JPS61186598A - ポリビニルアルコールグラフト共重合体水溶液およびそれを含む紙の加工面保護層形成剤 - Google Patents

ポリビニルアルコールグラフト共重合体水溶液およびそれを含む紙の加工面保護層形成剤

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JPS61186598A
JPS61186598A JP60021828A JP2182885A JPS61186598A JP S61186598 A JPS61186598 A JP S61186598A JP 60021828 A JP60021828 A JP 60021828A JP 2182885 A JP2182885 A JP 2182885A JP S61186598 A JPS61186598 A JP S61186598A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、紙の加工面保護層形成剤に関し、特に写真紙
、感熱記録紙等の情報記録紙に対して優れた耐油、耐可
塑剤及び耐水性を付与することのできる保護層形成剤に
関する。
〔従来の技術〕
近年、情報機器や省力化機械等の発達に伴い、各種の情
報記録紙が開発され、実用に供されている。中でも、感
熱記録紙は、コンピューターのアウトプット、電卓など
のプリンタ一部分、各種自動計測機器のレコーダ一部分
、ファクシミリ、複写機、自動券売機、その他の分野に
於いて多用され、その需要は盛んである。一方、これら
の記録紙に対して要求される性能も年々厳しくなってお
り、例えば感熱記録紙について言えば、スティッキング
や発色性等の感熱特性だけでなく、油、水、可塑剤など
の化学薬品等により発色部が消失したり滲んだりしない
、言わば耐油、耐水保存性とも言うべき性能が要求され
るようになってきた。即ち、感熱記録紙は、クリスタル
バイオレット等のロイコ染料系の発色剤、ビスフェノー
ルA等の顕色剤及びワックス等の充填剤等を水に分散さ
せ、これに有機高分子物質からなるバインダーを加えて
感熱塗被液とし、これを上質の原紙の表面に塗布して感
熱層を形成することによって製造され、使用時にプリン
ト用機器等の熱ヘッドにより該感熱層が発色するもので
ある。そのため、記録紙の発色部分が可塑剤や油に接触
するような用途に用いられた場合、その可塑剤や油が発
色した発色剤と反応してこれを消失させる難点があるこ
とが知られている。また、水や水性液に接触する用途に
用いられた場合は、水が感熱層に浸透してバインダーが
溶解し、発色部がはげることも指摘されている。
感熱記録紙に於けるかかる難点を克服するため、従来は
、耐油、耐水保存性を向上させる手段として、感熱塗被
液の配合時にバインダー、ワックス等の使用量を、発色
性を損ねない程度に増加させて感熱層を作ることが試み
られている。しかし、このような方法では、耐油、耐水
保存性の向上は小さく、実用上十分であるとは言い難い
〔発明が解決しようとする問題点〕
最近になって、水溶性重合体とその架橋剤とを反応させ
ることにより得られる三次元網目状化した保護層形成に
よる耐油、耐水保存性の向上が試みられるようになって
いる。例えば、特開昭59−1797及び59−226
026には、ポリビニルアルコールに(メタ)アクリル
アミド及びビニル単量体をグラフト重合させたポリマー
を用いることが開示されている。しかしながら、この保
護層形成剤によっても、得られる加工紙(紙の加工面)
の耐油、耐可塑剤及び耐水性は未だ真に十分とはいえな
いものがある。また、特開昭58−181687.59
−106995及び59−123697には、ポリビニ
ルアルコールまたは共重合変性ポリビニルアルコールの
主鎖中にアセトアセチル基を導入したポリマーを用いて
加工紙の表面に樹脂層を形成することが開示されている
しかし、このポリマーを用いる場合には、加工時の泡立
ち等により作業性に劣り、またスティッティングを生じ
る等の欠点がある。
本発明の目的は、加工紙、特にロイコ染料系の感熱記録
紙の耐油、耐可塑剤、耐水保存性の付与に優れた性能を
