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Abstract
Description
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1]特開2002−113959号公報
[特許文献2]特開2001−287450号公報
[特許文献3]特開2011−116125号公報
[特許文献4]特開2011−131416号公報
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、「A成分を主成分とする」という用語は、A成分を含む組成物において、A成分の含有量が質量基準で最も多いことを意味する。
一実施形態において、印刷媒体は、支持体の少なくとも一方の表面に、上記の印刷媒体用樹脂組成物に由来する塗工層を設けてなる。
印刷媒体用組成物は、少なくとも(a)カチオン性ウレタン系樹脂、(b)オレフィン系共重合体エマルジョン及び(c)エチレンイミン系樹脂を含んでなる。また、印刷媒体用組成物に由来する塗工層を支持体の少なくとも一方の表面に設けてなる印刷媒体は、有版印刷方式及び無版印刷方式の両方において優れた印刷適性を有する。特に、有版印刷方式としてのオフセット印刷と、無版印刷方式としての溶剤系インクジェット方式又は紫外線硬化型インクジェット方式とのいずれの印刷方式においても優れた印刷適性を有する。
一方、インクジェット方式における印刷適性を向上させるべく、支持体の表面にインクを吸収して膨潤する極性樹脂を設けた場合には、表面の親水性が高すぎてオフセット印刷方式で印刷した場合に水負けが発生しやすくなり、印刷品質を向上させることが難しい。しかし、印刷媒体の表面に印刷媒体用組成物由来の塗工層を用いることで、インクジェット方式で印刷した場合であってもインクの滲みを抑制することができるだけでなく、オフセット印刷方式で印刷した場合であっても、水負けの発生を抑制することができる。
その結果、オフセット印刷方式とインクジェット方式の両方に対して優れた印刷適性を奏する。
カチオン性ウレタン系樹脂は、塗工層においてバインダー樹脂として機能すると推測される。カチオン性ウレタン系樹脂が、印刷媒体用組成物に含まれるオレフィン系共重合体のエマルジョンに由来する粒子を支持体の表面に固定することで、耐水性に優れた印刷物が得られると推測される。また、インクジェットインクはアニオン性材料であることから、カチオン性ウレタン系樹脂はインクジェットインクの凝集力をより高め、その結果、印刷物の密着性をさらに向上させていると推測される。特に、一般的にはインクの滲みが発生しやすい紫外線硬化型インクを用いた場合であっても、カチオン性ウレタン樹脂を表面に有する印刷媒体においては、滲みなく優れた印刷適性を有するものと推測される。
一方、分子内に4級アンモニウム塩構造を有するジオールとしては、式(3)又は式(4)で表される化合物を例示できる。
式(3)においてX−としては、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、硝酸イオン、硫酸イオン、メチル硫酸イオン、メチル炭酸イオン、炭素数1〜12の脂肪族または芳香族のカルボン酸イオン、炭素数1〜12の脂肪族または芳香族のスルホン酸イオンが例示できる。
式(3)で表される化合物としては、ジメチルビス(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムクロライド、ジメチルビス(2−ヒドロキシエチルオキシエチル)アンモニウムクロライドが例示できる。
式(4)においてX−としては、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、硝酸イオン、硫酸イオン、メチル硫酸イオン、メチル炭酸イオン、炭素数1〜12の脂肪族または芳香族のカルボン酸イオン、炭素数1〜12の脂肪族または芳香族のスルホン酸イオンが例示できる。
式(4)で表される化合物をとしては、2,3−ジヒドロキシプロピル−ドデシルジメチルアンモニウムクロライドが例示できる。
