CN113831279A - 一种吡氟酰草胺合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种吡氟酰草胺合成方法，本发明的合成路线是以2‑羟基烟酸为原料，与氯化亚砜发生氯化反应得到2‑羟基烟酰氯，2‑羟基烟酰氯与2，4‑二氟苯胺发生胺化反应得N‑(2，4‑二氟苯基)‑2‑羟基‑烟酰胺，N‑(2，4‑二氟苯基)‑2‑羟基‑烟酰胺与间三氟甲基卤化苯发生醚化反应得到吡氟酰草胺，本发明的合成方法与现有技术相比，在醚化反应中所用原料为间三氟甲基卤化苯，而现有技术中在醚化反应中所用原料为间三氟甲基苯酚，间三氟甲基卤化苯比间三氟甲基苯酚更容易获得，成本低；本发明在保持吡氟酰草胺高收率，高含量的同时降低生产投入成本；且本发明的合成方法回避了现有技术合成吡氟酰草胺中的主要副反应。
Description
技术领域
本发明涉及吡氟酰草胺的合成领域，具体是一种吡氟酰草胺合成方法。
背景技术
氟吡酰草胺(Picolinafen)，是一种吡啶酰胺结构化合物，是一种最早由巴斯夫公司开发研制的除草剂；氟吡酰草胺对多种杂草有优秀的抑制和防除功效；
氟吡酰草胺的作用机理是：吡氟酰草胺属于类胡萝卜素生物合成抑制剂，类胡萝卜素生物合成抑制剂称为白化除草剂(bleaching herbicide)，白化除草剂引起的变化表现为出现白化叶片，导致植物死亡；植物死亡的主要原因：(1)氟吡酰草胺抑制植物体内类胡萝卜素的合成；(2)氟吡酰草胺抑制植物体内叶绿素的合成；氟吡酰草胺可以抑制类胡萝卜素的合成，通过抑制植物体内的八氢番茄红素去饱和酶的活性，使杂草细胞叶绿素被破坏、细胞破裂，导致杂草死亡；
氟吡酰草胺因为其除草性能高、作用时间长、适用作物种类多、对农作物的毒副作用小等优点，具有广阔应用前景；氟吡酰草胺属于广谱的选择性麦田除草剂，但是在土壤中残留时间长；适用于大麦、小麦田防除猪殃殃、马齿苋、龙葵、繁缕、田旋花、酸模叶蓼、反枝苋、鸭跖草、遏蓝菜、野豌豆及小旋花等各种阔叶杂草，对禾本科与莎草科的杂草无效；目前，吡氟酰草胺的合成路线主要有两种：
路线(1)2-氯烟酸与氯化亚砜反应得到2-氯烟酰氯；2-氯烟酰氯与2，4-二氟苯胺反应得到2-氯-(2，4-二氟苯基)-烟酰胺；2-氯-(2，4-二氟苯基)-烟酰胺和间三氟甲基苯酚反应得到吡氟酰草胺；
路线(2)2-氯烟酸先与间三氟甲基苯酚进行醚化反应，醚化产物与氯化亚砜进行酰氯化反应，氯化产物与2，4-二氟苯胺合成得到吡氟酰草胺；
现有工艺合成路线(1)中存在2-氯-(2，4-二氟苯基)-烟酰胺易水解，会在反应中生成其他杂质，不利于提高吡氟酰草胺的生产收率，且后期提纯工序会增加氟酰草胺的生产成本；且现有工艺合成路线(1)与合成路线(2)中均使用间三氟甲基苯酚为原料制备吡氟酰草胺，生产成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吡氟酰草胺合成方法，以解决现有技术中的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
以2-羟基烟酸为原料，与氯化亚砜发生氯化反应得到2-羟基烟酰氯，2-羟基烟酰氯与2，4-二氟苯胺发生胺化反应得N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺，N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺与间三氟甲基卤化苯发生醚化反应得到吡氟酰草胺。
进一步的，合成方法包括如下步骤：
(1)酰氯化反应
在反应釜中加入2-羟基烟酸和甲苯，加热至70-85℃，然后滴加氯化亚砜，滴加结束后回流反应1-2h，得到2-羟基烟酰氯甲苯溶液；酰氯化反应的反应式如下：
(2)酰胺化反应
在反应釜中投入2，4-二氟苯胺和甲苯，在50-60℃下滴加2-羟基烟酰氯甲苯溶液，滴加结束后在60℃下反应1h，加热升温至回流反应1.5-2.5h，得到N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺；酰胺化反应的反应式如下：
(3)醚化反应
将步骤(2)中N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺在100℃下转入醚化釜，然后加入缚酸剂，升温回流脱水，脱水结束后加入间三氟甲基卤苯，回流反应2.5-3.5h，反应结束后趁热过滤，滤液降温结晶，过滤烘干，得到吡氟酰草胺；醚化反应的反应式如下：