有し、更に塗工作業性に優れ、加工紙本来の性能を損ね
ることのない、加工紙の保護層形成剤を提供することに
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によれば、A)ポリビニルアルコールおよび/ま
たは共重合変性ポリビニルアルコールと、B)アクリル
アミドおよび/またはメタアクリルアミド、C)カルボ
キシル基を有する重合性単量体の少なくとも1種及びD
)アセトアセチル基を有する重合性単量体の少なくとも
1種とのグラフト共重合体の水溶液が提供される。
本発明によれば、また、A)ポリビニルアルコールおよ
び/または共重合変性ポリビニルアルコールと、B)ア
クリルアミドおよび/またはメタアクリルアミド、C)
カルボキシル基を有する重合性単量体の少なくとも1種
及びD)アセトアセチル基を有する重合性単量体の少な
くとも1種とのグラフト共重合体の水溶液、並びにアセ
トアセチル基と反応する官能基を有する架橋剤の少なく
とも1種を主成分として含む、加工紙の保護層形成剤が
提供される。
ここで用いられるポリビニルアルコール及び共を合変性
ポリビニルアルコールは、水溶性の、一般によく知られ
たものであってよい。ポリビニルアルコールとしては2
00〜2500の重合度を有し、ケン化度が75〜10
0%の完全ケン化物または部分ケン化物であるのが好ま
しい。また共重合変性ポリビニルアルコールとしては、
例えば、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、マ
レイン酸、フマル酸、アリルアルコール、酢酸アリル、
プロピオン酸アリル、酪酸アリル、アリルスルホン酸、
メタアリルスルホン酸、メチルビニルエーテル、エチル
ビニルエーテル、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケ
トン、N−ビニルピロリドン、エチレン、プロピレン、
イソブチレン、炭素vi8〜18の高級脂肪酸のビニル
エステル、アルキル基の炭素数が4〜12のN−アルキ
ルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、一般式
〔ここでnはO〜4、mはO〜2、R1は炭素数1〜5
のアルキル基、R2は炭素数1〜40のアルコキシル基
またはアシロキシル基(ここでアルコキシル基、アシロ
キシル基は酸素を含有する置換基を有していてもよい)
を示す。〕で示されるビニルシラン、および一般式(I
I)、R4R1゜ II Cl1z =CR’  CN  R’−3l  (R”
):1−1I’ (II )(ここでmはO〜2、R1
は炭素数1〜5のアルキル基、R2は炭素数1〜40の
アルコキシル基またはアシロキシル基(ここでアルコキ
シル基、アシロキシル基は酸素を含有する置換基を有し
ていてももよい)、R3は水素原子またはメチル基、R
4は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基、R5は
炭素数1〜5のアルキレン基または連鎖炭素原子が酸素
もしくは窒素によって相互に結合された2個の有機残基
を示す〕。
で示される重合性単量体の少なくとも1種が、好ましく
はI〜20!量%の量で、共重合された、ケン化度が7
5〜100%の共重合変性ポリビニルアルコールがある
本発明において、グラフト共重合体を形成するA)成分
は10〜60重量%であるのが好ましく、B)成分、C
)成分及びD)成分はそれぞれ20〜70重量%、3〜
10重量%及び10〜30重量%であるのが好ましい。
C)成分としての、カルボキシル基を有する重合性単量
体は、エチレン系不飽和二重結合1個とカルボキシル基
1個又は2個とを有する化合物であって、好ましい例と
してはアクリ、ル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、マ
レイン酸、フマル酸等がある。
アセトアセチル基を有する重合性単量体は、アセトアセ
チル基(CH3COCH2CO−)  1個以上とエチ
レン系不飽和二重結合1個とを有する化合物である。こ
のような化合物の例としては、アセト酢酸アリル、アセ
