DE69014360T2 - Beschichtungsvorrichtung. - Google Patents
Beschichtungsvorrichtung.Info
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Description
- Diese Erfindung betrifft eine Extrusionstyp-Beschichtungsvorrichtung und insbesondere eine Beschichtungsvorrichtung zur Durchführung eines störungsfreien Beschichtungsvorgangs auch unter Hochgeschwindigkeit-Beschichtungsbedingungen bei der Herstellung van magnetischen Aufzeichnungstragern.
- Als Beschichtungssysteme sind verschiedene Systeme bekannt, einschließlich eines Aufwalz- oder Walzenbeschichtungssystems, eines Tiefdruck(walzen)beschichtungssystems, eines Extrusionsbeschichtungssystems, eines Gleitwulst- oder -bettbeschichtungssystems (slide-bead-coat system) und eines Vorhangbeschichtungssystems.
- Magnetische Aufzeichnungsträger können durch Aufstreichen einer magnetischen Beschichtungslösung auf einen Schichtträger hergestellt werden. Die hierfür zur Verfügung stehenden Beschichtungssysteme umfassen allgemein Aufwalzoder Walzen-, Tiefdruck(walzen)- und Extrusionsbeschichtungssysteme. Von diesen Systemen ist das Extrusionsbeschichtungssystem den anderen Systmen überlegen, weil damit eine gleichmäßige Dicke der Beschichtungsschichten erreicht werden kann.
- Andererseits sind in den letzten Jahren magnetische Aufzeichnungsträger sehr schnell verbessert worden; dafür wurde gezielt versuchsweise die Verwendung von oxidiertem Magnetpulver eines hohen BET-Werts und von Bariumferritmaterialien vorgesehen, wobei die Beschichtungslösungen stark eingedickt wurden. Mit dem Ziel der Verbesserung der Produktionsleistung ergab sich zudem ein zunehmender Bedarfnach Hochgeschwindigkeit-Beschichtungsoperationen.
- Für die Extrusions- oder auch Strangpreßbeschichtungssysteme, hauptsächlich für die Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsträgern, sind herkömmliche Techniken bekannt, wie sie in JP-A-57-84771, JP-A-58-104666 und JP-A-60-238179 beschrieben sind.
- In den letzten Jahren wurde versucht, mehrlagige magnetische Aufzeichnungsträger herzustellen, weil diese eine höhere Dichte und dünnere Schichten oder eine erhöhte Datenspeicherfähigkeit aufweisen sollen. Um diesen Anforderungen zu genügen, wurden Doppelschicht-Beschichtungsvorrichtungen, wie sie in der JP-A-63-88080 beschrieben sind, als bei den Extrusionsbeschichtungssystemen anwendbare Beschichtungsvorrichtungen vorgeschlagen.
- Mit den beschriebenen Extrusionsbeschichtungssystemen kann sicher eine gleichmäßige Dicke der aufgetragenen Schichten erreicht werden. Zufriedenstellende Beschichtungsbedingungen sind jedoch nur in einem begrenzten Bereich erzielbar. Es gibt daher häufig Fälle, in denen eine angestrebte Beschichtungsoperation unter den angegebenen Hochgeschwindigkeit-Beschichtungsbedingungen kaum durchführbar ist.
- Die bei Beschichtungsoperationen und insbesondere Dünnschicht-Beschichtungsoperationen (zur Herstellung einer höchstens 30 um dicken Schicht) auftretenden erheblichen Defekte umfassen beispielsweise einen Defekt, bei dem eine Beschichtungsfläche durch Anhaften oder Fangen von Fremdstoffen, die am Schichtträger anhafteten, durch Staub oder mit einer Beschichtungslösung vermischten Koagulationsstoffen (coagula) an einer Hinterkantenfläche ausgedünnt (blanked out) ist; einen anderen Defekt, bei dem eine Schichtdicke in Streifenform teilweise (stellenweise) größer wird; und einen weiteren Defekt, bei dem der Schichtträger durch den Vorderkantenabschnitt und insbesondere durch den quadratischen Abschnitt des stromabseitigen Endes der Vorderkantenfläche zerkratzt wird, so daß Abrieb von der Schichtträgerbasis anhaften kann. Insbesondere bei Verwendung einer hochviskosen Beschichtungslösung kann aufgrund von Schwingung des Schichtträgers ein Querstreifen- bzw. -schlierendefekt auftreten, so daß sich Störsignale (Rauschen) oder ungleichmäßige Schwankungen des Ausgangssignals ergeben.
