JP3912042B2 - インクジェット記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、普通紙タイプのインクジェット記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
インクジェット記録方式は、それ自体公知である。この記録方式は、水系あるいは非水系の媒体に溶解あるいは分散させた染料あるいは顔料を1個またはそれ以上のノズルから独立した微小な液滴として射出させ、記録媒体上に電子制御によって個々の液滴を任意の文字あるいは画像として結像させるものである。
【0003】
インクジェット記録方式の記録媒体は、風合いがいわゆる上質紙・PPC用紙に似ている普通紙タイプ、インク受理層を有する塗工紙タイプに大別される。このうち、普通紙タイプのインクジェット記録媒体は、インク受理層を設けない、または、設けたとしてもごくわずかであるため電子写真記録方式や鉛筆、ペン等の一般筆記にも適し、また、コスト的にも安価である。
【0004】
一般に、インクジェット記録媒体は次のような性能を備えていることが必要とされている。即ち、第一にインク吸収性が良く、媒体表面に付着したインク滴が速やかに紙層内部に浸透し、見かけ上乾いた状態となり、記録装置、他の媒体、手などの接触による汚染を生じないこと、また、第二にインク滴が記録媒体の内部あるいは表面に必要以上に拡散浸透し、インク滴により記録されるドットが大きくなりすぎたり、歪な形状にならないことである。
【0005】
これらの性能が満たされない場合は、高画質の印字物を得ることができない。例えば第一の性能が満たされない場合は、上記汚染以外に、多色印刷における異なる色の境界部分に滲み(ブリーディング)が発生する。また、第二の性能が満たされない場合は、印字濃度低下やインクが紙表面の繊維に沿って吸収されるひげ状の滲み(フェザーリング)が発生する。
【0006】
塗工紙タイプのインクジェット記録媒体の場合は、基材シート上に多孔質の厚いインク受理層を設けることができるため、比較的容易に両性能を共に達成することができる。しかし、普通紙タイプのインクジェット記録用紙はインク受理層を設けないか、または、設けたとしてもごくわずかであるため、両性能を同時に達成することは難しい。
【0007】
近年、普通紙タイプのインクジェット記録媒体の用途は広がりつつあり、普通紙タイプであっても、塗工紙タイプに匹敵する高画質の印字が可能なものが求められるようになってきた。
普通紙タイプのインクジェット記録媒体において、高画質な印字を得る手段として、特開平8−216505号公報には、セルロースパルプを主成分とする原紙に、スチレンアクリル系共重合樹脂を含んだ溶液を塗布することで、フェザーリング及び印字ベタ部の濃度むらを少なくしたインクジェット記録媒体が開示されている。さらに、特開平2−188287号公報には微粒子無水シリカ及びカチオン性ポリマーを混合した塗料を塗布または含浸してなるインクジェット記録シートが開示されている。
【0008】
しかしながら、これらインクジェット記録媒体では、前述の第一の性能、第二の性能の両方を同時に満足すること、つまり、ブリーディングとフェザーリングの問題を同時に解決し、しかも、印字濃度が高くすることはできなかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は上記従来の問題点を解決し、印字濃度が高くかつ、ブリーディングとフェザーリングの問題を同時に解決する普通紙タイプのインクジェット記録用紙を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
発明者らが上記目的を達成するために研究を行った結果、インクジェット記録媒体のサイズ度を大きくすると、記録媒体上のインク滴は大きく広がらずフェザーリングは小さくなるが、インク吸収が遅くなり、ブリーディングは大きくなることがわかった。また、逆にインクジェット記録媒体のサイズ度を小さくすると、インク吸収は早くなりブリーディングは小さくなるが、記録媒体の横方向への吸収も大きくなり、フェザーリングが大きくなることがわかった。すなわち、フェザーリングとブリーディングは相反する特性であり、インクジェット記録用紙のサイズ度を調整するだけでは両者を満足できない。
【0011】
