JP5456297B2 - トリアルキルシリル基を有するオニウム塩 - Google Patents
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Description
Q+・A− (1)
(式中、Q+は下記式(2)又は(4)で表されるオニウムカチオンを示し、A−はビス(ペルフルオロアルキルスルホニル)イミドアニオン又はヘキサフルオロフォスフェートアニオンを示す。)で表されるオニウム塩(以下オニウム塩(1)という)に関する。
−(CH2)mOSi(R4)3 (3)
(式中、R4は炭素数1〜4のアルキル基を示す。mは1〜4の整数である。)で表されるトリアルキルシロキシアルキル基を示すか、又はR1、R2及びR3のいずれか2つが互いに結合して窒素原子と一緒になって環を形成する。但し当該環が芳香環であるときは、R1、R2及びR3のうち当該環を形成しないものは存在しない。mは前記に同じ。Yは存在しないか又は酸素原子である。)で表されるオニウムカチオン。
式(2)中、R1、R2及びR3は、それぞれ炭素数1〜18のアルキル基もしくは式(3):
−(CH2)mOSi(R4)3 (3)
(式中、R4は炭素数1〜4のアルキル基を示す。)で表されるトリアルキルシロキシアルキル基を示すか、又はR1、R2及びR3のいずれか2つが互いに結合して窒素原子と一緒になって環を形成する。炭素数1〜18のアルキル基としては、直鎖又は分枝鎖状の炭素数1〜18のアルキル基が挙げられ、好ましくは直鎖のアルキル基である。具体的には例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、オクタデシル基等が挙げられ、炭素数6以上のアルキル基が好ましく、炭素数8から12のアルキル基が特に好ましい。トリアルキルシロキシアルキル基としては、トリメチルシロキシエチル基、トリメチルシロキシプロピル基、トリエチルシロキシメチル基、トリエチルシロキシエチル等が挙げられる。R1、R2及びR3のいずれか2つが窒素原子と一緒になって環を形成する場合の環としては、具体的には例えば、ピロリジン環、ピペリジン環、ピリジン環等が好ましい。
1)R6、R7及びR8は、それぞれ炭素数1〜18のアルキル基もしくはヒドロキシアルキル基を示すか、又はR6、R7及びR8のいずれか2つが互いに結合して窒素原子といっしょになって環を形成する。但し当該環が芳香環であるときは、R6、R7及びR8のうち当該環を形成しないものは存在しない。
2)Xはハロゲン原子を示す。
3)X−はハロゲンアニオンを示す。
4)m、A−及びR4は前記に同じ。
5)Mは、水素又はアルカリ金属を示す。
6)Aは、ビス(ペルフルオロアルキルスルホニル)イミド又はヘキサフルオロフォスフェートを示す。
1)R9及びR10は、それぞれ炭素数1〜18のアルキル基もしくはヒドロキシアルキル基を示すか、又は互いに結合して窒素原子といっしょになって環(ただし、芳香環を除く)を形成する。
2)X、X−、m及びA−は前記に同じ。
なお、式(15)〜(17)におけるR1、R2、R3、R4、X、X−及びmはいずれも前記に同じである。
なお、式(18)〜(21)におけるR5、X、X−及びA−はいずれも前記に同じである。
塩化コリン14.0g(0.10モル)をリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド水溶液40.8g(0.10モル)、イオン交換水50g及び塩化メチレン50gと混合し、次いで25℃で1時間攪拌して反応させた。反応終了後、オイル層を分液操作により分離し、イオン交換水50gで2回洗浄した。得られたオイル層を減圧下で濃縮して塩化メチレンを除去し、液体のN−(2−ヒドロキシエチル)−N,N,N−トリメチルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド28.2gを得た(収率73.5%)。
得られたN−(2−ヒドロキシエチル)−N,N,N−トリメチルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド10.0g(0.026モル)と1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン12.6g(0.078モル)との混合物を、60℃で12時間攪拌して反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を濃縮し、油状のN−(2−トリメチルシロキシエチル)−N,N,N−トリメチルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド11.9g(収率100%)を得た。得られたN−(2−トリメチルシロキシエチル)−N,N,N−トリメチルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの1H−NMRの分析結果を次に示す。
N,N−ジメチル−N−オクチルアミン17.8g(0.20モル)、2−ブロモエタノール30.0g(0.24モル)及びアセトニトリル50gからなる混合物を、80℃で24時間攪拌して反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を濃縮し、残渣にメチルエチルケトン60gを加えて固形物を洗浄し、濾過した。濾滓を減圧下に乾燥してN−(2−ヒドロキシエチル)−N,N−ジメチル−N−オクチルアンモニウム=ブロミド32.9g(収率58.4%)を得た。
得られたN−(2−ヒドロキシエチル)−N,N−ジメチル−N−オクチルアンモニウム=ブロミド32.9g(0.12モル)を水100gに溶解させた。得られた水溶液をリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド水溶液47.5g(0.12モル)と混合し、次いで1時間室温で攪拌して反応させた。反応液を静置した後、分液して得られたオイル層を水50gで2回洗浄した。その後オイル層に含まれる水を減圧下で除去して液体のN−(2−ヒドロキシエチル)−N,N−ジメチル−N−オクチルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド56.0g(収率99.6%)を得た。
