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CN115595823A - 一种耐水洗阻燃滤纸及其制备方法 - Google Patents

一种耐水洗阻燃滤纸及其制备方法 Download PDF

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CN115595823A CN202211321467.7A CN202211321467A CN115595823A CN 115595823 A CN115595823 A CN 115595823A CN 202211321467 A CN202211321467 A CN 202211321467A CN 115595823 A CN115595823 A CN 115595823A
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Abstract

本发明涉及空气过滤技术领域，提出了一种耐水洗阻燃滤纸及其制备方法。所述耐水洗阻燃滤纸，包括植物纤维和双组分阻燃纤维，所述植物纤维和双组分阻燃纤维的质量比为(10‑80)：(20‑90)。所述双组分阻燃纤维为PPS/PET双组分阻燃纤维、PET/PET双组分阻燃纤维、PP/PET双组分阻燃纤维、PP/PE双组分阻燃纤维、PET/PE双组分阻燃纤维、PET/PA双组分阻燃纤维、PET/PP双组分阻燃纤维中的一种。通过上述技术方案，解决了现有技术中的阻燃滤纸耐水性差、机械强度低的问题。

Description

一种耐水洗阻燃滤纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及空气过滤技术领域，具体的，涉及一种耐水洗阻燃滤纸及其制备方法。
背景技术
空滤滤纸是实现滤清器过滤性能的最重要原料，几乎决定了滤清器的性能。而乘用车基于对行驶安全的关注，考虑到发动机滤清器被雨水浸泡后仍旧能够保证其阻燃性能，就必然要求滤纸具有耐水洗阻燃性能，并且同时满足过滤效率、容尘量、机械性能等要求。
滤纸的耐水洗阻燃性能以及机械性能的要求，参考TL848标准。对于阻燃性能，其要求是滤纸在去离子水中浸泡24小时，并且在第1、4、7小时换水，烘干后滤材阻燃性能为F1。对于机械性能，其要求是①滤纸在60℃的去离子水中浸泡4小时，拉伸强度＞15N；②滤纸在60℃机油中浸泡4小时，测试拉伸强度＞15N；③滤纸在60℃的FAM B油中浸泡4小时，测试拉伸强度＞15N。对于容尘量，其要求是不低于普通滤纸的容尘量。
国内市场上尚未出现耐水洗阻燃滤纸，而现有文献报道的阻燃滤纸基本不具有耐水洗阻燃性能，具有耐水洗阻燃性能的阻燃滤纸则是通过使用以甲醇为溶剂的酚醛树脂作为胶粘剂并添加无卤阻燃剂或者使用磷改性树脂乳液来实现。使用以甲醇为溶剂的酚醛树脂作为胶粘剂并添加无卤阻燃剂的阻燃滤纸环境污染严重且有安全隐患；而使用磷改性树脂乳液的阻燃滤纸机械强度较小，较难满足产品性能要求。
发明内容
本发明提出一种耐水洗阻燃滤纸及其制备方法，解决了现有技术中的阻燃滤纸耐水性差、机械强度低的问题。
本发明的技术方案如下：
一种耐水洗阻燃滤纸，包括植物纤维和双组分阻燃纤维，所述植物纤维和双组分阻燃纤维的质量比为(10-80)：(20-90)。
作为进一步的技术方案，所述双组分阻燃纤维为PPS/PET双组分阻燃纤维、PET/PET双组分阻燃纤维、PP/PET双组分阻燃纤维、PP/PE双组分阻燃纤维、PET/PE双组分阻燃纤维、PET/PA双组分阻燃纤维、PET/PP双组分阻燃纤维中的一种。
