(57)【要約】      （修正有）【課題】比較的大きな粒状体（例えば粒子径２０〜２００μｍの粉体）を含有する塗工液を使用しても、所望の階調性を伴った塗工を効率良く実現し得るグラビア塗工装置を提供する。【解決手段】グラビア塗工装置１Ａは、塗工液Ｗが収容される液槽２と、液槽２内の塗工液Ｗ中に浸漬されるように配置され、塗工液Ｗを貯留可能なセルを外周面３ａに多数有するグラビアロール３と、グラビアロール３の上方に配置されたバックアップロール４とを備え、両ロール３，４間で被塗工シート１０をニップし、被塗工シート１０にセル内の塗工液Ｗを塗工する。バックアップロール４の外周面４ａに、凹凸が付されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗工液を貯留可能なセルを外周面に多数有するグラビアロールと、該グラビアロールの上方に配置されたバックアップロールとを備え、該両ロール間で、又は該両ロール間に配置されたオフセットロールと該バックアップロールとの間で被塗工シートをニップし、該被塗工シートに該塗工液を塗工するグラビア塗工装置において、
前記バックアップロールの外周面に、凹凸が付されているグラビア塗工装置。
【請求項２】
前記バックアップロールは、円筒状のロール芯体の外周面上に、表面に凹凸を有するシート状物が巻き付けられて構成されている請求項１記載のグラビア塗工装置。
【請求項３】
塗工液を貯留可能なセルを外周面に多数有するグラビアロールを用いたグラビア塗工に用いられるバックアップロールであって、該バックアップロールの外周面に、凹凸が付されているバックアップロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラビア塗工装置に関する。詳しくは、粒子径２０〜２００μｍといった大粒径粉体を含有する塗工液の塗工に好適なグラビア塗工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、紙やフィルム等の被塗工シートに、塗工液を塗工するための塗工装置として、塗工液を貯留可能なセルが外周面に多数形成されたグラビアロール（グラビア版胴）と、該グラビアロールとの間で該被塗工シートを押圧するバックアップロール（圧胴）とを備えたグラビア塗工装置が知られている。図７には、従来のグラビア塗工装置の概略が示されている。図７に示すグラビア塗工装置９１は、グラビアロール９２と該グラビアロール９２に対向配置されたバックアップロール９３とを備えている。グラビアロール９２の下方には、塗工液Ｗが収容される液槽９４が設けられている。また、グラビアロール９２の外周面上の塗工液Ｗを掻き落とすドクターブレード９５が設けられている。斯かる構成のグラビア塗工装置９１において、図示しないロール駆動装置によって両ロール９２、９３の両方あるいはロール９２のみを図中矢印で示す方向に回転させることにより、液槽９４内の塗工液Ｗが、グラビアロール９２の外周面に形成された多数のセル内に供給され、ドクターブレード９５で該外周面上の余剰の塗工液Ｗが掻き落とされ、該セル内の塗工液Ｗが、両ロール９２，９３間で押圧された被塗工シート９０に塗工されるようになっている。
【０００３】
また、特許文献１には、グラビア塗工装置を用いて被塗工面にスジ模様を発現させる技術が記載されている。特許文献１に記載の技術は、基材に、下層としてカチオン性塗工液を塗工し乾燥させた後、該下層の上にグラビア塗工装置によりアニオン性塗工液を塗工し、これら上下層の境界面で急速にゲル化させることにより、意匠性の高いスジ模様を発現させるというものである。また、特許文献２には、蓄光インクや蛍光インクを用いたグラビア印刷において、グラビアロールのセルの深度を特定範囲に設定することで、蓄光効果や蛍光効果を確保できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８１２２８４号公報
【特許文献２】特許第３４６４４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
