JP2003113202A - 変性ジエン系重合体ゴム、その製造方法及びゴム組成物 - Google Patents
変性ジエン系重合体ゴム、その製造方法及びゴム組成物Info
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Abstract
その製造方法及び該重合体ゴムを用いたゴム組成物。自
動車タイヤに最適に使用され得る。また、靴底用、床剤
用、防振ゴム用、などの各種工業用原料ゴムとして使用
され得る。 【解決手段】 炭化水素溶媒中において、共役ジエンモ
ノマー又は共役ジエンモノマーと芳香族ビニルモノマー
とをアルカリ金属系触媒を用いて重合させることにより
得られるアルカリ金属末端を有する活性共役ジエン系重
合体に対して、極性基を有する1,1−ジフェニルエチ
レン化合物を反応後、さらに官能基を有する変性剤を反
応させることにより得られる変性ジエン系重合体ゴム。
Description
体ゴム、その製造方法及びゴム組成物に関するものであ
る。更に詳しくは、本発明は、反撥弾性に優れ、よって
省燃費性に優れた変性ジエン系重合体ゴム、その製造方
法及び該重合体ゴムを用いたゴム組成物に関するもので
ある。
化重合法により得られるスチレン−ブタジエン共重合体
が知られている。しかしながら、該共重合体は反撥弾性
特性に劣り、よって省燃費性の観点から好ましくないと
いう問題点を有している。そこで、その改良のための多
くの試みがなされてきた。たとえば、炭化水素溶媒中、
有機リチウム化合物を重合開始剤とし、エ−テル等のル
イス塩基からなるミクロ構造調節剤の存在下、ブタジエ
ンとスチレンを共重合する方法が提案されている(たと
えば、特開昭60−72907参照。)。更に、特許公
報第2540901号には、アルカリ金属末端に特定の
アクリルアミド化合物を反応させて、省燃費性の改良さ
れた変性ジエン系共重合体ゴムを得る方法が開示されて
いる。しかしながら、省燃費性改良の要求は、近年の環
境に対する配慮を背景に、一層高度なものとなってお
り、従来の共重合体は、かかる近年の高度な要求水準に
照らすとき、必ずしも満足できるものではなかった。
発明が解決しようとする課題は、省燃費性に優れた変性
ジエン系重合体ゴム、その製造方法及び該重合体ゴムを
用いたゴム組成物を提供することにある。
第一の発明は、炭化水素溶媒中において、共役ジエンモ
ノマー又は共役ジエンモノマーと芳香族ビニルモノマー
とをアルカリ金属系触媒を用いて重合させることにより
得られるアルカリ金属末端を有する活性共役ジエン系重
合体に対して、極性基を有する1,1−ジフェニルエチ
レン化合物を反応後、さらに官能基を有する変性剤を反
応させることにより得られる変性ジエン系重合体ゴムに
係るものである。また、本発明のうち第二の発明は、炭
化水素溶媒中において、共役ジエンモノマー又は共役ジ
エンモノマーと芳香族ビニルモノマーとをアルカリ金属
系触媒を用いて重合させることにより得られるアルカリ
金属末端を有する活性共役ジエン系重合体に対して、極
性基を有する1,1−ジフェニルエチレン化合物を反応
後、さらに官能基を有する変性剤を反応させることによ
り得られる変性ジエン系重合体ゴムの製造方法に係るも
のである。また、本発明のうち第三の発明は、前記の変
性ジエン系重合体ゴムを、ゴム成分中10重量%以上含
有するゴム組成物に係るものである。
は、炭化水素溶媒中において、共役ジエンモノマー又は
共役ジエンモノマーと芳香族ビニルモノマーとをアルカ
リ金属系触媒を用いて重合させることにより得られるア
ルカリ金属末端を有する活性共役ジエン系重合体に対し
て、極性基を有する1,1−ジフェニルエチレン化合物
を反応後、さらに官能基を有する変性剤を反応させるこ
とにより得られる変性ジエン系重合体ゴムである。
タジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン(ピペリ
ン)、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3
−ヘキサジエン等をあげることができ、これらのうちで
は、得られる共重合体の物性、工業的に実施する上での
