CN108753090A - 一种耐磨抗冻涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨抗冻涂料，由下列重量份数的原料制成：核壳丙烯酸乳液40～50份、改性淀粉10～30份、聚乙烯醇乳液20～40份、钛白粉10～20份、过硫酸铵0.2～0.4份、碳酸氢钠0.2～0.5份、立德粉2～7份、六偏磷酸钠0.2～0.5份、氟化钠0.2～0.45份、磷酸三丁脂0.2～0.5份、分散剂0.5～2份、润湿剂0.05～0.1份、消泡剂0.1～0.2份、水50～75份、轻钙10～15份、滑石粉10～15份、沉淀硫酸钡10～20份、膨润土1～5份。本发明处理工艺制得的涂料有无毒、无污染、耐寒的优良特点，抗冻性能优良，冻融循环试验和耐候性试验后,涂膜表面未见起泡、开裂、粉化、脱落及变色现象，耐洗刷,持久性强,防涂鸦污尘,放置一年不沉淀,不凝结，综合特性强，极具推广价值。

Description

一种耐磨抗冻涂料
技术领域
本发明涉及一种涂料，特别涉及一种耐磨抗冻涂料。
背景技术
用于高寒地区建筑物外墙的涂料需具备耐低温的性能。然而普通的耐低温涂料并不适用于我国的高寒地区,如东北的北部、西藏的东南部,因此各地区又建立了地方性标准,比如黑龙江省的DB23/T445-2004标准规定外墙涂料应能承受一定的冻融循环。可是即使符合这种地方性规定的产品也不完全适用于冬季气温达-40℃的高纬度地区,因此建筑界一直期待耐低温性能更好的外墙涂料,比如能承受40次-40℃冻融循环的耐低温涂料。中国专利公开号：“CN103952055B”公开了一种抗冻保温的涂料及其制备方法，制备的涂料抗冻和保温性能都较为优异，可用于低温环境下使用。但是其主要应用了酚醛和桐油，耐低温性能不强，且仅常用于木器和金属表面的涂覆，适用范围窄，适应性不强。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种耐磨抗冻涂料。
一种耐磨抗冻涂料，由下列重量份数的原料制成：核壳丙烯酸乳液40～50份、改性淀粉10～30份、聚乙烯醇乳液20～40份、钛白粉10～20份、过硫酸铵0.2～0.4份、碳酸氢钠0.2～0.5份、立德粉2～7份、六偏磷酸钠0.2～0.5份、氟化钠0.2～0.45份、磷酸三丁脂0.2～0.5份、分散剂0.5～2份、润湿剂0.05～0.1份、消泡剂0.1～0.2份、水50～75份、轻钙10～15份、滑石粉10～15份、沉淀硫酸钡10～20份、膨润土1～5份。
一种耐磨抗冻涂料，其制备方法包括以下步骤：（1）将核壳丙烯酸乳液加入过硫酸铵反应后，再加入碳酸氢钠、15～20份水。在氮气保护下，40～70℃搅拌反应30min后，得初混乳液；(2)取15～20份水，将氟化钠加入其中，匀速搅拌并加入分散剂、润湿剂、膨润土，混合均匀后，再将改性淀粉加入，搅拌溶化成浅黄色溶液，备用；(3)取剩余水，将六偏磷酸钠加入，搅拌溶化，得六偏磷酸钠溶液；(4)将已经制备好的浅黄色溶液加入涂料搅拌机的拉缸中，将以上操作步骤(3)得到的六偏磷酸钠水溶液加入，开动涂料搅拌机，搅拌机的转速调到400～600r/min；(5)将配方中的磷酸三丁酯取一半加入搅拌着的拉缸中，并在搅拌中逐渐加入初混乳液和后加入聚乙烯醇乳液，再将轻钙加入，然后将沉淀硫酸钡、立德粉、滑石粉、钛白粉，分几次加入，涂料搅拌稀以后再加，料加完后，将搅拌机的转速提高到800r/min以上，充分搅拌30～60min；(6)涂料搅拌分散均匀后加入剩余的磷酸三丁脂和消泡剂，停机；将已搅拌好的涂料送入研磨机磨细，用100目筛网过滤、出料、装桶，得成品耐磨抗冻料。
进一步的，所述分散剂为，所述分散剂为氧化聚乙烯蜡和2-氨基-2-甲基-1-丙醇的一种或多种。
