导电塑料产品说明

电磁辐射的危害
近年来电力、电子技术的迅速发展促进了电磁波的广泛应用，各种频率的电磁波被分别用于无线电报、电话、广播、电视、雷达、医疗、通信等，几乎覆盖了现代人工作和生活的所有方面。

电磁波的利用在给人们带来巨大便利的同时，也造成了人工电磁辐射的不断增加。

电磁辐射最严重的危害之一是会导致电磁干扰（EMI）。

随着电子元器件的小型化、集成化、轻量化和数字化发展，各类电子电气设备极易受外界电磁波干扰而出现误动作、图像障碍以及声音障碍等，造成财产损失甚至导致重大事故。

传导/辐射干扰信号耦合通道
此外，电磁辐射产生的电磁污染还通过热效应、非热效应和累积效应对人体健康造成重大伤害，是看不见、摸不着的“隐形杀手”。

电磁辐射已被世界卫生组织列为继水源、大气、噪声污染之后的第四大环境污染源。

目前，世界各国相继开展了关于电磁辐射的各种研究，制定出相应的电子、电气设备电磁兼容标准以及人体电磁辐射防护标准。

电磁屏蔽原理
国际电工委员会IEC对电磁兼容（EMC）的定义是：系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作，同时不对其他系统和设备造成干扰。

以上定义中的干扰就是指电磁干扰，它会引起设备、传输通道或系统性能下降。

电磁兼容的技术关键就在于有效地控制电磁干扰，而电磁屏蔽技术是抑制电
磁干扰的主要手段之一，大部分电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决。

屏蔽方法的最大好处是不会影响电路的正常工作，因此不需要对电路作任何的修改。

屏蔽前的电磁场
屏蔽后的电磁场 E 2H 2
电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁波的反射、吸收和引导作用，以屏蔽材料制成的屏蔽体将需要屏蔽的区域封闭起来形成电磁隔离，防止区域内干扰电磁场泄漏出去或区域外电磁场辐射进来，从而减弱和抑制电磁干扰。

电磁屏蔽不仅对辐射干扰有良好的抑制效果，而且对静电干扰和传导耦合干扰的电容性耦合、电感性耦合均有明显的抑制作用。

电磁屏蔽的效果通常用屏蔽效能（SE ）表示。

SE ＝ R 1 ＋ R 2 ＋ A ＋ B
场强
距离
入射波
＝R ＋A ＋B
＝20lg[e t/δ•q/4 •（1-e -2|η|t）] (dB) 屏蔽体的屏蔽效能在低频时主要由屏蔽材料决定，在高频时则主要取决于屏蔽体上的孔洞和缝隙。

不锈钢纤维导电塑料
实际工作生活中，大量的电子产品采用高分子材料作为壳体材料，而高分子材料本身对电磁波不具有吸收或反射功能，这就需要对其进行电磁波屏蔽处理以降低电磁干扰。

传统的屏蔽材料有金属材料、磁性材料、铁电材料、导电涂料、导电高分子材料等。

这些材料的应用范围很广，但是往往存在成本高、使用有局限性、屏蔽效果不佳等缺点。

在这样的市场需求下，填充型屏蔽功能复合材料被推入市场，并获得了极为广泛的应用。

这类复合材料的屏蔽性能取决于导电填料的导电性以及它们之间的相互搭接程度。

不锈钢纤维导电塑料是一种填充型屏蔽功能复合材料，以高强超细不锈钢纤维与专用聚合物混合制成，再分散复合成导电塑料混合物，在混合物中形成立体导电网络，产生的法拉第笼效应提供优良的导电效果和电磁屏蔽功能，见图1。

图1 导电塑料中不锈钢纤维导电网络
在30MHz~5GHz频率范围内，其制成的屏蔽体可达到80dB以上的屏蔽效能，满足绝大多数电子、电气设备的电磁兼容性要求。

这是由于不锈钢纤维导电性优越，在成型过程中不易折断，能保持较大的长径比，而且抗氧化性好，能保持导电性能持久稳定。

作为一种复合材料，不锈钢纤维导电塑料可与各种高分子材料混合注塑或造粒使用。

因为不锈钢纤维在基体材料中分散均匀，选用适当的长径比，只需要很小的填充量便可使其相互搭接形成导电网络，不仅能保持基体材料原有的机械性能，还赋予其优越的导电和电磁屏蔽功能。

