CN113427790A - 一种低压除气式铝塑膜制备工艺 - Google Patents

一种低压除气式铝塑膜制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低压除气式铝塑膜制备工艺，属于铝塑膜技术领域，本发明可以通过在铝箔上引入多个助粘合球，并通过提前预热的方式，迫使其内部膨胀挤出空气，然后在层叠复合时，利用冷却时助粘合球内部恢复初始尺寸的现象，使其形成低压状态，利用气压形成对层间的吸附作用，由于气体相较于熔融状的树脂材料流动性更好，因此铝箔复合时层间的空气在低压吸附作用下被吸入助粘合球内，可以有效排除层间气泡，并辅助提高层间的粘合效果，同时预埋在铝塑膜内，可以有效提高其机械强度，大幅提升铝塑膜层间的粘合强度，提高铝塑膜的性能延长其使用寿命。

Description

一种低压除气式铝塑膜制备工艺
技术领域
本发明涉及铝塑膜技术领域，更具体地说，涉及一种低压除气式铝塑膜制备工艺。
背景技术
随着新能源的产业发展需求，特别是大容量蓄能，大功率放电的市场需求逐渐增加，特化的软包锂动力电池因其安全性，大容量，相对较低的容量衰减速度而逐渐成为市场主流需求之一。现阶段软包锂动力电池的封装主要材料是使用铝塑复合膜。
目前，国际国内市场上的锂电池包装用铝塑膜被日本公司形成了生产和技术的垄断，近几年国内也有很多企业开始进行铝塑膜方面的研制工作，虽初有成效但性能仍欠佳。目前市场上的铝塑膜主要由多层结构构成：中间铝箔层、在铝箔层两侧分布粘合剂层、外膜层以及粘合剂层、内膜层。其中，外膜层主要选择耐热性的聚酯或聚酰胺树脂，外膜层与中间铝箔层的粘结方式主要为干式复合，内膜层和中间铝箔层的粘结方式主要有干式复合和热法复合。
但是在实际工艺中，在铝箔各层进行层叠时，层间不可避免的有空气残留，加热时，粘结树脂呈浓度较高的热熔融状态，空气极易残留在层间产生气泡，从而造成粘结强度的下降，进一步降低铝塑膜的性能。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种低压除气式铝塑膜制备工艺，可以通过在铝箔上引入多个助粘合球，并通过提前预热的方式，迫使其内部膨胀挤出空气，然后在层叠复合时，利用冷却时助粘合球内部恢复初始尺寸的现象，使其形成低压状态，利用气压形成对层间的吸附作用，由于气体相较于熔融状的树脂材料流动性更好，因此铝箔复合时层间的空气在低压吸附作用下被吸入助粘合球内，可以有效排除层间气泡，并辅助提高层间的粘合效果，同时预埋在铝塑膜内，可以有效提高其机械强度，大幅提升铝塑膜层间的粘合强度，提高铝塑膜的性能延长其使用寿命。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种低压除气式铝塑膜制备工艺，包括以下步骤：
S1、取铝箔并在其上下表面均匀的点焊上多个助粘接球，然后对助粘接球进行预热；
S2、取尼龙薄膜采用干法复合法将其复合至铝箔上表面；
S3、将热塑性树脂和粘结材料加入螺杆挤出机共挤流延成膜，然后与铝箔的下表面进行层叠，得到铝塑膜初品；
S4、对铝塑膜初品进行热压，触发助粘接球的低压状态，吸收层叠处存在的气体；
S5、对铝塑膜初品进行进一步的热压，促进铝塑膜初品各层之间高度粘合，然后经冷却、牵引、卷取工序，即可得到所述铝塑膜。
进一步的，所述助粘合球包括中空吸气球、透气膜以及热膨胀气囊，所述透气膜贴覆于中空吸气球的外表面，所述热膨胀气囊镶嵌于中空吸气球内侧，所述中空吸气球上开设有多个均匀分布的吸气孔，透气膜可以有效避免在中空吸气球产生吸附作用时，熔融树脂会被吸入至中空吸气球内，从而造成除气效果不佳存在残留现象，热膨胀气囊在预热时会触发膨胀现象，从而将中空吸气球内的空气排出，在复合时等待降温，热膨胀气囊会逐渐恢复初始尺寸，并在中空吸气球内制造出低压，从而借由吸气孔对熔融树脂内的空气进行吸收去除。
进一步的，所述中空吸气球和透气膜之间连接有多个均匀分布的定位点球，且定位点球与吸气孔之间交错分布，所述定位点球一端镶嵌于中空吸气球外端，且定位点球另一端贯穿透气膜延伸至外侧，所述定位点球与热膨胀气囊之间连接有定位杆，定位点球起到对透气膜的固定作用，避免其在中空吸气球的低压作用下出现过度形变，而导致中空吸气球内气压恢复正常，造成熔融树脂内的空气吸收不彻底，定位杆起到对热膨胀气囊的多点支撑作用，保证其的稳定性。
