CN103525085B - 一种高性能高遮光pa6t聚合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能高遮光PA6T聚合物,其原料配方由抗氧剂、紫外线吸收剂、增韧剂、硬度增强剂、遮光剂、PA6T组成。对产品的各项测试表明,本发明的一种高性能高遮光PA6T聚合物具有优于业内其他产品的遮光效果,其透光度平均为0‑0.2%。由于钛白粉填充的PA6T聚合物色泽较浅,易于被调配为其他色彩。此外本发明的产品还具有较强的抗冲击性能、较优的高温刚性以及良好的加工性能,尤其适用于LED等遮光罩、挡光板、仪器遮光罩生产的应用。

Description

一种高性能高遮光PA6T聚合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,尤其涉及PA6T聚合物,具体涉及一种高性能高遮光PA6T聚合物及其制备方法和应用。
背景技术
LED(Light Emitting Diode),即发光二极管,是一种固态的半导体器件,可以直接把电转化为光。它体积小、耗电量低、亮度高、低热量、坚固耐用、环保。这些内在特征决定了它是代替传统光源的最理想光源,有着广泛的用途。可作为显示屏、交通讯号的显示光源、生活照明、工业照明。LED 灯的广泛应用,也对其配件材料提出了更高的要求。如LED 灯光源的高亮度对遮光板遮光罩的遮光性、尺寸稳定性及表面平整性比普通的光源要求更高。
聚对苯二甲酰己二胺(PA6T) 是一种基于对苯二甲酸,己二酸及己二胺的改质尼龙,其熔点高达310℃。PA6T 的主要特性为优异的高温刚性,尺寸安定性以及耐化学品性。优异的特性使PA6T 在许多领域包括汽车零件,机械零件以及电气/ 电子零件上有广泛的应用。PA6T是一种耐高温的材料,在高温条件下仍表现出较高的刚性,及尺寸稳定性,因此可被用于生产LED灯的支架及遮光罩。但普通的PA6T透光率可达到90%,不能满足生产LED灯遮光罩的要求。为降低PA6T遮光罩的透光率,通常的做法是使用炭黑对PA6T材料进行填充。炭黑填充量过高,则PA6T材料颜色过深而不易进行调色,影响对产品外观的拓展;炭黑填充量过低,则PA6T材料遮光性能不足。同时,PA6T本身具有的优良高温刚性也会因填充炭黑而降低,以之为材料制成的遮光罩容易受热变形。此外,填充炭黑还容易降低PA6T材料本身具有的优良流动性能,提高产品加工成型的难度。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的之一是提供一种高遮光、高强度、加工性能优良的PA6T聚合物。
本发明的另一目的是提供一种可大规模推广、提高上述PA6T聚合物性能的制备方法。
本发明的另一目的是提供一种上述PA6T聚合物的应用。
本发明的第一个目的通过以下方式实现:
一种高性能高遮光PA6T聚合物,其原料配方由如下重量份的各组分组成:
抗氧剂1098 0.1-0.5份;
抗氧剂168 0.1-0.5份;
增韧剂 1-2份;
硬度增强剂 2-8份;
遮光剂 22-28;
紫外线吸收剂UV-234 0.3-0.6份;
PA6T 61-75份;
所述增韧剂为美国杜邦所产的EMA-1125AC;所述硬度增强剂为滑石粉;所述遮光剂为钛白粉。
上述原料中,PA6T可选用任一种市售的产品。
上述原料中,复合抗氧剂1098及抗氧剂168均为市售产品,可提高PA6T聚合物的加工稳定性、抗氧化性能,从而防止产品老化破损,延长产品的使用寿命。
上述紫外线吸收剂UV-234可选用任一种市售产品,是一种高效防老化剂, 能吸收紫外光, 具有色浅、无毒、相容性好、迁移性小、易于加工等特点。它对PA6T聚合物有最大的保护作用, 并有助于减少色变, 同时延缓和阻滞物理性能损失。与上述的抗氧剂1098及168协同作用,可大幅提升本发明高性能高遮光PA6T聚合物耐老化性能,延长产品使用寿命。
上述增韧剂为美国杜邦所产的EMA-1125AC,是一种抗冲击改性剂,常用于PC、PC/ABS的增韧。在本发明中,上述增韧剂能够增强本发明PA6T聚合物的韧性,使之表现出优良的抗冲击性能。
上述钛白粉可选用任一种市售产品实现。钛白粉具有良好的光吸收特性,能够有效吸收光线,降低本发明PA6T聚合物的透光度。通常认为钛白粉的用量与PA6T聚合物的透光度呈负相关,即PA6T聚合物中钛白粉的填充量越高其透光度越低,其遮光效果越好。但钛白粉用量过多将导致PA6T聚合物高温刚性下降,使其容易变形、毁损下降。此外,过量的钛白粉还容易使PA6T聚合物流动性降低,难以加工成型。发明人发现,向PA6T聚合物填充本发明所限定的量的钛白粉,并引入滑石粉,可有效提高最终制得的PA6T的高温刚性,使之作为灯罩时在高温环境中也不易变形。同时发明人发现滑石粉可在一定程度上提高PA6T聚合物的流动性,从而有效提高PA6T聚合物的加工性能。但滑石粉用量过大将降低PA6T聚合物的韧性,使PA6T聚合物脆化而断裂、损坏以及抗冲击性能的下降。因此本发明同时引入EMA-1125AC以及抗氧剂1098和抗氧剂168,同时限定滑石粉的用量,各种助剂协效不但能使本发明的PA6T聚合物获得较低的透光度,同时还可将PA6T聚合物的韧性、抗冲击、高温刚性、加工性能维持在一相对平衡的水平,从而使所生产的的PA6T聚合物性能能够满足用于生产遮光罩的要求。由于经钛白粉填充的本发明的PA6T聚合物色泽较浅,成品可被调成多种颜色。
