JP2001519706A - 過酸化水素およびポリ4級アンモニウム安定剤による水の処理 - Google Patents
過酸化水素およびポリ4級アンモニウム安定剤による水の処理Info
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Abstract
(57)【要約】
過酸化水素およびポリ4級アンモニウム化合物を水に添加することによって水を処理する方法。過酸化水素およびポリ4級アンモニウム化合物は各成分の適当な濃度が水中で維持されるように独立して水に添加される。
Description
【発明の詳細な説明】
過酸化水素およびポリ4級アンモニウム安定剤による水の処理
発明の分野
本発明は一般的に水を処理する方法、より詳しくは過酸化水素およびポリ4級
アンモニウム安定剤によって水を処理する方法に関する。
発明の背景
スイミングプール、温泉、ホットタブ、冷却塔等で使用される水は人間に有害
な種々の微生物を急速に取り込んでしまう。更に、これらの微生物はその水と接
触している構造物、装置等を損傷させ、その水を使用する工業上の工程に害を及
ぼす可能性がある。更に、生物学的汚染が水処理工業にとって重大問題であり、
水環境における微生物の生育を抑制する薬剤の開発に多くの注意が払われるよう
になった。
微生物の生育を抑制するために従来使用されてきた殺生剤は塩素、臭素、ビグ
アニド塩、過酸化物、オゾン及び4級アンモニウム化合物である。これらのうち
、塩素は長い間主たる感染防止剤であったが、塩素は欠点があるため他の感染防
止製品の開発は続けられてきた。たとえば、塩素は高度に効果的であるが、その
効果を維持するにはたびたび適用しなくてはならず、しかも刺激性のクロルアミ
ンおよび/またはトリハロメタンを形成する。高レベルでは塩素はプール表面及
び装置を損傷してしまう。
塩素および臭素レベルは1−3ppm(Cl2として)に維持されなければな
らないが、しばしば定期的に過剰に塩素添加して微生物抑制を確実にし、水質を
適正にする必要がある。塩素は環境に危険を及ぼし機械的供給には欠点があるの
で水処理のための簡単な、非ハロゲン代替物を必要とした。
上述のように過酸化化合物は特定条件下に有効な消毒剤であることは公知であ
る。しかし、これらの化合物の使用に伴う1つの問題は過酸化水素のような過酸
化物は比較的高い濃度(約200ppm以上)で使用する場合以外確実な単一出
の消毒剤として有効ではないことである。不都合にも、過酸化物濃度が上昇する
につれて水泳している人や温泉客にとっての傷害や不快が生じると考えられる。
再利用水に使用する場合、過酸化水素供給者は通常、濃縮溶液を安定化するた
めにかれらの製品を燐酸塩のような化合物で処理する。しかし、これらの安定化
剤は該製品が一旦水に適用され希釈されると安定性に確実にするように意図され
てはいない。よって、適用後の過酸化物を保護し強化するために更なる安定剤が
必要となる。
他の安定剤については、ポリ4級アンモニウム化合物を使用して少しはうまく
水処理されてきた。単量体4級アンモニウムも水処理に使用されて一般的に有効
な殺菌剤であった。しかし、単量体4級アンモニウム化合物を主たる消毒剤とし
て使用するときは高濃度(25−75ppm)が必要である。ポリマー4級アン
モニウムと違い、単量体4級アンモニウムは低濃度(たとえば4ppm)でさえ
泡立つ傾向がある。泡だちは25−75ppmのレベルでは激化するのみであろ
う。
上述から水を過酸化水素のような非ハロゲン消毒剤およびポリ4級アンモニウ
ム化合で出処理する方法が変わらず必要であることは明かである。本発明はこの
必要に応える。
発明の総括
簡単に本発明を説明すれば、過酸化水素およびポリ4級アンモニウム化合物を
水に添加することによって水を処理する方法である。過酸化水素およびポリ4級
アンモニウム化合物は水中最終濃度が消毒可能溶液を維持するのに有効な量で独
立して水に添加される。
本発明の1つの目的は希釈された過酸化水素で水を消毒する改善された方法を
提供することである。
本発明のもう1つの目的は希釈された過酸化水素に凝集および澄明化特性を付
与する方法を提供することである。
本発明のもう1つの目的は再利用水を消毒するに必要な過酸化水素の量を低減
