JP2002527325A - 放出制御された肥料組成物及びそれの調製プロセス - Google Patents
放出制御された肥料組成物及びそれの調製プロセスInfo
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Abstract
Description
される施肥植物の生長速度(成長率)パターンに必須的に適合するガウス分布の
放出率曲線に従って、肥料組成物から養分を放出するような放出特性を表す肥料
組成物に関する。また本発明は、このような肥料組成物の調製プロセスに関する
。さらに、この発明は、施肥植物の生長速度パターンに適合する養分放出パター
ンを実証する肥料によって現地条件下の植物を処理するための方法を提供する。
を形成する非常に有効な源であると知られている。養分は、肥料の被覆を通して
植物の維持された生育度となる、制御された速度で放出される。結果として、こ
れらのいわゆる放出制御された肥料の1つの応用例は、水溶性肥料を多重印加す
る植物に必要な養分を供給することができる。広範囲の使用の1つの型の被覆肥
料は、米国特許第4,042,366号、第4,636,242号及び第5,4
05,426号に開示されたような硫黄被覆肥料である。硫黄被覆肥料からの養
分の放出は、硫黄被覆の不完全さを介し被覆崩壊を介する拡散によって発生する
。硫黄被覆肥料の主な利点はそれらのかなりの低コストである。
印加されたポリマー物質は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂である。現在用いら
れている溶媒を印加した熱硬化性樹脂被覆肥料の実施例は、米国特許第3,22
3,518号、第4,657,576号及び第4,880,455号に開示され
、一方熱可塑性樹脂被覆を持つ肥料の実施例が米国特許第4,019,890号
に開示される。良好に制御された放出特性を示す他の型のカプセル化された肥料
は、米国特許第4,549,897号及び第5,186,732号に開示された
ものようなラテックス被覆粒状肥料である。溶媒及びラテックスを印加したポリ
マー被覆肥料は、放出率の一貫性に関して硫黄被覆生成物上に重要な利益を提供
する。大部分の養分放出は、被覆不完全さによる放出よりも、ポリマー被覆中の
孔を通す拡散によってである。
であるならば、幾分一様な一貫した養分放出を許容する。しかしながら、植物へ
の印加後のこれらの放出肥料は、通常養分の初期急速放出を表し、後続期間中の
放出の減少した割合及びその後の十分なレベルでの一定な放出が続行する。最終
的に、肥料粒体が消耗して、放出率の更なる減少が生じる。一般に累算された養
分放出曲線は、滑らかな2次(凸)曲線によって数学的に特徴付けすることがで
きる。このような2次放出曲線は、養分放出の連続減少を示す放出率曲線に変換
された。
最大レベルに増加その後そこから減少することを実証する図1にここに示すよう
に、多数の植物生長速度パターンがガウス分布型曲線に類似することを、大学及
び試験所から得られるデータが示すので、このような放出制御された肥料が施肥
植物の発育のための特定の養分要求に従って養分を放出しないことを暗示する。
従って、施肥植物種又は植物変種の生長速度パターンにマッチするガウス分布の
放出率特性を表す形成肥料の望ましさが従来認識された。このような放出パター
ンは、肥料組成物からの最大養分放出率が植物の発育が最も高い時、即ち、植物
の要求量が最も高い時と一致することを暗示する。
型即ちS字形曲線は得られる。従来、このようなS−型曲線による養分の放出を
表す放出制御された肥料は、多重被覆及び/又は被覆中の特定添加物の混合の存
在を要求した。例えば、1992年、仙台、日本のKonno印刷社によって出
版され、Sadao Shoji及びAmbrosio T.Gandezaに
よって編集された文献「ポリオレフィン樹脂被覆を有する放出制御された肥料」
は、30頁で、多層ポリオレフィン被覆の放出制御された肥料が被覆中の特定の
化学物質との混合の結果としてS−型又はS状の放出曲線を表すことを教示する
。S−型放出曲線を示す第1及び第2被覆を持つ生成物は米国特許第5,652
,196号に開示される。
