JPH083119A - 炭酸ジフエニルの精製方法 - Google Patents

炭酸ジフエニルの精製方法

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JPH083119A
JPH083119A JP7164487A JP16448795A JPH083119A JP H083119 A JPH083119 A JP H083119A JP 7164487 A JP7164487 A JP 7164487A JP 16448795 A JP16448795 A JP 16448795A JP H083119 A JPH083119 A JP H083119A
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ヨハン・レヒナー
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C68/00Preparation of esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C68/08Purification; Separation; Stabilisation

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  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明は、70重量%を超える炭酸ジフェニ
ル(DPC)から成る蒸留可能な留分を有する粗製生成
物を使用し、そしてそれらを溶融液から分別して結晶化
する(分別溶融液結晶化)、炭酸ジフェニル製造の粗製
生成物からの炭酸ジフェニルの精製方法を提供する。 【効果】 本発明による方法は、種々の製造方法からの
炭酸ジフェニル粗製生成物の精製のために、これらが全
く異なる性質の不純物及び副生成物を含むにも拘わら
ず、適切である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、70重量%を超える炭酸ジフェ
ニル(DPC)から成る蒸留可能な留分を有する粗製生
成物を使用し、そしてそれらを溶融液から分別して結晶
化する(分別溶融液結晶化)、炭酸ジフェニル製造の粗
製生成物からの炭酸ジフェニルの精製方法を提供する。
【0002】炭酸ジフェニルは、例えば、等モル量の水
性水酸化ナトリウム溶液の存在下でフェノールをホスゲ
ンと反応させることによって、触媒の存在下でフェノー
ルをホスゲン化することによって、フェノールと炭酸ジ
メチルとのエステル交換又はフェノールの酸化カルボニ
ル化によって製造することができる。
【0003】炭酸ジフェニルは、製造しそして蒸留、水
によるフェノールの抽出によって又は結晶化によって精
製することができる(BR−A 1 096 936、
US−A− 4,013,702、US−A− 5,2
39,106)。
【0004】結晶化方法は例えばUS−A− 5,23
9,106中に述べられている。この方法は種々の欠点
を示す。
【0005】結晶化から得られるのは純粋な炭酸ジフェ
ニルではなくてフェノールとの付加物であるので、結晶
化された生成物は更なる処理段階において蒸留によって
精製しなければならない。この方法は、低い固体含量、
即ち低い炭酸ジフェニル含量を有する粗製混合物を処理
するためだけに使用されるであろう。何故ならば、この
ような混合物は他のやり方では取り扱うことが不可能だ
からである。
【0006】かくして、結晶化のための抽出(educ
t)物質は、70重量%未満の、好ましくは50重量%
よりも多くない炭酸ジフェニル含量を有するに過ぎず
(上記引用文献、2欄、40〜53行及び実施例5)、
その結果結晶スラリーはなお濾過によって母液から十分
に分離することができる。
【0007】今日の工業的合成は明らかにもっと高い炭
酸ジフェニル含量を有する粗製生成物を生成させるの
で、これはそれだけ益々不利である。
【0008】分別溶融液結晶化による、蒸留可能な留分
に対して70重量%を超える高められた炭酸ジフェニル
含量を有する炭酸ジフェニル製造の粗製生成物からの炭
酸ジフェニル(DPC)の精製方法がここに見い出され
た。驚くべきことに、本発明による方法は、種々の製造
方法からの炭酸ジフェニル粗製生成物の精製のために、
これらが全く異なる性質の不純物及び副生成物を含むに
も拘わらず、適切である。
【0009】本発明は、分別溶融液結晶化による、蒸留
可能な留分に対して70重量%を超える高められた炭酸
ジフェニル含量を有する炭酸ジフェニル製造の粗製生成
物からの結晶化による炭酸ジフェニルの精製方法であっ
て、精製されるべき溶融液を20〜0.1℃/hの、好
ましくは10〜0.5℃/hの冷却速度で85〜45
℃、好ましくは80〜48℃の範囲において冷却し、残
留溶融液の分離の前に0〜100分の、好ましくは1〜
70分の保持時間を最低冷却液温度で維持し、次に結晶
化された生成物を、20〜0.1℃/hの、好ましくは
10〜0.5℃/hの加熱速度で70〜80℃、好まし
くは72〜79.5℃の最終温度にまで加熱することに
よって溶融させそして、加熱の間に、不純物を含む溶融
液の更なる留分を、より高い温度で生じる純粋なDPC
溶融液から加熱の休止の時に又は加熱の中断なしに分離
することを特徴とする方法を提供する。
【0010】本発明による方法は、以下にリストされた
方法からの炭酸ジフェニル粗製生成物の精製のために使
用することができる。
【0011】フェノールの相界面ホスゲン化において
は、副生成物としてクロロギ酸フェニルエステルを含
む、99重量%を超えるDPCを含む粗製生成物が製造
される。フェノールの直接接触ホスゲン化からは、>9
5重量%のDPCを含む炭酸ジフェニル粗製生成物が得
られる。ここでもまた、クロロギ酸フェニルエステル及
びサリチル酸フェニルエステルが副生成物として製造さ
れる。
【0012】炭酸ジメチル(DMC)とフェノールとの
エステル交換は、例えば、0〜2重量%のDMC、1.