不锈钢纤维导电塑料可根据设计要求加工成复杂的几何外形，并可用来填充极为细小的缝隙，减少电磁泄漏。

产品特色/优点
利用不锈钢纤维导电原理及不锈钢纤维独有的长径比，不锈钢纤维导电塑料不仅可以满足导电、屏蔽的需求，并且相对于传统导电材料在使用性等方面均有了显著提高。

同时，不锈钢纤维是由高耐腐蚀性不锈钢原料制成，可在长时间内保持稳定的导电率，且在成型过程中不会出现导电层脱落现象而影响器件的屏蔽效能和导电性。

导电屏蔽性能
屏蔽效能可大于80dB
低穿透阻抗
高渗透性带来高屏蔽效能
导电性能可保持长期稳定
物理机械性能
密度低，使产品重量减少达50%
拉伸强度和模量高
弯曲强度和模量高
阻燃等级为V-0
对基体材料影响小
经济性
无需二次加工，不需电镀、涂层，降低了综合成本
设计更自由，可加工成结构较复杂的产品，并可用来填充极为细小的缝隙
通过缩减加工步骤，降低消耗
可添加色母粒对产品进行染色
环保性
可回收
通过SGS检测，符合REACH法规，无卤素
防腐蚀，使用寿命长
与传统屏蔽材料性能比较
高屏蔽效能
EMI屏蔽主要通过反射损耗（特别是10GHz以下场合）和透射吸收来实现。