する方法を提供することである。
本発明のもう1つの目的は再利用水を消毒するに使用される過酸化水素の半減
期を増加する方法を提供することである。
更なる本発明の目的および利点は下記から明かであろう。
図面の簡単な説明
図1はPDEDとともにあるいはなしでH2O2の半減期を測定したグラフであ
る。
図2はQ6/6とともにあるいはなしでH2O2の半減期を測定したグラフであ
る。
発明の詳細な説明
本発明の趣旨の理解を促進するために、好適具体例を示し、特定の用語を使用
して該具体例を説明する。しかし、本発明の範囲がそれによって限定されないこ
とは理解されよう。そして、好適具体例におけるそのような変更およびさらなる
修飾ならびに本発明の趣旨のそのようなさらなる適用は本発明に関係する当業者
に通常生じると考えられるものである。
本発明は、調整水を処理するために、消毒剤としての希釈された過酸化水素を
ポリ4級アンモニウム安定剤とともに使用する。該安定剤はH2O2の殺菌活性を
長時間維持させ、その全般的有効性を高める。上記消毒剤および安定剤は、単一
のスラッグ適用するために別々に添加されるか一緒に混合される。最適の用量は
1−2ガロンの活性成分(混合または別々に)であって、2週間毎に20,00
0ガロンの調整水を維持する。そのように大容量の水を供給機なしにそのような
頻繁ではない投与スケジュールで効率的に処理する能力は本発明の予期せざる利
点である。
下記のような種々のポリ4級アンモニウム化合物を本発明で使用できる:ポリ
(ヘキサメチルアンモニウム)クロリド(”Q6/6”),
ポリ[オキシエチレン−(ジメチルイミノ)エチレン−(ジメチルイミノ)エチ
レン ジクロリド](”PDED”),
ドデカメチレンジメチルイミノクロリド(”Q6/12”)および
1,3−ジアゾ−2,4−シクロペンタジエンと1−クロロ−2,3−エポキシ
プロパン(”IPCP”)。
これらおよび他のポリ4級アンモニウム化合物は共通の販売元から入手できる
。
好ましくは過酸化水素およびポリ4級アンモニウム化合物は独立して添加して
各組成物の適当な濃度が水中で維持できるようにする。適当な濃度は一般的に処
理水を試験することによって決定される。次いで、どちらかの組成物の適当量を
添加できる。この技術は、上記2つの成分を保存し別々に取り扱えるようにした
という有利性をさらに付与する。
通常の用途では、上記水はH2O2を5ないし40ppmおよびポリ4級アンモ
ニウム安定化剤を1ないし20ppm含まなくてはならない。20,000ガロ
ンを処理するには、濃縮され混合された製品は1ガロン容器当たり10−80%
のH2O2および2−40%のポリ4級アンモニウム安定化剤を含まなくてはなら
ない。別々の製品として適用するときは、1ガロンまたは半ガロンのいずれかの
容器を使用してH2O2およびポリ4級アンモニウム安定化剤の相対的濃度を上記
と同一にする。
上述のように、本発明は現存技術に対して簡単にもかかわらず新規な改良を加
えるものである。第1に、本発明は該製品を適用するための機械装置を備える必
要を排除する。それによって装置および維持の費用が除かれる。第2に、本発明
は各成分を保存安定性混合物としてあるいは別個の容器として包装できる点で弾
力的である。第3に、製品添加スケジュールがここのプール所有者の必要に応じ
て作成できる。たとえば、特定の場合には多かれ少なかれ安定剤が必要であるが
、不必要な量の他の組成物を添加することなく添加できる。第4に、機械装置を
使用しないことによりこの技術を調整水を処理する消費者にとってより実施し易
くするであろう。第5に、このシステムは単量体および重合体4級アンモニウム
化合物の抗微生物性利点と美的利点を融合する。すなわち、あるとしても少量の
泡のみ生成する殺菌剤として効果的なシステムである。第6に、本発明は、成分
が1つの容器で混合できる点でポリビグアニドシステムよりも優れている。
本発明の1態様においてポリ4級アンモニウム化合物は凝集剤として働く。凝
集剤は液体から懸濁された固体を凝集させるのに使用される化学物質であるので
、沈殿あるいは濾過によるそれらの分離を促進する。この能力と一致して、ポリ
4級アンモニウム化合物は細胞の接着および凝集が可能である。
プールで泳者によって行われた研究はQ6/6のようなポリ4級アンモニウム
