ES2279005T3 - Pelicula iridiscente retractil. - Google Patents

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Abstract

Una película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas que tiene un espesor de 12 a 150 mum, comprendiendo dicha película al menos 10 capas muy finas de espesor sustancialmente uniforme de 30-500 mum cada una, siendo dichas capas generalmente paralelas y siendo las capas adyacentes contiguas de materiales resinosos termoplásticos retráctiles diferentes, siendo termorretráctiles cada uno de dichos materiales resinosos termoplásticos en al menos una dimensión en el plano de la película en una cantidad de al menos el 10% en respuesta a calor aplicado en el intervalo de 70-300ºC, y en la que las capas adyacentes, contiguas, coextruídas de diferentes materiales resinosos, termoplásticos, termorretráctiles son retráctiles de manera sustancialmente uniforme en respuesta a calor aplicado en dicho intervalo y tienen índices de refracción que difieren en al menos 0,03 tras dicha retracción y dan como resultado iridiscencia óptica.

Description

Película iridiscente retráctil.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a películas que tienen un nivel adecuado de memoria elástica activada mediante la aplicación de energía térmica que pueden utilizarse en una variedad de aplicaciones de envasado, tales como etiquetas retráctiles y envoltorio retráctil decorativo. A continuación en el presente documento, tal película se denominará a veces "película retráctil". Las películas habituales usadas para este fin están compuestas por alcohol polivinílico, poli(tereftalato de etileno) modificado con glicol elaborado a partir de etileno, glicol y ciclohexanodimetanol y estructuras de polipropileno y ácido tereftálico, dependiendo del grado de retracción deseado requerido y la aplicación particular. Ha sido posible obtener retracciones de hasta el 50 o el 60%. A menudo se conforma previamente la película retráctil para dar un tubo y luego se corta en el tamaño apropiado para la aplicación para un recipiente o algún otro objeto. Frecuentemente es deseable que la película se encoja alrededor del objeto de tal manera que se adapte exactamente a la forma del objeto.
Se conocen películas que reflejan la luz coextruídas de múltiples capas que tienen una banda de reflexión estrecha debido a la interferencia luminosa. Cuando se produce esta banda de reflexión en el intervalo de longitudes de onda visibles, la película parece iridiscente. Sería deseable emplear tales películas iridiscentes como película retráctil para aplicaciones de envasado retráctil pero no ha sido posible lograr este objetivo hasta el momento.
Las películas iridiscentes coextruídas de múltiples capas están compuestas por una pluralidad de capas generalmente paralelas de material resinoso termoplástico transparente, en las que las capas adyacentes contiguas son de diversos materiales resinosos cuyos índices de refracción difieren en al menos 0,03. Estas películas contienen al menos 10 capas, pero están compuestas más habitualmente por al menos 35 y preferiblemente al menos 70 capas. Las películas comercialmente disponibles a menudo contienen entre 50 y 100 pares de polímeros de repetición, lo que genera el efecto óptico conocido como iridiscencia. Cada una de las capas individuales es muy delgada y habitualmente del orden de 30-500 nm. La calidad de una película coextruída iridiscente de múltiples capas depende de que las capas individuales sean, y permanezcan, generalmente paralelas y de espesor sustancial uniforme. Las desviaciones de estos requisitos interfieren con el efecto óptico deseado.
Las películas iridiscentes coextruídas de múltiples capas tradicionales tienen un grado de memoria elástica menor y se retraerán algo cuando se exponen al calor. Sin embargo, la cantidad de retracción del que son capaces estas películas no es suficiente para el uso de las películas para aplicaciones de envasado retráctil y también está acompañada por cambios en las características ópticas de las capas individuales de manera que la iridiscencia se ve alterada o perdida y/o se perturban los enlaces entre capas entre las capas de unión conduciendo a una deslaminación interna o separación de las capas.
