CN1401494A - 喷墨记录设备用的树脂性过滤体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种喷墨记录设备用的树脂性过滤体，其通过下述方法获得：在树脂熔化体中加入食盐，该树脂选自聚乙烯和聚丙烯中的至少一种，该聚乙烯的数均分子量在30,000～80,000的范围内，该聚丙烯的数均分子量在50,000～100,000的范围内；对所形成的混合物进行捏合，以便制备待模制的熔化体；对待模制的上述熔化体进行模制，以便获得模制件；用水对上述模制件进行冲洗，以便将上述盐从上述模制件上去除。
Description
技术领域
本发明涉及喷墨记录设备用的树脂性过滤体，该过滤体设置于喷墨记录设备中，以便俘获已进入喷墨记录墨中的异物。
背景技术
喷墨记录是一种打印的方法，在该打印方法中，将墨作为较小的墨滴从微小喷嘴喷射，以便在记录材料的表面上记录字符或图像。已实际使用的上述喷墨记录方法包括：方法1)，即，通过电致伸缩器件，将电信号转换为机械信号，以便以间歇方式喷射位于喷嘴头中的墨，由此在记录材料的表面上记录字符或符号；方法2)，即，通过快速地将紧靠喷嘴孔的墨的部分加热，使位于喷嘴头内的墨产生气泡，从而通过气泡造成的体积增加，以间歇方式喷射墨，由此在记录材料的表面上记录字符或符号。
在上述方法，从喷嘴头喷射的墨是从安装于喷墨记录设备(打印机)上的墨盒供给的。该墨盒的外壳包括墨保持部件，其内渗透有墨。当使用打印机时，则排出存储于该墨盒中的墨。在这里，实际上从墨保持部件上脱落的粒状物质是墨的异物，其是造成缺陷的原因。该缺陷包括1)未按照所需量传送墨；2)干扰打印。为了消除这些缺陷，下述墨盒已公知，在该墨盒的墨通道中，设置有作为过滤体的金属网，以便俘获已进入喷墨记录墨中的异物。
但是，由于上述金属网具有高材料成本，并且必须将金属网的边缘熔接于墨通道的内壁上，以便确实将该金属网固定于墨通道上，故使墨盒的生产成本增加。
还有另一个问题。构成墨盒的多数部件常常由树脂，比如，聚丙烯形成。但是，当重复使用这样的树脂产品时，必须将上述金属网过滤体从墨盒上去掉。因此，采用金属网过滤体的墨盒的重复使用的适应性较差。
发明内容
本发明是针对上述的问题而提出的，因此，本发明的目的在于提供一种喷墨记录设备用的树脂性过滤体，其满足下述的1)～4)项的条件：
1)可以低成本制作；
2)可容易设置于喷墨记录设备(包括墨盒)的墨通道中，由此使喷墨记录设备的制造成本降低；
3)可使喷墨记录设备(包括墨盒)的重复使用的适应性令人满意；
4)可确实俘获已进入喷墨记录墨中的异物，同时调节喷墨记录设备中的墨，以便获得适合喷墨记录用的通道阻力。
本发明的其它目的和效果容易从下面的描述中得出。
本发明人进行了广泛的调查，以便完成上述目的。其结果是，他们吃惊地发现当将通过特定方法获得的树脂用作过滤体时，则可实现上述的目的。本发明是基于该发现而实现的。
也就是说，上述的目的通过下述方式实现，该方式为：提供一种喷墨记录设备用树脂性过滤体，该过滤体通过下述方法获得，该方法包括下述步骤：
在树脂熔化体中加入食盐，该树脂选自聚乙烯和聚丙烯中的至少一种，该聚乙烯的数均分子量在30,000～80,000的范围内，该聚丙烯的数均分子量在50,000～100,000的范围内；
对所形成的混合物进行捏合，以便制备待模制的熔化体；
对待模制的上述熔化体进行模制，以便获得模制件；及
用水对上述模制件进行冲洗，以便将上述盐从上述模制件上去除。
在优选的实施例中，在上述方法中所采用的上述树脂用量与上述食盐用量的比例按照重量百分比计，在4.5∶95.5～9.5∶90.5的范围内，上述食盐的粒径在100～300μm的范围内。
在不取决于用作母体的树脂的种类的情况下，可确定粒径。但是，无论是聚乙烯，还是聚丙烯的，选作为母体的树脂最好为具有耐热性，流动性，及熔化粘性的树脂，以便适合与食盐的捏合，模制，以及后续的盐提取的步骤。