発明者らが更に研究を進めた結果、水溶性高分子と、粒子径が250〜750nmでありかつ最低造膜温度が 100 ℃以上の有機顔料と、サイズ剤とを主剤とする塗工液を、原紙に含浸あるいは塗工し、かつインクジェット記録媒体のサイズ性をステキヒトサイズ度(秒)/坪量(g/m2)2×1000で表したときの値が1〜10の範囲にあるとき、フェザーリングとブリーディングの相反する滲みを同時に小さくでき、かつ印字濃度が高い良好なインクジェット記録媒体を得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【0012】
さらに、前記塗工液中に水溶性高分子100重量部に対して有機顔料が5〜100重量部以上含むこと、塗工液の塗布量を乾燥固形分で0.5〜5.0g/m2とすることでより高解像度の画像を得ることが可能となる。また、水溶性高分子が、ポリビニルアルコールであると印字濃度を高くすることができる。
【0013】
ここで、ステキヒトサイズ度は水性インクの吸収性を評価する物性であるが、記録媒体の坪量の2乗に比例して増加するため、ステキヒトサイズ度を坪量の2乗で除すことにより正確に吸収性を比較することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に本発明をさらに詳しく説明する。
本発明に用いられる原紙とは木材セルロース繊維を原料とする未塗工の紙であり、この紙は抄紙用パルプを主体として構成される。抄紙用パルプとしてはLBKP、NBKP等の化学パルプや、GP、TMP等の機械パルプ及び古紙パルプが挙げられるが、本発明は特にこれらに限定されるものではなく、また、これらは必要に応じて単独または併用して用いることができる。
【0015】
更に、原紙中に内添する填料やサイズ剤、紙力増強剤等の各種内添薬品についても特に限定されるものではなく、公知の填料及び各種内添薬品の中から適宜選択して使用することが出来る。また、必要に応じて消泡剤、pH調整剤、色相を調整するための染料や有色顔料、視覚的白さを向上させるための蛍光染料等を内添することも出来る。
【0016】
本発明の塗工液に用いる水溶性高分子とは、水に溶解可能で、被膜性がある樹脂であればいずれを用いることができる。具体的にはデンプン、酸化デンプン、リン酸エステル化デンプン、カチオン化デンプン、完全ケン化ポリビニルアルコール、部分ケン化ポリビニルアルコール、カチオン変性ポリビニルアルコール、シラノール変性ポリビニルアルコール、アニオン変性ポリビニルアルコール、カゼインなどをあげることができる。印字濃度が高くなる点で、ポリビニルアルコール、またはその変性物を用いることが好ましい。
【0017】
本発明で用いる有機顔料の粒子径は、250〜750nmであることが必要であり、塗工液中、また基紙のパルプ繊維表面においても凝集することなく前記粒子径を保っていることが好ましい。有機顔料をエマルジョン重合法にて製造すると凝集せず分散を保つことが可能となる。また、エマルジョン重合法の場合、粒子径を調整することが容易であり好ましい。
【0018】
目的の粒子径を得ることができれば、有機顔料の組成に制限はないが、塗工液を塗布または含浸した後の乾燥時に加わる熱で溶融し、連続皮膜を形成しないことが必要であり、最低造膜温度は100℃以上であることが必要である。有機顔料を製造する際、目的の粒子径の有機顔料を得易いという点からスチレン−アクリル共重合樹脂が望ましい。
【0019】
本発明で用いる有機顔料の粒子径が小さいと、ブリーディング、フェザーリングの両者を満足しても、目的の印字濃度を得ることができない。また、粒子径が大きい場合でも、同様である。本発明においては、粒子径が250nm〜700nmの有機顔料を用いることでブリーディング、フェザーリングの両者を満足し、さらに目的の印字濃度を得ることができる。有機顔料の粒子径は、レーザー散乱法にて求める。レーザー散乱法の測定器としては、例えば、大塚電子社製LPAや島津製作所社製SALD−2000Aなどがある。
【0020】
本発明の塗工液を構成する水溶性高分子と有機顔料の配合比は、水溶性高分子100重量部に対して有機顔料が5重量以上であることが望ましく、更に望ましくは10重量部〜100重量部の範囲であることが好ましい。水溶性高分子100重量部に対する有機顔料の配合比が5重量部より少ないとその効果は発現されず、配合比が多い場合は、断裁時に粉落ちが発生する懸念がある。