入手性の観点から、1.3−ブタジエン、イソプレンが
好ましい。
ン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナフ
タレン、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビ
ニルナフタレン等をあげることができ、これらのうちで
は、得られる共重合体の物性、工業的に実施する上での
入手性の観点から、スチレンが好ましい。
を失活させないものであり、適当な炭化水素溶剤として
は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、脂環族炭化水素
から選ばれ、特に炭素数2〜12個を有するプロパン、
n−ブタン、iso−ブタン、n−ペンタン、iso−
ペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、プロペン、
1−ブテン、iso−ブテン、トランス−2−ブテン、
シス−2−ブテン、1−ペンテン、2−ペンテン、1−
ヘキセン、2−ヘキセン、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、エチルベンゼンなどをあげることができる。また、
これらの溶剤は2種以上を混合して使用することができ
る。
ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等の金
属、これらの金属を含有する炭化水素化合物又は該金属
と極性化合物との錯体などをあげることができる。な
お、アルカリ金属触媒として好ましいものとしては、2
〜20個の炭素原子を有するリチウム又はナトリウム化
合物をあげることができ、その具体例としては、たとえ
ば、エチルリチウム、n−プロピルリチウム、iso−
プロピルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチ
ルリチウム、t−オクチルリチウム、n−デシルリチウ
ム、フェニルリチウム、2−ナフチルリチウム、2−ブ
チル−フェニルリチウム、4−フェニル−ブチルリチウ
ム、シクロヘキシルリチウム、4−シクロペンチルリチ
ウム、1,4−ジリチオ−ブテン−2、ナトリウムナフ
タレン、ナトリウムビフェニル、カリウム−テトラヒド
ロフラン錯体、カリウムジエトキシエタン錯体、α−メ
チルスチレンテトラマーのナトリウム塩などをあげるこ
とができる。
ン化合物としては、1置換の1−(4−N,N−ジメチ
ルアミノフェニル)−1−フェニルエチレン、1−(4
−N,N−ジエチルアミノフェニル)−1−フェニルエ
チレン、1−(4−メトキシフェニル)−1−フェニル
エチレン、1−(4−エトキシフェニル)−1−フェニ
ルエチレン、1−(4−プロポキシフェニル)−1−フ
ェニルエチレン、1−(4−t−ブトキシフェニル)−
1−フェニルエチレン、1−(4−t−ブチルジメチル
シリロキシフェニル)−1−フェニルエチレン、2置換
の1,1−ジ(4−N,N−ジメチルアミノフェニル)
エチレン、1,1−ジ(4−N,N−ジエチルアミノフ
ェニル)エチレン、1,1−ジ(4−メトキシフェニ
ル)エチレン、1,1−ジ(4−エトキシフェニル)エ
チレン、1,1−ジ(4−プロポキシフェニル)エチレ
ン、1,1−ジ(4−t−ブトキシフェニル)エチレ
ン、又は1,1−ジ(4−t−ブチルジメチルシリロキ
シフェニル)エチレンなどがあげられるが、溶媒への溶
解性に優れる点で、下記一般式(1)で示される1置換
の1,1−ジフェニルエチレン化合物が好ましい。
キル基またはアルコキシ基を表わす。好ましくは、R1
及びR2がメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル
基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキ
シ基のものである。1,1−ジフェニルエチレン化合物
の具体例としては、1−(4−N,N−ジメチルアミノ
フェニル)−1−フェニルエチレン、1−(4−N,N
−ジエチルアミノフェニル)−1−フェニルエチレン、
1−(4−N,N−ジプロピルアミノフェニル)−1−
