JP2020002288A - Composition, method for manufacturing molded body, and molded body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、組成物、成形体の製造方法、及び、成形体に関する。 The present invention relates to a composition, a method for producing a molded article, and a molded article.
従来より、木粉と、ポリエチレンなどの合成樹脂とを混合した組成物を、加熱しながら成形し、その後冷却して、成形体を得ることが知られている（例えば特許文献１〜３）。 BACKGROUND ART Conventionally, it has been known that a composition obtained by mixing a wood powder and a synthetic resin such as polyethylene is molded while heating, and then cooled to obtain a molded body (for example, Patent Documents 1 to 3).
また、木粉と、ポリビニルアルコールと、ホウ砂とを含む組成物から成形体を得ることも知られている（特許文献４，５） It is also known to obtain a molded article from a composition containing wood flour, polyvinyl alcohol, and borax (Patent Documents 4 and 5).
しかしながら、特許文献１〜３の組成物では、加熱しないと成形ができない。一方、特許文献４、５では、加熱しなくても成形できるが、ポリビニルアルコールのような合成樹脂を使用する必要がある。 However, the compositions of Patent Documents 1 to 3 cannot be molded without heating. On the other hand, in Patent Documents 4 and 5, although molding can be performed without heating, it is necessary to use a synthetic resin such as polyvinyl alcohol.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、常温で成形ができ、かつ、合成樹脂を必要としない組成物、成形体の製造方法、及び、成形体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a composition which can be molded at room temperature and does not require a synthetic resin, a method for producing a molded article, and a molded article.
本発明にかかる組成物は、リグノセルロース粉と、天然糊と、水と、を含む。 The composition according to the present invention contains lignocellulose powder, natural glue, and water.
ここで、前記天然糊は、動物由来又は植物由来であることができる。 Here, the natural paste can be derived from animals or plants.
また、前記天然糊は、海藻糊、デンプン糊、及び、膠からなる群から選択される少なくとも一つであることができる。 The natural paste may be at least one selected from the group consisting of seaweed paste, starch paste, and glue.
また、前記リグノセルロース粉は木質バイオマス粉、及び、草本バイオマス粉からなる群から選択される少なくとも一つであることができる。 The lignocellulose powder may be at least one selected from the group consisting of woody biomass powder and herbaceous biomass powder.
また、前記リグノセルロース粉は、木粉、及び、竹粉からなる群から選択される少なくとも一つである、であることができる。 In addition, the lignocellulose powder may be at least one selected from the group consisting of wood flour and bamboo flour.
また、リグノセルロース粉及び天然糊の合計を１００質量部としたときに、天然糊を３〜９９．５質量部含むことができる。 When the total of the lignocellulose powder and the natural paste is 100 parts by mass, the natural paste can be contained in an amount of 3 to 99.5 parts by mass.
また、天然糊及び水の合計を１００質量部としたときに、天然糊を０．０１〜６５質量部含むことができる。 When the total of the natural paste and water is 100 parts by mass, the natural paste can be contained in an amount of 0.01 to 65 parts by mass.
また、リグノセルロース粉、水、及び天然糊の合計を１００質量部としたときに、水を４０〜９５質量部含むことができる。 Further, when the total of the lignocellulose powder, water and natural paste is 100 parts by mass, water can be contained in an amount of 40 to 95 parts by mass.
本発明にかかる成形体の製造方法は、上述の組成物を成形する工程と、成形した組成物を乾燥させて成形体を得る工程と、を備える。 The method for producing a molded article according to the present invention includes a step of molding the above-described composition, and a step of drying the molded composition to obtain a molded article.
ここで、前記成形体は、家具、置物、装飾部材、又は、膜であることができる。 Here, the molded body can be furniture, a decoration, a decorative member, or a film.
また、前記成形する工程は、シリンジの細孔から、前記組成物をプランジャで押し出してフィラメントを得ることを含むことができる。 In addition, the step of molding can include extruding the composition with a plunger from pores of a syringe to obtain a filament.
本発明にかかる成形体は、リグノセルロース粉と、天然糊と、を含む。 The molded article according to the present invention contains lignocellulose powder and natural glue.