上述一种高性能高遮光PA6T聚合物的制备方法,其具体包括如下步骤:按照上述的比例将抗氧剂1098、抗氧剂168、增韧剂、硬度增强剂、遮光剂、紫外线吸收剂UV-234及PA6T投入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中,在310-380℃的温度下熔融混炼,所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却,引入切粒机进行切粒操作,所得粒料即为所述高性能高遮光PA6T聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次,每次搅拌时间为30-50分钟。所述搅拌机的转速为650-1000转/分。
提高搅拌机的转速可使各原料组分混合更充分从而获得质地均匀的产品。过慢的搅拌速度难以使原料中的钛白粉、滑石粉充分混合,过高的搅拌转速容易导致某些助剂自身结构的裂解。上述搅拌机的转速是发明人根据本发明各种原料组分的物性而优选的,在此范围内,既能保证钛白粉、滑石粉与原料的各组分能够混合均匀,又能有效防止原料发生裂解而失效。所述反复搅拌是指交替改变搅拌机的搅拌方向,如此便能够在不增加转速的情况下进一步促进各原料组分的混合。本发明的熔炼温度是根据各类原料的性质选定的,在该温度范围内,各类原料均可熔化彻底而得以充分混融,不因温度过低而熔融混炼不彻底,且不易因温度过高而裂解、变质。原料只有得到充分混融结合,才能协同作用获得本发明所追求的优质性能。
所述双螺旋挤出机的转速为250-600转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时,所用水槽温度为60-75℃。
由于产品的性质不同,其冷却水温也各不一致。一般来说,升高水槽内的水温能够缩减粒料间的空隙使其不易碎裂,但过高的水温将导致粒料粘结,影响产品品质及外观。因此在本发明中,设计人根据双螺旋挤出机的转速、熔体的性质设计出上述的水槽水温范围,在该温度范围内生产出的本发明产品粒料间隙适中、不易粘结,具有良好的加工性能。
所述切粒机的转速为600-900转/分。
本发明设计人在研究实践中发现,切粒机转速过高会使粒料体积过小在后续的拉条工序中容易断裂,而切粒机转速过慢时则会是粒料肥大,影响最终粒料美观的同时还会加大粒料应用中的加工难度。而每一种成分的粒料均有其适宜的粒料大小,对于本发明而言,600-900转/分的切粒机的转速能够最大程度地提升本发明产品的外观及加工性能。
对产品的各项测试表明,本发明的一种高性能高遮光PA6T聚合物具有优于业内其他产品的遮光效果,其透光度平均为0-0.2%。由于钛白粉填充的PA6T聚合物色泽较浅,易于被调配为其他色彩。此外本发明的产品还具有较强的抗冲击性能、较优的高温刚性以及良好的加工性能,尤其适用于LED等遮光罩、挡光板、仪器遮光罩生产的应用。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1.本发明特别选用填充钛白粉的方法降低PA6T聚合物的透光度,同时引入EMA-1125AC、滑石粉,三者协效不仅使本发明的高性能高遮光PA6T聚合物表现出良好的遮光效果,更使其保持有较高的高温刚性韧性及优于现有产品的加工性能;此外本发明限定滑石粉及EMA-1125AC的填充量,在提升高性能高遮光PA6T聚合物高温刚性的同时兼顾其韧性,提高其抗冲击性能。
2.本发明向高性能高遮光PA6T聚合物中添加了抗氧剂1098、抗氧剂168以及紫外线吸收剂UV-234,二者协效能够有效防止PA6T聚合物的氧化分解,延长产品的使用寿命、保持产品色泽,产品长期使用仍能具有较高的抗冲击效果和机械强度。
3.本发明的高性能高遮光PA6T聚合物的制备方法,是依据各原料组分的特点对搅拌机转速、熔炼温度、水槽水温、切粒机转速等工艺参数优化而得,保证所制得的高性能高遮光PA6T聚合物产品能够实现本发明所追寻的技术效果。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解,下面将结合对比例及实施例对本发明作进一步详细描述:
实施例1
一种高性能高遮光PA6T聚合物,其原料配方由如下重量份的各组分组成:
抗氧剂1098 0.41份;
抗氧剂168 0.33份;
增韧剂 1.5份;
硬度增强剂 6份;
遮光剂 23份;
紫外线吸收剂UV-234 0.57份;
PA6T 69.19份;
所述增韧剂为美国杜邦所产的EMA-1125AC;所述硬度增强剂为滑石粉;所述遮光剂为钛白粉。
