生絲強(qiáng)伸力單絲檢測(cè)與復(fù)絲檢測(cè)結(jié)果的差異及相關(guān)性分析

蔣小葵　吳建梅　趙駱建　茍圓　潘璐璐　張后兵　周盛波

摘要： 文章在同臺(tái)設(shè)備上開(kāi)展了100批生絲強(qiáng)伸力的單絲檢測(cè)與復(fù)絲檢測(cè)比對(duì)試驗(yàn)，并運(yùn)用數(shù)理模型進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果分析。結(jié)果表明，單絲斷裂強(qiáng)度明顯高于復(fù)絲，斷裂伸長(zhǎng)率低于復(fù)絲。單絲檢測(cè)對(duì)生絲強(qiáng)伸力質(zhì)量波動(dòng)反應(yīng)更靈敏，可建立包括變異系數(shù)在內(nèi)的單絲強(qiáng)伸力檢測(cè)質(zhì)量考核體系。單、復(fù)絲斷裂強(qiáng)度呈非線性關(guān)系，斷裂伸長(zhǎng)率呈線性關(guān)系，探索了通過(guò)單、復(fù)絲各項(xiàng)指標(biāo)之間的線性關(guān)系推算出單絲強(qiáng)伸力質(zhì)量指標(biāo)考核值的可行性。

關(guān)鍵詞： 生絲；強(qiáng)伸力；單絲檢測(cè)；復(fù)絲檢測(cè)；比對(duì)；差異；相關(guān)性

中圖分類號(hào)： TS101.921.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)： 10017003（2018）09000708

引用頁(yè)碼：091102

The diversity and correlation analysis of monofilament test results and multifilament test results of raw silk tensility

JIANG Xiaokui1， WU Jianmei2， ZHAO Luojian1， GOU Yuan3， PAN Lulu4， ZHANG Houbing5， ZHOU Shengbo3

（1.Nanchong EntryExit Inspection and Quarantine Bureau， Nanchong 637900， China； 2.Sericultural Research Institute， Sichuan Academy of Agriculture， Nanchong 637000， China； 3.Inspection and Quarantine Technology Center， Sichuan EntryExit Inspection and Quarantine Bureau， Chengdu 610041， China； 4.Raw Silk Inspection Center， Zhejiang EntryExit Inspection and Quarantine Bureau， Hangzhou 310012，China； 5.Inspection and Quarantine Technology Center， Chongqing EntryExit Inspection and Quarantine Bureau， Chongqing 400020， China）

Abstract： 100 batches of raw silk were compared on the same equipment in the aspects of tensility of monofilament test and multifilament test. Then， the mathematical model was applied to analyze the test results. The results show that， the breaking strength of monofilament is obviously higher than that of the multifilament， but the breaking elongation of monofilament is less than that of the multifilament. Monofilament test is more sensitive to quality fluctuation of tensility. Quality assessment system of tensility of monofilament test should be built， including variable coefficient. The breaking strength of monofilament and multifilament presents nonlinear relationship. And their breaking elongation presents linear relation. The linear relation among various indexes of monofilament and multifilament was explored， and the feasibility of tensility quality index assessment value of monofilament was calculated.

Key words： raw silk； tensility； monofilament test； multifilament test； comparison； diversity； correlation

