BE854951A - Ballon en matiere thermoplastique et son procede de fabrication - Google Patents
Ballon en matiere thermoplastique et son procede de fabricationInfo
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Description
"Ballon en matière thermoplastique et son procédé de fabrication". <EMI ID=1.1> particulièrement à un ballon de sport, réalisé à partir de matières thermoplastiques, ainsi qu'à son procédé de fabrication. Les ballons, surtout les ballons de compétition doivent remplir certaines conditions de poids, de dimensions, de rebond, de résilience, de tenue à la température, etc... Le développement des sports a amené l'étude de matières premières de synthèse pour ballons d'un prix moins élevé que le cuir, matière première standard utilisée jusqu'ici, tout en conférant aux ballons des caractéristiques qui se rapprochent le plus possible de celles d'un ballon en cuir. On a d'abord fabriqué des ballons de sport par moulage par rotation (roto-moulage) dans les conditions standard classiques à partir de matières thermoplastiques utilisées en l'état ou réticulées ou encore susceptibles d'être réticulées lors de la fabrication du ballon. Dans un domaine proche, on a également utilisé des produits à base de chlorure de vinyle, soit sous forme de pâte ou plastisol soit sous forme de poudre sèche. Des adjuvants destinés à modifier en particulier la résilience des ballons pour obtenir un rebond de nature déterminée étaient éventuellement incorporés à ces matières de synthèse. Ainsi, les résultats obtenus jusqu'ici avaient conduit à la commercialisation de ballons réalisés en une matière thermoplastique, mais en aucun cas le contretype exact d'un ballon en cuir n'avait pu être réalisé d'un� façon parfaite. Le choix de nouvelles matières premières possédant les caractéristiques recherchées doit d'abord tenir compte de la gamme de température dans laquelle le jeu est pratiqué. On fixera <EMI ID=2.1> ce qui correspond aux températures des régions tempérées pendant les saisons où le jeu est possible. Du reste, les compétitions ne sont pas pratiques en dehors de ces températures limites. Il est indiscutable qu'un produit durcissant d'une façon très <EMI ID=3.1> En outre, le rebond qui s'applique à un ballon de compétition (football, rugby, basket, volley), de dimensions et de poids bien définis, doit être fixé pour l'intervalle de température <EMI ID=4.1> mentionné ci-dessus durant lequel la compétition est possible ; en effet, le cuir est, en principe, insensible à li température. A titre d'exemple, un ballon de football doit rebondir à 65 % de la hauteur initiale. Le ballon, étant destiné à être utilisé dans des saisons très variables, doit aussi présenter une certaine résistance à l'humidité. Il ne doit pas être déformable, tout particulièrement s'il s'agit d'un ballon de football qui est soumis à des contraintes très importantes (percussion, etc..). La couche externe doit présenter une résistance à l'abrasion, le ballon pouvant être utilisé sur un terrain sablonneux ou en salle notamment dans le cas de ballons de hand-ball, de volleyball, etc... En pratique, il n'est pas indispensable qu'un ballon de jeu pour enfants présente toutes ces caractéristiques, mais les possibilités offertes par le choix de matières convenables permettront une amélioration très sensible des qualités des ballons de ce type. Or, on a constaté, suivant la présente invention que ces caractéristiques de résilience et de dureté recherchées ne peuvent être obtenues d'une façon satisfaisante si l'on utilise des produits actuellement disponibles dans le commerce, sous forme d'une couche unique. Par contre, en fabriquant le ballon à l'aide d'au moins deux couches de matériau thermoplastique de nature bien déterminée, il est possible d'obtenir les caractéristiques demandées et également, en fonction du résultat recherché, une réaction au toucher et un aspect satisfaisant qui rappelle celui du cuir ; le ballon.selon la présente invention est en effet essentiellement caractérisé en ce qu'il est constitué par au moins deux couches différentes parfaitement adhérentes entre elles, la