DE2322600A1 - Garne mit zwei bestandteilen auf der basis von polyestern und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139

BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER

DT 3784

RHONE-POULENC-TEXTILE, Paris / Frankreich

Garne mit zwei Bestandteilen auf der Basis von Polyestern und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die vorliegende Erfindung betrifft Kräuselgarne mit zwei Bestandteilen, die aus zwei Polyestern bestehen, die verschiedene Schrumpfungseigenschaften und verschiedenes Verhalten gegen verschiedene mechanische Behandlungen und Wärmebehandlungen nach dem Verstrecken aufweisen.

Elastische Kräuselgarne auf der Basis von Polymeren wurden bereits nach mechanischen Verfahren oder anderen Verfahren, wie beispielsweise durch Vereinigung von zwei in entgegengesetzter Richtung gedrehten Garnen oder durch Hochdrehen, Fixieren und anschliessendes Zurückdrehen e±ies mehrfädigen Garnes, erhalten.

I.Iehrkomponentengarne, die durch Extrudieren von zumindest zwei Polymeren gleicher oder verschiedener Art mit verschiedenen Schrumpfungsvermögen durch ein und dieselbe Öffnung der Spinndüse erhalten sind und eine latente Kräuselung auf- ' weisen, die während späterer Behandlungen entwickelt werden

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ORKWNAL INSPECTBO

kann, ha.ben ebenfalls eine erhebliche Entwicklung erfahren.

Auf dem Gebiet der Polyestergarne, die aus nur einem Polymeren bestehen und durch übliche Verfahren, wie beispielsv/eise

fahren
Kanterferäuselvei/ ■ oder Falschdrall, gekräuselt sind, waren die erhaltenen Ergebnisse niemals sehr zufriedenstellend, da die Kräuselung und Elastizität infolge eines Kriechens des Materials unter der Einwirkung von Spannungen, denen die Garne im Verlaufe der Herstellung der Endprodukte, wie beispielsweise von Geweben und Maschenwaren, oder auch im Verlaufe des Gebrauchs dieser Produkte ausgesetzt sind, verschwinden.

Man hat deshalb bereits vorgeschlagen, Mehrkomponentenkräuselgarne herzustellen, die aus einem Homopolyester und einem Copolyester bestehen, die aus Disäuren, von denen zumindest eine den beiden Polymeren gemeinsam ist, und einem Diol und einem oder mehreren Triolen stammen. In der US-Patent schrift 3 454 460 ist beispielsweise eine Mehrkomponentenpolyesterfaser beschrieben, die einerseits aus Polymethylenglykolterephthalat und andererseits aus einem Copolymeren des gleichen Polymethylenglykolterephthalats und eines Terephthalats eines, anderen Diols oder eines Polymethylenglykolisophthalats gebildet ist.

In der französischen Patentschrift 1 486 035 ist eine Mehrkomponentenpolyesterfaser beschrieben, die einerseits aus Polyäthylenterephthalat und andererseits diesem gleichen Polyäthylenterephthalat, vernetzt mit TrimethyIo!propan, besteht.

In der französischen Patentschrift 1 442 768 ist ein Mehrkomponentengarn beschrieben, das eine schraubenförmige Kräuselung entwickeln kann und gegen V/ärme und Deformation beständig is-t. Unter den Bestandteilen findet man Polyäthylenterephthalat und Polytetramethylenterephthalat.

Alle diese Garne sind, obgleich sie zeitlich beständigere

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Elastizitätseigenschaften als die der auf üblichem mechanischem Wege texturierten Garne haben, noch nicht vollständig zufriedenstellend.

Es wurden nun Polyestergarne mit zwei Bestandteilen mit dauerhafter Kräuselung und Elastizität, die höher als die bisher bekannten sind, gefunden, wobei einer der Bestandteile Polyäthylenglykolterephthalat und der andere Bestandteil mit Trimethylolpropan vernetztes Polybutandiolterephthalat ist, sowie deren Herstellungsverfahren.

