JPH02256686A - アルモキサン製造用非水プロセス - Google Patents

アルモキサン製造用非水プロセス

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JPH02256686A
JPH02256686A JP1156958A JP15695889A JPH02256686A JP H02256686 A JPH02256686 A JP H02256686A JP 1156958 A JP1156958 A JP 1156958A JP 15695889 A JP15695889 A JP 15695889A JP H02256686 A JPH02256686 A JP H02256686A
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hydrocarbyl
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Howard Curtis Welborn
ハワード・カーチス・ウェルボーン
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    • C08G79/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing atoms other than silicon, sulfur, nitrogen, oxygen, and carbon with or without the latter elements in the main chain of the macromolecule
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
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    • C07F5/066Aluminium compounds with C-aluminium linkage compounds with Al linked to an element other than Al, C, H or halogen (this includes Al-cyanide linkage)
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はアルモキサン、好ましくはトリメチルアルモキ
サンの非水製造に関する。本発明は特にアルモキサンの
製造におけるトリアルキルポロキシンの使用に関する。
〔発明の背景〕
アルモキサンはヒドロカルビルアルミニウム化合物の部
分的加水分解の′承成物であって、様々な化学反応にそ
の有用性が見い出されており、その中には、重合触媒の
触媒成分、特に、例えば1983年6月6日出願の米国
特許出願第501740号に記載されているように、高
活性均一チーグラー触媒の製造における触媒用成分とし
ての用途も含まれている。
アルモキサンの製造に関しては様々な方法が知られてお
り、最も簡単な方法は米国特許第3242099号に記
載されているように、予め決まった量の水をヒドロカル
ビルアルミニウム化合物に制御条件下で添加することで
ある。アルモキサンはまた、例えばジアルキルアルミン
酸リチウムを有機アルミニウム化合物の出発物質として
用い(J、 Am、 Chew、 Soc、、級、17
3(1967)) 、トリアルキルアルミニウムのベン
ゼン溶液に水蒸気を作用させる(J、 Am、 Che
n+、 Soc、、筬、3173(1968))ことに
よっても得ることができる。アルモキサンの製造に関す
る他の公知の方法として、アルミニウムー炭化水素化合
物を二酸化鉛で酸化すること(J、 Organome
t、 Chem、、姐、81(1972)) 、水の代
わりにアルキルジスタノキサン((RsSn)*O,I
でアルキルアルミニウムを鬼理すること〔ラカネリ(R
acanelli、 P、)及びボーリ(Porri、
