DE961481C - Process for stabilizing heating oils - Google Patents
Process for stabilizing heating oilsInfo
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Description
AUSGEGEBEN AM 4. APRIL 1957ISSUED APRIL 4, 1957
St 4916IV c j23 bSt 4916IV c j23 b
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren von Heizölen, die aus Spaltverfahren stammende Anteile enthalten. Derartige Heizöle werden in verschiedenen Brennersystemen als Dieselöle oder Heizöle für den häuslichen und industriellen Bedarf verwendet. Heizöle werden aus Erdöl nach einer ganzen Reihe von Verfahren gewonnen, z. B. der direkten Destillation von Rohöl und der thermischen und katalytischen Spaltung von Erdölfraktionen.The invention relates to a method for stabilizing heating oils derived from cracking processes Shares included. Such heating oils are used in various burner systems as diesel oils or Heating oils used for domestic and industrial needs. Heating oils are made from petroleum after a won a whole range of processes, e.g. B. the direct distillation of crude oil and the thermal and catalytic cracking of petroleum fractions.
Neuerdings wurde beobachtet, daß Heizöle, die vollständig oder zum Teil durch Spaltverfahren hergestellt sind, sehr unbeständig sind. Diese Unbeständigkeit zeigt sich daran, daß sich nach längerer Lagerung, insbesondere bei höheren Temperaturen, Abscheidungen bilden. Außerdem führt die Unbeständigkeit derartiger Heizöle in der betreffenden Anlage zu Verstopfungen der Filter, Düsen oder Brennstoffzuleitungen. It has recently been observed that heating oils which are wholly or partly produced by cracking processes are made, are very volatile. This instability is shown by the fact that after a long period of time Storage, especially at higher temperatures, forms deposits. It also leads to impermanence such heating oils in the relevant system to blockages of the filters, nozzles or fuel supply lines.
Die Verbesserung der reinigenden Wirkung von Sulfonaten durch Natriumphosphat ist bekannt. Aus diesem Verhalten kann der Fachmann nicht darüber belehrt werden, welche Mittel angewandt werden müssen, um Heizöle, die aus Spaltverfahren stammende Anteile enthalten, zu stabilisieren.Sodium phosphate is known to improve the cleansing effect of sulfonates. the end This behavior cannot be taught to the person skilled in the art about which means are used must in order to stabilize heating oils that contain fractions from cracking processes.
Es ist weiter bekannt, gebrauchte Schmieröle zur Abtrennung von Fremdstoffen mit einer wäßrigenIt is also known, used lubricating oils for the separation of foreign matter with an aqueous
Lösung von Trinatriumphosphat zu behändem, das Behandlungsgut sich absetzen zu lassen und die gereinigte Ölschicht von der wäßrigen Schicht zu trennen. Da das Phosphat ölunlöslich ist, geht es hierbei nicht in das Öl über, sondern wird mit der wäßrigen, die Fremdstoffe enthaltenden Schicht wieder entfernt.To handle solution of trisodium phosphate, to let the material to be treated settle and the to separate the purified oil layer from the aqueous layer. Since the phosphate is insoluble in oil, it works not into the oil, but with the aqueous layer containing the foreign matter removed again.
Als Reinigungsmittel für Heizöle wurde ein Mehrstoffgemisch empfohlen, das aus polycyclischen Kohlen-Wasserstoffen, wie Naphthalin, Anthrazen, Phenanthren, ferner aus Ätzalkali, einem wasserlöslichen Borat und einem wasserlöslichen Phosphat, wie Trinatriumphosphat, besteht; die wasserlöslichen Zusätze werden hierbei von dem in dem Heizöl vorhandenen Wasser gelöst. Die Verwendung von Komplexen aus einem Detergent und Trinatriumphosphat, um dieses öllöslich zu machen, ist diesem Verfahren fremd.A multi-component mixture consisting of polycyclic hydrocarbons, such as naphthalene, anthracene, phenanthrene, and also from caustic alkali, a water-soluble one Borate and a water-soluble phosphate such as trisodium phosphate; the water-soluble Additives are dissolved from the water present in the heating oil. The usage of Complexes of a detergent and trisodium phosphate to make this oil-soluble is this one Procedure alien.
