JPS6381133A - 接着剤 - Google Patents

接着剤

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JPS6381133A
JPS6381133A JP62180229A JP18022987A JPS6381133A JP S6381133 A JPS6381133 A JP S6381133A JP 62180229 A JP62180229 A JP 62180229A JP 18022987 A JP18022987 A JP 18022987A JP S6381133 A JPS6381133 A JP S6381133A
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polyepoxide
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urethane
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JP62180229A
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アニル・ビー・ゴール
ハーベイ・ジエイ・リチャード
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J175/00—Adhesives based on polyureas or polyurethanes; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J175/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins

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  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

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】 産業上の利用分野 本発明は2成分型接着剤に関し、さらに詳しくは各成分
が重力による流動特性を有し、イソシアナート・プレポ
リマーとポリエポキシド樹脂から成る第1の成分と;ポ
リオール、ジーまたはトリー第一アミンまたは第二アミ
ン、ウレタンおよび/またはイソシアナ−ト触媒および
エポキシド硬化触媒の混合体からなる硬化性の第2の成
分から成る2成分型接着剤、および該接着剤の調製法お
よび硬化法に関する。
従来の技術 2成分型ウレタン接着剤は、例えば米国特許第3、71
4.127号;第3.812,003号、第3,886
.122号;第3,935,051号;および第4,4
44,976号に開示されているように技術的に周知で
あって、プラスチック接着物のような基材を接着するた
めに広く使用されている。他の接着剤よフもウレタン接
着剤を選ぶのは、そルらの結合強度、可とう性、化学的
不活性、等の優れた特性に基いている。かかる従来のウ
レタン接着剤は高温(約204℃)での耐熱性が悪いこ
とも知られている。
発明が解決しようとする問題点 鉛直表面に塗布したときの無だれ性(流動しない又は滴
下しない性質)と高耐熱性を有する2成分型ウレタン接
着剤は、先行技術においてこれまで開示されていない。
本発明は1985年2月19日付けの米国特許出願箱7
02.706号の改良である。それらの改良は2成分の
保存安定性、2成分の混合時に直ちに生じる優れた無だ
れ性を含み、これらおよび他の改良は、硬化性成分にウ
レタン/イソシアヌシートオよびエポキシ硬化触媒を含
有させることによって得られる。
他の接着剤よりもウレタン接着剤を選ぶのは、一般にウ
レタン接着剤の優れた可とり性、結合強度、化学的不活
性、等に基いている。これらウレタン組成物のいくつか
と、2成分型接着剤におけるそれらの使用が上記の米国
特許に報告されている。一般に、従来のポリウレタンを