出制御された肥料は、従来知られておらず、植物の特定の養分要求に従って施肥
植物に養分を与えるために、S−型又はS状曲線に従って養分を放出する。
の植物にとって極めて有益である。しかしながら現在、ガウス分布型曲線に従う
養分放出率を表示する被覆肥料生成物は、多重被覆及び/又は被覆に協働する特
定添加物の応用に基づいて知られているのみである。
一被覆層を備え、時間に亘ってガウス分布の放出率曲線による養分を放出する新
規な改善された放出制御された肥料組成物を提供することである。これらの組成
物は、ガウス分布の放出率生成物又は中間体として後述される。
放出するこのような新規な改善された単一被覆層の放出制御された肥料生成物を
生成するプロセスを提供することである。
するように、施肥植物種又は植物変種の生長速度パターンに適合する現地条件下
で養分放出率パターンを表示する肥料組成物によって植物種又は植物変種を処理
する方法を提供することである。数学的にこれは、肥料組成物からの最大養分放
出率が植物の発育が最も高い時と一致することを暗示する。
い、均一な略連続ポリマーフィルムの単一層からなる実質的に水不溶性被覆とを
備えた肥料組成物がガウス分布の養分放出率曲線に従って肥料養分化合物を放出
するように構成された放出制御された肥料組成物を提供することによって達成さ
れる。
て特性を決定される。肥料組成物は、ガウス分布曲線に従って養分放出率パター
ンを表示する。この結果、組成物の放出率(y)は、次の等式で代表することが
できる。
ある。
には、養分放出率は肥料が植物に印加された後に、最大速度が特定時間(即ち、
x=a時に養分放出率が最も高い前述の等式に従って)後に達成されるまで増加
するのみであることを意味することに注目すべきである。その後、養分放出率は
、肥料組成物の養分含量が充分に消耗した時のゼロになるまで減少する。この発
明のガウス分布の放出率肥料生成物は、特定植物の肥料として或は特定植物(即
ち、前述の等式の時刻x=aで最大の発育を実証するその種の植物)の生長パタ
ーンに従って養分放出率を表示する仕様の他の肥料組成物を生成する構成単位と
して有用であることがわかった。
ことによって或は実質的に球状粒体を得るために、標準被覆粒状材料をプロセス
することによって調製されてもよい。これの代わりに、この発明の肥料組成物は
、単一層被覆が標準粒状材料に、被覆印加期間に亘って被覆材の固形分を低含量
から高固形含量に変化させることによって、例えば粒状コア養分材上に被覆の印
加の期間に亘ってフィルム形成樹脂の固形分を約50パーセントから60パーセ
ントに増加させることによって印加される被覆プロセスで生成されてもよい。
放出を有するガウス分布の養分放出率曲線を形成するように構成されるような方
法で、均一な略連続ポリマーフィルムの単一層からなる実質的に水不溶性の被覆
を印加することを備えたプロセスによって調製される。
物種又は変種の生長速度曲線に適合するほどの方法で予め決定されたレベルで被
覆される。
る実際的な現地条件下で養分放出率パターンを持つ肥料組成物を形成するための
方法に関する。この方法は、次の i)発育季節の関数として1日当りの百分率で表現される、本発明の肥料組成
物で処理されるべき植物種又は変種の生長速度パターンを決定し、 ii)植物種又は変種の生長速度パターンの最大(即ち上述の等式での項目a
)を決定し、 iii)植物種又は変種の生長速度パターンに適合する養分放出率によって放
出制御された肥料組成物を選択し、 iv)施肥される植物種又は変種の発育を促進するために、量および条件下の
植物種又は変種に肥料を印加するステップを備える。
うなガウス分布の生長速度曲線を表すことで公知な植物種又は変種に、及び/又
は苗床株で成長される植物種又は変種に特に有用である。
酸カリウム、硫酸カリウム、尿素樹脂、硝酸アンモニウム、硫酸1カリウム、リ
ン酸アンモニウムを含む公知の化学肥料又は、これら肥料の混合物の配合から得
られた肥料は使用することができる。好ましい実施例において肥料は、ミクロ養
分即ち極微量の要素を含む。
の種の材料、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂に基づくことができる。
