JPH06172502A - ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法 - Google Patents
ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法Info
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- JPH06172502A JPH06172502A JP4325442A JP32544292A JPH06172502A JP H06172502 A JPH06172502 A JP H06172502A JP 4325442 A JP4325442 A JP 4325442A JP 32544292 A JP32544292 A JP 32544292A JP H06172502 A JPH06172502 A JP H06172502A
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Abstract
ゴマーを触媒の存在下又は不存在下、エーテル系化合物
中で脱水重縮合後、得られる固有粘度が0.10〜5.
0g/dlであるポリヒドロキシカルボン酸の反応溶液
を冷却し、該ポリマー固体状物を析出させ取り出すポリ
ヒドロキシカルボン酸の製造方法。 【効果】 直接脱水重縮合法により高分子量のポリヒ
ドロキシカルボン酸の固体状物を容易に得ることがで
き、重合から単離まで一環した溶剤で製造できる。
Description
代替の生分解性ポリマーとして有用なポリヒドロキシカ
ルボン酸の製造方法に関する。
物理的性能、化学的性能が優れているばかりでなく、他
に害を与える事なく自然環境下で分解され、最終的には
微生物によって水と炭酸ガスになるという生分解性の機
能を有しており、最近医療用材料や汎用樹脂代替等、様
々な分野で特に注目されているプラスチックである。
法としては、ヒドロキシカルボン酸、例えば、乳酸、グ
リコール酸の場合は、脱水二量化し一旦環状二量体を得
た後、触媒(Sn系触媒)の存在下開環溶融重合する事
で高分子のポリマーが得られる事が知られている。しか
し、この方法では反応の操作が複雑であり、得られたポ
リマーは高価であるばかりでなく、又該製造法が溶融重
合後そのままペレットとして製品を得る方法であるた
め、得られる該ポリマー形態はペレット状に制約され
る。又、ヒドロキシカルボン酸の種類によっては、環状
二量体を形成しないものがあり、この場合はこの方法は
使用できない。
ゴマーから直接脱水縮合法によって、ポリヒドロキシカ
ルボン酸を得る方法が幾つか開示されている(特開昭5
9−096123号、特開昭61−028521号)。
る該ポリマーの固有粘度は約0.3程度が限界で十分な
機械物性を有さず、その用途、目的によっては使用が制
限される場合がある。
して、他の樹脂とのブレンド及びフィラーとのコンパウ
ンドを行う場合、ペレットでは不都合な場合があり、用
途によってはポリマーの形体として固体状物が好ましい
場合がある。
状物を得る為には、一旦ポリマーを良溶媒に溶解した
後、非あるいは貧溶媒を添加しポリマーを析出させ取り
出す方法が知られているが、該ポリマーにこの方法を適
用しても、析出するポリマーがゲル状物となり、攪拌が
困難になったり、釜に付着したりする等の問題を生じる
等幾つかの問題点がある。
沈澱したポリマーが微粒子に分割されるように乱流剪断
力の影響下に沈澱剤と接触させ、該ポリマーの精製及び
単離を同時に行う方法が特開昭63−254128号に
開示されている。しかしながら、この方法においては特
殊な装置を使用しなければならず、過大な設備費を要す
る等の欠点を有する。
レンやフタル酸ジエチレンエステルの溶剤に加熱溶解し
た後冷却し、かかる溶剤を除去する方法(特開昭58−
206637号、特開昭61−042531号)が開示
されているが、重縮合時の溶媒とは異なる溶媒あるいは
