PT99287B - Processo para a preparacao de um composto ligante - Google Patents

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Description

DESCRIÇÃO
DA
PATENTE DE INVENÇÃO
N.° 99.287 U
REQUERENTE: COLAS S.A.
francesa, industrial, com sede em 7, Place René Clair, 92635 Boulogne-Billancourt Cedex, FRANÇA
EPÍGRAFE: PROCESSO PARA A OBTENÇÃO DE UM LIGANIE COMPOSTO E SUAS APLICAÇÕES EM SUPERFÍCIES DE ESTRADAS
INVENTORES: René CHAMBART, Jaoques GAULTIER, Robert PELLION,
Gérard PERRONO, todos residentes em França
Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4.° da Convenção de Paris de 20 de Março de 1883.
França, 18/04/1990; Nr. 90. 04944
INPI. MOD. 113 R F 16732
64.009
= R E S D Μ 0 = «PROCESSO PARA A OBTENSÃO DE UM LIGANTE COMPOSTO E SUAS
APLICAÇÕES EM SUPERFÍCIE DE ESTRADAS
Descreve-se um processo para a obtenção de um ligante composto que compreende:
a) introduzir pelo menos um agente tensio-activo na água à temperatura de entre aproximadamente 802C;
b) aquecer pelo menos um ligante hidrocarboneto a;.uma temperatura daentre aproximadamente 100 e 200^0 num recipiente separado;
c) misturar o agente tensio-activo com o ligante de hidrocarboneto de forma a obter uma emulsão aquosa;
d) transportar a emulsão aquosa para um homogenei zador enquanto se introduz um ligante hidráulico separadamente dentro deste homogeneizador;
e) introduzir um adjuvante em qualquer fase do processo para controlar a proporção de endurecimento do ligante hidráulico;
f) facultativamente acrescentar uma ou mais cargas antes ou depois de misturar no homogeneizador;
g) armazenar o produto final para a sua subsequente utilização.
ligante composto do presente invento tem aplicação em superfícies de estradas.
64.009
CAMPO DO INVENTO presente invento refere-se a um com posto ligante, a um processo para a sua obtenção e à sua aplicação em superfícies de estradas.
No presente invento um composto ligante significa um produto homogéneo constituído por pelo menos uma substância mineral cujo endurecimento é um resultado de uma reacção de hidratação na presença de pelo menos um adjuvante específico e de uma emulsão aquosa de pelo menos uma substância hidrocarbónica.
Para algumas aplicações o composto M gante do invento é cheio com matérias minerais, metálicas ou orgânicas.
TÉCNICA ANTERIOR
É conhecido desde há muito tempo que os ligantes hidráulicos de fixação: cimento, calcários mistos que são usados em combinação com movimentos de terra, tornam possível melhorar a sua capacidade de flutuação e aumentar a resistência dos enchimentos. Há já várias décadas , que o estudo sistemático das propriedades destes ligantes, tornou possível especificar as condições necessárias para permitir a sua utilização na produção de estruturas das auto-estradas modernas.
As extensões de revestimento que são assim ligadas formam um material dotado de uma elevada rigidez, independentemente da temperatura e que assegura uma boa distribuição das cargas: o módulo de rigidez é de pelo menos 15.000 MPa. Por outro lado, apresentam apreciáveis desvantagens. 0 material é quebradiço, devido à sua elevada rigidez, resultando, por exemplo, em fendas duran te pequenos movimentos do solo; observa-se uma deforma—6 ção relativa baixa: entre 20 e 60 x 10 . A parte supe1
64.009
rior da superfície tem uma resistência inferior e isso requer uma grande espessura de revestimento se o tráfego fôr médio ou intenso. Fissuras de assentamento ou de contracção são sempre observadas nessas superfícies. Finalmente, o desenvolvimento progressivo das estruturas é impossível com esses materiais, o que impede a subsequente adaptação do re vestimento ao tráfego.