グラビア塗工は、グラビアロールのセルの大きさ（開口度、深度等）を調整することによって、階調性を伴った塗工を１つの塗工ヘッドで（１回の塗工作業で）実現することが可能であり、斯かる塗工により、被塗工シートの被塗工面に、塗工液成分の付着量の差異に起因する濃淡を表現することができる。しかしながら、例えばアルミペーストやパール顔料などの高輝度顔料に代表される、粒子径が２０〜２００μｍ程度の比較的大粒径の粒状体を含む塗工液を塗工する場合には、次の理由で階調性の表現に制限が生じる。即ち、大粒径の粒状体をグラビアロールのセル内に進入させ、その後のドクターブレードで掻き落されないようにして被塗工シートに転移させるためには、常に一定以上のセルの開口度が必要となり、その開口度以下に塗工量分布を設定することができない。既存の設備を最大限利用し、所望の階調性を伴った塗工を効率良く実現し得るグラビア塗工装置は未だ提供されていない。
【０００６】
従って本発明の課題は、比較的大きな粒状体（例えば粒子径２０〜２００μｍの粉体）を含有する塗工液を使用しても、所望の階調性を伴った塗工を効率良く実現し得るグラビア塗工装置を提供することにある。
【０００７】
本発明は、塗工液を貯留可能なセルを外周面に多数有するグラビアロールと、該グラビアロールの上方に配置されたバックアップロールとを備え、該両ロール間で、又は該両ロール間に配置されたオフセットロールと該バックアップロールとの間で被塗工シートをニップし、該被塗工シートに該塗工液を塗工するグラビア塗工装置において、前記バックアップロールの外周面に、凹凸が付されているグラビア塗工装置を提供することにより、前記課題を解決したものである。
【０００８】
また本発明は、塗工液を貯留可能なセルを外周面に多数有するグラビアロールを用いたグラビア塗工に用いられるバックアップロールであって、該バックアップロールの外周面に、凹凸が付されているバックアップロールを提供することにより、前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、比較的大きな粒状体（例えば粒子径２０〜２００μｍの粉体）を含有する塗工液を使用しても、前述したような制限を受けずに階調性を伴った塗工を比較的低コストで効率良く実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明のグラビア塗工装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】図２は、図１に示すグラビア塗工装置におけるグラビアロールの斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、図２に示すグラビアロールの外周面の一部を拡大して示す平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩ−Ｉ線断面を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、図１に示すバックアップロールを構成するシート状物の斜視図である。
【図５】図５は、図１に示すグラビア塗工装置によって得られた塗工パターンを模式的に示す平面図である。
【図６】図６は、本発明のグラビア塗工装置の他の実施形態を示す概略図である。
【図７】図７は、従来のグラビア塗工装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について、その好ましい一実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。第１実施形態のグラビア塗工装置１Ａは、図１に示すように、塗工液Ｗが収容される液槽２と、液槽２内の塗工液Ｗ中に浸漬されるように配置されたグラビアロール３と、グラビアロール３の上方に配置されたバックアップロール４とを備え、両ロール３，４間で被塗工シート１０をニップし、被塗工シート１０に塗工液Ｗを塗工するものである。
【００１２】
