KR20190031726A - 셀룰로오스 나노 파이버를 포함하는 전자소재 포장용 다층필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 셀룰로오스 나노 파이버(CELLULOSE NO-FIBER)를 포함하는 층을 구비하는 전자재료를 포함하는 전자소재 포장용 다층 필름에 대한 것으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 전자소재 포장용 다층필름의 구조에서 내부에 셀룰로오스 나노 파이버를 포함하는 코어층을 구비하여, 포장용 필름 자체에 통기성을 강화하면서도 투습은 방지할 수 있는 기능성 포장재를 구현할 수 있다.

Description

셀룰로오스 나노 파이버를 포함하는 전자소재 포장용 다층필름{AN COATING SOLUTION USING PREVENTING BREATHABLITY FILM FOR ELECTRIONIC PART WITHIN CELLULOSE NANO-FIBER}

본 발명은 셀룰로오스 나노 파이버(Cellulose Nano-Fiber;CNF)를 포함하는 층을 구비하는 전자재료를 포함하는 전자소재 포장용 다층 필름에 대한 것이다.

전자부품 혹은 반도체부품 포장용 정전분산 봉투는 정전분산 기능뿐 아니라, 지문, 이물질 등으로부터 오염을 방지할 수 있는 방오 기능과 수분으로부터 보호받을 수 있는 방습 기능이 필요하다. 즉, 방오·방습 기능이란 내부로 물, 기름 또는 기타 오염물질이 침투하는 것을 방지하는 기능으로 표면을 특수 코팅 등을 통해 필름과 이물질 간의 접촉각을 크게 하면, 접촉된 물, 기름 또는 기타 오염 물질의 접촉 표면이 최소화되므로 오염물질이 내부로 침투하지 못하게 하는 기능을 의미한다.

기존에 알려진 정전분산 전자부품 포장 봉투용 필름은 일반적으로 폴리에스테르(polyester) 필름 위에 알루미늄, 니켈, 티타늄, 구리, 크롬, 아연 등의 금속 물질을 증착하거나 스퍼터링하여 제조된 금속증착 폴리에스테르 필름과 계면활성제, 카본블랙 등으로 표면이 대전 코팅 처리된 폴리에틸렌 필름을 합지하여 제조되며, 이를 이용하여 전자부품 포장용 봉투를 제조하였다. 계면활성제를 이용한 정전분산 봉투의 경우 이온을 갖는 계면활성제의 영향으로 수분과 민감하게 반응하여 반영구적인 정전분산 효과를 얻지 못할 뿐만 아니라, 표면으로 이온이 전이되어 기저 플라스틱 필름에 석출되어 반도체부품 포장용 정전분산 봉투로는 적절하지 못하다. 또한, 카본블랙을 사용한 정전분산 봉투의 경우 필름 제조 시 흑색 카본 분진발생의 우려가 있을 뿐 아니라, 투명성을 갖지 못하는 문제점이 있어 반도체부품 포장용 정전분산 필름으로는 적절하지 못하다.

이러한 문제점을 보완하기 위해 최근에는 전도성 고분자를 이용한 정전분산 봉투의 제조가 시도되고 있다. 전도성 고분자는 카본블랙과 계면활성제가 갖지 못하는 투명성, 높은 전기전도도 및 표면 전이가 전혀 없다는 이점들이 있어서 최근에 전자부품, 반도체부품 포장용 정전분산 봉투의 코팅 조성물로 널리 사용되고 있다.

또한, 금속증착 폴리에스테르 필름과 일반 폴리에틸렌을 합지한 후 표면에 전도성 고분자 코팅 조성물로 처리하고, 이 필름을 사용하여 전자부품 포장용 봉투를 제조한다.

하지만, 상기 전도성 고분자 코팅 조성물을 사용하여 제조된 정전분산용 필름의 경우 투명성과 표면저항은 양호하지만 방오·방습 기능을 보강하고자 금속 증착된 폴리에스테르 필름을 사용하므로 원가 상승, 생산성 저하 및 금속 환경 오염의 원인이 되고 있다. 더욱이, 내피면을 알려진 전도성 고분자 조성물로 코팅한 후 봉투를 제조하면 열 접착력이 현저하게 감소하여 봉투의 기능으로는 부적합하다. 폴리에틸렌 필름은 열에 의해 서로 강한 접착력을 갖고 있지만, 전도성 고분자가 코팅된 필름은 열에 의한 접착력이 현저하게 감소하여 상품성 가치를 상실하게 된다.

