JPH02501221A - 気体およびアルコールの回収方法 - Google Patents

気体およびアルコールの回収方法

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JPH02501221A JP63507488A JP50748888A JPH02501221A JP H02501221 A JPH02501221 A JP H02501221A JP 63507488 A JP63507488 A JP 63507488A JP 50748888 A JP50748888 A JP 50748888A JP H02501221 A JPH02501221 A JP H02501221A
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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】 およびアルコールの口 。
余朋!口到股 l豆Δ立互 本発明は、熱感応性の有機リン含有試薬の混合物から、アルコールを除去する方 法を記述している。この方法では、硫化水素もまた除去される。
λ吸旦圧翌 リン酸のイオウ含有塩が調製され得ることは、米国特許第4、263.150号 (これは、クラリン(C1ason)らに対し、1981年4月21日に発行さ れた)から知られている。ジアルキルホスホロジチオ酸塩を得るための類似の方 法はまた、カルリンにより1981年12月29日に発行された米国特許第4. 308.154号に見いだされる。このジアルキルホスホロジチオ酸のイオウ含 有塩は、典型的には、三硫化リンのような物質と、ジアルキルホスホロジチオ酸 中のアルキル基に対応するアルコールとを接触させることにより、調製される。
典型的には、このアルコールは過剰に用いられ、反応を通じて運搬され、そして 、このジアルキルホスホロジチオ酸が対応する金属塩に転化された後に、最終的 には回収される。硫化水素は、副生成物として最初の反応混合物中に存在する。
ジアルキルホスホロジチオ酸の金属塩の調製には、水の生成を伴う。ジアルキル ホスホロジチオ酸を、例えば、酸化亜鉛で中和することにより、この中和反応か ら水が生成する。
過剰のアルコールの除去を助けるために、この反応混合物の蒸気処理もまた使用 される。しかしながら、この水は、次いで、除去されたアルコールを不純にする 。この蒸気方法の効果は、この反応混合物にさらに水を導入することにある。そ れゆえ、このジアルキルホスホロジチオ酸の中和、および蒸気処理は、塩100 部あたり約5部の水まででなされる。
水(起源が何であれ)、アルコールおよび硫化水素の存在により、この方法にお ける種々の困難な点がある。いずれの過剰のアルコールも、水から除去すること は困難である。共沸条件が存在する場合には、非常な困難を伴うことなく、水か ら残留アルコールを除去することは不可能である。逆に、アルコールと結合した 水の一部が、アルコールの除去後にて残留しそうであるという点で、問題点もま た存在する。ジアルキルホスホロジチオ酸塩の最大の用途は潤滑剤にあるので、 最終生成物中に水を入れることは望ましくない。通常、ここで記述のように、水 が混入されて処理された低級アルコールは、反応器に直接戻され、より多くのジ アルキルホスホロジチオ酸が生成する。水で湿潤した低級アルコールは、再使用 され得ず、そして工業的に乾燥可能ではない。過剰の硫化水素ガスからは硫化亜 鉛が形成され、それにより、無機塩を存在させるだけでなく、所望の亜鉛塩への 転化の損失をも引き起こす。
多環状のアルコールを回収するために、薄層エバポレーターを使用することが提 案されている。先行技術は、1981年4月21日にジョンソン(Johnso n)らにより発行された米国特許第4、263.103号に報告されている。熱 安定性のアルコールに関する類似の技術は、1977年6月24日に発行された 米国特許第4、198.276号に見いだされる。デニーベ(Dube>は、1 980年6月24日に発行された米国特許No、 4.209.471号にて、 液体−液体抽出方法は、薄層方法やバッチ蒸留方法を用いるより好ましいことを 述べている。後者の方法は、生成物の安定性に問題があり、かつ高真空を必要と するからである。
