CN115806418B - 一种水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料、制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于功能性地坪材料技术领域，具体涉及一种水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料，并进一步公开其制备方法与应用。本发明所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料，包括独立包装的硅烷改性蓖麻油树脂乳液组分(A组分)、色浆组分(B组分)和无机原料组分(C组分)，经涂刷后可形成致密的漆膜，在性能上同时具备了聚氨酯材料不起尘，耐酸碱盐油的优点，也具备了水泥硬度高、强度大，使用寿命长、耐温的优势，还具有不起泡、美观、环保等特点，在施工上具有易操作、施工周期可控的优势，且产品适用范围宽。
Description
技术领域
本发明属于功能性地坪材料技术领域，具体涉及一种水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料，并进一步公开其制备方法与应用。
背景技术
地坪是指使用特定材料和工艺对原有地面进行施工处理并呈现出一定装饰性和功能性的地面。目前，市场上的地坪材料五花八门，按成膜主体可分为有机地坪材料和无机地坪材料；有机地坪材料主要有环氧地坪、聚氨酯地坪、丙烯酸地坪等，无机地坪材料主要有金刚砂地坪、固化地坪、水泥自流平等。而在所有常规地坪材料中，水性聚氨酯砂浆地坪由于复配了聚氨酯和水泥材料体系，使其同时具备了聚氨酯材料不起尘、耐酸碱盐油的优点，以及水泥材料硬度高、强度大、使用寿命长、耐温的优势，是目前地坪材料中性能最优的产品之一。
但是，在涉及聚氨酯材料的反应中，由于异氰酸酯会和水生成二氧化碳，所以需要通过添加诸如氢氧化钙等碱性物质以吸收产生的二氧化碳，这就导致整个配方体系呈现碱性状态，继而催化了聚氨酯反应的速度，导致水性聚氨酯砂浆的成膜速度较快，进而影响产品的操作期变短以及操作难度变大。此外，体系中反应生成的二氧化碳由于无法被氢氧化钙完全吸收，则会引起漆膜缺陷，严重者会导致地坪鼓包、起泡等质量问题；同时，由于水性聚氨酯砂浆中通常使用多苯基多亚甲基多异氰酸酯，长时间光照下会因外表黄变而影响美观，故该体系水性聚氨酯砂浆只能用于室内，而无法于室外推广。因此，开发一种涂装质量稳定、施工易操作且施工周期可控的地坪材料具有积极的意义。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料，所述地坪涂料在性能上兼具聚氨酯材料不起尘、耐酸碱盐油的优点以及水泥硬度高、强度大、使用寿命长、耐温的优势，涂刷后可形成致密的漆膜，具有美观、环保等特点，且具有施工易操作及施工周期可控的优势；
本发明所要解决的第二个技术问题在于提高上述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的制备方法与应用。
为解决上述技术问题，本发明所述的水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料，包括彼此独立包装的A组分、B组分和C组分；
所述A组分为硅烷改性蓖麻油树脂乳液组分，包括如下重量份的组分：
硅烷改性蓖麻油 40-85重量份；
乳化剂 0-10重量份；
水 20-55重量份；
所述B组分为色浆组分，包括如下重量份的组分：
所述C组分为无机原料组分，包括：
水泥 50-200份；
减水剂 1-5份；
级配沙 0-500份。
具体的，所述A组分中：
所述硅烷改性蓖麻油包括经硅烷偶联剂改性的蓖麻油多元醇；
所述乳化剂包括十二烷基二苯醚二磺酸钠。
优选的，所述硅烷偶联剂包括甲基-(3-异氰酸丙基)二甲基硅烷。
具体的，所述B组分中：
所述增塑剂包括环氧大豆油；
所述分散剂包括高分子分散剂；
所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡；
所述色粉包括有机色粉和/或无机色粉；
所述石英粉的粒径为600目-1250目。
具体的，所述C组分中：
所述水泥包括硅酸盐水泥；
所述减水剂包括三聚氰胺体系减水剂；
所述级配沙包括磨圆石英砂，目数在10-180之间。
本发明还公开了一种制备所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的方法，包括如下步骤：
(1)取选定量的所述硅烷改性蓖麻油、乳化剂和水混合，得到所需A组分；
(2)取选定量的所述增塑剂和分散剂混合，并加入所述色粉、石英粉和催化剂进行研磨，得到所需B组分；
(3)取选定量的所述水泥、减水剂和级配沙混合，得到所需C组分；
(4)分别将上述A、B、C组分进行独立包装，即得。
具体的，所述步骤(1)中，还包括2000-5000rpm转速下进行分散处理的步骤。