부가적으로 전자재료 포장에 사용되고 있는 알루미늄 필름에 나이론, LLDPE를 합지하여 포장재로 만들어 사용을 하고 있는데 이는 완벽한 투습성이 있으나 개봉 후 사용시에 제품의 스크라치, 봉투의 터짐발생, 재활용의 문제점이 대두된다.

공개특허공보 제10-2006-0125999호

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전자소재 포장에 사용되는 필름을 다층구조로 구현함에 있어서, 영구대전방지재료층의 내측에 셀룰로오스 나노 파이버(CNF)를 포함하는 코어층을 배치하여 친환경성을 구비하면서도 높은 기계적강도를 보강할 수 있으며, 투습은 방지하면서도 통기성은 강화할 수 있는 전자소재 포장용 필름을 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는, 저밀도 폴리에틸렌 수지(LLDPE)를 기본수지로 사용하고, 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), PEDOT(polyethylendioxythiophene) 및 이들의 공중합체로 구성된 적어도 하나 이상의 외부층(110); 상기 외측(110)에 일표면이 접하는 코어층(120);을 포함하며, 상기 코어층(120)은, 셀룰로오수 나노 파이버(NCF) 또는 셀룰로오수 나노 파이버(NCF)의 산화처리물을 포함하며, 고밀도에틸렌수지(HDPE), 메탈로센 폴리에틸렌수지(mPE:metallocene polyethylene) 및 저밀도 폴리에틸렌 수지(LLDPE)가 혼합하여 조성된 수지를 포함하는 물질로 구성되는, 셀룰로오스 나노 파이버를 포함하는 전자소재 포장용 다층필름을 제공할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 전자소재 포장용 다층필름의 구조에서 내부에 셀룰로오스 나노 파이버를 포함하는 코어층을 구비하여, 포장용 필름 자체에 통기성을 강화하면서도 투습은 방지할 수 있는 기능성 포장재를 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 셀룰로오스 나노 파이버를 포함하는 코어층을 내부에 구비하여, 전체적인 포장재의 기계적 물성을 강화하면서 고온에 강한 열적 안정성을 확보할 수 있도록 하며, 추후 재활용이 가능하도록 하여 친환경성을 확보할 수 있는 기능성 포장재를 제공할 수 있는 효과도 있다.

나아가, 셀룰로오스 나노 파이버를 포함하는 코어층을 외부에 영구대전방지특성을 가지는 외부층을 구비하여 대전방지, 열실링성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자부품 포장용 다층필름은 단일성분의 LLDPE, LDPE, HDPE, PP등을 각층별로 공압출을 하여 투습을 최소화하고, 투습된 습기를 마지막 코팅액에서 습기를 빨아들어 합성된 물질과 혼합된 불질에 팽압 에 의하여 더 이상 투습되어 나온 습기가 제품에 영향을 미치지 않으며, 낮은 온도에 용해가 되어 포장재를 제조할 때 실링성이 향상되고, 약간의 수분을 가지고 있어 대전방지성능을 향상시킬 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 셀룰로오스 나노 파이버를 포함하는 전자소재 포장용 다층필름의 단면 개념도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀룰로오스 나노 파이버를 포함하는 전자소재 포장용 다층필름의 단면 개념도를 도시한 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 셀룰로오스 나노 파이버(Cellulose Nano-Fiber;CNF)를 포함하는 전자소재 포장용 다층필름의 구조를 도시한 단면 개념도이다.

본 발명의 실시예에 적용되는 코어층(120)은 합성수지의 물질층에 셀룰로오스 나노 파이버를 포함하는 기능성 층으로 정의한다. 상기 코어층은, 전체 코어층을 구현하는 전체 조성물을 기준으로 셀룰로오스 나노 파이버(CNF)가 1~20중량%가 포함될 수 있다.

