JPS61136501A - 低いフィルム形成温度を有し、耐粘着性の高いフィルムを形成する重合体水性分散液の製法 - Google Patents

低いフィルム形成温度を有し、耐粘着性の高いフィルムを形成する重合体水性分散液の製法

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JPS61136501A
JPS61136501A JP60269568A JP26956885A JPS61136501A JP S61136501 A JPS61136501 A JP S61136501A JP 60269568 A JP60269568 A JP 60269568A JP 26956885 A JP26956885 A JP 26956885A JP S61136501 A JPS61136501 A JP S61136501A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、低いフィルム形成温度を有し、そして耐粘着
性の高いフィルムを形成する重合体分散°液の製造、な
らびにこの重合体分散液を塗料用の結合剤として使用す
ることに関する。
溶剤を含有するアルキッド樹脂を基礎とする塗料は、自
己酸化性の架橋により耐粘着性のある塗膜を生ずること
が知られている。しかしこの系では併用される溶剤が欠
点となる。なぜならば溶剤が揮発して環境を害するから
である。
さらにこの塗料はあとから架橋する傾向があり、そのた
め塗層の裂は目及びはがれが生じる。それは例えばアル
キッド樹脂により塗装された窓においてしばしば認めら
れる。最後にアルキッド樹脂塗膜は、気候の影響例えば
紫外線、雨水等によりひどく分解される。溶剤比率が約
20重量%である、水により希釈可能なアルキッド樹脂
を基礎とする塗料も類似の欠点を示す。
塗料の製造のため、エポキシ樹脂、ポリイソシアネート
/ポリオール及び酸硬化性フェスを基礎とする二成分系
も用いられる。この種の系の欠点は、成分の毒性とこの
混合物の貯蔵可能性に限界があることである。
重合体水性分散液は、耐粘着性の塗層を生ずる塗料用結
合剤としても使用できる。しかしその場合は、重合体が
高いガラス転移温度を有することが前提条件である。し
たがってこの種の重合体分散液には、フィルム形成助剤
、例えばベンジン、グリコールエーテル又ハエステル例
えばプロピレングリコール、ブチルジグリコール及びブ
チルグリコールアセテートを添加することが、液を室温
でフィルム化するために必要である。その量が重合体の
ガラス転移温度及び分子構造ならびにフィルム形成助剤
の種類に依存する、高いガラス転移温度を有する重合体
の重合体水性分散液と、前記種類のフィルム形成助剤と
からの、この種め混合物は、フィルム形成助剤を周囲に
発散したのち耐粘着性になる通常室温で透明なフィルム
を形成する。この系でフィルム形成助剤の割合を低減す
ると、重合体を高められた温度ですなわち加熱下に、フ
ィルム化せねばならない。しかし多量の溶剤は環境保全
のため欠点となる。
そのほか、重合体が25〜60℃の範囲のガラス転移温
度を有する重合体分散液を基礎とする塗膜の性状には不
満がある。なぜならばその重合体フィルムがわずかな伸
びしか示さず、したがって寸法不安定な下地例えば木材
上の塗膜が、裂けてはがれるからである。フィルム形成
助剤の添加量を高めて初めて加工しうる、この種の「よ
り硬い」重合体分散液の他の欠点としては、アルキッド
樹脂含有塗膜においても起こる、好ましくない初期の耐
粘着性をあげることができる。初期の耐粘着性とは、新
たに塗装して短時間しか乾燥してない塗膜の粘着する傾
向を意味する。この粘着傾向は、例えば塗装された基体
の速やかな積み重ねを実際上不可能にする。この傾向は
、普通の重合体から室温では徐々にしか放出されない、
結合剤フィルム中に含有される多量のフィルム形成助剤
により起こされる。室温で行われる乾燥に際しては、最
後の耐粘着性は、しばしば多くの日数を経ないと得られ
ない。
本発明の課題は、多(とも少量のフィルム形成助剤によ
り室温でフィルム化し、そしてそのフィルムが高い伸長
値と良好な耐粘着性な有する重合体分散液の製法を提供
することであった。
本発明はこの課題を解決するもので、まず(a)全モノ
マー(モノマー混合物I及びU)に対し0.1〜2重量
%のアニオン性乳化剤及び全モノマーに対し0〜1重量
%の非イオン性乳化剤、ならびに水溶性のラジカル生成
重合開始剤の存在下に、前装入物としてのモノマーA7
5〜98重量部、モノマー82〜25重量部、モノマー
CD、 5〜10重量部及びモノマーD0〜10重量部
からのモノマー混合物(Ilの1〜10重景%を、0.
