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Wir liefern die notwendige Technologie für die Implementierung einer Titandioxid-Produktion für TiO2-Pigment

Der Produktionsprozess von TiO2 Pigment besteht aus zwei Schritten.

Der erste Schritt ist die Produktion des Grundkörpers. Im zweiten Schritt, der Nachbehandlung (siehe Abschnitt Nachbehandlung (PT), wird der Grundkörper beschichtet um zusätzliche Eigenschaften hinzuzufügen wie Dispergierbarkeit oder Witterungsbeständigkeit.

Zwei Technologien sind verfügbar für die Produktion des Grundkörpers. Der Sulfatprozess (siehe Abschnitt Sulfatprozess (SP) und der Chloridprozess (siehe Abschnitt Chloridprozess (CP).

Im Sulfatprozess (SP) wird Schwefelsäure verwendet. Das Verfahren wurde in den zwanziger Jahren des letzten Jahrhunderts entwickelt.

Im Chloridprozess (CP) wird Chlor verwendet. Das Verfahren wurde in den fünfziger Jahren des letzten Jahrhunderts entwickelt.

Ti-Cons bietet die Technologie für die Titandioxy Produktion von TiO2 mittels SP, CP und PT an.

Die folgende Tabelle zeigt die Vor- und Nachteile von SP und CP:
Chloridprozess (CP)Sulfatprozess (SP)
Höhere Anforderungen an die Erze
Produktion von Anatas-Pigment möglich
Bessere Produktqualität hinsichtlich der optischen und chemischen Eigenschaften
Produkt Qualität bzgl. der optischen Eigenschaften von Rutil-Klinker ist niedriger
Produktion von Anatas-Pigment nicht möglich
Produktion von Anatas-Pigment möglich
Geringerer Platzbedarf
Größerer Platzbedarf
Weniger Behälter
Mehr Behälter
Weniger Personal notwendig
Mehr Personal erforderlich
Hohe Anforderungen an die Qualifikation des Personals
Geringere Anforderungen an die Qualifikation des Personals
Kontinuierlicher Prozess
Vor allem Batch-Prozess
Geringere Umweltbelastung da eine geringe Menge von Nebenprodukten anfällt
Höhere Umweltbelastung durch höheren Anfall von Nebenprodukten
Abfälle können zu verkaufsfähigen Nebenprodukten aufgearbeitet werden
Prozess benötigt nachgeschaltetes Nebenproduktmanagement mit entsprechenden Absatzmärkten
Weniger Nebenprodukte
Mehr Nebenprodukte
Erfordert eine stabile Produktionsumgebung und Infrastruktur
Batchprozess ist einfacher zu handhaben
Kreisprozess ist anfälliger bzgl. Produktions-Ausfällen
Gesamtprozess weniger anfällig bei Ausfall von Einzelapparaten
Hohe Sicherheitsanforderungen durch den Einsatz von Cl2, CO und TiCl4
Geringere Sicherheitsanforderungen. Wenn Oleum verwendet wird dann höhere Sicherheitsanforderungen
Hoher Automatisierugsgrad erforderlich
Niedriger Automatisierugsgrad ist möglich
Generell sind die Gesamtproduktionskosten niedriger
Generell sind die Gesamtproduktionskosten höher

Chloridprozess (CP)

  • Abbildung: Der Chloridprozess (CP) ist aktuell das bevorzugte Verfahren, um aus dem natürlichen Rohmaterial hochreines Titandioxid (TiO2-Pigment) zu gewinnen. Die wichtigsten Prozessschritte.

Sulfatprozess (SP)

  • Abbildung: Der Sulfatprozess (SP) ist das ältere, aber immer aufgrund gewisser Vorteile die bewährte Alternative zum Chloridverfahren für die Titandioxid-Gewinnung. Erfahren Sie mehr.

Nachbehandlung (PT)

  • Abbildung: Die Nachbehandlung (PT) auch Post-Treatment-Verfahren erzeugt aus dem TiO2 Roh-Pigment ein verkaufsfähiges Produkt.
FAQ
Was ist Titandioxid und wofür wird es verwendet?

Bei Titandioxid handelt es sich um ein weißes, pulverförmiges Pigment. Es besitzt eine hohe Deckkraft, Helligkeit und Beständigkeit. Aufgrund dieser Eigenschaften ist TiO2 ein gefragter Stoff, der in vielfältigsten Bereichen verwendet wird: z.B. als Weißpigment in Farben, Wandfarben und Lacken und zur Verbesserung der UV-Beständigkeit in Kunststoffen und Beschichtungen. Des Weiteren, existiert die Anwendung von Nano-TiO2 (Titandioxidpartikel als Nanopartikel). Hierbei fungiert TiO2 nicht vorrangig als Farb-Pigment, siehe unten für mehr Information.

