CN1202086A - 过滤嘴香烟 - Google Patents

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Abstract

一种过滤嘴香烟,其过滤嘴a)含有纤维状过滤材料,b)含有添加剂,其量为少于过滤嘴纤维重量的15%和c)当抽吸一支类似的不透气的但不含添加剂的过滤嘴香烟时,过滤嘴具有的尼古丁保留值RN(%)(按照CORESTA介绍的方法9测定)满足下式:RN≥100*(1-D)其中:D=exp(A*B+C),其中,当过滤嘴长度≤25mm时,A=21mm-过滤嘴长度(mm)或当过滤嘴长度>25mm时A=-4mm,B=9.3*10-3(1/mm)和C=-(d4*△p*K+L)其中,d=过滤嘴直径(mm)△p=过滤嘴的吸入阻力(mm水压),K=1.0228*10-6(1/(mm4*mm水压))和L=0.2334。使用所述的过滤嘴并且按照Ames试验用过滤TA98测定,使诱变作用物质比其它的香烟成分选择性过滤好于至少10%是可能的。描述了一种生产这种过滤嘴香烟的特别适合的方法。

Description

过滤嘴香烟
本发明涉及过滤嘴香烟,其过滤嘴含有作用于香烟烟雾的抗诱变添加剂。
抗诱变物质是食品工艺学中已知的。人们已经对出现在食品中越来越多的致变物以及它们的沉积机理进行了研究并进行了描述(参阅P.Grasso,C.O.′Hare,Chemical Carcinogens ACS Monograph(Ch.E.Searle ed.),美国化学协会,华盛顿,1976,700-728页)。现今人们认为食品中最活性的致变物是蛋白质的一定热解产物,如化合物Tr-P1,Tr-P2,Glu-P1,Glu-P2和IQ(参阅K.Wakabayashi,M.Nagao,H.Esumi,T.Sugimura;Cancer Research,52,1992,2092-2098页)。在生物的诱变性试验中,如专家们熟知的Ames试验(Ames et al,用沙门氏菌属/哺乳动物-微粒体诱变性试验测定致癌物和致变物的方法.,Mutat.Res.31,347-364页和C.Smith et al.;Mutation Research 279,1992,61-73页),这些致变物显示出极高的诱变潜能。在活的生物体中的上述化合物无疑能被高度有效地束缚在通常的植物或蔬菜食品成分的水相中,然而作为水不溶的复杂化合物被从新陈代谢作用中有效地除去。因此抗诱变作用物质尤其是所描述的叶绿酸,氯化血红素和其外相关的衍生物(参阅R.Dashwood,D.Gno;Environmental and Molecular Mutagenesis,22,193,166-171页,S.Arimoto,H.Hayatsu;Mutation Research,213,1989,217-226页,和Kato et al,Mutation Research,246,1991,169-178页)。
专家们熟知使用Ames试验测定香烟烟雾的诱变作用。但是,不清楚和所争论的是香烟烟雾的诱变作用有效起因于什么物质组。因此,就在Ames试验中的作用而论,尽管已经能清楚的证明一定的物质组(working group)在香烟烟雾中的诱变潜能可以被忽略,但是就已被引用的多环烃和芳香烃和各种亚硝胺(参阅E.L.Wynder and D.Hoffmann;“Smoking and LungCancer:Challengs and Opporatunities”,Cancer Research 54,5284页(1994))而论,因为在市场可购得的香烟的烟雾中的这类物质的浓度太低而不能解释在标准诱变测试中的结果。虽然,在专家之中仍在讨论,但不断地在Ames试验(TA 98和TA 99)中的烟雾冷凝物的活性主要起因于当烟草燃烧时多环、芳香胺的生成(参阅R.S.Lake et al: Fresh wholesmoke mutagenicity assay with YG salmonella strains”,在第48届Tobacco Chemist Research Conference上宣读的论文,25-28,9月,1994,和M.Mitsuko et al.Jpn.J.Cancer,Res.,77,1986,419-422页)。