Es wurde nun gefunden, daß die oben geschilderten ao Nachteile behoben werden, wenn mindestens einem Teil des Heizöles ein Salz, insbesondere ein Alkalioder Erdalkalisalz, einer sich von Phosphor, Antimon, Arsen oder Wismut ableitenden Säure zugesetzt und mit Hilfe eines Detergents in dem Öl suspendiert oder as gelöst wird. Als Detergent verwendet man vorzugsweise öllösliche Metallseifen oder Sulfonate, vorzugsweise Erdölsulfonate, insbesondere öllösliche Alkalioder Erdalkaliseifen oder -sulfonate, wie Natriumoder Calciumerdölsulfonate.It has now been found that the above-mentioned disadvantages are eliminated if at least one Part of the fuel oil is a salt, in particular an alkali or alkaline earth salt, one of phosphorus, antimony, Arsenic or bismuth-derived acid is added and suspended in the oil with the aid of a detergent or as is resolved. The detergent used is preferably Oil-soluble metal soaps or sulfonates, preferably petroleum sulfonates, in particular oil-soluble alkali or Alkaline earth soaps or sulfonates, such as sodium or calcium petroleum sulfonates.
Die hier in Betracht kommenden Heizöle sind beispielsweise Kohlenwasserstoffgemische, die zu mehr als etwa 10% Uus Produkten bestehen, die durch thermische oder katalytische Spaltung hergestellt sind. Namentlich sind es Erdölfraktionen, die mehr als 10% Spaltprodukte enthalten, die der ASTM-Norm D-975-48T für Dieselkraftstoffe (Klasse Nr. i-D bis 4-D einschließlich) und der ASTM-Norm D-396-48T für Heizöle (Klasse Nr. 1 bis 6 einschließlich) entsprechen. The heating oils that come into consideration here are, for example, hydrocarbon mixtures that lead to more than about 10% Uus products that are produced by thermal or catalytic cleavage are. In particular, it is petroleum fractions that contain more than 10% fission products that meet the ASTM standard D-975-48T for diesel fuels (Class No. i-D to 4-D inclusive) and ASTM standard D-396-48T for heating oils (Class Nos. 1 through 6 inclusive).
Wahrscheinlich bildet sich zwischen dem Metallsalz und dem Detergent eine Komplexverbindung, die die Auflösung oder Suspendierung des Metallsalzes im Öl fördert. Die Komplexverbindung kann durch Umsetzung der Komponenten im Öl oder vor dem Zusatz zum Öl gebildet werden.A complex compound is likely to form between the metal salt and the detergent, which the Promotes dissolution or suspension of the metal salt in the oil. The complex compound can by Implementation of the components in the oil or before the addition to the oil.
Als Detergents sind, wie gesagt, insbesondere die öllöslichen Natrium- und Calciumerdölsulfonate geeignet. Im Falle der Erdalkalisulfonate sind die Sulfonate von Barium, Calcium, Strontium und Magnesium besonders bevorzugt. Andere Detergents, die Verwendung finden können, sind z. B. die Metallseifen der C16- bis C24-Fettsäuren oder Naphthensäuren. Indessen scheinen diese und weitere an sich ebenfalls verwendbare Produkte nicht so wirksam zu sein wie die Erdölsulfonate der angegebenen Metalle.As mentioned, the oil-soluble sodium and calcium petroleum sulfonates are particularly suitable as detergents. In the case of the alkaline earth sulfonates, the sulfonates of barium, calcium, strontium and magnesium are particularly preferred. Other detergents that can be used are e.g. B. the metal soaps of the C 16 - to C 24 fatty acids or naphthenic acids. However, these and other products which can also be used per se do not appear to be as effective as the petroleum sulfonates of the metals indicated.