5〜10重量%のフェノール、1〜20重量%の炭酸メ
チルフェニル(MPC)、70〜98重量%の炭酸ジフ
ェニル並びにppm濃度の副生成物例えばサリチル酸フ
ェニルエステル、サリチル酸メチルエステル及びアニソ
ールを含む反応生成物を生成させる。この混合物は、付
加的に随時、触媒又はそれらの残渣、即ち、チタン又は
スズ化合物を含む。
【0013】反応条件、運転時間及び触媒濃度に依存し
て、フェノールの酸化カルボニル化は、20〜90重量
%のフェノール、10〜80重量%のDPC並びに、付
加的に、低濃度の副生成物例えばサリチル酸フェニルエ
ステル、o−フェニルフェノール及びジフェニルエーテ
ルを含むDPC粗製溶液を生成させる。これらの混合物
は、付加的になお、触媒システムの成分、即ち例えば臭
化テトラブチルアンモニウム、ナトリウムフェノラー
ト、マンガン、Co又はCu及びパラジウム化合物を含
む。
【0014】それに関して本発明による精製方法を有利
に行うことができる70〜85重量%のDPCを含む粗
製溶液はまた、フェノールを留去することによって又は
単純な予備結晶化によってこの方法の希薄溶液から得る
こともできる。
【0015】かくして、粗製生成物の蒸留可能な留分中
の炭酸ジフェニルの量は、70重量%を超え、好ましく
は75重量%を超え、特に好ましくは80重量%を超え
る。本発明による結晶化から得られる生成物は、問題な
く取り扱うことができる。それらは、フェノール/炭酸
ジフェニル付加物ではなくそして結果として付加的な蒸
留によって純粋な炭酸ジフェニルに変える必要はない。
【0016】不純な炭酸ジフェニルの分別溶融液結晶化
の本発明による方法は、単一の又は多重の段階の方法と
して不連続的そして連続的の両方で実施することができ
る。本発明による炭酸ジフェニルの精製は、例えば、C
hem.Ing.Techn.57(1985),9
1、Chem.Ing.Techn.63(199
1),881、Ullmann’s Encyclop
edia、第4版、2巻、672頁以降、及び第5版、
32巻、3頁以降、又は1992年8月付けのSulz
er社からの分別結晶化生成物文献中に述べられている
ような結晶化方法を使用して実施することができる。
【0017】静的及び動的懸濁液及びフィルム結晶化方
法、好ましくは動的方法を、炭酸ジフェニルを精製する
ために使用することができる。
【0018】本発明による方法は、例えば、溶融液の再
循環を含む若しくは含まない、脈動を含む及び含まな
い、又は別々の排出を有する区分へのチューブの再分割
を含む及び含まない種々のデザインの多チューブ結晶缶
又は改造されたプレートタイプの熱交換器中で実施する
ことができる。種々のデザインの落下膜結晶缶、例えば
EP−A 218 545から知られているものもまた
使用することができる。使用することができるその他の
装置は、バブルカラム結晶缶、結晶ロール及びベルトを
含む。連続的に運転する適切な結晶化装置に関する更な
る詳細は、EP−A 521 499中に見い出すこと
ができる。
【0019】溶融液の再循環を含む及び含まない種々の
デザインの多チューブ結晶缶、プレートタイプの熱交換
器、又は落下膜結晶缶が、本発明による方法のために好
ましく使用される。
【0020】上で述べた方法に従って製造された炭酸ジ
フェニルの精製のための本発明による方法における結晶
化操作は、自発的核形成及び結晶化核の制御された添加
(播種)の両方によって開始することができる。結晶化
は好ましくは結晶核によって開始される。
【0021】溶融液結晶化によって精製された炭酸ジフ
ェニルを得るための本発明による方法は、蒸留を含む精