특히, 상기 코팅층은 저밀도 폴리에틸렌 수지(LLDPE)를 기본수지로 사용하고, 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), PEDOT(polyethylendioxythiophene) 및 이들의 공중합체로 구성된 적어도 하나 이상의 외부층(110)과 상기 외측(110)에 일표면이 접하는 코어층(120)을 포함하여 구성될 수 있다.

본 실시형태에서는, 상술한 상기 셀룰로오스 나노파이버는, 화학처리(개질)된 셀룰로오스 나노파이버를 포함한다. 셀룰로오스 나노파이버에서는, 셀룰로오스 분자쇄가 2개 이상의 다발을 형성하고 있다. 셀룰로오스 분자쇄가 2개 이상의 다발을 형성하고 있는 것은, 2개 이상의 셀룰로오스 분자쇄가 집합하여 마이크로피브릴이라 불리는 집합체를 형성하고 있는 상태를 말한다.

본 실시형태에서는, 셀룰로오스 분자쇄는, 분자중의 C6 위치 수산기의 일부 또는 전부가 알데히드기, 카복실기 등으로 산화된 것, C6 위치 이외의 수산기를 포함하는 수산기의 일부 또는 전부가 질산에스테르, 아세트산에스테르 등과 같이 에스테르화된 것, 메틸에테르, 히드록시프로필에테르, 카복시메틸에테르 등과 같이 에테르화된 것 등 다른 관능기로 치환되어 있는 형태를 포함한다.

셀룰로오스 나노파이버의 수평균 섬유경은, 특히 한정되지는 않지만, 1~100nm인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 2~50nm이고, 특히 바람직하게는, 2~10nm이다. 수평균 섬유경이 1~100nm인 셀룰로오스 나노파이버를 사용하는 것에 의해, 비표면적이 큰 다공질체를 얻기 쉽다. 수평균 섬유경이 1nm 미만에서는, 나노파이버의 단섬유 강도가 약하고, 다공질체의 구조를 유지하는 것이 곤란하게 되는 경우가 있다. 100nm를 초과하면, 다공질체로서는 비표면적이 부족한 경우가 있다.

본 발명의 실시예에 적용되는 셀룰로오스 나노파이버의 구조가 다공질체로 구현되는 경우, 통기성을 더욱 강화할 수 있으며, 투습은 방지할 수 있는 기능성을 더욱 강화할 수 있게 된다.

셀룰로오스 나노파이버의 수평균 섬유 길이는, 특히 한정되지는 않지만, 0.01~20μm인 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게는, 0.05~10μm이다. 수평균 섬유 길이가 0.01μm 미만이면, 나노파이버가 입자에 가깝게 되어, 다공질체의 얽힘이 약하게 되는 경우가 있다. 20μm를 초과하면, 나노파이버 끼리의 얽힘이 많아져서, 용매에 분산시켰을 때의 액체의 유동성이 낮아지는 경우가 있다. 또한, 수평균 섬유 길이는, 셀룰로오스 나노파이버 분산액을 기판 상에 얇게 캐스트하고, 동결건조한 것을 주사형전자현미경(SEM, Scanning　Electron　Microscope) 을 사용하여 전자현미경 화상에 의한 관찰로부터 산출한다.

셀룰로오스 나노파이버의 원료로 되는 셀룰로오스 원료는, 특히 한정되는 것은 아니고, 예컨대, 활엽수 표백 크래프트 펄프(LBKP), 침엽수 표백 크래프트 펄프(NBKP) 등의 각종 목재 유래의 크래프트 펄프, 설파이트 펄프, 탈묵 펄프(DIP) 등의 고지 펄프, 그라운드 펄프(GP), 가압식 쇄목 펄프(PGW), 리파이너 쇄목 펄프(RMP), 써모메카니컬 펄프(TMP), 케미써모메카니컬 펄프(CTMP), 케미메카니컬 펄프(CMP), 케미그라운드 펄프(CGP) 등의 기계 펄프, 그들을 고압 호모게나이저, 밀 등에 의해 분쇄한 분말상 셀룰로오스, 그들을 산가수분해 등의 화학처리에 의해 정제한 미결정 셀룰로오스 분말이다. 또, 케나프, 마, 벼, 버개스, 대나무, 면 등의 식물을 사용하여도 좋다. 본 실시형태는, 셀룰로오스 나노파이버의 원료 및 제조방법에 한정되지 않는다.

