JP2842904B2 - ポリオルガノシロキサン微粒子及びその製造方法 - Google Patents
ポリオルガノシロキサン微粒子及びその製造方法Info
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Description
詳しくは、平均粒子径が小さく均一で、かつ均質な組成
の、形状が球状であるポリオルガノシロキサン微粒子及
びその製造方法に関する。
カ、沈殿シリカ、粉砕石英などのシリカ類が公知であ
る。これらの微粒子は、各種プラスチックの増粘、揺変
効果、顔料の凝集防止効果、有機ゴムの補強効果、液体
の微粒子化、フィルムのブロッキング防止、塗料の艶消
し、トナーの凝集防止及び帯電量の調節などを目的とし
た添加剤として用いられている。
真比重(以下比重と略す)が約2.0と大きいために、分
散液等に用いた場合は沈降分離が生じ易く、また、親水
性が大きいために、各種プラスチックへの相溶性が悪
く、かつ配合が困難であったり、耐水性が求められる用
途には不向きである。
をもつ微粒子の製造方法として特開昭63−6062号公報に
は、シリカ微粉末を両末端に加水分解性基やハロゲン原
子を有するポリオルガノシロキサン及び有機ケイ素化合
物で処理する方法が、また、特表昭57−500738号公報に
は、アルキルシリケート、該アルキルシリケートのアル
コキシ基を完全に加水分解する水、アルコール及び有機
ケイ素化合物の疎水性化剤を塩基性触媒の存在下に混合
してシリカ充填剤を製造する方法が開示されている。し
かしながら、これらの方法で得られた微粒子はいずれも
無機のシリカ粉末表面にシリコーン化合物による表面処
理をしたものである。したがって、この様な製造方法に
よる微粒子は比重が大きいという欠点が残されている。
加えて、前記特表昭57−500738号公報に記載の製造方法
は、アルキルシリケートの加水分解時にゲル化が起こる
前に、有機ケイ素化合物の疎水性化剤を添加混合しなけ
ればならない複雑なもので、粒子成分が均質で特性も安
定した微粒子を得ることが困難であるという問題があ
る。
子を得る方法としては特開昭59−68333号公報には硬化
性ポリオルガノシロキサン組成物を熱風中に噴出させて
硬化させる方法が開示されており、特開昭62−243621号
公報には付加型液状ゴム組成物を水中に乳化させてエマ
ルション化させたのちに、25℃以上の温水中に分散させ
て粒状に硬化させる方法が開示されており、特開昭63−
17959号公報には前記特開昭62−243621号公報記載の付
加型液状ゴム組成物の構成成分を−60〜+5℃の低温下
で混合したのち、熱風中に噴霧させて、噴霧状態で硬化
させる方法が開示されている。
ーダーの平均粒子径が小さい微粒子や粒子形状が球状に
揃った微粒子を得ることが困難である。したがって、プ
ラスチックに配合する際均一分散が困難であったり、フ
ィルム等への添加用途には不向きであるという不都合を
有する。
して、メチルトリアルコキシシランをアンモニア又はア
ミン等の水溶液中で加水分解・縮合することにより、自
由流動性が優れ、かつ球状の揃ったポリメチルシルセス
キオキサン粒子が得られることを見出した(特開昭60−
13813号公報、特開昭63−77940号公報など)。
あり、粒子形状も揃っているが、弾性に乏しく、半導体
のような微細な被封止物に適用する場合には被封止物を
破壊したり、微粒子自身が外圧に対して変形できず、応
力の集中で割れるなどの問題を生じることがある。ま
た、メチル基以外の有機基を導入して各種プラスチック
との相溶性や屈折率の調整機能や反応性基による変性機
能を持たせた微粒子を提供するには至っていない。
子形状が球状で、疎水性を有し、各種有機基を導入した
割れにくい均質な組成を持つ粒子径の揃ったポリオルガ
ノシロキサン微粒子及びその製造方法を提供することを
目的とする。
子を得るべく、先に提案した特開平01−217039号公報に
記載の製造方法を踏まえて更に検討を重ねた結果、2種
類のアルコキシシランを有機酸の存在下で加水分解して
2種類のオルガノシラノール及び/又はその加水分解縮
合物を得、これらをアルカリ溶液中で重縮合反応させて
粒子化し、次いで乾燥させることにより、目的のポリオ
ルガノシロキサン微粒子が得られることを見出し、本発
明を完成するに至った。
し、a及びbはそれぞれ1.00<a≦1.20、1.40≦b<1.
