JPH0624859A - セラミック多孔体の製造方法 - Google Patents
セラミック多孔体の製造方法Info
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Abstract
ック多孔体を生産性良く製造する。 【構成】 内部連通空間を有する三次元網状骨格構造の
合成樹脂発泡体をセラミック泥漿に浸漬して合成樹脂発
泡体にセラミック泥漿を付着させた後、余剰泥漿を除去
し、次いで乾燥、焼成して三次元網状骨格構造のセラミ
ック多孔体を製造する方法において、余剰泥漿を除去す
る際、セラミック泥漿が付着した合成樹脂発泡体を圧縮
して余剰泥漿を絞り出した後、遠心分離により余剰泥漿
を除去する。
Description
性断熱材、厨房用グリスフィルター、触媒担体などに好
適に用いられる通気、通液抵抗の小さいセラミック多孔
体を製造する方法に関する。
り、内部連通空間を有する三次元網状骨格構造の合成樹
脂発泡体、例えばセル膜のない軟質ポリウレタンフォー
ムをセラミック泥漿に浸漬してセラミック泥漿を合成樹
脂発泡体に付着させた後、余剰泥漿を除去し、次いで乾
燥、焼成することによってセラミック多孔体を製造する
方法が知られている。このようなセラミック多孔体は、
三次元網状骨格構造を有するため、溶融金属ろ過材、通
気性断熱材、厨房用グリスフィルター、触媒担体用など
として広く使用されているが、これらの用途に使用され
るに当っては、できるかぎり通気、通液抵抗(圧力損
失)が少ないこと、言い換えれば目づまりが少ないこと
が求められる。
金属ろ過においてはろ過時間が長くなり、生産性がおち
ると共に、場合によってはろ過途中で溶融金属の温度が
下がり、金属が凝固してしまうという不都合がある。ま
た、触媒担体においては、ジーゼルエンジンパーティキ
ュレイト捕集浄化用担体として用いられる場合、目づま
りが多く、空孔部が少ないと、発生した煤で少ない空孔
部がすぐ埋まり、エンジンに過大な負担がかかり、燃費
を悪化させたり、エンジン寿命を短くしてしまうという
問題がある。
抵抗を少なくするためには上述したセラミック多孔体製
造時における合成樹脂発泡体に付着した余剰泥漿の除去
が重要であると考えられている。
ルを用いて合成樹脂発泡体を絞液する方法(特開昭51
−142162号公報)、遠心分離による方法(特開昭
59−3059号公報)、遠心分離とエアーブローを組
み合わせる方法(特開昭57−179063号公報)な
どが提案されている。
れば、得られた製品はロール面の接触表面に均一な目づ
まりが発生すると共に、合成樹脂発泡体内部にも圧縮方
向に沿って壁状の目づまりが発生してしまうという問題
がある。とりわけセル数(直線上25mm当りに並ぶ気
泡の数を平均的に表したもの)が15個以上になると目
づまり度合いが著しく、そのため通気、通液抵抗も非常
に大きくなってしまうという問題があった。
ール間隙を狭め、圧縮率を増大することが有効である
が、絞った後の泥漿の戻りなどにより、三次元網状構造
の合成樹脂発泡体の骨格表面上に泥漿の突起などが形成
したり、あるいは網目間に薄い泥漿の膜を形成したりす
るため、なお目づまりをなくす点で十分でない。また、
ロール間隙を狭めることは泥漿除去量が多くなり、その
結果合成樹脂発泡体に付着しているセラミック泥漿量が
少なくなり、得られるセラミック多孔体のかさ比重が小
さくなって、圧力損失は低いものの焼成後の強度は小さ
く、実用に耐えられないものになってしまうという問題
もあった。特に、あまりロール間隙を狭くすると、ロー
ルにより余剰泥漿を除去した後の泥漿の付着状況が、合
成樹脂発泡体の骨格表面に均一に付着しておらず、一部
付着していない部分があったり、その断面も合成樹脂発
泡体の断面(一般に三角形状)と相似形になり、断面が
丸形状に比べて骨格強度が弱く、このため、焼成後稜線
クラックや骨格欠落などの原因となっていた。
縮方法に比べ、表面目づまり、内部目づまりは減少し、
セラミック骨格は円筒形で断面も丸くなり、泥漿除去と
