JP2003523435A - 改良された光学特性を有するポリエチレンフィルム - Google Patents
改良された光学特性を有するポリエチレンフィルムInfo
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Abstract
Description
ものである。特に、この発明は、メタロセンにより製造されたポリエチレン(m
PE)のブレンドに関係し、その一つは、狭い分子量分布及び狭い組成分布を有
し、他は、一層広い分子量分布及び一層狭い組成分布を有する。
ムは、次いで、パッケージ又はバッグを形成するために利用されうる。フィルム
を作るために用いられるポリマー又はポリマーのブレンドは、優れた物理的特性
、優れた加工性又はこれらの属性の組合せを与えるので、利用に関して選択され
る。
レン(mPE)の出現以来、かかるポリエチレンから作られるフィルムの製作者は
、優れた加工性を伴った、優れた物理的特性と優れた光学的諸特性とのバランス
を見出すための探究を続けてきた。これまで、かかるポリエチレンの物理的特性
は、一般に、先行するチーグラ−ナッタ触媒によるポリエチレンより優れていた
。しかしながら、溶融加工特に溶融押出しは、これらの後の世代のポリエチレン
(mPE)に関して、一層前のチーグラ−ナッタ触媒によるポリエチレン(Z−N
PE)に対して、一層困難であることが分かっている。更に、Z−N PEとmP
Eの両方において、これらのポリエチレンから作られたフィルムの比較的乏しい
明澄度は、これらのフィルムの伝統的な高明澄度応用における利用を妨げてきた
。かかる高明澄度応用には、服飾バッグ及び/又はカバー、パン用バッグ、野菜
袋が含まれる。
ば、優れた光学特性をも有してはいないことが知られている(特に、上記のmP
Eは、注目すべきである)。逆に、優れた明澄度を有する幾つかのポリマーは、
十分な強さを有していない。多くのメタロセンに触媒されたポリエチレンは、卓
越した物理的特性例えば落槍衝撃及び優れたエルメンドルフ引裂強さを有するが
、比較的乏しい明澄度及び曇り度を有する。
PEの何れかとのブレンドは、一般に、その結果生成されたフィルムの光学的
諸特性をmPE又はZ−N PE自体のものより改良することができる。しかし
ながら、この光学的諸特性の改良は、一般に、他の物理的特性の低下を生じ、最
も顕著なのは、エルメンドルフ引裂強さ(一般に、縦方向(MD))と落槍衝撃耐性
である。かかるブレンドは又、Z−N PE又はmPE自体と比較して、加工を
も改良する。
るフィルの少なくとも一つの特性がその成分又は未ブレンドポリエチレンと比較
して改良されるようにデザインされたもの)は、過去においては、一つの特性を
改良することが一般に他の特性の少なくとも一つの低下へと導くという点におい
て、上記の欠点をも被っていた。例えば、高い平均コモノマー含量を有するブレ
ンド成分を混合して結晶化度を下げ、熱安定性を改良することは、一般に、抽出
分の増大を生じて、他の特性に悪影響を与え、そのブレンドの完全な利点は、実
現されない。
ポーネントAと慣用のチーグラ−ナッタ触媒によるポリマー、コンポーネントB
のブレンドを示唆している。コンポーネントAは、狭い分子量分布及び狭い組成
分布有するといわれているが、コンポーネントBは、広い分子量分布及び広い組
成分布を有するといわれている。
リエチレン又はポリエチレンブレンドに対する商業的需要がある。
ー、コンポーネントA(狭い分子量分布と狭い組成分布を有する)及び少なくとも
第二のポリマー、コンポーネントB(コンポーネントAより広い分子量分布と非
常に狭い組成分布を有する)を含む。
メタロセン触媒により生成される。
リマーブレンドの10〜90重量パーセントを構成し且つコンポーネントBは、
この発明の全重量パーセントのポリマーブレンドの90〜10重量パーセントを
構成する。
3.0の範囲にあり、組成分布幅インデックス(CDBI)は、50〜70%の範
囲にある。弛緩スペクトルインデックス(RSI)(このブレンドのコンポーネン
トAのメルトインデックスにつき標準化したもの)は、1.8〜2.5の範囲内
に入る。ブランチング因子は、0.95〜1.0の範囲に入る。
〜90%の範囲に入る。弛緩スペクトルインデックス(RSI)(このブレンドの
コンポーネントのメルトインデックスにつき標準化したもの)は、8〜11の範
囲に入る。ブランチング因子は、0.7〜0.8の範囲に入る。
くは5〜9%の、最も好ましくは5〜8%の範囲に入るが、光沢(45度)は、5
0〜80の、好ましくは55〜75の、一層好ましくは60〜75の範囲に入る
。 更に別の具体例においては、この発明のポリマーブレンドは、製造工業品にお