50及びa+2b=4の関係を満たす数である) で示される、平均粒子径が0.01〜100μmであり、粒子
の形状が球状であるポリオルガノシロキサン微粒子に関
する。
基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキ
シル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ドデシル
のようなアルキル基;シクロヘキシルのようなシクロア
ルキル基;2−フェニルプロピルのようなアラルキル基;
フェニル、トリルのようなアリール基;ビニル、アリル
のようなアルケニル基;及びクロロメチル、γ−クロロ
プロピル、γ−メタクリロキシプロピル、γ−グリシド
キシプロピル、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル、
γ−メルカプトプロピル、γ−アミノプロピル、N−
(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピル、3,3,3−
トリフルオロプロピルのような置換炭化水素基を例示す
ることができ、これらは1種類又は2種類以上が混合し
ていても差支えない。
40≦b<1.50及びa+2b=4の関係を満たす数である。
〜100μmであり、より好ましくは0.01〜20μmであ
る。
し、R2は置換又は非置換のアルキル基を表わす)で示さ
れるオルガノトリアルコキシシランと、 一般式 (R1)2Si(OR2)2 (II) (式中、R1及びR2の意味は前記のとおりである) で示されるジオルガノジアルコキシシランとからなり、
オルガノトリアルコキシシランの1モルに対してジオル
ガノジアルコキシシランが0.01〜0.20モルとなるような
量を含むオルガノアルコキシシランの混合物を、有機酸
の存在下で部分ないし全加水分解して、オルガノシラノ
ール及び/又はその部分縮合物を得る第1工程と、 前記オルガノシラノール及び/又はその部分縮合物をア
ルカリの水溶液又はアルカリ水溶液と有機溶媒との混合
液中で重縮合反応させてポリオルガノシロキサン微粒子
と水又は水と有機溶媒との混合液とのデスパージョンを
得る第2工程と、 前記ディスパージョンからのポリオルガノシロキサン微
粒子を乾燥させる第3工程とからなることを特徴とする
前記方法により得られるポリオルガノシロキサン微粒子
の製造方法である。
2種類のオルガノアルコキシシランを有機酸の存在下で
部分ないし全加水分解して、オルガノシラノール及び/
又はその部分縮合物を得る工程である。
の1価の炭化水素基としては、上記したようにポリオル
ガノシロキサン微粒子のケイ素原子に結合するものと同
一の1価の炭化水素基を例示することができる。またこ
れらの基が、γ−グリシドキシプロピル基、3,4−エポ
キシシクロヘキシルエチル基のようなエポキシ環含有基
の場合は、加水分解反応の触媒である有機酸や重縮合反
応の触媒であるアルカリにより、一部のエポキシ環が開
環し、特に後者の触媒としてアンモニアを用いるとき
は、開環反応により窒素含有基が生成するが、それは本
発明の目的を何ら損なうものではない。
のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、ブ
チルなどのアルキル基;及びメトキシエチル、エトキシ
エチル、ブトキシエチルなどの置換アルキル基を例示す
ることができる。これらの中でも、反応速度の点からメ
チル基、エチル基が好ましく、とくにメチル基が好まし
い。
シランとしては、メチルトリメトキシシラン、メチルト
リエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、
メチルトリス(メトキシエトキシ)シラン、エチルトリ
メトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルト
リス(メトキシエトキシ)シラン、フェニルトリメトキ
シシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ
−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン、3,4−エポキ
シシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン、γ−メル
カプトプロピルトリメトキシシランを例示することがで
き、これらは1種類を用いても2種類以上を併用しても
差し支えない。
としては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエト
キシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニル
ジエトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキ
シシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロ
ピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピ
ルメチルジメトキシシランを例示することができ、これ
らは1種類を用いても2種類以上を併用しても差し支え
ない。
コキシシランの使用量は、一般式(I)で示されるオル
ガノトリアルコシシラン1モルに対し、一般式(II)で
示されるジオルガノジアルコキシシランが0.01〜0.02モ
ルである。この使用量が0.20モルを超えると均質な組成
をもつポリオルガノシロキサン微粒子が得難くなる。ま
た0.01モル未満では有機基導入による機能性付与や弾性
の付与ができない。
となる有機酸を溶解させて水溶液として行う。
度が速いことと、最終的に得られるポリオルガノシロキ
サン微粒子の用途を制限するようなイオン性物質などの
不純物を残さないか、若しくは残しても少量であること
から優れているものである。かかる有機酸としては、ギ
酸、酢酸、プロピオン酸、モノクロロ酢酸、シュウ酸、
クエン酸を例示することができるが、少量で加水分解の
反応速度を上げ、かつ生成したポリオルガノシラノール
の部分縮合反応を抑制することからギ酸及び酢酸が好ま
しい。
も異なるが、オルガノアルコキシシランを加水分解する
場合に用いる水の量100重量部に対して1×10-3〜1重
量部が好ましく、5×10-3〜0.1重量部が更に好まし
い。1×10-3重量部未満の場合には反応が十分に進行せ
ず、1重量部を超える場合には不純物中の酸基として系
中に残存する濃度が高くなるばかりでなく、生成したオ
ルガノシラノールが縮合しやすくなる。
シラン1モルに対して2〜10モルが好ましい。水の量が
2モル未満の場合には加水分解反応が十分に進行せず、
10モルを超える場合にはオルガノシラノール部分縮合物
がゲル状物として分離析出してしまう。
熱状態で行なってもよいが、オルガノシラノールを収率
よく得るためには5〜80℃に保持した状態で反応を行わ
せることが好ましい。
及び/又はその部分縮合物から重縮合反応によりポリオ
ルガノシロキサン微粒子を得る工程である。この第2工
程の反応は、アルカリの水溶液又は前記アルカリの水溶
液と有機溶媒との混合液中で行う。
第1工程で用いられた有機酸の中和剤として、また第2
工程の重縮合反応の触媒として作用するものである。か
かるアルカリとしては、水酸化リチウム、水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウムのような金属水酸化物;アンモニ
ア;及びモノメチルアミ、ジメチルアミンのような有機
アミン類を例示することができる。これらのなかでも、
ポリオルガノシロキサン微粒子の用途を制限するような
微量の不純物を残さないことからアンモニア及び有機ア
ミン類が好ましく、更には毒性が低く、除去が容易なこ
とからアンモニアがとくに好ましい。
水溶液として用いる。
触媒として有効に作用する量であり、例えばアルカリと
してアンモニアを用いた場合には水又は水と有機溶媒と
の混合物100重量部に対して0.05重量部以上を用いる。
媒を併用することが、平均粒子径が0.5μm以下の微粒
子を得ること、及び比表面積が100m2/g以上の微粒子を
得ることからは好ましい。
ール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノー
ル、n−ブタノール、イソブタノール、ジアセトンアル
コールなどのアルコール類;エチレングリコール、プロ
