CN110952319A - 合成纤维用处理剂和合成纤维的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种合成纤维用处理剂和合成纤维的制造方法，其能够降低在通过直接给油来赋予合成纤维用处理剂的纺纱工序中产生的纱丝摇摆。本发明的合成纤维用处理剂是用于直接给油的合成纤维用处理剂，其特征在于，其包含选自在分子中具有3个以上酯键的酯化合物以及在分子中具有硫元素的酯化合物中的至少一种酯化合物作为平滑剂，水分为0.1～5质量％。另外，本发明的合成纤维的制造方法的特征在于，在纺纱工序中，将合成纤维用处理剂对合成纤维进行直接给油。

Description

合成纤维用处理剂和合成纤维的制造方法
技术领域
本发明涉及在使用直接给油用设备的合成纤维的纺纱工序中能够有效地降低纱丝摇摆(糸揺れ)的合成纤维用处理剂和附着该处理剂的合成纤维的制造方法。
背景技术
通常，在合成纤维的纺纱工序中，从降低摩擦、防止断线等纤维的损伤的方面出发，有时进行在合成纤维的长丝的表面附着合成纤维用处理剂的处理。该附着处理的方式有将合成纤维用处理剂稀释在水中的情况(乳液给油)、以及将合成纤维用处理剂在用低粘度矿物油等稀释剂稀释或未经稀释而保持原样的状态下进行赋予的情况(直接给油)。
以往，已知有日本特开平11-158770号公报、日本特开平6-57541号公报、日本特开昭61-19871号公报以及日本特开2013-7141号公报中公开的合成纤维用处理剂。日本特开平11-158770号公报中公开了一种通过减压处理而进行脱气的合成纤维用处理剂。日本特开平6-57541号公报中公开了一种包含平滑剂、乳化剂、电荷控制剂且限定了粘度的合成纤维用处理剂。日本特开昭61-19871号公报中公开了一种含有矿物油、脂肪酸酯、高级醇的环氧烷烃加成物、高级脂肪族不饱和单羧酸的合成纤维用处理剂。日本特开2013-7141号公报中公开了一种包含有机锌化合物且包含酯化合物、聚醚化合物、矿物油中的至少一种的合成纤维用处理剂。
发明内容
发明所要解决的技术课题
但是，这些现有的合成纤维用处理剂中，在用于直接给油时，还不能充分降低纺纱工序中的纱丝摇摆。
本发明所要解决的课题在于提供一种合成纤维用处理剂和合成纤维的制造方法，其能够降低在通过直接给油来赋予合成纤维用处理剂的纺纱工序中产生的纱丝摇摆。
用于解决课题的技术手段
本发明人为了解决上述课题进行了研究，结果发现，在纺纱工序中进行直接给油的合成纤维用处理剂中包含特定的酯化合物作为平滑剂且具有规定比例的水分是正好合适的。
即，本发明的一个方式提供一种合成纤维用处理剂，其是用于直接给油的合成纤维用处理剂，该处理剂的特征在于，其包含选自在分子中具有3个以上酯键的酯化合物以及在分子中具有硫元素的酯化合物中的至少一种酯化合物作为平滑剂，上述合成纤维用处理剂中的水含量为0.1～5质量％。
上述合成纤维用处理剂优选进一步包含非离子性表面活性剂以及离子性表面活性剂。
优选上述离子性表面活性剂包含仲烷烃磺酸化合物，在将上述平滑剂、上述非离子性表面活性剂以及上述离子性表面活性剂的合计含有比例设为100质量％时，上述仲烷烃磺酸化合物的含有比例为0.01～10质量％。
优选上述离子性表面活性剂包含有机磷酸酯化合物，在将上述平滑剂、上述非离子性表面活性剂以及上述离子性表面活性剂的合计含有比例设为100质量％时，上述有机磷酸酯化合物的含有比例为0.01～10质量％。
优选上述离子性表面活性剂在将上述平滑剂、上述非离子性表面活性剂以及上述离子性表面活性剂的合计含有比例设为100质量份时，以0.1～400质量份的比例含有稀释剂。
优选上述合成纤维用处理剂中的水含量为0.5～2.0质量％。
