JP2007185964A - 二軸延伸プロピレンポリマーのフィルム又はシート物品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内部層がプロピレンホモポリマーであって、両側の2つの表面層が各々Mw/Mnが20よりも大きく、MFRが3〜5であるプロピレンホモポリマーからなる3層フィルムを同時押出し、二軸延伸して、内部層がフィルムの厚さ全体の80%を占め、表面層が各々フィルムの厚さの10%を構成する、全体で20μmの厚さのフィルムを製造する。
【選択図】なし
Description
ポリプロピレンは、高温に耐え、湿気の透過を抑制又は防止し、かつ食品や医療用溶液と接触可能である等の、所望の特性の組合わせを与える。従ってポリプロピレンは、食品、化学物質、危険物の包装用及び医療用フィルム及びシートに広く用いられてきた。しかし、ポリプロピレンには、脆性が比較的劣り、衝撃強さ及び透明性が低いという問題点がある。
米国特許第4,950,720号明細書は、高分子量プロピレン/オレフィンのランダムコポリマーと、比較的低分子量の実質上アイソタクチックなプロピレンホモポリマーとの反応器ブレンドを含む改良ポリプロピレンについて開示している。該明細書は、約5〜約10の分子量分布を有する改良プロピレンをフィルム用途に使用するために押出又は同時押出することが可能であることを示している。
米国特許第5,011,719号明細書は、改良ポリプロピレンベースの組成物の少なくとも2層を含む多層フィルムであって、どちらか又は両方の層にプロピレン−エチレンコポリマー、エチレン−ブテンコポリマー及び所望によりエラストマーを含むことを特徴とするフィルムついて開示している。
(1)C3-10α−オレフィンモノマーの結晶性ホモポリマーの底面層又は内部層、又は、以下のコポリマー:
(i)プロピレンと、エチレン及びC4-10α−オレフィンからなる群から選ばれるオレフィンとのコポリマー、及び、
(ii)プロピレンと、エチレン及びC4-10α−オレフィンモノマーとのコポリマー
からなる群から選ばれるコポリマーの前記底面層又は内部層;及び、
(2)分子量分布の広い(BMWD)プロピレンポリマー材料の少なくとも1つの表面層であって、任意に90重量%〜30重量%の以下の成分:
(a)アイソタクチック指数が80よりも大きいプロピレンホモポリマー、又は、
(b)以下のコポリマー又はブレンド:
(i)プロピレンとエチレンとのコポリマー、
(ii)プロピレンとC4-10α−オレフィンとのコポリマー、
(iii)プロピレン、エチレン及びC4-10α−オレフィンとのコポリマー、及び
(iv)(i)と(ii)のブレンドであって、(ii)のコポリマーが80%を超えるプロピレンを含みかつアイソタクチック指数が80よりも大きいブレンド、
からなる群から選ばれるコポリマー又はブレンドを含んでいてもよい、前記表面層、
を含む、前記フィルム又はシートを与える。
他の具体例として、本発明のフィルム又はシートは、成分(1)のフィルム又はシートが、BMWDプロピレンポリマー材料を含む成分(2)の2つのフィルム又はシートに挟まれた内部層であるように構成してもよい。
好ましくは、成分(1)は、
(i)プロピレン又は1−ブテンのホモポリマー;
(ii)プロピレンと、エチレン及びC4-10α−オレフィンからなる群から選ばれるオレフィンとのランダムコポリマーであって、オレフィンがエチレンである場合、重合したエチレンの最大含有量は約10%、好ましくは約4%となり、オレフィンがC4-10α−オレフィンである場合、その重合したものの最大含有量は約20%、好ましくは約16%である前記ランダムコポリマー;又は、
(iii)プロピレンと、エチレン及びC4-8α−オレフィンからなる群から選ばれる2種類のオレフィンとのランダムターポリマーであって、重合したC4-8 α−オレフィンの最大含有量は約20%、好ましくは約16%であり、オレフィンのうちの1つがエチレンである場合、重合したエチレンの最大含有量は約5%、好ましくは約4%であり、コモノマーの最大含有量は約25%である前記ランダムターポリマー、
のフィルム又はシートである。