进一步的，间三氟甲基卤化苯为间三氟甲基氯化苯、间三氟甲基溴化苯、间三氟甲基碘化苯中的一种。
进一步的，步骤(1)中2-羟基烟酸、氯化亚砜、甲苯摩尔比为1:(1-1.2):6。
进一步的，步骤(2)中2-羟基烟酰氯、2，4-二氟苯胺、甲苯的摩尔比为1:1:(7-10)。
进一步的，步骤(3)中N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺、缚酸剂、间三氟甲基卤苯、甲苯的摩尔比为1:(1-1.2):(1-1.1):8，缚酸剂和间三氟甲基卤苯需要过量一些，保证反应完全，过量的间三氟甲基卤苯在回收溶剂中套用。
进一步的，步骤(3)中缚酸剂为碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种，醚化反应过程中产生一种分子酸HX，加入缚酸剂中和产生的酸，缚酸剂的用量大于反应中产生酸的量，保证醚化反应正向进行。
进一步的，在醚化反应时加入催化剂。
进一步的，催化剂为碘化铜、氧化铜中、四丁基溴化铵、聚乙二醇400、聚乙二醇600中的一种；催化剂与N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺、间三氟甲基卤苯的总量的质量比为(1-3):1000，限定催化剂的用量，在增快反应速率的同时保证不过多引入杂质，避免后续工序提纯处理，简化工序。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供了一种吡氟酰草胺合成方法，与现有工艺的合成路线不相同，以2-羟基烟酸为原料，与氯化亚砜发生氯化反应得到2-羟基烟酰氯，2-羟基烟酰氯与2，4-二氟苯胺发生胺化反应得N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺，N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺与间三氟甲基卤化苯反应醚化反应得到吡氟酰草胺；
本发明的合成路线为：
而现有工艺中合成吡氟酰草胺使用较多的合成路线为：
本发明与现有工艺相比较，本发明用的原料为间三氟甲基卤化苯，比现有工艺中使用的间三氟甲基苯酚更容易获得，降低吡氟酰草胺的生产成本，在获得更高吡氟酰草胺产率同时降低生产成本投入，适合工厂推广；
(2)现有工艺中存在的主要副反应为：
(3)本发明在醚化反应中将N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺、缚酸剂、间三氟甲基卤苯、甲苯的摩尔比限定为1:(1-1.2):(1-1.1):8，保证反应完全；且醚化反应中缚酸剂用来中和反应中产生的酸，在保证醚化反应正向进行的同时，不引入副反应，保证产品纯率；限定催化剂的用量，在增快反应速率的同时保证不过多引入杂质，避免后续工序提纯处理。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态如各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
在500mL四口烧瓶中投入2-羟基烟酸42g(0.3mol)，加入甲苯200mL，搅拌升温，在80℃下滴加氯化亚砜43g(0.36mol)，1h滴完，在回流状态下反应1h，蒸馏脱出100mL溶剂，得到2-羟基烟酰氯溶液待用；
在500mL四口烧瓶中投入2，4-二氟苯胺38.7g(0.297mol)，甲苯160mL，搅拌加热至50℃，滴加制备好的2-羟基烟酰氯溶液，控制滴加温度在50℃，30min滴完，60℃保温反应1h，升温回流反应1.5h，反应结束，降温至100℃，加入碳酸钾42.8g、0.5g聚乙二醇，升温回流脱水，脱水结束后加入间三氟甲基氯苯56.6g(0.31mol)，110℃回流反应2.5小时，反应结束，热过滤，滤液冷却结晶，过滤烘干；母液蒸馏回收甲苯，浓缩物再结晶得到产品；产品含量98.1％，收率95.2％。
实施例2
在500mL四口烧瓶中投入2-羟基烟酸42g(0.3mol)，加入甲苯200mL，搅拌升温，在70℃下滴加氯化亚砜43g(0.36mol)，1h滴完，在回流状态下反应1.5h，取样分析，2-羟基烟酸0.4％，酰氯含量99.2％，蒸馏脱出100mL溶剂，得到2-羟基烟酰氯溶液待用；