して理想的であるが、その反面、遠心分離方法はロール
圧縮方法に比べて泥漿除去量が多いので、含浸−遠心分
離−乾燥の操作を数回、一般的には4〜5回繰り返さな
ければならず、生産性が悪く、コストが高くなるという
問題があった。この場合、このような繰り返し工程を減
らすため、泥漿中のセラミック粉体濃度を高くし、高濃
度の泥漿で一回当りの泥漿付着量を増大させることも試
みられているが、高濃度の泥漿であるため、合成樹脂の
網目にセラミック泥漿の膜が形成されてしまい、圧力損
失の低いセラミック多孔体を得ることは困難であった。
せた方法は、上述した含浸−遠心分離−乾燥の繰り返し
工程数は基本的に変わらず、生産性を改善できるもので
はなく、特に本発明者の検討によると、遠心分離にエア
ーブローを組み合わせると、得られるセラミック多孔体
の骨格は細く、十分な強度が得られず、骨格欠落がしば
しば生じるものであった。
で、目づまりが少なく、通気、通液抵抗が小さい上、強
度の高いセラミック多孔体を生産性良く製造することが
できるセラミック多孔体の製造方法を提供することを目
的とする。
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、余剰泥漿
の除去方法として、ロールなどによる絞液方法と遠心分
離方法を組み合わせることが有効であることを知見し
た。
格構造の合成樹脂発泡体をセラミック泥漿に浸漬し、合
成樹脂発泡体にセラミック泥漿を付着させた後、余剰泥
漿を除去する際、まずロールなどにより合成樹脂発泡体
を絞液した後、遠心分離を行なうこと、この場合特に好
ましくは上記セラミック泥漿よりも低粘度の第2のセラ
ミック泥漿を用いて絞液した合成樹脂発泡体に再度セラ
ミック泥漿を付着した後に遠心分離を行なうことが有効
であり、これによってロール等を用いた絞液方法で生じ
た合成樹脂発泡体の表面及び内部の膜状目づまり部分を
簡単に除去することができ、従来の余剰泥漿除去方とし
て絞液方法を採用した場合に得られるセラミック多孔体
の圧力損失が大きいという問題点を改善することができ
ると共に、このように絞液した後、遠心分離を行なう場
合は、絞液方法で生じた合成樹脂発泡体の余剰泥漿によ
る目づまりを除去するだけで足り、合成樹脂発泡体の格
子表面に対するセラミック泥漿の付着量を十分なものに
保持できるので、得られるセラミック多孔体の強度も高
く、セラミック泥漿への合成樹脂発泡体の浸漬回数が1
回、場合によっては2回で済むことを知見したものであ
る。特に、上述したように、絞液後、再度セラミック泥
漿を付着させ、これを遠心分離して余剰泥漿を除去する
こと、しかもこの場合再度のセラミック泥漿の付着に最
初のセラミック泥漿より低粘度のものを使用することに
より、ロール等による絞液方法を採用した場合における
合成樹脂発泡体へのセラミック泥漿の不均一付着が確実
に解消され、得られるセラミック多孔体の骨格が円筒状
で断面が円形に近くなり、通気、通液抵抗が小さくなる
ことを見い出したものである。従って、絞液法と遠心分
離法とを上記のように組み合わせることにより、従来の
遠心分離法のように4〜5回のセラミック泥漿浸漬工程
が必要であるという作業の繁雑さがなく、生産性よく低
コストで目づまりの可及的に減少した低圧力損失を有す
るセラミック多孔体を製造することができ、この場合、
絞液条件、遠心分離条件を適宜制御することにより、セ
ラミック多孔体の、かさ比重や圧力損失を容易にコント
ロールすることができ、用途に見合った製品を得ること
ができることを見い出し、本発明をなすに至ったもので
ある。
三次元網状骨格構造の合成樹脂発泡体をセラミック泥漿
に浸漬して合成樹脂発泡体にセラミック泥漿を付着させ
た後、余剰泥漿を除去し、次いで乾燥、焼成して三次元
網状骨格構造のセラミック多孔体を製造する方法におい
て、余剰泥漿を除去する方法として、セラミック泥漿が
付着した合成樹脂発泡体を圧縮して余剰泥漿を絞り出
し、これを好ましくは乾燥し、再度セラミック泥漿に浸
漬してセラミック泥漿を付着させた後、遠心分離により