主成分とした接着剤は重力流動性、高粘性の2成分系で
あって、第1の成分はイソシアナート・プレポリマーか
らなり、第2の成分はイソシアナート基を含まないポリ
ヒドロキシ化合物、少量のジーまたはトリー第一アミン
または第二アミン、および所定のウレタン触媒の混合物
からなる。上記2成分を混合することによって生成され
たポリウレタンは、ポリイソシアナートとポリアミドと
の直ぐに生じる初反応と、それに続くポリイソシアナー
トによるポリオールの硬化によって無だれ(nonsa
g)性を提供する。上記重合反応に基〈従来の接着剤は
耐熱性が劣シ、一般に204℃(40o:p)近停の高
温に30分以上さらすと接着性が失われることが知られ
ている。繊維ガラス補強プラスチックの自動車用組立物
におけるような接着剤の挙動は高耐熱性を必要とする場
合があるから、先行技術のウレタン接着剤はかかる高温
用には不適当であることがわかっている。
間即点を解決するための手段 本発明の主目的は、(り各々が良好な保存安定性を有す
る2成分の各々が重力流動をすること、(2)特に鉛直
な表面上で2成分の混合時に直ちにたれない(流動しな
い)こと、(3)非臨界的混合比をもつこと、(4)可
とり性をもつこと、(5)適当な室温でのポット・ライ
フ(又はオーブン・タイム)を有し、かつ接着剤混合体
の適当な高温における硬化時間が速いこと、および(6
)接着剤を基材に塗布し、試料を硬化した後に高はく離
強度およびラップせん断結合強度を有すること、のよう
な所望の性質の外に、著しく優れた熱安定性(高耐熱性
)を有するポリウレタンを主成分とした接着剤を提供す
ることである。
我々は上記特性の全てを満たす2成分型ポリウレタン系
接着剤組成物を開発した1本発明の2成分型接着剤系は
、(A)少量のポリ(アルキレン・オキシド)ジオール
と当量を基準にして過剰(l水酸基当シ2当量以上のN
GO)のポリイソシアナートの反応圧よって得られた重
力流動性イソシアナート・プレポリマーと、本質的に水
酸基を含まないジエポキシド樹脂の少量(プレポリマー
の重量を基準にして2〜30重量%)およびそれらのプ
レポリマーを混和した第1の成分(該第1の成分は任意
にタルク、カオリン、酸化アルミニウム、   “シリ
カ、金属および金属酸化物、等を充てんすることができ
る)と;(B)ポリオール(ポリエーテル・ポリオール
またはポリエステル・ポリオールが望ましい)と、ウレ
タン触媒およびエポキシ硬化触媒と共に少量(0,2〜
5重量%)のジーまたはトリー第一または第二アミン基
を含有する分子の混合体からなる安定な重力流動性、硬
化特性の第2の成分からなる。この第2の成分は任意で
あるがタルク、シリカ、カオリン、酸化アルミニウム、
金属および金属酸化物、等の充てん材を充てんすること
ができる。
望ましいウレタン触媒はトリエチレン・ジアミン、N 
I N’ I N’−トリス−(ジメチルアミノプロピ
ル)ヘキサヒドロトリアジンのような第三アミン、ジカ
ルボン酸ジブチルスズ、カプリル酸第一スズのような有
機スズ触媒、カリウム・オクトエイト、鉄アセチル・ア
セトナート、亜鉛アクトエート(又はカプリル酸亜鉛)
、ニッケル・アセチル・アセトナート、およびそれらの
混合物、等を含む。エポキシ硬化触媒は第三アミン、イ
ミダゾリン、テトラ・アルキル・アンモニウム・ノ1ラ
イドのようなオニウム塩類、チタン酸塩、ホウ素トリフ
ルオライド−アミン錯体、塩化リチウム、フェノール樹
脂、およびそれらの混合体、等を含む。
使用スるウレタン触媒およびエポキシ硬化触媒の各々の
量は必要なオープン・タイムおよび硬化時間に依存し、
硬化成分の0.05〜8重量%である。
本発明に有用なポリエポキシドは単量体または重合体、
飽和または不飽和、脂肪族、脂環式、芳香族または複素
環式にすることができる、そしてそれらは必要ならば、
エポキシ基の外に、例えばエテル基、ハロゲン原子、等
のような仲の置換基と置換することができる。
本発明の実施に適当な典型的なエポキシ成分は米国特許
第2,500,600号および第2.324,483号
に開示されているものを含む。
本発明においては、1つ以上のエポキシド等価を有する