フェニルエチレン、1−(4−N,N−ジブチルアミノ
フェニル)−1−フェニルエチレン、1−(4−N,N
−ジメトキシアミノフェニル)−1−フェニルエチレ
ン、1−(4−N,N−ジエトキシアミノフェニル)−
1−フェニルエチレン、1−(4−N,N−ジプロポキ
シアミノフェニル)−1−フェニルエチレン、1−(4
−N,N−ジブトキシアミノフェニル)−1−フェニル
エチレン、等があげられるが、省燃費性を著しく改良で
きるという観点から1−(4−N,N−ジメチルアミノ
フェニル)−1−フェニルエチレンが好ましい。
ル基、アミノ基、アミド基、エポキシ基、アルコキシ
基、アルコキシシリル基等の極性官能基を有する化合物
を使用することができ、具体例としては上記官能基を有
するベンゾフェノン誘導体、アセトフェノン誘導体、ス
チレン誘導体、メタクリレート誘導体、ジエン誘導体、
ハロゲン化アルキル等があげられる。更に好ましい例と
して環状又は直鎖状のアミン化合物があげられる。環状
アミン化合物としては、1,3−ジメチル−2−イミダ
ゾリジノン、1,3−ジエチル−2−イミダゾリジノ
ン、1,3−ジプロピル−2−イミダゾリジノン、1−
メチル−3−エチル−2−イミダゾリジノン、1−メチ
ル−3−プロピル−2−イミダゾリジノン、1−メチル
−3−ブチル−2−イミダゾリジノン、1−メチル−3
−(2−エトキシエチル)−2−イミダゾリジノン、
1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロピリミジ
ノン等があげられ、直鎖状アミン化合物としては、1,
1−ジメトキシトリメチルアミン、1,1−ジエトキシ
トリメチルアミン、1,1−ジ−n−プロポキシトリメ
チルアミン、1,1−ジ−iso−プロポキシトリメチ
ルアミン、1,1−ジ−n−ブトキシトリメチルアミ
ン、1,1−ジ−tert−ブトキシトリメチルアミン等が
あげられるが、分子量が小さく、少ない重量の添加で省
燃費性を著しく改良できるという観点から、環状アミン
では1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンが、直鎖
状アミンでは1,1−ジメトキシトリメチルアミンが好
ましい。
水素溶媒中において、共役ジエンモノマー又は共役ジエ
ンモノマーと芳香族ビニルモノマーとをアルカリ金属系
触媒を用いて重合させることにより得られるアルカリ金
属末端を有する活性共役ジエン系重合体に対して、極性
基を有する1,1−ジフェニルエチレン化合物を反応
後、さらに官能基を有する変性剤を反応させることによ
り得られる。
マーのみを用いてもよく、共役ジエンモノマーと芳香族
ビニルモノマーを併用してもよい。共役ジエンモノマー
と芳香族ビニルモノマーを併用する場合の両者の比率
は、共役ジエンモノマー/芳香族ビニルモノマーの重量
比で50/50〜90/10が好ましく、更に好ましく
は55/45〜85/15である。該比が過小であると
重合体ゴムが炭化水素溶媒に不溶となり、均一な重合が
不可能となる場合があり、一方該比が過大であると重合
体ゴムの強度が低下する場合がある。また共役ジエンモ
ノマーと芳香族ビニルモノマーを併用する場合には、ラ
ンダム共重合体であることが望ましい。ブロック共重合
体の場合には、加硫ゴムとした時の省燃費性が著しく低
下することがある。
水素溶媒、ランダマイザー、共役ジエン単位のビニル結
合含有量調節剤など通常使用されているものを用いるこ
とが可能であり、該重合体の製造方法は、特に制約を受
けない。
るためには、ルイス塩基性化合物として、各種の化合物
を使用し得るが、エーテル化合物又は第三級アミンが、
工業的実施上の入手容易性の点で好ましい。エーテル化
合物としては、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラ
ン、1,4−ジオキサンなどの環状エーテル、ジエチル
エーテル、ジブチルエーテルなどの脂肪族モノエーテ
ル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレング
リコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチ
ルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、
ジエチレングリコールジブチルエーテルなどの脂肪族ジ
エ−テル、ジフェニルエーテル、アニソールなどの芳香
族エーテルがあげられる。また、第三級アミン化合物の
例としては、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、
トリブチルアミンなどのほかに、N,N,N’,N’−
テトラメチルエチレンジアミン、N,N−ジエチルアニ
リン、ピリジン、キノリンなどをあげることができる。
重合体に対して極性基を有する1,1−ジフェニルエチ
レン化合物および官能基を有する変性剤を添加して製造
する際に使用する量は共に、アルカリ金属を付加する際
使用するアルカリ金属触媒1モル当たり、通常0.1〜
10モルであり、好ましくは0.5〜2モルである。該
使用量が少なすぎる場合は省燃費性の改良効果が少な
く、逆に多すぎる場合は、重合溶媒中に残存するため、
その溶媒をリサイクル使用する場合には溶媒からの分離
工程を必要とする等、経済的に好ましくない。
ルカリ金属末端を有する活性共役ジエン系重合体との反
応、および続く変性剤との反応は迅速に起きるので、反
応温度及び反応時間は広範囲に選択できるが、一般的に
は、室温乃至は80℃、数秒乃至数時間である。反応
は、アルカリ金属含有ジエン系重合体と該1,1−ジフ
ェニルエチレン化合物、続いて変性剤とを接触させれば
よく、たとえば、アルカリ金属触媒を用いて、ジエン系
重合体を重合し、該重合体溶液中に該1,1−ジフェニ
ルエチレン化合物を所定量添加し、さらに変性剤を所定
量添加する方法が、好ましい態様として例示できるが、
この方法に限定されるものではない。
含有ジエン系重合体と極性基を有する1,1−ジフェニ
ルエチレン化合物の反応前または反応後に、活性共役ジ
エン系重合体に対して一般式RaMXbで示されるカッ
プリング剤を添加してもよい(式中Rはアルキル基、ア
ルケニル基、シクロアルケニル基又は芳香族炭化水素
基、Mはケイ素またはスズ原子、Xはハロゲン原子、a
は0〜2の整数、bは2〜4の整数を表す)。使用する
アルカリ金属触媒1モル当たり、通常0.03〜0.4
モルであり、好ましくは0.05〜0.3モルである。
該使用量が少なすぎる場合は加工性の改良効果が少な
く、逆に多すぎる場合は、極性基を有する1,1−ジフ
ェニルエチレン化合物及び官能基を有する変性剤と反応
するアルカリ金属末端が少なくなり、省燃費性改良効果
が小さくなる。
ムは反応溶媒中から凝固剤の添加あるいはスチーム凝固
など通常の溶液重合によるゴムの製造において使用され
る凝固方法がそのまま用いられ、凝固温度も何ら制限さ
れない。
の合成ゴムの製造で用いられるバンドドライヤー、押し
出し型のドライヤー等が使用でき、乾燥温度も何ら制限
されない。
ムが得られる。
(ML1+4)は、10〜200であることが好ましく、
更に好ましくは20〜150である。ムーニー粘度が低
すぎると加硫物の引張り強度等の機械物性が低下する場
合があり、一方該粘度が高すぎると他のゴムと組み合わ
せて使用する場合に混和性が悪く、加工操作性が困難と
なり、得られたゴム組成物の加硫物の機械物性が低下す
る場合がある。
ビニル結合含有量は、10〜70%であることが好まし
く、更に好ましくは15〜60%である。該含有量が過
少であると重合体のガラス転移温度が低温となり、タイ
ヤ用のポリマ−として用いた場合、グリップ性能が劣る
場合があり、一方該含有量が過多であると重合体のガラ
ス転移温度が上昇し、反撥弾性に劣る場合がある。
ゴム成分、各種添加剤等を含むゴム組成物とされる。
−ブタジエン共重合体ゴム,溶液重合(アニオン重合触
媒、ziegler型触媒)によるポリブタジエンゴ
ム、ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−
ブタジエン共重合体ゴム、及び天然ゴムが含まれ、目的
に応じて、これらゴムの1種又は2種以上が選択使用さ
れる。ここで、他のゴム成分を用いる場合、全ゴム成分
中に占める本発明の変性ジエン系重合体ゴムの割合は1