余剰泥漿を除去するようにしたことを特徴とするセラミ
ック多孔体の製造方法を提供する。
と、本発明のセラミック多孔体の製造に用いる合成樹脂
発泡体としては、内部連通空間を有する三次元網状骨格
構造を有すればいずれのものでも良く、例えば軟質ポリ
ウレタンフォーム、特にセル膜のない軟質ポリウレタン
フォームが好適に使用することができる。なお、セル数
としては特に制限されないが、本発明においては従来法
によれば目づまりが生じ易かった13〜30の範囲のも
のを有効に使用することができ、本発明によればかかる
セル数の大きいもの(網目の径の小さいもの)を用いて
も目づまりの小さいセラミック多孔体を得ることができ
る。
セラミック粉末を水に懸濁した液であり、通常のセラミ
ック多孔体製造に使用されているものを用いることがで
きる。泥漿特性としては、弱いチクソトロピックを示す
ものが良い。例えばセラミック粉末としては、一次粒子
から構成されているものが良く、この場合酸化物、非酸
化物の種類は問わない。二次粒子の場合は、泥漿作成時
に沈降が著しいため、チクソトロピック性を示さないと
共に、泥漿除去の際、合成樹脂発泡体の骨格に泥漿が均
一に付着しない場合が生じる。好適に使用される酸化物
セラミックとしては、例えばアルミナ、コーディライ
ト、ムライト、ジルコニアなどが挙げられ、非酸化物セ
ラミックとしては、例えば炭化ケイ素、窒化ケイ素など
が挙げられる。
ミック粉末のほか、必要に応じて木節粘土、カオリナイ
ト、磁器土などの粘土鉱物;ポリビニルアルコール、カ
ルボキシメチルセルロースなどの有機高分子;シリカゾ
ル、アルミナゾル、第1リン酸アルミニウムなどの無機
結合剤などを配合することができる。また、焼結を促進
するため、カルシウム、バリウム、リチウム、ボロンな
どの金属酸化物を焼結助剤として添加することができ
る。
度は、20℃で50〜250ポイズ、特に100〜20
0ポイズの範囲とすることが作業性の点から好ましい。
このようなセラミック泥漿に合成樹脂発泡体を浸漬し、
合成樹脂発泡体にセラミック泥漿を付着させた後、余剰
泥漿を除去する際、ロール等により合成樹脂発泡体を圧
縮して余剰泥漿を絞り出す絞液工程を経た後、更に合成
樹脂発泡体を遠心分離する遠心分離工程を行なう。
含浸により十分付着させた後、焼成後所定のかさ比重に
なるように合成樹脂発泡体を圧縮する。圧縮方法として
は、例えばロール、圧締などの方法を採用し得、ロール
を使用する時には、上記かさ比重になるようにロール間
隙を決めるが、一般的に圧縮率は10〜50%の範囲が
良く、またロール本数(対)は所定のかさ比重が得られ
れば1本以上何本でも良い。この場合、本発明において
は、このように絞液処理した後、再度合成樹脂発泡体を
第2のセラミック泥漿に浸漬し、セラミック泥漿を付着
させることが好ましいが、このように再度のセラミック
泥漿付着処理を行なう場合、上記絞液処理は焼成後のか
さ比重設定値の60〜80%になるような圧縮率で合成
樹脂発泡体を絞液することが好ましい。
なう場合、その付着量は所定かさ比重の40〜20%と
することが好ましい。このためには、第2のセラミック
泥漿として、上記最初のセラミック泥漿付着処理で用い
たセラミック泥漿よりも低粘度化したものを用いること
が好ましい。この場合、低粘度化の程度は特に制限され
ないが、最初のセラミック泥漿を1.5〜3倍に希釈し
た程度の粘度であることが好ましい。1.5倍より希釈
率が少ないような粘度では泥漿付着が多すぎる場合が生
じ、3倍より希釈率が多いような粘度では、泥漿は均一
に希釈するが、付着量が少なく、このため骨格が丸くな
らず、しかも更に泥漿に浸漬が必要になる場合が生じ
る。ここで、第2のセラミック泥漿の泥漿成分は1回目
の浸漬に使用したものと同じであっても異なってもよい
が、最初のセラミック泥漿と第2のセラミック泥漿との
成分組成が異なる場合、最初のセラミック泥漿より得ら
れるセラミックの1000℃の熱膨張係数Aと第2のセ
ラミック泥漿より得られるセラミックの1000℃の熱
