JP4449173B2 - 製紙用化学パルプの漂白方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製紙用化学パルプの二酸化塩素を用いた脱リグニン・漂白処理（無塩素漂白技術）に関する方法である。
【０００２】
【従来の技術】
製紙用化学パルプの漂白は、塩素系漂白薬品による多段漂白処理により実施されている。しかし、塩素系漂白薬品は、漂白時に環境に有害な有機塩素化合物を副生し、漂白廃水の環境汚染が問題になっている。
【０００３】
有機塩素化合物の副生を低減・防止するには、塩素系薬品の使用量を低減するか、使用しない事が最も効果的であり、特に初段に原子状塩素を使用しないことが最も有効な方法である。この方法で製造されたパルプはＥＣＦ（エレメンタリークロリンフリー）パルプと呼ばれている。
【０００４】
蒸解−酸素脱リグニン処理したパルプを初段塩素漂白せず、ＥＣＦパルプを製造する方法として、Ｄ（二酸化塩素処理）−Ｅｏ（過酸化物漂白）−Ｄ、Ｄ−Ｅｏｐ（アルカリ抽出/酸素/過酸化物処理）−Ｄ、Ｄ−Ｅｏｐ−ＤｎＤ（ｎは洗浄を行わず、ｐＨ調整のみの処理）、Ｄ−Ｅｏｐ−Ｄ−Ｄシークエンスにて漂白を行うことが知られている。
【０００５】
従来、二酸化塩素漂白は、ｐＨ５〜６で行うことが好ましいとされていたが（紙パ技術協会編「紙パルプの製造技術全書」第５巻、「パルプ処理及び漂白」２３３−２３５頁）、Ｄ処理をこのｐＨ域で行った場合、パルプ中の重金属の除去が不十分となり、次のＥｏｐ処理において、この重金属により過酸化物が分解され、十分な効果が得られない問題があった。
【０００６】
一方、パルプ中の重金属除去を目的に、Ｄ処理のｐＨを１〜３で行うことで、次のＥｏｐ処理の効率を高める方法が示されている（特開平９−８７９８５号公報）。しかし、低いｐＨでは、Ｄ処理の白色度が低下する問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術における上記したような課題を解決し、Ｄ−Ｅｏｐを含むＥＣＦ漂白プロセスにおいて、Ｄ処理の白色度を高白色度に維持したまま、次段Ｅｏｐ処理の過酸化物の安定性を高めることを同時に達成させる方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、蒸解−酸素脱リグニン処理したパルプに対するＤ−Ｅｏｐを含むＥＣＦ漂白シークエンスについて鋭意検討した結果、Ｄ処理の前あるいは後に酸を添加して処理させることにより、二酸化塩素処理を最適終ｐＨで行いながら、次段のＥｏｐ処理における効率化に不可欠なパルプ中の重金属除去を可能にし、漂白薬品添加量をおさえながら、高白色度のパルプを製造できることを見いだし、本発明に到達した。
【０００９】
すなわち、本発明の第一は、製紙用化学パルプを蒸解処理−酸素脱リグニン処理後、酸添加処理を行い、次に二酸化塩素による漂白処理を行うことを特徴とする製紙用化学パルプの漂白方法に関するものであり、第二は、製紙用化学パルプを蒸解処理−酸素脱リグニン処理後、二酸化塩素による漂白処理を行い、次に酸添加処理を行うことを特徴とする製紙用化学パルプの漂白方法に関するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるパルプは、クラフトパルプ化法(ＫＰ)、サルファイドパルプ化法(ＳＰ)、アルカリパルプ化法(ＡＰ)等のケミカルパルプ化法由来のパルプであり、パルプ化に用いられる広葉樹、針葉樹および草本植物については特に限定されるものではない。本発明では、ＥＣＦ漂白シークエンスの前処理としてカッパー価２０以下、好ましくは１２以下になるように公知の酸素脱リグニン処理を行う。
