CN114940644B - 一种2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛的结晶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种2,7‑二甲基‑2,4,6‑辛三烯‑1,8‑二醛的结晶方法,将2,7‑二甲基‑2,4,6‑辛三烯‑1,8‑二醛粗品溶解于亚临界状态的有机溶液中降温结晶,然后升温加入无金属异构催化剂,二次结晶,在第二析晶阶段加入C2‑C6的二元醇,最终以高全反式占比和高纯度获得2,7‑二甲基‑2,4,6‑辛三烯‑1,8‑二醛。该方法工艺操作简单,产品品质高,所得产品可直接用于下游色素产品的生产。本发明所得产品全反式占比>99.5%且结晶收率在85%以上。
Description
技术领域
本发明属于精细化工领域,具体涉及一种2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛的结晶方法。
背景技术
2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛,又称十碳双醛,是制备类胡萝卜素的重要中间体。类胡萝卜素在动植物体内有如下作用,可有效清除体内自由基,减少组织细胞脂质过氧化物含量,还可作为颜料添加剂应用于食品、饲料及医药。通过化学合成的方法,可以快速得到类胡萝卜素产品,市场前景极好。而十碳双醛作为关键中间体,其合成路线及产品品质对于最终的产品品质影响很大。
BASF公司报到了以1,4-二氯-3-丁烯为原料,先制成Wittig试剂,然后与二乙氧基丙酮反应,经酸解和碱解制得十碳双醛的方法。由于原料1,4-二氯-3-丁烯价格昂贵,不利于工业化大规模推广。该方法最后一步中以氢氧化钾为碱,这将导致生成的产物发生歧化反应导致变质,后续的结晶采用了蒸发结晶法,提纯效率较低,其结果为低品质的十碳双醛将会直接影响到后续类胡萝卜素产品的品质。
现有技术中,对于获得高品质十碳双醛的报到较少。以往的报到中,过多使用催化剂和强碱,导致十碳双醛变质且杂质增多,不利于后续生产。为使这一关键中间体在合成类胡萝卜素中起到有效作用,发展一种提纯十碳双醛的方法将很有意义。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛的结晶方法,通过结晶工艺的优化得到纯度>99.5%的产品,且所得产品全反式占比>98%。该方法工艺操作简单,产品品质高,所得产品可直接用于下游色素产品的生产。
为达到以上发明目的,本发明采用如下技术方案:
一种2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛的结晶方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)将2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品溶解于亚临界状态的卤代烃与C1-C4一元醇的混合溶液中,得到原始母液;
2)一次析晶:维持亚临界状态的压强,将原始母液降温后,恒温静置析晶,固液分离并洗晶后,得结晶Ⅰ和母液Ⅰ;
3)二次析晶:将压力恢复到常压,搅拌下向母液Ⅰ中先后加入无金属异构催化剂、酸及一定质量的C2-C6的二元醇,升温至60-100℃后加入碱调节剂,随后梯度降温,至恒温静置析晶,固液分离并洗晶后,得到结晶II和母液II;
4)干燥、粉碎与过筛:将结晶Ⅰ和结晶Ⅱ合并后,干燥及粉碎,得到2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛产品。
步骤1)中,所述2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛的结构式为式(1)所示:
本发明所述步骤1)中,所述2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品是3,6-二甲氧基-2,7-二甲基-4-辛烯二醛经过碱解反应制得,经过水洗及简单脱溶剂处理后得到的反应液,其中,2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛含量≥80%;
本发明所述步骤1)中,所述卤代烃为二氯甲烷、三氯甲烷、溴乙烷、二氯乙烷、四氯化碳、溴苯、氯苯中的一种或多种;所述一元醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种;
所述氯代烃与2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品的质量比为0.5-5.0:1,优选0.5-1.0:1;
所述一元醇与2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品的质量比为1.0-10.0:1,优选2.0-5.0:1;
所述的步骤1)中亚临界状态的温度为50-150℃,压强为2-5MPa。
