CN101039599A - 用来提供基于橡胶的手套的三维层合物、其制造方法和手套 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可用来制造具有改进的横向伸展性和弹性的基于橡胶的手套的三维层合物、其制造方法和不透水也不透大多数家用液体的所述手套。本发明的层合物限定内部体积并包含内部衬里和至少一个粘附于所述衬里上的外部橡胶层。所述内部衬里包含弹性无纺结构。
Description
本发明涉及可用来形成具有改进的横向伸展性和改进的横向弹性的基于橡胶的手套的三维层合物、其制造方法及这样的手套,所述手套具体而言不漏水和大多数家用液体。
意在保护手使之免于接触家用液体的基于橡胶的手套在商业上是非常普遍的。按其是无衬里型(由橡胶组成,内表面光滑或覆有绒)还是有衬里型(包含至少一个粘附于常由针织纺织品组成的衬里上的外部橡胶层),这些手套可被分为两类。
通常,无衬里手套的内面可覆以粉或绒,其使手部皮肤变干并能向空气中释放不希望有的过敏原,或可氯化,这使得手套难以戴到汗手上并由于氯的存在而不利于环境保护。
对于有衬里手套,其通常通过将针织纺织品浸渍在液体橡胶浴中而涂覆来制造。
经验表明,通过植绒获得的手套其吸汗能力相对有限并易于释放游离绒传送的过敏原。此外已发现,由于其相对多孔的结构,纺织品(如针织棉布)自身难于通过浸渍覆上薄层橡胶。
过去人们已试图在橡胶覆层手套的制造中用无纺结构代替上述针织结构。
专利文件US-A-4 359 783公开了通过用刀在纺织品衬里上覆以橡胶或通过浸渍在基于该橡胶的浴中获得的手套。该衬里由基于毛或热塑性聚合物的短纤维的内部无纺布形成并通过针刺这些短纤维与外部针织纺织品(如棉或热塑性聚合物制成的针织布)构成整体,以便这些短纤维伸出橡胶层之外而获得粗糙的外表面。
这种手套的主要缺点在于所用无纺布所具有的伸展性受阻及特别是针织纺织品所具有的相对高的总厚度。其结果是这种手套在其宽度方向的伸展性和弹性降低,不能赋予使用者以令人满意的灵活性和令人满意的触觉。
本发明的一个目的是克服这种缺点,该目的已经达到,因为申请人已惊奇地发现限定内部体积、包含内部衬里(所述衬里包含具体而言的弹性无纺结构)并包含至少一个粘附于所述内部衬里上的外部橡胶层的三维层合物可有利地用来形成具有改进的横向伸展性和改进的横向弹性的手套。
应该指出,根据本发明的三维层合物优选由一片与人体的一部分的轮廓匹配的布组成,更优选与手套的轮廓匹配,所述手套可为例如如下类型:
-包含五个各自用来容纳手的五个手指的指套,这样的手套可为解剖学型的(即设计用来专门容纳使用者的右手或左手)或为两手通用型的(即既适于容纳使用者的左手也适于容纳使用者的右手),或
-包含两到四个各自用来容纳一到四个手指的指套(如连指手套)。
在本说明书中,术语“无纺结构”应理解为指任何基于非金属材料包括至少一个无纺布的层合或非层合结构,所述无纺布可按1988年的标准ISO9092定义如下。其为由定向或随机取向的纤维通过摩擦和/或抱合和/或粘合相结合而成的薄片或纤网组成的片层,不包括纸以及针织物、机织物、簇绒织物、带有缝编纱线或长丝的织物或湿法缩绒毡制品(不论这种制品是否经过针刺加固)。所述无纺布可基于天然或化学纤维,所述纤维可以是短纤维或长丝或可原位形成。
在本发明中,术语“弹性无纺结构”应理解为指具有弹性的无纺结构,所述弹性优选通过如下途径获得:
-生产无纺布的工艺,例如通过与化学粘合相结合的喷水粘合和变形工艺,通过无纺布纤维的热收缩工艺或通过名为“Micrex”的起绉工艺,
-基于由一种或多种弹性体组成的纤维的无纺布的固有弹性特性,或
-层合(优选通过热压延,以获得点层合)一个或多个弹性无纺布与另外的非弹性无纺布或与弹性纤网(如弹性体膜或网)。