【００１１】
本発明のＤ処理の二酸化塩素添加量は、１００％換算で絶乾パルプ当たり０．１〜５重量％、好ましく０．２〜３重量％である。パルプ濃度は、１〜５０重量％、好ましくは２〜３０重量％であり、漂白温度は３０〜１２０℃、好ましくは４０〜９５℃であり、処理時間は５〜３６０分、好ましくは１５〜２４０分である。漂白の終ｐＨは、好ましくは４．０〜５．０で実施される。
【００１２】
Ｄ処理の前あるいは後の酸添加処理は、パルプ濃度１〜５０重量％、好ましくは２〜３０重量％で行われ、ｐＨを３以下にすることが好ましい。用いられる酸は、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸等の鉱酸、酢酸、蟻酸等の有機酸が可能であり、特に限定されるものではない。処理ｐＨが４より高いと、パルプ中の重金属の除去が十分に行われない。処理温度は３０〜１２０℃、好ましくは４０〜７０℃であり、処理時間は５〜６０分、好ましくは１５〜３０分で実施される。Ｄ処理と酸添加処理、酸添加処理とＤ処理の間で洗浄脱水は行わなくてもよい。
【００１３】
本発明では、Ｄ処理または酸添加処理の後にアルカリ抽出／過酸化物処理（Ｅｐ処理）またはアルカリ抽出／過酸化物／酸素処理（Ｅｏｐ処理）を行うことができる。
【００１４】
Ｅｐ処理またはＥｏｐ処理のアルカリ剤としては、苛性ソーダ、苛性カリ、石灰、ソーダ灰などが使用できる。中でも苛性ソーダは安価であるとともに、蒸解工程へリサイクルすることにより蒸解工程での薬品の補充量を軽減できるので、好適に使用できる。アルカリ剤の使用量は、ＮａＯＨ換算で絶乾パルプ当り０．１〜６．０重量％、好ましくは０．３〜３．０重量％である。アルカリ剤の使用量がこれより少ないと脱リグニン・漂白効果が低くなり、これより多いとパルプの粘度が顕著に低下する。
【００１５】
Ｅｏｐ処理の酸素としては、酸素ガスおよび空気が使用できるが、酸素ガスが好ましい。酸素の使用量は、絶乾パルプ当り０．１〜１．０重量％が好ましい。またＥｏｐ処理の操作圧力は大気圧〜９．８×１０5Ｐａが好ましい。
【００１６】
Ｅｐ処理またはＥｏｐ処理の過酸化物としては、過酸化水素、過酸化水素と無機塩類との付加物、過酸化ソーダ、過ギ酸、過酢酸などの無機及び有機の過酸化物が使用でき、過酸化水素が好適に使用される。過酸化物の使用量は、１００％過酸化水素換算で絶乾パルプ当たり０．０５〜８．０重量％、好ましくは０．１〜３．０重量％である。
【００１７】
Ｅｐ処理またはＥｏｐ処理のパルプ濃度は７〜３０重量％、好ましくは１０〜２０重量％である。温度は４０〜１２０℃、好ましくは７０〜９５℃である。処理時間は１５〜１５０分、好ましくは３０分〜１２０分である。
【００１８】
Ｅｐ処理またはＥｏｐ処理においては、マグネシウム化合物を用いることができる。マグネシウム化合物の使用により、過酸化物の脱リグニン・漂白作用が増大し、かつ、パルプの粘度低下が軽減される。マグネシウム化合物としては、硫酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、硝酸マグネシウム等が挙げられるが、好ましくは硫酸マグネシウムが使用される。マグネシウム化合物の使用量は、マグネシウムイオンとして絶乾パルプ当り０．００５〜０．７５重量％、好ましくは０．０１〜０．３重量％である。
【００１９】
【実施例】
実施例により本発明を具体的に説明する。各薬品の使用量は絶乾パルプ当たりの重量％で示し、二酸化塩素、過酸化水素の使用量は、１００％換算である。使用したパルプは、クラフト蒸解−酸素脱リグニンを行ったＬ材パルプＡを使用した。分析評価は下記の方法によった。
パルプ種
Ａ；ハンター白色度 ５６．３％、Ｋ価 ６．５、粘度 ２６．１１ｃＰ
