TWI714086B - 吸音顆粒的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種吸音顆粒，其特徵在於：前述吸音顆粒係由混合漿料而成，且前述混合漿料係包括沸石原粉、黏結劑及水，且前述沸石原粉、黏結劑及水的重量比為40：1~6：40~60；其中，前述吸音顆粒的粒徑為120μm~450μm；又，前述吸音顆粒的自然振實堆積密度為0.2~0.8g/cm³。本發明還提供一種吸音顆粒的製造方法，其係包含：焙燒步驟、混合漿料製作步驟、噴霧乾燥造粒步驟及篩分步驟。藉由將本發明的吸音顆粒應用於揚聲器結構，在改善揚聲器音質表現(特別是低音表現)的同時，亦能夠防止習知吸音粉末從音箱滲入揚聲器單元的內部，進而避免吸音粉末阻礙揚聲器的作動。

Description

吸音顆粒的製造方法

本發明係有關於一種吸音顆粒及其製造方法、以及應用前述吸音顆粒的揚聲器結構。

按，一般揚聲器，通常係於音箱之一側設置發聲單元，而該音箱之另一側則設有吸音腔。在吸音腔中，通常會填充吸音粉末作為吸音材料，來改善揚聲器作動時在音箱內部與外部所產生的壓力差。藉此，提升揚聲器的音質表現。

特別是，在體積小的微型揚聲器的封閉式音箱結構中(例如設置於筆記型電腦或手機內部的揚聲器的音箱)，填充吸音粉末對於低音的改善效果特別明顯。

然而，在封閉式音箱(於以下，亦直接將「封閉式音箱」簡稱為「音箱」)中填充吸音粉末係產生以下問題。

就吸音粉末而言，通常使用沸石或活性碳等多孔性材料。因為這類的多孔性材料通常呈現細微的粉末狀，所以很容易從音箱滲入揚聲器單元的內部，進而阻礙揚聲器作動，故這類的粉末狀材料不適合直接填充至音箱內。

有鑑於此，本案發明人們發現，需要發展一種吸音顆粒作為吸音材料，相較於習知的吸音粉末，前述吸音顆粒具有較大的體積。藉由使用本發 明的吸音顆粒作為吸音材料，在改善揚聲器的音質表現的同時，亦能夠防止吸音粉末從音箱滲入揚聲器單元的內部，避免吸音粉末阻礙揚聲器的作動。

又，相較於習知吸音粉末，因為本發明的吸音顆粒較不會阻礙揚聲器作動，故較適合直接填充至揚聲器的音箱內。

同時，本案發明人們亦提供一種製作本發明吸音顆粒的製造方法，以及應用前述吸音顆粒的揚聲器結構，以避免吸音粉末阻礙揚聲器的作動。

為達上述目的及其他目的，本發明係提供一種吸音顆粒，其特徵在於：前述吸音顆粒係由混合漿料而成，且前述混合漿料係包括沸石原粉、黏結劑及水，且前述沸石原粉、黏結劑及水的重量比為40：1~6：40~60；其中，前述吸音顆粒的粒徑為120μm~450μm；又，前述吸音顆粒的自然振實堆積密度為0.2~0.8g/cm³。