 L、)、Europ−Polym、 J、、6.75
1(1970):l、及び欧州特許出願第003524
2号に示されているように結晶水を含む硫酸銅でアルキ
ルアルミニウムを加水分解すること、などが含まれる。
オーストラリア国特許第20861 /83号〔カミン
スキイ(Kaminsky)ら〕は結晶水を含むアルミ
ニウム塩をトリアルキルアルミニウムに接触させること
によってアルモキサンを製造する方法を開示している。
高い収率で高純度のアルモキサンが得られることが教示
されている。
これらの方法の多くにおいて、水とヒドロカルビルアル
ミニウムとの間の反応は非常に発熱性であるので、この
反応は制御を逸脱し易く、爆発性となることさえある。
水源としてCu5Oa・5H20を用いると水がゆっく
りと添加され、従って局所的な水の過剰の危険性が減少
して、暴走或いは爆発性反応の可能性も減少するが、こ
の方法には幾′)かの欠点がある。例えば、Cu(I[
)は反応中にトリメチルアルミニウムなどのアルキルア
ルミニウムによってCu(I )或いは金属銅にまで還
元されることがある。このようなことが起こると、アル
モキサン標品中に銅ばかりでなく、硫酸基やその他の種
類の官能基が導入される可能性がある。従って、アルモ
キサン生成物は、重合プロセスにおける触媒系の成分と
して使用する前に、濾過し、精製し、再結晶させなけれ
ばならない。さもなければ、重合中に逆の条件が存在す
るようになり、ポリマーの品質及び量が悪影響を受ける
。アルモキサンの製造において、Cu5O+・5)t、
Qに関するもう一つの不利な点は収率の低いことであっ
て、使用したトリアルキルアルミニウムに関して約30
%台である。
これらの問題の幾つかは、メチルアルモキサンなどのア
ルモキサン製造における水源として、アルモキサン製造
中に金属成分が還元されることのない水利塩を使用する
と解消できる。かかる解決法は1987年5月12日に
ウェルポーン(Welborn)に与えられた米国特許
第4 a’! 20 s号に開示されている。
水利塩の使用に伴う不利な点は、危険が大幅に軽減され
たとはいうものの、トリアルキルアルミニウム、水和塩
、及び炭化水素の不均一溶液がアルキルアルモキサンの
形成中に激しい反応を起こす可能性を依存として有して
いることである。
それゆえ、ヒドロカルビルアルモキサンを安全かつ効率
的に製造することのできる方法に対する要求が依存とし
て存在する。
トリヒドロカルビルポロキシンを生じる中間段階を経ず
に酸化ホウ素をトリアルキルアルミニウムと反応させる
試みは不成功に終った。しかしながら、トリアルキルポ
ロキシンを生ずる酸化ホウ素とトリアルキルホウ素の反
応が「ザ・リアクション・オブ・トリオルガノポランズ
・クイズ・ポリツク・アシド(The Reactio
n of Triorganobo−ranes wi
th Boric Ac1d) J 、G、  F、 
 ヘニオン(Hennion)ら、J、  Am、  
Chem、  Soc、、醍、5194(1957)に
記載されている。この反応は以下の化学量論に従って進
行する。
B20. + R,B→(RBO)。
「二ニー・シンセシス・オブ・トリアルキルポランズ(
NIBW 5ynthesis cf Trialky
lboranes)J、G。
C,アシュビ((Ashby)、J、 Am、 Che
m、 Soc、、814791(1981)にはまた、
上記反応で生じるトリアルキルポロキシンを以下の化学
量論に従ってトリアルキルアルミニウムと反応させて、
アルミナとトリアルキルポランを生じさせることができ
ることが記載されている。
(RBO) s + 2RsAQ、→3R,B+ A1
2,0゜[ア・ニュー・プレバレージョン・オプ・サム
・ジメチルアルミノ・デリベーションズ・オブ・ポロン
(A New Preparation of Som
e Dimethyl−alumino Deriva
t、1ons of Boron)J、J、 Org。
Chew 、、27. 1020(1962)に記載さ
れた同様の反応機構においては、アルキルポロキシンを