附图说明
图1A为表示异物评价用的设备的整体的图；
图1B为固定夹具和固定件的放大的斜向图；
图2A为表示测定压力损失用的设备的示意图；
图2B表示从轴向看到的金属盘夹具。
具体实施方式
构成喷墨记录设备用的树脂性过滤体(可将其简称为“树脂性过滤体”)的树脂选自聚乙烯和聚丙烯中的至少一种。
上述每种聚乙烯的数均分子量在30,000～80,000的范围内。上述每种聚丙烯的数均分子量在50,000～100,000的范围内。
在采用其分子量小于最低限的聚乙烯或聚丙烯的场合，上述树脂性过滤体在与墨接触时，易于释放作为组成成份的聚乙烯或聚丙烯，这些颗粒进入上述墨，从而不能够实现本发明的上述目的。
另一方面，在采用其分子量大于最高限的聚乙烯或聚丙烯的场合，可使上述树脂具有较差的成形性，树脂性过滤体难于由其制备，从而不能够实现本发明的上述目的。
本发明所采用的聚乙烯可为已知的乙烯均聚物。上述聚乙烯可为通过高压法，中压法和低压法中的任何一种制备的聚乙烯，可采用低密度，中密度和高密度的聚乙烯中的任何一种。但是，从与食盐的混合和挤压模制效率的观点来说，最好采用具有低可结晶性和低软化温度的低密度的聚乙烯。这样的聚乙烯可用作下述低分子量的聚乙烯或线型聚乙烯的混合物，该低分子量的聚乙烯的数均分子量为10,000或更低。
本发明所采用的聚丙烯可为数均分子量为50,000或更高的已知的聚丙烯。当通过掺入大量的食盐而形成具有高孔隙率的过滤体时，特别是最好采用丙烯均聚物，因为其具有优良的流动性，尽管其熔点较低。上述聚丙烯可为共聚物，该共聚物具有结构单元，而非丙烯单元，上述共聚物可为无规共聚物，或嵌段共聚物。其优选的实施例为通过对丙烯和乙烯进行共聚化处理而制备的乙烯/丙烯的共聚物。
一般用作多孔物质用的材料的较宽范围的聚乙烯树脂和聚丙烯树脂可用作上述的聚乙烯和聚丙烯，它们的每种的平均分子量在上述规定的范围内。可使用该树脂的商售产品。其实施例包括由Sumitomo Chemical Co.，Ltd.生产的Sumitomo PE 1700(商品)，由Mitsui Chemicals，Inc.生产的Tafmer A4090。
本发明的树脂性过滤体按照下述方式生产。首先，在上述的树脂的熔化体中加入食盐(NaCl)，对所形成的混合物进行捏合，以便制备待模制的熔化体。对于上述树脂的熔化和后续的模制，最好采用已知的熔化模制方法。
上述树脂熔化时的温度取决于上述树脂的数均分子量。当采用其数均分子量在30,000～80,000的范围内的聚乙烯时，上述熔化温度一般在105～125℃的范围内。当采用其数均分子量在50,000～100,000的范围内的聚丙烯时，上述熔化温度一般在170～185℃的范围内。
上述树脂熔化物与食盐的捏合可在熔化模制的同时进行，或独立于该熔化模制而进行。
在上述捏合与熔化模制同时进行的场合，适当将树脂小颗粒和食盐送入到挤出成型机中，以便对该混合物进行捏合和模制。可采用各种挤出成型机。其实施例包括单螺旋绞刀的挤出成型机，以双螺旋绞刀的挤出成型机为代表的多螺旋绞刀的挤出成型机，排气式挤出成型机，柱塞挤出成型机，齿轮泵挤出成型机。在上述捏合和熔化模制作为不同的步骤而进行的场合，对于上述捏合，可采用各种已知的捏合装置。其实施例包括两辊混炼机，S浆片混炼机，班伯里密炼机，高速双螺旋绞刀的连续混合器，以及挤出成型机式的捏合机。
接着，将该待模制的熔化体模制成预定的形状，以便形成模制件。该模制件为由待模制的熔化体形成的模制件，其包括熔化树脂和分散在其中的食盐的颗粒。在该模制后，上述盐颗粒保持分散的状态。
最后，用水对已获得的模制件进行冲洗，以便将盐从其上去除。于是，可获得本发明的树脂性过滤体，其在曾经有盐颗粒存在的部分具有小孔。虽然不特别限定用水对该模制件进行冲洗的方法，但是采用一般使用的方法，以便使该模制件浸泡于水。