按本发明的另一特征,所述层合物具有由所述外部橡胶层组成的连续的外表面,这与前述文件US-A-4 359 783中公开的手套层合物不同。
按本发明的另一特征,所述弹性无纺结构包住整个所述内部体积(即对于手套,该无纺结构的定位是连续对着用来盖住手掌和手背的手套的整个内表面),且其有利地避免了任何针脚。
有利地,本发明的层合物其所述弹性无纺结构在“横向”方向(即垂直于“纵向”方向)具有:
-等于或高于200%的断裂伸长率,还更优选等于或高于250%,和
-等于或高于1kg的断裂力。
应该指出,在横向方向上这些非常高的断裂伸长率和断裂力的值赋予本发明的层合物(如手套)以改进的横向伸展性和改进的横向弹性。
也优选所述层合物其所述弹性无纺结构在“纵向”方向具有:
-等于或高于30%的断裂伸长率,和
-等于或高于8kg的断裂力。
本说明书中提及的无纺结构的断裂伸长率和断裂力均按标准JIS L1085在长75cm、宽5cm的直试样上测得。
本发明的所述无纺结构可包含:
-天然纤维,如棉,和/或
-人造纤维(即由天然存在的产品制成,所述天然存在的产品经历化学转化以获得纺织材料),如粘胶纤维,和/或
-基于至少一种弹性体(如聚氨酯)和/或基于至少一种纺织品或非纺织品类型的热塑性聚合物(如聚酰胺、聚酯或聚烯烃,如聚丙烯)的合成纤维(即完全通过化学方法从煤或油衍生物制成)。
按本发明的第一种实施方案,所述无纺结构包含至少一个弹性无纺布。
优选根据本发明的所述或至少一个所述弹性无纺布为基于由聚氨酯组成的弹性体纤维的弹性无纺布。
按本发明的替代实施方案,可使用例如如下纤维以获得弹性无纺布:
(i)双组分纤维:
-为如下类型的纱线的形式,所述类型纱线包含弹性体芯(例如由聚氨酯或聚酯橡胶组成)和热塑性壳(例如由聚酰胺、聚酯或聚烯烃组成),如专利文件US-A-5 352 518和JP-A-61 194221中所述,或
-共轭弹性纤维,包含由结晶聚丙烯组成的第一种组分和由另一种热塑性聚合物(如低密度聚乙烯)组成的第二种组分,如专利文件JP-A-62 184118中所述,或
-复合纤维,包含由结晶聚丙烯组成的第一种组分和由热塑性弹性体(如通过茂金属催化剂获得的乙烯/α-烯烃共聚物)组成的第二种组分,如专利文件JP-A-09 291 454中所述;或
(ii)基本非弹性的短纤维和双组分短纤维(包含非弹性硬纤维和弹性体纤维)的共混物,如专利文件US-A-3 353 345中所述;或
(iii)基于乙烯和至少一种α-烯烃的线型共聚体或共聚物的纤维,如专利文件WO-A-94/25648中所述。
按所述第一种形式的优选特征,所述或各个弹性无纺布通过施用于至少一种弹性聚合物(即均聚物或共聚物,例如聚氨酯)上的熔融吹塑工艺获得,所述工艺包括下述步骤:
(i)挤出和纺制所述弹性聚合物,
(ii)在空气射流中于高速和高温下拉成微丝,
(iii)在穿孔辊或皮带上冷却形成无纺布纤网并施加真空。
按所述第一种形式的替代实施方案,所述或各个弹性无纺布通过另外的使纤维集合在一起的物理方法或通过粘合集合在一起的化学方法获得。可提及例如水刺法。
按所述第一种形式的一个示例性实施方案,所述无纺结构包含层合到所述弹性无纺布上的至少一个非弹性无纺布,例如基于热塑性纤维如聚酯纤维(如聚对苯二甲酸乙二醇酯)的非弹性无纺布。
按本发明的第二种实施方案,所述无纺结构包含两个非弹性无纺布,所述非弹性无纺布各自基于例如热塑性纤维,如聚丙烯纤维,并层合到弹性体膜或弹性体网或弹性无纺布如基于聚氨酯弹性体、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物或热塑性弹性体的膜的相应面上。
