CN100402311C - 耐用安全装置和采用该装置的安全物品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种耐用安全装置和采用该装置的安全物品，该安全装置可以抗化学侵蚀和机械降解。借助本发明的耐用安全装置，邻近信息支承层的相对的纵向边缘被密封，因此防止腐蚀剂和/或降解材料通过这些密封边缘到达该层。在优选实施例中，至少一部分的信息支承层完全被封装，因此，这部分或者该层和因此而传送的信息不易受到化学侵蚀。

Description

耐用安全装置和采用该装置的安全物品
技术领域
本发明总体上涉及一种抗化学侵蚀和机械降解(mechanicaldegradation)的安全装置，并且还涉及一种这样的安全物品：该安全物品具有至少一个这样的安全装置，该安全装置部分地或者全部地嵌入到该物品中和/或安装于该物品上。
背景技术
公知的是，安全凭据或者证书借助在凭据内具有各种形状的安全特征而不易仿造或者假冒。事实上，凭据或者证书的安全或者完整性随着它所采用的单独的、独特的安全特征的数目而提高。
许多安全纸(security paper)和其它价值产品具有设置在该凭据上或者其内的安全特征或者元件如安全线。安全装置典型地包括一个或者多个安全特征如金属的、磁性的和/或发光的安全特征，这些安全特征用来鉴别安全纸并且防止或者阻止假冒。
通用型的安全线具有由设置在塑性承载基体上的、金属形成的文字或者标记。这些线涂有非常薄(如300-500埃)的金属层，然后进行脱金属化，该线显示出：不连续的金属文字，如在美国货币中目前所使用的一样；负像或者反像文字，如在新欧元货币中目前所使用的一样；或者单独的金属块的重复图案，它具有负像或者反像文字，这些描述在美国专利No.5,486,022中，并且用在印度和委内瑞拉货币中。公众在透光中可以看见这些线，并且借助传统的线探测器，这些线可以用机器来探测，其中线探测器可以探测到这些线上具有或者没有传导特征。描述在美国专利No.5,486,022中的并在印度和委内瑞拉货币中被采用的这些线的重复图案可以被机器读出来并且能够被机器探测到。
脱金属化的线相对于印制安全线具有公知的优点。由于具有反射金属层，因此在线全部埋入到纸中的情况下，及在具有窗口的线的情况下局部露出时，可以形成有利的光学效果。在给货币进行分类期间，在鉴别安全线时，进一步有利于金属层。根据传导性可以探测具有连续的金属层或者特定编码的图案化金属层。
脱金属化的线的公知缺点是，在纸的制造期间，及在钞票流通期间，它们容易腐蚀。更加具体地说，即使在受到叠片或者透明涂层的保护时，延伸到线边缘的任何金属起着能够使金属层产生腐蚀或者降解的化学物质的灯芯效应的作用。当钞票中的重要的线露出到即使是弱碱溶液中，例如用在普通的家用洗熨中，通过来自边缘向内的腐蚀可以失去全部或者部分的金属层。
因此，需要一种安全装置能够抗化学侵蚀。
因此，本发明的目的是提供一种这样的耐用安全装置。
一个更加特殊的目的是提供一种用在安全物品如钞票等中的安全装置，该安全装置的使用寿命与安全物品的使用寿命相当或者超过该安全物品的使用寿命。
本发明的另一个目的是提供一种具有至少一个耐用安全装置的安全物品，该安全装置至少部分地嵌入到该物品内和/或安装到其上。
发明内容
因此，本发明提供了一种安全装置，该安全装置包括：
(a)至少一个支撑层，它具有一个表面，该表面包括中心纵向带或条和相对向的纵向边缘；
(b)至少一个信息支承层，它设置在支撑层表面的中心带或条上；及
(c)至少一个保护层，它设置在信息支承层以及支撑层表面的相对向的纵向边缘上；
其中，保护层至少粘附到支撑层表面的相对向的纵向边缘上。
本发明还提供了具有至少一个如上所限定的安全装置的安全物品，该安全装置至少部分地嵌入到该物品内和/或安装在该物品上。
对于本领域普通技术人员来讲，下面的详细描述和附图使得本发明的其它特征和优点更加清楚。