1、2−エポキシ化合物、すなわち式の基を1つ以上含
む化合物が望ましい。
1.2−エポキシド基は末端または内部にある。
特に適当な末端1,2−エポキシド基は、1,2−エポ
キシ・エチル基または1.1−エポキシ・プロピル基で
ある。後者は酸素原子に結合する、すなわちそれらはグ
リシジル・エーテルまたはグリシジル・エステル基であ
る。内部エポキシド基をもった化合物は一般に脂肪族連
鎖または脂環式リングに1.2−エポキシド基を含む。
内部エポキシ基を含有するエポキシ化合物としては、適
当なエポキシ化ジオレフィン、ジエン、または環状ジエ
ン、例えば1,2,5.6−ジェポキシ・ヘキサン、1
.2,4.5−ジェポキシ・シクロヘキサン、ジシクロ
ペンタジェン・ジエボキシド、シヘンテン・ジエポキシ
ド、ビニル・シクロヘキサン・ジエポキシド、エポキシ
化ジオレフィン不飽和カルボン酸エステル、例えばメチ
ル−9,10,12,13−ジェポキシ・ステアレイト
または6,7,10.11−ジェポキシヘキサデカン−
1,16−ジカルボン酸のジメチル・エステルがある。
さらに、エポキシ化モノ−、ジー、またはポリ−エステ
ルおよび少なくとも2つの1,2−エポキシ化基が結合
している少なくとも1つの脂環式5−メンパートまたは
6−メンパート・リングを含有するポリアセタールがあ
る。
本発明に使用できるポリエポキシドの種類は、ハロゲン
含有エポキシドまたはジハロヒドリン、例、t ハエピ
クロロヒドリン、エビブロモヒドリン、3−クロロ−1
,2−エポキシ・オクタン等と、多価フルコールまたは
多価フェノールを反応させることによって得られるエポ
キシ・ポリエーテルである。
本発明に有用なポリイソシアナートは、1分子当シ少な
くとも2つのイソシアナート基を有する有機イソシアナ
ートを含む、それらのポリイソシアナートは低分子量、
高分子量または中間分子量のものにすることができ、広
範囲の有機ポリイソシアナートを挙げることができる0
例えば、エチレン・ジイソシアナート、トリメチレン・
ジイソ    “シアナート、ドデカメチレン・ジイソ
シアナート、ヘキサメチレン・ジイソシアナート、ヘキ
サメチレン・ジイソシアナート・トリマー、テトラエチ
レン・ジイソシアナート、ペンタメチレン・ジイソシア
ナート、プロピメン−1,2−ジイソシアナート、1.
4−ジイソシアナート・シクロヘキサン、シクロペンテ
ン−1,3−ジイソシアナート、p−フェニレン・ジイ
ソシアナート、1−メチル・フェニレン−2,4−ジイ
ソシアナート、ナフタレン−1,4−ジイソシアナート
、トルエン・ジイソシアナート、ジフェニル−4,4−
ジイソシアナート、ベンゼン−1,2,4−トリイソシ
アナート、キシレン−1,4−ジイソシアナート、キシ
レン−1,3−ジイソシアナート、4゜4−ジフェニレ
ン・メタン・ジイソシアナート、464−ジフェニレン
・プロパン・ジイソシアナート、1,2,3.4−テト
ライソシアナート・ブタン、ブタン−1,2,3−)ジ
イソシアナート、ポリメチレン・ポリフェニル・イソシ
アナート、および米国特許第3,350,362号およ
び第3382215号に完全に開示されている少なくと
も2つ以上のインシアナート官能性を有する他のポリイ
ソシアナートが含まれる。全ての種類のイソシアナート
・プレポリマーを含む事実上重合体であるポリイソシア
ナートは本発明に含まれる。
本発明に有用なポリオールは1分子当り少なくとも2つ
の水酸基を有し30〜5000の範囲内の当量を有する
ものを含む。特定のポリオールはブタン・ジオール、シ
クロヘキサン・ジメタツール、トリプロピレン・グリコ
ール、アミド・ジオール、ウレタン・ジオール、ポリ(
テトラメチレン・エーテル)ジオール、ポリ(プロピレ
ン・エーテル)ポリオールのようなポリエーテル・ポリ
オール、ポリエステル・ポリオール、等を含む。
ポリヒドロキシ・ポリエーテルが適当であって、1分子
当り少なくとも2つの水酸基を有するものが望ましい。
ポリヒドロキシ・ポリエーテルは。
エチレン・オキシド、プロピレン・オキシド、ブチレン
・オキシド、テトラヒドロフラン、スチレン・オキシド
