CN106967271A - 手术台布用tpe及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种手术台布用TPE,所述手术台布用TPE中的至少一层由以下组份和重量份混合物制备而成:SEBS100重量份;PP20‑40重量份;白油50‑80重量份;LLDPE20‑80重量份;磺化苯基甲基硅油1‑10重量份;抗氧剂0.1~1重量份;爽滑剂0.1~0.3重量份;填料10‑40重量份。本发明采用了高熔体强度聚丙烯/LLDPE,采用了特定结构的SEBS,利用率聚丙烯的支链结构,制备得到的TPE具有很好的拉伸强度、撕裂强度和落镖冲击。
Description
技术领域
本发明涉及手术台布用TPE,此外,本发明还涉及手术台布用TPE的制备方法。
背景技术
热塑性弹性体TPE(ThermoplasticElastomer)是一种具有橡胶的高弹性、高强度、高回弹性,又具有可注塑加工特征的材料。具有环保无毒安全,硬度范围广,有优良的着色性,触感柔软,耐候性,抗疲劳性和耐温性,加工性能优越,无须硫化,可以循环使用降低成本,既可以二次注塑成型,与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合,也可以单独成型。
手术台布需要具有一定的强度以达到防止交叉感染的功能,随着医疗技术的发展以及各种新型传染病毒的出现(特别是禽流感、SARS和口蹄疫等高传染性疾病),对产品的防止交叉感染的功能需求越来越高,而目前市面上现有的手术台布的性能已无法满足新的需求,因此,亟待开发出一种新的具有很好的拉伸强度、撕裂强度和落镖冲击的TPE。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种手术台布用TPE,所述手术台布用TPE由以下组份和重量份混合物制备而成:
SEBS 100重量份;
PP 20-40重量份;
白油 50-80重量份;
LLDPE 20-80重量份;
磺化苯基甲基硅油 1-10重量份;
抗氧剂 0.1~1重量份;
爽滑剂 0.1~0.3重量份;
填料 10-40重量份。
所述SEBS为星型结构SEBS,SEBS中苯乙烯质量含量为25-35%,在25摄氏度下,SEBS甲苯溶液粘度为500-1000cps,所述SEBS甲苯溶液中SEBS的质量含量为10%。
所述SEBS为MAH-g-SEBS,所述MAH-g-SEBS中MAH的接枝率为0.1%-3%。
所述磺化苯基甲基硅油的磺化度为1-5%。
所述聚丙烯为高熔体强度聚丙烯。
所述填料选自滑石粉、云母、粘土、碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、硫酸钡、玻璃纤维、碳纤维、硅酸钙、钛酸钾、硅石灰中的一种或几种。
本发明还涉及手术台布用TPE的制备方法,包括以下步骤:
(1)将上面所述的手术台布用TPE制备原料,按重量份放入高混机中混合5~10min,出料备用;
(2)将步骤(1)混合好后的原料加入双螺杆挤出机挤出造粒,且挤出机频率为200~600转/分钟;
(3)吹膜:采用吹膜机吹塑成型生产出需要的薄膜;
(4)风环冷却:经过吹膜后的薄膜经过外冷式可调风环进行冷却;
(5)薄膜的卷取:将冷却的薄膜经过稳定架、人字板、牵引辊卷取,按要求调整薄
膜的宽度、厚度,将成品薄膜卷成筒,得到手术台布用TPE薄膜。
本发明采用了高熔体强度聚丙烯/LLDPE,采用了特定结构的SEBS,利用率聚丙烯的支链结构,制备得到的TPE具有很好的拉伸强度、撕裂强度和落镖冲击。选用的磺化苯基基团能够提高了TPE的抗穿破能力,可能的原因是磺化苯基基团大大增强了SEBS中苯乙烯链段之间的内聚力。
参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
具体实施方式
除非另有限定,本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时,以本说明书中的定义为准。
单数形式包括复数讨论对象,除非上下文中另外清楚地指明。