除非有其它限定，这里所使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属本领域普通技术人员通常所知道的那些相同的意义。在这里所提及的所有公开物、专利申请、专利和其它参考物全部引入以作参考。在冲突的情况下，包括一些定义在内的本说明书将作指导。此外，材料、方法和例子只是示意性，并且不是用来进行限制的。
附图说明
所公开的发明的特殊特征参照附图来解释，在这些附图中：
图1-8是形成在本发明耐用安全装置的支撑层表面上的信息支承层的不同实施例的平面视图；
图9是本发明的耐用安全装置的一个实施例的横剖端视图；
图10是本发明耐用安全装置的另一个实施例的横剖视侧视图，在该安全装置中，信息支承层是在安全装置的整个长度上延伸的不连续层；
图11是本发明的另一个实施例的横剖视侧视图，在该实施例中，两个对齐的、不连续的信息支承层在安全装置的整个长度上延伸；及
图12是本发明的另一个实施例的分解横剖视侧视图，在该实施例中，在构造本发明的耐用安全装置时使用两个支撑层。
具体实施方式
本发明用来解决提供一种使用寿命长的安全装置的问题，其中一个是抗化学侵蚀和机械降解。这个问题的解决方案在于发现，沿着邻近信息支承层的、相对向的纵向边缘来密封支撑和保护层，可以防止腐蚀材料和/或降解材料通过这些密封边缘到达信息支承层。其结果是，借助信息支承层来传送信息，因此保持了安全装置的完整性。
在优选实施例中，信息支承层的至少一部分完全由该支撑和保护层来封装，从而提供该部分或者层和所传送的信息，因此不会受到化学侵蚀的影响。
在下面将描述主要作为与钞票一起使用的安全线的、本发明的安全装置。但是，本发明不局限于此。本发明的耐用安全装置可以以各种不同形式(如斑纹、带)与任何凭据或者识别装置一起使用，其中该凭据或者识别装置用于证明目的。
耐用安全装置的支撑层是透光支撑层，该支撑层的厚度范围为大约8到大约26微米(优选为从大约10到大约15微米)。
在优选实施例中，使用一种或者多种基本上无色的聚合物来形成支撑层，该一种或者多种聚合物从下面的组中选择出来：聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯及其混合物。在更加优选的实施例中，该支撑层是聚酯膜。
在另一个优选实施例中，支撑层是彩色的和/或发光的，在另一个优选实施例中，支撑层提供了胶粘性能从而把安全装置结合到纸上。
信息支承层是连续或者不连续的带，该带沿着支撑层表面的整个长度形成。信息支承层的厚度范围为大约0.001到大约0.01微米。
信息支承层所传达的信息可以是视觉可见的信息(如字母、数字、符号)和/或机器可探测的和非强制选择的机读的信息(如若干金属区域)。
在优选实施例中，信息支承层是不透明带，该不透明带使用从下面的组中选择出来的材料来形成：铝(Al)、铬(Cr)、钴(Co)、铜(Cu)、金(Au)、铁(Fe)、镍(Ni)、银(Ag)、上述材料的两种或者更多种的合金、及在阴极溅镀、真空沉积、等离子体喷涂和类似操作中产生不透明层的合金。在更加优选的实施例中，使用铝来形成信息支承层。在另一个更加优选的实施例中，使用磁性金属如镍或者镍/钴合金来形成信息支承层。
在图1-8中示出了信息支承层的许多实施例。在这些附图中，标号10用来总体上表示本发明的安全装置，而标号12和14各自用来表示支撑层和信息支承层。
在第一实施例中，并且最好如图1所示，信息支承层14是连续的金属或者金属带，所传送的信息在金属或者金属带中呈凹陷形状，这些凹陷采用负像或者反像文字16的形状。优选地，无金属边缘18a、18b的宽度范围为大约0.1到大约2毫米，这些边缘沿着支撑层12的长度进行设置。
在第二实施例中，并且最好如图2所示一样，信息支承层14是不连续的金属或者金属带，该金属或者金属带设置有两个中断部(即非金属区域或者横向线中止部)20a、20b，这些中断部设置在带的相对向端部附近。横向线中止部延伸通过层14的整个宽度，并且限制金属从安全装置10的端部损失掉。
