JPH09141101A - メタノール合成触媒 - Google Patents
メタノール合成触媒Info
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- JPH09141101A JPH09141101A JP7304232A JP30423295A JPH09141101A JP H09141101 A JPH09141101 A JP H09141101A JP 7304232 A JP7304232 A JP 7304232A JP 30423295 A JP30423295 A JP 30423295A JP H09141101 A JPH09141101 A JP H09141101A
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- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
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- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素及び一酸化炭素を主成分とするガスより
メタノールを合成する触媒に関する。 【解決手段】 少なくとも銅、亜鉛、アルミニウム及び
ジルコニウムの各酸化物を含有し、さらにガリウム、マ
ンガン、インジウムの一種以上の金属酸化物を含有して
なるメタノール合成触媒。
メタノールを合成する触媒に関する。 【解決手段】 少なくとも銅、亜鉛、アルミニウム及び
ジルコニウムの各酸化物を含有し、さらにガリウム、マ
ンガン、インジウムの一種以上の金属酸化物を含有して
なるメタノール合成触媒。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は水素(H2 )及び一
酸化炭素(CO)を主成分とするガスよりメタノールを
合成する触媒に関する。
酸化炭素(CO)を主成分とするガスよりメタノールを
合成する触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】メタノール合成触媒の開発研究は古くか
ら行われており、酸化亜鉛−酸化クロム、酸化銅−酸化
亜鉛などの組成を有する触媒を共沈法などで調製してい
る。とりわけ、酸化銅−酸化亜鉛−酸化アルミニウム及
び/又は酸化クロムよりなる三元または四元系触媒が高
いメタノール合成活性を有しており、広く用いられてい
る。一方、メタノールはMTBE(メチルターシャリー
ブチルエーテル)、ガソリン、石油化学中間製品、さら
に水素、一酸化炭素、都市ガスの製造などの原料とし
て、また燃料用としても今後ますます需要が多くなると
考えられ、全世界にて大型のメタノール合成プラントが
建設される見通しである。また、現在メタノールは天然
ガスの水蒸気改質反応によって製造される水素及び一酸
化炭素を主成分とするガスを原料として、上記三元また
は四元系触媒などと接触させることにより製造されてい
る。
ら行われており、酸化亜鉛−酸化クロム、酸化銅−酸化
亜鉛などの組成を有する触媒を共沈法などで調製してい
る。とりわけ、酸化銅−酸化亜鉛−酸化アルミニウム及
び/又は酸化クロムよりなる三元または四元系触媒が高
いメタノール合成活性を有しており、広く用いられてい
る。一方、メタノールはMTBE(メチルターシャリー
ブチルエーテル)、ガソリン、石油化学中間製品、さら
に水素、一酸化炭素、都市ガスの製造などの原料とし
て、また燃料用としても今後ますます需要が多くなると
考えられ、全世界にて大型のメタノール合成プラントが
建設される見通しである。また、現在メタノールは天然
ガスの水蒸気改質反応によって製造される水素及び一酸
化炭素を主成分とするガスを原料として、上記三元また
は四元系触媒などと接触させることにより製造されてい
る。
