CN112587707B - 具有血液分离功能的吸收芯体及卫生用品 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有血液分离功能的吸收芯体及卫生用品。所述的芯体内设置有负载蛋白酶的介孔二氧化硅；其中，所述的负载蛋白酶的介孔二氧化硅的制备方法为：1)将介孔二氧化硅分散于蛋白酶水溶液中，使介孔二氧化硅的孔壁表面大量的羟基与蛋白酶吸附；2)采用冷冻干燥技术得到负载蛋白酶的介孔二氧化硅颗粒；3)二氧化硅表面修饰γ‑氨丙基三乙氧基硅烷并与银离子键合。本发明采用介孔二氧化硅负载蛋白酶(可由枯草杆菌产生)实现对血液的分离作用。介孔二氧化硅的孔径控制在5‑20nm，在孔洞中负载蛋白酶，利用介孔二氧化硅吸附血液中的蛋白质，同时通过蛋白酶实现对蛋白质的分解，从保证介孔二氧化硅的高吸附量，而不致于发生蛋白质对材料的堵塞，而影响芯体的吸收性能。

Description

具有血液分离功能的吸收芯体及卫生用品

技术领域

本发明涉及一种具有血液分离功能的吸收芯体

背景技术

目前的卫生巾吸收芯体主要采用绒毛浆(或无尘纸)和高吸水性树脂。高吸水性树脂对生理盐水的保水倍率高达30-40倍，但对血液的保血倍率只有几倍。血液的组成主要为水、蛋白质、和小分子电解质。蛋白质的存在会显著影响高吸水性树脂的保血倍率。

传统的吸收芯体存在易断层，重量高等问题，聚氨酯泡棉具有质轻、柔软、不断层的特点，但用于卫生巾的吸收芯体存在着吸收量低，吸收速度慢，吸收血液后膨胀大等问题。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种具有血液分离功能的吸收芯体。

为达到上述目的，本发明具有血液分离功能的吸收芯体，所述的芯体内设置有负载蛋白酶的介孔二氧化硅；其中，所述的负载蛋白酶的介孔二氧化硅的制备方法为：

1)将介孔二氧化硅分散于蛋白酶水溶液中，使介孔二氧化硅的孔壁表面大量的羟基与蛋白酶吸附；

2)采用冷冻干燥技术得到负载蛋白酶的介孔二氧化硅颗粒。

进一步的，还包括对负载蛋白酶的介孔二氧化硅颗粒修饰的步骤：

将负载有蛋白酶的介孔二氧化硅颗粒分散于甲苯溶剂中，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，利用三个乙氧基基团与二氧化硅表面的羟基键合而修饰于二氧化硅表面；

将溶解在乙醚中的硝酸银加入至甲苯分散体系中，银离子与氨基螯合而固定在γ-氨丙基三乙氧基硅烷上。

进一步的，所述的吸收芯体为三层；其中，上层为拒水性聚氨酯，中间层为亲水性聚氨酯填充高吸水性树脂，下层为亲水性聚氨酯填充负载蛋白酶和表面修饰的介孔二氧化硅。

进一步的，所述的聚氨酯采用黑料和白料混合发泡工艺制备：上中下层的黑料如下：

上层：脂肪族异氰酸酯(六亚甲基二异氰酸酯)；

中间层:将聚乙二醇、丙二醇、芳香族异氰酸酯(二苯基甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯)加入反应釜中，搅拌，80-90℃反应1h，得到芳香族亲水预聚体；将部分中和丙烯酸(钠)、 N,N-亚甲基双丙烯酰胺、亚硫酸氢钠，吐温80分散于上述预聚体中，利用同时添加抗紫外吸收剂，利用发泡时产生的热量诱导丙烯酸(钠)在低温下交联聚合，一步法合成填充SAP的聚氨酯，同时由于产生大量的气体使得高吸水性树脂具有较小的粒径(100-200um)。

下层：将聚乙二醇、丙二醇、脂肪族异氰酸酯(六亚甲基二异氰酸酯)加入反应釜中，搅拌，80-90℃反应1h，得到脂肪族亲水预聚体；将负载蛋白酶的介孔二氧化硅分散于脂肪族亲水预聚体。