In den erfindungsgemässen Garnen mit zwei Bestandteilen sollte das Polyäthylenglykolterephthalat vorzugsweise eine Viskositätszahl IV (wie sie später definiert wird), die zwischen 450 und 800 liegt, und eine Schmelzviskosität VF zwischen 800 und 2500 P bei 290⁰C haben, und das vernetzte Polybutandiolterephthalat sollte vorzugsweise eine Viskositätszahl zwischen 1000 und 1500 und eine Schmelzviskosität zwischen 3500 und 5500 P bei 260⁰C haben.

Der während der Polykondensation eingebrachte Mengenanteil an Trimethyloipropan liegt zwischen 0,20 und 0,60 MoI^, bezogen auf die Terephthalsäure, und zumeist zwischen 0,3 und 0,4 #

Diese beiden Bestandteile sind in dem Einzelfaden nebeneinander über die gesamte Länge des Einzelfadens angeordnet. Ein solcher Einzelfaden wird im folgenden Text mit dem Ausdruck "bilamellig" bezeichnet. Die Mengenanteile von jedem der Bestandteile des Einzelfadens, die durch die Fördermenge der Dosierpumpen bestimmt werden, können zwischen 20 und 80 °ß> variieren, doch liegen sie zumeist bei etwa 50 ^cß>. Die Kohäsion zv/ischen den beiden Polymeren ist ausgezeichnet. Es"kann keine Diskontinuität bei mikroskopischen Prüfungen, selbst Phasenkontras tprüfungen und Prüfungen mit polarisiertem Licht, festgestellt werden.

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Die Kräuselung des Garns ist schraubenförraig und sehr regelmässig und v/eist im Gegensatz zu bekannten bilamelligen Polyestergarnen kein Kriechen auf. Sie hat eine gute Dauerhaftigkeit gegenüber mechanischen Wirkungen, wie beispielsweise Belastungen und Entlastungen oder Nachverstreckungen, ge^· folgt von Wärmeeinwirkungen, v/ie beispielsweise Trockenoder Nassfixieren.

Die erfindungsgemässen neuen Garne mit zwei Bestandteilen können bei der Herstellung von Geweben, Maschenwaren und Teppichen verwendet werden, doch sind sie auf dem Gebiet der Strumpfwaren von besonderem Interesse, auf dem sie ermöglichen, Erzeugnisse herzustellen, die gute Trageigenschaften besitzen.

Das Verfahren zur Herstellung bilamelliger Garne ist an sich bekannt. Die beiden verwendeten trockenen Polymeren werden in Schmelzvorrichtungen oder Extrudern bei einer Temperatur zwischen 275 und 30O⁰C für das Polyäthylenglykolterephthalat und zwischen 255 und 265°C für das vernetzte Polybutandiolterephthalat getrennt geschmolzen. Sie werden gesondert durch Dosierpumpen zugemessen, die sie in eine Spinnanlage zum Spinnen mit zwei Bestandteilen führen. Die beiden Polymeren werden zusammen in der gleichen Kapillare extrudiert, deren Wandung auf eine Temperatur zwischen 260 und 285°C gebracht ist.

Diese Kapillaren können beispielsweise einen Durchmesser zwischen 0,20 und 0,65 mm haben. Ihre Anzahl ist nicht begrenzt, was ermöglicht, einen sehr grossen Bereich von Titern zu erhalten. Die Spinngeschwindigkeit beträgt beispielsweise zwischen 300 und 1700 m/min. Das gebildete Garn wird mittels eines Luftstroms abgekühlt.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird dieses Garn anschliessend auf einen Grad von im allgemeinen zwischen 2 und 4 nach den verschiedenen bekannten, üblichen oder

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integrierten Verfahren, beispielsweise über einem erhitzten Streckstift oder auf einer Heizrolle, mit Geschwindigkeiten, die von 200 bis 3000 m/min betragen können, verstreckt.

Das erhaltene Garn hat eine schraubenförmige Kräuselung, die charakteristisch für Garne mit zwei nebeneinander angeordneten Bestandteilen ist.

