CN1529564A - 具有芳香擦洗布的清洁用擦洗用品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种擦洗清洁用品,这种用品是由散布的磨粒和芳香物质包裹在脲-甲醛树酯壁里形成的微胶囊颗粒构成的,它们是通过树脂胶粘剂粘合在纤维的三维非织造布上。任何几何形状的此产品都因其纤维持续的新鲜香味而能为使用者提供一种干净的感觉。香味能够在擦洗用品的整个使用寿命中保留,因为在产品的正常使用过程中微胶囊部分破裂。本发明也谈到这种擦洗用品的生产方法。

Description

具有芳香擦洗布的清洁用擦洗用品
技术领域
本发明涉及一种清洁、擦洗用的以及其他类似的家庭和工业用途的擦洗用品,更具体地说,涉及一种由内含微胶囊香料的三维非织造布制造而成的擦洗用品,在该用品的整个寿命期内,上述微胶囊因擦洗用品正常使用的机械作用而破裂。
背景
人们对以非织造材料为基布的擦洗用品都很了解。许多商业化的产品是由非织造合成纤维布制成的,且在合成纤维中加入如碳化硅、氧化铝和二氧化硅等硬磨料。其它软磨料包括碳酸钙、滑石和合成聚合物树酯。作为现有文献中曾反复提及的上述纤维实例——商品名为“Scotchbirte”和“Buf Puf”的商业化产品,均由3M公司生产,这两个产品中都掺有氧化铝颗粒,所以其擦洗能力有所增强。
大家公认,在许多清洁应用中,特别是在家庭应用中,家庭主妇或上述擦洗用品的使用者会在擦洗用品发出明显持续的臭味时,将其抛弃,即使此时擦洗用品仍具有擦洗功能。其结果是,更换擦洗用品不仅导致额外开销,也是一种对有用材料的浪费。
可避免这种情形的一个方法是,在清洁用品中加入香料。例如,为了给处理过的表面和周围环境提供一种新鲜的芳香气味,在那些为卫生间和厨房设计的清洁用品中加入香料,但要达到这个目标还有一些问题。
先有技术描述了使清洁用品具有芳香味的一些尝试,如关于清洁片浸渍处理的英国专利GB 1,374,272(Bayliff A.,Geoffrey,1974),声称织物被香料浸满,但有引起人员不适或相同生产设备上的其它产品被污染的内在问题,或者存在适合卫生间用的某种香料可能不适合其它产品的事实。另外一个问题是芳香化的产品与其它产品的共同储存,而且包装不是气密的。还有一个问题是,在产品的制备和储存过程中因蒸发所引起的香料损耗。
因此,该类产品的一个重要要求是它们能够延长使用寿命,使产品在很长一段时间内都保持相当多量的功能组分(香料),而这种功能组分仅有一部分暴露在周围环境中。释放比例的控制可以通过各种方法来实现,包括通过纤维布空隙的扩散,通过压缩空隙而迫使功能组分到达表面、打破支撑材料基体的球或内部单元。本发明所描述的解决方法是加入一种小尺寸、且填满香料的易碎胶囊,这种胶囊可以加入到清洁片的填料中;另一种方法是使用具有水溶性壁的胶囊,这种水溶性壁在清洁片使用变湿时正好溶解。建议香料是油性的或油基的。清洁片织物可以是纸浆布、绉纹布或非织造废弃材料;胶囊可以以一种粘性混合物、或在一种合适的稀释剂中,甚至是泡腾片,采用胶粘剂或通过印刷的方式散布到填料中。
美国专利4,514,461(Yen-Kong Woo,1985)描述了一种织物,这种织物可以是机织布或非织造布,其内部纤维的空隙里充满了易碎胶囊微球,在这种方式下,微球均保留在织物中,而织物表面却看不到微球,因此织物外观没有改变。在所述后一专利中描述的织物包括棉织物、毛织物、丝织物和其它合成布料。将微粒压入织物的工艺由三步组成:a)将胶囊在胶粘剂如丙烯酸乳胶中的溶液喷到织物上或使织物饱和;b)用相同的压力和温度在两个热辊之间进行滚压以确保深入、持续的渗透,并将表面上的颗粒去除;c)胶粘剂固化。