ト酢酸イソブテニル、アクリル酸もしくはメタアクリル
酸2−アセトアセチルオキシプロピルエステル、一般式
(III)、〜4の整数を示す。〕 で示されるアセト酢酸エステル、およびアセトアセチル
エチレン、 CH3CC)12  CCH〒CH。
がある。
アセトアセチル基と反応する官能基を有する架橋剤とし
ては、例えば、従来公知のアルデヒド基やメチロール基
を有する架橋剤を用いることができ、具体例としてはグ
リオキザール、グルタルアルデヒド、ジアルデヒドデン
プン等の多価アルデヒド、ジメチロール尿素等の尿素−
ホルマリン初期縮合物、トリメチロールメラミン等のメ
ラミン−ホルマリン初期縮合物またはジメチロールアセ
トン等のアセトン−ホルマリン初期縮合物が挙げチレン
基を有するのでアルデヒド基やメチロール基等の官能基
と反応して、安定な結合を形成する。
従って、このような架橋剤を用いると、室温においても
短時間内に強固な被膜を形成することができる。
本発明者らは、加工紙の保護層形成剤として加工紙本来
の特性、特に感熱記録紙に於いては、かぶりのないこと
、スティッキングのないこと、発色感度が高いこと等の
特性を損ねることなく、初期の目的を達成するためには
そのベースとなる重合体の性質として、感熱層との接着
力が高いこと、油及び可塑剤の浸透性のないこと、水溶
性ではあるが、不必要に易溶性ではなく、加工紙に塗布
されて乾燥後は水に溶は難いこと等が必要であるとの考
えを基本として分子設計を行い、下記のグラフト共重合
体に到達するに到った。
本発明に係るグラフト共重合体の組成においては、ポリ
ビニルアルコールまたは共重合変性ポリビニルアルコー
ルを栓型合体とすることにより加工紙への濡れ性を高め
て、塗工層を均一化し、更に接着力を高めて加工紙へ密
着させることにより保護層としての効果を高め、耐油、
耐可塑剤性を付与したものである。そして、これにグラ
フト共重合する単量体としてアクリルアミドまたはメタ
アクリルアミドを主成分として用いることにより水溶性
及び栓型合体による水溶液の発泡の防止能を付与し、ま
たカルボキシル基を有する重合性単量体を共重合して共
重合体にカルボキシル基を導入することにより栓型合体
との相溶性を高めて塗工被膜の不均一化による性能低下
を防止したものである。更に、アセトアセチル基を有す
る重合性単量体を共重合して、架橋剤との高い反応性を
付与したものであり、これにアルデヒド基、メチロール
基等の官能基を有する架橋剤を反応させることにより、
グラフト共重合体と架橋して強固な三次元網目構造とす
る。これにより形成される被膜層が油、可塑剤、水等の
浸透の防止力を強め、保護層としての性能を一層高める
のである。グラフト共重合体中の栓型合体とこれに共重
合している単量体各々の重量比については、塗工層の均
−化及び加工紙との接着性の強化による耐油、耐可塑剤
の向上の目的からは、栓型合体であるA)成分ポリビニ
ルアルコールまたは共重合変性ポリビニルアルコールの
比率を高めれば良いが、あまりこの比率を高くすると、
耐水性が低下し、更にスティ・7キングの発生を来たす
ことがある。更に、グラフト共重合体の被膜の不均一化
による性能低下防止の目的からは、C)成分であるカル
ボキシル基を有する重合性単量体の比率を高めれば良い
が、あまりこの比率を高くすると、共重合体の親水性の
増大による耐水性の低下が生じ、或は陰イオン性が強く
なり、塗被液として通常配合される無機体質顔料との混
和性を混合時のショック等により損ねることがある。但
し、耐可塑剤、耐油性を余り高く要求されない用途に使
われる場合には、C)成分を除くこともできる。一方、
架橋剤との反応点を多くして架橋剤と反応後の三次元網
目構造を高密度化することによる耐油、耐可塑剤、耐水
性の向上の目的からは、D)成分であるアセトアセチル
基を有する重合性単量体の比率を高めれば良いが、あま
りこの比率を高くすると、共重合体の水溶性が低下して
水溶液が得られなくなり、また共重合体間の交叉結合が
起こり、高粘度化やゲル化を生ずる等の理由により所望
の共重合体を得ることが出来ない。
A)成分であるポリビニルアルコールまたは共重合変性