Es ist besonders bemerkenswert, dass diese Kräuselung ohne ein Entwicklungsverfahren erhalten wird.

Die Gesamtheit der Eigenschaften dieses Garns und insbesondere die Dauerhaftigkeit der Kräuselung und der Elastizität sind besser als die Eigenschaften von bereits bekannten Garnen dieser Art.

Es ist möglich, die Eigenschaften dieser Kräuselung durch Veränderung der Verstreckungsbedingungen und auch der späteren Behandlungen, wie beispielsweise Nachverstrecken, Fixierungswärmebehandlungen unter Spannung oder in entspanntem Zustand oder Behandlung in siedendem Wasser in freiem Zustand, zu variieren.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

In diesen Beispielen wird die Viskotitätszahl IV aus der Viskosität in Lösung, gemessen bei 25°C mit einer Lösung des Polymeren in Orthochlorphenol mit 1 Gew.$ je Volumen, mittels

der Formel IV = spezifische Viskosität -innn »

Konzentration ^{x υυυ}

in der die Konzentration in g/100 ml ausgedrückt ist, bestimmt.

Die Schmelzviskosität des Polymeren, ausgedrückt in P, ist mittels eines Davenport-Extrusionsplastometers bestimmt.

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Die Ausdehnbarkeit ist durch die Beziehung E ^ = L-I _{χ 10Q}

gegeben, in der L die Länge des unter einer Spannung von 225 mg/dtex entkräuselten Garns "bedeutet und 1 die Länge des gekräuselten Garns ohne Spannung darstellt.

Aus dem Kraft-Dehnungs-Diagramm, das für das Intervall 1 bis L aufgenommen ist, kann man auf der Ordinate die Halbentkräuselungs- und Halbrückkräuselungskräfte für E j> , aufgetragen

2 auf der Abszisse, ablesen.

Die Kräuselung ist in Anzahl Halbwellen je cm entkräuselter Paser ausgedrückt.

Die Kurve der Dauerhaftigkeit der Kräuselung wird in folgender Weise ermittelt:

Der gekräuselte Faden wird Deformationen (Dehung) oberhalb des Sehwellwertes der Ausdehnung unterworfen;

die Deformation erfolgt in aufeinanderfolgenden Dehnungsvorgängen, wobei der Faden am Ende eines jeden Vorganges auf seine ursprüngliche Länge zurückgeführt wird;

die permanente Deformation gegenüber der ursprünglichen Länge zu Beginn eines jeden Dehnungsvorganges stellt die permanente, durch den vorhergehenden Vorgang verursachte Deformation dar. Dieser Wert ist auf die ursprüngliche Länge bezogen.

Die Dehnungsgeschwindigkeit beträgt 10 $ der Anfangslänge der gekräuselten Probe je Minute, und die Zyklen folgen ohne Pause bis zum Bruch aufeinander.

Bei den Fig. 1 und 2 sind die Fehler bis 1 fo nicht signifikant.

In den folgenden Beispielen wurden die Messungen an Fäden vorgenommen, die 24 -Stunden bei einer relativen Feuchtigkeit von 65- und 22⁰C konditioniert wurden.

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Beispiel 1

In einer Apparatur zum Spinnen von bilamelligen Garnen durch Schmelzen von Polymeren schmilzt man gesondert Polyäthylenglykolterephthalat (IV = 770, VP = 2400 bei 290⁰C) bei 30O⁰C und mit 0,4 Mol$ Trimethylolpropan vernetztes Polybutandiolterephthalat (IV = 1200, VP = 4900 P bei 26O⁰C) bei 256⁰C. Die beiden geschmolzenen Polymeren werden in eine Heizeinrichtung von 285⁰C und dann in eine Spinndüse ir.it 32 öffnungen geführt, deren Kapillaren einen Durchmesser von 0,34 mm haben. Die Spinngeschwindigkeit beträgt 1250 m/min. Dieses Garn wird auf einer Rolle bei 85⁰C verstreckt und über eine Platte von 170⁰C geführt und mit 630 m/min aufge-

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I- r

wickelt. Der Verstreckungsgrad beträgt 2,81.

