍采用的是硬質PVC塑料地板和半硬質PVC塑料地板。

  (2)特性:種類花色繁多;良好的裝飾性能;性能多變,適應面廣;質輕、耐磨、腳感舒適;施工、維修、保養方便。

  (六)塑料門窗

  塑料門窗是以強化聚氯乙烯(UPVC)樹脂為基料,以輕質碳酸鈣做填料,摻以少量添加劑,經擠出法制成各種截面的異形材,并采用與其內腔緊密吻合的增強型鋼做內襯,再根據門窗品種,選用不同截面的異形材組裝而成。

  (1)特性:色澤鮮艷,不需油漆;耐腐蝕,抗老化,保溫,防水,隔聲;在30~50℃的環境下不變色,不降低原有性能,防蟲蛀又不助燃。

  (2)應用:適用于工業與民用建筑,是建筑門窗的換代產品,但平開門窗比推拉門窗的氣密性、水密性等綜合性能要好。

  (七)玻璃鋼

  玻璃鋼(簡稱GRP)是以合成樹脂為基體,以玻璃纖維或其制品為增強材料,經成型、固化而成的固體材料。

  (1)分類:玻璃鋼按采用的合成樹脂的不同,可分為不飽和聚酯型、酚醛樹脂型和環氧樹脂型。

  (2)特性:玻璃鋼制品具有良好的透光性和裝飾性,可制成色彩絢麗的透光或不透光構件或飾件;強度高(可超過普通碳素鋼),重量輕(密度1.4~2.2g/cm3,僅為鋼的1/5~1/4,鋁的1/3左右),是典型的輕質高強材料;其成型工藝簡單、靈活,可制成復雜的構件;具有良好的耐化學腐蝕性和電絕緣性;耐濕、防潮,可用于有耐濕要求的建筑物的某些部位。玻璃鋼制品的缺點是表面不夠光滑。

  二、建筑涂料

  涂敷于物體表面能與基體材料很好粘結并形成完整而堅韌保護膜的材料稱為涂料。建筑涂料是專指用于建筑物內、外表裝飾的涂料,建筑涂料同時還可對建筑物起到一定的保護作用和某些特殊功能作用。

  (一)涂料的組成

  涂料由主要成膜物質、次要成膜物質、輔助成膜物質構成。

  1.主要成膜物質

  涂料所用主要成膜物質有樹脂和油料兩類。

  樹脂有天然樹脂(蟲膠、松香、大漆等)、人造樹脂(甘油酯、硝化纖維等)和合成樹脂(醇酸樹脂、聚丙烯酸酯、環氧樹脂、聚氨酯、聚磺化聚乙烯、聚乙烯醇縮聚物、聚醋酸乙烯及其共聚物等)。

  油料有桐油、亞麻子油等植物油和魚油等動物油。

  為滿足涂料的各種性能要求,可以在一種涂料中采用多種樹脂配合,或與油料配合,共同作為主要成膜物質。

  2.次要成膜物質

  次要成膜物質是各種顏料,包括著色顏料、體質顏料和防銹顏料三類,是構成涂膜的組分之一。其主要作用是使涂膜著色并賦予涂膜遮蓋力,增加涂膜質感,改善涂膜性能,增加涂料品種,降低涂料成本等。

  3.輔助成膜物質

  輔助成膜物質主要指各種溶劑(稀釋劑)和各種助劑。涂料所用溶劑有兩大類:一類是有機溶劑,如松香水、酒精、汽油、苯、二甲苯、丙酮等;另一類是水。

  助劑是為改善涂料的性能,提高涂膜的質量而加入的輔助材料。如催干劑、增塑劑、固化劑、流變劑、分散劑、增稠劑、消泡劑、防凍劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、防老化劑、防霉劑、阻燃劑等等。

