WO1989004694A1 - Fire-extinguishing means - Google Patents

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WO1989004694A1
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    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
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    • A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
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    • A62D1/0028—Liquid extinguishing substances
    • A62D1/005—Dispersions; Emulsions

Definitions

  • the invention relates to a fire extinguishing agent.
  • Typical fire extinguishing agents are water or organic foams.
  • the fire extinguishing agent proposed in DE-AS 1 211 946 contains CO 2 -releasing salts in conjunction with organic acids and vermiculite which has been delivered or rolled out and then grained as a mica component.
  • a dry chemical mixture as fire extinguishing foam is known from DE-PS 570 456.
  • the mixture consists of aluminum sulfate, sodium bicarbonate and ssponin, to which, according to page 1, lines 50 to 55, a kaolin addition of 8 to 35% can also be added, which, however, suppresses the foam yield.
  • the well-known dry chemical mixture has not become established because fire extinguishing foams cannot be made available in large quantities, for example for fighting forest fires.
  • the fire extinguishing agent known from DE-PS 608 037 consists of extinguishing liquid loaded, economical, anerganic, porous, active measurements, the extinguishing liquid being carbon tetrachloride.
  • the use of carbon tetrachloride is already ruled out from an environmental point of view for practical feasibility.
  • a fire-suffocating effect should also be achieved with the fire extinguishing agent according to DE-PS 746 963 (page 1, lines 21 to 25), for which purpose the agent consists of a mixture of sand and an alkaline earth carbonate.
  • the present invention is based on the object of offering a fire extinguishing agent which can also be used or is suitable in large quantities, in particular for fighting large-scale fires, and which is easy to handle and above all should not have any components which are harmful to the environment: on the contrary, it is strived to provide a fire extinguishing agent that not only shows an optimal fire extinguishing effect, but is also as environmentally compatible as possible after performing this function and does not require separate disposal, as is the case with chemical-based fire extinguishing agents.
  • the invention is based on the knowledge that the disadvantages known from the prior art can be overcome if, instead of a single, a targeted combination of different clay minerals is used as an adsorbent for other constituents of the clay mineral, such as kaolimt, which complement each other in a synergistic way with regard to their individual properties and effects.
  • a kaolinite as mentioned in DE-PS 570 456, leads to a very strong coagulation of the fire extinguishing agent, or a bentonite, as mentioned in DE-AS 1 130 294, leads to an undesirable strong thixotropy of the dry powder coming into contact with liquid
  • surprisingly excellent stable suspensions can be achieved from a clay mineral mixture containing smbktite, kaolinite and clay minerals from the mica group as soon as the material comes into contact with the extinguishing liquid (usually water) or is mixed.
  • the agent according to the invention can be used on an industrial scale.
  • Such a clay mineral mixture is capable of absorbing considerable amounts of water, the preferred water / solids ratio being between 10: 1 and 3: 1, and even with these large amounts of water there are outstandingly stable suspensions.
  • the compulsory constituents smectite, kaolimt and mica, in particular illite, are preferably mixed together in the proportions specified in claim 2. Depending on the proportion of the individual clay minerals, the mixture can then absorb a non-flammable extinguishing liquid, in particular water, in the amount specified in claim 7.
  • the smock according to the invention also offers a decisive advantage over known fire extinguishing agents in that its ability to bind water can be maintained over a considerably longer period than previously known. This means that the fire extinguishing agent is available for firefighting or fire prevention for a longer period of time, but it can also reliably prevent the fire from starting again because the solid particles can absorb water again at a later time. The remedy then turns out to be quasi reversible
  • the fire extinguishing agent according to the invention is particularly easy to handle.
  • the density increases from 1.0 g / cm 3 to 1.05 to 1.5 g / cm 3 or above. This increases the falling speed, for example when the extinguishing agent is dropped from an aircraft, and the risk is reduced that the extinguishing agent is carried away by the wind without having its extinguishing effect at the source of the fire.
  • Clay mineral particles are also ensured that, for example, evaporation losses due to the heat of the fire are considerably minimized.
