(57)【要約】  【課題】  各ノズルにより得られるウエブ上に隣接のノズルにより得られるウエブを順次マルチに積層させて捕集することにより生産性を向上させる静電紡糸方法において、ウエブの膜化を防止する静電紡糸方法と、静電紡糸装置を提供しようとする。  【解決手段】溶媒に溶かされたポリマーをノズルから吐出させ電界を作用させて延伸して得られる繊維を、走行する捕集面からなる捕集部で連続的に捕集してウエブを得る静電紡糸方法において、前記ノズルと該ノズルに対応する捕集部をウエブの走行方向に直列に配置し、各捕集部で得られたウエブから溶媒を除去したのち、捕集部それぞれで得られたウエブを該捕集部の次の下流の捕集部に順次導いて該ウエブの表面に該下流の捕集部で得られたウエブを積層させる、静電紡糸方法である。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒に溶かされたポリマーをノズルから吐出させ電界を作用させて延伸して得られる繊維を、走行する捕集面からなる捕集部で連続的に捕集してウエブを得る静電紡糸方法において、
前記ノズルと該ノズルに対応する前記捕集部をウエブの走行方向に直列に配置し、各前記捕集部で得られたウエブから前記溶媒を除去したのち、前記捕集部それぞれで得られたウエブを該捕集部の次の下流の捕集部に順次導いて該ウエブの表面に該下流の捕集部で得られたウエブを積層させる、静電紡糸方法。
【請求項２】
前記各捕集部で得られたウエブを乾燥して該ウエブから前記溶媒を除去する請求項１に記載の静電紡糸方法。
【請求項３】
前記各捕集部で得られたウエブを前記溶媒を溶解させる溶剤で処理して該ウエブから前記溶媒を除去する請求項１に記載の静電紡糸方法。
【請求項４】
前記ポリマーがポリビニルアルコールであり、前記溶媒が水であり、前記溶剤がエタノールである請求項３に記載の静電紡糸方法。
【請求項５】
溶媒に溶かされたポリマーを空間に吐出するノズルを備えたノズルヘッドの群と、各前記ノズルヘッドに対応して、前記ノズルから吐出されて繊維化したポリマーを捕集してウエブを得る捕集面と、前記ノズルヘッドを構成するノズルと該ノズルヘッドに対応する前記捕集面との間に電位差を与えて前記空間に電界を生じさせる印加手段を備える静電紡糸装置であって、
さらに表面と裏面を有する走行ベルトを備え、
前記走行ベルトは、複数の、１番からｎ（ｎは３以上の整数）番に順次走行方向に付番された折り返し部を有して該折り返し部で交互に折り返しながら走行し、
前記捕集面が奇数番に付番された前記折り返し部のベルトの前記表面と、偶数番に付番された前記折り返し部のベルトの前記表面に位置して、捕集されたウエブが前記走行ベルトに積層されて搬送され、
ｋ（ｋは１〜（ｎ−１））番に付番された前記折り返し部とｋ＋１番に付番された前記折り返し部との間を走行するウエブから前記溶媒を除去する溶媒除去手段が設けられた
静電紡糸装置。
【請求項６】
ノズルを備えたノズルヘッドの群と、溶媒に溶かされたポリマーを前記ノズルから空間に吐出する吐出手段と、各前記ノズルヘッドに対応して、該ノズルヘッドから吐出されて繊維化したポリマーを捕集してウエブを得る捕集面と、各前記ノズルヘッド構成するノズルと該ノズルヘッドに対応する前記捕集面との間に電位差を与えて前記空間に電界を生じさせる印加手段を備える静電紡糸装置であって、
さらに走行ベルトを備え、
前記走行ベルトは、複数の、１番からｎ（ｎは３以上の整数）番に順次走行方向に付番された折り返し部を有して該折り返し部で交互に折り返しながら走行し、
前記捕集面が奇数番に付番された前記折り返し部のベルト表面にそれぞれ位置して、捕集されたウエブが前記走行ベルトに積層されて搬送され、
ｍ（ｍは奇数かつ１〜ｎ−２）番に付番された前記折り返し部とｍ＋２番に付番された前記折り返し部との間を走行するウエブから前記溶媒を除去する溶媒除去手段が設けられた