・白色度：ＪＩＳ−Ｐ８１２３（ハンター白色度法）
・Ｋ価 ：ＴＡＰＰＩ Ｋ価法
【００２０】
実施例１〜３
クラフト蒸解−酸素脱リグニン後のＬ材パルプＡに、パルプ濃度１０％にて、硫酸をｐＨが２．０，２．５，３．０になるよう添加し、処理温度６０℃、処理時間３０分処理し、次いで、二酸化塩素を０．４％添加し、終ｐＨが４〜５になるようにアルカリを添加し、温度６０℃の条件で６０分処理した。反応終了後、冷水にてパルプ濃度２．５％に希釈し、パルプ濃度２０％まで脱水してＤ処理漂白パルプを得た。次いで水酸化ナトリウムを終期ｐＨが１０．５になるように添加し、酸素０．２％、過酸化水素０．３％を添加し、パルプ濃度１０％、処理温度６０℃の条件で９０分処理した。反応終了後、冷水にてパルプ濃度２．５％に希釈し、パルプ濃度２０％まで脱水してＥｏｐ処理漂白パルプを得た。
【００２１】
実施例４〜６
クラフト蒸解−酸素脱リグニン後のＬ材パルプＡに、パルプ濃度１０％にて、終ｐＨが４〜５になるように硫酸を添加し、二酸化塩素を０．４％添加、温度６０℃の条件で６０分処理した。処理後、更に硫酸をｐＨが２．０，２．５，３．０になるよう添加し、処理温度６０℃、処理時間３０分処理した。反応終了後、冷水にてパルプ濃度２．５％に希釈し、パルプ濃度２０％まで脱水してＤ処理漂白パルプを得た。次いで水酸化ナトリウムを終期ｐＨが１０．５になるように添加し、酸素０．２％、過酸化水素０．３％を添加し、パルプ濃度１０％、処理温度６０℃の条件で９０分処理した。反応終了後、冷水にてパルプ濃度２．５％に希釈し、パルプ濃度２０％まで脱水してＥｏｐ処理漂白パルプを得た。
【００２２】
比較例１
Ｄ処理前の酸処理を行わない以外は、実施例１と同様に行った。
【００２３】
比較例２
Ｄ処理前の酸処理を行わなず、Ｄ処理終ｐＨを２．５とした以外は、実施例１と同様に行った。
【００２４】
比較例３、４
Ｄ処理前の酸処理をｐＨ３．５、４．０にて行った以外は、実施例１と同様に行った。
【００２５】
比較例５、６
Ｄ処理後の酸処理をｐＨ３．５、４．０にて行った以外は、実施例４と同様に行った。実施例１〜４、比較例１〜４の結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のＥＣＦに比べ、Ｄ処理およびＥｏｐ処理の効率化を同時に達成することになり、より少ない薬品添加率で、高白色度のパルプの製造が可能となる。更に漂白設備についても、従来の初段Ｄタワーの前或いは後ろにプレチューブを設置するだけの小さい投資で、経済的にＥＣＦ漂白パルプを製造することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、製紙用化学パルプの二酸化塩素を用いた脱リグニン・漂白処理（無塩素漂白技術）に関する方法である。
【０００２】
【従来の技術】
製紙用化学パルプの漂白は、塩素系漂白薬品による多段漂白処理により実施されている。しかし、塩素系漂白薬品は、漂白時に環境に有害な有機塩素化合物を副生し、漂白廃水の環境汚染が問題になっている。
【０００３】
有機塩素化合物の副生を低減・防止するには、塩素系薬品の使用量を低減するか、使用しない事が最も効果的であり、特に初段に原子状塩素を使用しないことが最も有効な方法である。この方法で製造されたパルプはＥＣＦ（エレメンタリークロリンフリー）パルプと呼ばれている。
【０００４】
蒸解−酸素脱リグニン処理したパルプを初段塩素漂白せず、ＥＣＦパルプを製造する方法として、Ｄ（二酸化塩素処理）−Ｅｏ（過酸化物漂白）−Ｄ、Ｄ−Ｅｏｐ（アルカリ抽出/酸素/過酸化物処理）−Ｄ、Ｄ−Ｅｏｐ−ＤｎＤ（ｎは洗浄を行わず、ｐＨ調整のみの処理）、Ｄ−Ｅｏｐ−Ｄ−Ｄシークエンスにて漂白を行うことが知られている。