  • the spontaneous readiness of the clay mineral mixture to absorb extinguishing liquid also creates the possibility of first discharging the material dry and only later performing the actual extinguishing by spraying extinguishing water, which in turn results in a longer effectiveness due to the high water binding capacity of the clay mineral particles.
  • the clay / mineral mixture according to the invention can also have natural or added fractions of quartz, opaque and / or feldspar as well as accessory batch fractions.
  • the accessory batch proportions include substances such as magnetite that bind oxygen, especially at higher temperatures at around 1000 ° C.
  • the agent also leads to a reduction in toxic flue gas and soil components through adsorption, absorption and / or catalytic Implementation.
  • Additions of calcium carbonate or magnesium carbonate in particular, for example in the form of lime or dolomite, further increase the fire-suffocating effect of the agents, in particular by releasing CO 2 in the fire or forming Ca (OH) 2 and / or Mg (OH) 2 Contact with water.
  • the fire extinguishing agent according to the invention has its effect not only with regard to the actual fire fighting, but also in the disposal of toxic components in the air and in the ground.
  • the fire extinguishing agent itself is fire-resistant up to approx. 1200 ° C and higher, which means that it can withstand the highest forest fire temperatures and is preferably sprayed or thrown onto the surfaces to be extinguished as a suspension in finely dispersed form. Even if the water evaporates after a certain time, the clay mineral constituents still adhere to the extinguished forest areas (trees) or components and form a kind of "protective layer", as a result of which they remove the "food" from the fire as well as when used in the form of dry powder.
  • the agent Due to the exclusively natural, mineral components, the agent is completely harmless to humans, animals or plants. As explained above, it can then even be used to meliorate damaged soils, for example if it is washed off by subsequent rain.
  • Additions such as sodium carbonate or water glass can have a further positive influence on the water retention capacity.
  • a number of further substances are available to the person skilled in the art which have a dispersing effect and / or which promote water retention.
  • the liquefying cationic or aniomic agents such as sodium silicate or surface active surfactants.
  • the accessory quantity components also include those such as magnetite (Fe 3 O 4 ), which is able to bind oxygen, especially at higher temperatures, such as those prevailing in forest fires. It is evident that such oxygen scavenging makes a further contribution to containing a conflagration.
  • magnetite Fe 3 O 4
  • the agent could be adjusted in such a way that the addition of salt-containing sea water and extinguishing liquid to a clay mineral mixture according to the invention also has a catalytic effect on its activation with respect to the water retention capacity or dispersion of the components.
  • the fire extinguishing agent according to the invention can of course also be applied by means of conventional fire trucks or corresponding devices.
  • the high stability of the suspension ensures that the material does not sediment even with long transport routes or rest periods and therefore still develops its full effectiveness.

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Description

Feuerlöschmittel
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Feuerlöschmittel. Typische Feuerlöschmittel sind Wasser oder organische Schäume.
Aus der DE-AS 1 211 946 ergibt sich, daß daneben auch chemische Stoffe und Stoffgemische, wie unter anderem viskositätserhöhende Mittel, zum Beispiel Tone oder Gelformer, sowie gasbildende Stoffe, zum Beispiel Natriumhydrogenkarbonat, verwendet wurden, um Wasser zur Feuerbekämpfung wirksamer zu machen. Nachteilig bei der Verwendung von Tonen ist, daß diese Wasser nur langsam aufsaugen und einen Abrieb an der Pumpenapparatur verursachen (Spalte 1, Zeilen 13 bis 15 der DE-AS 1 211 946).