得られたN−(2−ヒドロキシエチル)−N,N−ジメチル−N−オクチルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド10.0g(0.021モル)と1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン10.3g(0.064モル)との混合物を、60℃で12時間攪拌して反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を濃縮し、油状のN−(2−トリメチルシロキシエチル)−N,N−ジメチル−N−オクチルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド11.8g(収率100%)を得た。得られたN−(2−トリメチルシロキシエチル)−N,N−ジメチル−N−オクチルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの1H−NMRの分析結果を次に示す。
3−ジメチルアミノ−1−プロパノール50g(0.48モル)、臭化オクチル112.3g(0.58モル)及びアセトニトリル105gからなる混合物を、80℃で48時間攪拌して反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を濃縮し、残渣にジエチルエ−テル315.6を加えて固形物を洗浄し、濾過した。濾滓を減圧下に乾燥して140.9の粗結晶を得た。粗結晶138.6gにアセトン27.8gを加え60℃にて溶解し、次いでトルエン277.2gを加えて冷却して濾過した。濾滓を減圧下に乾燥して、N−(3−ヒドロキシプロピル)−N,N−ジメチル−N−オクチルアンモニウム=ブロミド121.4g(収率85.9%)を得た。
得られたN−(3−ヒドロキシプロピル)−N,N−ジメチル−N−オクチルアンモニウム=ブロミド40.0g(0.14モル)を水69.7gに溶解させた。得られた水溶液をリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド水溶液55.0g(0.14モル)と混合し、次いで1時間室温で攪拌して反応させた。反応液を静置した後、分液して得られたオイル層を水71.7gで2回洗浄した。その後オイル層に含まれる水を減圧下で除去して液体のN−(3−ヒドロキシプロピル)−N,N−ジメチル−N−オクチルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド63.7g(収率95.0%)を得た。
得られたN−(3−ヒドロキシプロピル)−N,N−ジメチル−N−オクチルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド20.4g(0.041モル)と1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン19.9g(0.123モル)との混合物を、60℃で12時間攪拌して反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を濃縮し、油状のN−(3−トリメチルシロキシプロピル)−N,N−ジメチル−N−オクチルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド23.2g(収率99.3%)を得た。得られたN−(3−トリメチルシロキシプロピル)−N,N−ジメチル−N−オクチルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの1H−NMRの分析結果を次に示す。
N−メチルピペリジン20.4g(0.21モル)、2−ブロモエタノール30.0g(0.24モル)及びアセトニトリル57.0gからなる混合物を、80℃で24時間攪拌して反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を濃縮し、残渣にアセトニトリル40.0g及びn−ヘキサン20.0gを加えて−20℃に冷却し、濾過した。濾滓を減圧下に乾燥して、N−(2−ヒドロキシエチル)−N−メチルピペリジニウム=ブロミド35.5g(収率77.0%)を得た。
得られたN−(2−ヒドロキシエチル)−N−メチルピペリジニウム=ブロミド27.9g(0.12モル)を水28.0gに溶解させた。得られた水溶液をリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド水溶液50.6g(0.12モル)と混合し、次いで1時間室温で攪拌して反応させた。反応液を静置した後、分液して得られたオイル層を1回目水55.0g、2回目水50.9gで洗浄した。その後オイル層に含まれる水を減圧下で除去して液体のN−(2−ヒドロキシエチル)−N−メチルピペリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド44.1g(収率83.9%)を得た。
得られたN−(2−ヒドロキシエチル)−N−メチルピペリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド30.0g(0.071モル)と1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン34.3g(0.213モル)との混合物を、60℃で12時間攪拌して反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を濃縮し、油状のN−(2−トリメチルシロキシエチル)−N−メチルピペリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド35.3g(収率100%)を得た。得られたN−(2−トリメチルシロキシエチル)−N−メチルピペリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの1H−NMR及び融点の分析結果を次に示す。