オレフィン系共重合体エマルジョンは、塗工層において疎水性を発現し、塗工層に過剰の水分を馴染ませないようにすることで、オフセット印刷時の水負けを抑制すると推測され、また、同様の理由で印刷物の経時安定性に寄与すると推測される。一方、溶融熱転写印刷方式、電子写真印刷方式などの加熱を利用する印刷方式においては、記録媒体表面に存在するオレフィン系共重合体粒子が一部溶融して、溶融熱転写インク又はトナーと相溶することで、溶融熱転写インク又はトナーを固定すると推測される。
エチレンイミン系樹脂は、各種の印刷インキ又は印刷インクとの親和性が強いことから、これらとの密着性を向上させていると推測される。その結果、一般的には剥がれが発生しやすいオフセット印刷用紫外線硬化型インキ又は滲みが発生しやすい紫外線硬化型インクジェット印刷用インクを用いた場合であっても、優れた印刷適性を有するものと推測される。
印刷媒体用組成物における各成分の量比(配合割合)は、固形分として、以下の配合割合に調整することで、複数の有版印刷方式又は無版印刷方式にもバランスよく対応することができ、優れた印刷品質及び優れた耐水性を発揮することができる。
印刷媒体における塗工層は、更に(d)帯電防止剤を含むことができる。係る塗工層は、印刷媒体用組成物中に帯電防止剤を配合して、帯電防止剤の配合された印刷媒体用組成物を支持体の少なくとも一方の表面に塗工する方法によって得られることが好ましい。
ノニオン型の帯電防止剤としては、アルキレンオキシド構造を有するエチレンオキシド重合体、エチレンオキシド重合成分を分子鎖中に有する重合体などを例示することができる。
その他の帯電防止剤としては、分子構造中にホウ素を有するポリマー型帯電防止剤を用いることができる。
印刷媒体における塗工層は、更に(e)架橋剤を含むことができる。係る塗工層は、印刷媒体用組成物中に架橋剤を配合して、これを支持体の少なくとも一方の表面に塗工する方法によって得られることが好ましい。
支持体は、印刷媒体に剛度(コシ)を付与する。支持体の材料は、印刷媒体の用途に応じた剛度(コシ)有する材料であれば特に限定されない。支持体の材料としては、パルプ紙、樹脂ラミネート紙、金属蒸着紙、不織布、樹脂フィルムなどを例示することができる。
支持体の材料は、熱可塑性樹脂を含むフィルム層であってもよい。支持体の材料として熱可塑性樹脂を含むフィルム層を用いることで、印刷物に耐水性を付与することができる。フィルム層に含まれる熱可塑性樹脂は、無機粒子、有機フィラー、熱安定剤(酸化防止剤)、光安定剤、分散剤、滑剤などの添加剤を含んでもよい。支持体のフィルム層全体に対する、樹脂成分の含有量は、支持体として好適な剛度、耐水性などを付与しやすいことから、25質量%以上であり、好ましくは30質量%以上であり、より好ましくは35質量%以上であり、更に好ましくは45質量%以上である。一方、100質量%以下であり、好ましくは95質量%以下であり、より好ましくは92質量%以下であり、更に好ましくは90質量%以下である。
フィルム層に含まれる熱可塑性樹脂としては、エチレン系樹脂(高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレンなどを例示することができる。)、プロピレン系樹脂、ポリメチル−1−ペンテン、エチレン−環状オレフィン共重合体などのポリオレフィン系樹脂;ナイロン−6、ナイロン−6,6などのポリアミド系樹脂;芳香族ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート及びその共重合体、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどを例示することができる。)、脂肪族ポリエステル(ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンアジペート、ポリ乳酸などを例示することができる。)などの熱可塑性ポリエステル系樹脂;ポリカーボネート、アタクティックポリスチレン、シンジオタクティックポリスチレンなどの熱可塑性樹脂からなる群の中から選択される樹脂又はこれらの組み合わせを例示することができる。
