CN113337021A - 一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物及制备方法及专用制备设备 - Google Patents

一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物及制备方法及专用制备设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物,该配方中各组分重量分数:氯丁胶92~113份,快压出炉黑10~50份,热裂解炭黑20~80份,灯烟法炭黑10~60份,增塑剂10~30份,高活性氧化锌2~7份,高活性氧化镁3~8份,防老剂5~10份,硬脂酸1~4份,促进剂0.5~2份,硫化剂0.5~2份;同时公开了此配方的制备方法及制备设备,得到的耐高温压缩变形的CR橡胶配方,具有优异的耐高温压缩变形性能,解决了汽车配件如汽车胶管在行车过程不耐高温,压缩性能差的问题;具有良好的加工流动性,可以方便对其进行加工,且生产成本低、阻燃效果好,不易燃烧,耐高温性好,使用寿命长,使用更加安全可靠。本发明适用于橡胶生产工艺的技术领域。

Description

一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物及制备方法及 专用制备设备
技术领域
本发明属于橡胶生产工艺的技术领域,具体的说,涉及一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物及制备方法及专用制备设备。
背景技术
氯丁(CR)橡胶是由氯丁二烯聚合而成的,是合成橡胶的一种,其具有自补强性,拉伸强度高,耐老化、耐臭氧、耐疲劳、阻燃性好,可广泛用于汽车部件、电线电缆护套、建筑材料、胶粘剂等领域。
压缩永久变形是硫化胶的重要性能之一,其值大小涉及到硫化橡胶的弹性与恢复。影响恢复能力的因素主要有橡胶分子间作用力、网络结构的变化或破坏、分子间的位移等。在应力长时间作用下橡胶分子链会发生相对位移,产生应力松弛;应力去除后橡胶分子的恢复能力降低甚至消失,产生永久变形。交联成度较高,可降低橡胶分子的位移和应力松弛,保持较高恢复能力,降低压缩永久变形。
王福坤的“低压缩永久变形氯丁橡胶的配方研究”中,探索了改进氯丁橡胶压缩永久变形的硫化体系,使用由三甲基硫脲(TMU)与邻苯二酚硼酸二邻甲苯胍盐(PR)组成的TMU/PR硫化体系,能获得低压缩永久变形体硫化胶。并且发现邻苯二酚和硼酸的酯(CTOB)是PR的先驱物质,并清楚地了解到并用的TMU/CTOB硫化体系与TMU/PE硫化体系一样,同样获得低压缩永久变形的硫化胶。
黄良平的“配方因素对氯丁橡胶压缩永久变形的影响”研究了配方因素(主要是硫化体系)对氯丁橡胶压缩永久变形的影响。结果表明,当氧化锌用量多于5份时不能降低压缩永久变形;增加硫黄用量压缩永久变形增大;增加促进剂乙烯基硫脲(ETU)用量压缩永久变形减小;随偶联剂用量的增加,氯丁橡胶的压缩永久变形先减小,到最小值后逐渐增大。
目前,随着生活水平的提高,人们对环保要求越来越高,装备涡轮增压系统已成必然,行驶过程中车部温度也随之越来越高,故对汽车橡胶零件高温下的压缩变形要求越来越高。
综上所述,为了使氯丁橡胶广泛地使用于胶管、衬垫类的生产,其在高温及长期苛刻条件下的压缩永久变形尤其重要。
发明内容
本发明提供一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物及制备方法及专用制备设备,用以解决汽车在行车过程汽车配件不耐高温,压缩性能差的问题。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案如下:
一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物,该配方中各组分重量分数如下:氯丁胶92~113份,快压出炉黑10~50份,热裂解炭黑20~80份,灯烟法炭黑10~60份,增塑剂10~30份,高活性氧化锌2~7份,高活性氧化镁3~8份,防老剂5~10份,硬脂酸1~4份,促进剂0.5~2份,硫化剂0.5~2份。
进一步的,氯丁胶96~107份,快压出炉黑30~35份,热裂解炭黑40~50份,灯烟法炭黑30~45份,增塑剂18~22份,高活性氧化锌5~7份,高活性氧化镁4~6份,防老剂7~8份,硬脂酸2~3份,促进剂1.5~2份,硫化剂1.5~2份。
进一步的,氯丁胶100份,快压出炉黑33份,热裂解炭黑47份,灯烟法炭黑44份,增塑剂19份,高活性氧化锌7份,高活性氧化镁5份,防老剂8份,硬脂酸2份,促进剂2份,硫化剂2份。
本发明还公开了一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物的制备方法,包括如下步骤:
S1、将预定量的氯丁胶、快压出炉黑、热裂解炭黑、灯烟法炭黑及增塑剂加入聚合釜内;
S2、控制聚合釜的搅拌机构,搅拌20~30min,使步骤S1中的各组分混合;
S3、将预定量的高活性氧化锌、高活性氧化镁、防老剂、硬脂酸、促进剂及硫化剂加入聚合釜,密封聚合釜后,对聚合釜提温,温度提升范围为30~50℃;
S4、之后,对聚合釜进行加压;
S5、25~30min后,泄掉一部分压力并降温,打开聚合釜的出料管上的出料阀,将混合反应充分的液体氯丁橡胶排入冷却定型装置内;
S6、冷却30~40min后,液态氯丁橡胶冷却定型,使其由液态变为固态;
S7、将固态氯丁橡胶取出,并进行后续的切片作业。
进一步的,于步骤S5中,预先在所述冷却定型装置内沿其竖向间隔安装有多片金属网,液态氯丁橡胶注入冷却定型装置内并淹没位于最上方的金属网。
本发明还公开了一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物的专用制备设备,包括聚合釜和安装于聚合釜下方的冷却定型装置,所述冷却定型装置包括上端盖和下端盖均可拆卸的固型冷却箱,于所述固型冷却箱的一侧安装有往复顶伸机构,所述往复顶伸机构用于驱动固型冷却箱往复震动;所述往复顶伸机构包括转动安装于固型冷却箱一侧的圆形轮体,于所述圆形轮体的下方设置有凸轮,所述凸轮经电机驱动而转动。
进一步的,于所述固型冷却箱的周向侧壁上沿竖向间隔开设有多个第一冷却孔,各所述第一冷却孔沿固型冷却箱的周向延伸,于所述上端盖和下端盖上分别开设有多个第二冷却孔和多个第三冷却孔,所述第二冷却孔和第三冷却孔分别沿水平方向贯穿上端盖和下端盖,且各第一冷却孔、第二冷却孔及第三冷却孔的进口端和出口端分别连接有冷却水进口软管和冷却水出口软管。
进一步的,于所述固型冷却箱的周向侧壁的两个相对侧壁上分别相对应地开设有多个供金属网或金属丝排穿过的条形孔,所述条形孔沿竖向间隔设置,且条形孔沿水平方向延伸至固型冷却箱的周向侧壁的另两个相对侧壁处;金属网或金属丝排经相对应的条形孔并穿出固型冷却箱,于金属网或金属丝排位于固型冷却箱外的部位分别经张紧夹持机构与固型冷却箱固定,且所述张紧夹持机构密封于相对应的条形孔处。
进一步的,所述张紧夹持机构包括多个分别夹持于相对应金属网或金属丝排的夹持部,各所述夹持部的两端分别连接有调节竖杆,于各所述调节竖杆上连接有多个顶接于固型冷却箱侧壁上的张紧部。
进一步的,所述夹持部包括沿条形孔的延伸方向延伸的上夹板和下夹板,所述下夹板的两端分别与调节竖杆螺纹连接,上夹板的两端分别与调节竖杆转动连接,于所述上夹板和下夹板靠近条形孔的一端构造有朝向条形孔减缩的第一嵌入条和第二嵌入条;所述张紧部包括转动安装于调节竖杆上的连接套,于连接套上构造有伸缩杆,所述伸缩杆的一端构造有顶接盘,所述顶接盘顶接于固型冷却箱相对应的侧壁上。
