JPH1045761A - フタロシアニン化合物 - Google Patents
フタロシアニン化合物Info
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- JPH1045761A JPH1045761A JP22169996A JP22169996A JPH1045761A JP H1045761 A JPH1045761 A JP H1045761A JP 22169996 A JP22169996 A JP 22169996A JP 22169996 A JP22169996 A JP 22169996A JP H1045761 A JPH1045761 A JP H1045761A
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Abstract
の加工性に優れ、しかも形成された膜が高い光学特性や
熱特性を有し、追記型CD等の用途においても高い性能
を発揮できるフタロシアニン化合物を提供する。 【解決手段】 下記一般式(1)で示される化合物。 【化1】
Description
ラーフィルター用色素、光電変換素子、電子写真感光
体、有機半導体素子、触媒及びガスセンサー、カラーフ
ィルターに利用可能な新規なフタロシアニン化合物に関
するものである。
アニン化合物は、従来から使用されてきた顔料としての
用途の他に、光記録用色素、カラーフィルター用色素、
光電変換素子、電子写真感光体、有機半導体素子、触媒
及びガスセンサー等の材料として注目を集めている。し
かしながら、無置換のフタロシアニン化合物はほとんど
の溶剤に対して難溶若しくは不溶であり、著しく加工性
に劣る。例えば、前述の用途に用いるためフタロシアニ
ンを薄膜化する場合には、真空蒸着法か超微粒子分散法
が用いられるが、いずれの場合も生産性が低く、これら
の媒体や素子等を量産する場合に大きな障害になってい
る。特に、フタロシアニン化合物の真空蒸着膜を光ディ
スク用記録膜として用いる場合、蒸着膜を記録特性に合
う結晶型に結晶転移することが必要になる。この結晶転
移は蒸着した記録膜を熱又は有機溶媒の蒸気に長時間曝
す処理によって行なわれ、生産性を著しく損なうため、
この方法による光ディスクの生産は実用化されていな
い。
D)に関しては、近年追記型CDの開発が盛んである。
これまで追記型CDの材料として、有機色素では主とし
てシアニン色素が用いられてきた。このタイプの色素は
吸光係数が大きいという点で優れているが、耐光性が悪
いという欠点があった。これを改善するため一重項酸素
クエンチャーなどの光安定化剤を添加する方法もとられ
ているが、その効果は十分なものではなかった。これに
対しフタロシアニン色素は、光吸収波長などの点でシア
ニン色素に代わり得る素材であり、しかも高い光安定性
をもつため、その分野の記録材料として応用の期待され
るものである。しかしそのためには、前述のような有機
溶剤への溶解度が低いという間題を解決する必要があっ
た。
ニンに置換基を導入して有機溶媒に溶ける化合物とした
後、これを塗布することも行なわれている。例えば、特
開平1−180865号、特開平2−265788号、
特開昭63−312888号各公報に開示されたフタロ
シアニン化合物は、フタロシアニンのベンゼン環にそれ
ぞれアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基を導入
して、炭化水素系等の有機溶剤に対する溶解性を向上さ
せたものである。これ以外にも、エステル、ポリエーテ
ルの官能基を有するものなど、様々な可溶化の試みが行
なわれている。
して使用する場合に間題となるのは、前記のような溶解
度の悪さという加工上の問題以外に、次のような点も挙
げられる。その一つは、フタロシアニン分子の平面性が
高すぎるために、膜形成したときに分子同士が重なり合
う形で会合して、長波長部の吸光係数が下がるという問
題である。また、その用途が迫記型CDである場合に
は、フタロシアニン分子の熱安定性が高すぎるため、レ
ーザー光による記録の感度が悪くなるという問題も指摘
される。前掲公開公報に示されたフタロシアニン色素の
場合は、そういった問題への対応が不十分で、成膜特性
は改善されたものの、光学特性や熱特性についてはまだ
満足のできるものではなかった。