静電紡糸装置。
【請求項７】
偶数番に付番された前記折り返し部を走行するウエブから前記溶媒を除去する溶媒除去手段が設けられた請求項６に記載の静電紡糸装置。
【請求項８】
ｊ（ｊは１〜（ｎ−１））番に付番された前記折り返し部とｊ＋１番に付番された前記折り返し部との間を走行するウエブから前記溶媒を除去する溶媒除去手段が設けられた請求項６または７に記載の静電紡糸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電紡糸方法及び静電紡糸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶媒に溶かされたポリマーをノズルから吐出させ電界を作用させて延伸して得られる繊維を、走行する捕集面からなる捕集部で連続的に捕集してウエブを得る静電紡糸方法においては、ノズル当たりの吐出量が小さいので、多数のノズルを線状に配しその配列方向に捕集面を走行させて、各ノズルにより得られるウエブ上に隣接のノズルにより得られるウエブを順次重ねて積層させて捕集することにより生産性を向上させることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、捕集面に到達した直後の繊維は多くの溶媒を含んでいて完全には固化していないので、時間が経つと互いに接触している繊維同士が融着するとともに流動して形状が崩れ、ウエブが膜化する傾向にある。従って、捕集面に到達してた直後の繊維から、溶媒を除去してやる必要がある。
【０００４】
上記のようにウエブ上にあらたなウエブを順次積層させて捕集する態様においては、全ウエブの積層が完了しないと溶媒を除去する操作ができないので、ウエブの膜化は避けられない。
【特許文献１】特開２００２−２０１５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、各ノズルにより得られるウエブ上に隣接のノズルにより得られるウエブを順次マルチに積層させて捕集することにより生産性を向上させる静電紡糸方法において、ウエブの膜化を防止する静電紡糸方法と、静電紡糸装置を提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の要旨とするところは、溶媒に溶かされたポリマーをノズルから吐出させ電界を作用させて延伸して得られる繊維を、走行する捕集面からなる捕集部で連続的に捕集してウエブを得る静電紡糸方法において、
前記ノズルと該ノズルに対応する前記捕集部をウエブの走行方向に直列に配置し、各前記捕集部で得られたウエブから前記溶媒を除去したのち、前記捕集部それぞれで得られたウエブを該捕集部の次の下流の捕集部に順次導いて該ウエブの表面に該下流の捕集部で得られたウエブを積層させる、静電紡糸方法であることにある。
【０００７】
前記静電紡糸方法においては、前記各捕集部で得られたウエブを乾燥して該ウエブから前記溶媒を除去し得る。
【０００８】
前記静電紡糸方法においては、前記各捕集部で得られたウエブを前記溶媒を溶解させる溶剤で処理して該ウエブから前記溶媒を除去し得る。
【０００９】
前記静電紡糸方法においては、前記ポリマーがポリビニルアルコールであり得、前記溶媒が水であり得、前記溶剤がエタノールであり得る。
【００１０】
また、本発明の要旨とするところは、溶媒に溶かされたポリマーを空間に吐出するノズルを備えたノズルヘッドの群と、各前記ノズルヘッドに対応して、前記ノズルから吐出されて繊維化したポリマーを捕集してウエブを得る捕集面と、前記ノズルヘッドを構成するノズルと該ノズルヘッドに対応する前記捕集面との間に電位差を与えて前記空間に電界を生じさせる印加手段を備える静電紡糸装置であって、
さらに表面と裏面を有する走行ベルトを備え、
前記走行ベルトは、複数の、１番からｎ（ｎは３以上の整数）番に順次走行方向に付番された折り返し部を有して該折り返し部で交互に折り返しながら走行し、