液槽２には、液槽２に塗工液Ｗを供給する塗工液供給手段（図示せず）が接続されている。該塗工液供給手段は、塗工液Ｗを貯留するタンク、該タンクから液槽２に塗工液を一定量供給するポンプ、及びこれらを接続する配管等を含んで構成されている。
【００１３】
グラビアロール３及びバックアップロール４は、何れも、ロール軸回りに回転可能に支持された円筒形状のロールであり、それぞれのロール周面３ａ，４ａを対向させて上下に並べて配置されている。両ロール３、４あるいはグラビアロール３のみのロール軸には、駆動手段（図示せず）が設けられており、該駆動手段からの駆動力が伝達されることによって、両ロール３，４が同期して回転するようになされている。両ロール３，４は、それぞれ、アルミニウム合金や鉄鋼等の金属製の剛体を含んで構成されている。
【００１４】
グラビアロール３は、図２及び図３に示すように、その外周面３ａに、塗工液Ｗを貯留可能なセル３０を多数有している。より具体的には、グラビアロール３の外周面３ａには、グラビアロール３の周方向Ｘ及びロール軸方向Ｙの両方に交差する直線状の画線部３１，３２がそれぞれ複数本設けられており、互いに交差する画線部３１と画線部３２とによって区画された領域に、セル３０が形成されている。セル３０は、画線部３１，３２よりも凹んだ凹部であり、凹部としてのセル３０と、凸部としての画線部３１，３２とによって、グラビアロール３の外周面３ａに凹凸が付されている。各セル３０は、逆ピラミッド型の四角錐形状をなし、その開口部は、図３（ａ）に示すように、平面視において四角形形状をしている。ここで、各セル３０の形状は逆ピラミッド型の他に四角錐台等でもよく、特に制限されるものではない。多数のセル３０は、互いに同形状且つ同サイズである。グラビアロール３自体は、この種のグラビア塗工装置におけるグラビアロールと同様に構成することができる。
【００１５】
図１に示すように、グラビアロール３の上部側方であって、バックアップロール４とのニップ部（被塗工シート１０との接触部）よりも上流側には、グラビアロール３の外周面３ａ上に供給された塗工液Ｗのうちの余剰分を掻き取るドクターブレード５が設けられている。
【００１６】
また、図１に示すように、グラビアロール３の上方であってバックアップロール４の前後方向に、ガイドロール６，７が配されている。長尺帯状の被塗工シート１０は、シート搬送手段（図示せず）によって、ガイドロール６を経てグラビアロール３とバックアップロール４とで形成されるニップ部Ｎを通された後、ガイドロール７を経て搬送される。ガイドロール６，７は上下動可能に配置されており、ガイドロール６，７の配置位置を調整することにより、被塗工シート１０の搬送時の張力を調整することができる。
【００１７】
第１実施形態のグラビア塗工装置１Ａの主たる特徴の一つは、バックアップロール４にある。通常のこの種のバックアップロールの外周面は、凹凸が無く平坦（平滑）であるのに対し、第１実施形態に係るバックアップロール４の外周面４ａには凹凸が付されている。より具体的には、第１実施形態に係るバックアップロール４は、図１に示すように、金属製の剛体からなる円筒状のロール芯体４０の外周面上に、表面に凹凸を有するシート状物４１が巻き付けられて構成されている。ロール芯体４０の外周面は、その全域がシート状物４１で覆われている。ロール芯体４０とシート状物４１とは、接着剤等の公知の接合手段により接合されている。
【００１８】
シート状物４１は、図4に示すように、その一面４１ａ側に凸部４２及び凹部４３がそれぞれ複数設けられており、該一面４１ａが凹凸面となっている。一方、シート状物４１の他面４１ｂは、凹凸の無い平坦面となっている。シート状物４１の一面（凹凸面）４１ａは、バックアップロール４の外周面４ａを形成し、平坦な他面４１ｂは、バックアップロール４との対向面（接合面）である。凸部４２は、平面視においてバックアップロール４の周方向Ｘに延びる矩形形状をなし、また、周方向Ｘと直交するロール軸方向Ｙ（ＣＤ）に沿う断面視において直方体形状をなしている。凸部４２内は、シート状物４１の形成材料（繊維、樹脂等）で満たされている。複数の凸部４２は、何れも同形状、同寸法に形成され、ＣＤに所定間隔を置いて配置されており、ＣＤに互いに隣接する２つの凸部４２，４２間が、凹部４３となっている。凸部４２の上面部４２ａ及び凹部４３の底面部４３ａは、それぞれ平坦である。このように、バックアップロール４の外周面４ａを形成する、シート状物４１の一面４１ａには、凸部４２と凹部４３とがＣＤに交互に配され、これにより該一面４１ａに凹凸が付されている。
