KR100259203B1 - 핫스탬핑포일 - Google Patents

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KR100259203B1
KR100259203B1 KR1019970077043A KR19970077043A KR100259203B1 KR 100259203 B1 KR100259203 B1 KR 100259203B1 KR 1019970077043 A KR1019970077043 A KR 1019970077043A KR 19970077043 A KR19970077043 A KR 19970077043A KR 100259203 B1 KR100259203 B1 KR 100259203B1
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Abstract

본 발명은 이형성, 커팅성, 내열성 및 내마모성이 양호한 핫 스탬핑 포일에 관한 것으로, 상세하게는 폴리에스테르 기재, 경화형 이형층, 착색층, 금속층 및 접착층이 순서대로 적층된 핫 스탬핑 포일에 있어서, 상기 착색층이 멜라민 수지, 멜라민 수지 100중량부에 대하여 200내지 240 중량부의 말레인산계 로진, 10내지 40중량부의 하이드록시기 또는 니트로기를 함유하는 수지 및 6 중량부의 산촉매를 포함하는 조성물로부터 형성된 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 포일에 관한 것이다.

Description

핫 스탬핑 포일{HOT STAMPING FOIL}
본 발명은 이형성, 커팅성, 내열성 및 내마모성이 양호한 핫 스탬핑 포일에 관한 것이다.
스탬핑 포일은 플라스틱 성형품, 가죽, 목제품 및 종이 제품 등과 같은 각종 기재에 금속성 색상 패턴 또는 문자를 스탬핑하여 화려한 외관을 부여하고 그들의 상업적 가치를 증대시키는데 사용되며, 보통 기재 필름과 그 위에 차례로 이형층, 착색층(보호층), 광반사층(금속층) 및 접착층이 적층된 구조를 갖는다.
스탬핑 포일의 이형층으로는 왁스나 셀룰로스계 이형층이 주로 사용되어 왔으나, 스탬핑 포일에 기본적으로 요구되는 물성인 커팅성(cutting성), 광택성, 고작업성, 오버프린팅성(overprinting성:스탬핑 전사면위에 인쇄되는 성질)등이 저조하다는 문제점이 있다.
이를 개선하기 위해 멜라민을 경화시켜 이형층으로 사용하는 경화형 이형층이 제시되었는데, 경화형 이형층은 기본 물성이 우수함에도 불구하고, 경화형 이형층을 포함하는 포일이 전사된 후에는 표면보호 역할을 하는 층이 없어 내마모성이 매우 약하다. 따라서 착색층의 물성이 큰 역할을 하게 된다. 일반적으로 경화형 이형층을 사용할 경우, 착색층은 멜라민과 로진의 경화반응으로 형성시킨다. 그 이유는 광택과 커팅성이 우수하기 때문이다. 착색층 자체의 내마모성이 부족하다면 내열성이 140℃로 낮은 착색층을 포함하는 포일이 전사온도가 고온인 플라스틱 위에 고온 전사되는 경우에는 고온에서 스탬핑 작업을 하면 전사표면에 광택이 사라지는 소광현상이 발생하는 단점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 이러한 문제점을 개선하여, 커팅성과 광택등은 유지하면서도 내마모성과 내열성이 우수한 핫 스탬핑 포일을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 폴리에스테르 기재, 경화형 이형층, 착색층, 금속층, 및 접착층이 순서대로 적층된 핫 스탬핑 포일에 있어서, 상기 착색층이 멜라민 수지, 멜라민 수지 100중량부에 대하여 200 내지 240 중량부 말레인산계 로진, 10 내지 40 중량부의 하이드록시기 또는 니트로기를 함유하는 수지 및 6 중량부의 산촉매를 포함하는 조성물로부터 형성된 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 포일이 제공된다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서는 핫 스탬핑 포일의 착색층을 형성하기 위하여 멜라민과 말레인산계 로진을 산촉매하에서 열에 의해 경화반응시킨다.