本发明由于采用了上述的结构,其与现有技术相比,所取得的技术进步在于:本发明所述氯丁橡胶具有优异的耐高温压缩变形性能,解决了汽车配件如汽车胶管在行车过程不耐高温,压缩性能差的问题;根据本发明得到的氯丁橡胶,具有良好的加工流动性,可以方便对其进行加工,且生产成本低、阻燃效果好,不易燃烧,耐高温性好,使用寿命长,使用更加安全可靠。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。
在附图中:
图1为本发明实施例专用制备设备的结构示意图;
图2为本发明实施例固型冷却箱的结构示意图;
图3为本发明实施例固型冷却箱与金属网通过张紧夹持机构连接固定的结构示意图;
图4为图3的局部结构剖视图;
图5为图3中固型冷却箱的上端盖和下端盖拆分后的结构示意图;
图6为本发明实施例张紧夹持机构的结构示意图;
图7为本发明实施例张紧夹持机构的结构侧视图;
图8为本发明实施例张紧夹持机构的局部结构示意图。
标注部件:100-聚合釜,101-驱动电机,102-搅拌轴,103-搅拌杆,104-出料管,105-出料阀,106-进料管,107-进料阀,108-加压管,109-加压阀,110-加热管,200-冷却定型装置,201-固型冷却箱,202-第一冷却孔,203-条形孔,204-上端盖,205-第二冷却孔,206-下端盖,207-第三冷却孔,208-圆形轮体,209-凸轮,300-张紧夹持机构,301-调节竖杆,302-上夹板,303-第一嵌入条,304-下夹板,305-第二嵌入条,306-操作耳,307-连接套,308-连接杆,309-调节套,310-顶接盘,400-金属网。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明公开了一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物,该配方中各组分重量分数如下:氯丁胶92~113份,快压出炉黑10~50份,热裂解炭黑20~80份,灯烟法炭黑10~60份,增塑剂10~30份,高活性氧化锌2~7份,高活性氧化镁3~8份,防老剂5~10份,硬脂酸1~4份,促进剂0.5~2份,硫化剂0.5~2份。本发明的工作原理及优势在于:本发明所述氯丁橡胶具有优异的耐高温压缩变形性能,解决了汽车配件如汽车胶管在行车过程不耐高温,压缩性能差的问题;根据本发明得到的氯丁橡胶,具有良好的加工流动性,可以方便对其进行加工,且生产成本低、阻燃效果好,不易燃烧,耐高温性好,使用寿命长,使用更加安全可靠。
作为本发明一个优选的实施例,氯丁胶96~107份,快压出炉黑30~35份,热裂解炭黑40~50份,灯烟法炭黑30~45份,增塑剂18~22份,高活性氧化锌5~7份,高活性氧化镁4~6份,防老剂7~8份,硬脂酸2~3份,促进剂1.5~2份,硫化剂1.5~2份。其中,氯丁橡胶属于硫磺和调节剂丁共同调节的氯丁胶;增塑剂是耐油耐高温耐迁移的增塑剂;硫化剂是硫脲类;防老剂为防老剂D、防老剂RD、防老剂MB、防老剂4010NA、防老剂NBC中的一种或两种的组合;促进剂为四甲基二硫化秋兰姆TMTD、一硫化四甲基秋兰姆TMTM、噻唑类DM、次磺酰胺类CZ中的一种或两种的组合。优选的,氯丁胶100份,快压出炉黑33份,热裂解炭黑47份,灯烟法炭黑44份,增塑剂19份,高活性氧化锌7份,高活性氧化镁5份,防老剂8份,硬脂酸2份,促进剂2份,硫化剂2份。防老剂是NBC 2份、RD 2份、石蜡2份;增塑剂为TP-95;促进剂为DM;硫化剂为ETU。如表1所示,示出了实施例、对比例所述橡胶的原料组成及其重量份数:
Figure BDA0003090320360000061
