CN113512265A - 一种仿阳极氧化效果免喷涂美学abs材料的制备方法 - Google Patents

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CN113512265A CN202110866478.2A CN202110866478A CN113512265A CN 113512265 A CN113512265 A CN 113512265A CN 202110866478 A CN202110866478 A CN 202110866478A CN 113512265 A CN113512265 A CN 113512265A
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Abstract

本发明公开了一种仿阳极氧化效果免喷涂美学ABS材料的制备方法，属于高分子材料技术领域，包括如下步骤：(1)改性填料制备、(2)原料称取、(3)预混料制备、(4)成品制备。本发明提供了一种仿阳极氧化效果免喷涂美学ABS材料的制备方法，相对于现有材料而言，本发明特制添加了一种改性填料，传统的填料均存在着分散性不好、相容性不佳等问题，对此，此改性填料在制备过程中，以蒙脱土为基材，辅以多种物质的多次改性处理，有效的提升了蒙脱土的填充使用性能，显著增强了ABS材料的物理强度、外观特性及可加工性，配合偶联剂等助剂的使用，最终制得的ABS材料的综合品质得到了显著的增强。

Description

一种仿阳极氧化效果免喷涂美学ABS材料的制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种仿阳极氧化效果免喷涂美学ABS材料的制备方法。
背景技术
ABS是综合性能优良的工程塑料，具有优异的耐抗冲击性，良好的低温性能和耐化学药品性，耐磨性优良，尺寸稳定性好，表面光泽性好，易涂装和着色等，但ABS存在一些缺陷，如熔体黏度高，流动性差，热稳定性和耐候性不佳。
目前市场上使用的免喷涂美学ABS树脂材料，加工工艺基本上是采用ABS树脂添加PMMA树脂树脂以及相容剂MBS制成，但是这种ABS树脂在实际生产中存在以下缺陷：1)由于PMMA与ABS树脂中的游离的丙烯腈不相容，导致PMMA树脂与ABS树脂在微观相上存在相分离现象，因此该合金材料不是均一体系，造成该材料染色后在注塑成型的产品中出现色斑，因此该材料存在注塑成型时产品合格率低，在实际生产中造成了大量的废料；2)由于ABS树脂本身的不透明性，因此该合金材料也不透明，从而造成了材料在后期染色的过程中为了达到色彩艳丽、亮泽的效果就需要添加更多的色粉甚至采用价格更高的染料，因此大大提高了使用该材料的成本价格；3)产品的外观所呈现的是单一的效果，无特殊的美感。
为了改善免喷涂美学ABS树脂材料的一些使用弊端，通常是向材料中添加大量的填料等助剂，如申请号为：201910912476.5公开了一种免喷涂ABS材料及其制备方法，其中通过添加改性的玻璃纤维来提升了材料的强度，但其对于产品的美感、外观等品质提升较小。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种仿阳极氧化效果免喷涂美学ABS材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种仿阳极氧化效果免喷涂美学ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)改性填料制备：
a.将蒙脱土放入到煅烧炉内进行煅烧处理，2～3h后取出备用；先对蒙脱土进行煅烧处理，提升了其表面积，增加了其层间距，利于后续的处理；
b.将操作a处理后的蒙脱土浸入到一次改性液中，高速搅拌处理25～30min后滤出备用；
c.将操作b处理后的蒙脱土浸入到二次改性液中，超声处理1～1.5h后滤出备用；
d.将操作c处理后的蒙脱土放入到干燥箱内干燥处理3～5h后取出，得改性填料备用；
(2)原料称取：