【0021】
本発明の塗工液に含まれるサイズ剤は、公知のサイズ剤を用いることが可能である。例えば、スチレン−アクリル系サイズ剤、アクリル−オレフィン系サイズ剤、マレイン酸系サイズ剤、シリコーン撥水剤、フッ素系撥水剤など特に制限はされるものではない。
【0022】
本発明において、サイズ剤の種類や配合量は有機顔料や水溶性高分子の種類、配合比率、塗工液の塗布量によって適宜選択されるため、特に制限しないが、良好なインクジェット適性、すなわち、印字濃度が高くフェザーリング、ブリーディングとも小さいインクジェット記録媒体を得るためには、インクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度(秒)/坪量(g/m2)2×1000の値が1〜10であることが必要である。1より小さいと、インクの浸透速度が大きく、インクが原紙内部まで浸透し、印字濃度が低下する。また、記録媒体表面のインクの広がりが大きくなり、繊維に沿って拡散しフェザーリングが大きくなる。10を超えるとインクの浸透速度が遅くなり、表面にインク滴が長くとどまる。このため、多色記録の場合、記録媒体表面で異なる色のインク滴が混ざり合い、ブリーディングが大きくなる。本発明のインクジェット記録媒体において、ステキヒトサイズ度(秒)/坪量(g/m2)2×1000の値の好ましい値は、3〜8である。この範囲であれば、フェザーリング、ブリーディングのバランスがとれ且つ印字濃度が高い高品質の印字物を得られる。本発明において、サイズ度はサイズ剤の添加量、種類により調整できる。
【0023】
上記の塗工液には、染料、保水剤、耐水化剤、蛍光増白剤、pH調整剤、消泡剤、潤滑剤、防腐剤、界面活性剤、導電剤など一般に使用されている添加剤を含有していてもよい。また、上記塗工液中にはインクの吸収に係わる顔料(具体的には、微粉末シリカ、アルミナ等多孔質の顔料及びコロイダルシリカ、アルミナゾル)を含有しないことが好ましい。このような顔料を塗工液中に添加するとインクが顔料に吸収され、印字濃度が低下する。
【0024】
また、本発明のインクジェット記録媒体は、上記の塗工液を片面0.5〜5.0g/m2となるよう塗布することで充分な効果が発現する。この範囲の塗布量であれば、普通紙の風合いに近い記録媒体を得ることができる。また、塗布量が小さいと、紙表面にインクを保持することができず、印字濃度が低下する傾向がある。一方、塗布量が大きすぎると普通紙の風合いが得られないだけでなく、インク吸収能力が過剰になり、印字濃度が低下する傾向がある。
【0025】
本発明により、フェザーリングとともにブリーディングの両者を解決でき、かつ印字濃度が高い良好なインクジェット記録媒体を得られる。この理由は定かではないが、サイズ剤を配合しインクの横方向の広がりを抑える一方で、水溶性高分子自体が持つ膨潤性および有機顔料により形成された水溶性高分子皮膜の空隙の効果で、記録媒体へのインク浸透速度が向上し、記録媒体に打ち込まれたインク滴が横方向に広がらず、記録媒体中に適度に浸透することが可能となったためと考えられる。
【0026】
本発明のインクジェット記録媒体は、上記に記載した水溶性高分子と粒子径250〜750nmの有機顔料、およびサイズ剤とを含む塗工液を原紙に含浸し乾燥する方法、あるいは原紙表面に塗布した後に乾燥する方法により製造することができる。含浸方法、塗工方法ともに公知の方法が使用できる。例えば、含浸方法としては、含浸式サイズプレス装置を用いることができ、原紙表面に塗布する方法としては、各種ブレードコーター、ロールコーター、エアーナイフコーター、バーコーター、カーテンコーター、グラビアコーター、ゲートロールコーター等の公知の塗工装置を用いることができる。
【0027】
乾燥方法としては例えば、蒸気加熱ヒーター、ガスヒーター、赤外線ヒーター、電気ヒーター、熱風加熱ヒーター、マイクロウェーブ、シリンダードライヤー等の通常の方法が行われ、乾燥後は必要に応じて、後加工であるスーパーカレンダー、ソフトカレンダー等の仕上げ工程によって平滑性を付与することが可能である。その他、一般的な紙加工手段はいずれも可能である。
【0028】
【発明の効果】
本発明によれば、インク滲み(フェザーリングとブリーディング)が少なく、かつ印字濃度が高い記録画像が得られる、インクジェット記録方式による多色記録に適した記録媒体を得ることができる。また、普通紙の風合いを保っているため、電子写真記録方式や鉛筆等を用いる一般筆記にも用いることができる。