前記BMWDプロピレンポリマーを、アイソタクチック指数が80よりも大きい、好ましくは90よりも大きいプロピレンホモポリマーとブレンドしてもよく、また、
(i)重合したエチレンの最大含有量が約10%、好ましくは約4%である、プロピレンとエチレンとのランダムコポリマー;
(ii)重合したα−オレフィンの最大含有量が約20%、好ましくは約16%である、プロピレンとC4-10α−オレフィン、好ましくは1−ブテンとのランダムコポリマー;
(iii)プロピレンと、エチレン及びC4-8α−オレフィンからなる群から選ばれる2種類のオレフィンとのランダムターポリマーであって、重合したC4-8α−オレフィンの最大含有量が約20%、好ましくは約16%となり、オレフィンのうちの1つがエチレンである場合、重合したエチレンの最大含有量が約5%、好ましくは約4%であり、コモノマーの最大含有量が約25%である前記ランダムターポリマー;及び、
(iv)80〜98%、好ましくは85〜95%のプロピレンを含む(ii)で定義したコポリマー30〜65%、好ましくは45〜65%と、7〜9%のエチレンを含む(i)で定義したコポリマー35〜70%、好ましくは35〜55%とのブレンド、又は全コモノマー含量、即ちエチレンとC4-8α−オレフィンの含有量が2〜10%、好ましくは2〜6%であり、エチレン含有量が1〜3%である(iii)で定義したターポリマー35〜70%、好ましくは35〜55%とのブレンド、
からなる群から選ばれるコポリマーとブレンドしてもよい。
適切なC4-10α−オレフィンには、1−ブテン、1−ペンテン、3−メチルペンテン−1、4−メチルペンテン−1、1−ヘキセン、3,4−ジメチルブテン−1、1−ヘプテン、3−メチル−1−ヘキセン、及び1−オクテン等の線状又は枝分かれC4-10α−オレフィンが含まれる。
成分(2)がBMWDプロピレンポリマー材料と上記プロピレンホモポリマー又はコポリマーとのブレンドである場合、ブレンド全体に対するBMWDプロピレンポリマー材料の量は、10〜70重量%、好ましくは10〜50重量%であってよい。
好ましくは、該触媒は、共に活性型のハロゲン化マグネシウムに担持された、チタン−ハロゲン結合を少なくとも1つ有するチタン化合物と、電子供与体化合物とを含む固体触媒成分(a)を必須成分として含有し、キシレンに不溶なフラクションが25℃で94%以上、好ましくは96%以上であるプロピレンポリマーを製造することが可能であるという特徴を有し、分子量調節剤(特に水素)に対する感度が十分に高いことにより、メルトインデックス(MIL)がASTM D 1238において定義されているように10分当たり0.5g以下及び50g以上のプロピレンホモポリマーを製造することが可能な触媒である。従って、本発明で用いる分子量分布の広いプロピレンポリマー材料を調製するために用いる触媒は、
(a)上述の固体触媒成分;
(b)Al−アルキル化合物;
(c)外部電子供与体化合物、
を含むことによって得られる。
上述の特性を有する固体触媒成分(a)は、特許文献において周知である。
特に好適な固体触媒成分は、米国特許第4,339,054号明細書、及び欧州特許第45,977号明細書に記載の触媒に用いられている固体触媒成分である。他の例は米国特許第4,472,524号明細書に記載されている。
一般に、該触媒に用いられる固体触媒成分は、電子供与体化合物としてエーテル、ケトン、ラクトン、N、P、及び/又はS原子を含む化合物、及びモノ及びジカルボン酸エステルから選ばれる化合物を含む。
特に好適なものは、フタル酸エステル(ジイソブチル、ジオクチル及びジフェニルフタレート等);マロン酸エステル(ジイソブチル及びジエチルマロネート等);アルキル及びアリールピバレート、アルキル、シクロアルキル及びアリールマレエート、ジイソブチルカルボネート、アルキル及びアリールカルボネート(エチルフェニルカルボネート及びジフェニルカルボネート等);琥珀酸エステル(モノ及びジエチルスクシネート等)である。
例えば、ハロゲン化マグネシウム(無水、即ち含水率1%未満のもの)、チタン化合物及び電子供与体化合物を、ハロゲン化マグネシウムの活性条件下で微粉砕することができる。次に微粉砕生成物を、温度80〜135℃で過剰なTiCl4で1回又は複数回処理し、その後炭化水素(例えばヘキサン)で繰返し洗浄して全ての塩素イオンを除去する。