按对应重量份称取下列原料备用：15～18份步骤(1)制得的改性填料、80～90份ABS树脂、6～9份玻璃纤维、2～5份偶联剂、0.2～0.6份抗氧化剂、1～3份相容剂、1～4份热稳定剂；
(3)预混料制备：
a.先将ABS树脂、玻璃纤维、偶联剂、抗氧化剂共同混合均匀，完成后得复合料A备用；
b.再将改性填料、相容剂、热稳定剂共同混合均匀，完成后得复合料B备用；
c.将操作a所得的复合料A和操作b所得的复合料B共同混合，投入到混炼机内进行混炼处理，40～45min后取出得预混料备用；
(4)成品制备：
将步骤(3)制得的预混料投入到双螺杆挤出机内，挤出成型后即得成品材料。
进一步的，步骤(1)操作a中所述的煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为850～900℃。
进一步的，步骤(1)操作b中所述的一次改性液是由如下对应重量份的物质组成：6～10份聚二甲基硅氧烷、1～3份氯化钠、3～6份十二烷基三甲基溴化铵、5～9份丙三醇、220～240份水；所述的高速搅拌处理时控制搅拌的转速为1600～1800rpm。此一次改性液的添加使用，能够使得硅氧烷链与蒙脱土表面基团发生键合，从而生成一层裹覆膜，改善了其表面活性，并且添加的阳离子等能插层固定在蒙脱土层间，增强了其空间位阻效应，提升了其在基体中的均匀性和稳定性；
进一步的，步骤(1)操作c中所述的二次改性液制备方法如下：
1)将玉米淀粉和水对应按照重量比1:6～7共混，然后加热至78～82℃，搅拌处理20～25min后，再加入其总质量2％的硝酸溶液，不断搅拌处理1～1.5h后取出，放入到乙二醇中沉淀，再用去离子水冲洗2～3遍后，烘干得加工料C备用；
2)将步骤1)制得的加工料C与去离子水、过硫酸铵、苯乙烯、丙烯酸丁酯单体、海藻多糖、焦磷酸钠、纳米金属粉对应按照重量比10：250～260：0.1～0.3：13～16：20～24：2～4：0.2～0.3：3～5共混，共同加热至80～85℃，不断搅拌处理3～5h后取出，自然冷却至室温后即可。
此制备的二次改性液是以改性的玉米淀粉为主体，再与苯乙烯、丙烯酸丁酯单体、海藻多糖、纳米金属粉等复合，制成的一种纳米金属粉填充改性的水解淀粉接枝苯乙烯/丙烯酸丁酯共聚物的溶液，之后再用此处理液对蒙脱土二次改性，一方面能够再次修饰改善其表面特性，增强其与树脂间的结合强力，另一方面能够使得纳米金属粉附着复合，共同提升了材料的力学及外观特性，达到了更好的填充效果。
进一步的，步骤(1)操作c中所述的超声处理时控制超声波的频率为400～460kHz。
进一步的，步骤(2)中所述的偶联剂为酞酸酯偶联剂；所述的抗氧化剂为抗氧化剂168、抗氧化剂1010中的一种；所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述的热稳定剂为磷酸盐类稳定剂。
进一步的，步骤(3)操作c中所述的混炼处理时控制混炼机内的温度为90～100℃。
进一步的，步骤(4)中所述的挤出处理时控制双螺杆挤出机内各区的温度均为200～240℃、真空度为0.2～0.3MPa。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明提供了一种仿阳极氧化效果免喷涂美学ABS材料的制备方法，相对于现有材料而言，本发明特制添加了一种改性填料，传统的填料均存在着分散性不好、相容性不佳等问题，对此，此改性填料在制备过程中，以蒙脱土为基材，辅以多种物质的多次改性处理，有效的提升了蒙脱土的填充使用性能，显著增强了ABS材料的物理强度、外观特性及可加工性，配合偶联剂等助剂的使用，最终制得的ABS材料的综合品质得到了显著的增强，极具市场竞争力和推广应用价值。
具体实施方式
一种仿阳极氧化效果免喷涂美学ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)改性填料制备：
a.将蒙脱土放入到煅烧炉内进行煅烧处理，2～3h后取出备用；
b.将操作a处理后的蒙脱土浸入到一次改性液中，高速搅拌处理25～30min后滤出备用；