Von den Salzen der Säuren von Phosphor, Arsen, Antimon und Wismut sind die Salze der Phosphorsäuren, insbesondere die Natriumsalze, besonders empfehlenswert. Na3PO4 scheint das am besten geeignete Natriumphosphat zu sein, obgleich auch Na2HPO1, NaH2PO4, Na4P2O7 und Na3PO3 Heizöl stabilisieren. Die vorliegende Erfindung wird insbesondere im Hinblick auf die Verwendung von Trinatriumphosphat, Na3PO4, beschrieben. Die angegebenen Salze können in wasserfreier wie in Hydratform verwendet werden.Of the salts of the acids of phosphorus, arsenic, antimony and bismuth, the salts of phosphoric acids, especially the sodium salts, are particularly recommended. Na 3 PO 4 seems to be the most suitable sodium phosphate, although Na 2 HPO 1 , NaH 2 PO 4 , Na 4 P 2 O 7 and Na 3 PO 3 also stabilize heating oil. The present invention is described in particular with regard to the use of trisodium phosphate, Na 3 PO 4 . The specified salts can be used in anhydrous as well as in hydrate form.
Von den Salzen der Säuren des Arsens, Wismuts, Antimons oder Phosphors braucht man dem Heizöl nur sehr geringe Mengen zuzusetzen. Wenn man den zu verwendenden Anteil auf wasserfreies Salz bezieht, kann dieser etwa 0,0001 bis zu o,r Gewichtsprozent betragen.The salts of the acids of arsenic, bismuth, antimony or phosphorus are needed for heating oil only add very small amounts. When referring the proportion to be used to anhydrous salt, this can be about 0.0001 up to o, r weight percent.
Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Salz der betreffenden Säure von Phosphor, Arsen, Wismut oder Antimon dem Heizöl in Form eines Komplexes mit einem Alkali- oder Erdalkali-Erdölsulfonat zugesetzt, welches etwa 2 bis 20 % des Salzes enthält. In diesem Falle können etwa 0,0005 bis 5 Gewichtsprozent dieses Komplexes Verwendung finden. Vorzugsweise indessen wird der angegebene Komplex in Mengen von etwa 0,005 bis o,o2°/0, bezogen auf das Gewicht des Öls, benutzt. Da die angegebenen Mengen auf die wasserfreien Salze bezogen sind, muß man die Gewichtsmengen, falls das Salz in Hydratform verwendet wird, entsprechend dem Hydratwassergehalt berichtigen. Die Komplexverbindung erhält man durch Zusatz einer' wäßrigen Lösung des Salzes, z. B. Natriumphosphat, zu öllöslichem Erdölsulfonat, z. B. Natrium- oder Calciumsulfonat. Darauf wird das Gemisch auf etwa 149° erhitzt, um es vollständig zu dehydratisieren. Das Phosphat bildet in diesem Falle eine wahre Lösung in dem Öl. Es-tritt keine Trennung des Salzes vom Öl ein, solange nicht eine kritische Konzentration des Phosphates im Sulfonat erreicht ist. Ein Natriumsulfonatkonzentrat (z. B. 65 % Sulfonat, 35 % Öl) kann"bis zu etwa 20% Na3PO4 · 12H2O aufnehmen. Bei einer 30%igen Calciumsulfonatkonzentration kann etwa die gleiche Salzmenge aufgenommen werden.According to the preferred embodiment of the invention, the salt of the relevant acid of phosphorus, arsenic, bismuth or antimony is added to the heating oil in the form of a complex with an alkali or alkaline earth metal petroleum sulfonate which contains about 2 to 20% of the salt. In this case, about 0.0005 to 5 percent by weight of this complex can be used. Preferably, however, the specified complex in amounts of about 0.005 is to o.o2 ° / 0, based on the weight of the oil used. Since the amounts given are based on the anhydrous salts, the amounts by weight, if the salt is used in hydrate form, have to be corrected according to the water content. The complex compound is obtained by adding an 'aqueous solution of the salt, e.g. B. sodium phosphate, to oil-soluble petroleum sulfonate, e.g. B. sodium or calcium sulfonate. The mixture is then heated to about 149 ° to completely dehydrate it. In this case the phosphate forms a true solution in the oil. There is no separation of the salt from the oil as long as a critical concentration of phosphate in the sulfonate is not reached. A sodium sulfonate concentrate (e.g. 65% sulfonate, 35% oil) can absorb "up to about 20% Na 3 PO 4 · 12H 2 O. With a 30% calcium sulfonate concentration, approximately the same amount of salt can be absorbed.