进一步的，所述润湿剂为，脂肪族磺酸盐、琥珀酸磺酸盐类、烷基芳基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、季铵化合物、烷基醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
进一步的，所述消泡剂为选自有机膦酸、聚硅氧烷、脂肪醇、脂肪酸酯、疏水二氧化硅中的一种或多种。
进一步的，所述改性淀粉为通过5份淀粉和1份20%双氧水溶液、1份NaOH、0.01份FeSO4、0.3份Na2S2O3、40份水在60℃下搅拌反应30min，经常温干燥，即得。
进一步的，所述核壳丙烯酸乳液为，在20份45～50%的硼砂水溶液，加入1份十二烷基苯磺酸钠，再加入甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯乳化20 min，得到核预乳液，再加入1份十二烷基苯磺酸钠，再加入甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、双丙酮丙烯酰胺和有机硅树脂，乳化20min，得壳预乳液，在装有搅拌器、温度计、冷凝管的四口烧瓶中加入水、十二烷基硫酸钠、缓冲剂和5%的核预乳液，将水浴锅升温至74 ℃，加入部分过硫酸铵水溶液，至温度升至82～84 ℃，反应15 min后，开始滴加剩余核层预乳液和引发剂，1.5 h内滴完；保温30min后，继续滴加壳层预乳液和引发剂，1.5 h内滴完，保温1.5 h后降至室温，用AMP-95中和至pH至7左右，加入己二酸二酰肼、消泡剂，用180目滤袋过滤出料，完然后保温存放，备用。
进一步的，所述聚乙烯醇乳液为，在反应釜中加热溶化25份聚乙烯醇，当聚乙烯醇全部溶化后，加入少量盐酸，使其温度冷却到55℃左右，持续搅拌，一次性加入1～4份尿素、2～6份甲醛，在55℃左右保温搅拌30min然后慢慢滴加盐酸，调节其pH，当pH为1～2时，停止加盐酸，随后使温度升至60℃左右，保温搅拌反应60min，当液体变得浓稠，颜色由透明变得显白色，出现大量细密气泡，停止加热，快速冷却至35℃左右，加入烧碱水溶液慢慢加入，调节pH，当pH=7.5时，停止加碱水，持续冷却，最后待温度冷却至25℃，出料，用40目金属筛网过滤，得聚乙烯醇乳液。
本发明的有益效果：
用盐酸对聚乙烯醇进行酸化处理，使其与聚乙烯醇缩合，最后才加尿素进行氨基化处理，这样的操作，使聚乙烯醇分子中的氢键减少，故低温时，分子间的位阻小，很容易产生自身凝聚而凝冻。新工艺为聚乙烯醇溶化后，先加入尿素再加甲醛，使它们首先形成羟甲醛及其衍生物，然后才与聚乙烯醇反应生成高缩醛化的聚乙烯醇乳液。本发明涂料具有内硬外软的核壳结构，因此具有良好的延伸性，可以很好的覆盖墙体表面因低温而产生的裂纹。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明提供的一种耐磨抗冻涂料的制备过程中以核壳丙烯酸、聚乙烯醇作基料，并以MMT对其改性可以提高涂料的耐水性及耐擦性。用MMT改性的聚乙烯醇涂料完全符合国家技术标准，无污染，无毒害性气体，是环保性涂料。涂料性具有以下优点：涂料饰面美观涂膜质感细腻、高雅饰面似瓷釉，触摸手感平滑度与瓷砖相同，并能制成不同颜色；生产成本低。配入膨润土后可减少聚乙烯醇用量，每吨涂料成本可下降100元左右；改善颜料与填料的悬浮能力，使涂料的沉降率大大降低，涂刷性能大为改善，易涂刷不流挂，涂膜光滑坚固，不会出现结块搅不开现象；因膨润土具耐寒性，在冬季仍可照常施工；膨润土具有吸附极性分子的能力，分子上的基团能与聚乙烯醇发生交联反应，涂层耐水和耐刷洗性有所提高；聚乙烯醇、膨润土可与核壳丙烯酸乳液相互混溶，所以该涂料具有内硬外软的核壳结构，因此具有良好的延伸性，可以很好的覆盖墙体表面因低温而产生的裂纹。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。
