1綜述橡膠制品的首要原料是生膠、各種配合劑、以及作為骨架資料的銅絲和金屬資料，橡膠制品的基本出產(chǎn)工藝進(jìn)程包含塑煉、混煉、壓延、壓出、成型、硫化6個(gè)基本工序。
橡膠的加工工藝進(jìn)程首要是解決塑性和彈性矛盾的進(jìn)程，經(jīng)過各種加工手段，使得彈性的橡膠變成具有塑性的塑煉膠，在參加各種配合劑制成半成品，然后經(jīng)過硫化是具有塑性的半成品又變成彈性高、物理機(jī)械功能好的橡膠制品。
2橡膠加工工藝2.1塑煉工藝生膠塑煉是經(jīng)過機(jī)械應(yīng)力、熱、氧或參加某些化學(xué)試劑等辦法，使生膠由強(qiáng)韌的彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳?、便于加工的塑性狀態(tài)的進(jìn)程。
生膠塑煉的意圖是下降它的彈性，增加可塑性，并取得適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性，以滿足混煉、亞衍、壓出、成型、硫化以及膠漿制作、海綿膠制作等各種加工工藝進(jìn)程的要求。
把握好適當(dāng)?shù)乃軣捒伤芏?，?duì)橡膠制品的加工和成品質(zhì)量是至關(guān)重要的。
在滿足加工工藝要求的前提下應(yīng)盡可能下降可塑度。
隨著恒粘度橡膠、低粘度橡膠的呈現(xiàn)，有的橡膠現(xiàn)已不需求塑煉而直接進(jìn)行混煉。
在橡膠工業(yè)中，很常用的塑煉辦法有機(jī)械塑煉法和化學(xué)塑煉法。
機(jī)械塑煉法所用的首要設(shè)備是開放式煉膠機(jī)、密閉式煉膠機(jī)和螺桿塑煉機(jī)。
化學(xué)塑煉法是在機(jī)械塑煉進(jìn)程中參加化學(xué)藥品來提高塑煉效果的辦法。
開煉機(jī)塑煉時(shí)溫度一般在80℃以下，屬于低溫機(jī)械混煉辦法。
密煉機(jī)和螺桿混煉機(jī)的排膠溫度在120℃以上，甚至高達(dá)160-180℃，屬于高溫機(jī)械混煉。
生膠在混煉之前需求預(yù)先經(jīng)過烘膠、切膠、選膠和破膠等處理才干塑煉。
幾種膠的塑煉特性：天然橡膠用開煉機(jī)塑煉時(shí)，輥筒溫度為30-40℃，時(shí)間約為15-20min；采用密煉機(jī)塑煉當(dāng)溫度達(dá)到120℃以上時(shí)，時(shí)間約為3-5min。
丁苯橡膠的門尼粘度多在35-60之間，因而，丁苯橡膠也可不用塑煉，但是經(jīng)過塑煉后能夠提高配合機(jī)的渙散性順丁橡膠具有冷流性，缺乏塑煉效果。
順丁膠的門尼粘度較低，可不用塑煉。
氯丁橡膠得塑性大，塑煉前可薄通3-5次，薄通溫度在30-40℃。
乙丙橡膠的分子主鏈?zhǔn)秋柡徒Y(jié)構(gòu)，塑煉難以引起分子的裂解，因而要選擇門尼粘度低的種類而不用塑煉。
丁腈橡膠可塑度小，韌性大，塑煉時(shí)生熱大。
開煉時(shí)要采用低溫40℃以下、小輥距、低容量以及分段塑煉，這樣能夠收到較好的效果。
2.2混煉工藝混煉是指在煉膠機(jī)上將各種配合劑均勻的混到生膠種的進(jìn)程。
混煉的質(zhì)量是對(duì)膠料的進(jìn)一步加工和成品的質(zhì)量有著決定性的影響，即使配方很好的膠料，如果混煉不好，也就會(huì)呈現(xiàn)配合劑渙散不均，膠料可塑度過高或過低，易焦燒、噴霜等，使壓延、壓出、涂膠和硫化等工藝不能正常進(jìn)行，而且還會(huì)導(dǎo)致制品功能下降。
混煉辦法通常分為開煉機(jī)混煉和密煉機(jī)混煉兩種。