ポリマーの粉末を得るために新たな溶媒を用いており、
工程が煩雑となり工業的に不利である。
ポリヒドロキシカルボン酸においては、その重合法は溶
融重合法に制限されており、しかもその後の処理をしな
い限りその形状はペレツト状に制限される。又、固体状
物を得るためには、溶融重合後、得られる該ポリマーの
ペレットを更に上記に示すような方法で処理を行わなけ
ればならず、余分な操作、装置、時間、コストを必要と
する。
リマーを得るためには、ヒドロキシカルボン酸から一旦
経由する環状二量体(ラクタイド)の単離精製を高度に
必要とし、そのため得られるポリマーは必然的に高価な
ものにならざるを得なく、そのポリマー組成も限られて
いるのが現状である。
ロキシカルボン酸を工業的に効率良く、しかも安価に製
造する方法に関し鋭意検討した結果、特殊な溶媒を用い
ることによって、直接脱水重縮合法により高分子量の該
ポリマーを得ることができ、更にその反応溶液から直
接、容易に該ポリマーの固体状物を得る事ができること
を見出し本発明を完成したものである。すなわち、ヒド
ロキシカルボン酸類又はそれらのオリゴマーを触媒の存
在下又は不存在下、一般式(1)(化3)
ハロゲン置換フェニル基、又はC1〜C5のアルキル基置
換フェニル基、又はC1〜C5のアルコキシ基置換フェニ
ル基を示し、Xは水素原子、ハロゲン原子、又はC1〜
C5のアルキル基、又はC1〜C5のアルコキシ基を示
し、qは1〜5の整数であり、各々同じであっても異な
っていてもよい。〕で表されるエーテル系化合物中で脱
水重縮合後、得られる一般式(2)(化4)
はC1〜C6の飽和炭化水素を示し、各々同じであっても
異なっていてもよい。a、bは0又は1〜6の整数を示
し、a=0の場合bは1〜6の整数、b=0の場合aは
1〜6の整数を示す。m、nは0又は1以上の整数を示
し、m=0の場合nは1以上の整数、n=0の場合mは
1以上の整数を示す。〕で表される固有粘度が0.10
〜5.0g/mlであるポリヒドロキシカルボン酸の反
応溶液を冷却し、該ポリマー固体状物を析出させ取り出
す事を特徴とするポリヒドロキシカルボン酸の製造方法
である。
発明において、重合に使用されるヒドロキシカルボン酸
及びそれらのオリゴマーは、具体的には、2−ヒドロキ
シエタノイックアシッド、2−ヒドロキシプロパノイッ
クアシッド、2−ヒドロキシブタノイックアシッド、2
−ヒドロキシペンタノイックアシッド、2−ヒドロキシ
ヘキサノイックアシッド、2−ヒドロキシヘプタノイッ
クアシッド、2−ヒドロキシオクタノイックアシッド、
2−ヒドロキシ−2−メチルプロパノイックアシッド、
2−ヒドロキシ−2−メチルブタノイックアシッド、2
−ヒドロキシ−2−エチルブタノイックアシッド、2−
ヒドロキシ−2−メチルペンタノイックアシッド、2−
ヒドロキシ−2−エチルペンタノイックアシッド、2−
ヒドロキシ−2−プロピルペンタノイックアシッド、2
−ヒドロキシ−2−ブチルペンタノイックアシッド、2
−ヒドロキシ−2−メチルヘキサノイックアシッド、2
−ヒドロキシ−2−エチルヘキサノイックアシッド、2
−ヒドロキシ−2−プロピルヘキサノイックアシッド、
2−ヒドロキシ−2−ブチルヘキサノイックアシッド、
2−ヒドロキシ−2−ペンチルヘキサノイックアシッ
ド、2−ヒドロキシ−2−メチルヘプタノイックアシッ
ド、2−ヒドロキシ−2−メチルヘプタノイックアシッ
ド、2−ヒドロキシ−2−エチルヘプタノイックアシッ
ド、2−ヒドロキシ−2−プロピルヘプタニックアシッ
ド、2−ヒドロキシ−2−ブチルヘプタノイックアシッ
ド、2−ヒドロキシ−2−ペンチルヘプタノイックアシ
ッド、2−ヒドロキシ−2−ヘキシルヘプタノイックア
シッド、2−ヒドロキシ−2−メチルオクタノイックア
シッド、2−ヒドロキシ−2−エチルオクタノイックア
シッド、2−ヒドロキシ−2−プロピルオクタノイック
アシッド、2−ヒドロキシ−2−ブチルオクタノイック