横向线中止部20a、20b所需要的宽度尺寸大小不大于0.1毫米，最好如图4所示一样，该横向线中止部可以安置到传统的文字或者图案中，因此，位于安全装置10的端部处的、最长的潜在露出区域是一个单字符的宽度。
图3-7所示出的这些实施例示出了图2实施例的变形，中断部或者横向线中止部20可以：形成负像或者反像文字16的一部分(参见图3-5)；设置在带的相对向端部上，因此在层14周围上形成了无金属周边22(图6)；或者设置在相对向端部上并且周期地沿着带14的长度(图7)。
图3-5和7所示的中断部或者横向线中止部20起着两个作用。除了提供对来自装置10端部的腐蚀侵蚀的阻断之外，这些中断部或者横向线中止部20也形成了传导代码的一部分。合适的传导代码和进行机器探测及读出这些代码的装置的一些例子详细地描述在美国专利No.5,486,022中。
图8示出了另一个实施例，在该实施例中，信息支承层14是不连续的金属或者金属带，该金属或者金属带沿着位于每个金属文字26的相对侧上的中断部20a-1设置有金属文字26和金属块28。
如上所暗示的一样，信息支承层14也可以采用多层或者叠片的结构。在一个这样的实施例(未示出)中，信息支承层14是衍射的光可变层或者叠片，该层或者叠片包括例如金属化的衍射膜，该膜具有全息肖像、面额数和/或动态效果。在另一个这样的实施例中(未示出)，信息支承层14是多层干扰滤光片，该多层干扰滤光片具有不透明的反射金属以作为多层中的一层。当这些衍射的金属层装在本发明的安全装置中时，即使在受到化学侵蚀或者进行洗烫过程时，它们也保持它们的彩色的衍射效果。
在另一个这样的实施例(未示出)中，信息支承层14包括第一磁性信息支承层和第二金属信息支承层。如本领域普通技术人员容易知道的一样，磁性信息支承层提供了额外的机器检验特征。在安全线中结合使用金属和磁性材料，及机器探测和读取所形成的代码，这些详细地描述在美国专利No.6,255,948B1和美国专利申请公开No.20020014967A1中。
无金属的边缘18a、18b和由信息支承层14(即标记16、横向线中止部20)所传送的信息可以借助许多方法中的任何一个来形成，这些方法包括但不局限于下面这些：(1)一些方法包括：借助电沉积来有选择地进行金属化，直接热印到支撑层12上，或者在真空喷镀金属器中使用掩模或者模板；(2)一些方法包括：借助化学蚀刻、激光蚀刻和类似方法来进行金属化和有选择的脱金属化。优选的是，无金属的边缘18a、18b和信息借助描述在美国专利4,869,778中的抗蚀技术和蚀刻技术形成在支撑层12上。还优选的是，沉积在支撑层12上的金属的厚度为大约100到大约500埃，更加优选的是，它的厚度为大约200到大约300埃。
本发明的保护层是透光的保护层，它的厚度为大约1到大约12微米。保护层可以采用保护膜的形式，该保护膜的厚度为大约3到大约12微米(优选为大约4到大约8微米)，或者采用印制涂层的形式，该涂层的厚度为大约1到大约12微米。借助本发明，可以发现，厚度大小落入上述范围内的一些膜或者涂层可以有效地阻止化学物的穿透，因此例如在浸入到腐蚀剂、丙酮或者漂白剂之后可以防止信息支承层14溶解。
在优选实施例中，使用一个或者多个实际上无色的聚合物来形成保护层，这些聚合物从下面的组中选择出来：聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯及其混合物。在更加优选的实施例中，保护层是层压聚酯膜。
在另一个优选实施例中，保护层是彩色的和/或发光的，并且在另一个优选实施例中，保护层提供了胶粘性能从而能把安全装置10结合到纸上。