有機物質の薄層エバポレーションに用いるために、種々の装置が公知である。こ のような装置は、以下の表題の再版文献に記述されている: “薄層エバポレー ターにおける滞留時間の制御” (これは、ウィドマー(Widier )およ びギガ−(Giger)により、 工“およびプロセスエi(Chemical  andProcess Engineering)にて、1970年11月1 9日に最初に印刷された)。エバポレーション方法および装置のさらなる開示は 、以下の表題の文献に見いだされる: “攪拌された薄層エバポレーター” ( これは、化笠工i(Chemical Engineering)にて、196 5年9月13日に最初に出版された)。
通常、薄層エバポレーター中の油溶性成分の処理は、室温(20℃)にて、非常 に粘性のある物質や、さらには固体物質の上でさえ、行われる。本発明では、こ の発明に従って処理されるジアルキルホスホロジチオ酸や過剰のアルコールは、 通常、−40℃の温度にて、液状物質である。
本発明は、ジアルキルホスホロジチオ酸を中和して対応する塩にする前にて、こ の酸から過剰のアルコールを分離することに関係する。水の除去を高めるための 、乾燥窒素を吹き込むことは、回避されるほうがよい。アルコールの水による不 純化が避けられる。高級アルコールを除去するための蒸気処理は、なされない。
硫化水素ガスが分離され、回収され得る。最終生成物中の霧状の水もまた、最小 にされる。
この明細書および請求の範囲を通じて、他に指示がなければ、パーセントおよび 比は重量基準であり、温度は摂氏であり、そして圧力はにPaゲージである。こ こでの比やパーセントは例示であり、組み合わされ得る。ここで引用される参考 文献が本発明に関連する範囲まで、それらの内容は、ここに包含される。
穴1ヱと」且 本発明は、アルコールと次式のリン化合物との混合物から、アルコールを回収す る方法を記述する:(R’O) (R2o)p (s) SHここで R1およ びR2は、それぞれ、脂肪族基または芳香族基である。この混合物は、約20° C〜約115°Cの温度ま゛で予備加熱され、その後、この混合物を、実質的に 硫化水素を生成することなくこのリン化合物からアルコールを実質的に除去する のに充分な時間にわたり、約り0℃〜約180℃の温度に急速に調整する。
本発明のさらなる局面は、硫化水素と次式のリン化合物との混合物から、硫化水 素を除去する方法にある:(RIO)(R20)P(S)SH ここで、R1およびR2は、それぞれ、1個〜約lO個の炭素原子を有する脂肪 族基である。この混合物は、約り0℃〜約115℃の温度に予備加熱され、その 後、この混合物を、実質的に追加の硫化水素を生成することなくこのリン化合物 から硫化水素を実質的に分離するのに充分な時間にわたり、約り0℃〜約180 ℃の温度に急速に調整する。
聚災Δ1風呈翌皿 本発明の二置換ホスホロジチオ酸は、以下の方法で調製される。式(R’O)  (R20)P(S)SRの二置換ジチオリン酸を調製するために、三硫化リンの ような物質が、アルコールと縮合される。R1およびR2の意味は、このアルコ ールのヒドロカルビル残基である。本発明では、R1およびR2は、それぞれ、 好都合には、脂肪族基または芳香族基、あるいは両者の混合物である。
三硫化リンとアルコールとの反応過程において、反応生成物の完全な形成を保証 するために、過剰のアルコールを用いることが都合よい。典型的には、二置換ジ チオリン酸を調製するのに必要な化学量論量に対して、10%〜12%過剰のア ルコール、好ましくは20%を越えない量で過剰のアルコールが利用される。こ のアルコールは、この混合物中において、1%〜20%のレベルで、ここで好都 合に除去される。このアルコールの除去は、最初に存在していた過剰のアルコー ルの約80重量%〜100重量%のレベルで、効果的に行われる。
本発明で利用され得るアルコールは、いかなる鎖長のものでもよい。しかしなが ら、このアルコールは、好ましくは脂肪族であり、最も好ましくはアルキルであ る。本発明のR1およびR2の好ましい起源としてのアルコールは、1個〜約l O個の炭素原子(好ましくは、3個〜約8個の炭素原子)を有する分岐状または 直鎖のアルコールである。R1およびR2の特に好ましい意味は、以下のアルコ ールの使用に由来する:イソプロピルアルコール、インオクチルアルコール、ア ミルアルコール、イソブチルアルコール、メチルペンチルアルコール、または2 −エチルヘキシルアルコール。使用され得る芳香族基には、フェノール、クレゾ ール、またはアルキル化フェノールが包含され、典型的には、このアルキルフェ ノールのアルキル部分に約1個〜約15個の炭素原子を有するアルキルフェノー ルが包含される。