Se han realizado esfuerzos en el pasado para mejorar las propiedades mecánicas de las películas que reflejan la luz, coextruídas de múltiples capas, aunque no para el fin de lograr una película retráctil. La patente de los EE.UU. 4.310.584 describe el uso de resinas de copoliéster o poliéster de tereftalato termoplásticas como un componente de las dos películas de polímero adyacentes y otra mejora se describe en la patente de los EE.UU. 5.089.318 en la que se emplea un elastómero termoplástico como uno de los materiales resinosos. A pesar de estas mejoras, las películas todavía tienen propiedades ópticas y mecánicas inadecuadas para aplicaciones de envasado retráctil cuando se comparan con estructuras de película convencionales.
La patente de los EE.UU. 5.149.578 describe una película de múltiples capas que proporciona una evidencia visible de que se somete a una tensión. Tal evidencia visible proporciona una indicación de la manipulación y una resistencia a la manipulación. La película, preferiblemente lo más próxima posible a la ausencia completa de color, puede termoretraerse, por ejemplo, mediante el uso de una pistola de aire comprimido.
Ahora se ha descubierto que, seleccionando apropiadamente los diferentes materiales resinosos termoplásticos y orientando la película coextruída preparada a partir de los materiales seleccionados, puede lograrse una película iridiscente retráctil que tiene propiedades aceptables.
En consecuencia, es el objeto de la presente invención proporcionar una película iridiscente retráctil para una aplicación de envasado retráctil. Éste y otros objetos resultarán claros para los expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada.
Sumario de la invención
Esta invención se refiere a una película iridiscente retráctil adecuada para aplicaciones de envasado retráctil y al procedimiento para la producción de esa película. La película y procedimiento se definen en las reivindicaciones 1 y 10. Más particularmente, una película coextruída iridiscente, retráctil, de múltiples capas, compuesta por al menos 10 capas muy finas, generalmente paralelas, de espesor sustancialmente uniforme siendo las capas adyacentes contiguas de diferentes materiales resinosos termoplásticos retráctiles, siendo cada uno de los materiales termoretráctil al menos en una dimensión en una cantidad de al menos el 10% en respuesta a calor aplicado, siendo las capas adyacentes contiguas coextruídas retráctiles de manera sustancialmente uniforme en respuesta a calor aplicado de manera que tienen índices de refracción que difieren en al menos 0,03 tras la retracción para producir un efecto óptico. La película se prepara seleccionando los materiales resinosos termoplásticos apropiados, coextruyéndolos para dar una película relativamente espesa, seguido de orientación de la película a una temperatura usando perfiles de temperatura para lograr las propiedades de retracción y color deseadas.
Descripción de la invención
Según la presente invención, se produce una película coextruída, iridiscente, retráctil, de múltiples capas haciendo variar el procedimiento de producción convencional con respecto a la selección de los materiales resinosos empleados, el espesor de la película coextruída, y confiriendo memoria elástica a la película mediante orientación.
La película iridiscente, coextruída, de múltiples capas, en sí misma se conoce en la técnica. Se describe en la patente de los EE.UU. número Re 31.780 concedida a Cooper, Shetty y Pinksy y las patentes de los EE.UU. 5.089.318 y 5.451.449, ambas concedidas a Shetty y Cooper, y en otras patentes. La película iridiscente es, tal como se describe, una película laminada, coextruída, resinosa, termoplástica, transparente de al menos 10 capas muy finas, preferiblemente al menos 35 capas y más preferiblemente al menos 70 capas, cada una de las cuales está habitualmente en el intervalo de 30-500 nm y más preferiblemente de 50-400 nm, siendo las capas generalmente paralelas y siendo las capas adyacentes contiguas de diferentes materiales resinosos termoplásticos transparentes que se diferencian en el índice de refracción en al menos 0,03, y más preferiblemente, al menos 0,06. Las capas más externas de la película que constituyen la piel, cuando están presentes, tienen cada una al menos el 5% del espesor total de la película.