製方法を伴うことができる。かくして、溶融液結晶化を
使用する前に、特に必要に応じて触媒を含む反応溶液か
ら炭酸ジフェニルを分離する時には、炭酸ジフェニルを
蒸留しそして引き続いて本発明による溶融液結晶化を実
施することが可能である。
【0022】更にまた、結晶化の完了に際して、小量の
低沸成分を単純な蒸留によって精製された炭酸ジフェニ
ルから除去することもまた可能である。
【0023】存在するすべての触媒は、沈殿及び濾過に
よって炭酸ジフェニルから大部分分離することができ
る。
【0024】本発明による方法はまた、他の単純な結晶
化方法、例えばUS−A 5,239,106中に述べ
られたものと組み合わせることができ、その場合には、
既に炭酸ジフェニルに関して濃縮された混合物が得ら
れ、次にこれらが本発明による方法を使用して更に精製
される。
【0025】本発明による方法を多チューブ結晶缶又は
プレートタイプの熱交換器中で実施する場合には、精製
されるべき溶融液を、20〜0.1℃/hの、好ましく
は10〜0.5℃/hの冷却速度で85〜45℃、好ま
しくは80〜48℃の範囲に冷却する。この冷却相の間
に、結晶化操作を、自発的核形成によって又は核の制御
された添加(播種)によって、好ましくは播種によって
開始する。冷却液の最低温度においては、100分まで
の保持時間が、残留溶融液の分離の前に必要に応じて維
持される。両方の変形例において、保持時間は、0〜1
00分、好ましくは1〜70分である。次に、残留溶融
液を分離し、そして結晶化された生成物を、20〜0.
1℃/hの、好ましくは10〜0.5℃/hの加熱速度
で70〜80℃の、好ましくは72〜79.5℃の最終
温度まで加熱することによって更に精製する。
【0026】精製の有効性を改善するために、この加熱
相の間に更なる休止を行って更なる溶融液留分を分離し
ても良く、そしてこれらの休止に先立って溶融された不
純物を溶融液と一緒に除去しても良い。もう一つの実施
態様においては、残留するにじみ出された不純物を含む
最初に発生する溶融液は、加熱操作の間に加熱の中断な
しで分離しても良く、そしてかくしてより高い温度で生
じる純粋なDPC溶融液から分離される。
【0027】本発明に従って精製された炭酸ジフェニル
は、例えば、エステル交換生成物例えばポリカーボネー
ト(例えばビスフェノールAから)の製造のために使用
することができる。
【0028】
【実施例】以下の実施例においては、分別溶融液結晶化
を実施する。製造された炭酸ジフェニル溶融液を、高さ
が150cmでそして約3cmの内径を有する垂直なジ
ャケット付きのチューブ中に導入しそして、80〜85
℃から始めて、所定の冷却速度(℃/h)に従って冷却
する。次に、この溶融液を炭酸ジフェニル結晶によって
播種する。一度結晶の層が生成されると、残留溶融液を
排出除去し、そして次に結晶の“発汗(sweatin
g)”を、所定の速度で加熱することによって始める
が、この際に更なる溶融液がしたたり出る。この操作は
45〜70℃の温度で終結させ、次いで加熱を続け、チ
ューブ中に残留する結晶を溶融させ、そしてこの精製さ
れた炭酸ジフェニル溶融液を別の容器中に収集する。
【0029】実施例1 フェノールと炭酸ジメチルとのエステル交換から生じそ
して約 1重量%の炭酸ジメチル 5重量%の炭酸メチルフェニル 5重量%のフェノール 84重量%の炭酸ジフェニル 5重量%のチタンテトラフェノラート を含む反応生成物を、より容易に揮発性の成分を留去す
ることによって 94重量%の炭酸ジフェニル 6重量%のチタンテトラフェノラート の組成物に変え、最初は78.0℃で維持されそして次