实施例1
一种耐磨抗冻涂料，由下列重量份数的原料制成：核壳丙烯酸乳液50份、改性淀粉30份、聚乙烯醇乳液40份、钛白粉20份、过硫酸铵0.2份、碳酸氢钠0.2份、立德粉5份、六偏磷酸钠0.3份、氟化钠0.3份、磷酸三丁脂0.4份、分散剂0.5份、润湿剂0.08份、消泡剂0.2份、水75份、轻钙15份、滑石粉15份、沉淀硫酸钡20份、膨润土5份。
一种耐磨抗冻涂料，其制备方法包括以下步骤：（1）将核壳丙烯酸乳液加入过硫酸铵反应后，再加入碳酸氢钠、20份水。在氮气保护下，40℃搅拌反应30min后，得初混乳液；(2)取20份水，将氟化钠加入其中，匀速搅拌并加入分散剂、润湿剂、膨润土，混合均匀后，再将改性淀粉加入，搅拌溶化成浅黄色溶液，备用；(3)取剩余水，将六偏磷酸钠加入，搅拌溶化，得六偏磷酸钠溶液；(4)将已经制备好的浅黄色溶液加入涂料搅拌机的拉缸中，将以上操作步骤(3)得到的六偏磷酸钠水溶液加入，开动涂料搅拌机，搅拌机的转速调到600r/min；(5)将配方中的磷酸三丁酯取一半加入搅拌着的拉缸中，并在搅拌中逐渐加入初混乳液和后加入聚乙烯醇乳液，再将轻钙加入，然后将沉淀硫酸钡、立德粉、滑石粉、钛白粉，分几次加入，涂料搅拌稀以后再加，料加完后，将搅拌机的转速提高到800r/min以上，充分搅拌30min；(6)涂料搅拌分散均匀后加入剩余的磷酸三丁脂和消泡剂，停机；将已搅拌好的涂料送入研磨机磨细，用100目筛网过滤、出料、装桶，得成品耐磨抗冻料。
进一步的，所述分散剂为，所述分散剂为氧化聚乙烯蜡和2-氨基-2-甲基-1-丙醇的一种或多种。
进一步的，所述润湿剂为，脂肪族磺酸盐、琥珀酸磺酸盐类、烷基芳基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、季铵化合物、烷基醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
进一步的，所述消泡剂为选自有机膦酸、聚硅氧烷、脂肪醇、脂肪酸酯、疏水二氧化硅中的一种或多种。
进一步的，所述改性淀粉为通过5份淀粉和1份20%双氧水溶液、1份NaOH、0.01份FeSO4、0.3份Na2S2O3、40份水在60℃下搅拌反应30min，经常温干燥，即得。
进一步的，所述核壳丙烯酸乳液为，在20份45～50%的硼砂水溶液，加入1份十二烷基苯磺酸钠，再加入甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯乳化20 min，得到核预乳液，再加入1份十二烷基苯磺酸钠，再加入甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、双丙酮丙烯酰胺和有机硅树脂，乳化20min，得壳预乳液，在装有搅拌器、温度计、冷凝管的四口烧瓶中加入水、十二烷基硫酸钠、缓冲剂和5%的核预乳液，将水浴锅升温至74 ℃，加入部分过硫酸铵水溶液，至温度升至84 ℃，反应15 min后，开始滴加剩余核层预乳液和引发剂，1.5 h内滴完；保温30 min后，继续滴加壳层预乳液和引发剂，1.5 h内滴完，保温1.5 h后降至室温，用AMP-95中和至pH至7左右，加入己二酸二酰肼、消泡剂，用180目滤袋过滤出料，完然后保温存放，备用。