前記捕集面が奇数番に付番された前記折り返し部のベルトの前記表面と、偶数番に付番された前記折り返し部のベルトの前記表面に位置して、捕集されたウエブが前記走行ベルトに積層されて搬送され、
ｋ（ｋは１〜（ｎ−１））番に付番された前記折り返し部とｋ＋１番に付番された前記折り返し部との間を走行するウエブから前記溶媒を除去する溶媒除去手段が設けられた
静電紡糸装置であることにある。
【００１１】
さらに、本発明の要旨とするところは、ノズルを備えたノズルヘッドの群と、溶媒に溶かされたポリマーを前記ノズルから空間に吐出する吐出手段と、各前記ノズルヘッドに対応して、該ノズルヘッドから吐出されて繊維化したポリマーを捕集してウエブを得る捕集面と、各前記ノズルヘッド構成するノズルと該ノズルヘッドに対応する前記捕集面との間に電位差を与えて前記空間に電界を生じさせる印加手段を備える静電紡糸装置であって、
さらに走行ベルトを備え、
前記走行ベルトは、複数の、１番からｎ（ｎは３以上の整数）番に順次走行方向に付番された折り返し部を有して該折り返し部で交互に折り返しながら走行し、
前記捕集面が奇数番に付番された前記折り返し部のベルト表面にそれぞれ位置して、捕集されたウエブが前記走行ベルトに積層されて搬送され、
ｍ（ｍは奇数かつ１〜ｎ−２）番に付番された前記折り返し部とｍ＋２番に付番された前記折り返し部との間を走行するウエブから前記溶媒を除去する溶媒除去手段が設けられた
静電紡糸装置であることにある。
【００１２】
前記静電紡糸装置においては、偶数番に付番された前記折り返し部を走行するウエブから前記溶媒を除去する溶媒除去手段が設けられ得る。
【００１３】
前記静電紡糸装置においては、ｋ（ｋは１〜（ｎ−１））番に付番された前記折り返し部とｋ＋１番に付番された前記折り返し部との間を走行するウエブから前記溶媒を除去する溶媒除去手段が設けられ得る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、各ノズルにより得られるウエブに上に隣接のノズルにより得られるウエブを順次マルチに積層させて捕集することにより生産性を向上させる静電紡糸方法において、ウエブの膜化を防止する静電紡糸方法と静電紡糸装置が提供される。
【００１５】
本発明によると、各ノズルにより得られるウエブに上に隣接のノズルにより得られるウエブを順次マルチに積層させて捕集することにより生産性を向上させる静電紡糸方法において、ウエブの膜化を防止し過大な装置を必要としない、静電紡糸方法と静電紡糸装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の態様を説明する。なお、本明細書においては、各図にわたって記される同じ符号は同一又は同様の部材やものを示す。図１に示すように、本発明においては、溶媒に溶かされたポリマーからなる紡糸用原液をノズルヘッド４２を備えたノズル４６から吐出させ電界を作用させて延伸して得られる繊維１２を、矢印方向に走行する捕集面１４からなる捕集部１６で連続的に捕集してウエブを得る。図１の態様においては捕集部１６は回転ドラム１７を用いて構成されている。ノズル４６と各ノズル４６に対応する捕集部１６をウエブの走行方向に直列に配置し、各捕集部１６で得られたウエブ２２をそれぞれ溶媒除去手段２０に導いてウエブから溶媒を除去したのち、溶媒を除去したウエブ２４を捕集部の次の下流の捕集部に順次導いてウエブ２４の表面に繊維１２を堆積させる。
【００１７】
溶媒除去手段２０は図１の態様においてはウエブガイド２６と槽２８からなり、槽２８には溶媒を溶解させる溶剤３０が貯留されている。ウエブ２２はウエブガイド２６により溶剤３０を潜らされたのち次の捕集部１６に導かれる。溶剤３０中に、ウエブ２２を構成する繊維に含まれる溶媒が溶出することにより、その繊維から溶媒が脱溶媒されて除去される。除去手段はウエブ２２を乾燥させる乾燥手段であってもよい。符号２９はウエブを案内するガイドである。溶剤３０は紡糸用原液に用いられるポリマーを溶解しないものから選択される。