Was sind die Vorteile von TiO2?

TiO2 ist ein vielseitiges und hochwertiges Pigment mit einer breiten Palette von Anwendungen. Unternehmen, die TiO2 einsetzen, profitieren vor allem von der guten Verfügbarkeit, der Stabilität sowie der Umweltverträglichkeit der Titiandioxid-Pigmente. Die zentralen Vorteile sind:

  • Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten: Titanium Dioxide sind Pigmente, die in verschiedenen Graden erhältlich sind. Sie findet in vielen Industrieprodukten Verwendung, z.B. in Farben, Beschichtungen bis hin zu Kunststoffen und Papierprodukten.
  • Die hohe Qualität: TiO2 wird entweder durch das Sulfat- oder das Chlorid-Verfahren hergestellt, oberflächenbehandelt und anschließend zu Pulverform gemahlen. Das Pigment besteht zu 80-98% aus Titaniumdioxid. Es gibt verschiedene Arten von TiO2-Sorten, wie beispielsweise Rutile-Qualitäten mit höherem Brechungsindex, die den Großteil der globalen Nachfrage ausmachen.
  • Die gute Verfügbarkeit der Rohstoffe: Für die Produktion von Titaniumdioxid werden verschiedene Rohstoffe verwendet, wie zum Beispiel natürliche Rutile, Ilmenit und verschiedene Schlacken. Die Verfügbarkeit dieser Rohstoffe ermöglicht eine kontinuierliche Produktion von TiO2. • Die vertikale Integration: Einige Unternehmen haben sich für eine vertikale Integration entschieden, indem sie sowohl in der Rohstoff-Bereich als auch in der Endverbrauchersektor tätig sind. Dies ermöglicht eine bessere Kontrolle der Lieferkette sowie eine umfassende Versorgung der Kunden.
  • Die Preisstabilisierung: Um die Preisschwankungen zu minimieren, bieten viele Lieferanten langfristige Verträge zu festen Preisen an. Das ermöglicht eine solide Kostenplanung und den Aufbau stabiler Geschäftsbeziehungen. • Gute Umweltfreundlichkeit: Immer mehr Unternehmen arbeiten daran, den CO2-Fußabdruck bei der Produktion weiter zu reduzieren und die Produktionsprozesse umweltfreundlicher zu gestalten. Die Methoden zur Herstellung von TiO2 mit einem niedrigeren CO2-Fußabdruck werden immer weiter verfeinert. Innovative neue Methoden werden erforscht und werden voraussichtlich in naher Zukunft zur Verfügung stehen.
  • Hohe Produktsicherheit: Die Produktion von TiO2-Pigmenten unterliegt den Sicherheitsvorschriften der Kommission der Europäisches Union. Wir unterstützen Sie bei allen Maßnahme, um die Sicherheit der Produktion von TiO2 zu gewährleisten.
  • Anwendungsbereiche für TiO2 Nanopartikel: Nano-TiO2 findet Anwendung in Sonnenschutzmitteln, es blockiert die ultraviolette Strahlung und bleibt gleichzeitig auf der Haut transparent. Nano-TiO2 wird im Bauwesen als Zusatz zu Farben, Kunststoffen, Zement, Fenstern, Fliesen und anderen Produkten aufgrund seiner UV-Absorption und photokatalytischen Sterilisierungseigenschaften verwendet. Nano-TiO2 wird auch in Leuchtdioden und Solarzellen eingesetzt.
Wie funktioniert die Extraktion von Titanium?

Titan wird aus Titaneisenerz gewonnen. Natürliches Titaneisenerz kommt vor allem in zwei Formen vor: Ilmenit (FeTiO3) und Rutil. Die Extraktion von Titanium ist ein hochkomplexer Prozess. Es gilt verschiedene Faktoren zu berücksichtigen. Zu den wichtigsten Faktoren zählen: die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials, das angewendete Verfahren und die spezifischen Anforderungen der Endanwendung.

Für die Extraktion von Titanium als Titandioxidpartikel oder genauer, als Titanium Dioxid-Pigment, gibt es zwei bewährte Verfahren: den Sulfat-Prozess und den Chlorid-Prozess. Für beide Verfahren gibt es verschiedene Optimierungen, die es ermöglichen, bestimmte Pigmenteigenschaften zu erzielen.