所述双组分阻燃纤维包括阻燃剂和双组分纤维，所述双组分纤维为高熔点纤维和低熔点纤维质量比0.5：1～1：0.5的组合，高熔点纤维的熔点为140℃～200℃，低熔点纤维的熔点为80℃～135℃。
作为进一步的技术方案，所述植物纤维为针叶木纤维、阔叶木纤维、丝光纤维中的一种或多种。
本发明还提出了一种耐水洗阻燃滤纸的制备方法，包括以下步骤：
S1、将植物纤维和双组分阻燃纤维混合制浆，得到混合纤维浆料；
S2、将混合纤维浆料稀释后上网成型，形成原纸；
S3、原纸经过烘干、涂胶、再烘干，得到耐水洗阻燃滤纸。
作为进一步的技术方案，所述混合纤维浆料的质量浓度为0.1％-3％。
作为进一步的技术方案，所述稀释后混合纤维浆料的质量浓度为0.03％-0.5％。
作为进一步的技术方案，所述涂胶用的涂胶液包括以下重量份的组分：
水不溶性磷系阻燃剂18-25份，水溶性酚醛树脂40-50份，增稠剂0.1-0.5份。
作为进一步的技术方案，所述水不溶性磷系阻燃剂为聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯、聚磷酸三聚氰胺、微胶囊化红磷中的一种。
作为进一步的技术方案，所述增稠剂为聚氨酯增稠剂、纤维素类增稠剂、碱溶胀增稠剂中的一种，所述聚氨酯增稠剂为HEUR、HEAT、HMPE中的一种，所述纤维素类增稠剂为HEC、MHEC、EHEC、MHPC、PAC中的一种，所述碱溶胀增稠剂为ASE、HASE中的一种。
作为进一步的技术方案，所述涂胶为浸渍涂胶、膜转移涂胶、帘式涂胶中的一种。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中，耐水洗阻燃滤纸在现有植物纤维的基础上加入了双组分阻燃纤维，在涂胶烘干的过程中，双组分显著提高了滤纸水洗后的阻燃性能、机械性能和过滤性能，本发明制备的耐水洗阻燃滤纸经水洗处理后的阻燃性能为F1，耐水拉伸强度为19.88-22.45N，耐机油拉伸强度为52.34-67.80N，耐FMEA油拉伸强度为27.44-30.46N，容尘量为44.61-48.99g/m2，满足TL848标准的水洗阻燃性能、机械性能和过滤性能的要求，解决了现有技术中的阻燃滤纸耐水洗差、机械强度低的问题。
2、本发明中，耐水洗阻燃滤纸制备时，采用水溶性酚醛树脂为主要成分的涂胶液对原纸进行涂胶处理，水溶性酚醛树脂与原纸中双组分阻燃纤维协同作用，进一步提高了滤纸水洗后的阻燃性能、机械性能和过滤性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
下述实施例及对比例中，PPS/PET双组分阻燃纤维来源于石家庄辰泰滤纸有限公司，其他纤维均来源于淄博金科力特种纤维有限公司，PET/PET双组分阻燃纤维、PP/PET双组分阻燃纤维、PET/PE双组分阻燃纤维、PET/PA双组分阻燃纤维、PET/PP双组分阻燃纤维、PET单组分低熔点阻燃纤维、PPS单组分高熔点阻燃纤维、PET单组分高熔点阻燃纤维的规格为1.7dtex-6mm；PP单组分低熔点阻燃纤维的规格为3.0dtex-6mm。
实施例1
将2.4g硫酸盐漂白阔叶木纤维、4.8g硫酸盐漂白针叶木纤维、4.8g PPS/PET双组分阻燃纤维混合，放置于小型水力碎浆机中，添加1000g水，打开电机，开始碎浆分散纤维，最终形成质量浓度为1.2％的混合纤维浆料。
将成型网放入抄片器中，关闭成型器浆料桶，添加水并加入上述混合纤维浆料，使混合纤维浆料稀释至浓度0.06％，在抄片器中脱除多余的水，形成湿纸页。
