DE10229833B3 - Verfahren zum dauerhaften Kennzeichnen von wärmebehandelten Glasscheiben, und thermisch vorgespannte Glasscheibe mit optischer Kennzeichnung - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zum optischen Kennzeichnen von wärmebehandelten Substraten, insbesondere Glasscheiben (1), mithilfe einer die Durchführung der Wärmebehandlung visuell signalisierenden Veränderung einer auf eine Oberfläche des Substrats aufgetragenen Kennzeichnungsschicht (8), wird erfindungsgemäß auf der Oberfläche des Substrats ein Kennzeichnungsfeld (3) erzeugt, dessen Oberfläche gegenüber der Oberfläche des Substrats derart verändert ist, dass die darauf aufgetragene Kennzeichnungsschicht (8) eine innige und mit mechanischen Mitteln nicht vollständig entfernbare haftende Verbindung eingeht. Das Kennzeichnungsfeld kann in die Oberfläche des Substrats selbst eingebrachte Vertiefungen aufweisen oder auch durch eine Beschichtung mit rauer Oberfläche gebildet werden. DOLLAR A Das Verfahren eignet sich insbesondere zum dauerhaften Kennzeichnen von vorgespannten Glasscheiben, die einer zusätzlichen Wärmebehandlung wie Heißlagerungs- oder Heat-Soak-Test unterzogen wurden.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum dauerhaften Kennzeichnen von wärmebehandelten Glasscheiben mithilfe einer die Durchführung der Wärmebehandlung visuell signalisierenden Farbveränderung einer auf eine Oberfläche des Glasscheibe aufgetragenen Farbkennzeichnungsschicht, und auf thermisch vorgespannte Glasscheiben mit einer dauerhaften optischen Kennzeichnung.
- Die Gattungsmerkmale ergeben sich aus WO-A1-00/02 825, in der ein Verfahren zum Kennzeichnen von Glasscheiben nach einer thermischen Behandlung beschrieben wird. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsfall dieser Beschreibung werden vorgespannte Glasscheiben, die einem an das Vorspannen anschließenden Alterungstest unterzogen wurden, mit einer lokalen farbigen Kennzeichnung versehen. Diese Kennzeichnung wird mittels einer thermochromen organischen Spezialfarbe hergestellt, die nach dem Vorspannen, jedoch vor dem Alterungstest, an einer vorgegebenen Stelle auf die Oberfläche der Glasscheibe bzw. auf eine diese bedeckende dünne Beschichtung lokal aufgetragen wird, z. B. durch Siebdrucken.
- Mit dem Heißlagerungstest, auch Heat-Soak-Test genannt, wird nachgewiesen, dass die vorgespannte Glasscheibe keine kritischen Nickelsulfideinschlüsse enthält. Bekanntlich können solche Einschlüsse im Laufe der Lebensdauer der vorgespannten Glasscheiben zu einem plötzlichen Spontanbruch mit unabsehbaren Folgen führen. Bei dem Heißlagerungstest, in dessen Verlauf die Glasscheiben in bekannter Weise nach einem vorgegebenen Zeit- und Temperatur-Ablauf auf Temperaturen nahe 300 °C erhitzt werden, werden anfällige Scheiben schon vor ihrem Einbau zerstört. Die Vorspannung der Glasscheiben wird bei diesen Temperaturen noch nicht abgebaut. Allerdings ist dieser Heißlagerungstest recht zeitaufwendig und erfordert einen relativ hohen Vorrichtungsaufwand.
- Wurde nun vor dem Test die thermochrome Farbe aufgetragen, so verändert sich diese bleibend durch irreversiblen Farbumschlag. Dadurch wird unmittelbar auf oder an der fertig wärmebehandelten / getesteten vorgespannten Glasscheibe die Durchführung des Heißlagerungstests nachweisbar. Auch kleinste Reste der Farbe lassen sich nach Durchführung des Heißlagerungstests einwandfrei mit geeigneten Methoden identifizieren.