化合物が単独で使用された場合水を消毒できないことを示した。そのようなケー
スでは細菌密度が1×105/mlと高かった。高い細菌数にもかかわらず、水
の透明度は優れたままであった。表1は使用中プールでの研究からの短い抜粋で
ある。
表1 細菌密度対水透明度Q6/6濃度(ppm) 細菌密度/ml 濁度1(NTU)
6 12.350 0.22
5 126,000 0.25
5 24,300 0.17
3 4,130 0.19
3 8,500 0.291
NTUはネフェロメトリック・タービディティ・ユニット
推定的に、濁度と細菌密度との関連性が直接的に比例することを予期できよ
う。しかし、細菌数が126,000/ml程度高い場合、水の優れた透明度が
維持された。0.32NTU未満の濁度を透明と見なす。0.32NTU以上の
場合水は靄がかっているかあるいは曇っている。
文献上あるいは本発明者らの実証的観察によれば、細菌は完全に生きているが
緊密に凝集しているように見える。これは優れた透明度と高い細菌密度を説明す
る。
接着/凝集過程において細菌の膜の有意な致死的変化は生じなかった可能性が
ある。これらの修飾により、H2O2のような酸化剤を細胞膜の重要な部位により
達し易くできたと考えられる。本質においてポリ4級アンモニウム化合物はH2
O2の補肋剤あるいは増強剤として作用する。その結果、殺菌の動力学的特性な
らびに全般的効力は改善されるであろう。このことは殺菌速度を有意に上昇させ
、上記水を消毒するH2O2量を低減するであろう。
上記方法を使用する特定の実施例が参照されるであろうが、これらの実施例は
好適具体例をより完全に記載するために提供され、本発明の範囲を限定しようと
するものではないことが理解されよう。
実施例1
種々のポリ4級アンモニウム化合物のH2O2を安定化する能力を試験するため
に、5つの、10ガロンの水族館水槽を水で充填し、下記パラメーターで調節し
た:約200ppmカルシウム硬度、120ppmアルカリ物質およびpH7.
4。
各水族館に10ppmのQ6/6,PDED、Q6/12またはIPCPから
なる異なるポリ4級アンモニウム化合物を添加した。過酸化水素27.5ppm
をポリ4級アンモニウム化合物を含むタンクおよびポリ4級アンモニウム化合物
を含まない対照タンクんに加えた。
各タンクに緑膿菌(P.aeruginosa)、大腸菌(E.coli)お
よび黄色ブドウ球菌(S.aureus)を含む細菌懸濁液(細菌数約108な
いし109)を毎日25ml加えた。これらは再利用水および工業用水から回収
できる主たる細菌のいくつかである。過酸化水素およびポリ4級アンモニウム化
合物の濃度は約24時間後にモニターされ、表2−6に記録された。さらに、試
料を接種30分後に取り出して中和剤で処理し、栄養寒天上に伸ばして生きてい
る細菌数を測定した。
表2 有効な単独消毒剤としてのH2O2 日 H2O2ppm TPC1
1 34 20,350
2 11.9 692,000
3 4.25 752,000
42 1.7 1,776,000
5 20.4 91,000
6 7.65 2,080,000
7 1.7 2,248,0001
TPC−ml当たりコロニー形成ユニットとして表した総従属栄養性平板上
カウント(生存好気性細菌)2
第4日の終わりに過酸化水素(約27.5ppm)を各タンクに加えた。
表3 H2O2安定性および効力に対するPDEDの効果 日 H2O2ppm TPC
1 28.9 40
2 12.8 109
3 5.95 970
4 3.4 500
5 24.7 220
6 11.9 3,000
7 8.5 4,950
表4 H2O2安定性および効力に対するIPCPの効果 日 H2O2ppm TPC
1 32.3 0
2 13.6 0
3 6.8 0
4 2.6 1
5 24.7 2
6 17.85 3
7 7.65 38
表5 H2O2安定性および効力に対するQ6/12の効果 日 H2O2ppm TPC
1 32.3 0
2 12.8 0
3 7.7 0
4 3.4 11
5 27.2 0
6 22.1 5
7 10.2 7
表6 H2O2安定性および効力に対するQ6/6の効果 日 H2O2ppm TPC
1 31.5 3,040
