一种高阻隔透气医用面料及其制备工艺
阅读说明：本技术 一种高阻隔透气医用面料及其制备工艺 (High-barrier breathable medical fabric and preparation process thereof ) 是由 宋瑾 张璟 王金秋 潘芳 倪荣萍 管蓓莉 于 2021-05-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高阻隔透气医用面料及其制备工艺,涉及医用面料技术领域。本发明先将聚丙烯熔喷布在辐照处理下与马来酸酐反应,制得改性聚丙烯熔喷布,然后,用聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、正硅酸乙酯、3-氨丙基三乙氧基硅烷和盐酸反应,并在反应时加入改性聚丙烯熔喷布,制得坯料,最后将坯料与2-氨基对苯二甲酸与有机溶剂混合,并加入硝酸铜和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐混合制得电解液,以预处理铜片作为电极对电解液进行电解,制得预处理坯料,最后,将预处理坯料进行热压,制得高阻隔透气医用面料。本发明制备的高阻隔透气医用面料具备较好的阻隔性和透气性。(The invention discloses a high-barrier breathable medical fabric and a preparation process thereof, and relates to the technical field of medical fabrics. The invention firstly reacts polypropylene melt-blown fabric with maleic anhydride under irradiation treatment to prepare modified polypropylene melt-blown fabric, then polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide triblock copolymer, ethyl orthosilicate, 3-aminopropyltriethoxysilane and hydrochloric acid are used for reaction, modified polypropylene melt-blown fabric is added during the reaction to prepare a blank, finally the blank is mixed with 2-amino terephthalic acid and an organic solvent, copper nitrate and 1-butyl-3-methylimidazolium chloride are added for mixing to prepare electrolyte, a pretreated copper sheet is used as an electrode for electrolysis of the electrolyte to prepare a pretreated blank, and finally the pretreated blank is subjected to hot pressing to prepare the high-barrier breathable medical fabric. The high-barrier breathable medical fabric prepared by the invention has good barrier property and breathability.)
技术领域
本发明涉及医用面料
技术领域
，具体为一种高阻隔透气医用面料及其制备工艺。背景技术
医院是对病人进行手术、检查、治疗和抢救的主要场所，医院环境的洁净程度尤其是医用面料的洁净程度及性能直接影响病人的伤口愈合和健康，也是引起医院感染和交叉感染的重要因素。目前医用面料一棉质为基础，具有以下不足：1.不防水，不抗污，易交叉感染；2.透气性不好，上色性能不好，舒适感不足；3.需要磨毛，使用过程中会很大程度的掉屑，容易造成不洁净和感染；4.易褶皱，洗衣液和消毒液在湿润的面料中流动性差，容易造成消毒不均匀，清洗不干净，易打结，不易干。
而以聚合物制得的医用面料在具备透气性的同时，阻隔率往往不尽如人意，因此，需研究和开发一种既透气，且阻隔率高的聚合物医用面料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高阻隔透气医用面料及其制备工艺，以解决现有技术中存在的问题。
一种高阻隔透气医用面料，其特征在于，主要包括以下重量份数的原料组分：60～90份改性聚丙烯熔喷布，10～25份改性纳米二氧化硅；