Se requiere que los materiales resinosos termoplásticos usados en la presente invención cumplan varias características. En primer lugar, cuando se conforman para dar una película fina que tiene un espesor de 12-150 \mum, preferiblemente de 15-75 \mum, la película debe ser termoretráctil en una o más de las dimensiones que caen en el plano de la película en una cantidad de al menos el 10%, preferiblemente al menos el 20%, y más preferiblemente el 40-50%, en respuesta a la aplicación de calor de 70-300ºC. Preferiblemente, el material resinoso como película es termoretráctil en todas las direcciones en el plano de la película en un grado que es sustancialmente el mismo en su totalidad. En segundo lugar, los materiales resinosos también deben, cuando se conforman para dar capas de película adyacentes contiguas, retraerse en una tasa que es sustancialmente uniforme a lo largo de las capas. La tasa de retracción en dimensiones diferentes en el plano de la película no necesita ser la misma, pero la tasa para cualquier dimensión dada debe ser sustancialmente la misma para ambas capas contiguas. Por ejemplo, la retracción longitudinal puede ser diferente de la retracción transversal, siempre que ambas tasas de retracción longitudinal y ambas tasas de retracción transversal sean sustancialmente las mismas. Finalmente, los materiales resinosos deben seleccionarse de manera que los índices de refracción tras la retracción difieran en al menos 0,03, y preferiblemente al menos 0,06. Los índices de refracción no necesitan diferir en estos valores antes de la orientación, dado que la orientación puede alterar el índice de refracción de una capa dada y por tanto la orientación de dos capas cuyos índices difieren en menos de 0,03 antes de la orientación puede dar como resultado una diferencia que supera 0,03 tras la orientación. En la mayoría de los casos, la diferencia en los índices de refracción tras la orientación pero antes de la retracción, y tras la retracción será aproximadamente la misma.
En la presente invención puede usarse cualquiera de los materiales resinosos termoplásticos usados para preparar películas iridiscentes hasta ahora, siempre que los materiales individuales tengan las características expuestas anteriormente e, igualmente, la combinación de los materiales resinosos seleccionados tenga las características detalladas anteriormente. Ejemplos no limitativos típicos de combinaciones útiles incluyen poliestireno y etileno-acetato de vinilo, poliestireno y polietileno, copoliéster de PETG (un poli(tereftalato de etileno) modificado con glicol elaborado a partir de etilenglicol y ciclohexanodimetanol) y acrílico, y poliéster de PETG y etileno-acetato de
vinilo.
Los materiales resinosos seleccionados se convierten en una película de múltiples capas usando tecnología de convención modificada de tal manera que cada estrato de la película es más espeso con el fin de permitir una reducción del espesor durante la orientación. Por ejemplo, las películas pueden prepararse mediante una técnica de colada en cilindro endurecido usando una boquilla de película plana de único colector convencional en combinación con un bloque de alimentación que recoge los fundidos de cada una de las dos o más extrusoras y los dispone en el patrón de capas deseado. Se describen bloques de alimentación adecuados, por ejemplo, en las patentes de los EE.UU. números 3.565.985 y 3.773.882. Los bloques de alimentación pueden usarse para formar capas alternantes o bien de dos componentes (es decir, ABAB...); tres componentes (ABCABCA... o ACBACBC...) o bien de más. La corriente de múltiples capas muy estrecha fluye a través de una boquilla de película plana de único colector en la que las capas se expanden simultáneamente hasta la anchura de la boquilla y se comprimen hasta el espesor final de salida de la boquilla final. El número de capas y su distribución de espesor puede cambiarse insertando un módulo de bloque de alimentación diferente. Habitualmente, la capa o capas más externas en cada lado de la hoja son más espesas que las otras capas. La piel más espesa puede estar constituida por uno de los componentes que componen el núcleo óptico o puede ser un polímero diferente que se utiliza para conferir propiedades mecánicas, de termosellado u otras deseables.
Puede emplearse cualquier procedimiento convencional de orientación de películas en el procedimiento de la presente invención siempre que se mantenga el espesor sustancialmente uniforme y la orientación paralela de las capas. La orientación puede ser uniaxial o multiaxial. Por ejemplo, la película puede estirarse mediante tensión aplicada en la dirección requerida y el estiramiento puede producirse entre un cilindro de enfriamiento y una unidad de captación, con la tensión aplicada por cilindros estiradores o una combinación de cilindros estiradores.
