TWI427346B - 光纖纜線及使用於該纜線之樹脂組成物 - Google Patents
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Description
本發明係有關一種可使用於將光纖延線至各家庭之光纖到家(FTTH)服務等之光纖纜線及使用於該纜線之樹脂組成物。
本專利申請係基於2008年11月18日於日本申請之特願2008-294665號主張優先權,該內容援用於此。
第1圖及第2圖係例示使用於FTTH等之光纖纜線者。
作為將光纖回路引進參加人住宅之光纖纜線係如第1圖所示者。該光纖纜線10係具有支持線部1與纜線本體部2經由頸部3而連接之自我支持構造。
第2圖所示之光纖纜線20係使用於例如參加人住宅內、大廈或公寓等室內之配線,故不具有支持線部1,僅由纜線本體部2構成。
光纖纜線10、20中,被覆樹脂6係使用非鹵難燃聚烯烴等。
關於光纖纜線之外皮材料,已有種種之提案(參照如專利文獻1~5)。
專利文獻1及專利文獻2中,已有記載使用含有脂肪酸醯胺之材料。
專利文獻3中,已有記載摻合有矽氧分散聚乙烯、氟樹脂分散聚乙烯、矽氧接枝聚乙烯之材料。
專利文獻4及專利文獻5中,已有記載使用聚烯系樹脂及磷酸鹽。
【專利文獻1】日本特許第3915016號公報
【專利文獻2】日本特許第3970499號公報
【專利文獻3】日本特開2002-313153號公報
【專利文獻4】日本特開2008-94922號公報
【專利文獻5】日本特開2008-63458號公報
使用於參加人住宅內、大廈或公寓等室內光纖纜線多係通線於合成樹脂製撓性管等之電線用配管內。
但是,原有的電線配管內為已引進如電話線之複數條金屬線的狀態,可追加敷設之光纖纜線可使用之空間很小。
由此,要求纜線之細徑化及提高通線性。
但是,當纜線細徑化時,由於樹脂之分量減少,故作為纜線被覆材料須使用高難燃性之樹脂。又,為了通線性之提高,外皮之低摩擦化及對其他的纜線(原來設置之電話線等)或通線桿等之耐摩耗性成為重要的要素。
有關外皮材料之低摩擦化,如專利文獻1、2所揭示,外皮材料中添加脂肪醯胺是有效的。硬脂酸醯胺、油醯胺、芥酸胺等脂肪醯胺的分子量低,且容易逸出到外皮表面,使外皮表面顯現滑溜性而降低摩擦係數。
但是,在逸出到表面之低分子量分會因為外皮之摩擦等而易於掉落,而可提高摩擦係數。又,有脂肪醯胺轉移到被覆於光纖之UV樹脂中,對該玻璃光纖有不良影響,使傳送特性劣化之虞。從以上觀點而言,作為低摩擦化之方法,如專利文獻3所記載,宜為摻合矽氧分散聚乙烯等非逸出之方式。
又,使用如前述之潤滑成分之外,基礎樹脂使用如高密度聚乙烯之原來摩擦係數低的樹脂亦有效果,但如高密度聚乙烯之結晶性高的樹脂,則由於填料受容性低,無法添加大量的難燃劑,故難於獲得目的之難燃性。
另一方面,用於參加人住宅內、大廈或公寓等室內之光纖纜線,除通線於電線用配管之外,亦有敷設於纜線架等情形,從防止火災順著光纖延燒的觀點來看,則要求滿足於JIS C3005等所規定之傾斜燃燒試驗的基準之難燃性。
再者,由對於環境的顧慮,燃燒時發生氣體的安全性之觀點來看,則要求非鹵化。過去,要以非鹵化系樹脂滿足傾斜燃燒試驗之基準,難燃劑必須摻合多量之氫氧化鎂、氫氧化鋁等。