美国专利4,882,220与US 4,917,920(Ono,Akira et al,1989,1990)描述了一种芳香织物结构,该材料由布料或类似材料制成、且掺有含香料的微胶囊;微胶囊用脲甲醛树酯和三聚氰氨-甲醛树酯类的甲醛基树酯作壁。微胶囊粘结在0.7旦尼尔或更细的纤维状基体上,这种纤维状基体将微胶囊固定在织物结构的空隙内。
专利`920描述了上述织物的生产工艺,其中包括:施加一种含由甲醛基树酯壁、某种芳香物质和某种热反应性有机多分子硅醚(organopolysyloxane)预聚物构成的微胶囊的液体;为粘合微胶囊而以低于150℃的温度对织物结构进行干燥。
对以前技术的描述全面回顾了将某种芳香物质应用于所谓的织物结构的封闭体系(用微胶囊包裹的),然后对微胶囊施加力使微胶囊破裂,使香味在织物结构的使用过程中释放,从而将封闭体系转换成“开放体系”而进行的各种努力。以下所述即属以前技术:对一种布料施加微胶囊混合物的方法,该微胶囊含有卫生间用的液体,其涂层为含三聚氰胺树酯的粘合剂(英国专利1,401,143);一种内含香料微胶囊的粘合方法,以主要成分为如季氨或类似物质等阳离子有机物以及如酯、山梨聚糖或类似物质等非离子有机物的胶囊去除剂为助剂(JAP52-31,200);一种芳香毛巾的制备方法,对作为毛巾的布料施加内含香料的微胶囊和丙烯酸树酯的液体混合物(日本专利申请58-4,886);一种释放香味印花布的制备方法,使用一种由热塑性材料、增稠剂和内含香料的微胶囊组成的印花浆(日本专利申请53-47,440与53-49,200);一种印花布的制备方法,这种印花布通过由颜料、高分子量树酯、香料微胶囊等组成的粘合层对布料的热转移作用将香味释放(日本专利申请53-106,885)。
所有上述方法中,粘合性能均较差,导致耐洗性能较差。高温的使用,即使粘合性有所提高,也会导致香料变质等问题,或由于高温使香料蒸发,从而使微胶囊变瘪。
对于尼龙纤维来说,需强调的一个事实是:因其表面光滑而很难有满意的粘合性。可以通过扩散、挥发、压力或搅拌等方法使活性物质从微胶囊释放。可以采用简单的扩散或挥发使香味逐渐释放,或者根据要求,采用压力、搅拌,或各种方法结合使用。颗粒本身可以是刚硬的,也可以是可压缩的。微胶囊包裹的物质一般是流体,包括挥发性的和非挥发性的液体或溶液,可溶性溶剂或低熔点固体或半固体。香味释放可以根据要求进行,根据产品特性可采取以下方法:
a)在活性物质要到达的用品表面给予外部机械作用,加压或摩擦;
b)加热使壁熔化,例如,对用于人体附近的那些用品;
c)因与某种溶剂、身体部分或其它液体接触、而在它们所加入的介质中溶解。
使用颗粒(微球或微胶囊)作为保持活性物质的机构,与专利GB1,374,272中所描述的将纤维基体直接用活性物质浸渍的体系相比,能够更好地控制活性物质的释放。
对释放进行控制时,它能够以更持久的方式进行,为纤维基体和该基体所在的环境、或它所接触的表面提供连续和新鲜的香味。
最后,有必要了解,截至目前引述的文件和出有技术中的相关内容中,含有香料等活性物质的微胶囊和纤维基体支撑体的掺合,限于机织布和非织造布,可用于生产服装和类似产品,但没有资料介绍更厚的、可用于擦洗、冲洗和清洁的织物基体,这正是本发明的目标。
然而,有一些资料已表现出明显兴趣,利用活性成分微胶囊,来提高清洁和擦洗用品的系列性能,而不是用香料微胶囊,或使用香料来增加该类用品的主要功能:
美国专利5,876,266(Miller et al,1999)描述了由半导体华夫结构制成的抛光板,特征在于该抛光板掺有抛光剂微胶囊;释放由抛光参数控制。
专利申请WO 99/51401(Cheyne,Robert,1999)描述了一种家用擦洗垫,专用于厨房和浴室,以非织造布为基体,而且基体中分布有抗菌化合物。