Simultaneamente, têm sido desenvolvidas ao longo dos anos, eom misturas hidráulicas de areia-cascalho, técnicas baseadas em emulsões de betume, cujas formas mais altamente desenvolvidas são referidas pelo nome de mistura de emulsão-areia-cascalho. Sob muitos aspectos os materiais tratados com ligantes de hidrocarbonetos apresentam vantagens. Conseguem deformar-se sob tensão lenta; deformação relativa; 90 a 150 x 10- a 102C. Além disso, estes materiais têm uma boa resistência de superfície, o que permite revestimentos de superfície finos. Finalmente, eles oferecem a possibilidade de desenvolvimento progressivo das estruturas em que estejam envolvidos.
Por outro lado, têm a desvantagem de apresentar uma baixa rigidez; o módulo de rigidez a 152C situa-se entre 1000 e 5000 MPa e mais vulgarmente entre 2000 e 3500 MPa.
Um técnico do ramo tem por isso sido obrigado a fazer uma escolha entre duas técnicas a frio, que oferecem ambas vantagens, mas que também apresentam desvantagens específicas. No passado encarava-se de facto o recurso a ligantes de dois tipos, por um lado ligante hidráulicos e por outro lado hidrocarbonetos, mas cada um desses ligantes era introduzido separadamente no enquadramento mineral. Uma tal tecnologia de aplicação não tem sido até agora isenta de riscos, no que diz respeito à compatibilidade entre esses ligantes, sendo mesmo possível que, nalguns casos, as suas acções sejam perturbadas.
Até onde se sabia até agora, não
64.009
existe qualquer composto ligante líquido conhecido, que contenha fases que sejam completamente homogéneas, entre a emulsão aquosa do ligante hidrocarboneto e o ligante hidráu lico.
A Patente FR-A-75 45.074 descreve uma massa auto-curável para aplicação imediata, constituída por uma emulsão de betume em água e por uma mistura de cimen to e de um óleo mineral líquido.
A Patente FR-A-86 16.023 descreve um composto ligante constituído por um produto hidrocarbónico, sob a forma de uma fase dispersa e de cimento disper so em água. Este produto não é totalmente satisfatório por não ser suficientemente homogéneo.
Existe por isso a necessidade de um li gante composto homogéneo, capaz de ser armazenado e empregue posteriormente.
composto ligante de acordo com o presente invento permite um proporcionamento uniforme. É fácil de aplicar devido à sua elevada homogeneidade. A sua forma líquida assegura uma utilização muito fácil.
Os técnicos do ramo sabem que é difícil misturar bem produtos que são de natureza muito diferente.
RESUMO D0 INVENTO presente invento preenche os requisi tos acima referidos, ao permitir o fabrico de um ligante composto homogéneo, com o qual se obtêm materiais tratados que oferecem muitas vantagens. A rigidez trazida pelo ligante hidráulico assegura uma boa distribuição dos enchimentos: o módulo de rigidez varia com a temperatura. A capacidade para se deformar sob cargas repetidas é maior do que a do material tratado com ligantes hidráulicos. Não
64.009 f X* / %
115/1391 há nenhum, ou há muito pouco, rachamento devido ao assentamento ou à contracção térmica. No que diz respeito à proporcionalidade do ligante nos materiais a ser tratados, as vantagens são de dois tipos: qualitativamente, obtém-se uma melhor distribuição da fracção hidráulica do ligante, tendo este último a forma de uma dispersão aquosa, do que no caso da introdução sob a forma de um pó seco; quantitativamente, a medição de um líquido é mais fácil e mais fiável do que o proporcionamento contínuo de um pó, em peso.
A emulsãS; do presente invento deve ser adequadamente formulada a fim de ser compatível com o ligante hidráulico. 0 ligante hidráulico não deve, especialmente, formar flocos nem secar depressa.
É igualmente apropriado escolher-se um agente tensio-activo adequado e uma proporção adequada de constituintes.
DESCRIÇÃO DE UMA FORMA DE REALIZAÇÃO PREFERIDA objecto do presente invento é um ligante composto constituído por uma emulsão aquosa de pelo menos um ligante hidrocarboneto e pelo menos um ligante hidráulico. 0 referido ligante composto contém também pelo menos uma substância auxiliar que tem por fim controlar o ritmo de secagem do ligante hidráulico, a fim de se obter um produto líquido com uma viscosidade inferior a 1 Pa s.
