(57)【要約】【課題】ヘッド部での固着乾燥を防止し、低印加電圧で飛翔しうる、高品質の画像が得られる液体トナージェットインク、及びそれを用いる記録方法を提供する。【解決手段】２種以上の分散媒、および少なくとも着色剤を含む荷電粒子を主成分とした液体トナージェットインクにおいて、沸点が１３０℃以上、２００℃未満である分散媒の割合が全分散媒の５０〜９５ｗｔ％、沸点が２００℃以上、３２０℃以下である分散媒の割合が全分散媒の５〜５０ｗｔ％であることを特徴とする液体トナージェットインク。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種以上の分散媒、および少なくとも着色剤を含む荷電粒子を主成分とした液体トナージェットインクにおいて、沸点が１３０℃以上、２００℃未満である分散媒の割合が全分散媒の５０〜９５ｗｔ％、沸点が２００℃以上、３２０℃以下である分散媒の割合が全分散媒の５〜５０ｗｔ％であることを特徴とする液体トナージェットインク。
【請求項２】
引火点が６３℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の液体トナージェットインク。
【請求項３】
着色剤が樹脂により被覆されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体トナージェットインク。
【請求項４】
電着乾燥法によるＱ／Ｍが１００〜７０００μＣ／ｇの範囲にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体トナージェットインク。
【請求項５】
ζ電位の絶対値が１０〜１５０ｍＶの範囲にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体トナージェットインク。
【請求項６】
２５℃における粘度が１〜１５ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液体トナージェットインク。
【請求項７】
固形分が１〜１５ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液体トナージェットインク。
【請求項８】
荷電粒子の平均粒径が０．１〜１０．０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液体トナージェットインク。
【請求項９】
複数分散媒の電気抵抗が１×１０１０〜１×１０１６Ω・ｃｍであり、脂肪族炭化水素、シリコンオイル、脂肪酸エステル、フッ素オイルから選択される少なくとも２種であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液体トナージェットインク。
【請求項１０】
ポリオレフィン、オレフィンの共重合体、及びロジン又はその変性樹脂から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の液体トナージェットインク。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の液体トナージェットインクを用い、荷電粒子の帯電極性と同極性の電圧を印加し、荷電粒子を飛翔させることを特徴とする記録方法。
【請求項１２】
径が３０〜１００μｍの複数の釘状電極からなるヘッドを用いて、荷電粒子を飛翔させることを特徴とする請求項１１に記載の記録方法。
【請求項１３】
電極に絶対値５００〜２０００Ｖの電圧を印加することにより荷電粒子を飛翔させることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電したインクに電圧をかけることにより飛翔させて記録するための液体トナージェットインク、及びそれを用いる記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方式は、一般にノズル、スリット或いは多孔質フィルム等から液体あるいは固体インクを吐出し、これを紙、布、フィルム等に付着させて記録を行うものである。インクジェット記録方式のプリンターは、使用時の音が小さく、また小型で安価である等の利点から随所で用いられている。また、プリンターの更なる検討が精力的に行われ、特に黒色の単色プリンターとして、レポート用紙、コピー用紙等のいわゆる普通紙上に良好な印字品質が得られるプリンターも市販されるに至っている。
【０００３】
また、インクジェットプリンタに使用されるインクに関しては、（１）紙上で滲み、かぶりのない高解像度、高濃度で均一な画像が得られること、（２）ノズル先端でインク乾燥による目詰まりが発生せず、常に吐出応答性、吐出安定性が良好であること、（３）紙上においてインクの乾燥性がよいこと、（４）画像の堅ろう性がよいこと、（５）長期保存安定性がよいこと、などが要求される。
【０００４】