Figure BDA0003090320360000071
表1
压变性能测试
按GB/T 7759.12015对实施例、对比例所述橡胶进行高温下压缩永久变形测定,压缩率25%,试验条件:高温100℃×72h。
测定结果如表2所示:
Figure BDA0003090320360000072
表2
本发明还公开了一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物的制备方法,包括如下步骤:
S1、将预定量的氯丁胶、快压出炉黑、热裂解炭黑、灯烟法炭黑及增塑剂加入聚合釜内;
S2、控制聚合釜的搅拌机构,搅拌20~30min,使步骤S1中的各组分混合;
S3、将预定量的高活性氧化锌、高活性氧化镁、防老剂、硬脂酸、促进剂及硫化剂加入聚合釜,密封聚合釜后,对聚合釜提温,温度提升范围为30~50℃;
S4、之后,对聚合釜进行加压;
S5、25~30min后,泄掉一部分压力并降温,打开聚合釜的出料管上的出料阀,将混合反应充分的液体氯丁橡胶排入冷却定型装置内;
S6、冷却30~40min后,液态氯丁橡胶冷却定型,使其由液态变为固态;
S7、将固态氯丁橡胶取出,并进行后续的切片作业。
作为本发明一个优选的实施例,为了提高氯丁橡胶的强度及具体的环境需求,在步骤S5中,预先在冷却定型装置200内沿其竖向间隔安装有多片金属网400,液态氯丁橡胶注入冷却定型装置200内并淹没位于最上方的金属网400。
本发明还公开了一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物的专用制备设备,如图1-8所示,包括聚合釜100和安装在聚合釜100下方的冷却定型装置200,其中,聚合釜100具有一搅拌机构,该搅拌机构包括驱动电机101,在驱动电机101的输出轴上同轴装配有搅拌轴102,搅拌轴102沿竖直方向伸入聚合釜100内,在搅拌轴102上安装有多个搅拌杆103,驱动电机101驱动搅拌轴102,进而实现搅拌杆103对聚合釜100内的反应物进行搅拌。本实施例为了提高聚合釜100内的温度,在聚合釜100的外壁上螺旋缠绕有加热管110。在聚合釜100的上端构造有安装有进料阀107的进料管106,在聚合釜100的下端构造有安装有出料阀105的出料管104,为了便于聚合釜100内压力的控制,以便促进反应或促进排料,在聚合釜100的上端构造有安装有加压阀109的加压管108。冷却定型装置200包括固型冷却箱201和可拆卸安装在固型冷却箱201上下两端的上端盖204和下端盖206,在固型冷却箱201的一侧安装有往复顶伸机构,该往复顶伸机构用于驱动固型冷却箱201往复震动,这样使得由聚合釜100排出而进入固型冷却箱201内的物料均匀地平摊于固型冷却箱201内,且使得物料内的气泡被充分排出,进而提升了最终产品的质量。如图2-3所示,往复顶伸机构优选的结构为:往复顶伸机构包括转动安装在固型冷却箱201一侧的圆形轮体208,在该圆形轮体208的下方设置有凸轮209,该凸轮209经电机驱动而转动。
作为本发明一个优选的实施例,为了提高固型冷却箱201的冷却效果,如图2-4所示,在固型冷却箱201的周向侧壁上沿竖直方向间隔开设有多个第一冷却孔202,每个第一冷却孔202沿固型冷却箱201的周向延伸,在上端盖204和下端盖206上分别开设有多个第二冷却孔205和多个第三冷却孔207,该第二冷却孔205和第三冷却孔207分别沿水平方向贯穿上端盖204和下端盖206,且各个第一冷却孔202、第二冷却孔205及第三冷却孔207的进口端和出口端分别连接有冷却水进口软管和冷却水出口软管。当固型冷却箱201内的物料被充分冷却固型后,可将上端盖204和下端盖206拆开,通过顶伸件将固型物料顶出,并进行接下来的切片等作业。