couche externe étant réalisée en une matière thermoplastique choisie parmi les matières du type polyamide, les élastomères thermoplastiques , les plastisols et les polyuréthannes, et la couche interne étant réalisée en une matière thermoplastique choisie parmi les élastomères thermoplastiques, les polyuréthannes, les matières du type polyester et les matières du type polyéther-polyester. En combinant'judicieusement la nature des couches et en faisant varier leur poids, il devient alors possible de réaliser des ballons de sport �-football (ballon Soccer), rugby, volleyball, hand-ball ou autres_7 présentant toutes des propriétés physiques et mécaniques - notamment réaction au toucher, tenue au froid, résilience, résistance à l'humidité, à la déformation, à l'abrasion, etc.. - différentes en fonction du résultat recherché. Les polyamides utilisés pour la couche externe sont par exemple les polyamides commercialisés par les Sociétés Shering (Allemagne) et General Mills (U.S.A.) sous les noms de VERSALON et de VERSAMIDES, les polyamides commercialisés par la Firme Jefferson Chemical (U.S.A.) sous le nom de JEFFAMINE ainsi que les résines EMEREZ fabriquées et commercialisées par les firmes Emery (U.S.A.) et Unilever Emery (Hollande). Un élastomère thermoplastique préféré pour la couche externe est l'élastomère T.P.R. (Thermo Plastic Rubber) commercialisé par la firme Uniroyal Corp (U.S.A.), et faisant l'objet du brevet américain n[deg.] 3 806 558 délivré le 23 avril 1974 au <EMI ID=5.1> cured thermoplastic blend of monolefin copolymer rubber and polyolefin plastic*. Les plastisols qui sont susceptibles de former cette même couche sont notamment les plastisols de chlorure de polyvinyle. Une matière première de ce type particulièrement préférée est un plastisol de chlorure de polyvinyle obtenu à partir d'un chlorure de polyvinyle qui a été polymérisé en émulsion et qui présente une valeur K comprise entre 65 et 75, et d'un plastifiant primaire, à raison de 65 à 85 % de plastifiant pour 100 parties de chlorure de polyvinyle. Le taux de chlorure de polyvinyle dans le plastisol est fonction des caractéristiques du ballon que l'on souhaite obtenir : résilience, ré3istance au froid, etc... On a recherché le plastifiant primaire convenable pour le plastisol. Le phtalate de 2-éthylhexyle - appelé parfois phtalate de dioctyle (DOP) - très volatil, ce qui est confirmé par des essais effectués en étuve à air chaud. Les essais effectués avec des plastifiants polymères du type polyester ont permis d'obtenir des mélanges présentant de très bons vieillisse- <EMI ID=6.1> vérifiées par la méthode Clash-Barg,, n'a pas été suffisante. Les caractéristiques de rebond sont modifiées de même d'ailleurs que les caractéristiques de mise en oeuvre. A titre d'exemple, la gélification est plus délicate. .On obtient par contre d'excellents.résultats si l'on utilise, comme plastifiant, un composé choisi dans le groupe constitué par le phtalate de di-isodécyle (DIDP), le phtalate de di-tridécyle (DTDP), les phtalates d'alcools linéaires oxo en <EMI ID=7.1> les noms respectifs de Linévol 711 (TL 711P) ou de Linévol 911 (DL 911 P). Les essais en laboratoire ont été effectués sur un mélange de 100 parties de PVC en suspension, présentant une valeur K de 70, et de.40 à 60 parties de plastifiant, renfermant en outre des agents de stabilisation déterminés, comme de l'huile de soja époxydée, des dérivés organiques de l'étain et des phosphites organiques, permettant une transformation du matériau à une température relativement élevée pour du PVC, c'est-à-dire 200[deg.]C à 210[deg.]C. Les résultats obtenus sont reportés dans le tableau ci-après. <EMI ID=8.1> <EMI ID=9.1> <EMI ID=10.1> du ballon quand on incorpore, dans cette couche externe de plasti- <EMI ID=11.1> traitées par un agent de pontage spécifique pour utilisation desdites micro-billes en combinaison avec le chlorure de polyvinyle. Ces micro-billes peuvent être creuses ou pleines et présentent une densité variable comprise entre 2,4 et 2,95 ; les dimensions des billes utilisées sont comprises entre 5 et 50 microns. Le traitement de ces