CN107617432A - 一种用于小型除湿器具的片状除湿剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种除湿剂，由以下原料经制备后得到，按质量分数计，包括5～140重量份的羧甲基纤维素钠和/或可溶性聚丙烯酸钠树脂、1～15重量份的蒙脱石、5～40重量份的氯化锂、40～130重量份的氯化钙溶液和90～120重量份的水。本发明将具有吸水能力的高分子聚合物与氯化锂、氯化钙两种除湿剂结合，利用氯化锂以及氯化钙作为吸湿剂，利用聚丙烯酸钠树脂作为盐水溶液载体，同时添加蒙脱石增强材料的强度，形成具有吸胀能力的除湿剂。本发明制备的除湿剂具有较强的除湿能力，不存在液化特征，不会产生盐水二次污染，无需设计有储液盒子，能减少除湿器具的占用空间。同时，吸湿剂可以制备成多种形式，更广泛的用于小型除湿器具。
Description
技术领域
本发明属于除湿剂材料技术领域，涉及一种除湿剂、片状除湿剂及其制备方法，尤其涉及一种用于小型除湿器具的除湿剂、片状除湿剂及其制备方法。
背景技术
空气温度是一个与人们生活和生产有密切关系的重要环境参数，温度对人体舒适度、产品生产过程、产品质量和产品保存期都有重要意义。人长期在潮湿的空气环镜里生活和工作，身体会受到“湿”的侵袭，人体的热平衡被破坏，不仅影响人体健康，而且影响正常的生活和学习，降低学习效率。在精密仪器、计量仪器、电子和化工等生产过程中，如不对湿度进行控制，会严重影响产品质量。物品在潮湿的环境里存放，会由于霉菌的侵蚀而发霉变质、会使金属生锈、仪表精度下降、绝缘参数降低，给国民经济造成重大的损失。可见，湿度控制无论是对人体的居住环境，还是对生产和物品保护都显得十分重要。
常见的湿度控制方法可分为机械性和非机械性两大类，通常机械性控制，如传统压缩制冷存在能耗大，对环境不友好，应用不便利的缺陷。而非机械性湿度控制，是利用调湿材料的性质来达到控湿的目的，包括固体干燥剂、液体吸湿剂、复合除混剂、除湿膜以及智能湿度控制材料等，其相对方便灵活，应用范围广，发展前景大，特别是小型除湿器具用除湿剂，已成为除湿领域研究的焦点。
在上述非机械性湿度控制材料中，应用较为普遍的就是固体干燥剂，常用的吸附剂有氯化钙、氯化锂、硅胶、分子筛和氧化铝等。现有的小型除湿器具所采用的一次性干燥剂多为氯化钙，饱和吸湿后会形成能够流动的盐水。虽然大多数的这种产品在外包装加入防止盐水外泄机制，但是在极端情况下(如：装卸、挤压或抛物等)仍然有可能导致盐水外泄，造成产品的污染和环境的污染。而且现有的小型除湿器具大多数设计成为盒状，因为需要设计同吸湿剂占用空间相同体积的储液盒，整体占用空间较大，不利于对空间紧凑性要求较高的除湿环境使用。
因而，如何得到一种能够减少除湿器具占用空间，杜绝盐水外泄，适用性强，同时又具有较好的除湿能力的吸湿剂，已成为业内诸多研究人员广为关注的焦点之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种除湿剂、片状除湿剂及其制备方法，特别是一种用于小型除湿器具的片状除湿剂及其制备方法，本发明提供的除湿剂应用时，不存在液化特征，无需设计有储液盒子，减少了除湿器具的占用空间，不存在盐水外泄的风险，而且片状吸湿剂还可以制备成多种形式，适用于更广泛的使用要求。
本发明提供了一种除湿剂，由以下原料经制备后得到，按质量分数计，包括：
优选的，所述可溶性聚丙烯酸钠树脂为5～60重量份。
优选的，所述羧甲基纤维素钠为5～80重量份；
所述氯化钙溶液为15～30℃下的饱和氯化钙溶液。
本发明提供了一种除湿剂，由上述技术方案任意一项所述的除湿剂和纤维布经制备后得到。
优选的，所述除湿剂的形状包括片状、块状和带状中的一种或多种。
本发明还提供了一种片状除湿剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将羧甲基纤维素钠、可溶性聚丙烯酸钠树脂、蒙脱石、氯化锂和水进行混合，得到混合溶液；
2)将上述步骤得到的混合溶液与纤维布复合后干燥，得到树脂纤维预制片；
3)将上述步骤得到的树脂纤维预制片与氯化钙溶液再次复合后静置，得到凝胶薄膜；
4)将上述步骤得到的凝胶薄膜烘干后，得到片状除湿剂。
优选的，所述复合时间为10～48小时；
所述再次复合的时间为12～36小时；
所述复合的方式包括喷淋、浸渍、喷涂、涂抹、滴和蘸中的一种或多种。
优选的，所述干燥的温度为60～120℃；
所述干燥的时间为8～36小时。
优选的，所述静置的温度为5～40℃；
所述静置的时间为5～48小时。
优选的，所述烘干的温度为80～120℃；
所述烘干的时间为8～48小时。