- Für die Lösung der geschilderten Probleme sind verschiedene Gegenmaßnahmen getroffen worden. Ein typisches Beispiel dafür ist die in der JP-A-60-238179 (im folgenden als "Stand der Technik 1" bezeichnet) beschriebene Technik.
- Nach dem Stand der Technik 1 wird ein nach dem Beschichten auftretender Blasen- oder Feinlochdefekt dadurch verhindert, daß bei laufendem Schichtträger das Einsaugen von Luft aus dem Spalt zwischen der Oberfläche eines Schichtträgers und einer Vorderkantenfläche durch Anpressen des Schichtträgers an das stromabseitige Ende der Vorderkantenfläche verhindert wird.
- Bei diesem Stand der Technik 1 ändert sich jedoch der Laufwinkel eines Schichtträgers am stromabseitigen Ende der Vorderkantenfläche plötzlich, so daß der Kontaktdruck oder Andruck des Schichtträgers mit dem (am) stromabseitigen Ende derselben an diesem stromabseitigen Ende konzentriert sein kann und die Schichtträgeroberfläche durch das stromabseitige Ende abgeschabt oder angescheuert werden kann, so daß häufig Störungen dadurch hervorgerufen werden, daß Abrieb von der Schichtträgerbasis an der beschichteten Oberfläche anhaftet.
- Andererseits beruht die in der JP-A-63-88080 (im folgenden als "Stand der Technik 2" bezeichnet) angegebene Doppellagen-Beschichtungsvorrichtung ebenfalls auf dem gleichen Grundgedanken wie der oben beschriebene Stand der Technik 1, so daß das Anhaften von Schichtträgerbasis-Abrieb nicht verhindert werden kann.
- Mit anderen Worten: gemäß obiger Veröffentlichung wird es als vorteilhaft angesehen, daß θ&sub1;, θ&sub2; und θ&sub3; gemäß Fig. 3 jeweils die folgenden Beziehungen besitzen:
- 0,5º < θ&sub1; ≤ 35º
- 0º < θ&sub2; ≤ 25º
- 0º < θ&sub3; ≤ 20º
- Mit lediglich den obigen Beziehungen kann es jedoch vorkommen, daß Basis-Abrieb am stromabseitigen Ende X einer Vorderkantenfläche entsteht und die Beschichtungslösung der ersten Schicht vom (am) stromabseitigen Ende einer Mittelkantenfläche abgestreift oder abgeschabt wird.
- Auch wenn die geschilderten Probleme durch Verringerung des Berührungsdrucks der Kopffläche einer Beschichtungsvorrichtung mit einem Schichtträger teilweise gelöst werden können, sollte der Berührungsdruck in gewissem Maße erhöht werden, wenn ein Hochgeschwindigkeitsbeschichten stabil durchgeführt wird. In diesem Fall bleiben die geschilderten probleme weiterhin ungelöst.
- Eine hauptsächliche Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Beschichtungsvorrichtung, mit welcher das Anhaften von Schichtträgerbasis-Abrieb (teilchen) (shavings) und durch das Einsaugen von Luft in die Grenzfläche zwischen Schichten hervorgerufene Blasen- oder Feinlochdefekte in einer Schichtträgeroberfläche sicher verhindert oder vermieden werden können.
- In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1 eine Querschnittansicht eines Beispiels der Erfindung; Fig. 2 eine Querschnittansicht der wesentlichen Bereiche eines abgewandelten Beispiels; und Fig. 3 eine Querschnittansicht einer Beschichtungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik 2.