在一實施例中，前述吸音顆粒的粒徑為150μm~300μm。

在一實施例中，前述吸音顆粒的自然振實堆積密度為0.25~0.55g/cm³。

在一實施例中，前述沸石原粉、黏結劑及水的重量比為40：3~5：40~60。

在一實施例中，前述黏結劑為聚乙烯醇、水性氯丁橡膠、水性聚氨酯樹脂及水性聚丙烯酸酯中的一種。

在一實施例中，前述黏結劑為水性聚丙烯酸酯。

在一實施例中，前述沸石原粉的矽鋁質量比為300~600之間。

在一實施例中，前述沸石原粉的比表面積為250~600m²/g之間。

在一實施例中，前述沸石原粉的粒徑為10μm以下。

在一實施例中，前述沸石原粉係ZSM-5型沸石粉，且其靜態水吸附量小於2重量%。

在一實施例中，前述混合漿料還包括助劑，且前述沸石原粉與前述助劑的重量比為40：0.2~1。

在一實施例中，前述助劑為分散劑、或分散劑與交聯劑及/或pH調整劑。

在一實施例中，前述助劑為水溶性丙烯酸類分散劑。

為達上述目的及其他目的，本發明係提供一種吸音顆粒的製造方法，其係包含：焙燒步驟，其係在300℃~600℃下，焙燒沸石原粉2~12小時；混合漿料製作步驟，其係將前述沸石原粉與黏結劑及水，在重量比為40：1~6：40~60的條件下攪拌混合，以獲得混合漿料；噴霧乾燥造粒步驟，其係將前述混合漿料噴霧造粒及乾燥，以獲得吸音顆粒前驅物；篩分步驟，其係針對前述吸音顆粒前驅物進行篩分，以獲得粒徑為120μm~450μm、自然振實堆積密度為0.2~0.8g/cm³的吸音顆粒。

在一實施例中，在前述混合漿料製作步驟中，首先，沸石原粉與水混合攪拌形成沸石原粉溶液；接著，於前述沸石原粉溶液添加分散劑，形成混合漿料前驅物；最後，在前述混合漿料前驅物中添加黏結劑，形成混合漿料。

於一實施例，在前述混合漿料製作步驟中，還添加助劑，且前述沸石原粉與助劑的重量比為40：0.2~1。

於一實施例，在前述混合漿料製作步驟中，首先，沸石原粉與水混合攪拌形成沸石原粉溶液；接著，將黏結劑添加至沸石原粉溶液中攪拌，再添加前述助劑混合，形成前述混合漿料。

為達上述目的及其他目的，本發明係提供一種揚聲器結構，其係包含：一扁型音箱，其包括有相連通之一非吸音區及一吸音區；一發聲單元，其設於該非吸音區；一吸音單元，其設於該吸音區，且其包括有前述吸音顆粒；導引結構，其設置於該吸音區的吸音腔中，該導引結構具有一導入端及一導出端。

綜上所述，本發明之吸音顆粒及應用前述吸音顆粒的揚聲器結構，係藉由其體積大的特性，能夠防止吸音粉末從音箱滲入揚聲器單元的內部，避免吸音粉末阻礙揚聲器的作動。

又，藉由將前述吸音顆粒填充至音箱內，能夠發揮吸音效果，並實現揚聲器的低音改善。且在將前述吸音顆粒填充至揚聲器的音箱時，能夠具有較佳的填充效率。

此外，前述吸音顆粒係能夠藉由本發明所揭示的製造方法來製造。

1:扁型音箱

11:非吸音區

12:吸音區

13:灌注孔

14:發聲孔

15:上蓋

16:下蓋

2:發聲單元

3:吸音單元

4:導引結構

41:導入端

42:導出端

31:透氣層體

32:吸音顆粒

33:封閉件

S:吸音腔

P:填充路徑

P1:導流路徑

[圖1]係本發明較佳具體實施例之外觀示意圖。

[圖2]係本發明較佳具體實施例之分解示意圖。

[圖3]係本發明較佳具體實施例之剖面狀態示意圖。

[圖4]係本發明另一較佳具體實施例之外觀示意圖。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後： 首先，針對本發明一實施例的吸音顆粒進行說明。

本發明一實施例的吸音顆粒的粒徑為120μm~450μm，較佳為150μm~300μm。藉由使吸音顆粒的粒徑成為此範圍，相較於習知的吸音粉末，能夠防止吸音粉末從音箱滲入揚聲器單元的內部。

又，除了使吸音顆粒的粒徑為120μm~450μm(或150μm~300μm)之外，再藉由使前述吸音顆粒的自然振實堆積密度為0.2~0.8g/cm³，則能夠在將吸音顆粒填充至揚聲器的音箱時，增加填充效率。

若自然振實堆積密度小於0.2g/cm³，則吸音顆粒的強度不佳；又，若自然振實堆積密度大於0.8g/cm³，則吸音顆粒雖然具有相當強度，但吸音效果卻會變差。因此，自然振實堆積密度較佳係0.2~0.8g/cm³。