0重量%以上であることが好ましく、更に好ましくは2
0重量%以上である。本発明の変性ジエン系重合体ゴム
の割合が過少であると反撥弾性の向上度合が小さく、加
工性も改良されなくなる。
るものからゴム組成物の使用目的に適したものを選べば
よく、特に制限されない。通常、加硫系としては硫黄、
ステアリン酸、亜鉛華、各種加硫促進剤(チアゾール
系、チウラム系、スルフェンアミド系等)あるいは有機
過酸化物などが、補強剤としてはHAF,ISAF等の
種々のグレードのカーボンブラック,またはシリカ、充
填剤としては、炭酸カルシウム、タルクなどが、その他
の添加剤としては伸展油、加工助剤、老化防止剤等が使
用される。カーボンブラックまたはシリカは、ゴム成分
100重量部に対し10〜150重量部使用されるのが
好ましい。カーボンブラックまたはシリカが10重量部
未満の場合には補強効果が不十分であり、150重量部
を越えると伸びが低下するなどの不具合が生じる場合が
ある。その他添加剤の種類及び使用量はゴム組成物の使
用目的に応じて選択されるものであり、本発明において
は特に限定されない。
加剤とをロール、バンバリー等の混合機を用いて混練り
すればよい。ゴム組成物は、加硫され、使用に供され
る。
ため、省燃費性に優れた自動車タイヤに最適に使用され
得る。また、本発明のゴム組成物は、靴底用、床剤用、
防振ゴム用、などの各種工業用原料ゴムとして使用され
得る。
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。 製造例:1−(4−N,N−ジメチルアミノフェニル)
−1−フェニルエチレンの合成 テトラヒドロフラン(THF)100mlに4−N,N
−ジメチルアミノベンゾフェノン25.0gを溶かした
溶液を、メチルトリフェニルホスホニウムブロミド4
3.9gとt−ブトキシカリウム17.4gとを反応さ
せて得たTHF溶液80mlに徐々に入れて、0℃で4
時間反応させた後、得られた生成物を精製して標題化合
物を得た。
乾燥し、乾燥窒素で置換した後に1,3−ブタジエン1
420g、スチレン580g、テトラヒドロフラン 1
22g、ヘキサン10.2kg、n−ブチルリチウム
(n−ヘキサン溶液11.0mmol)を添加し、攪拌
下に65℃で3時間重合を行った。重合完了後、1−
(4−N,N−ジメチルアミノフェニル)−1−フェニ
ルエチレンを11.0mmol添加し、攪拌下に60分
間反応させた後、環状アミンである1,3−ジメチル−
2−イミダゾリジノンを11.0mmol添加し、攪拌
下に30分間反応させ、次いで10mlのメタノールを
加えて、更に5分間攪拌した。その後、重合反応容器の
内容物を取り出し、10gの2,6−ジ−t−ブチル−
p−クレゾール(住友化学製のスミライザーBHT:以
下同様)を加え、ヘキサンの大部分を蒸発させた後、5
5℃で12時間減圧乾燥し、重合体ゴムを得た。
ルアミノフェニル)−1−フェニルエチレンとの反応後
に添加するアミン化合物として、直鎖状の1,1−ジメ
トキシトリメチルアミンを11.0mmol添加する以
外は同じ方法にて処理し、重合体ゴムを得て評価を行っ
た。
乾燥し、乾燥窒素で置換した後に1,3−ブタジエン1
420g、スチレン580g、テトラヒドロフラン 1
22g、ヘキサン10.2kg、n−ブチルリチウム
(n−ヘキサン溶液11.1mmol)を添加し、攪拌
下に65℃で3時間重合を行った。重合完了後、10m
lのメタノールを加えて、更に5分間攪拌した。その
後、重合反応容器の内容物を取り出し、10gの2,6
−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(住友化学製のスミ
ライザーBHT:以下同様)を加え、ヘキサンの大部分
を蒸発させた後、55℃で12時間減圧乾燥し、重合体
ゴムを得た。
乾燥し、乾燥窒素で置換した後に1,3−ブタジエン1
420g、スチレン580g、テトラヒドロフラン 1
22g、ヘキサン10.2kg、n−ブチルリチウム
(n−ヘキサン溶液11.0mmol)を添加し、攪拌
下に65℃で3時間重合を行った。重合完了後、1−
(4−N,N−ジメチルアミノフェニル)−1−フェニ