在500mL四口烧瓶中投入2，4-二氟苯胺38.7g(0.297mol)，甲苯160mL，搅拌加热至55℃，滴加制备好的2-羟基烟酰氯溶液，控制滴加温度在55℃，30min滴完，60℃保温反应1h，升温回流反应2h，物料呈透明液状，取样分析，N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺含量98.5％，反应结束，降温至100℃，加入碳酸钾41.5g(0.3mol)、0.5g聚乙二醇，升温回流脱水，脱水结束后加入间三氟甲基氯苯56.6g(0.31mol)，110℃回流反应3h，取样分析，N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺含量0.2％，反应结束，热过滤，滤液冷却结晶，过滤烘干得到107g产品；母液蒸馏回收甲苯，浓缩物再结晶得到8.7g产品；产品含量98.2％，收率96％。
实施例3
在500mL四口烧瓶中投入2-羟基烟酸42g(0.3mol)，加入甲苯200mL，搅拌升温，在85℃下滴加氯化亚砜43g(0.36mol)，1h滴完，在回流状态下反应2h，蒸馏脱出100mL溶剂，得到2-羟基烟酰氯溶液待用；
在500mL四口烧瓶中投入2，4-二氟苯胺38.7g(0.297mol)，甲苯160mL，搅拌加热至60℃，滴加制备好的2-羟基烟酰氯溶液，控制滴加温度在60℃，30min滴完，60℃保温反应1h，升温回流反应2.5h，物料呈透明液状，反应结束，降温至100℃，加入碳酸钾46.8g、0.5g聚乙二醇，升温回流脱水，脱水结束后加入间三氟甲基氯苯56.6g(0.31mol)，110℃回流反应3.5h，反应结束，热过滤，滤液冷却结晶，过滤烘干；母液蒸馏回收甲苯，浓缩物再结晶得到产品；产品含量98.5％，收率95.3％。
实施例4
实施例2中酰氯化反应中2-羟基烟酸、氯化亚砜、甲苯摩尔比限定为1:1:6；
在500mL四口烧瓶中投入2-羟基烟酸42g(0.3mol)，加入甲苯200mL，搅拌升温，在70℃下滴加氯化亚砜35.8g(0.3mol)，1h滴完，在回流状态下反应1.5h，蒸馏脱出100mL溶剂，得到2-羟基烟酰氯溶液待用；
在500mL四口烧瓶中投入2，4-二氟苯胺38.7g(0.297mol)，甲苯160mL，搅拌加热至55℃，滴加制备好的2-羟基烟酰氯溶液，控制滴加温度在55℃，30min滴完，60℃保温反应1h，升温回流反应2h，物料呈透明液状，反应结束，降温至100℃，加入碳酸钾41.5g、0.5g聚乙二醇，升温回流脱水，脱水结束后加入间三氟甲基氯苯56.6g(0.31mol)，110℃回流反应3h，取样分析，N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺含量0.2％，反应结束，热过滤，滤液冷却结晶，过滤烘干；母液蒸馏回收甲苯，浓缩物再结晶得到产品；产品含量98.2％，收率95.8％。
实施例5
实施例2中酰氯化反应中将2-羟基烟酸、氯化亚砜、甲苯摩尔比限定为1:1.1:6；在500mL四口烧瓶中投入2-羟基烟酸42g(0.3mol)，加入甲苯200mL，搅拌升温，在70℃下滴加氯化亚砜39.4g(0.33mol)，1h滴完，在回流状态下反应1.5h，蒸馏脱出100mL溶剂，得到2-羟基烟酰氯溶液待用；
在500mL四口烧瓶中投入2，4-二氟苯胺38.7g(0.297mol)，甲苯160mL，搅拌加热至55℃，滴加制备好的2-羟基烟酰氯溶液，控制滴加温度在55℃，30min滴完，60℃保温反应1h，升温回流反应2h，物料呈透明液状，反应结束，降温至100℃，加入碳酸钾41.5g、0.5g聚乙二醇，升温回流脱水，脱水结束后加入间三氟甲基氯苯56.6g(0.31mol)，110℃回流反应3h，反应结束，热过滤，滤液冷却结晶，过滤烘干；母液蒸馏回收甲苯，浓缩物再结晶得到产品；产品含量98.4％，收率96.2％。
实施例6
实施例2中酰胺化反应中2-羟基烟酰氯、2，4-二氟苯胺、甲苯的摩尔比为1:1:7；在500mL四口烧瓶中投入2-羟基烟酸42g(0.3mol)，加入甲苯200mL，搅拌升温，在70℃下滴加氯化亚砜43g(0.36mol)，1h滴完，在回流状态下反应1.5h，蒸馏脱出100mL溶剂，得到2-羟基烟酰氯溶液待用；