いて有用であり、又は該工業品におけるフィルム又は多層フィルムとして有用で
ある。
共に読めば、一層明確且つ完全に理解されよう。
曇り度及び光沢により測定して大いに光学特性を改良しつつ、優れた物理的特性
及び加工性を保持することが発見された。
マー、コンポーネントA及びコンポーネントBのブレンド、それらの利用のため
のそれらの製造及び応用に関するものである。この発明の具体例のポリマーブレ
ンドは、それらを高分子フィルムにおける利用のために特によく研究されたもの
とするユニークな特性を有している。これらのフィルムは、優れた物理的特性を
卓越した明澄度と共に必要とする応用において非常に有用である。
引張特性及び割線モジュラスを、ASTM D−882に従って試験することに
より得た。エルメンドルフ引裂値を、ASTM D−1922に従って得たが、
落槍衝撃値は、ASTM D−1709に従って試験することにより得た。フィ
ルムの光学特性例えば曇り度を、ASTM D−1003を用いて測定し、光沢
をASTM2457を用いて測定した。
の組成分布(CD)である。当業者に周知のように、コポリマーの組成分布は、コ
ポリマー分子間のコモノマーの分布の均一性に関係している。メタロセン触媒は
、コモノマーを、それらが生成するポリマー分子間で非常に均一に組み込むこと
が知られている。従って、単一のメタロセン成分を有する触媒システムから生成
されたコポリマーは、狭い組成分布を有して、これらのポリマー分子の殆どはお
およそ同じコモノマー含量を有し、各分子内で、このコモノマーは、ランダムに
分布する。他方、チーグラ−ナッタ触媒は、一般に、かなり広い組成分布を有す
るコポリマーを生成する。コモノマー包含は、ポリマー分子間で広く変化する。
BIは、メジアン全モルコモノマー含量の50%(即ち、各側において25%)以
内のコモノマー含量を有するコポリマー分子の重量パーセントとして規定される
。コポリマーのCDBIは、コポリマー試料の個々の画分を分離するための周知
の技術を用いて容易に測定される。一つのかかる技術は、Wild等、J.Poly.Sci.,
Poly.Phys.Ed.,vol.20, p.441(1982)及び米国特許第5,008,204号(こ
れらを、米国特許プラクティスの目的のために参考として本明細書中に援用する
)に記載されたような温度上昇溶出画分(TREF)である。
生成する。これは、上記のTREF技術から得られるデータを用いて達成するこ
とができる。この溶解度分布曲線は、温度の関数として溶解度を増すコポリマー
の重量画分のプロットである。これを、重量画分対組成分布の曲線に変換する。
組成と溶出温度との相関を単純化する目的のために、15,000未満の重量画
分を無視する。これらの低重量画分は、一般に、本発明の樹脂の取るに足らない
部分を表している。この説明及び添付の請求の範囲の残りは、このCDBI測定
におけるCDBI中の15,000未満の重量画分を無視する取り決めを維持し
ている。
ンコモノマー含量の各側で25%以内のコモノマー含量を有するかを確立するこ
とにより決定する。コポリマーのCDBIの測定の更なる詳細は、当業者に公知
である。例えば、1993年2月18日に公開されたPCT特許出願WO93/
03093を参照されたい。本発明のポリマーブレンド成分は、一般に、50〜
98%の範囲のCDBIを有し、通常は、60〜98%の範囲の、最も典型的に
は、65〜95%の範囲のCDBIを有する。用いるプロセスの運転条件を変え
た他の触媒システムを用いて、一層高いCDBI又は一層低いCDBIを得るこ
とができる。
55〜75%の範囲に、一層好ましくは50〜70%の範囲にある。
75〜90%の範囲に、一層好ましくは80〜90%の範囲にある。
、重量平均分子量(Mw)の数平均分子量(Mn)に対する比として説明されている
。この比Mw/Mnは、当分野で周知のゲル浸透クロマトグラフィー技術によっ
て直接測定することができる。
認めよう。この特許明細書の目的のためには、ポリマーの分子量分布を、ウルト
ラスチロゲル及び屈折率検出器を備えたウォーターズゲル浸透クロマトグラフィ
ーを用いて測定することができる。この開発においては、この装置の操作温度を
145℃に設定し、溶出溶媒はトリクロロベンゼンであり、較正標準は、正確に
分子量の知られた16のポリスチレン(分子量500〜520万に及ぶ)及びポリ
エチレン標準NBS1475を含んだ。
特許明細書の目的のためには、「狭い」MWDは、3未満の、好ましくは1.5
〜3.0の範囲の、一層好ましくは2.5〜3.0の範囲のMw/Mnを意味す
る。
(即ち、上記のコンポーネントAのMWDと比べて)。BコンポーネントのMWD
は、3.5〜15の範囲に、好ましくは3.5〜10の範囲に、好ましくは3.