任何EMI屏蔽体的总屏蔽效能都等于反射和吸收损耗的总和。

电导率越大，频率越低，反射损耗就越大。

电导率、渗透性、厚度和频率越大，吸收所产生的衰减也越大。

吸收作用的增强可使电磁能量在屏蔽体内更多地转化为热消耗，而多次反射过程却可能产生附加的电磁干扰，从而产生电磁波的二次污染问题。

交变电流通过导体时，电流趋于导体表面流过的现象叫集肤效应。

由于集肤效应使导体内电流密度下降到导体表面电流密度的1/e或37%处的径向深度称为集肤深度。

吸收损耗表示电磁波穿过屏蔽体时发生衰减的程度，衰减的程度与材料的集肤深度δ有关。

δ＝√（1/πƒμσ）
式中π是常数，μ和σ分别为屏蔽体的磁导率和电导率，ƒ为电磁波频率。

对于固定的屏蔽体材料，频率ƒ越高，集肤深度δ越小。

屏蔽体的吸收损耗计算公式为：
A＝8.686t/δ(dB)
式中t为屏蔽体的厚度。

厚度t越大，集肤深度δ越小，吸收损耗越大。

反射损耗的计算公司为：
R＝20㏒10|Z w/4Z m| (dB)
式中Zw是空气介质波阻抗，Zm是屏蔽体波阻抗。

在屏蔽高频电磁波的应用上，不锈钢纤维导电塑料的波阻抗较小，因此反射损耗R也较小。

而其制成的屏蔽体内部的金属纤维立体导电网络电导率较高并有一定的厚度，因此以吸收损耗为主。

导电塑料的渗透性远远超过其他常用的EMI屏蔽材料。

铝合金和镁合金等传统材料由于其自身的电导率很高而具有较强的反射作用，渗透性则很小甚至没有。

导电塑料具有的高渗透性使其在所有频率下都可以通过增强吸收来提高屏蔽效能。

因此在这类应用中，导电塑料是一个合适的选择。

与表面涂层材料相比，导电塑料可以提供相同的电导率，反射损耗也差不多。

但导电塑料因为渗透性强且具有一定的厚度，吸收损耗明显要高得多。

导电塑料作为结构件使用，其厚度至少大于涂层。

而吸收损耗与厚度成正比，所以导电塑料要优于表面涂层。

导电塑料中的不锈钢金属纤维本身具有吸收损耗的属性，其吸收性能超过任何其它非金属填充型EMI屏蔽塑料。

将导电塑料反射和吸收的性能进行综合叠加，可以获得优异的屏蔽效能。

加工工艺和能耗
使用导电塑料可省去多数二次操作，因此能显著降低生产成本、减少消耗、缩短加工周期，生产供应链最少可降至一步注模，见图2。

相比金属压铸件加工，导电塑料无需特别考虑尺寸公差，成型简单。

导电塑料也不同于电镀件需控制孔隙率而产生腐蚀问题。

导电塑料注模后可直接装配，装运和传送过程中不再产生成本，极大缩短生产周期。

使用无EMI屏蔽功能的塑料注模的零件，还需要进行二次EMI 屏蔽电镀或喷漆操作。

使用导电塑料一次注模的零件本身即具有EMI屏蔽功能，综合成本相比经过二次EMI 屏蔽零件的直接成本要低，还可以避免电镀和喷漆过程中引起的镀层材料损失和加工缺陷等。

（详见典型案例分析）
使用导电塑料不需要专门的注塑设备，导电塑料不会对设备产生很大的磨损，只要像玻璃纤维或碳纤维一样进行注塑使用，则使用导电塑料模具寿命同使用一般塑料模具一样。

同时请注意，由于导电塑料填充料是不锈钢金属纤维，因此切勿在进料斗中使用磁铁，以免粒料被磁铁吸附在进料斗。

注塑过程中要求壁厚超过0.8毫米以便于粒料的流动，加工工艺参数见表1和表2 。

使用导电塑料注塑完成后，零件仍可以像其它热塑性塑料一样来进行喷漆、标记、超声波或震动焊接和使用螺钉紧固等加工操作。

耐腐蚀性
导电塑料以高性能工程塑料（如PC、PC/ABS、POM等）为基材，采用高强超细不锈钢纤维作为填料，具有非常强的耐化学腐蚀性，使其成为恶劣环境下户外应用的理想选择。

经过96 小时的盐雾曝光（5% NaCl 溶液，35˚C，95% 相对湿度[ASTM B117]），电性能和屏蔽有效性未发生任何变化，现在EMI 屏蔽件不再需要进行昂贵的导电漆或电镀二次加工处理以实现在恶劣环境中的稳定
性。

机械性能
由于不锈钢纤维的均匀分散性，导电塑料零件具有良好的拉伸弯曲性能。

导电塑料注模零件具有出色的耐机械冲击振动性能，类似于现代工业中使用的复合材料。

严格通过了1.3米高，500克落球测试不开裂（撞锤半径：1/4&1/8英寸）、拉拔力测试（螺柱埋钉拉拔力测试：>20kgf（M2*3））和扭力测试（螺柱埋钉扭力测试：>3kgf·cm（M2*3））。

这种高性能使导电塑料成为金属零件的替代品，并且仍具备所需的机械性能，其物理机械性能在表3中列出。

重量轻
导电塑料产品零件最重时不足常用金属零件的四分之一，其密度为 1.2 至1.36g/cm3，是铝密度（2.7 g/ cm3）的一半，并且远小于其它常用金属的密度，见图3。

重量轻，加上注塑时壁厚薄至1.0 mm为铝压铸件的一半，从而使得导电塑料零件的重量减轻50%。

虽然密度大幅降低，但它的壁厚必须大于冲压锻造的金属零件，导电塑料零件的重量比不锈钢零件轻50%。

对于重物运输或手持设备应用，可以帮助减轻重量和节省成本。

图3 屏蔽材料密度对比
对基体材料影响小
不锈钢纤维质量分数约10%左右，体积分数只占到2%左右，对基体材料本
身性能影响远比其他材料小，对产品其它改性（增强、阻燃、增韧等）无影响。

导电塑料能够在较低使用量情况下就达到高效的电磁屏蔽效果和静电防护，使之
具有非常好的经济效益，详见下表4。

应用范围
导电塑料适用于PA、PC、PC/ABS、PP、PE、PS、ABS、PVC、TPU、PEI、PPO、PET、PBT、PSU、PPS、EPDM、TPE、PETG等热塑性树脂，并能提供优良的导电及屏蔽效果。