在技術上,該等之難燃劑,難以大量添加於低密度聚乙烯(LDPE)、直鏈狀低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)等結晶化度高之樹脂中,且為了顯現難燃性,必須以乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)或乙烯-丙烯酸酯共聚物(EEA)等非結晶樹脂作為基礎聚合物,且摻合氫氧化鎂、氫氧化鋁等。
可是,對乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)或乙烯-丙烯酸酯共聚物(EEA)等,添加有大量的氫氧化鎂、氫氧化鋁等之樹脂,其摩擦係數高於低密度聚乙烯,直鏈狀低摩擦聚乙烯,高密度聚乙烯,且即使摻合矽氧分散聚乙烯等,亦有無法獲得充分之低摩擦性的問題。
進而,如專利文獻4所記載,填料添加量多時,耐摩耗性降低而易於切削,且樹脂之耐寒性(脆化特性)降低。再者,為提高耐摩耗性,將原來耐摩耗性良好之高密度聚乙烯作為基礎樹脂使用亦有效,但此種情況下,填料受容率會降低,無法確保必要之難燃性。
本發明係鑑於前述情形而作成者,其目的在於提供一種難燃性、耐摩耗性、摩擦特性及耐寒性之任一項均優異的光纖纜線及樹脂組成物。
本發明,係為解決前述問題以達成相關之目的,採用以下之方法。即,
(1)本發明之光纖纜線,係含有(a)高密度聚乙烯中,添加選自於乙烯乙酸乙烯酯共聚物、及乙烯丙烯酸乙酯共聚物的至少一種之基礎樹脂,(b)相對於前述基礎樹脂100質量份,為磷酸鹽25~90質量份,(c)相對於前述基礎樹脂100質量份,為矽氧分散聚乙烯、或矽氧接枝聚乙烯0.75~15質量份之樹脂組成分,使用於被覆樹脂之最外層。
(2)前述(1)項記載之光纖纜線,其中含於前述基礎樹脂100質量份之高密度聚乙烯的比例,亦可30質量%以上。
(3)前述(2)項記載之光纖纜線,其中前述被覆樹脂具有由前述樹脂組成物構成之外層,及由聚烯系樹脂構成之內層之多層構造;前述內層係含有選自於乙烯乙酸乙烯酯共聚物、及乙烯丙烯酸乙酯共聚物的至少一種之基礎樹脂100質量份中,亦可由含有氫氧化鎂50~200質量份之樹脂構成者。
(4)前述(1)項記載之光纖纜線,其中含於前述被覆樹脂,具有由前述樹脂組成物構成之外層,及由聚烯系樹脂構成之內層;前述內層係含有選自於乙烯乙酸乙烯酯共聚物、及乙烯丙烯酸乙酯共聚物的至少一種之基礎樹脂100質量份,亦可由作為含有氫氧化鎂50~200質量份之樹脂構成者。
(5)本發明之光纖纜線,係含有(a)高密度聚乙烯中,添加選自於乙烯乙酸乙烯酯共聚物、及乙烯丙烯酸乙酯共聚物的至少一種之基礎樹脂,(b)相對於前述基礎樹脂100質量份,為磷酸鹽25~90質量份,(c)相對於前述基礎樹脂100質量份,為矽氧分散聚乙烯、或矽氧接枝聚乙烯0.75~15質量份,且前述高密度聚乙烯係在前述基礎樹脂中之比例為30質量%以上。
根據本發明,藉由使用上述樹脂組成物,不會使難燃性降低,且耐摩耗性、摩擦特性及耐寒性變良好。
第1圖係顯示本發明之光纖纜線之一例的截面圖。
第2圖係顯示本發明之光纖纜線之其他例的截面圖。
第3圖係顯示本發明之光纖纜線之其他例的截面圖。
以下,利用第1~3圖說明本發明之實施形態。
第1圖係顯示本發明之光纖纜線之一例的截面圖,該光纖纜線10具有支持線部1及纜線本體部2經由頸部3連結之自我支持構造。
纜線本體部2係以被覆樹脂2將光纖4及配置於其兩側之抗張力體5一併被覆者。
光纖4係埋設於纜線本體部3之截面中央部,且於兩個之凹口7中,將被覆樹脂6分割成兩個,藉此使光纖露出。
光纖4亦可為單芯之光纖芯線、多芯之光纖帶芯線、光纖線等。又,光纖4之支數在圖示例中為1支,但不受其限制,亦可為複數支。