在500mL四口烧瓶中投入2，4-二氟苯胺38.7g(0.297mol)，甲苯140mL，搅拌加热至55℃，滴加制备好的2-羟基烟酰氯溶液，控制滴加温度在55℃，30min滴完，60℃保温反应1h，升温回流反应2h，物料呈透明液状，反应结束，降温至100℃，加入碳酸钾41.5g、0.5g聚乙二醇，升温回流脱水，脱水结束后加入间三氟甲基氯苯56.6g(0.31mol)，110℃回流反应3h，反应结束，热过滤，滤液冷却结晶，过滤烘干；母液蒸馏回收甲苯，浓缩物再结晶得到产品；产品含量98％，收率95.9％。
实施例7
实施例2中酰胺化反应中2-羟基烟酰氯、2，4-二氟苯胺、甲苯的摩尔比为1:1:9；
在500mL四口烧瓶中投入2-羟基烟酸42g(0.3mol)，加入甲苯200mL，搅拌升温，在70℃下滴加氯化亚砜43g(0.36mol)，1h滴完，在回流状态下反应1.5h，蒸馏脱出100mL溶剂，得到2-羟基烟酰氯溶液待用；
在500mL四口烧瓶中投入2，4-二氟苯胺38.7g(0.297mol)，甲苯180mL，搅拌加热至55℃，滴加制备好的2-羟基烟酰氯溶液，控制滴加温度在55℃，30min滴完，60℃保温反应1h，升温回流反应2h，物料呈透明液状，反应结束，降温至100℃，加入碳酸钾41.5g、0.5g聚乙二醇，升温回流脱水，脱水结束后加入间三氟甲基氯苯56.6g(0.31mol)，110℃回流反应3h，反应结束，热过滤，滤液冷却结晶，过滤烘干；母液蒸馏回收甲苯，浓缩物再结晶得到产品；产品含量97.9％，收率96.1％。
实施例8
实施例2中酰胺化反应中2-羟基烟酰氯、2，4-二氟苯胺、甲苯的摩尔比为1:1:10；
在500mL四口烧瓶中投入2-羟基烟酸42g(0.3mol)，加入甲苯200mL，搅拌升温，在70℃下滴加氯化亚砜43g(0.36mol)，1h滴完，在回流状态下反应1.5h，蒸馏脱出100mL溶剂，得到2-羟基烟酰氯溶液待用；
在500mL四口烧瓶中投入2，4-二氟苯胺38.7g(0.297mol)，甲苯200mL，搅拌加热至55℃，滴加制备好的2-羟基烟酰氯溶液，控制滴加温度在55℃，30min滴完，60℃保温反应1h，升温回流反应2h，物料呈透明液状，反应结束，降温至100℃，加入碳酸钾41.5g、0.5g聚乙二醇，升温回流脱水，脱水结束后加入间三氟甲基氯苯56.6g(0.31mol)，110℃回流反应3h，反应结束，热过滤，滤液冷却结晶，过滤烘干得到；母液蒸馏回收甲苯，浓缩物再结晶得到产品；产品含量97.8％，收率95.9％。
对比例1
按照说明书中的现有合成路线(1)合成吡氟酰草胺；
2-氯烟酸与氯化亚砜反应得到2-氯烟酰氯；2-氯烟酰氯与2，4-二氟苯胺反应得到2-氯-(2，4-二氟苯基)-烟酰胺；2-氯-(2，4-二氟苯基)-烟酰胺和间三氟甲基苯酚反应得到吡氟酰草胺；
在500mL四口烧瓶中投入2-氯烟酸0.3mol，加入甲苯200mL，搅拌升温，在70℃下滴加氯化亚砜43g(0.36mol)，1h滴完，在回流状态下反应1.5h，得到2-氯烟酰氯待用；
在500mL四口烧瓶中投入2，4-二氟苯胺38.7g(0.297mol)，甲苯160mL，搅拌加热至55℃，滴加制备好的2-氯烟酰氯，控制滴加温度在55℃，30min滴完，60℃保温反应1h，升温回流反应2h，物料呈透明液状，反应结束，降温至100℃，升温回流脱水，脱水结束后加入间三氟甲基苯酚0.31mol，110℃回流反应3h，反应结束，热过滤，滤液冷却结晶；产品含量98％，收率92％。
对比例2
按照说明书中的现有合成路线(2)合成吡氟酰草胺；
2-氯烟酸先与间三氟甲基苯酚进行醚化反应，醚化产物与氯化亚砜进行酰氯化反应，氯化产物与2，4-二氟苯胺合成得到吡氟酰草胺；
在500mL四口烧瓶中投入2-氯烟酸0.3mol、氢氧化钾0.65mol，间三氟甲基苯酚0.31mol，搅拌升温，在70℃下滴加氯化亚砜43g(0.36mol)，1h滴完，在回流状态下反应1.5h，投入2，4-二氟苯胺38.7g(0.297mol)，甲苯160mL，搅拌加热；产品含量98.1％，收率91.5％。
对比例3
实施例2中醚化反应时N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺、缚酸剂、间三氟甲基卤苯、甲苯的摩尔比为1:2:1.05:8，产品含量98.3％，收率93％。