これらの要求を満足すべく、従来よりインクジェット記録用インクについての多くの検討がなされ、種々の添加剤の検討、あるいは数々の水溶性有機溶剤の検討が行われており、そして例えば、界面活性剤を使用すること（特公昭６２−１１７８１号公報）、及び、酸化エチレンと酸化プロピレンとのブロック共重合体を使用すること（特開平１−２５７８９号公報）が従来から提案されている。
【０００５】
しかし、通常のインクジェットプリンタは、ノズル状の孔よりインクを吐出させるため、インク径はノズル径により制御され、可変できない。このため、階調性を出す場合はインク濃度の異なるインクを用いるか、径の異なる多数のノズルを用いる必要があり、システムが煩雑になるという問題があった。また、長期間使用しない場合は、ノズルが詰まるなどの問題があった。
【０００６】
これに対し、荷電したインクに電圧をかけることにより飛翔させる液体トナージェットインキは、ノズルではなく先端の尖った釘状の電極を使用するため、インクの詰まりがない。また、電極にかける電圧時間やパルスを変えることにより、容易にドット径を変えることができるため、階調性に優れ、写真調の画像が得られる。また濃度の異なるインクが不用のため、システムが簡略化できる。
【０００７】
液体トナージェット記録方式の例としては、超音波を併用して飛翔させる方式のもの（特開平１１−３００９６９号公報…特許文献１）やラインヘッドの先端にトナー粒子の極性と同極性の電圧を印加してトナー粒子の凝集体をつくり、この凝集体を吐出させる印字方式のもの（ＰＣＴ／ＡＵ９２−００６６５…特許文献２）や現像ローラと電子写真感光体との間の現像ギャップを隔てて近接配備され現像ローラ表面の湿式トナーを感光体の潜像電位に飛翔させる手段を有する印字方式のもの（特開平６−１３７７９１号公報、特開平７−１６００６２号公報…特許文献３及び４）などが提案されている。
【０００８】
しかし、これまでの方法は、印加電圧を高くしないと飛翔しなかったり、飛翔しても濃度が低かったりして満足する品質が得られていない。また、長期間使用しない場合はヘッドが固着するという問題があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−３００９６９号公報
【特許文献２】
ＰＣＴ／ＡＵ９２−００６６５
【特許文献３】
特開平６−１３７７９１号公報
【特許文献４】
特開平７−１６００６２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術における前記欠点を改善し、特にヘッド部での固着乾燥を防止し、低印加電圧での飛翔性に優れ、高品質な画像が得られる液体トナージェットインク、及びそれを用いる記録方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、下記（１）〜（１３）が提供される。
（１）２種以上の分散媒、および少なくとも着色剤を含む荷電粒子を主成分とした液体トナージェットインクにおいて、沸点が１３０℃以上、２００℃未満である分散媒の割合が全分散媒の５０〜９５ｗｔ％、沸点が２００℃以上、３２０℃以下である分散媒の割合が全分散媒の５〜５０ｗｔ％であることを特徴とする液体トナージェットインク。
（２）引火点が６３℃以上であることを特徴とする上記（１）に記載の液体トナージェットインク。
（３）着色剤が樹脂により被覆されていることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の液体トナージェットインク。
（４）電着乾燥法によるＱ／Ｍが１００〜７０００μＣ／ｇの範囲にあることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の液体トナージェットインク。
（５）ζ電位の絶対値が１０〜１５０ｍＶの範囲にあることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の液体トナージェットインク。
（６）２５℃における粘度が１〜１５ｍＰａ・ｓであることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の液体トナージェットインク。
（７）固形分が１〜１５ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の液体トナージェットインク。
（８）荷電粒子の平均粒径が０．１〜１０．０μｍの範囲内にあることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の液体トナージェットインク。
（９）複数分散媒の電気抵抗が１×１０１０〜１×１０１６Ω・ｃｍであり、脂肪族炭化水素、シリコンオイル、脂肪酸エステル、フッ素オイルから選択される少なくとも２種であることを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の液体トナージェットインク。
（１０）ポリオレフィン、オレフィンの共重合体、及びロジン又はその変性樹脂から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする上記（１）〜（９）のいずれかに記載の液体トナージェットインク。