実施例4のN−メチルピペリジン及び2−ブロモエタノールをそれぞれN−メチルピロリジン及び2−クロロエタノールに代えた以外は実施例4と同様な操作をして、固体のN−(2−トリメチルシロキシエチル)−N−メチルピロリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを得た。得られたN−(2−トリメチルシロキシエチル)−N−メチルピロリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの1H−NMR及び融点の分析結果を次に示す。
N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−N−メチルアミン23.8g(0.20モル)、臭化ヘキシル39.6g(0.24モル)及びアセトニトリル50gからなる混合物を、80℃で48時間攪拌して反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を濃縮し、残渣にメチルエチルケトン60gを加えて固形物を洗浄し、濾過した。濾滓を減圧下に乾燥してN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−N−メチル−N−ヘキシルアンモニウム=ブロミド34.1g(収率60.1%)を得た。
得られたN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−N−メチル−N−ヘキシルアンモニウム=ブロミド34.1g(0.12モル)を水100gに溶解させた。得られた水溶液をリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド水溶液48.9g(0.12モル)と混合し、次いで1時間室温で攪拌して反応させた。反応液を静置した後、分液して得られたオイル層を水50gで2回洗浄した。その後オイル層に含まれる水を減圧下で除去して液体のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−N−メチル−N−ヘキシルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド43.7g(収率75.2%)を得た。
得られたN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−N−メチル−N−ヘキシルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド10.0g(0.021モル)と1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン10.0g(0.062モル)との混合物を、60℃で12時間攪拌して反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を濃縮し、油状のN,N−ビス(2−トリメチルシロキシエチル)−N−メチル−N−ヘキシルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド13.0g(収率100%)を得た。得られたN,N−ビス(2−トリメチルシロキシエチル)−N−メチル−N−ヘキシルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの1H−NMRの分析結果を次に示す。
N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−N−メチルアミン23.8g(0.20モル)、臭化ラウリル59.8g(0.24モル)及びアセトニトリル70gからなる混合物を、80℃で48時間攪拌して反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を濃縮し、残渣にメチルエチルケトン80.0gを加えて固形物を洗浄し、濾過した。濾滓を減圧下に乾燥してN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−N−メチル−N−ドデシルアンモニウム=ブロミド54.1g(収率73.5%)を得た。
得られたN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−N−メチル−N−ドデシルアンモニウム=ブロミド54.1g(0.15モル)を水150gに溶解させた。得られた水溶液をリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド水溶液60.0g(0.15モル)と混合し、次いで1時間室温で攪拌して反応させた。反応液を静置した後、分液して得られたオイル層を水75gで2回洗浄した。その後オイル層に含まれる水を減圧下で除去して液体のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−N−メチル−N−ドデシルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド58.0g(収率69.5%)を得た。