按本发明的另一特征,本发明的所述弹性无纺结构任选经整理处理,如微起绉或变形。
优选本发明的所述层合物(如手套)其所述内部衬里的厚度小于或等于400μm,还更优选小于或等于300μm,这有助于为手套使用者进一步改善灵活性和触觉敏感性。
本发明的所述层合物,如具有改进的横向伸展性和改进的横向弹性的手套,能通过使用适于接纳和成型所述层合物的模具(如手形模具)的多种工艺制造。
例如可提及但不限于:
-将覆盖了所述内部衬里的模具浸渍在基于橡胶的液体浴中以获得所述或各个粘附于所述内部衬里上的外部橡胶层的工艺;
-在包含所述内部衬里的注塑模中覆盖注塑(overmolding)所述或各个橡胶层的工艺;
-使所述或各个橡胶层通过该层的热收缩包住覆盖了所述内部衬里的模具的工艺;或
-通过将覆盖了橡胶的模具浸渍在粘合剂浴中而粘结所述内部衬里到覆盖了所述或各个橡胶层的模具上、然后将从模具中分离的层合物由内朝外翻出的工艺。
按本发明的优选示例性实施方案,所述层合物可通过采用前述浸渍覆盖了所述内部衬里的模具于基于橡胶的液体浴中的工艺获得,所述工艺基本包括如下连续步骤:
(i)制备限定内部体积的三维衬里,所述衬里包含弹性无纺结构;
(ii)用(i)中获得的衬里覆盖模具如手形模具的外部轮廓,使衬里与所述轮廓配合;
(iii)在(ii)中定好位的衬里经浸渍在至少一种基于橡胶在水性溶剂或非水性溶剂中的分散体的液体浴中以使所述分散体粘附到覆盖所述模具的所述衬里上;
(iv)干燥所述或各个覆盖所述衬里的橡胶分散体以获得所述层合物,其包含至少一层粘附于所述衬里上的交联橡胶;然后
(v)从所述模具中分离取得所述层合物。
上述步骤(iii)中所用的所述或各个橡胶分散体由可交联或至少部分交联的橡胶组合物组成,所述橡胶组合物用来构成所述层合物的所述或各个外部橡胶层。该外层用橡胶组合物基于至少一种弹性体并可包含交联体系如硫磺硫化体系或基于过氧化物和任选的硫磺的交联体系或其可基于包含可热交联的基团的弹性体或者作为替代方案基于已交联的热塑性弹性体,如TPE。
所述或各个弹性体可为任何可用于基于橡胶的手套中的二烯或非二烯弹性体,优选选自天然橡胶、合成聚异戊二烯、丁二烯/丙烯腈共聚物、丁二烯/丙烯腈/甲基丙烯酸三元共聚物、聚氯丁二烯、异戊二烯/异丁烯共聚物、羧基化或非羧基化苯乙烯/丁二烯共聚物、聚氨酯、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物和热塑性弹性体,如包含苯乙烯嵌段的共聚物、衍生自聚烯烃或热塑性聚氨酯的热塑性弹性体。
除所述或各个弹性体和任选的所述交联体系(众所周知,在与硫磺交联的优选情形下其包含硫化促进剂和硫化活化剂)外,本发明的基于橡胶的组合物也包含基于橡胶的手套的制造中常用的全部或部分添加剂,如防老剂,例如抗氧剂、颜料或增稠剂。
应该指出,在本发明的所述优选示例性实施方案中施用于所述已三维成型(即通过配合所述模具的轮廓)的弹性无纺结构上的浸渍工艺可不仅赋予所获得的层合物(如所述手套)以改进的横向伸展性和改进的横向弹性,还可使该层合物不漏水和大多数家用液体。
按本发明的另一特征,步骤(i)包括下述步骤:
(ia)制备包含所述弹性无纺结构的所述衬里的二维坯件;然后
(ib)按根据所述模具预先确定的模板的轮廓裁剪和焊接所述坯件。
优选步骤(ia)包含按所述第一种形式层合弹性无纺布到至少一个基于热塑性纤维的无纺布上,或按所述第二种形式层合两个基于热塑性纤维的无纺布到如上文所述的弹性体膜或弹性体网或弹性无纺布的相应面上,以获得所述二维坯件。
还优选步骤(ib)用超声波进行。按本发明的替代实施方案,此步骤(ib)用加热的空心冲头进行。按本发明的第二种替代实施方案,此步骤(ib)用化学粘合剂结合法进行。