ン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセタール、ポリビニルメチルアセトア
ミドのようなビニル樹脂、 ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレンのようなポリオレフィン、 スチレン−基準ポリマー、 アクリルポリマー、 ポリテレフタル酸アルキレン、ポリカプロラクトンのようなポリエステル、 ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドのようなポリオキシアルキレ
ン、 酢酸セルロースのようなセルロース誘導体、 ポリアミド、 ポリアミン、 ポリカーボネット、 ポリイミド、 ポリスルホン、 ポリスルフィド及び 多糖を備えてもよい。
備えてもよい。
には、樹脂が全温度で溶解する溶媒の使用が好ましく、従ってかなり高い固形含
量(40重量%より多い)を持つ樹脂溶液を使用することができる。
最も好ましい実施例において、被覆プロセスは、ソーセージ型カラムのような被
覆ドラム又は流動床で実施される。肥料粒体に印加される被覆の(全)厚さは、
約5及び110μm間が好ましく、更に好ましくは約25及び90μmの間であ
る。代表的に、これらの値は、それぞれ、約1〜約20pph重量および約4〜
約15重量pphの印加された被覆材の量に相当する。
時刻に発生する最大養分放出を有するガウス分布の養分放出率曲線を表示する被
覆肥料組成物を得ることに要求されることが発見された。本発明によって必要と
された被覆レベルは、詳細に後述されるように、特定の被覆手順を使用すること
によって、及び/又は特定レベルの丸みを持つ特定コア材を使うことによって被
覆材の単層をもって得られる。
ルム被覆の形成をイネーブルする正規形状、より好ましくは実質的に球形状を持
つ。実質的に丸い粒状コア材は、円錐分離器内で粒状の出発原料をプロセスする
ことによって得られてもよい。
ーペンタ及びDeitz(1951年9月のNBS41(37)のRes.の3
.の2238頁の調査書)によって開発された粒子形状分類器に基づき、次のよ
うに球面及び非球面粒体を分離するために変形された。
られた。ターンテーブルは、4rpmで回転させられた。粒体は、11.5グラ
ム/分で小型ベルト供給装置から、反時計回りの側の中央から約1・逸れた回転
しているターンテーブルの端に供給された。この低供給量は、個々の粒体がお互
いの間で最小限に干渉しながらターンテーブル上を転がることを許容した。球状
粒体は、まっすぐに転がって、ターンテーブルの底から回収槽に落下した。殆ど
の非球面粒体は、短い不規則部分を転がり、ターンテーブル上に止まる傾向があ
り、ターンテーブルの表面と平行に向けられた空気流によってターンテーブルか
ら他の回収槽に吹き飛ばされ運ばれた。
mmの開口を有するガラス製ファンネルに供給された。ファンネルの先端は、タ
ーンテーブルの端から1/4・より短く、ターンテーブルに接触しないが限りな
く接近していた。100グラムのサンプルが使用され、ターンテーブルは、摩擦
を減少させるために、ガラス製掃除機によって各サンプル後に清浄された。球状
粒体が秤量され、従って球状粒体のパーセントが決定された。
の球状粒子を持つ、即ち必須的に完全に丸い粒子からなる生成物が得ることがで
きる。
された粒状材料がガウス分布の養分放出特性を表す本発明の肥料を生成するため
に用いられてもよい。このような被覆粒体が円錐分離器内で標準の被覆粒体をプ
ロセスすることによって得られてもよく、被覆粒体の球面度は、前述のカーペン
タ及びディエッツ試験手順によって決定される。
料の製造のために要求される時に、前述のカーペンタ及びディエッツ試験手順に
よって決定されるように、少なくとも95重量%の丸い粒体又は被覆粒体を含む
コア材及び/又は被覆粒状材料を用いることが好ましい。
マー被覆材の印加速度が被覆ステップ期間の間中増加するような方法でポリマー
の溶液又は分散液として粒状コアに印加される。ポリマー物質の印加速度は、種
々の方法で増加されてもよい。粒状コア材に印加された液体被覆材の量が被覆プ
ロセスの間に変化するこのプロセスに従って、この発明の肥料組成物を達成する