将黑白料通过三个连续发泡挤出机，在接收网上成形，在热空气下聚合交联固化，通过挤压机去除大部分水分，通过微波加热与热风加热相结合的方式对吸收芯体烘烤，制备三层复合结构的聚氨酯型吸收芯体，厚度为1.5-4.0mm,上层为0.3-0.6mm，密度为0.01-0.10g/cm³, 中间层为0.5-2.5mm，密度为0.03-0.15g/cm3下层为0.5-2.0mm,密度为0.05-0.20g/cm³。

三个连续挤出机在产品纵向方向上间隔排列，间隔距离为20-200cm,下层先成形半固化，接着中层在下层的基础下成形半固化，最后是上层成形固化。通过分步成形并结合气动刮刀反馈调节挤出机的挤出量可以精确地控制各层的厚度，又能保证各层间地紧密结合。

由于上中下三层的配方、密度不一致，会造成在烘烤过程中上层较中层的收缩大，中层较下层的收缩大，而导致产品卷曲。为了克服这一问题，通过控制热风加热的风向，对上层、中层施加向外的力，保证三层的收缩幅度一致，产品平整。热风纵向方向与产品纵向成30-60 度角，热风横向的中间方向与产品横向方向的中间成90度角，由中间向横向两边的角度逐渐减小，热风横向的边缘方向与产品横向方向的边缘成30-60度角，从而形成一个向下的分力与一个由中间向左右两边和向前的分力，保证产品的展平。

微波加热能够实现各处均匀加热，避免上层材料过热而发生的结皮现象。

进一步的，还包括对吸收芯体进行锥型打孔的步骤，上孔直径0.8-1.2mm，下孔直径 0.6-0.8mm。

为达到上述目的，本发明的卫生用品，具有面层、底层和设置在面层和底层中的吸收芯体，所述的吸收芯体为上述的吸收芯体。

进一步的，在所述的面层设置有导热网纤层；在所述的底层设置有散热网纤层，所述的面层的导热网纤层和底层的散热网纤层的通过两端的导热结构连接。

进一步的，所述的导热网纤层包括：沿长度方向平行间隔设置的多根导热长纤，在所述多根导热长纤上的铺设有若干导热短纤；在所述长纤的一端或两端制有导热片。

进一步的，所述的导热长纤的直径是导热短纤的直径的两倍以上。

进一步的，所述的面层由三层纤维网通过热风工艺加固而成，其中，

上层纤维网：采用喂棉称量机分别称取ES短纤维和导热短纤维，经梳理机梳理、铺网形成纤维网，纤维网间断铺网，在中间层含有纬线的位置，铺网密度降低，使得部分纬线裸露。ES短纤维和导热短纤维的比例为70：30～50：50；平方克重：10-30g/m²。

下层纤维网：采用喂棉称量机分别称取ES短纤维和导热短纤维，经梳理机梳理、铺网形成纤维网；ES短纤维和导热短纤维的比例为90：10～70：30；平方克重：10-30g/m²。

中间层长丝网：采用编织或梭织工艺制备中间层导热长丝网；其中，经线沿长度方向间隔排列，纬线按预定长度间断排列，形成长丝网。

本发明采用介孔二氧化硅负载蛋白酶(可由枯草杆菌产生)实现对血液的分离作用。介孔二氧化硅的孔径控制在5-20nm,在孔洞中负载蛋白酶，利用介孔二氧化硅吸附血液中的蛋白质，同时通过蛋白酶实现对蛋白质的分解，从保证介孔二氧化硅的高吸附量，而不致于发生蛋白质对材料的堵塞，而影响芯体的吸收性能。

附图说明

图1为本发明导热网纤层/散热网纤层的结构示意图。

图2为具有导热网纤层的面层的结构示意图。

图3为具有散热网纤层的底层的结构示意图。

图4为导热结构示意图。

图5为卫生巾(卫生裤)的分体示意图。

图6为组合示意图。

图7为组合后的示意图。

具体实施方式

本发明旨在采用介孔二氧化硅负载蛋白酶(可由枯草杆菌产生)实现对血液的分离作用。介孔二氧化硅的孔径控制在5-20nm,在孔洞中负载蛋白酶，利用介孔二氧化硅吸附血液中的蛋白质，同时通过蛋白酶实现对蛋白质的分解，从保证介孔二氧化硅的高吸附量，而不致于发生蛋白质对材料的堵塞，而影响芯体的吸收性能。