本发明所述步骤2)中,保持压强继续降温20-100℃(即步骤(1)温度的基础上再降低20-100℃),降温速率为10-15℃/h,恒温静置为保持恒温恒压静置2-5h。
本发明所述步骤3)中,所述无金属异构催化剂为碘酸盐和碘化盐的混合物,其中,碘酸盐为2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛质量的0.3-1.0wt%,碘化盐为2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛质量的0.5-1.5wt%。
其中,碘酸盐为碘酸钾、碘酸钠、碘酸钙和碘酸银中的一种或多种,优选碘酸钠;碘化盐为碘化铵、碘化钠、碘化钾和碘化铯中的一种或多种,优选为碘化钾。
本发明所述步骤3)中,所述酸为硫酸、盐酸或硝酸中的一种或多种,优选盐酸。优选的,所述酸为浓硫酸、浓盐酸或浓硝酸中的一种或多种。酸的加入量为2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛的质量的0.5-5.0wt%,优选0.5-2.0wt%。
本发明所述步骤3)中,所述C2-C6的二元醇选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇中一种或多种,二元醇用量为2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品质量的50-200wt%,优选100-150wt%。
本发明所述步骤(3)中,所述碱调节剂选自吡啶、二乙胺、三正丙胺、吡咯、三乙胺、二异丙胺和苯胺中的一种或多种,优选使用吡啶。
本发明所述步骤(3)中,所述碱调节剂用量为2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛质量的1.0-10.0wt%,优选5.0-8.0wt%。
本发明所述步骤(3)中,加入所述碱调节剂后反应一段时间再进行降温。一般反应2h左右,如1.5-2.5h。
在酸性条件下,碘酸盐可以将碘化盐氧化为碘单质,在二元醇水相中加入碱调节液可得碘催化剂溶液。在弱碱性环境下,碘自由基寿命延长,有助于碘消除反应的发生,进而实现十碳双醛顺式异构体向全反式异构体的转化。反应式如下:
IO3-+5I-+6HCl→3l2+3H2O+6Cl-
本发明所述步骤(3)中所述降温是使母液I温度降至10-30℃;降温速率为5-15℃/h;恒温静置为保持常压低温下静置2-12h;
本发明所述步骤(3)中所述的干燥为以除去有机溶剂为目的,包括鼓风干燥、真空干燥、真空微波干燥中的任意一种;所述的粉碎为机械破碎,如粉碎机。
本发明的优势在于:
1、本发明所得产品2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛的含量≥99.5%,且结晶收率在85%以上。
2、本发明方法通过原位生成碘进而催化顺式异构体的方法,进一步提高了全反式2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛产品含量(结晶Ⅰ和结晶Ⅱ),反应中没有碘单质,异构化效率高,环境污染小。
3、本发明方法产物中无有毒有机物质残留,并且结晶生产成本低,对设备要求低,具有良好工业化生产应用与前景。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明所提供的方法予以进一步的说明,但本发明不限于所列出的实施例,还应包括在本发明所要求的权利范围内其它任何公知的改变。
液相色谱分析:安捷伦1260型液相色谱仪,色谱柱Sphersorb C18柱紫外可见分光检测器Hitachi L7420,色谱工作站数据处理系统Chomatopac C-RIA,固定相Zorbax-SIL。色谱条件:流动相为水/乙腈=2/3(v/v)混合物,检测温度40℃,流速1mL/min,波长295nm,进样量0.2ul。对产品组成进行定性、定量分析。
原料来源:
制备例:
以2.0L三口烧瓶为反应釜,依次向其中加入350g 3,6-二甲氧基-2,7-二甲基-4-辛烯二醛、700g甲苯和100g 10%碳酸氢钠水溶液,将反应体系置于90℃的油浴锅中,搅拌开始反应。反应10.0h后停止反应。分相操作后,有机相经过旋蒸操作可得纯度>80%的2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品。
实施例1:
第一次析晶:将10.0g(85%纯度)2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品溶解于10.0g二氯甲烷和50.0g甲醇的混合溶剂中,温度为50℃、压强为3.0MPa,使其处于亚临界状态,并混合均匀。在维持亚临界状态的压强条件下,以降温速率为10℃/h的速度降温至-10℃之后,并保持静置恒温2.0h,恢复至常压,在该状态条件下过滤收集晶体,得到母液Ⅰ和5.4g待干燥的晶体Ⅰ。