Bin anderes bilamelliges Garn wird unter den gleichen Bedingungen mit Polyäthylenglykolterephthalat und nicht-vernetztem Polybutandiolterephthalat hergestellt.

Die Eigenschaften dieser beiden Garne vor. und nach 5-minütiger Behandlung in freiem Zustand in siedendem Wasser nach fortschreitender Erhöhung der Temperatur sind die folgenden:

	•	Tabelle	I	4	nicht ver netzt	mit siedendem V/asser behan deltes Garn	nicht ver netzt
	Titer in dtex				78,3	ver netzt
Eigenschaften	Festigkeit in g/tex		nicht mit sie dendem Y/asser behandeltes Garn		32,8		-
Dehnung in c/o		ver netzt	7,3	-	-
Halbentkräuselungs- kraft in mg/tex		79,3	0	-	3,8
Halbrückkräuselungs- kraft in mg/tex		32,9	0	18,9	3,2
Ausdehnbarkeit in °/o		9,3	0	14,3	56,1
Kräuselung in Halbwellen je cm			2,10	227,1	5,05
Dauerhaftigkeit der Kräuselung Pig. 1				10,04	Kurve
				Kurve	2
			1
	4,03
	13,8
167
5,1

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Alle angegebenen Werte zeigen die eindeutige Überlegenheit aller Eigenschaften des mit dem vernetzten Polybutandiolterephthalat hergestellten bilamelligen Garns. Insbesondere ist die Behandlung mit siedendem Wasser, wenn sie auch die Eigenschaften der Kräuselung des erfindungsgemässen Garns merklich verbessert, nicht notwendig, v/ährend sie zur Erzielung einer Kräuselung bei dem aus dem nicht-vernetzten Polymeren erhaltenen Garn unerlässlich ist.

Ein Vergleich der Kurven 1 und 2 zeigt darüberhinaus, daß man permantente Deformationen von im v/esentlichen der gleichen Grössenordnung, abgesehen von Meßfehlern, erhält, während die angewandten Deformationen sehr viel bedeutender sind bei einem Faden, der aus vernetztem Polybutylenterephthalat besteht (227 $ + Dehnung % anstelle von 56 fi + Dehnung fo).

Beispiel 2

Nach der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise stellt man bilamellige Garne mit einem Titer von 75 dtex, 32 Einzelfäden, her, wobei der eine der Bestandteile Polyäthylenglykolterephthalat (IY = 770, VP = 2400 bei 290⁰C) und der andere mit 0,4 Mol?' Trimethylolpropan vernetztes Polybutandiolterephthalat (IV = 1200, VP = 4900 bei 260⁰C) oder nichtvernetztes Polybutandiolterephthalat (IV = 1105, VP = 4200 P

bei 260 C) ist. Diese beiden Garne werden nach dem Verstrecken einer Entspannung bei 120⁰C an feuchter Luft unterzogen. Die Aufv/ickelgeschv/indigkeit nach der Entspannung beträgt 300 m/min für das vernetzte bilamellige Garn und 200 m/min für das nicht-vernetzte bilamellige Garn.

Diese unterschiedlichen Geschwindigkeiten ermöglichen, für die beiden Garne einen gleichen Entspannungsgrad zu erhalten. Das Aufwickeln des bilamelligen Garns, von welchen: einer der Bestandteile vernetzt ist, mit höherer Geschwindigkeit ist ein wesentlicher Vorteil, der diesem letzteren zuzuschreiben ist.