进一步的，所述聚乙烯醇乳液为，在反应釜中加热溶化25份聚乙烯醇，当聚乙烯醇全部溶化后，加入少量盐酸，使其温度冷却到55℃左右，持续搅拌，一次性加入3份尿素、6份甲醛，在55℃左右保温搅拌30min然后慢慢滴加盐酸，调节其pH，当pH为2时，停止加盐酸，随后使温度升至60℃左右，保温搅拌反应60min，当液体变得浓稠，颜色由透明变得显白色，出现大量细密气泡，停止加热，快速冷却至35℃左右，加入烧碱水溶液慢慢加入，调节pH，当pH=7.5时，停止加碱水，持续冷却，最后待温度冷却至25℃，出料，用40目金属筛网过滤，得聚乙烯醇乳液。
实施例2
一种耐磨抗冻涂料，由下列重量份数的原料制成：核壳丙烯酸乳液40份、改性淀粉20份、聚乙烯醇乳液40份、钛白粉120份、过硫酸铵0.4份、碳酸氢钠0.2份、立德粉7份、六偏磷酸钠0.5份、氟化钠0.45份、磷酸三丁脂0.5份、分散剂1份、润湿剂0.08份、消泡剂0.2份、水75份、轻钙15份、滑石粉15份、沉淀硫酸钡20份、膨润土5份。
一种耐磨抗冻涂料，其制备方法包括以下步骤：（1）将核壳丙烯酸乳液加入过硫酸铵反应后，再加入碳酸氢钠、20份水。在氮气保护下，60℃搅拌反应30min后，得初混乳液；(2)取20份水，将氟化钠加入其中，匀速搅拌并加入分散剂、润湿剂、膨润土，混合均匀后，再将改性淀粉加入，搅拌溶化成浅黄色溶液，备用；(3)取剩余水，将六偏磷酸钠加入，搅拌溶化，得六偏磷酸钠溶液；(4)将已经制备好的浅黄色溶液加入涂料搅拌机的拉缸中，将以上操作步骤(3)得到的六偏磷酸钠水溶液加入，开动涂料搅拌机，搅拌机的转速调到600r/min；(5)将配方中的磷酸三丁酯取一半加入搅拌着的拉缸中，并在搅拌中逐渐加入初混乳液和后加入聚乙烯醇乳液，再将轻钙加入，然后将沉淀硫酸钡、立德粉、滑石粉、钛白粉，分几次加入，涂料搅拌稀以后再加，料加完后，将搅拌机的转速提高到800r/min以上，充分搅拌60min；(6)涂料搅拌分散均匀后加入剩余的磷酸三丁脂和消泡剂，停机；将已搅拌好的涂料送入研磨机磨细，用100目筛网过滤、出料、装桶，得成品耐磨抗冻料。
进一步的，所述分散剂为，所述分散剂为氧化聚乙烯蜡和2-氨基-2-甲基-1-丙醇的一种或多种。
进一步的，所述润湿剂为，脂肪族磺酸盐、琥珀酸磺酸盐类、烷基芳基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、季铵化合物、烷基醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
进一步的，所述消泡剂为选自有机膦酸、聚硅氧烷、脂肪醇、脂肪酸酯、疏水二氧化硅中的一种或多种。
进一步的，所述改性淀粉为通过5份淀粉和1份20%双氧水溶液、1份NaOH、0.01份FeSO4、0.3份Na2S2O3、40份水在60℃下搅拌反应30min，经常温干燥，即得。
进一步的，所述核壳丙烯酸乳液为，在20份50%的硼砂水溶液，加入1份十二烷基苯磺酸钠，再加入甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯乳化20 min，得到核预乳液，再加入1份十二烷基苯磺酸钠，再加入甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、双丙酮丙烯酰胺和有机硅树脂，乳化20min，得壳预乳液，在装有搅拌器、温度计、冷凝管的四口烧瓶中加入水、十二烷基硫酸钠、缓冲剂和5%的核预乳液，将水浴锅升温至70℃，加入部分过硫酸铵水溶液，至温度升至75℃，反应15 min后，开始滴加剩余核层预乳液和引发剂，1.5 h内滴完；保温30 min后，继续滴加壳层预乳液和引发剂，1.5 h内滴完，保温1.5 h后降至室温，用AMP-95中和至pH至7左右，加入己二酸二酰肼、消泡剂，用180目滤袋过滤出料，完然后保温存放，备用。