生絲強(qiáng)伸力是指生絲在受到拉伸等外力作用下呈現(xiàn)的應(yīng)力和變形之間的關(guān)系及材料破壞情況的機(jī)械性能，絲纖維的拉伸性能決定絲織物的耐用、耐磨、手感、折皺等性能，是確定制絲生產(chǎn)工藝和織造投產(chǎn)的重要質(zhì)量指標(biāo)[1]。目前中國(guó)現(xiàn)行生絲國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1797—2008《生絲》、GB/T1798—2008《生絲試驗(yàn)方法》及國(guó)際絲綢協(xié)會(huì)的《生絲便覽1995》[2]采用斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率兩個(gè)指標(biāo)，對(duì)生絲強(qiáng)伸力性能進(jìn)行質(zhì)量考核。通過(guò)測(cè)定每絞生絲的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率，再取其平均值的方法折算成每根生絲的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。每絞生絲由100～400根生絲組成，為復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測(cè)方法[34]，雖然檢測(cè)效率高，但不能準(zhǔn)確反映單根生絲在織造過(guò)程中的實(shí)際受力狀態(tài)，與用戶關(guān)注點(diǎn)脫節(jié)[5]。單根生絲斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的檢測(cè)方法作為規(guī)范性附錄資料列入GB/T1798—2008《生絲試驗(yàn)方法》中，是生絲品質(zhì)檢驗(yàn)的選擇性檢驗(yàn)項(xiàng)目[6]，但由于無(wú)質(zhì)量考核指標(biāo)，對(duì)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的指導(dǎo)意義不大。因此，本研究擬通過(guò)生絲強(qiáng)伸力的單絲檢測(cè)與復(fù)絲檢測(cè)試驗(yàn)比對(duì)，對(duì)單絲強(qiáng)伸力檢測(cè)結(jié)果與復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測(cè)結(jié)果的差異性及相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析，以期為通過(guò)生絲強(qiáng)伸力的單絲檢測(cè)與復(fù)絲檢測(cè)試驗(yàn)比對(duì)建立單絲強(qiáng)伸力質(zhì)量考核體系進(jìn)行一些探索，為生絲國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的修訂和完善提供參考，為改進(jìn)制絲生產(chǎn)和織造投產(chǎn)提供可靠的強(qiáng)伸力檢測(cè)數(shù)據(jù)。

1試驗(yàn)

1.1材料

選擇來(lái)自四川、云南、廣西、貴州、重慶等產(chǎn)地的蠶繭繅制100批樣絲，規(guī)格分別為22.2/24.4dtex（20/22D）80批（其中3A、4A、5A、6A等級(jí)各20批）、30.0/32.2dtex（27/29D）10批（其中4A級(jí)1批、5A級(jí)2批、6A級(jí)7批）、44.4/48.8dtex（40/44D）規(guī)格10批（其中4A級(jí)5批、5A級(jí)2批、6A級(jí)3批）。

1.2儀器

DJ104生絲切斷機(jī)、QDJ920Ⅱ生絲纖度機(jī)（四川康樂(lè)醫(yī)療器械有限公司），HT200電子天平（成都普瑞遜電子有限公司），STATIMAT ME全自動(dòng)強(qiáng)伸度儀（德國(guó)TEXTECHNO）。

1.3條件

1.3.1檢測(cè)參數(shù)

采用現(xiàn)行中國(guó)GB/T1798—2008《生絲試驗(yàn)方法》規(guī)定的復(fù)絲、單根生絲強(qiáng)伸力檢測(cè)參數(shù)。

1）復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測(cè)參數(shù)：隔距長(zhǎng)度100mm，拉伸速度150mm/min，每批測(cè)試10次，22.2/24.4dtex的絲絞400回，30.0/32.2dtex和44.4/48.8dtex的絲絞各200回。

2）單絲強(qiáng)伸力檢測(cè)參數(shù)：隔距長(zhǎng)度500mm，拉伸速度5000mm/min，每批拉伸200次。

1.3.2環(huán)境條件

溫度（20±2.0）℃，相對(duì)濕度（65±4.0）%。

1.4方法

按照GB/T1798—2008《生絲試驗(yàn)方法》規(guī)定執(zhí)行。

STATIMAT ME全自動(dòng)強(qiáng)伸度儀既可做復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測(cè)，也可做單絲強(qiáng)伸力檢測(cè)，每批生絲復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測(cè)完成后立即在該儀器上對(duì)同批絲錠試樣進(jìn)行單絲強(qiáng)伸力檢測(cè)，以減少溫濕度波動(dòng)帶來(lái)的環(huán)境誤差。由于是在同臺(tái)設(shè)備上開(kāi)展單、復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測(cè)，減少了設(shè)備間誤差對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響[7]。