Outro objecto do presente invento é um processo para a obtenção do ligante composto, constituído por:
a) introdução de pelo menos um agente tensio-activo em água a uma temperatura de entre = 4 =
64.009
aproximadamente 10^C e aproximadamente 802C;
b) aquecimento de pelo menos um ligante hidrocarboneto até uma temperatura de entre aproximadamente 100 e 200SC num contentor separado ;
c) mistura do agente tensio-activo com o ligante hidrocarboneto de forma a obter-se uma emulsão aquosa;
d) introdução da emulsão aquosa num homogeneizador, ao mesmo tempo que se introduz um ligante hidráulico separadamente, nesse homogeneizador;
e) introdução de um agente auxiliar em qualquer fase, para controlar o ritmo de secagem do ligante hidráulico;
f) acrescentar, facultativamente, uma ou mais cargas antes e depois da misturanobomogeneizador;
g) armazenamento do produto final para a sua utilização subsequente.
Um outro objecto do presente invento é a aplicação do ligante composto às superfícies das auto-estradas.
Outro objecto do presente invento são as seguintes características:
- o agente auxiliar é escolhido de entre retardadores de secagem, aceleradores de cura, refinadores, plastificadores, inibidores, agentes tixotrópicos e polímeros orgânicos;
- o agente auxiliar é gluconato;
- o ligante composto compreende ainda
64.009
pelo menos uma carga mineral;
o ligante composto compreende ainda pelo menos uma carga orgânica;
o ligante composto compreende ainda pelo menos uma carga metálica;
- a carga mineral é constituída por pós finos de sílica, pós de calcário, fibras naturais, fibras manufacturadas ou quaisquer misturas dos mesmos;
a carga orgânica, é constituída por fibras vegetais, fibras sintéticas, poliamida, cloreto de polivinilo, poliésteres, poliétiléno, polipropileno ou quaisquer misturas dos mesmos;
- a carga metálica é constituída por um pó de alumínio, enchimento de ferro, ligas de cobre ou quaisquer misturas dos mesmos;
o ligante composto compreende, por 100 partes de ligante hidráulico, entre aproximadamente 30 a 300 partes de emulsão aquosa do ligante hidrocarboneto , entre aproximadamente 0,2 a 1 parte de agente auxiliar, entre 0 e 1 parte de carga mineral e entre 0 e 15 partes de carga metálica;
- o agente auxiliar é adicionado directa mente à emulsão aquosa de ligante hidrocarboneto;
- o agente é adicionado depois da mistura da emulsão aquosa de ligante hidrocarboneto e do ligante hidráulico no homogeneizador;
o ligante hidrocarboneto é escolhido de entre betumes puros, betumes regenerados, solventes de petróleo parafínicos, nafténicos ou aromáticos, compostos de petróleo resultantes de destilados obtidos por decomposição a vapor, alcatrões puros, óleos de fusão de carbono, óleos pesados e pitcheb lendas macias e especiais;
= 6 =
64.009
- o ligante hidráulico é constituído por cimento ou por cimento triturado com calcário, a que é adicionada água se necessário.
No ligante hidráulico do invento a proporção água adicionada:cimento situa-se entre os limites de 0 a 50 partes de água por 100 partes de cimento.
É bastante evidente que uma quantidade de água suficiente se adiciona, se fôr necesário obter um produto líquido.
Deve tornar-se claro que, quando a emulsão aquosa estiver a ser obtida no homogeneizador, a proporção ligante hidrocarboneto:fase aquosa é de entre 30:70 e 75:25.
A proporção de ligante hidrocarboneto para a fase aquosa é, geralmente, 60:40.
A temperatura da emulsão pode variar entre os limites de 5 e 70^C e a do cimento entre os limites de 5 a 50^C. Evidentemente, tudo depende das condições climáticas da aplicação.
ligante composto do invento não cura antes de decorrido um prolongado período de tempo e isso permite o seu armazenamento e a sua subsequente utilização.
ligante composto do invento compreende, como uma mistura antes de ser empregue:
[1] Uma ou mais substâncias hidrocarbónicas sob a forma de emulsão aquosa. Esses hidrocarbonetos podem ter origem na destilação de petróleo bruto e/ou podem ser produzidos a partir de derivados da indústria do carvão.