In der nachfolgenden Tabelle II sind die erhaltenen Ergebnisse zusammengestellt, die die Eigenschaften dieser Garne zeigen: 309847/1050

Tabelle II

	nicht mit sie dendem Wasser behandeltes Garn	nicht ver netzt	mit siedendem Wasser behan deltes Garn	nicht ver netzt
	ver netzt	79,4	ver netzt	—
	80,6	31,5 '	—	-
	35,6	10,8	—	-
	15,2	0	—	2,95
	10,7	0	21,3	2,3
	9,6	0	16,8	52,1
	43,8	3,55	224,6	3,81
	9,75		9,9	Kurve 4
		Kurve 3
Eigenschaften
Titer in dtex
Festigkeit in g/tex
Dehnung in fo
Halb en tk'r aus e lung s- kraft in mg/tex
Halbrückkräuselungs- kraft in mg/tex
Ausdehnbarkeit in fo
Kräuselung in Halbwellen je cm
Dauerhaftigkeit der Kräuselung Pig. 1

Alle Eigenschaften des mit dem vernetzten PoIybutandiο1-terephthalat hergestellten Garns sind eindeutig besser als
die des.Vergleichsgarns.

Ferner ist die Entv/icklungsbehandlung mit siedendem Wasser,
wenn sie auch die Eigenschaften des erfindungsgemässen Garns verbessert, nicht unbedingt erforderlich, um ein Kräuselgarn zu erhalten.

Beispiel 3

Nach der in Beispiel 2 beschriebenen Arbeitsweise stellt man bilamellige Garne mit einem Titer von 165 dtex, 32 Einzel-

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fäden her. Die Eigenschaften dieser nicht-entspannten und entspannten Garne, von denen jedes nicht mit siedendem Wasser oder mit siedendem V/asser in freiem Zustand während 5 Minuten behandelt, abgepresst und 24 Stunden bei einer Feuchtigkeit von 65 und bei 22°C konditioniert wurde, werden mit denjenigen eines bilamelligen Vergleichsgarns aus Polyäthylenglykolterephthalat und nicht-vernetztem Polybutandiolterephthalat in Tabelle III und in Pig. 2 verglichen.

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Tabelle III

Eigenschaften	nicht mit siedendem V/asser behandeltes nicht-entspanntes Garn	nicht ver netzt	in siedendem Y'asser behandeltes nicht- entspanntes Garn	nicht· ver netzt
Titer, dtex. Festigkeit, g/tex Dehnung, c/° Halbentkräuselungs- kraft, mg/tex Halbrückkräuselungs- kraft, mg/tex Ausdehnbarkeit, fo Kräuselung Dauer der Kräuselung, Fig. 2	ver netzt	169,0 33,1 13,6 3,5 3,3 44,9 3,08	ver netzt	8,0 7,75 98,0 5,40 Kurve 2
178,0 33,3 19,5 6,45 6,3 78,0 6,20	29,3 19,9 26,6 8,68 Kurve 1

Tabelle III (Fortsetzung)

Eigens chaften	nicht in sie dendem Wasser behandeltes entspanntes Garn	nicht ver netzt	in siedendem Wasser behan deltes ent spanntes Garn	nicht ver netzt	FaIs chdrallgarn	mit sie dendem Wasser behan delt
	ver netzt	171	ver netzt		nicht mit sie dendem V/asser behandelt
Titer, dtex	184	35,3	mm	—	172	-
Festigkeit, g/tex	34,2	20,5	—	-	38	-
Dehnung, $>	26,6	5,5	-	12,1	17,3	63,6
Halbentkräuselungs- kraft, rag/tex	13,9	5,3	32,6	9,9	10,3	17,6
Halbrückkräuselungs- kraft, rag/tex	12	23,3	24,3	88,4	1,62	236,1
Ausdehnbarkeit, "/>	26,2	4,32	235,6	6,25	23,9	12,38
Kräuselung	5,21		8,85	Kurve	9,46
Dauer der Krauselung, Fig. 2			Kurve	4
		3

CD O O

Alle für das bilamellige Garn, das als Bestandteil das vernetzte Polybutandiolterephthalat enthält, angegebenen Y/erte, insbesondere die Elastizität, die Kräuselung und deren Dauerhaftigkeit, aeigen die eindeutige Überlegenheit dieses letzteren Garns gegenüber dem bilamelligen Vergleichsgarn, das nicht verrfetztes Polybutandiolterephthalat enthält.