得られたN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−N−メチル−N−ドデシルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド10.0g(0.018モル)と1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン8.5g(0.053モル)との混合物を、60℃で12時間攪拌して反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を濃縮し、油状のN,N−ビス(2−トリメチルシロキシエチル)−N−メチル−N−ドデシルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド12.5g(収率100%)を得た。得られたN,N−ビス(2−トリメチルシロキシエチル)−N−メチル−N−ドデシルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの1H−NMRの分析結果を次に示す。
ピリジン2.8g(0.035モル)、(ヨードメチル)トリメチルシラン7.7g(0.036モル)及びアセトニトリル8.4gからなる混合物を、60℃で7時間攪拌して反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を濃縮し、残渣にアセトニトリル5.0g及びトルエン5.0gを加えて−20℃に冷却し、濾過した。濾滓を0℃に冷却したヘキサン5.0gで2回洗浄し、減圧下に乾燥して1−(トリメチルシリルメチル)ピリジニウム=ヨージド5.6g(収率53%)を得た。
得られた1−(トリメチルシリルメチル)ピリジニウム=ヨージド5.6g(0.019モル)を水5.6gに溶解させた。得られた水溶液をリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド水溶液7.8g(0.019モル)と混合し、次いで1時間室温で攪拌して反応させた。反応液を静置した後、分液して得られたオイル層を水8.6gで2回洗浄した。その後オイル層に含まれる水を減圧下で除去して液体の1−(トリメチルシリルメチル)ピリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド7.0g(収率82%)を得た。得られた1−(トリメチルシリルメチル)ピリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの1H−NMRの分析結果を次に示す。
特開2004−256461に記載された方法で合成した1−(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド10.0g(0.025モル)と1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン12.0g(0.074モル)との混合物を、60℃で12時間攪拌して反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を濃縮し、油状の1−(2−トリメチルシロキシエチル)ピリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド10.8g(収率91.6%)を得た。得られた1−(2−トリメチルシロキシエチル)ピリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの1H−NMRの分析結果を次に示す。
2−ピリジンメタノール50.0g(0.46モル)、臭化オクチル106.2g(0.55モル)及びアセトニトリル80gからなる混合物を、85℃で60時間攪拌して反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を濃縮し、残渣にメチルエチルケトン223.1gを加えて固形物を洗浄し、濾過した。濾滓を減圧下に乾燥して2−ヒドロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=ブロミド114.7g(収率82.8%)を得た。
得られた2−ヒドロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=ブロミド30.0g(0.099モル)を水60.0gに溶解させ、活性炭1.5gを加え室温で1時間攪拌した。活性炭を濾過して除き、濾残を水50gにて洗浄した。濾液及び洗浄液をリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド水溶液40.4g(0.099モル)に加え、次いで1時間室温で攪拌して反応させた。反応液を静置した後、分液して得られたオイル層を水52.7gで2回洗浄した。その後オイル層に含まれる水を減圧下で除去して液体の2−ヒドロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド48.5g(収率97.2%)を得た。
得られた2−ヒドロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド21.7g(0.043モル)と1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン20.9g(0.13モル)のと混合物を、60℃で6時間攪拌して反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を濃縮し、残渣に活性炭1.3g及びアセトニトリル75.6g加えて室温で1時間攪拌した。活性炭を濾過して除き、濾液を減圧下で濃縮し油状の2−トリメチルシロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド23.8g(収率95.9%)を得た。得られた2−トリメチルシロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの1H−NMRの分析結果を次に示す。