（１１）上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の液体トナージェットインクを用い、荷電粒子の帯電極性と同極性の電圧を印加し、荷電粒子を飛翔させることを特徴とする記録方法。
（１２）径が３０〜１００μｍの複数の釘状電極からなるヘッドを用いて、荷電粒子を飛翔させることを特徴とする上記（１１）に記載の記録方法。
（１３）電極に絶対値５００〜２０００Ｖの電圧を印加することにより荷電粒子を飛翔させることを特徴とする上記（１１）又は（１２）に記載の記録方法。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明は、分散媒を２種以上含有し、沸点範囲が１３℃以上、２００℃未満のものの割合が５０〜９５ｗｔ％、沸点範囲が２００℃以上、３２０℃以下のものの割合が５〜５０ｗｔ％であることを特徴とする液体トナージェットインクに関するものである。
上記本発明の液体トナージェットインクは長期間使用しない場合でもヘッドの固着が発生せず、低電圧で飛翔し、高画質が得られるインクを得ることができる。
【００１３】
液体トナージェットインクにおいては、分散媒の沸点が１３０℃より低いと揮発性が強すぎ、ヘッドの固着が生じる。一方分散媒の沸点が３２０℃より高いとヘッドの固着は発生しないものの、印字後の定着特性が低下する。
本発明の液体トナージェットインクにおいては、沸点範囲が１３０℃以上、２００℃未満の分散媒の割合が５０〜９５ｗｔ％、かつ沸点範囲が２００℃以上、３２０℃以下の分散媒の割合が５〜５０ｗｔ％であることが重要である。
沸点範囲１３０℃以上、２００℃未満の分散媒の割合が５０ｗｔ％未満、或いは沸点範囲が２００℃以上、３２０℃以下の分散媒の割合が５ｗｔ％未満であると固着防止効果が低く、一方沸点範囲が１３０℃以上、２００℃未満の分散媒の割合が９５％を越えたり、沸点範囲が２００℃以上、３２０℃以下の分散媒の割合が５０ｗｔ％を越えると、定着特性に問題が生じる。
【００１４】
また、本発明において、これらの分散媒は電気抵抗が、１×１０１０Ω・ｃｍ以上であることが望ましく、特に１×１０１０〜１×１０１６Ω・ｃｍであることが望ましい。１×１０１０Ω・ｃｍより低いとリークの発生、飛翔性不良につながる。
【００１５】
分散媒の種類は脂肪族炭化水素、シリコーンオイル、脂肪酸エステル、フッ素オイル等の人体に安全で、極性が低く、反応性の低いものが好ましい。脂肪族炭化水素としてはヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソドデカン、市販品としてアイソパーＧ、アイソパーＨ、アイソパーＬ、アイソパーＭ、アイソパーＶ（以上エクソン社製）、シェルゾル−７１（シェル石油化学社製）などが挙げられ、シリコンオイルとしてはジアルキルシリコンオイル、環状ポリジアルキルシリコンオイル、メチルフェニルシリコンオイル、メチルハイドロジェンシリコンオイル、変性シリコンオイルとして反応性シリコンオイル、非反応性シリコンオイルなどが挙げられ、脂肪酸エステルとしてはイソプロピルミリステート、イソブチルミリステート、ヘキシルミリステート、イソプロピルオレエート、イソブチルオクトエート等の高級脂肪酸エステルなどが挙げられ、フッ素系溶剤としては住友スリーエム社のフロリナートＦＣ−４０、フロリナートＦＣ−４３、フロリナート−７０、フロリナート−７７などが挙げられる。
【００１６】
また、本発明のこのような沸点範囲の分散媒を含有する液体トナージェットインクは、その引火点が６３℃以上であることが好ましく、特に７５℃であることが好ましい。引火点６３℃以上では、安全性が飛躍的に高まる。
【００１７】
本発明に使用できる着色剤は、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、スカイブルー、ローダミンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、メチルバイオレットレーキ、ピーコックブルーレーキ、ナフトールグリーンＢ、ナフトールグリーンＹ、ナフトールイエローＳ、ナフトールレッド、リソールファーストイエロー２Ｇ、パーマネントレッド４Ｒ、ブリリアントファーストスカーレット、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、リソールレッド、レーキレッドＣ、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ピグメントスカーレット３Ｂインジゴ、チオインジゴオイルピンクおよびボルド−１０Ｂなどが挙げられる。
【００１８】
カーボンブラックは、プリンテックスＶ、プリンテックスＵ、プリンテックスＧ、スペシャルブラック１５、スペシャルブラック４、スペシャルブラック４−Ｂ（以上デグサ社製）、三菱＃４４、＃３０、ＭＲ−１１、ＭＡ−１００（以上三菱化成社製）、ラーベン１０３５、ラーベン１２５２、ニュースペクトＩＩ（以上コロンビアカーボン社製）、リーガル４００、６６０、ブラックパール９００、１１００、１３００、モーガルＬ（以上キャボット社製）などが使用できる。