所述改性纳米二氧化硅中含有氨基化介孔二氧化硅和铜离子金属有机骨架材料。
作为优化，所述改性聚丙烯熔喷布是由聚丙烯熔喷布经辐照后与马来酸酐反应后制得。
作为优化，所述氨基化介孔二氧化硅是由聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、正硅酸乙酯、3-氨丙基三乙氧基硅烷和盐酸制备而成。
作为优化，所述铜离子金属有机骨架材料是以铜片为电极，在含有2-氨基对苯二甲酸、硝酸铜、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐的N,N-二甲基甲酰胺中电解制得。
作为优化，所述高阻隔透气医用面料主要包括以下重量份数的原料组分：85份改性聚丙烯熔喷布，15份改性纳米二氧化硅。
作为优化，一种高阻隔透气医用面料的制备工艺，主要包括以下制备步骤：
(1)将聚丙烯熔喷布进行辐照处理后，得预处理聚丙烯熔喷布，将马来酸酐与丙酮混合溶解，并加入预处理聚丙烯熔喷布，超声处理后，加热搅拌反应，过滤，干燥，得改性聚丙烯熔喷布；
(2)将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物溶于水，并加入浓盐酸，搅拌反应后，再加入步骤(1)所得改性聚丙烯熔喷布，正硅酸乙酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷，继续搅拌反应后，过滤，洗涤，萃取，干燥，得坯料；
(3)将2-氨基对苯二甲酸与有机溶剂混合，并加入硝酸铜和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐，并加入步骤(2)所得坯料，搅拌混合，得混合电解液，将预处理铜片作为电极插入混合电解液中，并在直流稳压电源下电解，过滤，干燥，得预处理坯料；
(4)将步骤(3)所得预处理坯料热压后，制得高阻隔透气医用面料。
作为优化，所述高阻隔透气医用面料的制备工艺主要包括以下制备步骤：
(1)将克重为70g/m2的聚丙烯熔喷布用γ射线进行辐照处理1～4h后，得预处理聚丙烯熔喷布，将马来酸酐与丙酮按质量比1∶10～1:15混合，于室温条件下搅拌至溶解，并向马来酸酐与丙酮的混合物中加入丙酮质量0.2～0.4倍的预处理聚丙烯熔喷布，先于频率为45～55kHz的条件下超声30～50min，再于温度为100℃的条件下搅拌反应4～6h后，过滤，得改性聚丙烯熔喷布坯料，将改性聚丙烯熔喷布坯料冷冻干燥，得改性聚丙烯熔喷布；
(2)将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物与水按质量比1:15～1:25混合于烧杯中，搅拌至聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物溶解后，并向烧杯中加入聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量1～2倍的质量分数为38％的盐酸，于温度为50℃，转速为150～180r/min的条件下搅拌反应4～6h后，再向烧杯中聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量8～20倍的步骤(1)所得改性聚丙烯熔喷布，聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量1～4倍的正硅酸乙酯和聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量0.5～2.0倍的3-氨丙基三乙氧基硅烷，继续先于温度为40℃，转速为150～170r/min的条件下搅拌反应24h，再于温度为90℃的条件下恒温反应24h后，过滤，得滤饼，将滤饼用去离子水和无水乙醇各洗涤2次后，用石油醚进行萃取，萃取5～8h后，真空干燥，得坯料；
(3)将2-氨基对苯二甲酸与N,N-二甲基甲酰胺按质量比1:100～1:150混合于反应釜中，并向反应釜中加入2-氨基对苯二甲酸质量0.25～0.28倍的硝酸铜和2-氨基对苯二甲酸质量3～4倍的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐，并同时加入2-氨基对苯二甲酸质量10～40倍的步骤(2)所得坯料，搅拌混合，得混合电解液，将预处理铜片作为电极插入混合电解液中，并在直流稳压电源下电解，过滤，干燥，得预处理坯料；
(4)将步骤(3)所得预处理坯料于压力为2～4MPa，温度为130～150℃的条件下热压10min后，制得高阻隔透气医用面料。
作为优化，步骤(1)所述γ射线辐照处理的辐照剂量为15～55kGy。
作为优化，步骤(3)所述预处理铜片的制备工艺为将纯度为99.99％，厚度为0.5mm的铜片裁剪成1cm×8cm的形状，并用600目的砂纸打磨至表面光滑平整，得预处理铜片坯料，将预处理铜片坯料先放入丙酮溶液中于频率为40kHz的条件下浸泡15min后，再于浓度为10％的稀硝酸中室温浸泡3min后，取出，洗涤，干燥，得预处理铜片。