【００１８】
このようにある捕集部で得られたウエブが次の捕集部に到達する前にそのウエブを構成する繊維に含まれる溶媒を除去することによりウエブのフィルム化を防止することができる。
【００１９】
本発明の他の態様においては、図２に示す静電紡糸装置４０のように、交互に折り返しながら矢印方向に走行する走行ベルト４３が用いられる。静電紡糸装置４０は、紡糸用原液を吐出するノズル４６を備えるノズルヘッド４２の群と、各ノズルヘッド４２に対応して、各ノズルヘッド４２に備えられたノズル４６から吐出されて空間へ吐出されて繊維化したポリマー（繊維１２）を捕集してウエブを得る捕集面４４と、各ノズルヘッド４２に備えられたノズル４６とそのノズルヘッド４２に対応する捕集面４４との間に電位差を与えてその空間に電界を生じさせる不図示の印加手段を備える。
【００２０】
各ノズルヘッド４２は通常複数のノズル４６を備えるが、ノズルヘッド４２が1本のノズル４６を備えていてもよい。
【００２１】
走行ベルト４３は、複数の、１番からｎ（ｎは３以上の整数）番に順次矢印の走行方向に付番された折り返し部５０、５２を有して折り返し部５０、５２で交互に折り返しながら走行し、捕集面４４が奇数番に付番された折り返し部５０のベルト表面にそれぞれ位置して、捕集されたウエブが走行ベルト４３に直接あるいは上流に位置する捕集面４４上に積層されたウエブを介して（そのウエブの上面に）積層されて搬送される。
【００２２】
走行ベルト４３は折り返し部５０で案内ロール５６に略半周分沿わされて走行方向を反転させて走行する。また、折り返し部５２で案内ロール５８に略半周分沿わされて走行方向を反転させて走行する。
【００２３】
静電紡糸装置４０には、ｍ（ｍは奇数かつ１〜ｎ−２）番に付番された折り返し部５０とｍ＋２番に付番された折り返し部５０との間を走行するウエブから溶媒を除去する溶媒除去手段５４が設けられる。
【００２４】
静電紡糸装置４０においては、溶媒除去手段５４が乾燥用ボックス５７と、液槽６０から構成される。乾燥用ボックス５７は、奇数番に付番された折り返し部５０と、偶数番にに付番された折り返し部５２との間に設置され走行ベルト４３を通過させるスリット６２を備える。走行ベルト４３はあるスリット６２から乾燥用ボックス５７に入り、そのスリット６２の下流のスリット６２から乾燥用ボックス５７を出る。乾燥用ボックス５７の内部は不図示の加熱手段により加熱され、走行ベルト４３に搬送されて乾燥用ボックス５７内を通過するウエブが乾燥される。
【００２５】
このように、静電紡糸装置４０においては、ｊ（ｊは１〜（ｎ−１））番に付番された折り返し部（折り返し部５０または折り返し部５２）とｊ＋１番に付番された折り返し部との間を走行するウエブから溶媒を除去する溶媒除去手段（例えば、乾燥用ボックス５７）が設けられる。
【００２６】
偶数番に付番された折り返し部５２は液槽６０に貯留されている溶剤６３に浸漬された状態となっている。走行ベルト４３の表面に積層されて搬送されるウエブが折り返し部５２で溶剤６３を潜らされたのちその下流の折り返し部５０に導かれる。溶剤６３中に、ウエブを構成する繊維に含まれる溶媒が溶出することにより、その繊維から溶媒が除去される。液槽６０と溶剤６３を用いた溶媒除去手段にかえて折り返し部５２を通過するウエブを加熱乾燥する溶媒除去手段が用いられてもよい。
【００２７】
折り返し部５２において溶剤６３がウエブに接触できるように、案内ロール５８の周壁は金網あるいは孔あきの板で構成されている。
【００２８】
静電紡糸装置４０においては、溶媒除去手段５４は乾燥用ボックス５７、液槽６０のいずれか一方から構成されてもよい。
【００２９】