保护层可以层压成这样的结构，该结构借助使用透光胶粘剂由信息支承层14和支撑层12来形成。借助从边缘中除去金属并且用层压胶粘剂来取代金属，没有腐蚀灯芯效应(wicking)，及装置10可以浸入到强碱、强酸和能够与金属或者金属信息支承层14相反应的任何试剂中。
适合用在本发明中的透光层压胶粘剂可以保证在保护层和(i)信息支承层14、(ii)无金属的边缘18a、18b、及在一些实施例中(iii)支撑层12之间具有较好的结合强度。这些材料应该是光稳定的、可以防止老化并且没有细的凝固物，及几乎没有泡沫。这种透光层压胶粘剂的例子包括丙烯酸聚合物和共聚物、改性丙烯酸聚合物和共聚物及聚酯，但不局限于此。优选这些材料的含水系统以避免产生与溶剂废物和溶剂排放有关的一些问题。在优选实施例中，透光层压胶粘剂是含水丙烯酸聚合物分散液。
如图9所示，保护层24缠绕在信息支承层14的周围并且沿着无金属的边缘18a、18b粘附到支撑层12上。在优选实施例中，最好如图10所示一样，保护层24在信息支承层14的中断部或者横向线中止部20a、20b、20c上也粘附到支撑层12上，因此使层14的封装部分不受到化学侵蚀的影响。
在另一个优选实施例中，最好如图11所示一样，支撑层12和保护层24均具有信息支承层14a、14b，该信息支承层呈沿着它的整个长度形成的、不连续的金属带形状。信息支承层14a、14b相互对准地与透光层压胶粘剂层压在一起，因此在层14a上的这些金属区域与例如其它层14b上的中断部或者间隙20e-g对齐。即使信息支承层14a、14b是不连续的，但是这些金属区域重叠一个大约1到大约3毫米(mm)的范围。可以知道层压胶粘剂将防止腐蚀剂和/或降解材料通过金属端区域吸到重叠的金属区域中。所得到的安全装置10采用了连续金属化过的线或者带的外表，同时使信息支承层14a、14b免受化学侵蚀。在这个优选实施例中，传导性由横过胶粘剂层压层的这些层之间的电容性结合来形成。
在另一个优选实施例中，最好如图12所示一样，两个支撑层12a、12b用来构造安全装置10，其中每个支撑层12a、12b具有信息支承层14a、14b，该信息支承层沿着它的整个长度形成。使用抗蚀技术和蚀刻技术来形成信息支承层14a、14b中的每一个，如上面所述那样，从而形成了标记图案，这些标记图案由第一金属层30a、30b和第二抗蚀(如透明的化学抗蚀)层32a、32b形成。不限制这些层12a、12b上的标记图案或者金属区域的这种相对布置。在这个实施例中，支撑层12b也用作信息支承层14a的保护层或者阻挡层。在层压相应的层时，保护层24沿着它的无金属的边缘及在信息支承层14b的中断部或者横向线中止部上粘附到支撑层12b上。同样地，支撑层12b沿着它的无金属的边缘及在信息支承层14a的中断部或者横向线中止部上粘附到支撑层12a上。
但是，只要任何这样的额外层或者涂层不会与由信息支承层14所传送的信息的视觉和/或真实性测试装置所看到的这些信号相干扰，那么本发明的安全装置10可以包括额外的层或者涂层。预期的额外层或者涂层包括：位于装置10的任一侧或者两侧上的、透光的胶粘层，该胶粘层有利于装置结合到安全凭据内或其上；及荧光涂层，它由曙红、荧光素、氟石、洋红、奎宁的硫酸盐、硫化钙、水杨酸钕、葡糖酸钐、水杨酸钇等形成。
例如如图10所示一样，安全装置10可以通过下面方法来制造：通过真空沉积把一层铝施加到聚酯膜的一侧上。然后，以所需图案的形式在铝上印刷抗蚀剂，借助蒸发和/或施加热量和/或紫外(UV)光来使该抗蚀剂进行固化。为了使涂有铝的聚酯膜脱金属，用热的氢氧化钠(NaOH)溶液淹没该膜。优选地，所制备出的该NaOH溶液的浓度按重量为大约5到大约50％的NaOH，并且在大约25到大约80℃的温度下施加该溶液。借助这种处理，没有受到固化抗蚀剂保护的铝区域被溶解了。然后，用水/酸溶液或者其它缓冲溶液来漂洗膜，从而中和基体表面并且防止进一步蚀刻。然后，然后使该薄片干燥，从而在一侧上留下有选择地金属化过的图案，该图案与印制过程所施加的抗蚀剂的图案相一致。然后，使用透光胶粘剂，将聚酯保护膜层压到脱金属过的膜上。