ポリビニルアルコールとしては、前述のように、水溶性
、グラフト共重合体中の枝重合体との相溶性、グラフト
共重合体水溶液の塗工作業性、塗工層の均一性、加工紙
との接着性等の性質を考慮し、グラフト共重合体の性能
を高めるため前記の種類が選ばれる。また、C)成分で
あるカルボキシル基を有する重合性単量体としては、通
常の使用や栓型合体と枝重合体との相溶性の向上環を考
慮して、前記の種類が選ばれる。一方、D)成分である
アセトアセチル基を有する重合性単量体としては、グラ
フト共重合体の水溶性、高粘度化、ゲル化等への影響及
び架橋剤との反応性を考慮して、前記の種類が選ばれる
。更に、架橋剤としては、アセトアセチル基との反応性
及び架橋剤自体の耐油、耐可塑剤性への影響を考慮して
、前記の種類が選ばれる。
更に、水溶性を極端に低下させない程度であれば、B)
成分である(メタ)アクリルアミドの一部を他の重合性
単量体、例えば(メタ)アクリロニトリル、(メタ)ア
クリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル等の(メタ
)アクリル酸低級アルキル、(メタ)アクリル酸ヒドロ
キシルエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロ
ピル等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシ低級アルキルエ
ステル、ジアセトンアクリルアミド等に置換えることも
できる。
本発明のグラフト共重合体の製造については特に制限は
ないが、通常は、たとえば、下記の如き方法により調製
される。しかし、勿論他の方法によって製造されてたも
のであっても良い。
すなわち、重合開始剤として過酸化物を予め加え、沸騰
または一定温度に制御した、A)成分であるポリビニル
アルコールの濃度が5〜35重量%の水溶液中に、B)
成分以下の単量体の濃度が30〜60重量%の水溶液を
1〜4時間位要して定量的に滴下して反応させ、更に2
〜4時間位熟成して反応を完結させる。A)成分水溶液
とB)成分以下の水溶液の濃度は反応により得られるグ
ラフト共重合体の濃度が20〜40重量%となるよう調
整することが好ましい。
重合開始剤として用いられる過酸化物は、必ずしも制限
はないが、通常は、例えば、過酸化水素、ターシャリ−
ブチルハイドロパーオキサイド、過硫酸アンモニウム、
過硫酸カリウム等の水溶性のものが好適である。重合開
始剤の使用量については特に制限はないが、通常は単量
体に対して過酸化物0.1〜2,0重量%程度用いるの
が望ましい。
重合温度についても特に制限はないが、反応速度を高め
ること及び共重合体の単量体組成分布を均一にする点か
ら高いことが望ましく、特に反応液の沸点が最も効果的
であり、また冷却の必要もないため好ましい。塗被液用
ベース重合体として塗布されて加工紙上に形成された高
分子保護層が、充分な強度および耐油、耐水性を有する
ためには重釡体の分子量は高い方が良いが、一方塗被液
自体としては余り高分子量では粘度が高く、作業性が乏
しくなる。比較的皮膜強度が高く、耐油、耐水性を有し
、且つ作業性の良好な共重合体液として、例えば、常温
における10%水溶液粘度として50〜5000P程度
が適当であり、共重合体水溶液をこの範囲の粘度になる
ように調整するには、重合開始剤の使用量を前記範囲内
とする必要がある。尚、仕込み時のB)成分以下の単量
体水溶液とポリビニルアルコール水溶液との比率は、重
合の結果として得られる共重合体水溶液の粘度を好適な
範囲に調製し、且つ重合速度を高め、適当な所要時間で
重合を完結する視点から前記範囲が選ばれる。架橋剤の
種類は前述のように、水溶性であり、且つ上記共重合体
物の水溶液と混合したときに、水溶液では長時間安定で
あるが、これを加工紙に塗布し、乾燥して保護層とした
ときには、常温でも架橋反応が進み、高温では短時間で
架橋反応が完結する特性を持つことが必要であるとの観
点から、前記の種類が選ばれる。そして、上記グラフト
共重合体と架橋剤と力9昆合されると、双方が反応して