本发明的另一方式提供一种合成纤维的制造方法，其特征在于，在纺纱工序中，将上述合成纤维用处理剂对合成纤维进行直接给油。
发明效果
根据本发明，能够降低在纺纱工序中产生的纱丝摇摆。
具体实施方式
(第1实施方式)
首先对具体实现本发明的合成纤维用处理剂(以下也称为处理剂)的第1实施方式进行说明。本实施方式的处理剂包含规定的酯化合物作为平滑剂，其是用于直接给油的合成纤维用处理剂，处理剂中的水含量为0.1～5质量％。优选进一步含有非离子性表面活性剂以及离子性表面活性剂，水含量为0.1～5质量％。进一步优选处理剂中的水含量为0.5～2.0质量％。特别优选处理剂中的水含量为0.7～1.5质量％。通过该构成，能够得到本发明的效果、即能够进一步降低纺纱工序中发生的纱丝摇摆。
合成纤维用处理剂中包含的水含量可以通过在制造时或即将纺纱前向合成纤维处理剂中添加水来进行调节，可以通过减压、加热之类的通常已知的脱水方法对水含量进行调节。在合成纤维用处理剂中作为水分添加的水可以为工业用水、自来水等，可以为利用离子交换树脂、膜、蒸馏等进行了精制的水，也可以为在处理剂构成物的原料中以其他成分等的形式被带入的水。这些之中，优选电导率为300μS/cm以下的水，更优选电导率为100μS/cm以下的水，进一步优选电导率为10μS/cm以下的纯净水。或者水的硬度(以碳酸钙计)优选为100mg/L以下、更优选为10mg/L以下、进一步优选为5mg/L以下。所混合的水可以通过减压之类的公知的方法进行脱气，也可以包含大气中的氧、氮、二氧化碳等。另外，pH优选为中性附近、例如为5.5～8.0的范围。合成纤维用处理剂中的水含量可以由水的添加量和合成纤维处理剂的构成物质的原料中的水含量来计算并求出。原料中的水含量不明确的情况下，可以通过卡尔费休滴定或气相色谱之类的公知的分析方法来求出。
作为被供至本实施方式的处理剂中的平滑剂，应用包含选自在分子中具有3个以上酯键的酯化合物以及在分子中具有硫元素的酯化合物中的至少一种酯化合物的试剂。通过该构成，能够得到本发明的效果、即能够降低纺纱工序中发生的纱丝摇摆。另外，能够进一步降低辊污染，进而在后加工工序中能够更均匀地进行染色。作为在分子中具有3个以上酯键的酯化合物，可以举出例如：(1)三羟甲基丙烷三月桂酸酯、三羟甲基丙烷三油酸酯、甘油三油酸酯、季戊四醇四辛酸酯、三羟甲基丙烷-椰子油脂肪酸酯等多元醇与一元羧酸的酯化合物；(2)偏苯三酸三辛酯、柠檬酸三乙酯等多元羧酸与一元醇的酯化合物；(3)蓖麻油、棕榈油、菜籽精炼油等天然油脂；等等。这些酯化合物中，优选三羟甲基丙烷-椰子油脂肪酸酯、棕榈油。在分子中具有硫元素的酯化合物可以举出例如：(4)二(异十六烷基)硫代二丙酸酯、二(异硬脂基)硫代二丙酸酯、二(油基)硫代二丙酸酯等二元羧酸与一元醇的酯化合物；(5)月桂基巯基丙酸酯、辛基巯基丙酸酯、月桂基巯基丙酸油酯等一元羧酸与一元醇的酯化合物；等等。这些酯化合物中，优选二(异十六烷基)硫代二丙酸酯、二(异硬脂基)硫代二丙酸酯。这些成分可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