Wie funktioniert der Chlorid-Prozess?

Im Chlorid-Prozess, vielfach auch Chlorid-Verfahren oder Chlorverfahren genannt, wird aus dem natürlichen Rohmaterial hochreines Titandioxid gewonnen. Der Chlorid-Prozess besteht aus mehreren Schritten:

Die Chlorierung (Englisch: Chlorination). In diesem Schritt reagiert der Rohstoff durch die Zugabe von Chlor und Petrol-Koks zu Titantetrachlorid (TiCl4).

Die Reinigung des Titantetrachlorids. In diesem Schritt werden Verunreinigungen wie Vanadium-Chlorid abgeschieden.

Die Oxidation: Durch die Oxidation des Titantetrachlorids entstehen Titanium Dioxide.

Welche Vorteile bietet der Chlorid-Prozess gegenüber dem älteren Sulfat-Prozess?

Der wichtigste Vorteil ist die Produktqualität. Mit dem Chlorid-Prozesses kann aus Titaneisenerz hochreines Titandioxidpigment gewonnen werden, das sich durch größere Helligkeit, bessere Deckkraft und Farbstabilität auszeichnet.

Zweitens: die Energieeffizient. Im Vergleich zum Sulfat-Prozess sind beim Chlorid-Prozess deutlich weniger Energie und Brennstoffen erforderlich, daher ist dieser Prozess in der Regel kostengünstiger und hat geringere Umweltauswirkungen. Es fallen weniger Abfallprodukte und schädliche Emissionen an.

Drittens: Die Farbstabilität. Die durch den Chlorid-Prozess gewonnenen Titandioxidpigmente sind in der Regel weniger anfällig für Verfärbungen sowie den Einflüssen von UV-Licht oder chemische Reaktionen.

Viertens: Der Chlorid-Prozess ist sehr variabel, so können die Pigmente individuell an die spezifischen Anforderungen des Endprodukts angepasst werden, z.B. wenn bestimmte Farbpigment-Eigenschaften benötigt werden.

Was gilt es beim Chlorid-Prozess zu beachten?

Beim Chlorid-Prozess kommt ätzendes und hochgiftiges Chlor zum Einsatz. Deshalb ist bei diesem Verfahren ein spezielles Anlagen-Design mit besonderen Sicherheitsvorkehrungen erforderlich.

Welchen Materialien benötigen Sie für Ihre Chlorid-Prozess-Technologie?

Für den Chlorid-Prozess benötigen Sie hochwertige Rohstoffe mit einem hohen Gehalt an Titanium Dioxid. Rohes Ilmenit kann nicht genutzt werden.

Je nach eingesetzter Technologie und dem gewünschten Endprodukt sind spezielle Anforderungen und Spezifikationen des Chlorid-Prozesses erforderlich.

Wir beraten Sie bei allen Fragen zum Aufbau und der Umsetzung des Chlorid-Prozesses oder zur spezifischen Auswahl von Rohstoffen.

Wie beeinflusst der TiO2 den Anteil und die Verluste von Chlor?

Beim Chlorid-Prozess wird Titandioxid durch die Zugabe von Chlor in Titantetrachlorid (TiCl4) umgewandelt.

Das durch die Chlorierung von TiO2 „verbrauchte“ Chlor wird, weil in TiCl4 umgewandelt, bei in der Verbrennung des soeben erwähnten TiCl4 zurückgewonnen und dem Chlorierungsreaktor wieder zugeführt.

Je höher der TiO2-Anteil im Rohmaterial ist, desto weniger Chlor wird verbraucht.

Ist der Anteil im Rohmaterial niedrig, so entsteht eine höhere Menge an Metalchloriden, welche Chlor verbrauchen.

Warum sollte der Anteil von Ca und Mg beim Chlorid-Prozess niedrig sein?

Kalzium (Ca) und Magnesium (Mg) können zu unerwünschten Situationen im Chlorierungsreaktor führen, welche im ungünstigstem Fall zu einem Ausfall führen kann.

Ist die Menge an Kalzium und Magnesium zu hoch reichern sich diese als Kalziumchlorid und Magnesiumchlorid an. Da diese, bei Chlorierungs-Bedingungen, flüssig sind es zu Problemen mit der Fluidisierung des Chlorierungsreaktor kommen.

Warum sollte die mechanische Stabilität des TiO2 Rohstoffes hoch sein?