상기 멜라민 수지로는 우레아-멜라민수지, 멜라민 수지, 우레아 수지 등이 사용될 수 있으며, 우레아-멜라민 수지가 바람직하다. 우레아-멜라민 수지는 저온에서 경화가 가능하고 반응이 빠르면서, 우수한 물성을 낸다.
상기 말레인산계 로진은 39 이하의 산가를 가지고 140 내지 150℃의 유리전이온도(Tg)를 가지는 것이 바람직하다. 말레인산계 로진은 광택이 우수하며, 유리전이온도(Tg)가 높아 내열성이 우수하다. 말레인산계 로진은 멜라민 수지 100 중량부에 대하여 200 내지 240 중량부의 양으로 사용될 수 있는데, 말레인산계 로진의 사용량이 200중량부 미만인 경우에는 커팅성이 저하되고 240 중량부 초과인 경우에는 내열성 및 내마모성이 저하된다.
상기 하이드록시기 또는 니트로기를 함유하는 수지로는 부티랄 수지, 니트로 셀룰로스 수지, 케톤 수지, 폴리에스테르 수지, 셀룰로스아세테이트수지, 아크릴 수지등이 사용될 수 있다. 상기 부티랄 수지는 78%의 부티랄기와 16%의 하이드록 실기를 함유하고 용융온도(Tm)가 55 내지 90℃의 범위인 폴리비닐부티랄 수지이고, 니트로셀룰로스 수지는 질소 함량이 10.7 내지 11.5%의 범위이며, 케톤 수지는 268의 하이드록시기 값을 가지고 용융온도(Tm)가 98℃인 합성 폴리케톤이고, 폴리에스테르 수지는 4 내지 5의 하이드록시기 값과 18,000 내지 23,000의 범위의 분자량을 가지며 유리전이온도(Tg)가 63 내지 67℃의 범위인 선상 포화 폴리에스테르 수지이다. 또한 상기 셀룰로스아세테이트 수지는 39.8%의 아세틸기와 3.5% 하이드록시기를 함유하고 유리전이온도(Tg)가 180℃인 수지이고, 아크릴 수지는 78 내지 88의 하이드록시기 값과 2.5 내지 5.5의 산가를 가지거나 70 내지 80의 하이드록시기 값과 2 내지 6의 산가를 가지는 메틸메타크릴레이트(MMA)계 공중합 수지이다.
하이드록시기 또는 니트로기를 함유하는 수지는 멜라민과 경화반응을 하여 내열성과 내마모성을 증가시키는데 큰 역할을 하고 또한 착색층과 증착층과의 접착력을 증가시켜 주는 역할도 한다.
상기 하이드록시기 또는 니트로기를 함유하는 수지는 10 내지 40 중량부의 양으로 사용될 수 있는데, 사용량이 10 중량부 미만인 경우에는 내열성이 저하되고 40 중량부 초과인 경우에는 커팅성이 저하된다.
상기 산촉매는 멜라민 수지와 말레인산 로진의 경화반응을 촉매하는데, 산촉매로는 디에틸포스케이트, 파라톨루엔술폰산 등의 유기인산촉매가 사용될 수 있으며, 디에틸포스페이트가 바람직하다. 산촉매는 6중량부로 사용되는데, 산촉매의 사용량이 6 중량부 미만인 경우에는 불충분한 경화반응으로 인해 내열성이 저하되고 6 중량부 초과되면 경화반응이 종료된 후에도 착색층속에 산촉매가 남아있으면서 알루미늄 밀착력을 저해시키고 착색층의 가층분해를 촉진하는 부작용이 있다.
본 발명에 따르는 핫 스탬핑 포일은 상기 착색층 조성물을 미리 경화형 이형층이 도포된 폴리에스테르 기재 필름상에 통상의 방법에 의해 0.8 내지 1.2 g/㎡의 양으로 코팅한 후 150 내지 190 ℃에서 5초 내지 20초 동안 열처리함으로써 기재상에 착색층을 형성시킨 다음, 이 착색층 위에 통상적인 방법에 의해 금속층을 증착시키고 그 위에 접착층을 형성시켜 제조할 수 있다.