Otro procedimiento que puede usarse para alterar la orientación es el cilindro de compresión. Aquí, se hace pasar la película de múltiples capas entre cilindros posicionados de manera que disminuyen el espesor hasta el 20-50% del espesor original de la película de múltiples capas. Se usa un lubricante sobre la película a medida que pasa a través de la línea de contacto entre los dos cilindros, y puede aplicarse directamente a la película o a la superficie del cilindro de modo que se transfiere a la superficie de la película a medida que pasa entre los cilindros. El lubricante puede ser cualquier líquido o material que actúa como un líquido en la zona en la que se aplica la presión de los cilindros a la película. Actúa para formar una película fluida total o parcial entre el cilindro y la película de manera que la superficie del cilindro y la superficie de la película están separadas por el lubricante líquido evitando así el contacto y aumentando la movilidad a medida que el laminado entra en la línea de contacto. Puede usarse agua como lubricante y también es deseable incluir un tensioactivo en el agua.
Durante la orientación, habitualmente se calienta la película que está orientándose hasta una temperatura que es inferior al punto de fusión cristalino de los materiales resinosos mediante el contacto con el cilindro y/o aire. La temperatura de tratamiento dependerá de la hoja iridiscente particular que está orientándose y puede oscilar desde aproximadamente la ambiente hasta 145ºC o más. La orientación confiere memoria elástica a la película resinosa de manera que se retraerá al aplicar calor. Se requiere termofijado, o recocido a altas temperaturas limitado, para regular el intervalo de activación de la película retráctil iridiscente particular. Si se supera la temperatura de termofijado del material resinoso, la película de ese material no se retraerá como se desea.
A continuación se facilitan diversos ejemplos con el fin de ilustrar la presente invención. En esos ejemplos, al igual que a lo largo de toda esta memoria descriptiva y reivindicaciones, todas las partes y porcentajes son en peso, y todas las temperaturas en ºC, a menos que se especifique de otro modo.
Ejemplo 1
Se seleccionaron poliestireno y etileno-acetato de vinilo para su uso como materiales resinosos termoplásticos. Se coextruyeron los materiales resinosos para preparar una muestra de película con un núcleo óptico que contenía aproximadamente 100 capas alternantes en dimensiones adecuadas para la posterior orientación de estiramiento hasta un espesor predeterminado. La capa superficial en la muestra fue una poliolefina. Se produjo la película coextruída en espesores que oscilaban desde 35 hasta 70 \mum y no mostró prácticamente ningún color reflejado.
Entonces se trató la película extruída incolora usando un equipo de Marshall-Williams de dos fases y se estiró a diversas temperaturas de orientación que oscilaban desde 110-115ºC. Las razones de extracción eficaces variaron desde 1,8 hasta 2,6:1 y se empleó un calibre final predeterminado dentro del intervalo de 12 a 25 \mum. Se desarrolló iridiscencia como resultado de la orientación. Se realizaron mediciones del color a lo largo de la red para determinar la uniformidad del color iridiscente que se desarrolló. No hubo indicación de extracción no uniforme de las microcapas individuales en el plano perpendicular a la red en movimiento.
Una muestra de la película orientada de múltiples capas envuelta alrededor de una botella de vidrio se expuso a una corriente de aire caliente a una temperatura de 200ºC durante 5 segundos. Se observó iridiscencia uniforme en la película aunque se retrajo en aproximadamente un 15% en la dirección de orientación, adaptándose al contorno de la botella de vidrio. Se obtuvieron resultados similares colocando la botella de vidrio en un horno a 225ºC durante 5 minutos.
Ejemplo 2
Se coextruyeron copoliéster y poli(metacrilato de metilo) para preparar una muestra de película con un núcleo óptico que contenía aproximadamente 200 capas alternantes en dimensiones adecuadas para su posterior orientación por estiramiento hasta un espesor predeterminado. La capa superficial en la muestra fue de copoliéster. Se produjo la película coextruída en espesores que oscilaban desde 40 hasta 120 \mum y no mostró prácticamente ningún color reflejado. Entonces se trató la película extruída incolora usando un equipo Marshall-Williams MDO de fase única y se estiraron a diversas temperaturas de orientación que oscilaban desde 80-125ºC. Las razones de extracción eficaces variaron desde 1,8 hasta 3,5:1 y se empleó un calibre final predeterminado dentro del intervalo de 25 a 40 \mum. Se desarrolló iridiscencia como resultado de la orientación. Se realizaron mediciones del color a lo largo de la red para determinar la uniformidad del color iridiscente que se desarrolló. No hubo indicación de extracción no uniforme de las microcapas individuales en el plano perpendicular a la red en movimiento.