Se estiverem envolvidos hidrocarbonetos de uma fonte petrolífera, serão empregues os seguintes :
64.009
- betumes puros tais como os especificados na Norma Francesa T 65-001;
betumes que não se encontram especi ficados nas Normas Francesas e são produzidos pelas refinarias de petróleo a fim de corresponderem critérios e utilizações particulares: é esse o caso, por exemplo, de alguns dos chamados betumes regenerados obtidos por meio da mistura de uma base de propano usado para desasfaltagem, que é amaciada com uma fracção de destilação extraí da com solvente. As principais características dessas misturas são o facto de serem pobres em asfaltenos e ricos em compostos aromáticos;
solventes de petróleo parafínicos, nafténicos ou aromáticos;
compostos de petróleo resultantes de produtos de destilação a vapor, do fundo de uma coluna para destilação de condensados recuperados do gás natural ou de outros processos de tratamento petroquímico.
No caso de hidrocarbonetos de origem carbonífera, podem mencionar-se:
alcatrões puros tais como os especificados na Norma Francesa T 65-021;
óleos de fusão do carvão, produzidos a partir de misturas de óleos de destilação primária e de fracções correspondentes a cortes de características específicas; óleos pesados chamados creosotes podem ser incluídos nesta série de produtos;
pecheblendas macias e especiais resultantes da mistura de alcatrões puros e óleos plastificadores do carvão;
[2] Uma ou mais categorias de ligantes hidráulicos; estes podem ser cimentos tais como os definidos pela Norma Francesa NF P 15-301 e/ou outros = 8 =
64.009
ligantes hidráulicos, por exemplo cimentos triturados contendo calcário (Norma Francesa NF P 15-306) e cimentos naturais (Norma Francesa NF P 15-308);
[3] Pelo menos um auxiliar tendo por finalidade contribuir com características e propriedades específicas.
Quando se torne apropriado modificar a substância(s) hidrocarbónica(s), podem empregar-se polímeros orgânicos que são introduzidos, ou na base antes desta ser emulsionada, ou na fase aquosa da referida emulsão, ou, ainda, na emulsão acabada antes de ser misturada com o ligante ou ligantes hidráulicos.
Quando está envolvida a modificação da fracção secante hidráulica, far-se-à uso de retardadores de secagem, aceleradores de cura, refinadores, plas_ tificadores, inibidores e outros agentes semelhantes.
Quando seja apropriado modificarem-se as características do ligante composto, serão empregues um ou mais agentes destinados a afectar o comportamento reo lógico dos componentes combinados. Por exemplo, agentes tixotrópicos entrarão- neste exemplo específico.
[4] Enchimentos minerais (pós finos de sílica e/ou calcário, fibras naturais ou fabricadas tais como fibras de lã de pedra ou fibras de vidro) ou fibras orgânicas ou do tipo vegetal, fibras sintéticas tais como poliamidas, cloreto de polivinilo, poliésteres. polietileno ou polipropileno e semelhantes.
[5] Enchimentos metálicos, de que são exemplos o pó de alumínio, enchimento de ferro ou ligas de cobre ou semelhantes.
No ligante composto do invento a emul são hidrocarbónica é uma emulsão directa (do tipo lipófi9 ί·
64.009
lo/hidrofilo) ou, facultativamente, uma emulsão múltipla do tipo hidrófilo/lipófilo/hidrófilo. 0 uso de micro-emul sões pode também ser considerado. Tendo em mente a nature za dos agentes tensio-activos empregues para conferir a estabilidade que é necessária, das substâncias hidrocarbónicas dispersas na fase aquosa, a emulsão pode ser aniónica ou catiónioa. No entanto, a escolha dos agentes de superfície a que se recorre não se limita apenas a essas duas categorias; de faoto, é também possível empregarem-se agen tes tensio-activos anfolíticos ou não-iónicos. Entre o grar de número de substâncias superficialmente activas que podem ser empregues, mencionar-se-ão, a título de exemplo, sais de amónio quaternário no caso de agentes tensio-activos catiónicos, sais de potássio de proteínas de origem animal e vegetal, no caso de tensio-activos anfolíticos e, finalmente ,alquilfenóis polietoxilados, no caso dos tensio-activos não-iónicos.