【０００５】
従来、二酸化塩素漂白は、ｐＨ５〜６で行うことが好ましいとされていたが（紙パ技術協会編「紙パルプの製造技術全書」第５巻、「パルプ処理及び漂白」２３３−２３５頁）、Ｄ処理をこのｐＨ域で行った場合、パルプ中の重金属の除去が不十分となり、次のＥｏｐ処理において、この重金属により過酸化物が分解され、十分な効果が得られない問題があった。
【０００６】
一方、パルプ中の重金属除去を目的に、Ｄ処理のｐＨを１〜３で行うことで、次のＥｏｐ処理の効率を高める方法が示されている（特開平９−８７９８５号公報）。しかし、低いｐＨでは、Ｄ処理の白色度が低下する問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術における上記したような課題を解決し、Ｄ−Ｅｏｐを含むＥＣＦ漂白プロセスにおいて、Ｄ処理の白色度を高白色度に維持したまま、次段Ｅｏｐ処理の過酸化物の安定性を高めることを同時に達成させる方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、蒸解−酸素脱リグニン処理したパルプに対するＤ−Ｅｏｐを含むＥＣＦ漂白シークエンスについて鋭意検討した結果、Ｄ処理の前あるいは後に酸を添加して処理させることにより、二酸化塩素処理を最適終ｐＨで行いながら、次段のＥｏｐ処理における効率化に不可欠なパルプ中の重金属除去を可能にし、漂白薬品添加量をおさえながら、高白色度のパルプを製造できることを見いだし、本発明に到達した。
【０００９】
すなわち、本発明の第一は、製紙用化学パルプを蒸解処理−酸素脱リグニン処理後、酸添加処理を行い、次に二酸化塩素による漂白処理を行うことを特徴とする製紙用化学パルプの漂白方法に関するものであり、第二は、製紙用化学パルプを蒸解処理−酸素脱リグニン処理後、二酸化塩素による漂白処理を行い、次に酸添加処理を行うことを特徴とする製紙用化学パルプの漂白方法に関するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるパルプは、クラフトパルプ化法(ＫＰ)、サルファイドパルプ化法(ＳＰ)、アルカリパルプ化法(ＡＰ)等のケミカルパルプ化法由来のパルプであり、パルプ化に用いられる広葉樹、針葉樹および草本植物については特に限定されるものではない。本発明では、ＥＣＦ漂白シークエンスの前処理としてカッパー価２０以下、好ましくは１２以下になるように公知の酸素脱リグニン処理を行う。
【００１１】
本発明のＤ処理の二酸化塩素添加量は、１００％換算で絶乾パルプ当たり０．１〜５重量％、好ましく０．２〜３重量％である。パルプ濃度は、１〜５０重量％、好ましくは２〜３０重量％であり、漂白温度は３０〜１２０℃、好ましくは４０〜９５℃であり、処理時間は５〜３６０分、好ましくは１５〜２４０分である。漂白の終ｐＨは、好ましくは４．０〜５．０で実施される。
【００１２】
Ｄ処理の前あるいは後の酸添加処理は、パルプ濃度１〜５０重量％、好ましくは２〜３０重量％で行われ、ｐＨを３以下にすることが好ましい。用いられる酸は、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸等の鉱酸、酢酸、蟻酸等の有機酸が可能であり、特に限定されるものではない。処理ｐＨが４より高いと、パルプ中の重金属の除去が十分に行われない。処理温度は３０〜１２０℃、好ましくは４０〜７０℃であり、処理時間は５〜６０分、好ましくは１５〜３０分で実施される。Ｄ処理と酸添加処理、酸添加処理とＤ処理の間で洗浄脱水は行わなくてもよい。
【００１３】