【0003】前記の三元または四元系触媒以外に、酸化
銅−酸化亜鉛−酸化マンガンよりなる触媒(特公昭56
−9376号公報)、酸化銅−酸化亜鉛−酸化ケイ素よ
りなる触媒(特公昭63−39287号公報)、酸化銅
−酸化亜鉛−酸化ガリウムよりなる触媒(特開平6−3
12138号公報)などが提案されているが、メタノー
ル合成活性が低く、さらに寿命も十分であると言い難い
ため、高性能なメタノール合成触媒の開発が待ち望まれ
ている。
銅−酸化亜鉛−酸化マンガンよりなる触媒(特公昭56
−9376号公報)、酸化銅−酸化亜鉛−酸化ケイ素よ
りなる触媒(特公昭63−39287号公報)、酸化銅
−酸化亜鉛−酸化ガリウムよりなる触媒(特開平6−3
12138号公報)などが提案されているが、メタノー
ル合成活性が低く、さらに寿命も十分であると言い難い
ため、高性能なメタノール合成触媒の開発が待ち望まれ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】酸化銅−酸化亜鉛−酸
化アルミニウム及び/又は酸化クロムからなる触媒はメ
タノール合成活性は高いが、活性が経時的に低下すると
いう問題があり、酸化銅−酸化亜鉛−酸化マンガン、酸
化銅−酸化亜鉛−酸化ケイ素、酸化銅−酸化亜鉛−酸化
ガリウムよりなる触媒は、前述したようにメタノール合
成活性が低く、さらに寿命も十分であるとは云えないと
いう問題がある。本発明は上記技術水準に鑑み、高活性
で、かつ耐久性にも優れたメタノール合成触媒を提供し
ようとするものである。
化アルミニウム及び/又は酸化クロムからなる触媒はメ
タノール合成活性は高いが、活性が経時的に低下すると
いう問題があり、酸化銅−酸化亜鉛−酸化マンガン、酸
化銅−酸化亜鉛−酸化ケイ素、酸化銅−酸化亜鉛−酸化
ガリウムよりなる触媒は、前述したようにメタノール合
成活性が低く、さらに寿命も十分であるとは云えないと
いう問題がある。本発明は上記技術水準に鑑み、高活性
で、かつ耐久性にも優れたメタノール合成触媒を提供し
ようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは既存のメタ
ノール合成触媒の性能を上回る触媒の開発研究を鋭意実
施した結果、メタノール合成活性の最も重要な役割をす
る銅を高分散化させ、かつ活性低下の小さいメタノール
合成触媒を見い出し、本発明を完成するに至った。すな
わち、本発明は水素及び一酸化炭素を主成分とする合成
ガスからメタノールを合成する触媒として、少なくとも
銅、亜鉛、アルミニウム及びジルコニウムの各酸化物を
含有し、さらにガリウム(Ga)、マンガン(Mn)、
インジウム(In)の一種以上の金属酸化物を含有して
なることを特徴とするメタノール合成触媒を提供するも
のである。
ノール合成触媒の性能を上回る触媒の開発研究を鋭意実
施した結果、メタノール合成活性の最も重要な役割をす
る銅を高分散化させ、かつ活性低下の小さいメタノール
合成触媒を見い出し、本発明を完成するに至った。すな
わち、本発明は水素及び一酸化炭素を主成分とする合成
ガスからメタノールを合成する触媒として、少なくとも
銅、亜鉛、アルミニウム及びジルコニウムの各酸化物を
含有し、さらにガリウム(Ga)、マンガン(Mn)、
インジウム(In)の一種以上の金属酸化物を含有して
なることを特徴とするメタノール合成触媒を提供するも
のである。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明のメタノール合成触媒の好
ましい組成比(原子比)はCu:Zn:Al:Zr:α
=100:10〜200:1〜20:1〜20:1〜2
0である。ここで、αはGa、Mn、Inの一種以上の
金属を示す。
ましい組成比(原子比)はCu:Zn:Al:Zr:α
=100:10〜200:1〜20:1〜20:1〜2
0である。ここで、αはGa、Mn、Inの一種以上の
金属を示す。