- Geeignet sind für die hier beschriebene Anwendung beispielsweise thermochrome Far ben, die die chemische Verbindung Elsen(II,III)-Hexacyanoferrat als thermochromes Pigment enthalten. Ein Beispiel- für ein solches handelsübliches Pigment ist „Mannox Blue 510
" . Die Farbe muss aufgrund ihrer übrigen Zusammensetzung eine gute Haftung auf Glas aufweisen. - Farbige Kennzeichnungen dieser Art sind nicht mit einem Email o.ä. vergleichbar. Sie können nicht in die Glasoberfläche eindringen oder sich mit dieser dauerhaft verbinden. Man kann sie vielmehr grundsätzlich mit einer Klinge oder Stahlwolle nach dem Heißlagerungstest vollständig und nahezu spurlos von der Glasoberfläche entfernen. Dies hat zur Folge, dass eine sichere Identifizierung getesteter Scheiben nicht möglich ist, oder anders ausgedrückt : man kann nicht sicher ausschließen, dass Scheiben ohne Farbkennzeichnung keinem Heißlagerungstest unterzogen worden sind. Hierdurch wird der Signalwert der farbigen Kennzeichnung und die damit verbundene und beabsichtigte Qualitätsaussage unerwünscht eingeschränkt.
- Zugleich sollte es aber nicht möglich sein, die Kennzeichnungsfarbe schon vor dem Vorspannen aufzubringen und deren Farbwechsel nur durch das thermische Vorspannen mit zu erzielen, ohne hinterher noch den Heißlagerungstest durchzuführen. Die o. g. Farbe verliert nach Einwirken von deutlich über 300 °C hinaus erhöhten Temperaturen, wie sie zum Vorspannnen von Glas erforderlich sind (weit über 600 °C) jegliche Haftung zur Glasoberfläche, so dass sie als Kennzeichnung nicht mehr verwertbar ist.
- Aus
DE-C1-39 40 749 ist ein anderes Verfahren zum dauerhaften Kennzeichnen oder Beschriften von Glasscheiben bekannt, bei dem in einer durch Siebdrucken aufgebrachten Schicht lokale farbliche Veränderungen bewirkt werden, durch die individuelle Merkmale der betreffenden Glasscheibe unauslöschbar sichtbar gemacht werden. Dies gelingt nach dem bekannten Verfahren dadurch, dass auf der Oberfläche der Glasscheibe vor dem Aufdrucken der anorganischen Siebdruckpaste lokal eine aus organischem Material (Farbe oder Tinte) bestehende Kennzeichnung in einem vorgegebenen Muster aufgebracht wird. Beim Einbrennen der darüber gedruckten Siebdruckpaste bei hoher Temperatur verflüchtigen sich die organischen Bestandteile. Dadurch entstehen in der anorganischen Beschichtung lokale Störungen oder sogar Löcher, die optisch deutlich wahrnehmbar sind. Ein Verändern oder Entfernen dieser Muster ist nur durch gleichzeitiges Entfernen der anorganischen, eingebrannten Beschichtung möglich. - Es ist ferner bekannt (
DE 41 11 625 C2 ,EP 0 281 351 B1 ), in durch Siebdruck auf ein Substrat aufgebrachten Beschichtungen feine Strukturen in Form von Rillen oder dgl. - Mustern zu erzeugen. In den vorgenannten Fällen dienen diese lokalen Inhomogenitäten der Verbesserung der Lötfähigkeit der dort zwingend elektrisch leitfähigen Siebdruckpaste nach dem Einbrennvorgang bzw. der Verbesserung des Anhaftens der Lötstellen.