に2.0℃/hで冷却されたチューブ結晶缶中に導入し
た。76.8℃で、炭酸ジフェニルの幾らかの結晶によ
ってこの溶融液を播種した。溶融液が70.2℃に到達
した時に、それを排出し、そして次に加熱媒体を2℃/
hで再加熱した。一度78.1℃の温度に到達すると、
チューブ中に残留する結晶の物体を溶融しそして別に収
集した。この第一結晶化段階の後では、溶融液は55%
の結晶化収率で0.3重量%の触媒しか含まず、そして
第二の類似の段階の後では330ppmの触媒しか含ま
なかった。
【0030】実施例2 実施例1中で述べた組成を有する反応生成物を、触媒か
ら留去し、そしてほぼ 89重量%の炭酸ジフェニル 5重量%の炭酸メチルフェニル 5重量%のフェノール 1重量%の炭酸ジメチル 140ppmのサリチル酸フェニル の組成でもって結晶化へ導入した。
【0031】70℃から出発して、冷却を5℃/hで実
施した。溶融液が51.0℃に到達した時に、それを排
出し、そして次に再加熱を3℃/hで実施した。一度排
出する溶融液が75.7℃の温度に到達すると、チュー
ブ中に残留する結晶堆積を溶融しそして別に収集した。
これは、導入された生成物の55.2%の量でありそし
て 98.65重量%の炭酸ジフェニル 0.61重量%の炭酸メチルフェニル 0.72重量%のフェノール 0.02重量%の炭酸ジメチル - サリチル酸フェニル(<10ppm) を含んでいた。
【0032】小量の低沸成分は、蒸留によって<0.0
2%の限界値まで容易に減らすことができる。
【0033】実施例3 実施例1中で述べた組成を有する反応生成物を、60〜
70℃に冷却し、そして沈殿した触媒、チタンテトラフ
ェノラートを吸引濾過によって除去した。
【0034】ほぼ 89重量%の炭酸ジフェニル 5重量%の炭酸メチルフェニル 5重量%のフェノール 1重量%の炭酸ジメチル 0.01重量%のチタンテトラフェノラート 121ppmのサリチル酸フェニル の組成を有する混合物が得られたが、これを結晶化へ導
入しそして72.0℃から62.0℃まで2℃/hの速
度で冷却した。一度母液を排出除去すると、チューブ
を、排出する溶融液が78.0℃の温度になるまで2℃
/hで再加熱した。チューブ中に残留する結晶化された
生成物を、次に、溶融しそして別に収集した。
【0035】これは、導入された量の42%の量であり
そして 99.50重量%の炭酸ジフェニル 0.18重量%の炭酸メチルフェニル 0.31重量%のフェノール、及び 10ppmのチタンテトラフェノラート を含んでいた。
【0036】このやり方で精製された生成物をもう一度
同じ方法を使用して結晶化する。<3ppm未満のチタ
ンテトラフェノラートを含む99.98重量%の純度を
有する炭酸ジフェニルが得られる。
【0037】実施例4 実施例3を繰り返したが、違いは、70℃から50.9
℃までの冷却速度が5℃/hでありそして50.9℃か
ら76.1℃までの加熱速度が3℃/hであったこと、
及び播種を炭酸ジフェニルによって68.5℃で実施し
たことであった。一度76.1℃の溶融液温度に到達す
ると、チューブ中に残留する結晶を溶融し、そして溶融
液を別に収集した。これは、導入された材料の48.3
%の量でありそして98.80重量%の炭酸ジフェニル 0.42重量%の炭酸メチルフェニル 0.81重量%のフェノール 0.02重量%の炭酸ジメチル 13ppmのチタンテトラフェノラート 検出不能なサリチル酸フェニル(<10ppm) を含んでいた。
【0038】比較実施例1 US−A 5,239,106の実施例4を複製した。
【0039】54.1重量%の炭酸ジフェニル、44.
