CN103376677A - 用于电子照相印刷方法的记录材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电子照相印刷方法的记录材料,所述记录材料包含载体材料和含有光泽颜料的调色剂接收层,并且所述记录材料适合于在使用干式调色剂和液体调色剂的情况下都产生类似于照片的图像。
Description
技术领域
本发明涉及记录材料,使用所述记录材料,可以通过电子照相印刷方法采用液体调色剂和干式调色剂产生具有照片品质的图像。
背景技术
激光打印机是基于电子照相术的原理。电子照相术利用原件的光学图像使光电导体成像或者对光电导体进行照射,从而由电荷产生潜像,然后对所述潜像选择性施加调色剂(显影)并使原件在(例如)纸上成像(复制)。直接和间接电子照相术以及湿式和干式电子照相术之间存在差别。湿法也称为液体调色剂法,该方法使用处于介电常数低的脂肪族溶剂中的调色剂分散液作为显影剂,而干法使用粉末调色剂。在激光束和旋转镜的辅助下,所需页面的图像被记录到感光成像鼓上。先使所述鼓带负电,其中,激光束冲击部位处的电荷又被除去。鼓上放电区域的形状对应于随后的打印输出。通过具有带负电的调色剂的辊,将调色剂施加到所述鼓上,所述调色剂保持附着在成像鼓上的放电部位处。
如果使用干式调色剂法,则将纸引导到成像鼓上。所述纸与所述鼓仅发生轻微接触。在所述纸的后方形成电场。调色剂被转印至纸上,起初调色剂仅松散地附着在纸上。然后在热辊的辅助和压力作用下,使调色剂定影。使所述鼓放电,并从其上除去过剩的调色剂。
如果使用液体调色剂法,则先将调色剂悬浮液转移至加热的橡胶圆筒上,在该橡胶圆筒上,载体液体被蒸发并且调色剂被塑化。然后使调色剂图像从该中间辊(中间鼓)转印至记录片材上。
在激光打印机的辅助下产生的图像应当获得与照片相当的品质。这包括多种性能,例如:光泽、挺度、不透明度、高分辨率和图像清晰度、以及良好的耐光性。
在HP(Hannelore Breuer)2005年5月13日的出版物PrintingKnow-How:New HP Laser Papers(可得自41131.www4.hp.com/Backgrounder_Neue_Laser-Papiere.pdf(2010年8月31日))中,描述了在任一侧都具有“开”孔表面的多层涂布纸。然而,使用这样的纸产生的图像具有与传统的卤化银图像大不相同的表面质感并且具有不同的表面光泽。
为了实现更接近于照片似的品质这一目的,通过电子照相术在具有典型银盐照片的表面质感和外观的载体材料上产生图像。DE4435350C1公开了用于电子照相术的图像接收材料,其包括涂有热塑性物质和调色剂接收层以及抗静电后层(antistatic rear layer)的原纸。该材料的缺点在于其还需要在调色剂定影和在印刷机中的行为方面做进一步的改进。另外,一旦图像被印刷出来后,该材料有时会呈现出讨厌的亮光斑点,这是由调色剂配方中经常用作分离剂的油状物质所引起的。
DE102011078714A1公开了具有调色剂接收层的记录材料,其包含微细的无机颗粒,并且具有孔隙半径为100nm或更小的孔。如该文献所解释的那样,该材料的应用局限于液体调色剂法。在该多孔材料上的打印输出经受进一步处理的过程中(例如为了得到相册),存在这样的风险:多孔调色剂接收层沿着所述打印输出的毛边发生断裂,结果,在断裂线处形成不期望的白线。
其他用于电子照相法的记录材料例如在EP0789281B1、EP1115559、JP2006-215494、JP2007-188055和JP2010-020283中有所描述。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种可通过使用液体调色剂或干式调色剂从至少一侧进行印刷的记录材料,其具有与银盐照片相当的良好的图像品质,并且除了在储存过程中具有良好的耐光性和耐臭氧性之外,在印刷机中还表现出良好的供入和输送行为,并且适合堆叠。