具体的，所述步骤(2)中，还包括在800-1200rpm转速下进行分散处理的步骤。
所述步骤(2)中，所述研磨步骤的转速为200-300rpm。
具体的，所述步骤(3)中，还包括在500-1000rpm转速下进行分散处理的步骤。
具体的，所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的制备方法，还包括制备所述硅烷改性蓖麻油的步骤，具体包括：将所述蓖麻油多元醇在保护气氛下进行真空脱水的步骤，以及，加入所述硅烷偶联剂进行改性反应的步骤；其中，
所述蓖麻油多元醇与所述硅烷偶联剂的质量比为35-60：20-37。
具体的，所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的制备方法，所述硅烷改性蓖麻油的制备步骤中：
所述真空脱水步骤的温度为100-120℃；
所述改性反应步骤的温度为80-85℃。
本发明还公开了所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的使用方法，包括分别将所述A组分、B组分和C组分混匀的步骤，以及，将所得混合料进行涂布的步骤。
本发明所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料，包括独立包装的硅烷改性蓖麻油树脂乳液组分(A组分)、色浆组分(B组分)和无机原料组分(C组分)，经涂刷后可形成致密的漆膜，在性能上同时具备了聚氨酯材料不起尘，耐酸碱盐油的优点，也具备了水泥硬度高、强度大，使用寿命长、耐温的优势，还具有不起泡、美观、环保等特点，在施工上具有易操作、施工周期可控的优势，且产品适用范围宽。
本发明所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料，有机成膜主体为硅烷改性蓖麻油，硅烷改性蓖麻油可以在催化剂的作用下与水发生反应，催化硅氧烷断裂再结合形成硅-氧-硅键，继而形成立体网状结构，赋予材料极好的施工及应用性能；而由于甲基-(3-异氰酸丙基)二甲基硅烷在没有催化剂的作用下不会与水进行反应，因此整个硅烷改性蓖麻油树脂乳液组分可以稳定存在，且可以通过控制催化剂的配比量，调控整体漆膜的反应速度，即实现操作周期的可控性调节，从而赋予涂料极好的施工性；再者，本发明所述地坪材料中，由于甲基-(3-异氰酸丙基)二甲基硅烷在反应过程中并不涉及异氰酸酯，不会产生二氧化碳气体而影响施工搅拌不均匀导致的气泡等问题，具有使用安全、环保的优势；且硅氧烷对于各种无机材料低能表面具有极好粘接能力，因此其适用范围广，不仅可以用于水泥基面，在金属基材、木质基材等多种基面上都有良好的粘接，进一步扩大了整个地坪材料的应用领域；本发明所述地坪材料基于硅烷改性蓖麻油为有机成膜主体原料，借助于蓖麻油具有优异的耐热性、耐候性和耐化性，经过硅氧烷改性的蓖麻油，交联形成的漆膜具有硬且韧的特点，且其耐热、耐酸、耐碱、耐盐、耐油、耐磨、耐冲击等性能均具有良好的效果，而且，由于有机成膜物质中不含有苯环，具有极好的耐候性，可以户外使用不变色，具有涂装后的漆膜具有不黄变的优势。
本发明所述地坪材料的无机成膜主体为525白水泥，经过减水剂的加入，水泥需水量更少，强度更高，使用寿命更长；且水泥成型后形成的细小孔隙，被硅氧烷改性蓖麻油交联固化后封堵，继而形成良好的防水层。
具体实施方式
下面将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。
本发明如下实施例中，所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料包括独立包装的A组分、B组分和C组分；其中，
所述A组分为硅烷改性蓖麻油树脂乳液组分，其中：
所述硅烷改性蓖麻油按照如下步骤制备：在三口烧瓶中加入一级精炼蓖麻油多元醇，在氮气保护下，经过110℃下真空脱水2小时后，降温至82℃，再通过恒压滴液漏斗缓慢加入甲基-(3-异氰酸丙基)二甲基硅烷，滴加完成后反应2.5小时，所得产物倒入容器中密封备用，即为硅烷改性蓖麻油；
所述乳化剂为十二烷基二苯醚二磺酸钠，具体采用CALFAX DB-45；
所述B组分为色浆组分，其中：
所述增塑剂为环氧大豆油，具体选用淄博凯联化工ESO-KLO1；
所述分散剂为高分子分散剂，具体选用BYK-2152；
所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，具体选用江苏飞拓KF-102；
所述色粉为有机色粉或无机色粉中的一种或几种的复配；
所述石英粉为600目-1250目石英粉；
所述C组分为无机原料组分，其中：
所述水泥为525硅酸盐白水泥，具体选用阿尔博P.W 52.5；
所述减水剂为三聚氰胺体系，具体选用巴斯夫减水剂F10；
所述级配沙为磨圆石英砂，具体目数在10-180之间。
实施例1