本発明では、Ｄ処理または酸添加処理の後にアルカリ抽出／過酸化物処理（Ｅｐ処理）またはアルカリ抽出／過酸化物／酸素処理（Ｅｏｐ処理）を行うことができる。
【００１４】
Ｅｐ処理またはＥｏｐ処理のアルカリ剤としては、苛性ソーダ、苛性カリ、石灰、ソーダ灰などが使用できる。中でも苛性ソーダは安価であるとともに、蒸解工程へリサイクルすることにより蒸解工程での薬品の補充量を軽減できるので、好適に使用できる。アルカリ剤の使用量は、ＮａＯＨ換算で絶乾パルプ当り０．１〜６．０重量％、好ましくは０．３〜３．０重量％である。アルカリ剤の使用量がこれより少ないと脱リグニン・漂白効果が低くなり、これより多いとパルプの粘度が顕著に低下する。
【００１５】
Ｅｏｐ処理の酸素としては、酸素ガスおよび空気が使用できるが、酸素ガスが好ましい。酸素の使用量は、絶乾パルプ当り０．１〜１．０重量％が好ましい。またＥｏｐ処理の操作圧力は大気圧〜９．８×１０5Ｐａが好ましい。
【００１６】
Ｅｐ処理またはＥｏｐ処理の過酸化物としては、過酸化水素、過酸化水素と無機塩類との付加物、過酸化ソーダ、過ギ酸、過酢酸などの無機及び有機の過酸化物が使用でき、過酸化水素が好適に使用される。過酸化物の使用量は、１００％過酸化水素換算で絶乾パルプ当たり０．０５〜８．０重量％、好ましくは０．１〜３．０重量％である。
【００１７】
Ｅｐ処理またはＥｏｐ処理のパルプ濃度は７〜３０重量％、好ましくは１０〜２０重量％である。温度は４０〜１２０℃、好ましくは７０〜９５℃である。処理時間は１５〜１５０分、好ましくは３０分〜１２０分である。
【００１８】
Ｅｐ処理またはＥｏｐ処理においては、マグネシウム化合物を用いることができる。マグネシウム化合物の使用により、過酸化物の脱リグニン・漂白作用が増大し、かつ、パルプの粘度低下が軽減される。マグネシウム化合物としては、硫酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、硝酸マグネシウム等が挙げられるが、好ましくは硫酸マグネシウムが使用される。マグネシウム化合物の使用量は、マグネシウムイオンとして絶乾パルプ当り０．００５〜０．７５重量％、好ましくは０．０１〜０．３重量％である。
【００１９】
【実施例】
実施例により本発明を具体的に説明する。各薬品の使用量は絶乾パルプ当たりの重量％で示し、二酸化塩素、過酸化水素の使用量は、１００％換算である。使用したパルプは、クラフト蒸解−酸素脱リグニンを行ったＬ材パルプＡを使用した。分析評価は下記の方法によった。
パルプ種
Ａ；ハンター白色度 ５６．３％、Ｋ価 ６．５、粘度 ２６．１１ｃＰ
・白色度：ＪＩＳ−Ｐ８１２３（ハンター白色度法）
・Ｋ価 ：ＴＡＰＰＩ Ｋ価法
【００２０】
実施例１〜３
クラフト蒸解−酸素脱リグニン後のＬ材パルプＡに、パルプ濃度１０％にて、硫酸をｐＨが２．０，２．５，３．０になるよう添加し、処理温度６０℃、処理時間３０分処理し、次いで、二酸化塩素を０．４％添加し、終ｐＨが４〜５になるようにアルカリを添加し、温度６０℃の条件で６０分処理した。反応終了後、冷水にてパルプ濃度２．５％に希釈し、パルプ濃度２０％まで脱水してＤ処理漂白パルプを得た。次いで水酸化ナトリウムを終期ｐＨが１０．５になるように添加し、酸素０．２％、過酸化水素０．３％を添加し、パルプ濃度１０％、処理温度６０℃の条件で９０分処理した。反応終了後、冷水にてパルプ濃度２．５％に希釈し、パルプ濃度２０％まで脱水してＥｏｐ処理漂白パルプを得た。
【００２１】
実施例４〜６