进一步的，所述聚乙烯醇乳液为，在反应釜中加热溶化25份聚乙烯醇，当聚乙烯醇全部溶化后，加入少量盐酸，使其温度冷却到55℃左右，持续搅拌，一次性加入4份尿素、6份甲醛，在55℃左右保温搅拌30min然后慢慢滴加盐酸，调节其pH，当pH为2时，停止加盐酸，随后使温度升至60℃左右，保温搅拌反应60min，当液体变得浓稠，颜色由透明变得显白色，出现大量细密气泡，停止加热，快速冷却至35℃左右，加入烧碱水溶液慢慢加入，调节pH，当pH=7.5时，停止加碱水，持续冷却，最后待温度冷却至25℃，出料，用40目金属筛网过滤，得聚乙烯醇乳液。
对比例1
本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去核壳丙烯酸乳液成分，除此外的方法步骤均相同。
对比例2
本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去改性淀粉成分，除此外的方法步骤均相同。
对比例3
本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去聚乙烯醇乳液成分，除此外的方法步骤均相同。
表1实施例2和对比例所制备涂料的力学性能
注：上表1中各项性能参照黑龙江省的DB23/T445-2004为基准，其中耐污染性采用粉煤灰作为污染介质,将其与水掺和在一起涂刷在涂层样板上,干后用水冲洗经规定的循环后,测定涂层反射系数的下降率,以此表示涂层的耐沾污性。反射系数下降率越小，则耐污染性越好。由上表1可以看出，本发明处理工艺制得的涂料的低温稳定性、耐冻融循环性能得到了有效的改善，同时其耐洗刷、耐水性控制较好，效果明显。本发明处理工艺制得的一种耐磨抗冻涂料，质量可靠，抗冻性能优良，冻融循环试验和耐候性试验后,涂膜表面未见起泡、开裂、粉化、脱落及变色现象耐洗,持久性强,防涂鸦污尘,可随意刷洗洁白无毒无伤害人体,适合环保卫生,放置一年不沉淀,不变质，综合特性强，极具推广价值。
表2实施例2的性能测试结果
表3实施例2与市场上售普通抗冻涂料性能对比
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案,尽管上述实施例对本发明进行了详细说明,本领域的相关技术人员应当理解:可以对本发明进行修改或者同等替换,但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围內。

Claims (8)

1.一种耐磨抗冻涂料，其特征在于，由下列重量份数的原料制成：核壳丙烯酸乳液40～50份、改性淀粉10～30份、聚乙烯醇乳液20～40份、钛白粉10～20份、过硫酸铵0.2～0.4份、碳酸氢钠0.2～0.5份、立德粉2～7份、六偏磷酸钠0.2～0.5份、氟化钠0.2～0.45份、磷酸三丁脂0.2～0.5份、分散剂0.5～2份、润湿剂0.05～0.1份、消泡剂0.1～0.2份、水50～75份、轻钙10～15份、滑石粉10～15份、沉淀硫酸钡10～20份、膨润土1～5份。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨抗冻涂料，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：（1）将核壳丙烯酸乳液加入过硫酸铵反应后，再加入碳酸氢钠、15～20份水。