本発明によれば、常温で成形ができ、かつ、合成樹脂を必要としない組成物、成形体の製造方法、及び、成形体が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composition which can be shape | molded at normal temperature, and does not require a synthetic resin, the manufacturing method of a molded object, and a molded object are provided.
（組成物）
本発明の実施形態にかかる組成物は、リグノセルロース粉と、天然糊と、水と、を含む。
(Composition)
The composition according to the embodiment of the present invention includes lignocellulose powder, natural paste, and water.
（リグノセルロース粉）
リグノセルロース粉とは、リグノセルロースを主成分とする粉である。リグノセルロースは、セルロース、ヘミセルロース、及び、リグニンを主要成分とする材料である。
(Lignocellulose powder)
Lignocellulose powder is a powder containing lignocellulose as a main component. Lignocellulose is a material containing cellulose, hemicellulose, and lignin as main components.
リグノセルロース粉の例は、木質バイオマス粉、草本バイオマス粉である。木質バイオマス粉の例は、木粉、竹粉である。木の例は、スギ、ヒノキ、マツ等の針葉樹、ブナ、ナラ、カバ等の広葉樹である。木粉、竹粉は、原木の粉砕等により製造してもよいが、廃材の粉砕等により製造してもよい。草本バイオマス粉の例は、トウモロコシの茎、イネの茎、イグサの茎を粉砕した粉である。 Examples of lignocellulose flour are woody biomass flour, herbaceous biomass flour. Examples of woody biomass flour are wood flour and bamboo flour. Examples of trees are conifers such as cedar, cypress, and pine, and hardwoods such as beech, oak, and hippo. Wood flour and bamboo flour may be produced by pulverizing raw wood, or may be produced by pulverizing waste materials. Examples of herbaceous biomass flour are flours obtained by grinding corn stalk, rice stalk, and rush stalk.
リグノセルロース粉の粒径は特に限定されないが、粒径の下限は、１μｍ、５μｍ、１０μｍ、１５μｍであることができる。粒径の上限は、１０００μｍ、５００μｍ、４００μｍ、３００μｍ、２００μｍとすることができる。 The particle size of the lignocellulose powder is not particularly limited, but the lower limit of the particle size can be 1 μm, 5 μm, 10 μm, or 15 μm. The upper limit of the particle size can be 1000 μm, 500 μm, 400 μm, 300 μm, and 200 μm.
粒径は、レーザ回折式の粒度分布計の体積基準の粒度分布のＤ５０とすることができる。 The particle size may be D50 of the volume-based particle size distribution of a laser diffraction type particle size distribution meter.
（天然糊）
天然糊とは、天然成分に由来する成分を主成分とする接着剤である。
天然糊は、動物由来、又は、植物由来の成分を主成分とする接着剤であることができる。天然糊は水溶性であることが好適である。
(Natural glue)
Natural glue is an adhesive mainly composed of components derived from natural components.
Natural glue can be an adhesive based on animal or plant derived components. The natural glue is preferably water-soluble.
動物由来の天然糊の例は、膠、カゼインである。膠は、牛や豚などの動物に由来するゼラチンなどのタンパク質を主成分とする。カゼインは、牛乳などの乳から分離されるタンパク質である。 Examples of natural glues of animal origin are glue, casein. Glue is mainly composed of proteins such as gelatin derived from animals such as cows and pigs. Casein is a protein isolated from milk, such as milk.
植物由来の天然糊の例は、海藻糊、及び、デンプン糊である。
海藻糊は海藻から抽出される多糖類を主成分とする糊である。海藻の例は、紅藻である。
紅藻の例は、ツノマタ、ギンナンソウ、フノリ、スギノリである。これらの紅藻から抽出される多糖類の例は、カラギーナンである。
紅藻の他の例はテングサで有り、テングサから抽出される多糖類の例はアガロース（寒天）である。
海藻の他の例は、コンブなどの褐藻であり、これらの褐藻から得られる多糖類の例はアルギン酸及びその塩（ナトリウム塩、カリウム塩など）である。
これらの海藻糊の中でも、ツノマタ、ギンナンソウ、フノリ等から抽出されるカラギーナンを主成分とする海藻糊が好ましい。
Examples of plant-derived natural pastes are seaweed paste and starch paste.
Seaweed paste is a paste mainly composed of polysaccharides extracted from seaweed. An example of a seaweed is red algae.