micro-billes est effectué d'une façon connue en soi. On utilisera des micro-billes préalablement traitées; toutefois, il est possible d'utiliser des micro-billes non traitées et d'ajouter directement les agents de pontage au mélange de chlorure de polyvinyle et de plastifiant, et ce avant l'ajout des micro-billes. <EMI ID=12.1> favorable sur les caractéristiques mécaniques du mélange, mais encore elles permettent de contrôler très exactement la densité dudit mélange, en fonction de leur quantité ajoutée. Dans le cas de micro-sphères présentant une granulométrie d'au plus 44 microns environ, l'ajout de quantités même réduites de ces micro-billes, par exemple en un pourcentage variant de 5 à 15 % en poids par rapport au plastisol, conduit à une diminution de 1-allongement à la rupture et à une augmentation de la résistance à la compression du mélange, du module de flexion, de la résistance à l'abrasion, de la dureté superficielle, et de la <EMI ID=13.1> extérieure, avec également une légère augmentation de la résistance à la traction. L'état de surface du ballon est amélioré de même que sa susceptibilité à l'eau. On observe lors de la fabrication une'plus grande facilité de démoulage. Dans le cas des ballons d'enfant, où les caractéristiques de rebond ainsi que le poids ne jouent pas un rôle capital, on a employé des micro-billes creuses de densité très faible (Q,3 à 0,6). Le ballon, dont la densité est réduite, présente alors un rebond beaucoup plus important. Les agents de pontage sont du type titanate, ou encore du type silane. Ces silanes sont représentés par la formule générale R' Si (OR) 3 <EMI ID=14.1> fonctionnel, lié généralement par'une* courte chaîne alkyle à l'atome de silicium et pouvant réagir avec un polymère organique. Les groupes OR sont hydrolysables, R représente de préférence un radical méthyle ou éthyle. La liaison entre, le silicium et l'atome 'de carbone du groupe organe-fonctionnel R' confère à ce dernier <EMI ID=15.1> méthacrylique, époxyde, mercaptan ou amine. A titre d'exemples préférentiels de silanes, on citera les silanes choisis dans le groupe constitué par le vinyltriéthoxysilane, le vinyltriméthoxysilane, le vinyl-tris(bêta-méthoxy- <EMI ID=16.1> méthacryloxypropyltriméthoxysilane, le bêta-(3,4-époxycyclohexyl)éthyl-triméthoxysilane, le gamma-glycidoxypropyltriméthoxy-silane, le vinyltriacétoxysilane,. le gamma-mercaptopropyltriméthoxysilane, le N-bêta-(aminoéthyl)-gamma-aminopropyltriméthoxysilane, le gamma <EMI ID=17.1> 'gamma-aminopropyl-triméthoxysilane. Une modification de la structure de cette couche externe peut être également apportée par addition d'agents chimiques, comme des agents gonflants conduisant à une modification de l'aspect et à une très légère action sur les amortissements du rebond. Bien que le choix de l'agent gonflant ne soit pas limité, on citera comme exemple particulier le 1,1-azobisformamide ou azodicarbonamide sous la forme très finement divisée. Cet agent gonflant est disponible dans le commerce sous les marques Azocel de Fairmount Chemicals Co, Cèlogen AZ de Uniroyal Chemical, Ficel <EMI ID=18.1> Bayer Aktiengesellschaft et Ferupor AZ d'Organo-synthèse (Chevassus). L'azodicarbonamide se présente sous la forme d'une poudre jaune à orangée suivant sa finesse; lors de sa mise en oeuvre, il se décompose totalement en un produit non tachant de couleur crème.. L'intérêt de cet agent gonflant réside dans le fait qu'il est inodore et ne tache pas et qu'il n'est pas toxique. Il est ajouté en des quantités pouvant aller de 0,2 à 1 % en poids en fonction de la densité recherchée; des. promoteurs de décomposition peuvent être utilisés afin d'obtenir une cellularisation plus régulière (sels de zinc, de cadmium, d'étain). La couche interne est préférablement constituée par une <EMI ID=19.1> par une résine polyester-polyéther comme la résine HYTREL com�icialisée par la firme Du Pont de Nemours qui est un copolymère à blocs comprenant un bloc polyester aromatique de nature cristalline de motif (I) : <EMI ID=20.1> ou segment dur, ayant un point de ramollissement élevé (155[deg.]C) et <EMI ID=21.1> <EMI