トリスジメチルアミノアランと反応させ一般に((cH
x)xNAI20−)xと同定されている副生物を生じ
させる。
この反応の化学量論は以下のように記載されている。
2(ROB)3+3AQ(N(CH3)2)!→RB(
N(CH3)2)3.+  3/X((CHs)2NA
Qo−)xしかし、これらの文献はいずれも、トリヒド
ロカルビルポロキシンとトリアルキルアルミニウムから
アルキルアルモキサンが安全かつ効率的に製造できるこ
とに言及していない。
〔発明の概要〕
本発明の方法で製造されるアルモキサンは、直線状及び
/又は環状ヒドロカルビルアルモキサンオリゴマーであ
って、直線状アルモキサンオリゴマーに関しては下記の
式(I)、環状アルモキサンオリゴマーに関しては下記
の式(II)で表わされる。
(I )  R−(AI2−0)n−A(2Rz(II
 )  (−Aff−0−)m (式中、nは1乃至40、好ましくは10乃至20の整
数であり、mは3乃至40、好ましくは3乃至20の整
数であり、かつRは01〜C8アルキル基であり、好ま
しくはメチル基である)。アルモキサンはm及びnが1
0より大でRがメチル基の時に最大活性を示すことが一
般に知られている。
好ましい実施態様においては、本発明の方法は通常、ま
ず最初に炭化水素に溶解性の液体トリヒドロカルビルポ
ロキシン、(RBO)、、を形成させる。
これは下記の化学量論に従って、酸化ホウ素をトリヒド
ロカルビルポランと化合させることによって達成できる
(I[I)  B、O,+R’、B−(R’BO)。
(式中、R′は01〜C16アルキル基又はC1〜C1
1lアリール基、望ましくはCI””= Csアルキル
基、より好ましくはメチル基又はエチル基である)次に
、下記の化学量論に従って、トリヒドロカルビルポロキ
シンをトリアルキルアルミニウムと反応させてアルキル
アルモキサンとトリヒドロカルビルポランを生成させる
(IV)  (R’BO)3+3R,AQ−3(RAQ
O)n+3R’sB(式中、Rは前記で定義したもので
ある)R′とRは同一でも異なっていてもよいが、最も
好ましくはR′とRは同一のものである。R′とRが異
なる場合には、RとR′を両方含むアルモキサンの混合
物を製造できる。
トリヒドロカルビルポロキシンは炭化水素溶液に溶解性
であるので、トリアルキルアルミニウムと均一反応を起
こすことができ、反応の化学量論及び生成物の特性、例
えばオリゴマー化の程度はより良好に制御される。
使用することのできるヒドロカルビルポロキシンの例と
して、トリメチルポロキシン、トリエチルポロキシン、
トリーn−ブチルポロキシン、トリフェニルポロキシン
、及びジメチルエチルポロキシンなどの非対称ポロキシ
ンなどが挙げられる。
〔発明の詳細な説明〕
本発明は、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)及び
高密度ポリエチレンなどの高分子量ポリエチレンへのオ
レフィン、特にエチレンの重合に対して活性な触媒複合
体の成分の一つとして有用なアルモキサン、好ましくは
メイルアルモキサンを製造する方法に関する。ポリマー
は押出し、射出成形、熟成形、回転成形などによる製品
に二次加工に向けられる。特に、この触媒複合体で製造
したポリマーはエチレンのホモポリマー及びエチレンと
3乃至約10個の炭素原子、好ましくは4乃至8個の炭
素原子を有する高級α−オレフィンとのコポリマーであ
る。高級σ−オレフィンの例としては、ブテン−1、ヘ
キセン−11及びオクテン−1が挙げられる。使用する
ことのできるアルキルアルミニウム化合物の例としては
、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、
塩化ジメチルアルミニウム、及び塩化ジエチルアルミニ
ウムなどが挙げられる。トリメチルアルミニウムが好ま
しい。
重合に有用な活性触媒複合体は、担体表面上に吸着させ
ることのできるメタロセン及びアルモキサンを含む。ア
ルモキサンは、環状化合物であると信じられている(R
−AQ−0)+m及び直線状化合物であると信じられて