- In der Beschichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung wird eine Beschichtungslösung aus einem durch einen Spalt zwischen einer Vorder- und einer Mittelkante gebildeten ersten Schlitz und einem durch einen Spalt zwischen der Mittelkante und einer Hinterkante gebildeten Schlitz kontinuierlich so extrudiert, daß die Beschichtungslösung aufdie Oberfläche eines flexiblen Schicht-Trägers aufgetragen oder aufgestrichen wird, der sich fortlaufend der Reihe nach längs der Vorder-, Mittel- und Hinterkantenflächen bewegt. Dabei weist die Vorderkantenfläche einen geradlinigen Abschnitt einer Länge von nicht mehr als 1 mm zumindest am äußersten Ende bzw. Endteil der Fläche in der Laufrichtung des Trägers auf, während mindestens ein Abschnitt der Mittel- und Hinterkantenflächen über eine Verlaufs- oder Projektionslinie des geradlinigen Abschnitts hinaus zur Trägerseite vorsteht und ein Abschnitt der Hinterkante über eine Tangentenlinie zum (am) stromabseitigen Ende der Mittelkantenfläche hinaus in Richtung auf den Träger vorsteht.
- Bei dieser Erfindung weist gemäß Fig. 1 eine Vorderkantenfläche 10 einen geradlinigen Abschnitt auf, und mindestens ein Abschnitt einer Mittelkantenfläche 20 und einer Hinterkantenfläche 30 steht von einer Projektionslinie l&sub1; des geradlinigen Abschnitts zur Seite des Schicht-Trägers B vor. Die Arbeits- oder Wirkkraft des Trägers B auf die Kantenflächen wird somit durch die jeweiligen Beschichtungslösungen teilweise aufdas Vorderende G der Vorderkantenfläche sowie die Mittel- und Hinterkantenflächen 20 bzw. 30 verteilt, und die Berührungskraft des hinteren Endes X der Vorderkantenfläche 10 mit dem Träger B ist nahezu aufgehoben, so daß Basisabriebdefekte ohne Abheben des Trägers B vom hinteren Ende X hinweg vermieden werden können.
- Andererseits läuft der Träger B vom Vorderende G der Vorderkantenfläche 10 (her) zu, und er wird dann an das Vorderende G angedrückt. Damit kann das Einsaugen von Luft vom Träger B in die Grenzfläche zwischen den Schichten verhindert werden.
- In diesem Fall kann möglicherweise ein Basisabriebdefekt befürchtet werden, der durch Inberührungbringen des Trägers mit der Vorderkante G hervorgerufen wird. Es ist jedoch zu erwarten, daß sich der Träger B unter dem Fluß einer Beschichtungslösung von der Vorderkantenfläche 10 trennt, so daß der Berührungsdruck des Trägers B am Vorderende G in solchem Maße reduziert wird, daß die Basis nicht abgeschabt wird. Infolgedessen tritt kein Basisabriebdefekt auf.
- Im folgenden ist die Erfindung näher beschrieben.
- Fig. 1 ist eine Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung, wobei eine Vorderkante 1 an der Stromaufseite in der Laufrichtung des Trägers B, eine Mittelkante 2 im Mittelbereich und eine Hinterkante 3 an der Stromabseite liegen. Ein erster Schlitz 5 ist zwischen der Vorderkante 1 und der Mittelkante 2 geformt und mit einer ersten Tasche 4 für Beschichtungslösung verbunden, während ein zweiter Schlitz 7 sich zwischen der Mittelkante 2 und der Hinterkante 3 befindet und mit einer zweiten Tasche 6 für Beschichtungslösung verbunden ist.
- Eine Vorderkantenfläche der Vorderkante 1, welche dem Träger B gegenüberliegt, weist einen in der Laufrichtung des Trägers B verlaufenden geradlinigen Abschnitt auf, dessen Länge L nicht mehr als 1 mm betragen soll. Wenn er länger ist als 1 mm, wird der Träger B durch den Druck der ersten Beschichtungslösung zwangsweise zum "Schweben" gebracht. Dabei ist zu befürchten, daß Luft in die Grenzfläche zwischen den Schichten eingesaugt wird.