Das in der DE-AS 1 211 946 vorgeschlagene Feuerlöschmittel enthält CO2-abspaltende Salze in Verbindung mit organischen Säuren und als Glimmerkomponente aufgeschieferten beziehungsweise ausgewalzten und sodann verkörnten Vermiculit. Auch hierbei entsteht aber eine plastische Masse, die nur schlecht handhabbar ist. Ein Trocken-Chemikalien-Gemisch als Feuerlöschschaum ist aus der DE-PS 570 456 bekannt. Das Gemisch besteht aus Aluminiumsulfat, Natriumbicarbonat und Ssponin, dem gemäß Seite 1, Zeilen 50 bis 55 auch ein Kaolinzusatz von 8 bis 35% zugegeben werden kann, wodurch jedoch die Schaumergiebigkeit zurückgedrängt wird. Neben diesem Nachteil hat sich das bekannte Trocken-Chemikalien-Gemisch auch deshalb nicht durchgesetzt, weil Feuerlöschschäume nicht in großen Mengen zum Beispiel zur Waldbrandbekämpfung zur Verfügung gestellt werden können.
Das aus der DE-PS 608 037 bekannte Feuerlöschmittel besteht aus mit Löschflüssigkeit beladenen, lönstlichen, anerganischen, porösen, aktiven Messen, Wobei die Löschflussigkeit Tetrachlorkohlenstoff ist. Die Verwendung von Tetrachlorkohlenstoff scheidet heutzutage schon unter Umweltgesichtspunkten für eine praktische Realisierbarkeit aus.
Ein Trocken-Feuerlöschpulver auf Sicarbonatbasis zum speziellen Einsatz gegen brennende, pyrophore Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Metallalkyle und besonders Alummiumund Bor-Triäthyl und -Methyl offenbart αie DE-AS 1 130 294, wobei als Adsorptionsmittel bis zu 25% Tonerde, Bentomt, Fullererde, Halloysit und Kieselsäuregel vorgesehen sind (Spalte 3, Zeilen 1 bis 6). Bei diesem Trocken-Feuerlöschpulver sollen die brennenden Metallalkyle mit einem Überzug versehen und somit der Brandherd erstickt werden. Es läßt sich deshalb ebenfalls nicht für Großflächenbrände einsetzen.
Ebenfalls eine feuererstickende Wirkung soll mit dem Feuerlöschmittel nach der DE-PS 746 963 erzielt werden (Seite 1, Zeilen 21 bis 25), wozu das Mittel aus einer Mischung von Sand und einem Erdalkalicarbonat bestehen soll.
Die meisten der vorgenannten Feuerlöschmitte! enthalten erhebliche Chemikalienbestandteile und haben sich deshalb vor allem unter Umweltgesichtspunkten nicht durchgesetzt. Darüber hinaus sind sie in Form von Schäumen oder plastischen Massen nicht geeignet, großflächige Brandherde zu löschen.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Feuerlöschmittel anzubieten, das auch in großen Mengen insbesondere zur Bekämpfung von Großflächenbränden einsetzbar beziehungsweise geeignst ist, webei das Mittel l e i c ht handhabbar seir sell und vor allem soll es keine die Umwelt schädigenden Bestandteile aufweisen: vielmehr ist angestrebt, ein Feusrloschmittel zur Verfügung zu stellen, das nicht nur eine optimale Feuerlöschwirkung zeigt, sondern auch nach Erfüllung dieser Funktion möglichst umweltverträglich ist und keiner getrennten Entsorgung bedarf, wie dies bei Feuerlöschmitteln auf Chemikalienbasis der Fall ist.
Bei Großflächenbränden , wie Waldbränden oder Bränden an Industrieanlagen kommt es zudem häufig zu einer erhebliehen Schadstoffemission durch die Rauchgase und es stellt deshalb ein weiteres Merkmal der Aufgabe der vorliegenden Erfindung dar, das Feuerlöschmittel vorzugsweise so auszubilden, daß auch dieser Schadstoffausstoß zumindest teilweise gemindert wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile dadurch überwunden werden können, wenn anstelle eines einzelnen, als Adsorptionsmittel für andere Bestandteile des Feuerlöschmittels dienenden Tonminerals, wie zum Beispiel Kaolimt, eine gezielte Kombination verschiedener Tonminerale eingesetzt wird, die sich bezüglich ihrer individuellen EigenSchäften und Wirkungen in synergistischer Weise ergänzen.
