CN103194024B - 一种满足核电站ap1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆，其绝缘料包括下述物质：三元乙丙橡胶、含苯基的硅橡胶、乙烯丙烯酸共聚物三种物质100重量份；聚合物相容剂0-5重量份；炭化硼抗辐照剂0-20重量份；瓷化粉抗辐照剂0-40重量份；MBZ咪唑类抗辐照剂0-4份；抗紫外线剂0-1重量份；阻燃剂80-150份；RD防老剂0-4份；抗氧剂4-10份。本发明电线/电缆具有耐老化、耐高剂量辐照、耐水、绝缘等优异性能，测定结果如下：模拟通过60年热寿命试验后，采用交流电压3150V/mm5分钟不击穿：再经高达3300KGY高剂量辐照老化后，通过严酷的LOCA试验。
Description
技术领域
本发明涉及电线/电缆，尤其涉及一种满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆。
背景技术
随着技术进步和经济性的考虑，核电站设计寿命不断延伸，第一代核电站的设计寿命为20～30年，第二代核电站的设计寿命约为40年，现在发展的第三代核电站的设计寿命已提至60年。最近搜索的信息,国外已开始研究核反应堆运行100年的可能性。
核能发电是我国今后中长期阶段内最重要的清洁能源,也是我国今后20年内主要低碳经济建设中的基础项目,延长核电站的使用寿命是经济建设的长远目标。
核电站寿命的延长，这就要求相应的热缩管、电线、电缆、电缆附件等使用寿命随之提升。对于第三代核电站，核电站用AP1000反应堆用无卤阻燃电线/电缆绝缘料要求在90℃温度条件使用60年，具有耐高剂量辐照、耐老化等性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不含卤、具有耐高剂量辐照、耐老化的第三代满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆。
为实现上述目的，本发明所提供满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆，包括下述物质：三元乙丙橡胶、含苯基的硅橡胶、乙烯丙烯酸共聚物三种物质100重量份；聚合物相容剂0-5重量份；炭化硼抗辐照剂0-20重量份；瓷化粉抗辐照剂0-40重量份；MBZ咪唑类抗辐照剂0-4份；抗紫外线剂0-1重量份；阻燃剂80-150份；RD防老剂0-4份；抗氧剂4-10份。
优选地，所述三元乙丙橡胶、含苯基的硅橡胶、乙烯丙烯酸共聚物三种物质100重量份中三元乙丙橡胶30-50重量份、含苯基的硅橡胶10-50重量份、乙烯丙烯酸共聚物20-60重量份。
优选地，所述含苯基的硅橡胶的苯基含量高于10%。
优选地，所述瓷化粉抗辐照剂为硅酸盐、硼酸盐或铅基玻璃粉中的一种或若干种。含苯基的硅橡胶。
优选地，所述阻燃剂80-150份其中三氧化二锑30-50重量份、聚磷腈阻燃剂10-15份、氢氧化铝0-110重量份、氢氧化镁0-110重量份。
优选地，所述MBZ咪唑类抗辐照剂为1-3份。
优选地，所述RD防老剂为2-4份。
优选地，所述抗氧剂是重量比为1：（2-3）：（1.5-2.5）:（0.3-0.5）为受阻酚类主抗氧剂、受阻胺抗氧剂、硫醚类辅助抗氧剂、抗铜剂调配而成的复合抗氧剂。
优选地，所述受阻酚类主抗氧剂为四［β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸］季戊四醇酯（抗氧剂1010）或β-（4-羟基3，5-二叔丁基-苯基）丙酸正十八酯或抗氧剂245中的一种或若干种。
优选地，所述受阻胺类抗氧剂为受阻胺622或944中的一种或两种。
优选地，所述硫醚类辅助抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯（抗氧剂DLTP）或硫代二丙酸二（十八）酯中的一种或两种。
优选地，所述抗铜剂为MD-1024。
本发明还提供一种满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆的制备方法，其特征在于由以下步骤组成：
（1）母料加工步骤：首先将三元乙丙橡胶、含苯基的硅橡胶、乙烯丙烯酸共聚物三种物质100重量份；聚合物相容剂0-5重量份；炭化硼抗辐照剂；瓷化粉抗辐照剂0-40重量份；MBZ咪唑类抗辐照剂0-4份；抗紫外线剂0-1重量份；阻燃剂80-150份RD防老剂0-4份；抗氧剂4-10份经密炼机密炼造粒或再经双螺杆挤出机挤出、拉丝、风冷切粒形形成母料颗粒；
（2）挤出步骤：将上述母料颗粒通过挤出机挤出电线/电缆半成品；