工业用电子产品
防静电周转箱
网络分析仪
智能电表
电压测试仪
易燃易爆产品的外壳
国防及航空
机载导航系统抗干扰仪
军用电台及地面雷达设备
数字导航系统
军用电脑系统
医疗设备
输送装置，制氧机，呼吸机
脉搏监测仪、超声成像仪，磁共振成像仪 IT及其他电子产品
电脑及终端设备
网络服务器、路由器
打印机、复印机、传真机其它商用设备或消费类产品
电力及通讯产品
高压电缆半导体屏蔽料
通信设备
通信类终端产品
汽车电子产品
车载导航电子仪器
汽车信息通讯
各种控制系统单元
典型案例
众所周知，为解决笔记本电脑EMI/EMC问题，传统笔记本电脑电磁屏蔽的处理方式为使用导电漆、化学镀/电镀、蒸渡、溅镀或直接使用金属外壳。

同这些传统方式相比（详见表5），使用导电塑料母粒直接注塑成笔记本电脑外壳：
可一次注塑成型；
轻质、美观、易成型；
生产成本低、消耗少、加工周期短。

其它案例
导电塑料应用在GPS外壳上，防止汽车内各
控制单元相互产生电磁干扰而影响使用性能，甚
至危及行车安全。

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导电塑料用于制造高端相机外壳，能极好地保
护相机内的精密电子元件，避免相机在使用中出现
图像显示失真等问题
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导电塑料作为数字电视等家用电子消费
品的外壳，保障该类产品的影音娱乐功能不
受干扰
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导电塑料用于吸尘器握柄和导电脚轮，消除静电危害
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导电塑料用于电源适配器以及电磁干扰屏蔽壳
规格说明
HT—— CH X — —Y
表示产品系列编号
表示包覆不锈钢纤维的重量百分比
表示切粒，英文单词“chopped”前两个字母
表示我公司“惠同——HuiTong”中文拼音字母缩写 一、可作为一次料与基体材料混合均匀直接进行注塑使用规格 HT-CH60： （纤维含量占 60%） 由三种成分组成， 分别是 60%的不锈钢纤维、 15% 的树脂和 25%树脂胶 HT-CH25： （纤维含量占 25%）由三种成分组成，分别是 25%的不锈钢纤维、 8%~10%的树脂和 65%~67%基体材料（如 PC、PC/ABS 等） 二、可直接进行注塑使用规格 HT-CH10： （纤维含量占 10%）由三种成分组成，分别是 10%的不锈钢纤维、 8%~10%的树脂和 80%~82%基体材料（如 PC、PC/ABS 等） 三、可用造料机加工成二次料再与基体材料混合进行注塑使用规格 HT-CH75： （纤维含量占 75%） 由三种成分组成， 分别是 75%的不锈钢纤维、 10% 的树脂和 15%树脂胶
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表 1：典型注塑工艺参数
工艺 干燥温度 产品系列 PC/ABS(纤 10%) PC/ABS(纤 15%) （℃） 干燥时间 （h） 最长干 燥时间 （h） 下料口温 度（℃） 中段温度 （℃） 前段温度 （℃） 喷嘴温度 （℃） 模温 （℃） 背压 （Mpa）
90-100
3～4
7
230-245
245-265
255-265
250-260
90-115
0.5-2.5
90-100
3～4
7
235-245
245-265
255-270
255-260
100-115
0.5-3
PC/ABS(纤 20%)
90-100
3～4
7
235-245
245-265
255-270
255-260
100-115
0.5-3
PC（纤 10%）
110-120
3～4
7
265-280
270-290
280-290
280-290
100-140
0.5-3
PC（纤 15%）
110-120
3～4
7
270-280
280-290
280-295
280-295
100-140
0.5-3
PC（纤 20%）
110-120
3～4
7
275-280
280-295
280-295
280-295
100-140
0.5-3
ABS（纤 10%）
80-85
3～4
8
170-200
180-210
180-220
180-220
60-85
0.5-2.5
ABS（纤 15%）
80-85
3～4
8
170-200
180-210
180-220
180-220
60-85
0.5-2.5
ABS（纤 20%）
80-85
3～4
8
170-200
180-210
180-220
180-220
60-90
0.5-3
注意：1、在使用前所配基材和物料必须搅匀，否则会导致下料不匀。