Während zum Beispiel der Einsatz eines Kaolinits, wie er in der DE-PS 570 456 angesprochen ist, zu einer sehr starken Koagulation des Feuerlöschmittels führt oder ein Bentonit, wie er in der DE-AS 1 130 294 angesprochen ist, zu einer unerwünschten starken Thixotropie des mit Flüssickeit in Berührung kommenden Trockenpulvers führt, lassen sich aus einem Tonmineraigercisch mit je einerr Gehalt an Smbktit, Kaolinit sowie an Tonmineralen aus der Glimmergruppe überraschenderweise hervorragende stabile Suspensionen erreichen, sobald das Material mit der Löschflüssigkeit (in der Regel Wasser ) in Berührung kommt oder gemischt wird. Durch die Erzielung einer stabilen Suspension wird das erfindungsgemäße Mittel großtechnisch einsetzbar.
Die sich synergistisch ergänzenden Eigenschaften der einzelnen Tonminerale führen nach Wasserzugabe zu Suspensionen die sich weder thixotrop verfestigen noch zu einer Koagulation und damit Sedimentation der Feststoffteilchen neigen
Eine derartige Tonmineralmischung ist in der Lage, erhebliche Wassermengen aufzunehmen, wobei das bevorzugte Wasser/Feststoffverhältnis zwischen 10:1 bis 3:1 angegeben wird, wobei selbst bei diesen hohen Wassermengen sich hervorragend stabile Suspensionen ergeben.
Vorstehend ist insbesondere auf die Konfektionierung des Feuerlöschmittels in Form von Suspensionen nach Wasserzugabe Bezug genommen. Diese wird in der Regel auch eine bevorzugte Anwendungsform darstellen. Ebenso ist es aber auch möglich, das Feuerlöschmittel als Pulver einzusetzen wozu nachstehend noch nähere Ausführungen gemacht werden.
Die Zwangsbestandteile Smektit, Kaolimt und Glimmer, insbesondere Illit werden vorzugsweise in den im Anspruch 2 angegebenen Mengenanteilen zusammengemischt. Je nach Anteil der einzelnen Tonminerale kann die Mischung dann eine nicht brennbare Löschflüssigkeit, insbesondere Wasser in der im Anspruch 7 angegebenen Menge aufnehmen.
Sowohl das Wasseranlagerungsvermögen als auch die Löschwirkung wird verbessert, je feiner die lonminerale zur Verfügung stehen beziehungsweise aufbereitet sind, wobei Teilchen mit einem mittleren Korndurchmesser kleiner 500μm bevorzugt sind, die in flϋssiger oder dampfförmiger Umgebung sehr schnell bis in Bereiche herunter auf 0,05μm dispergieren ( Kornspektrum dabei zum Beispiel 0,05-20μm) und dann riesige Oberflächen bereitstellen.
Einen entscheidenden Vorteil gegenüber bekannten Feuerlöschmitteln bietet das erfindungsgemäße Kittel auch insoweit, als seine Wasserbindefähigkeit über erheblich längere Zeit als bisher bekannt aufrechterhalten werden kann. Damit steht das Feuerlöschmittel einerseits länger zur Brandbekämpfung beziehungsweise Brandverhütung zur Verfügung, kann aber andererseits auch sicher einen Wiederausbruch des Feuers verhindern, da die Feststoffteilchen auch zu einem späteren Zeitpunkt erneut Wasser aufnehmen können. Das Mittel erweist sich danach quasi als reversibel
Ebenso zeichnet sich das erfindungsgemäße Feuerlöschmittel durch eine besonders leichte Handhabbarkeit aus. Je nach Feststoffanteil innerhalb der Tonmineral-Wasser-Suspension erhöht sich das Raumgewicht von 1,0 g/cm3 auf 1,05 bis 1,5 g/cm3 oder auch darüber. Dadurch erhöht sich die Fallgeschwindigkeit, zum Beispiel bei einem Abwurf des Löschmittels aus einem Flugzeug und die Gefahr wird verringert, daß das Löschmittel durch Winde weggetragen wird, ohne am Brandherd seine Löschwirkung entfaltet zu haben.