Una muestra de la película orientada de múltiples capas envuelta alrededor de una botella de vidrio se expuso a una corriente de aire caliente a una temperatura de 200ºC durante 5 segundos. Se observó iridiscencia uniforme en la película aunque se retrajo en aproximadamente un 25% en la dirección de orientación, adaptándose al contorno de la botella de vidrio. Se obtuvieron resultados similares colocando la botella de vidrio en un horno a 225ºC durante 5 minutos y 175ºC durante 3 minutos.
Ejemplo 3
Se repitió el ejemplo 2 excepto que se coextruye el copoliéster con copolímero de etileno-acetato de vinilo para preparar una película que tiene 100 y 200 capas en el núcleo óptico y un espesor de la película total de entre 75 y 100 mm. Se trata la película mediante orientación biaxial con razones de estiramiento que oscilan desde 2:1 hasta 5:1 o más. Las películas resultantes tienen propiedades iridiscentes que se conservan cuando se exponen a energía térmica que induce la retracción entre el 15-50%.
Ejemplo 4
Se repite el ejemplo 3 excepto que la película coextruída tiene aproximadamente 200 capas en el núcleo óptico y un espesor de la película total de entre 125 y 300 \mum.
Pueden realizarse diversos cambios y modificaciones al procedimiento y productos de esta invención sin apartarse del alcance de la misma. Por ejemplo, la incorporación de tintes, pigmentos y ayudantes de tratamiento en cualquiera de las corrientes de polímero es una extensión obvia de los efectos ópticos objetivo. El espesor de película final antes de la retracción puede ajustarse hasta prácticamente cualquier dimensión de película o de hoja práctica. La película también puede recubrirse en la superficie o laminarse en otro material. Las diversas realizaciones se han descrito en el presente documento únicamente para el fin de ilustrar la invención y no se pretende que la
limiten.

Claims (18)

1. Una película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas que tiene un espesor de 12 a 150 \mum, comprendiendo dicha película al menos 10 capas muy finas de espesor sustancialmente uniforme de 30-500 \mum cada una, siendo dichas capas generalmente paralelas y siendo las capas adyacentes contiguas de materiales resinosos termoplásticos retráctiles diferentes, siendo termorretráctiles cada uno de dichos materiales resinosos termoplásticos en al menos una dimensión en el plano de la película en una cantidad de al menos el 10% en respuesta a calor aplicado en el intervalo de 70-300ºC, y en la que las capas adyacentes, contiguas, coextruídas de diferentes materiales resinosos, termoplásticos, termorretráctiles son retráctiles de manera sustancialmente uniforme en respuesta a calor aplicado en dicho intervalo y tienen índices de refracción que difieren en al menos 0,03 tras dicha retracción y dan como resultado iridiscencia óptica.
2. Película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas según la reivindicación 1, en la que dicha película comprende al menos 35 capas muy finas de espesor sustancialmente uniforme, y cada uno de dichos materiales resinosos termoplásticos son termorretráctiles en al menos una dimensión en el plano de la película en una cantidad de al menos el 20% en respuesta a calor aplicado.
3. Película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas según la reivindicación 2, en la que dichos materiales resinosos termoplásticos tienen índices de refracción que difieren en al menos 0,06 tras dicha retracción.
4. Película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas según la reivindicación 3, en la que dicha película comprende al menos 70 capas muy finas de espesor sustancialmente uniforme de 30-500 nm cada una, y cada uno de dichos materiales resinosos termoplásticos es termoretráctil en al menos una dimensión en el plano de la película en una cantidad del 40-50% en respuesta a calor aplicado.
5. Película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas según la reivindicación 4, en la que dicha película tiene un espesor de 15 a 75 \mum.
