JP2020093469A - 積層フィルム、包装体及び積層フィルムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、近年では、より便利さを求める消費者が増加しており、包装体の開封時に鋏やナイフを使用することなく、手で容易に開封できる包装体(易開封性を有する包装体)に対する需要が高まっている。
フィルム自体に配向性を付与した包装体として、例えば、特許文献1には、最外層がポリブチレンテレフタレートとグリコール変性ポリエチレンテレフタレートを含み、ポリブチレンテレフタレートとグリコール変性ポリエチレンテレフタレートとの質量比が特定の範囲である包装体用フィルムが提案されている。特許文献1の包装体用フィルムによれば、易開封性の改善が図られている。
物理的に断裂線を形成する手段を適用した場合、易開封性は充分発揮されるものの、フィルムの表面に傷をつけるため、酸素バリア性が低下するおそれがある。加えて、包装体を開裂した箇所に「ヒゲ」と呼ばれるフィルムの断裂痕が発生し、フィルムの外観を損ねるおそれがある。
すなわち、本発明の包装体用フィルムは、以下の構成を有する。
[1]基材と、前記基材の一方の面に位置するシーラント層と、前記基材と前記シーラント層との間に位置するバリア層とを備え、前記基材と前記バリア層との間に第一の接着剤層を有し、前記バリア層と前記シーラント層との間に第二の接着剤層を有し、前記第一の接着剤層と前記第二の接着剤層との双方又はいずれか一方が、酸素吸収性のポリエステルを含有するウレタン系接着剤の硬化物からなる酸素吸収層であり、前記基材の他方の面に断裂線が形成されている、積層フィルム。
[2]バリア層と、前記バリア層の一方の面に位置するシーラント層とを備え、前記バリア層と前記シーラント層との間に第二の接着剤層を有し、前記第二の接着剤層が酸素吸収性のポリエステルを含有するウレタン系接着剤の硬化物からなる酸素吸収層であり、前記バリア層の他方の面に断裂線が形成されている、積層フィルム。
[3]前記酸素吸収層のガラス転移温度が−10℃以上である、[1]又は[2]に記載の積層フィルム。
[4]前記酸素吸収層の伸度が80〜120%である、[1]〜[3]のいずれかに記載の積層フィルム。
[5]前記ウレタン系接着剤がN−ヒドロキシイミド系化合物を含有する、[1]〜[4]のいずれかに記載の積層フィルム。
[6][1]〜[5]のいずれかに記載の積層フィルムが製袋された包装体。
[7]平面視において、シール部を除く収容領域の面積に対する前記断裂線の長さの合計の割合が、0.024〜0.91mm/cm2である、[6]に記載の包装体。
[9][2]に記載の積層フィルムの製造方法であって、前記バリア層と前記シーラント層とを第二の接着剤を介して積層し、次いで、前記バリア層に刃物加工を施し断裂線を形成し、前記第二の接着剤が、酸素吸収性のポリエステルを含有するウレタン系接着剤である、積層フィルムの製造方法。
さらに、本発明の積層フィルムは、基材とバリア層との間に第一の接着剤層を有し、バリア層とシーラント層との間に第二の接着剤層を有する。
以下、本発明の積層フィルムについて、実施形態を挙げて説明する。
≪積層フィルム≫
本発明の第一実施形態に係る積層フィルムについて、図面を参照して説明する。
図1の積層フィルム1は、基材10と、第一の接着剤層40と、バリア層20と、第二の接着剤層42と、シーラント層30とがこの順で積層されたものである。すなわち、積層フィルム1は、基材10と、基材10の一方の面に位置するシーラント層30と、基材10とシーラント層30との間に位置するバリア層20とを備え、基材10とバリア層20との間に第一の接着剤層40を有し、バリア層20とシーラント層30との間に第二の接着剤層42を有する。
なお、本発明における水蒸気透過度は、JIS K7129:2008の感湿センサ法により求められる値である。
積層フィルム1の水蒸気透過度は、基材10の材質や厚さ、バリア層20の材質や厚さ、後述する断裂線の長さ、及びこれらの組合せにより調整できる。
なお、本発明における酸素透過度は、JIS K7126−2:2006の電界センサ法により求められる値である。