（3）辐照步骤：将上述电线/电缆半成品经过电子加速器或钴源或紫外光源辐照，即得满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆。
含苯基的硅橡胶具有耐高剂量辐照、耐老化等优异性能，但由于其属于橡胶系列不具有热缩记忆功能，本发明满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆的含苯基的含苯基的硅橡胶与三元乙丙橡胶、乙烯丙烯酸共聚物结合，具有耐老化、耐高剂量辐照、耐水、绝缘等优异性能，对上述电线/电缆进行测定，结果如下：模拟通过60年热寿命试验后，采用交流电压3150V/mm5分钟不击穿：再经高达3300KGY高剂量辐照老化后，其中包括2700KGY的β射线辐照和600KGY的Y射线射线辐照，最后通过严酷的LOCA试验。
本发明的瓷化粉抗辐照剂，尤其是硅酸盐、硼酸盐或铅基玻璃粉等，使硅橡胶的有机成分会在很短的时间内烧蚀转化成陶瓷状的壳体，该壳体阻挡火焰的继续燃烧，起到隔绝外界火焰的作用，保护物体不受损害，起到阻燃作用。不仅如此，瓷化粉抗辐照剂还具有优异的抗辐照、抗老化效果，这在以前从未被发现。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、工艺配方、所实现目的及效果，以下结合实施方式详予说明。
本发明满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆，其绝缘料包括下述物质组份：三元乙丙橡胶、含苯基的含苯基的硅橡胶、乙烯丙烯酸共聚物三种物质100重量份；聚合物相容剂0-5重量份；炭化硼抗辐照剂0-20重量份；瓷化粉抗辐照剂0-40重量份；MBZ咪唑类抗辐照剂0-4份；抗紫外线剂0-1重量份；阻燃剂80-150份；RD防老剂0-4份；抗氧剂4-10份。MBZ咪唑类抗辐照剂化学名为2-巯基苯并咪唑锌盐。
优选地，所述三元乙丙橡胶、含苯基的硅橡胶、乙烯丙烯酸共聚物三种物质100重量份中三元乙丙橡胶30-50重量份、含苯基的硅橡胶10-50重量份、乙烯丙烯酸共聚物20-60重量份。
优选地，所述含苯基的硅橡胶的苯基含量高于10%。
优选地，所述瓷化粉抗辐照剂为硅酸盐、硼酸盐或铅基玻璃粉中的一种或若干种。含苯基的硅橡胶
优选地，所述阻燃剂80-150份中的三氧化二锑30-50重量份、聚磷腈阻燃剂10-15份、氢氧化铝0-110重量份、氢氧化镁0-110重量份。
优选地，所述抗氧剂是重量比为1：（2-3）：（1.5-2.5）:（0.3-0.5）为受阻酚类主抗氧剂、受阻胺抗氧剂、硫醚类辅助抗氧剂、抗铜剂调配而成的复合抗氧剂。
优选地，所述受阻酚类主抗氧剂为四［β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸］季戊四醇酯（抗氧剂1010）或β-（4-羟基3，5-二叔丁基-苯基）丙酸正十八酯或抗氧剂245中的一种或若干种。
优选地，所述受阻胺类抗氧剂为受阻胺622或944中的一种或两种。
优选地，所述硫醚类辅助抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯（抗氧剂DLTP）或硫代二丙酸二（十八）酯中的一种或两种。
优选地，所述抗铜剂为MD-1024。
本发明还提供一种满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆的制备方法，其特征在于由以下步骤组成：
（1）母料加工步骤：首先将三元乙丙橡胶、含苯基的硅橡胶、乙烯丙烯酸共聚物三种物质100重量份；聚合物相容剂0-5重量份；炭化硼抗辐照剂0-20重量份瓷化粉抗辐照剂0-20重量份；MBZ咪唑类抗辐照剂0-4份；抗紫外线剂0-1重量份；阻燃剂80-150份；RD防老剂0-4份；抗氧剂4-10份经密炼机密炼造粒或再经双螺杆挤出机挤出、拉丝、风冷切粒形形成母料颗粒；
（2）挤出步骤：将上述母料颗粒通过挤出机挤出电线/电缆半成品；
（3）辐照步骤：将上述电线/电缆半成品经过电子加速器或钴源或紫外光源辐照，即得满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆。
实施例1
（1）母料加工步骤：将三元乙丙橡胶30重量份、苯基含量10%的含苯基的硅橡胶30份、乙烯丙烯酸共聚物40重量份、聚合物相容剂1重量份、炭化硼抗辐照剂1重量份、MBZ咪唑类抗辐照剂1重量份、抗紫外线剂0.1重量份、三氧化二锑30重量份、聚磷腈阻燃剂15重量份、氢氧化铝50重量份、氢氧化镁55重量份、受阻酚类主抗氧剂10101重量份、受阻胺抗氧剂6222重量份、抗氧剂DLTP1.5重量份、抗铜剂MD-10240.5重量份、RD防老剂2份经密炼机密炼造粒形成母料颗粒；