É bastante evidente que os vários produtos acima referidos são dados a título de exemplo, não se retirando daí qualquer limitação.
invento é ilustrado por exemplos não limitativos abaixo apresentados, em que as quantidades que são fornecidas em partes, devem ser entendidas como por 1000 partes do total do ligante composto.
exemplo 1
219,2 partes de betume nafténioo com uma penetrabilidade de entre 60 e 100 décimos de 1 mm (medida de acordo com a Norma Francesa NF T 66-004) são aquecidas até aproximadamente 140^c. 165,4 partes de uma solução tensio-activa são preparadas separadamente, feita de 4,6 partes de caseína que é reagida com 0,8 partes de hidróxido de potássio em 159,4 partes de água aquecida a 402C, 0,6 partes de formaldeído a 30% são adicionadas a
64.009 >1: sVJ»
-·* · .vV ί essa fase aquosa.
As duas fases aquosas são então dispersas num homogeneizador do tipo moinho oolóide. 384,6 partes de uma emulsão contendo 57$ de betume são assim ob tidas.
Quando esta emulsão é arrefecida, adi cicrBifr-se 175,9 partes de água fria e 438,5 partes de cimento, com agitação rápida. 0 ligante composto líquido está pronto para ser usado.
EXEMPLO 2
A 135,8 partes de uma base dura de propano usado para desasfaltar, com uma penetrabilidade que não excede 30 décimos de 1 mm (medidos de acordo com a Norma Francesa NF T 66-004), aquecida a aproximadamente 1802C, são adicionadas 81,6 partes de um óleo aromático extraído com solvente, com uma viscosidade quinemática a 502 de entre 300 e 500 mm /s (medida de acordo com a Norma Francesa NF T 60-100), aquecidas a aproximadamente 802C. Estes dois materiais de partida são então misturados e a mistura homogénea é mantida a aproximadamente 1302C. 144,9 partes de uma solução de um agente tensio-activo, feitas de 5,6 partes de nonilfenol polietoxilado, de 1,4 partes de plastificador para concreto e de 137,9 partes de água aquecida a 402C, são preparadas separadamente.
As duas fases são então dispersas num homogeneizador do tipo moinho oolóide. São obtidas
362,3 partes de uma emulsão contendo 60$ de fase hidrocarboneto dispersa.
Quando essa emulsão é arrefecida, adicionam-se 202,9 partes de água fria e 434,8 partes de cimento com agitação rápida. 0 ligante composto líquido
64.009 está pronto para ser utilizado.
EXEMPLO 3
241,3 partes de betume parafínico com uma penetrabilidade de entre 50 e 70 décimos de milímetro (medidos de acordo com a Norma Francesa NF T 66-004) são aquecidos até aproximadamente 150sC. 333,4 partes de uma solução de agente tensio-activo, feita eom 9,4 partes de cloreto de estearilpentametildiamónio em solução numa concentração de 50% num meio isopropanólico, de 0,6 partes de cloreto de cálcio hexidratado e de 323,4 partes de água aquecida a 40^0, são preparadas separadamente.
A fase aquosa e o betume, a que 10,1 parte de óleo de lampada de caracteristicas definidas na Norma Francesa NF M 15-003 são adicionadas extemporaneamente antes de serem introduzidos no moinho de colóides, são então dispersas por meio da passagem através de um homogeneizador do tipo moinho colóide. A mistura extemporânea homogénea do betume e do óleo de lâmpada, é obtida pela passagem através de um dispositivo dispersor estático.
584,8 partes de uma emulsão que contém 43% de fase dispersa constituída por um betume refinado contendo 4% de óleo de lâmpada, são assim obtidas.
Quando essa emulsão é arrefecida, 415,2 partes de cimento são adicionadas a ela com agitação rápida. 0 ligante líquido composto está pronto para ser utilizado.
Actualmente, o auxiliar mais satisfatório para se utilizar o presente invento tem sido um líquido amarelado com uma densidade relativa de 1,17 a 25-C e de pH neutro, conhecido sob a marca registada Plastiretard, fornecido pela companhia Sika S.A. Este produto, que está de acordo eom as Normas Francesas NF P 18-337 e
64.009
NF Ρ 18-336, é um gluconato.