ID=22.1> ou segment souple/ dont le point de transition vitreuse Tv est de -55[deg.]C. Ce polymère, dont le point de transition vitreuse Tv est très bas puisque inférieur à -50[deg.]C, se caractérise par une résistance à la rupture très élevée, de l'ordre de 400 kg/cm , avec un allongement à la rupture très élevé variable suivant le type de polymère entre 500 et 800 %. Sa déformation rémanente après la compression est très faible. Son poids spécifique compris entre 1,17 et 1,22 permet son utilisation en tant que matière formant la couche interne du ballon. Ce matériau thermoplastique polymère convient aussi en raison de sa résilience, de sa résistance aux chocs et à la fatigue par flexion. Son domaine d'utilisation s'étend de -50 à + 150[deg.]C <EMI ID=23.1> définies plus haut, d'une façon plus satisfaisante que les polyesters de polyuréthannes. Son module apparent de rigidité varie très peu, alors que pour le polyuréthanne thermoplastique de dureté shore 91A, ce module est de l'ordre de 100 à 400 kg/cm à des températures de 27[deg.]C à 18[deg.]C, il est, pour le polyester Hytrel de dureté Shore 92A de l'ordre de 140 à 210 kg/cm<2> à une température de -18[deg.]C. Les caractéristiques de vieillissement de ce produit sont du reste excellentes. Les produits du type Hytrel peuvent être également modifiés pour obtenir une résilience déterminée en fonction du rebondissement que l'on désire obtenir. Ces modifications peuvent être effectuées par addition de copolymères éthylène-acétate de vinyle, les caractéristiques obtenues étant variables en fonction non seulement de la proportion d'acétate de vinyle présent mais également de l'indice dé fluage .(melt index). L'adjonction PVC, de SBS. de T.P.R. ou de PE permet d'obtenir une gamme de produits finis de caractéristiques très variables. Lors de la mise en oeuvre de l'élastomère HYTREL ou des mélanges le contenant ou de substances similaires, la présence d'humidité dans la résine peut conduire à la formation de bulles ainsi qu'à une surface interne rugueuse. Dans ce but, le polymère a été séché suivant les solutions préconisées dans le bulletin de <EMI ID=24.1> A 87 313) . Pour fabriquer un ballon de compétition conforme à la présente invention, on utilise avantageusement la technique de moulage par rotation. Le procédé de fabrication dudit ballon consiste à réaliser, dans un moule sphérique en deux parties complémentaires et animé d'un mouvement planétaire, la fusion successive des différentes matières thermoplastiques constituant le ballon, depuis la couche externe jusqu'à la couche interne, le chargement de la matière formant une couche interne s'effectuant après ouverture du moule à une température où la fusion de la matière formant la ou les couches précédentes n'est pas complète, autorisant la rupture de cette couche ou de ces couches au niveau de la jonction des deux parties complémentaires du moule. <EMI ID=25.1> De ce fajt, les couches successives sont uniformément réparties et parfaitement adhérentes entre elles. Le moule est de préférence un moule de fonderie en aluminium dont les deux parties complémentaires sont raccordées sans jeu suivant un plan de joint ; toutefois, on pourra utiliser un moule dont les deux parties complémentaires présentent des bordures découpées de façon à pouvoir venir s'emboîter l'une dans l'autre. Une autre caractéristique du procédé selon la présente invention consiste à favoriser ladite rupture de la couche externe au plan de joint par une bague en matière inerte, téflon par exemple, insérée entre les deux parties complémentaires du moule et faisant saillie vers l'intérieur de ce dernier, ladite bague étant susceptible d'être arrachée après ouverture du moule à la fin de la première cuisson, dans le cas d'un ballon réalisé en deux couches. Cette bague reste cependant facultative, surtout si le moule est formé de deux parties s'emboîtant l'une dans l'autre. On décrira plus en détail ci-après, à titre d'exemple indicatif et nullement limitatif, un mode de réalisation d'un ballon en matière thermoplastique suivant l'invention, en référence au dessin annexé qui montre en