本発明の本質は、本発明の要旨において記述したようなリン化合物と、過剰のア ルコールおよび/または硫化水素との混合物を、約り0℃〜約115℃の温度( 好ましくは、約り8℃〜約110℃の温度)まで処理し、その後、この混合物を 、80″C−180℃の温度(好ましくは、約り05℃〜約160℃の温度)に 急速に調整することにある。“調整”という用語を使用する際には、温度の調整 が上向きになされ、できるだけ急速な基準で行われることが、一般的に理解され るべきである。しかしながら、温度を低温に調整すること、および以下で述べる 本発明の好ましい装置に関する局面において、アルコールおよび/または硫化水 素をリン化合物から分離するために、真空条件を利用することは、本発明の装置 パラメーターの範囲内である。
本発明で使用するのに好ましい装置は、薄層エバポレーターまたは払拭層(wi ped film)エバポレーターである。薄層エバポレーターと払拭層エバポ レーターとの間の基本的な相違は、薄層エバポレーターが、ブレードを用いる間 に、この物質の薄層をエバポレーターの壁土に残すのに対して、後者は、実質的 に生成物が存在しないようにエバポレーターの壁を擦ることにある。薄層エバポ レーターまたは払拭層エバポレーターのいずれもが本発明で利用され得るが、薄 層エバポレーターを用いる方が好ましい。薄層エバポレーターおよび払拭層エバ ポレーターの両方は、エバポレーターの壁土で生成物去するという付加的な機能 を果たす。
本発明に由来の過剰のアルコール、および/または硫化水素は、共に有効な副生 成物である。このアルコールは、追加の二置換ジチオリン酸塩を調製するべく、 再循環され得る。
これに対して、硫化水素は、このガスを必要とする他のプロセスに利用され得る 。
以下は、攪拌薄層エバポレーターに関する記述である。攪拌薄層エバポレーター は、金属表面の一方の面に熱を供給しながら、他方の面で液体の薄層またはフィ ルムを展開するように設計されている。この装置の独特の特徴は、薄層それ自体 ではな(、むしろこの層を生成し攪拌するための機械的な攪拌装置にある。
この機械的な攪拌は、高粘度の液体、懸濁した固体を有する液体(すなわち、い わば、均一に湿潤した下降層エバポレーターの熱表面を保つことができないほど (この状態は、表面枯渇(surface starving)と呼ばれている )、わずかな液体速度となってしまうような液体)の処理を可能にする。この攪 拌は、“標準的な”エバポレーターと比較されるとき、複雑な液体流パターンを 生じる。重力またはポンプ機構から生じる通常の流れは、液体層を突っ切って進 む攪拌器のブレードの作用により、非常に複雑になる。この層の厚さは、好都合 には約1.0+nm〜約5 amであり、好ましくは約1.25 m+a〜約2 .5 amである。このエバポレーターは、典型的には、9.1〜12.2メ一 トル/秒(30〜40フィート/秒)の速度で回転しているユニット上に、回転 シャフトに結合した4つのノンスフレイピングブレード(non−scrapi ng blade)を有するように、構成される。このエバポレーターは、生成 物の性質や垂直方向の液体流速により決定される領域長を有するような、湾曲し た波を押し出す。2.5 c+*−10,1c+a (1〜4インチ)の領域長 が典型的である。この湾曲した波と隣接して、非常に乱れた“しぼり領域”と、 それに続く“静かな”領域がある;こ03つの段階のサイクルは、垂直ローター に結合した次のブレードによって、繰り返される。
この回転ブレードにより誘起されるエネルギーは、主として、液体内の内部摩擦 または乱流により、消費される。市販の装置では、このエネルギーは、およそ0 .16w/平方センチ〜0.32w/平方センチ(150〜300 v、/平方 フィート)である。これは、929平方センチ(1平方フイート)の表面を有す る内径0.635 am (174インチ)の管を通して、3.66〜7.31 メ一トル/秒(12〜24フィート/秒)で流れる液体の圧力低下に等しい。
これらの類似の速度は、蓄熱交換器内の実際の速度よりかなり高(、このことは 、攪拌薄層エバポレーターにおける高い熱移動値を説明している。
攪拌は、液体乱流以外の薄層装置において、有益である。
このブレードは、金属の熱移動表面上における液体の均一な分布を確実にする; これらのブレードは、液体がエバポレーターを流れ下るにつれて、液体の流れを 排除する;かなりの〉 9断効果により、生成物の見かけの粘度が減少し、それゆえ、内部の熱移動や物 質移動が向上する。たいていの場合、液体と壁との間の熱移動により、薄層装置 のサイズや効率が決定される。