“任选的”或者“任选地”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生,而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量,表示本发明并不限定于该具体数量,还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的,用“大约”、“约”等修饰一个数值,意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中,近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中,范围限定可以组合和/或互换,如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形,意在覆盖非排它性的包括。例如,包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素,而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中,此短语将使权利要求为封闭式,使其不包含除那些描述的材料以外的材料,但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时,其仅限定在该子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时,这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围,而不论该范围是否单独公开了。例如,当公开了范围“1至5”时,所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1-2”、“1-2和4-5”、“1-3和5”等。当数值范围在本文中被描述时,除非另外说明,否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
此外,本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个,并且单数形式的要素或组分也包括复数形式,除非所述数量明显旨指单数形式。
本申请中使用的术语“SEBS”是指以聚苯乙烯为末端段,以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌段共聚物。
本申请中所述PP为聚丙烯树脂,优选高熔体强度聚丙烯。高熔体强度聚丙烯树脂的加入可以是SEBS橡胶树脂的分子链更加的柔韧,从而增加产品的在抗撕裂和抗穿破方面的能力。LLDPE是乙烯与少量高级α-烯烃(如丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1等)在催化剂作用下,经高压或低压聚合而成的一种共聚物。线性的LLDPE与具有大量支链的高熔体强度聚丙烯配合,能够大大提高产品的在抗撕裂和抗穿破方面的能力。
所述填充油主要作为润滑剂,提高复合材料中多相的相容性。所述填充油可以选择芳香类矿物油、环烷类矿物油、石蜡类矿物油,优选石蜡类矿物油,例如白油。所加入填充油的量取决于所需的性质,其上限取决于具体油和共混物成分的相容性,当过量流出的填充油出现时,即超出了该限制。
在一种实施方式中,白油是由石油所得精炼液态烃的混合物,主要为饱和的环烷烃与链烷烃混合物,原油经常压和减压分馏、溶剂抽提和脱蜡、加氢精制而得。本申请对白油没有特别限制,可以市售获得。
“磺化苯基甲基硅油”对苯基甲基硅油中的苯基进行磺化反应。
磺化反应是指向有机分子引入磺酸基(-SO3H)、磺酸盐基(如-SO3Na)或磺酰卤基(-SO2X)的化学反应,其中引入磺酰卤基的反应又可以定义为卤磺化反应。根据磺化反应所引入的取代基,磺化反应的产物可以是磺酸(-RSO3H)、磺酸盐(-RSO3M,M为铵或金属离子)或磺酰卤(-RSO2X)。根据磺酸基中硫原子和有机物分子中相连的原子不同,得到的产物可以是与碳原子相连的磺酸化合物(-RSO3H);与氧原子相连的硫酸酯(-ROSO3H);与氮原子相连的磺胺化合物(-RNHSO3H)。
磺化剂的种类较多,反应机理也不一样。有的是亲电反应,如硫酸、三氧化硫、发烟硫酸等;有的是亲核反应,如亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等;有的是自由基反应,如二氧化硫与氯气、二氧化硫与氧气等。苯环上的磺化是亲电反应。首先是亲电试剂进攻苯环,生成碳正离子,然后失去一个质子,生成苯磺酸或取代苯磺酸。
常用的磺化剂有三氧化硫、浓硫酸、发烟硫酸、氯磺酸。