É importantennotar-se que, embora o auxiliar possa ser misturado directamente com a emulsão de ligante hidrocarboneto, antes de ser misturado com o ligante hidráulico ou consequentemente, depois da mistura entre a emulsão de ligante hidrocarboneto e o ligante hidráulico, os diversos enchimentos possíveis devem, por outro lado, ser introduzidos após a mistura da emulsão do ligante hidrocarboneto e do ligante hidráulico que recebeu pelo menos o auxiliar destinado a controlar o ritmo de secagem do ligante hidráulico.
invento nõ é limitado pelas formas de realização apresentadas e descritas em pormenor e diversas modificações podem ser introduzidas nele sem afasta mento do seu âmbito.

Claims (12)

1& _ Processo para a obtensão de um ligante composto líquido com uma viscosidade inferior a 1Pa.S para aplicação em superfícies de entradas, caracterizado por consistir em:
a) introduzir pelo menos um agente tensio-activo na água à temperatura de entre aproximadamente 102C e aproximadamente 802C;
b) aquecer pelo menos um ligante hidrocarbeno a uma temperatura de entre aproximadamente 100 e 2002C num recipiente separado;
c) misturar o agente tensio-activo com o li13
64.009 gante de hidrocarboneto de forma a obter uma emulsão aquosa;
d) transportar a emulsão aquosa para um homogeneizador enquanto se introduz um ligante hidráulico separadamente dentro deste homogeneizâdor;
e) introduzir um adjuvante em qualquer fase do processo para controlar a proporção de endurecimento do ligante hidráulico;
f) facultativamente acrescentar uma ou mais cargas antes ou depois de misturar no homogeneizâdor;
g) armazenar o produto final para a sua subsquente utilização.
2- _ Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o adjuvante ser adicionado directamente à emulsão aquosa do ligante hidrocarboneto.
3- - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o adjuvante ser adicionado depois de misturar a emulsão aquosa do ligante hidrocarboneto e do ligante hidráulico no homogeneizâdor.
4- _ Processo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por o ligante hidrocarboneto ser escolhido de betumes puros, betumes regenerados, solventes de petróleo parafínicos, nafténicos ou aromáticos , compostos de petróleo resultantes de destilados de derivados de petróleo através da pressão do vapor, alcatrões puros, óleos de carvão em fusão, óleos pesados e leves e especiais.
5s - Processo de acordo com a reivin dicação 1, caracterizado por o ligante hidráulico ser ci14 =
64.009 mento ou cimento de escórias contendo cal, ao qual é adicionada água se necessário.
6§ - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o adjuvante ser escolhido de retardadores de endurecimento, aceleradores de cura, redutores, plastificantes, inibidores, agentes tixotrópicos e polímeros orgânicos.
7§ _ Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o adjuvante ser um gluconato.
8§ - Processo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por o composto ligante compreender adicionalmente, pelo menos, uma carga mineral.
ga _ Processo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por o composto ligante compreender adicionalmente,pelo menos, uma carga orgânica.
10§ - Processo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por o composto ligante compreender adicionalmente, pelo menos, uma carga metáliea.
11- _ Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a carga mineral consistir em pós finos silícios, pós finos de pedra calcária, fibras naturais, fibras manufacturadas ou qualquer uma das suas misturas.
12^ - Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a carga orgânica consistir em fibras vegetais, fibras sintéticas, poliamida, cloreto de polivinilo, poliésteres, poliétiléno, polipropileno ou qualquer uma das suas misturas.
13a - Processo de acordo com a rei15
64.009 vindioação 10, caracterizado por a carga metálica consistir em pó de alumínio, limalha de ferro, ligas de cobre ou qualquer uma das suas misturas.
142 - Processo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por o ligante composto compreender, por 100 partes de ligante hidráulico, de aproximadamente 30 a 300 partes da emulsão aquosa de ligante hidro carboneto, de aproximadamente 0,2 a 1 parte de adjuvante,
0 a 1 parte de carga mineral e de 0 a 15 partes de carga metálica.
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