本发明提供了一种除湿剂，由以下原料经制备后得到，按质量分数计，包括5～140重量份的羧甲基纤维素钠和/或可溶性聚丙烯酸钠树脂、1～15重量份的蒙脱石、5～40重量份的氯化锂、40～130重量份的氯化钙溶液和90～120重量份的水。与现有技术相比，本发明针对现有的小型除湿器具需要同吸湿剂占用空间相同体积的储液盒，占用空间较大，不利于对空间紧凑性要求较高的除湿环境使用，同时还存在盐水外泄风险，导致适用性不强的缺陷。
本发明将具有吸水能力的高分子聚合物与氯化锂、氯化钙两种除湿剂结合，利用氯化锂以及氯化钙作为吸湿剂，利用聚丙烯酸钠树脂作为盐水溶液载体，同时添加蒙脱石增强材料的强度，形成具有吸胀能力的除湿剂。本发明制备的除湿剂具有较强的除湿能力，不同于现有的球形氯化钙除湿剂，不存在液化特征，不会产生盐水二次污染，杜绝盐水外泄的风险，所以也无需设计有储液盒子，能减少除湿器具的占用空间。同时，吸湿剂可以制备成多种形式(比如带状、盒状)，适用于更广泛的使用要求，特别是能够用于小型除湿器具，适用于环境湿度大于70％的环境除湿，尤其是衣柜、箱包、仪器柜和实验柜等小空间非密闭条件下的除湿应用。
实验结果表明，通过本发明所属方法制备的吸湿剂，70％RH环境下，吸湿容量可达到自身重量的0.9～1.3倍；饱和吸湿后，吸湿剂本身无明显外形改变，无任何液体溢出。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用除湿材料领域的常规纯度或相应的应用领域要求的纯度即可。
本发明提供了一种除湿剂，由以下原料经制备后得到，按质量分数计，包括：
本发明对所述羧甲基纤维素钠的具体参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的羧甲基纤维素钠的常规参数即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、质量要求和产品性能要求进行选择和调整。本发明对所述可溶性聚丙烯酸钠树脂的具体参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的可溶性聚丙烯酸钠树脂的常规参数即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、质量要求和产品性能要求进行选择和调整。本发明所述羧甲基纤维素钠和/或可溶性聚丙烯酸钠树脂的使用量为5～140重量份，优选为20～120重量份，更优选为40～100重量份，更优选为60～80重量份。
本发明为提高除湿剂的吸湿能力和性能，所述可溶性聚丙烯酸钠树脂优选为5～60重量份，更优选为15～50重量份，更优选为25～40重量份，更优选为30～35重量份；所述羧甲基纤维素钠(CMC)优选为5～80重量份，更优选为15～70重量份，更优选为25～60重量份，更优选为35～50重量份。
本发明对所述蒙脱石的具体参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的蒙脱石的常规参数即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、质量要求和产品性能要求进行选择和调整。本发明所述蒙脱石的使用量为1～15重量份，优选为3～13重量份，更优选为5～11重量份，更优选为7～9重量份。
本发明对所述氯化钙溶液的具体参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的氯化钙溶液的常规参数即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、质量要求和产品性能要求进行选择和调整，本发明所述氯化钙溶液的质量浓度优选为饱和氯化钙溶液，更优选为室温下的饱和氯化钙溶液，具体可以为15～30℃下的饱和氯化钙溶液，或者20～25℃下的饱和氯化钙溶液。本发明所述氯化钙溶液的使用量为40～130重量份，优选为50～120重量份，更优选为60～110重量份，更优选为70～100重量份，更优选为80～90重量份。
本发明所述氯化锂的使用量为5～40重量份，优选为10～35重量份，更优选为15～30重量份，更优选为20～25重量份。本发明所述水的使用量为90～120重量份，更优选为95～115重量份，更优选为100～110重量份。
本发明还提供了一种除湿剂，由上述技术方案任意一项所述的除湿剂和纤维布经制备后得到。