作为优化，步骤(3)所述电解条件为电流密度0.025A·cm-2，电解时间2h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在制备高阻隔透气医用面料时使用改性聚丙烯熔喷布为原料，并加入改性纳米二氧化硅。
首先，本发明使用改性聚丙烯熔喷布为原料，聚丙烯熔喷布在经过改性处理后，聚丙烯熔喷布中聚丙烯纤维表面接枝有马来酸酐，从而提高聚丙烯熔喷布的活性，并且，接枝的马来酸酐可在热压后减小改性聚丙烯熔喷布中纤维间的孔径，从而使得产品在具备透气性的同时，具有更好的血液阻隔性能；
其次，本发明在制备高阻隔透气医用面料时加入改性纳米二氧化硅，改性纳米二氧化硅是由氨基化介孔二氧化硅和铜离子金属有机骨架材料组成；其中，介孔二氧化硅为内部空心呈树杈状结构的多孔材料，在经过氨基化后，介孔二氧化硅内部富含氨基，从而提高了介孔二氧化硅的活性，在加入铜离子溶液后，可将铜离子吸附于氨基化介孔二氧化硅内部的孔隙中，并且，在电解制备铜离子金属有机骨架材料时，可使铜离子金属有机骨架材料对介孔二氧化硅的孔隙进行封堵，从而细化介孔二氧化硅的孔隙，进而在改性纳米二氧化硅加入产品中后，可进一步提高产品的血液阻隔率和透气性，与此同时，由于铜离子金属有机骨架材料中含有未反应的氨基基团，在后续热压过程中可与改性聚丙烯熔喷布中的马来酸酐发生反应，从而使改性纳米二氧化硅以化学键的形式更好的吸附于产品之中，并且，在使用过程中可随着气压的增大，产品的膨胀可将铜离子金属有机骨架材料进行牵伸，从而提高改性纳米二氧化硅中的孔隙率，进而进一步提高产品的透气性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的高阻隔透气医用面料的各指标测试方法如下：
透气性测试：按国家标准GB/T5453《纺织品织物透气性的测定》进行，分别在1.3kPa(低压)与10kPa(中压)条件下测定单位时间(秒)内每平方米面积所透过空气的量(L/m2·s)。
阻隔性测试：按合格标准测量各实施例所得高阻隔透气医用面料与对比例产品；合格标准：防水性能在静水压为1.67kPa时不渗漏，血液阻隔性能在表面张力为0.042N/m的人工血不加压停留5min及13.8kPa持续加压1min条件下不渗透。
实施例1
一种高阻隔透气医用面料，按重量份数计，主要包括：85份改性聚丙烯熔喷布，15份改性纳米二氧化硅。
一种高阻隔透气医用面料的制备工艺，所述高阻隔透气医用面料的制备工艺主要包括以下制备步骤：
(1)将克重为70g/m2的聚丙烯熔喷布用γ射线进行辐照处理2h后，得预处理聚丙烯熔喷布，将马来酸酐与丙酮按质量比1:15混合，于室温条件下搅拌至溶解，并向马来酸酐与丙酮的混合物中加入丙酮质量0.3倍的预处理聚丙烯熔喷布，先于频率为50kHz的条件下超声40min，再于温度为100℃的条件下搅拌反应5h后，过滤，得改性聚丙烯熔喷布坯料，将改性聚丙烯熔喷布坯料冷冻干燥，得改性聚丙烯熔喷布；
(2)将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物与水按质量比1:20混合于烧杯中，搅拌至聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物溶解后，并向烧杯中加入聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量1.5倍的质量分数为38％的盐酸，于温度为50℃，转速为160r/min的条件下搅拌反应5h后，再向烧杯中聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量12倍的步骤(1)所得改性聚丙烯熔喷布，聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量3倍的正硅酸乙酯和聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量1.2倍的3-氨丙基三乙氧基硅烷，继续先于温度为40℃，转速为160r/min的条件下搅拌反应24h，再于温度为90℃的条件下恒温反应24h后，过滤，得滤饼，将滤饼用去离子水和无水乙醇各洗涤2次后，用石油醚对洗涤后的滤饼进行萃取，萃取6h后，真空干燥，得坯料；
(3)将2-氨基对苯二甲酸与N,N-二甲基甲酰胺按质量比1:120混合于反应釜中，并向反应釜中加入2-氨基对苯二甲酸质量0.26倍的硝酸铜和2-氨基对苯二甲酸质量3.5倍的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐，并同时加入2-氨基对苯二甲酸质量25倍的步骤(2)所得坯料，于温度为30℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合40min，得混合电解液，将预处理铜片作为电极插入混合电解液中，并在直流稳压电源下电解，过滤，干燥，得预处理坯料；