5〜7.5の範囲に、一層好ましくは3.5〜5.0の範囲にある。
載されており、米国特許プラクティスの目的のために本明細書中に援用する。
につき標準化)は、1.0〜4.0の範囲に、好ましくは1.5〜3.0の、一
層好ましくは2.0〜3.0の範囲に、最も好ましくは2.5〜3.0の範囲に
なろう。
につき標準化)は、6.0〜14.0の範囲に、好ましくは7.0〜12.0の
、一層好ましくは8.0〜11.0の範囲になろう。
方法論は、固有粘度[η]対logメルトインデックス(MI)プロットに見られる
ポリマー型識別能力を利用することである。この経験的な特性決定技術は、The
Journal of Applied Polymer Science, Vol.13, p341-351(1969)中の論文に公開
されたものである。
するもの(例えば、HP−LDPE)とを分離ラインに分類することが示されてい
る。これらの効果を、メルトインデックスにつき標準化して、ポリマー型をレオ
ロジー的に活性なLCBのレベルに基づいて識別する特性決定インデックスを与
えることができる。
MI)の、135℃でデカリン中で測定した固有粘度[η]に対するプロットは、
広範囲の直鎖ポリエチレンについて(かなりのLCBコンテントを有する一連の
HP−LDPEを表すものに対して)、分枝を見る更なる手法を提供する。イン
デックスGv(G因子)は、logMI対[η]ブロットから、次のように導かれる
:
度である)。[η]LN,MIは、直鎖PEについての[η]のLog MIに対する関係
から定義される、計算された固有粘度である(即ち、[η]LN,MI=−0.699*
Log MI+1.851)。Gvを計算するために、我々は、試料の固有粘度及
びメルトインデックスを測定し、次いで、測定されたMIについて、直鎖の[η]
が如何ほどであるかを計算する。次いで、我々は、測定された[η]BR,MIを直鎖
の[η]LN,MIの値を用いて除してGvを与える(固有粘度及び分子量(粘度平均)パ
ラメーターからのG’の計算に類似)。
ある。それ故、G因子は、LCBを反映する(樹脂の加工性に重要であり、分子
量分布には比較的鈍感である。Mw/Mnにより反映される)。
囲にある。コンポーネントBについてのこのブランチング因子は、0.7〜0.
8の範囲にあり、好ましくは0.72〜0.78の範囲にある。
インデックス(MI)は、一般に、0.1〜1000dg/分の、好ましくは0.
