Verfahren zur Herstellung von Chloralkyl-thiophosphorsäureester-amiden Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von neuen Chloralkyl-thiophosphorsäureester-amiden der allge meinen Konstitution (I)
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welche fungitoxische Eigenschaften besitzen.
R1 und R3 bis R5 stehen in Formel I für Wasserstoff, Alkyl, Chloralkyl, Bromalkyl mit. jeweils bis zu 4 C-Atomen, R7 für Alkyl mit bis zu 6 C-Atomen, die durch 1 bis 3 Chlor- und/oder Bromatome substituiert sein können, für Cycloalkyl mit 5 oder 6 C-Atomen und für gegebenenfalls durch Alkyl mit bis zu 4 C-Atomen, durch Chlor, Brom, Nitro und/oder Methylmercapto substituiertes Phenyl, n steht für die Zahlen Null oder 1, R8 für Wasserstoff oder Alkyl und R9 steht für Alkyl.
In der USA-Patentschrift 2 690 450 werden bereits Thio- phosphorsäurearylester beschrieben, die parasitizide, insbeson dere Insektizide, aber auch fungizide Eigenschaften besitzen. Aus dieser Veröffentlichung geht jedoch nur hervor, dass sich die oben genannten Verbindungen als Fungizide zur Bekämp fung von Braunfäule (Sclerotina fructicola) und der Dörrflek- kenkrankheit (Alternaria solani) eignen. Dagegen ist der USA-Patentschrift 2 690 450 nicht zu entnehmen, ob die dort offenbarten Verbindungen auch eine für die Praxis ausrei chende Wirksamkeit gegen pilzliche Krankheitserreger an Reispflanzen, besonders der durch den Pilz Piricularia oryzae verursachten, besitzen.
Es wurde nun gefunden, dass Chloralkyl-thiophosphorsäu reester-amide der oben angegebenen Struktur (I) erhalten werden, wenn man Chloralkylphosphorsäureesterchloride der allgemeinen Formel
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mit N,N-Dialkylaminen der Formel
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umsetzt. Wie weiterhin gefunden wurde, zeichnen sich diese neuen Chloralkyl-thiophosphorsäure-ester-amide durch hervorra gende fungitoxische Eigenschaften, insbesondere gegen pilz- liche Krankheitserreger an Reispflanzen, aus. Überraschender weise sind sie in dieser Hinsicht den bekannten und für den gleichen Zweck bereits vorgeschlagenen Wirkstoffen analoger Konstitution eindeutig überlegen. Die Verfahrensprodukte stellen somit eine echte Bereicherung der Technik dar.
Verwendet man beispielsweise 0-[3-Chlorbutyl-(2)-]-S- [4'-chlorphenyl-]thiophosphorsäure-diesterchlorid und Dimethylamin als Ausgangsmaterialien, so kann der Verlauf des erfindungsgemässen Verfahrens anhand des folgenden Reaktionsschemas verdeutlicht werden:
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Die als Ausgangssubstanzen für die verfahrensgemässe Umsetzung zu verwendenden Chloralkyl-thiophosphorsäure esterchloride sowie die N-Alkyl- oder N,N-Dialkylamine sind durch die oben angegebenen Formeln (II) und (III) allgemein definiert.
Vorzugsweise stehen die Symbole R1 und R3 bis R5 in For mel (I) jedoch für Wasserstoffatome, Methyl- oder Chlorme thylreste, R7 bedeutet bevorzugt Methyl-, e Äthyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, 4 n-Butyl-, sec: Butyl-, 1,2,2-Trimethylpropyl-, Pinacolyl-, 2-Chloräthyl-, 2-, 3- und 4-Chlor-, 2-, 3- und 4-Brom-, 2,4- 3,4- und 2,5-Dichlor-, 2,4,5- und 2,4,6-Trichlor-, 2-, 3- und 4-Methyl-, 4-Isopropyl-, 2-Chlor-4-methyl-, 3-Chlor-4-methyl-, 3-Methyl-4-chlor-, 2-Chlor-4-tert.-butyl-, Z-, 3- und 4-Nitro-, 2- und 3-Chlor-4-nitro-, 2,5- und 3,5-Dichlor-4-nitro-, z- und 3-Methyl-4-nitro-, 3-Nitro-4-methylphenylreste; ferner stellen R8 und R9 bevorzugt eine Methyl- oder Äthyl- gruppe dar.