Examples of red algae are Tsunomata, Ginnansou, Funori and Suginori. An example of a polysaccharide extracted from these red algae is carrageenan.
Another example of red algae is Tengusa, and an example of a polysaccharide extracted from Tengusa is agarose (agar).
Other examples of seaweed are brown algae such as kelp, and examples of polysaccharides obtained from these brown algae are alginic acid and its salts (sodium salt, potassium salt, etc.).
Among these seaweed pastes, a seaweed paste containing carrageenan as a main component, which is extracted from tsunomata, ginkgo biloba, funori, and the like, is preferable.
デンプン糊は、糊化したデンプンを主成分とする糊である。デンプン源の例は、トウモロコシ、コメ、タピオカ、小麦、豆類、ジャガイモ、サツマイモである。
膠、カゼイン、海藻糊、デンプン糊の抽出方法は公知であり、市販もされている。
Starch paste is paste containing gelatinized starch as a main component. Examples of starch sources are corn, rice, tapioca, wheat, beans, potatoes, sweet potatoes.
Methods for extracting glue, casein, seaweed paste, and starch paste are known and commercially available.
（固形分中の天然糊の含有量ＣＡ）
リグノセルロース粉及び天然糊（固形分であって水を含まない）の合計を１００質量部としたときに、組成物における天然糊の含有量ＣＡは、特に限定されないが、下限は３質量部、５質量部、７質量部、９質量部、であることができ、上限は、９９．５質量部、９９質量部、９５質量部、９０質量部、８０質量部、７０質量部、６０質量部、５０質量部、４５質量部とすることができる。
(Content CA of natural paste in solid content)
When the total of the lignocellulose powder and the natural paste (solid content and not containing water) is 100 parts by mass, the content CA of the natural paste in the composition is not particularly limited, but the lower limit is 3 parts by mass, It can be 5 parts by mass, 7 parts by mass, 9 parts by mass, and the upper limit is 99.5 parts by mass, 99 parts by mass, 95 parts by mass, 90 parts by mass, 80 parts by mass, 70 parts by mass, 60 parts by mass. , 50 parts by mass, and 45 parts by mass.
手で成形する粘土用の組成物の場合には、天然糊の含有量ＣＡは、７〜４５質量部であることが好適である。 In the case of a composition for clay molded by hand, the content CA of the natural paste is preferably from 7 to 45 parts by mass.
プレスして成形する用途の組成物の場合には、天然糊の含有量ＣＡは７〜５５質量部であることが好ましく、９〜２２質量部であることがより好ましい。 In the case of a composition used for press molding, the content CA of the natural paste is preferably from 7 to 55 parts by mass, more preferably from 9 to 22 parts by mass.
塗料用の組成物の場合には、天然糊の含有量ＣＡは１４〜９９．５質量部である。 In the case of a composition for a paint, the content CA of the natural paste is 14 to 99.5 parts by mass.
（天然糊水溶液の天然糊の含有量ＣＢ）
天然糊（固形分）と水との合計質量を１００としたときに、組成物における天然糊の含有量ＣＢの下限は０．０１質量部、０．０５質量部、０．１質量部、０．５質量部、１質量部、２質量部、３質量部、４質量部とすることができ、上限は、６５質量部、５０質量部、４０質量部、３０質量部、２５質量部、２２質量部とすることができる。
(Content of natural glue in natural glue aqueous solution CB)
Assuming that the total mass of the natural paste (solid content) and water is 100, the lower limit of the content CB of the natural paste in the composition is 0.01 part by mass, 0.05 part by mass, 0.1 part by mass, and 0 part by mass. It can be 5.5 parts by mass, 1 part by mass, 2 parts by mass, 3 parts by mass, 4 parts by mass, and the upper limit is 65 parts by mass, 50 parts by mass, 40 parts by mass, 30 parts by mass, 25 parts by mass, 22 parts by mass It can be in parts by mass.
粘土用の場合には、天然糊の含有量ＣＢを１〜４０質量部とすることが好適である。 In the case of clay, it is preferable that the content CB of the natural paste is 1 to 40 parts by mass.