アシッド、2−ヒドロキシ−2−ペンチルオクタノイッ
クアシッド、2−ヒドロキシ−2−ヘキシルオクタノイ
ックアシッド、2−ヒドロキシ−2−ヘプチルオクタノ
イックアシッド、3−ヒドロキシプロパノイックアシッ
ド、3−ヒドロキシブタノイックアシッド、3−ヒドロ
キシペンタノイックアシッド、3−ヒドロキシヘキサノ
イックアシッド、3−ヒドロキシヘプタノイックアシッ
ド、3−ヒドロキシオクタノイックアシッド、3−ヒド
ロキシ−3−メチルブタノイックアシッド、3−ヒドロ
キシ−3−メチルペンタノイックアシッド、3−ヒドロ
キシ−3−エチルペンタノイックアシッド、3−ヒドロ
キシ−3−メチルヘキサノイックアシッド、3−ヒドロ
キシ−3−エチルヘキサノイックアシッド、3−ヒドロ
キシ−3−プロピルヘキサノイックアシッド、3−ヒド
ロキシ−3−メチルヘプタノイックアシッド、3−ヒド
ロキシ−3−エチルヘプタノイックアシッド、3−ヒド
ロキシ−3−プロピルヘプタノイックアシッド、3−ヒ
ドロキシ−3−ブチルヘプタノイックアシッド、3−ヒ
ドロキシ−3−メチルオクタノイックアシッド、3−ヒ
ドロキシ−3−エチルオクタノイックアシッド、3−ヒ
ドロキシ−3−プロピルオクタノイックアシッド、3−
ヒドロキシ−3−ブチルオクタノイックアシッド、3−
ヒドロキシ−3−ペンチルオクタノイックアシッド、4
−ヒドロキシブタノイックアシッド、4−ヒドロキシペ
ンタノイックアシッド、4−ヒドロキシヘキサノイック
アシッド、4−ヒドロキシヘプタノイックアシッド、4
−ヒドロキシオクタノイックアシッド、4−ヒドロキシ
−4−メチルペンタノイックアシッド、4−ヒドロキシ
−4−メチルヘキサノイックアシッド、4−ヒドロキシ
−4−エチルヘキサノイックアシッド、4−ヒドロキシ
−4−メチルヘプタノイックアシッド、4−ヒドロキシ
−4−エチルヘプタノイックアシッド、4−ヒドロキシ
−4−プロピルヘプタノイックアシッド、4−ヒドロキ
シ−4−メチルオクタノイックアシッド、4−ヒドロキ
シ−4−エチルオクタノイックアシッド、4−ヒドロキ
シ−4−プロピルオクタノイックアシッド、4−ヒドロ
キシ−4−ブチルオクタノイックアシッド、5−ヒドロ
キシペンタノイックアシッド、5−ヒドロキシヘキサノ
イックアシッド、5−ヒドロキシヘプタノイックアシッ
ド、5−ヒドロキシオクタノイックアシッド、5−ヒド
ロキシ−5−メチルヘキサノイックアシッド、5−ヒド
ロキシ−5−メチルヘプタノイックアシッド、5−ヒド
ロキシ−5−エチルヘプタノイックアシッド、5−ヒド
ロキシ−5−メチルオクタノイックアシッド、5−ヒド
ロキシ−5−エチルオクタノイックアシッド、5−ヒド
ロキシ−5−プロピルオクタノイックアシッド、6−ヒ
ドロキシヘキサノイックアシッド、6−ヒドロキシヘプ
タノイックアシッド、6−ヒドロキシオクタノイックア
シッド、6−ヒドロキシ−6−メチルヘプタノイックア
シッド、6−ヒドロキシ−6−メチルオクタノイックア
シッド、6−ヒドロキシ−6−エチルオクタノイックア
シッド、7−ヒドロキシヘプタノイックアシッド、7−
ヒドロキシオクタノイックアシッド、7−ヒドロキシ−
7−メチルオクタノイックアシッド、8−ヒドロキシオ
クタノイックアシッド等の脂肪族ヒドロキシカルボン酸
及びそれらから誘導されるオリゴマーであり、一種又は
二種以上の混合物を用いても良い。又それらヒドロキシ
カルボン酸及びそれらオリゴマーの中には光学炭素を有
し、各々D体、L体、D/L体の形態をとる場合がある
が、本発明方法においては、その形態には何ら制限はな
い。
するポリマーの重合度(固有粘度)によって添加した
り、しなかったり任意に選択することができる。低分子
量のポリマーを製造する場合(固有粘度が約0.3未
満)は、触媒を添加しても、しなくても目的とするポリ
マーを容易に得ることができる。一方、高分子量(固有
粘度が約0.3以上)ポリマーを製造する場合は、反応
時間(反応速度)の関係上触媒を用いる方が好ましい。