Durch eine optimierte Wasseranlagerung an den einzelnen
Tonmineralteilchen wird außerdem dafür gesorgt, daß zum Beispiel Verdunstungsverluste aufgrund der Brandhitze erheblich minimiert werden.
Durch die spontane Bereitschaft bei Tonmineralmischung, Löschfiüssigkeit aufzunehmen, wird auch die Möglichkeit geschaffen, das Material zunächst trocken auszutragen und später erst durch Verspritzen von Löschwasser die eigentliche Löschung vorzunehmen, wobei sich wiederum durch die hohe Wasserbindefähigkeit an den Tonmineralteilchen eine längere Wirksamkeit ergibt.
Neben den genannten Tonmineralen der Smektit-Gruppe (hierunter fallen unter anderem Montmoriillomt, Beidellit, Sapomt und Hectorit), der Kaolimt-Gruppe (hierunter fallen unter anderem auch Kaolinit, Halloysit und Serpentin) sowie den Tonmineralen der Glimmergruppe (hierunter fallen vor allem Illite und sogenannte "mixed layer") kann das erfindungsgemäße Tonmineralgemisch auch naturbedingte oder zugegebene Anteile an Quarz, Opak und/oder Feldspat sowie akzessoπsche Gemengeanteile aufweisen.
Zu den akzessorischen Gemengeanteilen gehören solche Stoffe, die, insbesondere bei höheren Temperaturen bei etwa 1000°C, Sauerstoff binden, wie Magnetit. Das Mittel führt auch zu einer Verringerung toxischer Rauchgas- und Bodenbestandteile durch Adsoprtion, Absorption und/oder katalytische Umsetzung. Durch Zusätze insbesondere von Calciumcarbonat oder Magnesiumcarbonat, zum Beispiel in Form von Kalk oder Dolomit wird die feuererstickende Wirkung der Mittel weiter erhöht, insbesondere durch Freisetzen von CO2 im Feuer beziehungsweise Bildung von Ca (OH)2 und/oder Mg(OH)2 nach Kontakt mit Wasser.
Folglich entfaltet das erfindungsgemäße Feuerlöschmittel nicht nur bezüglich der eigentlichen Feuerbekämpfung seine Wirkung, sondern auch darüber hinaus bei der Entsorgung toxischer Bestandteile in der Luft und im Boden.
Das Feuerloschmittel selbst ist bis ca. 1200°C und höher feuerbeständig, das heißt, es kann auch höchsten Waldbrandtemperaturen standhalten und wird vorzugsweise in feinst dispergierter Form als Suspension auf die zu löschenden Flächen aufgesprüht oder abgeworfen. Auch wenn das Wasser nach einer gewissen Zeit verdampft, haften die Tonmineralbestandteile noch an den gelöschten Waldflächen (Bäumen) oder Bauteilen und bilden eine Art "Schutzschicht", wodurch sie dem Feuer ebenso wie beim Einsatz in Form eines Trockenpulvers die "Nahrung" entziehen.
Aufgrund der ausschließlich natürlichen, mineralischen Bestandteile ist das Mittel für Menschen, Tiere oder Pflanzen völlig unschädlich. Wie oben ausgeführt, kann es anschliessend sogar noch zur Melioration geschädigter Böden dienen, zum Beispiel wenn es von einem anschließenden Regen abgewaschen wird.
Durch Zusätze wie Natriumcarbonat oder Wasserglas kann das Wasseranlagerungsvermögen weiter positiv beeinflußt werden. Dem Fachmann stehen hier eine Reihe weiterer Substanzen, die dispergierend und/oder das Wasseranlagerungsvermögen fördernd wirken zur Verfügung. Hierzu zählen unter anderem auch die verflüssigend wirkenden kationischen oder aniomschen Agenzien wie Natriumsilikat oder oberflächen aktive Tenside.
Zu den akzessorischen Mengebestandteilen gehören aber auch solche wie Magnetit (Fe3O4), der insbesondere bei höheren Temperaturen, wie sie bei Waldbränden herrschen, in der Lage ist, Sauerstoff zu binden. Es ist offensichtlich, daß durch eine derartige Sauerstoffbindung ein weiterer Beitrag zur Eindämmung einer Feuersbrunst geleistet wird.