所述目的是通过具有载体材料和至少一层调色剂接收层的记录材料实现的,其中所述调色剂接收层包含粒度为至多100μm的光泽颜料、以及水分散性和/或水溶性粘结剂。粒度分布为5μm至60μm(通过激光衍射测定)的光泽颜料是特别合适的。特别是,吸油值为60g/100g至120g/100g(根据EN ISO787-5测定)的光泽颜料是非常合适的。基于调色剂接收层中颜料的质量,所述水溶性或水分散性粘结剂在调色剂接收层中的量为使得能够形成封闭的层(closed layer)。因此,所述调色剂接收层为无孔层。
已经出乎意料地发现,不需要使用额外的导电物质,而这样的导电物质通常被包含在调色剂接收层中。
具体实施方式
所述载体材料可为未涂布的原纸、涂布原纸(设置有含颜料的层的原纸),但是优选为涂布有合成树脂的纸。
所述调色剂接收层可优选地还包含水溶性(甲基)丙烯酸/丙烯酸酯共聚物和导电物质,其中导电物质可为导电的微细氧化物或是导电性聚合物。
对于本发明的目的而言,术语“原纸”应当理解为是指未涂布的或是表面施胶的纸。除了纸浆纤维,原纸还可包含:施胶剂,如烷基烯酮二聚体、脂肪酸和/或脂肪酸盐、环氧化的脂肪酸酰胺、烯基琥珀酸酐或烷基琥珀酸酐;增湿强剂(wet-strengthening agents),如聚胺-聚酰胺环氧氯丙烷;增干强剂(dry-strengthening agents),如阴离子、阳离子或两性聚酰胺,或阳离子淀粉;荧光增白剂;填料;颜料;染料;消泡剂以及造纸工业中已知的其他助剂。原纸可被表面施胶。适合用于该目的的施胶剂包括(例如)聚乙烯醇或氧化淀粉。可在Fourdrinier或Yankee造纸机(圆网造纸机)上制备原纸。原纸的克重可为50g/m2至250g/m2,特别是80g/m2至180g/m2。可以使用未压制或压制形式的(平滑的)原纸。密度为0.8g/cm3至1.2g/cm3的原纸,特别是0.90g/cm3至1.1g/cm3的原纸是特别适合的。例如,短纤维漂白硫酸盐浆(leaf bleached kraft pulp,LBKP)、针叶木漂白硫酸盐浆(needle bleached kraft pulp,NBKP)、短纤维漂白亚硫酸盐浆(leafbleached sulphite pulp,LBSP)或针叶木漂白亚硫酸盐浆(needlebleached sulphite pulp,NBSP)可用作纸浆纤维。也可使用由废纸获得的纸浆纤维。前述的纸浆纤维也可以以混合的形式使用并且可与其他纤维(例如合成树脂纤维)按比例混合。然而,优选使用由100%阔叶木浆制得的纸浆纤维。未精磨的纸浆的平均纤维长度优选为0.6mm至0.85mm(Kajaani测量)。此外,基于纸浆的质量,所述纸浆的木质素含量小于0.05重量%,特别是为0.01重量%至0.03重量%。
例如,高岭土、天然形式的碳酸钙(如石灰岩、大理石或白云灰岩、巴黎白)、硫酸钙、硫酸钡、二氧化钛、滑石、二氧化硅、氧化铝以及它们的混合物可被用作原纸中的填料。具有如下粒度分布的碳酸钙是特别合适的:其中至少60%的颗粒小于2μm并且至多40%的颗粒小于1μm。在本发明的一个具体实施方案中,使用具有如下粒度分布的方解石:其中大约25%的颗粒的粒度小于1μm并且大约85%的颗粒的粒度小于2μm。
在本发明的一个具体实施方案中,可将含颜料的层布置在原纸上。所述颜料可以为金属氧化物、硅酸盐、碳酸盐、硫化物或硫酸盐。诸如高岭土、滑石、碳酸钙和/或硫酸钡之类的颜料是特别合适的。优选具有窄的粒度分布的颜料,其中特别优选的是至少70%的颜料颗粒的粒度小于1μm。可通过造纸工艺中常用的任何涂布组件联机或离线地施加含颜料的层,其中选择涂布量使得在干燥后涂层重量为0.1g/m2至30g/m2,特别是1g/m2至20g/m2,或者在一个特别优选的实施方案中为2g/m2至8g/m2。在一个优选的实施方案中,通过整合到造纸机中的施胶压榨或是薄膜压榨来施加含颜料的层。