- Zudem steht zumindest ein Abschnitt der Mittelkantenfläche 20 und der Hinterkantenfläche 30 über eine Verlaufsoder Projektionslinie l&sub1; des geradlinigen Abschnitts hinaus zur Seite des Trägers B vor. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel stehen sowohl die Mittelkantenfläche 20 als auch die Hinterkantenfläche 30 über die Projektionslinie l&sub1; hinaus vor.
- Der vorliegend benutzte Ausdruck "Endteil der Vorderkantenflächell ist als das hintere oder äußerste Endteil definiert, welches die Fläche an der Seite der Vorderkante 1 des ersten Schlitzes 5 nicht unmittelbar schneidet, und wenn es einen gekrümmten oder gemäß Fig. 2 geradlinig abgeschrägten Abschnitt 10a aufweist, ist obiger Ausdruck als ein Endteil definiert, das einen solchen abgeschrägten Abschnitt 10a nicht einschließt. Ein solcher geradliniger Abschnitt braucht nicht notwendigerweise die gesamte Vorderkante 10 einzunehmen, sondern kann eine Einlauffläche 10b zwischen der Vorderkantenfläche 10 und der Stirnfläche 1a der Vorderkante 1 aufweisen. Dabei sollte ein zwischen der Einlauffläche 10b und dem geradlinigen Abschnitt gebildeter Winkel vorzugsweise im Bereich von 135 - 170º liegen, um damit das Ein- oder Ansaugen von Luft in die Grenzfläche zwischen den Schichten an der Ecke G zu verhindern.
- Die Mittelkantenfläche 20 braucht nicht vollständig, sondern nur mit einem Teil derselben über die Projektionslinie l&sub1; hinaus vorzustehen. Das gleiche gilt für die Hinterkantenfläche 30.
- Mittel- und Hinterkantenfläche 20 bzw. 30 brauchen nicht immer gewölbt oder gekrümmt zu sein, sondern können auch geradlinig sein. Vorzugsweise sollten jedoch zumindest die hinteren (latter) Halbabschnitte von Mittel- und Hinterkantenfläche 20 bzw. 30 (bogenförmig) gewölbt sein, um Vorteil daraus zu ziehen, daß eine Schichtdicke durch allmähliche Verringerung der Dicke einer Beschichtungslösung, die aus dem Schlitz 5 oder 7 ausfließt und aufden Träger B aufgetragen werden soll, in ausgezeichneter Weise gesteuert oder kontrolliert werden kann.
- In einem Fall, wie oben beschrieben, sollte der Krümmungsradius R&sub1; der Mittelkantenfläche 20 vorzugsweise 2 mm < R&sub1; ≤ 25 mm betragen. Der Krümmungsradius der Hinterkantenfläche sollte vorzugsweise 2 mm < R&sub2; ≤ 25 mm betragen.
- Die Länge Lc der Mittelkantenfläche 20 in der Laufrichtung sollte vorzugsweise R&sub1; / 20 bis R&sub1; entsprechen; ferner sollte die Länge Lb der Hinterkantenfläche 30 in der Laufrichtung vorzugsweise R&sub2; / 20 bis R&sub2; betragen. Darüber hinaus wird bevorzugt, daß die Hinterkantenfläche 30 über eine Tangente l&sub2; am Endteil Y der Mittelkantenfläche 20 zur Seite des Trägers B hinaus vorsteht und ein Winkel θ&sub3; zwischen der Tangente l&sub2; am Endteil Y der Mittelkantenfläche 20 und einer Tangente l&sub3;, die vom Endteil Y zur Hinterkantenfläche 30 verläuft, der folgenden Bedingung genügt
- 0º < θ&sub3; < 38º .
- Beim Stand der Technik 2 nach Fig. 3 liegt θ&sub3; bevorzugt im Minusbereich. Nach Kenntnis der Erfinder kann jedoch die erste Beschichtungslösung am Endteil Y der Mittelkantenfläche 20 abgestreift oder abgeschabt werden, wenn die Hinterkantenfläche 30 unterhalb der Tangente l&sub2; am Endteil Y liegt, so daß die Beschichtbarkeit mit der ersten Schicht beeinträchtigt sein kann. Aus diesem Grund sollte vorzugsweise zumindest die hintere (latter) Hälfte der Hinterkantenfläche 30 über die Tangente l&sub2; am Endteil Y der Mittelkantenfläche 20 hinaus vorstehen.