上述的负载蛋白酶的介孔二氧化硅的制备：将二氧化硅分散于蛋白酶水溶液中，利用孔壁表面大量的羟基与蛋白酶吸附，从而使得蛋白酶负载于孔壁中，为了保持蛋白酶的活性，采用冷冻干燥技术得到负载蛋白酶的介孔二氧化硅颗粒。

作为本发明更进一步的改进，还可以对介孔二氧化硅表面修饰：将负载有蛋白酶的介孔二氧化硅颗粒分散于甲苯溶剂中，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，利用三个乙氧基基团与二氧化硅表面的羟基键合而修饰于二氧化硅表面。将溶解在乙醚中的硝酸银加入至甲苯分散体系中，银离子与氨基螯合而固定在γ-氨丙基三乙氧基硅烷上。通过将生物酶包裹在介孔二氧化硅孔洞中，而银键合在二氧化硅表面，从而避免银与蛋白酶直接接触而导致酶活性的降低，同时兼具抑菌和分解蛋白的作用。

由于微生物对血红蛋白表面繁殖，从而影响蛋白酶对血红蛋白分解的专一性，导致分解效果差。

本发明的吸收芯体采取三层结构，以聚氨酯作为主体，上层为拒水性聚氨酯，中间层为亲水性聚氨酯填充高吸水性树脂，下层为亲水性聚氨酯填充负载蛋白酶的介孔二氧化硅。

聚氨酯采用黑料和白料混合发泡工艺制备：上中下层的黑料如下：

上层：脂肪族异氰酸酯，脂肪族异氰酸酯具有很好的稳定性，用于上下层可以避免紫外光照射而引起的黄变问题。

中间层:将聚乙二醇、丙二醇、芳香族异氰酸酯(二苯基甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯)加入反应釜中，搅拌，80-90℃反应1h，得到芳香族亲水预聚体。将部分中和丙烯酸(钠)、 N,N-亚甲基双丙烯酰胺、亚硫酸氢钠，吐温80分散于上述预聚体中，利用同时添加抗紫外吸收剂，利用发泡时产生的气体诱导丙烯酸(钠)在低温下交联聚合，一步法合成填充SAP的聚氨酯，同时由于产生大量的气体使得高吸水性树脂具有较小的粒径(100-200um)。由于高吸水树脂和聚氨酯一步法合成，低温真空烘干，高吸水树脂收缩，为后续吸收血液膨胀预留空间。抗紫外吸收剂：二苯甲酮、苯并三唑。(中间层采用芳香族异氰酸酯，由于其位于中间层，受到内外两层的保护作用，较不容易发生黄变。同时芳香族含有不饱和键，反应活性较高，交联度大，可以抑制吸收血液后膨胀问题)

下层：将聚乙二醇、丙二醇、脂肪族异氰酸酯(六亚甲基二异氰酸酯)加入反应釜中，搅拌，80-90℃反应1h，得到脂肪族亲水预聚体。将负载蛋白酶的介孔二氧化硅分散于上述预聚体中。

白料：水、丙二醇嵌段聚醚、氨基硅油混合均匀得到白料

通过三个连续发泡挤出机，在接收网上成形、在热空气下聚合交联固化，通过挤压机去除大部分水分，通过微波加热与热风加热相结合的方式对吸收芯体烘烤，制备三层复合结构的聚氨酯型吸收芯体，厚度为1.5-4.0mm,上层为0.3-0.6mm，密度为0.01-0.10g/cm³,中间层为 0.5-2.5mm，密度为0.03-0.15g/cm³下层为0.5-2.0mm,密度为0.05-0.20g/cm³。

三个连续挤出机在产品纵向方向上间隔排列，间隔距离为20-200cm,下层先成形半固化，接着中层在下层的基础下成形半固化，最后是上层成形固化。通过分步成形并结合气动刮刀反馈调节挤出机的挤出量可以精确地控制各层的厚度，又能保证各层间地紧密结合。