5〜4%水性エマルジョン中で重合させ、次いで ゛(b)乳化重合の進行に応じてモノマー混合物(I)
の残部を供給し、モしてモノマー混合物CI)の流入が
終了したのち、 (C)乳化重合を継続しながら消費に応じて、七ツマー
B75〜98重量部、モノマーA2−25重量部、モノ
マー00〜10重量部、モノマーD0〜10重量部及び
/又はモノオレフィン性不飽和ウレイド化合物又は三級
アミノ化合物0〜15重量部から成るモノマー混合物(
II)を供給し、 その場合、モノマー混合物(b1の割合が両モノマー混
合物の合計量にX’l L 40〜65重量%であり、
モノマーDとしてモノオレフィン性不飽和のカルボニル
化合物を使用し、七ツマー混合物+Il及び(II)を
そのままで又は水性エマルシヨンとして、生成する重合
体の水性分散液が、重合体分散液に対し40〜60重量
%の重合体含量と重合体に対し0.5〜3重量%のアニ
オン性乳化と 剤を含有するようにして夕重合容器に供給し、^ そして重合体がモ、ツマ−Dを重合含有するときの出来
上りの重合体分散液に、脂肪族ジカルボン酸のヒドラジ
ドをカルボニルモノマーの1モル当り0.5〜1モルの
量で添加することを特徴とする、その単独重合物が一7
2〜0℃のガラス転移温度を有する、主要量のモノオレ
フィン性不飽和モノマーAを、その単独重合物が80〜
140℃のガラス転移温度を有するモノオレフィン性不
飽和モノマーB、カルボキシル基及び/又はカルボンア
ミド基を有するモノオレフィン性不飽和モノマーCの全
モノマーに対し0〜6重量%、ならびに架橋作用を有す
るオレフィン性不飽和モノマーDの全モノマーに対し0
〜10重量%と、多段階で乳化重合させることによる、
低いフィルム形成温度を有し、そして耐粘着性の高いフ
ィルムを形成する重合体水性分散液の製法である。
モノマーAとしてはモノオレフィン性不飽和のカルボン
酸エステル例えばエチルアクリレート、n−ブチルアク
リレート、インブチルアクリレート、2−エチルへキシ
ルアクリレート、n−オクチルアクリレート及び−メタ
クリレート、さらにエチレンが用いられる。好適なモノ
マーBは、例えばスチロール及びメチルメタクリレート
ならびにアクリルニトリル及びブチルメタクリレートで
ある。モノマーCとしては、特に6〜5個の炭素原子を
含有するモノ−及び/又はジカルボン酸及び/又はその
アミドが用いられる。モノマーCの量は好ましくは全重
合物に対し1〜4%である。アクリル酸及びメタクリル
酸及吾卆ミド、ならびにクロトン酸、イタコン酸及びマ
レイン酸及び/又はそのアミドは特に好ましい。
好適なモノオレフィン性不飽和のカルボニル化合物りは
、特にアクロレイン、メタクロレイン、ジアセトンアク
リルアミド及び−メタクリルアミドならびにアセト酢酸
ビニルエステルである。さらにアクリルアミドメチルア
セチルアセトンもあげられる。
架橋作用のあるモノマーDの量は、全モノマーに対し1
〜4重量%が好ましい。その使用に際し、架橋は重合の
間ではなくて使用後に、すなわちフィルム形成の際又は
その後に起こる。
エチレン尿素のモノオレフィン性不飽和誘導体が用いら
れる。
(この式中、Rはモノオレフィン性不飽和の2〜10個
の炭素原子な有する脂肪族基、例えば次式のものである
I R=  C12二CH−C−○−CH2−CH2−CH
2=C−C−0−CH2−CH2−【 CH3 CH2”CCNHCH2CH2− (CH3) CH2=CH− CH,=C−C−OCH3−C−NE(−CH,−C)
(2−CH3 このエチレン尿素誘導体の例は次のものである。N−ビ
ニル−N、ソーエチレン尿素、N−ヒニルオキシエチル
ーN、N’−エチレン尿素、N−(β−アクリルアミド
エチル) −N、N’−エチレン尿素、ならびに特にN
−(β−アクIJ )レオキシエチル)−N、N’−エ
チレン尿素及ヒN−(β−(α−アクリルオキノアセト
アミド)−エチル〕−N、N’−エチレン尿素。
三級アミノ基を有するモノオレフィン性不飽和ノモノマ