媒に対する溶解性を向上させたフタロシアニン化合物に
おいて、膜にした場合の光学特性や熱特性にも配慮し、
追記型CD等の用途においても高い性能をもたせられる
よう研究を進めた結果到達したものであり、下記の一般
式(1)で示される新規なフタロシアニン化合物を提供
するものである。
炭素原子の位置番号を示す。フタロシアニン骨格に結合
する酸素原子は、1又は4のいずれか、5又は8のいず
れか、9又は12のいずれか、13又は16のいずれか
の位置の炭素原子にそれぞれ結合しているものとする。
また、R1はフッ素置換されたアルキル基を示し、R2は
フェニル基、又はアルキルを有するフェニル基を示す。
R3はアルキル基、フッ素置換されたアルキル基、又は
水素原子を示す。MはVO又はTiOを表す。)
本発明のフタロシアニン化合物は、前記一般式(1)で
示される。前記一般式(1)の化合物において、R1の
具体例としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオ
ロエチル基、ヘプタフルオロ−n−プロピル基、ヘプタ
フルオロ−iso−プロピル基、ノナフルオロ−n−ブ
チル基などが挙げられる。R2の具体例しては、フェニ
ル基、2−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、
2,5−ジメチルフェニル基、2,4−ジメチルフェニ
ル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、2,5−ジ
−iso−プロピルフェニル基、2,5−ジ−tert
−ブチルフェニル基などが挙げられる。R3となる原子
団のうちアルキル基の例としては、メチル基、エチル
基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル
基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、tert−
ブチル基、その他、直鎖又は分岐状のペンチル基、ヘキ
シル基、ヘプチル基、オクチル基などが挙げられ、フッ
素置換されたアルキル基の具体例としてはR1と同じも
のが挙げられる。
は、後で説明する方法によってフタロニトリル誘導体を
合成し、それを必要な金属塩とともに強有機塩基である
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセ
ン(DBU)、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]
−5−ノネン(DBN)等の存在下、メタノール、エタ
ノール、n−ペンタノール等のアルコール溶媒中で反応
させて合成することができる。その結果得られるフタロ
シアニン化合物は、種々の炭化水素系、エーテル系、ア
ルコール系、芳香族系等の溶剤に容易に溶けて青緑色な
いし緑色を呈する。これらの溶液を用いてポリカーボネ
ート基板にスピンコートすると、均質な薄膜を形成する
ことができる。
トルは、通常のフタロシアニン化合物を用いた薄膜で見
られるような可視部における吸光係数の低下が見られな
いので、光記録媒体等の用途に用いるのにも適してい
る。吸収スペクトルにおけるこのような好ましい特性
は、本発明のフタロシアニン化合物の有するフェニル基
やフッ素置換されたアルキル基が嵩高いので、また中心
にあるバナジル基やチタニル基が分子の非平面性を強く
するので、吸光度低下の原因となる分子間の会合が防が
れるためと推定される。
が有するフェニルメチルオキシ基の部分は一般に熱分解
しやすい構造と考えられており、実際に本発明の化合物
も200〜350℃の温度範囲で発熱的に分解するの
で、追記型CD用の素材として適切である。この他、本
発明の化合物に含まれるフッ素原子は強い電子吸引性を
持つため、電子供与性であるアルキル基等の置換基とは
光吸収波長や熱安定性、光安定性に関して拮抗的に作用
する。本発明の化合物は、これらの特徴的な原子団相互
のバランスを考慮することで分子全体の特性を柔軟にコ
ントロールすることができるため、特性の微妙な調整が
求められる追記型CD等の素材としても高い適応能力を
持っている。
フッ素系置換基を持ったフタロニトリル誘導体は、次の
、、のいずれかの反応経路を通じて合成される含
フッ素べンジルアルコール誘導体と、3−ニトロフタロ