他の方法では、無水ハロゲン化マグネシウムを公知の方法であらかじめ活性化し、次に溶液状の電子供与体化合物を含む過剰なTiCl4と反応させる。ここでも操作は80℃〜135℃の温度で行う。所望によりTiCl4による処理を繰返し、固体をヘキサン又は他の炭化水素溶剤で洗浄し、未反応のTiCl4の全ての痕跡を除去する。
また他の方法では、MgCl2 ・nROHアダクト(特に球状粒子のもの)であって、nが一般には1〜3を含み、ROHがエタノール、ブタノール又はイソブタノールであるものを、溶液状の電子供与体化合物を含む過剰なTiCl4と反応させる。温度範囲は一般に80℃〜120℃である。次に固体を単離して再度TiCl4と反応させた後、分離し、炭化水素で洗浄して全ての塩素イオンを除去する。
更に他の方法では、マグネシウムアルコレートとクロロアルコレート(特にクロロアルコレートは米国特許第4,220,554号明細書に記載の方法で調製したもの)を、既に記載した反応条件の下で溶液状の電子供与体化合物を含む過剰なTiCl4と反応させる。
固体触媒成分(a)の調製に用いられうるチタン化合物は、ハロゲン化物及びハロゲンアルコレートである。四塩化チタンが好ましい化合物である。
三ハロゲン化チタン、特にTiCl3OR(Rはフェニルラジカル)を用いても満足な結果が得られる。
前記の反応は、活性型のハロゲン化マグネシウムの構造をもたらす。これらの反応の他にも、ハロゲン化物とは異なるマグネシウム化合物(例えばマグネシウムのカルボン酸塩)から開始して、活性化されたハロゲン化マグネシウムの構造をもたらす方法が文献において公知である。
固体触媒成分(a)中のハロゲン化マグネシウムの活性型は、触媒成分のX線スペクトルにおいて、(3m2 /g未満の表面積を有する)非活性化塩化マグネシウムのスペクトルに出現する大きな反射強度がもはや存在せず、かわりにその場所に、非活性化二ハロゲン化マグネシウムの大きな反射強度の位置に対してシフトした、最大強度のハローがあるという事実、又は大きな反射強度の半値幅が、非活性化塩化マグネシウムの場合に出現する大きな反射強度の半値幅よりも少なくとも30%大きいという事実により、確認されうる。
最も活性のある型は、該成分のX線スペクトルに上述のハローが出現するものである。
ハロゲン化マグネシウムのうち、塩化マグネシウムが好ましい化合物である。塩化マグネシウムの最も活性のある型の場合、触媒成分のスペクトルは、非活性化塩化マグネシウムの場合の反射のかわりに、2.56Åの距離にハローを示す。
これらの化合物の例としては、
がある。
Al−アルキル化合物は、一般にAl/Ti比が1〜1000となる量で用いられる。固体触媒成分(a)及びAl−アルキル化合物(b)に加えて、本発明の工程で用いる触媒は外部電子供与体化合物(c)(即ち、Al−アルキル化合物に添加する電子供与体)を含む。該外部電子供与体化合物は、触媒に対して、立体特異性(キシレン中、25℃で不溶なフラクションの含有量が多いことにより決定する)及び分子量調節剤に対する感度の上記水準を付与しうるシランから選ぶ。
この目的に対して好適なシランは、珪素原子と結合している少なくとも1つのシクロペンチル基と、更に該珪素原子と結合している1つ又は複数の−OR基(RはC1−C18アルキル、C3−C18シクロアルキル、C6−C18アリール、又はC7−C18アラルキル基である)を含むシランである。好ましくはRはメチル又はエチルである。特に好適なのはジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPMS)である。上述の外部供与体を、Al−アルキル化合物(b)のモル数に対して、一般には0.001〜15モル、好ましくは1〜10モルの量で用いる。
公知の手法に従い、不活性希釈剤の存在下又は不在下で、液相、気相、又は液−気相、好ましくは気相で操作することにより、バッチ又は連続モードで該重合工程を行うことができる。
反応時間及び温度は臨界的なものではないが、温度は20℃〜100℃であれば最良である。