c.将操作b处理后的蒙脱土浸入到二次改性液中，超声处理1～1.5h后滤出备用；
d.将操作c处理后的蒙脱土放入到干燥箱内干燥处理3～5h后取出，得改性填料备用；
(2)原料称取：
按对应重量份称取下列原料备用：15～18份步骤(1)制得的改性填料、80～90份ABS树脂、6～9份玻璃纤维、2～5份偶联剂、0.2～0.6份抗氧化剂、1～3份相容剂、1～4份热稳定剂；
(3)预混料制备：
a.先将ABS树脂、玻璃纤维、偶联剂、抗氧化剂共同混合均匀，完成后得复合料A备用；
b.再将改性填料、相容剂、热稳定剂共同混合均匀，完成后得复合料B备用；
c.将操作a所得的复合料A和操作b所得的复合料B共同混合，投入到混炼机内进行混炼处理，40～45min后取出得预混料备用；
(4)成品制备：
将步骤(3)制得的预混料投入到双螺杆挤出机内，挤出成型后即得成品材料。
步骤(1)操作a中的煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为850～900℃。
步骤(1)操作b中的一次改性液是由如下对应重量份的物质组成：6～10份聚二甲基硅氧烷、1～3份氯化钠、3～6份十二烷基三甲基溴化铵、5～9份丙三醇、220～240份水；所述的高速搅拌处理时控制搅拌的转速为1600～1800rpm。
步骤(1)操作c中的二次改性液制备方法如下：
1)将玉米淀粉和水对应按照重量比1:6～7共混，然后加热至78～82℃，搅拌处理20～25min后，再加入其总质量2％的硝酸溶液，不断搅拌处理1～1.5h后取出，放入到乙二醇中沉淀，再用去离子水冲洗2～3遍后，烘干得加工料C备用；
2)将步骤1)制得的加工料C与去离子水、过硫酸铵、苯乙烯、丙烯酸丁酯单体、海藻多糖、焦磷酸钠、纳米金属粉对应按照重量比10：250～260：0.1～0.3：13～16：20～24：2～4：0.2～0.3：3～5共混，共同加热至80～85℃，不断搅拌处理3～5h后取出，自然冷却至室温后即可。
步骤(1)操作c中的超声处理时控制超声波的频率为400～460kHz。
步骤(2)中的偶联剂为酞酸酯偶联剂；所述的抗氧化剂为抗氧化剂168、抗氧化剂1010中的一种；所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述的热稳定剂为磷酸盐类稳定剂。
步骤(3)操作c中的混炼处理时控制混炼机内的温度为90～100℃。
步骤(4)中的挤出处理时控制双螺杆挤出机内各区的温度均为200～240℃、真空度为0.2～0.3MPa。
下面结合具体实施例对本发明进行进一步的详述。
实施例1
一种仿阳极氧化效果免喷涂美学ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)改性填料制备：
a.将蒙脱土放入到煅烧炉内进行煅烧处理，控制煅烧炉内的温度为850℃，2h后取出备用；
b.将操作a处理后的蒙脱土浸入到一次改性液中，以1600rpm转速搅拌处理25min后滤出备用；一次改性液是由如下对应重量份的物质组成：6份聚二甲基硅氧烷、1份氯化钠、3份十二烷基三甲基溴化铵、5份丙三醇、220份水；
c.将操作b处理后的蒙脱土浸入到二次改性液中，以频率为400kHz的超声处理1h后滤出备用；二次改性液制备方法如下：
1)将玉米淀粉和水对应按照重量比1:6共混，然后加热至78℃，搅拌处理20min后，再加入其总质量2％的硝酸溶液，不断搅拌处理1h后取出，放入到乙二醇中沉淀，再用去离子水冲洗2遍后，烘干得加工料C备用；
2)将步骤1)制得的加工料C与去离子水、过硫酸铵、苯乙烯、丙烯酸丁酯单体、海藻多糖、焦磷酸钠、纳米金属粉对应按照重量比10：250：0.1：13：20：2：0.2：3共混，共同加热至80℃，不断搅拌处理3h后取出，自然冷却至室温后即可；
d.将操作c处理后的蒙脱土放入到干燥箱内干燥处理3h后取出，得改性填料备用；
(2)原料称取：