ニトリルとを反応させれば得ることができる。
ン酸無水物又はカルボン酸ハロゲン化物とのフリーデル
クラフツ反応によって、含フッ素アセトフェノン誘導体
を作り、それを還元する。 ベンゼン誘導体と、含フッ素アセトン誘導体とをフリ
ーデルクラフツ反応させる。 ハロゲン化ベンゾイル誘導体と含フッ素不飽和炭化水
素をフッ化物イオンの存在下に反応させて、含フッ素ア
セトフェノン誘導体を作り、それを還元する。
明する。これらの実施例で得られた化合物の構造は、後
記表1に一覧表として示す。
ロアセトフェノン5.0g、アルミニウムトリイソプロ
ポキシド11.8g、イソプロピルアルコール100m
lを仕込み、撹拌しながら還流温度まで昇温し、さらに
同温度で1.5時間撹拌した。加熱を止め放冷後、反応
液を氷水1000mlに排出し、20%塩酸でpH3に
した後、トルエン200mlで抽出した。トルエン層を
硫酸マグネシウムで乾燥後、トルエンを留去し、5.1
gの目的化合物を得た。マススペクトルにより分子量ピ
ーク(m/e176)を、IRスペクトルよりνOH=
3500cm-1、νCF=1120〜1170cm-1の
吸収ピークを確認した。
カリウム7.9g、ジメチルスルホキシド30ml、3
−ニトロフタロニトリル4.5gを仕込み、窒素気流下
70℃で4時間撹拌した後、反応物を水1000mlに
注加し、析出した結晶を瀘集、乾燥して、6gの目的化
合物を得た。この化合物の分析データは下記の通りであ
った。 IRスペクトル(KBr):2230cm-1(νC
N),1140〜1180cm-1(νCF) マススペクトル :302(M+) 融点 :165−167℃1 H−NMR(CDC13) :δ(ppm from
TMS)5.6(1H,q),7.1(1H,d),
7.4−7.6(7H,m)
g、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウン
デセン(以下DBUと略)3.8g、n−ペンタール4
0ml、三塩化バナジウム0.87gを仕込み、窒素気
流下110℃で18時間撹拝した。反応液をメタノール
500mlに注加し、さらに水500mlを加え析出し
た結晶を瀘集、乾燥して、5.4gの粗製品を得た。こ
の粗製品3gをカラムクロマトグラフィ(シリカゲル/
トルエン:酢酸エチル=20:1)により分取精製し、
1.4gの精製品を得た。このフタロシアニン誘導体は
IRスペクトル(KBr)において1140〜1180
cm-1にνCFの特性吸収をもち、溶解度は1,2−ジ
クロロエタン、トルエンのいずれにも室温で2%以上で
あった。また、DSC分析において300℃付近に発熱
ピークが見られ(Ti293℃、Tp310℃)、TG分
析において250℃付近から減量が観測された。また、
元素分析値は次のようてあった。 C(%) H(%) N(%) 実測値 61.02 2.94 8.63 計算値 60.25 2.85 8.78(C64H36N8O5F12V)
0g、二硫化炭素40mlを仕込み、撹拌しながら−1
0℃まで冷却し、メシチレン24gを30分かけて滴下
した。次に、同温度で無水トリフルオロ酢酸21gを4
0分かけて滴下した。その後、−12〜−8℃で2.5
時間撹拌した。反応液を氷水1000mlに注加し、ト
ルエン300mlで抽出した。抽出液を3%炭酸ナトリ
ウム水溶液1000mlで、次に水1000mlで洗浄
し、無水硫酸マグネシウムで脱水した後、トルエン、メ
シチレンを留去して淡黄色オイル状物質13gを得た。
マススペクトルで分子量ピーク(216)を、IRスペ
クトルでνCO(1740cm-1)、νCF(1150
〜1200cm-1)の吸収ピークを確認した。
g、イソプロピルアルコール150mlを仕込み撹拌し
ながら、40℃で水素化ホウ素ナトリウム7.5gを加
えた。40℃で2時間撹拌した後、室温まで放冷、反応
液を水2000mlに加え、トルエンで抽出した。抽出
液を水洗し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、濃縮
して淡黄色のオイル状物質12gを得た。マススペクト
ルで分子量ピーク(218)を、IRスペクトルでνC
Oの吸収のないことと、νOH(3500cm-1)、ν
CF(1120〜1170cm-1)の吸収ビークを確認
した。
ム15g、ジメチルスルホキシド50mlを仕込み撹拌