按本发明的另一特征,步骤(iii)可包含橡胶层的化学或热凝固,特别是为了获得长度大于25cm的手套。
本发明的手套包含如上面定义的所述层合物,该手套的所述或各个外层由所述交联的橡胶组合物组成。应该指出,该手套具有改进的横向伸展性和改进的横向弹性。
按本发明的另一特征,所述手套包含至少两个各自用来容纳一个或多个手指的指套,且所述指套各自具有三维外表面,所述三维外表面具有凸出表面。
按本发明的另一有利特征,所述手套包含五个各自用来容纳手指的指套,且所述指套经由基本为鞍形的凹入表面彼此成对相连,这有助于提供手套使用者令人满意的灵活性。
优选在其宽度方向上使所述手套伸长100%所需的力小于2N,还更优选该力小于1.5N。
按本发明与所述手套的生产相关的另一特征,所述弹性无纺结构(例如由如前所定义的层合材料组成)其单位面积重量或克数大于50g/m2,优选介于75和100g/m2之间。
优选本发明结合了该弹性无纺结构的所述手套其单位面积重量小于300g/m2。
优选本发明所述手套的总厚度小于500μm,还更优选小于450μm,这有助于改进其使用者的灵活性。
还优选本发明所述手套与前述第一个实施方案的所述优选实例一致,所述弹性无纺结构包含弹性无纺布,例如基于聚氨酯弹性体纤维的弹性无纺布,其层合到至少一个基于热塑性纤维如聚酯纤维的无纺布上,层合方式使该基于热塑性纤维的无纺布限定包住所述内部体积的所述手套的整个内表面。
应该指出,该优选基于聚酯纤维的内部无纺布为所得手套的使用者提供了令人满意的舒适感。
阅读下面对本发明示例性实施方案的描述,本发明的前述特征及其他将得到更好的理解,这些示例性实施方案是出于说明目的给出的而非要限制本发明。
实施例
按下面的步骤制造本发明的手套。
1.制备三维手套衬里:
1.1制备衬里的二维坯件:
用由Kuraray以名称“WM086”出售的无纺结构组成的衬里作为二维坯件。该衬里是两层类型的,通过熔融吹塑法获得,包含基于聚氨酯弹性体纤维的弹性无纺布,所述弹性无纺布层合在基于聚酯纤维的非弹性无纺布上。
该二维衬里坯件的单位面积重量为86g/m2,厚度为260μm。
来自该无纺布衬里的长75cm、宽5cm的直(矩形)试样其断裂伸长率和断裂力按标准JIS L 1085测定:
-断裂力:“纵向”方向上9.2kg
“横向”方向上2.0kg;和
-断裂伸长率:“纵向”方向上40%
“横向”方向上285%。
1.2三维衬里的形成
这样获得的二维坯件按特定模板的轮廓经超声切焊。应该指出,用与该模板的尺寸相配的加热的空心冲头或用化学粘合剂结合法可获得相同的结果。
模板在设计上可获得手形模具的最佳覆盖,将该模板放在用于无纺布衬里的坯件的表面上,该表面在厚度上被折叠成双层以使基于由聚氨酯制得的弹性纤维的面彼此相对。
这样即形成用于有五个各自用来容纳五个手指的指套的手套的三维衬里。
随后将该衬里定位在由上釉陶瓷组成的已预先预热的手形模具上。更具体而言,所述衬里预先经由内朝外翻转以便由聚酯制成的所述非弹性无纺布形成的面与陶瓷制成的所述模具的轮廓配合。
2.在橡胶中浸渍盖住模具的衬里
通过依次进行下述步骤进行各种浸渍以用橡胶层覆盖由所述由聚氨酯制得的所述弹性无纺布形成的衬里的外表面:
-将这样盖住的模具浸渍在硝酸钙在水中的凝固溶液中;
-干燥这样沉积在衬里上的凝固剂;
-将经这样处理的盖有衬里的模具浸渍在基于天然胶乳、包含特别是硫磺硫化体系和抗氧剂的浴中;
-进一步浸渍在基于天然胶乳、包含特别是硫磺硫化体系和抗氧剂的浴中以获得整理层;
-通过浸没在水中洗涤这样在盖住模具的衬里上获得的湿凝胶;
-在烘箱中干燥-硫化这样获得的覆盖有衬里的模具;
-从模具中取出这样获得的本发明的手套;和