进一步的，所述中空吸气球采用氧化铝制成，所述热膨胀气囊内填充有氢气、氦气和氮气中的一种，中空吸气球既具有足够的强度来进行支撑，同时不会破坏铝塑膜原本的性能，氢气、氦气和氮气的热膨胀现象比较明显，因此可以间接提高除气效果。
进一步的，所述定位点球包括中空触发半球、中空显示半球以及弹性吸水内芯，所述中空触发半球和中空显示半球对称连接，且中空触发半球和中空显示半球分别位于中空吸气球的内外两侧，所述弹性吸水内芯镶嵌连接于中空触发半球内端，在热膨胀气囊充分受热膨胀后，会通过定位杆对中空触发半球进行挤压，从而迫使弹性吸水内芯受压释放出彩色颜料，供技术人员查看并确保热膨胀气囊正常膨胀，可以有效保证后续助粘合球的除气效果，同时中空显示半球是延伸出中空吸气球外侧与树脂材料相结合，一旦出现粘合不牢发生错位或者受到异常冲击，均会导致中空显示半球脆裂释放出彩色颜料对技术人员进行提示，从而及时采取相应措施。
进一步的，所述中空触发半球采用弹性防水材料制成，所述中空显示半球采用透明的脆性材料制成，所述弹性吸水内芯内吸收有彩色颜料。
进一步的，所述中空吸气球远离铝箔一端镶嵌有水囊，且水囊与热膨胀气囊连接，所述水囊远离热膨胀气囊一端连接有延时包，且延时包延伸至中空吸气球外端，所述延时包内镶嵌连接有指向热膨胀气囊的尖刺，在热压前，延时包起到对水囊的保护作用，即使受到挤压也不会提前触发尖刺的刺破动作，而在热压时，由于延时包熔化后失去保护作用，尖刺可以挤压刺破热膨胀气囊和水囊之间的连接处，从而触发热膨胀气囊内的降温动作，营造低压状态来主动除气。
进一步的，所述延时包采用热熔性树脂材料制成，且延时包的熔点高于助粘合球的预热温度，所述水囊内填充有去离子水，所述热膨胀气囊内还填充有足够的硝石粉末，在尖刺刺破热膨胀气囊和水囊之间的连接处后，去离子水可以与硝石粉末混合，硝石在溶解于水时会吸收大量的热量从而形成降温现象，热膨胀气囊迅速恢复初始尺寸来形成低压吸附状态。
进一步的，所述步骤S3中热塑性树脂为聚乙烯或其共聚物、聚丙烯或其共聚物中的一种或几种，粘结材料为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或其丙烯酸改性物、乙烯-丙烯酸共聚物或其丙烯酸改性物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物或其丙烯酸改性物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物改性的聚烯烃树脂、乙烯-醋酸乙烯酯改性的乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物改性的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、马来酸酐或丙烯酸改性的聚烯烃树脂中的一种或几种。
进一步的，所述步骤S1中助粘合球的预热温度≥150℃，所述步骤S4中加热温度为100-120℃，热压时间为3-5min，所述步骤S5中加热温度为130-150℃，热压时间为5-10min。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以通过在铝箔上引入多个助粘合球，并通过提前预热的方式，迫使其内部膨胀挤出空气，然后在层叠复合时，利用冷却时助粘合球内部恢复初始尺寸的现象，使其形成低压状态，利用气压形成对层间的吸附作用，由于气体相较于熔融状的树脂材料流动性更好，因此铝箔复合时层间的空气在低压吸附作用下被吸入助粘合球内，可以有效排除层间气泡，并辅助提高层间的粘合效果，同时预埋在铝塑膜内，可以有效提高其机械强度，大幅提升铝塑膜层间的粘合强度，提高铝塑膜的性能延长其使用寿命。
(2)助粘合球包括中空吸气球、透气膜以及热膨胀气囊，透气膜贴覆于中空吸气球的外表面，热膨胀气囊镶嵌于中空吸气球内侧，中空吸气球上开设有多个均匀分布的吸气孔，透气膜可以有效避免在中空吸气球产生吸附作用时，熔融树脂会被吸入至中空吸气球内，从而造成除气效果不佳存在残留现象，热膨胀气囊在预热时会触发膨胀现象，从而将中空吸气球内的空气排出，在复合时等待降温，热膨胀气囊会逐渐恢复初始尺寸，并在中空吸气球内制造出低压，从而借由吸气孔对熔融树脂内的空气进行吸收去除。