在该方法中，根据上述模制件的厚度，调节盐提取所需的时间。为了提高提取的效率，可将能够确实提取盐的方法，比如，压延加工，手动挤压，借助超声波清洗器的超声波辐射与上述浸泡步骤组合。
由于用作原料的上述树脂和食盐的成本较低，及可采用普通的熔化模制方法，故可以低于上述的金属网过滤体的成本制造该树脂性过滤体。
另外，本发明的树脂性过滤体具有弹性，因为其内分散地存在有小孔。其结果是，在下述场合，可容易地并且确实地将该树脂性过滤体设置于喷墨记录设备的墨通道中，该场合指形成该树脂性过滤体，以便使体积稍大于喷墨记录设备的墨通道的空间，而上述过滤体设置于该空间内，并且将该过滤体嵌入该空间。于是，可减小喷墨记录设备的生产成本。
此外，可通过下述方式，针对喷墨记录设备的墨通道阻力和俘获异物的能力，对该树脂性过滤体进行调节，该方式为：在制备待模制的熔化体时，改变“树脂/食盐重量比”和“上述食盐的粒径”。根据所采用的墨的种类和喷墨记录设备的种类等，适当地选择这些因素。
具体来说，改变上述树脂/食盐的重量比的效果如下所述。伴随上述食盐的重量比例的增加，上述树脂性过滤体的孔隙率增加，由此，上述墨通道阻力减小。反之，伴随上述树脂的重量比例的增加，上述树脂性过滤体的孔隙率减小，于是，上述墨通道阻力增加。
另一方面，伴随上述盐的粒径的减小，分散于上述过滤体中的小孔的直径变得较小。虽然较小的孔径产生较高的俘获异物的能力，但是其是墨通道阻力增加的原因。反之，伴随上述盐的粒径的增加，分散于上述过滤体中的小孔的直径变得较大。虽然较大的孔径导致俘获异物的能力的降低，但是其造成墨通道阻力的减小。
但是应注意到，上述树脂性过滤体的特征在于较高的成形性(高度的设计自由度)。由此，可很自由地进行设计修改。比如，当上述通道阻力高时，可使该树脂性过滤体具有较小的厚度，或较大的面积。当需要提高俘获异物的能力时，则可增加上述墨流动方向的过滤体的厚度。
在上述已有的金属网的场合，上述能够满足提高俘获异物的能力的需要的唯一方法在于使用更精细的金属网。但是，由于上述方法不可避免地造成较高的通道阻力，经常具有下述情况，在该情况，不能够将该精细的金属网过滤体用作喷墨记录用的过滤体。与此相对照，对于本发明的树脂性过滤体，如上所述，通过增加上述墨流动方向的过滤体的厚度，可实现更多地对异物进行三维空间的俘获。其结果是，可在不过度地增加通道阻力的情况下，提高俘获异物的能力。
在墨滴按照较短的时间间隔连续地喷射的喷墨记录方法中，最好在下述条件下，对该记录设备进行操作，该条件指在不过度地提高墨通道阻力的情况下，异物确实由上述过滤体俘获。就上述的关系来说，适当地确定上述“树脂/食盐的重量比”和上述“食盐的粒径”。上述“树脂/食盐的重量比”最好在4.5∶95.5～9.5∶90.5的范围内，上述“食盐的粒径”最好在100～300μm的范围内，虽然它们取决于上述树脂性过滤体的形状。
在上述树脂的比例小于上述树脂/食盐的重量比4.5∶95.5的场合，则用作母体的树脂成份的强度减小。其结果是，不形成多孔物质，并且该模制件并不易于保持盐提取后的过滤体的形状。另外，上述所形成的过滤体并不易于确实地俘获异物。另一方面，在上述树脂比例大于树脂/食盐重量9.5∶90.5的场合，则上述墨通道阻力增加，所形成的过滤体趋向具有较差的渗水性。此外，可造成树脂颗粒从过滤体上脱落的异物的发生的概率变高。
只要其位于喷墨记录设备中，则在前面已具体描述的，本发明的树脂性过滤体的设置位置不受到特别限制。但是，最好将该过滤体设置于从喷墨盒的墨存储部，延伸到记录头的墨通道内的位置，特别是喷墨盒内的墨通道中的位置。
在本说明书中，上述喷墨盒设置于喷墨记录设备中。
比如，在由聚丙烯形成的本发明的过滤体设置于由聚丙烯形成的喷墨盒中的场合，在重复使用墨盒时，无需去除该树脂性过滤体。于是，就该墨盒来说，可令人满意地适合于重复使用。
具体实施方式