在本发明的一个优选的实施方案中,可在原纸或涂布原纸的任一侧上提供合成树脂层。所述合成树脂层(前侧和/或后侧的合成树脂层)可优选地包含热塑性聚合物。特别是,聚烯烃(如低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯、4-甲基戊-1-烯以及它们的混合物)以及聚酯(如聚碳酸酯)适合该目的。在本发明的一个具体实施方案中,热塑性聚合物是可生物降解聚合物和/或基于日益增长的原材料所得的聚合物,如线性聚酯、热塑性改性淀粉、或聚乳酸、或这些聚合物彼此的混合物或这些聚合物与其他聚合物的混合物。
在本发明的其他特别优选的实施方案中,前侧和/或后侧合成树脂层包含至少40重量%(特别是60重量%至80重量%)的密度大于0.95g/cm3的HDPE。这样的组合物是特别优选的:所述组合物由65重量%的密度大于0.95g/cm3的HDPE和35重量%的密度小于0.935g/cm3的LDPE组成。
所述合成树脂层可包含白色颜料(如二氧化钛),并且还包含添加剂(如荧光增白剂、染料和分散剂)。在本发明的一个具体实施方案中,向所述合成树脂层中加入起到抗静电作用的物质,特别是导电性无机颜料。
所述合成树脂层的施用重量可以为5g/m2至50g/m2,特别是5g/m2至40g/m2,但是优选地为10g/m2至30g/m2。所述合成树脂层可以以单层挤出到原纸或涂布原纸上,或者可以多层共挤出。可采用最高达600m/min的机器速度进行挤压涂布工艺。
在本发明的一个实施方案中,可以将所述合成树脂层对称地施加至原纸的两侧,也就是说,处于所述原纸两侧上的合成树脂层具有相同的组成并且表面形貌是相同的。根据本发明,取决于期望的图像表面(有光泽的或结构化的/无光泽的),两侧上的合成树脂层表面可具有0.03μm至15μm的粗糙度值Rz。粗糙度值Rz是根据DIN4768通过Hommel表面测试仪确定的。
在本发明的、其目的在于一种可在一侧上印刷的光泽记录材料的另一实施方案中,在所述记录材料的带有调色剂接收层并且旨在相对于后侧用于印刷的一侧(前侧)上的合成树脂层具有较低的粗糙度。在该实施方案中,旨在用于印刷的合成树脂层这一侧的粗糙度值Rz为0.03μm至1.8μm,而布置在不欲用于印刷的一侧上的合成树脂层的粗糙度值Rz为12μm至15μm。
旨在用于印刷的载体材料侧涂布有调色剂接收涂层溶液,该溶液一干燥就形成调色剂接收层。在本发明的其目的在于一种可在任一侧上进行印刷的记录材料的具体实施方案中,向所述载体材料的两侧施加调色剂接收层。
调色剂接收层优选包含至少一种粒度至多为100μm(特别是5μm至60μm)并且吸油值为60g/100g至120g/100g(根据EN ISO787-5测定)的光泽颜料,以及水分散性和/或水溶性粘结剂。
根据本发明,光泽颜料被理解为是指这样的颜料:使用所述颜料,通过高折射的、平行取向的片状颜料颗粒的直接反射和/或干涉,产生光泽效应。这里,所述效应取决于观察角度。
具有片状的透明或不透明载体材料、其中所述载体材料的表面覆有一种或多种金属氧化物层的所有颜料都可用作光泽颜料。在本文中,可以使用例如二氧化钛、氧化锆、二氧化硅、氧化铝、氧化铬、氧化钴或铁氧化物作为金属氧化物。云母、其他层状硅酸盐(如滑石或高岭土)、SiO2薄片、TiO2薄片或Al2O3薄片特别适合用作载体材料。这些光泽颜料是已知的并且大部分是市售可得的,例如商品名为或的商品。
调色剂接收层中的粘结剂可以为纸张涂布中常用的任意粘结剂,但是优选使用淀粉、聚乙烯醇、丙烯酸酯或丙烯酸酯的共聚物与其他单体。特别优选的是水分散性乙烯丙烯酸共聚物(特别是熔点为70℃至100℃的那些)以及水溶性聚合物(如聚乙烯醇(部分皂化或完全皂化的)),它们可单独使用或以混合物的方式使用。乙烯丙烯酸共聚物/聚乙烯醇的混合比可为10:1至1:1。