将湿纸页放置于烘箱中，将其烘干至水分含量为6％，得到原纸。
将4.2g水溶性酚醛树脂、2.2g聚磷酸铵(II型)与0.03g聚氨酯增稠剂HEUR依次加入水中，形成浓度为10％的涂胶液，对原纸采用浸渍涂胶并置于烘箱中烘干至水分为5％，得到耐水洗阻燃滤纸。
该滤纸的定量为135g/m2，透气度为276L/m2/s，耐水拉伸强度为22.45N，耐机油拉伸强度为52.66N，耐FMEA油拉伸强度为29.88N，容尘量为48.99g/m2，经水洗处理后其阻燃性能为F1。
实施例2
将5.2g硫酸盐漂白阔叶木纤维、2.0g丝光纤维、4.5g PET/PET双组分阻燃纤维混合，放置于小型水力碎浆机中，添加1000g水，打开电机，开始碎浆分散纤维，最终形成质量浓度为1.17％的混合纤维浆料。
将成型网放入抄片器中，关闭成型器浆料桶，添加水并加入上述混合纤维浆料，使混合纤维浆料稀释至浓度0.05％，在抄片器中脱除多余的水，形成湿纸页。
将湿纸页放置于烘箱中，将其烘干至水分含量为6％，得到原纸。
将4.5g水溶性酚醛树脂、1.8g磷酸三甲苯酯与0.02g纤维素类增稠剂HEC依次加入水中，形成浓度为10％的涂胶液，对原纸采用浸渍涂胶并置于烘箱中烘干至水分为3％，得到耐水洗阻燃滤纸。
该滤纸的定量为136g/m2，透气度为247L/m2/s，耐水拉伸强度为20.83N，耐机油拉伸强度为67.80N，耐FMEA油拉伸强度为30.46N，容尘量为46.72g/m2，经水洗处理后其阻燃性能为F1。
实施例3
将6.0g硫酸盐漂白针叶木纤维、1.2g硫酸盐漂白丝光纤维、4.8gPP/PET双组分阻燃纤维混合，放置于小型水力碎浆机中，添加1000g水，打开电机，开始碎浆分散纤维，最终形成质量浓度为1.2％的混合纤维浆料。
将成型网放入抄片器中，关闭成型器浆料桶，添加水并加入上述混合纤维浆料，使混合纤维浆料稀释至浓度0.06％，在抄片器中脱除多余的水，形成湿纸页。
将湿纸页放置于烘箱中，将其烘干至水分含量为6％，得到原纸。
将4.0g水溶性酚醛树脂、2.4g聚磷酸三聚氰胺与0.04g碱溶胀增稠剂ASE依次加入水中，形成浓度为10％的涂胶液，对原纸采用浸渍涂胶并置于烘箱中烘干至水分为5％，得到耐水洗阻燃滤纸。
该滤纸的定量为138g/m2，透气度为258L/m2/s，耐水拉伸强度为19.88N，耐机油拉伸强度为58.92N，耐FMEA油拉伸强度为26.65N，容尘量为47.36g/m2，经水洗处理后其阻燃性能为F1。
实施例4
将2.4g硫酸盐漂白针叶木浆、4.8g硫酸盐漂白阔叶木浆、4.8g PET/PE双组分阻燃纤维混合，放置于小型水力碎浆机中，添加1000g水，打开电机，开始碎浆分散纤维，最终形成质量浓度为1.2％的混合纤维浆料。
将成型网放入抄片器中，关闭成型器浆料桶，添加水并加入上述混合纤维浆料，使混合纤维浆料稀释至浓度0.06％，在抄片器中脱除多余的水，形成湿纸页。
将湿纸页放置于烘箱中，将其烘干至水分含量为6％，得到原纸。
将4.2g水溶性酚醛树脂、2.2g聚磷酸铵(II型)与0.03g聚氨酯增稠剂HEUR依次加入水中，形成浓度为10％的涂胶液，对原纸采用浸渍涂胶并置于烘箱中烘干至水分为5％，得到耐水洗阻燃滤纸。
该滤纸的定量为131g/m2，透气度为232L/m2/s，耐水拉伸强度为21.24N，耐机油拉伸强度为57.63N，耐FMEA油拉伸强度为27.44N，容尘量为44.61g/m2，经水洗处理后其阻燃性能为F1。
实施例5