Um die Vorteile und die Anwendbarkeit der mit χ vorhegender Erfindung vorgeschlagenen Gemische aufzuzeigen, werden nachfolgend einige Versuchsergebnisse angegeben. Zu diesem Zwecke wurde ein handelsübliches Heizöl verwendet, welches aus einem Gemisch von 20 bis 30% eines durch katalytische Spaltung gewonnenen Produktes, 50 bis 40% eines durch thermische Spaltung gewonnenen Produktes und 30 °/o unbehandelten Rohöls besteht. Die Kennzahlen für dieses Öl sind folgende:In order to enjoy the advantages and applicability of the χ To show the present invention proposed mixtures, some test results are given below. For this purpose a Commercial fuel oil used, which is made from a mixture of 20 to 30% of a catalytic Cleavage obtained product, 50 to 40% of a product obtained by thermal cleavage and 30% of untreated crude oil. The key figures for this oil are the following:
no Tabelle 1no table 1
Dichte 15,6° 0,8545'Density 15.6 ° 0.8545 '
Farbe (Tag Robinson) n-3/4Color (Day Robinson) n-3/4
Flammpunkt, 0C 70,0Flash point, 0 C 70.0
Schwefel (°/0) 0,56Sulfur (° / 0 ) 0.56
Anilinpunkt, °C 54,4Aniline point, ° C 54.4
Neutralisationszahl 0,07Neutralization number 0.07
Destillation, 0CDistillation, 0 C
Siedebeginn 172,2Start of boiling 172.2
io°/„ 215,6io ° / "215.6
50% 251,150% 251.1
90% ··· 302,290% 302.2
Siedeende 331,0End boiling 331.0
KohlenstoffrückstandCarbon residue
bei 10 % Bodenanteil (%) 0,82at 10% soil content (%) 0.82
Das bei diesen Versuchen verwendete Natriumerdölsulfonat war ein Konzentrat von Natriumerdölsulfonat von einem Molekulargewicht von etwa 467 in einem naphthenbasischen Schmieröl in einem Gewichtsverhältnis von etwa 50%- Drei Versuche wurden angestellt, um die Kennzahlen der Heizölgemische zu ermitteln. Bei zwei dieser VersucheThe sodium petroleum sulfonate used in these experiments was a concentrate of sodium petroleum sulfonate of a molecular weight of about 467 in a naphthenic lubricating oil in one Weight ratio of about 50% - three attempts were made to determine the key figures for the fuel oil mixtures to investigate. In two of these attempts
wurden die abgeschiedenen Mengen nach iostündiger Lagerung bei 990 und nach I4tägiger Lagerung bei 66° bestimmt. Beim dritten Versuch wurde die Rostwirkung des Heizölgemisches bestimmt, welchem 10% Wasser zugesetzt waren, und zwar in wäßriger wie in der Ölphase. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der Tabelle 2 angegeben.the deposited amounts were determined by iostündiger storage at 99 0 and after storage at 66 ° I4tägiger. In the third experiment, the rusting effect of the fuel oil mixture to which 10% water was added was determined, both in the aqueous phase and in the oil phase. The results of these tests are given in Table 2.
Tabelle 2 Beständigkeit von Heizölen, die einen Sulfonat-Phosphat-Komplex enthaltenTable 2 Resistance of heating oils containing a sulfonate-phosphate complex
65,6°14 days at
65.6 °
Na-ErdölsulfonatNa 3 PO 4 - 12H 2 O added
Na petroleum sulfonate
98,9°16 hours at
98.9 °
Flußstahlstreifen, 52 Tage bei Raumtemperatur in Berührung mit der Ölprobe gehalten, welche 10 °/o Wasser enthielt. 95Mild steel strips kept in contact with the oil sample, which contained 10% water, for 52 days at room temperature. 95
Wie in Tabelle 2 angegeben, wirkt das Natriumphosphat, welches in dem Öl in Form eines Komplexes mit Natriumerdölsulfonat gehalten wird, bei allen angegebenen Konzentrationen stabilisierend auf das Heizöl. Außerdem beseitigte der Komplex aus Natriumphosphat und Natriumsulf onat die Korrosionswirkung des Heizöls in der wäßrigen Phase Es ist von besonderer Bedeutung, daß nach den angegebenen Werten Natriumerdölsulfonat für sich die Unbeständigkeit des Heizöles nicht beseitigt, wohl aber ist hierfür eine Kombination von Natriumphosphat und Natriumerdölsulfonat notwendig.As indicated in Table 2, the sodium phosphate which is present in the oil acts in the form of a complex with sodium petroleum sulfonate, stabilizing at all specified concentrations on the Heating oil. In addition, the complex of sodium phosphate and sodium sulfonate eliminated the corrosive effect of the heating oil in the aqueous phase It is It is of particular importance that, according to the values given, sodium petroleum sulfonate is inherently unstable of the heating oil is not eliminated, but a combination of sodium phosphate and sodium petroleum sulfonate is required necessary.