這兩種辦法都是間歇式混煉，這是目前很廣泛的辦法。
開煉機(jī)的混合進(jìn)程分為三個(gè)階段，即包輥（參加生膠的軟化階段）、吃粉（參加粉劑的混合階段）和翻煉（吃粉后使生膠和配合劑均達(dá)到均勻渙散的階段）。
開煉機(jī)混膠依膠料種類、用途、功能要求不同，工藝條件也不同。
混煉中要注意加膠量、加料順序、輥距、輥溫、混煉時(shí)間、輥筒的轉(zhuǎn)速和速比等各種要素。
既不能混煉不足，又不能過煉。
密煉機(jī)混煉分為三個(gè)階段，即濕潤、渙散和涅煉、密煉機(jī)混煉石在高溫加壓下進(jìn)行的。
操作辦法一般分為一段混煉法和兩段混煉法。
一段混煉法是指經(jīng)密煉機(jī)一次完成混煉，然后壓片得混煉膠的辦法。
他適用于全天然橡膠或摻有合成橡膠不超過50%的膠料，在一段混煉操作中，常采用分批逐步加料法，為使膠料不至于劇烈升高，一般采用慢速密煉機(jī)，也能夠采用雙速密煉機(jī)，參加硫磺時(shí)的溫度必須低于100℃。
其加料順序?yàn)樯z—小料—補(bǔ)強(qiáng)劑—填充劑—油類軟化劑—排料—冷卻—加硫磺及超促進(jìn)劑。
兩段混煉法是指兩次經(jīng)過密煉機(jī)混煉壓片制成混煉膠的辦法。
這種辦法適用于合成橡膠含量超過50%得膠料，能夠避免一段混煉法進(jìn)程中混煉時(shí)間長、膠料溫度高的缺點(diǎn)。
階段混煉與一段混煉法一樣，僅僅不加硫化和活性大的促進(jìn)劑，一段混煉完后下片冷卻，停放一定的時(shí)間，然后再進(jìn)行第二段混煉。
混煉均勻后排料到壓片機(jī)上再加硫化劑，翻煉后下片。
分段混煉法每次煉膠時(shí)間較短，混煉溫度較低，配合劑渙散更均勻，膠料質(zhì)量高。
2.3壓延工藝壓延是將混煉膠在壓延機(jī)上制成膠片或與骨架資料制成膠布半成品的工藝進(jìn)程，它包含壓片、貼合、壓型和線纜物掛膠等作業(yè)。
壓延工藝的首要設(shè)備是壓延機(jī)，壓延機(jī)一般由工作輥筒、機(jī)架、機(jī)座、傳動(dòng)設(shè)備、調(diào)速和調(diào)距設(shè)備、輥筒加熱和冷卻設(shè)備、潤滑系統(tǒng)和緊急停車設(shè)備。
壓延機(jī)的種類很多，工作輥筒有兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)不等，擺放形式兩輥有立式和臥式；三輥有直立式、Γ型和三角形；四輥有Γ型、L型、Z型和S型等多種。
按工藝用途來分首要有壓片壓延機(jī)（用于壓延膠片或線纜物貼膠，大多數(shù)三輥或四輥，各輥塑度不同）、擦膠壓延機(jī)（用于線纜物的擦膠，三輥，各輥有一定得速比，中輥速度大。
借助速比擦入線纜物中）、通用壓延機(jī)（又稱多能壓延機(jī)，兼有壓片和擦膠功能、三輥或四輥，可調(diào)速比）、壓型壓延機(jī)、貼合壓延機(jī)和鋼絲壓延機(jī)。
壓延進(jìn)程一般包含以下工序：混煉膠的預(yù)熱和供膠；線纜物的導(dǎo)開和干燥（有時(shí)還有浸膠）膠料在四輥或三輥壓延機(jī)上的壓片或在線纜物上掛膠依機(jī)壓延半成品的冷卻、卷取、截?cái)唷⒎胖玫取?br>在進(jìn)行壓延前，需求對(duì)膠料和線纜物進(jìn)行預(yù)加工，膠料進(jìn)入壓延機(jī)之前，需求先將其在熱煉機(jī)上翻煉，這一工藝為熱煉或稱預(yù)熱，其意圖是提高膠料的混煉均勻性，進(jìn)一步增加可塑性，提高溫度，增大可塑性。