多くの応用において、層側の熱移動速度が高いことによる低い壁温度は、重要で ある。熱媒体と、80″C〜100℃の液体との間の温度変化に伴って、生成物 側の壁温度は、通常、液体の沸点を10°C〜20°C越えるにすぎない。比較 してみると、熱移動壁に高温の個所が発生する可能性のある同様の場合、下降層 エバポレーターは、この沸点より20℃〜40℃高い生成物側温度を有し得る。
攪拌薄層エバポレーターの多くの応用では、熱移動ではなく物質移動が、装置の サイズや容量を決定する。脱臭、低沸点物質の減圧除去、および脱水は、物質移 動の制御方法である。揮発成分は、層内において界面に移動し、次いで、蒸発し なければならない。この層内における揮発成分の移動は、分子拡散または渦拡散 により、行われる。分子拡散(これは、薄層状の流れにおいてのみ、可能性があ る)は、非常にゆっくりしており、この層状液体の粘度の増加と共に、直線的に 減少する。渦拡散は、この層に乱流を加えることにより、影響を受けて増加し得 る。攪拌薄層エバポレーターにおける拡散率の値は、10−’平方メートル/秒 、または分子拡散率の1,000〜io、 ooo倍のオーダーである。
攪拌薄層ユニットにおける高い処理−移動速度は、この装置で化学反応を行う際 の重要な利点である。この特定の高い熱移動領域は、反応温度の正確な制御を可 能にする。また、高い物質移動速度は、揮発性の反応生成物を形成する反応を容 易にする。生成物を除去することにより、この反応の平衡が、所望の物質へさら に転化させる方向にシフトするからである。
攪拌薄層エバポレーターでの向流の液体−蒸気流は、減圧除去効率または分別効 率を増す“還流効果”を生じ得る。並流の液体−蒸気流は、この効果を完全に消 すように考えられる。内部の分離器や冷却器を用いると、蒸気や液体流は完全に 分離され、そしてこれが還流効果を消すことに注意すべきである。蒸気流中に濃 縮された液体を集めて除く場合には、この分離器は、この濃縮された物質と均衡 を保って、この液体を排出するように設計される。向流の液体−蒸気流のこの“ 分別効果”は、直留ポットの1プレート効率より、およそ0.25〜0.5理論 プレート良好である。
アルコールとリンおよび/または硫化水素との混合物の温度(この温度では、ア ルコールおよび/または硫化水素の分離が行われる)の滞留時間は、典型的には 約5秒〜約io分、好ましくは約lO秒〜約1分、最も好ましくは約12秒〜約 25秒である。後で述べる圧力条件下において、先の時間では、典型的には、こ の混合物中に存在するアルコールの約80重量%〜100重量%が除去され、好 ましくは、未反応のアルコール混合物の約85%〜約100%が除去される。こ の硫化水素の実質的に完全な除去はまた、本発明の方法で行われる。もちろん、 このリン化合物を分解して、アルコールおよび/または追加の硫化水素を生成す ることは望ましくない。
ここでの真空の適用は、典型的には0.26 KPa〜13.3 KPa (2 +n+nHg−100mmHg)の範囲、好ましくは0.93 KPa〜4 K Pa (7mmHg−30mmHg)の範囲である。この真空の適用により、硫 化水素および未反応アルコールの収量は、実質的に増加することが見いだされて いる。真空を用いることにより、リン化合物をさらに分解することなく、アルコ ールおよび硫化水素を除去することが可能になる。
合衆国には、攪拌薄層装置の5つの主要な生産業者があるニブロー−ノックス( Blav−4nox)のパフロバク(Buflovak)部門、ケメトロン(C hew+etron)のボテーター(Votator)部門、ルヮ(Luva) 、コント0 (Kontro)、およびフォードラ−(Pfaudler)。
以下は、本発明の提案される実施例である。
(以下余白) 大玉[ ジイソオクチルジチオリン酸、インオクチルアルコール、および硫化水素ガスを 含有する供給流は、先に記述したように得られる。この成分は、91.8: 8  : 0.2の各重量比を有する。
この反応混合物は、約110°Cの温度で維持される。