2 12.8 475
3 6.0 1,070
4 2.6 11,750
5 19.6 23
6 16.2 2,000
7 6.8 4,800
表2ないし6に示されたデータはポリ4級アンモニウム化合物として知られる
1群の化合物は過酸化水素を安定化しその効力を増強する能力を有することを強
く示唆している。すなわち、H2O2はいずれかのポリ4級アンモニウム化合物(
安定性増大)の存在下に安定化し細菌数が非常に減少した(効力増大)。
実施例2
水族館での試験で驚異的結果が観察されたので、さらなる実験は戸外のプール
で行った。H2O2とPDEDの組み合わせとH2O2単独の効力を5,000プー
ルでヘイワード(Hayward)S−166T砂濾過器で試験した。標準的プ
ール用化学物質を使用して、各プールを約120ppmアルカリ性物質、200
ppmカルシウム硬度およびpH7.4に調整した。環境からの微生物混入を受
けることに加えて、各プールを緑膿菌(P.aeruginosa)、大腸菌(
E.coli)および黄色ブドウ球菌(S.aureus)を含む細菌懸濁液(
約1010ないし1011個の細菌)で処理した。水族館とは異なり、これらのプー
ルは太陽からの紫外線にさらされた。
表7および8は結果をまとめたものである。表7はH2O2が高濃度でさえ細菌
の生育を抑制する能力がないことを示している。さらに、前研究はPDEDがH2
O2同様に単独使用のときは効果的消毒剤ではないことを示した(データはない
)。反対に、表8はポリ4級アンモニウム化合物のH2O2の能力を増強してより
効力を高めることを示している。PDEDは酸化剤との抗微生物活性の相乗効果
を示したが、これらのデータはポリ4級アンモニウム化合物も過酸化水素を安定
化
し使用希釈物での半減期を延ばすことができることを示している。
表7 有効な単独消毒剤としてのH2O2 日 H2O2 PDED PM CFU/ML
1 26.35 − −
2 23.8 − 330
3 23.0 − 900
4 17.0 − 4,900
7 5.1 − 51,000
8 0 − 47,000
表8 PDEDによるH2O2の安定化 日 H2O2 PDED PPM CFU/ML
1 26.35 10 0
2 24.65 10 0
3 23.8 10 3
4 18.7 7 0
7 11.9 4 445
8 10.2 3 205
表7および8のデータをグラフにしてH2O2消滅の傾向を示した(図1)。さ
らに、これらのデータを線形回帰分析した。表9は線形回帰の間に得られた統計
値を使用して作成しPDEDが3ppmという低濃度でさえH2O2の半減期を延
長することを示した。これらのデータを使用し、外挿法により、H2O2単独で約
10.7日間効力が持続し、PDEDによって安定化されたときは14.2日間
持続するであろうことが分かる。
表9 PDEDによるおよびPDEDなしのH2O2の半減期 統計値 H2O2 H2O2 +PDED
Y−切片 31.04 28.7
勾配 −3.34 −2.19
R2 0.978 0.961
H2O2半減期(日) 5.35 7.1
実施例3
実施例3に記載の実験は、PDEDの代わりにQ6/6を使用した以外実施例
2と同じである(表10および11)。Q6/6単独は調整水では有効な消毒剤
ではない(データに示していない)。PDEDについてと同様、Q6/6はH2
O2の効力を安定化し増強した。過酸化水素単独では半減期は短く、試験した最
高レベルでさえ有効な殺菌剤であった。
線形回帰分析結果を表12でまとめた。図2は半減期の差異をグラフで示した
。回帰により、外挿法により、H2O2単独で約9日間効力が持続し、Q6/6に
よって安定化されたときは16日間持続するであろうことが分かる。
表10 有効な単独消毒剤としてのH2O2 日 H2O2PPM Q6/6PPM CFU/ML
1 31.5 − 555
2 29.8 − 19,350
3 21.3 − 36,100
4 13.6 − −
7 0.7 − −
8 0.7 − 1,950
表11 Q6/6によるH2O2の安定化 日 H2O2PPM Q6/6PPM CFU/ML
1 33.15 7 1
2 29.8 4 9
3 27.2 4 38
4 25.5 2 −
5 17 1 −
6 14 1 46