ー、すなわちモノオレフィン性不飽和の三級アミノ化合
物としては、例えばエステル状に結合したアルキル基中
に多くは2〜4個の炭素原子を、そしてアミノ窒素原子
に結合したキー中*アルキル基が1〜4個の炭素原子を
有するω−N、カージアルキルアミノ−アルキルアクリ
レート及び/又は−メタクリレート例えば特にN、「−
ジエチルアミノエチルアクリレート及び−メタクリレー
ト、ω−N、「−ジメチルアミノ−プロピルアクリレー
ト及び−メタクリレートならびにN、N’−ジ−n−ブ
チルアミノエチルアクリV−トが用いられる。
新規方法のためには普通のアニオン性乳化剤が用いられ
、その量は好ましくは重合体に対し0.5〜1.5重量
%である。この種のものとしては特に脂肪アルコールの
硫酸エステル例えばラウリルサルフェート、オキシアル
キル化された特にオキシエチル化された多くはアルキル
基中に8〜12個の炭素原子を含有するアルキルフェノ
ール、例えハ特にp −n−ノニル−及びp−n−ドデ
シルフェノール、ならびにp−インオクチルフェノール
の硫酸化物、脂肪酸の水溶性アルカリ金属塩例えばステ
アリン酸ナトリウム及びオン/イン酸ナトリウム、なら
びにスルホン化されかつアルキル化されたビフェニルエ
ーテルが適している。
この新規方法における非イオン性乳化剤としては次のも
のを用いることができる。例えばオキ/アルキル化好ま
しくはオキシエチル化すした脂肪アルコール、脂肪アミ
ノ、脂肪酸アミド及び/又はアルキル基中に多くは8〜
12個の炭素原子を含有する分子中に5〜60個特に1
0〜25個のエチレンオキシド単位を含むモノアルキル
フェノール、例えばオキシエチル化されたラウリルアル
コール、オキシエチル化されたオレイルアルコール、オ
キシエチル化された鯨油アルコール及びオキシエチル化
されたステアリルアルコール、オキシエチル化されたス
テアリン酸アミド、オキシエチル化されたオレイルアミ
ド、オキシエチル化されたオレイン酸、オキシエチル化
されたp −n−ノニルフェノール、オキシエチル化さ
れたp−イソオクチルフェノール及びオキシエチル化さ
れたp −n−ドデシルフェノール。
非イオン性乳化剤を使用するときは、これを仕込み時に
及び/又は乳化重合の進行中に、任意の時点で添加する
ことができる。
この新規方法においては、普通のラジカル生成重合開始
剤を普通の量で使用することができる。特に過酸のアル
カリ金属塩及びアンモニウム塩、例えば過硫酸カリウム
、過硫酸ナトリウム及び過硫酸アンモニウムが適する。
普通のレドックス触媒、例えば過硫酸アンモニウムと硫
酸水素アンモニウム又は過酸化水素とアスコルビン酸、
ならびに三級ブチルヒドロパーオキシドとナトリウムホ
ルムアルデヒドスルホキシレートからの組み合わせが好
適である。
この開始剤の1は、前装入物中のモノマーに対し0.1
〜2重量%好ましくは0.2〜1重量%である。重合の
進行中は、一般に重合混合物にさらに開始剤を、その量
が合計で全モノマーに対し0.05〜2重量%特に0,
1〜0.5重量%になるように加える。
新規方法により製造された重合体分散液には。
重合体がモノマーDを重合金有する場合は、脂肪族ジカ
ルボン酸のヒドラジドを1重合体中に重合金有されるカ
ルボニルモノマー1モル当す0.6〜1モル好ましくは
0.4〜0.8モルの量で添加する。好適な脂肪族ジヒ
ドラジドは、特に2〜10個好ましくは4〜6個の炭素
原子を有するカルボン酸から誘導されたものである。そ
の例は修酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、こは
く酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、アジピン
酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、マレイン酸
ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド及び/又はイタコ