熱可塑性樹脂を含むフィルム層は更に無機粒子を含んでもよい。これにより、支持体を白色化又は不透明化させたり、支持体に隠蔽性を付与したりすることができる。その結果、印刷内容の視認性を向上させることができる。また、印刷内容が印刷媒体の裏面から透けて見えるのを防止することができる。
有機酸としては、マレイン酸、ソルビン酸などを例示することができる。
スルホン酸型陰イオン界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、パラフィンスルホン酸、α−オレフィンスルホン酸若しくはアルキルスルホコハク酸又はこれらの塩などを例示することができる。
非イオン系界面活性剤としては、ポリエチレングリコールエステル型界面活性剤など例示することができる。
不活性無機酸化物としては、アルミナ、シリカなどを例示することができる。
熱可塑性樹脂を含むフィルム層は更に有機フィラーを含んでもよい。これにより、支持体を白色化又は不透明化させたり、支持体に隠蔽性を付与したりすることができる。その結果、印刷内容の視認性を向上させることができる。また、印刷内容が印刷媒体の裏面から透けて見えるのを防止することができる。
さらにフィルム層を構成する主要な熱可塑性樹脂のガラス転移点より高い温度で、かつ、有機フィラーを構成する樹脂のガラス転移点より低い温度でフィルム層を延伸することにより、空孔形成性がより向上する。
また、有機フィラーを構成する樹脂は、架橋されていることがより好ましい。
無機粒子の平均粒径及び有機フィラーの平均分散粒径は、フィルム層の延伸成形により空孔が得られやすく、印刷媒体の不透明化を達成しやすい傾向があることから、好ましくは0.01μm以上であり、より好ましくは0.05μm以上であり、さらに好ましくは0.1μm以上である。一方、同粒径は、フィルム層の強度が低下しにくい傾向があるため、好ましくは15μm以下であり、より好ましくは2μm以下であり、更に好ましくは1.3μm以下である。
フィルム層に含まれる熱可塑性樹脂は、単独の種類の無機粒子を含んでもよく、2種類以上の無機粒子を含んでもよい。上記の熱可塑性樹脂は、単独の種類の有機フィラーを含んでもよく、2種類以上の有機フィラーを含んでもよい。上記の熱可塑性樹脂は、1種類以上の無機粒子と、1種類以上の有機フィラーとを含んでいてもよい。
熱安定剤としては、立体障害フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤などの熱安定剤などを例示することができる。熱安定剤の添加量は、熱可塑性樹脂組成物質量に対して0.001〜1質量%が好ましい。
熱可塑性樹脂を含むフィルム層の成形方法は、特に限定されない。例えば、スクリュー型押出機に接続された単層又は多層のTダイ、Iダイなどにより溶融樹脂をシート状に押し出すキャスト成形、カレンダー成形、圧延成形、インフレーション成形などを用いて、熱可塑性樹脂を含むフィルム層を成形することができる。熱可塑性樹脂と、有機溶媒又はオイルとの混合物をキャスト成形またはカレンダー成形した後、溶媒又はオイルを除去する方法を用いて、熱可塑性樹脂を含むフィルム層を成形してもよい。
熱可塑性樹脂を含むフィルム層の厚みは、好ましくは30〜500μmの範囲内であり、より好ましくは40〜400μmの範囲内であり、更に好ましくは50〜300μmの範囲内である。
支持体は、単層であってもよく、積層構造を有してもよい。
例えば、ポリオレフィン系樹脂40〜99.5質量%及び無機粒子60〜0.5質量%を含有する樹脂組成物からなる単層の樹脂フィルムを、主成分であるポリオレフィン系樹脂の融点より低い延伸温度で一軸または二軸方向に延伸することで、単層のポリオレフィン系樹脂フィルムからなる支持体を調整することができる。延伸温度は、該ポリオレフィン系樹脂の融点よりも3〜60℃低い温度であることが好ましい。
塗工層は、支持体の少なくとも一方の表面に設けられ、少なくとも、(a)カチオン性ウレタン系樹脂、(b)オレフィン系共重合体エマルジョン及び(c)エチレンイミン系樹脂を含有する印刷媒体用組成物に由来する物質を含む。