(4)将步骤(3)所得预处理坯料于压力为2.5MPa，温度为140℃的条件下热压10min后，制得高阻隔透气医用面料。
作为优化，步骤(1)所述γ射线辐照处理的辐照剂量为35kGy。
作为优化，步骤(3)所述预处理铜片的制备工艺为将纯度为99.99％，厚度为0.5mm的铜片裁剪成1cm×8cm的形状，并用600目的砂纸打磨至表面光滑平整，得预处理铜片坯料，将预处理铜片坯料先放入丙酮溶液中于频率为40kHz的条件下浸泡15min后，再于浓度为10％的稀硝酸中室温浸泡3min后，得预处理铜片。
作为优化，步骤(3)所述电解条件为电流密度0.025A·cm-2，电解时间2h。
实施例2
一种高阻隔透气医用面料，按重量份数计，主要包括：85份聚丙烯熔喷布，15份改性纳米二氧化硅。
一种高阻隔透气医用面料的制备工艺，所述高阻隔透气医用面料的制备工艺主要包括以下制备步骤：
(1)将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物与水按质量比1:20混合于烧杯中，搅拌至聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物溶解后，并向烧杯中加入聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量1.5倍的质量分数为38％的盐酸，于温度为50℃，转速为160r/min的条件下搅拌反应5h后，再向烧杯中聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量12倍的克重为70g/m2的聚丙烯熔喷布，聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量3倍的正硅酸乙酯和聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量1.2倍的3-氨丙基三乙氧基硅烷，继续先于温度为40℃，转速为160r/min的条件下搅拌反应24h，再于温度为90℃的条件下恒温反应24h后，过滤，得滤饼，将滤饼用去离子水和无水乙醇各洗涤2次后，用石油醚对洗涤后的滤饼进行萃取，萃取6h后，真空干燥，得坯料；
(2)将2-氨基对苯二甲酸与N,N-二甲基甲酰胺按质量比1:120混合于反应釜中，并向反应釜中加入2-氨基对苯二甲酸质量0.26倍的硝酸铜和2-氨基对苯二甲酸质量3.5倍的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐，并同时加入2-氨基对苯二甲酸质量25倍的步骤(2)所得坯料，于温度为30℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合40min，得混合电解液，将预处理铜片作为电极插入混合电解液中，并在直流稳压电源下电解，过滤，干燥，得预处理坯料；
(3)将步骤(2)所得预处理坯料于压力为2.5MPa，温度为140℃的条件下热压10min后，制得高阻隔透气医用面料。
作为优化，步骤(2)所述预处理铜片的制备工艺为将纯度为99.99％，厚度为0.5mm的铜片裁剪成1cm×8cm的形状，并用600目的砂纸打磨至表面光滑平整，得预处理铜片坯料，将预处理铜片坯料先放入丙酮溶液中于频率为40kHz的条件下浸泡15min后，再于浓度为10％的稀硝酸中室温浸泡3min后，得预处理铜片。
作为优化，步骤(2)所述电解条件为电流密度0.025A·cm-2，电解时间2h。
实施例3
一种高阻隔透气医用面料，按重量份数计，主要包括：85份改性聚丙烯熔喷布，15份氨基化纳米二氧化硅。
一种高阻隔透气医用面料的制备工艺，所述高阻隔透气医用面料的制备工艺主要包括以下制备步骤：
(1)将克重为70g/m2的聚丙烯熔喷布用γ射线进行辐照处理2h后，得预处理聚丙烯熔喷布，将马来酸酐与丙酮按质量比1:15混合，于室温条件下搅拌至溶解，并向马来酸酐与丙酮的混合物中加入丙酮质量0.3倍的预处理聚丙烯熔喷布，先于频率为50kHz的条件下超声40min，再于温度为100℃的条件下搅拌反应5h后，过滤，得改性聚丙烯熔喷布坯料，将改性聚丙烯熔喷布坯料冷冻干燥，得改性聚丙烯熔喷布；