将2.4g硫酸盐漂白针叶木浆、4.8g硫酸盐漂白阔叶木浆、4.8g PET/PA双组分阻燃纤维混合，放置于小型水力碎浆机中，添加1000g水，打开电机，开始碎浆分散纤维，最终形成质量浓度为1.2％的混合纤维浆料。
将成型网放入抄片器中，关闭成型器浆料桶，添加水并加入上述混合纤维浆料，使混合纤维浆料稀释至浓度0.06％，在抄片器中脱除多余的水，形成湿纸页。
将湿纸页放置于烘箱中，将其烘干至水分含量为6％，得到原纸。
将4.2g水溶性酚醛树脂、2.2g聚磷酸铵(II型)与0.03g聚氨酯增稠剂HEUR依次加入水中，形成浓度为10％的涂胶液，对原纸采用浸渍涂胶并置于烘箱中烘干至水分为5％，得到耐水洗阻燃滤纸。
该滤纸的定量为133g/m2，透气度为266L/m2/s，耐水拉伸强度为21.08N，耐机油拉伸强度为52.34N，耐FMEA油拉伸强度为28.30N，容尘量为46.87g/m2，经水洗处理后其阻燃性能为F1。
实施例6
将2.4g硫酸盐漂白针叶木浆、4.8g硫酸盐漂白阔叶木浆、4.8g PET/PP双组分阻燃纤维混合，放置于小型水力碎浆机中，添加1000g水，打开电机，开始碎浆分散纤维，最终形成质量浓度为1.2％的混合纤维浆料。
将成型网放入抄片器中，关闭成型器浆料桶，添加水并加入上述混合纤维浆料，使混合纤维浆料稀释至浓度0.06％，在抄片器中脱除多余的水，形成湿纸页。
将湿纸页放置于烘箱中，将其烘干至水分含量为6％，得到原纸。
将4.2g水溶性酚醛树脂、2.2g聚磷酸铵(II型)与0.03g聚氨酯增稠剂HEUR依次加入水中，形成浓度为10％的涂胶液，对原纸采用浸渍涂胶并置于烘箱中烘干至水分为5％，得到耐水洗阻燃滤纸。
该滤纸的定量为134g/m2，透气度为253L/m2/s，耐水拉伸强度为21.72N，耐机油拉伸强度为53.66N，耐FMEA油拉伸强度为28.85N，容尘量为47.18g/m2，经水洗处理后其阻燃性能为F1。
对比例1
将2.4g硫酸盐漂白针叶木浆、4.8g硫酸盐漂白阔叶木浆、4.8g PET单组分低熔点阻燃纤维混合，放置于小型水力碎浆机中，添加1000g水，打开电机，开始碎浆分散纤维，最终形成质量浓度为1.2％的混合纤维浆料。
将成型网放入抄片器中，关闭成型器浆料桶，添加水并加入上述混合纤维浆料，使混合纤维浆料稀释至浓度0.06％，在抄片器中脱除多余的水，形成湿纸页。
将湿纸页放置于烘箱中，将其烘干至水分含量为6％，得到原纸。
将4.2g水溶性酚醛树脂、2.2g聚磷酸铵(II型)与0.03g聚氨酯增稠剂HEUR依次加入水中，形成浓度为10％的涂胶液，对原纸采用浸渍涂胶并置于烘箱中烘干至水分为5％，得到耐水洗阻燃滤纸。
该滤纸的定量为134g/m2，透气度为225L/m2/s，耐水拉伸强度为15.38N，耐机油拉伸强度为40.85N，耐FMEA油拉伸强度为18.53N，容尘量为44.24g/m2，经水洗处理后其阻燃性能为F2。
对比例2
将2.4g硫酸盐漂白针叶木浆、4.8g硫酸盐漂白阔叶木浆、4.8g PPS单组分高熔点阻燃纤维混合，放置于小型水力碎浆机中，添加1000g水，打开电机，开始碎浆分散纤维，最终形成质量浓度为1.2％的混合纤维浆料。
将成型网放入抄片器中，关闭成型器浆料桶，添加水并加入上述混合纤维浆料，使混合纤维浆料稀释至浓度0.06％，在抄片器中脱除多余的水，形成湿纸页。
将湿纸页放置于烘箱中，将其烘干至水分含量为6％，得到原纸。
将4.2g水溶性酚醛树脂、2.2g聚磷酸铵(II型)与0.03g聚氨酯增稠剂HEUR依次加入水中，形成浓度为10％的涂胶液，对原纸采用浸渍涂胶并置于烘箱中烘干至水分为5％，得到耐水洗阻燃滤纸。