(3)中空吸气球和透气膜之间连接有多个均匀分布的定位点球，且定位点球与吸气孔之间交错分布，定位点球一端镶嵌于中空吸气球外端，且定位点球另一端贯穿透气膜延伸至外侧，定位点球与热膨胀气囊之间连接有定位杆，定位点球起到对透气膜的固定作用，避免其在中空吸气球的低压作用下出现过度形变，而导致中空吸气球内气压恢复正常，造成熔融树脂内的空气吸收不彻底，定位杆起到对热膨胀气囊的多点支撑作用，保证其的稳定性。
(4)中空吸气球采用氧化铝制成，热膨胀气囊内填充有氢气、氦气和氮气中的一种，中空吸气球既具有足够的强度来进行支撑，同时不会破坏铝塑膜原本的性能，氢气、氦气和氮气的热膨胀现象比较明显，因此可以间接提高除气效果。
(5)定位点球包括中空触发半球、中空显示半球以及弹性吸水内芯，中空触发半球和中空显示半球对称连接，且中空触发半球和中空显示半球分别位于中空吸气球的内外两侧，弹性吸水内芯镶嵌连接于中空触发半球内端，在热膨胀气囊充分受热膨胀后，会通过定位杆对中空触发半球进行挤压，从而迫使弹性吸水内芯受压释放出彩色颜料，供技术人员查看并确保热膨胀气囊正常膨胀，可以有效保证后续助粘合球的除气效果，同时中空显示半球是延伸出中空吸气球外侧与树脂材料相结合，一旦出现粘合不牢发生错位或者受到异常冲击，均会导致中空显示半球脆裂释放出彩色颜料对技术人员进行提示，从而及时采取相应措施。
(6)中空吸气球远离铝箔一端镶嵌有水囊，且水囊与热膨胀气囊连接，水囊远离热膨胀气囊一端连接有延时包，且延时包延伸至中空吸气球外端，延时包内镶嵌连接有指向热膨胀气囊的尖刺，在热压前，延时包起到对水囊的保护作用，即使受到挤压也不会提前触发尖刺的刺破动作，而在热压时，由于延时包熔化后失去保护作用，尖刺可以挤压刺破热膨胀气囊和水囊之间的连接处，从而触发热膨胀气囊内的降温动作，营造低压状态来主动除气。
(7)延时包采用热熔性树脂材料制成，且延时包的熔点高于助粘合球的预热温度，水囊内填充有去离子水，热膨胀气囊内还填充有足够的硝石粉末，在尖刺刺破热膨胀气囊和水囊之间的连接处后，去离子水可以与硝石粉末混合，硝石在溶解于水时会吸收大量的热量从而形成降温现象，热膨胀气囊迅速恢复初始尺寸来形成低压吸附状态。
附图说明
图1为本发明铝塑膜的结构示意图；
图2为本发明助粘合球正常状态下的结构示意图；
图3为图2中A处的结构示意图；
图4为本发明定位点球的结构示意图；
图5为本发明助粘合球除气状态下的结构示意图。
图中标号说明：
1中空吸气球、2透气膜、3热膨胀气囊、4定位点球、41中空触发半球、42中空显示半球、43弹性吸水内芯、5定位杆、6水囊、7延时包、8尖刺。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种低压除气式铝塑膜制备工艺，包括以下步骤：
S1、取铝箔并在其上下表面均匀的点焊上多个助粘接球，然后对助粘接球进行预热；
S2、取尼龙薄膜采用干法复合法将其复合至铝箔上表面；
S3、将热塑性树脂和粘结材料加入螺杆挤出机共挤流延成膜，然后与铝箔的下表面进行层叠，得到铝塑膜初品；
S4、对铝塑膜初品进行热压，触发助粘接球的低压状态，吸收层叠处存在的气体；
S5、对铝塑膜初品进行进一步的热压，促进铝塑膜初品各层之间高度粘合，然后经冷却、牵引、卷取工序，即可得到铝塑膜。
请参阅图2，助粘合球包括中空吸气球1、透气膜2以及热膨胀气囊3，透气膜2贴覆于中空吸气球1的外表面，热膨胀气囊3镶嵌于中空吸气球1内侧，中空吸气球1上开设有多个均匀分布的吸气孔，透气膜2可以有效避免在中空吸气球1产生吸附作用时，熔融树脂会被吸入至中空吸气球1内，从而造成除气效果不佳存在残留现象，热膨胀气囊3在预热时会触发膨胀现象，从而将中空吸气球1内的空气排出，在复合时等待降温，热膨胀气囊3会逐渐恢复初始尺寸，并在中空吸气球1内制造出低压，从而借由吸气孔对熔融树脂内的空气进行吸收去除。