另一来自 http://www.whitemop.com/catalog/24.html的资料说明了一种由天然椰子纤维制成的地板抛光垫,当该垫被椰子油润湿时,它能释放出“新鲜椰子”的香味。当该垫被椰子油润湿而开动抛光器时,就会发生气味释放,椰子油是以液体形式加入的。
这里所提的信息可看作是当前技术现状的代表,所以具有本专业知识的人能够确定这并不干扰下面所描述的本发明内容。
本发明目的
由于先有技术中涉及的不同类型的清洁用织物所存在的问题仍未解决,这里所描述的发明有以下目的:
本发明的主要目的是提供一种改进了的清洁用品,该用品在使用时能够产生怡人的芳香味。该用品包括一种简单的、以非织造材料为原料的三维非织造结构制成的与其外延材料相同的非织造布基体,以及以层压非织造材料为原料、粘着在天然或合成泡沫材料上的三维非织造结构组成的同类结构的第二外延材料,上述泡沫材料可以是聚氨酯或纤维素。
本发明的另一个目的是,该清洁用品给使用者一种干净的感觉,这是因为气味与被清洗的表面如厨房用具、炉子、洗涤槽等等中的污垢去除有关。
本发明的另一个目的是添加的芳香味能在用品的整个使用寿命期间保持。
本发明的另一个目的是允许清洁产品寿命得到优化使用,防止此类用品在仍具有擦洗功能时因放出臭味而被过早丢弃,降低不必要的浪费。
本发明的另一个目的是描述微胶囊在由非织造材料制成的三维非织造结构中的加入方法,这里,随着此种结构类型应用的扩大,微胶囊可能不仅含有作为芳香成份的香料,还可能含有作为消毒成份的抗菌剂和杀菌剂、洗涤剂、肥皂、除脂物、作为清洁剂或去面屑的消除面部松弛活化物,作为面部清洁化合物或一般的皮肤清洁化合物。
本发明的简要描述
本发明涉及的是一种新型清洁用品,包括已为市场熟知的非织造擦洗类织物,它们以由高强、低强或再生的尼龙非织造聚合物纤维制成的纤维布或基体为支撑体,或以非织造纤维的三维纤维布的形式对聚酯纤维进行铺展涂敷,并采用酚醛树酯胶粘剂或乳胶将其粘合;这种清洁用品,如Minnesota Ming和Manufacturing Co生产的Scotch-Brite或Buf Puf擦洗织物,其擦洗性能就像美国专利3,516,941所描述的那样,因微胶囊的加入而有所改善,微胶囊里包裹油基香料,清洁用品在被处理的表面上施加擦洗机械作用将微球打破,从而使上述油基香料释放。
擦洗织物的加工方法在其技术领域已众所周知,主要步骤如下:
a)用聚合物纤维为初始材料制备纤维状非织造底布;
b)利用熟知的辊涂方法将悬浮有磨粒、颜料和添加剂的浆液辊涂上去;
c)施加与上述浆液具有相似特性的浆液层,具体是在纤维底布的一面或两面进行喷涂;
d)在烤箱内固化树酯。
微胶囊的加入是在辊涂和喷涂阶段加入到施加于底布的浆液中。
具有脲结构的微胶囊目前用于纺织、医用和化妆品中。它们的主要性能之一是:在机械作用下,颗粒破裂,释放出它们内部的油基香料。为了确保微胶囊能够经受住工艺条件以及它们能够在非织造底布中具有与擦洗用品寿命相同的使用时间,这一特性是必需的。
在Matson的美国专利3,516,941中所描述的微胶囊,是可在本发明的清洁布中使用的一个微胶囊例子。
本发明的详细说明
本发明所使用的纤维布优选由纤维制成的开放式非织造布,且所述纤维优选在它们的相互接触点之间通过预粘合固化树脂将一根纤维与另一根纤维结合在一起。适用于本发明产品的非织造布可以通过充气结构、布、充纱罗织物、扭结、湿织和熔融等方式制成。本发明的一种优选实施方式是由非织造、充气、三维、提升、开口底布制成的非织造布,如Hoover等在美国专利2,958,593中所描述的。