根据本发明的优选的实施方案,粘结剂以这样的量存在:该量使得调色剂接收层中的光泽颜料颗粒彼此之间的空隙被完全填充。因此调色剂接收层不是多孔层。其没有孔。在本发明中,没有孔是指对于每1平方米的记录片材,调色剂接收层中小于1μm的孔的孔容积为小于0.3ml,优选小于0.2ml,或小于0.1ml(用压汞法测量;德国POROTEC GmbH公司的压汞仪PASCAL240)。
光泽颜料和粘结剂可以以5:95的量比例使用,优选为40:60至60:40,其中所述的量是基于干燥后的调色剂接收层的质量而言的。在调色剂接收层中,特别优选的是光泽颜料和粘结剂的质量比为10:90,特别是20:80至80:20。
在一个特别优选的实施方案中,调色剂接收层还包含水溶性(甲基)丙烯酸/丙烯酸酯共聚物,其量可占干燥后的层质量的2重量%至12重量%,优选为4重量%至6重量%。
调色剂接收层并不是必须包含额外的导电物质。
然而在本发明的一个可供替代的实施方案中,调色剂接收层中可以包含这样的导电物质。
导电物质可为导电性聚合物和/或导电性颜料。
根据本发明,导电(导电性)聚合物可为那些以离子形式转移电荷的物质,如聚苯乙烯磺酸。然而,优选那些以电子或缺陷电子的形式转移电荷的聚合物,例如聚苯胺和聚噻吩。特别优选作为导电聚合物的物质是掺杂有聚苯乙烯酸的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT:PSS),例如,可以以商品名或购得。根据本发明,在一个具体的实施方案中,如果使用聚合物作为调色剂接收层中的导电层,那么其可完全或部分替代水溶性或水分散性粘结剂。
根据本发明,导电颜料尤其可由金属粉末或碳组成。优选诸如氧化锑、氧化锡和氧化铟这样的氧化物,但是特别优选二氧化钛,或氧化锌,或锑、铟、钛、锌或锡这些元素的混合氧化物。根据本发明,导电颜料的平均粒径优选小于1000nm,特别优选小于200nm。在本发明的一个优选的实施方案中,如果将导电颜料用作导电组分,那么其还可同时构成调色剂接收层中的微细颜料。
选择调色剂接收层中导电性组分的量使得根据DIN53483测量,记录材料的表面电阻率小于15log(Ω/cm)。根据本发明,基于干燥后的层的质量,所述导电性组分可介于0重量%至50重量%的范围内,特别是0.1重量%至4.0重量%。
在本发明的又一实施方案中,调色剂接收层还包含0.01重量%至4.0重量%的阴离子或非离子表面活性剂,特别是0.05重量%至2.5重量%的阴离子或非离子表面活性剂。
调色剂接收层还可任选地包含其他的助剂,如微细颜料、消光剂、染料、交联剂、润滑剂、防结块剂和其他常规的添加剂。
根据本发明,微细颜料为微细的无机颜料,例如二氧化硅、氧化铝、氧化铝水合物、硅酸铝、碳酸钙、氧化锌、氧化锡、氧化锑、二氧化钛、氧化铟或这些氧化物的混合氧化物。在特别优选的实施方案中,微细颜料为氧化锌、氧化锡、氧化锑、二氧化钛、氧化铟或这些氧化物的混合氧化物。微细颜料可单独地或作为混合物用于调色剂接收层中。调色剂接收层中的微细颜料的平均粒度优选小于1000nm,特别是小于200nm。特别优选的是BET表面积为30m2/g至400m2/g的颜料。根据本发明,颜料可得自火焰法或湿化学沉淀法。
可以通过在造纸工艺中常用的任何涂布组件联机或离线地施加用于形成调色剂接收层的涂料,其中根据特别优选的实施方案,选择其量使得在干燥后涂层重量为至多5g/m2,特别是0.5g/m2至3g/m2,或者是1g/m2至2g/m2。可以在整合到挤压涂布设施中的常规涂布机的辅助下以涂抹的方式(stroke)施加涂料。例如,使用三个辊的辊舐式涂布法、或刮板设备特别适合该目的。
在本发明的又一实施方案中,可向调色剂接收层上施加诸如保护层或光泽改善层之类的其他层。这样的层的涂层重量优选小于1g/m2。