为了有效地降低确定的烟雾成分,大量的出版物建议使用多种多样的添加剂。德国专利1300854描述了作为交联和补强剂的酸性羧烷基酯的应用。为了特别地增加尼古丁保留值,该专利公开了基于大量的其他出版物涉及的、作为过滤嘴添加剂的有机酸类的应用。这个想法的特殊优点是添加剂同时作为增塑剂并且容易进行过滤嘴的工业生产。但是,德国专利1300854没有提供关于如何从香烟烟雾中除去诱变物质的资料。有关DE-OS4320348的教导也相同,DE-OS 4320348也涉及作为过滤嘴添加剂的有机酸类的应用。
在德国专利1300854中所描述的过滤嘴纤维束中过滤嘴添加剂的有效性在一个丝纤度超过3 dtex的过滤嘴纤维束上得到了证明。然而,在德国专利1300854或DE-OS 4320348中都没有对在Ames试验中香烟烟雾的生物活性的可能降低提供任何详细说明。
DE-OS 2527234,JP 50-125100和JP 51-32799描述了更特别地用于过滤尼古丁的环糊精,特别是β-环糊精的应用。这种添加剂可以直接应用到乙酸纤维素过滤嘴或作为腔式过滤嘴的粒料。但是,所描述的数量非常高,按照两个日本申请和“主要地或专门地”按照DE-OS 2527234的数据,就是每个过滤嘴有30-80mg。对烟雾的生物活性的可能降低没有提供任何详细说明。
美国专利5409021描述了作为双层或三层腔式过滤嘴的香烟过滤嘴,该腔式过滤嘴中含有作为填充物的木质素。在实施例中提供的活性木质素的数量在22-66mg之间。已知的过滤嘴针对尼古丁,苯并[c,d]芘,CO,金属和烟草特有的亚硝胺是有效的。没有给出任何按照Ames试验(TA98)的生物活性降低的参考文献。使用的添加剂大约是过滤嘴纤维重量的20-50%。
EP-A-493026描述了用6-15%浓度的N,N-二(3-三乙氧基甲硅烷基-丙基)硫脲单体充满的乙酸纤维素过滤嘴。该方法导致了对于多环芳烃、金属和烟草特有的亚硝胺的过滤嘴活性的增加。在使用的过滤嘴的保留值上没有给出任何报导。在Ames试验(TA98)中,对烟雾的生物活性没有给出任何详细说明。
俄国专利2010546是EP-A-0493026和美国专利5409021技术的结合。
JP-5-23159描述了具有鞣花酸添加剂的香烟过滤嘴并且还给出了其抗诱变作用的参考。推荐的添加剂的量是每个过滤嘴1-10mg。按照Ames试验(TA98)没有证明其抗诱变作用。
EP-A-0246330描述了在Ames试验(TA98)中通过活化的纤维素粉末、乙酸纤维素离子交换剂或粉末状掺杂氯化血红素乙酸纤维素减少诱变。实施例专门描述了腔式过滤嘴。为了使获得的有效诱变的降低超过10%,粉末量高于所用的过滤嘴纤维重量的15%。在乙酸酯纤维或单过滤嘴之间散布添加剂也一定是可能的。对这种方法的有效性没有给出进一步的详细说明。在Ames试验(TA98)中,试验表明,只有当每个过滤嘴的添加剂的量大于10mg,获得超过10%的作用才是可能的。
在前面提到的现有技术的基础上,本发明的任务是,提供在开头所述类型的过滤嘴香烟,其中用这种方式过滤烟草的烟雾,即按照Ames试验用过滤TA98测定,使诱变作用物质比其它的香烟成分选择性过滤至少好于10%、特别是超过20%。本发明还提供了将添加剂施加于过滤嘴的特别适合的方法。
按照本发明的一种香烟过滤嘴解决了这个问题,该香烟过滤嘴含有作用于香烟烟雾的抗诱变作用添加剂,其中过滤嘴a)含有纤维状过滤材料,b)含有添加剂,其量为少于过滤嘴纤维重量的15%和c)当抽吸一支类似的不透气的但不含添加剂的过滤嘴香烟时,过滤嘴具有的尼古丁保留值RN(%)(按照CORESTA介绍的方法9测定)满足下式:
      RN≥100*(1-D)
其中:
      D=exp(A*B+C),
其中,当过滤嘴长度≤25mm时
      A=21mm-过滤嘴长度(mm)或
      当过滤嘴长度>25mm时
      A=-4mm,
      B=9.3*10-3(1/mm)和