前述のように公知の調節剤、特に水素を用いて分子量調節を行う。
該触媒は少量のオレフィンと予備接触させることができる(予備重合)。予備重合は触媒活性とポリマーのモルホロジーの両方を改良する。
該触媒は、炭化水素溶媒(例えばヘキサン又はヘプタン)の懸濁液として保持し、重合温度は室温〜60℃として、固体成分の0.5〜3倍の量のポリマーを製造するのに十分な時間、予備重合を行う。液体プロピレン中で上記の温度条件で予備重合を行うこともでき、触媒成分1g当たり1000gまでの量のポリマーを製造しうる。
他に特定しない限り、次の分析方法を用いてポリマー材料、それから製造したフィルム、及び比較用フィルムを解析した。
3層フィルムを同時押出し、二軸延伸して、20μmの厚さを得た。3〜4のMFRを有するプロピレンホモポリマーであって、シェルケミカル社製のKF6100で該フィルムの内部層を調製し、該層がフィルムの厚さ全体の80%を占めるようにした。内部層の両側の2つの表面層は、各々内部層に用いたものと同じプロピレンホモポリマーからなり、各々フィルムの厚さの10%を構成するものとした。
比較例2
3層フィルムを同時押出し、二軸延伸して、全体で20μmの厚さを得た。内部層がフィルムの厚さ全体の80%を占めるように、Mw/Mnが20よりも大きく、MFRが3〜5であるプロピレンホモポリマーでフィルムの該層を調製した。両側の2つの表面層は、各々フィルムの厚さの10%を構成するものとした。表面層は各々内部層に用いたものと同じプロピレンホモポリマーからなるものとした。
3層フィルムを同時押出し、二軸延伸して、全体で20μmの厚さを得た。該フィルムの内部層は上記比較例1で用いたものと同じプロピレンホモポリマーKF6100であって、該層がフィルムの厚さ全体の80%を占めるようにした。両側の2つの表面層は、各々フィルムの厚さの10%を構成するものとした。表面層は各々Mw/Mnが20よりも大きく、MFRが3〜5であるプロピレンホモポリマーからなるものとした。
結果として得られた実施例1の本発明のフィルム、及び比較例1及び2のフィルムの物性を、次の表2に記載した。
3層フィルムを同時押出し、二軸延伸して、20μmの厚さを得た。3〜4のMFRを有するプロピレンホモポリマーであるKF6100で該フィルムの内部層を調製し、該層がフィルムの厚さ全体の90%を占めるようにした。内部層の両側の2つの表面層は、各々内部層に用いたものと同じプロピレンホモポリマーからなり、各々フィルムの厚さの5%を構成するものとした。
実施例2
3層フィルムを同時押出し、二軸延伸して、合計20μmの厚さを得た。3〜4のMFRを有するプロピレンホモポリマーであるKF6100で該フィルムの内部層を調製し、該層がフィルムの厚さ全体の90%を占めるようにした。両側の2つの表面層は、各々フィルムの厚さの5%を構成するものとした。表面層は各々Mw/Mnが20よりも大きく、MFRが3〜5であるプロピレンホモポリマーからなるものとした。
実施例3
2つの表面層のブレンドが50%の分子量分布の広いポリプロピレンと50%のプロピレンホモポリマーからなるものとしたことを除いて、実施例2と同じく3層フィルムを同時押出し、二軸延伸して、各表面層がフィルムの厚さの5%を構成するものとした。
表3に、結果として得られた実施例3及び4の本発明のフィルムの透湿度を、比較例3のポリプロピレンと対比した。
ここで開示した発明の他の特徴、長所及び実施態様は、先に開示したものを読んだ後では、当業者には容易に明らかなものとなるであろう。この点に関しては、本発明の具体的な実施態様についてかなり詳細に記載したが、明細書に記載し、特許請求の範囲とした発明の精神及び範囲から逸脱することなく、これらの実施態様の変更や修正を行うことが可能である。
Claims (15)
- 二軸延伸フィルム又はシート物品であって、
(1)C3-10α−オレフィンモノマーの結晶性ホモポリマーのフィルム又はシート、又は、以下のコポリマー:
(i)プロピレンと、エチレン又はC4-10α−オレフィンモノマーとのコポリマー、及び、
(ii)プロピレンと、エチレン及びC4-10α−オレフィンからなる群から選ばれる2種類のオレフィンとのコポリマー、