  (二)建筑涂料的分類

  (1)按使用部位可分為木器涂料、內墻涂料、外墻涂料和地面涂料。

  (2)按溶劑特性可分為溶劑型涂料、水溶性涂料和乳液型涂料。

  (3)按涂膜形態可分為薄質涂料、厚質涂料、復層涂料和砂壁狀涂料。

  (三)常用建筑涂料品種

  1.木器涂料

  溶劑型涂料用于家具飾面或室內木裝修又常稱為油漆。傳統的油漆品種有清油、清漆、調和漆、磁漆等;新型木器涂料有聚酯樹脂漆、聚氨酯漆等。

  (1)傳統的油漆品種

  清油又稱熟油。由干性油、半干性油或將干性油與半干性油加熱,熬煉并加少量催干劑而成的淺黃至棕黃色黏稠液體。

  清漆為不含顏料的透明漆。主要成分是樹脂和溶劑或樹脂、油料和溶劑,為人造漆的一種。

  調和漆是以干性油和顏料為主要成分制成的油性不透明漆。稀稠適度時,可直接使用。油性調和漆中加人清漆,則得磁性調和漆。

  磁漆以清漆為基礎加入顏料等研磨而制得的黏稠狀不透明漆。

  (2)聚酯樹脂漆

  聚酯樹脂漆是以不飽和聚酯和苯乙烯為主要成膜物質的無溶劑型漆。

  特性:可高溫固化,也可常溫固化(施工溫度不小于15℃),干燥速度快。漆膜豐滿厚實,有較好的光澤度、保光性及透明度,漆膜硬度高、耐磨、耐熱、耐寒、耐水、耐多種化學藥品的作用。含固量高,涂飾一次漆膜厚可達200~300μm。固化時溶劑揮發少,污染小。

  缺點是漆膜附著力差、穩定性差、不耐沖擊。為雙組分固化型,施工配制較麻煩,涂膜破損不易修補。涂膜干性不易掌握,表面易受氧阻聚。

  應用:聚酯樹脂漆主要用于高級地板涂飾和家具涂飾。施工應注意不能用蟲膠漆或蟲膠膩子打底,否則會降低黏附力。施工溫度不小于15℃,否則固化困難。

  (3)聚氨酯漆

  聚氨酯漆是以聚氨酯為主要成膜物質的木器涂料。

  特性:可高溫固化,也可常溫或低溫(O℃以下)固化,故可現場施工也可工廠化涂飾。裝飾效果好、漆膜堅硬、韌性高、附著力高、涂膜強度高、高度耐磨、優良的耐溶性和耐腐蝕性。

  缺點是含有游離異氰酸酯(TDI),污染環境。遇水或潮氣時易膠凝起泡。保色性差,遇紫外線照射易分解,漆膜泛黃。

  應用:廣泛用于竹、木地板、船甲板的涂飾。

  木器涂料必須執行《室內裝飾裝修材料溶劑型木器涂料中有害物質限量》GB18581--2009、《室內裝飾裝修材料水性木器涂料中有害物質限量》GB 24410--2009國家標準的強制性條文。

  2.內墻涂料

  (1)分類:

  乳液型內墻涂料,包括丙烯酸酯乳膠漆、苯一丙乳膠漆、乙烯一醋酸乙烯乳膠漆。

  水溶性內墻涂料,包括聚乙烯醇水玻璃內墻涂料、聚乙烯醇縮甲醛內墻涂料。

  其他類型內墻涂料,包括復層內墻涂料、纖維質內墻涂料、絨面內墻涂料等。

  水溶性內墻涂料已被《關于發布化學建材技術與產品的公告》(原建設部公告第27號)列為停止或逐步淘汰類產品,產量和使用已逐漸減少。

  (2)丙烯酸酯乳膠漆的特點:涂膜光澤柔和、耐候性好、保光保色性優良、遮蓋力強、附著力高、易于清洗、施工方便、價格較高,屬于高檔建筑裝飾內墻涂料。

  (3)苯一丙乳膠漆的特點:良好的耐候性、耐水性、抗粉化性、色澤鮮艷、質感好,由于聚合物粒度細,可制成有光型乳膠漆,屬于中高檔建筑內墻涂料。與水泥基層附著力好,耐洗刷性好,可以用于潮氣較大的部位。

  (4)乙烯一乙酸乙烯乳膠漆:在乙酸乙烯共聚物中引入乙烯基團形成的乙烯一醋酸乙烯(VAE)乳液中,加入填料、助劑、水等調配而成。

  特點:成膜性好、耐水性較高、耐候性較好。價格較低,屬于中低檔建筑裝飾內墻涂料。

  3.外墻涂料

  (1)分類:

  溶劑型外墻涂料,包括過氯乙烯、苯乙烯焦油、聚乙烯醇縮丁醛、丙烯酸酯、丙烯酸酯復合型、聚氨酯系外墻涂料。

  乳液型外墻涂料,包括薄質涂料純丙乳膠漆、苯一丙乳膠漆、乙一丙乳膠漆和厚質涂料乙一丙乳液厚涂料、氯偏共聚乳液厚涂料。

  水溶性外墻涂料,該類涂料以硅溶膠外墻涂料為代表。

  其他類型外墻涂料包括復層外墻涂料和砂壁狀涂料。

  (2)過氯乙烯外墻涂料的特點:良好的耐大氣穩定性、化學穩定性、耐水性、耐霉性。

  (3)丙烯酸酯外墻涂料的特點:良好的抗老化性、保光性、保色性、不粉化、附著力強,施工溫度范圍(0℃以下仍可干燥成膜)。但該種涂料耐沾污性較差,因此,常利用其與其他樹脂能良好相混溶的特點,將聚氨酯、聚酯或有機硅對其改性制得丙烯酸酯復合型耐沾污性外墻涂料,綜合性能大大改善,得到廣泛應用。施工時基體含水率不應超過8%,可以直接在水泥砂漿和混凝土基層上進行涂飾。

  (4)氟碳涂料:氟碳涂料是在氟樹脂基礎上經改性、加工而成的涂料,簡稱氟涂料又稱氟碳漆,屬于新型高檔高科技全能涂料。

  分類:按固化溫度的不同可分為高溫固化型(主要指PVDF,即聚偏氟乙烯涂料,180℃固化)、中溫固化型、常溫固化型。

  按組成和應用特點可分為溶劑型氟涂料、水性氟涂料、粉末氟涂料、仿金屬氟涂料等。

  特點:優異的耐候性、耐污性、自潔性、耐酸堿、耐腐蝕、耐高低溫性能好,涂層硬度高,與各種材質的基體有良好的粘結性能、色彩豐富有光澤、裝飾性好、施工方便、使用壽命長。

  應用:廣泛用于金屬幕墻、柱面、墻面、鋁合金門窗框、欄桿、天窗、金屬家具、商業指示牌戶外廣告著色及各種裝飾板的高檔飾面。

  (5)復層涂料:由基層封閉涂料、主層涂料、罩面涂料三部分構成。按主層涂料的粘結料的不同可分為聚合物水泥系(CE)、硅酸鹽系(SI)、合成樹脂乳液系(E)和反應固化型合成樹脂乳液系(RE)復層外墻涂料。

  特點:粘結強度高、良好的耐褪色性、耐久性、耐污染性、耐高低溫性。外觀可成凹凸花紋狀、環狀等立體裝飾效果,故亦稱浮感涂料或凹凸花紋涂料,適用于水泥砂漿、混凝土、水泥石棉板等多種基層的中高檔建筑裝飾飾面。

  應用:用于無機板材、內外墻、頂棚的飾面。

  4.地面涂料(水泥砂漿基層地面涂料)

  (1)分類:

  溶劑型地面涂料,包括過氯乙烯地面涂料、丙烯酸一硅樹脂地面涂料、聚氨酯一丙烯酸酯地面涂料,為薄質涂料,涂覆在水泥砂漿地面的抹面層上,起裝飾和保護作用。

  乳液型地面涂料,有聚醋酸乙烯地面涂料等。

  合成樹脂厚質地面涂料,包括環氧樹脂厚質地面涂料、聚氨酯彈性地面涂料、不飽和聚酯地面涂料等。該類涂料常采用刮涂方法施工,涂層較厚,可與塑料地板媲美。

  (2)過氯乙烯地面涂料的特點:干燥快、與水泥地面結合好、耐水、耐磨、耐化學藥品腐蝕。施工時有大量有機溶劑揮發、易燃,要注意防火、通風。

  (3)聚氨酯一丙烯酸酯地面涂料的特點:涂膜外觀光亮、平滑、有瓷質感、良好的裝飾性、耐磨性、耐水性、耐酸堿、耐化學藥品。

  應用:適用于圖書館、健身房、舞廳、影劇院、辦公室、會議室、廠房、車間、機房、地下室、衛生間等水泥地面的裝飾。

  (4)環氧樹脂厚質地面涂料:是以黏度較小、可在室溫固化的環氧樹脂(如E-44、E-42等牌號)為主要成膜物質,加入固化劑、增塑劑、稀釋劑、填料、顏料等配制而成的雙組分固化型地面涂料。

  特點:粘結力強、膜層堅硬耐磨且有一定韌性,耐久、耐酸、耐堿、耐有機溶劑、耐火、防塵,可涂飾各種圖案。施工操作比較復雜。

  應用:用于機場、車庫、實驗室、化工車間等室內外水泥基地面的裝飾。

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