、粘度が上昇するため、混合して調製された塗被液は、
塗工時の作業性に好適な粘度範囲にある時間が限られる
ため、その可使時間内に使用する加工紙に塗布されるの
が好ましい。
グラフ共重合体と架橋剤との混合比は、混合塗被液の可
使時間と、加工紙に塗布されて保護層となったときの性
能とのバランスから100:3〜100:30であるの
が好適であり、また混合塗被液のpHおよびグラフト共
重合物と架橋剤の濃度も同じ観点からそれぞれ3〜7及
び10〜15%であるのが好適であり、かかる場合の可
使時間は20〜300時間である。
保護層形成用塗被液を製造する上において、本発明に係
る共重合体の水溶液の他、必要に応じ、他の高分子化合
物、及び顔料、ワックス等の充填剤を適宜配合すること
も出来る。
本発明に係る加工紙の保護層形成剤が有効に使用される
加工紙としては、感熱記録紙、写真紙及び各種情報記録
紙等が挙げられ、特にロイコ染料系の感熱記録紙に対し
て用いるのが実用的に優れている。
加工紙の保護層形成剤塗被液の塗布は特に制限はないが
、通常は、例えば、塗布すべき加工紙の表面上にワイヤ
ーバー、ロールコータ−等を用いて乾燥後の保護層の厚
さが1〜5μm位になるようになされ、使用する加工紙
に適合した条件、例えば感熱記録紙では、60〜75℃
の温度において、30秒〜5分間で乾燥される。
また、加工紙の裏面からの可塑剤、油等の薬剤及び水の
浸入に対する保護層形成のため加工紙の裏面上または基
紙の加工層形成前に基紙表面上に同様な条件で塗布され
、乾燥される。
〔実施例〕
以下、本発明の紙の加工面保護層形成剤について代表的
な例を示し、更に具体的に説明する。勿論、本発明はこ
れらの実施例に制限されるものではない。例中、部は重
量部を示す。
実施例1 イ)保護層形成剤の製造方法 攪拌器および還流冷却器付きの反応器に、1500の重
合度をもち、ケン化度が88%の部分ケン化ポリビニル
アルコール40部を水335部に溶解した水溶液を入れ
、攪拌及び加熱により温度を沸点に上昇させ、過酸化物
1.44部を加えて還流させた。これにアクリルアミド
35部、アクリル酸5部及びメタアクリル酸2−アセト
アセチルオキシプロピルエステル20部を水65部に溶
解した単量体水溶液を1時間で全量が滴下されるような
速度で滴下して反応させ、全量が滴下された後に2時間
熟成させて反応を完結させた。このときの共重合体の濃
度は20重量%となるが、これを水で稀釈して共重合体
の濃度が10重量%の水溶液に調整し、この水溶液10
0部に対し、濃度40重量%のグリオキザール2.5部
及び水7.5部を加えて溶解し、保護層形成剤とした。
この水溶液の温度20℃における粘度は200cpであ
り、可使時間は48時間であった。
口)塗被液の製造及び加工紙への塗布 ■)保護層形成剤100部に炭酸カルシウム20部を塗
被液とし、これをロイコ塗料系の感熱記録紙にワイヤー
バーを用いて塗布し、乾燥して保護層の厚さが2μmの
感熱記録紙を得た。
■)保護層形成剤をカラー写真紙にスプレーコートし、
乾燥して保護層の厚さが1μmのカラー写真紙を得た。
ハ)耐油、耐水性試験 ■)口)の■)で得た感熱記録紙を常温で7日間熟成後
熱ヘッドにより印字し、この表面上にテンプラ油及びフ
タル酸ジオクチルをそれぞれ塗り、24時間後に印字の
濃度を測定したが変化はなかった。また、同じ感熱記録
紙を水中に浸漬し、24時間後に指でなぞった印字はは
げなかった。
■)口)の■)で得た写真紙常温で7日間熟成後表面上
にテンプラ油及びフタル酸ジオクチルをそれぞれ塗り、
24時間後に色調を比較したが変化は認められなかった
。また、同じ写真紙を水中に浸漬し、24時間後に指で
なぞったが、写真紙表面に変化はなかった。
比較のため、本発明の保護層形成剤を塗布しないロイコ
染料系の感熱記録紙及びカラー写真紙についても、上記
と同様な試験をしたが、上記のような耐油、耐水効果は
認められなかった。
実施例2〜6 以下に示す各種保護層形成剤についても、実施例1と同
様に、塗被液を調製して、ロイコ染料系感熱記録紙及び
カラー写真紙のそれぞれに塗布し、乾燥して同様な試験
を行なったが、いずれも実施例1と同様な性能を有する