- Es ist auch bekannt (
DE-PS 964 095 ,DE 33 32 029 A1 ,DE 195 16 863 A1 ), die Oberflächen von Glassubstraten allgemein durch mechanischen und/oder chemischen Angriff zu modifizieren, um eine Verbesserung der Anhaftung von Fremdstoffen (Beschichtungen, Farbpartikel und dgl.) an der modifizierten Oberfläche zu erreichen. Die vorgenannten Dokumente befassen sich jedoch nicht mit dem Durchführen von Wärmebehandlungen an vorgespannten Glasscheiben. - Des weiteren beschreiben
DE 200 20 984 U1 undDE 100 40 321 A1 jeweils Anwendungen von reversibel thermochromen Substanzen zum Signalisieren von Temperaturveränderungen der betroffenen Substrate. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum dauerhaften Anbringen einer optischen Kennzeichnung auf einer Oberfläche von thermisch vorgespannten Glasscheiben anzugeben, mit der diese nach Durchführung einer weiteren Wärmebehandlung dauerhaft markierbar sind. Es sollen auch vorgespannte Glasscheiben mit einer erfindungsgemäßen Kennzeichnung angegeben werden.
- Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Merkmale des Patentanspruchs 11 geben ein entsprechendes Substrat an. Die Merkmale der den unabhängigen Ansprüchen jeweils nachgeordneten Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen dieser Gegenstände an.
- Um zu verhindern, dass die kennzeichnende Schicht bzw. Farbe spurlos mit mechanischen Mitteln entfernt werden kann, wird auf einer Oberfläche des Substrats vor dem Vorspannen ein Kennzeichnungsfeld erzeugt. Dieses wird mit einer Oberflächenstruktur ausgestattet, die sich von der übrigen (glatten) Oberfläche unterscheidet und insbesondere eine innige haftende Verbindung zwischen dem Farbfeld und der darauf aufgetragenen Kennzeichnungsschicht bewirkt, ggf. letztere sogar in die Tiefe eindringen lässt.
- Das Kennzeichnungsfeld kann durch eine lokale Veränderung der glatten Substratoberfläche selbst erzeugt werden, indem z. B. durch chemischen oder/und mechanischen Angriff (Ätzen, Sandstrahlen, Schleifen) die glatte Oberfläche im Sinne eines besonders guten Anhaftens der kennzeichnenden thermochromen Farbe lokal verändert wird. Hierbei sollen in der Substratoberfläche kleine Unebenheiten bzw. Vertiefungen entstehen, die den Gesamteindruck des Substrats nicht negativ beeinflussen, aber sehr wohl eine Basis für den Auftrag des Kennzeichens bilden, von der dieses nur mit größerem Aufwand und praktisch nicht spurlos entfernt werden kann.
- Eine Alternative besteht im Aufbringen einer zusätzlichen Oberflächenstruktur in Gestalt einer insbesondere beim thermischen Vorspannen einbrennbaren Beschichtung. Das so gebildete Kennzeichnungsfeld bildet ebenfalls eine fein poröse oder auch gezielt strukturierte Oberfläche, auf der eine kennzeichnende Farbe einerseits gut haftet und von der sie andererseits kaum spurlos entfernbar ist.
- Bildet eine einbrennbare Beschichtung das Kennzeichnungsfeld, so wird sie vorzugsweise mit einer das Anhaften und Eindringen der thermochromen Farbe unterstützenden Oberflächenstruktur in Gestalt eines strukturierten Rasters oder Musters ausgeführt, das die vollflächige Beschichtung unterbricht. Im bereits vorstehend erörterten Stand der Technik des Siebdruckens werden Möglichkeiten beschrieben, eine solche Beschichtung bei Bedarf in voller Dicke, also bis hinab zur Substratoberfläche, mit Durchbrechungen zu versehen. Es sind aber auch regellose, ungeordnete Strukturen erzeugbar.
- Besonders unauffällig und mit verhältnismäßig geringem Zusatzaufwand lässt sich die erfindungsgemäß verbesserte Kennzeichnung realisieren, wenn das Kennzeichnungsfeld als Teil eines Kennzeichnungsstempels des Substrats vorgesehen wird. Vorgespannte Glasscheiben werden meist mit einem Herstellerstempel versehen, der Rückschlüsse auf den Hersteller selbst, den Herstellort, das Herstelldatum etc. zulässt. Dieser Bereich kann mit einer farbig gekennzeichneten Stelle / Teilfläche eine weitere Nutzung erhalten.