织物是由一种能够经受住树脂和胶粘剂固化所需的温度、但性能不发生恶化的合成纤维制成的。适用于本发明产品的纤维包括天然和合成纤维,以及它们的混纺纤维;合成纤维最好是那些由聚酯制成的纤维(如聚乙烯-对苯二甲酸酯(fteretalate)),高弹或低弹尼龙(如六亚甲基己二酰二胺、聚己内酰胺聚丙烯、丙烯酸类(由丙烯腈聚合物形成)、人造丝、纤维素醋酸酯、乙烯基丙烯腈的氯化共聚物和其它。合适的天然纤维包括棉、毛、黄麻和大麻。
利用“Rando织机”(产自纽约的Rando机械公司)或其它传统方法很容易制成非织造布。
本发明的优选实施方式所使用的是旦尼尔数为6、10、13、17、70、110、120和200、横截面为圆形的聚酰胺6.6尼龙短纤维,对非织造合成纤维布来说,这是一种非常方便的原料;上述纤维形成非织造布;在面网成形阶段结束时,纤维的输出重量在100-200g/m2之间变化。
然后,非织造布要进行涂敷加工,此时胶粘剂或涂层打底剂可通过辊涂等方式涂到非织物布上。
接下来,通过喷雾或喷涂对布进行再次涂敷。颗粒喷雾器接受来自流化态床的空气/磨粒混合物。利用流态化空气使磨粒和微胶囊流态化。流动空气流的速度应该足够大,使流态化能够发生,但又不能太高而在流态化床中形成涡流。
上述涂敷方法在本技术领域已众所周知,故在本文中不需进行进一步描述。最后,经涂敷的布先进行树脂固化处理,然后卷绕和/或切割用以分发和使用。
本发明的擦洗用品中所包含的适用颗粒包括所有已知的细磨粒,如氧化铝、碳化硅、硅酸盐、滑石、碳酸盐;包括聚合物颗粒,如PVC、蜜胺或超高分子质量聚乙烯UHMWPE。优选选用平均直径为10-250微米或更小的粒度分布的细磨粒。
在各种无机磨粒中,可用于本发明的是氧化铝颗粒,包括陶瓷氧化铝、经热处理的氧化铝和熔凝氧化铝。
本发明的优选实施方式所使用的配方如下:
表1磨料涂层的优选配方
  成份   百分数
  酚醛树脂颜料水磨料(如文中所述)表面活性剂含香料的微胶囊   20-650.5-1.012-3015-650.5-1.50.001-15
这里所说的数值都是重量百分数,而且:
酚醛树脂用作预粘合树脂,在纤维的接触点上将其相互粘合在一起,这种树脂为水基酚醛型,得到的外加干重在150-300g/m2之间。无机颗粒和香料微胶囊在纤维织物上混乱分布,用酚醛树脂固定,并穿过纤维布向内外扩张。最终产品的使用时间由酚醛树酯所提供的强度来保证。
颜料是一种水基色料分散液,给材料提供所需的颜色。加入颜料是为了给使用者提供一种简单的方式来辨认可以获得的产品的擦洗等级,最终产品的不同擦洗等级可以用不同的颜色来表示。
无机磨料由下列化合物的混合物组成:
表2无机磨料的优选配方
成份   百分数
氧化铝二氧化钛二氧化硅氧化铁   94.5%+/-1.5%3.0%+/-0.4%1.4%+/-0.8%0.5%+/-0.1%
表面活性剂具有均化混合物的功能,所以它可应用于织物底布;所用表面活性剂的一个例子是市场上可买到的Surfynol DPM104或CT171,正如申请号为PA/a/2000/010268(Maldonado,2000)的墨西哥专利描述。
香料微胶囊由如下组成的配料混合物制成:
表3形成香料微胶囊的优选配方
成份 百分数
十甲基环戊二烯并硅氧烷(decamethylcyclopentasi loxane)油基香料脲水八甲基环四硅氧烷甲醛 35-4025-3015-25<2<2<0.04
微胶囊的其它配料与其内部所含配料的组成有关。Matson在美国专利519,641中说明了研制表3所示配方的机理。
浆液和浅黄色粉末都包含聚甲醛脲结构的油基香料,它可以其与表1所述的酚醛树脂作进一步掺合。
内部含有液态(浆液)及脱水油基香料的微胶囊是对磨料配方的合理添加,以致可以在冲洗溶液和织物本身中产生芳香味,这是因为这样一个事实:用清洁用品对陶瓷、钢、铝、玻璃、蜜胺、PVC、防粘剂材料、铁和其它目前家用和工业用途材料的表面进行处理过程中,当对织物施加的力达到一定时,微胶囊周围的脲结构将被打破。