Als Beispiele für erfindungsgemäss umzusetzende Chloral- kyl-S-alkyl- bzw. -aryl-(di)-thiophosphorsäure-diester der Konstitution (II) seien genannt: 0-(2-Chloräthyl)-S-methyl-, 0-(2-Chloräthyl)-S-[2-oxo-1,1-dimethyl-äthyl(1)]-, 0-(2-Chloräthyl)-S-(4-methyl-phenyl)-, 0-(2-Chloräthyl)-S-(4'-chlor-phenyl-)-, 0-[3-Chlorbutyl-(2)]-S-(2'-nitrophenyl-)-, 0-[3-Chlorbutyl-(1)]-S-methyl-, 0-[1,3-Dichlorpropyl-(2)]-S-(4'-chlorphenyl-)-, 0-[Chlorbutyl-(2)]-S-methyl-, 0-[3-Chlorbutyl-(2)]-S-(4'-methylphenyl-)-, 0-[1-Chlorpropyl-(2)]-S-methyl-, 0-[2-Chlorpropyl-(2)]-S-methyl-, 0-(2-Chloräthyl)-S-(2'-nitrophenyl-)-, 0-(2-Chloräthyl-)-S-phenyl-, 0-[3-Chlorbutyl-(2)]-S-(4'-chlorphenyl-)- chlophosphorsäurediesterchlorid,
ferner S-(2-Chloräthyl-)-S-(4'-chlorphenyl)- dithiophosphorsäurediester-chlorid. Die als Ausgangsmaterialien zu verwendenden Chloralkyl-S- alkyl- bzw.-aryl-(di)thiophosphorsäure-diesterchloride der allgemeinen Struktur (II) sind z. T, aus der Literatur bekannt. So können beispielsweise die entsprechenden 0-Chloralkyl- thiophosphorsäure-diesterchloride durch Umsetzung von im Alkylrest chlorierten 0,0-Dialkyl-phosphorigsäure-diesterchlo- riden (Dialkylchlorphosphiten) mit Sulfensäurechloriden nach K.A. PETROV, G.A. SOKOLSKIJ und B.M. POLEES, Z. obsc.
Chim. 26, 3381[1956] hergestellt worden. Analog sind die Thiolphosphorsäure-S-monoesteramidchloride mit einer 2- oder 3-Chloralkylgruppe am Stickstoff aus 0-Alkyl-phosphorig- säureester-dichloriden und Sulfensäureamiden zugänglich (vgl.
K.A. PETROV, N.K. BLIZNJIK und V.A. SAVOSKNOK, Z. obsc. Chim. 31, l361[1961].
Nach einem nicht zum Stand der Technik gehörenden Vor schlag erhält man die betreffenden Chloralkyl-S-alkyl- bzw. -aryl-(di)thiophosphorsäurediester-chloride mit sehr guten Ausbeuten sowie in hervorragender Reinheit durch Umset zung äquimolarer Mengen von 2-Chlorphospholanen der Formel R7-S-Cl 7
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mit aliphatischen oder aromatischen Sulfensäurechloriden der Formel R7-S-Cl (VI) In vorgenannten Formeln (V) und (VI) besitzen die Reste R1 bis R7 die weiter oben angegebene Bedeutung, während der Index den Wert null oder 1 hat.
Die Reaktion kann in Gegenwart oder Abwesenheit von Lösungs- bzw. Verdünnungsmitteln wie gegebenenfalls chlo rierten aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen, Äthern oder niedermolekularen Ketonen und Nitriten bei Temperaturen zwischen -20 und +50, vorzugsweise bei -10 bis +30 C durchgeführt werden.