按对应重量份称取下列原料备用：15份步骤(1)制得的改性填料、80份ABS树脂、6份玻璃纤维、2份偶联剂、0.2份抗氧化剂、1份相容剂、1份热稳定剂；偶联剂为酞酸酯偶联剂；抗氧化剂为抗氧化剂168；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；热稳定剂为磷酸盐类稳定剂；
(3)预混料制备：
a.先将ABS树脂、玻璃纤维、偶联剂、抗氧化剂共同混合均匀，完成后得复合料A备用；
b.再将改性填料、相容剂、热稳定剂共同混合均匀，完成后得复合料B备用；
c.将操作a所得的复合料A和操作b所得的复合料B共同混合，投入到混炼机内进行混炼处理，控制混炼机内的温度为90℃，40min后取出得预混料备用；
(4)成品制备：
将步骤(3)制得的预混料投入到双螺杆挤出机内，挤出处理时控制双螺杆挤出机内各区的温度均为200～240℃、真空度为0.2MPa，挤出成型后即得成品材料；此处所用的双螺杆挤出机为三个加热区，一区温度为200℃、二区温度为210℃、三区温度为220℃。
实施例2
一种仿阳极氧化效果免喷涂美学ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)改性填料制备：
a.将蒙脱土放入到煅烧炉内进行煅烧处理，控制煅烧炉内的温度为880℃，2.5h后取出备用；
b.将操作a处理后的蒙脱土浸入到一次改性液中，以1700rpm转速搅拌处理28min后滤出备用；一次改性液是由如下对应重量份的物质组成：8份聚二甲基硅氧烷、2份氯化钠、5份十二烷基三甲基溴化铵、8份丙三醇、230份水；
c.将操作b处理后的蒙脱土浸入到二次改性液中，以频率为430kHz的超声处理1.3h后滤出备用；二次改性液制备方法如下：
1)将玉米淀粉和水对应按照重量比1:6.5共混，然后加热至80℃，搅拌处理24min后，再加入其总质量2％的硝酸溶液，不断搅拌处理1.2h后取出，放入到乙二醇中沉淀，再用去离子水冲洗2遍后，烘干得加工料C备用；
2)将步骤1)制得的加工料C与去离子水、过硫酸铵、苯乙烯、丙烯酸丁酯单体、海藻多糖、焦磷酸钠、纳米金属粉对应按照重量比10：255：0.2：15：22：3：0.25：4共混，共同加热至83℃，不断搅拌处理4h后取出，自然冷却至室温后即可；
d.将操作c处理后的蒙脱土放入到干燥箱内干燥处理4h后取出，得改性填料备用；
(2)原料称取：
按对应重量份称取下列原料备用：17份步骤(1)制得的改性填料、85份ABS树脂、8份玻璃纤维、4份偶联剂、0.5份抗氧化剂、2份相容剂、3份热稳定剂；偶联剂为酞酸酯偶联剂；抗氧化剂为抗氧化剂168；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；热稳定剂为磷酸盐类稳定剂；
(3)预混料制备：
a.先将ABS树脂、玻璃纤维、偶联剂、抗氧化剂共同混合均匀，完成后得复合料A备用；
b.再将改性填料、相容剂、热稳定剂共同混合均匀，完成后得复合料B备用；
c.将操作a所得的复合料A和操作b所得的复合料B共同混合，投入到混炼机内进行混炼处理，控制混炼机内的温度为95℃，42min后取出得预混料备用；
(4)成品制备：
将步骤(3)制得的预混料投入到双螺杆挤出机内，挤出处理时控制双螺杆挤出机内各区的温度均为230℃、真空度为0.25MPa，挤出成型后即得成品材料；此处所用的双螺杆挤出机为三个加热区，一区温度为220℃、二区温度为230℃、三区温度为235℃。
实施例3
一种仿阳极氧化效果免喷涂美学ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)改性填料制备：
a.将蒙脱土放入到煅烧炉内进行煅烧处理，控制煅烧炉内的温度为900℃，3h后取出备用；
b.将操作a处理后的蒙脱土浸入到一次改性液中，以1800rpm转速搅拌处理30min后滤出备用；一次改性液是由如下对应重量份的物质组成：10份聚二甲基硅氧烷、3份氯化钠、6份十二烷基三甲基溴化铵、9份丙三醇、240份水；
c.将操作b处理后的蒙脱土浸入到二次改性液中，以频率为460kHz的超声处理1.5h后滤出备用；二次改性液制备方法如下：