上述一种高性能高遮光PA6T聚合物的制备方法,其具体包括如下步骤:按照上述的比例将抗氧剂1098、抗氧剂168、增韧剂、硬度增强剂、遮光剂、紫外线吸收剂UV-234及PA6T投入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中,在313℃的温度下熔融混炼,所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却,引入切粒机进行切粒操作,所得粒料即为所述高性能高遮光PA6T聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次,每次搅拌时间为46分钟。所述搅拌机的转速为850转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为300转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时,所用水槽温度为70℃。
所述所述切粒机的转速为630转/分。
将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表1所示:
表1 实施例1的性能测试结果
性质 测试标准 单位 数值
比重 ASTMD792 1.53
模收缩 ASTMD955 % 0.1-0.3
拉伸强度 ASTMD638 Mpa 123
弯曲强度 ASTMD790 Mpa 178
延伸率 ASTMD638 % 6
弯曲模数 ASTMD790 Mpa 8800
缺口冲击强度(1/8") ASTMD256 J/M 103
热变形温度 ASTMD648 248
耐燃性 UL94 (1/8") HB
干燥温度 135
干燥时间 HR 4
熔融温度 310-380
建议模温 130
由上表及表6可见,本实施例所提供的一种高性能高遮光PA6T聚合物具有优于业内其他产品的遮光效果。由于钛白粉填充的PA6T聚合物色泽较浅,易于被调配为其他色彩。此外本发明的产品还具有较强的抗冲击性能、高温刚性及加工性能,产品质量稳定,尤其适用于在LED灯遮光罩、挡光板、仪器遮光罩制造中的应用。
实施例2
一种高性能高遮光PA6T聚合物,其原料配方由如下重量份的各组分组成:
抗氧剂1098 0.5份;
抗氧剂168 0.1份;
增韧剂 2份;
硬度增强剂 2份;
遮光剂 28份;
紫外线吸收剂UV-234 0.3份;
PA6T 67.1份;
所述增韧剂为美国杜邦所产的EMA-1125AC;所述硬度增强剂为滑石粉;所述遮光剂为钛白粉。
上述一种高性能高遮光PA6T聚合物的制备方法,其具体包括如下步骤:按照上述的比例将抗氧剂1098、抗氧剂168、增韧剂、硬度增强剂、遮光剂、紫外线吸收剂UV-234及PA6T投入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中,在375℃的温度下熔融混炼,所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却,引入切粒机进行切粒操作,所得粒料即为所述高性能高遮光PA6T聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次,每次搅拌时间为31分钟。所述搅拌机的转速为960转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为268转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时,所用水槽温度为64℃。
所述所述切粒机的转速为830转/分。
将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表2所示:
表2 实施例2的性能测试结果
性质 测试标准 单位 数值
比重 ASTMD792 1.53
模收缩 ASTMD955 % 0.1-0.3
拉伸强度 ASTMD638 Mpa 121
弯曲强度 ASTMD790 Mpa 170
延伸率 ASTMD638 % 6
弯曲模数 ASTMD790 Mpa 8700
缺口冲击强度(1/8") ASTMD256 J/M 105
热变形温度 ASTMD648 239
耐燃性 UL94 (1/8") HB
干燥温度 135
干燥时间 HR 4
熔融温度 310-380
建议模温 130
由上表及表6可见,本实施例所提供的一种高性能高遮光PA6T聚合物具有优于业内其他产品的遮光效果。由于钛白粉填充的PA6T聚合物色泽较浅,易于被调配为其他色彩。此外本发明的产品还具有较强的抗冲击性能、高温刚性及加工性能,产品质量稳定,尤其适用于在LED灯遮光罩、挡光板仪器遮光罩制造中的应用。
实施例3
一种高性能高遮光PA6T聚合物,其原料配方由如下重量份的各组分组成:
抗氧剂1098 0.1份;
抗氧剂168 0.5份;
增韧剂 1份;
硬度增强剂 8份;
遮光剂 22份;
紫外线吸收剂UV-234 0.6份;
PA6T 67.8份;
所述增韧剂为美国杜邦所产的EMA-1125AC;所述硬度增强剂为滑石粉;所述遮光剂为钛白粉。