Eine hohe mechanische Stabilität der Partikel des TiO2 Rohstoffes ist ratsam damit die Partikel in der rauen Atmosphäre des Chlorierungs-Reaktors lang genug stabil bleiben und nach dem Prinzip des „Shrinking Corns“ vollständige reagieren können

Warum sollte der Anteil radioaktiver Verunreinigungen beim Chlorid-Prozess gering sein?

Radioaktive Verunreinigungen stellen ein potenzielles Risiko für die Gesundheit, Sicherheit und Umwelt dar. Deshalb sollte ihr Anteil immer so gering wie möglich sein.

Radioaktive Verunreinigungen können außerdem die Qualität des Titanium Dioxid-Pigments minimieren. Negative Auswirkungen können zum Beispiel Verfärbungen oder unerwünschte Pigment-Eigenschaften sein.

Können sowohl TiO2-Schlacke als auch synthetisches Rutil den Chlorid-Prozess verwendet werden?

Sowohl TiO2-Schlacke als auch synthetisches Rutil können, aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften, sehr gut im Chlorid-Prozess in unserem CP-Prozess verwendet werden.

Was sind die wichtigsten Einsatz-Stoffe für Ihre Chlorid-Prozess-Technologie?
  • TiO2-Erz
  • Petrol-Koks
  • Sauerstoff
  • Chlor
  • Erdgas
  • Dampf
  • Elektrische Energie
  • Toluol
  • Aluminium
  • KCl
  • Stickstoff
  • Wasser

Für mehr Information sehen Sie sich bitte die Tabellen ab Seite 13 der Präsentation des CP-Prozesses im Bereich „Technologie“ auf unserer Website an.

Bitte beachten Sie, dass es sich hierbei um Richtwerte handelt. Für spezifische Anwendungen können die Konzentrationen von diesen Angaben deutlich abweichen.

Warum benötigen Sie Petrolkoks für Ihre Chlorid Prozess-Technologie?

Petrolkoks wird dazu verwendet das Ti(IV) im Chlorierungsreaktor in Ti(III) zu reduzieren. Nur Ti(III) kann chloriert werden.

Welche Art von Ausrüstung benötigen Sie für Ihren Chlorid-Prozess?

Für Chlorid-Prozess werden typischerweise folgende Geräte und Ausrüstungen benötigt:

Statische Ausrüstung wie:

  • Tanks
  • Reaktoren
  • Kolonnen
  • Filter • Wäscher
  • Etc. ·

Rotierende Ausrüstung wie:

  • Pumpen
  • Schnecken
  • Zellenräder
  • Rührer
  • Gebläse
  • Mühlen
  • Etc.

Für mehr Information sehen Sie sich bitte die Seite 15 der Präsentation des CP-Prozesses im Bereich „Technologie“ auf unserer Website an.

Wie funktioniert der Sulfat-Prozess?

Im Sulfat-Prozess, vielfach auch Sulfatverfahren oder Schwefelsäureverfahren genannt, ist ein Verfahren, bei dem aus dem natürlichen Rohmaterial hochreine Titanium Dioxide hergestellt werden. Der Sulfat-Prozess ist eine Alternative zum Chlorid-Prozess und älter. Wie der Chlorid-Prozess besteht auch das Sulfatverfahren aus mehreren Schritten:

  • Der Aufschluss. Das Rohmaterial (Ilmenit oder TiO2-Schlacke) wird mit Schwefelsäure aufgeschlossen und es entstehen Metall-Sulfate, deshalb Sulfat-Prozess genannt.
  • Die Hydrolyse: In diesem Schritt werden die Sulfate einer Hydrolyse unterzogen.
  • Leaching: Das Hydrolysat wird gewaschen und Verunreinigungen werden entfernt.
  • Die Kalzinierung: Zum Abschluss wird das Titandioxidhydrat kalziniert. So wird das Wasser entfernt und der Grundkörper des Titandioxidpigment entsteht. Welche Vorteile bietet der
Welche Vorteile bietet der Sulfat-Prozess gegenüber dem neueren Chlorid-Prozess?

Der Hauptvorteil der Sulfat-Prozesses ist das es weniger anspruchsvoll bzgl. Ausrüstung ist.

Da kein Chlor eingesetzt und kein TiCl4 und CO entsteht, ist es weniger anspruchsvoll bzgl. Sicherheit. Beim Sulfat-Prozess sind daher weniger strenge Sicherheitsvorkehrungen im Umgang mit den Chemikalien erforderlich als beim Chlorid-Prozess.