【0007】以下、本発明のメタノール合成触媒の製造
方法の一例を更に詳述する。先ず、沈殿剤水溶液を保温
し:攪拌しながらGa、Mn、Inの一種以上の金属及
びAl、ZnとZrの各金属塩を含んだ水溶液を滴下し
て沈殿物を析出させ、滴下後次にCu塩を含んだ水溶液
を滴下して沈殿物を生成する。なお滴下終了時のpHが
4以上で、滴下した金属イオンがほとんど全て沈殿物と
して析出する。
方法の一例を更に詳述する。先ず、沈殿剤水溶液を保温
し:攪拌しながらGa、Mn、Inの一種以上の金属及
びAl、ZnとZrの各金属塩を含んだ水溶液を滴下し
て沈殿物を析出させ、滴下後次にCu塩を含んだ水溶液
を滴下して沈殿物を生成する。なお滴下終了時のpHが
4以上で、滴下した金属イオンがほとんど全て沈殿物と
して析出する。
【0008】沈殿剤水溶液はアルカリ溶液であり、通
常、0.1〜10M濃度のNa2 CO 3 水溶液、NaH
CO3 水溶液、NaOH水溶液、K2 CO3 水溶液、N
H3 水溶液などが用いられ、とりわけNa2 CO3 水溶
液が好ましい。また、沈殿を生成する際の溶液の温度を
15〜90℃の範囲に保つことが好ましい。
常、0.1〜10M濃度のNa2 CO 3 水溶液、NaH
CO3 水溶液、NaOH水溶液、K2 CO3 水溶液、N
H3 水溶液などが用いられ、とりわけNa2 CO3 水溶
液が好ましい。また、沈殿を生成する際の溶液の温度を
15〜90℃の範囲に保つことが好ましい。
【0009】さらに、Cu、Zn、Al、Zr及びG
a、Mn、Inの各金属塩は硝酸塩、塩化物、硫酸塩、
酢酸塩の形で0.01〜1.0M濃度の水溶液として用
い、とりわけ硝酸塩として用いられるのが好ましい。ま
た、滴下時間、熟成時間は特に触媒のメタノール合成活
性に影響はないが、均一に金属イオンが分散し沈殿物が
析出する条件であればよく、通常滴下時間:1分〜3時
間、熟成時間:1分〜3時間の範囲で実施される。得ら
れた沈殿物は種々の結晶種を有するが、アルカリ金属イ
オンや陰イオンを十分洗浄除去した後、200〜400
℃の範囲で焼成することによりメタノール合成触媒を得
る。
a、Mn、Inの各金属塩は硝酸塩、塩化物、硫酸塩、
酢酸塩の形で0.01〜1.0M濃度の水溶液として用
い、とりわけ硝酸塩として用いられるのが好ましい。ま
た、滴下時間、熟成時間は特に触媒のメタノール合成活
性に影響はないが、均一に金属イオンが分散し沈殿物が
析出する条件であればよく、通常滴下時間:1分〜3時
間、熟成時間:1分〜3時間の範囲で実施される。得ら
れた沈殿物は種々の結晶種を有するが、アルカリ金属イ
オンや陰イオンを十分洗浄除去した後、200〜400
℃の範囲で焼成することによりメタノール合成触媒を得
る。
【0010】本発明の触媒を用いることにより、メタノ
ール合成反応の原料の合成ガスとして、H2 とCOまた
はH2 とCOとCO2 を含有するガスを使用し、圧力:
200kg/cm2 G以下、温度:100〜300℃の
範囲で、長期的に、かつ安定した性能でメタノールを合
成することができる。
ール合成反応の原料の合成ガスとして、H2 とCOまた
はH2 とCOとCO2 を含有するガスを使用し、圧力:
200kg/cm2 G以下、温度:100〜300℃の
範囲で、長期的に、かつ安定した性能でメタノールを合
成することができる。
【0011】
【実施例】以下の実施例にて、本発明をさらに具体的に
説明し、本発明触媒の効果を明らかにするが、本発明の
本質を損なわない限り実施例の記載には制限されるもの
ではない。
説明し、本発明触媒の効果を明らかにするが、本発明の
本質を損なわない限り実施例の記載には制限されるもの
ではない。
【0012】(実施例1)炭酸ナトリウム:2.5mo
lを水:2リットルに溶かし60℃で保温する。このア
ルカリ水溶液を溶液Aとする。硝酸亜鉛:0.18mo
lと硝酸アルミニウム:0.03mol、オキシ硝酸ジ
ルコニウム:0.015mol及び硝酸ガリウム:0.