本实施例所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的原料体系组成见下表1。
表1实施例1原料体系组成
本实施例所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)A组分的制备
在三口烧瓶中加入选定重量份数的一级精炼蓖麻油多元醇，在氮气保护下，经过110℃下真空脱水2小时后，降温至82℃，再通过恒压滴液漏斗缓慢加入甲基-(3-异氰酸丙基)二甲基硅烷，滴加完成后反应2.5小时，所得产物倒入容器中密封备用；
取上述自硅烷改性蓖麻油中加入CALFAX DB-45，在2000rpm下高速分散30min，提高转速至5000rpm，边搅边加入去离子水，搅拌20min后，得到A组分；
(2)B组分的制备
将ESO-KLO1和BYK-2152在1000rpm下分散10min，加入行星式球磨机研磨罐中，再加入3mm研磨锆珠和酞青绿，经公转300rpm下研磨至细度15微米，加入600目石英粉，公转200rpm下研磨3min，研磨后加入KF-102，再次公转200rpm下研磨3min，得到B组分；
(3)C组分的制备
将P.W 52.5、F10、磨圆石英砂按比例加入卧式罐磨仪中，800rpm下分散20min，得到C组分；
(4)包装
分别将上述A组分、B组分和C组分进行单独包装，即得。
本发明所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料在使用时，分别将A组分、B组分和C组分通过机械搅拌均匀，通过刮涂的方式均匀涂布在水泥基面上制得产品样品。
实施例2
本实施例所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的原料体系组成见下表2。
表2实施例2原料体系组成
本实施例所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)A组分的制备
在三口烧瓶中加入一级精炼蓖麻油多元醇，在氮气保护下，经过110℃下真空脱水2小时后，降温至82℃，再通过恒压滴液漏斗缓慢加入甲基-(3-异氰酸丙基)二甲基硅烷，滴加完成后反应2.5小时，所得产物倒入容器中密封备用；
取上述硅烷改性蓖麻油中加入CALFAX DB-45，在2000rpm下高速分散30min，提高转速至5000rpm，边搅边加入去离子水，搅拌20min后，得到A组分；
(2)B组分的制备
将ESO-KLO1和BYK-2152在1000rpm下分散10min，加入行星式球磨机研磨罐中，再加入3mm研磨锆珠和酞青绿，公转300rpm下研磨至细度15微米，加入600目石英粉，公转200rpm下研磨3min，研磨后加入KF-102，再次公转200rpm下研磨3min，得到B组分；
(3)C组分的制备
将P.W 52.5、F10按比例加入卧式罐磨仪中，800rpm下分散20min，得到C组分；
(4)包装
分别将上述A组分、B组分和C组分进行单独包装，即得。
本发明所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料在使用时，分别将A组分、B组分和C组分通过机械搅拌均匀，通过滚涂的方式均匀涂布在马口铁上制得产品样品。
实施例3
本实施例所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的原料体系组成见下表3。
表3实施例3原料体系组成
本实施例所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)A组分的制备
在三口烧瓶中加入一级精炼蓖麻油多元醇，在氮气保护下，经过110℃下真空脱水2小时后，降温至82℃，再通过恒压滴液漏斗缓慢加入甲基-(3-异氰酸丙基)二甲基硅烷，滴加完成后反应2.5小时，所得产物倒入容器中密封备用；
取上述硅烷改性蓖麻油中加入CALFAX DB-45，在2000rpm下高速分散30min，提高转速至5000rpm，边搅边加入去离子水，搅拌20min后，得到A组分；
(2)B组分的制备
将ESO-KLO1和BYK-2152在1000rpm下分散10min，加入行星式球磨机研磨罐中，再加入3mm研磨锆珠和酞青绿，公转300rpm下研磨至细度15微米，加入600目石英粉，公转200rpm下研磨3min，研磨后加入KF-102，再次公转200rpm下研磨3min，得到B组分；
(3)C组分的制备
将P.W 52.5、F10、磨圆石英砂按比例加入卧式罐磨仪中，800rpm下分散20min，得到C组分；
(4)包装
分别将上述A组分、B组分和C组分进行单独包装，即得。
本发明所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料在使用时，分别将A组分、B组分和C组分通过机械搅拌均匀，通过滚涂的方式均匀涂布在马口铁上制得产品样品。
实施例4