- Wird das Kennzeichnungsfeld durch Veränderung der Oberfläche des Substrats selbst erzeugt, so kann auch hier mithilfe eines sogenannten Ätzstempels gezielt ein vorgegebenes, reproduzierbares Erscheinungsbild hergestellt werden. Je nach Dicke des betreffenden Substrats, z. B. einer Glasscheibe, kann dieses Kennzeichnungsfeld sogar auf dessen Stirnkante, also an besonders unauffälliger Stelle, angeordnet werden. Man kann grundsätzlich -bei erhöhtem Aufwand- auch ein aufgedrucktes Kennzeichnungsfeld auf einer Scheiben-Stirnkante anbringen.
- Im Ergebnis entstehen lokal auf das Kennzeichnungsfeld begrenzt feine Unebenheiten (Riefen, Pittings) auf der Substratoberfläche, die zugleich eine im Vergleich mit der übrigen Substratoberfläche angeraute innere Oberfläche haben. Die aufzutragende Kennzeichnungsfarbe füllt diese Unebenheiten aus und bindet sich an deren Rauheit.
- Natürlich können bei Bedarf auch mehrere Kennzeichnungsfelder auf einem einzigen Substrat vorgesehen werden, auch können ggf. beide o. g. Ausführungsformen miteinander kombiniert werden.
- Aufgrund der innigen Verbindung der Kennzeichnungsschicht mit der strukturierten Fläche des darunter liegenden Kennzeichnungsfelds ist es im Ergebnis nicht mehr möglich, die Farbe mit einem Glashobel, einer Klinge oder ähnlichen Werkzeugen vollständig zu entfernen. Selbst bei intensiver Bearbeitung mit Stahlwolle könnten Farbreste mithilfe eines Mikroskops nachgewiesen werden. Zugleich lässt sich analytisch problemlos nachweisen, welche Farbe hier verwendet wurde.
- Sollte unbefugt dennoch ein Versuch unternommen werden, die Kennzeichnung nebst der eingebrannten Beschichtung bzw. der eingebrachten Oberflächenstruktur zu entfernen, so würde dies auf jeden Fall deutliche Spuren auf der Substratoberfläche hinterlassen, welche das betroffene Substrat manipulationsverdächtig machen.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstands der Erfindung gehen aus der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels und deren sich im folgenden anschließender eingehender Beschreibung hervor.
- Es zeigen
-
1 eine Ausführungsform eines auf einer vorgespannten Glasscheibe aufgedruckten und eingebrannten Herstellerstempels mit einem erfindungsgemäßen Kennzeichen, -
2 einen vergrößerten, nicht maßstäblichen Querschnitt entlang der Linie II – II in1 durch den Bereich des Kennzeichens. - Gemäß
1 ist auf einer Oberfläche einer nur durch einen Ausschnitt angedeuteten vorgespannten Glasscheibe1 ein Herstellerstempel2 aufgedruckt und eingebrannt. Er gibt einerseits den Ort der Herstellung und ggf. ein Markenzeichen des Herstellers an. Des weiteren gibt der Stempel2 an, dass es sich um vorgespanntes monolithisches Glas handelt. ESG steht für Einscheiben-Sicherheitsglas, das „H" bedeutet, dass ein Heißlagerungs- bzw. Heat-Soak-Test durchgeführt wurde, daneben ist noch die einschlägige DIN-Norm angegeben. - Erfindungsgemäß wurde dem Stempel ein weiteres Kennzeichnungsfeld