1)将玉米淀粉和水对应按照重量比1:7共混，然后加热至82℃，搅拌处理25min后，再加入其总质量2％的硝酸溶液，不断搅拌处理1.5h后取出，放入到乙二醇中沉淀，再用去离子水冲洗3遍后，烘干得加工料C备用；
2)将步骤1)制得的加工料C与去离子水、过硫酸铵、苯乙烯、丙烯酸丁酯单体、海藻多糖、焦磷酸钠、纳米金属粉对应按照重量比10：260：0.3：16：24：4：0.3：5共混，共同加热至85℃，不断搅拌处理5h后取出，自然冷却至室温后即可；
d.将操作c处理后的蒙脱土放入到干燥箱内干燥处理5h后取出，得改性填料备用；
(2)原料称取：
按对应重量份称取下列原料备用：18份步骤(1)制得的改性填料、90份ABS树脂、9份玻璃纤维、5份偶联剂、0.6份抗氧化剂、3份相容剂、4份热稳定剂；偶联剂为酞酸酯偶联剂；抗氧化剂为抗氧化剂1010；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；热稳定剂为磷酸盐类稳定剂；
(3)预混料制备：
a.先将ABS树脂、玻璃纤维、偶联剂、抗氧化剂共同混合均匀，完成后得复合料A备用；
b.再将改性填料、相容剂、热稳定剂共同混合均匀，完成后得复合料B备用；
c.将操作a所得的复合料A和操作b所得的复合料B共同混合，投入到混炼机内进行混炼处理，控制混炼机内的温度为100℃，45min后取出得预混料备用；
(4)成品制备：
将步骤(3)制得的预混料投入到双螺杆挤出机内，挤出处理时控制双螺杆挤出机内各区的温度均为200～240℃、真空度为0.3MPa，挤出成型后即得成品材料；此处所用的双螺杆挤出机为三个加热区，一区温度为220℃、二区温度为230℃、三区温度为240℃。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，区别仅在于，在改性填料制备中，省去了操作b的一次改性液的处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，区别仅在于，在改性填料制备中，省去了操作c的二次改性液的处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，区别仅在于，用等质量份的普通蒙脱土取代改性填料成分，并添加了改性填料制备时所用等质量的纳米金属粉，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例4
本对比实施例4与实施例2相比，区别仅在于，省去了改性填料成分的制备和使用，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例5
本对比实施例5与实施例2相比，区别仅在于，省去了偶联剂成分的使用，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例6
申请号为：201910912476.5公开了一种免喷涂ABS材料及其制备方法，具体选用其实施例3的技术方案。
为了对比本发明效果，对上述实施例2、对比实施例1～6对应制得的ABS材料进行性能检测，具体对比数据如下表1所示，其中上述实施例所用的纳米金属粉选用纳米银粉，此纳米金属粉在外观性状上影响产品的仿阳极氧化效果，可根据产品的设计要求实际具体选择，为统一实验条件，此处选为纳米银粉；
表1
Figure BDA0003187637340000101
Figure BDA0003187637340000111
注：上表1中所述各实施例对应测试的力学样品尺寸均为2cm*2cm*0.5cm；所述拉伸强度参照ASTMD638进行测试；所述缺口冲击强度参照ASTMD256进行测试；所述表面流痕等级评价结果分为：无流痕、流痕不明显、可接受、一般和差五个等级；所述熔接线等级评价结果分为：很好、好、可接受、一般和差五个等级；所述仿阳极氧化金属感等级评价结果分为：很好、好、可接受、一般和差五个等级。