抗張力體5係沿著光纖4而縱走添加之線條體,其材質為例如鋼線等金屬線或FRP等。
支持線部1係以被覆樹脂9被覆抗張力體8者。抗張力體8適合鋼線等之金屬線。被覆樹脂9可用與被覆樹脂6相同之材料構成。
支持線部1與纜線本體部2連結之頸部3可用與被覆樹脂6及被覆樹脂9相同之樹脂構成,藉切斷頸部3而可將支持線部1及纜線本體部2分離。
被覆樹脂6、9及頸部3可形成為一體。該等被覆樹脂6、9及頸部3係構成光纖纜線10之最外層。
光纖纜線10係可用於引進參加者住宅之光線路。
第2圖係顯示本發明之光纖纜線之其他例的截面圖,在此所示之光纖纜線20除了不具有支持線部1,僅由纜線本體部2構成之外,其他可作成與第1圖所示之光纖纜線10相同之構成。
光纖纜線20,例如可用於參加人住宅內、大廈或公寓等室內之配線。
第3圖係顯示本發明之光纖纜線之其他例的截面圖,在此所示之光纖纜線30係作成纜線本體部2之被覆樹脂6由外層6A及內層6B構成之2層構造,除此之外可作成與第2圖所示之光纖纜線20相同的構成。再者,被覆樹脂6亦可作成三層以上之構造。
外層6A與內層6B之截面積之比例係在例如20:80~99:1之範圍。
本發明之光纖纜線係將含有:(a)高密度聚乙烯中添加有選自於乙烯醋酸乙烯共聚物、及乙烯丙烯酸乙酯共聚物之至少一種的基礎樹脂,(b)相對於100質量之前述基礎樹脂分,為25~90質量份之磷酸鹽,(c)相對於100質量份之前述基礎樹脂,為0.75~15質量份之矽氧分散聚乙烯、或矽氧接枝聚乙烯之樹脂組成分,使用作為構成最外層之被覆樹脂。
第1圖所示之光纖纜線10中,可用上述樹脂組成物形成被覆樹脂6、9及頸部3。
第2圖所示之光纖纜線20中,可用上述樹脂組成物形成被覆樹脂6。
第3圖所示之光纖纜線30中,可用上述樹脂組成物形成被覆樹脂6之外層6A。
基礎樹脂係以高密度聚乙烯之比例為30質量%以上為佳。較佳為30~90質量%。藉使高密度聚乙烯之比例於該範圍,不僅可提高耐摩耗性並且可降低摩擦。前述比例小於30質量%時,作為光纖纜線所必要的耐摩耗性有變低之虞。
高密度聚乙烯可舉例如藉由中壓法、或低壓法所製造之比重0.93~0.97之聚乙烯。
高密度聚乙烯中可添加選自於乙烯醋酸乙烯共聚物及乙烯丙烯酸乙酯共聚物的至少一種。
具體而言,以使用乙酸乙烯含量為6~35質量%(以15~22質量%為佳)之乙酸乙烯共聚物(EVA)者為佳。又,丙烯酸乙酯含量為7~30質量%(以15~25質量%為佳)之乙烯丙烯酸乙酯共聚物亦適合。乙烯乙酸乙烯酯共聚物及乙烯丙烯酸乙酯共聚物可使用該等之中的一種,亦可使用兩者。
磷酸鹽可舉例如磷酸、亞磷酸、次磷酸等金屬鹽,磷酸胺鹽、磷酸三聚氰胺、磷酸雙三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、焦磷酸雙三聚氰胺、聚磷酸銨、聚磷酸三聚氰胺、乙烯二胺磷酸鹽、氮基三膦酸三聚氰胺等。磷酸鹽可使用該等中之一種,亦可使用兩種以上。
適合之市販商品可舉例如:科萊恩(Clariant)之AP750、鈴裕化學之FCP730、Budenhein之BUDIT-3167、GLC之Leoguard2000、日本化學工業之Hishiguard SelectN-6ME、艾迪科(Adeka)之艾迪科蘇達拇Adeka StubsFP2100、FP2200等。
磷酸鹽之摻合比係相對於100質量份之前述基礎樹脂為25~90質量份。該摻合比係以35~80質量份為佳。更以50~70質量份為佳。