ために、カーペンタ及びディエッツ球体試験手順によって決定されるように、コ
ア材が少なくとも50重量%の角が取れた粒体を含むことが好ましい。
は分散液のポリマー含量は、被覆ステップの間に増加される。例えば、アルキド
樹脂溶液を使用した時には、溶液の樹脂含量が被覆ステップの初期での45〜5
5重量%以上のレベルから被覆ステップの終期での約60〜70重量%に増加さ
れる。好ましい実施例において、樹脂含量が線型に増加される。
間にポリマー含量に反して増加される。
%で示される。
分離器内で処理された。肥料の組成は、17%のNと、10%のP2O5と、1
3%のK2Oであった。さらに粒体には、微量元素(Fe、Mn、Zn、Cu、
B及びMgOが存在していた。この肥料は、以下に17−10−13+極微量と
して略称される。粒子の転がりで発生した運動量を用いて丸い粒子から角張った
粒子を分離する仕様の円錐分離器内でのプロセス後に、丸い粒子を備えた留分は
、被覆試用で使用された。
されて加熱された。80℃の温度に到達後に、薄め液内の変性不飽和油共重合体
−基準アルキド樹脂(ジシクロペンタジエン及び大豆油からのアルキド樹脂の共
重合体で、米国特許第4,657,576号に描写されるように、『Osmoc
ote−被覆』として知られて、その開示がここに参照される)の溶液は、粒体
の回転床上に被覆材の計量された滴下によって肥料粒体の上にポンプで送り込ま
れた。被覆プロセスの間に被覆内の樹脂の固形含量が約60パーセントのレベル
に維持された。合計で0.81kgの固体が、被覆プロセスの間に肥料に加えら
れ、7.5pph(重量基準の100部)の被覆レベルを得た。被覆後に肥料は
室温まで冷却された。被覆(17−10−13+極微量)肥料の放出は、閉じら
れたプラスチックボトル内で21℃で400mlの水に20gのこの生成物を配
置することによって試験された。ある時間間隔で水は置換され、溶液の伝導率が
測定された。測定された伝導率は、適切な校正定数を使って、放出された養分の
全体量に変換された。これらの校正定数は、肥料のある型に特定的であり、実験
的に決定する必要がある。しかしながら、放出は、標準の化学分析法を使用して
放出された養分量を測定することによっても測定することができる。
、被覆前に円錐分離器内で処理されなかったNPK基板に基づく7.5pph被
覆規格品の放出データと共に一緒に図2で与えられる。図2に示されるように、
最大放出率(線の形状)の時刻は、植物の要求に従って被覆レベルを変動させる
ことによって変化することができる。17−10−13+極微量が同じ手順を使
ってより高い被覆レベル(10pph)で被覆された時には、最大放出率がこの
発明の7.5pphの被覆生成物で達成されたものより遅い時刻で観察された。
逆に、7.5pph被覆生成物と同じ方法で生成された10pph標準の被覆生
成物は、7.5pph生成物で実証されるように、同じ非ガウス分布の養分放出
パターンを表した。
を処理することによって生成されるガウス分布の放出率曲線を表す放出制御され
た肥料組成物の調製を実証する。
+極微量)は、実施例1に示されるように、被覆ドラム内でアルキド樹脂で被覆
されて、7.5pphの被覆を持つ肥料粒体を形成した。肥料粒体が被覆された
後に、被覆粒体は、実質的に丸い7.5pph被覆粒体からなる留分を分離する
ために、円錐分離器内で処理された。
3参照)と比較すれば丸い留分の放出は、実施例1に示されるように決定された
。図3からは、実施例2からの生成物の放出率曲線が最大(ガウス分布曲線)を
表示し、一方規格品の放出率が非ガウス分布の放出率パターンで連続的に減少す
ることが明白である。
定されるように丸められた粒状NPK肥料(17−10−13+極微量)は、被
覆ドラム内でアルキド樹脂で被覆された。ドラム被覆器内には、10kgのこの
生成物が配置されて加熱された。80℃の温度に到達後に、薄め液内の変性の不
飽和の油共重合体−基準アルキド樹脂(Osmocote−被覆)の溶液が肥料
上にポンプで送り込まれた。被覆プロセスの初期では、被覆プロセスの終期より
希釈された溶液(即ち、より少ない樹脂固形分を含む溶液)が使用された。合計
で0.81kgの固体が被覆プロセスの間の肥料に加えられて、7.5pph(