またはエビクロロヒドリン自体の重合、またはエチレン
・グリコール、プロピレン・グリコール、トリメチロー
ル・プロパンおよび4゜4′−ジヒドロキシ、ジフェニ
ル、プロパンのような他の物質への付加重合によって調
製される。水酸基を有するポリブタジェン並びに並びに
他の既知水酸基含有ビニル付加重合体を使用することが
できる。
本発明によシ、ポリウレタンの生成に周知の種類の水酸
基含有ポリエステル、ポリチオエーテル、ポリアセター
ル、ポリカルボン酸塩またはポリエステルアミドも使用
可能である。
混合した接着剤に迅速なチキソトロピーを強めて無だれ
挙動を与えるために使用する第一または第ニジ−または
トリーアミンは、弐HzNRNH2(式中のRは炭素原
子2〜5oを有する炭化水素または炭化水素エーテル基
である)を有するものである、例えばエチレン・ジアミ
ン、等およびピペラジンおよびおよびその誘導体、例え
ばアミノエチル・ピペラジン、等である。
可塑剤、酸化防止剤、着色剤、顔料、等のような添加物
も2成分の片方または両方に含ませることができる。
重力流動性の2成分を含む本発明の接着剤組成物は、広
範囲の基材、例えば繊維ガラス補助プラスチック、金属
、木材、等およびそれらの組合せ体に優れた接着性を示
すと共に、約204℃で1時間以上の高熱焼付はサイク
ルに耐えうる。2成分の(A)と(B)は、全イソシア
ナート官能性:成分のヒドロキシおよびエポキシ官能性
の和が0.8:1〜3:15望ましくは0.9:1〜0
5:lの当量比になるように混合して接着剤を生成する
。
本発明は次の代表的な実施例によってさらに説明する。
実施例 例1 約6ケ月以上の長いシェルフ・ライフ(貯蔵寿命)を有
するイソシアナート・プレポリマーは、80℃で液体の
メチレン・ビス(フェニル・イソシアナート)(NCo
轟量=t44)x1s!j。
59.9のエチレン・オキシド・キャップド・ポリ  
 ”(プロピレン・オキシド)ジオール(水酸基at−
soo)と、28.31iの液体のビスフェノール−A
のジグリシジル・エーテル(エポキシ当量=180〜1
90)と、62.3.9のアルミナ処理カオリン(商品
名Kaophi 18) を混合することによって得た
混合物132.1と混合することによって調製した。
例2 イソシアナート・プレポリマーは、分子量が2000で
エチレン・オキシドでキャップしたポリ(プロピレン・
オキシド)ジオール43バ重量部をオリゴマーのメチレ
ン・ビス(フェニル・インシアナー))(NCO官能性
= 2.7 ) 132.5重量部と反応させ、続いて
液体のメチレン・ビス(フェニル・インシアナート)(
NCO官能性=2、 t ) z a、 7重量部およ
び乾燥メルク充てん材238重量部と混合することによ
って調製した。
このイソシアナート・プレポリマーをビスフェノールA
の液体グリシジル・エーテル20重量%およびタルク5
重量%と混合させた。
例3 硬化性成分は、ポリ(プロピレン・オキシド)テトラオ
ール(水酸基当量=450)53重量部およびエチレン
・オキシドでキャップしたポリ(プロピレン・オキシド
)テトラオール(水酸基数= 453 ) 28. a
重量部をトルエン・ジイソシアナート1. ta s重
量部と反応させ、続いて発煙シリカ(商品名Aeros
il 200) 5.3重量部、ピペラジン1.51重
量部、トリエチレン・ジアミン0.4重量部およびホウ
素トリフルオライド−エチルアミン錯体2重量部と混合
することによって調製した。
例4 硬化性成分は、エチレン・オキシドでキャップしたポリ
(プロピレン・オキシド)トリオール(水酸基当量=1
167)53重量部をトルエン・ジイソシアナート’2
.95重量部と反応させ、続いてエチレン・オキシド・
キャップド・ポリ(プロピレン・オキシド)テトラオー
ル(水酸基当量=450)を混合することによって調製
した。得られた混合体に乾燥カオリン充てん材41.8
重量部を充てんし、鉄(II+)アセチル・アセトナー
ト012重量部6カグリル酸第一スズ0.064重量部
およびピペラジン1.54重量部を混合した。