【００１９】
また、本発明においては、着色剤を樹脂により被覆することによって、更にインク粒子の抵抗を高めることができ、リーク防止に効果がある。
被覆する樹脂は高抵抗の樹脂が有利であり、中でもポリオレフィン、オレフィンの共重合体、ロジン又はその変性樹脂が良好である。
【００２０】
特にこれらの着色剤をフラッシング処理を行った場合は着色剤被覆性が良く、飛翔性、リーク防止面で更に効果が上がる。
フラッシング処理とは、色素を水に溶かした含水液に、更に樹脂分散媒を加え、フラッシャーと呼ばれるニーダー中で良く混合し、着色剤のまわりに存在する水を後から添加される樹脂分散媒によって置換する処理をいう。
この操作により取出される水を排出し、樹脂溶液中に着色剤が分散された状態とし乾燥させて、溶剤を除去し、得られた塊を粉砕することにより着色剤の粉末が得られる。
【００２１】
フラッシングする際の着色剤と樹脂の割合は、樹脂１００重量部に対して着色剤１０〜６０重量部が適当である。フラッシング処理には、フミン酸、フミン酸塩（Ｎａ塩、ＮＨ４塩など）またはフミン酸誘導体の存在下に行うのが特に有利である。これら添加されるフミン酸類の量は、着色剤含水液の０．１〜３０ｗｔ％程度が適当である。
【００２２】
本発明のインクのＱ／Ｍ（比電荷量）は１００〜７０００μＣ／ｇが良好で、１００μＣ／ｇより小さいと帯電量が小さく飛翔しにくく、一方７０００μＣ／ｇより大きいとリークが起こりやすくなる。
ζ電位の絶対値は１０〜１５０ｍｖが良好であり、１０ｍｖより小さいと飛翔しにくく、一方１５０ｍｖより大きいとヘッド上での凝集性が低下して濃度が低くなる。
【００２３】
２５℃における粘度は、１〜１５ｍＰａ・ｓの範囲にあることが好ましい。
１ｍＰａ・ｓより低いと、粘度が低すぎてヘッド被覆性が低下したり、液ダレが発生したりする。一方１５ｍＰａ・ｓより高いとヘッドからの液供給性が低下したり、飛翔性が低下する。
【００２４】
固形分は、１〜１５ｗｔ％の範囲にあることが好ましい。１ｗｔ％より低いと、画像濃度が低く、一方１５ｗｔ％より高いと階調性が低下する。
荷電粒子の平均粒径は、０．１〜１０．０μｍの範囲にあることが好ましい。０．１μｍより小さいとニジミが発生し易くなり、１０．０μｍより大きいと解像力が低下する。
【００２５】
また本発明の液体トナージェットインクには分散用樹脂を併用することが好ましい。
該分散用樹脂としては下記一般式
【化１】
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（式中、Ｒ１はＨまたはＣＨ３を、ｎは６〜２０の整数を表わす。）
で表わされるビニルモノマーＡの重合体、共重合体、及び該モノマーＡと下記一般式
【化２】
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（式中、Ｒ１はＨまたはＣＨ３を、Ｒ２は炭素数１〜５のアルキル基、置換又は無置換のアリール基を表わす。）
で表わされるビニルモノマー及びビニルピリジン、ビニルピロリドン、エチレングリコールジメタクリレート、グリシジルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエンより選ばれるモノマーＢの各一種づつ、もしくは数種の共重合体、グラフト共重合体等が挙げられる。
【００２６】
これらの着色剤、樹脂、分散媒等をボールミル、キティーミル、ディスクミル、ピンミルなどの分散機に投入、分散、することにより、本発明の液体トナージェットインクを得ることができる。
【００２７】
本発明の前記条件を満たしたインクにより、低印加電圧により良好な飛翔性を得ることができる。
【００２８】
また、インクを飛翔させるためには、インクの帯電極性と同極性の電圧をヘッド電極に印加する必要があり、電圧の絶対値は５００〜２０００Ｖが好ましい。５００ｖより低いと飛翔安定性が低下し、一方２０００ｖより大きいとリークが発生しやすくなったり、装置が大型になる。
インクを飛翔させるヘッドの径は３０〜１００μｍの釘状のものが良好であり、３０μｍより細いと耐久性の点で劣り、一方１００μｍより太いとドット径が大きくなり、解像力が低下する。
【００２９】
【実施例】
本発明を具体例によってさらに詳細に説明する。
【００３０】
（実施例１）
2004211029.tif 000005
【００３１】
（実施例２）
2004211029.tif 000006
【００３２】
（実施例３）
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【００３３】
（実施例４）
実施例２のナフテン酸Ｚｒをオクチル酸Ｆｅにし、かつ０．１重量部とした以外は実施例２と同様にして、インク組成物を得た。
【００３４】
（実施例５）
実施例２のナフテン酸Ｚｒを０．８重量部とし、ラウリルメタクリレートとグリシジルメタクリレートの共重合体のアイソパーＨ分散液（固形分３０％）を７０重量部とした以外は実施例２と同様にして、インク組成物を得た。