【0029】
【実施例】
以下、例を挙げる事により本発明の特徴をより一層明確なものとするが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。実施例中の部、%は特に断らない限り固形分の重量部、重量%である。
(実施例1)
・原紙の作製
広葉樹漂白クラフトパルプ(濾水度350mlcsf)からなるパルプスラリー100部に対して、填料として炭カル8部、内添サイズ剤(商品名:サイズパインSA−862;荒川化学社製)0.05部、カチオンデンプン0.5部を添加して、ツインワイヤー型の抄紙機で抄造乾燥し、マシンカレンダー仕上げをして、坪量72g/m2の原紙を作製した。
【0030】
上記により作製した原紙に、水溶性高分子としてPVA(PVA117、クラレ製)3%、有機顔料として粒子径500nmのスチレンアクリル樹脂粒子(グロスデール240−V、三井化学製、最低造膜温度100℃以上)1.5%、サイズ剤(ポリマロンKB、荒川化学製)0.1%を含有する塗工液をサイズプレス装置を用いて乾燥固形分で1.5g/m2となるように、塗工し、乾燥して実施例1のインクジェット記録媒体を作製した。このインクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度は8秒であり、紙厚は92μmであった。
【0031】
(実施例2)実施例1と同様の原紙に、水溶性高分子としてPVA(PVA117、クラレ製)3%、有機顔料として粒子径500nmのスチレンアクリル樹脂粒子(グロスデール240−V、三井化学製、最低造膜温度100℃以上)1.5%、サイズ剤(ポリマロンKB、荒川化学製)0.3%を含有する塗工液を乾燥固形分で1.5g/m2となるように、サイズプレス装置を用いて塗工し、乾燥して実施例2のインクジェット記録媒体を作製した。このインクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度は21秒であり、紙厚は93μmであった。
【0032】
(実施例3)実施例1と同様の原紙に、水溶性高分子としてPVA(PVA117、クラレ製)3%、有機顔料として粒子径500nmのスチレンアクリル樹脂粒子(グロスデール240−V、三井化学製、最低造膜温度100℃以上)1.5%、サイズ剤(ポリマロンKB、荒川化学製)0.8%を含有する塗工液を乾燥固形分で1.5g/m2となるように、サイズプレス装置を用いて塗工し、乾燥して実施例3のインクジェット記録媒体を作製した。このインクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度は41秒であり、紙厚は91μmであった。
【0033】
(実施例4)実施例1と同様の原紙に、水溶性高分子としてPVA(PVA117、クラレ製)3%、有機顔料として粒子径300nmのスチレンアクリル樹脂粒子(バリアスターUD318、三井化学製、最低造膜温度100℃以上)1.5%、サイズ剤(ポリマロンKB、荒川化学製)0.3%を含有する塗工液を乾燥固形分で1.5g/m2となるように、サイズプレス装置を用いて塗工し、含浸塗工、乾燥して実施例4のインクジェット記録媒体を作製した。このインクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度は19秒であり、紙厚は95μmであった。
【0034】
(実施例5)実施例1と同様の原紙に、水溶性高分子としてPVA(PVA117、クラレ製)3%、有機顔料として粒子径600nmのスチレンアクリル樹脂粒子(グロスデール205−S、三井化学製、最低造膜温度100℃以上)1.5%、サイズ剤(ポリマロンKB、荒川化学製)0.3%を含有する塗工液を乾燥固形分で1.5g/m2となるように、サイズプレス装置を用いて塗工し、乾燥して実施例5のインクジェット記録媒体を作製した。このインクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度は25秒であり、紙厚は93μmであった。
【0035】