-在烘箱中(或在转鼓式干燥器中)后硫化该手套。
应该指出,盖住所述模具的无纺布衬里在橡胶中的这种浸渍应使橡胶不完全覆盖构成所述衬里的纤维。
这样获得的本发明的手套其结构和力学特性在下表中给出,并与通过用橡胶覆盖由针织棉坯布组成的纺织品衬里获得的现有技术的已知手套进行对比。
测定了如下项目:
-本发明的弹性无纺布衬里、由针织棉坯布制得的已知衬里以及分别结合了这些衬里的两种手套的厚度和单位面积重量,和
-在其长度方向和其宽度方向上使本发明的手套和已知手套伸长100%所需的力(简写为F100长度和F100宽度)。
衬里及结合了衬里的手套的特点 | 包含本发明的无纺布衬里的橡胶手套 | 包含已知的机织衬里(针织棉布)的橡胶手套 |
衬里厚度(mm) | 0.260 | 0.510 |
手套厚度(mm) | 0.390-0.440 | 0.595-0.630 |
衬里的单位面积重量(g/m2) | 82 | 129 |
手套的单位面积重量(g/m2) | 257 | 361 |
F100长度手套(N) | 1.6-1.8 | 13.1-14.5 |
F100长度手套(N) | 1.2-1.3 | 2.8-2.9 |
应该指出,本发明的手套具有的硫化橡胶层使得该层单独伸长100%所需的力为约0.2N。
本表特别表明本发明的弹性无纺布衬里与那些由针织棉布制得的纺织品衬里相比其厚度和单位面积重量大大降低,这使其可以显著改善本发明手套的使用者的灵活性。
本表也表明相对于纺织品衬里所赋予结合其的手套的纵向和横向挠性,该弹性无纺布衬里赋予本发明手套改进的纵向和横向挠性。
应该指出,本发明的无纺布衬里中仅非常轻微的多孔结构使其很适合于通过浸渍薄细橡胶层生产,从而赋予所获得的手套对水和对大多数家用液体改进的不漏性以及有利地减轻的重量。
也应指出,经该弹性无纺布衬里加固的本发明的手套具有令人满意的力学强度,且按前述本发明的示例性实施方案,用本发明的三维无纺布衬里覆盖手形模具、随后一次或多次浸渍这样“覆盖了的”模具的工艺使这样的手套使用起来非常舒适,由于所述手套的内面由聚酯制成的非弹性无纺布组成而导致这样的舒适感得到进一步的增加。
Claims (26)
1.一种限定内部体积的三维层合物,所述层合物可用来形成具有改进的横向伸展性和改进的横向弹性的手套,且所述层合物包含内部衬里和至少一个粘附于所述衬里上的外部橡胶层,特征在于所述衬里包含弹性无纺结构。
2.权利要求1的层合物,特征在于其具有由所述外部橡胶层组成的连续的外表面。
3.权利要求1或2的层合物,特征在于所述无纺结构包住整个所述内部体积。
4.权利要求1-3中任一项的层合物,特征在于其用适于接纳和成型所述层合物的模具获得,如手形模具。
5.前述权利要求中任一项的层合物,所述无纺结构具有纵向方向和横向方向,特征在于所述无纺结构在所述横向方向上按标准JIS L 1085测得的断裂伸长率等于或高于200%。
6.权利要求5的层合物,特征在于所述无纺结构在所述横向方向上按标准JIS L 1085测得的断裂伸长率等于或高于250%。
7.权利要求1-6中任一项的层合物,特征在于所述无纺结构包含至少一个弹性无纺布,如基于聚氨酯弹性体纤维的无纺布。
8.权利要求7的层合物,特征在于所述无纺结构还包含至少一个基于热塑性纤维如聚酯纤维的无纺布,所述无纺布层合到所述弹性无纺布上。
9.权利要求1-6中任一项的层合物,特征在于所述无纺结构包含两个基于热塑性纤维如聚丙烯纤维的无纺布,其层合到弹性体膜或弹性体网或弹性无纺布如基于聚氨酯弹性体、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物或热塑性弹性体的膜的相应面上。