積層フィルム1の酸素透過度は、基材10の材質や厚さ、バリア層20の材質や厚さ、後述する酸素吸収層の厚さ、後述する断裂線の長さ、及びこれらの組合せにより調整できる。
積層フィルム1の厚さは、例えば、シックネスゲージで測定できる。
基材10としては、樹脂製フィルムが挙げられる。
樹脂製フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、二軸延伸PET、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等のポリエステルフィルム、ポリプロピレン(PP)、二軸延伸ポリプロピレン(OPP)、無延伸ポリプロピレン(CPP)、高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)等のポリオレフィンフィルム、二軸延伸ナイロン(ONY)等のポリアミド(PA)フィルム等、及びこれらの積層体が挙げられる。中でも、PET、二軸延伸PET、PP、OPP、PAが好ましく、二軸延伸PET、OPPがより好ましい。
積層体としては、上記樹脂製フィルム同士の積層体が挙げられる。
この基材10は、その表面や層間に印刷が施されていてもよい。
断裂線の最大深さは、例えば、積層フィルム1の厚さの20〜80%が好ましく、30〜70%がより好ましく、40〜60%がさらに好ましい。断裂線の最大深さが上記下限値以上であると、積層フィルム1の易開封性を高めやすい。断裂線の最大深さが上記上限値以下であると、積層フィルム1の酸素バリア性の低下を抑制しやすい。
断裂線の最大深さは、例えば、積層フィルム1を断裂線が形成された位置で厚さ方向に切断した切断面を顕微鏡等で観察することにより測定できる。
基材10の厚さは、例えば、シックネスゲージで測定できる。
バリア層20は、酸素バリア性を有する。すなわち、本実施形態におけるバリア層20は、酸素の透過を抑制する役割を有する。
バリア層20としては、エチレン−ビニルアルコール重合体(EVOH)、ポリビニルアルコール(PVOH)、PA、ポリアクリロニトリル(PAN)、EVOH等がPETに塗布されたアクリルコートPET等が挙げられる。
バリア層20は、酸素バリア性に加えて、水蒸気バリア性を有することが好ましい。バリア層20が水蒸気バリア性を有することで、積層フィルム1を包装体としたときの内容物の変質、劣化をより抑制しやすくなる。
水蒸気バリア性を有するバリア層20としては、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、OPP等が挙げられる。
バリア層20として金属蒸着フィルムを用いることで、酸素の透過に加えて、水蒸気の透過を抑制することができる。
バリア層20の厚さは、例えば、シックネスゲージで測定できる。
シーラント層30は、積層フィルム1のシール性を高める。
シーラント層30を構成する樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン(LDPE)、線状LDPE(LLDPE)、MDPE、HDPE、PP等のポリオレフィン、EVOH、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−アクリル酸共重合体(EAA)、エチレン−メタクリル酸共重合体(EMAA)、エチレン−エチルアクリレート共重合体(EEA)、アイオノマー等が挙げられる。この中でも、LDPE、LLDPE、MDPE、HDPEが好ましく、LDPE、LLDPEがより好ましい。これらの樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
シーラント層30の厚さは、例えば、シックネスゲージで測定できる。
第一の接着剤層40は、第一の接着剤の硬化物である。
第一の接着剤としては、例えば、ポリエステル系、エポキシ系、ポリ酢酸ビニル系、酸変性ポリオレフィン系、チタネート系、ポリウレタン系、ポリエチレンイミン系、ポリブタジエン系等の接着剤、あるいはアンカーコート剤が挙げられる。
ここで、「酸素吸収性のポリエステル」とは、構造中に炭素−炭素二重結合を有するポリエステル、すなわち、不飽和ポリエステルをいう。