2〜300dg/分の、一層好ましくは0.3〜200dg/分の、最も好まし
くは0.5〜100dg/分の範囲にある。MI(I2)は、ASTM D−123
8、条件Eに従って、190℃で測定し、I21は、ASTM D−1238、条
件Fに従って、190℃で測定する)そしてメルトフローレシオ(MFR)は、I2 1 /I2である。
、0.86〜0.97g/cm3の、好ましくは0.88〜0.96g/cm3の
、一層好ましくは0.90〜0.95g/cm3の、一層好ましくは0.90〜
0.93g/cm3の、最も好ましくは0.910〜0.925g/cm3の範囲
にある。
ンドよりなるものであってよく、該ポリマーは、所望の成分を所望の割合で、慣
用のブレンド技術及び装置例えばスクリュー式押出機、バンバリーミキサーなど
を用いてブレンドすることにより調製することができる。或は、これらのブレン
ドは、直接的重合により、ブレンド成分の分離なしで、例えば2種以上の触媒を
一つの反応器内で用いて作成することができ、又は単一触媒と一繋がり若しくは
平行する2つ以上の反応機を用いて作成することができる。
ドからなるものであってよく、各ポリマーは、Bコンポーネントを生成する全体
的ブレンドが上記のMWD及びCDを有する限りにおいて、次の一つ以上におい
て異なっている:分子量、MWD、コモノマーの種類及び含量、密度、MI及び
CD。
が、特に望ましい光学特性を有する製品を形成するために用いることができる。
とができ、更に、該フィルムによりバッグ又はポーチが当分野で公知のヒートシ
ール技術により形成される。ここに記載の製品は、この発明のA−Bブレンドか
ら形成される。ポリマーのA−Bブレンドは、当分野で周知の方法によりフィル
ムを形成することができる。例えば、これらのポリマーを溶融状態でフラットダ
イを通して押出してから冷却することができる。或は、これらのポリマーを、溶
融状態で環状ダイを通して押出してから吹いて冷却して管状フィルムを形成する
ことができる。この管状フィルムは、軸方向に切り開いて平らなフィルムを形成
することができる。この発明のフィルムは、非延伸、一軸延伸又は二軸延伸フィ
ルムであってよい。本願の説明中で言及される光学特性は、吹込みフイルムのも
のである。
フィルムであってもよい。多層フィルムは、A−Bポリマーブレンドから形成さ
れた少なくとも一層を含むことができる。これらのフィルムは又、他の材料例え
ば他のポリマー、ポリプロピレン、ポリエステル、低密度ポリエチレン、高密度
ポリエチレン、エチレンビニルアセテート、エチレンビニルアルコールなどから
形成された少なくとも一つの追加の層をも有することができる。
ての層がポリマーであるならば、それらのポリマーは、同時押出し用フィードブ
ロック及びダイアセンブリを通して同時押出しして、一緒に接着されているが組
成の異なる2層以上を有するフィルムを生成することができる。多層フィルムは
又、押出しコーティングによって形成することもでき、該コーティングにより、
基材は、熱溶融ポリマーと該ポリマーがダイを出たときに接触される。
Aを、10〜90重量パーセント、好ましくは40〜85パーセント、一層好ま
しくは50〜80重量パーセント、尚一層好ましくは50〜75重量パーセント
含む。
Bを、90〜10重量パーセント、好ましくは15〜60重量パーセント、一層
好ましくは50〜20重量パーセント、尚一層好ましくは50〜25重量パーセ
ント含む。これらのA−Bブレンドの全重量パーセンテージは、全ポリエチレン
含量の100パーセントの全体にあてはまる。
例えば抗酸化剤、UV安定剤、顔料、充填剤、滑剤、ブロック添加剤などを混合
することもできる。
与える。
ロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドを用いて気相重合反応で生成される
mPEであり、コンポーネントBは、メタロセン触媒ジメチルシリル−ビス(テ
トラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロリドを用いて気相重合反応で合成さ
れるmPEである。典型的な気相重合方法並びにビス(1,3−メチル−n−ブ
チルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド及びジメチルシリル−ビス(
テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロリドの両者の製法は、2000年