착색층의 커팅성, 내열성, 내용제성 등의 물성은 로진의 종류에 따라 달라질 수 있다. 또한 물성은 경화반응의 정도에 따라 달라질 수도 있는데, 경화가 부족하면 내열성, 알루미늄 밀착력, 내마모성이 부족하고 경화가 과다하면 내열성은 증가하나 커팅성, 알루미늄 밀착력이 부족하다. 따라서 요구되는 물성에 적합하게 산촉매의 양과 열량을 조절하여 경화반응의 정도를 조절할 수 있다.
이하 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세히 설명하나 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에서 스탬핑 포일의 물성은 다음과 같이 측정하였다.
1) 박리 수준(이형 정도)
완성된 포일에 셀로판테이프를 1cm 폭으로 붙힌 후 떼어낼 때 걸리는 힘의 수준을 1 내지 10 단계로 나누어 평가하였다. 이때 박리가 전혀 안 되는 경우는 1단계이고 매우 약한 힘으로 박리되는 경우는 10 단계이다. 일반적으로 약한 힘으로 박리되는 경우에 사용이 편리하다.
2) 커팅성 평가
금속 몰드로 스탬핑할 때 스탬핑이 가능한 글자 크기를 1 내지 10 등급으로 나누어 평가하였다. 이때 글자의 크기가 폭 0.4 mm 미만인 경우에는 1 등급, 0.4 mm 인 경우에는 2-3 등급, 0.6 mm인 경우에는 4-5 등급, 0.8 mm인 경우에는 6-7 등급, 1 mm인 경우에는 8-9 등급이고 1 mm 초과인 경우에는 10 등급으로 하였다. 전사되는 글자의 크기가 작을수록 스탬핑 포일의 커팅성이 좋은 것이다.
3) 내열성
스탬핑시 전사표면이 소광되는 전사온도를 측정하였다.
4) 내마모성
플라스틱 기재위에 스탬핑 포일을 전사한 후, 표면 위에 지우개가 장착된 러빙 시험기(rubbing tester; Clockermeter, James H. Heal ＆ Co. Ltd.)를 왕복시켜 표면이 벗겨지고 금속 증착층이 나타날 때까지의 왕복횟수를 측정하였다.
실시예 1 내지 7 및 비교예 1과 2
두께가 12 ㎛인 폴리에스테르 기재필름위에 이형층 조성물[멜라민 수지(Clear 300, 화신화학) 2 중량%, 디에틸포스페이트(Aldrich사) 0.12 중량%, 톨루엔 40 중량%, 메탄올 30 중량% 및 메틸에틸케톤 27.88 중량%]을 그라비아 롤을 이용하여 0.03 g/㎡의 양으로 코팅한 후 180℃에서 10초간 건조시켰다. 이형층위에 하기 표1의 조성에 따른 착색층 조성물을 1 g/㎡의 양으로 코팅하고 180℃에서 10초간 건조시킨 후 알루미늄을 증착시키고 그 위에 아크릴과 비닐 수지의 혼합 접착액(혼합비 6:4)을 1.0 g/㎡의 양으로 코팅하여 스탬핑 포일을 제조하였다.