中空吸气球1和透气膜2之间连接有多个均匀分布的定位点球4，且定位点球4与吸气孔之间交错分布，定位点球4一端镶嵌于中空吸气球1外端，且定位点球4另一端贯穿透气膜2延伸至外侧，定位点球4与热膨胀气囊3之间连接有定位杆5，定位点球4起到对透气膜2的固定作用，避免其在中空吸气球1的低压作用下出现过度形变，而导致中空吸气球1内气压恢复正常，造成熔融树脂内的空气吸收不彻底，定位杆5起到对热膨胀气囊3的多点支撑作用，保证其的稳定性。
中空吸气球1采用氧化铝制成，热膨胀气囊3内填充有氢气、氦气和氮气中的一种，中空吸气球1既具有足够的强度来进行支撑，同时不会破坏铝塑膜原本的性能，氢气、氦气和氮气的热膨胀现象比较明显，因此可以间接提高除气效果。
请参阅图4，定位点球4包括中空触发半球41、中空显示半球42以及弹性吸水内芯43，中空触发半球41和中空显示半球42对称连接，且中空触发半球41和中空显示半球42分别位于中空吸气球1的内外两侧，弹性吸水内芯43镶嵌连接于中空触发半球41内端，在热膨胀气囊3充分受热膨胀后，会通过定位杆5对中空触发半球41进行挤压，从而迫使弹性吸水内芯43受压释放出彩色颜料，供技术人员查看并确保热膨胀气囊3正常膨胀，可以有效保证后续助粘合球的除气效果，同时中空显示半球42是延伸出中空吸气球1外侧与树脂材料相结合，一旦出现粘合不牢发生错位或者受到异常冲击，均会导致中空显示半球42脆裂释放出彩色颜料对技术人员进行提示，从而及时采取相应措施。
中空触发半球41采用弹性防水材料制成，中空显示半球42采用透明的脆性材料制成，弹性吸水内芯43内吸收有彩色颜料。
请参阅图3，中空吸气球1远离铝箔一端镶嵌有水囊6，且水囊6与热膨胀气囊3连接，水囊6远离热膨胀气囊3一端连接有延时包7，且延时包7延伸至中空吸气球1外端，延时包7内镶嵌连接有指向热膨胀气囊3的尖刺8，在热压前，延时包7起到对水囊6的保护作用，即使受到挤压也不会提前触发尖刺8的刺破动作，而在热压时，由于延时包7熔化后失去保护作用，尖刺8可以挤压刺破热膨胀气囊3和水囊6之间的连接处，从而触发热膨胀气囊3内的降温动作，营造低压状态来主动除气。
延时包7采用热熔性树脂材料制成，且延时包7的熔点高于助粘合球的预热温度，水囊6内填充有去离子水，热膨胀气囊3内还填充有足够的硝石粉末，在尖刺8刺破热膨胀气囊3和水囊6之间的连接处后，去离子水可以与硝石粉末混合，硝石在溶解于水时会吸收大量的热量从而形成降温现象，热膨胀气囊3迅速恢复初始尺寸来形成低压吸附状态。
步骤S3中热塑性树脂为聚乙烯或其共聚物、聚丙烯或其共聚物中的一种或几种，粘结材料为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或其丙烯酸改性物、乙烯-丙烯酸共聚物或其丙烯酸改性物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物或其丙烯酸改性物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物改性的聚烯烃树脂、乙烯-醋酸乙烯酯改性的乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物改性的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、马来酸酐或丙烯酸改性的聚烯烃树脂中的一种或几种。
步骤S1中助粘合球的预热温度≥150℃，步骤S4中加热温度为100-120℃，热压时间为3-5min，步骤S5中加热温度为130-150℃，热压时间为5-10min，保证助粘合球可以在之前充分膨胀排出空气，从而在后续复合过程中可以有效实现除气。
请参阅图5，本发明可以通过在铝箔上引入多个助粘合球，并通过提前预热的方式，迫使其内部膨胀挤出空气，然后在层叠复合时，利用冷却时助粘合球内部恢复初始尺寸的现象，使其形成低压状态，利用气压形成对层间的吸附作用，由于气体相较于熔融状的树脂材料流动性更好，因此铝箔复合时层间的空气在低压吸附作用下被吸入助粘合球内，可以有效排除层间气泡，并辅助提高层间的粘合效果，同时预埋在铝塑膜内，可以有效提高其机械强度，大幅提升铝塑膜层间的粘合强度，提高铝塑膜的性能延长其使用寿命。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低压除气式铝塑膜制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、取铝箔并在其上下表面均匀的点焊上多个助粘接球，然后对助粘接球进行预热；