      C=-(d4*Δp*K+L)
      其中d=过滤嘴直径(mm)
          Δp=过滤嘴的吸入阻力(mm水压),
          K=1.0228*10-6(1/(mm4*mm水压))和
          L=0.2334
如已经陈述的那样,过滤嘴结构是绝对重要的。人们意想不到地发现,为了达到本发明方法的效果,具有这样一种最小保留值是必要的,在目前市场上可购得香烟的过滤嘴中几乎不能获得该保留值。在本申请的范围内,尼古丁的保留值常作为指示值。
香烟过滤嘴的过滤能力除了依赖于过滤嘴材料的物质特性外,还依赖于过滤嘴的尺寸如直径和过滤嘴长度,以及过滤嘴中的压降(在香烟工业中用术语吸入阻力来表示压降)。
香烟必要的过滤能力、特别是尼古丁保留值可用下列经验测定方程表示:
        RN≥100*(1-D)    (I)
其中RN表示尼古丁保留值(%),D是过滤嘴的尼古丁穿透率。与尼古丁有关的过滤嘴的穿透率可从下列方程测算:
        D=exp(A*B+C)
其中变量A描述在过滤嘴长度上过滤能力的相关性。通过从超过标准长度的过滤嘴长度l0中减去过滤嘴长度l来计算变量A:
        A=l0-l
其中l=用mm表示的过滤嘴长度,l0=21mm=超过标准长度的过滤嘴长度。
为了解决本发明的问题,在过滤嘴长度超过25mm的情况下,人们意想不到地发现,增加最小保留值不需要与过滤嘴长度的增加一致,就过滤嘴长度来说超过25mm,A为-4mm。
B是常数,测定为B=9.3*10-3(1/mm)
变量C描述在直径和吸入阻力上过滤能力的相关性:
    C=-(d4*Δp*K+L)
其中d=过滤嘴直径(mm)
  Δp=过滤嘴的吸入阻力(mm水压),
    K=1.0228*10-6(1/(mm4*mm水压))和
    L=0.2334
其中常数K和L表示按照上述对于一定的最小保留值测定的材料常数。
用来测定最小保留值的烟气是使用CORESTA 2号香烟检测器(参阅Coresta Approved Monitor No.2(CM2),borgwaldt technik D-22525Hamburg)制得的烟雾。但是,由于该产品只有一个确定的直径,对于其它所使用的香烟直径,用相同烟草(烟熏)的烟丝棒,棒纸,模(casing)和烟草密实层制成烟支。由于尼古丁保留值不依赖于烟支尺寸,并且当使用烟熏烟草时,香烟过滤嘴的尼古丁保留值和凝结物保留值是等同的(G.Lipp:Beitrage zur Tabakforschung 3,109(1965)),因此对测定保留值的方法不苛刻。
按照本发明,用在过滤嘴香烟中的纤维状过滤材料性质是不苛刻的。例如,所述的材料可以是聚丙烯纤维,粘胶纤维,聚酯和特别是纤维素材料。特别优选乙酸纤维素。纤维状过滤材料可以以过滤嘴束或无纺织物形式使用。使用乙酸纤维素过滤嘴束有着特别的优点。如果使用无纺织物,较优选包括纸,但还可能使用高微丝化的纤维束纤维的无纺织物或所说的融喷法无纺织物和纺粘型无纺织物。关于乙酸纤维素过滤嘴束,较优选包括具有低于3dtex纤度的人造棉和/或长丝,特别优选纤度为1.0-2.7dtex。那么可获得特别好的过滤作用。
用透气过滤嘴也能增加所希望的过滤作用。EP-B-368065提供了有关过滤嘴的另外的参考。人们知道在透气香烟中挥发物的沉积(特别是易挥发蒸汽)随着排气量的增加而增加。在本发明中排气量至少为15%,特别优选20-70%。
在本发明的范围内,存在于过滤嘴香烟中的添加剂的量低于过滤嘴纤维重量的15%。这么低的比例是令人惊奇的,并且其唯一的可能性是由于特殊的过滤嘴结构,其特殊的过滤嘴结构是本发明过滤嘴香烟的特征。选择有益的添加剂可以进一步显著地降低该值。因此,如果存在的添加剂的量低于过滤嘴纤维重量的10%、特别是低于7%是可能的和有益的。最小值大约是过滤嘴纤维重量的0.5%。可使用具有特殊优点和作用的不同化合物组,并且以与氨基酸或蛋白质的热解产物有关的选择性过滤方式起作用。这包括此前和食品技术一起所解释的化合物Tr-P1等等。