조성(kg) 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 비교예1 비교예2
멜라민 수지Clear3001) 6.45 6.15 5.88 6.06 5.80 5.56 5.48 6.15 5.26
말레이산 로진Malkyd No62) 12.90 12.31 11.76 13.33 12.75 12.22 13.15 13.54 11.58
부티랄 수지S-Lec BLS3) 0.65 1.54 2.35 0.61 1.45 2.22 1.37 0.31 3.16
디에틸포스페이트 0.387 0.369 0.3528 0.3636 0.348 0.3336 0.3288 0.369 0.3156
톨루엔 16 16 16 16 16 16 16 16 16
메틸에틸케톤 47 47 47 47 47 47 47 47 47
시클로헥사논 16 16 16 16 16 16 16 16 16
염료 오렌지G(Orange G)4) 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1)화신화학 제품2)아라카와(Arakawa)사 제품3)적수화학 제품4)시바기이기(Ciba Geigy)사 제품
스탬핑 포일의 박리수준, 커팅성, 내열성 및 내마모성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표2와 같다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 비교예1 비교예2
박리수준 7 7 7 7 7 8 8 6 8
커팅성(등급) 3 3 4 3 3 4 4 3 6
내열성(℃) 160 170 170 160 170 170 170 140 180
내마모성(회) 35 42 46 30 38 41 36 27 54
표 2에서 보듯이, 실시예 1 내지 7의 스탬핑 포일은 박리수준, 커팅성, 내열성 및 내마모성 등의 물성이 매우 양호한데 비해 비교예 1(멜라민 수지 100 중량부에 대하여 5중량부의 부티랄 수지를 포함)의 스탬핑 포일은 내열성이 낮고 비교예 2(멜라민 수지 100 중량부에 대하여 60 중량부의 부티랄 수지를 포함)의 스탬핑 포일은 커팅성이 저조함을 알 수 있다.
실시예 8 내지 14 및 비교예 3과 4
상기 표 1에서 부티랄 수지 대신에 니트로셀룰로스 수지 NC L 1/8(미원유화 제품)을 사용한다는 점을 제외하고는 실시예 1 내지 7 및 비교예 1과 2에서와 동일하게 실시하여 실시예 8 내지 14 및 비교예 3과 4의 스탬핑 포일을 제조하였다.
스탬핑 포일의 박리수준, 커팅성, 내열성 및 내마모성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 3과 같다.
실시예8 실시예9 실시예10 실시예11 실시예12 실시예13 실시예14 비교예3 비교예4
박리수준 8 8 9 8 8 9 8 7 9
커팅성(등급) 3 4 4 3 4 4 4 3 7
내열성(℃) 170 180 180 170 170 180 170 150 190
내마모성(회) 38 47 50 33 40 46 37 28 58
표 3에서 보듯이, 실시예 8 내지 14의 스탬핑 포일은 박리수준, 커팅성, 내열성 및 내마모성 등의 물성이 매우 양호한데 비해 비교예 3(멜라민 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부의 니트로셀룰로스 수지를 포함)의 스탬핑 포일은 내열성이 낮고 비교예 4(멜라닌 수지 100 중량부에 대하여 60 중량부의 니트로셀룰로스 수지를 포함)의 스탬핑 포일은 커팅성이 저조함을 알 수 있다.
실시예 15 내지 21 및 비교예 5와 6
상기 표 1에서 부티랄 수지 대신에 케톤 수지 Krumbhaar K1717(Lawter Int. 제품)을 사용한다는 점을 제외하고는 실시예 1 내지 7 및 비교예 1과 2에서와 동일하게 실시하여 실시예 15 내지 21 및 비교예 5와 6의 스탬핑 포일을 제조하였다.
스탬핑 포일의 박리수준, 커팅성, 내열성 및 내마모성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 4와 같다.
실시예15 실시예16 실시예17 실시예18 실시예19 실시예20 실시예21 비교예5 비교예6
박리수준 7 8 8 8 8 8 8 7 8
커팅성(등급) 3 3 4 3 3 3 2 3 5
내열성(℃) 160 160 170 160 170 170 170 140 180
내마모성(회) 36 44 50 30 41 45 35 29 55
표 4에서 보듯이, 실시예 15 내지 21의 스탬핑 포일은 박기수준, 커팅성, 내열성 및 내마모성 등의 물성이 매우 양호한데 비해 비교예 5(멜라민 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부의 케톤 수지를 포함)의 스탬핑 포일은 내열성이 낮고 비교예6(멜라민 수지 100 중량부에 대하여 60 중량부의 케톤 수지를 포함)의 스탬핑 포일은 커팅성이 저조함을 알 수 있다.