S2、取尼龙薄膜采用干法复合法将其复合至铝箔上表面；
S3、将热塑性树脂和粘结材料加入螺杆挤出机共挤流延成膜，然后与铝箔的下表面进行层叠，得到铝塑膜初品；
S4、对铝塑膜初品进行热压，触发助粘接球的低压状态，吸收层叠处存在的气体；
S5、对铝塑膜初品进行进一步的热压，促进铝塑膜初品各层之间高度粘合，然后经冷却、牵引、卷取工序，即可得到所述铝塑膜。
2.根据权利要求1所述的一种低压除气式铝塑膜制备工艺，其特征在于：所述助粘合球包括中空吸气球(1)、透气膜(2)以及热膨胀气囊(3)，所述透气膜(2)贴覆于中空吸气球(1)的外表面，所述热膨胀气囊(3)镶嵌于中空吸气球(1)内侧，所述中空吸气球(1)上开设有多个均匀分布的吸气孔。
3.根据权利要求2所述的一种低压除气式铝塑膜制备工艺，其特征在于：所述中空吸气球(1)和透气膜(2)之间连接有多个均匀分布的定位点球(4)，且定位点球(4)与吸气孔之间交错分布，所述定位点球(4)一端镶嵌于中空吸气球(1)外端，且定位点球(4)另一端贯穿透气膜(2)延伸至外侧，所述定位点球(4)与热膨胀气囊(3)之间连接有定位杆(5)。
4.根据权利要求2所述的一种低压除气式铝塑膜制备工艺，其特征在于：所述中空吸气球(1)采用氧化铝制成，所述热膨胀气囊(3)内填充有氢气、氦气和氮气中的一种。
5.根据权利要求3所述的一种低压除气式铝塑膜制备工艺，其特征在于：所述定位点球(4)包括中空触发半球(41)、中空显示半球(42)以及弹性吸水内芯(43)，所述中空触发半球(41)和中空显示半球(42)对称连接，且中空触发半球(41)和中空显示半球(42)分别位于中空吸气球(1)的内外两侧，所述弹性吸水内芯(43)镶嵌连接于中空触发半球(41)内端。
6.根据权利要求5所述的一种低压除气式铝塑膜制备工艺，其特征在于：所述中空触发半球(41)采用弹性防水材料制成，所述中空显示半球(42)采用透明的脆性材料制成，所述弹性吸水内芯(43)内吸收有彩色颜料。
7.根据权利要求2所述的一种低压除气式铝塑膜制备工艺，其特征在于：所述中空吸气球(1)远离铝箔一端镶嵌有水囊(6)，且水囊(6)与热膨胀气囊(3)连接，所述水囊(6)远离热膨胀气囊(3)一端连接有延时包(7)，且延时包(7)延伸至中空吸气球(1)外端，所述延时包(7)内镶嵌连接有指向热膨胀气囊(3)的尖刺(8)。
8.根据权利要求7所述的一种低压除气式铝塑膜制备工艺，其特征在于：所述延时包(7)采用热熔性树脂材料制成，且延时包(7)的熔点高于助粘合球的预热温度，所述水囊(6)内填充有去离子水，所述热膨胀气囊(3)内还填充有足够的硝石粉末。
9.根据权利要求1所述的一种低压除气式铝塑膜制备工艺，其特征在于：所述步骤S3中热塑性树脂为聚乙烯或其共聚物、聚丙烯或其共聚物中的一种或几种，粘结材料为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或其丙烯酸改性物、乙烯-丙烯酸共聚物或其丙烯酸改性物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物或其丙烯酸改性物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物改性的聚烯烃树脂、乙烯-醋酸乙烯酯改性的乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物改性的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、马来酸酐或丙烯酸改性的聚烯烃树脂中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的一种低压除气式铝塑膜制备工艺，其特征在于：所述步骤S1中助粘合球的预热温度≥150℃，所述步骤S4中加热温度为100-120℃，热压时间为3-5min，所述步骤S5中加热温度为130-150℃，热压时间为5-10min。
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