プレス成形用の場合には、天然糊の含有量ＣＢを１〜４５質量部とすることが好適である。 In the case of press molding, it is preferable that the content CB of the natural paste is 1 to 45 parts by mass.
塗料用の組成物場合には、天然糊の含有量ＣＢは４質量部以上とすることが好適である。 In the case of a composition for a paint, the content CB of the natural paste is preferably at least 4 parts by mass.
（組成物中の水の含有量ＣＣ）
天然糊（固形分）と水とリグノセルロース粉との合計質量を１００としたときに、組成物における水の含有量ＣＣの下限は４０質量部、５０質量部とすることができ、上限は、９５質量部、９０質量部、８５質量部とすることができる。
(Content CC of water in the composition)
When the total mass of the natural paste (solid content), water and lignocellulose powder is 100, the lower limit of the water content CC in the composition can be 40 parts by mass, 50 parts by mass, and the upper limit is 95 parts by mass, 90 parts by mass, and 85 parts by mass.
組成物は、上記の成分以外に添加剤を含むことができる。添加剤の例は、着色剤、防腐剤、界面活性剤、ｐＨ調整剤である。添加剤の量は、リグノセルロース粉及び天然糊の合計質量を１００質量部としたときに、１０質量部以下とすることが好適である。 The composition can include additives in addition to the components described above. Examples of additives are colorants, preservatives, surfactants, pH adjusters. The amount of the additive is preferably 10 parts by mass or less when the total mass of the lignocellulose powder and the natural paste is 100 parts by mass.
このような組成物は、リグノセルロース粉と、天然糊水溶液とを混合することにより、または、リグノセルロース粉と、天然糊と、水とを混合することにより容易に得ることができる。 Such a composition can be easily obtained by mixing lignocellulose powder and an aqueous solution of natural paste, or by mixing lignocellulose powder, natural paste, and water.
（成形体の製造方法）
続いて、このような組成物を利用した成形体の製造方法について説明する。
(Method of manufacturing molded article)
Subsequently, a method for producing a molded article using such a composition will be described.
（成形）
上述の組成物は、常温で変形させることができるので、組成物の塊を手で所望の形に変形させたり、一つの塊を複数に分割（ちぎるなど）したり、複数の塊を一つに合一させたりすることができ、容易に成形組成物を得ることができる。このような成形方法は、粘土としての利用に好適である。特に、玩具として利用したときに安全性が高い。
(Molding)
Since the above-mentioned composition can be deformed at room temperature, the mass of the composition can be deformed into a desired shape by hand, one mass can be divided into a plurality of pieces (such as tearing), and a plurality of And the molding composition can be easily obtained. Such a molding method is suitable for use as clay. In particular, it is highly safe when used as a toy.
また、図１に示すような押し出し成形も可能である。まつ、上記の組成物Ｃを、先端に細孔１０ａのあるシリンジ１０内に充填する。次に、シリンジ１０の細孔１０ａとは反対の開口１０ｂ側からシリンジ１０内にプランジャ（ピストン）２０を挿入する。プランジャ駆動装置３０で、プランジャ２０をシリンジ１０の細孔１０ａ側に押し込んで、シリンジ１０内の組成物Ｃを細孔１０ａから押し出して、組成物Ｃのフィラメント（細線）Ｆを形成することができる。さらに、公知の３Ｄプリンタに適用されている駆動手段４０により、組成物ＣのフィラメントＦを押し出しながら、台５０の上でシリンジ１０を任意の３次元方向に移動させることにより、台５０上に、組成物のフィラメントＦを所望の位置及び方向に配置して、フィラメントＦを積み重ねることができ、これにより、管、立体等の所望の高さの所望の形状の組成物の成形組成物ＭＡを得ることができる。
Extrusion molding as shown in FIG. 1 is also possible. In addition, the above-described composition C is filled in a
また、型による成形も可能である。例えば、図２に示すように、上型Ｍ２及び下型Ｍ１の間に組成物Ｃを挟みこんで成形し、上型Ｍ２と下型Ｍ１との間のキャビテイＶに対応する形状を有する組成物の成形組成物ＭＡを得ることもできる。 Also, molding with a mold is possible. For example, as shown in FIG. 2, a composition having a shape corresponding to the cavity V between the upper mold M2 and the lower mold M1 is formed by sandwiching the composition C between the upper mold M2 and the lower mold M1. Can be obtained.