しながら、8−ニトロフタロニトリル8.3gをジメチ
ルスルホキシド50mlに溶かした溶液を60℃で90
分かけて滴下した。その後、60℃で3時間撹拌した
後、反応物を水1000mlに注加し、析出した結晶を
濾集、乾燥して、16gの淡黄色固体を得た。この化合
物の分析デー夕は下記の通りであった。 IRスペクトル(KBr):2240cm-1(νC
N),1140〜1180cm-1(νCF) マススペクトル :344(M+) 融点 :170〜175℃
g、DBU2.7g、n−ペンタール40mlを仕込み
撹拌、窒素気流下90℃に昇温し、三塩化バナジウム
0.6gを投入して100℃で6時間撹拌した。加熱を
止め、反応液をメタノール300mlに注加し、さらに
水100mlを加え析出物を濾集、乾燥して、3.3g
の粗製品を得た。この粗製品をカラムクロマトグラフィ
(シリカゲル/トルエン:酢酸エチル=50:1)によ
り精製し、1.5gの精製品を得た。このフタロシアニ
ン誘導体は、IRスペクトルにおいて1130〜118
0cm-1にνCFの、2920cm-1にνCH(メチル
基)の特性吸収をもち、溶解度は室温で1,2−ジクロ
ロエタンに2%以上、トルエンに2%以上、2−エトキ
シエタノールに1%以上であった。また、DSC分析に
おいて350℃付近に発熱ピークが見られ(Ti344
℃,Tp355℃)、TG分析において250℃付近か
ら減量が見られた。
オロ−2−フェニル−2−プロパノール10g、無水炭
酸カリウム16g、N,N−ジメチルホルムアミド25
mlを仕込み撹拌しながら、50〜60℃で3−ニトロ
フタロニトリル4.8gを40分かけて仕込んだ。その
後、70℃で6時間撹拌した後、反応物を水600ml
に注加し、析出した結晶を濾集、乾燥して、5.2gの
固体を得た。この化合物は、融点150〜152℃であ
り、マススペクトルで分子量ピーク(370)が確認さ
れた。
2g、DBU5.1g、n−ペンタール30ml、三塩
化バナジウム0.73gを仕込み、窒素気流下90〜9
5℃で8時間撹拌した。反応液をメタノール600ml
に注加し、水80mlを加え析出物を濾集、乾燥して、
2.4gの粗製品を得た。この粗製品をカラムクロマト
グラフィ(シリカゲル/トルエン:酢酸エチル=80:
1)により精製し、1.1gの精製品を得た。このフタ
ロシアニン化合物は、室温で1,2−ジクロロエタンに
2%以上溶解した。また、DSC分析において300℃
付近に発熱ピークが見られ(Ti296℃,Tp311
℃)、TG分析において250℃付近から減量が観測さ
れた。
0.73gの代わりに四塩化チタン0.5gを用い、他
の操作は実施例3と同様にしてフタロシアニン化合物
0.8gを得た。このものは室温で1,2−ジクロロエ
タンに2%以上溶解した.また、DSC分析において3
00℃付近に発熱ピークが見られ(Ti288℃,Tp3
15℃)、TG分析において250℃付近から減量が観
測された。
20g、二硫化炭素20mlを仕込み撹拌しながら−1
5℃まで冷却し、メシチレン12gを30分かけ摘下し
た。次に、同温度で無水ペンタフルオロプロピオン酸1
5.5gを30分かけて滴下した。その後、−10〜−
18℃で3.5時間撹拌した。反応液を氷水500ml
に注加し、トルエン200mlで抽出した。トルエン層
を3%炭酸ナトリウム水溶液500mlで、次に水10
00mlで洗浄し、無水硫酸マグネシウムで脱水した
後、トルエン層よりトルエン、メシチレンを留去し微黄
色の油状物質5.8gを得た。マススペクトルで分子量
ピーク(266)を、IRスペクトルでνCO(174
0cm-1)、νCF(1140〜1260cm-1)のピ
ークを確認した。
3g、イソプロピルアルコール50mlを仕込み撹拌し
ながら、40〜50℃で水素化ホウ素ナトリウム2.6
gを加えた。40℃て2時間撹拌した後、反応液を水7
00mlに加え、トルエンで抽出、トルエン層を水洗
し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、濃縮して淡黄
色の液体5.4gを得た。マススペクトルで分子量ピー
ク(268)、IRスペクトルでνCOの吸収のないこ
とと、νOH(3500cm-1)、νCF(1130〜
1210cm-1)の吸収ピークを確認した。
炭酸カリウム5.5g、3−ニトロフタロニトリル3.