塗工層の形成方法は、特に限定されるものではないが、印刷媒体用組成物又は塗工層を構成する上記の成分を、溶媒に溶解させて印刷媒体用組成物を調整する段階と、調整された印刷媒体用組成物を、支持体の少なくとも一方の面に塗工する段階と、塗工された印刷媒体用組成物を乾燥固化させる段階とを有する方法によって、塗工層を形成することが好ましい。これにより、印刷媒体をロール・ツゥ・ロールで製造することもでき、生産性を向上させることができる。さらに、塗工層の厚さを比較的容易に調整することができるので、印刷適性を維持しながら塗工層の厚さを薄くするなど、希望する風合いの印刷媒体を製造することができる。
塗工層の塗工量は、片面当たりの乾燥後の固形分量として、一般的に密着性の乏しい紫外線硬化型インキを用いた場合であっても、十分な密着性を確保することができるため、0.01g/m2以上でよく、好ましくは0.05g/m2以上であり、特に好ましくは0.1g/m2以上である。一方、塗装工程の調整が比較的容易であり、印刷媒体の生産性を向上させたり、塗工ムラを防止したりすることができることから、塗工量は5g/m2以下でよく、好ましくは3g/m2以下であり、特に好ましくは1g/m2以下である。
塗工層の厚さは、0.01μm以上がよく、好ましくは0.05μm以上であり、特に好ましくは0.1μm以上である。一方、塗工層の厚さは5μm以下がよく、好ましくは3μm以下であり、特に好ましくは1μm以下である。これにより、既存の印刷用紙に似た風合いの印刷媒体を製造することができる。
(製造例1)
(1)MFR(メルトフローレート)0.8g/10分のプロピレン単独重合体(融点164℃)81質量%と、高密度ポリエチレン3質量%と、平均粒径1.5μmの重質炭酸カルシウム16質量%とを混合した樹脂組成物(A)を、270℃の温度に設定した押出機にて混練した後、押出機からシート状に押し出し、冷却装置により冷却することで、無延伸シートを得た。得られた無延伸シートを150℃の温度にまで再度加熱した後、ロール群の周速差を利用して縦方向(MD方向)に5倍に延伸することで、縦5倍延伸フィルムを得た。
(実施例1)
(a)カチオン性ウレタン系樹脂を固形分として6質量%、(b)オレフィン系共重合体エマルジョンを固形分として6質量%、及び、(c)エチレンイミン系樹脂を固形分として1質量%含む水分散液を調整して、印刷媒体用組成物を得た。(a)カチオン性ウレタン系樹脂としては、ポリウレタン水分散液(商品名:スーパーフレックス650、第一工業製薬株式会社製)を用いた。(b)オレフィン系共重合体エマルジョンとしては、エチレン−メタクリル酸共重合体エマルジョン溶液(商品名:アクアテックスAC−3100、中央理化工業株式会社製)を用いた。(c)エチレンイミン系樹脂としては、ポリエチレンイミン(商品名:エポミンP−1000、株式会社日本触媒製)を用いた。なお、印刷媒体用組成物中の各成分の配合割合は、印刷媒体用組成物の全体に対する固形分の質量%を表す。
コロナ放電処理後の積層延伸フィルムを支持体として用いて、支持体のコロナ放電処理を実施した側の面に、調整した印刷媒体用組成物を塗工した。印刷媒体用組成物は、塗工量が単位面積(m2)当たり乾燥後固形分で0.8gとなるように塗工した。塗工にはバーコーターを用いた。印刷媒体用組成物が塗工された支持体を60℃のオーブンで乾燥させて塗工層を形成することで、実施例1の印刷媒体を得た。
製造例1で得られた支持体の一方の表面に、表1に記載された材料を用いて表2に記載された配合割合で調整して得られた印刷媒体用組成物を塗工して、表2に記載された乾燥後塗工量(単位面積(m2)当たり固形分)とした以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜7の印刷媒体及び比較例1〜8の印刷媒体を得た。表2において、印刷媒体用組成物中の各成分の配合割合は、水分散液中における固形分濃度を、印刷媒体用組成物全体に対する質量%として表す。
特開2011−131416号公報の実施例1の紫外線硬化型インクジェット印刷用樹脂フィルムを得て、比較例9の印刷媒体とした。比較例9の印刷媒体に使用した印刷媒体用組成物の配合割合および該組成物の塗工量を表2に示す。