作为被供至本实施方式的处理剂中的非离子性表面活性剂的具体例没有特别限制，可以举出例如：(1)将碳原子数为2～4的环氧烷加成至选自有机酸、有机醇、有机胺以及有机酰胺中的至少一种而得到的化合物，更具体地说例如聚氧乙烯月桂酸酯、聚氧乙烯油酸酯、聚氧乙烯月桂酸酯甲醚、聚氧乙烯辛基醚、聚氧丙烯月桂基醚甲醚、聚氧丁烯油基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯月桂基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯月桂基氨基醚、聚氧乙烯月桂酰胺醚等醚型非离子性表面活性剂；(2)山梨糖醇酐单油酸酯、山梨糖醇酐三油酸酯、甘油单月桂酸酯等多元醇偏酯型非离子性表面活性剂；(3)聚乙二醇二油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧化丁烯山梨糖醇酐三油酸酯、聚氧乙烯甘油三油酸酯、聚氧丙烯蓖麻油、聚氧乙烯氢化蓖麻油、聚氧乙烯丙烯氢化蓖麻油三油酸酯、聚氧乙烯氢化蓖麻油三月桂酸酯、选自蓖麻油的环氧乙烷(以下称为EO)加成物和氢化蓖麻油的EO加成物中的至少一种化合物与单羧酸和二羧酸缩合而成的醚酯化合物等聚氧化烯多元醇脂肪酸酯型非离子性表面活性剂；(4)二乙醇胺单月桂酰胺等烷基酰胺型非离子性表面活性剂；等等。这些成分可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
作为被供至本实施方式的处理剂中的离子性表面活性剂，优选阴离子性表面活性剂。作为被供至本实施方式的处理剂中的阴离子性表面活性剂的具体例没有特别限制，可以举出例如：(1)辛酸钾盐、油酸钾盐、烯基琥珀酸钾盐等羧酸皂型离子性表面活性剂；(2)仲烷烃磺酸钠盐、十二烷基苯磺酸钠盐、二辛基磺化琥珀酸钠盐等磺酸酯型离子性表面活性剂；(3)聚氧乙烯月桂基硫酸酯钠盐、十六烷基硫酸钾盐、牛脂硫化油、蓖麻油硫化油等硫酸酯型离子性表面活性剂等。阴离子性表面活性剂中，优选含有仲烷烃磺酸化合物、有机磷酸化合物。作为仲烷烃磺酸化合物，特别是更优选下述化学式1所表示的仲烷烃磺酸盐，进而优选其钠盐。作为有机磷酸化合物，特别是更优选油基磷酸酯EO5(表示EO的加成摩尔数。以下相同。)硬脂基氨基醚盐、异十六烷基磷酸酯EO10月桂基氨基醚盐。这些成分可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
化学式1
Figure BDA0002311277070000041
(化学式1中，
a、b分别为0以上的整数且a+b＝5～17，
M为碱金属、铵基或有机胺基。)
本实施方式的处理剂可以进一步混配稀释剂。作为被供至本实施方式的处理剂的稀释剂的具体例，可以举出：(1)二甲苯、甲苯、苯、苯酚等芳香族烃；(2)丙酮、甲基乙基酮等酮；(3)甲醇、乙醇、丙醇、2-乙基己醇、十二烷醇等醇；(4)己烷、庚烷、辛烷、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十八烷等直链饱和烃；(5)异己烷、异庚烷、异辛烷、异癸烷、异十一烷、异十二烷、异十三烷、异十四烷、异十八烷、异二十烷等支链烃；(6)环己烷、环辛烷、环十二烷、环十八烷、环二十烷等环状饱和烃；(7)辛酸甲酯、月桂酸乙酯、棕榈酸丙酯、硬脂酸异丁酯、硬脂酸正丁酯等低分子量酯化合物；(8)选自链烷烃系烃、环烷烃系烃、烯烃系烃、芳香族烃中的矿物油等的水以外的溶剂。这些成分可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。稀释剂优选在纺纱工序中挥发，更优选在纺纱前后挥发70质量％左右以上。另外，稀释剂不仅可在合成纤维处理剂的制造时添加，而且还可在即将纺纱前添加。这些之中，优选40℃的雷式粘度为100秒以下的矿物油、直链饱和烃(C10-C15)、硬脂酸异丁酯、硬脂酸正丁酯。