第二次析晶:将母液Ⅰ搅拌下加入溶解有0.1g碘酸钠和0.08g碘化钾的5.0g的乙二醇,随后滴加入1.0g 37%盐酸,温度在1h内升温至60℃,加入0.5g吡啶后反应2.0h,随后以降温速率为5℃/h的速度降温至10℃之后,停止搅拌,并保持静置恒温5.0h,然后在该状态条件下快速过滤收集晶体,得到母液Ⅱ和2.5g待干燥的晶体Ⅱ。将结晶Ⅰ和结晶Ⅱ合并后,在-0.1MPa、60℃条件下真空干燥至恒重后,粉碎机粉碎得7.4g 2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛产品,全反式含量99.7%,分离收率87.1%。
实施例2:
第一次析晶:将10.0g(85%纯度)2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品溶解于5.0g二氯乙烷和50.0g甲醇的混合溶剂中,温度为75℃、压强为5.0MPa,使其处于亚临界状态,并混合均匀。在维持亚临界状态的压强条件下,以降温速率为15℃/h的速度降温至20℃之后,并保持静置恒温5.0h,恢复至常压,在该状态条件下过滤收集晶体,得到母液Ⅰ和5.1g待干燥的晶体Ⅰ。
第二次析晶:将母液Ⅰ搅拌下加入溶解有0.05g碘酸钾和0.13g碘化铵的15.0g丙二醇,随后滴加入1.2g 37%盐酸水溶液,温度在2h内升温至100℃,加入0.6g三乙胺后反应2.0h,随后以降温速率为10℃/h的速度降温至20℃之后,停止搅拌,并保持静置恒温3.5h,然后在该状态条件下快速过滤收集晶体,得到母液Ⅱ和3.1g待干燥的晶体Ⅱ。将结晶Ⅰ和结晶Ⅱ合并后,在-0.1MPa、70℃条件下真空干燥至恒重后,粉碎机粉碎得7.8g 2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛产品,全反式含量99.9%,分离收率91.8%。
实施例3:
第一次析晶:将20.0g(85%纯度)2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品溶解于16.0g二氯甲烷和50.0g乙醇的混合溶剂中,温度为65℃、压强为5.0MPa,使其处于亚临界状态,并混合均匀。在维持亚临界状态的压强条件下,以降温速率为10℃/h的速度降温至10℃之后,并保持静置恒温6.0h,恢复至常压,在该状态条件下过滤收集晶体,得到母液Ⅰ和11.7g待干燥的晶体Ⅰ。
第二次析晶:将母液Ⅰ搅拌下加入溶解有0.12g碘酸钠和0.2g碘化钠的20g乙二醇,随后滴加入0.6g 40%硝酸水溶液,温度在1h内升温至70℃,加入1.5g苯胺后反应2.0h,随后以降温速率为10℃/h的速度降温至15℃之后,停止搅拌,并保持静置恒温9.0h,然后在该状态条件下快速过滤收集晶体,得到母液Ⅱ和4.8g待干燥的晶体Ⅱ。将结晶Ⅰ和结晶Ⅱ合并后,在-0.1MPa、40℃条件下真空干燥至恒重后,粉碎机粉碎得15.9g 2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛产品,全反式含量99.5%,分离收率93.5%。
实施例4:
第一次析晶:将10.0g(85%纯度)2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品溶解于20.0g三氯甲烷和50.0g甲醇的混合溶剂中,温度为70℃、压强为4.0MPa,使其处于亚临界状态,并混合均匀。在维持亚临界状态的压强条件下,以降温速率为10℃/h的速度降温至-10℃之后,并保持静置恒温10.0h,恢复至常压,在该状态条件下过滤收集晶体,得到母液Ⅰ和5.9g待干燥的晶体Ⅰ。
第二次析晶:将母液Ⅰ搅拌下加入溶解有0.04g碘酸钾和0.07g碘化钾的18.0g乙二醇,随后滴加入0.9g 37%盐酸水溶液,温度在1h内升温至60℃,加入0.7g吡啶后反应2.0h,随后以降温速率为15℃/h的速度降温至30℃之后,停止搅拌,并保持静置恒温2.5h,然后在该状态条件下快速过滤收集晶体,得到母液Ⅱ和2.0g待干燥的晶体Ⅱ。将结晶Ⅰ和结晶Ⅱ合并后,在-0.2MPa、70℃条件下真空干燥至恒重后,粉碎机粉碎得7.4g 2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛产品,全反式含量99.6%,分离收率87.1%。
实施例5:
第一次析晶:将10.0g(85%纯度)2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品溶解于50.0g二氯甲烷和50.0g异丙醇的混合溶剂中,温度为60℃、压强为3.0MPa,使其处于亚临界状态,并混合均匀。在维持亚临界状态的压强条件下,以降温速率为15℃/h的速度降温至10℃之后,并保持静置恒温4.0h,恢复至常压,在该状态条件下过滤收集晶体,得到母液Ⅰ和5.2g待干燥的晶体Ⅰ。