作为本发明一个优选的实施例,为了提高产品的强度,可在产品中添加金属网400或金属丝排,如图3-5所示,在固型冷却箱201的周向侧壁的两个相对侧壁上分别相对应地开设有多个条形孔203,这些条形孔203用于供多个金属网400或金属丝排穿过。其中,条形孔203沿竖向间隔设置,且条形孔203沿水平方向延伸至固型冷却箱201的周向侧壁的另两个相对侧壁处;金属网400或金属丝排经相对应的条形孔203并穿出固型冷却箱201,在金属网400或金属丝排位于固型冷却箱201外的部位分别经张紧夹持机构300与固型冷却箱201固定,且张紧夹持机构300密封于相对应的条形孔203处。张紧夹持机构300用于将金属网400或金属丝排张紧,进而避免金属网400或金属丝排在液体物料中发生形变的问题,造成强度的变弱;或切片时,连带金属网400或金属丝排被切削。
作为本发明一个优选的实施例,如图6-8所示,张紧夹持机构300包括多个分别夹持在相对应金属网400或金属丝排的夹持部,每个夹持部的两端分别连接有调节竖杆301,在每个调节竖杆301上连接有多个顶接在固型冷却箱201侧壁上的张紧部。其中,夹持部包括沿条形孔203的延伸方向延伸的上夹板302和下夹板304,下夹板304的两端分别与调节竖杆301螺纹连接,上夹板302的两端分别与调节竖杆301转动连接,在上夹板302和下夹板304靠近条形孔203的一端构造有朝向条形孔203减缩的第一嵌入条303和第二嵌入条305。需要夹持金属网400或金属丝排时,旋转调节竖杆301下端的操作耳306,使其带动调节竖杆301转动,进而下夹板304向上运动,使得金属网400或金属丝排被上夹板302和下夹板304加紧,之后,再将上夹板302和下夹板304上的第一嵌入条303和第二嵌入条305嵌入相对应的条形孔203内,将条形孔203密封,避免液体物料流出。本实施例张紧部具体的结构为:张紧部包括转动安装在调节竖杆301上的连接套307,在连接套307上构造有伸缩杆,伸缩杆的一端构造有顶接盘310,顶接盘310顶接在固型冷却箱201相对应的侧壁上。其中,伸缩杆为中断的连接杆308,该连接杆308的中断部位经调节套309螺纹连接,操作人员通过旋转调节套309,使得伸缩杆的长度发生变化,最终实现顶接盘310紧紧抵接在固型冷却箱201的侧壁上,进而使得金属网400或金属丝排张紧于固型冷却箱201内。当液体物料凝固完成后,先将固型冷却箱201两侧的金属网400或金属丝排切断,之后再将固态物料顶出即可。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物,其特征在于,该配方中各组分重量分数如下:氯丁胶92~113份,快压出炉黑10~50份,热裂解炭黑20~80份,灯烟法炭黑10~60份,增塑剂10~30份,高活性氧化锌2~7份,高活性氧化镁3~8份,防老剂5~10份,硬脂酸1~4份,促进剂0.5~2份,硫化剂0.5~2份。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物,其特征在于:氯丁胶96~107份,快压出炉黑30~35份,热裂解炭黑40~50份,灯烟法炭黑30~45份,增塑剂18~22份,高活性氧化锌5~7份,高活性氧化镁4~6份,防老剂7~8份,硬脂酸2~3份,促进剂1.5~2份,硫化剂1.5~2份。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物,其特征在于:氯丁胶100份,快压出炉黑33份,热裂解炭黑47份,灯烟法炭黑44份,增塑剂19份,高活性氧化锌7份,高活性氧化镁5份,防老剂8份,硬脂酸2份,促进剂2份,硫化剂2份。