下面参照下述实施例和比较实施例，对本发明进行更具体的描述，但是本发明按照不限于此的方式构成。
实施例1
按照7.0∶93.0的重量比，将聚乙烯树脂(商品名称：SumitomoPE 1700；分子量：30,000；由Sumitomo Chemical Co.，Ltd.生产)和食盐(商品名称：Naruto Yakishio；粒径，150μm；由TomitaSeiyaku K.K.生产)送入挤压模塑机(商品名称：Labo Plastomill；由Toyo Seiki Ltd.生产)，将其挤压模制成直径为7mm的杆状。将该杆模制件浸泡于自来水中达24个小时，以便提取上述盐。
将上述提取造成的多孔物质从水槽中取出，将其放置达1天，以便在常温下使其干燥。将所干燥的多孔物质切割成过滤体形状，其具有预定厚度。于是，制备出实施例1的树脂性过滤体。
实施例2～6和比较实施例1～4
除了下述方面以外，按照与实施例1的树脂性过滤体相同的方式，生产实施例2～6和比较实施例1～4的树脂性过滤体，该下述方面指如表1和表2所示，采用具有各种数均分子量的树脂。
在实施例2和3以及比较实施例1和2中，将聚乙烯用作树脂。在实施例4～6与比较实施例3和4中，将聚丙烯用作树脂。上述食盐的粒径为150μm。上述树脂/盐的比例为7.0∶93.0。
表1
| 比较实施例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 比较实施例2 | |
| 聚乙烯的数均分子量 | 24,000 | 30,000 | 50,000 | 80,000 | 90,000 |
| 异物的数量 | 79 | 69 | 37 | 31 | 39 |
| 压力损失(sec/10cm3) | 7.6 | 6.3 | 5.4 | 4.6 | 3.7 |
| 成形性 | A | A | A | A | C |
表2
| 比较实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 比较实施例4 | |
| 聚丙烯的数均分子量 | 45,000 | 50,000 | 70,000 | 100,000 | 120,000 |
| 异物的数量 | 77 | 71 | 42 | 39 | 39 |
| 压力损失(sec/10cm3) | 6.2 | 5.7 | 4.6 | 3.9 | 3.1 |
| 成形性 | A | A | A | A | C |
实施例7～12和参照实施例1～4
除了下述方面，按照与实施例1的树脂性过滤体相同的方式，生产实施例7～12和参照实施例1～4，该下述方面指像表3和4所示的那样，改变树脂/盐重量比。
在实施例7～9和参考实施例1和2中，将数均分子量为60,000的聚乙烯用作树脂。在实施例10～12与参照实施例3和4中，将数均分子量为80,000的聚丙烯用作树脂。上述食盐的粒径为150μm。
表3
ND：不可测量
| 参照实施例1 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 参照实施例2 | |
| 聚乙烯(重量份) | 3.0 | 4.5 | 7.0 | 9.5 | 13.0 |
| 食盐(重量份) | 97.0 | 95.5 | 93.0 | 90.5 | 87.0 |
| 异物的数量 | ND | 82 | 37 | 34 | 30 |
| 压力损失(sec/10cm3) | ND | 2.5 | 5.4 | 6.5 | 9.5 |
| 成形性 | C | B | A | A | A |
表4
ND：不可测量
| 参照实施例3 | 实施例10 | 实施例11 | 实施例12 | 参照实施例4 | |
| 聚丙烯(重量份) | 3.0 | 4.5 | 7.0 | 9.5 | 13.0 |