该滤纸的定量为137g/m2，透气度为269L/m2/s，耐水拉伸强度为10.86N，耐机油拉伸强度为37.29N，耐FMEA油拉伸强度为13.25N，容尘量为42.83g/m2，经水洗处理后其阻燃性能为F2。
对比例3
将2.4g硫酸盐漂白针叶木浆、4.8g硫酸盐漂白阔叶木浆、4.8g PET单组分高熔点阻燃纤维混合，放置于小型水力碎浆机中，添加1000g水，打开电机，开始碎浆分散纤维，最终形成质量浓度为1.2％的混合纤维浆料。
将成型网放入抄片器中，关闭成型器浆料桶，添加水并加入上述混合纤维浆料，使混合纤维浆料稀释至浓度0.06％，在抄片器中脱除多余的水，形成湿纸页。
将湿纸页放置于烘箱中，将其烘干至水分含量为6％，得到原纸。
将4.2g水溶性酚醛树脂、2.2g聚磷酸铵(II型)与0.03g聚氨酯增稠剂HEUR依次加入水中，形成浓度为10％的涂胶液，对原纸采用浸渍涂胶并置于烘箱中烘干至水分为5％，得到耐水洗阻燃滤纸。
该滤纸的定量为138g/m2，透气度为277L/m2/s，耐水拉伸强度为11.33N，耐机油拉伸强度为38.51N，耐FMEA油拉伸强度为13.36N，容尘量为43.66g/m2，经水洗处理后其阻燃性能为F2。
对比例4
将2.4g硫酸盐漂白针叶木浆、4.8g硫酸盐漂白阔叶木浆、4.8g PP单组分低熔点阻燃纤维混合，放置于小型水力碎浆机中，添加1000g水，打开电机，开始碎浆分散纤维，最终形成质量浓度为1.2％的混合纤维浆料。
将成型网放入抄片器中，关闭成型器浆料桶，添加水并加入上述混合纤维浆料，使混合纤维浆料稀释至浓度0.06％，在抄片器中脱除多余的水，形成湿纸页。
将湿纸页放置于烘箱中，将其烘干至水分含量为6％，得到原纸。
将4.2g水溶性酚醛树脂、2.2g聚磷酸铵(II型)与0.03g聚氨酯增稠剂HEUR依次加入水中，形成浓度为10％的涂胶液，对原纸采用浸渍涂胶并置于烘箱中烘干至水分为5％，得到耐水洗阻燃滤纸。
该滤纸的定量为134g/m2，透气度为250L/m2/s，耐水拉伸强度为14.30N，耐机油拉伸强度为42.26N，耐FMEA油拉伸强度为18.94N，容尘量为44.05g/m2，经水洗处理后其阻燃性能为F2。
对比例5
将2.4g硫酸盐漂白阔叶木纤维、4.8g硫酸盐漂白针叶木纤维、4.8g PPS/PET双组分阻燃纤维混合，放置于小型水力碎浆机中，添加1000g水，打开电机，开始碎浆分散纤维，最终形成质量浓度为1.2％的混合纤维浆料。
将成型网放入抄片器中，关闭成型器浆料桶，添加水并加入上述混合纤维浆料，使混合纤维浆料稀释至浓度0.06％，在抄片器中脱除多余的水，形成湿纸页。
将湿纸页放置于烘箱中，将其烘干至水分含量为6％，得到原纸。
将4.2g丙烯酸乳液、2.2g聚磷酸铵(II型)与0.03g聚氨酯增稠剂HEUR依次加入水中，形成浓度为10％的涂胶液，对原纸采用浸渍涂胶并置于烘箱中烘干至水分为5％，得到耐水洗阻燃滤纸。
该滤纸的定量为136g/m2，透气度为270L/m2/s，耐水拉伸强度为12.33N，耐机油拉伸强度为48.85N，耐FMEA油拉伸强度为14.04N，容尘量为30.35g/m2，经水洗处理后其阻燃性能为F1。
对比例6
将2.4g硫酸盐漂白阔叶木纤维、4.8g硫酸盐漂白针叶木纤维、4.8g PPS/PET双组分阻燃纤维混合，放置于小型水力碎浆机中，添加1000g水，打开电机，开始碎浆分散纤维，最终形成质量浓度为1.2％的混合纤维浆料。