6. Película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas según la reivindicación 1, en la que dichos materiales resinosos termoplásticos tienen índices de refracción que difieren en al menos 0,06 tras la retracción.
7. Película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas según la reivindicación 1, en la que dicha película comprende al menos 70 capas muy finas de espesor sustancialmente uniforme de 30-500 nm cada una, y cada uno de dichos materiales resinosos termoplásticos es termoretráctil en al menos una dimensión en el plano de la película en una cantidad del 40-50% en respuesta a calor aplicado.
8. Película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas según la reivindicación 7, en la que dicha película tiene un espesor de 15 a 75 \mum.
9. Película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas según la reivindicación 1, en la que dicha película tiene un espesor de 15 a 75 \mum.
10. Procedimiento para preparar una película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas que comprende seleccionar un par de materiales resinosos termoplásticos, cada uno de los cuales, cuando se conforma para dar una película fina orientada que, tiene un espesor de 12-150 \mum, son termorretráctiles en al menos una dimensión en el plano de la película en una cantidad de al menos el 10% en respuesta a calor aplicado en el intervalo de 70-300ºC, y cuyo par es retráctil de manera sustancialmente uniforme en respuesta al calor aplicado en dicho intervalo para tener índices de refracción que difieren en al menos 0,03 tras dicha retracción y dan como resultado iridiscencia óptica; coextruir dicho par de materiales para dar una película que tiene un espesor de 24 a 750 \mum para formar una película que comprende al menos 10 capas muy finas, generalmente paralelas, de espesor sustancialmente uniforme de 30-500 nm cada una y en la que las capas adyacentes contiguas son de materiales resinosos termoplásticos diferentes termorretráctiles; y conferir capacidad de termorretracción orientando dicha película que tiene un espesor de 24 a 750 \mum mientras se reduce el espesor de la película hasta 12 a 150 \mum.
11. Procedimiento para preparar una película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas según la reivindicación 10, en el que dicho par de materiales resinosos termoplásticos seleccionados son termorretráctiles en al menos una dimensión en el plano de la película en una cantidad de al menos el 20% en respuesta a calor aplicado en el intervalo de 70-300ºC, y el par se coextruye para dar una película que comprende al menos 35 capas muy finas, generalmente paralelas de 30-500 nm cada una.
12. Procedimiento para preparar una película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas según la reivindicación 11, en el que dicho par de materiales resinosos termoplásticos se selecciona para que tengan índices de refracción que difieren en al menos 0,06 tras dicha retracción.
13. Procedimiento para preparar una película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas según la reivindicación 12, en el que dicho par de materiales resinosos termoplásticos seleccionados son termorretráctiles en al menos una dimensión en el plano de la película en una cantidad del 40-50% en respuesta a calor aplicado en el intervalo de 70-300ºC, y el par se coextruye para dar una película que comprende al menos 70 capas muy finas, generalmente paralelas de 30-500 nm cada una.
14. Procedimiento para preparar una película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas según la reivindicación 13, en el que dicho espesor de película coextruída es de 30 a 375 \mum y se reduce a de 15 a 75 \mum.
15. Procedimiento para preparar una película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas según la reivindicación 10, en el que dicho par de materiales resinosos termoplásticos se selecciona para que tengan índices de refracción que difieren en al menos aproximadamente 0,06 tras dicha retracción.
16. Procedimiento para preparar una película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas según la reivindicación 10, en el que dicho par de materiales resinosos termoplásticos seleccionados son termorretráctiles en al menos una dimensión en el plano de la película en una cantidad del 40-50% en respuesta a calor aplicado en el intervalo de 70-300ºC, y el par se coextruye para dar una película que comprende al menos 70 capas muy finas, generalmente paralelas de 30-500 nm cada una.
17. Procedimiento para preparar una película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas según la reivindicación 16, en el que dicho espesor de película coextruída es de 30 a 375 \mum y se reduce a de 15 a 75 \mum.
18. Procedimiento para preparar una película iridiscente, coextruída, orientada de múltiples capas según la reivindicación 10, en el que dicho espesor de película coextruída es de 30 a 375 \mum y se reduce a de 15 a 75 \mum.
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