ことが認められた。
2)2000の重合度を持ち、アクリル酸が3重量%共
重合された、ケン化度が99%の共重合変性ポリビニル
アルコール30部、アクリルアミド25部、メタアクリ
ルアミド25部、メタアクリル酸4部及びアクリル酸ア
セトアセチルオキシエチルエステル16部のグラフト共
重合体の10重量%水溶液100部に、ジメチロール尿
素の10重量%水溶液10部を混合した水溶液(温度2
0℃の粘度150cp、可使時間30時間)。
3)500の重合度を持ち、アリルアルコールが6重量
%共重合された、ケン化度が99%の共重合変性ポリビ
ニルアルコール50部、アクリルアミド25部、アクリ
ル酸5部及びアセト酢酸アリル20部のグラフト共重合
体の10重量%水溶液100部に、ジアルデヒドデンプ
ンの10重量%水溶液20部を混合した水溶液(温度2
0℃の粘度100cp、可使時間100時間)。
4)300の重合度を持ち、モノメチルジメトキシビニ
ルシランが15重量%共重合された、ケン化度が99%
の重合性単量体共重合変性ポリビニルアルコール30部
、メタアクリルアミド42部、イタコン酸3部及びメタ
アクリル酸アセトアセチルオキシエトキシエチルエステ
ル25部のグラフト共重合体の10重量%水溶液100
部に、トリメチロールメラミンの10重量%水溶液5部
を混合した水溶液(温度20℃の粘度80Cp、可使時
間24時間)。
5)500の重合度を有する完全ケン化ポリビニルアル
コール25部、500の重合度を持ち、N−ブチルアク
リルアミドが5重量%共重合された、共重合変性ポリビ
ニルアルコール25部、アクリルアミド25部、アクリ
ル酸8部及びアセト酢酸イソブテニル17部のグラフト
共重合体の10重量%水溶液100部に、グリオキザー
ル5重量%及びジメチロール尿素5重量%の水溶液10
部を混合した水溶液(20℃の粘土130cp、可使時
間50時間)。
6)1500の重合度を持ち、アクリル酸が2重量%及
びパーサディック酸が5重量%共重合された、ケン化度
が99%の共重合変性ポリビニルアルコール25部、ア
クリルアミド52部、マレイン酸3部及びアセト酢酸ア
リル20部のグラフト共重合体の10重量%水溶液10
0部に、ジメチロールアセトンの10重量%水溶液20
部を混合した水溶液(20℃の粘度250cp、可使時
間36時間)。
7)2000の重合度を持ち、ジアセトンアクリルアミ
ドが10重量%共重合された、ケン化度が95%の共重
合変性ポリビニルアルコール40部、アクリルアミド3
5部、アクリル酸5部及びメタアクリル酸アセトアセチ
ルオキシエチル20部のグラフト共重合体の100重量
水溶液100部に、ジメチロール尿素の10重量%水溶
液15部を混合した水溶液(20℃の粘度200cp、
可使時間24時間)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、A)ポリビニルアルコールおよび/または共重合変
    性ポリビニルアルコールと、B)アクリルアミドおよび
    /またはメタアクリルアミド、C)カルボキシル基を有
    する重合性単量体の少なくとも1種及びD)アセトアセ
    チル基を有する重合性単量体の少なくとも1種とのグラ
    フト共重合体の水溶液。 2、A)ポリビニルアルコールおよび/または共重合変
    性ポリビニルアルコールと、B)アクリルアミドおよび
    /またはメタアクリルアミド、C)カルボキシル基を有
    する重合性単量体の少なくとも1種及びD)アセトアセ
    チル基を有する重合性単量体の少なくとも1種とのグラ
    フト共重合体の水溶液、並びにアセトアセチル基と反応
    する官能基を有する架橋剤の少なくとも1種を主成分と
    して含む、紙の加工面保護層形成剤。
JP60021828A 1985-02-08 1985-02-08 ポリビニルアルコールグラフト共重合体水溶液およびそれを含む紙の加工面保護層形成剤 Granted JPS61186598A (ja)

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