将成型网放入抄片器中，关闭成型器浆料桶，添加水并加入上述混合纤维浆料，使混合纤维浆料稀释至浓度0.06％，在抄片器中脱除多余的水，形成湿纸页。
将湿纸页放置于烘箱中，将其烘干至水分含量为6％，得到原纸。
将4.2g聚乙烯醇乳液、2.2g聚磷酸铵(II型)与0.03g聚氨酯增稠剂HEUR依次加入水中，形成浓度为10％的涂胶液，对原纸采用浸渍涂胶并置于烘箱中烘干至水分为5％，得到耐水洗阻燃滤纸。
该滤纸的定量为130g/m2，透气度为248L/m2/s，耐水拉伸强度为16.87N，耐机油拉伸强度为40.62N，耐FMEA油拉伸强度为18.96N，容尘量为35.42g/m2，经水洗处理后其阻燃性能为F2。
上述实施例及对比例中，透气度的测试方法为：GB/T 5453-1997《纺织品织物透气性的测定》；
拉伸强度的测试方法为：GB/T 12914-2008《纸和纸板抗张强度的测定》；
容尘量的测试使用TOPAS AF131测试仪，测试条件为风速：11.1cm/s；灰尘浓度0.1g/m3；终止压差：200Pa；
阻燃性能的测试方法为：DIN53438-2：可燃性材料阻燃性能测试：表面火焰法。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐水洗阻燃滤纸，其特征在于，包括植物纤维和双组分阻燃纤维，所述植物纤维和双组分阻燃纤维的质量比为(10-80)：(20-90)。
2.根据权利要求1所述的一种耐水洗阻燃滤纸，其特征在于，所述双组分阻燃纤维为PPS/PET双组分阻燃纤维、PET/PET双组分阻燃纤维、PP/PET双组分阻燃纤维、PP/PE双组分阻燃纤维、PET/PE双组分阻燃纤维、PET/PA双组分阻燃纤维、PET/PP双组分阻燃纤维中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种耐水洗阻燃滤纸，其特征在于，所述植物纤维为针叶木纤维、阔叶木纤维、丝光纤维中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种耐水洗阻燃滤纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将植物纤维和双组分阻燃纤维混合制浆，得到混合纤维浆料；
S2、将混合纤维浆料稀释后上网成型，形成原纸；
S3、原纸经过烘干、涂胶、再烘干，得到耐水洗阻燃滤纸。
5.根据权利要求4所述的一种耐水洗阻燃滤纸的制备方法，其特征在于，所述混合纤维浆料的质量浓度为0.1％-3％。
6.根据权利要求5所述的一种耐水洗阻燃滤纸的制备方法，其特征在于，所述稀释后混合纤维浆料的质量浓度为0.03％-0.5％。
7.根据权利要求4所述的一种耐水洗阻燃滤纸的制备方法，其特征在于，所述涂胶用的涂胶液包括以下重量份的组分：
水不溶性磷系阻燃剂18-25份，水溶性酚醛树脂40-50份，增稠剂0.1-0.5份。
8.根据权利要求4所述的一种耐水洗阻燃滤纸的制备方法，其特征在于，所述水不溶性磷系阻燃剂为聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯、聚磷酸三聚氰胺、微胶囊化红磷中的一种。
9.根据权利要求4所述的一种耐水洗阻燃滤纸的制备方法，其特征在于，所述增稠剂为聚氨酯增稠剂、纤维素类增稠剂、碱溶胀增稠剂中的一种。
10.根据权利要求4所述的一种耐水洗阻燃滤纸的制备方法，其特征在于，所述涂胶为浸渍涂胶、膜转移涂胶、帘式涂胶中的一种。
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