1月20日に公開されたPCT公開番号WO00/02930(参考として本明
細書中に援用する)に記載された通りである。
g/cm3の密度のポリエチレン(mPE)とコンポーネントA、MI呼称1.0
、0.917g/cm3の密度のポリエチレンのブレンドをこの実施例で用いる
。ブレンドを、それぞれ、30/70、50/50及び70/30重量パーセン
トのコンポーネントB/コンポーネントAで作成する(各成分の重量パーセント
は、総重量ポリエチレン含量に基づくものである)。これらのブレンド並びに未
ブレンドのコンポーネントA及びコンポーネントBの各々を、各1500ppm
のIrganox(登録商標)1076及びIrgafos(登録商標)168(両
方共、ニューヨーク、Tarrytown在、Ciba-Geigy社製)及び1000ppmのDy
namar(登録商標)FX−9613(ミネソタ、Oakdale在、Dyneon Corp製)と
配合する。これらのフィルムを、3.5インチ(8.89cm)グロスター吹込み
フィルムラインにて、90ミルダイギャップ及びPolycool(登録商標)エ
アリングを用いて製造した。加工条件とフィルム特性は、表1に示してある。コ
ンポーネントAのRSI、2.2、ブランチング因子0.95、コンポーネント
BのRSI11.5、ブランチング因子0.75。
トAのパーセンテージが増大するにつれて漸進的に一層困難に(高く)なる。
ュラス及び落槍衝撃は、組成に伴って予想される直線的傾向に従う。それ故、非
直線的なのは、驚くべきで且つ予想外であるが、引裂き、曇り度及び光沢である
。
/30ブレンドのエルメンドルフ引裂強さ(MD)(g/ミル)は、個々のコンポー
ネントの算術平均よりほぼ10%大きい(かかる算術平均は、当業者に予想され
る値である)。同ブレンドの曇り度も、予想されるものより10%低い(良い)が
、50/50ブレンドは、予想されるものより42%低く、30/70ブレンド
では、曇り度は、予想されるものより32%良い(低い)。
製HS−7028)(MI呼称 1.0、密度 0.918g/cm3、CDBI 2
6%、MWD 4.25±20%、RSI 4.0〜5.0)をコンポーネントB
とブレンドする。これらのフィルムを、3インチダイ(7.62cm)及び90ミ
ルダイギャップを有する1.5インチスターリング押出機で製造する。厚み呼称
1.0ミルのフィルムを、ブローアップ比(BUR)2.0で且つダイ出力速度3
.0 lb./時/ダイインチで製造する。加工条件及びフィルム特性を表2に示す
。注目すべきは、エルメンドルフ引裂強さ(両ブレンド(30/70及び70/3
0)ともMD)が、算術平均から予想されるものよりかなり低いことである。曇り
度は、算術平均より幾分か低い。
(ユニオンカーバイド社製)(HP−LDPE、MI 1.8、密度 0.920g
/cm3、CDBI 典型的には75%より高い、RSI 27.3及びMWD 6
±15%)コンポーネントA及びコンポーネントBを用いて製造する。
リップAddex(登録商標)エアリングを有する1/2インチスターリング押出
機で製造する。呼称1.0ミルのフィルムを、2.0のブローアップ比(BUR)
及び3 lb/時/ダイインチの出力速度で製造する。加工性及びフィルム特性を
表3に示す。
Dエルメンドルフ引裂強さは、予想されるものより28%優れている(低い)が、
30/70ブレンドは、予想されるものより12.5%優れている(低い)。この
一連の試験における絶対的曇り度値は、予想されたものより遥かに低く且つ予期
されなかったものであるということに注意されたい。
を製造したが、70/30HS−7028/コンポーネントBブレンドの曇り度
は、予想されるものより21%低く、同じ成分の30/70ブレンドは、予想さ
れる量よりも11%優れている(低い)。しかしながら、このブレンドの落槍衝撃
は、算術平均より貧弱なものである。
押出している。曇り度値は、予想される平均より僅かに改良されているが、落槍
衝撃とMDエルメンドルフ引裂強さは共に悪くなっている。表4と表5のデータ
は、実施例IIIと同じ押出機及び同じ条件で生成されたものであることに注意
されたい。
の発明が、必ずしもここで説明しなかった変形に役立つということを当業者は認
めるであろう。例えば、請求しているフィルムに添加剤を含ませること又は樹脂
をブレンドして他のポリマーを有する請求しているフィルムを形成することは、
この発明の範囲を超えない。加えて、他の具体例において、本発明のブレンドを