실시예 22 내지 28 및 비교예 7과 8
상기 표 1에서 부티랄 수지 대신에 폴리에트테르 수지 ES100(SKI 제품)을 사용한다는 점을 제외하고는 실시예 1 내지 7 및 비교예 1과 2에서와 동일하게 실시하여 실시예 22 내지 28 및 비교예 7과 8의 스탬핑 포일을 제조하였다.
스탬핑 포일의 박리수준, 커팅성, 내열성 및 내마모성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 5와 같다.
실시예22 실시예23 실시예24 실시예25 실시예26 실시예27 실시예28 비교예7 비교예8
박리수준 7 7 8 7 7 7 8 7 8
커팅성(등급) 3 4 4 3 4 4 4 3 7
내열성(℃) 170 180 180 170 180 180 180 150 180
내마모성(회) 43 45 52 31 40 46 43 32 65
표 5에서 보듯이, 실시예 22 내지 28의 스탬핑 포일은 박리수준, 커팅성, 내열성 및 내마모성 등의 물성이 매우 양호한데 비해 비교예 7(멜라민 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부의 폴리에스테르 수지를 포함)의 스탬핑 포일은 내열성이 낮고 비교예 8(멜라닌 수지 100 중량부에 대하여 60 중량부의 폴리에스테르 수지를 포함)의 스탬핑 포일은 커팅성이 저조함을 알 수 있다.
실시예 29 내지 35 및 비교예 9와 10
상기 표 1에서 부티랄 수지 대신에 셀룰로스아세테이트 수지 CA398(Eastman Kodak 제품)을 사용한다는 점을 제외하고는 실시예 1 내지 7 및 비교예 1과 2에서와 동일하게 실시하여 실시예 29 내지 35 및 비교예 9와 10의 스탬핑 포일을 제조하였다.
스탬핑 포일의 박리수준, 커팅성, 내열성 및 내마모성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 6과 같다.
실시예29 실시예30 실시예31 실시예32 실시예33 실시예34 실시예35 비교예9 비교예10
박리수준 8 8 9 8 8 9 8 7 9
커팅성(등급) 3 4 4 3 4 4 4 3 7
내열성(℃) 170 180 180 160 170 170 170 150 190
내마모성(회) 43 54 60 37 48 55 46 34 68
표 6에서 보듯이, 실시예 29 내지 35의 스탬핑 포일은 박리수준, 커팅성, 내열성 및 내마모성 등의 물성이 매우 양호한데 비해 비교예 9(멜라민 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부의 셀룰로스아세테이트 수지를 포함)의 스탬핑 포일은 내열성이 낮고 비교예 10(멜라민 수지 100 중량부에 대하여 60 중량부의 셀룰로스아세테이트 수지를 포함)의 스탬핑 포일은 커팅성이 저조함을 알 수 있다.
실시예 36 내지 42 및 비교예 11과 12
상기 표 1에서 부티랄 수지 대신에 아크릴 수지 AA960-60(애경화학 제품)를 사용한다는 점을 제외하고는 실시예 1 내지 7 및 비교예 1과 2에서와 동일하게 실시하여 실시예 36 내지 42 및 비교예 11과 12의 스탬핑 포일을 제조하였다.
스탬핑 포일의 박리수준, 커팅성, 내열성 및 내마모성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 7과 같다.
실시예36 실시예37 실시예38 실시예39 실시예40 실시예41 실시예42 비교예11 비교예12
박리수준 7 7 8 7 8 8 8 7 8
커팅성(등급) 3 3 4 3 3 4 3 3 6
내열성(℃) 170 180 180 170 170 170 170 150 190
내마모성(회) 40 48 53 33 43 47 40 30 60
표 7에서 보듯이, 실시예 36 내지 42의 스탬핑 포일은 박리수준, 커팅성, 내열성 및 내마모성 등의 물성이 매우 양호한데 비해 비교예 11(멜라민 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부의 아크릴 수지를 포함)의 스탬핑 포일은 내열성이 낮고 비교예 12(멜라민 수지 100 중량부에 대하여 60 중량부의 아크릴 수지를 포함)의 스탬핑 포일은 커팅성이 저조함을 알 수 있다.