015molを水:600ccに溶かし、60℃に保温
し、この酸性溶液を溶液Bとする。さらに、硝酸銅:
0.3molを水:300ccに溶かして60℃に保温
し、この酸性溶液を溶液Cとする。
lを水:2リットルに溶かし60℃で保温する。このア
ルカリ水溶液を溶液Aとする。硝酸亜鉛:0.18mo
lと硝酸アルミニウム:0.03mol、オキシ硝酸ジ
ルコニウム:0.015mol及び硝酸ガリウム:0.
015molを水:600ccに溶かし、60℃に保温
し、この酸性溶液を溶液Bとする。さらに、硝酸銅:
0.3molを水:300ccに溶かして60℃に保温
し、この酸性溶液を溶液Cとする。
【0013】先ず、攪拌しながら溶液Aに溶液Bを30
分にわたって均一に滴下し懸濁液を得る。次に、溶液C
を前記懸濁液に30分にわたって一定速度で滴下し、沈
殿物を得る。滴下後、2時間の熟成を行い、次に沈殿物
のろ過及びNaイオン、NO 3 イオンが検知されないよ
う洗浄する。さらに100℃24時間乾燥し、その後3
00℃、3時間焼成することによりメタノール合成触媒
を得る。この触媒を触媒1とする。
分にわたって均一に滴下し懸濁液を得る。次に、溶液C
を前記懸濁液に30分にわたって一定速度で滴下し、沈
殿物を得る。滴下後、2時間の熟成を行い、次に沈殿物
のろ過及びNaイオン、NO 3 イオンが検知されないよ
う洗浄する。さらに100℃24時間乾燥し、その後3
00℃、3時間焼成することによりメタノール合成触媒
を得る。この触媒を触媒1とする。
【0014】(実施例2)B液に硝酸亜鉛:0.3mo
l、硝酸アルミニウム:0.05mol、オキシ硝酸ジ
ルコニウム:0.03mol、硝酸インジウム:0.0
3molを使用する以外は実施例1と同様の調製方法で
メタノール合成触媒を調製した。この触媒を触媒2とす
る。さらに、B液に硝酸亜鉛:0.15mol、硝酸ア
ルミニウム:0.015mol、オキシ硝酸ジルコニウ
ム:0.015mol、硝酸マンガン:0.015mo
lを、またB液に硝酸亜鉛:0.15mol、硝酸アル
ミニウム:0.006mol、オキシ硝酸ジルコニウ
ム:0.006mol、硝酸ガリウム:0.006mo
lを使用する以外は実施例1と同様に調製し、触媒3、
触媒4を得た。
l、硝酸アルミニウム:0.05mol、オキシ硝酸ジ
ルコニウム:0.03mol、硝酸インジウム:0.0
3molを使用する以外は実施例1と同様の調製方法で
メタノール合成触媒を調製した。この触媒を触媒2とす
る。さらに、B液に硝酸亜鉛:0.15mol、硝酸ア
ルミニウム:0.015mol、オキシ硝酸ジルコニウ
ム:0.015mol、硝酸マンガン:0.015mo
lを、またB液に硝酸亜鉛:0.15mol、硝酸アル
ミニウム:0.006mol、オキシ硝酸ジルコニウ
ム:0.006mol、硝酸ガリウム:0.006mo
lを使用する以外は実施例1と同様に調製し、触媒3、
触媒4を得た。
【0015】(実施例3)実施例1の触媒1と同様の組
成の溶液A、B、Cを用いて、溶液BとCの混合液を溶
液Aに滴下したこと以外は、実施例1と同様の方法で触
媒5を得た。
成の溶液A、B、Cを用いて、溶液BとCの混合液を溶
液Aに滴下したこと以外は、実施例1と同様の方法で触
媒5を得た。
【0016】(実施例4)B液に硝酸亜鉛:0.15m
ol、硝酸アルミニウム:0.009mol、オキシ硝
酸ジルコニウム:0.006mol、硝酸ガリウム:
0.006mol、硝酸マンガン:0.006molを
使用する以外は実施例1と同様の調製方法でメタノール
合成触媒を調製した。この触媒を触媒6とする。さら
に、B液に硝酸亜鉛:0.15mol、硝酸アルミニウ
ム:0.009mol、オキシ硝酸ジルコニウム:0.