ン酸ジヒドラジドであって、グルタル酸ジヒドラジドと
アジピン酸ヒドラジドが特に好ましい。
新規方法によれば、そのフィルム形成温度がフィルム形
成助剤の添加なしに多くは+5〜40℃特に10〜60
℃の範囲にある重合体分散液が得られる。それにもかか
わらずこの分散液は、実際上乾燥の直後でも粘着性のな
いフィルムを生成する!ので、この結合剤を用いて塗装
された対象物は、その塗装後に比較的速やかに積み重ね
ることができる。このことは、特に米国特許41419
55号明細書(5欄、5〜7行及び実施例1)の、2段
階の乳化重合法により製造された重合物の6部と皮部が
その性質を加工後も保持するという記載からみて、予想
外のことである。ラテックス粒子の外皮の高いガラス転
移温度によれば、高いフィルム形成温度が予期され、特
にディストラ−及びカーニッヒの雑文であるコロイド・
アンド・ポリマー・サイエンス、256巻1978年、
1052〜1060頁によると、単一の重合物組成を有
するラテックス粒子は、そのフィルム化後にフィルム中
に個々の存在が認められる。このことは。
ラテックス粒子がその6部より硬い外殻を有するならば
、いっそう予期されたであろう。したがって、重合体粒
子の外殻の本質的に高いガラス転移温度は、フィルム形
成温度のため決定的に重要である。
西独特許出願公告2163461号明細薔によれば、架
橋アクリル重合体からのゴム状心部と重合したメタクリ
ル酸メチルからのガラス状外被ならびに6部と外被部の
間の移行層から成る粒状物質を、乳化重合により製造す
ることが知られている。この物質では6部のガラス転移
温度が本質的に外被のそれより低い。しかしその場合得
られる分散液はそのまま用いられないで、重合物は分散
液の凝集後に成形品の製造のため用いられる。したがっ
てこの明細書は。
分散液から製造されるフィルムのフィルム形成温度又は
粘着性についてなんら示唆を与えない。
新規方法により製造された重合体分散液は、塗料そして
特に透明塗料のための結合剤として有利に用いられ、そ
の場合追加して普通の顔料、染料、殺菌剤、脱青色剤、
殺虫剤等を普通の量で併用することがで診る。この新規
な重合体分散液を用いて製造された透明塗料は、木材例
えば実際上乾燥の直後に野外に置かれることがある窓枠
の迅速な積み重ねを、塗膜がただ室温に冷却されている
限り粘着の危険なしに可能にする。
下記実施例において部及び%は重量に関し、容量部は重
量部に対しl対に9の関係にある。
実施例1 重合槽に水200部を装入し、80℃に加熱する。次い
でラウリル硫酸ナトリウム5部を溶解し、エチレンオキ
シド14モルによりエトキシル化したノニルフェノール
の20%水溶液25部を添加する。次いで流入物(■)
5部及び流入物(b110部を加えて、反応の開始後1
0分間は80℃で重合を行い、次いで流入物(I)及び
流入物fll)を添加する。
1時間以内に流入される流入物(I)は、D−ブチルア
クリレート248部、メタクリル酸メチル27部、アク
リル酸3.75部、エトキシル化されたノニルフェノー
ルの20%水gi12.5部、アクリルアミドの50%
水溶液2.5部及び水155部からのエマルジョンであ
る。
流入物(Ilの添加終了後に、流入物(II)を1時間
かけて重合混合物に供給する。流入物(b)は、メタク
リル酸メチル202部、n−ブチルアクリレート26部
、アクリル酸3.75部、エトキシル化されたノニルフ
ェノールの水浴液12.5部、50%アクリルアミド溶
液2.5部及び水155部から成る。
流入物(幻は流入物(Ilと一緒に2時間15分かけて
重合槽に添加され、これは水100部中の過硫酸ナトリ
ウム2.5部の溶液である。
モノマーと開始剤の流入が終了したのち、重合混合物を
80℃になお1時間保持し、次〜・で冷却後に濃アンモ
ニア水でpHを8〜9にする。
最低フィルム形成温度(MFT )が14℃である45
%重合体水性分散液が得られる。