在一較佳實施例中，吸音顆粒係由混合漿料而成，且前述混合漿料係包括沸石原粉、黏結劑及水。

在前述混合漿料中，沸石原粉、黏結劑及水的重量比為40：1~6：40~60，較佳為40：3~5：40~60。藉由使混合漿料中沸石原粉、黏結劑及水的重量比在上述範圍內，能夠在經過噴霧乾燥造粒後，獲得粒徑為120μm~450μm、自然振實堆積密度為0.2~0.8g/cm³的吸音顆粒。

又，在前述混合漿料中，還可包括助劑。且沸石原粉與助劑的重量比為40：0.2~1。藉由添加助劑，能夠改變混合漿料的特性，進而獲得所欲的吸音顆粒。

接著，針對前述沸石原粉、黏結劑、水及助劑分別進行說明。

<沸石原粉>

本發明一較佳實施例的沸石原粉係至少具有以下特性中的一種以上：(A)矽鋁質量比(Si/Al比)大於200；(B)粒徑小於10μm； (C)比表面積大於250m²/g；(D)自然振實堆積密度為0.2~0.8g/cm³。

就矽鋁質量比而言，若矽鋁質量比小於200，則沸石原粉的疏水性較差。若沸石原粉的疏水性較差，則水分較容易進入沸石原粉的孔隙中，進而導致沸石原粉的孔隙被填滿，而使吸音效果變差。

又，矽鋁質量比較佳係在300~600之間。若矽鋁質量比小於300，如上述般，可能會產生疏水性較差的情形，進而使吸音效果變差。若矽鋁質量比大於600，則沸石原粉的結構變差，對於吸音顆粒的強度上可能會有不利的影響。因此，矽鋁質量比較佳係在300~600之間，更佳係在300~400之間。

再者，沸石原粉的粒徑係小於10μm，且較佳係小於2μm，更佳係小於1μm。

再者，若沸石原粉的比表面積小於250m²/g，則因為沸石原粉的吸附位置較少，而導致吸音效果變差。

又，比表面積較佳係在300~600m²/g之間。若比表面積小於300m²/g，如上述般，可能會因為沸石原粉的吸附位置較少，進而使吸音效果變差。若比表面積大於600m²/g，則沸石原粉變得容易吸附水分或其他雜質，進而影響吸音效果。因此，比表面積較佳係在300~600m²/g之間，更佳係在300~450m²/g之間。

再者，若沸石原粉的自然振實堆積密度在0.2~0.8g/cm³的範圍內，有助於獲得自然振實堆積密度在0.2~0.8g/cm³的範圍內的吸音顆粒。

接著，就沸石原粉的來源而言，較佳係ZSM-5型的沸石，最佳係ZSM-5型多孔性高矽沸石。

此外，前述沸石原粉的靜態水吸附量較佳係小於2%，更佳係小於1%。若靜態水吸附量(mg/g,%)大於2%，則沸石原粉變得容易吸附水分，且 水分較容易進入沸石原粉的孔隙中，進而導致沸石原粉的孔隙被填滿，而使吸音效果變差。

就沸石原粉的最佳具體例而言，前述沸石原粉係例如來自ZSM-5型多孔性高矽沸石，且前述沸石原粉的矽鋁質量比為300~400、比表面積為300~450m²/g、粉末粒徑小於1μm、靜態水吸附量小於1%。

<黏結劑>

本發明一較佳實施例中的黏結劑為聚乙烯醇、水性氯丁橡膠、水性聚氨酯樹脂、水性聚丙烯酸酯，且較佳係水性聚丙烯酸酯。

<水>

水只要能夠適當地溶解沸石原粉及黏結劑即可，並未特別限制。適當的水可舉出純水、蒸餾水、去離子水等。

<助劑>

在本發明一較佳實施例中，混合漿料還包括助劑。前述助劑係分散劑、或分散劑與交聯劑及/或pH調整劑，且較佳係分散劑。又，在前述混合漿料中，前述沸石原粉與前述助劑的重量比為40：0.2~1。

就助劑為分散劑而言，其係可選自水溶性的羧酸系分散劑，較佳為水溶性丙烯酸類分散劑。

藉由添加分散劑作為助劑，能夠加速懸浮液(例如沸石原粉溶液)中的顆粒(例如沸石原粉)分離，避免結成團塊而不易攪拌，而能夠形成互溶良好的混合漿料。

應注意的是，當混合漿料中存在助劑時，優先選用分散劑，其餘助劑則視情況加入。又，當有多種助劑成分存在時，「沸石原粉與助劑的重量比」指的是「沸石原粉與多種助劑成分之合計的重量比」。