クラフト蒸解−酸素脱リグニン後のＬ材パルプＡに、パルプ濃度１０％にて、終ｐＨが４〜５になるように硫酸を添加し、二酸化塩素を０．４％添加、温度６０℃の条件で６０分処理した。処理後、更に硫酸をｐＨが２．０，２．５，３．０になるよう添加し、処理温度６０℃、処理時間３０分処理した。反応終了後、冷水にてパルプ濃度２．５％に希釈し、パルプ濃度２０％まで脱水してＤ処理漂白パルプを得た。次いで水酸化ナトリウムを終期ｐＨが１０．５になるように添加し、酸素０．２％、過酸化水素０．３％を添加し、パルプ濃度１０％、処理温度６０℃の条件で９０分処理した。反応終了後、冷水にてパルプ濃度２．５％に希釈し、パルプ濃度２０％まで脱水してＥｏｐ処理漂白パルプを得た。
【００２２】
比較例１
Ｄ処理前の酸処理を行わない以外は、実施例１と同様に行った。
【００２３】
比較例２
Ｄ処理前の酸処理を行わなず、Ｄ処理終ｐＨを２．５とした以外は、実施例１と同様に行った。
【００２４】
比較例３、４
Ｄ処理前の酸処理をｐＨ３．５、４．０にて行った以外は、実施例１と同様に行った。
【００２５】
比較例５、６
Ｄ処理後の酸処理をｐＨ３．５、４．０にて行った以外は、実施例４と同様に行った。実施例１〜４、比較例１〜４の結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のＥＣＦに比べ、Ｄ処理およびＥｏｐ処理の効率化を同時に達成することになり、より少ない薬品添加率で、高白色度のパルプの製造が可能となる。更に漂白設備についても、従来の初段Ｄタワーの前或いは後ろにプレチューブを設置するだけの小さい投資で、経済的にＥＣＦ漂白パルプを製造することができる。
Claims (6)
- 製紙用化学パルプを蒸解処理−酸素脱リグニン処理後、ｐＨ２〜３となるように酸を添加し、且つ温度４０〜７０℃、時間１５〜３０分の酸添加処理を行い、次に二酸化塩素による漂白処理を終ｐＨが４．０〜５．０となるように行い、次いでアルカリ抽出／過酸化物処理またはアルカリ抽出／過酸化物／酸素処理を行うことを特徴とする製紙用化学パルプの漂白方法。
- 製紙用化学パルプを蒸解処理−酸素脱リグニン処理後、二酸化塩素による漂白処理を終ｐＨが４．０〜５．０となるように行い、次にｐＨ２〜３となるように酸を添加し、且つ温度４０〜７０℃、時間１５〜３０分の酸添加処理を行い、次いでアルカリ抽出／過酸化物処理またはアルカリ抽出／過酸化物／酸素処理を行うことを特徴とする製紙用化学パルプの漂白方法。
- 酸添加処理後、水洗せずに漂白処理を行う請求項１記載の漂白方法。
- 漂白処理後、水洗せずに酸添加処理を行う請求項２記載の漂白方法。
- 二酸化塩素による漂白処理において、アルカリを添加して漂白の終ｐＨを４．０〜５．０とすることを特徴とする請求項１又は３に記載の漂白方法。
- 二酸化塩素による漂白処理において、酸を添加して漂白の終ｐＨを４．０〜５．０とすることを特徴とする請求項２又は４に記載の漂白方法。
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| US8262856B2 (en) * | 2007-06-18 | 2012-09-11 | Andritz Inc. | Processes and systems for the bleaching of lignocellulosic pulps following cooking with soda and anthraquinone |
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2000
- 2000-06-07 JP JP2000170544A patent/JP4449173B2/ja not_active Expired - Lifetime
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