아울러, 본 발명의 실시예에서는 상술한 셀룰로오스 나노파이버에 산화처리를 구현한 물질을 합성수지에 혼합하는 방식으로 구현하여 개질된 성분의 셀룰로오스 나노 파이버를 이용할 수 있으며, 이 경우 통기성 강화 외에 대전방지 특성을 가지는 전기적 기능성이 확보될 수 있다.

본 발명의 실시예에의 코어층(120)은 혼합할 수 있는 합성수지로 PP와 같은 합성수지를 사용할 수 있으며, 후술하는 외부층과의 합착특성을 강화하기 위해 외부층과 유사한 재료를 메인 수지로 적용할 수 있다. 일예로, 코어층에 적용되는 메인 수지로는 저밀도 폴리에틸렌 수지(LLDPE)를 기본수지로 사용하고, 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), PEDOT(polyethylendioxythiophene) 및 이들의 공중합체로 구성되는 물질을 포함할 수 있다.

나아가, 상기 코어층(120)에는 무기필러를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 무기필러의 경우, 전자소재 포장재가 가져야할 다양한 특성에 따라 추가되는 첨가 물질로 금속계 산화물을 추가하여 외부 빛의 반사 특성을 부여하여 내부의 재료를 보호할 수 있도록 구현할 수 있다.

이러한 무기필러로는 알루미나, 지르코니아, 카본블랙, 산화아연, 및 실리카 중 어느 하나로부터 선택되는 물질을 적용할 수 있다. 아울러, 셀룰로오스 나노파이버와 결합성을 강화하는 측면에서 상기 무기재료는 판상, 섬유상, 또는 구형의 재료를 적용할 수 있으며, 무기재료의 평균 직경이 3 내지 10㎛의 범주의 사이즈를 적용하는 것이 바람직하다.

상기 외부층(110)은 영구대전방지 특성을 가지는 물질층으로, 상기 코어층(120)의 일면 및 타면에 각각 형성되는 영구대전방지층으로, 저밀도 폴리에틸렌 수지(LLDPE)를 기본수지로 하고, 폴리카보네이트 수지, 폴리아세탈 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스테르 수지, 비닐계 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리아릴설폰 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리에테르설폰 수지, 폴리페닐렌 설피드 수지, 불소계 수지, 폴리에테르케톤수지, 폴리이미드 수지, 폴리옥사디아졸 수지, 폴리벤족사졸 수지, 폴리벤조티아졸 수지, 폴리벤지미다졸 수지, 폴리피리딘 수지, 폴리트리아졸 수지, 폴리피롤리딘 수지, 폴리디벤조퓨란 수지, 폴리설폰 수지, 폴리포스파젠수지, 폴리우레아 수지로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 열가소성 수지를 구비하여 선택적으로 사용하도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는, 상기 외부층과 상기 코어층 사이에 적어도 하나층 이상의 투습방지층(130)을 더 포함하도록 구현할 수 있다.

상기 투습방지층은(130), 저밀도 폴리에틸렌 수지(LLDPE)를 기본수지를 사용하여 5~20μm의 두께로 구현될 수 있다.

상기 투습방지층의 표면에 PEG계 에멀젼수용액, PU계 에멀젼수용액, 저밀도폴리에틸렌(LDPE)계 에멀젼 수용액을 모두 포함하에 5 ~ 50㎛의 두께로 열가교시켜 코팅된 코팅층을 더 포함하도록 구현할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 전자소재 포장용 필름의 경우, 일반적으로 합성수지에 셀룰로오스 나노 파이버를 함유한 상태로 혼합하고, 이후 공압출로 압출을 하면 투습성이 현저히 줄어들고 이에 메탈로센 PE등을 혼합을 하여 층을 형성함으로써 좀더 저온이나 고온에서 질긴감을 주며 투습성의 저하를 유발하는데, 투습되는 것을 방지하기 위해 폴리에틸렌글리콜에 폴리우레탄 계열의 성질을 가지는 일부 수산화 치환기를 합성으로 연결한후 LLDPE 에멀젼액과 혼합 pH를 조절하여 혼합을 한 후 코팅 5 ~ 50마이크로 의 두께로 코팅을 한 후 열가교를 시켜 24시간이상 30도 ~ 50도의 온도에서 안정성을 준후 이를 포장재로 실링을 하면 안정한 실링성과 투습이 방지가되는 재활용 가능한 포장재를 제공할 수 있다.