2、注塑机下料口禁止使用磁铁棒。

3、物料烘干时间不宜过长，否则会导致物理性能下降。

4、根据机器螺杆的型号以及磨损状况不同，熔胶时的分散状况不同来进 一步调整熔胶的速度、背压以及温度。

5、注塑加工中，原料在注塑机炮筒内停留时间不宜过长，否则易导致原 料性能变化。

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表 2-1：常用热塑性塑料应用工艺参数
材质
工艺
干燥温度/˚C 干燥时间/h
PC/ABS
3mm
ABS 75~85 2.5~3
PA6 100~110 3~4 位置 压力 (KG) 90 80 30 20 / / 50 55 55 50 15 / 速 度 (%) 28 48 48 38 10 / 1s 100 50 30 100 50 30 90 80 30 20 / / 位置 压力 (KG) 50 55 55 50 10 /
PP 60 3~4 速度 (%) 25 35 35 25 5 / 1s 100 90 80 30 18 / / 位置
100~110 3~4 压力 (KG) 速 度 (%) 30 48 48 38 10 / 1s 50 30 100 50 90 50 30 20 / / 位置 压力 (KG) 50 50 50 50 18 /
速 度 (%) 25 38 38 28 10 / 1s 30
一级 射胶 二级 三级 四级 一段 保压 二段 时间 快速 锁模 关 模 低压 锁模 高压 锁模 开 模 抽料 料筒温度/℃50% 熔 胶 一段 二段 慢速 快速 减速
50 55 55 50 18 /
18
18
1690P
18
18
1690P
18
18
1690P
18
18
1690P
80 20 30 15 20 255 50 50
30 40 50 20 20 250 25 25 1.3
130P 1700P 250 270 1 240 20 100
80 20 30 15 20 230 50 50
30 40 50 20 20 230 20 20 0.5
130P 1700P 250 270 1 220 20 100
80 20 30 15 20 250 50 50
30 40 50 20 20 245 25 25 0.5
130P 1700P 250 270 1 235 20 100
80 20 30 15 20 210 50 50
30 40 50 20 20 210 25 25 1.0
130P 1700P 250 270 1 200 20 100
螺杆背压(MPa)
射胶时限 2s 冷却时间 20s
射胶时限 3s 冷却时间 25s
射胶时限 3s 冷却时间25s
射胶时限 3s 冷却时间25s
注意：1、在使用前所配基材和物料必须搅匀，否则会导致下料不匀。