2結(jié)果與分析

由于目前其他紡織纖維強(qiáng)伸力試驗(yàn)結(jié)果都能提供斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的變異系數(shù)（CV）結(jié)果，本研究也將單、復(fù)絲的斷裂強(qiáng)度變異系數(shù)（CV）和斷裂伸長(zhǎng)率變異系數(shù)（CV）結(jié)果納入對(duì)比分析指標(biāo)中。

2.1單絲強(qiáng)伸力與復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測(cè)結(jié)果的差異

用Origin軟件對(duì)100批樣絲的單絲與復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測(cè)結(jié)果建立散點(diǎn)分布圖，對(duì)單、復(fù)絲強(qiáng)伸力分布特點(diǎn)進(jìn)行比較分析，從中找出差異性[8]。

2.1.1斷裂強(qiáng)度方面的差異

1）斷裂強(qiáng)度的差異

單絲與復(fù)絲斷裂強(qiáng)度分布情況如圖1所示。

從圖1可以看出，單絲與復(fù)絲斷裂強(qiáng)度分布明顯分為兩個(gè)層次。單絲斷裂強(qiáng)度位于上層，主要分布在4.00cN/dtex之上，100份試樣中僅有2份試樣斷裂強(qiáng)度在4.00cN/dtex之下。而復(fù)絲斷裂強(qiáng)度位于下層，主要分布在3.70cN/dtex之下，僅有1份試樣斷裂強(qiáng)度在3.70cN/dtex之上。單絲斷裂強(qiáng)度平均高于復(fù)絲0.65cN/dtex。

單絲斷裂強(qiáng)度高有兩方面原因：一是與受測(cè)試樣根數(shù)有關(guān)。在復(fù)絲檢測(cè)中n根生絲同時(shí)被拉伸，但不會(huì)同時(shí)被拉斷，低強(qiáng)伸力的絲條先行斷裂，其余絲條必須繼續(xù)承受該負(fù)荷分別被拉斷，致使n根復(fù)絲斷裂時(shí)所得到的平均強(qiáng)度比單根生絲平均強(qiáng)度小，但又高于其中最弱的強(qiáng)度。其二是拉伸速度。拉伸速度快，絲條應(yīng)力越大，強(qiáng)力增大[1]，單絲拉伸速度是復(fù)絲的33.3倍。由此看來(lái)，生絲強(qiáng)伸力單絲檢測(cè)與復(fù)絲檢測(cè)是兩種不同的檢測(cè)方法。

2）斷裂強(qiáng)度變異系數(shù)的差異

單絲與復(fù)絲的斷裂強(qiáng)度變異系數(shù)分布情況如圖2所示。

從圖2可以看出，斷裂強(qiáng)度CV值分布單絲檢測(cè)與復(fù)絲檢測(cè)存在較明顯差別。復(fù)絲斷裂強(qiáng)度CV值總體要小一些，位于下層，分布范圍1.7%～12.9%，單絲斷裂強(qiáng)度CV值總體要大一些，位于上層，分布范圍4.1%～17.2%，斷裂強(qiáng)度CV值分布單、復(fù)絲在5.0%～8.0%有交集。單、復(fù)絲斷裂強(qiáng)度CV分布都較分散，說(shuō)明受測(cè)生絲的斷裂強(qiáng)度不穩(wěn)定，由于單絲檢測(cè)是對(duì)每根生絲的檢測(cè)，其每次結(jié)果能夠直觀體現(xiàn)出來(lái)而沒(méi)有被平均綜合，因此其斷裂強(qiáng)度CV分布更分散，更能體現(xiàn)出斷裂強(qiáng)度的波動(dòng)情況。變異系數(shù)是一個(gè)能較好反映生絲質(zhì)量波動(dòng)的指標(biāo)，單絲檢測(cè)對(duì)這種波動(dòng)反應(yīng)更靈敏，故應(yīng)考慮建立包括變異系數(shù)在內(nèi)的單絲強(qiáng)伸力質(zhì)量考核體系[9]。