由于上中下三层的配方、密度不一致，会造成在烧烤过程中上层较中层的收缩大，中层较下层的收缩大，而导致产品卷曲。为了克服这一问题，通过控制热风加热的风向，对上层、中层施加向外的力，保证三层的收缩幅度一致，产品平整。热风纵向方向与产品纵向成30-60 度角，热风横向的中间方向与产品横向方向的中间成90度角，由中间向横向两边的角度逐渐减小，热风横向的边缘方向与产品横向方向的边缘成30-60度角，从而形成一个向下的分力与一个由中间向左右两边和向前的分力，保证产品的展平。

上述三层结构的吸收芯体中，上下层的阻隔作用结合中间层的抗黄变处理，能够有效地降低中间层的黄变问题，主要液体吸收量集中在中间层，上下两层吸收血液量低，膨胀小，同时由于三层复合结构，中间层的高抗膨胀性作为骨架也能够起到抑制上下两层的变形问题。

将上述制备的吸收芯体在设备上打样制备成卫生巾，进行测试；测试方法：

①测试试验箱温度37±1℃，湿度65±5RH％。猪血测试液温度为37±1℃。

②量取产品纵向中心线与护翼横向中心线的交汇点为加液点，并标记。

③将卫生巾平铺在桌面上，对准加液点用自动加液装置加入2.5ml猪血，开始计时；

④称取若干滤纸(直径110mm)，并记录其重量为W1；

⑤50min后将已知重量的滤纸W1覆盖在产品加液点处，并放上2.5kg压块(直径110mm)，待5min后称滤纸的重量W2，计算滤纸增加的重量(即回渗量W)，计算公式：W＝W2-W1；

⑥在第60min后进行第二次加液，重复步骤3-5六次。

⑦计算加液六次的总回渗量。

测试结果如下：

通过上述结构可以看出，添加负载蛋白酶的介孔二氧化硅，并表面修饰及与银离子键合的卫生巾的回渗量大大低于对比例。

作为本发明进一步的改进，对吸收芯体进行打孔，锥型打孔，上孔直径0.8-1.2mm，下孔直径0.6-0.8mm。打孔模具的的壁孔具有液体渗出洞，孔的深度为上层和中间层高度的总和。液体为拒水处理剂，拒水处理保证血液直接穿透至吸收芯体下层，血液先经过下层填充负载蛋白酶的二氧化硅聚氨酯，蛋白质被吸附，剩余的含有小分子的血液被中间层的负载SAP的吸收。上层拒水聚氨酯降低反渗量。

作为本发明进一步的改进，本发明的卫生用品(卫生巾、卫生裤等)包括面层、底层和设置在中间的上述吸收芯体；在所述的面层设置有导热网纤层；在所述的底层设置有散热网纤层，所述的面层的导热网纤层和底层的散热网纤层的通过两端的导热结构连接。利用面层设置的导热网纤层将热通过导热结构传导给设置在底层的散热网纤层，从而通过散热网纤层将热散掉，以有效地防止产生穿着期间的闷热感。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明中的导热网纤层包括：沿长度方向平行间隔设置的多根导热长纤1，在所述多根导热长纤上的铺设有若干导热短纤2；在所述长纤的一端或两端制有导热片3。其中，导热长纤1可选用导热系数较高的导热纤维(如高导热碳纤维、石墨烯纤维等)或金属长丝(如银丝)等制成；导热系数高的导热长纤，可选择量旦数低一些的，反之，导热系数低的导热长纤，可选择量旦数高一些的；考虑到导热长纤设置在面层，旦数高的导热长纤直径越粗，接触皮肤的部分会增加接触异物感；因此可考虑采用扁平状的导热长纤。

导热短纤2的目的在于将接触到的热传导给导热长纤1，以便于通过导热长纤1两端传导到外面；因此，导热短纤2宜选用导热系数高的导热纤维铺在导热长纤上，通过热风或其它方法固定在长纤上即可。但为了防止影响液体的渗入，其平方克重：10-30g/m²。

导热片3的目的在于将导热长纤1的热传导出去，且位置位于两端，因此其以便于连接和生产加工为主；其可以是金属导热系数较高的导热纤维或金属长丝(如银丝)等织成的片状导热结构或通过喷涂、粘、沉积制成的导热结构。