（2）挤出步骤：将上述母料颗粒通过挤出机挤出电线/电缆半成品；
（3）辐照步骤：将上述电线/电缆半成品经过电子加速器或钴源或紫外光源辐照，即得满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆；
（4）扩张、冷却步骤：将辐照后的电线/电缆半成品用扩张设备进行扩张3倍；然后进行冷却、定型，即得到满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆。
对上述电线/电缆进行测定，结果如下：先模拟通过60年热寿命试验后；然后采用交流电压3150V/mm5分钟不击穿：再经高达3300KGY高剂量辐照老化后，其中包括2700KGY的β射线辐照和600KGY的Y射线射线辐照，最后通过严酷的LOCA试验。
175℃、260小时的热老化以后，拉伸强度、断裂伸长率等力学性能保持率达70%以上，再经3300KGY高剂量辐照后弯折180度不开裂。
实施例2
（1）母料加工步骤：首先将三元乙丙橡胶50重量份、苯基含量20%的硅橡胶10重量份、乙烯丙烯酸共聚物40重量份、聚合物相容剂1.5重量份、炭化硼抗辐照剂20重量份、硅酸盐10份、抗紫外线剂1重量份、三氧化二锑30重量份、聚磷腈阻燃剂10重量份、氢氧化镁110重量份、受阻酚类主抗氧剂2451重量份、受阻胺抗氧剂3重量份、硫代二丙酸二（十八）酯2.5重量份、抗铜剂0.3重量份、RD防老剂3份经密炼机密炼造粒形成母料颗粒；
（2）挤出步骤：将上述母料颗粒通过挤出机挤出电线/电缆半成品；
（3）辐照步骤：将上述电线/电缆半成品经过电子加速器或钴源或紫外光源辐照，即得满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆。
对上述电线/电缆进行测定，结果如下：模拟通过60年热寿命试验；然后采用交流电压3150V/mm5分钟不击穿：再经高达3300KGY高剂量辐照老化后，其中包括2700KGY的β射线辐照和600KGY的Y射线射线辐照，最后通过严酷的LOCA试验。
175℃、260小时的热老化以后，拉伸强度、断裂伸长率等力学性能保持率达70%以上，再经3300KGY高剂量辐照后弯折180度不开裂。
实施例3
（1）母料加工步骤：将三元乙丙橡胶40重量份、苯基含量30%的硅橡胶20份、乙烯丙烯酸共聚物40重量份、聚合物相容剂3重量份、炭化硼抗辐照剂10重量份、硼酸盐20重量份、MBZ咪唑类抗辐照剂3重量份、抗紫外线剂0.5重量份、三氧化二锑50重量份、聚磷腈阻燃剂12重量份、氢氧化铝10重量份、氢氧化镁8重量份、β-（4-羟基3，5-二叔丁基-苯基）丙酸正十八酯1.5重量份、受阻胺抗氧剂3重量份、硫代二丙酸二（十八）酯2重量份、抗铜剂MD-10240.5重量份、RD防老剂1.5份经密炼机密炼造粒形成母料颗粒；
（2）挤出步骤：将上述母料颗粒通过挤出机挤出电线/电缆半成品；
（3）辐照步骤：将上述电线/电缆半成品经过电子加速器或钴源或紫外光源辐照，即得满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆。
对上述电线/电缆进行测定，结果如下：先模拟通过60年热寿命试验后；然后采用交流电压3150V/mm5分钟不击穿：再经高达3300KGY高剂量辐照老化后，其中包括2700KGY的β射线辐照和600KGY的Y射线射线辐照，最后通过严酷的LOCA试验。
175℃、260小时的热老化以后，拉伸强度、断裂伸长率等力学性能保持率达70%以上，再经3300KGY高剂量辐照后弯折180度不开裂。
实施例4
（1）母料加工步骤：将三元乙丙橡胶50重量份、苯基含量35%的含苯基的硅橡胶30份、乙烯丙烯酸共聚物20重量份、聚合物相容剂2重量份、炭化硼抗辐照剂5重量份、铅基玻璃粉16重量份、MBZ咪唑类抗辐照剂1.5重量份、抗紫外线剂0.3重量份、三氧化二锑40重量份、聚磷腈阻燃剂13重量份、氢氧化铝6重量份、氢氧化镁90重量份、受阻酚类主抗氧剂1.5重量份、受阻胺抗氧剂4.5重量份、抗氧剂DLTP3重量份、抗铜剂0.6重量份、RD防老剂1.5份经密炼机密炼造粒形成母料颗粒；
（2）挤出步骤：将上述母料颗粒通过挤出机挤出电线/电缆半成品；
（3）辐照步骤：将上述电线/电缆半成品经过电子加速器或钴源或紫外光源辐照，即得满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆。