當小於25質量份,則無法獲得充分的難燃性。另一方面,當大於90質量份,雖然具有難燃性,但耐寒性差,故不佳。
磷酸鹽相較於使用氫氧化鎂或氫氧化鋁之情況比較,不論其是少量,皆可顯示高難燃性。認為其係根據以下之理由。
於基礎樹脂使用高密度聚乙烯時,由於結晶化度高,難燃劑之摻合量受限。由此,將非結晶性高之乙烯乙酸乙烯酯共聚物或乙烯丙烯酸乙酯共聚物摻合作為難燃劑受容體。
又,關於難燃劑,當使用氫氧化鎂或氫氧化鋁時,如不添加多量則無法獲得必要的難燃性,添加多量時,耐摩耗性、低摩擦性會劣化,但是由於磷酸鹽之難燃效率高於氫氧化鎂或氫氧化鋁,因此少量就可顯示出優異之難燃性。
進而,除添加磷酸鹽外,添加約0.1~10質量份之三聚氰胺、三聚氰胺三聚氫酸酯、或三-(2羥基)-乙基-異三聚氫
酸酯(THEIC)一類之含氮系難燃劑、以及如季戊四醇,二季戊四醇之含羥基化合物作為助劑,亦為提高難燃性之有效方法。
矽氧分散聚乙烯或矽氧接枝聚乙烯係作為潤滑劑產生作用。該潤滑劑之添加量相對於100質量份之基礎樹脂,為0.75~15質量份。該添加量以0.75~10質量份為佳,更佳為1.0~8.0質量份。
這是因為藉由使添加量於該範圍,可以提高光纖纜線所必要之摩擦性。當添加量大於15質量份,難燃性有降低之虞。
第3圖所示之光纖纜線30之內層6B中,可使用聚烯系樹脂(乙烯-乙酸乙烯共聚物,聚乙烯等)等。例如,可使用由選自於乙烯乙酸乙烯酯共聚物、及乙烯丙烯酸乙酯共聚物的至少一種所構成之基礎樹脂100質量份中,添加有氫氧化鎂50~200質量份之樹脂。
其次,根據具體例闡明本發明之效果。
關於各特性,考慮實際使用,而進行以下所示之試驗。再者,以下的說明中「份」係「質量份」之意。
(1)難燃性:實施JIS C3005中規定之60°傾斜燃燒試驗,在該試驗中以自行熄火為基準而進行評價。
(2)耐寒性:根據JIS K7216規格,確認於-15℃時有無
龜裂。未發生龜裂時為Good(G),發生時作為Bad(B)。
(3)耐摩耗性:JIS K6851中規定之光纖纜線之標誌的耐摩耗性的項目中,在第4圖之鋼針部安裝具有由聚氯乙烯構成之外皮之PVC金屬纜線,進行摩耗試驗(荷重3kg,以250週期之來回實施)。
(4)摩擦特性:實施JIS K7125規定之摩擦試驗,以外皮(被覆樹脂)之動摩擦係數為0.25以下為基準而進行評價。
以下,詳細說明。
(1)難燃性:
第2圖所示之光纖纜線20中,以第1表中所示之組成的樹脂組成物構成被覆樹脂6。摻合量之單位為質量份(以下相同)。
光纖纜線20為短徑(第2圖中之高度尺寸)1.6mm、長徑(第2圖中之寬度尺寸)2.0mm。
基礎樹脂係使用高密度聚乙烯中添加有乙烯乙酸乙烯酯共聚物者。高密度聚乙烯係使用旭化成化學股份有限公司之Suntech HD B780。乙烯乙酸乙烯酯共聚物係使用三井杜邦聚化股份公司之Evaflex V5274。磷酸鹽係使用Budenhei公司之TERRAJU S-10(聚磷酸銨)。矽氧分散聚乙烯係使用Hexachemical HOMOC 290。氫氧化鎂係使用協和化學工業股份公司Kisma 5E。
高密度聚乙烯/乙烯乙酸乙烯酯共聚物之摻合比(質量比)設為30/70。
將JIS C3005規定之傾斜燃燒試驗中確認有無自行熄火之結果顯示於第1表。認為自行熄火時為Good(G),延燒時為Bad(B)。
難燃性係不依賴於高密度聚乙烯/乙烯乙酸乙烯酯共聚物之摻合比,而是依存相對於基礎樹脂(高密度聚乙烯+乙烯乙酸乙烯酯共聚物)之磷酸鹽摻合比,相對於基礎樹脂(高密度聚乙烯+乙烯乙酸乙烯酯共聚物)100分,磷酸鹽為25分以上,則可確認為自行熄火。