- Bei einer Beschichtungsvorrichtung mit dem beschriebenen Aufbau werden die erste Schicht mit der aus dem ersten Schlitz 5 aus strömenden ersten Beschichtungslösung und die zweite Schicht mit der aus dem zweiten Schlitz 7 aus strömenden Beschichtungslösung aufgebracht, wobei der Schicht-Träger B in Pfeilrichtung aufeinanderfolgend über Vorder-, Mittel und Hinterkantenfläche 10, 20 bzw. 30 läuft.
- Die erfindungsgemäß vorgesehenen Träger sind z.B. solche aus Kunststoffolie, wie Polyesterfolie, eine Papierbahn, laminierte oder kaschierte Bahnen bzw. Lagen daraus und ein(e) Metallblech oder -folie. Das jeweilige Material ist unkritisch, vorausgesetzt, es ist flexibel.
- Bezüglich der Beschichtungslösungen können bei Verwendung von magnetischen Beschichtungslösungen, insbesondere von solchen einer Viskosität von 0,5 Pass (500 cps (gemessen 1 min nach dem Durchlaufen eines B-Typ-Viscosimeters bei 60/min)), diese die Wirkungen der Erfindung deutlich zur Geltung bringen. Daneben ist auch eine beliebige photographische lichtempfindliche Beschichtungslösung verwendbar.
- Im folgenden sollen die Wirkungen der Erfindung anhand der nachstehend beschriebenen Beispiele verdeutlicht werden.
- Eine Lage oder Bahn eines magnetischen Aufzeichnungsträgers wurde in der Weise vorbereitet, daß eine 15 um dicke Polyethylenterephthalat-Folie als Schicht-Träger desselben verwendet und eine magnetische Beschichtungslösung aus (je) einer Beschichtungslösung für eine untere und eine obere Schicht mit der nachstehend angegebenen Zusammensetzung so aufden Träger aufgetragen wurde, daß die Trockenschichtdicken 3,0 um bzw. 1,0 um betrugen. Die Viskositäten der Beschichtungslösungen für obere und untere Schicht betrugen 1,0 Pa s (1000 cps) bzw. 1,5 Pa s (1500 cps).
- Die Beschichtungslösung für die obere Schicht enthielt:
- Co-haltiges magnetisches Eisenoxid 150 Gewichtsteile
- Polyurethanharz 10 Gewichtsteile
- Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer 20 Gewichtsteile
- Aluminiumoxidpulver 10 Gewichtsteile
- Myristinsäure 2 Gewichtsteile
- Butylstearat 1 Gewichtsteil
- Polyisocayanat 10 Gewicht steile
- Toluol 200 Gewichtsteile
- Methylethylketon 200 Gewichtsteile
- Ruß 10 Gewichtsteile
- Die Beschichtungslösung für die untere Schicht enthielt:
- Co-haltiges magnetisches Eisenoxid 150 Gewichtsteile
- α-Al&sub2;O&sub2; 8 Gewichtsteile
- Ruß 5 Gewichtsteile
- Vinylchlorid-Polymer 20 Gewichtsteile
- Polyurethanharz 7 Gewichtsteile
- Butylstearat 1 Gewichtsteil
- Myristinsäure 0,65 Gewichtsteile
- Stearinsäure 0,35 Gewichtsteile
- Methylethylketon 150 Gewichtsteile
- Toluol 150 Gewichtsteile
- Oleinsäure 0,65 Gewichtsteile
- Polyisocyanat 10 Gewichtsteile
- Bei diesem Beispiel wurden zur Untersuchung der Beschichtbarkeiten die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung und diejenige gemäß dem Stand der Technik 2 unter Änderung ihrer Beschichtungsgeschwindigkeiten eingesetzt. Die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Beschichtungsgeschwindigkeit Beispiel nach dem Stand der Technik Erfindungsgemäßes Beispiel
- In Tabelle 1 bedeuten:
- X = Häufiges Auftreten der Basisabrieb-Anhaftstörung
- Δ = Einige Basisabrieb-Anhaftstörungen festgestellt
- Δ - O = Teilweise Basisabrieb-Anhaftstörungen festgestellt
- O = Ausgezeichnete Beschichtbarkeit
- Bei einer Überprüfung konnten die mit X und A bewerteten Prüflinge mit dem unbewaffneten Auge als offensichtlich ungleichmäßig beschichtet festgestellt werden. Daher wurden die Beschichtungsoperationen nach dem Beschichten von nur 100 m beendet. Die anderen Prüflinge wurden aufeiner Länge von mindestens 500 m beschichtet.