ピレングリコールなどのグリコール類;エチレングリコ
ールモノエチルエーテルなどのグリコールエーテル類;
アセトンなどのケトン類及びテトラヒドロフラン、ジオ
キサンなどの環状エーテル類を例示することができ、こ
れらの中から選ばれた少なくとも1種のものが使用でき
る。
と有機溶媒との混合液(以下、「アルカリ溶液」とい
う)を反応容器に仕込んだのち、この反応容器内に第1
工程で得られたオルガノシラノール又はその部分縮合物
(以下、「シラノール化合物」という)の水溶液若しく
はこのシラノール化合物の水溶液を更に水又は上記の有
機溶媒で希釈した溶液(以下、「シラノール溶液」とい
う)を添加して前記アルカリ溶液と接触させることによ
り行ない、必要により撹拌又は静置する。
ば最適の添加速度はシラノール化合物の種類と、アルカ
リ溶液中の有機溶媒の有無、その種類により決定され
る。
微粒子を得る目的からは、シラノール溶液をアルカリの
水溶液に添加する場合には5分以上かけることが好まし
く、10〜240分かけることがさらに好ましい。
加する場合には5分以内で行なうことが好ましい。
ルガノシロキサン微粒子を、水又は水/有機溶媒の混合
液中の流動性ないし揺変性をもったゲル状のディスパー
ジョンとして得ることができる。
ディスパージョンのまま用いることができるが、さらに
第3工程として乾燥を行う。ここで比表面積が100m2/g
以上のような微粒子を製造する場合には、この第3工程
において乾燥処理とともに、微粒子の凝集体をほぐして
粒子を分離独立させる解砕処理が必要になる。
粒子の凝集体として得ることができるが、第3工程にお
いて乾燥とともに解砕処理を行った場合は、前記凝集体
を構成する粒子が分離され、それぞれ独立した微粒子と
して得ることができる。
g以上の比表面積若しくは独立した球状微粒子を得るた
めには前記ディスパージョンの乾燥によって得られた微
粒子粉体の揮発分が5重量%以下になるまで乾燥を行う
ことが必要である。
ホソカワミクロン(株)製)又はサーモジェットドライ
ヤー(商標名、(株)セイシンキ企業製)などを用いる
ことができる。
ガノシロキサン微粒子の平均粒子径との関係で整理する
と次表のようになる。
めた条件の例であり、実際上は上記方法に限定されるも
のではない。
子は、平均粒子径が0.01〜100μmと小さいものであ
り、かつ、粒子形状が球状であるため各種プラスチック
への配合・分散が容易である。なお、プラスチックへの
添加と分散性からは平均粒子径が0.01〜20μmであるこ
とが更に好ましい。
であった各種の有機基を含むポリオルガノシロキサン微
粒子を、原料組成比どおりの組成で、収率よく得ること
ができる。また、本発明の製造方法によれば、比表面積
が100m2/g以上のものも得ることができる。
サン微粒子は、塗料、プラスチック、ゴム、紙などの充
填剤や添加剤として有用である。特にプラスチックフィ
ルムの滑り性向上剤、透明プラスチック用充填剤、補強
剤として好適であり、更に、有機官能性基を導入したも
のはプラスチック成形品の表面改質処理などに用いるこ
とができる。
説明する。これらの例において部は重量部を表す。
6部を仕込み、酢酸1部を添加して均一な溶液とした。
これを30℃で撹拌しつつ、メチルトリメトキシシラン2,
040部及びジメチルジメトキシシラン360部の混合物を添
加したところ、加水分解反応が進行し、60分間で温度は
60℃に上昇し、透明な反応液を得た。次に、撹拌を10時
間継続したのち過を行いシラノール溶液を得た。
0部と28%アンモニア水溶液40部をとり、温度を25℃に
設定した。これを撹拌しながら第1工程で得たシラノー
ル溶液400部を約10分間かけて滴下した。滴下終了後、1
6時間撹拌を続けた。撹拌中にポリメチルシロキサン微
粒子が析出して、反応液は乳白色のディスパージョンに
変わった。
て微粒子を沈降させたのち取出し、200℃の乾燥機で24
時間乾燥させた、110部の白色微粒子を得た。これはメ
チルトリメトキシシランを基準にした理論収量の94.8%
に相当する。
の粒子は球状を呈しており、粒子径は最大値が2μm、
最小値が0.5μmであり、平均粒子径が1μmであっ
た。
して熱分解させたところ、残量は87.0%であった。これ