以下实施例用来进一步解释本发明。
实施例
原纸
由桉木浆制备原纸。对于精磨,在精磨机(refiner)的辅助下,将该纸浆精磨为大约5%的水性悬浮液(稠料),打浆度(degree ofrefinement)达到36°SR。平均纤维长度为0.64mm。基于纸浆悬浮液的质量,纸浆纤维在稀料中的浓度为1重量%。向所述稠料中加入添加剂,如量为0.4重量%的阳离子淀粉、量为0.48重量%的烷基烯酮二聚体(AKD)作为中性施胶剂、量为0.36重量%的增湿强剂聚胺-聚酰胺环氧氯丙烷树脂以及量为10重量%的天然CaCO3。所述的量是基于纸浆质量而言的。将pH被设定为大约7.5的稀料从物料出口输送至造纸机的筛网(screen)上,在所述筛网上,通过对位于造纸机的筛网部中的纸幅进行脱水处理,从而形成纸张。在压榨部中使纸幅进一步脱水直到水含量占所述纸幅重量的60重量%。在造纸机的干燥部中通过热的干燥筒进行进一步的干燥。制得克重为160g/m2且湿度为大约7%的原纸。将由此获得的材料用于随后在挤压机中进行的合成树脂涂布操作。
载体材料A
旨在用于印刷的原纸表面(前侧)在被电晕放电辐照后,按照常规方式采用具有以下组成的合成树脂混合物进行涂布:50重量%的低密度聚乙烯(LDPE,d=0.923g/m3)和50重量%的高密度聚乙烯(HDPE,d=0.964g/m3)。使用来自BEP服务技术公司的冷却筒,在层叠机(串列式(tandem)挤压机)中以250m/min的挤出速率进行涂布过程,所述冷却筒表面的平均Rz值为1.2μm并且Ra值为0.2μm(根据DIN4768测定)。通过喷砂(或用另一种喷射材料喷射)并镀铬以制得所述冷却筒的表面。涂层重量为30g/m2。
在挤压机中,用聚乙烯混合物涂布与待印刷侧相对的原纸侧(后侧),所述混合物由30重量%的低密度聚乙烯(LDPE,d=0.923g/m3)和70重量%的高密度聚乙烯(HDPE,d=0.964g/m3)形成,涂层重量为30g/m2。选择冷却筒使得所得的后侧表面的粗糙度Rz为15μm(根据DIN4768测量)。
载体材料B
旨在用于印刷的原纸表面(前侧)在被电晕放电辐照后,按照载体材料A所述涂布合成树脂混合物。涂层重量为30g/m2。在使用冷却筒的条件下进行涂布过程,所述冷却筒表面的平均Rz值为11.2μm(根据DIN4768测量)。通过喷砂(或用不同的喷射材料喷射)并镀铬以制得该冷却筒的表面。
按照载体材料A所述,用聚乙烯混合物涂布与待印刷侧相对的原纸侧(后侧)。选择冷却筒使得所得的后侧表面的粗糙度Rz为15μm(根据DIN4768测量)。涂层重量为30g/m2。
然后对载体材料A和B的前侧进行涂布(在各自的情况中,涂以调色剂接收涂层色料a和b)并进行干燥。选择涂层色料的涂布量使得所得的干涂层为3g/m2。涂层色料的组成具体如下。
涂层色料a
将7.8g的乙烯丙烯酸酯水性分散液MICHEM4990R.E.(聚合物含量为35.7重量%)和3.1g的聚乙烯醇溶液聚合物含量为10重量%)与以下物质混合:3.1g的光泽颜料6103(粒度:5-40μm,吸油值为70-90g/100g,根据EN ISO787-5测量)、1g的(甲基)丙烯酸共聚物分散液AT120,聚合物含量为30重量%)、0.2g的润湿剂Zonyl以及84.8g的水。
涂层色料b
涂层色料c
涂层色料d
涂层色料e
按照类似于涂层色料a的方法制备所述涂层色料,但是使用光泽颜料83(粒度≤25μm)。
对根据这些实施例获得的记录材料进行如下测试。
表面电阻率
根据DIN53483,使用梳状电极测量,以log(Ω/cm)表示。
粘连测试(Stick test):在23℃和50%RH下,将两片DIN-A4大小的载体材料叠放在一起,并施加负荷10kg。65小时后,手工分离纸片并评价粘附/粘连性。
+:无粘连,
○:轻微粘连,
-:强力粘连。