| 食盐(重量份) | 97.0 | 95.5 | 93.0 | 90.5 | 87.0 |
| 异物的数量 | ND | 91 | 42 | 40 | 32 |
| 压力损失(sec/10cm3) | ND | 2.1 | 4.6 | 6.5 | 9.3 |
| 成形性 | ND | B | A | A | A |
实施例13～18和参照实施例5～8
除了下述方面，按照与实施例1的树脂性过滤体相同的方式，生产实施例13～18和参照实施例5～8，该下述方面指像表5和6所示的那样，改变食盐的粒径。
在实施例13～15和参照实施例5和6中，将数均分子量为60,000的聚乙烯用作树脂。在实施例16～18与参照实施例7和8中，将数均分子量为80,000的聚丙烯用作树脂。
表5
ND：不可测量
| 参照实施例5 | 实施例13 | 实施例14 | 实施例15 | 参照实施例6 | |
| 食盐的粒径(μm) | 80 | 100 | 150 | 300 | 350 |
| 异物的数量 | ND | 30 | 37 | 62 | 80 |
| 压力损失(sec/10cm3) | ND | 5.9 | 5.4 | 3.0 | 2.6 |
| 成形性 | C | A | A | A | A |
表6
ND：不可测量
| 参照实施例7 | 实施例16 | 实施例17 | 实施例18 | 参照实施例8 | |
| 食盐的粒径(μm) | 80 | 100 | 150 | 300 | 350 |
| 异物的数量 | ND | 35 | 42 | 65 | 90 |
| 压力损失(sec/10cm3) | ND | 5.2 | 4.6 | 2.6 | 2.4 |
| 成形性 | ND | B | A | A | A |
异物的评价：
如图1A所示，制备竖向设置的设备，该设备包括注射器1，流入管2，固定夹具4，金属固定件3a和3b，以及流出管5。在该设备的底端，放置收集异物的烧杯6。上述注射器1的容积为50mL，每个管的长度为10cm。上述固定夹具4为树脂性空心筒，如图1B所示，其内径为6.8mm。厚度为3mm，直径为7.2mm的试件紧密装配于上述固定夹具4中，上述金属固定件3a和3b固定于固定夹具4的顶侧和底侧。
这样制作的设备用于按照下述步骤，对异物的试件进行评价。
1)首先，将15mL市场上销售的墨流体送入注射器1，以便使墨流体填充流入管2，即，上述固定夹具的上游侧的管；
2)将筒嵌入上述注射器1中，按照5mL/8秒的速度，从上述注射器1中挤出15mL墨流体，使其穿过上述过滤体。其结果是，在上述收集烧杯6中，获得其中出现有异物的流体；
3)在吸收过滤体(玻璃保持件型的吸收过滤筒XX KT047-1P，由Yamato Scientific Co.，Ltd.生产)上，设置过滤纸，在过滤纸的中心，放置过滤膜(孔径10μm；由Millipore Corp.生产)；
4)将10mL的玻璃注射器压靠于上述过滤膜上，同时通过真空泵，排出该注射器中的空气；
5)将10mL已收集的包含异物的流体送入上述玻璃注射器中；
6)使上述真空泵停止，收集上述过滤膜上的异物；
7)将上述过滤膜放置于载玻片上，通过50倍的光学显微镜，对异物进行检查。计算预定面积中的异物数量。
压力损失的测定
如图2A所示，配备柱状玻璃容器11，中心具有通孔的金属盘夹具12，作为底部的玻璃容器13，用于接收甲醇的接纳器14(比如，烧杯)。上述柱状玻璃容器11的容量为50mL，从其底部起标记刻度，以便指示内容物的量。按照待检查的试样，或根据相应目的，适当地改变上述金属夹具12的中心孔直径。
接着，按照下述步骤测定压力损失。
1)首先，用甲醇(一级试剂)浸没作为待检查的试样的树脂性过滤体。将该过滤体放置于减压环境中，以便强制将甲醇填充到该过滤体中(直至到达孔隙体的内侧)。于是，用甲醇取代过滤体中的空气；