例5 硬化性成分は、メチル・トリアルキル(a8−c、。)
塩化アンモニウム触媒(5herex Chemioa
1社の商品名Adogen 464 ) 06重41%
を実施例4の硬化性成分と混合することによって調装し
た。
例6 以下の実症例全体に使用する接着材および接着剤の一般
的な調製方法を以下に説明する。2成分は室温で不活性
雰囲気下において適当な重量に混合した。得られた接着
剤混合体は、基材の5M0(a ocmx t ocI
rLx 2. s mの寸法を有するシート成形コンパ
ウンド)を横断する。、9scML(%in)のビード
の形で基材に付加した。その基材は最初に乾燥したぽろ
または塩化メチレンを含むぼろでぬぐって清浄にした。
o、7am(aomlz)の最終グルーラインの厚さを
得るために直径0.76 mの数個のガラス・ビーズを
接着剤の上に散布した後、別のラミネート・シートを2
.54crrL重ねて最初のシートの上に置いた。それ
らの試料は、接着剤がゲル化するまで(一般に10〜6
0分)室温で接触圧力下に保持し、次に140’C(2
85:F)の炉内に30分間入れて後硬化させた。試験
試料はこれらの硬化試料から2.54crrL幅のスト
リップに切断した。
それぞれの試験に対して少なくとも3試料のセットを使
用して次の試験を行った: (A)  室温におけるせん断強度試験(B)204℃
でさらに1時間後焼付けして、室温でのせん断強度の試
験 (C)204℃で1時間後焼付けし、82℃でのせん断
強度の試験 (D)96.6℃の水中に24時間浸せき後、室温にお
けるせん断強度 (g)s4s℃の水中に7日間浸せき後、54.5℃に
おけるせん断強度 (F1204℃で後焼付けし、54.5℃の水中に  
  □7日間浸せきした後、54.5℃におけるせん断
強度。
例7 実施例1のプレポリマー23.51iと実施例5の硬化
性成分25.2 /iを1分間混合して無だれ性の接着
剤混合体を得た。この混合体を繊維ガラス強化プラスチ
ック・パネルの上に塗布した、そして実施例の結合方法
に従った。ラップせん断ボンド試験の結果は、204℃
で1時間の後焼付はサイクルの後でも良好な接着性を示
した、それらを第1表に示す。
第   1   表 I         A           475
  DL*2         A         
  450  DL3         A     
      460  DL4         E 
          340 8B**5      
   B           440 8B6   
      B           275 8B7
         D           455 
 DL8         D           
225  SB9          D      
      290 8B註 *:DLは基材のはく離
が生じたことを意味する。
**:SBは基材の破断を意味する。
例8 無だれ性の接着剤ペーストを得るべく、実施例1のプレ
ポリマー259を実施例4の硬化性成分と混合した。地
膚塗のしてないSMCに塗布して、硬化接着剤を試験し
た。最も苛酷な試験後でも良好な接着性を示した結果を
第2表に示す。
第   2   表 I        A           595 
  DL2  A  548 DL 3  A  510 DL 4        A           490 
  DL5        B           
442  DL6        B        
   512  DL7        B     
      348  DL8        B  
         532  DL9  B  485
 DL 10 0 460 DL 11        C452DL 12  C395DL 13 0 388 FT* 14  F  318 DL 15        F           228
  DL16  F  292 DL 17  F  315 DL 18  F  235 DI 註 *:FTは基材における表面繊維の引裂きを意味す
る。