006mol、硝酸マンガン:0.006mol、硝酸
インジウム:0.006molを使用する以外は実施例
1と同様の調製方法でメタノール合成触媒を調製した。
この触媒を触媒7とする。
ol、硝酸アルミニウム:0.009mol、オキシ硝
酸ジルコニウム:0.006mol、硝酸ガリウム:
0.006mol、硝酸マンガン:0.006molを
使用する以外は実施例1と同様の調製方法でメタノール
合成触媒を調製した。この触媒を触媒6とする。さら
に、B液に硝酸亜鉛:0.15mol、硝酸アルミニウ
ム:0.009mol、オキシ硝酸ジルコニウム:0.
006mol、硝酸マンガン:0.006mol、硝酸
インジウム:0.006molを使用する以外は実施例
1と同様の調製方法でメタノール合成触媒を調製した。
この触媒を触媒7とする。
【0017】(比較例)実施例1の調製方法において、
オキシ硝酸ジルコニウムを添加せずに、かつ硝酸ガリウ
ムまたは硝酸アルミニウムを添加しなかったこと以外は
同様の方法で、組成がCuO−ZnO−Al2 O3 (C
u:Zn:Al=100:60:10)の触媒8とCu
O−ZnO−Ga2 O3 (Cu:Zn:Ga=100:
60:10)の触媒9を調製した。また実施例1の調製
方法において、硝酸アルミニウム、オキシ硝酸ジルコニ
ウム及び硝酸ガリウムの代わりに、シリカゾルまたは硝
酸マンガンを用いたこと以外は同様の方法で、組成がC
uO−ZnO−SiO2 (Cu:Zn:Si=100:
60:10)の触媒10とCuO−ZnO−MnOx
(Cu:Zn:Mn=100:60:10)の触媒11
を調製した。
オキシ硝酸ジルコニウムを添加せずに、かつ硝酸ガリウ
ムまたは硝酸アルミニウムを添加しなかったこと以外は
同様の方法で、組成がCuO−ZnO−Al2 O3 (C
u:Zn:Al=100:60:10)の触媒8とCu
O−ZnO−Ga2 O3 (Cu:Zn:Ga=100:
60:10)の触媒9を調製した。また実施例1の調製
方法において、硝酸アルミニウム、オキシ硝酸ジルコニ
ウム及び硝酸ガリウムの代わりに、シリカゾルまたは硝
酸マンガンを用いたこと以外は同様の方法で、組成がC
uO−ZnO−SiO2 (Cu:Zn:Si=100:
60:10)の触媒10とCuO−ZnO−MnOx
(Cu:Zn:Mn=100:60:10)の触媒11
を調製した。
【0018】(実験例1)実施例1〜4、比較例にて得
られた触媒1〜11のメタノール合成反応の活性評価試
験を下記表1に示す条件にて行った。
られた触媒1〜11のメタノール合成反応の活性評価試
験を下記表1に示す条件にて行った。
【0019】
【表1】
【0020】触媒は16〜28メッシュに整粒したもの
を2ccマイクロリアクタに充填し、H2 3%/N2 ベ
ースガスにて還元処理した後、原料ガスを供給し初期活
性評価を行った。各触媒の初期活性評価結果を表2に示
す。
を2ccマイクロリアクタに充填し、H2 3%/N2 ベ
ースガスにて還元処理した後、原料ガスを供給し初期活
性評価を行った。各触媒の初期活性評価結果を表2に示
す。
【0021】
【表2】 なお、反応生成物は全てメタノールと水であった。表2
に示すように、本発明にて調製した触媒は従来触媒8〜
11に比べてメタノール合成活性が高いことがわかっ
た。
に示すように、本発明にて調製した触媒は従来触媒8〜
11に比べてメタノール合成活性が高いことがわかっ
た。
【0022】(実験例2)初期活性評価に供した触媒
1、触媒8を耐久性試験用触媒に供した。反応条件は反
応圧力以外は実験例5と同様とし、活性結果を表3に示
す。
1、触媒8を耐久性試験用触媒に供した。反応条件は反
応圧力以外は実験例5と同様とし、活性結果を表3に示
す。
【0023】
【表3】 なお、反応生成物は全てメタノールと水であった。表3
に示すように、本発明にて調製した触媒は従来触媒に比
べてメタノール合成活性が高く、かつ耐久性に優れてい
ることが判明した。
に示すように、本発明にて調製した触媒は従来触媒に比
べてメタノール合成活性が高く、かつ耐久性に優れてい
ることが判明した。
【0024】
【発明の効果】本発明のメタノール合成触媒はメタノー
ル合成活性が高く、かつ長期にわたって活性維持ができ
るので、効率よくメタノールを合成することができる。
ル合成活性が高く、かつ長期にわたって活性維持ができ
るので、効率よくメタノールを合成することができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 少なくとも銅、亜鉛、アルミニウム及び
ジルコニウムの各酸化物を含有し、さらにガリウム、マ
ンガン、インジウムの一種以上の金属酸化物を含有して
なることを特徴とするメタノール合成触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30423295A JP3510406B2 (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | メタノール合成触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30423295A JP3510406B2 (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | メタノール合成触媒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09141101A true JPH09141101A (ja) | 1997-06-03 |