这特别涉及到a)以酸,酸的酸性盐和/或酸性的羧酸酯形式的添加剂,b)以大分子、亲水的、为了配位结合低分子量物质而具有内部孔穴的有机化合物形式的添加剂,c)以酚式化合物形式的添加剂和/或d)以用于低分子量物质的配位剂形式的添加剂。这些化合物组包括:组a)酸式柠檬酸酯(该化合物同时用作乙酸纤维素的增塑剂并且能容易通过配料和计量增塑剂继续使用,优选与其它的增塑剂混合),辛二酸,酸性的马来酸-,富马酸-和/或己二酸酯类,特别是以烷基酯形式,优选甲基酯和乙基酯,b)以多糖类和/或低聚糖类形式的添加剂,特别是以活性纤维素和淀粉衍生物和/或环糊精,其中特别优选β-环糊精,和天然蛋白质,特别是β-乳球蛋白形式的添加剂,c)以鞣花酸和/或木质素形式的添加剂和d)以卟啉金属配合物形式的添加剂,在结构上可从血红蛋白或叶绿素或维生素B12分辨出来,已经证明叶绿酸特别有效,是因为它在甘油三乙酸酯中完全充分溶解,为了相同的应用,在过滤嘴制造过程中借助于有效量的增塑剂。在上述提到的多酚中的特殊优点是快速得到在对于乙酸纤维素的其它增塑剂和中具有良好溶解度的木质素类。这导致在标准过滤嘴生产方法中应用添加剂没有问题。
解决本发明问题的另一优点是在香烟生产过程中使用具有特别低蛋白质含量的烟草混合物。该方法降低了诱变物质的形成。
可以按照常规的方法生产本发明的过滤嘴香烟。但是,在常规过滤嘴束的生产中,优选将添加剂加到产自纤维状过滤材料的过滤嘴中,特别是以乙酸纤维素形式与增塑剂、特别是以甘油三乙酸酯的形式混合。
本发明得到下述优点:所选用的过滤构思使得用最少添加剂获得必要的效果成为可能。另外,为了改进过滤效果,从权利要求中定义的物质组中选择最佳添加剂。该优点是发现了必需被选择过滤的特殊的诱变作用物质。在较高级生物的细胞培养物中,如细胞培养物V79的田鼠细胞测试,能完全确认在Ames试验中所证明的效果。这清楚的说明了本发明与健康和吸烟问题的关系。本发明另一重要优点是特别适于工业生产过滤嘴,而不需要对现有技术的任何显著改变就能实现。
用下面的实施例进一步说明本发明。实施例
纤维状过滤嘴材料是基于不同特性的2,5-乙酸酯纤维素制得的过滤嘴束。所使用的过滤嘴束的重要特性可以从由Technical Customer ServicingDepartment of Rhodia Filtertow of Rhone-Poulenc RhodiaAG,Freiburg,Germany出版的1994年9月的手册Die Qualitatum RhodiaFilter Tow获得。缩写“SK”和“HK”分别表示RHONE-POULENC的专用的过滤嘴束所用的卷曲指数。用具有Korber AG(Hauni-Werke),汉堡,德国的棒材部分AF2的过滤嘴棒材机KDF2生产过滤嘴。过滤嘴棒尺寸是7.8×120mm。所用的过滤嘴卷纸是Julius Glatz,Papierfabriken,莱登菲尔斯,德国的牌号F 796-28的纸。所用的添加剂通过增塑剂与甘油三乙酸酯混合。所用的添加剂是柠檬酸二乙酯(CDE)(Boehringer MannheimGmbH,Chemische Fabrik,曼海姆,德国,Art.663502)和木质素(Lignin-organosolv of Aldrich-Chemie,斯坦海姆,德国,Art.37,101-7)。用不同重量的、有和没有增塑剂的过滤嘴棒测量增塑剂。基于增塑剂的量和在甘油三乙酸酯中增塑剂的浓度计算添加剂的量。下面的表I给出所生产的过滤嘴棒的详细说明:
表1
  样品牌号     纤度   吸入阻力(mm水压)   纤维重量(mg)    增塑剂的量   添加剂类型和数量
    A1.5  1.5 Y 30 SK     462     530      6.9     --
    A3.0  3.0 Y 35 HK     412     663      7.8     --
    A8.0  8.0 Y 35 HK     182     638      7.9     --
   B1.5-1  1.5 Y 30 SK     452     527      8.4     2.6CDE
   B1.5-2  1.5 Y 30 SK     465     527     13.9     4.3CDE