一旦制备出层压膜，那么它可以被切开以提供较窄的线或者带，这些线或者带的宽度优选为至少0.8mm，优选为大约1到大约5mm，或者该宽度甚至高达6或者8mm。
本发明的安全物品优选为安全纸，优选为安全线形状的安全装置10可以全部嵌入到纸中，或者局部地嵌入到纸中，其中的一部分在纸的窗口或者孔处沿着线的长度间隔地露出在纸的表面上。
在制造期间，借助造纸工业中通常采用的技术，使安全线10至少部分地结合到安全纸中。例如，本发明的线10可以压入到湿纸纤维内，同时这些纤维是松散的并且是柔软的，如美国专利No.4,534,398所教导的一样，从而导致该线总体上嵌入到所形成的纸中。线10也可以供给到缸模造纸机、圆网机浆槽(cylinder vat)机器或者公知的类似机器中，从而导致该线局部嵌入到完工的纸(带窗口的纸)的主体内。
除了上面这些之外，在制造期间或者在制造后，本发明的安全装置10可以安装到安全纸的表面上。借助许多公知的技术可以实现装置10的安装，这些公知技术包括：把压敏胶粘剂涂敷到装置10的表面上，把装置10压到纸的表面上；及把热激活的胶粘剂涂敷到装置10的表面上，并且使用热传导技术把装置10施加到纸的表面上。
如上所述那样，安全装置10的耐用性与主体安全物品如钞票等的耐用性相当或者超过了主体安全物品的耐用性。事实上，具有安全装置10的测试样品(呈安全线形状，它采用了金属化过的、衍射的信息支承层14)局部地嵌入到安全纸中，满足了许多不同耐用性试验。更加具体地说，在重复洗熨试验中，在试验样品中，层14中的大约98％的金属保持原封不动。在化学抗蚀试验中，试验样品被浸入到没有稀释过的乙酸乙酯中1/2小时；浸入到未稀释过的丙酮24小时；浸入到5％的次氯酸钠24小时；浸入到2％的氢氧化钠中24小时；浸入到未稀释的三氯乙烯中1/2小时；浸入到沸腾水中1/2小时；浸入到温度为95℃的、2％的生物清洁剂中1/2小时；或者浸入到温度为95℃的、0.5％工业冲洗粉加上1％的碳酸钠(Na2CO3)中1/2小时，结果是100％的金属保持原封不动。当试验样品进行机械试验时，可以得到类似的结果。例如，尽管在试验样品进行1GT折皱(干燥)8×和1GT折皱(湿)8×时可以观察到安全装置10的皱纹，但是没有金属损失。同样地，尽管在试验样品进行Taber DualAbraser(10转数)时可以观察到信息支承层14的表面无光，但是没有金属损失。最后，当试验样品进行Graminski Flex Tester(2000循环)时，没有改变外观或者金属含量。
尽管在上面描述了本发明的各种实施例，但是应该知道，它们只是示例性的，而不是限制性的。因此，本发明的范围不应该由任何示例性实施例来限制。
已如此描述了本发明，该发明的权利要求如下。

Claims (26)

1.一种耐用安全装置，该安全装置包括：
(a)至少一个支撑层，它具有一个表面，该表面包括中心纵向带或条和相对向的纵向边缘；
(b)至少一个信息支承层，它设置在支撑层表面的中心带或条上；及
(c)至少一个保护层，它设置在信息支承层以及支撑层表面的相对向的纵向边缘上；
其中，保护层的厚度为1到12微米，并且至少粘附到支撑层表面的相对向的纵向边缘上。
2.如权利要求1所述的耐用安全装置，其特征在于，所述支撑层和所述保护层是透光层，该透光层由一种或者多种基本上无色的聚合物形成，该聚合物从下面的组中选择出来：聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯及其混合物。
3.如权利要求2所述的耐用安全装置，其特征在于，所述透光层由聚酯形成。
4.如权利要求2所述的耐用安全装置，其特征在于，所述透光支撑层是彩色的、透光的支撑层。
5.如权利要求2所述的耐用安全装置，其特征在于，所述透光保护层是彩色的、透光的保护层。