2、注塑机下料口禁止使用磁铁棒。

3、物料烘干时间不宜过长，否则会导致物理性能下降。

4、根据机器螺杆的型号以及磨损状况不同，熔胶时的分散状况不同来进 一步调整熔胶的速度、背压以及温度。

5、注塑加工中，原料在注塑机炮筒内停留时间不宜过长，否则易导致原 料性能变化。

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表 2-2：常用热塑性塑料应用工艺参数
材质
工艺
干燥温度/˚C 干燥时间/h
PC/ABS
1.5mm
TPE 60 1~2
TPU 60 1~2 位置 压力 (KG) 70 50 30 20 / / 50 55 55 50 15 / 速 度 (%) 15 20 20 18 5 / 1s 100 50 30 100 50 30 70 60 30 15 / / 位置 压力 (KG) 50 55 55 50 10 /
PS 70 1~2 速度 (%) 25 30 30 28 5 / 1s 100 70 50 30 20 / / 位置
100~110 3~4 压力 (KG) 速 度 (%) 38 48 48 38 10 / 0.5s 50 30 100 50 60 50 30 20 / / 位置 压力 (KG) 50 55 55 50 10 /
速 度 (%) 28 38 38 25 5 / 1s 30
一级 射胶 二级 三级 四级 一段 保压 二段 时间 快速 锁模 关 模 低压 锁模 高压 锁模 开 模 抽料 料筒温度/℃50% 熔 胶 一段 二段 慢速 快速 减速
60 60 60 60 18 /
18
18
1690P
18
18
1690P
18
18
1690P
18
18
1690P
80 20 30 15 20 250 50 50
30 40 50 20 20 245 25 25 0.5
130P 1700P 250 270 1 235 20 80
80 20 30 15 20 220 50 50
30 40 50 20 20 220 20 20 1.0
130P 1700P 250 270 1 210 20 80
80 20 30 15 20 180 50 50
30 40 50 20 20 180 28 28 0.5
130P 1700P 250 270 1 170 20 80
80 20 30 15 20 230 50 50
30 40 50 20 20 235 28 28 0.5
130P 1700P 250 270 1 220 20 80
螺杆背压(MPa)
射胶时限 1.5s 冷却时间 18s
射胶时限 3s 冷却时间 25s
射胶时限 6s 冷却时间25s
射胶时限 3s 冷却时间25s
注意：1、在使用前所配基材和物料必须搅匀，否则会导致下料不匀。

2、注塑机下料口禁止使用磁铁棒。

3、物料烘干时间不宜过长，否则会导致物理性能下降。

4、根据机器螺杆的型号以及磨损状况不同，熔胶时的分散状况不同来进 一步调整熔胶的速度、背压以及温度。

5、注塑加工中，原料在注塑机炮筒内停留时间不宜过长，否则易导致原 料性能变化。

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表 3：导电塑料物性表
指标 导电填料 颜色 基材 电磁屏蔽性能 屏蔽性能 1.5mm SJ 20524-1995 30MHZ-3GHZ 屏蔽性能 3mm SJ 20524-1995 30MHZ-3GHZ 电气性能 表面电阻率 体积电阻率 热性能 热膨胀系数 热变形温度 热软化温度 物理性能 密度 拉伸强度 拉伸模量 弯曲强度 弯曲模量 断裂伸长率 GB/T 1033.1-2008 GB/T 1040.1-2006 GB/T 1040-2006 GB/T 9341-2008 GB/T 9341-2008 GB/T 1040.2006 g/ cm3 Mpa Mpa Mpa Mpa ％ 平行 模具收缩率 ASTM D256-10 % 垂直 冲击强度（缺口） 冲击强度 （无缺口） 阻燃性能 阻燃等级 GB/T 2408-2008 2mm V-0 V-0 V-0 V-0 ASTM D955-08 ASTM D256-10 J/m J/m 0.17 8.8 N/A 0.16 9 N/A 0.08 10.73 N/A 0.08 10 N/A 1.36 71.8 2206 105 3540 5.72 0.37 1.362 70.2 2300 113 3230 5.2 0.32 1.275 63.91 2350 96.4 4530 6.4 0.21 1.287 62.8 2437 96.2 4250 6.1 0.19 ASTMD686 GB/T 1634.1-2004 GB/T 1633--2000 m/m/℃.10-6 ℃ ℃ 6~8 122 138.5 6~8 123 137.2 6~8 91 101.2 6~8 91 101.4 IEC 167 ASTM D 4496-2004 Ω/sq Ω.cm 280 1.7 190 1.5 171 1.0 175 1.0 dB 59 70 ＞65 ＞70 dB 56 65 57 68 PC(10%) PC(15%) 测试方法 单位 数值 不锈钢纤维 本色/浅灰色 PC/ABS(10%) PC/ABS(15%)
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使用导电塑料制造的热塑性塑料外壳可省去多数二次操作， 可显著降低生产 成本、减少消耗、缩短加工周期。

装运至客户
包装 wastage 损耗量 装配 装运至客户
拆封
包装
装运至供应链
装配
成 本 和 时 间
包装 损耗量 电镀
拆封
装运至供应链
拆封
包装 损耗量
装运至电镀机
应用导电涂层
包装 损耗量 加工
拆封
装运至客户
装运至涂料机
包装
定尺剪切
包装
装配
挤压
注模
注模
金属挤压件
PVD 膜层或导电喷涂
导电塑料
图 2 特有的一次注塑成型可显著降低生产成本
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