Es wurden weitere Versuche angestellt, um das Verhalten von Salzen anderer Phosphorsäuren zu untersuchen. Die Ergebnisse sind in. Tabelle 3 zusammengestellt. Die angeführten Salze der betreffenden Phosphorsäuren wurden in dem oben bezeichneten handelsüblichen Heizöl geprüft. In jedem Falle wurde das betreffende Salz der Phosphorsäure dem handelsüblichen Heizöl in Form eines 50%igen Konzentrates des Phosphats in einem Schmierölträger einverleibt. Aus Tabelle 3 geht hervor, daß jedes der angegebenen Salze, welche durch Natriumerdölsulfonat löslich gemacht wurden, das Heizöl wirksam stabilisierte, wie aus der Stabilitätsprüfung nach 16 Stunden hervorgeht.Further attempts were made to investigate the behavior of salts of other phosphoric acids investigate. The results are shown in Table 3. The listed salts of the relevant Phosphoric acids were tested in the above-mentioned commercial heating oil. In any case it was the relevant salt of phosphoric acid to commercial heating oil in the form of a 50% concentrate of the phosphate incorporated into a lubricating oil carrier. It can be seen from Table 3 that each of the specified Salts, which were made soluble by sodium petroleum sulfonate, which effectively stabilized heating oil, as can be seen from the stability test after 16 hours.
Tabelle 3 Wirkung verschiedener Phosphate im KomplexTable 3 Effect of various phosphates in the complex
Na-ErdölsulfonatRatio of salt * to
Na petroleum sulfonate
Zusatzstoffes
in GewichtsprozentConcentration of
Additive
in percent by weight
mg Unlösliches
je 600 g 16 hours at 99 °
mg of insolubles
600 g each
NaH2PO4-H2O
(NH4)2HPO4
Na4P2O7
Na3PO4-12H2O
Sulfonat allein
uninhibitiert Na 51 HPO 4
NaH 2 PO 4 -H 2 O
(NH 4 ) 2 HPO 4
Na 4 P 2 O 7
Na 3 PO 4 -12H 2 O
Sulfonate alone
uninhibited
0,08
0,08
0,14
0,20
0,00 0.08
0.08
0.08
0.14
0.20
0.00
0,010.01
0,010.01
0,010.01
0,010.01
0,010.01
I
3
14
I
30
32 I.
I.
3
14th
I.
30th
32
* Die Salze wurden in äquivalenten Konzentrationen angewendet.* The salts were used in equivalent concentrations.
Es wurden weitere Versuche angestellt, um die Wirksamkeit von Salzen zu untersuchen, deren Säuren sich von anderen Elementen der V. Gruppe ableiten, wobei wiederum das· gleiche, oben gekennzeichnete Heizöl verwendet wurde. Jedes der betreffenden Salze wurde dem Heizöl in Form seines Komplexes mit Natriumerdölsulfonat zugesetzt. Die dabei erhaltenen Kennzahlen sind in der nachfolgenden Tabelle 4 angegeben.Further attempts were made to investigate the effectiveness of salts, their Acids are derived from other elements of group V, again the same as identified above Fuel oil was used. Each of the salts in question was given to heating oil in the form of its complex with sodium petroleum sulfonate added. The key figures obtained are shown in Table 4 below specified.