からなる群から選ばれるコポリマーのフィルム又はシート;及び、
(2)10〜60の分子量分布(MWD)を有する分子量分布の広いポリプロピレンポリマー材料の少なくとも1つの層、
を含む、前記フィルム又はシート物品。 - (2)が、90重量%〜30重量%の以下の成分:
(a)アイソタクチック指数が80よりも大きいプロピレンホモポリマー、又は
(b)以下のコポリマー又はブレンド:
(i)プロピレンとエチレンとのコポリマー、
(ii)プロピレンとC4-10α−オレフィンとのコポリマーであって、重合したα−オレフィンの最大含有量が約20%であるコポリマー、
(iii)プロピレンと、エチレン及びC4-8α−オレフィンからなる群から選ばれる2種類のオレフィンとのコポリマーであって、重合したC4-8α−オレフィンの最大含有量が約20%であり、前記オレフィンのうちの1つがエチレンである場合、重合したエチレンの最大含有量が約5%であり、コモノマーの最大含有量が約25%であるコポリマー、及び、
(iv)80〜98%のプロピレンを含む(ii)で定義したコポリマー30〜65%と、7〜9%のエチレンを含む(i)で定義したコポリマー35〜70%とのブレンド、又は全コモノマー含有量が2〜10%で、かつエチレン含有量が1〜3%である(iii)で定義したターポリマー35〜70%とのブレンド、
からなる群から選ばれるコポリマー又はブレンド、
を含む、請求項1記載のフィルム又はシート物品。 - (1)がプロピレンホモポリマーである請求項1又は2記載の物品。
- (2)が12〜50の分子量分布を有する分子量分布の広いプロピレンポリマー材料である請求項3記載の物品。
- (1)がコポリマーである請求項1又は2記載の物品。
- (2)が12〜50の分子量分布を有する分子量分布の広いプロピレンポリマー材料である、請求項5記載の物品。
- (2)が、12〜50の分子量分布を有する分子量分布の広いプロピレンポリマー材料10重量%〜70重量%と、アイソタクチック指数が80よりも大きいプロピレンホモポリマー、又は、以下のコポリマー又はブレンド:
(i)重合したエチレンの最大含有量が約10%である、プロピレンとエチレンとのランダムコポリマー;
(ii)重合したα−オレフィンの最大含有量が約20%である、プロピレンとC4-10α−オレフィンとのランダムコポリマー;
(iii)プロピレンと、エチレン及びC4-8α−オレフィンからなる群から選ばれる2種類のオレフィンとのランダムターポリマーであって、重合したC4-8α−オレフィンの最大含有量が約20%であり、オレフィンのうちの1つがエチレンである場合、重合したエチレンの最大含有量が約5%であり、かつコモノマーの最大含有量が約25%である前記ランダムターポリマー;及び、
(iv)80〜98%のプロピレンを含む(ii)で定義したコポリマー30〜65%と、7〜9%のエチレンを含む(i)で定義したコポリマー35〜70%とのブレンド、又は全コモノマー含有量が2〜10%であり、かつエチレン含有量が1〜3%である(iii)で定義したターポリマー35〜70%とのブレンド、
からなる群から選ばれるコポリマー又はブレンド90重量%〜30重量%とのブレンドである、請求項3記載の物品。 - 前記ブレンドが、20〜25の分子量分布を有する分子量分布の広いプロピレンポリマー材料10重量%と、アイソタクチック指数が80よりも大きいプロピレンホモポリマー90重量%とのブレンドである、請求項7記載の物品。
- (2)が、12〜50の分子量分布を有する分子量分布の広いプロピレンポリマー材料10重量%〜70重量%と、アイソタクチック指数が80よりも大きいプロピレンホモポリマー、又は以下のコポリマー又はブレンド:
(i)重合したエチレンの最大含有量が約10%である、プロピレンとエチレンとのランダムコポリマー;
(ii)重合したα−オレフィンの最大含有量が約20%である、プロピレンとC4-10α−オレフィンとのランダムコポリマー;
(iii)プロピレンと、エチレン及びC4-8α−オレフィンからなる群から選ばれる2種類のオレフィンとのランダムターポリマーであって、重合したC4-8α−オレフィンの最大含有量が約20%であり、オレフィンのうちの1つがエチレンである場合、重合したエチレンの最大含有量が約5%であり、かつコモノマーの最大含有量が約25%である前記ランダムターポリマー;及び、