第二次析晶:将母液Ⅰ搅拌下加入溶解有0.05g碘酸钠和0.08g碘化铯的12.0g丁二醇,随后滴加入0.5g 37%盐酸水溶液,温度在2h内升温至80℃,加入0.25g二乙胺后反应2.0h,随后以降温速率为15℃/h的速度降温至10℃之后,停止搅拌,并保持静置恒温10.0h,然后在该状态条件下快速过滤收集晶体,得到母液Ⅱ和3.0g待干燥的晶体Ⅱ。将结晶Ⅰ和结晶Ⅱ合并后,在-0.1MPa、60℃条件下真空干燥至恒重后,粉碎机粉碎得7.9g 2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛产品,全反式含量99.9%,分离收率92.9%。
实施例6:
第一次析晶:将30.0g(85%纯度)2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品溶解于18.0g氯苯和50.0g乙醇的混合溶剂中,温度为50℃、压强为3.0MPa,使其处于亚临界状态,并混合均匀。在维持亚临界状态的压强条件下,以降温速率为10℃/h的速度降温至30℃之后,并保持静置恒温3.0h,恢复至常压,在该状态条件下过滤收集晶体,得到母液Ⅰ和15.0g待干燥的晶体Ⅰ。
第二次析晶:将母液Ⅰ搅拌下加入溶解有0.25g碘酸钾和0.35g碘化钾的45.0g戊二醇,随后滴加入1.4g 37%盐酸水溶液,温度在1h内升温至90℃,加入1.5g吡咯后反应2.0h,随后以降温速率为15℃/h的速度降温至20℃之后,停止搅拌,并保持静置恒温3.0h,然后在该状态条件下快速过滤收集晶体,得到母液Ⅱ和7.9g待干燥的晶体Ⅱ。将结晶Ⅰ和结晶Ⅱ合并后,在-0.1MPa、60℃条件下真空干燥至恒重后,粉碎机粉碎得22.5g 2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛产品,全反式含量99.6%,分离收率88.2%。
对比例1:(体系中不加入异构催化剂)
第一次析晶:将10.0g(85%纯度)2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品溶解于10.0g二氯甲烷和50.0g甲醇的混合溶剂中,温度为100℃、压强为3.0MPa,使其处于亚临界状态,并混合均匀。在维持亚临界状态的压强条件下,以降温速率为10℃/h的速度降温至-10℃之后,并保持静置恒温2.0h,恢复至常压,在该状态条件下过滤收集晶体,得到母液Ⅰ和5.4g待干燥的晶体Ⅰ。
第二次析晶:将母液I在1h内升温至60℃,2.0h后以降温速率为5℃/h的速度降温至10℃之后,停止搅拌,并保持静置恒温5.0h,然后在该状态条件下快速过滤收集晶体,得到母液Ⅱ和2.3g待干燥的晶体Ⅱ。将结晶Ⅰ和结晶Ⅱ合并后,在-0.1MPa、60℃条件下真空干燥至恒重后,粉碎机粉碎得7.1g 2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛产品,全反式含量95.3%,分离收率83.5%。
对比例2:
第一次析晶:将10.0g(85%纯度)2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品溶解于10.0g二氯甲烷和50.0g甲醇的混合溶剂中,升温至50℃混合均匀。以降温速率为10℃/h的速度降温至-10℃之后,并保持静置恒温2.0h,过滤收集晶体,得到6.5g待干燥的晶体,在-0.1MPa、60℃条件下真空干燥至恒重后,粉碎机粉碎得5.9g 2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛产品,全反式含量94.3%,分离收率69.4%。
Claims (19)
1.一种2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛的结晶方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)将2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品溶解于亚临界状态的卤代烃与C1-C4一元醇的混合溶液中,得到原始母液;
2)一次析晶:维持亚临界状态的压强,将原始母液降温后,恒温静置析晶,固液分离并洗晶后,得结晶Ⅰ和母液Ⅰ;
3)二次析晶:将压力恢复到常压,搅拌下向母液Ⅰ中先后加入无金属异构催化剂、酸及一定质量的C2-C6的二元醇,升温至60-100℃后加入碱调节剂,随后梯度降温,至恒温静置析晶,固液分离并洗晶后,得到结晶II和母液;
4)干燥、粉碎与过筛:将结晶Ⅰ和结晶Ⅱ合并后,干燥及粉碎,得到2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛产品;
步骤1)中,所述2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛的结构式为式(1)所示:
所述步骤3)中,所述无金属异构催化剂为碘酸盐和碘化盐的混合物,