| JP3510406B2 JP3510406B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=17930599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30423295A Expired - Fee Related JP3510406B2 (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | メタノール合成触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3510406B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001097905A (ja) * | 1998-12-07 | 2001-04-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | メタノールの製造方法 |
| WO2017118573A1 (en) * | 2016-01-07 | 2017-07-13 | Total Research & Technology Feluy | Process for methanol synthesis using an indium oxide based catalyst |
| US20220111354A1 (en) * | 2018-11-29 | 2022-04-14 | Jawaharlal Nehru Centre For Advanced Scientific Research | Catalyst and process of preparing the same |
| CN117160443A (zh) * | 2023-08-11 | 2023-12-05 | 南京理工大学 | 一种用于二氧化碳加氢制甲醇的铟锰复合催化剂、制备方法及其应用 |
| CN117654520A (zh) * | 2022-08-24 | 2024-03-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种多元金属氧化物催化剂及其制备方法和应用 |
-
1995
- 1995-11-22 JP JP30423295A patent/JP3510406B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001097905A (ja) * | 1998-12-07 | 2001-04-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | メタノールの製造方法 |
| WO2017118573A1 (en) * | 2016-01-07 | 2017-07-13 | Total Research & Technology Feluy | Process for methanol synthesis using an indium oxide based catalyst |
| US10676416B2 (en) | 2016-01-07 | 2020-06-09 | Total Raffinage Chimie | Process for methanol synthesis using an indium oxide based catalyst |
| US20220111354A1 (en) * | 2018-11-29 | 2022-04-14 | Jawaharlal Nehru Centre For Advanced Scientific Research | Catalyst and process of preparing the same |
| CN117654520A (zh) * | 2022-08-24 | 2024-03-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种多元金属氧化物催化剂及其制备方法和应用 |
| CN117654520B (zh) * | 2022-08-24 | 2026-01-02 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种多元金属氧化物催化剂及其制备方法和应用 |
| CN117160443A (zh) * | 2023-08-11 | 2023-12-05 | 南京理工大学 | 一种用于二氧化碳加氢制甲醇的铟锰复合催化剂、制备方法及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3510406B2 (ja) | 2004-03-29 |
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|---|---|---|---|
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