三氧化硫是一种无色易升华固体,具有三种物相。使用三氧化硫作为磺化剂反应速度快,设备容积小,并且不需要额外加热。由于三氧化硫的活性大、反应能力强,且不会生成水,三氧化硫的用量可以接近理论量,在磺化之后不需要浓缩废酸,不用中和废酸而产生多余的中性盐,具有其它磺化剂无法比拟的优点。但是其缺点是磺化反应放热剧烈,容易导致底物分解或生成砜类等副产物,并且反应物的粘度高,给传热带来困难。
浓硫酸是一种具有高度腐蚀性的强矿物酸,浓硫酸具有强氧化性、脱水性、强腐蚀性、难挥发性、酸性、吸水性。浓硫酸作为磺化剂时,发生的副反应较少,但是磺化反应的反应速率较慢。每生成1mol磺化产物同时会生成1mol水,会使浓硫酸的浓度下降,同时为了使磺化反应顺利进行,需要加入过量的硫酸脱水,一般加入的浓硫酸的量为反应物的3-4倍。
发烟硫酸是三氧化硫溶于浓硫酸的产物,通常有两种规格,即含游离三氧化硫为20%-25%和60%-65%。这两种发烟硫酸的凝固点低,常温下为液体,便于使用和运输。发烟硫酸作为磺化剂时,反应速度快,反应温度较低,同时具有工艺简单、设备投资低、易操作等优点。缺点是对有机物的作用过于剧烈,常伴有氧化,生成砜等副产品。此外,磺化后会产生水。
氯磺酸是一种无色或淡黄色的液体,具有辛辣气味,在空气中发烟,是硫酸的一个羟基被氯取代后形成的化合物。氯磺酸作为磺化剂使用时,反应能力强,反应条件温和,得到的产品较纯。副产物为氯化氢,可以在负压下排出,有利于反应完全进行。缺点是价格较高,且分子量大,引入一个磺酸基的磺化剂用量见多。此外,反应中产生的氯化氢具有强腐蚀性。
磺化反应的磺化剂也可以是无机盐磺化剂,可以列举出例如:亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠。这一类磺化剂可以用于烯烃的磺化或者是与含有活泼卤原子的有机化合物反应。
磺化剂还可以是二氧化硫和氯气的混合气体、二氧化硫和氧气的混合气体、硫酰氯、氨基磺酸。
使用二氧化硫和氯气的混合气体作为磺化剂时,反应为自由基反应,可以用紫外光引发。使用二氧化硫和氧气的混合气体作为磺化剂时,反应为自由基反应,可以用光照、辐射或者臭氧引发。硫酰氯作为磺化剂时,通常在光照下进行,反应机理和二氧化硫和氯气的混合气体作为磺化剂类似。氨基磺酸是稳定的不吸湿的固体,在磺化反应中类似于三氧化硫叔胺络合物,不同之处是氨基磺酸适用于高温无水介质。
当然本发明中,所使用的磺化试剂还可以是聚合物类磺化试剂,例如聚苯乙烯磺酸钠。
在一种优选的实施方式中,所述的磺化试剂为聚苯乙烯磺酸钠。
磺化度对于含磺酸基团的聚合物的结构和性能都有着重要的影响。测定磺化度的方法包括但不限于:元素分析法、电导滴定法、气相色谱法、比色法、薄层分析法。
元素分析法是利用元素分析仪直接测定聚合物中硫元素的百分含量,硫元素的质量分数直接反映了聚合物中磺酸基团的含量。元素分析法简捷方便,但元素分析需要借助于元素分析仪,成本较高,尤其是当需要系统测定多个不同磺化剂加量的共聚物的磺化度时,费用昂贵。
电导滴定法是用氢氧化钠标准溶液滴定,通过加入氢氧根和溶液中的氢离子反应,生成不导电的水分子。随着氢氧化钠标准溶液的加入,溶液的电导率逐渐下降,到达滴定终点时,电导率降到最低值。继续加入氢氧化钠,又会使溶液中的离子数目增多,电导率增大。通过滴定终点即电导率达到最低值时所消耗的氢氧化钠标准溶液的体积计算出磺酸基的含量,计算公式为:
磺酸基含量=MV/m
M为氢氧化钠标准溶液的浓度,单位是mol/L;V为到达滴定终点时所消耗氢氧化钠标准溶液的体积,单位是mL;m为样品的质量,单位是g。
在一种优选的实施方式中,所述苯基甲基硅油的磺化度为1%~5%。
在不损害本发明目的的范围内可以含有各种添加剂。
作为添加剂的具体例子,可列举苯酚类抗氧剂、磷类抗氧剂、硫类抗氧剂等各种抗氧剂;受阻胺类热稳定剂等各种热稳定剂;二苯酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂、苯甲酸盐类紫外线吸收剂等各种紫外线吸收剂;非离子型抗静电剂、阳离子型抗静电剂、阴离子型抗静电剂等各种抗静电剂;双酰胺类分散剂、石蜡类分散剂、有机金属盐类分散剂等各种分散剂;碱土金属盐的羧酸盐类氯清除剂等各种氯清除剂;酰胺类润滑剂、石蜡类润滑剂、有机金属盐类润滑剂、酯类润滑剂等各种润滑剂;氧化物类分解剂、水滑石类分解剂等各种分解剂;肼类金属钝化剂、胺类金属钝化剂等各种金属钝化剂;含溴有机类阻燃剂、磷酸类阻燃剂、三氧化锑、氢氧化镁、红磷等各种阻燃剂;滑石粉、云母、粘土、碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、硫酸钡、玻璃纤维、碳纤维、硅材料、硅酸钙、钛酸钾、硅石灰等各种无机填充剂;有机填充剂;有机颜料;无机颜料;无机抗菌剂;有机抗菌剂等。