いるR(R−AI2−〇−)nAQJの一般式で表わさ
れるアルミニウム化合物オリゴマーである。上記の一般
式において、Rはメチル、エチル、プロピル、ブチル、
イソブチル及びペンチルなどのCI= Cloアルキル
基であり、nはl乃至約40の整数であり、mは3乃至
40の整数であって、mとnはアルモキサンのオリゴマ
ー化の程度を表わす。
好ましくは、Rはメチルであり、nは10乃至20であ
り、かつmは3乃至20である。一般に、トリメチルア
ルミニウムと水との反応によるアルモキサンの製造にお
いては、直線状化合物と環状化合物の混合物が得られる
。一般に、所定のメタロセンに対しては、オリゴマー化
の程度の高いアルモキサンはオリゴマー化の程度の低い
アルモキサンよりも高い活性を有する触媒複合体を生じ
る。アルモキサンを製造する手順はアルモキサンのオリ
ゴマー化の程度に影響する。
触媒複合体の他方の成分として有用なメタロセンは遷移
金属のシクロペンタジェニル誘導体として得られる有機
金属配位化合物であればいかなるものでもよい。活性触
媒複合体の製造に有用なメタロセンはモノシクロペンタ
ジェニル、ビシクロペンタジェニル、トリシクロペンタ
ジェニル、又は置換シクロペンタジェニル金属化合物で
あり、最も好ましくはビシクロペンタジェニル化合物テ
ある。メタロセンの中で、ジルコノセンとチタノセンが
最も好ましい。効果的な活性触媒の製造に必要とされる
、適当なメタロセン及び相対モル比を決定することは当
業者には容易なことである。
従来、活性な触媒複合体のアルモキサン成分は、湿性溶
媒の形の水をベンゼン、トルエン又は脂肪族炭化水素な
どの適当な有機溶媒中のアルキルアルミニウム溶液と接
触させて製造されてきた。既に述べたように、この方法
は火災及び爆発事故を起こす可能性があり、防爆設備及
び注意深く制御された反応条件を用いる必要がある。ア
ルモキサンの分離製造に従来用いられていたもう一つの
方法は、アルキルアルミニウムを水利硫酸銅などの水利
塩と接触させることである。アルキルアルミニウムのア
ルモキサンへの遅く、かつ制御されt;加水分解は火災
及び爆発事故を実質的になくしたが、処分しなくてはな
らない有害廃棄生成物が生じること、及びその有害廃棄
生成物からアルモキサンを分離して活性触媒複合体の製
造に用いるのに適じたものにする必要があることなどの
不利益が生じる。
本発明の好ましい実施態様においては、アルモキサン錯
体は、酸化ホウ素をトリヒドロカルビルボランと反応さ
せてトリヒドロカルビルポロキシンを生成させ、次にト
リヒドロカルビルポロキシンをトリアルキルアルミニウ
ムと反応させてアルキルアルモキサンとトリヒドロカル
ビルポランを生成させることによって製造する。
炭化水素溶解性の液体トリヒドロカルビルポロキシンを
最初に生成させることによって、トリアルキルアルミニ
ウムとの均一反応を起こすことができ、オリゴマー化の
程度などの生成物の性質と反応の化学量論を良好に制御
できるようになる。
反応は均一溶液中で起こるので、水とトリメチルアルミ
ニウムと炭化水素の不均一混合物及び水利塩とトリメチ
ルアルミニφ′ムと炭化水素の不均一混合物の場合とは
異なり、反応が激しく進行する可能性はより少ない。も
う一つの利点は、メタンのような気体生成物が生じない
ことである。従って、過圧状態となる可能性を有するガ
ス抜きを持続する必要はなく、ガス抜きによる反応物の
損失をまねくこともなくなる。
加えて、ポロキシンは、ホウ酸の誘導体であり、安価で
入手の簡単な化合物である酸化ホウ素、B201、から
容易に製造できる。ポロキシンとアルキルアルミニウム
の反応はポロキシンの製造に使用されたポランよりも多
量のポランを生じるが、副生成物のポラン化合物はすべ
て水で加水分解されて無害なホウ酸を生じる。ホウ酸は
容易に処理することができ、ホウ酸に転化させることも
、例えば蒸気によって回収することも容易にできる。
使用する不活性溶媒とヒドロカルビルアルミニウムの容
積比は約4:l乃至約25:L もしくはそれより大で
あり、好ましくは約8=1である。
酸化ホウ素のヒドロカルビルポランに対する比は約2:
l乃至約l:2ぞあり、好ましくは約l:lであってヒ
ドロカルビルポロキシンを生じる。
トリヒドロカルビルポロキシンのトリヒドロカルビルア
ルミニウムに対する比は約l二3乃至l:5であって、
好ましくは約1=3.3である。これらの比は化学反応
の化学量論に依存するばかりでなく、温度のような反応
の平衡に影響を与える因子によっても左右される。一般
に、反応の温度は約lO乃至80℃とするべきである。
酸化ホウ素とヒドロカルビルポランの反応の終了はヒド
ロカルビルポロキシン生成の停止によって示される。一
般に反応時間は反応温度に依存して約2乃至約72時間
である。ヒドロカルビルポロキシンとヒドロカルビルア
ルミニウムの反応時間は約0.1乃至約24時間である
。通常、反応時間は0.5乃至約4時間である。
ヒドロカルビルポロキシンをヒドロカルビルアルミニウ
ムに加えるのが好ましい。この順序で混合するとヒドロ
カルビルアルミニウムは、ポロキシンが瞬間的かつ局所
的に欠乏することに比し、てヒドロカルビルアルミニウ
ムが瞬間的かつ局所的に過剰に存在するという情況の下
で反応する。望ましい性質の製品を得るためには、ポロ
キシンをヒドロカルビルアルミニウムに添加する速度は
1リットル反応媒質当り毎分約0.2モルを超えるべき
ではない。
ヒドロカルビルアルミニウムを溶解させるのに使用する
溶媒は公知のどんな不活性溶媒であってもよく、好まし
くは、トルエン、ベンゼン、ヘキサン、ヘプタン、イソ
オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、デ
カンなどの脂肪族又は芳香族溶媒であり、かつ好ましく
は、同一の溶媒を使用してアルキルアルミニウム及びポ
ロキシンを溶解させる。トルエン及びヘキサンが好まし
い溶媒である。
本発明を下記の実施例によって説明するが、これらの実
施例は例示のためのものであって本発明を限定するもの
ではない。下記の実施例に照らして様々な代案、修正、
及び変更を加えることは当業者には容易であるが、本発
明の特許請求の範囲を超えるものではない。
〔実施例〕
i−トリエチルポロキシンの製造 500ccの丸底フラスコに、水冷の還流冷却器、電気
式マントルヒーター、及び不活性雰囲気を維持する窒素
バブラーを備え付けた。窒素下の乳鉢中で粉末に粉砕し
た70.0yのBzOs (アルドリッチ(Aldri
ch)、ゴールドラベル〕を窒素下のフラスコに添加し
た。純粋なトリエチルポラン(100g)を酸化ホウ素
に一度に加え、反応フラスコは還流を開始させl;。還
流は5日間続け、5日経過した時点で還流冷却器を蒸留
冷却器に取り換えて液体を二つのフラクションに蒸留し
た。第二のフラクションとして148℃で蒸留される無
色の液体を60cc得た。IH及び目B NMI?によ
って、第二のフラクションが純粋なトリエチルポロキシ
ンであることが示された。
実施例2−メチルアルモキサンの製造 100ccの丸底フラスコに、不活性乾燥窒素雰囲気下
で磁気撹拌機を備え付けた。純粋なトリメチルアルミニ
ウム(2,37g、 0.033モル)を秤量してフラ
スコに投入し、次に43gの蒸留トルエンを加えた。別
のフラスコに!−68gの純粋なトリエチルポロキシン
(0,010モル)を秤量して加え、続いて43gの蒸
留トルエンを加えた。撹拌下に、トリエチルポロキシン
溶液をトリメチルポロキシン溶液に、5乃至10ccず
つ5分間隔で添加した。溶液は添加中も添加後も澄んだ
無色であった。溶液はふたをして窒素下に保存した。
実施例3−メチルアルモキサンの製造 不活性乾燥窒素雰囲気下で、1ooccの丸底フラスコ
に磁気撹拌機を備え付けた。純粋な[・リエチルポロキ
シン(1,689,0,033モル)を秤量してフラス
コに取り、43gの蒸留トルエンを加えた。別のフラス
コに2.37gのトリエチルアルミニウムを秤量して加
え、続いて43gの蒸留トルエンを加えた。撹拌下に、
トリメチルアルミニウム溶液をトリエチルポロキシン溶
液に5乃至10ccずつ5分間隔で添加した。溶液は最
初の添加によって濁り、ゼラチン状の固体が溶液から分