【００１９】
シート状物４１は、扁平なシート状基材をエンボス加工することによって形成されている。シート状物４１を構成するシート状基材としては、例えば、紙；織布；不織布；ポリオレフィン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、フッ素樹脂等の樹脂製フィルム；クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、ウレタンゴムシリコンゴム等のゴム材、アルミニウム箔、鉄箔、銅箔などの金属箔等を用いることができる。シート状物４１には、耐久性が実使用上必要であり、またシート状物４１の硬度が高すぎる場合は、その凹凸部とグラビアロール３との接触によりセル３０を破損する恐れがあることから、シート状基材４１としては、樹脂製フィルムあるいはゴム材が好ましい。
【００２０】
被塗工シート１０としては、通常、紙、樹脂製フィルム、金属箔またはこれらの複合体等が用いられる。塗工液Ｗとしては、通常、インク、接着液、オーバーコート液、アンカーコート液等が用いられる。インクは、通常、色材（染料、顔料等）と水や有機溶媒等の液媒体とを含んで構成されている。
【００２１】
このような構成のグラビア塗工装置１Ａにおいて、図１に示すように、長尺帯状の被塗工シート１０が、ガイドロール６、グラビアロール３とバックアップロール４とで形成されたニップ部Ｎ、及びガイドロール７を順次通って、図１中Ｘ１で示す方向（ＭＤ）に搬送される。この間、液槽２内の塗工液Ｗに下部が浸漬されるように配置されていたグラビアロール３が図中矢印で示す方向に回転することによって、塗工液Ｗがその外周面３ａ上に供給され、外周面３ａに形成されたセル３０内に貯留される。外周面３ａ上に供給された塗工液Ｗは、そのうちの余剰分がドクターブレード５によって掻き取られた後、ニップ部Ｎに移送される。
【００２２】
ニップ部Ｎにおいて、グラビアロール３とバックアップロール４との間で被塗工シート１０が所定のニップ圧で押圧されることによって、該グラビアロール３の外周面３ａ上（セル３０内）の塗工液Ｗが、該被塗工シート１０の該グラビアロール３との対向面（被塗工面）に転写される。このとき、被塗工シート１０に接触しているバックアップロール４の外周面４ａは、前述したように平坦（平滑）ではなく、図４に示す如き凹凸を有しているため、ニップ部Ｎにおける被塗工シート１０に該凹凸に起因する圧力差が生じ、これにより塗工液Ｗの塗工量（グラビアロール３から被塗工シート１０への転写量）が不均一となる。具体的には、ニップ部Ｎにおける被塗工シート１０において、バックアップロール４（シート状物４１）の凸部４２に対応する部分は、凹部４３に対応する部分よりも強く押圧されるため、塗工液Ｗの塗工量が相対的に多くなる。一方、凹部４３に対応する部分は、凸部４２に対応する部分よりも弱く押圧されるため、塗工液Ｗの塗工量が相対的に少なく、凹部４３の深さ（凸部４２の高さ）によっては、殆ど押圧されず、塗工液Ｗが実質的に塗工されない場合もある。こうして、被塗工シート１０の被塗工面に、塗工液Ｗの塗工量差に起因する濃淡が表現され、階調性を伴った塗工が得られる。
【００２３】
図５には、本発明に係る塗工パターンの一例として、ニップ部Ｎを通過した被塗工シート１０の塗工パターンが示されている。図５に示すように、被塗工シート１０の被塗工面には、塗工液Ｗの塗工量が相対的に多い多塗工部１２と、塗工液Ｗが実質的に塗工されていないか又は塗工液Ｗの塗工量が相対的に少ない非又は少塗工部１３とが形成されている。多塗工部１２は、ニップ部Ｎにおいてバックアップロール４（シート状物４１）の凸部４２で押圧された部分であり、バックアップロール４における凸部４２と同数形成されている。また、非又は少塗工部１３は、ニップ部Ｎにおいてバックアップロール４（シート状物４１）の凹部４３で押圧された部分であり、バックアップロール４における凹部４３と同数形成されている。多塗工部１２及び非又は少塗工部１３は、それぞれ、平面視において搬送方向Ｘ１（ＭＤ）に延びる矩形形状をしており、搬送方向Ｘ１と直交する方向Ｙ（ＣＤ）に交互に配されている。