表I、II、III、IV、V族の金属、あるいはそれ
らの塩が挙げられる。例えば、亜鉛、錫、アルミニウ
ム、マグネシウム等の金属、酸化錫、酸化アンチモン、
酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化
チタン等の金属酸化物、塩化亜鉛、塩化第一錫、臭化第
二錫、フッ化アンチモン、塩化亜鉛、塩化マグネシウ
ム、塩化アルミニウム等の金属ハロゲン化物、硫酸錫、
硫酸亜鉛、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、水酸化錫、水
酸化亜鉛等の水酸化物、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、
炭酸カルシウム等の炭酸塩、酢酸錫、オクタン酸錫、乳
酸錫、酢酸亜鉛、酢酸アルミニウム等の有機カルボン酸
塩、トリフルオロメタンスルホン酸錫、p−トルエンス
ルホン酸錫等の有機スルホン酸塩等が挙げられる。
金属の有機金属酸化物又はチタニウムイソプロポキサイ
ド等の上記金属の金属アルコキサイド又はジエチル亜鉛
等の上記金属のアルキル金属又はダウエックス、アンバ
ーライト等のイオン交換樹脂等が挙げられる。その使用
量は、上記ヒドロキシカルボン酸又はそれらのオリゴマ
ーの0.0001〜10重量%が良い。本発明で示す脱
水重縮合の条件は、常圧下、減圧下のいずれでも良く、
使用する溶媒の還流温度までの範囲をとることが出来、
好ましくは50〜220℃、より好ましくは100〜1
70℃が良い。50℃未満では、反応によって生成する
水を反応系外へ除去する効率が悪くなるため反応速度が
著しく低下する。また220℃を越える温度ではポリマ
ーの劣化を生じ、そのため反応液に着色を生じ、得られ
る製品の品質を悪化させることがあるため好ましくな
い。
抑えるために着色防止剤を添加して重縮合反応を行って
も良い。使用される着色防止剤としては、リン酸、リン
酸トリフェニル、ピロリン酸、亜リン酸、亜リン酸トリ
フェニル等のリン化合物が好ましい。その添加量は、ポ
リマーに対して0.01〜5重量%、より好ましくは
0.5〜2重量%である。0.01重量%以下では、着
色防止剤効果が小さくなり、5重量%以上では、着色防
止剤効果においては、なんの効果もないばかりではな
く、重合度が上がらなくなる場合が生じる。
いては、該反応が脱水重縮合であるため、高分子量のポ
リマーを得るためには、反応進行と共に生成する水を系
外へ除去できるような装置にする必要がある。生成水の
除去方法としては、還流する溶剤と水の混合物をそのま
ま系外へ除去したり、その混合物を脱水装置に通し、乾
燥した溶剤を再び系内へ戻す方法等を用いることが出来
る。
ュラーシーブス(3A,4A,5A等)、シリカゲル等
の無機乾燥剤;水酸化二リン、五酸化リン、水素化カル
シウム、水素化ナトリウム、水素化リチウム等の金属水
素化物;ナトリウム、リチウム、カリウム、カルシウム
等のアルカリ金属及びアルカリ土類金属を詰めた脱水塔
を用いて留出する溶剤の乾燥を行うことが出来る。又、
蒸留分離能力を備えた装置を用いて還留する溶剤中の水
分を分離除去する方法を用いたり、又は還留流出物を一
旦反応系外へ流出させた後、蒸留分離し、脱水された溶
剤を反応系内へ戻す方法を用いたりする事もでき、反応
系内へ戻す溶剤中の水分が実質上除去されていれば良
く、何らその方法に制限はない。
表されるエーテル系化合物は、アルコキシベンゼン類、
ジフェニルエーテル類が挙げられる。アルコキシベンゼ
ン類としては、アニソール、エトキシベンゼン、プロポ
キシベンゼン、ブトキシベンゼン、ペントキシベンゼ
ン、2,4−ジメトキシベンゼン、2−クロロメトキシ
ベンゼン、2−ブロモメトキシベンゼン、4−クロロメ
トキシベンゼン、4−ブロモメトキシベンゼン、2,4
−ジクロロメトキシベンゼン等が挙げられる。
ルエーテル、4,4’−ジメチルジフェニルエーテル、