実施例10と同様にして得た乾燥2−ヒドロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=ブロミド30.0g(0.099モル)を水49.0gに溶解させ、活性炭1.5gを加え室温で1時間攪拌した。活性炭を濾過して除き、濾残を水50gにて洗浄する。濾液及び洗浄液をヘキサフルオロリン酸カリウム18.3g(0.099モル)に加え、次いで3時間室温で攪拌して反応させた。反応液を静置した後、分液して得られたオイル層を水52.7gで2回洗浄した。その後オイル層に含まれる水を減圧下で除去して液体の2−ヒドロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=ヘキサフルオロホスフェート32.3g(収率88.5%)を得た。
得られた2−ヒドロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=ヘキサフルオロホスフェート17.9g(0.049モル)、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン23.6g(0.15モル)及びアセトニトリル23.6gからなる混合物を、60℃で6時間攪拌して反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を濃縮し、残渣に活性炭1.1g及びアセトニトリル64.3g加えて室温で1時間攪拌した。活性炭を濾過して除き、濾液を減圧下で濃縮し、残渣にジエチルエーテル105gを加えて固形物を洗浄し、濾過した。濾滓を減圧下に乾燥して、2−トリメチルシロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=ヘキサフルオロホスフェート19.6g(収率91.5%)を得た。得られた2−トリメチルシロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=へキサフルオロホスフェートの1H−NMRの分析結果及び融点を次に示す。
実施例10の2−ピリジンメタノールを3−ピリジンメタノールに代えた以外は実施例10と同様な操作をして、油状の3−トリメチルシロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを得た。得られた3−トリメチルシロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの1H−NMRの分析結果を次に示す。
実施例10の2−ピリジンメタノールを4−ピリジンメタノールに代えた以外は実施例10と同様な操作をして、油状の4−トリメチルシロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを得た。得られた4−トリメチルシロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの1H−NMRの分析結果を次に示す。
酢酸エチル100重量部、これに本発明のオニウム塩であるN−(2−トリメチルシロキシエチル)−N,N,N−トリメチルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド1重量部を溶解してコート液を調整した。本コ−ト液をポリテトラフルオロエチレン(商品名テフロン(登録商標))シート上にバーコーダを用いて乾燥厚み約10μmの厚みでコートし、60℃で3分間加熱させて試験片を作成した。得られた試験片を23℃、50%RHの雰囲気中に3時間保持した後、23℃、50%RHで試験片の表面抵抗値を測定した。その結果を表1に示す。
応用例1のN−(2−ヒドロキシエチル)−N,N,N−トリメチルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの代わりに表1に示す本発明のオニウム塩を用いた以外は、応用例1と同様にして試験片を作成し、かかる試験片の表面抵抗値を応用例1と同様にして測定した。その結果を表1に示す。
Claims (2)
- N,N−ビス(2−トリメチルシロキシエチル)−N−メチル−N−ヘキシルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ビス(2−トリメチルシロキシエチル)−N−メチル−N−ドデシルアンモニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、2−トリメチルシロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、2−トリメチルシロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=へキサフルオロホスフェート、3−トリメチルシロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド又は4−トリメチルシロキシメチル−1−オクチルピリジニウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド。
- 式(1):
Q + ・A − (1)
(式中、Q + は下記式(2)又は(4)で表されるオニウムカチオンを示し、A − はビス(ペルフルオロアルキルスルホニル)イミドアニオン又はヘキサフルオロフォスフェートアニオンを示す。)で表されるオニウム塩を含有することを特徴とするフッ素樹脂用帯電防止剤。
式(2):
−(CH 2 ) m OSi(R 4 ) 3 (3)
(式中、R 4 は炭素数1〜4のアルキル基を示す。mは1〜4の整数である。)で表されるトリアルキルシロキシアルキル基を示すか、又はR 1 、R 2 及びR 3 のいずれか2つが互いに結合して窒素原子と一緒になって環を形成する。但し当該環が芳香環であるときは、R 1 、R 2 及びR 3 のうち当該環を形成しないものは存在しない。mは前記に同じ。Yは存在しないか又は酸素原子である。)で表されるオニウムカチオン。
式(4):
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