本发明所述纤维布的具体参数和规格没有特别限制，以本领域技术人员熟知的纤维布的常规参数和规格即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、质量要求和产品性能要求进行选择和调整，本发明所述纤维布优选为具有吸水能力的纤维布。本发明对纤维布的具体吸水性能没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、质量要求和产品性能要求进行选择和调整。
本发明对所述除湿剂的具体形状没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、质量要求和产品性能要求进行选择和调整，本发明所述除湿剂的形状优选包括片状、块状和带状中的一种或多种，更优选为片状、块状或带状，最优选为片状。
本发明上述步骤提供了一种除湿剂，利用氯化锂以及氯化钙作为吸湿剂，利用聚丙烯酸钠树脂作为盐水溶液载体，利用纤维布作为除湿剂的载体，作为骨架支撑结构，同时添加蒙脱石增强片状材料的强度。本发明制备的除湿剂具有较强的除湿能力，特别是片状除湿剂可用于小型除湿器具的除湿剂，适用于环境湿度大于70％的环境除湿，尤其适用于衣柜、箱包、仪器柜和实验柜等小空间非密闭条件下的除湿。
本发明提供的除湿剂，不存在液化特征，不会产生盐水二次污染，自然无需设计有储液盒子，可以减少除湿器具的占用空间，利于携带。而且由于其片状结构的特征，可以将除湿器具设计成为不局限于现有盒状产品的多种形式。
本发明还提供了一种片状除湿剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将羧甲基纤维素钠、可溶性聚丙烯酸钠树脂、蒙脱石、氯化锂和水进行混合，得到混合溶液；
2)将上述步骤得到的混合溶液与纤维布复合后干燥，得到树脂纤维预制片；
3)将上述步骤得到的树脂纤维预制片与氯化钙溶液再次复合后静置，得到凝胶薄膜；
4)将上述步骤得到的凝胶薄膜烘干后，得到片状除湿剂。
本发明上述制备方法中，所述材料的选择范围和用量，及其优选原则与前述片状除湿剂中原料的选择范围和用量，及其优选原则均一致，在此不再一一赘述。
本发明首先将羧甲基纤维素钠、可溶性聚丙烯酸钠树脂、蒙脱石、氯化锂和水进行混合，得到混合溶液。
本发明对所述混合的方式和具体参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的混合的方式和具体参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求和产品性能要求进行选择和调整，本发明所述混合优选为均匀混合。
本发明随后将上述步骤得到的混合溶液与纤维布复合后干燥，得到树脂纤维预制片。
本发明对所述复合的方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的复合参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求和产品性能要求进行选择和调整，本发明所述复合的方式优选包括喷淋、浸渍、喷涂、涂抹、滴和蘸中的一种或多种，更优选为喷淋、浸渍、喷涂、涂抹、滴或蘸，最优选为浸渍。
本发明对所述复合的时间没有特别限制，以本领域技术人员熟知的复合时间即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求和产品性能要求进行选择和调整，本发明所述复合的时间优选为10～48小时，更优选为15～40小时，更优选为20～35小时，更优选为24～30小时。
本发明对所述干燥的具体参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的干燥参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求和产品性能要求进行选择和调整，本发明所述干燥的温度优选为60～120℃，更优选为70～110℃，更优选为80～100℃。本发明所述干燥的时间优选为8～36小时，更优选为12～30小时，更优选为18～24小时。本发明所述干燥的设备优选为烘箱。
本发明再将上述步骤得到的树脂纤维预制片与氯化钙溶液再次复合后静置，得到凝胶薄膜。
本发明对所述再次复合的方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的复合参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求和产品性能要求进行选择和调整，本发明所述再次复合的方式优选包括喷淋、浸渍、喷涂、涂抹、滴和蘸中的一种或多种，更优选为喷淋、浸渍、喷涂、涂抹、滴或蘸，最优选为喷淋。