酸素吸収性のポリエステルとしては、例えば、芳香族ジカルボン酸、又はその無水物を少なくとも1種以上含む多価カルボン酸成分からなるポリエステルポリオールが挙げられる。
芳香族ジカルボン酸又はその無水物としては、無水フタル酸が好ましい。
ウレタン系接着剤としては、ポリエステルポリオールを主剤、イソシアネート系化合物を硬化剤とする2液硬化型ウレタン系接着剤がこのましい。
イソシアネート系化合物としては、例えば、トルエンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)等が挙げられる。
N−ヒドロキシイミド系化合物としては、例えば、N−ヒドロキシコハク酸イミド等が挙げられる。
共役ジエン系化合物としては、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−フェニル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、4,5−ジエチル−1,3−オクタジエン、3−ブチル−1,3−オクタジエン、又はこれらの化合物を環化させたポリ(α−ピネン)、ポリ(β−ピネン)、ポリ(ジペンテン)等のポリテルペン類等が挙げられる。
遷移金属化合物としては、例えば、鉄、ニッケル、銅、マンガン、コバルト、ロジウム、チタン、クロム、バナジウム、ルテニウム等の遷移金属元素、又はこれらの塩が挙げられる。遷移金属化合物としては、鉄の塩、ニッケルの塩、銅の塩、マンガンの塩及びコバルトの塩が好ましく、マンガンの塩及びコバルトの塩がより好ましく、コバルトの塩がさらに好ましい。
遷移金属元素の塩としては、有機酸が好ましく、例えば、酢酸、ステアリン酸、ジメチルジチオカルバミン酸、パルミチン酸、2−エチルへキサン酸、ネオデカン酸、リノール酸、トール酸、オレイン酸、樹脂酸、カプリン酸及びナフテン酸等が挙げられる。
遷移金属化合物としては、ネオデカン酸コバルト、オレイン酸コバルトが好ましい。
第一の接着剤層40が、酸素吸収層として機能することにより、基材10やバリア層20が断裂線により傷付けられても、第一の接着剤層40が、酸素を吸収し、酸素が積層フィルム1を透過することを抑制できる。このため、積層フィルム1の酸素バリア性の低下を抑制できる。
積層フィルム1を開裂する際のヒゲの発生を抑制しやすいのは、第一の接着剤層40のガラス転移温度が上記下限値以上であると、第一の接着剤層40がもろく硬くなりやすく、基材10やバリア層20が第一の接着剤層40に付着したまま必要以上に伸びることが抑制されるためであると考えられる。
第一の接着剤層40のガラス転移温度は、示差熱分析法(DTA)により測定できる。
ここで、「第一の接着剤層40の伸度」は、JIS K7161−1:2014に記載の試験方法に準じて測定される試験片の標線間距離の増加量(mm)を試験片の標線間距離(mm)で除して、100を乗じた値(%)で与えられる。
第二の接着剤層42は、第二の接着剤の硬化物である。
第二の接着剤は第一の接着剤と同様である。第一の接着剤が酸素吸収性接着剤の場合、第二の接着剤は、第一の接着剤と同じでもよく、異なっていてもよい。
第二の接着剤層42の厚さ、ガラス転移温度、伸度は、第一の接着剤層40と同様である。
第一の接着剤層40と第二の接着剤層42とは、いずれか一方が酸素吸収層であればよいが、積層フィルム1の酸素バリア性の低下をより抑制できる観点から、第一の接着剤層40と第二の接着剤層42との双方が酸素吸収層であることが好ましい。
積層フィルム1の製造方法は、基材10とバリア層20とシーラント層30とを有する積層体を製造する工程(積層体製造工程)と、上記積層体に加熱処理を施す工程(加熱処理工程)と、上記積層体の基材10に刃物加工を施す工程(断裂線形成工程)とを備える。
積層体製造工程では積層体が製造される。積層体の製造方法としては、従来公知の製造方法が挙げられ、例えば、以下の方法が挙げられる。
本実施形態の積層体の製造方法は、基材10を得る工程(基材製造工程)と、基材10とバリア層20とシーラント層30とを積層する工程(積層工程)とを備える。