3,3’−ジメチルジフェニルエーテル、3−メチルジ
フェニルエーテル等のアルキル置換ジフェニルエーテ
ル、4,4’−ジブロモジフェニルエーテル、4,4’
−ジクロロジフェニルエーテル、4−ブロモジフェニル
エーテル、4−メチル−4−ブロモジフェニルエーテル
等のハロゲン置換ジフェニルエーテル、4−メトキシジ
フェニルエーテル、4,4’−ジメトキシジフェニルエ
ーテル、3,3’−ジメトキシジフェニルエーテル、4
−メチル−4’−メトキシジフェニルエーテル等のアル
コキシ置換ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン、キサ
ンテン等の環状ジフェニルエーテル等が挙げられる。好
ましくはアソニール、ジフェニルエーテル等が良い。
又、これらは一種又は二種以上の混合物でもよく何ら制
限はない。
量%になるような範囲で行うことができるが、好ましく
はポリマー濃度が5〜50重量%になるような範囲が良
い。70重量%より多いと該ポリマーを加熱溶解した時
の粘度が極端に高くなり、移液などの取り扱いや攪拌等
の操作が困難になる場合が生じる。逆に3重量%より低
い場合は、反応及び後処理等には問題はないが、容積効
率が悪く生産性の面で不利である。
般式(2)で表されるポリヒドロキシカルボン酸の反応
溶液から該ポリマー固体状物を冷却析出させた後、溶剤
を除去することよって該ポリマーを取り出すことが出来
る。
20℃から使用する溶媒の融点までの範囲で行うことが
出来るが、好ましくは100℃から20℃の範囲が良
い。120℃を越える温度では、ポリマーの劣化等の品
質上の問題や、ポリマーの溶媒への溶解による取り出し
収率低下の問題が生じる。又20℃未満では冷却する為
の過剰な労力が必要となりコスト的に好ましくない。
冷却析出させて得られる該ポリマーの固体状物の形状
は、冷却析出させる際の条件(ポリマー濃度、ポリマー
の重合度)によって異なり、粉末状、顆粒状、粒状、フ
レーク状、ブロック状等の形状を有する場合があり、そ
の嵩密度がほぼ0.05〜0.60g/mlの範囲を有
するものが得られる。
させる際のポリマー濃度が高くなるほど、得られる固形
状物(粒径)は大きくなり、粉末状からブロック状、更
には塊状になる傾向を示す。これは重合度、ポリマー濃
度の上昇に伴う析出時のポリマー液粘度の上昇により、
一旦析出したポリマーの一次粒子同士が付着し二次粒子
を形成することによるものと思われる。従って、実際に
工業的には、取り扱いの容易な粒形を有する固体状物を
得る場合には、冷却析出させる際のポリマー濃度を制御
する手法を選択し、その濃度によって所望の固体状物を
得ることが出来る。
の場合、ポリマー濃度が40重量%の時は、冷却析出し
て得られる固体状物は塊となるが、30重量%ではブロ
ック状やフレーク状、20重量%以下では顆粒状や粉末
状となる。又、分子量が固有粘度 η=0.80の場
合、ポリマー濃度が35重量%程度でも粉末状の固体状
物が得られる。
るが、本発明は以下に記載する方法及び装置に限定され
るものではない。固有粘度(ηinh)は下記式(数
1)
下時間 c =溶媒100ml中のポリマー固形分のグラム数で
表した濃度 0.1gポリマー固形分/ジクロロメタン100mlの
濃度、温度20℃で測定した。
3時間系外へ水を除去しながら加熱攪拌した後、アニソ
ール325g、錫粉0.4gを加え、モレキュラーシー
ブス3A30gを詰めたディーンスタックを反応装置に
備え付け、還流する溶剤がモレキュラーシーブスを通っ
て系内へ戻るようにした。130℃/12mmHgで2
5時間反応を行った。反応終了後、濾過し50℃まで冷
却しポリマーを析出させた。これを濾過し溶剤を分離除
去し白色の粉末状ポリマー55gを得た。それぞれ収率
92%、固有粘度1.10、嵩密度0.25g/mlで
あった。
いた他は、実施例1と同様の方法で行った結果、白色の
粉末ポリマー57gを得た。収率95%、固有粘度1.