调色剂粘附性:使用 6000(液体调色剂)和MC5550(干式调色剂)电子照相印刷机对记录材料进行印刷,并在23℃/50%RH下,通过粘附到TESA4104型粘附带上并在随后从其上移走来评价调色剂的粘附性。
+:调色剂层保持未受到损坏,
○:调色剂层被轻微撕破,
-:调色剂层完全被从载体上撕下。
动态色指数(FLOP index)
动态色(FLOP)表示材料在不同的观察角度下呈现的色度属性的变化。动态色是在多个测量角度下确定的。然后将其用所有测量角度下的色度测定值表示出来。已知动态色指数可由亮度动态表示。这可以由5个测量角度(15°、25°、45°、75°、110°)下测得的根据CIELab系统的亮度L*进行计算。该测量在5角度分光光度计(BYK-mac)的辅助下进行。
测试结果总结在下表1中。
表1
记录材料 | 表面电阻率 | 粘连测试 | 调色剂粘附 |
Aa | 12.3 | + | +/+ |
Ab | 12.0 | + | +/+ |
Ac | 12.5 | + | +/+ |
Ad | 12.3 | + | +/+ |
Ae | 12.0 | + | +/+ |
Ba | 12.5 | + | +/+ |
Bb | 12.4 | + | +/+ |
Bc | 12.4 | + | +/+ |
Bd | 12.2 | + | +/+ |
Be | 12.0 | + | +/+ |
评价结果
已经发现,使用根据本发明的记录材料获得的图像具有与卤化银图像相当的外观,并且具有相当的表面质感。使用根据本发明的记录材料,调色剂对表面的粘附性良好,纸张没有发生彼此粘连,不带静电,并且在使用干式调色剂和液体调色剂的情况下都能提供均匀的调色剂转印。
Claims (12)
1.一种用于电子照相印刷方法的记录材料,包含载体材料和至少一层调色剂接收层,其特征在于,所述调色剂接收层包含粒度至多为100μm的光泽颜料、以及水分散性粘结剂和/或水溶性粘结剂。
2.根据权利要求1所述的记录材料,其特征在于,所述光泽颜料的吸油值为60-120g/100g颜料,所述吸油值是根据EN ISO787-5测定的。
3.根据权利要求1或2所述的记录材料,其特征在于,所述光泽颜料的粒度为5μm至60μm。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的记录材料,其特征在于,所述水分散性粘结剂是乙烯丙烯酸酯聚合物和/或乙烯丙烯酸酯共聚物。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的记录材料,其特征在于,所述水溶性粘结剂为聚乙烯醇。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的记录材料,其特征在于,光泽颜料/粘结剂的量的比例为40:60至60:40。
7.根据权利要求1至6中的至少一项所述的记录材料,其特征在于,所述调色剂接收层含有占干燥后的层质量的2重量%至12重量%的水溶性(甲基)丙烯酸酯/丙烯酸酯共聚物。
8.根据权利要求1至7中的至少一项所述的记录材料,其特征在于,所述调色剂接收层含有导电物质。
9.根据权利要求8所述的记录材料,其特征在于,所述导电物质为微细的导电颜料。
10.根据权利要求8所述的记录材料,其特征在于,所述导电物质为导电性聚合物。
11.根据权利要求8至10中的至少一项所述的记录材料,其特征在于,所述调色剂接收层中导电物质的量占干燥后的层质量的0.05重量%至4.0重量%。
12.根据权利要求1至11中的至少一项所述的记录材料,其特征在于,所述载体材料为树脂涂布原纸。
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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