上述一种高性能高遮光PA6T聚合物的制备方法,其具体包括如下步骤:按照上述的比例将抗氧剂1098、抗氧剂168、增韧剂、硬度增强剂、遮光剂、紫外线吸收剂UV-234及PA6T投入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中,在379℃的温度下熔融混炼,所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却,引入切粒机进行切粒操作,所得粒料即为所述高性能高遮光PA6T聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次,每次搅拌时间为30分钟。所述搅拌机的转速为770转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为590转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时,所用水槽温度为73℃。
所述所述切粒机的转速为899转/分。
将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表3所示:
表3 实施例3的性能测试结果
性质 测试标准 单位 数值
比重 ASTMD792 1.53
模收缩 ASTMD955 % 0.1-0.3
拉伸强度 ASTMD638 Mpa 122
弯曲强度 ASTMD790 Mpa 175
延伸率 ASTMD638 % 6
弯曲模数 ASTMD790 Mpa 8300
缺口冲击强度(1/8") ASTMD256 J/M 103
热变形温度 ASTMD648 243
耐燃性 UL94 (1/8") HB
干燥温度 135
干燥时间 HR 4
熔融温度 310-380
建议模温 130
由上表及表6可见,本实施例所提供的一种高性能高遮光PA6T聚合物具有优于业内其他产品的遮光效果。由于钛白粉填充的PA6T聚合物色泽较浅,易于被调配为其他色彩。此外本发明的产品还具有较强的抗冲击性能、高温刚性及加工性能,产品质量稳定,尤其适用于在LED灯遮光罩、挡光板、仪器遮光罩制造中的应用。
实施例4
一种高性能高遮光PA6T聚合物,其原料配方由如下重量份的各组分组成:
抗氧剂1098 0.11份;
抗氧剂168 0.37份;
增韧剂 1.9份;
硬度增强剂 5份;
遮光剂 23.3份;
紫外线吸收剂UV-234 0.46份;
PA6T 61份;
所述增韧剂为美国杜邦所产的EMA-1125AC;所述硬度增强剂为滑石粉;所述遮光剂为钛白粉。
上述一种高性能高遮光PA6T聚合物的制备方法,其具体包括如下步骤:按照上述的比例将抗氧剂1098、抗氧剂168、增韧剂、硬度增强剂、遮光剂、紫外线吸收剂UV-234及PA6T投入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中,在361℃的温度下熔融混炼,所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却,引入切粒机进行切粒操作,所得粒料即为所述高性能高遮光PA6T聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次,每次搅拌时间为49分钟。所述搅拌机的转速为810转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为330转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时,所用水槽温度为75℃。
所述所述切粒机的转速为780转/分。
将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表4所示:
表4 实施例4的性能测试结果
性质 测试标准 单位 数值
比重 ASTMD792 1.53
模收缩 ASTMD955 % 0.1-0.3
拉伸强度 ASTMD638 Mpa 119
弯曲强度 ASTMD790 Mpa 171
延伸率 ASTMD638 % 6
弯曲模数 ASTMD790 Mpa 8700
缺口冲击强度(1/8") ASTMD256 J/M 100
热变形温度 ASTMD648 242
耐燃性 UL94 (1/8") HB
干燥温度 135
干燥时间 HR 4
熔融温度 310-380
建议模温 130
由上表及表6可见,本实施例所提供的一种高性能高遮光PA6T聚合物具有优于业内其他产品的遮光效果。由于钛白粉填充的PA6T聚合物色泽较浅,易于被调配为其他色彩。此外本发明的产品还具有较强的抗冲击性能、高温刚性及加工性能,产品质量稳定,尤其适用于在LED灯遮光罩、挡光板、仪器遮光罩制造中的应用。
实施例5
一种高性能高遮光PA6T聚合物,其原料配方由如下重量份的各组分组成:
抗氧剂1098 0.48份;
抗氧剂168 0.29份;
增韧剂 1.6份;
硬度增强剂 3份;
遮光剂 28份;
紫外线吸收剂UV-234 0.6份;
PA6T 75份;
所述增韧剂为美国杜邦所产的EMA-1125AC;所述硬度增强剂为滑石粉;所述遮光剂为钛白粉。