為了提高膠料和線纜物的粘合功能，保證壓延質(zhì)量，需求對(duì)織物進(jìn)行烘干，含水率控制在1-2%，含水量低，織物變硬，壓延中易損壞，含水量高，粘附力差。
幾種常見的橡膠的壓延功能 天然橡膠熱塑形大，縮短率小，壓延容易，易粘附熱輥，應(yīng)控制各輥溫差，以便膠片順暢轉(zhuǎn)移；丁苯橡膠熱塑性小，縮短率大，因而用于壓延的膠料要充分塑煉。
由于丁苯橡膠對(duì)壓延的熱敏性很顯著，壓延溫度應(yīng)低于天然橡膠，各輥溫差有高到低；氯丁橡膠在75-95℃易粘輥，難于壓延，應(yīng)使用低溫法或高溫法，壓延要迅速冷卻，摻有白臘、硬酯酸能夠減少粘輥現(xiàn)象；乙丙橡膠壓延功能杰出，能夠在廣泛的溫度范圍內(nèi)接連操作，溫度過低時(shí)膠料縮短性大，易產(chǎn)生氣泡；丁腈橡膠熱塑性小，縮短性大，在膠料種參加填充劑或軟化劑可減少縮短率，當(dāng)填充劑重量占生膠重量的50%以上時(shí)，才干得到外表光滑的膠片，丁腈橡膠粘性小易粘冷輥。
2.4壓出工藝壓出工藝是經(jīng)過壓出機(jī)機(jī)筒筒壁和螺桿件的效果，使膠料達(dá)到擠壓和初步造型的意圖，壓出工藝也成為擠出工藝。
壓出工藝的首要設(shè)備是壓出機(jī)。
幾種橡膠的壓出特性：天然橡膠壓出速度快，半成品縮短率小。
機(jī)身溫度50-60℃，機(jī)頭70-80℃，口型80-90℃；丁苯橡膠壓出速度慢，壓縮變形大，外表粗糙，機(jī)身溫度50-70℃，機(jī)頭溫度70-80℃，口型溫度100-105℃；氯丁橡膠壓出前不用充分熱煉，機(jī)身溫度50℃，機(jī)頭℃，口型70℃；乙丙橡膠壓出速度快、縮短率小，機(jī)身溫度60-70℃，機(jī)頭溫度80-130℃，口型90-140℃。
丁腈橡膠壓出功能差，壓出時(shí)應(yīng)充分熱煉。
機(jī)身溫度50-60℃，機(jī)頭溫度70-80℃。
2.5打針工藝橡膠打針成型工藝是一種把膠料直接從機(jī)筒注入模性硫化的出產(chǎn)辦法。
包含喂料、塑化、打針、保壓、硫化、出模等幾個(gè)進(jìn)程。
打針硫化的很大特色是內(nèi)層和外層得膠料溫度比較均勻一致，硫化速度快，可加工大多數(shù)模壓制品。
橡膠打針成型的設(shè)備是橡膠打針成型硫化機(jī)。
2.6壓鑄工藝壓鑄法又稱為傳遞模法或移模法。
這種辦法是將膠料裝在壓鑄機(jī)的塞筒內(nèi)，在加壓下降膠料鑄入模腔硫化。
與打針成型法相似。
如骨架油封等用此法出產(chǎn)溢邊少，產(chǎn)品質(zhì)量好。
2.7硫化工藝早先，天然橡膠的首要用途僅僅做擦字橡皮；后來才用于制作小橡膠管。
直到1823年，英國化學(xué)家麥金托什才發(fā)明將橡膠溶解在煤焦油中然后涂在布上做成防水布，能夠用來制作雨衣和雨靴。
但是，這種雨衣和雨靴一到夏天就熔化，一到冬天便變得又硬又脆。
為了克服這一缺點(diǎn)，當(dāng)時(shí)許多人都在想辦法。
美國發(fā)明家查理•古德伊爾也在進(jìn)行橡膠改性的實(shí)驗(yàn)，他把天然橡膠和硫黃放在一起加熱，希望能取得一種一年四季在所有溫度下都保持干燥且富有彈性的物質(zhì)。
直到1839年2月他才取得成功。
一天他把橡膠、硫黃和松節(jié)油混溶在一起倒入鍋中（硫黃僅是用來染色的），不小心鍋中的混合物濺到了火熱的火爐上。
令他吃驚的是，混合物落入火中后并未熔化，而是保持原樣被燒焦了，爐中殘留的未完全燒焦的混合物則富有彈性。
他把濺上去的東西從爐子上剝了下來，這才發(fā)現(xiàn)他現(xiàn)已制備了他想要的有彈性的橡膠。