3 hinzugefügt, auf das anhand der2 näher eingegangen wird. - Es sei vorab angemerkt, dass dieses zusätzliche Kennzeichnungsfeld
3 abweichend von der beispielhaften Darstellung nicht unbedingt mit dem Stempel2 zusammengefasst werden muss, sondern auch auf einer beliebigen anderen Stelle der Glasscheiben-Oberfläche, ja selbst auf deren Stirnkante, angeordnet werden kann. Allerdings erscheint die hier gezeigte Anordnung als die zweckmäßigste, da der Stempel2 bei jeglicher Abnahme ohnehin visuell überprüft werden soll und dabei zugleich auch das Kennzeichen3 . erkannt werden kann. - Wie sich aus dem vergrößerten Querschnitt in
2 ergibt, besteht das Kennzeichnungsfeld3 im wesentlichen aus einem im gleichen Arbeitsgang wie der Stempel2 auf die Oberfläche4 der Glasscheibe1 aufgebrachten flächigen, aus einer geeigneten Einbrennpaste bestehenden Element5 mit einer zumindest porösen Oberfläche. Hier ist das Element5 in Gestalt eines von einer geschlossenen Kreislinie umgebenen Gitterrasters mit Stegen6 ausgeführt, wie in1 schon angedeutet. Die Stege6 erheben sich um 5 bis 35 μm über die Glasoberfläche und grenzen jeweils Zwischenräume7 ein, an deren Boden die Glasoberfläche freiliegen kann. - Über die von dem Element
5 bedeckte Fläche ist ein Anstrich aus einer thermochromen Farbe8 aufgetragen, die in die Zwischenräume7 eingedrungen ist, aber auch die Oberseiten der Stege6 des Gitterrasters bedeckt bzw. bedecken kann. Die Zwischenräume7 sollen groß genug sein, um die Farbe8 eindringen zu lassen, aber hinreichend klein, um ein einfaches Herauskratzen mit mechanischen Werkzeugen sicher zu verhindern. Herstelltechnisch sind z. B. Zwischenraumweiten W von 0,5 bis 0,7 mm unproblematisch. Die Erhebung des Elements5 über der Substratoberfläche ist hier also gegenüber den Zwischenraumweiten erheblich zu groß dargestellt. - Für den mit der Erfindung verfolgten Zweck ist es nicht zwingend erforderlich, die Farbe
8 bis auf die Glasoberfläche vordringen zu lassen. Es kommt, wie schon vorher erwähnt, wesentlich darauf an, ein unbefugtes vollständiges, rückstand- und spurenfreies Entfernen von der Basis des Elements5 zu verhindern. Da Siebdruck-Flächenelemente nach dem Einbrennen meist eine gewisse Porosität aufweisen, wäre es sogar denkbar, das Element5 als zusammenhängenden Flecken bzw. Basis zum Auftragen der thermochromen Farbe vorzusehen, die sich in dessen Poren festsetzen könnte. Jedoch ist eine Rasterung wie hier gezeigt vorzuziehen, weil sie einen definierten Auftrag der thermochromen Farbe8 nach Form und Menge unterstützt. Dies trägt dazu bei, die farbliche Kennzeichnung in einem industriellen Prozess on-line vor dem Durchführen des Heißlagerungstests zu mechanisieren und damit deren Kosten weiter zu senken.