Dabei ist es zweckmässig, das Sulfensäurechlorid - gegebe nenfalls verdünnt mit einem der oben genannten Solventien bei den angegebenen Temperaturen unter Rühren und eventu- eller Kühlung des Reaktionsgemisches zu der Lösung, bzw. Suspension des Phospholan-Derivats zu tropfen. Nach Beendi gung der Zugabe lässt man die Mischung zwecks Vervollstän digung der Umsetzung noch etwa 1 bis 3 Stunden stehen, zieht dann das Lösungsmittel ab und unterwirft den Rückstand gegebenenfalls der fraktionierten Destillation unter verminder tem Druck. Meist fallen die Ausgangsstoffe bei der beschriebe nen Arbeitsweise jedoch bereits in so hoher Reinheit an, dass ihre weitere Umsetzung ohne Reinigung möglich ist.
Nach einer besonderen Ausführungsart des beanspruchten Verfahrens verzichtet man überhaupt auf eine Isolierung der betreffenden Chloralkyl-S-alkyl- bzw. -aryl-(di)thiophosphor- säure-diester-chloride und lässt stattdessen die Umsetzungs produkte der oben genannten 2-Chlorphospholane und der entsprechenden Sulfensäurechloride in einem Eintopf-Verfah ren sofort mit den Verbindungen der Formel (III) reagieren. Ansonsten wird auch das erfindungsgemässe Verfahren in Gegenwart von Lösungs- oder Verdünnungsmitteln durchge führt. Als solche kommen praktisch alle inerten organischen Solventien in Betracht. Besonders bewährt haben sich jedoch gegebenenfalls chlorierte aliphatische und aromatische Koh lenwasserstoffe, wie Methylenchlorid.
Dichloräthan, Di-, Tri- und Tetrachloräthylen, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Benzin, Benzol, Chlorbenzol, Toluol und Xylol; Äther, z. B. Diäthyl- und Di-n-butyläther, Dioxan, Tetrahydrofuran, nie dermolekulare aliphatische Ketone und Nitrile, beispielsweise Aceton, Methyläthyl-, Methylisopropyl- und Methylisobutyl- keton, Aceto- und Propionitril .
Die Reaktionstemperaturen können bei der verfahrensge- mässen Umsetzung innerhalb eines grösseren Bereichs variiert werden. Im allgemeinen arbeitet man zwischen 20 und 100 C, (bzw. dem Siedepunkt der Mischung), bevorzugt bei 25 bis 80 C.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens sind, wie aus obiger Gleichung (IV) hervorgeht, theoretisch pro Mol Chloralkyl-S-alkyl- bzw. -aryl-(di)thiophosphorsäurediester- chlorid 2 Mole des Amins notwendig. Gewöhnlich werden die entsprechenden Mengen der Ausgangsmaterialien eingesetzt, jedoch kann manchmal ein Überschuss der zweiten Reaktions komponente vorteilhaft sein, die dann gegebenenfalls auch als Lösungsmittel dient.
Es hat sich dabei als zweckmässig erwie sen, entweder das Chloralkyl-S-alkyl- bzw. -aryl(di)thiophos- phorsäurediester-chlorid unter Rühren zu der Lösung oder Suspension des umzusetzenden Amins in einem der oben genannten Solventien zu tropfen, oder umgekehrt die betref fende Verbindung der Formel (III) zum Diesterchlorid (bzw. dem Umsetzungsprodukt aus dem entsprechenden 2-Chlor- phospholan-Derivat und Sulfensäurechlorid) zu fügen.
Nach Vereinigung der Ausgangskomponenten lässt man das Reaktionsgemisch zur Vervollständigung der Umsetzung noch einige Zeit (1 bis 3 Stunden) stehen und/oder erwärmt es anschliessend unter Rühren mehrere Stunden (über Nacht) auf die oben angegebenen Temperaturen.