3）不同等級(jí)/規(guī)格單絲與復(fù)絲斷裂強(qiáng)度的差異

不同等級(jí)/規(guī)格單絲與復(fù)絲的斷裂強(qiáng)度分布情況如圖3所示。

從圖3可以看出，22.2/24.4dtex規(guī)格的不同等級(jí)與其他規(guī)格（以下簡(jiǎn)稱不同等級(jí)/規(guī)格）的斷裂強(qiáng)度分布顯示，單絲與復(fù)絲仍明顯分為兩層，單、復(fù)絲斷裂強(qiáng)度開(kāi)差3A級(jí)最大，達(dá)到0.71cN/dtex，6A級(jí)最小，為0.59cN/dtex，說(shuō)明質(zhì)量越好，無(wú)論哪種檢測(cè)方式，其強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果差異都較小。復(fù)絲檢測(cè)中3A級(jí)強(qiáng)度最低，30.0/32.2dtex規(guī)格強(qiáng)度最大，而單絲檢測(cè)中6A級(jí)強(qiáng)度最低，44.4/48.8dtex規(guī)格強(qiáng)度最大，這也說(shuō)明并不是強(qiáng)度值越大，其質(zhì)量越好，強(qiáng)度值的穩(wěn)定性是判定質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)。

4）不同等級(jí)/規(guī)格單絲與復(fù)絲斷裂強(qiáng)度變異系數(shù)的差異

不同等級(jí)/規(guī)格單絲與復(fù)絲的斷裂強(qiáng)度變異系數(shù)分布如圖4所示。

從圖4可以看出，不同等級(jí)/規(guī)格斷裂強(qiáng)度CV值，單、復(fù)絲分布存在明顯不同，單絲斷裂強(qiáng)度CV明顯大于復(fù)絲。等級(jí)越低，無(wú)論單絲還是復(fù)絲的斷裂強(qiáng)度CV越大，22.2/24.4dtex規(guī)格中，3A～4A級(jí)的斷裂強(qiáng)度CV明顯大于5A～6A高等級(jí)生絲，說(shuō)明3A～4A生絲比5A～6A高等級(jí)生絲內(nèi)在質(zhì)量波動(dòng)大[10]。30.0/32.2dtex、44.4/48.8dtex規(guī)格的斷裂強(qiáng)度CV與22.2/24.4dtex規(guī)格的5A～6A高等級(jí)生絲接近，差異不大，說(shuō)明等級(jí)越高或生絲規(guī)格越粗，斷裂強(qiáng)度值相對(duì)穩(wěn)定一些。

2.1.2斷裂伸長(zhǎng)方面的差異

1）斷裂伸長(zhǎng)率的差異

單絲與復(fù)絲的斷裂伸長(zhǎng)率分布情況如圖5所示。

從圖5可以看出，單絲與復(fù)絲斷裂伸長(zhǎng)率分布沒(méi)有明顯區(qū)分界限，只是復(fù)絲斷裂伸長(zhǎng)率散落在230%以上稍多一點(diǎn)，單絲斷裂伸長(zhǎng)率散落在210%以下多一點(diǎn)。單絲與復(fù)絲斷裂伸長(zhǎng)率明顯交集在21.0%～22.5%，這說(shuō)明拉伸速度對(duì)伸長(zhǎng)率的影響不明顯[1112]。但斷裂伸長(zhǎng)率平均值復(fù)絲大于單絲，復(fù)絲為22.3%，單絲為21.3%。

2）斷裂伸長(zhǎng)率變異系數(shù)的差異

單絲與復(fù)絲的斷裂伸長(zhǎng)率變異系數(shù)分布情況如圖6所示。

從圖6可以看出，斷裂伸長(zhǎng)率CV分布單絲與復(fù)絲明顯分為兩個(gè)層次，比圖2斷裂強(qiáng)度CV分布中單絲與復(fù)絲的分層還明顯。單絲斷裂伸長(zhǎng)率CV明顯大于復(fù)絲，單絲主要分布在7.0%之上，而復(fù)絲則主要分布在7.0%之下。說(shuō)明復(fù)絲檢測(cè)方法掩蓋了生絲斷裂伸長(zhǎng)率的波動(dòng)情況，單絲檢測(cè)方法更有利于體現(xiàn)出生絲斷裂伸長(zhǎng)率的質(zhì)量波動(dòng)，單絲檢測(cè)發(fā)現(xiàn)斷裂伸長(zhǎng)率的不勻情況比斷裂強(qiáng)度的不勻情況突出，單絲檢測(cè)對(duì)斷裂伸長(zhǎng)率質(zhì)量波動(dòng)不勻情況捕捉更靈敏。