重量基準の100部)の被覆レベルを得た。被覆後に肥料は、室温に冷却された
。
較のために、同じ被覆レベル(7.5pph)で標準手順によって被覆された生
成物は、図4に示される。標準被覆手順は、標準固形濃度が被覆プロセスの間に
使用すること以外、上記のものに匹敵する。固形濃度は、被覆手順の間に変化し
ない。図4からは、本発明の生成物の放出率曲線が(最大ガウス分布曲線)を表
示し、一方規格品の放出率が連続的に減少してガウス分布の放出パターンを表さ
ないことが明白である。
する被覆を得るのに有用なアクリル分散液で被覆された。9kgのこの粒状16
−10−20肥料は、予備生産規模の流動床ソーセージ型カラムに加えられて、
70℃で14分間予熱された。アクリル分散液、3200g(乾燥固形基準で1
250g)は、42g/分の開始速度で流動床の底から噴霧によって流動化され
たNPK粒体に印加された。追加速度は、63g/分(37分後)に、その後8
4g/分(58分後)に徐々に増加された。乾燥風量速度は8L/分であって、
70℃の温度で流動床に入力された。合計被覆時間は、58分であり、70℃の
空気入口温度で乾燥される追加の15分及び環境空気を用いた5分冷却相が続行
して、12pphの被覆レベルを持つ生成物が得られる。
放出率データは、放出のガウス分布型が38日後のこの実施例の生成物のために
発生する最大放出率で得られたことを示す。
ターンの整合を説明することである。図5において、Thuja Braban
t植物の生長速度パターンが、本発明に従って調製された生成物の養分放出率パ
ターンと共に説明される。この特定の放出制御された肥料生成物は、実施例1に
示されるように被覆プロセスに従って得られた。図5の図面から参照することが
できるように、この発明の被覆肥料組成物の放出率は、植物の生長速度パターン
と実質的に略同一である。
みの方法でなされることは理解するべきである。組成物の詳細及びそれらの調製
方法の種々の変更は、添付された請求項に定義されるように発明の精神及び視野
から逸脱しないでなすことが明白である。
eris)を表す2種の植物の代表的生長速度パターンを示す。
13+極微量の肥料組成物と、これら肥料が実施例1で詳述されるように本発明
に従って生成される以外標準と同様に7.5及び10pph被覆重量を持つ17
−10−13+極微量の肥料組成物との養分放出率曲線の比較を示す。
施例2で詳述されるように本発明に従って生成された7.5pph被覆された1
7−10−13+極微量の肥料組成物との養分放出率曲線の比較を示す。
施例3で詳述されるように本発明に従って生成された7.5pph被覆された1
7−10−13+極微量の肥料組成物との養分放出率曲線の比較を示す。
明の放出制御された肥料生成物の放出率と、オランダのThuja Braba
nt植物との生長速度の整合を説明する。
Claims (25)
- 【請求項1】 少なくとも1つの水溶性肥料配合物を備えた粒状養分コア材と、このコア材に
印加された実質的に水不溶性の被覆とを備えた肥料組成物であって、前記肥料組
成物が時間に亘ってガウス分布の養分放出率曲線を形成するように構成され、前
記被覆が均一な略連続ポリマーフィルムの単一層からなる放出制御された肥料組
成物。 - 【請求項2】 前記ガウス分布の養分放出率曲線の最大は、肥料組成物の水分への露出後の1
及び18ヶ月間に発生する請求項1に記載の放出制御された肥料組成物。 - 【請求項3】 前記被覆は、5〜110μmの厚さを持つ請求項1に記載の放出制御された肥
料組成物。 - 【請求項4】 前記粒状コア材は、均一な略連続ポリマーフィルム被覆の形成をイネーブルす
る形状を持つ請求項1に記載の放出制御された肥料組成物。 - 【請求項5】 前記コア粒体の少なくとも95%は、実質的に球状である請求項4に記載の放
出制御された肥料組成物。 - 【請求項6】 前記コア粒体は、実質的に滑らかな外面を持つ請求項1に記載の放出制御され
た肥料組成物。 - 【請求項7】 前記被覆コア材は、実質的に球形状を持つ請求項1に記載の放出制御された肥
料組成物。 - 【請求項8】 少なくとも1つの水溶性肥料配合物を備えた粒状養分コア材を形成し、このコ