4.一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、将预定量的氯丁胶、快压出炉黑、热裂解炭黑、灯烟法炭黑及增塑剂加入聚合釜内;
S2、控制聚合釜的搅拌机构,搅拌20~30min,使步骤S1中的各组分混合;
S3、将预定量的高活性氧化锌、高活性氧化镁、防老剂、硬脂酸、促进剂及硫化剂加入聚合釜,密封聚合釜后,对聚合釜提温,温度提升范围为30~50℃;
S4、之后,对聚合釜进行加压;
S5、25~30min后,泄掉一部分压力并降温,打开聚合釜的出料管上的出料阀,将混合反应充分的液体氯丁橡胶排入冷却定型装置内;
S6、冷却30~40min后,液态氯丁橡胶冷却定型,使其由液态变为固态;
S7、将固态氯丁橡胶取出,并进行后续的切片作业。
5.根据权利要求4所述的一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物的制备方法,其特征在于:于步骤S5中,预先在所述冷却定型装置内沿其竖向间隔安装有多片金属网,液态氯丁橡胶注入冷却定型装置内并淹没位于最上方的金属网。
6.一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物的专用制备设备,其特征在于:包括聚合釜和安装于聚合釜下方的冷却定型装置,所述冷却定型装置包括上端盖和下端盖均可拆卸的固型冷却箱,于所述固型冷却箱的一侧安装有往复顶伸机构,所述往复顶伸机构用于驱动固型冷却箱往复震动;所述往复顶伸机构包括转动安装于固型冷却箱一侧的圆形轮体,于所述圆形轮体的下方设置有凸轮,所述凸轮经电机驱动而转动。
7.根据权利要求6所述的一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物的专用制备设备,其特征在于:于所述固型冷却箱的周向侧壁上沿竖向间隔开设有多个第一冷却孔,各所述第一冷却孔沿固型冷却箱的周向延伸,于所述上端盖和下端盖上分别开设有多个第二冷却孔和多个第三冷却孔,所述第二冷却孔和第三冷却孔分别沿水平方向贯穿上端盖和下端盖,且各第一冷却孔、第二冷却孔及第三冷却孔的进口端和出口端分别连接有冷却水进口软管和冷却水出口软管。
8.根据权利要求6所述的一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物的专用制备设备,其特征在于:于所述固型冷却箱的周向侧壁的两个相对侧壁上分别相对应地开设有多个供金属网或金属丝排穿过的条形孔,所述条形孔沿竖向间隔设置,且条形孔沿水平方向延伸至固型冷却箱的周向侧壁的另两个相对侧壁处;金属网或金属丝排经相对应的条形孔并穿出固型冷却箱,于金属网或金属丝排位于固型冷却箱外的部位分别经张紧夹持机构与固型冷却箱固定,且所述张紧夹持机构密封于相对应的条形孔处。
9.根据权利要求8所述的一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物的专用制备设备,其特征在于:所述张紧夹持机构包括多个分别夹持于相对应金属网或金属丝排的夹持部,各所述夹持部的两端分别连接有调节竖杆,于各所述调节竖杆上连接有多个顶接于固型冷却箱侧壁上的张紧部。
10.根据权利要求9所述的一种耐高温低压缩永久变形的氯丁橡胶组合物的专用制备设备,其特征在于:所述夹持部包括沿条形孔的延伸方向延伸的上夹板和下夹板,所述下夹板的两端分别与调节竖杆螺纹连接,上夹板的两端分别与调节竖杆转动连接,于所述上夹板和下夹板靠近条形孔的一端构造有朝向条形孔减缩的第一嵌入条和第二嵌入条;所述张紧部包括转动安装于调节竖杆上的连接套,于连接套上构造有伸缩杆,所述伸缩杆的一端构造有顶接盘,所述顶接盘顶接于固型冷却箱相对应的侧壁上。
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