本发明对所述再次复合的时间没有特别限制，以本领域技术人员熟知的复合时间即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求和产品性能要求进行选择和调整，本发明所述再次复合的时间优选为12～36小时，更优选为15～32小时，更优选为18～30小时，更优选为21～27小时。
本发明对所述静置的具体参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的干燥参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求和产品性能要求进行选择和调整，本发明所述静置的温度优选为室温，具体优选为5～40℃，更优选为10～35℃，更优选为15～30℃，更优选为20～25℃。本发明所述静置的时间优选为5～48小时，更优选为15～40小时，更优选为25～30小时。
本发明最后将上述步骤得到的凝胶薄膜烘干后，得到片状除湿剂。
本发明对所述烘干的具体参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的烘干参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求和产品性能要求进行选择和调整，本发明所述烘干的温度优选为80～120℃，更优选为85～115℃，更优选为90～110℃。本发明所述烘干的时间优选为8～48小时，更优选为14～42小时，更优选为20～36小时，更优选为24～32小时。本发明所述烘干的设备优选为烘箱。
本发明上述步骤提供了一种片状除湿剂及其制备方法，本发明利用氯化锂以及氯化钙作为吸湿剂，利用聚丙烯酸钠树脂作为盐水溶液载体，利用纤维布作为除湿剂的载体，作为骨架支撑结构，同时添加蒙脱石增强片状材料的强度，明显改变了类似氯化钙吸湿剂因强度较低、容易碎裂的现象。本发明又基于膜制备工艺，通过特定的制备过程和顺序将吸湿材料制备成片状，最后得到了具有较强的除湿能力片状除湿剂。
本发明制备的除湿剂可用于小型除湿器具，特别是环境湿度大于70％的环境除湿，尤其适用于衣柜、箱包、仪器柜和实验柜等小空间非密闭条件下的除湿。这种片状除湿剂不同于现有的球形氯化钙除湿剂，不会产生盐水二次污染；因为其片状结构的特征，可以将除湿器具设计成为不局限于现有盒状产品的多种形式；因为片状除湿剂不存在液化特征，无需设计有储液盒子，可以减少除湿器具的占用空间，利于携带。
实验结果表明，通过本发明所属方法制备的吸湿剂，70％RH环境下，吸湿容量可达到自身重量的0.9～1.3倍；饱和吸湿后，吸湿剂本身无明显外形改变，无任何液体溢出。
而且吸湿后的干燥剂放置于干燥的外界环境中可以缓慢再生，再生时间取决于环境的干燥程度，再生后的干燥剂可以重复利用；吸湿后的干燥剂也是湿度调节剂，随着湿度的降低可以将干燥剂内的水分缓慢释放出来，防止周围环境过于干燥。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种除湿剂、片状除湿剂及其制备方法进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
吸湿容量测定方法：
将所要测试的膜状吸湿材料剪切成一定大小，放置于玻璃托盘上。将样品置于恒温恒湿箱内，条件为：温度30℃，相对湿度90％。测试一小时的吸湿量，用天平准确称量出前后的重量差，既得到吸水量。用吸水量除以材料自身重量既得到吸水倍率。
实施例1
将80.0g羧甲基纤维素钠、5g可溶性聚丙烯酸钠树脂、5.0g蒙脱石以及5.0g氯化锂配置成混合溶液；将具有吸水能力的纤维布浸渍于上述混合溶液中，浸渍24小时；取出浸渍完毕的纤维布，放置于120℃下的烘箱中进行干燥，干燥时间为48小时，由此得到树脂纤维预制片；将30g饱和氯化钙溶液喷淋至上述树脂纤维预制片表面，室温下静止36h等待氯化钙充分浸润交联，形成凝胶薄膜；将上述制备好的凝胶薄膜放置于120℃的烘箱内干燥，烘干时间为48小时，得到用于小型除湿器具的片状除湿剂。
对本发明实施例1制备的片状除湿剂进行吸湿容量测定，结果表明，本发明实施例1制备的片状除湿剂吸水倍率为0.6。
实施例2
将65.0g羧甲基纤维素钠、20.0g可溶性聚丙烯酸钠树脂以及15.0g氯化锂配置成混合溶液；将具有吸水能力的纤维布浸渍于上述混合溶液中，浸渍24小时；取出浸渍完毕的纤维布，放置于80℃下的烘箱中进行干燥，干燥时间为48小时，由此得到树脂纤维预制片；将30g饱和氯化钙溶液喷淋至上述树脂纤维预制片表面，室温下静止24h等待氯化钙充分浸润交联，形成凝胶薄膜；将上述制备好的凝胶薄膜放置于80℃的烘箱内干燥，烘干时间为48小时，得到用于小型除湿器具的片状除湿剂。