对上述电线/电缆进行测定，结果如下：先模拟通过60年热寿命试验后；然后采用交流电压3150V/mm5分钟不击穿：再经高达3300KGY高剂量辐照老化后，其中包括2700KGY的β射线辐照和600KGY的Y射线射线辐照，最后通过严酷的LOCA试验。
175℃、260小时的热老化以后，拉伸强度、断裂伸长率等力学性能保持率达70%以上，再经3300KGY高剂量辐照后弯折180度不开裂。
实施例5
（1）母料加工步骤：将三元乙丙橡胶30重量份、苯基含量30%的硅橡胶10份、乙烯丙烯酸共聚物60重量份、聚合物相容剂5重量份、炭化硼抗辐照剂15重量份、硅酸盐1重量份、MBZ咪唑类抗辐照剂0.5重量份、抗紫外线剂0.9重量份、三氧化二锑35重量份、聚磷腈阻燃剂14重量份、氢氧化铝51重量份、受阻酚类主抗氧剂1.5重量份、受阻胺抗氧剂1.5重量份、硫醚类辅助抗氧剂2.5重量份、抗铜剂0.5重量份、RD防老剂2份经密炼机密炼造粒形成母料颗粒；
（2）挤出步骤：将上述母料颗粒通过挤出机挤出电线/电缆半成品；
（3）辐照步骤：将上述电线/电缆半成品经过电子加速器或钴源或紫外光源辐照，即得满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆。
对上述电线/电缆进行测定，结果如下：先模拟通过60年热寿命试验后；然后采用交流电压3150V/mm5分钟不击穿：再经高达3300KGY高剂量辐照老化后，其中包括2700KGY的β射线辐照和600KGY的Y射线射线辐照，最后通过严酷的LOCA试验。
175℃、260小时的热老化以后，拉伸强度、断裂伸长率等力学性能保持率达70%以上，再经3300KGY高剂量辐照后弯折180度不开裂。
实施例6
（1）母料加工步骤：将三元乙丙橡胶35重量份、苯基含量40%的硅橡胶15份、乙烯丙烯酸共聚物50重量份、聚合物相容剂10重量份、炭化硼抗辐照剂10重量份、铅基玻璃粉30重量份、MBZ咪唑类抗辐照剂0.5重量份、抗紫外线剂0.6重量份、三氧化二锑45重量份、聚磷腈阻燃剂10重量份、氢氧化铝20重量份、氢氧化镁20重量份、受阻酚类主抗氧剂1重量份、受阻胺抗氧剂9440.1重量份、硫醚类辅助抗氧剂0.9重量份、抗铜剂2.5重量份、RD防老剂0.5份经密炼机密炼造粒形成母料颗粒；
（2）挤出步骤：将上述母料颗粒通过挤出机挤出电线/电缆半成品；
（3）辐照步骤：将上述电线/电缆半成品经过电子加速器或钴源或紫外光源辐照，即得满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆。
对上述电线/电缆进行测定，结果如下：先模拟通过60年热寿命试验后；然后采用交流电压3150V/mm5分钟不击穿：再经高达3300KGY高剂量辐照老化后，其中包括2700KGY的β射线辐照和600KGY的Y射线射线辐照，最后通过严酷的LOCA试验。
175℃、260小时的热老化以后，拉伸强度、断裂伸长率等力学性能保持率达70%以上，再经3300KGY高剂量辐照后弯折180度不开裂。
实施例7
（1）母料加工步骤：将三元乙丙橡胶45重量份、苯基含量50%的硅橡胶25份、乙烯丙烯酸共聚物30重量份、聚合物相容剂8重量份、炭化硼抗辐照剂3重量份、硼酸盐40重量份、MBZ咪唑类抗辐照剂4重量份、抗紫外线剂0.2重量份、三氧化二锑42重量份、聚磷腈阻燃剂15重量份、氢氧化铝40重量份、氢氧化镁50重量份、受阻酚类主抗氧剂0.5重量份、受阻胺6222.2重量份、硫代二丙酸二（十八）酯1重量份、抗铜剂0.2重量份、RD防老剂1份经密炼机密炼造粒形成母料颗粒；
（2）挤出步骤：将上述母料颗粒通过挤出机挤出电线/电缆半成品；
（3）辐照步骤：将上述电线/电缆半成品经过电子加速器或钴源或紫外光源辐照，即得满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆。
对上述电线/电缆进行测定，结果如下：先模拟通过60年热寿命试验后；然后采用交流电压3150V/mm5分钟不击穿：再经高达3300KGY高剂量辐照老化后，其中包括2700KGY的β射线辐照和600KGY的Y射线射线辐照，最后通过严酷的LOCA试验。
175℃、260小时的热老化以后，拉伸强度、断裂伸长率等力学性能保持率达70%以上，再经3300KGY高剂量辐照后弯折180度不开裂。
本发明并不局限于上述具体实施方式，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。
Claims (12)