上述的导热网纤层可以单独制作，也可以与面层(底层)一体制作；下面通过面层的加工方法对本发明作进一步的说明：

所述的面层由三层纤维网通过热风工艺加固而成，其中，

中间层长丝网：采用编织或梭织工艺制备中间层导热长丝网；如图1所示，其中，经线为导热长纤1，沿长度方向间隔排列，在经线近两端的位置设置有纬线，纬在经线两端处密织形成两个长方向的导热片3。

上层纤维网：采用喂棉称量机分别称取ES短纤维和导热短纤维，经梳理机梳理、铺网形成纤维网，纤维网间断铺网，在中间层对应有纬线的位置，铺网密度降低，使得导热片3大部分裸露。ES短纤维和导热短纤维的比例为70：30～50：50。平方克重：10-30g/m²。

下层纤维网：采用喂棉称量机分别称取ES短纤维和导热短纤维，经梳理机梳理、铺网形成纤维网；ES短纤维和导热短纤维的比例为90：10～70：30；平方克重：10-30g/m²。

上下三层位置对好后，放置于热风箱内热风固定即可，图2为制成的面层的结构示意图，从图中可以看出，面层两端形成有窗口(缺口)，导热片3裸露在窗口，以便于与导热结构连接。

本发明中涉及的散热网纤层设置在卫生巾的底层(外层)，其是为了更好的散热，其结构可采用与导热网纤层相同的结构和工艺，由于其位于卫生巾外层，与皮肤接触不多，因此其使用环境限制较小，因此可增加导热长纤1的数量和旦数，以及增加导热短纤2的数量和密度等。如图3所示。

由于面层和底层之间还有若干中间层，因此面层和底层的导热片部分无法直接连接，因此需要导热材料、通过合适的方式将其热连接。例如，可以通过导热纤维将上下导热片密缝在一起。

图4为一种与上下导热片结构对应的导热连接结构，使用时，将面层导热网纤层的导热片裸露处朝上，和底层散热网纤层导热片裸露处朝下，然后通过导热结构将两个导热片连接即可实现热传导。将图5中的两端从中间折叠后，分别与面层和底层的导热片的窗口处对应设置，然后通过热压、或导热胶粘接等工艺将其面层和底层的两端连接即可。

图5为图4的变形，将其应用在卫生巾上。如图5所示，卫生巾的中间部分的两端设置有两个裸露导热片的窗口；而在其前腰和后腰的中间处设置有导热结构。先将前腰和后腰的中间处的导热结构与卫生巾的中间部分两端的底层导热片部分对应连接，如图6所示；再将前腰和后腰的沿中间线前后折叠，以使导热结构将面层和底层导热片连接起来即可，如图7 所示。

通过上述可以理解，本发明的导热结构可以通过进行良好热连接的任意结构均可。

实施例

本实施例为卫生巾：

卫生巾的面层由三层纤维网通过热风工艺加固而成，其中，

中间层长丝网：采用编织或梭织工艺制备中间层导热长丝网；其中，经线为青岛天银纺织科技有限公司70D 100％纯银导电纤维1，沿长度方向间隔排列，在经线近两端的位置设置有同材料纬线，纬线在经线两端处密织形成两个长方向的导热片。采用纯银纤维，还可增加抗菌及除臭双效功能。

上层纤维网：采用喂棉称量机分别称取ES短纤维和导热短纤维(如高导热碳纤维、石墨烯纤维等)，经梳理机梳理、铺网形成纤维网，纤维网间断铺网，在中间层对应有纬线的位置，铺网密度降低，使得导热片3大部分裸露。ES短纤维和导热短纤维的比例为70：30；平方克重：15g/m2。

下层纤维网：采用喂棉称量机分别称取ES短纤维和导热短纤维，经梳理机梳理、铺网形成纤维网；ES短纤维和导热短纤维的比例为70：30；平方克重：15g/m2。

其中，上述的导热短纤维为在ES短纤维的皮层增加1％重量份的石墨烯而成(实际生产时石墨烯的添加量可为0.5-5％重量份)。

上下三层位置对好后，放置于热风箱内热风固定即可，图2为制成的面层的结构示意图，从图中可以看出，面层两端形成有窗口(缺口)，导热片3裸露在窗口，以便于与导热结构连接。