3）不同等級(jí)/規(guī)格單絲與復(fù)絲斷裂伸長(zhǎng)率的差異

不同等級(jí)/規(guī)格單絲與復(fù)絲的斷裂伸長(zhǎng)率分布情況如圖7所示。

從圖7可以看出，不同等級(jí)/規(guī)格斷裂伸長(zhǎng)率分布明顯分為兩層，復(fù)絲位于上層，單絲位于下層。究其單絲斷裂伸長(zhǎng)率低的原因：一是與斷裂時(shí)間有關(guān)，速度越快，斷裂時(shí)間越短，絲條緩彈性與塑性變形越小，伸長(zhǎng)減少，單絲斷裂時(shí)間1.0～1.6s/次，復(fù)絲斷裂時(shí)間8.0～10.0s/次；二是測(cè)試長(zhǎng)度不同，單絲單次測(cè)試試樣的長(zhǎng)度為500mm，是復(fù)絲的5倍，試樣長(zhǎng)度越長(zhǎng)，颣節(jié)等疵點(diǎn)出現(xiàn)的幾率越大[13]，生絲的強(qiáng)度與伸長(zhǎng)率都會(huì)因此下降[14]。另外，試樣長(zhǎng)度越長(zhǎng)，拉伸變形的總變形減小，伸長(zhǎng)率減小[1，5]。

圖7中5A級(jí)無(wú)論是單絲還是復(fù)絲其斷裂伸長(zhǎng)率值都最低，這也說(shuō)明檢測(cè)結(jié)果平均值不是判定質(zhì)量好壞的最佳指標(biāo)。3A級(jí)生絲單絲與復(fù)絲斷裂伸長(zhǎng)率差異較大，6A級(jí)生絲單絲與復(fù)絲斷裂伸長(zhǎng)率差異較小，說(shuō)明高品質(zhì)的生絲無(wú)論用哪種檢測(cè)方式，其伸長(zhǎng)率檢測(cè)結(jié)果都相對(duì)穩(wěn)定[15]。

44.4/48.8dtex規(guī)格的復(fù)絲斷裂伸長(zhǎng)率突出，達(dá)到23.4%，而其單絲斷裂伸長(zhǎng)率為21.4%，兩者差異達(dá)到2.0%，說(shuō)明較粗的絲條，在復(fù)絲檢測(cè)中絲條間相互代替承受拉力的作用越強(qiáng)，復(fù)絲檢測(cè)數(shù)據(jù)就越失真。

4）不同等級(jí)/規(guī)格單絲與復(fù)絲斷裂伸長(zhǎng)率變異系數(shù)的差異

不同等級(jí)/規(guī)格單絲與復(fù)絲的斷裂伸長(zhǎng)率變異系數(shù)分布情況如圖8所示。

從圖8可以看出，斷裂伸長(zhǎng)率CV分布特點(diǎn)與圖3斷裂強(qiáng)度CV分布相似，不同等級(jí)/規(guī)格的單絲斷裂伸長(zhǎng)率CV明顯大于復(fù)絲，復(fù)絲斷裂伸長(zhǎng)率CV在40%～5.0%，單絲斷裂伸長(zhǎng)率CV在8.0%～110%。隨著等級(jí)提高，無(wú)論單絲還是復(fù)絲，CV呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明等級(jí)越高，生絲的伸長(zhǎng)率性能也越穩(wěn)定，這也說(shuō)明變異系數(shù)是能較好反映生絲質(zhì)量波動(dòng)的一個(gè)指標(biāo)。