    B3.0  3.0 Y 35 HK     422     667      8.3     2.5CDE
    B8.0  8.0 Y 35 HK     174     636      8.0     2.4CDE
    C1.5  1.5 Y 30 SK     457     521     13.8    1.0木质素
    C3.0  3.0 Y 35 HK     421     665     13.9    1.0木质素
    C8.0  8.0 Y 35 HK     186     651     13.2    1.0木质素
注意:在表I的详细说明中,“纤度”栏是指:第一数字表示长丝的旦尼尔,第二个数字表示过滤嘴束的旦尼尔除以1000,“Y”代表长丝横断面的形状。
将过滤嘴棒切成长度20mm并将其粘到CORESTA香烟监测器的烟草棒上,并且按照CORESTA所推荐的方法22和23吸烟。按照CORESTA所推荐的方法7和9测定尼古丁和尼古丁的保留值。切成规定长度的过滤嘴(长度=20mm)的吸入阻力与表I中所给出的(以切定长度与原始长度的比值)过滤嘴棒(长度=120mm)的吸入阻力值有关。
用Ames试验(Maron,Dorothy M.and Ames,Bruce N.,Revised Methodsfor the Salmonella mutagenicity test,Mutation Research,113(1983)173-215,考虑在OECD Guideline for Testing of Chemical No.471,5月26日,1983年中描述的通常的主要条件)测试凝结物的诱变作用。用具有新陈代谢活性的细菌过滤TA 98进行所有测试。按照CORESTA的标准22和23获得Ames试验的凝结物。由于当吸食试验香烟时,试验过滤嘴的过滤嘴活性不均匀,使凝结物的量不同,为了提供特殊的信息,即不依赖凝结物量的诱变,对凝结物的溶液进行相同的稀释。按下列方法萃取吸食的Cambridge过滤嘴并且稀释。用50ml的乙醇萃取Cambridge过滤嘴,选择吸附60分钟,随后在锥形烧瓶中摇晃。将溶液的一个等分取出并且在310nm波长用UV分光光度法测定其吸收。然后用这样一种纯计算的方法稀释原始的凝结物溶液,使其吸收为2.0。相应的湿润的凝结物的浓度作为湿润的凝结物(约4mg/ml乙醇)的水分和尼古丁含量的函数。然后在Ames试验TA 98中使用该溶液的等分部分(5,10,20,30,40,50μl)。通常在5-50μl范围内,剂量-作用有线性关系,所以可计算在特殊的凝结物溶液中诱变的降低。下面表II给出了用40μl凝结物溶液测定诱变降低的值(在Ames试验中的降低%)。用试验香烟A3.0的突变体用作参考并定为100%。在表II的最后一栏中,负值相应于与此比较的降低的诱变,正值相应于与此比较的提高的诱变。
表II总结了吸烟值和结果:
表II
    样品      mg尼古丁     mg凝结物   %尼古丁保留值   按照方程(I)的100*(1-D)      %在Ames试验中的降低
    A1.5     0.65     11.7     47.2     40.3     +2
    A3.0     0.74     13.4     37.5     38.4      0
    A8.0     0.94     16.4     25.1     28.7     -8
   B1.5-1*     0.56     11.8     56.4      --     -44
   B1.5-2*     0.52     11.4     59.0      --     -62
    B3.0     0.64     13.5     50.4      --     -10
    B8.0     0.82     16.9     36.6      --     +5
    C1.5*     0.68     11.7     47.3      --     -40