さらに、組成物を公知の方法（例えば、刷毛、ローラー、コーター）などにより、基材の上に塗布して、組成物の層を形成することができる。基材としては、紙、樹脂、コンクリート、モルタル、等が挙げられる。 Further, the composition can be applied onto a substrate by a known method (for example, a brush, a roller, a coater) or the like to form a layer of the composition. Examples of the base material include paper, resin, concrete, mortar, and the like.
（乾燥）
得られた成形組成物を乾燥して、乾燥した成形体を得る。乾燥は、例えば、成形組成物を常温の室内に放置することにより行うことができる。また、成形組成物を乾燥機内に収容して乾燥を行ってもよい。
(Dry)
The obtained molding composition is dried to obtain a dried molded body. Drying can be performed, for example, by leaving the molding composition in a room at room temperature. Further, the molding composition may be accommodated in a dryer and dried.
乾燥により、成形体中の水分量を２０質量％以下、好ましくは、１０質量％以下、より好ましくは５質量％以下になるように除去することが好適である。 By drying, it is preferable to remove the water content of the molded body so as to be 20% by mass or less, preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less.
乾燥により成形組成物から水を除去することにより、リグノセルロース粉と、天然糊とが強固に結合し、所望の形状の乾燥した成形体が完成する。 By removing water from the molding composition by drying, the lignocellulose powder and the natural paste are firmly bound, and a dried molded body having a desired shape is completed.
立体形状を有する成形体は、置物、家具などにして利用することができる。また、塗布された組成物の層は基材を被覆する木質膜となり、木質の化粧板として利用することができる。その他、装飾部材例えばモールディング（壁と天井の接合部、壁面、柱などの装飾部材）、アクセサリーなどにも利用できる。 The molded article having a three-dimensional shape can be used as an ornament, furniture, or the like. Further, the layer of the applied composition becomes a woody film covering the base material, and can be used as a woody decorative board. In addition, it can also be used for decorative members such as moldings (decorative members such as joints between walls and ceilings, wall surfaces, and columns), accessories, and the like.
（成形体）
本発明の実施形態の成形品は、上述の成形組成物の乾燥品であり、リグノセルロース粉と、天然糊と、を含む。水分量は、２０質量％以下である。
(Molded body)
The molded product of the embodiment of the present invention is a dried product of the above-described molding composition, and includes lignocellulose powder and natural paste. The water content is 20% by mass or less.
リグノセルロース粉及び天然糊の合計質量に占める天然糊の質量割合、添加剤等は、上述と同様とすることができる。 The mass ratio of natural paste to the total mass of lignocellulose powder and natural paste, additives, and the like can be the same as described above.
（作用効果）
本実施形態によれば、組成物の成形時の加熱が不要となる。これにより、粘土としての利用が可能であるし、成形時の省エネルギー化に資する。また、原料に合成樹脂を添加することが不要となり、粘土として組成物を手で成形したときの安全性、及び、得られた木質物品に人が触れた場合の安全性などに優れることになる。
(Effect)
According to this embodiment, heating during molding of the composition is not required. Thereby, it can be used as clay and contributes to energy saving during molding. In addition, it becomes unnecessary to add a synthetic resin to the raw material, and the safety when the composition is manually formed as a clay and the safety when a human touches the obtained wooden article are excellent. .
また、リグノセルロース粉と、天然糊は、強固に接着することができ、成形体の強度の維持、及び、木質物品の強度に優れる。 In addition, the lignocellulose powder and the natural paste can be firmly bonded to each other, so that the strength of the molded article is maintained and the strength of the wooden article is excellent.
（実施例Ａ１）
スギ粉Ａ（粒径１７７μｍ）、及び、ツノマタ糊水溶液（ツノマタ糊４質量％配合）を用意した。スギ粉１０質量部及びツノマタ糊水溶液４０質量部を、ＢＥＧＯ社の攪拌機Ｍｏｔｏｖａ３００で攪拌して、組成物を得た。
(Example A1)
A cedar powder A (particle size: 177 μm) and a tunomata glue aqueous solution (containing 4% by mass of tunomata glue) were prepared. 10 parts by mass of the cedar powder and 40 parts by mass of the tunoma glue aqueous solution were stirred by a BEGO stirrer Motova300 to obtain a composition.