静電紡糸装置４０においては、複数のノズルヘッド４２と、各ノズルヘッド４２に対応する捕集面４４と、溶媒除去手段５４とがコンパクトに配置されるので、複数のノズルヘッドを備えて生産性の高い静電紡糸装置のスペースの節約ができ、装置かコンパクトになることにより運転や保守の操作も容易になる。
【００３０】
本発明のさらに他の態様においては、図３に示す静電紡糸装置４０ａのように、交互に折り返しながら走行する走行ベルト４３ａが用いられる。走行ベルト４３ａは表面４７と表面４７の裏がわの裏面４９を有する。静電紡糸装置４０ａは、ノズル４６を備えるノズルヘッド４２の群と、各ノズルヘッド４２に対応する捕集面４４と、各ノズルヘッド４２に対応する捕集面４４ａや捕集面４４ａａとの間に電位差を与えてその空間に電界を生じさせる不図示の印加手段を備える。
【００３１】
走行ベルト４３ａは、複数の、１番からｎ（ｎは３以上の整数）番に順次矢印の走行方向に付番された折り返し部５０ａ、５２ａを有して折り返し部５０ａ、５２ａで交互に折り返しながら走行する。
【００３２】
走行ベルト４３ａは折り返し部５０ａで案内ロール５６に略半周分沿わされて走行方向を反転させて走行する。また、走行ベルト４３ａは、折り返し部５２ａでベルト幅方向にみた左右１組の案内盤５８ａの周面５９に、左右の縁部をそれぞれ略半周分沿わせて走行方向を反転させて走行する。
【００３３】
図４に示すように、案内盤５８ａはフリンジ６１と、同軸に配された支持軸６３とを備え、支持軸６３は不図示の軸受けに軸支されている。
【００３４】
図３において、捕集面４４ａが奇数番に付番された折り返し部５０ａのベルト表面にそれぞれ位置して、捕集されたウエブが走行ベルト４３ａに直接あるいは上流に位置する捕集面４４ａａ上に積層されたウエブの上面に積層されて搬送される。
【００３５】
捕集面４４ａａは偶数番に付番された折り返し部５２ａのベルト表面にそれぞれ位置して、捕集されたウエブが走行ベルト４３ａの表面がわにおいて直接あるいは上流に位置する捕集面４４ａ上に積層されたウエブの上面に積層されて搬送される。
【００３６】
各捕集面４４ａａの上方に配置されたノズルヘッド４２ａから紡糸された繊維が、各捕集面４４ａａで捕集される。
【００３７】
また、静電紡糸装置４０ａは、乾燥用ボックス５７からなる溶媒除去手段５４を備える。乾燥用ボックス５７は、折り返し部５０ａと、折り返し部５２ａとの間に設置され走行ベルト４３ａを通過させるスリット６２を備える。走行ベルト４３ａはあるスリット６２から乾燥用ボックス５７に入り、そのスリット６２の下流のスリット６２から乾燥用ボックス５７を出る。乾燥用ボックス５７の内部は不図示の加熱手段により加熱され、走行ベルト４３ａに搬送されて乾燥用ボックス５７内を通過するウエブが乾燥される。すなわち、静電紡糸装置４０ａにおいては、ｋ（ｋは１〜（ｎ−１））番に付番された折り返し部（折り返し部５０ａまたは折り返し部５２ａ）とｋ＋１番に付番された折り返し部（折り返し部５０ａまたは折り返し部５２ａ）との間を走行するウエブから溶媒を除去する溶媒除去手段が設けられている。
【００３８】
静電紡糸装置４０ａは、あるスペース内に静電紡糸装置４０に比べてほぼ２倍のノズルヘッドを配置することができるので、さらにスペースの節約ができ、装置かコンパクトになることにより運転や保守の操作も容易になる。
【００３９】
静電紡糸装置４０ａは、図面視の方向から所定の角度、例えば９０度回転された状態に配置されてもよい。
【００４０】