Der Vergleich mit den Eigenschaften eines Falschdrallgarns des gleichen Titers zeigt, dass sie in der gleichen Grössenordnung liegen.

Beispiel 4

Erfindungsgemässe bilamellige Garne werden nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 gesponnen, und das Verstrecken wird anschliessend auf einer Rolle bei 130⁰C mit einer Geschwindigkeit von 600 m/min auf einen Grad von 3 vorgenommen. Das Garn kann anschliessend durch Führen über eine Platte von 11O⁰C fixiert und auch bei 120⁰C mit einer Aufwickelgeschwindigkeit von 200 m/min entspannt v/erden.

In der folgenden Tabelle IV sind die Werte der Elastizitätseigenschaften dieser Garne für die verschiedenen zuvor angegebenen Stufen im Vergleich zu den für ein bilamelliges Vergleichsgarn mit nicht-vernetztem Bestandteil erhaltenen zusammengestellt. Diese Ergebnisse sind alle für die erfindungsgemässen bilamelligen Garne günstig.

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Tabelle IV

	nicht fixiertes	ver	nicht	fixiertes Garn	nicht	entspanntes Garn	nicht
Eigenschaften	Garn	netzt	ver		ver		ver
		netzt	ver	netzt	ver	netzt
			netzt		netzt
nicht nit siedendem \7asser	21,1	10		7,6		11,6
behandeltes Garn	15,1	8,4		6,2		9,3
Halbentkräuselungskraft, mg/dtex Halbrückkräuselungskraft,			24,6		21,5
mg/dtex	323	202	17,3	199	17	53,5
Ausdehnbarkeit, ';■'>
mit siedendem Wasser			311		54,2
behandeltes Garn	52,9	37,4		33,6		49,3
Halbentkräuselungskraft,
mg/dtex	30,5	21,8	54,8	20	61,7	28,8
Halbrückkräuselungskraft,
mg/dtex	273	247	32,1	235	37,7	202
Ausdehnbarkeit, c/°
266	236

Claims (6)

1. ' Patentansprüche

   ί1. Polyestergarne mit zwei Bestandteilen mit dauerhafter Kräuselung und dauerhafter Elastizität, dadurch gekennzeichnet, dass der eine der Bestandteile Polyäthylenglykolterephthalat und der andere Bestandteil mit Trimethylolpropan vernetztes Polybutandiolterephthalat ist.
2. 2. Garne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vernetzte Polybutandiolterephthalat durch Zugabe eines Mengenanteils an Trimethylolpropan zwischen 0,20 und 0,60 Mo1%, bezogen auf die Terephthalsäure, während der Polykondensation erhalten ist.
3. 3. Verfahren zur Herstellung von Garnen nach Anspruch 1 durch Spinnen von zwei Polymeren und anschliessendes Verstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass Polyäthylenglykolterephthalat und mit Trimethylolpropan vernetztes PoIybutandiolterephthalat nebeneinander gleichzeitig gesponnen werden.
4. 4. Verfahren zur Herstellung von Garnen nach Anspruch 2 durch Spinnen von zwei Polymeren und anschliessendes Verstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass Polyäthylenglykolterephthalat und vernetztes Polybutandiolterephthalat, das durch Zugabe eines Ilengenanteils von Trimethylolpropan zwischen 0,20 und 0,60 i.Iol/S, bezogen auf die Terephthalsäure, während der Polykondensation erhalten ist, nebeneinander gleichzeitig gesponnen werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass "das Polyäthylenglykolterephthalat eine Schmelzviskosität

   zwischen 800 und 2500 P bei 290⁰C aufweist.

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6. 6. Verfahren nach Anspruch 4j dadurch gekennzeichnet, dass das vernetzte Polybutandioltereplithalat eine Schmelzviskosität zwischen 3500 und 5500 P bei 260⁰C aufweist.

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