실시예 43 내지 49 및 비교예 13과 14
상기 표 1에서 부티랄 수지 대신에 아크릴 수지 52-666(애경화학 제품)을 사용한다는 점을 제외하고는 실시예 1 내지 7 및 비교예 1과 2에서와 동일하게 실시하여 실시예 43 내지 49 및 비교예 13과 14의 스탬핑 포일을 제조하였다.
스탬핑 포일의 박리수준, 커팅성, 내열성 및 내마모성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 8과 같다.
실시예43 실시예44 실시예45 실시예46 실시예47 실시예48 실시예49 비교예13 비교예14
박리수준 7 7 8 7 8 8 8 7 8
커팅성(등급) 3 4 4 3 3 4 3 3 7
내열성(℃) 170 180 190 170 170 180 180 150 190
내마모성(회) 44 52 57 37 48 50 43 34 72
표 8에서 보듯이, 실시예 43 내지 49의 스탬핑 포일은 박리수준, 커팅성, 내열성 및 내마모성 등의 물성이 매우 양호한데 비해 비교예 13(멜라민 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부의 아크릴 수지를 포함)의 스탬핑 포일은 내열성이 낮고 비교예 14(멜라민 수지 100 중량부에 대하여 60 중량부의 아크릴 수지를 포함)의 스탬핑 포일은 커팅성이 저조함을 알 수 있다.
본 발명의 핫 스탬핑 포일은 이형성, 커팅성, 내열성 및 내마모성이 양호하다.

Claims (10)

  1. 폴리에스테르 기개, 이형층, 착색층, 금속층 및 접착층이 순서대로 적층된 핫 스탬핑 포일에 있어서, 상기 착색층이 멜라민 수지, 멜라민 수지 100 중량부에 대하여 200 내지 240 중량부의 말레인산계 로진, 10 내지 40 중량부의 하이드록시기 또는 니트로기를 함유하는 수지 및 6 중량부의 산촉매를 포함하는 조성물로부터 형성된 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 포일.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하이드록시기 또는 니트로기를 함유하는 수지가 부티랄 수지, 니트로셀룰로스 수지, 케톤 수지, 폴리에스테르 수지, 셀룰로스아세테이트 수지 또는 아크릴 수지임을 특징으로 하는 핫 스탬핑 포일.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 멜라민 수지가 우레아-멜라민 수지임을 특징으로 하는 핫 스탬핑 포일.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 산촉매가 디에틸포스페이트인 핫 스탬핑 포일.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 부티랄 수지가 78%의 부티랄기와 16%의 하이드록실기를 함유하고 용융온도(Tm)가 55 내지 90℃의 범위인 폴리비닐부티랄 수지인 핫 스탬핑 포일.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 니트로셀룰로스 수지가 10.7 내지 11.5%의 범위의 질소함량을 갖는 것인 핫 스탬핑 포일.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 케톤 수지가 268의 하이드록시기 값을 가지고 용융온도(Tm)가 98℃인 합성 폴리케톤인 핫 스탬핑 포일.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지가 4내지 5의 하이드록시기 값과 18,000 내지 23,000의 범위의 분자량을 가지며 유리전이온도(Tg)가 63 내지 67℃의 범위의 선상 포화 폴리에스테르 수지인 핫 스탬핑 포일.
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 셀룰로스아세테이트 수지가 39.8%의 아세틸기와 3.5% 하이드록시기를 함유하고 유리전이온도(Tg)가 180℃인 수지인 핫 스탬핑 포일.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 아크릴 수지가 78 내지 88의 하이드록시기 값과 2.5 내지 5.5의 산가를 가지는 메틸메타크릴레이트계 공중합 수지 또는 70 내지 80의 하이드록시기 값과 2 내지 6의 산가를 가지는 메틸메타크릴레이트계 공중합 수지인 핫 스탬핑 포일.
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