ア材を均一な略連続ポリマーフィルム被覆の実質的に水不溶性の単一層で被覆す
るステップを備えた放出制御された肥料組成物を調製するためのプロセスであっ
て、前記肥料組成物は肥料組成物からの養分放出がガウス分布の放出率曲線に従
って発生するような方法で形成されるプロセス。 - 【請求項9】 前記単一層被覆は、約5〜約110μmの厚さを持つ請求項8に記載のプロセ
ス。 - 【請求項10】 前記粒状養分コア材は、均一な略連続ポリマーフィルム被覆の形成をイネーブ
ルする形状を持つ請求項8に記載のプロセス。 - 【請求項11】 前記コア粒体の少なくとも95%は、実質的に球状である請求項10に記載の
プロセス。 - 【請求項12】 前記実質的に球状の粒状コア材は、円錐分離器内で粒状材料をプロセスするこ
とによって調製される請求項11に記載のプロセス。 - 【請求項13】 前記コア粒体の少なくとも95%は、実質的に球状である請求項12に記載の
プロセス。 - 【請求項14】 前記コア粒体は、実質的に滑らかな外面を持つ請求項8に記載のプロセス。
- 【請求項15】 前記被覆粒体の少なくとも98%は、実質的に球状である請求項14に記載の
プロセス。 - 【請求項16】 前記実質的に球状の被覆粒体は、円錐分離器内で被覆粒体をプロセスすること
によって得られる請求項15に記載のプロセス。 - 【請求項17】 前記被覆材は、ポリマーの溶液又は分散液から印加され、印加速度は、コア材
の被覆の間に増加される請求項14に記載のプロセス。 - 【請求項18】 前記溶液又は分散液のポリマー含量は、コア材の被覆の間に増加される請求項
17に記載のプロセス。 - 【請求項19】 前記コア材は、アルキド樹脂溶液で被覆され、溶液の樹脂含量は、コア材の被
覆初期での約45〜55重量%からコア材の被覆終期での約60〜70重量%に
増加される請求項18に記載のプロセス。 - 【請求項20】 前記溶液の樹脂含量は、始めから最後まで線型に増加される請求項19に記載
のプロセス。 - 【請求項21】 前記溶液又は分散液の追加速度は、コア材の被覆の間に増加される請求項17
に記載のプロセス。 - 【請求項22】 肥料組成物で処理された植物種又は変種の生長速度パターンに適合する養分放
出率パターンを表している肥料組成物を形成するための方法であって、 前記方法は、 i)発育季節の関数として1日当りの百分率で表現されて、生長速度をプロッ
トすることによって植物種又は変種の生長速度パターンを決定し、 ii)生長速度パターンの最大を決定し、 iii)生長速度パターンに適合する養分放出率曲線によってガウス分布の養
分放出肥料組成物を選択するステップを備え、 前記肥料組成物は、少なくとも1つの水溶性肥料配合物を備えた粒状養分コア
材と、このコア材に印加された実質的に水不溶性の被覆とを備え、前記肥料組成
物が時間に亘ってガウス分布の養分の放出率曲線を形成するように構成され、前
記被覆が均一な略連続ポリマーフィルムの単一層からなる方法。 - 【請求項23】 前記植物種又は変種は苗床株で成長されることを特徴とする請求項22に記載
の方法。 - 【請求項24】 前記植物種又は変種は、針葉樹及び常緑樹からなる群から選択される請求項2
2に記載の方法。 - 【請求項25】 肥料組成物で処理された植物種又は変種の生長速度パターンに適合する養分放
出率パターンを表している肥料組成物を形成するための方法であって、 前記方法は、 i)発育季節の関数として1日当りの百分率で表現されて、生長速度をプロッ
トすることによって植物種又は変種の生長速度パターンを決定し、 ii)生長速度パターンの最大を決定し、 iii)生長速度パターンに適合する養分放出率曲線によって放出制御された
肥料組成物を選択するステップを備え、 前記肥料組成物が、少なくとも1つの水溶性肥料配合物を備えた粒状養分コア
材を形成し、このコア材を均一な略連続ポリマーフィルム被覆の実質的に水不溶
性単一層で被覆したことを備えたプロセスによって調製され、前記肥料組成物は
、養分の放出がガウス分布の放出率曲線に従って発生するような方法で形成され
る方法。
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