本实施方式的处理剂中，在除了上述平滑剂以外还进一步包含非离子性表面活性剂以及离子性表面活性剂的情况下，各成分的含有比例没有特别限制。本实施方式的处理剂包含仲烷烃磺酸化合物作为离子性表面活性剂的情况下，在将平滑剂、非离子性表面活性剂以及离子性表面活性剂的合计含有比例设为100质量％时，仲烷烃磺酸化合物的含有比例优选为0.01～10质量％。通过该构成，能够得到本发明的效果、即能够进一步降低纺纱工序中发生的纱丝摇摆。另外，在后加工工序中能够更均匀地进行染色。
本实施方式的处理剂包含有机磷酸酯化合物作为离子性表面活性剂的情况下，在将平滑剂、非离子性表面活性剂以及离子性表面活性剂的合计含有比例设为100质量％时，有机磷酸酯化合物的含有比例优选为0.01～10质量％。通过该构成，能够得到本发明的效果、即能够进一步降低纺纱工序中发生的纱丝摇摆。另外，能够进一步降低辊污染，进而在后加工工序中能够更均匀地进行染色。
本实施方式的处理剂包含稀释剂的情况下，在将平滑剂、非离子性表面活性剂以及离子性表面活性剂的合计含有比例设为100质量份时，优选以0.1～400质量份的比例含有稀释剂。通过限定为该混配量范围，能够得到本发明的效果、即能够进一步降低纺纱工序中发生的纱丝摇摆。另外，能够进一步降低辊污染，进而在后加工工序中能够更均匀地进行染色。
(第2实施方式)
接着对具体实现本发明的合成纤维的制造方法的第2实施方式进行说明。本实施方式的合成纤维的制造方法是包括在纺纱工序中将第1实施方式的处理剂通过直接给油而附着至合成纤维的工序的制造方法。作为所制造的合成纤维的具体例没有特别限制，可以举出例如：(1)聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚乳酸酯等聚酯系纤维；(2)尼龙6、尼龙66等聚酰胺系纤维；(3)聚丙烯酸、改性丙烯酸等聚丙烯酸系纤维；(4)聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃系纤维；等等。作为所制造的合成纤维的细度没有特别限制，优选为150dtex以上，进一步优选为500dtex以上，特别优选为1000dtex以上。另外，作为所制造的合成纤维的强度没有特别限制，优选为5.0cN/dtex以上，进一步优选为6.0cN/dtex以上，特别优选为7.0cN/dtex以上。
使第1实施方式的处理剂附着于合成纤维的比例没有特别限制，优选使第1实施方式的处理剂按照相对于合成纤维为0.1～3质量％(不包含稀释剂和水)的比例进行附着。通过该构成，可进一步提高本发明的效果。另外，第1实施方式的处理剂的附着方法没有特别限制，可以采用例如辊给油法、使用计量泵的导引给油法、浸渍给油法、喷雾给油法等公知的方法，只要进行附着的工序也是纺纱工序就没有特别限制，例如在拉伸或热处理工序中，通过使用具有通过150℃以上的辊的工序的制造设备、工序，可以进一步期待发明的效果。
根据上述实施方式的处理剂及其制造方法，可以得到以下的效果。
上述实施方式的处理剂中，在通过直接给油使用的处理剂中，包含特定的酯化合物作为平滑剂，限定了处理剂中含有的水含量。因此，能够有效地降低在合成纤维的纺纱工序中由导丝辊产生的纱丝摇摆。另外，能够有效地降低导丝辊周围产生的焦化污染，进而在后加工工序中能够均匀地染色。由此得到的本实施方式的合成纤维能够发挥出优异的工序通过性。另外，在处理剂中进一步混配非离子性表面活性剂、离子性表面活性剂来构成的情况下，上述效果进一步提高。
需要说明的是，上述实施方式也可以如下变更。
●本实施方式的处理剂中，在不妨碍本发明的效果的范围内，可以进一步混配用于保持处理剂的品质的稳定化剂、电荷控制剂、连接剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂等通常在合成纤维的处理剂中使用的成分。
[实施例]