（実施例Ａ２、Ａ３）
ツノマタ糊水溶液の量を、それぞれ、５０質量部、６０質量部にする以外は、実施例Ａ１と同様として、それぞれ組成物を得た。
(Examples A2 and A3)
Compositions were obtained in the same manner as in Example A1, except that the amounts of the tunoma glue aqueous solution were 50 parts by mass and 60 parts by mass, respectively.
（実施例Ｂ１）
スギ粉Ｂ（粒径２２μｍ）、及び、ツノマタ糊水溶液（ツノマタ糊４質量％配合）を用意した。スギ粉１０質量部及びツノマタ糊水溶液２５質量部を、ＢＥＧＯ社の攪拌機Ｍｏｔｏｖａ３００で攪拌して、組成物を得た。
(Example B1)
A cedar powder B (particle size: 22 μm) and a tunomata paste aqueous solution (containing 4% by mass of tunomata paste) were prepared. 10 parts by mass of the cedar powder and 25 parts by mass of the tunomata paste aqueous solution were stirred by a BEGO stirrer Motova300 to obtain a composition.
（実施例Ｂ２、Ｂ３）
ツノマタ糊水溶液の量を、それぞれ、３０質量部、４０質量部にする以外は、実施例Ａ１と同様として、それぞれ組成物を得た。
(Examples B2 and B3)
Compositions were obtained in the same manner as in Example A1, except that the amounts of the tunomata paste aqueous solution were 30 parts by mass and 40 parts by mass, respectively.
（実施例Ｃ１）
スギ粉Ｂ（粒径２２μｍ）、及び、タピオカ糊水溶液（タピオカ糊２０質量％配合）を用意した。スギ粉１０質量部及びタピオカ糊水溶液２５質量部を、ＢＥＧＯ社の攪拌機Ｍｏｔｏｖａ３００で攪拌して、組成物を得た。
(Example C1)
A cedar powder B (particle size: 22 μm) and an aqueous solution of tapioca paste (20% by mass of tapioca paste) were prepared. 10 parts by mass of cedar powder and 25 parts by mass of a tapioca paste aqueous solution were stirred with a BEGO stirrer Motova 300 to obtain a composition.
（実施例Ｃ２、Ｃ３）
ツノマタ糊水溶液の量を、それぞれ、３０質量部、４０質量部にする以外は、実施例Ｃ１と同様として、それぞれ組成物を得た。
(Examples C2 and C3)
Compositions were obtained in the same manner as in Example C1, except that the amounts of the tunoma glue aqueous solution were 30 parts by mass and 40 parts by mass, respectively.
（成形）
得られた組成物を、シリンジの細孔から０．６６ＭＰａの圧力で押し出し、直径２．５ｍｍ、長さ３００ｍｍ及び長さ５０ｍｍの成形組成物フィラメントを得た。このフィラメントは、成形後にその形状を維持することができ、フィラメントを多段重ねて筒状などの成形組成物を得ることができた。また、手による成形も可能であった。
(Molding)
The obtained composition was extruded from the pores of the syringe at a pressure of 0.66 MPa to obtain a molding composition filament having a diameter of 2.5 mm, a length of 300 mm, and a length of 50 mm. The shape of this filament could be maintained after molding, and the filament was stacked in multiple stages to obtain a molding composition such as a cylindrical shape. Also, molding by hand was possible.
（乾燥）
成形後、成形組成物を自然乾燥（２日）して、成形体を得た。
(Dry)
After the molding, the molding composition was air-dried (2 days) to obtain a molded body.
直径２ｍｍ及び長さ５０ｍｍのフィラメントを、万能試験機で３点曲げ試験を行い、強度の測定をおこなった。 The filament having a diameter of 2 mm and a length of 50 mm was subjected to a three-point bending test with a universal testing machine, and the strength was measured.
条件及び結果を、表１〜２に示す。
Ｃ…組成物、ＭＡ…成形組成物、Ｆ…フィラメント、１０…シリンジ、１０ａ…細孔、２０…プランジャ。 C: composition, MA: molding composition, F: filament, 10: syringe, 10a: pore, 20: plunger.
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