【００３５】
（実施例６）
実施例２のアイソパーＨをシリコーン１．５ｃｓｔ（沸点１９５℃）にした以外は実施例２と同様にして、インク組成物を得た。
【００３６】
（実施例７）
実施例２のアイソパーＨを３００重量部にした以外は実施例２と同様にして、インク組成物を得た。
【００３７】
（実施例８）
実施例２の分散時間を８時間にした以外は実施例２と同様にして、インク組成物を得た。
【００３８】
（比較例１）
実施例２のアイソパーＨをイソプロピルアルコール（沸点８２．４℃）にした以外は実施例２と同様にして、インク組成物を得た。
【００３９】
（比較例２）
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【００４０】
これら実施例及び比較例で得られたインク組成物を図２の装置を用い印字実験を行った。
各インクの物性、印字特性を以下の表１に示す。
【００４１】
【表１】
2004211029.tif 000009
【００４２】
上記特性は以下の方法により求めた。
2004211029.tif 000010
【００４３】
実施例２のインクは着色剤が樹脂で被覆されているため、実施例１のインクに比べて画像品質が良好であった。実施例３は引火点が６３℃以下であり、実施例１、２に比べて引火性が高かった。引火点はタグ式引火点測定器で測定した。
【００４４】
（比較例３）
実施例２のインクを用い、図２の装置により電極印加電圧をインク極性と逆のマイナス５０〜２５００Ｖまで変化させたが、飛翔しなかった。
【００４５】
（実施例９）
実施例２のインクを用い図２の装置でヘッド径を１５０μｍにしたところ、解像力がランク３に低下した。
【００４６】
（実施例１０）
実施例２と同一実験で、ヘッドの印加電圧を３００Ｖにしたところ飛翔性が△に低下し、２６００Ｖ以上に上げるとリークが発生した。
【００４７】
【発明の効果】
（１）請求項１に対応する効果作用
請求項１のインク組成物においては、２種以上の分散媒を含有し、沸点範囲が１３０℃以上、２００℃未満の分散媒の割合が全分散媒の５０〜９５ｗｔ％、沸点範囲が２００℃以上、３２０℃以下の分散媒の割合が全分散媒の５〜５０ｗｔ％であるため、飛翔性に優れ、電極の固着が防止できる。
（２）請求項２に対応する効果作用
請求項２のインク組成物においては、インクの引火点が６３℃以上であるため、請求項１の効果に加えて更に安全性に優れる。
（３）請求項３に対応する効果作用
請求項３のインク組成物においては、着色剤が樹脂により被覆されているため、高画像濃度が得られる。
（４）請求項４に対応する効果作用
請求項４のインク組成物ににおいては、Ｑ／Ｍが１００〜７０００μＣ／ｇであるため、飛翔性、固着特性、画像品質に優れる。
（５）請求項５に対応する効果作用
請求項５のインク組成物においては、ζ電位の絶対値が１０〜１５０ｍＶであるため、飛翔性、固着特性、画像品質に優れる。
（６）請求項６に対応する効果作用
請求項６のインク組成物においては、２５℃における粘度が１〜１５ｍＰａ・ｓであるため飛翔性、液供給性、固着特性、画像品質に優れる。
（７）請求項７のインク組成物においては、固形分が１〜１５ｗｔ％であるため、飛翔性、固着特性、画像品質に優れる。
（８）請求項８に対応する効果作用
請求項８のインク組成物においては、荷電粒子の平均粒径が０．１〜１０．０μｍであるため、画像品質に優れる。
（９）請求項９に対応する効果作用
請求項９のインク組成物においては、分散媒が電気抵抗１×１０１０〜１×１０１６Ω・ｃｍの脂肪族炭化水素、シリコンオイル、脂肪酸エステル、フッ素オイルの何れかであるため、飛翔性、固着特性、画像品質に優れる。
（１０）請求項１０に対応する効果作用
請求項１０のインク組成物においては、ポリオレフィン、オレフィンの共重合体、ロジン又はその変性樹脂等を含むため、飛翔性、リーク特性、固着特性、画像品質に優れる。
【００４８】
（１１）請求項１１に対応する効果作用
請求項１１の記録方法においては、インクの帯電極性と同極性の電圧を印加するため、飛翔性に優れる。
（１２）請求項１２に対応する効果作用
請求項１２の記録方法においては、インクを飛翔させるヘッドの径が３０〜１００μｍの釘状になっているため、ヘッド耐久性、解像力に優れる。
（１３）請求項１３に対応する効果作用
請求項１３の記録方法においては、ヘッドに絶対値５００〜２０００Ｖの電圧を印加するため、インクの飛翔安定性、リーク特性が両立できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液体トナージェットインクの飛翔メカニズムのモデルを示す図。
【図２】本発明の液体トナージェットインクを用いる記録装置（印字装置）の概略図。
【図３】図２におけるマルチヘッドの構成例の拡大図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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