上述一种高性能高遮光PA6T聚合物的制备方法,其具体包括如下步骤:按照上述的比例将抗氧剂1098、抗氧剂168、增韧剂、硬度增强剂、遮光剂、紫外线吸收剂UV-234及PA6T投入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中,在380℃的温度下熔融混炼,所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却,引入切粒机进行切粒操作,所得粒料即为所述高性能高遮光PA6T聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次,每次搅拌时间为30分钟。所述搅拌机的转速为1000转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为250转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时,所用水槽温度为75℃。
所述所述切粒机的转速为600转/分。
将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表5所示:
表5 实施例5的性能测试结果
性质 测试标准 单位 数值
比重 ASTMD792 1.53
模收缩 ASTMD955 % 0.1-0.3
拉伸强度 ASTMD638 Mpa 118
弯曲强度 ASTMD790 Mpa 166
延伸率 ASTMD638 % 6
弯曲模数 ASTMD790 Mpa 8760
缺口冲击强度(1/8") ASTMD256 J/M 103
热变形温度 ASTMD648 237
耐燃性 UL94 (1/8") HB
干燥温度 135
干燥时间 HR 4
熔融温度 310-380
建议模温 130
由上表及表6可见,本实施例所提供的一种高性能高遮光PA6T聚合物具有优于业内其他产品的遮光效果。由于钛白粉填充的PA6T聚合物色泽较浅,易于被调配为其他色彩。此外本发明的产品还具有较强的抗冲击性能、高温刚性及加工性能,产品质量稳定,尤其适用于在LED灯遮光罩、挡光板、仪器遮光罩制造中的应用。
表6 实施例1-实施例5高性能高遮光PA6T聚合物透光度测试表
组别 方法 透光率(%)
实施例1(1.0mm) GB/T 2410-2008 0.3
实施例1(1.5mm) GB/T 2410-2008 0.1
实施例1(2.0mm) GB/T 2410-2008 0
实施例2(1.0mm) GB/T 2410-2008 0.3
实施例2(1.5mm) GB/T 2410-2008 0.2
实施例2(2.0mm) GB/T 2410-2008 0.1
实施例3(1.0mm) GB/T 2410-2008 0.2
实施例3(1.5mm) GB/T 2410-2008 0.2
实施例3(2.0mm) GB/T 2410-2008 0
实施例4(1.0mm) GB/T 2410-2008 0.2
实施例4(1.5mm) GB/T 2410-2008 0.1
实施例4(2.0mm) GB/T 2410-2008 0
实施例5(1.0mm) GB/T 2410-2008 0.3
实施例5(1.5mm) GB/T 2410-2008 0.3
实施例5(2.0mm) GB/T 2410-2008 0.2
以上为本发明的其中具体实现方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1. 一种高性能高遮光PA6T 聚合物的制备方法,其特征在于,所述的高性能高遮光PA6T聚合物,其原料配方由如下重量份的各组分组成:
抗氧剂1098 0.1-0.5 份,
抗氧剂168 0.1-0.5 份,
增韧剂 1-2 份,
硬度增强剂 2-8 份,
遮光剂 22-28 份,
紫外线吸收剂UV-234 0.3-0.6 份,
PA6T 61-75 份;
所述增韧剂为美国杜邦所产的EMA-1125AC;
所述硬度增强剂为滑石粉;
所述遮光剂为钛白粉;
具体包括如下步骤:按上述各组分的重量份数将抗氧剂1098、抗氧剂168、增韧剂、硬度增强剂、遮光剂、紫外线吸收剂UV-234及PA6T投入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺旋挤出机中,在310-380℃的温度下熔融混炼,所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却,引入切粒机进行切粒操作,所得粒料即为所述高性能高遮光PA6T聚合物;
所述反复搅拌是指反复搅拌三次,每次搅拌时间为30-50分钟;
所述搅拌机的转速为650-1000转/分;
所述双螺旋挤出机的转速为250-600转/分;
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时,所用水槽温度为60-75℃;
所述切粒机的转速为600-900转/分。
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