本实施例所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的原料体系组成见下表4。
表4实施例4原料体系组成
本实施例所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)A组分的制备
在三口烧瓶中加入一级精炼蓖麻油多元醇，在氮气保护下，经过110℃下真空脱水2小时后，降温至82℃，再通过恒压滴液漏斗缓慢加入甲基-(3-异氰酸丙基)二甲基硅烷，滴加完成后反应2.5小时，所得产物倒入容器中密封备用；
取上述硅烷改性蓖麻油中加入CALFAX DB-45，在2000rpm下高速分散30min，提高转速至5000rpm，边搅边加入去离子水，搅拌20min后，得到A组分；
(2)B组分的制备
将ESO-KLO1和BYK-2152在1000rpm下分散10min，加入行星式球磨机研磨罐中，再加入3mm研磨锆珠和酞青绿，公转300rpm下研磨至细度15微米，加入600目石英粉，公转200rpm下研磨3min，研磨后加入KF-102，再次公转200rpm下研磨3min，得到B组分；
(3)C组分的制备
将P.W 52.5、F10、磨圆石英砂按比例加入卧式罐磨仪中，800rpm下分散20min，得到C组分；
(4)包装
分别将上述A组分、B组分和C组分进行单独包装，即得。
本发明所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料在使用时，分别将A组分、B组分和C组分通过机械搅拌均匀，通过滚涂的方式均匀涂布在马口铁上制得产品样品。
实施例5
本实施例所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的原料体系组成见下表5。
表5实施例5原料体系组成
本实施例所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)A组分的制备
在三口烧瓶中加入一级精炼蓖麻油多元醇，在氮气保护下，经过110℃下真空脱水2小时后，降温至82℃，再通过恒压滴液漏斗缓慢加入甲基-(3-异氰酸丙基)二甲基硅烷，滴加完成后反应2.5小时，所得产物倒入容器中密封备用；
取上述硅烷改性蓖麻油中加入CALFAX DB-45，在2000rpm下高速分散30min，提高转速至5000rpm，边搅边加入去离子水，搅拌20min后，得到A组分；
(2)B组分的制备
将ESO-KLO1和BYK-2152在1000rpm下分散10min，加入行星式球磨机研磨罐中，再加入3mm研磨锆珠和酞青绿，公转300rpm下研磨至细度15微米，加入600目石英粉，公转200rpm下研磨3min，研磨后加入KF-102，再次公转200rpm下研磨3min，得到B组分；
(3)C组分的制备
将P.W 52.5、F10、磨圆石英砂按比例加入卧式罐磨仪中，800rpm下分散20min，得到C组分；
(4)包装
分别将上述A组分、B组分和C组分进行单独包装，即得。
本发明所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料在使用时，分别将A组分、B组分和C组分通过机械搅拌均匀，通过滚涂的方式均匀涂布在马口铁上制得产品样品。
实施例6
本实施例所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的原料体系组成见下表6。
表6实施例6原料体系组成
本实施例所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的制备方法同实施例1。
实施例7
本实施例所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的原料体系组成见下表7。
表7实施例7原料体系组成
本实施例所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的制备方法同实施例1。
对比例1
本对比例所述水性聚氨酯砂浆与实施例1所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的区别仅在于，使用多苯基多亚甲基多异氰酸酯PM200代替异氰酸酯硅烷进行交联蓖麻油，因反应速率原因，不再添加催化剂KF102，体系组成见下表8。
表8对比例1原料体系组成
本实施例所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)A组分的制备
在蓖麻油中加入CALFAX DB-45，在2000rpm下高速分散30min，提高转速至5000rpm，边搅边加入去离子水，搅拌20min后，得到A组分；
(2)B组分的制备
将ESO-KLO1和BYK-2152在1000rpm下分散10min，加入行星式球磨机研磨罐中，再加入3mm研磨锆珠和酞青绿，经公转300rpm下研磨至细度15微米，加入600目石英粉，公转200rpm下研磨3min，研磨后加入KF-102，再次公转200rpm下研磨3min，得到B组分；