本発明において用いられるポリマーとしては、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、部分けん化ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、フッ素系ポリマーやその共重合体、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ナイロン１２、ナイロン−４，６などのナイロン系高分子、アラミド、ポリベンズイミダゾール、セルロース、酢酸セルロース、酢酸セルロースブチレート、ポリビニルピロリドン−酢酸ビニル、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンイミド、ポリエチレンサルファイド、ＳＢＳ共重合体、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンオキサイド、コラーゲン、ポリグリコール酸、ポリＤ，Ｌ−乳酸−グリコール酸共重合体、ポリアリレート、ポリプロピレンフマラート、ポリカプロラクトンなどの生分解性高分子類、ポリペプチド、タンパク賞などのバイオポリマー類、コールタールピッチ、石油ピッチなどのピッチ系高分子などが挙げられる。これらの高分子から選ばれる複数種の混合物を用いてもよい。
【００４１】
紡糸用原液の溶媒は極細繊維構成材料によって異なり、特に限定するものではないが、水、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，４−ジオキサン、四塩化炭素、塩化メチレン、クロロホルム、ピリジン、トリクロロエタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、アセトニトリルなどを例示することができる。
【００４２】
本発明における脱溶媒に用いる溶液は紡糸用ポリマーが不溶で上記溶媒を溶解するものであればとくに限定されないが、紡糸用ポリマーがポリビニルアルコール、溶媒が水であるならばエタノールが、紡糸用ポリマーがポリアクリロニトリル、溶媒がジメチルスルホキシドであるならば水が例示される。
【実施例】
【００４３】
図２に示す装置により、静電紡糸を行い、ウエブを得た。紡糸用原液としてはポリビニルアルコール（株式会社クラレ社製：品番１１７）の１０重量％水溶液を用いた。走行ベルト４３の速度は１ｍ／ｍｉｎであった。各ノズルヘッド４２には１０本のノズル４６が備えられ、ノズル間隔は５０ｍｍであった。ノズル当たりの紡糸用原液の吐出量は１ｇ／ｍｉｎであった。ノズル４６と走行ベルト４３の間には１０ＫＶの電圧が印加された。乾燥用ボックス５７内は１２０℃に保った。槽２８にはエタノールが貯留された。案内ロール５８の径は２００ｍｍであった。紡糸された繊維中の水分がエタノール中に脱水され、得られたウエブはペーパー化することなくポリビニルアルコールからなる極細繊維のウエブであった。
【００４４】
その他、本発明は、主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の静電紡糸方法の態様の一例を説明する工程説明である。
【図２】本発明の静電紡糸装置の態様の一例を示す斜視模式図である。
【図３】本発明の静電紡糸装置の態様の他の一例を示す側面一部透視模式図である。
【図４】図３の静電紡糸装置における走行ベルトの折り返し部の構成を示す要部斜視模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
１２：繊維
１４、４４、４４ａ、４４ａａ：捕集面
４２、４２ａ：ノズルヘッド
４６：ノズル
１７：回転ドラム
２０、５４：溶媒除去手段
２８：槽 
３０、６３：溶剤
４０、４０ａ：静電紡糸装置
４３、４３ａ：走行ベルト
４７：表面
４９：裏面
５０、５０ａ、５２、５２ａ：折り返し部
５６、５８：案内ロール
５７：乾燥用ボックス
５８ａ：案内盤
６０：液槽
６２：スリット
【図１】
2008231634.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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