膨張係数Bとの差(A−B)×100/Aが±10%以
内、より好ましくは±5%以内であることが推賞され
る。上記熱膨張係数の差が±10%の範囲を外れた場
合、焼成中熱膨張係数の差によりクラックが発生する場
合が生じる。
ラミック泥漿成分を相違させることにより、種々の特性
のセラミック多孔体を得ることができる。例えば、絞液
工程では炭化ケイ素系泥漿を用い、遠心分離工程ではム
ライト系の泥漿を用い、炭化ケイ素系セラミックからな
る骨格をムライト系セラミックで被覆することにより、
高温使用下における熱衝撃性を維持しつつ炭化ケイ素の
耐酸化性能を向上させることができる。
セラミック泥漿との成分組成を同じにすることもできる
が、この場合第2のセラミック泥漿は、最初のセラミッ
ク泥漿を上述した希釈率で希釈することにより調製する
ことができる。
皿に合成樹脂発泡体をセットし、10〜20G、特に1
3〜17Gの遠心力を5〜15秒、特に7〜10秒加え
ることにより行なうことが好ましい。10Gより遠心力
が低かったり、5秒より遠心力を加える時間が少ないと
泥漿除去の効果が生じない場合があり、一方、20Gよ
り高くしたり、15秒より遠心力を加える時間が長いと
合成樹脂発泡体がつぶれ、かえって目づまりが発生する
場合が生じる。なお、遠心分離機内にセットする場合、
合成樹脂発泡体のセル長径方向(発泡方向)を回転中心
方向に合わせることが好ましい。
加えて、絞液を終了した後、あるいは遠心分離が終了し
た後、セラミック泥漿が付着した合成樹脂発泡体に更に
圧縮空気を吹きつけ、骨格間に膜状に付着した泥漿を吹
き飛ばすことも効果的である。
セラミック泥漿が付着した合成樹脂発泡体を、通常の方
法と同様に40〜80℃で水分が除去するまで乾燥し、
次いで1200〜1500℃で焼成することにより三次
元網状構造のセラミック多孔体を得ることができる。
後の焼成前、又は焼成後に釉薬をスプレー等の方法によ
り吹きつけて付着させることにより、セラミック多孔体
の骨格を補強することができる。
は、合成樹脂発泡体が消失した三次元網状骨格構造を有
し、網目を構成している骨格形状が円筒型で、断面が丸
みを帯び、高強度で目づまりのない低圧力損失のもので
ある。
的に示すが、本発明は下記の実施例に制限されるもので
はない。なお、以下の例において部はいずれも重量部で
ある。
ナ40部、カルシア5部、カオリナイト5部に水20部
を加え、更に解膠剤としてケブラテオ0.1部、バイン
ダーとしてポリビニルアルコール3部を加え、セラミッ
ク泥漿を作成した。粘度は130ポイズであった。
泡の数が13個で長さ250×幅120×厚さ25mm
のセル膜のない三次元網状骨格構造を有する合成樹脂発
泡体を浸漬した後、間隙12mmの一対のロールに通し
て余剰泥漿を除去し、その後、60℃で6時間乾燥し
た。乾燥後の重量は185gであった。
希釈して粘度を5ポイズに調整した泥漿に上記乾燥した
合成樹脂発泡体を発泡体中の気泡が抜けるように徐々に
浸漬した。浸漬後、セラミック泥漿から引き上げ、遠心
分離機にセットし、15G、10秒間遠心力を加えて余
剰泥漿を除去した。その後、60℃で6時間乾燥した。
乾燥後の重量は307gであった。次いで1350℃で
焼成した。得られたセラミック多孔体は273gで、大
きさは長さ243×幅116×厚さ24mmであった。
比重を測定すると共に、50×50×25mmに切り出
し、管径40mm,風速10m/sで圧力損失を測定
し、また、長さ150×幅35×厚さ24mmに切り出
し、スパン120mm,クロスヘッドスピード10mm
/minで曲げ強度を測定し、更に目視により骨格形状
を観察した。結果を表1に併記する。
泥漿を作成し、この泥漿に同様の合成樹脂発泡体を浸漬
した。
間隙14mmの一対のロールに通して余剰泥漿を除去し
た後、60℃で6時間乾燥した。乾燥後の重量は225
gであった。
に希釈し、粘度を1ポイズに調整した泥漿に上記乾燥し
た合成樹脂発泡体を浸漬し、遠心分離機で実施例1と同
様に余剰泥漿を除去した後、同様に乾燥した。乾燥後の