薄層エバポレーターLuva” (モデル番号L210−1600−15)が使 用される。蒸留器の壁とローターブレードとの間の間隔は、1゜8 mmに設定 される。このエバポレーターは、166℃の比較的均一な熱分布系に設定される 。このエバポレーターは、硫化水素や過剰のインオクチルアルコールの上部での 除去のために、備えられている。ジイソオクチルジチオリン酸、過剰のインオク チルアルコール、および硫化水素は、次いで、3.3kg/分の速度で、このエ バポレーターに充填される。この硫化水素は、この組成物の1.8 mm厚の降 下層から急速に蒸留していることが観察される。この組成物の流れの前面が蒸留 器の流路の中間点に達する前に、実質的に全ての硫化水素が除去される。過剰の インオクチルアルコールは、生成物がエバポレーターの回収容器に達する時点ま でに、実質的に完全に除去される。このエバポレーターは、ジイソオクチルジチ オリン酸が底部で除去され、そしてさらなる処理のために取り除かれ得るように 装備されている。このジイソオクチルジチオリン酸が回収容器から除去される時 点で、 それは約166℃の温度であることがわかり、すぐに冷却される。この ジイソオクチルジチオリン酸の分解は観察されない。
2−エチルヘキシル、イソブチル、アミル、またはメチルペンチルを包含する種 々のアルコールを用いて、実質的に同様の結果が得られる。本発明のさらなる変 形は、払拭層エバポレーターを利用することである。ここでは、蒸留壁とスフレ イピングブレード(scraping blade)との間には、実質的に空間 はない。
国際調査報告 国際調査報告 US 8802746 SA 24296

Claims (42)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.アルコールと次式のリン化合物との混合物からアルコールを回収する方法で あって: (R1O)(R2O)P(S)SH ここで、R1およびR2は、それぞれ、脂肪族基または芳香族基であり、該混合 物は、約20℃〜約115℃の温度まで予備加熱され、その後、該混合物を、実 質的に硫化水素を生成することなく該リン化合物からアルコールを実質的に分離 するのに充分な時間にわたり、約80℃〜約180℃の温度に急速に調整する。
  2. 2.請求の範囲第1項に記載の方法であって、R1およびR2は、それぞれ、約 1個〜約10個の炭素原子を有する。
  3. 3.請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記の急速な加熱は、約5秒〜約 10分間で行われる。
  4. 4.請求の範囲第1項に記載の方法であって、R1およびR2の少なくとも一方 はイソオクチルである。
  5. 5.請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記予備加熱は、約28℃〜約1 10℃でなされ、る。
  6. 6.請求の範囲第1項に記載の方法であって、R1およびR2の少なくとも一方 はアミルである。
  7. 7.請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記混合物は、約105℃〜約1 60℃の温度に急速に加熱される。
  8. 8.請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記混合物は、前記の急速な加熱 工程の間に、機械的に撹拌される。
  9. 9.請求の範囲第1項に記載の方法であって、R1およびR2の少なくとも一方 はイソブチルである。
  10. 10.請求の範囲第1項に記載の方法であって、R1およびR2の少なくとも一 方はメチルペンチルである。
  11. 11.請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記の急速な調製工程は、払拭 層エバポレーター内で行われる。
  12. 12.請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記アルコールは、約1重量% 〜約20重量%で、前記混合物中に存在する。
  13. 13.請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記R1およびR2は、それぞ れ、約3個〜約8個の炭素原子を有する。
  14. 14.請求の範囲第1項に記載の方法であって、R1およびR2は、共に脂肪族 基である。
  15. 15.請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記芳香族基は、フェノール、 クレゾール、およびアルキルイ化フェノールに対応する。
  16. 16.請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記リン化合物から前記アルコ ールを分離する間に、真空が適用される。