はポリメチルシロキサンが酸化熱分解して二酸化ケイ素
になる理論量87.4%に近い値である。また、この熱分解
物をX線分析した結果、非晶質シリカであることを確認
した。このことから得られた白色微粒子がポリメチルシ
ロキサンであることを確認した。
る評価法により測定した。
した。
と同様にしてポリオルガノシロキサン微粒子を得た。
ノール300部、水300部及び28%アンモニア水溶液15部を
とり、温度を25℃に設定した。次に、これを撹拌しなが
ら、実施例1の第1工程で得られたシラノール溶液300
部を約10秒かけて添加した。その後、約60秒間撹拌し
た。次に、撹拌を停止したのち静置し、そのままの状態
で24時間放置した。その結果、ポリオルガノシロキサン
微粒子が生成し、沈降した。この沈降した微粒子を実施
例1の第3工程と同様に処理して、最大粒子径15μm、
最小粒子径5μm、平均粒子径8μmのポリオルガノシ
ロキサン微粒子を得た。この微粒子を電子顕微鏡で観察
したところ、ほとんどの粒子は球状であった。
加水分解をしないで直接それぞれ実施例3の第2工程と
同様に有機溶媒を含まない水1,725部及び28%アンモニ
ア水溶液100部の混合液中に約10秒で添加した。その後
実施例2と同様に撹拌、静置したところ、油状の液体が
表面に浮いていた。また、反応容器の底部には大きなゲ
ル物の塊があった。
ラン360部の代わりに、γ−グリシドキシプロピルメチ
ルジメトキシシラン660部を用いたほかは、実施例1と
同様にしてシラノール溶液を得た。
8%アンモニア水溶液90部を入れた。次に、第1工程で
得られたシラノール溶液2,700部を添加し、均一になる
ように約5分間撹拌した。撹拌を止めたのち、混合液を
静置状態に保持して反応を進行させた。撹拌停止後、混
合液はしだいに増粘し、約3時間後には流動性はない
が、揺変性を有するゲル状のディスパージョンに変化し
た。
ットドライヤーを用い、150℃の熱風中で乾燥しつつ、
解砕した。
面積が450m2/g、嵩比重が35g/、150℃、60分の乾燥処
理後の揮発分が2%以下であるポリオルガノシロキサン
微粒子を得た。
ちの45部の代わりにN−(β−アミノエチル)−γ−ア
ミノプロピルメチルジメトキシシラン45部を用いたほか
は実施例5と同様にして処理した。得られたポリオルガ
ノシロキサン微粒子は、比表面積が550m2/gで、嵩比重
が300g/であった。
ラン360部を120部、水1836部を1692部に代えた以外は同
様にして、シラノール溶液を調製した。
ガノシロキサン微粒子を得た。
大粒子径0.06μm、最小粒子径0.03μm、平均粒子径0.
04μmであり、比表面積が450m2/gであった。
シシラン222部、ジメチルジメトキシシラン360部を用い
たほかは、実施例1と同様にして、ポリオルガノシロキ
サン微粒子を得た。
して、最大粒子径1.5μm、最小粒子径0.5μm、平均粒
子径約0.8μmであるほとんど球状のポリオルガノシロ
キサン微粒子を得た。
キシシラン298部、ジメチルジメトキシシラン360部、酢
酸3部、水2025部を用い、第2工程でメタノール300部
と水300部の代わりに水1600部を使用した以外は実施例
2と同様の操作をして、ポリオルガノシロキサン微粒子
を得た。得られた微粒子は、実施例1の第3工程と同じ
処理をして、最大粒子径5μm、最小粒子径0.8μm、
平均粒子径約2μmである球状のポリオルガノシロキサ
ン微粒子を得た。
キシシラン240部、酢酸2部にした以外は、実施例1の
第1工程と同様にして、シラノール溶液を得た。
部、メタノール150部及び28%アンモニア水溶液15部を
用いたほかは実施例2と同様にしてポリオルガノシロキ
サン微粒子を得た。この微粒子について実施例1の第3
工程と同じ処理をして、ポリオルガノシロキサン微粒子
を得た。
径5μm、最小粒子径0.4μm、平均粒子径1.2μmであ
った。
るジメチルポリシロキサン100部に平均組成式 (CH3)3SiO[(CH3)HSiO]30Si(CH3)3 で示されるメチルハイドロジェンポリシロキサン2部
と、上記ポリシロキサン全量に対して白金として10ppm
に相当する重量の塩化白金酸のイソプロピルアルコール
溶液と3−メチル−1−ブチン−3−オール0.1部を添