10.前述权利要求中任一项的层合物,特征在于所述内部衬里的厚度小于或等于400μm。
11.前述权利要求中任一项的层合物,特征在于所述或各个橡胶层由基于至少一种选自天然橡胶、合成聚异戊二烯、丁二烯/丙烯腈共聚物、丁二烯/丙烯腈/甲基丙烯酸三元共聚物、聚氯丁二烯、异戊二烯/异丁烯共聚物、羧基化或非羧基化苯乙烯/丁二烯共聚物、聚氨酯、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物和热塑性弹性体的弹性体的橡胶组合物组成。
12.前述权利要求中任一项的层合物,特征在于其不漏水和家用液体。
13.一种制造前述权利要求中任一项的层合物的方法,特征在于其基本包括如下连续步骤:
(i)制备限定内部体积的三维衬里,所述衬里包含弹性无纺结构;
(ii)用(i)中获得的衬里覆盖模具如手形模具的外部轮廓,使所述衬里与所述轮廓配合;
(iii)在(ii)中定好位的衬里经浸渍在至少一种基于橡胶在水性溶剂或非水性溶剂中的分散体的液体浴中以使所述分散体粘附到覆盖所述模具的所述衬里上;
(iv)干燥所述或各个覆盖所述衬里的橡胶分散体以获得所述层合物,其包含至少一层粘附于所述衬里上的交联橡胶;然后
(v)从所述模具中分离取得所述层合物。
14.权利要求13的制造方法,特征在于步骤(i)包括下述步骤:
(ia)制备包含所述弹性无纺结构的所述衬里的二维坯件;然后
(ib)按根据所述模具预先确定的模板的轮廓裁剪和焊接所述坯件。
15.权利要求14的制造方法,特征在于步骤(ia)包括层合弹性无纺布到至少一个基于热塑性纤维的无纺布上或层合两个基于热塑性纤维的无纺布到弹性体膜或弹性体网或弹性无纺布的相应面上,以获得所述二维坯件。
16.权利要求14或15的制造方法,特征在于步骤(ib)用超声进行。
17.权利要求14或15的制造方法,特征在于步骤(ib)用加热的空心冲头进行。
18.权利要求14或15的制造方法,特征在于步骤(ib)通过化学粘合剂结合法进行。
19.权利要求13-18中任一项的制造方法,特征在于所述分散体为橡胶组合物在水中的分散体,所述橡胶组合物基于至少一种选自天然橡胶、合成聚异戊二烯、丁二烯/丙烯腈共聚物、丁二烯/丙烯腈/甲基丙烯酸三元共聚物、聚氯丁二烯、异戊二烯/异丁烯共聚物、羧基化或非羧基化苯乙烯/丁二烯共聚物、聚氨酯、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物和热塑性弹性体的弹性体。
20.权利要求13-19中任一项的制造方法,特征在于步骤(iii)包括所述一个或多个橡胶层的化学或热凝固。
21.一种具有改进的横向伸展性和改进的横向弹性的手套,特征在于其包含权利要求1-12中任一项的层合物。
22.权利要求21的手套,所述手套包含至少两个各自用来容纳一个或多个手指的指套,特征在于所述指套各自具有三维外表面,所述三维外表面具有凸出表面。
23.权利要求22的手套,所述手套包含五个各自用来容纳手指的指套,特征在于所述指套经由基本为鞍形的凹入表面彼此成对相连。
24.权利要求21-23中任一项的手套,特征在于在其宽度方向上使所述手套伸长100%所需的力小于2N。
25.权利要求21-24中任一项的手套,特征在于其厚度小于500μm。
26.权利要求21-25中任一项的手套,特征在于所述弹性无纺结构包含弹性无纺布,如基于聚氨酯弹性体纤维的无纺布,其层合到至少一个基于热塑性纤维如聚酯纤维的无纺布上,层合方式使该基于热塑性纤维的无纺布限定包住所述内部体积的所述手套的整个内表面。
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