1.一种满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆，其特征在于其绝缘料包括下述物质：三元乙丙橡胶、含苯基的硅橡胶、乙烯丙烯酸共聚物三种物质100重量份，所述三元乙丙橡胶、含苯基的硅橡胶、乙烯丙烯酸共聚物三种物质100重量份中三元乙丙橡胶30-50重量份、含苯基的硅橡胶10-50重量份、乙烯丙烯酸共聚物20-60重量份；聚合物相容剂0-5重量份；炭化硼抗辐照剂0-20重量份；瓷化粉抗辐照剂0-40重量份；MBZ咪唑类抗辐照剂0-4份；抗紫外线剂0-1重量份；阻燃剂80-150份；RD防老剂0-4份；抗氧剂4-10份。
2.如权利要求1所述的满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆，其特征在于：所述含苯基的硅橡胶的苯基含量高于10%。
3.如权利要求1所述的满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆，其特征在于：所述瓷化粉抗辐照剂为硅酸盐、硼酸盐或铅基玻璃粉中的一种或若干种。
4.如权利要求1所述的满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆，其特征在于：所述阻燃剂80-150份中的三氧化二锑30-50重量份、聚磷腈阻燃剂10-15份、氢氧化铝0-110重量份、氢氧化镁0-110重量份。
5.如权利要求1所述的满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆，其特征在于：所述MBZ咪唑类抗辐照剂优选1-3份。
6.如权利要求1所述的满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆，其特征在于：所述RD防老剂优选2-4份。
7.如权利要求1所述的满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆，其特征在于：所述抗氧剂是重量比为1：（2-3）：（1.5-2.5）:（0.3-0.5）为受阻酚类主抗氧剂、受阻胺抗氧剂、硫醚类辅助抗氧剂、抗铜剂调配而成的复合抗氧剂。
8.如权利要求7所述的满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆，其特征在于：所述受阻酚类主抗氧剂为四［β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸］季戊四醇酯（抗氧剂1010）或β-（4-羟基3，5-二叔丁基-苯基）丙酸正十八酯或抗氧剂245中的一种或若干种。
9.如权利要求7所述的满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆，其特征在于：所述受阻胺类抗氧剂为受阻胺622或944中的一种或两种。
10.如权利要求7所述的满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆，其特征在于：所述硫醚类辅助抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯（抗氧剂DLTP）或硫代二丙酸二（十八）酯中的一种或两种。
11.如权利要求7所述的满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆，其特征在于：所述抗铜剂为MD-1024。
12.如权利要求1-11任一项所述的满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆的制备方法，其特征在于由以下步骤组成：
（1）母料加工步骤：首先将三元乙丙橡胶、含苯基的硅橡胶、乙烯丙烯酸共聚物三种物质100重量份，所述三元乙丙橡胶、含苯基的硅橡胶、乙烯丙烯酸共聚物三种物质100重量份中三元乙丙橡胶30-50重量份、含苯基的硅橡胶10-50重量份、乙烯丙烯酸共聚物20-60重量份；聚合物相容剂0-5重量份；炭化硼抗辐照剂0-20重量份；瓷化粉抗辐照剂0-40重量份；MBZ咪唑类抗辐照剂0-4份；抗紫外线剂0-1重量份；阻燃剂80-150份；RD防老剂0-4份；抗氧剂4-10份经密炼机密炼造粒或再经双螺杆挤出机挤出、拉丝、风冷切粒形成母料颗粒；
（2）挤出步骤：将上述母料颗粒通过挤出机挤出电线/电缆半成品；
（3）辐照步骤：将上述电线/电缆半成品经过电子加速器或钴源或紫外光源辐照，即得满足核电站AP1000设计要求的反应堆用阻燃电线/电缆。
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