本発明により製造された分散液から得られたフィルムの
耐粘着性を試験するために、PVCフィルムに本分散液
を250μmの湿潤厚さに塗布し、塗膜の乾燥後、2枚
の塗装されたフィルム片を、その塗布した側を向い合わ
せて重ね、60℃で2時間t 5 Kp/dの負荷をか
ける。そののちフィルム片は、認めうるほどの力を要し
ないで、かつそれぞれの表面の損傷なしに互いに分離す
ることができる(標点0)。
さらに耐粘着性の試験のため下記組成の透明塗料を試験
する。
プロピレングリコール         58部ブチル
グリコール           20部微粉状珪酸 
            20部透明酸化鉄     
         70部重合体分散液       
     800部消泡剤             
    2部この透明塗料を用いて木片を6層に塗装し
、塗布量を合計で20097m”とする。乾燥後にそれ
ぞれ2個の木片の塗装表面に125.9/crn2の圧
力を60℃で24時間負荷しても、全く粘着が生じない
比較例 実施例1の記載と同様にして同一条件下で、ただし流入
物(I)にメタクリル酸メチルI S 7.5部及びn
−ブチルアクリレート137.5部を、ならびに流入物
fil)にメタクリル酸メチル112゜5部及びn−ブ
チルアクリレート112.5部を用いる。次いでその他
は同一の条件下で、MFTが14℃の重合体分散液が得
られる。前記と同様に試験したフィルムと透明塗料の耐
粘着性は、標点5を示し、すなわち塗膜がそれぞれ互い
に強く粘着する。
実施例2 実施例1と同様に操作し、ただし流入物(I)にn −
7’チルアクリレ−) 261.3部及びメタクリル酸
メチル16.7部を、ならびに流入物(II)にメタク
リル酸メチル21!1.8部及びn−ブチルアクリレ−
) 1 t 2部を使用する。その他は同一の条件下で
、 MFTが20’Cの重合体分散液が得られ、これは
実施例1の分散液と同一の耐粘着性を有する。
実施例6 実施例1の記載と同様に操作し、ただし流入物(b)に
n−ブチルアクリレート192.5部とメタクリル酸メ
チル82.5部を、流入物(mlにメタクリル酸メチル
15″15部とn−ブナルアクリレート67.5部を使
用する。その他は同一の条件下で、MFTが14℃の重
合体分散液が得られ。
そのフィルムと透明塗料は実施例1の分散液のそれより
耐粘着性がわずかに少ない。
実施例4 実施例1と同様に操作し、ただし装入物として水187
部、ラウリル硫酸ナトリウム。。
5部、エトキシル化したノニルフェノールの物(MHO
部を使用する。
流入物(I)は、スチロール50部、n−ブチルアクリ
レート200部、アクリル酸3.75部、アクリルアミ
ドの5部%水溶液2.5部、ラウリル硫酸ナトリウム2
.25部及びエトキシル化ノニルフェノールの20%水
溶液12.5部及び水100部から成る。
流入物(II)は、n−ブチルアクリレート50部及び
スチロール200部ならびに流入物(Ilの場合と同量
の同じ成分を含有する。MFTが0℃の重合体分散液が
得られ、そのフィルムと透明塗料は、実施例10重合体
分散液のそれと同等に耐粘着性を有する。
実施例5 水182部、ラウリル硫酸ナトリウム1.5部、エチレ
ンオキシド14モルによりエトキシル化したノニルフェ
ノールの20%水溶液ff25部、流入物(■)5部及
び流入物(b)10部からの混合物を使用し、攪拌下に
so’cに加熱する。重合開始ののち、流入物(I)の
残部を1時間かけて重合混合物に加える。この、流入物
は、n−ブチルアクリレート270部、メタクリル酸メ
チル60部、アクリル酸Z5部、50%アクリルアミド
水溶液2.5部、エトキシル化ノニルフェノールの20
%水浴液12.5部及び水105部から成る。
流入物(Ilの添加終了後、濃アンモニア水8容量部を
加え(pH7〜8まで)1次いで流入物(b1)の添加
を開始する。流入物(II)は、メタクリル酸メチ/I
/180部、n−ブチルアクリレート20部、N、11