ドライラミネート法では、例えば、積層しようとするバリア層20に第一の接着剤を塗布し、基材10とバリア層20とを第一の接着剤を介して積層し、シーラント層30に第二の接着剤を塗布し、バリア層20とシーラント層30とを第二の接着剤を介して積層し、各層を圧着して乾燥することで積層体が得られる。得られた積層体は、例えば、ロール状に巻き取られる。
上記のようにして積層体を製造した後、積層体に加熱処理を施す加熱処理工程を行う。
積層体を加熱処理することで、第一の接着剤及び第二の接着剤の硬化が促進される。
加熱処理の温度が上記下限値以上であると、第一の接着剤及び第二の接着剤の硬化が充分に促進され、層間接着性が良好になり、易開封性を高めやすい。加えて、積層フィルム1を開裂する際のヒゲの発生を抑制しやすい。加熱処理の温度が上記上限値以下であると、積層体を構成する各層が熱により損傷を受けることを抑制しやすく、積層フィルム1の酸素バリア性の低下を抑制しやすい。
積層体の加熱処理は、従来公知の恒温室等で行うことができる。
なお、この加熱処理が施された積層体と、そうでない積層体とは、例えば、両者の接着剤の硬化状態の分析を行うこと等で判別できる。
次いで、加熱処理が施された積層体の基材10に刃物加工を施す。刃物加工では、例えば、対向して回転する刃物ロールと金属ロールとの間に、基材10を刃物ロール側として積層体を通過させる。刃物ロールの刃物の高さを積層体の厚さよりも小さくすることで、積層体を貫通させることなく基材10を貫通した切れ目を積層体に施すことができる。
断裂線の最大深さは、刃物ロールの刃物の高さにより調整できる。
断裂線形成工程により、基材10の表面に、断裂線が形成された積層フィルム1が得られる。
本実施形態の包装体は、本実施形態の積層フィルム1が製袋されたものである。包装体としては、例えば、平面視において、シール部を除く収容領域の面積が110mm×150mmとなるように、積層フィルム1をカットし、積層フィルム1のシーラント層30同士をヒートシールして製袋された袋が挙げられる。
包装体の形態としては、例えば、合掌貼り袋、三方シール袋、四方シール袋、ガゼット袋、スタンド袋、これらのチャック付き袋等が挙げられる。
断裂線の割合は、例えば、平面視における収容領域に形成された断裂線の長さの総和を、上記収容領域の面積で除することにより算出できる。
断裂線の割合は、刃物ロールの刃物の個々の長さ、ピッチ、断裂線の数等により調整できる。
断裂線の長さは、例えば、ノギス等により測定できる。
積層フィルム1の基材10の表面には、断裂線が形成されているため、刃物等を用いることなく積層フィルム1を直線的に開裂でき、易開封性及び外観に優れる。
本発明の第二実施形態に係る積層フィルムについて、図面を参照して説明する。
図2の積層フィルム2は、バリア層22と、第二の接着剤層44と、シーラント層32とがこの順で積層されたものである。すなわち、積層フィルム2は、バリア層22と、バリア層22の一方の面に位置するシーラント層32とを備え、バリア層22とシーラント層32との間に第二の接着剤層44を有する。
本実施形態において、第一実施形態と異なる点は、バリア層22が基材を兼ねている点である。
バリア層22としては、PET、OPP、CPP、HDPE、MDPE等、基材10と同様の樹脂製フィルムに、アルミニウム等の金属が蒸着された金属蒸着フィルム又はシリカが蒸着されたシリカ蒸着フィルム等が用いられる。これらの蒸着フィルムの中でも金属蒸着フィルムが好ましく、金属蒸着PETがより好ましく、アルミニウム蒸着PETがさらに好ましい。
バリア層22として金属蒸着フィルムを用いることで、酸素の透過に加えて、水蒸気の透過を抑制した基材とすることができる。
バリア層22の厚さは、例えば、シックネスゲージで測定できる。
断裂線は、少なくともバリア層22を貫通していることが好ましく、シーラント層32まで達していてもよい。
断裂線の最大深さは、第一実施形態における基材10の他方の面に形成された断裂線の最大深さと同様である。
酸素吸収性接着剤は、第一実施形態における酸素吸収性接着剤と同様である。
第二の接着剤層44の厚さ、ガラス転移温度、伸度は、第一実施形態における第二の接着剤層42と同様である。