当试图将含香料的微胶囊与擦洗织物掺合时,发现了以下一些问题:
(1)所使用的材料不应该影响织物生产中所使用的酚醛树脂型胶粘剂,从而产品的正常性能是使用者所了解的。
(2)微胶囊应该能够经受住织物生产过程中所用的压力和温度。否则,在成品中就不会存在微胶囊,而且香料会挥发到工厂环境中。
(3)微胶囊在织物正常使用条件下能够破裂,从而保证所含的香料有效释放。
(4)微胶囊不应该有多孔的壁,因为这种多孔壁都能使所含物质扩散到外部,从而导致向环境失去香味。
(5)微胶囊的壁在水性介质中如产品正常使用所希望的条件中,其溶解度不能太高,从而避免产品在使用寿命前期它就将香料完全消耗掉。
对微胶囊选择脲甲醛壁是基于它相对于其它不同微胶囊的一些性质,包括:
(1)它们具有能与擦洗织物中主要成分即酚醛树酯相容的化学结构。
(2)化学结构也适合于悬浮在酚醛树酯(Neste-Dynea Co.)、丙烯酸酯类树酯、胶乳(Rohm & Hass Co.)、苯乙烯(estirene)-丁二烯树酯(allard CreekCo.LTD.)、乙烯基乙烯乙酸酯、EVA分子树酯和通常用于非织造底布的树酯中。
(3)多氧亚甲基脲的微胶囊结构足够坚牢稳定,能够经受住织物生产过程中三个主要阶段:辊涂、喷涂和固化。
(4)相同的结构能够让微胶囊在常规擦洗织物使用所需的机械作用下破裂,从而不需要为使香味从成品中释放出来而增加额外的处理和作用。
(5)本发明目的的另一种形式是这样一个事实:具有不同硬度水平的相同微胶囊结构,在不同的机械力作用下,会有不同程度的破裂,从而允许微胶囊内部所含的不同成分释放出来。
为确定生产过程中关键阶段的操作条件,对香味织物生产进行了试验,结果如下:
                   表4微胶囊和香料数量关系
  辊涂微胶囊浓度(%)     喷涂微胶囊浓度(%)   等级(使用者认定的等级)
  4.0     4.0   7.0
  2.0     2.0   5.2
  0.0     0.0   0.5
  0.0     4.0   2.0
  4.0     0.0   4.6
都为重量百分数
这里等级0等于一组擦洗织物使用者通过闻的方式来确定的香味最低认定水平,7对应于最高水平。这些结果被用来建立一个描述辊涂或喷涂微胶囊浓度与使用者通过闻的方式确定的认定香味水平之间关系的模型。
表4建立了本发明所得到的、微胶囊浓度与通过使用者确定的认定水平之间的关系。为制备芳香擦洗织物的本发明而建立的此模型解释了所建议的数量是为了给使用者在家用或商用的正常条件下提供最好的结果而在胶粘剂中添加的微胶囊数量。表4所表示的性能适用于先有技术所描述的材料之间的结合。
工艺配方中各成份之间的关系表明与喷涂相比,辊涂胶粘剂中微胶囊浓度更大的重要性,使使用者能得到香味最好的认定水平(例:4∶1,3∶2)。
用本文所建议的数量进行的生产过程确定了在辊涂和喷涂阶段所用的胶粘剂中微胶囊的数量,它能提供使用者所确定的香味认定水平的最好结果。
利用下表中所列示的优选操作条件能够得到三维非织造产品,其中含有包裹着香料的非织造成份。
                表5操作条件范围
条件-阶段   范围
滚动压力-通过辊涂使织物底布润湿喷嘴压力-半成品织物的无机物喷涂烤箱温度-酚醛树酯固化   30-90kg/cm23-5kg/cm2120-150℃
这些条件允许混合的和脱水的微胶囊能够在没有任何损失或微球降解的条件下,均匀地沉积到所有的织物底布中。
为评价产品在使用期的香料微胶囊的性能而进行了测试。利用带有1230-1250rpm的圆形搅拌器、容积为0.04277m3的洗衣机,在与正常使用相同的条件下,测试了一系列的织物样品,结果:
                    表6模拟结果
  模拟时间(分钟)   不含凝胶洗涤剂时认定香味的使用者百分数   包含凝胶洗涤剂时认定香味的使用者百分数
  102030405060   1009075604520   958065452512
这里,模似时间等价于估计期间,即等价于产品使用的时间,模拟时间30分钟相当于使用15天后,模拟时间60分钟相当于使用30天后。可观察到由目前的微胶囊所产生的香味在使用30天后还能够辨别出来,这是MinnesotaMining and Manufacturing Co的非织造纤维制成的三维非织造结构的设计寿命。相似的研究方法适用于来自同一公司的Buf Puf型面部用品。

Claims (12)

1.一种处理家用、工业用和皮肤护理用的表面擦洗用品,这种产品包括:
a)纤维的三维非织造布;
b)一定量的适合于表面清洁、在所述无纺布中散布并与所述纤维粘合的无机的或聚合物的磨粒;
这种擦洗用品的其特征在于,由于它有一定数量的微胶囊在所述无纺布中散布并与所述纤维粘合。
2.如权利要求1所述的擦洗用品,其特征在于,产品正常使用时微胶囊能够破裂释放出其中的物质。
3.如权利要求2所述的擦洗用品,其特征在于,微胶囊是由脲多氧亚甲基型聚合物壁制成的。
4.如权利要求3中所述的擦洗用品,其特征在于,加入不同大小如15-250微米和不同壁破裂阻力的微胶囊,使用不同的机械力能释放出物质。
5.如权利要求1-4任一项所述的擦洗用品,其特征在于,它是通过加入微胶囊,并用不同的方法将其与天然的或合成的泡沫材料如聚氨酯或纤维素相粘合而制备的。
6.如权利要求1-5任一项所述的擦洗用品,其特征在于,微胶囊具有不同破裂阻力的壁,其内部包含的物质在使用过程中受不同的机械力作用时可以被释放出来。
7.如权利要求1-5任一项所述的擦洗用品,其特征在于,微胶囊内部的成份能直接用于皮肤护理或生物用途。
8.如权利要求1-5任一项所述的擦洗用品,其特征在于,所胶囊内所包含的香料是油基的,选自具有不同官能团的天然和合成香料、香精提取物、浆液或油。
9.如权利要求1-5任一项所述的擦洗用品,其特征在于,分布于所述无纺布并与所述纤维粘合的、适合于表面清洁的无机的或高聚物磨料,是由一定量的细磨料粒组成的,如氧化铝、碳化硅、硅酸盐、滑石、碳酸盐,或者聚合物颗粒如PVC、蜜胺或超高分子量聚乙烯UHMWPE。
10.如权利要求1-5任一项所述的擦洗用品,其特征在于,为扩大这种结构类型的使用领域,所述微胶囊可以不仅含有作为芳香成份的香料,还可以含有作为消毒成份的抗菌剂和杀菌剂、洗涤剂、肥皂、除脂剂、作为清洁剂或去表皮剂的消除松弛张力活化物,作为面部清洁化合物或一般清洁化合物的收敛剂和维生素。
11.一种包裹有香料的擦洗织物的生产方法,包括以下阶段:
a)制备聚合物纤维的非织造布;
b)用盖覆有浆液的辊子通过辊涂的方式至少在非织造布的一面涂上所述浆液;
c)至少在非织造布的一面喷涂浆液;
d)在炉子中对浆液中所含的聚合物进行固化;
其特征在于,(b)和(c)阶段中的浆液构成为: 酚醛树酯 20%-65% 颜料 0.5%-1.0% 12%-30% 无机物如氧化铝 15%-65% 表面活性剂 0.5%-1.5% 含香料的微胶囊 0.001-15%
12.香料微胶囊,其特征在于,其通过对下表中各种成份组成的混合物进行蒸发来获得: 十甲基环戊二烯并硅氧烷油基香料脲邻苯二甲酸二乙酯(Dietilphtalate)水八甲基环四硅氧烷水杨酸甲酯(methylsalicilate)甲醛 35-40%25-30%15-25%10-15%<2%<2%<1%<0.04%
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