由上表1可以看出，本发明方法对于改性填料的多步骤处理能够有效的改善材料的综合性能，并且还能发现，偶联剂成分能够协同此改性填料进一步的提升材料的使用品质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种仿阳极氧化效果免喷涂美学ABS材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)改性填料制备：
a.将所述蒙脱土放入到煅烧炉内进行煅烧处理，2～3h后取出备用；
b.将操作a处理后的蒙脱土浸入到一次改性液中，高速搅拌处理25～30min后滤出备用；所述的一次改性液是由如下对应重量份的物质组成：6～10份聚二甲基硅氧烷、1～3份氯化钠、3～6份十二烷基三甲基溴化铵、5～9份丙三醇、220～240份水；所述的高速搅拌处理时控制搅拌的转速为1600～1800rpm；
c.将操作b处理后的蒙脱土浸入到二次改性液中，超声处理1～1.5h后滤出备用；所述的二次改性液制备方法如下：
1)将玉米淀粉和水对应按照重量比1:6～7共混，然后加热至78～82℃，搅拌处理20～25min后，再加入其总质量2％的硝酸溶液，不断搅拌处理1～1.5h后取出，放入到乙二醇中沉淀，再用去离子水冲洗2～3遍后，烘干得加工料C备用；
2)将步骤1)制得的加工料C与去离子水、过硫酸铵、苯乙烯、丙烯酸丁酯单体、海藻多糖、焦磷酸钠、纳米金属粉对应按照重量比10：250～260：0.1～0.3：13～16：20～24：2～4：0.2～0.3：3～5共混，共同加热至80～85℃，不断搅拌处理3～5h后取出，自然冷却至室温后即可；
d.将操作c处理后的蒙脱土放入到干燥箱内干燥处理3～5h后取出，得改性填料备用；
(2)原料称取：
按对应重量份称取下列原料备用：15～18份步骤(1)制得的改性填料、80～90份ABS树脂、6～9份玻璃纤维、2～5份偶联剂、0.2～0.6份抗氧化剂、1～3份相容剂、1～4份热稳定剂；
(3)预混料制备：
a.先将ABS树脂、玻璃纤维、偶联剂、抗氧化剂共同混合均匀，完成后得复合料A备用；
b.再将改性填料、相容剂、热稳定剂共同混合均匀，完成后得复合料B备用；
c.将操作a所得的复合料A和操作b所得的复合料B共同混合，投入到混炼机内进行混炼处理，40～45min后取出得预混料备用；
(4)成品制备：
将步骤(3)制得的预混料投入到双螺杆挤出机内，挤出成型后即得成品材料。
2.根据权利要求1所述的一种仿阳极氧化效果免喷涂美学ABS材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)操作a中所述的煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为850～900℃。
3.根据权利要求1所述的一种仿阳极氧化效果免喷涂美学ABS材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)操作c中所述的超声处理时控制超声波的频率为400～460kHz。
4.根据权利要求1所述的一种仿阳极氧化效果免喷涂美学ABS材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的偶联剂为酞酸酯偶联剂；所述的抗氧化剂为抗氧化剂168、抗氧化剂1010中的一种；所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述的热稳定剂为磷酸盐类稳定剂。
5.根据权利要求1所述的一种仿阳极氧化效果免喷涂美学ABS材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)操作c中所述的混炼处理时控制混炼机内的温度为90～100℃。
6.根据权利要求1所述的一种仿阳极氧化效果免喷涂美学ABS材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的挤出处理时控制双螺杆挤出机内各区的温度均为200～240℃、真空度为0.2～0.3MPa。
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