    C3.0     0.77     13.5     40.1      --     -3
    C8.0     0.99     16.3     24.7      --     +8
*按照本发明的实施例
根据实施例来推测,随着添加剂量的增加,其抗诱变作用(尤其参阅样品B1.5-2)也增加,但是所使用的添加剂的量与已知的过滤嘴具有的添加剂的量相比是很小的。这意味着按照本发明用相对少量的添加剂可使诱变降低很多。所测量的实施例B和C的尼古丁保留值仅仅具有说明功能。特别是实施例B显示按照德国专利1300854所教导的、用柠檬酸二乙酯能显著提高尼古丁的保留值。

Claims (19)

1.一种过滤嘴香烟,其过滤嘴含有作用于香烟烟雾的抗诱变添加剂,其特征在于,过滤嘴
a)含有纤维状过滤材料,
b)含有添加剂,其量为少于过滤嘴纤维重量的15%和
c)当抽吸一支类似的不透气的但不含添加剂的过滤嘴香烟时,过滤嘴具有的尼古丁保留值RN(%)(按照CORESTA介绍的方法9测定)满足下式:
      RN≥100*(1-D)
其中:
      D=exp(A*B+C),
其中,当过滤嘴长度≤25mm时
      A=21mm-过滤嘴长度(mm)或
      当过滤嘴长度>25mm时
      A=-4mm,
      B=9.3*10-3(1/mm)和
      C=-(d4*Δp*K+L)
其中,d=过滤嘴直径(mm)
      Δp=过滤嘴的吸入阻力(mm水压),
      K=1.0228*10-6(1/(mm4*mm水压))和
      L=0.2334。
2.按照权利要求1的过滤嘴香烟,其特征在于,没有添加剂的过滤嘴的尼古丁保留值RN比100*(1-D)高至少2%点、优选至少为5%点。
3.按照权利要求1或2的过滤嘴香烟,其特征在于,添加剂的量小于过滤嘴纤维重量的10%、优选小于7%。
4.按照权利要求1-3中任一项的过滤嘴香烟,其特征在于,过滤嘴含有作为纤维状过滤嘴材料的乙酸酯纤维素过滤嘴束,它含有纤度低于3dtex的人造棉和/或长丝,优选纤度为1.0-2.7dtex。
5.按照前述任一权利要求的过滤嘴香烟,其特征在于,过滤嘴是透气的。
6.按照权利要求5的过滤嘴香烟,其特征在于,过滤嘴具有的透气度至少为15%、优选20-70%。
7.按照前述至少一个权利要求的过滤嘴香烟,其特征在于,添加剂是酸,一种酸的酸性盐,和/或一种酸性的羧酸酯。
8.按照权利要求7的过滤嘴香烟,其特征在于,添加剂以辛二酸、酸式柠檬酸-、马来酸-、富马酸-和/或己二酸酯的形式存在。
9.按照权利要求1-6中至少一项的过滤嘴香烟,其特征在于,添加剂以大分子、亲水的、为了配位结合低分子量物质而具有内部孔穴的有机化合物形式存在。
10.按照权利要求9的过滤嘴香烟,其特征在于,添加剂以多糖类和/或低聚糖类形式存在。
11.按照权利要求10的过滤嘴香烟,其特征在于,添加剂以淀粉和/或环糊精形式存在,优选β-环糊精。
12.按照权利要求9的过滤嘴香烟,其特征在于,添加剂以蛋白质形式存在。
13.按照权利要求1-6中至少一项的过滤嘴香烟,其特征在于,添加剂以酚化合物形式存在。
14.按照权利要求13的过滤嘴香烟,其特征在于,添加剂以鞣花酸和/或木质素形式存在。
15.按照权利要求1-6中至少一项的过滤嘴香烟,其特征在于,添加剂以用于低分子量物质的配位剂形式存在。
16.按照权利要求15的过滤嘴香烟,其特征在于,添加剂以卟啉金属配合物形式存在。
17.按照权利要求1-16中至少一项的过滤嘴香烟,其特征在于,添加剂以与增塑剂的混合物形式、优选以甘油三乙酸酯的形式施用到纤维状过滤嘴材料上。
18.按照权利要求1-17中至少一项的过滤嘴香烟,其特征在于,过滤嘴部分是双-或多过滤嘴结构。
19.按照前述至少一个权利要求的过滤嘴香烟的制备方法,其特征在于,在常规的过滤嘴棒生产中,将添加剂施用于由纤维状过滤材料制得的过滤嘴,添加剂优选以与增塑剂混合的乙酸纤维素形式、增塑剂优选以甘油三乙酸酯的形式存在。
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