下面，为了更具体地说明本发明的构成和效果，举出实施例等，本发明并不限于这些实施例。需要说明的是，以下的实施例和比较例中，份是指质量份，另外％是指质量％。
试验分类1(合成纤维用处理剂的制造)
●合成纤维用处理剂(实施例1)的制造
将下述成分均匀混合，得到混合物，所述成分为：作为平滑剂的三羟甲基丙烷-椰子油脂肪酸酯(L-1)50份、二(异硬脂基)硫代二丙酸酯(LS-1)5份；作为非离子性表面活性剂的相对于氢化蓖麻油1摩尔加成EO10摩尔而得到的加成物(N-1)10份、将相对于氢化蓖麻油1摩尔加成EO20摩尔而得到的加成物利用油酸3摩尔酯化而成的化合物(N-3)10份、将相对于氢化蓖麻油1摩尔加成EO25摩尔而得到的加成物用己二酸交联并用硬脂酸末端酯化而得到的化合物(MW5000)(N-6)5份、聚乙二醇(分子量600)二油酸酯(N-7)10份；作为离子性表面活性剂的上述化学式1的结构的仲烷烃磺酸钠(a+b＝8～11)(S-1)5份、油基磷酸酯(EO5)硬脂基氨基醚盐(P-1)5份。
进一步加入将上述混合物设为100质量份时为1.00质量份的离子交换水、接着加入作为稀释剂的直链饱和烃(C12-15)(M-1)10质量份并均匀混合，按照处理剂中的水分为0.9％来制备实施例1的合成纤维用处理剂。关于所使用的离子交换水，使用电导率为0.2μS/cm、硬度为0mg/L的离子交换水。
●合成纤维用处理剂(实施例2)的制备
利用与实施例1的合成纤维处理剂相同的方法进行制备。其中，除了表1的原料以外，还以相对于稀释剂添加前的处理剂100份为0.8份的比例添加作为抗氧化剂的1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷。
●合成纤维用处理剂(实施例3～8和比较例1～3)的制备
与实施例1的合成纤维处理剂的制备同样地制备实施例3～8和比较例1～3的合成纤维用处理剂，将结果示于表1。需要说明的是，表1中，示出了合成纤维用处理剂中的各成分的种类，并示出了将稀释剂和水以外的成分设为100％的情况下的混配比例(％)。还示出了将合成纤维用处理剂中的稀释剂和水以外的成分设为100份的情况下的稀释剂和水的添加率(份)。另外示出了处理剂中的水的含量(％)。
表1
Figure BDA0002311277070000081
表1中各符号表示下述物质。
L-1：三羟甲基丙烷-椰子油脂肪酸酯、
L-2：棕榈油、
LS-1：二(异硬脂基)硫代二丙酸酯、
LS-2：二(异十六烷基)硫代二丙酸酯、
rL-1：油酸异硬脂酯、
N-1：相对于氢化蓖麻油1摩尔加成EO10摩尔而得到的加成物、
N-2：相对于氢化蓖麻油1摩尔加成EO20摩尔而得到的加成物、
N-3：将在氢化蓖麻油1摩尔中加成EO20摩尔而得到的加成物用油酸3摩尔酯化而成的化合物、
N-4：将在氢化蓖麻油1摩尔中加成EO40摩尔而得到的加成物用油酸2摩尔酯化而成的化合物、
N-5：将在蓖麻油1摩尔中加成EO25摩尔而得到的加成物用月桂酸3摩尔酯化而成的化合物、
N-6：将相对于氢化蓖麻油1摩尔加成EO25摩尔而得的加成物用己二酸交联并用硬脂酸末端酯化而成的化合物(MW5000)、
N-7：聚乙二醇(分子量600)二油酸酯、
N-8：山梨糖醇酐单油酸酯、
S-1：仲烷烃磺酸钠(上述化学式1中a+b＝8～11)、
S-2：仲烷烃磺酸钠(上述化学式1中a+b＝11～14)、
rS-1：二辛基磺化琥珀酸钠、
P-1：油基磷酸酯(EO5)硬脂基氨基醚盐、
P-2：异十六烷基磷酸酯(EO10)月桂基氨基醚盐、
M-1：直链饱和烃(C12-15)、
M-2：矿物油(40℃的雷式粘度为80秒)、
M-3：硬脂酸异丁酯、
M-4：硬脂酸正丁酯。
试验分类2(合成纤维处理剂的评价)