重量は300gであった。その後1350℃で実施例1
と同様に焼成して長さ243×幅116×厚さ24mm
の270gのセラミック多孔体を得た。
1と同様に試験を行った。結果を表1に併記する。
外は実施例1と同様にセラミック泥漿を作成した。この
泥漿の粘度は5ポイズであった。
体を浸漬し、次いで泥漿が付着した合成樹脂発泡体を遠
心分離機にセットし、遠心力15G、5秒間の条件で余
剰泥漿を除去した後、乾燥した。これらの浸漬−遠心分
離−乾燥の操作を更に3回繰り返した。なお、最後の1
回は、上記泥漿に水を加えて粘度を1ポイズに調整して
浸漬した。
×幅117×厚さ24mmの265gのセラミック多孔
体を得た。得られたセラミック多孔体について実施例1
と同様に試験を行った。結果を表1に併記する。
外は実施例1と同様にセラミック泥漿を調整した。この
セラミック泥漿の粘度は160ポイズであった。
体を浸漬し、泥漿が付着した合成樹脂発泡体をロール間
隙14mmの一対のロールに通し、余剰泥漿を除去し
た。
長さ245×幅115×厚さ24mmの270gのセラ
ミック多孔体を得た。得られたセラミック多孔体につい
て実施例1と同様に試験を行った。結果を表1に併記す
る。
れたセラミック多孔体は、遠心分離によって得られたも
の(比較例1)、ロール圧縮によって得られたもの(比
較例2)に比べ、圧力損失が低く、かつ曲げ強度が大き
いことが認められる。
イト10部に水25部を加え、更に解膠剤としてゲブラ
チオ0.1部、バインダーとしてポリビニルアルコール
3部を加え、粘度150ポイズのセラミック泥漿を作成
した。この泥漿に直線上25mm当たりに並ぶ気泡の数
が9個で、長さ250×幅120×厚さ25mmのセル
膜のない三次元網状骨格構造を有する合成樹脂発泡体を
浸漬した後、間隙12mmの一対のロールに通して余剰
泥漿を除去し、その後60℃で6時間乾燥した。乾燥後
の重量は190gであった。なお、このセラミック泥漿
を焼成することによって得られるセラミックの熱膨張係
数は4.9×10-6(1000℃)であった。
0部に水35部を加え、更に解膠剤としてゲブラチオ
0.1部、バインダーとしてポリビニルアルコール3部
を加え、粘度8ポイズのセラミック泥漿を作成した。な
お、このセラミック泥漿を焼成することによって得られ
るセラミックの熱膨張係数は5.2×10-6(1000
℃)である。
合成樹脂発泡体を発泡体中の気泡が抜けるように徐々に
浸漬した。浸漬後、セラミック泥漿から引き上げ、遠心
分離機にセットし、実施例1と同条件で余剰泥漿を除去
した。その後、60℃で6時間乾燥した。乾燥後の重量
は315gであった。
ラミック多孔体は281gであり、大きさは長さ248
×幅118×厚さ25mmであった。このセラミック多
孔体の圧力損失及び曲げ強度を実施例1と同様に測定
し、更に目視により骨格形状を観察した。また、耐酸化
性を評価するため、長さ150×幅35×厚さ25mm
に切り出し、1400℃の電気炉に100時間放置し、
放置後の曲げ強度を測定した。結果を表2に示す。
よれば、通気、通液抵抗が低く、強度も十分なセラミッ
ク多孔体を生産性良く製造することができる。
Claims (6)
- 【請求項1】 内部連通空間を有する三次元網状骨格構
造の合成樹脂発泡体をセラミック泥漿に浸漬して合成樹
脂発泡体にセラミック泥漿を付着させた後、余剰泥漿を
除去し、次いで乾燥、焼成して三次元網状骨格構造のセ
ラミック多孔体を製造する方法において、余剰泥漿を除
去する方法として、セラミック泥漿が付着した合成樹脂
発泡体を圧縮して余剰泥漿を絞り出した後、遠心分離に
より余剰泥漿を除去するようにしたことを特徴とするセ
ラミック多孔体の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の方法において、余剰泥漿
を除去する方法として、セラミック泥漿が付着した合成
樹脂発泡体を圧縮して余剰泥漿を絞り出した後、乾燥
し、再度第2のセラミック泥漿に浸漬してセラミック泥