Überraschenderweise konnte dos Mittel so abgestimmt werden, daß der Zusatz von salzhaltigem Meerwasser eis LöschfIüssigkeit zu einem erfindungsgemäben Tonmineralgemisch dessen Aktivierung in Bezug auf das Wasseranlagerungsvermögen beziehungsweise Dispersion der Teilcnen ebenfalls katalytisch beeinflußt.
Durch eine Dispersion der Teilchen können spezifische Oberflächen von über 50 m2/g bei Korngrößen bis unter
0,05 μm erreicht werden.
Neben der erwähnten Konfektionierung in Form von Trockenpulvern oder Suspensionen zum Abwurf aus Flugzeugen oder dergleichen läßt sich das erfindungsgemäße Feuerlöschmittel natürlich auch mittels üblicher Löschfahrzeuge beziehungsweise entsprechenden Geräten ausbringen. Durch die hohe Stabilität der Suspension ist sichergestellt, daß das Material auch bei längeren Transportwegen oder Ruhezeiten nicht sedimentiert und deshalb auch dann noch seine volle Wirksamkeit entfaltet.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Merkmalen der Patentansprüche.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Feuerlöschmittel auf der Basis eine. KompInation verschiedener Tonminerale, wobei das Tonmineralgemisch wenigstens je einen Gehalt an Smektit, Kaolin it sowie an Tonmineralen aus der Glimmergruppe enthält.
2. Feuerlöschmittel nach Anspruch 1 mit folgender Zusammensetzung in Gew.-%, wobei die Summe der Einzelkomponenten stets 100 ergeben soll:
Smektit 20-60, vorzugsweise 30-50 Kaolimt 5-40, vorzugsweise 10-25 Glimmer 5-30, vorzugsweise 8-20
Rest Quarz, Opakanteile und/oder Feldspat sowie akzessorische Gemengeanteile.
3. Feuerlöschmittel nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Quarzanteil, bezogen auf die Gesamtmischung, 10 - 25 Gew.-% beträgt.
4. Feuerlöschmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Anteil an Opak, Feldspat und/oder akzessorischen Gemengeanteilen 3-15 Gew.-%, vorzugsweise 5-10 Gew.-% beträgt.
5. Feuerlöschmϊttel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die akzessorischen Gemengeanteile aus der Gruppe der Stoffe stammen, die, insbesondere bei höheren Temperaturen bis etwa 1000°C, Sauerstoff binden, wie zum Beispiel Magnetit und/oder an die tox.schen Rauchgas- und Bodenbestandteile anlagerbar sind, zum Beispiel Calciumcarbonat oder Magnesiumcarbonat in Form von Kalk oder Dolomit.
6. Feuerlöschmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der mittlere Durchmesser der Feststoffteilchen kleiner 500 μm ist.
7. Feuerlöschmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, konfektioniert in Form einer stabilen Suspension, vorzugsweise mit einem Wasser/Feststoffverhältnis zwischen 10:1 und 3:1.
8. Feuerlöschmittel nach Anspruch 7 mit einem Zusatz eines das Wasseranlagerungsvermögen katalytisch beeinflussenden Mittels.
9. Feuerlöschmittel nach Anspruch 8, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h den Zusatz von Natriumcarbonat oder Wasserglas in einer Menge von maximal 3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamt- Festoffanteile.
10. Feuerlöschmittel nach einem der Ansprüche 7 bis 9 mit einem Zusatz eines auf die Feststoffteilchen in der Suspension dispergierend und/oder verflüssigend wirkenden Mittels.
11. Feuerlöschmittel nach Anspruch 10, wohei das dispergierend und/oder verflüssigend wirkende Mittel ein Natriumsilicat, Natriumhydroxid, ein Melaminharz oder dergleichen ist.
12. Feuerlöschmittel nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der Wasseranteil zumindest teilweise durch Meerwasser gebildet wird.
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