実施例1〜7及び比較例1〜9の印刷媒体のそれぞれについて、有版印刷方式の評価として、(1)有版印刷適性の評価を行った。また、無版印刷方式の評価として、(2)溶融熱転写適性、(3)インクジェット適性及び(4)電子写真印刷適性のそれぞれの評価を行った。評価結果を表3に示す。
(紫外線硬化型インキ密着性評価)
印刷媒体への印刷に先立って、23℃の温度及び50%の相対湿度の雰囲気下で、印刷媒体を3日間調整した。調整後の印刷媒体に対して、印刷機(商品名:RI−III型印刷適性試験機、株式会社明製作所社製)と紫外線硬化型印刷用インキ(商品名:ベストキュアー161(墨)、株式会社T&K TOKA社製)とを用いて、印刷媒体の塗工層の面に、インキ量が1.5g/m2となるようにベタ印刷を実施した。なお、ベタ印刷は、有版印刷における画線部に相当するものである。次いで、印刷面に紫外線を照射して、インキを乾燥固化させた。紫外線の照射は、紫外線ランプ(メタルハライド灯、出力80W/cm、アイグラフィックス株式会社社製)1灯を用いて実施した。紫外線ランプと印刷媒体との距離は10cmであった。印刷媒体は、紫外線ランプの下を10m/分の速度で1回通過させた。
5:良好(インキが全く剥離しなかった。)
4:可 (僅かな部分のインキが剥離した。)
3:可 (剥離部分が25%以下であった。)
2:不可(剥離部分が25〜50%であった。)
1:不可(剥離部分が50%以上であった。)
23℃の温度及び50%の相対湿度の雰囲気下で、印刷媒体を2時間調整した後、印刷媒体の塗工層の面の表面固有抵抗値を絶縁計(商品名:DSM−8103、東亜電波工業株式会社社製)を用いて測定した。測定された表面固有抵抗値が1012Ω/□以下である場合、印字及び印刷時の給排紙性が良好であったので、帯電防止性が良好であり、印刷媒体として好適であると判断した。
(インク転移性評価)
印刷媒体への印画は、バーコードプリンター(商品名:B−30−S5、株式会社テック社製)と溶融型樹脂性インクリボン(商品名:B110C、株式会社リコー社製)とを用いて、35℃の温度および85%の相対湿度の雰囲気下で、印刷媒体の塗工層の面にCODE39バーコードを印画することで実施した。
良好:ANSIグレードA又はB(鮮明な画像が得られている。)
可:ANSIグレードC(バーコードに若干のかすれが見られるが、実用レベルを維持。)
不良:ANSIグレードD〜F(バーコードのかすれにより線切れが生じる。)
不可:ANSIグレードN/G(CODE39のバーコードと認識できない。)
印刷媒体への印画は、インク転移性評価と同様のプリンター及びインクリボンを用いて、23℃の温度および50%の相対湿度の雰囲気下で、印刷媒体の塗工層の面にCODE39バーコードを印画することで実施した。印画直後のバーコードのANSIグレードは何れもグレードAであり印画は良好であった。
良好:ANSIグレードA又はB(インクの密着は良好で欠落はない。)
可:ANSIグレードC (バーコードに若干の欠落が見られるが、実用レベルを維持。)
不良:ANSIグレードD〜F (バーコードの欠落により線切れが生じる。)
不可:ANSIグレードN/G (バーコードと認識できないほどインクが欠落する。)
(印刷品質評価)
印刷媒体への印刷に先立って、23℃の温度および50%の相対湿度の雰囲気下で、印刷媒体を3日間調整した。調整後の印刷媒体に対して、紫外線硬化型インクジェット印刷機(商品名「OceArizona250GT」、Oce社製)と、「OceArizona250GT」用の純正インクである紫外線硬化型インクジェット印刷用インク(墨)とを用いて、印刷媒体の塗工層の面に100%ベタ印刷及び文字印刷を実施した。
4:良好(インク滲みが認められない。)
3:可 (インク滲みがわずかに認められる。)
2:不可(インク滲みが認められる。)
1:不可(インク滲みが著しい。)
上記の手順で印刷された印刷媒体を、23℃の水中に24時間漬け込んだ。水中から取り出した印刷媒体の表面の水分をウエスで軽く拭き取った後、印刷媒体の印刷面にセロファンテープ(商品名:セロテープ(登録商標) CT−18、ニチバン株式会社社製)を貼り付けて充分密着させた後、セロファンテープを素早く剥離した。テープ剥離後の印刷面の状態を目視観察することで、インク密着性を評価した。インク密着性の評価基準は下記の通りであり、3〜5を合格とした。