5g、ジメチルスルホキシド50mlを混合し、60℃
で2時間撹拌した後、加熱を止め、反応混合物を水50
0mlに注加し、析出した結晶を濾集、乾燥して、7.
8gの白色固体を得た。この化合物の分析デー夕は、下
記の通りであった。 IRスペクトル(KBr):2250cm-1(νC
N),1140〜1210cm-1(νCF) マススペクトル :394(M+) 融点 :155〜158℃
2g、DBU3.5g、n−ペンタール30ml、三塩
化バナジウム1.6gを仕込み撹拌、窒素気流下100
℃で20時間撹拌した。加熱を止め、反応液をメタノー
ル400mlに注加し不溶物を濾別した後、濾液に水1
00mlを加え析出物を濾集、乾燥して、5.4gの粗
製品を得た。この粗製品3gをカラムクロマトグラフィ
(シリカゲル/トルエン)により分取精製し、0.4g
の精製品を得た。このフタロシアニン誘導体は、室温で
1,2−ジクロロエタンに5%以上溶解した。また、D
SC分析において250〜300℃付近に発熱ピークが
見られ(Ti224℃、Tp248,294℃)、TG分
析において200℃付近から減量が観測された。
の代わりに2,5ージイソプロピルベンゼン32gを用
い、他は実施例2の1)と同様に操作して目的とするケ
トン8.5gを得た。マススペクトルにより分子量ピー
ク(258)を、IRスペクトルでνCO(1720c
m-1)、νCF(1150〜1200cm-1)のピーク
を確認した。
2)と同様に還元反応を行なって、目的とするアルコー
ル2.2gを得た。マススペクトルで分子量ピーク(2
60)を、IRスペクトルでνOH(3500c
m-1)、νCF(1130〜1170cm-1)のピーク
を確認した。
様に3−ニトロフタロニトリルと反応させて、オイル状
の目的化合物2.4gを得た。マススペクトルで分子量
ピーク(386)、νCN(2240cm-1)、νCF
(I150〜1180cm-1)のピークを確認した.
の4)と同様に三塩化バナジウムと反応させ、粗製フタ
ロシアニン化合物1.0gを得た。これをカラムクロマ
トグラフィ(シリカゲル/トルエン)により精製し、
0.2gの精製品を得た。このものは室温で1,2−ジ
クロロエタンに5%以上溶解した。
の代わりに2,5−ジーtert−ブチルベンゼン38
gを用い、他は実施例2の1)と同様に操作して、目的
とするケトン13gを得た。マススペクトルにより分子
量ピーク(286)を、IRスペクトルでνCO(17
20cm-1)、νCF(1150〜1200cm-1)の
ピークを確認した。
と同様に還元反応を行なって、目的とするアルコール
7.3gを得た。マススペクトルで分子量ピーク(28
8)を、IRスペクトルでνOH(3400〜3550
cm-1)、νCF(1130〜1170cm-1)のピー
クを確認した。
例2の3)と同様に3−ニトロフタロニトリルと反応さ
せて、7.5gの目的化合物を得た。マススペクトルで
分子量ピーク(414)、IRスペクトルでνCN(2
250cm-1)、νCF(1150〜1180cm-1)
を確認した。
の4)と同様に三塩化バナジウムと反応させ、粗製フタ
ロシアニン0.87gを得た。これをカラムクロマトグ
ラフィ(シリカゲル/トルエン)により精製し、0.1
1gの精製品を得た。このものは室温で1,2−ジクロ
ロエタンに5%以上溶解した。
ド50ml、粉砕したフッ化カリウム23gを仕込み、
−40℃に冷却してヘキサフルオロプロペン0.22モ
ルを加え、容器を密閉して室温に戻した。オートクレー
ブ中撹拌しながら120℃に昇温し、6時間加熱した。
加熱を止め放冷後、反応液を水1000mlに注加し、
生成物をジエチルエーテルで抽出した。抽出層を炭酸水
素ナトリウム水溶液、及び水で洗浄した後、無水硫酸マ
グネシウムで乾燥した。溶媒を除いた後、真空蒸留(8
0〜82℃/40mmHg)により目的物15gを得