經(jīng)過不斷改進(jìn)，他終于在1844年發(fā)明了橡膠硫化技術(shù)。
在橡膠制品出產(chǎn)進(jìn)程中，硫化是很后一道
裁線機(jī)加工工序。
硫化是膠料在一定條件下，橡膠大分子由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的交聯(lián)進(jìn)程。
硫化辦法有冷硫化、室溫硫化和熱硫化三種。
大多數(shù)橡膠制品采用熱硫化。
熱硫化的設(shè)備有硫化罐、平板硫化機(jī)等。
2.8其他出產(chǎn)工藝橡膠制品的出產(chǎn)工藝還有浸漬法、涂刮法、噴涂法、蕉塑法等。
3橡膠配方規(guī)劃3.1橡膠的硫化（交聯(lián)）交聯(lián)是橡膠高彈性的根底，其特色是在一個(gè)橡膠分子鏈上僅構(gòu)成少數(shù)幾處交聯(lián)點(diǎn)，因而不會(huì)影響橡膠分子鏈段的運(yùn)動(dòng)。
橡膠的硫化系統(tǒng)較多，常見的有：硫黃硫化系統(tǒng)、過氧化物硫化系統(tǒng)、樹脂硫化系統(tǒng)、氧化物硫化系統(tǒng)等3.1.1硫黃硫化系統(tǒng)首要適應(yīng)于二烯類橡膠，其硫化活性點(diǎn)是在雙鍵周圍的α氫原子。
組成： 硫黃 活性劑：氧化鋅，硬脂酸 促進(jìn)劑：噻唑類（DM，M），次磺酰胺類（CZ，NOBS），秋蘭姆類（TETD，TMTM，TMTD），胍（D）圖 1 硫黃硫化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特色表1硫黃硫化系統(tǒng)分類硫化系統(tǒng) 硫黃/促進(jìn)劑（S/A）比 交聯(lián)鍵組成 功能特色一般硫黃硫化系統(tǒng) >1 以多硫鍵為主 動(dòng)態(tài)疲勞功能好；老化功能差半有效硫黃硫化系統(tǒng)（Semi-EV） ≈1 以單硫鍵和雙硫鍵為主 老化功能好；壓縮長久變形小；無硫化返原有效硫黃硫化系統(tǒng)（EV） <<1 3.1.2過氧化物硫化系統(tǒng)-自由基機(jī)理1 常見的過氧化物有：DCP（二枯基過氧化物）、BPO、DCBP、雙2，52 助交聯(lián)劑：抑制聚合難自由基無用的副反應(yīng)。
如TAIC，TAC，HVA-23 過氧化物硫化橡膠功能特色：老化功能好，壓縮長久變形小，制品透明性好。
表 2 過氧化物的交聯(lián)效率橡膠種類 交聯(lián)效率 原因NR 1 自由基的活性首要與甲基的超共軛效果有關(guān)，同時(shí)位阻較大，無法出籠格BR，SBR 10-50 脫氫的速度為NR的1/3，但活性高，位阻小，能較快地與雙鍵加成，構(gòu)成交聯(lián)鍵和新自由基NBR >1 腈基影響交聯(lián)效果PE，EPDM 1 EPR 0.4 IIR 0 3.1.3氧化物硫化系統(tǒng)這是含鹵素橡膠的首要硫化劑。
通常有氧化鋅/氧化鎂（5/4）、氧化鉛或四氧化三鉛（10-20，耐水制品）3.2橡膠的填料未加填料的橡膠，力學(xué)功能和工藝功能均較差，無法使用。
3.2.1效果 補(bǔ)強(qiáng)性：拉伸強(qiáng)度，撕裂強(qiáng)度，耐磨性 加工功能 下降成本3.2.2填料的結(jié)構(gòu)3.2.2.1粒徑一般來說，粒徑越小，強(qiáng)度越高。