(iv)80〜98%のプロピレンを含む(ii)で定義したコポリマー30〜65%と、7〜9%のエチレンを含む(i)で定義したコポリマー35〜70%とのブレンド、又は全コモノマー含有量が2〜10%であり、かつエチレン含有量が1〜3%である(iii)で定義したターポリマー35〜70%とのブレンド、
からなる群から選ばれるコポリマー90重量%〜30重量%とのブレンドである、請求項5記載の物品。 - 前記ブレンドが、20〜25の分子量分布を有する分子量分布の広いプロピレンポリマー材料10重量%と、アイソタクチック指数が80よりも大きいプロピレンホモポリマー90重量%とのブレンドである、請求項9記載の物品。
- 10〜60の分子量分布を有する分子量分布の広いプロピレンポリマー材料からなる第2表面層を更に含む請求項1又は2記載の物品。
- 前記第2表面層が90重量%〜30重量%の以下の成分:
(a)アイソタクチック指数が80よりも大きいプロピレンホモポリマー又は、
(b)以下のコポリマー又はブレンド:
(i)重合したエチレンの最大含有量が約10%である、プロピレンとエチレンとのランダムコポリマー;
(ii)重合したα−オレフィンの最大含有量が約20%である、プロピレンとC4-10α−オレフィンとのランダムコポリマー;
(iii)プロピレンと、エチレン及びC4-8α−オレフィンからなる群から選ばれる2種類のオレフィンとのランダムターポリマーであって、重合したC4-8α−オレフィンの最大含有量が約20%となり、オレフィンのうちの1つがエチレンである場合、重合したエチレンの最大含有量が約5%であり、コモノマーの最大含有量が約25%である前記ランダムターポリマー;及び、
(iv)80〜98%のプロピレンを含む(ii)で定義したコポリマー30〜65%と、7〜9%のエチレンを含む(i)で定義したコポリマー35〜70%とのブレンド又は全コモノマー含有量が2〜10%であり、エチレン含有量が1〜3%である(iii)で定義したターポリマー35〜70%とのブレンド、
からなる群から選ばれるコポリマー又はブレンド、
を含む、請求項11記載の物品。 - 前記第2表面層が、12〜50の分子量分布を有する分子量分布の広いプロピレンポリマー材料である、請求項11又は12記載の物品。
- 前記第2表面層が、12〜50の分子量分布を有する分子量分布の広いプロピレンポリマー材料10重量%〜70重量%と、アイソタクチック指数が80よりも大きいプロピレンホモポリマー、又は以下のコポリマー又はブレンド:
(i)重合したエチレンの最大含有量が約10%である、プロピレンとエチレンとのランダムコポリマー;
(ii)重合したα−オレフィンの最大含有量が約20%である、プロピレンとC4-10α−オレフィンとのランダムコポリマー;
(iii)プロピレンと、エチレン及びC4-8α−オレフィンからなる群から選ばれる2種類のオレフィンとのランダムターポリマーであって、重合したC4-8α−オレフィンの最大含有量が約20%であり、オレフィンのうちの1つがエチレンである場合、重合したエチレンの最大含有量が約5%であり、コモノマーの最大含有量が約25%である前記ランダムターポリマー;及び、
(iv)80〜98%のプロピレンを含む(ii)で定義したコポリマー30〜65%と、7〜9%のエチレンを含む(i)で定義したコポリマー35〜70%とのブレンド、又は全コモノマー含有量が2〜10%であり、エチレン含有量が1〜3%である(iii)で定義したターポリマーとのブレンド、
からなる群から選ばれるコポリマー又はブレンド90重量%〜30重量%とのブレンドである、請求項11又は12記載の物品。 - 前記ブレンドが、20〜25の分子量分布を有する分子量分布の広いプロピレンポリマー材料10重量%〜50重量%と、アイソタクチック指数が80よりも大きいプロピレンホモポリマー90重量%〜50重量%とのブレンドである、請求項14記載の物品。
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