た。マススペクトルにより分子量ピーク(274)を、
IRスペクトルでνCO(1700cm-1)、νCF
(1140〜1200cm-1)のピークを確認した。
ルコール150mlを仕込み、撹拌しながら40℃に昇
温し、水素化ホウ素ナトリウム8.5gを加えた。40
℃で3時間撹拌した後、反応液を水2000mlに加
え、トルエンで抽出した。抽出層を水洗し、無水硫酸マ
グネシウムで乾燥した後、溶媒を留去して油状の目的物
14gを得た。マススペクトルで分子量ピーク(27
6)を、IRスペクトルでνOH(3500cm-1)、
νCF(1120〜1200cm-1)のピークを確認し
た。
酸カリウム17g、ジメチルスルホキシド40mlを仕
込み撹拌しながら、3−ニトロフタロニトリル7.3g
を50〜60℃で90分かけて仕込んだ。その後、60
℃で5時間撹拌した後、反応物を水1000mlに注加
し、生成物をトルエンで抽出した。抽出層を水洗し、硫
酸マグネシウムで乾燥後、濃縮して11gの目的化合物
を得た。マススペクトルにより分子量ピーク(40
2)、νCN(2240cm-1)、νCF(1140〜
1210cm-1)のピークを確認した。
g、DBU2.3g、n−ペンタール20mlを仕込み
撹拌、窒素気流下90℃に昇温し三塩化バナジウム0.
52gを投入して、90〜100℃で10時間撹拌し
た。加熱を止め、反応液をメタノール300mlに注加
し、さらに水20mlを加え析出物を濾集、乾燥して
2.3gの粗製品を得た。この粗製品をカラムクロマト
グラフィ(シリカゲル/トルエン:酢酸エチル=60:
1)により精製し、1.2gの精製品を得た。このフタ
ロシアニン化合物は、室温で1,2−ジクロロエタンに
5%以上溶解した。また、DSC分析において発熱ピー
ク(Ti240℃、Tp285℃)が見られ、TG分析に
おいて220℃付近から減量が観測された。
合物の置換基と中心金属、及び四塩化炭素溶液中の吸収
スペクトルの極大波長λmaxを示した。
のポリカーボネイト基板の表面上に、深さ約1400Å
の案内溝凹凸パターンを有する基板を用意し、表1中N
o.1で表わされる構造の色素をテトラヒドロフラン、
2ーブトキシエタノール、メチルシクロヘキサンから成
る混合溶媒を塗布液としてスピンコートすることによ
り、基板上に光吸収層を設けた。光吸収層のλmaxは7
32nmであり、膜厚は約1500Åであった。この光
吸収層の上にスパッタによりAuを約800Åの厚さに
設け反射層とし、さらにその上に紫外線硬化樹脂(大日
本インキ社製 SD−17)からなる保護層を約5μm
の厚さに設けて、追記型CDを作製した。
E−100、4倍速モード)で記録し、CDプレーヤー
(ソニー社製 CDP−M51/2)で再生特性をテス
トしたところ、通常の再生動作を行なうことができた。
また、C1エラーは50以下であり、CD規格(220
以下)を満足する値であった。
有機溶媒に室温で容易に溶解するため、膜形成などの加
工性に優れており、また形成された膜は高い吸光係数と
熱応答性をもつので、光記録材料等、種々の用途に利用
することが期待できるものである。
Claims (1)
- 【請求項1】 下記の一般式(1)で示されるフタロシ
アニン化合物。 【化1】 (式中、フタロシアニン骨格周辺の1〜16の数字は、
炭素原子の位置番号を示す。フタロシアニン骨格に結合
する酸素原子は、1又は4のいずれか、5又は8のいず
れか、9又は12のいずれか、13又は16のいずれか
の位置の炭素原子にそれぞれ結合しているものとする。
また、R1はフッ素置換されたアルキル基を示し、R2は
フェニル基、又はアルキルを有するフェニル基を示す。
R3はアルキル基、フッ素置換されたアルキル基、又は
水素原子を示す。MはVO又はTiOを表す。)
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