表 3 常用補(bǔ)強(qiáng)劑及填充劑的粒徑范圍（mμ）填料名稱 縮寫 料徑范圍槽黑 23-30高耐磨炭黑 HAF 26-35半補(bǔ)強(qiáng)炭黑 SRF 60-130氣相法白炭黑 水合二氧化硅 10-25沉淀法白炭黑 10-40氧化鋅 ZnO 100-500輕質(zhì)碳酸鈣 CaCO3 1000-3000超細(xì)碳酸鈣 白艷華 25-100硬質(zhì)陶土 90% < 1000一般滑石粉 TALC 5000-200003.2.2.2結(jié)構(gòu)粒子形狀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)（吸油值法，DBP）。
一般吸油值越大，結(jié)構(gòu)性越強(qiáng)，改善功能越明顯。
3.2.2.3比外表積粒子形狀（BET法，CATB法）。
比外表積越大，強(qiáng)度越高。
3.2.2.4化學(xué)結(jié)構(gòu)反應(yīng)性（PH值表示）。
如炭黑外表的羧基、白炭黑和一般淺色填料外表的羥基等，酸性填料常影響橡膠的硫化，因而需參加活性劑，消除酸性。
3.2.2.5填料的處理辦法填料外表一般為親水性的，而聚合物是憎水的，兩者相容性較差，必須進(jìn)行外表處理。
3.2.2.6外表活性劑（1） 結(jié)構(gòu)：有機(jī)化合物，具有不對(duì)稱的分子結(jié)構(gòu)，由親水和疏水兩部分基團(tuán)組成。
（2） 親水部分：-OH，-COOH，-NH2，-NO2，-SH（3） 疏水部分：長鏈?zhǔn)健⒈江h(huán)式或烴類3.2.2.7偶聯(lián)劑（1） 分類：硅烷，鈦酸酯、鋁酸酯、高分子偶聯(lián)劑等（2） 結(jié)構(gòu)特色：親水部分與外表活性劑相似，但疏水部分能與聚合物構(gòu)成化學(xué)結(jié)合或物理纏結(jié)。
（3） 對(duì)功能的影響：低分子偶聯(lián)劑通常在下降粘度的同時(shí)，提高力學(xué)功能；高分子偶聯(lián)劑則在大幅度提高力學(xué)功能的同時(shí)，增加系統(tǒng)的粘度，這是由于分子之間效果力增強(qiáng)的緣故。
3.3軟化劑和增塑劑3.3.1軟化劑的效果（1） 下降系統(tǒng)的粘度，增加流動(dòng)性，下降硫化橡膠的硬度；（2） 改善粘著功能；（3） 有助于填料的渙散；（4） 便于壓出和成型。
3.3.2常見種類（1） 操作油（軟化劑，用量較大）：分子量300-600的烴類或芳香烴類（如機(jī)油，鏈烷烴油，芳香烴油，白臘油等）（2） 極性的酯類（在非極性橡膠中使用，稱為增塑劑，其特色為脆性溫度、且用量較少）：低分子酯類（DOP，DBP，DOS）和高分子酯類（己二酸乙二醇酯）3.3.3選擇原則（1） 熱力學(xué)（首要要素）：自由能ΔF=ΔH（熱焓） - TΔS（熵變）。
一般混合進(jìn)程中，自由度增加，ΔS>0；ΔH > 0（吸熱），盡可能小。
（2） 溶度參數(shù)：用Hildebrand方程進(jìn)行判斷。
δ1與δ2越接近，ΔH越小。
極性橡膠——極性軟化劑；非極性橡膠——非極性軟化劑（3） 溶劑化效果（非必須要素）：一般認(rèn)為，橡膠的雙鍵有一定的親核性，增塑劑酯類有親電性，經(jīng)過親電-親核效果增加了兩者的界面強(qiáng)度，相容性增加，不過這種親電-親核效果較弱，因而一般用量不宜過大（5-10phr）。
如NR與DBP，NBR與芳烴油的相容性，SBR、BR與NR的差異，（4） CR的溶劑選擇原則3.4橡膠的防護(hù)系統(tǒng)老化是指一切使橡膠功能劣化的進(jìn)程。
如O2，O3，熱，光，疲勞，力，催化劑，化學(xué)介質(zhì)等，為了考察這些影響要素，規(guī)劃了許多實(shí)驗(yàn)辦法。