Die Aufarbeitung der Mischung erfolgt in prinzipiell bekannter Weise durch Ausgiessen des Ansatzes in Eiswasser, gegebenenfalls Entsäuern der Lösung, Aufnehmen des meist ölig ausgeschiedenen Umsetzungsproduktes in einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel, vorzugsweise einem der oben genannten Kohlenwasserstoffe, z. B. Benzol, Waschen der organischen Schicht bis zur neutralen Reaktion, Trennung der Phasen, Trocknen der Lösung, Abdestillieren des Solvens und - falls möglich - fraktionierte Destillation des Rückstandes unter vermindertem Druck.
Die Verfahrensprodukte fallen meist in Form farbloser bis schwach gelb gefärbter viskoser Öle an, die sich zum Teil unter stark vermindertem Druck unzersetzt destillieren lassen. Sofern dies nicht möglich ist, kann man die erfindungsgemäss erhältlichen Verbindungen zwecks Reinigung andestillieren , d. h. durch längeres Erhitzen im Vakuum auf schwach bis mässig erhöhte Temperaturen von den letzten flüchtigen Ver unreinigungen befreien. Wie oben bereits erwähnt, zeichnen sich die Verfahrensprodukte durch eine starke fungitoxische Wirksamkeit und ein breites Wirkungsspektrum aus. Überra schenderweise besitzen sie trotz dieser hervorragenden Wir kung gegen phytopathogene Pilze eine nur geringe Warmblüter- toxizität (mittlere Giftigkeit DL50 an der Ratte per os 100 bis 1000 mg/kg Tier).
Hinzu kommt die ausgezeichnete Verträg lichkeit der erfindungsgemäss herstellbaren Verbindungen für höhere Pflanzen. Aufgrund dieser Eigenschaften sind die Verfahrensprodukte als Pflanzenschutzmittel gegen pilzliche Krankheiten hervorragend geeignet. Fungizide auf Basis der verfahrensgemässen Thiophosphorsäureester können zur Bekämpfung von Pilzen der verschiedensten Klassen, z. B. Archimyceten, Phycomyceten, Ascomyceten, Basidiomyceten, Fungi imperfecti, Verwendung finden. Besonders bewährt haben sich die Produkte jedoch gegen pilzliche Reiskrankhei ten, insbesondere der durch den Pilz Piricularia oryzae hervor gerufenen.
Die erfindungsgemäss herstellbaren Verbindungen zeigen gerade gegen diesen Pilz eine vorzügliche protektive und curative Wirkung, Darüber hinaus können sie auch zur Bekämpfung weiterer pilzlicher Krankheitserreger an Reis- und anderen Kultur pflanzen Verwendung finden. Eine besondere Wirkung besit zen sie gegen folgende Pilzarten: Corticium sasakii Cochliobolus miyabeanus Mycosphaerella-Arten Corticium-Arten Cerospora-Arten Alternaria-Arten Botrytis-Arten Ausserdem zeigen die verfahrensgemäss herstellbaren Wirk stoffe eine sehr gute Wirkung gegenüber Pilzen, die die Pflan ze vom Boden her angreifen und teilweise Tracheomycosen verursachen, wie Fusarium cubense, Fusarium dianthi, Verticillium alboatrum und Phialophora cinerescens.
Je nach ihrem Anwendungszweck können die neuen Wirk stoffe in die üblichen Formulierungen übergeführt werden, wie Lösungen, Emulsionen, Suspensionen, Pulver, Pasten und Granulate. Diese werden in bekannter Weise hergestellt, z. B. durch Vermischen der Wirkstoffe mit Streckmitteln, d. h. flüssigen Lösungsmitteln und/oder festen Trägerstoffen, gege benenfalls unter Verwendung von oberflächenaktiven Mitteln, also Emulgier- und/oder Dispergiermitteln, wobei z. B. im Falle der Benutzung von Wasser als Streckmittel gegebenen falls organische Lösungsmittel als Hilfslösungsmittel verwendet werden können. Als flüssige Lösungsmittel kommen im wesentlichen infrage: Aromaten (z. B. Xylol, Benzol), chlo rierte Aromaten (z. B. Chlorbenzole), Paraffine (z. B. Erdöl fraktionen), Alkohole (z. B.