2)测定上述过滤体的外径和厚度。使该测定值达到1/100mm的数量级；
3)如从轴向表示金属盘夹具12的图2B所示，将按上述1)和2)制备的过滤体15(厚度在3～5mm的范围内)装配到上述金属盘夹具12的中心孔中。如图2A所示，将该结构放置于底部玻璃容器13上。另外，在该金属盘夹具12上，放置柱状玻璃容器11，从而上述玻璃容器11的轴线是竖直的；
上述装配好的过滤体和金属盘夹具12处于这样的状态，从而上述夹具的盘表面12a和过滤体15的顶侧是水平的；
用于接纳甲醇的接纳器14设置于在过滤体已装配于其上的金属盘夹具12的下方的底部玻璃容器13中；
4)将约50mL的甲醇(一级试剂)注入到上述玻璃容器11中，通过秒表，测定该玻璃容器11中的甲醇量从40mL减小到30mL所需要的时间。针对该时间，评价压力损失。通过上述接纳器14，比如，烧杯，回收已流出的甲醇；
5)上述测定进行3次或更多次，计算上述已知数值的平均数，以便确定压力损失。
成形性的评价
根据通过视觉对上述过滤体的外观的检查，对成形性进行评价，该过滤体是借助通过捏合获得的每种树脂/食盐的混合物的24小时的水提取而制备的。可令人满意地模制的混合物由“A”表示，可模制，但是其物理强度稍稍不令人满意的混合物由“B”表示，形成由压力损失测定的装置检查的，物理强度太低的过滤体的混合物由“C”表示。
根据上面给出的结果，确认上述实施例的树脂性过滤体满足下述两个方面：
1)进入通过的流体中的异物的数量是少的；及
2)上述压力损失为6.5(sec/10cm3)，或更低，提供适合喷墨记录的墨通道阻力。
另一方面，对于比较实施例1和3的树脂性过滤体，进入通过的流体中的异物的数量较大，而在该比较实施例1和3的树脂性过滤体中，每种过滤体由其分子量低于本发明中规定的最低限的树脂形成。另外，比较实施例2和4的树脂性过滤体的成形性是不充分的，在该比较实施例2和4的树脂性过滤体中，每种过滤体由其分子量高于本发明中规定的最高限的树脂形成。
如上所述，本发明可提供满足下述1)～4)方面的喷墨记录设备用的树脂性过滤体：
1)可以低成本制作；
2)可容易设置于喷墨记录设备(包括墨盒)的墨通道中，由此使喷墨记录设备的制造成本降低；
3)可使喷墨记录设备(包括墨盒)令人满意地适合于重复使用；
4)可确实俘获已进入喷墨记录墨中的异物，同时调节喷墨记录设备中的墨，以便获得适合喷墨记录用的通道阻力。
另外，上述树脂性过滤体的使用具有下述优点。喷墨记录墨一般具有多种溶剂。但是，包括特定的聚乙烯树脂或聚丙烯树脂的，喷墨记录设备用的本发明的树脂性过滤体本身不会因溶剂的作用而分解，能够避免过滤体的分解而使墨的性能变差。
虽然参照特定的实施例对本发明进行了具体描述，但是本领域的普通技术人员显然知道，在不脱离本发明的精神和请求保护范围的情况下，可进行各种改变和改进。
Claims (2)
1.一种喷墨记录设备用的树脂性过滤体，其通过下述方法获得，该方法包括下述步骤：
在树脂熔化体中加入食盐，所述树脂选自聚乙烯和聚丙烯中的至少一种，所述聚乙烯的数均分子量在30,000～80,000的范围内，所述聚丙烯的数均分子量在50,000～100,000的范围内；
对所形成的混合物进行捏合，以便制备待模制的熔化体；
对待模制的所述熔化体进行模制，以便获得模制件；及
用水对所述模制件进行冲洗，以便将所述盐从所述模制件上去除。
2.根据权利要求1所述的树脂性过滤体，其特征在于，在所述方法中所采用的所述树脂用量与所述食盐用量的比例按照重量百分比计，在4.5∶95.5～9.5∶90.5的范围内，所述食盐的粒径在100～300μm的范围内。
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (2)
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