積層体に加熱処理を施す条件は、第一実施形態における積層体に加熱処理を施す条件と同様である。
次いで、加熱処理が施された積層体のバリア層22に刃物加工を施す。刃物加工では、例えば、対向して回転する刃物ロールと金属ロールとの間に、バリア層22を刃物ロール側として積層体を通過させる。刃物ロールの刃物の高さを積層体の厚さよりも小さくすることで、積層体を貫通させることなくバリア層22を貫通した切れ目を積層体に施すことができる。
断裂線の最大深さは、刃物ロールの刃物の高さにより調整できる。
断裂線形成工程により、バリア層22の表面に、断裂線が形成された積層フィルム2が得られる。
本実施形態の包装体は、積層フィルム2が製袋されたものである。包装体としては、例えば、平面視において、シール部を除く収容領域の面積が110mm×150mmとなるように、積層フィルム2をカットし、積層フィルム2のシーラント層32同士をヒートシールして製袋された袋が挙げられる。包装体の形態としては、例えば、合掌貼り袋、三方シール袋、四方シール袋、ガゼット袋、スタンド袋等が挙げられる。
断裂線の割合は、上述した第一実施形態における包装体の断裂線の割合と、同様に算出できる。
断裂線の割合は、刃物ロールの刃物の個々の長さ、ピッチ、断裂線の数等により調整できる。
本実施例において使用した材料は下記のとおりである。
≪基材≫
・PET:ルミラー(登録商標)、東レフィルム加工株式会社製。
・Nylon:アミラン(登録商標)CM1021FS、東レ株式会社製。
・易開封PET:Eastar(登録商標)、イーストマンケミカル社製。
・AL蒸着PET:VM−PET(商品名)、東レフィルム加工株式会社製。
・LLDPE:リックス(登録商標)、東洋紡株式会社製。
<主剤>
・飽和ポリエステル:日本合成化学株式会社製。
・無水フタル酸:純正化学株式会社製。
・共役ジエン系化合物:日本合成化学株式会社製。
・遷移金属化合物:有機金属試薬、東京化成工業株式会社製。
・N−ヒドロキシイミド系化合物:N−ヒドロキシコハク酸イミド、東京化成工業株式会社製。
<硬化剤>
・イソシアネート系化合物:ポリイソシアネート、バーノック(登録商標)、DIC株式会社製。
表1に示す基材、第一の接着剤層、バリア層、第二の接着剤層及びシーラント層を積層して、ドライラミネートすることにより、実施例1〜9、比較例1〜4の構成に従った積層体を製造した。第一の接着剤層の厚さは2μmであった。第二の接着剤層の厚さは2μmであった。各例の積層体に刃物加工を施すことにより、各例の積層フィルムを製造した。刃物加工における刃物の高さは、30μmであった。
なお、実施例1、6、9、比較例2は、バリア層が基材を兼ねる構成であり、バリア層のPETが最外層となる配置である。
また、表中、接着剤層の「−」は、第一の接着剤層が存在しないことを示す。比較例1の「−」は、バリア層が存在しないことを示す。比較例4の「−」は、積層体に刃物加工を施さなかったことを示す。
伸度は、JIS K7161−1:2014に記載の試験方法に準じて測定した。
ガラス転移温度は、DTAにより測定した。
結果を表2に示す。
<酸素バリア性の評価>
各例で得られた積層フィルムについて、JIS K7126−2:2006の電界センサ法により酸素透過度を測定し、下記評価基準に基づいて酸素バリア性を評価した。結果を表2に示す。
《評価基準》
◎:酸素透過度0.5cc/(m2・day・atm)以下。
○:酸素透過度0.5cc/(m2・day・atm)超1.0cc/(m2・day・atm)以下。
×:酸素透過度1.0cc/(m2・day・atm)超。
評価用サンプルをストログラフE3−L(東洋精機株式会社製)で引裂いて開封した際の開封力を測定した。
このとき、引裂き始めの切り口の位置と、引裂き伝播100mm到達時の切り口の位置との差(底面からの高さの差)を測定し、直線カット性を評価した。この差が小さいほど、直線カット性に優れると評価できる。
開封力の測定結果と、直線カット性の評価結果から、下記評価基準に基づいて易開封性を評価した。
《評価基準》
◎:開封力5N未満、かつ、直線カット性10mm未満。
○:開封力10N未満、かつ、直線カット性10mm未満。