5:良好(全くインクが剥離してこない。)
4:可 (僅かな部分のインクが剥離した。)
3:可 (剥離部分が25%以下であった。)
2:不可(剥離部分が25〜50%であった。)
1:不可(剥離部分が50%以上であった。)
(トナー密着性評価)
印刷媒体への印刷に先立って、23℃の温度および50%の相対湿度の雰囲気下で、印刷媒体を3日間調整した。調整後の印刷媒体に対して、レーザープリンター印刷機(商品名:Magicolor 7450II、コニカミノルタビジネスソリューション株式会社社製)を用いて、印刷媒体の塗工層面に100%黒ベタ印刷を実施した。
5:良好(全くトナーが剥離してこない。)
4:可 (僅かな部分のトナーが剥離した。)
3:可 (剥離部分が25%以下であった。)
2:不可(剥離部分が25〜50%であった。)
1:不可(剥離部分が50%以上であった。)
上記の手順により、電子写真方式で印刷された印刷媒体を、23℃の水中に24時間漬け込んだ。水中から取り出した印刷媒体の表面の水分をウエスで軽く拭き取った後、印刷媒体の印刷面にセロファンテープ(商品名:セロテープ(登録商標) CT−18、ニチバン株式会社社製)を貼り付けて充分密着させた後、セロファンテープを素早く剥離した。テープ剥離後の印刷面の状態を目視観察することで、トナー密着性を評価した。トナー密着性の評価基準は下記の通りであり、3〜5を合格とした。
5:良好(全くトナーが剥離してこない。)
4:可 (僅かな部分のトナーが剥離した。)
3:可 (剥離部分が25%以下であった。)
2:不可(剥離部分が25〜50%であった。)
1:不可(剥離部分が50%以上であった。)
各実施例の中でも、印刷媒体用組成物の配合割合が(b)オレフィン系共重合体エマルジョンの含有量が50質量部以上180質量部以下であり、(c)エチレンイミン系樹脂の含有量が10質量部以上50質量部以下である、実施例1、5〜7は、より良好な結果が得られた。
Claims (13)
- (a)カチオン性ウレタン系樹脂、(b)オレフィン系共重合体エマルジョン及び(c)エチレンイミン系樹脂を含む、印刷媒体用組成物。
- (a)カチオン性ウレタン系樹脂100質量部に対して、10〜400質量部の(b)オレフィン系共重合体エマルジョン及び1〜60質量部の(c)エチレンイミン系樹脂を含む、
請求項1に記載の印刷媒体用組成物。 - 支持体の少なくとも一方の表面に、請求項1又は請求項2に記載の印刷媒体用組成物を含む塗工層が設けられた印刷媒体。
- 前記塗工層の片面当たり固形分質量が、0.01〜5g/m2である、
請求項3に記載の印刷媒体。 - 前記塗工層は、(d)帯電防止剤を更に含む、
請求項3又は請求項4に記載の印刷媒体。 - (d)帯電防止剤は、第三級含有アクリル系樹脂及び第四級窒素含有アクリル系樹脂の少なくとも一方を含む、
請求項5に記載の印刷媒体。 - 前記塗工層は、(e)架橋剤を更に含む、
請求項3から請求項6までの何れか一項に記載の印刷媒体。 - (e)架橋剤は、ポリアミンポリアミドのエピクロルヒドリン付加物を含む、
請求項7に記載の印刷媒体。 - 前記支持体は、熱可塑性樹脂を含むフィルム層である、
請求項3から請求項8までの何れか一項に記載の印刷媒体。 - 前記熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン系樹脂を含む、
請求項9に記載の印刷媒体。 - 前記熱可塑性樹脂を含むフィルム層は、無機粒子および有機フィラーの少なくとも一方を更に含む、
請求項9又は請求項10に記載の印刷媒体。 - 前記無機粒子は、平均粒径が0.01〜15μmの炭酸カルシウムを含む、
請求項11に記載の印刷媒体。 - 前記熱可塑性樹脂を含むフィルム層は、少なくとも一軸方向に延伸されている、
請求項9から請求項12までの何れか一項に記載の印刷媒体。
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