在下文中,通过实施例对本发明进行更详细地描述,但应理解,这些实施例仅仅是例示的而非限制性的。如果没有其它说明,所用原料都是市售的。
下面参照几个例子详细描述本发明。
SEBSYH-603
PP燕山石化K1860
LLDPE购置于大庆石化DNDA8320,230摄氏度下,熔体质量流动速率20g/10min。
高熔体强度聚丙烯韩国三星TB12B
苯基甲基硅油上海龙旭LX0403粘度(25℃、mm2/s):450
磺化苯基甲基硅油H1
将10重量份的苯基甲基硅油加入到装有回流冷凝管的50ml的圆底烧瓶中,再加入0.3重量份的浓硫酸,控制温度在0℃,并经常强烈摇动烧瓶,反应2小时后,停止加热,得到磺化苯基甲基硅油,经过检测制备得到的磺化苯基甲基硅油的磺化度为3.2%。
磺化苯基甲基硅油H2
将10重量份的苯基甲基硅油加入到装有回流冷凝管的50ml的圆底烧瓶中,再加入0.03重量份的浓硫酸,控制温度在0℃,并经常强烈摇动烧瓶,反应1小时后,停止加热,得到磺化苯基甲基硅油,经过检测制备得到的磺化苯基甲基硅油的磺化度为0.41%。
磺化苯基甲基硅油H3
将10重量份的苯基甲基硅油加入到装有回流冷凝管的50ml的圆底烧瓶中,再加入0.4重量份的浓硫酸,控制温度在0℃,并经常强烈摇动烧瓶,反应5小时后,停止加热,得到磺化苯基甲基硅油,经过检测制备得到的磺化苯基甲基硅油的磺化度为6.3%。
纳米氢氧化镁 泽辉化工D50粒径200纳米
实施例1
准备100重量份的SEBS,30重量份高熔体强度PP,70重量份白油,25重量份的LLDPE,3重量份的磺化苯基甲基硅油H1;0.5重量份的抗氧剂;0.2重量份的爽滑剂;10-40重量份的纳米氢氧化镁。按重量份放入高混机中混合10min,出料备用;混合好后的原料加入双螺杆挤出机挤出造粒,且挤出机频率为800转/分钟;采用吹膜机吹塑成型生产出需要的薄膜;经过吹膜后的薄膜经过外冷式可调风环进行冷却;将冷却的薄膜经过稳定架、人字板、牵引辊卷取,按要求调整薄膜的宽度、厚度,将成品薄膜卷成筒。
实施例2
准备100重量份的SEBS,30重量份高熔体强度PP,70重量份白油,25重量份的LLDPE,5重量份的磺化苯基甲基硅油H1;0.5重量份的抗氧剂;0.2重量份的爽滑剂;25重量份的纳米氢氧化镁。按重量份放入高混机中混合10min,出料备用;混合好后的原料加入双螺杆挤出机挤出造粒,且挤出机频率为800转/分钟;采用吹膜机吹塑成型生产出需要的薄膜;经过吹膜后的薄膜经过外冷式可调风环进行冷却;将冷却的薄膜经过稳定架、人字板、牵引辊卷取,按要求调整薄膜的宽度、厚度,将成品薄膜卷成筒。
实施例3
准备100重量份的SEBS,30重量份高熔体强度PP,70重量份白油,25重量份的LLDPE,2重量份的磺化苯基甲基硅油H1;0.5重量份的抗氧剂;0.2重量份的爽滑剂;25重量份的纳米氢氧化镁。按重量份放入高混机中混合10min,出料备用;混合好后的原料加入双螺杆挤出机挤出造粒,且挤出机频率为800转/分钟;采用吹膜机吹塑成型生产出需要的薄膜;经过吹膜后的薄膜经过外冷式可调风环进行冷却;将冷却的薄膜经过稳定架、人字板、牵引辊卷取,按要求调整薄膜的宽度、厚度,将成品薄膜卷成筒。
对比例1
准备100重量份的SEBS,55重量份PP(前述的燕山石化K1860),70重量份白油,3重量份的磺化苯基甲基硅油H1;0.5重量份的抗氧剂;0.2重量份的爽滑剂;10-40重量份的纳米氢氧化镁。按重量份放入高混机中混合10min,出料备用;混合好后的原料加入双螺杆挤出机挤出造粒,且挤出机频率为800转/分钟;采用吹膜机吹塑成型生产出需要的薄膜;经过吹膜后的薄膜经过外冷式可调风环进行冷却;将冷却的薄膜经过稳定架、人字板、牵引辊卷取,按要求调整薄膜的宽度、厚度,将成品薄膜卷成筒。
对比例2
准备100重量份的SEBS,30重量份高熔体强度PP,70重量份白油,25重量份的LLDPE;0.5重量份的抗氧剂;0.2重量份的爽滑剂;10-40重量份的纳米氢氧化镁。按重量份放入高混机中混合10min,出料备用;混合好后的原料加入双螺杆挤出机挤出造粒,且挤出机频率为800转/分钟;采用吹膜机吹塑成型生产出需要的薄膜;经过吹膜后的薄膜经过外冷式可调风环进行冷却;将冷却的薄膜经过稳定架、人字板、牵引辊卷取,按要求调整薄膜的宽度、厚度,将成品薄膜卷成筒。