对本发明实施例2制备的片状除湿剂进行吸湿容量测定，结果表明，本发明实施例2制备的片状除湿剂吸水倍率为0.68。
实施例3
将60.0g可溶性聚丙烯酸钠树脂、15蒙脱石以及25.0g氯化锂配置成混合溶液；将具有吸水能力的纤维布浸渍于上述混合溶液中，浸渍24小时；取出浸渍完毕的纤维布，放置于60℃下的烘箱中进行干燥，干燥时间为48小时，由此得到树脂纤维预制片；将30g饱和氯化钙溶液喷淋至上述树脂纤维预制片表面，室温下静止24h等待氯化钙充分浸润交联，形成凝胶薄膜；将上述制备好的凝胶薄膜放置于80℃的烘箱内干燥，烘干时间为48小时，得到用于小型除湿器具的片状除湿剂。
对本发明实施例3制备的片状除湿剂进行吸湿容量测定，结果表明，本发明实施例3制备的片状除湿剂吸水倍率为1.13。
实施例4
将40.0g羧甲基纤维素钠、40g可溶性聚丙烯酸钠树脂、15.0g蒙脱石以及5.0g氯化锂配置成混合溶液；将具有吸水能力的纤维布浸渍于上述混合溶液中，浸渍24小时；取出浸渍完毕的纤维布，放置于60℃下的烘箱中进行干燥，干燥时间为48小时，由此得到树脂纤维预制片；将30g饱和氯化钙溶液喷淋至上述树脂纤维预制片表面，室温下静止24h等待氯化钙充分浸润交联，形成凝胶薄膜；将上述制备好的凝胶薄膜放置于80℃的烘箱内干燥，烘干时间为48小时，得到用于小型除湿器具的片状除湿剂。
对本发明实施例4制备的片状除湿剂进行吸湿容量测定，结果表明，本发明实施例4制备的片状除湿剂吸水倍率为0.93。
实施例5
将10.0g羧甲基纤维素钠、45g可溶性聚丙烯酸钠树脂、5.0g蒙脱石以及40.0g氯化锂配置成混合溶液；将具有吸水能力的纤维布浸渍于上述混合溶液中，浸渍24小时；取出浸渍完毕的纤维布，放置于60℃下的烘箱中进行干燥，干燥时间为48小时，由此得到树脂纤维预制片；将30g饱和氯化钙溶液喷淋至上述树脂纤维预制片表面，室温下静止24h等待氯化钙充分浸润交联，形成凝胶薄膜；将上述制备好的凝胶薄膜放置于80℃的烘箱内干燥，烘干时间为48小时，得到用于小型除湿器具的片状除湿剂。
对本发明实施例5制备的片状除湿剂进行吸湿容量测定，结果表明，本发明实施例5制备的片状除湿剂吸水倍率为1.23。
以上对本发明提供的一种用于小型除湿器具的除湿剂、片状除湿剂及其制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有近似于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种除湿剂，其特征在于，由以下原料经制备后得到，按质量分数计，包括：
2.根据权利要求1所述的除湿剂，其特征在于，所述可溶性聚丙烯酸钠树脂为5～60重量份。
3.根据权利要求1所述的除湿剂，其特征在于，所述羧甲基纤维素钠为5～80重量份；
所述氯化钙溶液为15～30℃下的饱和氯化钙溶液。
4.一种除湿剂，其特征在于，由权利要求1～3任意一项所述的除湿剂和纤维布经制备后得到。
5.根据权利要求4所述的除湿剂，其特征在于，所述除湿剂的形状包括片状、块状和带状中的一种或多种。
6.一种片状除湿剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将羧甲基纤维素钠、可溶性聚丙烯酸钠树脂、蒙脱石、氯化锂和水进行混合，得到混合溶液；
2)将上述步骤得到的混合溶液与纤维布复合后干燥，得到树脂纤维预制片；
3)将上述步骤得到的树脂纤维预制片与氯化钙溶液再次复合后静置，得到凝胶薄膜；
4)将上述步骤得到的凝胶薄膜烘干后，得到片状除湿剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述复合时间为10～48小时；
所述再次复合的时间为12～36小时；
所述复合的方式包括喷淋、浸渍、喷涂、涂抹、滴和蘸中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为60～120℃；
所述干燥的时间为8～36小时。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述静置的温度为5～40℃；
所述静置的时间为5～48小时。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为80～120℃；
所述烘干的时间为8～48小时。
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