vue éclatée à la figure 1 un moule pour sa fabrication et un détail du moule en coupe à la figure 2. Le moule représenté sur le dessin est un moule de fonderie en aluminium réalisé en deux parties hémisphériques 1 et 2 raccordées suivant un plan de joint 3. Le diamètre D de ce moule correspond au diamètre du ballon gonflé. Un dispositif de refroidissement classique, non représenté sur le dessin, y est incorporé, pour permettre le refroidissement du moule en rotation. Ce moule est placé dans un four, dans lequel il est animé d'un mouvement de rotation planétaire par des moyens qui ne sont pas non plus représentés. Ainsi, le four peut être équipé d'un bras porteur d'un plateau solidaire dudit moule et animé d'un mouvement de rotation suivant deux axes perpendiculaires. La température du four peut atteindre 350[deg.]C environ. <EMI ID=26.1> tion de la couche externe d'un ballon en deux couches est introduite dans le moule et va être soumise à un mouvement planétaire adapté de façon à obtenir une couche régulière de ladite matière sur toute la surface interne du moule. Avant que la fusion de la matière ne soit complète, c'est-à-dire vers 120[deg.]C s'il s'agit d'un plastisol de chlorure de polyvinyle, le moule est retiré du four et ouvert immédiatement sans refroidissement, ce qui a pour but de provoquer une rupture de la pellicule de matière visqueuse déposée au niveau du plan de joint et sur tout son pourtour. Cette opération est facilitée par la surpression qui règne dans le moule. Dans certains cas, cette déchirure peut aussi être favorisée par une bague 4 en matériau inerte comme le téflon, insérée dans le plan de joint 3,d'une épaisseur de 1 mm environ et présentant un diamètre intérieur inférieur à celui du moule de quelques millimètres (10 mm par exemple). Cette bague forme une lèvre contre laquelle se raccorde le ménisque 5 de la couche thermoplastique externe 6 dont on a rompu la continuité, comme on peut le voir sur la figure 2. Le moule étant ouvert, on procède alors au retrait de la bague s'il y a lieu et au chargement de la matière thermoplastique qui va permettre de réaliser la couche interne du ballon. <EMI ID=27.1> de façon à fusionner la matière formant la couche interne, à la répartir uniformément at à obtenir sa parfaite adhésion à la première couche qui, elle, au cours de cette opération, va se ressouda.au niveau du plan de joint et poursuivre sa fusion afin d'acquérir l'optimum de ses caractéristiques mécaniques. Lorsque les deux pellicules successives sont uniformément réparties et parfaitement adhérentes entre elles, le moule est refroidi et la pièce démoulée. Le choix des matières pour l'une ou l'autre de ces couches peut varier dans de larges limites et des produits tiers peuvent être utilisés pour favoriser l'adhésion de deux couches et même, une couche complémentaire pourrait éventuellement être appliquée <EMI ID=28.1> Les deux parties du moule présentent de façon connue des gravures 7 à reproduire sur la face externe du ballon, une valve de gonflage 8, etc... Il doit être entendu que ce mode d'exécution n'est pas limité à celui qui vient d'être décrit et peut subir des modifications suivant la forme du ballon et ses caractéristiques. EXEMPLE On fabrique un ballon de football, par moulage par rotation, à l'aide d'un plastisol de chlorure de polyvinyle présentant une dureté Shore A inférieure à 60, pour former la couche extérieure dite de contact, et d'un polyester thermoplastique présentant un module d'élasticité à 100 % de lOOkg/cm , une <EMI ID=29.1> 50, pour la couche interne servant d'armature et susceptible de résister à une pression interne de l'ordre de 600 à 700 g/cm<2> lors du gonflage, sans se déformer. <EMI ID=30.1> 1.- Ballon en matière thermoplastique constitué par au moins deux couches différentes parfaitement adhérentes entre elles, la couche externe étant réalisée en une matière thermoplastique choisie parmi les matières du type polyamide , les élastomères thermoplastiques, les plastisols et les polyuréthannes, et la couche interne étant réalisée en une matière thermo- <EMI ID=31.1> type polyéther-polyester.