按照本发明所述方法制备实施例1-8.对比例1-3中产品的含量及收率的具体数据如表1所示；
表1
按照本发明的方法制备的实施例1-8中收率均高于95％，高于现有工艺收率，按照本发明所述方法合成的吡氟酰草胺在保持产品含量高的同时也保持大于95％的产品收率，且本发明所述合成方法中工艺可控，原料易得，生产成本低；本发明中缚酸剂加入需过量，但如果添加量过多，比如对比例3中加入缚酸剂过量，会导致产品收率降低，所以本发明限定了缚酸剂的添加量，在醚化反应中将N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺、缚酸剂、间三氟甲基卤苯、甲苯的摩尔比限定为1:(1-1.2):(1-1.1):8；优选的，酰氯化温度70-85℃，酰胺化温度55-60℃，醚化投料配比1:1.0:1.05:8合成的吡氟酰草胺产率高，收率高。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种吡氟酰草胺合成方法，其特征在于：所述合成方法是以2-羟基烟酸为原料，与氯化亚砜发生氯化反应得到2-羟基烟酰氯，2-羟基烟酰氯与2，4-二氟苯胺发生胺化反应得N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺，N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺与间三氟甲基卤化苯发生醚化反应得到吡氟酰草胺。
2.根据权利要求1所述的一种吡氟酰草胺合成方法，其特征在于：所述合成方法包括如下步骤：
(1)酰氯化反应
在反应釜中加入2-羟基烟酸和甲苯，加热至70-85℃，滴加氯化亚砜，然后回流反应1.5-2h，得到2-羟基烟酰氯甲苯溶液；所述酰氯化反应的反应式如下：
(2)酰胺化反应
在反应釜中投入2，4-二氟苯胺和甲苯，在50-60℃下滴加步骤(1)中所述2-羟基烟酰氯甲苯溶液，滴加结束后在60℃下反应1h，加热升温至回流反应1.5-2.5h，得到N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺；所述酰胺化反应的反应式如下：
(3)醚化反应
将步骤(2)中所述N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺在100℃下转入醚化釜，然后投入缚酸剂，升温回流脱水，脱水结束后加入间三氟甲基卤苯，回流反应2.5-3.5h，反应结束后趁热过滤，滤液降温结晶，过滤烘干，得到吡氟酰草胺；所述醚化反应的反应式如下：
3.根据权利要求1所述的一种吡氟酰草胺合成方法，其特征在于：所述间三氟甲基卤化苯为间三氟甲基氯化苯、间三氟甲基溴化苯、间三氟甲基碘化苯中的一种。
4.根据权利要求2所述的一种吡氟酰草胺合成方法，其特征在于：步骤(1)中所述2-羟基烟酸、氯化亚砜、甲苯摩尔比为1:(1-1.2):6。
5.根据权利要求2所述的一种吡氟酰草胺合成方法，其特征在于：步骤(2)中所述2-羟基烟酰氯、2，4-二氟苯胺、甲苯的摩尔比为1:1:(7-10)。
6.根据权利要求2所述的一种吡氟酰草胺合成方法，其特征在于：步骤(3)中所述N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺、缚酸剂、间三氟甲基卤苯、甲苯的摩尔比为1:(1-1.2):(1-1.1):8。
7.根据权利要求2所述的一种吡氟酰草胺合成方法，其特征在于：步骤(3)中所述缚酸剂为碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种。
8.根据权利要求2所述的一种吡氟酰草胺合成方法，其特征在于：在醚化反应时加入催化剂。
9.根据权利要求8所述的一种吡氟酰草胺合成方法，其特征在于：所述催化剂为碘化铜、氧化铜、四丁基溴化铵、聚乙二醇400、聚乙二醇600中的一种。
10.根据权利要求8所述的一种吡氟酰草胺合成方法，其特征在于：所述催化剂与N-(2，4-二氟苯基)-2-羟基-烟酰胺、间三氟甲基卤苯的总量的质量比为(1-3):1000。
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