碘酸盐为碘酸钾、碘酸钠、碘酸钙和碘酸银中的一种或多种,碘化盐为碘化铵、碘化钠、碘化钾和碘化铯中的一种或多种,
所述步骤3)中,所述酸为硫酸、盐酸或硝酸中的一种或多种,
所述碱调节剂选自吡啶、二乙胺、三正丙胺、吡咯、三乙胺、二异丙胺和苯胺中的一种或多种;
所述的步骤1)中亚临界状态的温度为50-150℃,压强为2-5MPa;
所述步骤2)中,保持压强继续降温20-100℃,降温速率为10-15℃/h,恒温静置为保持恒温恒压静置2-5h;
所述步骤3)中所述降温是使母液I温度降至10-30℃;降温速率为5-15℃/h;恒温静置为保持常压低温下静置2-12h。
2.根据权利要求1所述的结晶方法,其特征在于,所述2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品是3,6-二甲氧基-2,7-二甲基-4-辛烯二醛经过碱解反应制得,经过水洗及脱溶剂处理后得到的反应液,其中,2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛含量≥80%。
3.根据权利要求1所述的结晶方法,其特征在于,所述卤代烃为二氯甲烷、三氯甲烷、溴乙烷、二氯乙烷、四氯化碳、溴苯、氯苯中的一种或多种;所述一元醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的结晶方法,其特征在于,所述卤代烃与2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品的质量比为0.5-5.0:1。
5.根据权利要求4所述的结晶方法,其特征在于,所述卤代烃与2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品的质量比为0.5-1.0:1。
6.根据权利要求1所述的结晶方法,其特征在于,所述一元醇与2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品的质量比为1.0-10.0:1。
7.根据权利要求6所述的结晶方法,其特征在于,所述一元醇与2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品的质量比为2.0-5.0:1。
8.根据权利要求1所述的结晶方法,其特征在于,碘酸盐为2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛质量的0.3-1.0wt%,碘化盐为2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛质量的0.5-1.5wt%。
9.根据权利要求1-5任一项所述的结晶方法,其特征在于,所述步骤3)中,碘酸盐为碘酸钠,碘化盐为碘化钾。
10.根据权利要求1所述的结晶方法,其特征在于,所述步骤3)中酸为盐酸。
11.根据权利要求1所述的结晶方法,其特征在于,酸的加入量为2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛的质量的0.5-5.0wt%。
12.根据权利要求11所述的结晶方法,其特征在于,酸的加入量为2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛的质量的0.5-2.0wt%。
13.根据权利要求1所述的结晶方法,其特征在于,所述步骤3)中,所述C2-C6的二元醇选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇中一种或多种,二元醇用量为2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品质量的50-200wt%。
14.根据权利要求13所述的结晶方法,其特征在于,二元醇用量为2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛粗品质量的100-150wt%。
15.根据权利要求1所述的结晶方法,其特征在于,所述碱调节剂为吡啶。
16.根据权利要求1所述的结晶方法,其特征在于,所述步骤3)中,所述碱调节剂用量为2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛质量的1.0-10.0wt%。
17.根据权利要求16所述的结晶方法,其特征在于,所述步骤3)中,所述碱调节剂用量为2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛质量的5.0-8.0wt%。
18.根据权利要求1所述的结晶方法,其特征在于,所述步骤3)中,加入所述碱调节剂后反应一段时间再进行降温。
19.根据权利要求1所述的结晶方法,其特征在于,所述步骤3)中所述的干燥包括鼓风干燥、真空干燥、真空微波干燥中的任意一种;所述的粉碎为机械破碎。
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