漿を付着させ、次いで遠心分離により余剰泥漿を除去す
るようにしたことを特徴とするセラミック多孔体の製造
方法。 - 【請求項3】 第2のセラミック泥漿が、最初のセラミ
ック泥漿より低粘度のものである請求項2に記載の方
法。 - 【請求項4】 最初のセラミック泥漿から得られるセラ
ミックの熱膨張係数Aと第2のセラミック泥漿から得ら
れるセラミックの熱膨張係数Bとの差(A−B)×10
0/Aが±10%以内にある請求項2又は3に記載の方
法。 - 【請求項5】 第2のセラミック泥漿が最初のセラミッ
ク泥漿を水で希釈したものである請求項3又は4に記載
の方法。 - 【請求項6】 最初のセラミック泥漿の配合成分と第2
のセラミック泥漿の配合成分とが互いに異なるものであ
る請求項2乃至4のいずれか1項に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19917992A JP3287019B2 (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | セラミック多孔体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP19917992A JP3287019B2 (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | セラミック多孔体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0624859A true JPH0624859A (ja) | 1994-02-01 |
| JP3287019B2 JP3287019B2 (ja) | 2002-05-27 |
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ID=16403465
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19917992A Expired - Fee Related JP3287019B2 (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | セラミック多孔体の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3287019B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1245549A2 (en) | 2001-03-28 | 2002-10-02 | Asahi Glass Company Ltd. | Process for preparing silicate porous product |
| CN113134893A (zh) * | 2020-01-20 | 2021-07-20 | 西部宝德科技股份有限公司 | 一种高温烟气净化用陶瓷纤维滤管的制备方法 |
-
1992
- 1992-07-02 JP JP19917992A patent/JP3287019B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| EP1245549A2 (en) | 2001-03-28 | 2002-10-02 | Asahi Glass Company Ltd. | Process for preparing silicate porous product |
| CN113134893A (zh) * | 2020-01-20 | 2021-07-20 | 西部宝德科技股份有限公司 | 一种高温烟气净化用陶瓷纤维滤管的制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3287019B2 (ja) | 2002-05-27 |
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