본원발명은 단일성분의 LLDPE, LDPE, HDPE, PP등을 각층별로 공압출을 하여 투습을 최소화하고, 투습된 습기를 마지막 코팅액에서 습기를 빨아들어 합성된 물질과 혼합된 불질에 팽압에 의하여 더 이상 투습되어 나온 습기가 제품에 영향을 미치지 않으며, 낮은 온도에 용해가 되어 포장재를 제조할 때 실링성이 향상되고, 약간의 수분을 가지고 있어 대전방지성능을 향상시킬 수 있는 것이다.

본원발명에 따라 전자부품 포장용 다층필름은 낮은 온도에서 용해가 가능하고 포장재 제조시 실링성 향상 및 셀룰로오스 나노파이버를 포함하여 기계적 물성을 강화하고 재사용시 용이하게 탈착되어 자원의 재활용에 따른 환경문제를 해결할 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

110: 외부층
120: 코어층
130: 투습방지층

Claims (4)

1. 저밀도 폴리에틸렌 수지(LLDPE)를 기본수지로 사용하고, 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), PEDOT(polyethylendioxythiophene) 및 이들의 공중합체로 구성된 적어도 하나 이상의 외부층(110);
   상기 외부층(110)에 일표면이 접하는 코어층(120);을 포함하며,
   상기 코어층(120)은,
   셀룰로오스 나노 파이버(NCF) 또는 셀룰로오수 나노 파이버(NCF)의 산화처리물을 포함하며, 고밀도에틸렌수지(HDPE), 메탈로센 폴리에틸렌수지(mPE:metallocene polyethylene) 및 저밀도 폴리에틸렌 수지(LLDPE)가 혼합하여 조성된 수지를 포함하는 물질로 구성되는,
   셀룰로오스 나노 파이버를 포함하는 전자소재 포장용 다층필름.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 코어층은,
   전체 코어층을 구현하는 전체 조성물을 기준으로 셀룰로오스 나노 파이버(CNF)가 1~20중량%가 포함되는,
   셀룰로오스 나노 파이버를 포함하는 전자소재 포장용 다층필름.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 외부층은,
   상기 코어층(120)의 일면 및 타면에 각각 형성되는 영구대전방지층으로,
   저밀도 폴리에틸렌 수지(LLDPE)를 기본수지로 하고, 폴리카보네이트 수지, 폴리아세탈 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스테르 수지, 비닐계 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지, 폴
   리아미드이미드 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리아릴설폰 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리에테르설폰 수지, 폴리페닐렌 설피드 수지, 불소계 수지, 폴리에테르케톤
   수지, 폴리이미드 수지, 폴리옥사디아졸 수지, 폴리벤족사졸 수지, 폴리벤조티아졸 수지, 폴리벤지미다졸 수지, 폴리피리딘 수지, 폴리트리아졸 수지, 폴리피롤리딘 수지, 폴리디벤조퓨란 수지, 폴리설폰 수지, 폴리포스파젠
   수지, 폴리우레아 수지로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 열가소성 수지를 구비하여 선택적으로 사용하도록 구성되는,
   셀룰로오스 나노 파이버를 포함하는 전자소재 포장용 다층필름.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 외부층과 상기 코어층 사이에 적어도 하나층 이상의 투습방지층(130)을 더 포함하며,
   상기 투습방지층은,
   저밀도 폴리에틸렌 수지(LLDPE)를 기본수지를 사용하여 5~20μm의 두께로 구현되며,
   상기 투습방지층의 표면에 PEG계 에멀젼수용액, PU계 에멀젼수용액, 저밀도폴리에틸렌(LDPE)계 에멀젼 수용액을 모두 포함하에 5 ~ 50㎛의 두께로 열가교시켜 코팅된 코팅층;
   을 더 포함하는,
   셀룰로오스 나노 파이버를 포함하는 전자소재 포장용 다층필름.

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