- Für die erfindungsgemäßen Beispiele gelten folgende Spezifikationen: L = 0,3 mm; R&sub1; = 8 mm; R&sub2; = 16 mm; Lc = Lb = 2,6 mm; und θ&sub3; = 10º.
Claims (6)
1. Vorrichtung zum Beschichten eines sich in einer
Stromabrichtung bewegenden flexiblen (Schicht-)Trägers (B),
wobei die Vorrichtung umfaßt: einen ersten Schlitz (5)
zwischen einer Vorderkante (1) und einer stromab zu dieser
angeordneten Mittelkante (2) und einen zweiten Schlitz (7)
zwischen der Mittelkante (2) und einer stromab zu dieser
gelegenen Hinterkante (3), wobei eine Beschichtungslösung
kontinuierlich aus jedem der Schlitze aufden flexiblen
Träger (B) extrudiert wird, der - in dieser
Reihenfolge - fortlaufend längs einer Vorderkantenfläche (10) an der
Vorderkante (1), einer Mittelkantenfläche (20) an der
Mittelkante (2) und einer Hinterkantenfläche (30) an der
Hinterkante (3) vorbeiläuft, wobei in einem Querschnitt der
Vorrichtung in der Stromabrichtung ein geradliniger Abschnitt
an der Vorderkantenfläche (10), die sich zu einem
stromabseitigen Endteil der Vorderkante (1) erstreckt,
vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der geradlinige Abschnitt in der Stromabrichtung eine
Länge von nicht mehr als 1 mm aufweist, ein Abschnitt
mindestens einer der Mittelkantenfläche (20) und der
Hinterkantenfläche (30) über eine Verlaufs- bzw.
Projektionslinie (l&sub1;) vom geradlinigen Abschnitt hinaus in
Richtung aufden Träger (B) vorsteht und ein Abschnitt der
Hinterkante (3) über eine Tangentenlinie (l&sub2;) zum (am)
stromabseitigen Ende des Mittelkantenfläche (20) hinaus in
Richtung aufden Träger (B) vorsteht.
2. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die
Mittelkantenfläche (20) so verläuft, daß sie an der
Trägerseite bogenförmig vorsteht, und ihr Krümmungsradius R&sub1;
der folgenden Bedingung genügt:
2 mm < R&sub1; ≤ 25 mm
3. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die
Hinterkantenfläche (30) so verläuft, daß sie an der
Trägerseite bogenförmig vorsteht, und ihr Krümmungsradius R&sub2;
der folgenden Bedingung genügt:
2 mm < R&sub2; ≤ 25 mm
4. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die
Mittelkantenfläche (20) in der Laufrichtung des Trägers eine
Länge Lc aufweist und die Länge Lc der folgenden Bedingung
genügt:
R&sub1; / 20 ≤ Lc ≤ R&sub1;
5. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die
Hinterkantenfläche (30) in der Laufrichtung des Trägers eine
Länge Lb aufweist und die Länge Lb der folgenden Bedingung
genügt:
R&sub2; / 20 ≤ Lb ≤ R&sub2;
6. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die
Hinterkantenfläche (30) über die Tangente (l&sub2;) am Endteil (Y)
der Mittelkantenfläche an der Trägerseite hinaus vorsteht und
ein Winkel 63 zwischen der Tangente (l&sub2;) am Endteil (Y) der
Mittelkantenfläche (20) und einer Tangente (l&sub3;), die zur
Hinterkantenfläche (30) vom Mittelkantenflächenende verläuft,
der folgenden Bedingung genügt:
0º < θ&sub3; < 38º
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