45、嵩密度0.35g/mlであった。
D,L−乳酸9.0gを用いた他は、実施例2と同様に
して行った結果、白色粉末ポリマー26.9gを得た。
収率83%、固有粘度1.50、嵩密度0.31g/m
lであった。
70%−グリコール酸3.9gを用いた他は、実施例1
と同様にして行った結果、淡黄色固体22.0gを得
た。収率85%、固有粘度0.98、嵩密度0.37g
/mlであった。
D,L−3−ヒドロキシ−n−ブチリックアシッド3.
75gを用いた他は、実施例2と同様の方法で行った結
果、白色の固体21.5gを得た。収率83%、固有粘
度0.80、嵩密度0.32g/mlであった。
D,L−4−ヒドロキシ−n−ブチリックアシッド3.
75gを用いた他は、実施例2と同様の方法で行った結
果、白色の固体21.0gを得た。収率81%、固有粘
度0.86、嵩密度0.19g/mlであった。
はそれらのオリゴマーから特定の溶剤を用いることによ
って、直接脱水重縮合法により高分子量の該ポリマーの
固体状物を容易に得ることができ、重合から単離まで一
環した溶剤で製造できる工業的に有用なポリヒドロキシ
カルボン酸の製造方法である。
Claims (2)
- 【請求項1】 ヒドロキシカルボン酸類又はそれらのオ
リゴマーを触媒の存在下又は不存在下、一般式(1)
(化1) 【化1】 〔式中、RはC1〜C5のアルキル基、又はハロゲン置換
フェニル基、又はC1〜C5のアルキル基置換フェニル
基、又はC1〜C5のアルコキシ基置換フェニル基を示
し、Xは水素原子、ハロゲン原子、又はC1〜C5のアル
キル基、又はC1〜C5のアルコキシ基を示し、qは1〜
5の整数であり、各々同じであっても異なっていてもよ
い。〕で表されるエーテル系化合物中で脱水重縮合後、
得られる一般式(2)(化2) 【化2】 〔式中、R1、R2、R3、R4は水素原子又はC1〜C6の
飽和炭化水素を示し、各々同じであっても異なっていて
もよい。a、bは0又は1〜6の整数を示し、a=0の
場合bは1〜6の整数、b=0の場合aは1〜6の整数
を示す。m、nは0又は1以上の整数を示し、m=0の
場合nは1以上の整数、n=0の場合mは1以上の整数
を示す。〕で表される固有粘度が0.10〜5.0g/
dlであるポリヒドロキシカルボン酸の反応溶液を冷却
し、該ポリマー固体状物を析出させ取り出す事を特徴と
するポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。 - 【請求項2】 反応溶液の濃度が3〜50重量%の範囲
である請求項1記載の方法。
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---|---|---|---|
JP04325442A JP3075644B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06172502A true JPH06172502A (ja) | 1994-06-21 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP04325442A Expired - Lifetime JP3075644B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3075644B2 (ja) |
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