例9 実施例2のプレポリマー成分40.9と実施例3の硬化
性成分1011を混合して、無だれ性の接着性ペースト
を得た(該プレポリマーと該硬化性成分の重量比は4:
l)、そしてそれを実施例6の方法に従ってSMGK塗
布し、接着させた。同様に、実施例6のプレポリマー6
agを実施例3の硬化性成分10g(重量比は6:1)
と混合して、接着剤としての試験をした。これらの試験
結果を第3表に示す。
第   3   表

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(A)イソシアナート・プレポリマーと、本質的に
    水酸基を含まないポリエポキシドの混 合体、および (B)ポリオール、ウレタン硬化触媒およびエポキシ硬
    化触媒の混合体、 の混合体から成ることを特徴とする接着剤。 2、前記(A)のイソシアナート・プレポリマーが、ポ
    リ(アルキレン・オキシド)ジオールと、当量を基準に
    して過剰のポリイソシアナートとの反応によって得られ
    たものである特許請求の範囲第1項に記載の接着剤。 3、(A)のポリエポキシドが、式 ▲数式、化学式、表等があります▼ の基を1個以上含有する化合物である特許請求の範囲第
    2項に記載の接着剤。 4、(A)のポリエポキシドが、重量を基準にしてイソ
    シアナート・プレポリマーの2〜30重量%存在する特
    許請求の範囲第3項に記載の接着剤。 5、(B)のウレタン触媒が、トリエチレン・ジアミン
    、N,N,N−トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキ
    サヒドロトリアジン、ジブチルスズ、ジカルボキシレー
    ト、カプリル酸第一スズ、およびそれらの混合物からな
    る群から選んだものである特許請求の範囲第4項に記載
    の接着剤。 6、前記エポキシ硬化触媒が、第三アミン、イミダゾリ
    ン、テトラアルキル・アンモニウム・ハライド、チタネ
    ート、トリフッ化ホウ素−アミン錯体、塩化リチウム、
    フェノール樹脂およびそれらの混合体からなる群から選
    んだものである特許請求の範囲第5項に記載の接着剤。 7、(B)のポリオールが、1分子当り少なくとも2つ
    の水酸基を有し、かつ30〜5,000の当量を有する
    特許請求の範囲第6項に記載の接着剤。 8、(A)のイソシアナート・プレポリマーがメチレン
    ・ビス(フェニル・イソシアナート)とポリ(プロピレ
    ン・オキシド)ジオールの反応生成物であり、ポリエポ
    キシドがビスフェノールAのジグリシジル・エーテルで
    ある特許請求の範囲第7項に記載の接着剤。 9、(B)のポリオールが過剰のポリ(プロピレン・オ
    キシド)テトラオールとトルエン・ジイソシアナートの
    反応生成物であり、ウレタンの触媒がトリエチレン・ジ
    アミンであり、エポキシ硬化剤がトリフッ化ホウ素−エ
    チルアミン錯体である特許請求の範囲第7項に記載の接
    着剤。 10、(B)がメチル・トリアルキル・アンモニウム・
    クロライド・エポキシ硬化触媒も含む特許請求の範囲第
    10項に記載の接着剤。 11、第1の基材の少なくとも1つの面に、(A)イソ
    シアナート・プレポリマーと本質的に水酸基を含まない
    ポリエポキシドの混合体、および(B)ポリオール、ウ
    レタン硬化触媒およびエポキシ硬化触媒の混合体からな
    る接着剤を塗布する工程、前記表面を第2の基材の表面
    と接触させて、前記接着剤を硬化させる工程からなるこ
    とを特徴とする積層構造物の製造方法。 12、前記基材は繊維強化プラスチック、金属、木材お
    よびそれらの組合せからなる群から選ぶ特許請求の範囲
    第12項に記載の構造物。 13、前記基材が繊維ガラス強化ポリエステル・パネル
    である特許請求の範囲第13項に記載の構造物。
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