Claims (17)
- Verfahren zum dauerhaften optischen Kennzeichnen von wärmebehandelten Glasscheiben (
1 ) mithilfe einer die Durchführung der Wärmebehandlung visuell signalisierenden Farbveränderung einer auf eine Oberfläche der Glasscheiben aufgetragenen Farbkennzeichnungsschicht (8 ), wobei auf einer Oberfläche der Glasscheiben (1 ) ein lokal begrenztes Kennzeichnungsfeld (3 ) mit einer rauhen Oberflächenstruktur erzeugt wird, und auf das Kennzeichnungsfeld (3 ) nach dem thermischen Vorspannen die Farbkennzeichnungsschicht (8 ) aufgetragen wird, die eine innige und mit mechanischen Mitteln nicht vollständig entfernbare, haftende Verbindung mit dem Kennzeichnungsfeld (3 ) eingeht und deren Farbe sich bei der für die nachfolgende Wärmebehandlung vorgesehenen Temperatur irreversibel verändert. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Farbkennzeichnungsschicht eine ein thermochromes Pigment enthaltende Farbe verwendet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als nachfolgende Wärmebehandlung ein Heißlagerungstest oder Heat-Soak-Test durchgeführt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennzeichnungsfeld (
3 ) durch einen lokal begrenzten chemischen und/oder mechanischen Angriff auf die Oberfläche der Glasscheibe erzeugt wird, wobei in dieser Oberfläche Vertiefungen entstehen, in welche die Farbkennzeichnungsschicht (8 ) eindringen kann. - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennzeichnungsfeld (
3 ) mit einem Ätzstempel erzeugt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennzeichnungsfeld (
3 ) durch Auftrag einer Beschichtung (5 ) mit einer unebenen Oberflächenstruktur erzeugt wird. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (
5 ) mit definierten freien Zwischenräumen (7 ) aufgebracht wird, in welche die Farbkennzeichnungsschicht (8 ) eingebracht wird. - Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (
5 ) durch Siebdrucken eines Musters oder Rasters aufgebracht und anschließend beim thermischen Vorspannen der verwendeten Glasscheibe (1 ) eingebrannt wird. - Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennzeichnungsfeld (
3 ) als Flächenteil eines auf der Oberfläche der Glasscheibe (1 ) vorgesehenen Kennzeichnungsstempels (2 ) erzeugt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe und die Oberflächenstruktur des Kennzeichnungsfeldes (
3 ) einerseits sowie die Menge und die Konsistenz der auf das Kennzeichnungsfeld (3 ) aufzutragenden Farbkennzeichnungsschicht (8 ) andererseits so aufeinander abgestimmt werden, dass in einer Serienfertigung der Kennzeichnung stets dieselbe Menge des Materials der Farbkennzeichnungsschicht (8 ) auf das Kennzeichnungsfeld (3 ) aufgetragen wird. - Thermisch vorgespannte Glasscheibe (
1 ), die auf einer Oberfläche in einem lokal begrenzten Kennzeichnungsfeld (3 ) eine dauerhafte optische Kennzeichnung (8 ) aus einer Farbe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennzeichnungsfeld (3 ) als Flächenteil mit einer rauhen Oberflächenstruktur ausgebildet ist und dass die Kennzeichnung (8 ) aus einer auf die vorgespannte Glasscheibe (1 ) im Kennzeichnungsfeld (3 ) aufgetragenen Farbe besteht, die ein durch eine auf das thermische Vorspannen folgende Wärmebehandlung irreversibel veränderbares thermochromes Pigment enthält. - Thermisch vorgespannte Glasscheibe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennzeichnungsfeld (
3 ) ein Flächenteil eines auf der Oberfläche der Glasscheibe (1 ) vorgesehenen Kennzeichnungsstempels (2 ) ist. - Thermisch vorgespannte Glasscheibe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennzeichnungsfeld (
3 ) eine eingebrannte Beschichtung (5 ) ist, die ein Muster oder Raster umfasst. - Thermisch vorgespannte Glasscheibe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (
5 ) ein Gitter sich kreuzender Stege (6 ) mit bis auf die Oberfläche der Glasscheibe (1 ) reichenden Zwischenräumen umfasst. - Thermisch vorgespannte Glasscheibe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege eine Höhe von 5 bis 35 μm und die Zwischenräume (
7 ) eine Weite von 0,5 bis 0,7 mm aufweisen. - Thermisch vorgespannte Glasscheibe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die rauhe Oberflächenstruktur des Kennzeichnungsfelds (
3 ) durch in die Oberfläche des Glasscheibe selbst eingebrachte Vertiefungen gebildet ist. - Thermisch vorgespannte Glasscheibe nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennzeichnungsfeld (
3 ) ein Bestandteil eines auf der Glasscheibenoberfläche angebrachten Herstellerkennzeichens ist.
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