(2)将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物与水按质量比1:20混合于烧杯中，搅拌至聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物溶解后，并向烧杯中加入聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量1.5倍的质量分数为38％的盐酸，于温度为50℃，转速为160r/min的条件下搅拌反应5h后，再向烧杯中聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量12倍的步骤(1)所得改性聚丙烯熔喷布，聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量3倍的正硅酸乙酯和聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量1.2倍的3-氨丙基三乙氧基硅烷，继续先于温度为40℃，转速为160r/min的条件下搅拌反应24h，再于温度为90℃的条件下恒温反应24h后，过滤，得滤饼，将滤饼用去离子水和无水乙醇各洗涤2次后，用石油醚对洗涤后的滤饼进行萃取，萃取6h后，真空干燥，得坯料；
(3)将步骤(2)所得预处理坯料于压力为2.5MPa，温度为140℃的条件下热压10min后，制得高阻隔透气医用面料。
作为优化，步骤(1)所述γ射线辐照处理的辐照剂量为35kGy。
实施例4
一种高阻隔透气医用面料，按重量份数计，主要包括：85份改性聚丙烯熔喷布，15份铜离子金属有机骨架材料。
一种高阻隔透气医用面料的制备工艺，所述高阻隔透气医用面料的制备工艺主要包括以下制备步骤：
(1)将克重为70g/m2的聚丙烯熔喷布用γ射线进行辐照处理2h后，得预处理聚丙烯熔喷布，将马来酸酐与丙酮按质量比1:15混合，于室温条件下搅拌至溶解，并向马来酸酐与丙酮的混合物中加入丙酮质量0.3倍的预处理聚丙烯熔喷布，先于频率为50kHz的条件下超声40min，再于温度为100℃的条件下搅拌反应5h后，过滤，得改性聚丙烯熔喷布坯料，将改性聚丙烯熔喷布坯料冷冻干燥，得改性聚丙烯熔喷布；
(2)将2-氨基对苯二甲酸与N,N-二甲基甲酰胺按质量比1:120混合于反应釜中，并向反应釜中加入2-氨基对苯二甲酸质量0.26倍的硝酸铜和2-氨基对苯二甲酸质量3.5倍的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐，并同时加入2-氨基对苯二甲酸质量25倍的步骤(1)所得改性聚丙烯熔喷布，于温度为30℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合40min，得混合电解液，将预处理铜片作为电极插入混合电解液中，并在直流稳压电源下电解，过滤，干燥，得坯料；
(3)将步骤(2)所得坯料于压力为2.5MPa，温度为140℃的条件下热压10min后，制得高阻隔透气医用面料。
作为优化，步骤(1)所述γ射线辐照处理的辐照剂量为35kGy。
作为优化，步骤(2)所述预处理铜片的制备工艺为将纯度为99.99％，厚度为0.5mm的铜片裁剪成1cm×8cm的形状，并用600目的砂纸打磨至表面光滑平整，得预处理铜片坯料，将预处理铜片坯料先放入丙酮溶液中于频率为40kHz的条件下浸泡15min后，再于浓度为10％的稀硝酸中室温浸泡3min后，得预处理铜片。
作为优化，步骤(2)所述电解条件为电流密度0.025A·cm-2，电解时间2h。
对比例
一种高阻隔透气医用面料，按重量份数计，主要包括：55份聚丙烯熔喷布，15份纳米二氧化硅。
一种高阻隔透气医用面料的制备工艺，所述高阻隔透气医用面料的制备工艺主要包括以下制备步骤：
(1)将正硅酸乙酯与水按质量比1:20混合，并加入正硅酸乙酯质量1.5倍的质量分数为38％的盐酸，于温度为50℃，转速为160r/min的条件下搅拌反应5h后，再加入正硅酸乙酯质量12倍的克重为70g/m2的聚丙烯熔喷布，搅拌反应后，过滤，干燥，得预处理坯料；
(2)将步骤(1)所得坯料于压力为2.5MPa，温度为140℃的条件下热压10min后，制得高阻隔透气医用面料。
效果例
下表1给出了采用本发明实施例1至4与对比例的高阻隔透气医用面料的性能分析结果。
表1
从表1中实施例1与对比例的实验数据比较可发现，在制备高阻隔透气医用面料使用改性聚丙烯熔喷布作为基材，并加入改性纳米二氧化硅可有效提高产品的透气性，且使产品具备良好的阻隔性能；从实施例1与实施例2的实验数据比较可发现，当在制备产品时不使用改性聚丙烯熔喷布作为基料，聚丙烯熔喷布与改性纳米二氧化硅的结合性较差，从而无法在气压增大时，提高产品的孔隙率，进而影响产品的透气性能；从实施例1与实施例3的实验数据比较可发现，当在制备产品时只加入氨基化介孔二氧化硅，产品在低压下透气性良好，但是，在加压后，产品中二氧化硅内孔隙被堵塞，从而影响产品的透气性，并且在加压后，血液可从孔隙中流出，影响产品的阻隔性；从实施例1与实施例4的实验数据比较，可发现当在制备产品时只加入铜离子金属有机骨架材料，产品的透气性提高，但在加压后透气性和阻隔性均发生下降。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
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