(3)C组分的制备
将P.W 52.5、F10、磨圆石英砂按比例加入卧式罐磨仪中，800rpm下分散20min，得到C组分；
(4)包装
分别将上述A组分、B组分、C组分和D组分进行单独包装，即得。
本发明所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料在使用时，分别将A组分、B组分、C组分和D组分通过机械搅拌均匀，通过刮涂的方式均匀涂布在水泥基面上制得产品样品。
实验例
分别对上述实施例1-5及对比例1中制得地坪涂料的产品性能进行检测，检测指标和检测结果如下表9所示。
表9实施例1-5制得的产品与对比例1基本性能指标对比
由上表数据可知，本发明水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料具有极好的性能，在各方面均有极佳的性能，尤其是在操作期和耐人工气候老化上，相对于普通水性聚氨酯砂浆存在难以超越的优势。另外，不同基材上的抗冲击效果，也体现了其多种基材良好的粘接性和良好的自身强度。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料，其特征在于，包括彼此独立包装的A组分、B组分和C组分；
所述A组分为硅烷改性蓖麻油树脂乳液组分，包括如下重量份的组分：
硅烷改性蓖麻油 40-85重量份；
乳化剂 0-10重量份；
水 20-55重量份；
其中，所述硅烷改性蓖麻油包括经硅烷偶联剂改性的蓖麻油多元醇；
所述硅烷偶联剂为甲基-(3-异氰酸丙基)二甲基硅烷；
所述B组分为色浆组分，包括如下重量份的组分：
所述C组分为无机原料组分，包括：
水泥 50-200份；
减水剂 1-5份；
级配沙 0-500份。
2.根据权利要求1所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料，其特征在于，所述A组分中：
所述乳化剂包括十二烷基二苯醚二磺酸钠。
3.根据权利要求1或2所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料，其特征在于，所述B组分中：
所述增塑剂包括环氧大豆油；
所述分散剂包括高分子分散剂；
所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡；
所述色粉包括有机色粉和/或无机色粉；
所述石英粉的粒径为600目-1250目。
4.根据权利要求1或2所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料，其特征在于，所述C组分中：
所述水泥包括硅酸盐水泥；
所述减水剂包括三聚氰胺体系减水剂；
所述级配沙包括磨圆石英砂，目数在10-180之间。
5.一种制备权利要求1-4任一项所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取选定量的所述硅烷改性蓖麻油、乳化剂和水混合，得到所需A组分；
(2)取选定量的所述增塑剂和分散剂混合，并加入所述色粉、石英粉和催化剂进行研磨，得到所需B组分；
(3)取选定量的所述水泥、减水剂和级配沙混合，得到所需C组分；
(4)分别将上述A、B、C组分进行独立包装，即得。
6.根据权利要求5所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的制备方法，其特征在于：
所述步骤(1)中，还包括2000-5000rpm转速下进行分散处理的步骤；
所述步骤(2)中，还包括在800-1200rpm转速下进行分散处理的步骤；
所述步骤(2)中，所述研磨步骤的转速为200-300rpm；
所述步骤(3)中，还包括在500-1000rpm转速下进行分散处理的步骤。
7.根据权利要求5或6所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的制备方法，其特征在于，所述方法还包括制备所述硅烷改性蓖麻油的步骤，具体包括：将所述蓖麻油多元醇在保护气氛下进行真空脱水的步骤，以及，加入所述硅烷偶联剂进行改性反应的步骤；其中，
所述蓖麻油多元醇与所述硅烷偶联剂的质量比为35-60：20-37。
8.根据权利要求7所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的制备方法，其特征在于，所述硅烷改性蓖麻油的制备步骤中：
所述真空脱水步骤的温度为100-120℃；
所述改性反应步骤的温度为80-85℃。
9.权利要求1-4任一项所述水性硅烷改性蓖麻油砂浆地坪涂料的使用方法，其特征在于，包括分别将所述A组分、B组分和C组分混匀的步骤，以及，将所得混合料进行涂布的步骤。
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