对比例3
准备100重量份的SEBS,30重量份高熔体强度PP,70重量份白油,25重量份的LLDPE,3重量份的苯基甲基硅油H1;0.5重量份的抗氧剂;0.2重量份的爽滑剂;10-40重量份的纳米氢氧化镁。按重量份放入高混机中混合10min,出料备用;混合好后的原料加入双螺杆挤出机挤出造粒,且挤出机频率为800转/分钟;采用吹膜机吹塑成型生产出需要的薄膜;经过吹膜后的薄膜经过外冷式可调风环进行冷却;将冷却的薄膜经过稳定架、人字板、牵引辊卷取,按要求调整薄膜的宽度、厚度,将成品薄膜卷成筒。
对比例4
准备100重量份的SEBS,30重量份高熔体强度PP,70重量份白油,25重量份的LLDPE,2重量份的磺化苯基甲基硅油H2;0.5重量份的抗氧剂;0.2重量份的爽滑剂;25重量份的纳米氢氧化镁。按重量份放入高混机中混合10min,出料备用;混合好后的原料加入双螺杆挤出机挤出造粒,且挤出机频率为800转/分钟;采用吹膜机吹塑成型生产出需要的薄膜;经过吹膜后的薄膜经过外冷式可调风环进行冷却;将冷却的薄膜经过稳定架、人字板、牵引辊卷取,按要求调整薄膜的宽度、厚度,将成品薄膜卷成筒。
对比例5
准备100重量份的SEBS,30重量份高熔体强度PP,70重量份白油,25重量份的LLDPE,2重量份的磺化苯基甲基硅油H3;0.5重量份的抗氧剂;0.2重量份的爽滑剂;25重量份的纳米氢氧化镁。按重量份放入高混机中混合10min,出料备用;混合好后的原料加入双螺杆挤出机挤出造粒,且挤出机频率为800转/分钟;采用吹膜机吹塑成型生产出需要的薄膜;经过吹膜后的薄膜经过外冷式可调风环进行冷却;将冷却的薄膜经过稳定架、人字板、牵引辊卷取,按要求调整薄膜的宽度、厚度,将成品薄膜卷成筒。
测试方法
手术台布的TPE层厚度为0.4mm。根据ASTM-D882测试拉伸强度(MD),根据ASTM-D5587测试撕裂强度,根据ASTM-D1709测试落镖强度。
可以看出,采用了高熔体强度PP、磺化苯基甲基硅油和LLDPE可以大大提高TPE的拉伸强度、撕裂强度和落镖冲击。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰,均涵盖在本发明的专利范围内。
Claims (7)
1.一种手术台布用TPE,其特征在于,所述手术台布用TP由以下组份和重量份混合物制备而成:
SEBS 100重量份;
PP 20-40重量份;
白油 50-80重量份;
LLDPE 20-80重量份;
磺化苯基甲基硅油 1-10重量份;
抗氧剂 0.1~1重量份;
爽滑剂 0.1~0.3重量份;
填料 10-40重量份。
2.根据权利要求1所述的手术台布用TPE,其特征在于,所述SEBS为星型结构SEBS,SEBS中苯乙烯质量含量为25-35%,在25摄氏度下,SEBS甲苯溶液粘度为500-1000cps,所述SEBS甲苯溶液中SEBS的质量含量为10%。
3.根据权利要求1所述的手术台布用TPE,其特征在于,所述SEBS为MAH-g-SEBS,所述MAH-g-SEBS中MAH的接枝率为0.1%-3%。
4.根据权利要求1所述的手术台布用TPE,其特征在于,所述磺化苯基甲基硅油的磺化度为1-5%。
5.根据权利要求1所述的手术台布用TPE,其特征在于,所述聚丙烯为高熔体强度聚丙烯。
6.根据权利要求1所述的手术台布用TPE,其特征在于,所述填料选自滑石粉、云母、粘土、碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、硫酸钡、玻璃纤维、碳纤维、硅酸钙、钛酸钾、硅石灰中的一种或几种。
7.手术台布用TPE的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将上面所述的手术台布用TPE制备原料,按重量份放入高混机中混合5~10min,出料备用;
(2)将步骤(1)混合好后的原料加入双螺杆挤出机挤出造粒,且挤出机频率为200~600转/分钟;
(3)吹膜:采用吹膜机吹塑成型生产出需要的薄膜;
(4)风环冷却:经过吹膜后的薄膜经过外冷式可调风环进行冷却;
(5)薄膜的卷取:将冷却的薄膜经过稳定架、人字板、牵引辊卷取,按要求调整薄膜的宽度、厚度,将成品薄膜卷成筒,得到手术台布用TPE薄膜。
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