Claims (1)
- 2.- Ballon selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche externe est réalisée en un plastisol de chlorure de polyvinyle, obtenu à partir d'un chlorure de polyvinyle, qui a été polymérisé en émulsion et qui présente une valeur K comprise entre 65 et 75, et d'un plastifiant primaire, à raison de 65 à 85 parties de plastifiant pour 100 parties de chlorure de polyvinyle.3.- Ballon selon la revendication 2, caractérisé en ce que le chlorure de polyvinyle présente une valeur K de 70.4.- Ballon selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit plastifiant est choisi dans le groupe constitué par le phtalate de di-isodécyle, le phtalate de di-tridécyle, et <EMI ID=32.1>5.- Ballon selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit plastisol renferme en outre des agents de stabilisation choisis dans le groupe consistant en l'huile de soja époxydée, les dérivés organiques de l'étain et les phosphites organiques.6.- Ballon selon la-revendication 2, caractérisé en ce que ledit plastisol renferme en outre 5 à 15 % en poids de microbilles de verre traitées par un agent de pontage spécifique pour le chlorure de polyvinyle, et présentant une densité variable comprise entre 2,4 et 2,95 et de dimensions comprises entre 5 et 50 microns.7.- Ballon selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit agent de pontage est un titanate ou un silane représenté par la formule générale :R' Si (OR)3 dans laquelle R représente un groupe alkyle et R' représente un groupe organo-fonctionnel choisi pariai les groupes vinyle, méthacrylique, époxyde, mercaptan et amine.8.- Ballon selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit silane est choisi dans le groupe constitué par le vinyl-triëthoxysilane, le vinyl-triméthoxysilane, le vinyl-<EMI ID=33.1>xypropyl-triméthoxy-silane, le vinyltriacétoxysilane, le gammamercaptopropyltriméthoxysilane, le N-bêta-(aminoéthyl)-gammaaminopropyl-triméthoxysilane, le gamma-chlcropropyltriméthoxy-<EMI ID=34.1>triméthoxysilane.9.- Ballon selon la revendication 6, caractérisé en ce que les micro-billes de verre sont prétraitées avec ledit agent de pontage avant leur incorporation dans le plastisol.10.- Ballon selon la revendication 6, caractérisé en ce que les micro-billes de verre ne sont pas traitées au préalable, ledit agent de pontage étant alors ajouté au mélange de chlorure de polyvinyle et de plastifiant avant l'ajout des micro-billes.11.- Ballon selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit plastisol renferme 0,2 à 1 % en poids de 1,1-azobisformamide, à titre d'agent gonflant.12.- Ballon selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit plastisol renferme en outre des promoteurs de décomposition choisis parmi les sein de zinc, de cadmium ou d'étain.13.- Ballon selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche interne réalisée en une résine polyester-polyéther consistant en un copolymère à blocs comprenant un bloc polyester aromatique de nature cristalline de motif (I) :<EMI ID=35.1> ou segment dur, ayant un point de ramollissement élevé (155'C) et un bloc polyester amorphe de motif (II) :<EMI ID=36.1><EMI ID=37.1><EMI ID=38.1>de 400 kg/cm , un allongement à la rupture compris entre 500 et<EMI ID=39.1>14.- Ballon selon la revendication 13, caractérisé en ce que la couche interne renferme en outre des copolymères éthylèneacétate de vinyle, du chlorure de polyvinyle, des polymères styrène-butadiène-styrène, du polyéthylène, un élastomère thermoplastique du type T.P.R.15.- Procédé de fabrication d'un ballon formé d'au moins deux couches en matériau thermoplastique, consistant à réaliser, dans un moule sphérique en deux parties complémentaires et animé d'un mouvement planétaire, la fusion successive des matières thermoplastiques constituant les différentes couches du ballon, depuis la couche externe jusqu'à la couche interne, le chargement de la matière formant une couche interne s'effectuant après ouverture du moule, à une température où la fusion de la matière formant la ou les couches précédentes n'est pas complète, autorisant la rupture de cette couche ou de ces couches au niveau de la jonction des deux parties complémentaires du moule.16.- Procédé suivant la revendication 16, caractérisé en ce que ladite rupture de la couche externe au plan de joint est favorisée par la présence d'une bague en matière inerte insérée entre les deux parties complémentaires du moule et faisant saillie vers l'intérieur du moule, ladite bague étant susceptible . d'être arrachée après ouverture du moule à la fin de la première cuisson.
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|---|---|---|---|
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-
1977
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