Tabelle 4
Natriumsalze von Sauerstoffsäuren der V. GruppeTable 4
Sodium salts of oxygen acids of the V group
Na-ErdölsulfonatRatio * salt to
Na petroleum sulfonate
Zusatzes in GewichtsprozentConcentration of
Additive in percent by weight
(16 Stunden bei 99°)
mg Unlösliches je 600 g ÖlStability test
(16 hours at 99 °)
mg of insolubles per 600 g of oil
Natriumarsenat
Natriumwismutat
Sulfonat allein
kein Inhibitor Sodium arsenite
Sodium arsenate
Sodium bismuth
Sulfonate alone
no inhibitor
O,O8
0,14
0,00O, l6
O, O8
0.14
0.00
0,01
0,010.01
0.01
0.01
5
28
30
32I.
5
28
30th
32
Bezogen auf äquivalente Konzentrationen.Based on equivalent concentrations.
Aus der Tabelle ist zu erkennen, daß jedes der untersuchten Salze stabilitätserhöhend wirkt. Es ist jedoch zu beachten, daß die Salze der Arsensäuren besser als das Salz der Wismutsäure zu wirken scheinen.It can be seen from the table that each of the salts investigated has a stability-increasing effect. It is However, note that the salts of arsenic acids work better than the salt of bismuth acid seem.
Schließlich wurden Versuche durchgeführt, bei welchen der oben beschriebene Komplex aus Natriumsulfonat und Natriumphosphat dem Heizöl in Verbindung mit einem Erdalkali-Alkylphenolsulfid zugesetzt wurde. Als Sulfid wurde hierbei Bariumisooctylphenolsulfid zugesetzt. Die. erhaltenen Werte sind in der nachfolgenden Tabelle 5 zusammengestellt. Sie zeigen, daß die Stabilität eines Heizöles durch diesen Dreistoff zusatz erhöht werden kann.Finally, tests were carried out in which the complex of sodium sulfonate described above and sodium phosphate the fuel oil in combination with an alkaline earth metal alkyl phenol sulfide was added. Barium isooctylphenol sulfide was added as the sulfide. The. obtained values are compiled in Table 5 below. They show that the stability of a heating oil is through this ternary addition can be increased.
Sulfonat-Phosphat-Komplex* in Kombination mit Barium-isooctylphenolsulfidSulphonate-phosphate complex * in combination with barium isooctylphenol sulphide
Zusatz
Gewichtsprozent aktiver Bestandteileadditive
Weight percent active ingredients
0,004% Ba-phenolsulfid0.004% Ba-phenol sulfide
+ O1Oi % Sulfonat-Phosphat .. 2+ O 1 Oi% sulfonate phosphate .. 2
+ 0,01 % Sulfonat 36+ 0.01% sulfonate 36
+ 0,005 % Sulfonat-Phosphat 2+ 0.005% sulfonate phosphate 2
4- 0,005 % Sulfonat 274- 0.005% sulfonate 27
0,002% Ba-phenolsulfid0.002% Ba-phenol sulfide
+ O1Oi % Sulfonat-Phosphat .. 1+ O 1 Oi% sulfonate phosphate .. 1
-f- ο,οΐ °/0 Sulfonat 30-f- ο, οΐ ° / 0 sulfonate 30
Kein Inhibitor ....: 32No inhibitor ....: 32
* Verhältnis Na3PO4. 12H2O zu Na-Erdölsulfonat gleich. 0,20.* Ratio Na 3 PO 4 . 12H 2 O is the same as Na petroleum sulfonate. 0.20.
Gemäß der Erfindung wird also ein Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalz einer Säure des Phosphors, Antimons, Arsens oder Wismuts in kleinen MengenAccording to the invention, an alkali, alkaline earth or ammonium salt of an acid of phosphorus, Antimony, arsenic or bismuth in small quantities
StabilitätsprüfungStability test
(16 Stunden bei 990)(16 hours at 99 0 )
mg Unlöslichesmg of insolubles
je 600 g Öl600 g of oil each
mit Hilfe eines Detergents einem Heizöl zugesetzt, das aus Spaltverfahren stammende Anteile enthält. Dem Heizöl können auch noch andere Verbindungen neben Erdalkalialkylphenolsulfiden, nämlich die sonstigen, üblicherweise verwendeten Zusatzstoffe zugeführt werden.with the help of a detergent added to a heating oil that contains fractions originating from cracking processes. The heating oil can also contain other compounds besides alkaline earth alkylphenol sulfides, namely the other commonly used additives are added.
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- 1952-06-06 DE DEST4916A patent/DE961481C/en not_active Expired
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