再者,除摻合25分之氫氧化鎂以取代磷酸鹽之外,其他則以同樣條件進行試驗,結果沒發現自行熄火。
(2)耐寒性
根據JIS K7216,確認在纜線可能會被曝露之-15℃下,被覆樹脂6有無龜裂。無龜裂發生時為Good(G),發生時為Bad(B)。
試驗的結果,確認了當磷酸鹽為100分以上時,於-15℃會發生龜裂。
從該等之結果可確認出,為使難燃性及耐寒性兩立,相對於100分之基礎樹脂,適合摻合25~90分之磷酸鹽。
考慮耐寒性及難燃性之平衡,磷酸鹽之摻合量相對於100分之基礎樹脂,以35~80分為更佳。
第2表係更詳細顯示前述試驗結果者。第2表中,關於難燃性,係以JIS C3005規定之傾斜燃燒試驗,接觸火炎時間10秒鐘著火後自行熄火的情況為Good(G),接觸火炎時間30秒鐘充分著火後亦自行熄火之情況為Very Good(VG),延燒之情況為Bad(B)。
關於耐寒性,在JIS K7216規定之耐寒性試驗中,在-15℃時,被覆樹脂6雖未發生龜裂,但在-20℃發生龜裂的情況為Good(G),在-20℃亦未發生龜裂的情況為Very Good(VG),在-15℃發生龜裂的情況為Bad(B)。
摻合為前述之難燃性檢討結果所得的摻合量上限之90分的磷酸鹽,檢討變更基礎樹脂中之高密度聚乙烯/乙烯乙酸乙烯酯共聚物之比例時的摩耗性。
前述摩耗試驗(根據JIS C6851)中,滿足在光纖纜線未露出光纖、抗拉構件(tension member)等,及金屬纜線未露出導體時為Good(G),不能滿足時為Bad(B)。結果顯示於第3表。
根據第3表,確認基礎樹脂中之高密度聚乙烯比為30質量%以上時,可得到目的之摩耗特性。
為謀求更進一步減低摩耗係數,實施添加矽氧分散聚乙烯。
考慮由前述難燃性、摩耗特性之結果所得在基礎中的高密度聚乙烯摻合比下限、及填料摻合量上限,相對於基礎樹脂(高密度聚乙烯/乙烯乙酸乙烯酯共聚物之摻合比:30分/70分)添加磷酸鹽,並於其中摻合矽氧分散聚乙烯。
有關摩耗特性係根據JIS K7125,令動摩擦係數為0.25以下作為目標值,以0.25以下作為Good(G),大於0.25時作為Bad(B)。結果顯示於第4表。
根據第4表,確認了藉令矽氧分散聚乙烯摻合量為0.75分以上,摩擦係數可滿足目標值。
第5表係更詳細顯示前述試驗結果者。在第5表中,關於摩擦特性係根據JIS K7125規定之試驗中,動摩擦係數為0.20以下時為Very Good(G),動摩擦係數大於0.20且在0.25以下時為Good(G),動摩擦係數大於0.25時為Bad(B)。
關於難燃性,以JIS C3005規定之傾斜燃燒試驗,在火炎接觸時間10秒鐘著火後自行熄火的情況為Good(G),火炎接觸時間30秒鐘充分著火後亦自行熄火的情況為Very Good(VG),延燒時為Bad(B)。
除了使用同樣摻合量之乙烯丙烯酸乙酯共聚合物以替代乙烯乙酸乙烯酯共聚合物以外,其他與實施例1同樣製作光纖纜線,並供於與實施例1同樣之試驗。該結果,關於難燃性、摩擦特性、摩耗特性,確認與實施例1同樣,可使全體達到良好之水準。
乙烯丙烯酸乙酯共聚合物係使用三井.杜邦聚化之Evaflex EEA A-704。
除了使用同樣摻合量之矽氧接枝聚乙烯以替代矽氧分散聚乙烯之外,其他則與實施例1同樣,製作光纖纜線,且供於與實施例1同樣之試驗。其結果是,藉使用矽氧接枝聚乙烯0.75~15分,關於難燃性、摩擦特性、摩耗特性,確認與實施例1同樣,可使全體達到良好之水準。