離した。沈澱固体を含む溶液にふたをしで憧素下に保存
した。
実施例4− メチルアルモキサンを用いた重合傾斜質の
撹拌機、温度制御用外部ジャケット、中隔入口とガス抜
きラインを備え、乾燥エチレン及び窒素の供給を制御で
きる、1リツトルのジッパ−クレープ(Z 1pper
c 1ave)型ステンレススチールj応答器を沸騰ト
ルエンで洗浄し、窒素気流で乾燥かつ酸素除去した。反
応器の温度を80℃に調整し、400ccの蒸留トルエ
ンを加えた。実施例2で最終的に得られた溶液の2ta
Qを注射器で注入し、混合物を窒素下Opsigで撹拌
した。0.10++9の溶解したビス(n−ブチルシク
ロペンタジェニル)ジルコニウムジクロリドを含むトル
エン溶液(0,10cc)を注入した。直ちに90ps
igのエチレンを加え、反応器を撹拌して90psig
の一定圧力で5分間80°Cに維持した。生成物は反応
器を急速にガス抜きし、冷却し、かつ開口して回収した
。残留トルエ〉・を空気流で蒸発させ、収量を秤量した
。赤外吸収及びゲル浸透クロマトグラフィーによって、
生成物はlo、Ogのポリエチレンであることが決定さ
れた。
触媒活性は885000gポリマー/gジルコニウム/
時/バールと計算された。
実施例5−メチルアルモキサンを用いた重合傾斜質の撹
拌機、温度制御用外部ジャケット、中隔入口とガス抜き
ラインを備え、乾燥エチレン及び窒素の供給を制御でき
る、1リツトルのジッパ−クレープ型ステンレススチー
ル反応容器を沸騰トルエンで洗浄し、窒素気流で乾燥か
つ酸素除去した。反応器の温度を80℃に調整し、40
0ccの蒸留トルエンを加えた。実施例3で最終的に得
られた溶液と沈澱の2mQを注射器で注入し、混合物を
窒素下Opsigで撹拌した。 Q、lQmgの溶解ビ
ス(n−ブチルシクロペンタジェニル)ジルコニウムジ
クロリドを含むトルエン溶液(0−10cc)を注入し
た。直ちに90psigエチレンを加え、反応器を撹拌
して90psigの一定圧力で5分間80℃に維持した
生成物は反応器を急速にガス抜きし、冷却し、かつ開口
して回収した。残留トルエンを空気流下に蒸発させ、収
量を秤量した。赤外吸収及びゲル浸透クロマトグラフィ
ーによって、生成物は1.0gのポリエチレンであるこ
〆が決定された。触媒活性+:L44200gホリマー
/gジルコニウム/時/バールと計算された。
特許出願代理人

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、式(R−Al−O)_m及びR(R−Al−O)_
    nAlR_2(式中、RはC_1〜C_1_0アルキル
    基であり、nは1乃至40の整数であり、mは3乃至4
    0の整数である)で各々表わされる環状ヒドロカルビル
    アルモキサンと直線状ヒドロカルビルアルモキサンの混
    合物を製造する方法にして、トリヒドロカルビルポロキ
    シンを含む炭化水素溶液をヒドロカルビルアルミニウム
    を含む炭化水素溶液に、ポロキシンのアルミニウム化合
    物に対するモル比が約1:3.3の範囲で添加する方法
    。 2、請求項1記載の方法において、ヒドロカルビルアル
    ミニウムがトリアルキルアルミニウムであり、かつトリ
    ヒドロカルビルポロキシンがトリメチルポロキシン又は
    トリエチルポロキシンである方法。 3、請求項2記載の方法において、トリアルキルアルミ
    ニウムがトリメチルアルミニウムである方法。 4、請求項1記載の方法において、炭化水素溶液がトル
    エン、ヘキサン、及びヘプタンから成る群から選択した
    ものである方法。 5、請求項1記載の方法において、ヒドロカルビルアル
    ミニウムへのポロキシンの添加速度が反応媒質1リット
    ル当り毎分約0.2モル以下である方法。 6、請求項1記載の方法において、nが10乃至20の
    範囲にあり、かつmが3乃至20の範囲にある方法。
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