加し混合したものを直径2m、高さ4mのスプレードライヤ
中に回転ノズルを用いて噴霧させ、硬化させたところ50
kg/時間の速度で硬化物粉末が得られた。なお、スプレ
ードライヤの熱風の入口温度は230℃であった。硬化物
はサイクロンで捕集したが、走査型電子顕微鏡による観
察では粒子1個の大きさが直径2〜30μmの球状ゴムで
あった。この球状ゴム粉末は、直径3mm以下の塊状物を
なしていた。
部とポリプロピレン粉末(融点162℃)99.5部をヘンシ
ェルミキサーにより混合し、二軸押出機により250℃で
押出し造粒して本発明の微粉末を添加した組成物のチッ
プを得た。
押出しし、40℃に保持して冷却固化させ、2層からなる
フィルムを得た。次に、このフィルムを140℃に加熱
し、長手方向に5倍延伸し、直ちに40℃に冷却した。次
にこのフィルムを160℃に保持されたテンターに導き、
幅方向に8倍延伸した。延伸処理後のフィルム全体の厚
さは20μmで、そのなかでエチレン−プロピレンランダ
ム共重合体の層厚は3μmであった。
ム同士を擦り合せるときわめて良好な滑り性を示した。
フィルム同士の擦り合せの回数を重ねても、フィルム表
面が白色化することがなく、透明性が保持されていた。
れた微粉末を用いたほかは、応用例1と同様にしてフィ
ルムを調製した。
く、擦り合せの回数を多くすると、フィルム表面が白色
化した。白色化したフィルム表面を走査型電子顕微鏡に
より観察したところ、比較例2で得られた微粉末がフィ
ルムから離脱していた。
Claims (2)
- 【請求項1】平均組成式 RaSiOb (式中、Rは置換又は非置換の1価の炭化水素基を表わ
し、a及びbはそれぞれ1.00<a≦1.20、1.40≦b<1.
50及びa+2b=4の関係を満たす数である) で示される、平均粒子径が0.01〜100μmであり、粒子
の形状が球状であるポリオルガノシロキサン微粒子。 - 【請求項2】一般式 R1Si(OR2)3 (I) (式中、R1は置換又は非置換の1価の炭化水素基を、R2
は置換又は非置換のアルキル基を表わす) で示されるオルガノトリアルコキシシランと、 一般式 R1 2Si(OR2)2 (II) (式中、R1及びR2の意味は前記のとおりである) で示されるジオルガノジアルコキシシランとからなり、
オルガノトリアルコキシシランの1モルに対してジオル
ガノジアルコキシシランが0.01〜0.20モルとなるような
量を含むオルガノアルコキシシラン混合物を、有機酸の
存在下で部分ないし全加水分解してオルガノシラノール
及び/又はその部分縮合物を得る第1の工程と、 前記オルガノシラノール及び/又はその部分縮合物を、
アルカリの水溶液又はアルカリ水溶液と有機溶媒との混
合液中で重縮合反応させて、ポリオルガノシロキサン微
粒子と、水又は水と有機溶媒との混合液とのディスパー
ジョンを得る第2の工程と、 前記ディスパージョンからポリオルガノシロキサン微粒
子を乾燥させる第3の工程 からなることを特徴とする、請求項1記載のポリオルガ
ノシロキサン微粒子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1310663A JP2842904B2 (ja) | 1988-12-02 | 1989-12-01 | ポリオルガノシロキサン微粒子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30394088 | 1988-12-02 | ||
JP63-303940 | 1988-12-02 | ||
JP1310663A JP2842904B2 (ja) | 1988-12-02 | 1989-12-01 | ポリオルガノシロキサン微粒子及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02255837A JPH02255837A (ja) | 1990-10-16 |
JP2842904B2 true JP2842904B2 (ja) | 1999-01-06 |
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-
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