(実施例6)実施例1と同様の原紙に、水溶性高分子としてPVA(PVA117、クラレ製)3%、有機顔料として粒子径500nmのスチレンアクリル樹脂粒子(グロスデール240−V、三井化学製、最低造膜温度100℃以上)1.5%、サイズ剤(ポリマロンKB、荒川化学製)0.3%を含有する塗工液を乾燥固形分で0.8g/m2となるように、サイズプレス装置を用いて塗工し、乾燥して実施例6のインクジェット記録媒体を作製した。このインクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度は19秒であり、紙厚は94μmであった。
【0036】
(実施例7)実施例1と同様の原紙に、水溶性高分子としてPVA(PVA117、クラレ製)3%、有機顔料として粒子径500nmのスチレンアクリル樹脂粒子(グロスデール240−V、三井化学製、最低造膜温度100℃以上)1.5%、サイズ剤(ポリマロンKB、荒川化学製)0.3%を含有する塗工液を乾燥固形分で4.5g/m2となるように、サイズプレス装置を用いて塗工し、乾燥して実施例7のインクジェット記録媒体を作製した。このインクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度は27秒であり、紙厚95μmであった。
【0037】
(実施例8)実施例1と同様の原紙に、水溶性高分子としてPVA(PVA117、クラレ製)3%、有機顔料として粒子径500nmのスチレンアクリル樹脂粒子(グロスデール240−V、三井化学製、最低造膜温度100℃以上)0.5%、サイズ剤(ポリマロンKB、荒川化学製)0.3%を含有する塗工液を乾燥固形分で1.5g/m2となるように、サイズプレス装置を用いて塗工し、乾燥して実施例8のインクジェット記録媒体を作製した。このインクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度は20秒であり、紙厚は91μmであった。
【0038】
(実施例9)実施例1と同様の原紙に、水溶性高分子としてPVA(PVA117、クラレ製)3%、有機顔料として粒子径500nmのスチレンアクリル樹脂粒子(グロスデール240−V、三井化学製、最低造膜温度100℃以上)3.0%、サイズ剤(ポリマロンKB、荒川化学製)0.3%を含有する塗工液を乾燥固形分で1.5g/m2となるように、サイズプレス装置を用いて塗工し、乾燥して実施例9のインクジェット記録媒体を作製した。このインクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度28秒であり、紙厚は92μmであった。
【0039】
(比較例1)実施例1と同様の原紙に、サイズ剤を無配合とした以外は実施例1と同様の塗工液を作製した。この塗工液を乾燥固形分で1.5g/m2となるように、サイズプレス装置を用いて塗工し、乾燥して比較例1のインクジェット記録媒体を作製した。このインクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度は1秒以下であり、紙厚は93μmであった。
【0040】
(比較例2)実施例1と同様の原紙に、サイズ剤(ポリマロンKB、荒川化学製)を1.4%含有するとした以外は実施例1と同様の塗工液を作製した。この塗工液を乾燥固形分で1.5g/m2となるように、サイズプレス装置を用いて塗工し、乾燥して比較例2のインクジェット記録媒体を作製した。このインクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度は69秒であり、紙厚は90μmであった。
【0041】
(比較例3)実施例1と同様の原紙に、水溶性高分子としてPVA(PVA117、クラレ製)3%、有機顔料として粒子径200nmのスチレンアクリル樹脂粒子(グロスデール204−S、三井化学製、最低造膜温度100℃以上)1.5%、サイズ剤(ポリマロンKB、荒川化学製)0.3%を含有する塗工液を乾燥固形分で1.5g/m2となるように、サイズプレス装置を用いて塗工し、乾燥して比較例3のインクジェット記録媒体を作製した。このインクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度は10秒であり、紙厚92μmであった。
【0042】