在氮气保护下，40～70℃搅拌反应30min后，得初混乳液；(2)取15～20份水，将氟化钠加入其中，匀速搅拌并加入分散剂、润湿剂、膨润土，混合均匀后，再将改性淀粉加入，搅拌溶化成浅黄色溶液，备用；(3)取剩余水，将六偏磷酸钠加入，搅拌溶化，得六偏磷酸钠溶液；(4)将已经制备好的浅黄色溶液加入涂料搅拌机的拉缸中，将以上操作步骤(3)得到的六偏磷酸钠水溶液加入，开动涂料搅拌机，搅拌机的转速调到400～600r/min；(5)将配方中的磷酸三丁酯取一半加入搅拌着的拉缸中，并在搅拌中逐渐加入初混乳液和后加入聚乙烯醇乳液，再将轻钙加入，然后将沉淀硫酸钡、立德粉、滑石粉、钛白粉，分几次加入，涂料搅拌稀以后再加，料加完后，将搅拌机的转速提高到800r/min以上，充分搅拌30～60min；(6)涂料搅拌分散均匀后加入剩余的磷酸三丁脂和消泡剂，停机，将已搅拌好的涂料送入研磨机磨细，用100目筛网过滤、出料、装桶，得成品耐磨抗冻料。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨抗冻涂料，其特征在于，所述分散剂为，所述分散剂为氧化聚乙烯蜡和2-氨基-2-甲基-1-丙醇的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨抗冻涂料，其特征在于，所述润湿剂为，脂肪族磺酸盐、琥珀酸磺酸盐类、烷基芳基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、季铵化合物、烷基醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨抗冻涂料，其特征在于，所述消泡剂为选自有机膦酸、聚硅氧烷、脂肪醇、脂肪酸酯、疏水二氧化硅中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨抗冻涂料，其特征在于，所述改性淀粉为通过5份淀粉和1份20%双氧水溶液、1份NaOH、0.01份FeSO4、0.3份Na2S2O3、40份水在60℃下搅拌反应30min，经常温干燥，即得。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨抗冻涂料，其特征在于，所述核壳丙烯酸乳液为，在20份45～50%的硼砂水溶液，加入1份十二烷基苯磺酸钠，再加入甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯乳化20 min，得到核预乳液，再加入1份十二烷基苯磺酸钠，再加入甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、双丙酮丙烯酰胺和有机硅树脂，乳化20min，得壳预乳液，在装有搅拌器、温度计、冷凝管的四口烧瓶中加入水、十二烷基硫酸钠、缓冲剂和5%的核预乳液，将水浴锅升温至74 ℃，加入部分过硫酸铵水溶液，至温度升至82～84 ℃，反应15 min后，开始滴加剩余核层预乳液和引发剂，1.5h内滴完；保温30 min后，继续滴加壳层预乳液和引发剂，1.5h内滴完，保温1.5 h后降至室温，用AMP-95中和至pH至7左右，加入己二酸二酰肼、消泡剂，用180目滤袋过滤出料，完然后保温存放，备用。
8.根据权利要求1所述的一种耐磨抗冻涂料，其特征在于，所述聚乙烯醇乳液为，在反应釜中加热溶化25份聚乙烯醇，当聚乙烯醇全部溶化后，加入少量盐酸，使其温度冷却到55℃左右，持续搅拌，一次性加入1～4份尿素、2～6份甲醛，在55℃左右保温搅拌30min然后慢慢滴加盐酸，调节其pH，当pH为1～2时，停止加盐酸，随后使温度升至60℃左右，保温搅拌反应60min，当液体变得浓稠，颜色由透明变得显白色，出现大量细密气泡，停止加热，快速冷却至35℃左右，加入烧碱水溶液慢慢加入，调节pH，当pH=7.5时，停止加碱水，持续冷却，最后待温度冷却至25℃，出料，用40目金属筛网过滤，得聚乙烯醇乳液。
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