矽氧接枝聚乙烯係使用東菱.道氏.康寧股份有限公司之SP-110。
第3圖所示之光纖纜線30中,在內層6B係使用於乙烯-乙酸乙烯共聚物中摻合氫氧化鎂作為難燃劑所得之樹脂組成物,外層6A係使用與實施例1所使用者相同之樹脂組成物,確認難燃性、摩耗性、摩擦特性。確認與實施例1同樣,使各特性達到良好之水準。
歸納所得之結果。
藉由相對於在高密度聚乙烯中添加有選自於乙烯乙酸乙烯酯共聚物、及乙烯丙烯酸乙酯共聚物之至少1種樹脂之基礎樹脂100分,含有磷酸鹽25~80分及矽氧分散聚乙烯或矽氧接枝聚乙烯0.75~15分,可使難燃性、摩擦特性、摩耗特性之全體均達到良好之水準。
再者,本發明之技術範圍,係並非僅受前述之實施形態所限定,包含在不脫離本發明之主旨的範圍,於前述之實施形態中增加種種之變更者。即,本實施形態中所舉述的具體處理或構成等不過是其中一例,可作適宜變更。
根據本發明,藉由使用前述樹脂組成物,不會使難燃性降低、且耐摩耗性、摩擦特性、耐寒性變得良好,故可適合使用於光纖到家(FTTH)服務等所用之光纖纜線。
1...支持線部
2...纜線本體部
3...頸部
4...光纖
5...抗張力體
6...被覆樹脂
6A...外層
6B...內層
7...凹口
8...抗張力體
9...被覆樹脂
10、20、30...光纖纜線
第1圖係顯示本發明之光纖纜線之一例的截面圖。
第2圖係顯示本發明之光纖纜線之其他例的截面圖。
第3圖係顯示本發明之光纖纜線之其他例的截面圖。
1...支持線部
2...纜線本體部
3...頸部
4...光纖
5...抗張力體
6...被覆樹脂
7...凹口
8...抗張力體
9...被覆樹脂
10...光纖纜線
Claims (6)
- 一種用於室內配線之光纖纜線,其特徵在於:於最外層之被覆樹脂使用含有下述成分之樹脂組成物:(a)高密度聚乙烯中,添加乙烯乙酸乙烯酯共聚物之基礎樹脂;(b)相對於100質量份之前述基礎樹脂,為25~90質量份之聚磷酸鹽;(c)相對於100質量份之前述基礎樹脂,為0.75~15質量份之矽氧分散聚乙烯、或矽氧接枝聚乙烯,其中前述高密度聚乙烯與前述乙烯乙酸乙烯酯共聚物之質量比為30:70~90:10,且該光纖纜線具有以前述被覆樹脂一併被覆之光纖及配置於其兩側之抗張力體的纜線本體部,前述光纖係埋設於前述纜線本體部,前述被覆樹脂係在其外面已形成之凹口中進行分割,以可使前述光纖露出。
- 如申請專利範圍第1項之用於室內配線之光纖纜線,其中(b)是相對於前述基礎樹脂100質量份,為35~80質量份之前述聚磷酸鹽。
- 如申請專利範圍第1或2項之用於室內配線之光纖纜線,其中(c)是相對於前述基礎樹脂100質量份,為1~4質量份之前述矽氧分散聚乙烯。
- 如申請專利範圍第1或2項之用於室內配線之光纖纜線,其中該聚磷酸鹽為聚磷酸銨。
- 如申請專利範圍第3項之用於室內配線之光纖纜線,其中該聚磷酸鹽為聚磷酸銨。
- 一種樹脂組成物,其特徵在於含有:(a)高密度聚乙烯中,添加有乙烯乙酸乙烯酯共聚物之基礎樹脂;(b)相對於100質量份之前述基礎樹脂,為25~90質量份之聚磷酸鹽;(c)相對於100質量份之前述基礎樹脂,為0.75~15質量份之矽氧分散聚乙烯或矽氧接枝聚乙烯;且前述高密度聚乙烯與前述乙烯乙酸乙烯酯共聚物之質量比為30:70~90:10。
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