  17. 17.請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記の急速な加熱工程は、前記 混合物の降下層上で行われる。
  18. 18.請求の範囲第17項に記載の方法であって、前記降下層は、約1.25〜 約5mmの厚さである。
  19. 19.請求の範囲第1項に記載の方法であって、R1およびR2の少なくとも一 方は2−エチルヘキシルである。
  20. 20.請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記の急速な加熱工程は、約1 0秒〜約1分間でなされる。
  21. 21.請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記の急速な加熱工程の間に、 前記混合物から除去されたアルコールは、該混合物中に最初に存在していた未反 応のアルコールの約80重量%〜約100重量%である。
  22. 22.請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記の急速な加熱工程は、薄層 エバポレーターで行われる。
  23. 23.硫化水素と次式のリン化合物との混合物から、硫化水素を除去する方法で あって: (R1O)(R2O)P(S)SH ここで、R1およびR2は、それぞれ、1個〜約10個の炭素原子を有する脂肪 族基であり、該混合物は、約20℃〜約115℃の温度まで予備加熱され、その 後、該混合物を、実質的に追加の硫化水素を生成することなく該リン化合物から 硫化水素を実質的に分離するのに充分な時間にわたり、約80℃〜約180℃の 温度に急速に調整する。
  24. 24.請求の範囲第23項に記載の方法であって、R1およびR2は、それぞれ 、約1個〜約10個の炭素原子を有する。
  25. 25.請求の範囲第23項に記載の方法であって、前記の急速な加熱は、約5秒 〜約10分間で行われる。
  26. 26.請求の範囲第23項に記載の方法であって、R1およびR2の少なくとも 一方はイソオクチルである。
  27. 27.請求の範囲第23項に記載の方法であって、前記予備加熱は、約28℃〜 約110℃でなされれる。
  28. 28.請求の範囲第23項に記載の方法であって、R1およびR2の少なくとも 一方はアミルである。
  29. 29.請求の範囲第23項に記載の方法であって、前記混合物は、約105℃〜 約160℃の温度に急速に加熱される。
  30. 30.請求の範囲第23項に記載の方法であって、前記混合物は、前記の急速な 加熱工程の間に、機械的に撹拌される。
  31. 31.請求の範囲第23項に記載の方法であって、R1およびR2の少なくとも 一方はイソブチルである。
  32. 32.請求の範囲第23項に記載の方法であって、R1およびR2の少なくとも 一方はメチルペンチルである。
  33. 33.請求の範囲第23項に記載の方法であって、前記の急速な加熱工程は、払 拭層エバポレーター内で行われる。
  34. 34.請求の範囲第23項に記載の方法であって、前記の急速な加熱工程は、前 記混合物の降下層上で行われる。
  35. 35.請求の範囲第23項に記載の方法であって、R1およびR2の少なくとも 一方は2−エチルヘキシルである。
  36. 36.請求の範囲第23項に記載の方法であって、前記の急速な加熱工程は、約 10秒〜約1分間でなされる。
  37. 37.請求の範囲第23項に記載の方法であって、前記の急速な加熱工程は、薄 層エバポレーター内で行われる。
  38. 38.請求の範囲第23項に記載の方法であって、R1およびR2は、それぞれ 、約3個〜約8個の炭素原子を有する。
  39. 39.請求の範囲第23項に記載の方法であって、R1およびR2は、共に脂肪 族基である。
  40. 40.請求の範囲第23項に記載の方法であって、前記芳香族基は、フェノール 、クレゾール、およびアルキル化アェノールに対応する。
  41. 41.請求の範囲第23項に記載の方法であって、前記リン化合物から前記硫化 水素を分離する間に、真空が適用される。
  42. 42.請求の範囲第34項に記載の方法であって、前記降下層は、約1.25〜 約5mmの厚さを有する。
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