●耐热性焦化的评价
将聚对苯二甲酸乙二醇酯的切片通过常规方法干燥后，使用挤出机进行熔融纺纱，通过使用计量泵的导引给油法使上述处理剂附着于从模口吐出并冷却固化后的移动纱丝。按照合成纤维处理剂的附着量为0.6质量％(不含稀释剂、水)的方式进行给油。之后通过导引使其集束，经由245℃的拉伸辊、弛缓辊按照全拉伸倍率达到5.5倍的方式进行拉伸，以10kg卷绕丝饼(捲きチーズ，cheese winding)的方式得到了1100dtex192长丝的拉伸丝。关于耐热性(焦化)，以48小时纺纱后的导丝辊(GR)的污染(焦化)的形式进行如下评价。将结果示于表1。
·GR污染的评价基准
◎(优)：几乎未观察到污染(焦化)。
○(良)：稍微观察到污染(焦化)。
×(不良)：观察到污染(焦化)。
·纱丝摇摆的评价
在上述纺纱工序中，观察导丝辊上的纱丝摇摆，按下述基准进行评价。将结果示于表1。
·纱丝摇摆的评价基准
◎(优)：未观察到辊上的纱丝摇摆。
○(良)：稍微观察到辊上的纱丝摇摆。
×(不良)：观察到辊上的纱丝摇摆。
·染色性的评价
将上述纺纱工序中得到的纤维360根作为经纱，使用560dtex-96长丝的聚酯丝作为纬纱，使用纬纱密度为21根/英寸、51mm宽的安全带用坯布，在未进行精炼下浸渍在以下的染液(相对于水1L添加Dianix Red S-4G 3.4g、Dianix Yellow S-6G 3.3g、Dianix S-2G3.3g而得到的溶液)中，连续地在220℃的显色槽中进行2分钟的处理，由此进行染色。根据此时每2000m安全带中的染色缺陷数通过下述基准评价染色性。将结果示于表1。
·染色性的评价基准
◎(优)：染色缺陷数为0～3。
○(良)：染色缺陷数为4～10。
×(不良)：染色缺陷数为11以上。
由表1的结果可知，各实施例的合成纤维处理剂中，纱丝摇摆、辊污染、染色性的评价均良好。根据本发明产生了下述效果：在合成纤维的纺纱工序中可降低导丝辊上的纱丝摇摆、导丝辊的污染，可得到染色性良好的合成纤维。

Claims (7)

1.一种合成纤维用处理剂，其是用于直接给油的合成纤维用处理剂，该处理剂的特征在于，其包含选自在分子中具有3个以上酯键的酯化合物以及在分子中具有硫元素的酯化合物中的至少一种酯化合物作为平滑剂，所述合成纤维用处理剂中的水含量为0.1～5质量％。
2.如权利要求1所述的合成纤维用处理剂，其进一步包含非离子性表面活性剂以及离子性表面活性剂。
3.如权利要求2所述的合成纤维用处理剂，其中，
所述离子性表面活性剂包含仲烷烃磺酸化合物，
在将所述平滑剂、所述非离子性表面活性剂以及所述离子性表面活性剂的合计含有比例设为100质量％时，所述仲烷烃磺酸化合物的含有比例为0.01～10质量％。
4.如权利要求2或3所述的合成纤维用处理剂，其中，
所述离子性表面活性剂包含有机磷酸酯化合物，
在将所述平滑剂、所述非离子性表面活性剂以及所述离子性表面活性剂的合计含有比例设为100质量％时，所述有机磷酸酯化合物的含有比例为0.01～10质量％。
5.如权利要求2～4中任一项所述的合成纤维用处理剂，其中，
在将所述平滑剂、所述非离子性表面活性剂以及所述离子性表面活性剂的合计含有比例设为100质量份时，以0.1～400质量份的比例含有稀释剂。
6.如权利要求1～5中任一项所述的合成纤维用处理剂，其中，所述合成纤维用处理剂中的水含量为0.5～2.0质量％。
7.一种合成纤维的制造方法，其特征在于，在纺纱工序中，将权利要求1～6中任一项所述的合成纤维用处理剂对合成纤维进行直接给油。
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