Methanol, Butanol), stark polare Lösungsmittel wie Dimethylformamid und Dimethylsulfoxyd sowie Wasser; als feste Trägerstoffe: natürliche Gesteinsmehle (z. B. Kaoline, Tonerden, Talkum, Kreide) und synthetische Gesteinsmehle (z. B. hochdisperse Kieselsäure, Silikate); als Emulgiermittel: nichtionogene und anionische Emulgatoren wie Polyoxyäthylen-Fettsäure-Ester, Polyoxyäthylen-Fettalkohol-Äther, z. B. Alkylaryl-polyglykoläther, Alkylsulfonate und Arylsulfonate, als Dispergiermittel z. B. Lignin, Sulfitablaugen und Methylcellulose.
Die erfindungsgemässen Wirkstoffe können in den Formu lierungen in Mischung mit anderen bekannten Wirkstoffen vorliegen. Die Formulierungen enthalten im allgemeinen zwischen 0,1 und 95 Gewichtsprozent Wirkstoff, vorzugsweise zwischen 0,5 und 90"/c.
Die Wirkstoffkonzentrationen können in einem grösseren Bereich variiert werden. Im allgemeinen verwendet man Kon zentrationen von 0.00001 %c bis 20 % vorzugsweise von 0,01 bis 5 1'c.
Die Wirkstoffe können als solche, in Form ihrer Formulie rungen oder der daraus bereiteten Anwendungsformen, wie gebrauchsfertige Lösungen, emulgierbare Konzentrate, Emul sionen, Suspensionen, Spritzpulver, Pasten, lösliche Pulver, Stäubemittel und Granulate angewendet werden. Die Anwen dung geschieht in üblicher Weise z. B. durch Giessen, Ver spritzen, Vernebeln, Vergasen, Verräuchern, Verstreuen, Verstäuben usw.
Die hervorragende fungitoxische Wirksamkeit der Verfah rensprodukte sowie ihre unerwartete, eindeutige Überlegen heit im Vergleich zu bekannten Wirkstoffen analoger Konsti tution und gleicher Wirkungsrichtung geht aus den folgenden Versuchsergebnissen hervor.
<I>Beispiel</I> Piricularia-Test / flüssige Wirkstoffzubereitung
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Lösungsmittel: <SEP> 1 <SEP> Gewichtsteil <SEP> Aceton
<tb> Dispergiermittel: <SEP> 0,05 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Natriumoleat
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andere <SEP> Zusätze: <SEP> 0,2 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Gelatine
<tb> Wasser: <SEP> 98,75 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Wasser Man vermischt die für die gewünschte Wirkstoff konzentra- tion in der Spritzflüssigkeit nötige Wirkstoffmenge mit der angegebenen Menge des Lösungsmittels und verdünnt das Konzentrat mit der angegebenen Menge Wasser, das die genannten Zusätze enthält.
Mit der Spritzflüssigkeit bespritzt man 30 etwa 14 Tage alte Reispflanzen bis zur Tropfnässe. Die Pflanzen verbleiben bis zum Abtrocknen in einem Gewächshaus bei Temperaturen von 22 bis 24 C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von etwa 70%. Danach werden sie mit einer wässrigen Suspension von 100 000 bis 200 000 Sporen/ml von Piricularia oryzae inoku- liert und in einem Raum bei 24-26 C und 1001'c relativer Luftfeuchtigkeit aufgestellt.
5 Tage nach der Inokulation wird der Befall bei allen zur Zeit der Inokulation vorhandenen Blättern in Prozent der unbehandelten, aber ebenfalls inokulierten Kontrollpflanzen bestimmt. 0% bedeutet keinen Befall, l00% bedeutet, dass der Befall genau so hoch ist wie bei den Kontrollpflanzen.