ルエチレンを11.0mmol添加し、攪拌下に60分
間反応させた後、10mlのメタノールを加えて、更に
5分間攪拌した。その後、重合反応容器の内容物を取り
出し、10gの2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾー
ル(住友化学製のスミライザーBHT:以下同様)を加
え、ヘキサンの大部分を蒸発させた後、55℃で12時
間減圧乾燥し、重合体ゴムを得た。
重合体ゴムについて、下記のとおり測定、評価を行っ
た。重合体ゴムのムーニー粘度 JIS K−6300に準拠して100℃にて測定し
た。重合体ゴムのビニル含量 赤外分光分析法により測定した。重合体ゴムのスチレン含量 屈折率法により測定した。加硫ゴムの反撥弾性 表1の配合に従い、ラボプラストミルにて混練して配合
ゴムを得て、これを6インチロールでシート状に成形の
後、160℃×45分の条件で加硫して加硫ゴムを得
た。加硫ゴムについて、リュプケレジリエンステスター
を用いて、60℃での反撥弾性を測定した。測定、評価
結果を表2に示す。
−フェニルエチレン B:1,3−ジメチル2−イミダゾリジノン C:1,1−ジメトキシトリメチルアミン
れた変性ジエン系重合体ゴム、その製造方法及び該重合
体ゴムを用いたゴム組成物を提供することができる。
Claims (7)
- 【請求項1】 炭化水素溶媒中において、共役ジエンモ
ノマー又は共役ジエンモノマーと芳香族ビニルモノマー
とをアルカリ金属系触媒を用いて重合させることにより
得られるアルカリ金属末端を有する活性共役ジエン系重
合体に対して、極性基を有する1,1−ジフェニルエチ
レン化合物を反応後、さらに官能基を有する変性剤を反
応させることにより得られる変性ジエン系重合体ゴム。 - 【請求項2】 極性基を有する1,1−ジフェニルエチ
レン化合物が、下記一般式(1)で示される1,1−ジ
フェニルエチレン化合物をである請求項1記載の変性ジ
エン系重合体ゴム。 (式中、R1及びR2は炭素数が1〜8のアルキル基また
はアルコキシ基を表わす。) - 【請求項3】 R1及びR2がメチル基、エチル基、プロ
ピル基、ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキ
シ基又はブトキシ基である請求項2記載の変性ジエン系
重合体ゴム。 - 【請求項4】 官能基を有する変性剤が、環状又は直鎖
状のアミン化合物である請求項1記載の変性ジエン系重
合体ゴム。 - 【請求項5】 官能基を有する変性剤が、1,1−ジメ
トキシトリメチルアミン又は1,3−ジメチル−2−イ
ミダゾリジノンである請求項4記載の変性ジエン系重合
体ゴム。 - 【請求項6】 炭化水素溶媒中において、共役ジエンモ
ノマー又は共役ジエンモノマーと芳香族ビニルモノマー
とをアルカリ金属系触媒を用いて重合させることにより
得られるアルカリ金属末端を有する活性共役ジエン系重
合体に対して、極性基を有する1,1−ジフェニルエチ
レン化合物を反応後、さらに官能基を有する変性剤を反
応させることにより得られる変性ジエン系重合体ゴムの
製造方法。 - 【請求項7】 請求項1記載の変性ジエン系重合体ゴム
を、ゴム成分中10重量%以上含有するゴム組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001308373A JP3731521B2 (ja) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | 変性ジエン系重合体ゴム、その製造方法及びゴム組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001308373A JP3731521B2 (ja) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | 変性ジエン系重合体ゴム、その製造方法及びゴム組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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