6重量%のフェノール及び1.3重量%のサリチル酸フ
ェニルの混合物を、溶融し、均一化し、そして撹拌しな
がら60分以内に100℃から44℃まで冷却すると、
濃い結晶スラリーが製造された。これを、温度調節器に
よって正確に44℃で維持された焼結フィルターを通し
て吸引濾過し、そして非常に完全に絞った。一度母液が
したたり出るのが止まると、結晶を秤量した。43.2
gの結晶が得られた。これらを再溶融して均一性を確実
にし、そして溶融液のサンプルを分析した。
【0040】それは、 30.63重量%のフェノール 69.11重量%の炭酸ジフェニル 0.26重量%のサリチル酸フェニル から成っていた。
【0041】比較実施例2 US−A 230,106中で述べられたような組成の
生成物を、実施例4と類似のやり方でチューブ結晶缶中
で70℃から44℃まで2℃/hの速度で冷却し、そし
てこの温度で1時間の間放置した。次に、溶融液を完全
に排出除去せしめ、そしてチューブ中の結晶を最後には
溶融液に変えた。これは、導入された量の36%の量に
なりそして 65.1%の炭酸ジフェニル(導入された炭酸ジフェニ
ルの量の44%) 34.8%のフェノール 400ppmのサリチル酸フェニル を含んでいた。
【0042】これらの実施例から以下のことを理解する
ことができる: - 本発明による方法を使用すると、70重量%を超える
炭酸ジフェニルを含む高度に濃縮された混合物でさえ問
題なく取り扱うことそして結晶化によってそれらを精製
することが可能である(実施例1〜4)。
【0043】- 単一の段階の結晶化の後でさえ、非常に
純粋な生成物が得られる(実施例3)。
【0044】- 引き続くフェノールの蒸留は必要としな
い。
【0045】- 副生成物(サリチル酸フェニル)は検出
限界未満にまで除去される(実施例2〜4;比較実施例
1及び2)。
【0046】- 単一の段階の結晶化の後でさえ、触媒は
非常に低いレベルにまで減らされ、そして2つの段階の
結晶化の後では検出限界未満にまで減らされる(実施例
3)。
【0047】- 純粋な結晶化された生成物の収率は、先
行技術によるよりも明らかに高い(実施例2を比較実施
例1及び2と比較せよ)。
【0048】実施例5 ほぼ150ppmの副生成物例えばサリチル酸フェニル
エステル及びo−フェニルフェノールと一緒に、ほぼ 24重量%の炭酸ジフェニル 74重量%のフェノール 1.5重量%の臭化テトラブチルアンモニウム 0.4重量%のナトリウムフェノラート 0.1重量%のマンガン化合物 200ppmのパラジウム化合物 の組成を有するフェノールの直接カルボニル化からの反
応溶液を、固体を濾別しそしてフェノールを留去するこ
とによって、ほぼ500ppmの副生成物例えばサリチ
ル酸フェニルエステル及びo−フェニルフェノールと一
緒に、ほぼ 73.2重量%の炭酸ジフェニル 18.9重量%のフェノール 7.5重量%の臭化テトラブチルアンモニウム 0.4重量%のナトリウムフェノラート 76ppmのマンガン化合物 5ppmのパラジウム化合物 の組成に変え、最初は70℃の温度で維持されそして
2.0℃/hで冷却されたチューブ結晶缶中に導入し
た。一度この溶融液が61℃に到達すると、それを、こ
の温度で30分間保持し、次に排出し、そして次に加熱
媒体を2℃/hで再加熱した。一度79℃の温度に到達
すると、結晶缶中に残留する結晶の物体を溶融しそして
別に収集した。この第一結晶化段階の後では、それは以
下の組成のものであった: 97.5重量%の炭酸ジフェニル 2.0重量%のフェノール 0.5重量%の臭化テトラブチルアンモニウム 6ppmのナトリウムフェノラート。
【0049】Pd及びMn化合物はもはや検出不能であ
った。副生成物例えばサリチル酸フェニルエステル及び
o−フェニルフェノールは<10ppmの濃度で存在し
た。もう一つの同一の結晶化段階の後では、DPC含量
は>99.8重量%であった。
【0050】実施例6 ほぼ210ppmの副生成物例えばサリチル酸フェニル