又，當助劑包括交聯劑時，前述交聯劑較佳係採用水性封閉型交聯劑。藉由添加交聯劑，可以強化顆粒耐酸鹼的能力。

再者，當助劑包括pH值調整劑時，前述pH值調整劑係可使用習知的pH值調整劑。藉由添加pH值調整劑，可以改變顆粒酸鹼度，降低顆粒表面的酸性，減少顆粒結塊的現象，改善懸浮狀態。

接著，針對前述吸音顆粒的製造方法進行說明。

在一較佳的實施例中，吸音顆粒的製造方法係至少包含：焙燒步驟、混合漿料製作步驟、噴霧乾燥造粒步驟及篩分步驟。在一更佳的實施例中，吸音顆粒的製造方法還可包含烘乾步驟。以下針對各個步驟進行說明。

<焙燒步驟>

就焙燒步驟的溫度及時間而言，並未特別限制，在不損壞沸石原粉結構的前提下，能夠去除沸石原粉中的模板劑即可。就焙燒步驟的溫度及時間而言，較佳係300℃~600℃、2~12小時。藉由焙燒步驟，能夠去除沸石原粉中的模板劑，以確保沸石原粉中孔道的暢通，以提升經後續步驟所製成之吸音顆粒的吸音效果。

<混合漿料製作步驟>

混合漿料製作步驟係藉由攪拌，將經過前述焙燒步驟的沸石原粉、黏結劑及水形成混合漿料。在一較佳的實施例中，混合漿料製作步驟係可包含以下子步驟：A步驟，將沸石原粉與水混合攪拌，以形成沸石原粉溶液；B步驟，將黏結劑添加至沸石原粉溶液中攪拌，並在確保各成分互溶良好的前提下，形成前述混合漿料。又，在B步驟中，較佳係在將黏結劑添加至沸石原粉溶液中攪拌後，再添加前述助劑(至少包含分散劑)混合，來形成前述混合漿料。

又，混合漿料製作步驟亦可包含以下子步驟：A步驟，將沸石原粉與水混合攪拌，以形成沸石原粉溶液；B’步驟，於前述沸石原粉溶液添加分 散劑，形成混合漿料前驅物；C步驟，在前述混合漿料前驅物中添加黏結劑，形成混合漿料。

於此，在混合漿料中，沸石原粉、黏結劑及水的重量比在40：1~6：40~60的範圍內。在混合漿料包含助劑的情況下，沸石原粉、黏結劑、水及助劑的重量比在40：1~6：40~60：0.2~1的範圍內。

<噴霧乾燥造粒步驟>

噴霧乾燥造粒步驟係將在前述混合漿料製作步驟中所獲得之混合漿料噴霧造粒及乾燥(烘乾)，以獲得吸音顆粒前驅物。又，在前述噴霧乾燥造粒步驟中，能夠選用使用壓力噴嘴(Pressure Nozzle)或轉盤(Rotary Disc)的噴霧乾燥造粒法。前者係藉由壓力噴嘴由上往下地將前述混合漿料霧化，後者則主要利用離心力原理，由上往下地控制轉盤的轉速，來將前述混合漿料霧化。

又，因為前述吸音顆粒的製造方法係使用水，不會有操作上的危險性，能夠減少污染，故使用一般噴霧造粒機來進行噴霧造粒即可。

在一較佳實施例中，前述噴霧乾燥造粒步驟係使用內徑為2.5公尺以上的離心式噴霧造粒機。藉此，更容易獲得本發明的吸音顆粒。

又，在一較佳實施例中，於前述噴霧乾燥造粒步驟中，還將噴霧造粒時所產生之水蒸氣排出並回收。藉此，更容易獲得本發明的吸音顆粒。

<篩分步驟>

篩分步驟係使用篩分機，針對在前述噴霧乾燥造粒步驟所獲得之吸音顆粒前驅物進行篩分，以獲得粒徑為120μm~450μm、自然振實堆積密度為0.2~0.8g/cm³的吸音顆粒。