(比較例4)実施例1と同様の原紙に、水溶性高分子としてPVA(PVA117、クラレ製)3%、有機顔料として粒子径60nmのアクリル樹脂粒子(モビニール790、クラリアントポリマー製)1.5%、サイズ剤(ポリマロンKB、荒川化学製)0.3%を含有する塗工液を乾燥固形分で1.5g/m2となるように、サイズプレス装置を用いて塗工し、乾燥して比較例4のインクジェット記録媒体を作製した。このインクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度は8秒であり、紙厚は94μmであった。
【0043】
(比較例5)実施例1と同様の原紙に、水溶性高分子としてPVA(PVA117、クラレ製)3%、有機顔料として粒子径1000nmのスチレンアクリル樹脂粒子(グロスデール110−M、三井化学製、最低造膜温度100℃以上)1.5%、サイズ剤(ポリマロンKB、荒川化学製)0.3%を含有する塗工液を乾燥固形分で1.5g/m2となるように、サイズプレス装置を用いて塗工し、乾燥して比較例5のインクジェット記録媒体を作製した。このインクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度は18秒であり、紙厚は91μmであった。
【0044】
(比較例6)
実施例1と同様の原紙そのものを比較例6のインクジェット記録媒体とした。このインクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度は0秒であり、紙厚は91μmであった。
【0045】
(比較例7)実施例1と同様の原紙に、PVA(PVA117、クラレ製)3%、サイズ剤(ポリマロンKB、荒川化学製)0.3%を含有する塗工液を乾燥固形分で1.5g/m2となるように、サイズプレス装置を用いて塗工し、乾燥して比較例7のインクジェット記録媒体を作製した。このインクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度は22秒であり、紙厚は90μmであった。
【0046】
(比較例8)実施例1と同様の原紙に、PVA(PVA117、クラレ製)3%、コロイダルシリカ(スノーテックスN30G;日産化学社製)1.5%、サイズ剤(ポリマロンKB、荒川化学製)0.3%を含有する塗工液を乾燥固形分で1.5g/m2となるように、サイズプレス装置を用いて塗工し、乾燥して比較例8のインクジェット記録媒体を作製した。このインクジェット記録媒体のステキヒトサイズ度は13秒であり、紙厚は93μmであった。
【0047】
(ステキヒトサイズ度)
JIS−P8122に準じて測定を行った。
【0048】
(印字濃度)
プリンター(BJ−F210、キヤノン製)でべた印字(黒)し、24時間後にその印字濃度をマクベス濃度計(RD918)で測定した。
(フェザーリング)
プリンター(BJ−F210、キヤノン製)で黒色の細線を印字記録し、目視判定した。評価基準として、◎はフェザーリングが少なく線の太りが極めて少なく良好、○はフェザーリング、線の太りがわずかに見られるが実用上問題ない範囲で良好、△はフェザーリング、線の太りが有り実用上問題あり、×はフェザーリング、線の太りとも大きく不良を示す。
【0049】
(ブリーディング)
プリンター(BJ−F210、キヤノン製)で黄色べた部と黒色のベタ部を接するように印字し境界部分の滲みを目視判定した。評価基準として、◎は境界部の滲みが少なく良好、○は境界部の滲みがわずかに見られるが実用上問題ない範囲で良好、△は境界部に滲みがあり、実用上問題あり、×は境界部の滲みが大きく不良を示す。
【0050】
【表1】
Claims (3)
- 原紙に、水溶性高分子と粒子径250〜750nmでありかつ最低造膜温度が 100 ℃以上の有機顔料とサイズ剤とを主剤とする塗工液を、塗布量が乾燥固形分で 0.5 〜 5.0 g/m 2 となるように塗布または含浸してなるインクジェット記録媒体であって、さらにステキヒトサイズ度(秒)/坪量(g/m2)2×1000の値が1〜10の範囲であり、かつ普通紙タイプであることを特徴とするインクジェット記録媒体。
- 前記塗工液中は、水溶性高分子100重量部に対して有機顔料を5〜100重量部含むことを特徴とする請求項1に記載されたインクジェット記録媒体。
- 前記水溶性高分子が、ポリビニルアルコールであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載されたインクジェット記録媒体。
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