Wirkstoffe, Wirkstoffkonzentrationen und Resultate gehen aus der nachfolgenden Tabelle hervor: Prüfung auf kurative Wirkung Bei dem vorstehend beschriebenen Test mit flüssiger Wirk stoffzubereitung wird neben der protektiven auch die kurative Wirkung der Verfahrensprodukte ermittelt. Die Prüfung auf kurative Wirkung weicht in gewissen Punkten von dem oben beschriebenen Testverfahren, das nur eine Aussage über den protektiven Effekt liefert, insofern ab, als die Wirkstoffe nicht vor, sondern erst 16 Stunden nach der Inokulation appliziert werden. Substanzen, die bei dieser Art der Versuchsdurchfüh rung eine Wirkung zeigen, sind in der Lage, den Pilz nach der Infektion abzutöten und dadurch kurativ zu wirken.
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<I>Beispiel 1</I>
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Zu 333g (1 Mol) rohem 0-[3-Ch orbutyl=(2)]-S-(4 -eh or phenyl)-thiophosphorsäureester-chlorid (Darstellung des Vorproduktes siehe unten) wird Dimethylamin bis zur schwach alkalischen Reaktion in das Reaktionsgemisch eingeleitet, letzteres anschliessend mit Wasser ausgeschüttelt, die organi- sche Phase abgetrennt, getrocknet und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abgezogen. Als Rückstand hinterbleiben 288 g (84% der Theorie) des 0-[3-Chlorbutyl-(2)]-N,N-dimethylamido- S-(4 -chlorphenyl)-thiophosphorsäureesters.
<B>20,93%</B> 4,01%
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Analyse <SEP> für <SEP> C12H18C12NO2PS <SEP> (Molgewicht <SEP> 342,0)
<tb> Cl <SEP> N
<tb> Berechnet: <SEP> 20,8 <SEP> % <SEP> 4,1 <SEP> %
<tb> Gefunden:
<tb> l Das als Vorprodukt benötigte <B>179</B> 0-[3-Chlorbutyl-(2)]-S-(4'-chlorphenyl)- thiophosphorsäureester-chlorid wird wie folgt dargestellt: Man versetzt eine Lösung von 154,5 g (1 Mol) 2-Ch or-4,5- dimethyl-1,3,2-dioxaphospholan in 400 cm3 Dichlormethan bei 25 bis 30 C mit g (1 Mol) 4-Chlorphenylsulfensäure- chlorid, Man lässt die Mischung eine Stunde stehen.
Das als Rohprodukt erhaltene 0-[3-Chlorbutyl-(2)]-S-(4 -chlorphenyl)- thiophosphorsäureesterchlorid wird ohne vorherige Isolierung sofort weiterverarbeitet. <I>Beispiel 2</I>
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Die Verbindung kann in analoger Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, dargestellt werden.
Nach einem nicht zum Stande der Technik gehörenden Vorschlag können die vorgenannten Verbindungen auch wie folgt hergestellt werden: Man versetzt eine Lösung von 154,5 g (1 Mol) 2-Chlor-4,5-dimethyl-1,3,2-dioxaphospholan in 400 cm' Dichlormethan bei 25 bis 30 C mit 179 g (1 Mol) 4-Chlorphenylsulfensäurechlorid. Nach einstündigem Stehen der Mischung wird Dimethylamin bis zur schwachalkalischen Reaktion in das Reaktionsgemisch eingeleitet, letzteres anschliessend mit Wasser ausgeschüttelt, die organische Phase abgetrennt, getrocknet und das Lösungsmittel unter vermin dertem Druck abgezogen. Als Rückstand hinterbleiben 288 g (84% der Theorie) des 0-[3-Chlorbutyl-(2)l-N,N-dimethylamido- S-(4 -chlorphenyl-)thiophosphorsäureesters.
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Analyse <SEP> für <SEP> C12H18C12NO2PS <SEP> (Molgewicht <SEP> 342,0)
<tb> C1 <SEP> N
<tb> Berechnet: <SEP> 20,8 <SEP> % <SEP> 4,1 <SEP> %
<tb> Gefunden: <SEP> 20,93 <SEP> % <SEP> 4,01%
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