【００２４】
こうして被塗工面に階調性を伴った塗工が施された被塗工シート１０は、その後、自然乾燥又は加熱強制乾燥され、これにより目的とする、被塗工シート１０上に塗工膜が形成された塗工済みシートが得られる。被塗工シート１０を加熱強制乾燥する場合、加熱手段としては、例えば、電気乾燥炉（自然対流式又は強制対流式）、熱風循環式の乾燥炉、遠赤外線による加熱と熱風循環を併用した乾燥炉等、公知のものを特に制限無く用いることができる。
【００２５】
所望の階調性を伴った塗工をより確実に得られるようにする観点から、シート状物４１の凸部４２の高さＴ１（図４参照、凹部４３の底面部４３ａからの高さ）は、好ましくは５μｍ以上、更に好ましくは５０μｍ以上である。高さＴ１が５μｍ未満の場合は、いかなる硬度のシート状物４１を使用しても、グラビアロール３とニップされた際に塗工量差に影響するほどの圧力差を得ることができず、階調性を伴った塗工が得られないおそれがあるので好ましくない。
【００２６】
第１実施形態のグラビア塗工装置１Ａによれば、バックアップロール４の外周面４ａに凹凸が付されているため、グラビアロール３とのニップ部Ｎにおいて被塗工シート１０に圧力差が生じ、これにより被塗工シート１０に、塗工液Ｗの塗工量差に起因した階調性を伴った塗工パターンを、１つの塗工ヘッドで（１回の塗工作業で）施すことができる。階調性を伴った塗工パターンは、前記凹凸を構成する凸部４２及び凹部４３の形状、寸法、配置を適宜調整することにより、変更可能である。
【００２７】
また、グラビア塗工において粒子径が２０〜２００μｍ程度の比較的大粒径の粒状体を含む塗工液を塗工する場合には、該粒状体をグラビアロールのセル内に進入させ、その後のドクターブレードで掻き落されないようにして被塗工シートに転移させるために、常に一定以上のセルの開口度が必要となるところ、従来は、その開口度以下に塗工量分布を設定することができず、表現できる階調性の幅が制限されてしまうという問題があった。これに対し、第１実施形態に係るバックアップロール４を用いてグラビア塗工を行うことによって、階調性を伴った塗工を得る目的でグラビアロール（セル）に特に手を加える必要は無くなるため、比較的大きな粒状体を含む塗工液を用いた場合でも、セルの大きさの制約を受けること無く、階調性の幅が広い塗工が可能となる。また、バックアップロール４は、通常の円筒状の金属製等のロール芯体４０の外周面上に、表面に凹凸を有するシート状物４１が巻き付けられて構成されており、既存の設備（通常のバックアップロール）を最大限利用して作製可能なものであるため、第１実施形態によれば、階調性を伴った塗工を比較的低コストで効率良く実現することができる。
【００２８】
図６には、本発明のグラビア塗工装置の第２実施形態が示されている。尚、第２実施形態については、前述した第１実施形態と異なる構成部分を主として説明し、同様の構成部分は同一の符号を付して説明を省略する。特に説明しない構成部分は、第１実施形態についての説明が適宜適用される。
【００２９】
第２実施形態のグラビア塗工装置１Ｂは、いわゆるオフセットグラビアコーターであり、図６に示すように、グラビアロール３とバックアップロール４との間に配置されたオフセットロール８を備え、オフセットロール８とバックアップロール４との間で被塗工シート１０をニップし、被塗工シート１０に塗工液Ｗを塗工するようになされている。オフセットロール８は、ロール軸回りに回転可能に支持された円筒形状のロールであり、その外周面８ａはゴム等で形成されており、凹凸の無い平坦（平滑）な面である。グラビアロール３、あるいはグラビアロール３とオフセットロール８の２本、あるいはグラビアロール３とオフセットロール８とバックアップロール４の３本においては、グラビアロール３及び／又はグラビアロール３とバックアップロール４の両方に図示しない駆動手段が設置されており、該駆動手段からの駆動力が伝達されることによって、オフセットロール８は、グラビアロール３及びバックアップロール４に同期して回転するようになされている。オフセットロール８としては、通常のオフセットグラビアコーターにおけるオフセットロールを用いることができる。