<烘乾步驟>

針對在前述篩分步驟所獲得之吸音顆粒，還可進行烘乾步驟。藉由烘乾步驟能夠進一步地去除水分。在烘乾步驟後，亦可將吸音顆粒靜置後一段時間後再行使用。

經由上述吸音顆粒的製造方法，能夠獲得特別適用於微型揚聲器之封閉式音箱的吸音顆粒。

接著，以下針對本發明一較佳實施例的揚聲器結構進行說明。

首先，請參考圖1至圖3，如圖所示，一較佳實施例的揚聲器結構係包含：一扁型音箱1、一發聲單元2以及一吸音單元3。

該扁型音箱1包括有相連通之一非吸音區11及一吸音區12，該扁型音箱1之窄面側係設有連通該吸音區12之二灌注孔13，且該扁型音箱1之寬面側係具有連通該非吸音區11之一發聲孔14。於本發明之較佳具體實施例中，該扁型音箱1係由一上蓋15及一下蓋16所組成，該非吸音區11、該吸音區12與該等灌注孔13係設於該下蓋16，該發聲孔14係設於該上蓋15。

該發聲單元2設於該非吸音區11且連接該發聲孔14。

該吸音單元3設於該吸音區12，該吸音單元3係包括有一透氣層體31、吸音顆粒32及二封閉件33，該透氣層體31係設於該吸音區12以形成一吸音腔，吸音顆粒32係由該等灌注孔13設於該吸音區12之吸音腔，該等封閉件33係分別封閉該等灌注孔13。

又，灌注孔13及封閉件33的數量係能夠依需調整。

又，在一變形例中，灌注孔並非設置於該扁型音箱1之窄面側，而是設置於吸音區12之吸音腔的頂面或底面(未圖示)。

接著，請參照圖4，在本發明的一較佳變形例中，還在吸音區12所形成的吸音腔S中設置導引結構4。此外，除了吸音區12的部分之外，圖4的其他部分係與圖1~2相同，於此省略其說明。

在圖4中，由灌注孔13及吸音腔S之間的位置關係定義出一填充路徑P。一般來說，將吸音區12豎起時(即，灌注孔13在重力方向上朝上)，從灌注孔13填入的吸音顆粒32將沿著填充路徑P進入吸音腔S。

導引結構4具有一導入端41及一導出端42而形成一導流路徑P1，導引結構4以導入端41與填充路徑P相交，且導入端41較導出端42鄰近灌注孔13，而可自填充路徑P的前段沿導流路徑P1將吸音顆粒分流並導向填充路徑P的外側。

又，前述導引結構4的形狀較佳呈S形或彎月狀。

再者，雖然於圖4中僅繪製一個灌注孔13，但在另一較佳實施態樣中，亦可如前述圖1~3所示般，具有兩個灌注孔13。

此外，於灌注孔設置於吸音區12之吸音腔的頂面或底面之變化例中，亦可如圖4所示般，設置前述導引結構4。

因此，在具有兩個或兩個以上的灌注孔13的前提下，能夠如圖4般，由各灌注孔13及吸音腔S之間的位置關係定義出兩個或兩個以上的填充路徑P。接著，導引結構4能夠分別設置在吸音腔S中的各填充路徑P上，來引導吸音顆粒分流。

藉由設置導引結構4，使本發明的吸音顆粒在填充至吸音區12時，能夠分布得更均勻，減少錐形堆積的問題發生，並增加吸音顆粒32填充於吸音腔S之效率並縮短填充時間。

[實施例]

<吸音顆粒的製造>

首先，使用ZSM-5型多孔性高矽沸石粉末(矽鋁質量比為300~400、比表面積為300~450m²/g、粉末粒徑小於1μm、靜態水吸附量小於1%)作為沸石原粉。

接著，將經過前述焙燒步驟的沸石原粉與水以重量比為40：50的比例混合，形成沸石原粉溶液。接著，添加作為黏結劑之水性聚丙烯酸酯至前述沸石原粉溶液中攪拌，接著再添加作為助劑的水溶性丙烯酸類分散劑，在混合攪拌後，完成混合漿料的製作。