エステル及びo−フェニルフェノールと一緒に、ほぼ 75重量%の炭酸ジフェニル 23重量%のフェノール 1.5重量%の臭化テトラブチルアンモニウム 0.4重量%のナトリウムフェノラート 0.1重量%のマンガン化合物 200ppmのパラジウム化合物 の組成を有するフェノールの直接カルボニル化からの反
応溶液を、固体を濾別することによって、ほぼ 75.8重量%の炭酸ジフェニル 23.3重量%のフェノール 0.7重量%の臭化テトラブチルアンモニウム 0.2量%のナトリウムフェノラート 80ppmのマンガン化合物 6ppmのパラジウム化合物 の組成に変え、最初は70℃の温度で維持されそして
2.0℃/hで冷却されたチューブ結晶缶中に導入し
た。一度この溶融液が61℃に到達すると、それを、排
出し、そして次に加熱媒体を2℃/hで再加熱した。一
度79℃の温度に到達すると、結晶缶中に残留する結晶
の物体を溶融しそして別に収集した。この第一結晶化段
階の後では、それは以下の組成のものであった: 98.6重量%の炭酸ジフェニル 1.1重量%のフェノール 0.3重量%の臭化テトラブチルアンモニウム 4ppmのナトリウムフェノラート。
【0051】Pd及びMn化合物はもはや検出不能であ
った。副生成物例えばサリチル酸フェニルエステル及び
o−フェニルフェノールは<8pmの濃度で存在した。
このやり方で得られた結晶化生成物を蒸留すると、>9
9.9重量%のDPC含量を有していた。
【0052】実施例7 75.6重量%の炭酸ジフェニル 23.5重量%のフェノール 0.9重量%のクロロギ酸フェニルエステル 1090ppmのサリチル酸フェニルエステル を含む、フェノールの接触ホスゲン化からの反応生成物
を、実施例2と類似のやり方で結晶化した。このやり方
においては、以下の組成の精製された炭酸ジフェニルが
得られた: 99.5重量%の炭酸ジフェニル 0.5重量%のフェノール <0.01重量%のクロロギ酸フェニルエステル 50ppmのサリチル酸フェニルエステル。
【0053】残留量の低沸成分は、単純な蒸留によって
検出限界未満まで除去することができるであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨハン・レヒナー ドイツ47800クレーフエルト・ボデルシユ ビングシユトラーセ12 (72)発明者 ノルベルト・シエン ドイツ64289ダルムシユタツト・リープフ ラウエンシユトラーセ5

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分別溶融液結晶化による、蒸留可能な留
    分に対して約70重量%を超える高められた炭酸ジフェ
    ニル含量を有する炭酸ジフェニル製造の粗製生成物から
    の結晶化による炭酸ジフェニルの精製方法であって、精
    製されるべき溶融液を20〜0.1℃/hの、好ましく
    は10〜0.5℃/hの冷却速度で85〜45℃、好ま
    しくは80〜48℃の範囲において冷却し、残留溶融液
    の分離の前に0〜100分の、好ましくは1〜70分の
    保持時間を最低冷却液温度で維持し、次に結晶化された
    生成物を、20〜0.1℃/hの、好ましくは10〜
    0.5℃/hの加熱速度で70〜80℃、好ましくは7
    2〜79.5℃の最終温度にまで加熱することによって
    溶融させそして、加熱の間に、不純物を含む溶融液の更
    なる留分を、より高い温度で生じる純粋なDPC溶融液
    から加熱の休止の時に又は加熱の中断なしに分離するこ
    とを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 エステル交換生成物の製造のための、請
    求項1に従って精製された炭酸ジフェニルの使用。
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