6.如权利要求2所述的耐用安全装置，其特征在于，所述透光支撑层是发光的、透光的支撑层。
7.如权利要求2所述的耐用安全装置，其特征在于，所述透光保护层是发光的、透光的保护层。
8.如权利要求1所述的耐用安全装置，其特征在于，所述信息支承层是沿着支撑层表面的整个长度形成的连续的带。
9.如权利要求1所述的耐用安全装置，其特征在于，所述信息支承层是沿着支撑层表面的整个长度形成的不连续带。
10.如权利要求8或9所述的耐用安全装置，其特征在于，所述带含有可见的信息、机器可探测的信息和非强制选择的机器可读的信息。
11.如权利要求8或9所述的耐用安全装置，其特征在于，所述带由一种或者多种材料形成，该材料从下面的组中选择出来：铝、铬、钴、铜、金、铁、镍、银、上述材料的两种或者更多种的合金、及在阴极溅镀、真空沉积或者等离子体喷涂中产生不透明层的合金。
12.如权利要求11所述的耐用安全装置，其特征在于，所述带由铝形成。
13.如权利要求8所述的耐用安全装置，其特征在于，所述信息支承层是具有凹陷的连续金属或者金属带，该凹陷具有形成于其内的呈负像或者反像文字的形状。
14.如权利要求9所述的耐用安全装置，其特征在于，所述信息支承层是具有至少一个非金属区域的不连续金属或者金属带，该至少一个非金属区域在该带的整个宽度上延伸。
15.如权利要求14所述的耐用安全装置，其特征在于，所述不连续的金属或者金属带设置有至少两个非金属区域，其中第一个非金属区域设置在该带的一端的附近，而第二非金属区域设置在该带的相对向端的附近。
16.如权利要求8或9所述的耐用安全装置，其特征在于，所述金属或者金属带设置有至少两个非金属区域，其中第一个非金属区域设置在该带的一端上，而第二非金属区域设置在该带的相对向端上，因此绕着该金属或者金属带形成了非金属周边，其中保护层粘附到该非金属周边上。
17.如权利要求1所述的耐用安全装置，其特征在于，所述信息支承层是衍射的光可变层。
18.如权利要求1所述的耐用安全装置，其特征在于，所述信息支承层是多层干扰滤光片。
19.如权利要求1所述的耐用安全装置，其特征在于，所述信息支承层包括第一磁性信息支承层和第二金属信息支承层。
20.如权利要求1所述的耐用安全装置，其特征在于，透光胶粘剂把保护层粘附到支撑层表面的相对向的纵向边缘上。
21.如权利要求20所述的耐用安全装置，其特征在于，所述透光胶粘剂从下面的组中选择出来：丙烯酸聚合物和共聚物、改性丙烯酸聚合物和共聚物及聚酯。
22.如权利要求21所述的耐用安全装置，其特征在于，所述透光胶粘剂是丙烯酸聚合物。
23.如权利要求14所述的耐用安全装置，该耐用安全装置包括两个信息支承层，其中金属带对齐地被粘附或者层压在一起，因此一个金属带上的金属区域与其它金属带上的无金属区域相对齐。
24.如权利要求1所述的耐用安全装置，该耐用安全装置包括第一和第二支撑层和两个信息支承层，其中第二支撑层设置在第一支撑层表面的信息支承层上，并且粘附到第一支撑层表面的相对向的纵向边缘上，保护层设置在第二支撑层表面的信息支承层上，并且粘附到第二支撑层表面的相对向的纵向边缘上。
25.如权利要求1所述的耐用安全装置，进一步包括至少一个外部胶粘层，以有利于把该耐用安全装置结合到安全物品内或其上。
26.一种具有至少一个安全装置的安全物品，该安全装置至少部分地嵌入到该物品内和/或安装在该物品上，其中该安全装置包括：
(a)至少一个支撑层，它具有一个表面，该表面包括中心纵向带或条和相对向的纵向边缘；
(b)至少一个信息支承层，它设置在支撑层表面的中心带或条上；及
(c)至少一个保护层，它设置在信息支承层以及支撑层表面的相对向的纵向边缘上；
其中，保护层的厚度为1到12微米，并且至少粘附到支撑层表面的相对向的纵向边缘上。
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