氧彈實(shí)驗(yàn) O2熱氧老化實(shí)驗(yàn) O2，熱光老化實(shí)驗(yàn) 光（戶外，室內(nèi)，人造光）臭氧老化實(shí)驗(yàn) O3疲勞實(shí)驗(yàn) 力，疲勞DSC、TG 熱氧化，O2，空氣；熱降解，N23.4.1分類物理：遷移、阻隔氧的效果防 老 劑化學(xué)：無污染型（酚類，1010，1076；硫化二丙酸酯（DLTP，DSTP）；亞磷酸酯，168）；污染型（胺類，RD，D，A）防護(hù)系統(tǒng) 對(duì)苯二胺類（4010，4010NA）抗臭氧劑線形碳?xì)浠衔?粗晶蠟，微晶蠟)紫外線劑（橡膠不常用、炭黑的效果）金屬離子鈍化劑3.4.2反應(yīng)機(jī)理（1） 鏈引發(fā)E = 0（2） 鏈增長E = 4-9kcal/molE = 0kcal/molE = 30kcal/mol而金屬粒子則催化ROOH的分解。
（3） 鏈終止3.5配方規(guī)劃與硫化橡膠物性的聯(lián)系3.5.1拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度是表征制品能夠抵抗拉伸損壞的極限才能。
影響橡膠拉伸強(qiáng)度的首要要素有：大分子鏈的主價(jià)鍵、分子間力以及高分子鏈柔性。
一 拉伸強(qiáng)度與橡膠結(jié)構(gòu)的聯(lián)系（1） 分子間效果力大，如極性和剛性基團(tuán)等；（2） 分子量增大，范德華力增大，鏈段不易滑動(dòng)，相當(dāng)于分子間構(gòu)成了物理交聯(lián)點(diǎn)，因而隨分子量增大，拉伸強(qiáng)度增高，到一定程度時(shí)達(dá)到平衡；（3） 分子的微觀結(jié)構(gòu)，如順式和反式結(jié)構(gòu)的影響；（4） 結(jié)晶和取向二 拉伸強(qiáng)度與硫化系統(tǒng)的聯(lián)系（1） 交聯(lián)密度：有一極大值。
（2） 交聯(lián)鍵類型：隨交聯(lián)鍵能增加，拉伸強(qiáng)度減??；多硫鍵具有較高的拉伸強(qiáng)度，由于弱鍵在應(yīng)力狀態(tài)下能起到釋放應(yīng)力的效果，減輕應(yīng)力會(huì)集的程度，使交聯(lián)網(wǎng)能均勻地承受較大的應(yīng)力。
對(duì)于能產(chǎn)生結(jié)晶的NR等，交聯(lián)弱鍵的前期開裂，還有利于主鏈的定向結(jié)晶。
三 拉伸強(qiáng)度與填料的聯(lián)系大量的實(shí)驗(yàn)表明：粒徑越小，比外表積越大，外表活性越大，結(jié)構(gòu)性越高，補(bǔ)強(qiáng)的效果越好。
同時(shí)隨填料用量增加，有很大值，其大小受橡膠種類和填料類型的影響。
四 拉伸強(qiáng)度與軟化劑的聯(lián)系軟化劑的參加會(huì)損失拉伸強(qiáng)度，且與軟化劑與橡膠的相容性有關(guān)。
3.5.2撕裂強(qiáng)度橡膠的撕裂是由于資料中的裂紋或裂口受力時(shí)迅速擴(kuò)大而導(dǎo)致?lián)p壞的現(xiàn)象，一般是沿著分子鏈數(shù)目很小，即阻力很小的途徑發(fā)展。
首要與橡膠應(yīng)力-應(yīng)變曲線的形狀和粘彈性有關(guān)。
與橡膠種類、硫化系統(tǒng)、軟化劑均有聯(lián)系。
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