×:開封力10N以上、又は、直線カット性10mm以上。
易開封性の評価を行った評価用サンプルの開口端面(開封した後の切り口)を目視で観察し、下記評価基準に基づいて外観を評価した。
《評価基準》
◎:ヒゲの発生が認められない。
○:ヒゲの発生がわずかに認められるが、目立たない。
×:ヒゲの発生が目立つ。
上記酸素バリア性の評価、易開封性の評価、外観の評価の評価結果に基づき、各例の積層フィルム(又は包装体)を下記評価基準に従って総合評価した。総合評価が「◎」又は「○」のものを合格とした。
《評価基準》
◎:酸素バリア性の評価、易開封性の評価、外観の評価の全ての評価結果が「◎」。
○:酸素バリア性の評価、易開封性の評価、外観の評価の全ての評価結果に「×」がない。
×:酸素バリア性の評価、易開封性の評価、外観の評価のいずれかの評価結果に「×」がある。
一方、バリア層を備えない比較例1は、酸素バリア性の評価が「×」だった。
酸素吸収層がない比較例2、3は、酸素バリア性の評価及び外観の評価が「×」だった。
刃物加工を施す代わりに易開封性を有するPET(易開封PET)を用いた比較例4は、直線カット性が10mm以上で、易開封性の評価が「×」だった。
10 基材
20、22 バリア層
30、32 シーラント層
40 第一の接着剤層
42、44 第二の接着剤層
Claims (9)
- 基材と、前記基材の一方の面に位置するシーラント層と、前記基材と前記シーラント層との間に位置するバリア層とを備え、
前記基材と前記バリア層との間に第一の接着剤層を有し、
前記バリア層と前記シーラント層との間に第二の接着剤層を有し、
前記第一の接着剤層と前記第二の接着剤層との双方又はいずれか一方が、酸素吸収性のポリエステルを含有するウレタン系接着剤の硬化物からなる酸素吸収層であり、
前記基材の他方の面に断裂線が形成されている、積層フィルム。 - バリア層と、前記バリア層の一方の面に位置するシーラント層とを備え、
前記バリア層と前記シーラント層との間に第二の接着剤層を有し、
前記第二の接着剤層が酸素吸収性のポリエステルを含有するウレタン系接着剤の硬化物からなる酸素吸収層であり、
前記バリア層の他方の面に断裂線が形成されている、積層フィルム。 - 前記酸素吸収層のガラス転移温度が−10℃以上である、請求項1又は2に記載の積層フィルム。
- 前記酸素吸収層の伸度が80〜120%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層フィルム。
- 前記ウレタン系接着剤がN−ヒドロキシイミド系化合物を含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の積層フィルム。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の積層フィルムが製袋された包装体。
- 平面視において、シール部を除く収容領域の面積に対する前記断裂線の長さの合計の割合が、0.024〜0.91mm/cm2である、請求項6に記載の包装体。
- 請求項1に記載の積層フィルムの製造方法であって、
前記基材と前記バリア層とを第一の接着剤を介して積層し、
前記バリア層と前記シーラント層とを第二の接着剤を介して積層し、
次いで、前記基材に刃物加工を施し断裂線を形成し、
前記第一の接着剤と前記第二の接着剤との双方又はいずれか一方が、酸素吸収性のポリエステルを含有するウレタン系接着剤である、積層フィルムの製造方法。 - 請求項2に記載の積層フィルムの製造方法であって、
前記バリア層と前記シーラント層とを第二の接着剤を介して積層し、
次いで、前記バリア層に刃物加工を施し断裂線を形成し、
前記第二の接着剤が、酸素吸収性のポリエステルを含有するウレタン系接着剤である、積層フィルムの製造方法。
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- 2018-12-13 JP JP2018233333A patent/JP2020093469A/ja active Pending
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