【００３０】
グラビア塗工装置１Ｂにおいて、グラビアロール３の回転によってその外周面３ａ上に供給された塗工液Ｗは、グラビアロール３とオフセットロール８とで形成されたニップ部Ｎ１にて、オフセットロール８の外周面８ａ上に転写される。このとき、外周面８ａ上に形成される塗工液Ｗの転写パターンは、外周面３ａのセル３０の配置パターンに対応したパターンである。こうして、オフセットロール８に所定のパターンで転写された塗工液Ｗは、オフセットロール８とバックアップロール４とで形成されたニップ部Ｎ２に移送され、該ニップ部Ｎ２にて被塗工シート１０に塗工される。このニップ部Ｎ２における被塗工シート１０への塗工液Ｗの塗工は、前述した第１実施形態におけるニップ部Ｎにおける塗工と同じである。第２実施形態のグラビア塗工装置１Ｂによっても、第１実施形態のグラビア塗工装置１Ａと同様に、階調性を伴った塗工が効率良く得られる。
【００３１】
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば、前記実施形態では、バックアップロールとして、円筒状のロール芯体４０の外周面上に、表面に凹凸を有するシート状物４１が巻き付けられて構成されているバックアップロール４を用いたが、要は、バックアップロールの外周面に凹凸が付されていれば良く、シート状物４１を用いずに、金属製のロール芯体４０の外周面に直接彫刻を施す等して凹凸を付しても良い。但し、既存の設備の活用、コスト低減等の観点からは、シート状物４１を含んで構成されるバックアップロール４の使用が好ましい。
【００３２】
また、前記実施形態では、グラビアロール３が液槽２内の塗工液Ｗ中に浸漬されるように配置されていたが、このような構成に代えて、グラビアロール３と液槽２との間に着肉ロール（図示せず）をそのロール軸回りに回転可能に設け、且つ該着肉ロールの下部を液槽２内の塗工液Ｗ中に浸漬させ、該着肉ロールを介して、液槽２内の塗工液Ｗがグラビアロール３の外周面３ａ上に供給されるように構成しても良い。
【００３３】
また、シート状物４１において、凸部４２内は、シート状物４１の形成材料（繊維、樹脂等）で満たされていたが、中空であっても良い。
また、バックアップロール４（シート状物４１）における凹凸のパターンは、図４に示す如きストライプ状に制限されず、適宜設定可能である。前記実施形態では、複数の凸部４２は、何れも同形状、同寸法であったが、形状及び／又は寸法が揃っていなくても良い。換言すれば、バックアップロール４（シート状物４１）は、形状及び／又は寸法の異なる複数種の凸部４２を有していても良い。例えば、凸部４２の高さＴ１（図４参照）がロール軸方向Ｙ（ＣＤ）における一方向（図４中、右方向又は左方向）に向かって漸次減少又は増加するように、高さＴ１の異なる複数種の凸部４２を設けることによって、塗工液Ｗの塗工量が該一方向に向かって漸次減少又は増加していくような、階調性のある塗工パターンが得られるようになる。
【符号の説明】
【００３４】
１Ａ，１Ｂ，９１  グラビア塗工装置
２，９４  液槽
３，９２  グラビアロール
３ａ  グラビアロールの外周面
３０  セル
４，９３  バックアップロール
４ａ  バックアップロールの外周面
４０  ロール芯体
４１  シート状物
４２  凸部
４３  凹部
５，９５  ドクターブレード
６，７  ガイドロール
８  オフセットロール
１０，９０  被塗工シート
１２  多塗工部
１３  非又は少塗工部
Ｗ  塗工液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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