中间层采用上述的添加负载蛋白酶的介孔二氧化硅，并表面修饰及与银离子键合的吸收芯体。

卫生巾的底层(外层)采用与面层相同材料制成，底层纤维拒水处理。

卫生巾的上下两端设置有两个裸露导热片的窗口；中间处用导热结构与卫生巾的中间部分两端的底层导热片部分对应连接。

下表为采用接触冷暖感测试仪(KES-F7THERMO LABOⅡ)对上述卫生巾试样进行接触瞬间凉感量测的结果：

从上表可以看出，采用本发明的结构具有较好的凉感效果，其凉感效果随着长纤重量的增加也有明显的提升。

Claims (1)

1.一种卫生用品，具有面层、底层和设置在面层和底层中的吸收芯体，其特征在于，

所述的芯体内设置有负载蛋白酶的介孔二氧化硅；其中，所述的负载蛋白酶的介孔二氧化硅的制备方法为：

1）将介孔二氧化硅分散于蛋白酶水溶液中，使介孔二氧化硅的孔壁表面大量的羟基与蛋白酶吸附；

2）采用冷冻干燥技术得到负载蛋白酶的介孔二氧化硅颗粒;

还包括对负载蛋白酶的介孔二氧化硅颗粒修饰的步骤：

将负载有蛋白酶的介孔二氧化硅颗粒分散于甲苯溶剂中，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，利用三个乙氧基基团与二氧化硅表面的羟基键合而修饰于二氧化硅表面；

将溶解在乙醚中的硝酸银加入至甲苯分散体系中，银离子与氨基螯合而固定在γ-氨丙基三乙氧基硅烷上；

所述的吸收芯体为三层；其中，上层为拒水性聚氨酯，中间层为亲水性聚氨酯填充高吸水性树脂，下层为亲水性聚氨酯填充负载蛋白酶和表面修饰的介孔二氧化硅；

所述的聚氨酯采用黑料和白料混合发泡工艺制备：上中下层的黑料如下：

上层：脂肪族异氰酸酯；

中间层:将聚乙二醇、丙二醇、芳香族异氰酸酯加入反应釜中，搅拌，80-90℃反应1h，得到芳香族亲水预聚体；将部分中和丙烯酸、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、亚硫酸氢钠，吐温80分散于上述预聚体中，利用同时添加抗紫外吸收剂，利用发泡时产生的热量诱导丙烯酸在低温下交联聚合，一步法合成填充SAP的聚氨酯，同时由于产生大量的气体使得高吸水性树脂具有100-200um的粒径；

下层：将聚乙二醇、丙二醇、脂肪族异氰酸酯加入反应釜中，搅拌，80-90℃反应1h，得到脂肪族亲水预聚体；将负载蛋白酶的介孔二氧化硅分散于脂肪族亲水预聚体；

还包括对吸收芯体进行锥型打孔的步骤，上孔直径0.8-1.2mm，下孔直径0.6-0.8mm；

在所述的面层设置有导热网纤层；在所述的底层设置有散热网纤层，所述的面层的导热网纤层和底层的散热网纤层的通过两端的导热结构连接；

所述的导热网纤层包括：沿长度方向平行间隔设置的多根导热长纤，在所述多根导热长纤上的铺设有若干导热短纤；在所述长纤的一端或两端制有导热片；

所述的导热长纤的直径是导热短纤的直径的两倍以上；

所述的面层由三层纤维网通过热风工艺加固而成，其中，

上层纤维网：采用喂棉称量机分别称取ES短纤维和导热短纤维，经梳理机梳理、铺网形成纤维网，纤维网间断铺网，在中间层含有纬线的位置，铺网密度降低，使得部分纬线裸露；ES短纤维和导热短纤维的比例为70：30~50：50；平方克重：10-30g/m²；

下层纤维网：采用喂棉称量机分别称取ES短纤维和导热短纤维，经梳理机梳理、铺网形成纤维网；ES短纤维和导热短纤维的比例为90：10~70：30；平方克重：10-30g/m²；

中间层长丝网：采用编织或梭织工艺制备中间层导热长丝网；其中，经线沿长度方向间隔排列，纬线按预定长度间断排列，形成长丝网。

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