此處，混合漿料中，沸石原粉、黏結劑、水及助劑的重量比為40：5：50：0.5。

最後，使用篩分機，篩分出粒徑為150μm~300μm的吸音顆粒。此外，吸音顆粒的自然振實堆積密度為0.25~0.55g/cm³。

<揚聲器結構的組裝>

首先，將該發聲單元2設於該非吸音區11，並將該透氣層體31設於該吸音區12以形成該吸音腔，之後再將該上蓋15與該下蓋16加以結合，進而使該扁型音箱1先行結合該發聲單元2與該透氣層體31。

接著，再將經前述吸音顆粒的製造方法所獲得的吸音顆粒32，從其中一個灌注孔13藉由重力使吸音顆粒32快速灌注(填充)至該吸音區12之吸音腔。之後再由另一孔灌注13灌注前述吸音顆粒32，使吸音顆粒32得以填滿該吸音區12之吸音腔，最後再以該等封閉件33分別封閉該等灌注孔13。如此，便可完成具有本發明吸音顆粒32的揚聲器結構。

又，亦可藉由設置上述導引結構4，來增加本發明吸音顆粒32填充至揚聲器結構中的效率。

當完成上述組裝後，該扁型音箱1之上蓋15與下蓋16會構成一封閉式之空間，且該吸音區12藉由該透氣層體31與非吸音區11進行氣體流通，故可使該發聲單元2作動時產生之氣體得以進入該吸音區12之吸音顆粒32中，進而藉由吸音顆粒32達到較佳之吸音效果，以進一步提升該發聲單元2之低頻表現。

就提升低頻表現的特點而言，舉例來說，在容積為2c.c.的封閉式音箱內，微型揚聲器的最低共振頻率(Fo)為1000Hz。在音箱填充本發明的吸音顆粒至2/3滿後，其最低共振頻率(Fo)降至800Hz。由此可知，藉由將本發明的吸音顆粒填充至音箱內，能夠發揮吸音效果，並實現揚聲器的低音改善。

又，在長時間使用揚聲器結構後，並未發現吸音顆粒(吸音材料)從音箱滲入揚聲器單元的內部並阻礙揚聲器作動的情形。

又，相較於設置於吸音腔的頂面或底面之灌注孔，設置於扁型音箱之窄面側的灌注孔更能夠提升吸音顆粒的填充效率。

綜上所述，藉由使用本發明的吸音顆粒作為吸音材料，在改善揚聲器的音質表現(特別是低音表現)的同時，亦能夠防止吸音粉末從音箱滲入揚聲器單元的內部，避免吸音粉末阻礙揚聲器的作動。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

11:非吸音區

12:吸音區

13:灌注孔

14:發聲孔

15:上蓋

16:下蓋

2:發聲單元

3:吸音單元

31:透氣層體

32:吸音顆粒

33:封閉件

Claims (3)

1. 一種吸音顆粒的製造方法，其係包含：焙燒步驟，其係在300℃~600℃下，焙燒沸石原粉2~12小時；混合漿料製作步驟，其係將前述沸石原粉與黏結劑及水和助劑，在重量比為40：1~6：40~60：0.2~1的條件下攪拌混合，以獲得混合漿料，且前述助劑係至少包括水溶性的羧酸系分散劑；噴霧乾燥造粒步驟，其係將前述混合漿料噴霧造粒及乾燥，以獲得吸音顆粒前驅物；篩分步驟，其係針對前述吸音顆粒前驅物進行篩分，以獲得粒徑為120μm~450μm、自然振實堆積密度為0.2~0.8g/cm³的吸音顆粒。
2. 如請求項1所述之吸音顆粒的製造方法，其中，在前述混合漿料製作步驟中，首先，沸石原粉與水混合攪拌形成沸石原粉溶液；接著，於前述沸石原粉溶液添加前述助劑，形成混合漿料前驅物；最後，在前述混合漿料前驅物中添加黏結劑，形成混合漿料。
3. 如請求項1所述之吸音顆粒的製造方法，其中，在前述混合漿料製作步驟中，首先，沸石原粉與水混合攪拌形成沸石原粉溶液；接著，將黏結劑添加至沸石原粉溶液中攪拌，再添加前述助劑混合，形成前述混合漿料。

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