照射することができる。この発明のポリマーブレンドは又、フィルムに加えて、
当分野で公知の任意の様々な最終用途(成形品及びパイプを含む)において利用す
ることもできる。この理由により、参照は、本発明の真の範囲を決定する目的の
ために、専ら、添付の請求の範囲に対してなされるべきである。
2つの幾つかのブレンドの曇り度を説明する図である。100%コンポーネント
Aの曇り度から100%コンポーネントBの曇り度まで引いた線は、ブレンドス
ペクトルの直線的な予想される曇り度を表している。
2つの幾つかのブレンドの光沢(45度)を説明する図である。100%コンポー
ネントAの光沢から100%コンポーネントBの光沢まで引いた線は、ブレンド
スペクトルの直線的な予想される光沢を表している。
Claims (8)
- 【請求項1】 下記を含むポリマーブレンド: a) 10〜90重量パーセントの第一のコンポーネントであって、1.5〜3
の範囲の分子量分布、1.0〜4.0の範囲のRSI、0.95〜1の範囲のブ
ランチング因子、及び50〜80パーセントの範囲の組成分布幅インデックスを
有する少なくとも一種の第一のポリエチレンを含む当該第一のコンポーネント b) 90〜10重量パーセントの第二のコンポーネントであって、3.5〜1
5の範囲の分子量分布、6〜14の範囲のRSI、0.7〜0.8の範囲のブラ
ンチング因子、及び75〜95パーセントの範囲の組成分布幅インデックスを有
する少なくとも一種の第二のポリエチレンを含む当該第二のコンポーネント。 - 【請求項2】 前記の第一のポリエチレンが、前記のブレンド中に、該ブレ
ンドの全重量の40〜85重量パーセントの範囲で存在し、前記の第二のポリエ
チレンが、前記のブレンド中に、15〜60重量パーセントの範囲で存在し、前
記の第一のポリエチレンが、2.5〜3.0の範囲のMw/Mn、1.5〜3.
0の範囲のRSI、及び55〜75%の範囲のCDBIを有し;且つ前記の第二
のポリエチレンが、3.5〜10の範囲のMw/Mn、7〜12の範囲のRSI
,及び0.72〜0.78の範囲のブランチング因子、及び80〜90%の範囲
のCDBIを有する、請求項1に記載のポリマーブレンド。 - 【請求項3】 前記の第一のポリエチレンが、前記のブレンド中に、該ブレ
ンドの全重量の50〜80重量パーセントの範囲で存在し、前記の第二のポリエ
チレンが、前記のブレンド中に、20〜50重量パーセントの範囲で存在し、該
第一のポリエチレンが、2.5〜3.0の範囲のMw/Mn、2.0〜3の範囲
のRSI及び50〜70%の範囲のCDBIを有し;且つ該第二のポリエチレン
が、3.5〜7.5の範囲のMw/Mn、8〜11の範囲のRSI、0.73〜
0.78の範囲のブランチング因子及び80〜90%の範囲のCDBIを有する
、請求項1に記載のポリマーブレンド。 - 【請求項4】 吹込みフィルムにされた、請求項1〜3の何れか一つに記載
のポリマーブレンドであって、そのフィルムが、3〜10%の範囲の曇り度及び
50〜80の範囲の光沢を有する当該ポリマーブレンド。 - 【請求項5】 吹込みフィルムにされた、請求項1〜3の何れか一つに記載
のポリマーブレンドであって、そのフィルムが、4〜9%の範囲の曇り度及び5
5〜75の範囲の光沢を有する当該ポリマーブレンド。 - 【請求項6】 吹込みフィルムにされた、請求項1〜3の何れか一つに記載
のポリマーブレンドであって、そのフィルムが、5〜9%の範囲の曇り度及び6
0〜75の範囲の光沢を有する当該ポリマーブレンド。 - 【請求項7】 第一のポリエチレンと第二のポリエチレンが、共に、気相重
合法で製造されたメタロセンポリエチレンである、請求項1〜3の何れか一つに
記載のポリマーブレンド。 - 【請求項8】 下記を含む吹込みポリエチレンフィルムポリマーブレンド:
a) 50〜75重量パーセントの第一のポリエチレンであって、1.5〜3.
0の範囲のMw/Mn、2.5〜3.0の範囲のRSI、0.95〜1の範囲の
ブランチング因子、及び50〜70%の範囲のCDBIを有する当該第一のポリ
エチレン;及び b) 25〜50重量パーセントの第二のポリエチレンであって、3.5〜7.
5の範囲のMw/Mn、8〜11の範囲のRSI、0.73〜0.78の範囲の
ブランチング因子、及び80〜90%の範囲のCDBIを有する当該第二のポリ
エチレン。
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