表12 Q6/6によるおよびQ6/6なしのH2O2の半減期 統計値 H2O2 H2O2 +Q6/6
Y−切片 33.58 34.7
勾配 −3.95 −2.3
R2 0.96 0.99
H2O2半減期(日) 4.52 7.9
上記データはH2O2およびポリ4級アンモニウム化合物のみに基づく水処理シ
ステムが許容水質を維持できることを明らかに示している。混合された物質1ガ
ロンを使用して20,000ガロンまでの水を2週間までに処理できるというこ
とは現在のポリビグアニド技術を広く改良するものである。ビグアニドで消毒さ
れた再利用水は通常下記3つの別々の物質を時間をずらして添加することが必要
である:ビグアニド、過酸化水素および補肋的に殺藻薬。
ビグアニドは通常10ないし14日毎に添加し、過酸化物は約20−30日毎
に添加し、殺藻薬は毎週あるいは必要に応じて添加される。本発明の方法は各製
品を同時に添加し、1つの瓶に一緒にできる点でビグアニド技術を非常に簡単に
した。要するに、製品の適用を同時化し、3つではなく、1つ(混合)または2
つ(分離)の製品が使用される。
さらに、ここで開示された方法は供給機械の使用を排除したので、調整水を処
理することに係わる人々に正当な利益をもたらす。この方法は、瓶詰めされた製
品を適用することによる本来の柔軟性にもとづき、実質的にコストを節約し、供
給機を使用せず、その維持も必要なく、効力も改善する。
本発明は上記に詳述されたが、本発明を説明するものであって、それに限定す
るものではない。好適具体例を示し記載したのみであって本発明の趣旨の範囲で
の変化および修飾はすべて保護されることが望まれる。
【手続補正書】特許法第184条の4第4項
【提出日】平成8年11月26日(1996.11.26)
【補正内容】
請求の範囲
1.水に下記を添加することからなる水処理方法:
(a)過酸化水素からなる第1組成物;および
(b)ポリ4級アンモニウム化合物からなる第2組成物;
ここで、上記第1及び第2組成物は独立して水に添加される。
2.第1組成物が本質的に過酸化水素からなる請求項1の方法。
3.第2組成物が本質的にポリ4級アンモニウム化合物からなる請求項1の方法
。
4.第2組成物がポリ(ヘキサメチルアンモニウム)クロリド(Q6/6)から
なる請求項1の方法。
5.第2組成物がポリ[オキシエチレン−(ジメチルイミノ)エチレン−(ジメ
チルイミノ)エチレン ジクロリド](PDED)からなる請求項1の方法。
6.第2組成物がドデカメチレンジメチルイミノクロリド(Q6/12)からな
る請求項1の方法。
7.第2組成物が1,3−ジアゾ−2,4−シクロペンタジエンと1−クロロ−
2,3−エポキシプロパン(IPCP)からなる請求項1の方法。
8.第2組成物が2つ以上のポリ4級アンモニウム化合物からなる請求項1の方
法。
9.第1組成物と第2組成物が別々に水に添加される請求項1の方法。
10.第1組成物と第2組成物が、他の消毒剤が本質的に存在しない水に添加さ
れる請求項1の方法。
11.第1組成物と第2組成物が水に2週間に1度添加される請求項1の方法。
12.第1組成物と第2組成物が水に1週間に1度添加される請求項1の方法。
13.第1組成物と第2組成物が水に1ヶ月に1度添加される請求項1の方法。
14.水に下記を添加することからなる水処理方法:
(a)過酸化水素からなる第1組成物;および
(b)ポリ4級アンモニウム化合物からなる第2組成物;
ここで、上記第1及び第2組成物は独立して水に添加されて水中でH2O2を5
ないし40ppmに維持しポリ4級アンモニウム安定化剤を1ないし20ppm
に維持する。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項
【提出日】平成9年6月26日(1997.6.26)
【補正内容】
請求の範囲
1.水に下記を添加することからなる水処理方法:
(a)過酸化水素からなる第1組成物;および
(b)ポリ4級アンモニウム化合物からなる第2組成物;
ここで、上記第1及び第2組成物は独立して水に添加される。
2.第1組成物が本質的に過酸化水素からなる請求項1の方法。
3.第2組成物が本質的にポリ4級アンモニウム化合物からなる請求項1の方法
。