/−ジメチルアミノエチルメタクリレ−)25部、エト
キシル化ノニルフェノールの20%水溶液12.5部、
50%アクリルアミド水溶液2.5部及び水100部か
ら成る。
水100部中の過硫酸ナトリウム2.5部の溶液から成
る流入物(b)を2時間15分かけて添加し、流入物(
b)を一定速度で重合槽に供給する。
MFTが12℃の50%重合体水性分散液が得られ、こ
れから製造されるフィルムと透明塗料は。
実施例1の分散液と実際上同様に良好な粘着性を示す。
実施例6 実施例1と同様に操作し、ただし流入物(b)及び流入
物[1)に、それぞれ追加してジアセトンアクリルアミ
ド15部を用いる。得られた重合体分散液を冷却し、ア
ンモニア水を添加したのち。
追亦してなおアジピン酸ジヒドラジド10部を添加する
。MFTが17℃の重合体分散液が得られ、分散敵はそ
のまま及びその透明塗料の形でフィルムを与え、その耐
粘着性は実施例1の分散液からのフィルム又は透明塗料
の耐粘着性と実際上置等である。
出願人 バ玉フ・アクテエンゲゼルシャフト代理人 弁
理士 小  林  正  雄−”/

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、まず(a)全モノマー(モノマー混合物 I 及びII
    )に対し0.1〜2重量%のアニオン性乳化剤及び全モ
    ノマーに対し0〜1重量%の非イオン性乳化剤、ならび
    に水溶性のラジカル生成重合開始剤の存在下に、前装入
    物としてのモノマーA75〜98重量部、モノマーB2
    〜25重量部、モノマーC0.5〜10重量部及びモノ
    マーD0〜10重量部からのモノマー混合物( I )の
    1〜10重量%を、0.5〜4%水性エマルジョン中で
    重合させ、次いで (b)乳化重合の進行に応じてモノマー混合物( I )
    の残部を供給し、そしてモノマー混合物( I )の流入
    が終了したのち、 (c)乳化重合を継続しながら消費に応じて、モノマー
    375〜98重量部、モノマーA2〜25重量部、モノ
    マーC0〜10重量部、モノマーD0〜10重1部及び
    /又はモノオレフィン性不飽和ウレイド化合物又は三級
    アミノ化合物0〜15重量部から成るモノマー混合物(
    II)を供給し、 その場合、モノマー混合物( I )の割合が両モノマー
    混合物の合計量に対し40〜65重量%であり、モノマ
    ーDとしてモノオレフィン性不飽和のカルボニル化合物
    を使用し、、モノマー混合物( I )及び(II)をその
    ままで又は水性エマルジョンとして、生成する重合体の
    水性分散液が、重合体分散液に対し40〜60重量%の
    重合体含量と重合体に対し0.5〜3重量%のアニオン
    性乳化剤とを含有するようにして重合容器に供給し、そ
    して重合体がモノマーDを重合含有するときの出来上り
    の重合体分散液に、脂肪族ジカルボン酸のヒドラジドを
    カルボニルモノマーの1モル当り0.5〜1モルの量で
    添加することを特徴とする、その単独重合物が−72〜
    0℃のガラス転移温度を有する、主要量のモノオレフィ
    ン性不飽和モノマーAを、その単独重合物が80〜14
    0℃のガラス転移温度を有するモノオレフィン性不飽和
    モノマーB、カルボキシル基及び/又はカルボンアミド
    基を有するモノオレフィン性不飽和モノマーCの全モノ
    マーに対し0〜6重量%、ならびに架橋作用を有するオ
    レフィン性不飽和モノマーDの全モノマーに対し0〜1
    0重量%と、多段階で乳化重合させることによる、低い
    フィルム形成温度を有し、そして耐粘着性の高いフィル
    ムを形成する重合体水性分散液の製法。
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