2.2單絲與復(fù)絲強(qiáng)伸力的相關(guān)關(guān)系

用Origin軟件對(duì)100批樣絲的單絲與復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測(cè)結(jié)果建立線性函數(shù)關(guān)系，通過(guò)對(duì)其相關(guān)系數(shù)的分析，可以判斷他們之間的線性關(guān)系是否顯著。若關(guān)系顯著，則可以通過(guò)其中一種指標(biāo)算出另一指標(biāo)，探索通過(guò)復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測(cè)方法的分級(jí)考核指標(biāo)推算出單根生絲強(qiáng)伸力考核指標(biāo)的可行性。當(dāng)自變量m個(gè)數(shù)為1、樣本量n為100、顯著水平α=0.05的情況下，查得相關(guān)系數(shù)臨界值Rmin為0.1950。當(dāng)|R|≤|Rmin|，建立的線性關(guān)系不成立，當(dāng)|R|>|Rmin|時(shí)，線性關(guān)系成立[8， 16]。

2.2.1斷裂強(qiáng)度方面的相關(guān)關(guān)系

1）斷裂強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系

單絲與復(fù)絲斷裂強(qiáng)度之間的相關(guān)關(guān)系如圖9所示。

從圖9可以看出，單絲與復(fù)絲斷裂強(qiáng)度之間的線性相關(guān)系數(shù)R為0.0562，R2）斷裂強(qiáng)度變異系數(shù)的相關(guān)關(guān)系

單絲與復(fù)絲斷裂強(qiáng)度變異系數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系如圖10所示。

從圖10可以看出，斷裂強(qiáng)度CV單絲與復(fù)絲之間的線性相關(guān)系數(shù)R為0.4746，R>Rmin，斷裂強(qiáng)度CV單絲與復(fù)絲之間的線性關(guān)系成立，可通過(guò)復(fù)絲強(qiáng)度CV值推算單絲斷裂強(qiáng)度CV值。但中國(guó)現(xiàn)行生絲國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中未將CV指標(biāo)納入對(duì)生絲強(qiáng)伸力質(zhì)量的考核，斷裂強(qiáng)度CV要作為單絲強(qiáng)伸力質(zhì)量考核指標(biāo)，其考核值的確定需結(jié)合其他方法組合確定。

3）斷裂強(qiáng)度與變異系數(shù)的相關(guān)關(guān)系

復(fù)絲斷裂強(qiáng)度與變異系數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系如圖11所示。

從圖11可以看出，復(fù)絲斷裂強(qiáng)度與其CV的相關(guān)系數(shù)R為-0.2429，其|R|>|Rmin|，復(fù)絲斷裂強(qiáng)度與其CV呈負(fù)相關(guān)線性關(guān)系，可以通過(guò)復(fù)絲斷裂強(qiáng)度質(zhì)量考核值推算出其CV的考核值。由此結(jié)合圖10中單、復(fù)絲斷裂強(qiáng)度CV的線性關(guān)系，可推算出單絲斷裂強(qiáng)度CV考核值。

單絲斷裂強(qiáng)度與變異系數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系如圖12所示。

從圖12可以看出，單絲斷裂強(qiáng)度與其CV之間的線性相關(guān)系數(shù)R為0.1226，R

2）單絲與復(fù)絲斷裂伸長(zhǎng)率變異系數(shù)的相關(guān)關(guān)系

單絲與復(fù)絲斷裂伸長(zhǎng)率變異系數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系如圖14所示。

從圖14可以看出，單絲與復(fù)絲的斷裂伸長(zhǎng)率CV之間的線性相關(guān)系數(shù)R為0.1626，R3）斷裂伸長(zhǎng)率與變異系數(shù)的相關(guān)關(guān)系

復(fù)絲斷裂伸長(zhǎng)率與變異系數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系如圖15所示。

從圖15可以看出，復(fù)絲斷裂伸長(zhǎng)率與其CV之間的線性相關(guān)系數(shù)R為0.0412，R

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