4.第2組成物がポリ(ヘキサメチルアンモニウム)クロリド(Q6/6)から
なる請求項1の方法。
5.第2組成物がポリ[オキシエチレン−(ジメチルイミノ)エチレン−(ジメ
チルイミノ)エチレン ジクロリド](PDED)からなる請求項1の方法。
6.第2組成物がドデカメチレンジメチルイミノクロリド(Q6/12)からな
る請求項1の方法。
7.第2組成物が1,3−ジアゾ−2,4−シクロペンタジエンと1−クロロ−
2,3−エポキシプロパン(IPCP)からなる請求項1の方法。
8.第2組成物が2つ以上のポリ4級アンモニウム化合物からなる請求項1の方
法。
9.第1組成物と第2組成物が別々に水に添加される請求項1の方法。
10.第1組成物と第2組成物が、他の消毒剤が本質的に存在しない水に添加さ
れる請求項1の方法。
11.第1組成物と第2組成物が水に2週間に1度添加される請求項1の方法。
12.第1組成物と第2組成物が水に1週間に1度添加される請求項1の方法。
13.第1組成物と第2組成物が水に1ヶ月に1度添加される請求項1の方法。
14.水に下記を添加することからなる水処理方法:
(a)過酸化水素からなる第1組成物;および
(b)ポリ4級アンモニウム化合物からなる第2組成物;
ここで、上記第1及び第2組成物は独立して水に添加されて水中でH2O2を5
ないし40ppmに維持しポリ4級アンモニウム安定化剤を1ないし20ppm
に維持する。
15.再利用水を処理する方法であって、再利用水に過酸化水素からなる第1組
成物およびポリ4級アンモニウム化合物からなる第2組成物を添加することから
なる方法;ここで、上記第1及び第2組成物は独立して上記水に添加される。
16.再利用水がスイミングプールの水である請求項15の方法。
─────────────────────────────────────────────────────
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(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
A01N 59/00 A01N 59/00 A
C02F 1/50 531 C02F 1/50 531Q
1/72 1/72 Z
(72)発明者 ミラー,ジェームズ・ジェイ
アメリカ合衆国ジョージア州30092,ノー
クロス,マグノリア・ミル・コート 5940
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.水に下記を添加することからなる水処理方法 (a)過酸化水素からなる第1組成物;および (b)ポリ4級アンモニウム化合物からなる第2組成物; ここで、上記第1及び第2組成物は独立して水に添加されて適当な濃度の各成 分が該水中で維持できるようにする。 2.第1組成物が本質的に過酸化水素からなる請求項1の方法。 3.第2組成物が本質的にポリ4級アンモニウム化合物からなる請求項1の方法 。 4.第2組成物がポリ(ヘキサメチルアンモニウム)クロリド(Q6/6)から なる請求項1の方法。 5.第2組成物がポリ[オキシエチレン−(ジメチルイミノ)エチレン−(ジメ チルイミノ)エチレン ジクロリド](PDED)からなる請求項1の方法。 6.第2組成物がドデカメチレンジメチルイミノクロリド(Q6/12)からな る請求項1の方法。 7.第2組成物が1,3−ジアゾ−2,4−シクロペンタジエンと1−クロロ− 2,3−エポキシプロパン(IPCP)からなる請求項1の方法。 8.第2組成物が2つ以上のポリ4級アンモニウム化合物からなる請求項1の方 法。 9.第1組成物と第2組成物が別々に水に添加される請求項1の方法。 10.第1組成物と第2組成物が、他の消毒剤が本質的に存在しない水に添加さ れる請求項1の方法。 11.第1組成物と第2組成物が水に2週間に1度添加される請求項1の方法。 12.第1組成物と第2組成物が水に1週間に1度添加される請求項1の方法。 13.第1組成物と第2組成物が水に1ヶ月に1度添加される請求項1の方法。
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-
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