Bessere Rohstoffverfügbarkeit: Der Sulfat-Prozesses nutzt das häufiger vorkommende Rohmaterial Ilmenit für die Titandioxidproduktion. Im Sulfat-Prozess kann dieses besser umwandelt werden als beim Chlorid-Verfahren.

Was gilt es beim Sulfat-Prozess zu beachten?

Das Verfahren lässt sich signifikant schlechter skalieren, weil es ein Batch-Verfahren ist. Das CP-Verfahren ist ein Konti-Verfahren und lässt sich wesentlich besser skalieren. Ab einer gewissen Anlagengröße ist das CP-Verfahren bezgl. CAPEX entscheidend günstiger.

Geringere Qualität: Pigmente, die mit dem Sulfat-Prozess hergestellt werden, haben im Vergleich zu den Endprodukten des Chlorid-Verfahrens eine geringere Helligkeit und weniger Deckkraft.

Der Gewinn bei SP ist pro Tonne geringer, weil hochwertige Produkte sich eher mit dem CP-Verfahren produzieren.

Ist die mechanische Stabilität der Partikel beim Sulfat-Prozess wichtig?

Nein, die mechanische Stabilität der Partikel beim Sulfat-Prozess ist nicht wichtig. Auch kann bei dem SP-Verfahren das TiO2-Erz sehr fein sein, im CP-Verfahren wird es aus dem Chlorierungsreaktor rausgeblasen. Im SP-Verfahren wird das Erz meisten sogar gemahlen damit es im Aufschluss gut reagiert.

Was ist das typische Plant Design bei der Titandioxidpigment-Produktion?

Das typische Anlagendesign für die Titandioxidpigment-Produktion kann je nach dem angewendeten Verfahren und den spezifischen Anforderungen variieren. Typischerweise werden folgende Komponenten benötigt:

  • Rohstoff-Aufbereitung für die Vorbereitung der Rohmaterialien.
  • Reaktions- und Umwandlungseinheit, um Titan-Zwischenprodukte („Titan-Sulfat“ oder „Titan-Chlorid“) zu erzeugen.
  • Trennungseinheit, um unerwünschte Verunreinigungen und zu entfernen.
  • Reaktionseinheit, um den Grundkörper (Roh-TiO2) zu erzeugen.
  • Mahl- und Klassiereinheiten, um die korrekte Partikelgröße zu erzielen.
  • Behandlungs-Einheiten, um aus dem Roh-TIO2 das fertige Produkt zu erzeugen.
  • Verpackungs- und Lagerungseinheiten, um die Titanium Dioxid-Pigmente abzufüllen und für die Lagerung und den Versand vorbereitet. Dies kann in unterschiedlichen Formen erfolgen, je nach den Anforderungen der Kunden und des Marktes.

Ja nach Anwendung kann das Anlagendesign für die Titandioxidpigment-Produktion von diesen Angaben abweichen.

Was ist die Chlorierung?

Die Chlorierung ist ein chemischer Prozess, bei dem Chlor mit einer anderen Substanz oder Verbindung in Verbindung gebracht wird. Es handelt sich um eine Reaktion, bei der Chloratome mit den Molekülen der Zielsubstanz interagieren, um neue Verbindungen zu bilden oder vorhandene Verbindungen zu modifizieren.

In Bezug auf die Produktion von Titandioxidpigmenten spielt die Chlorierung im Chlorid-Prozess eine wichtige Rolle. Chlor wird dazu verwendet, um mit Titandioxid zu reagieren und Titantetrachlorid (TiCl4) zu bilden. Dieser Prozess ist ein Schlüsselschritt für die Umwandlung von Titandioxiderz in das benötigte TiCl4 (Zwischenprodukt) und die weitere Verarbeitung zu Titandioxidpigmenten.

Die Chlorierung im Chlorid-Prozess wird typischerweise bei hohen Temperaturen mit Hilfe von Petrolkoks durchgeführt.

Welche Rolle spielen Nicht-Eisenmetalle (non ferrous metals) bei der Herstellung von Titandioxidpigmenten?

Titan ist ein Nicht-Eisenmetall (non ferrous metals), wie auch Kupfer und Aluminium. Bei der Herstellung von TiO2-Pigment stehen nicht die metallischen Eigenschaften von Titan im Vordergrund, sondern die Eigenschaften von TiO2-Pigment als DAS weiße Farbpigment weltweit.

Nicht-Eisenmetalle sind in der Regel korrosionsbeständiger als eisenhaltige. Sie zeichnen sich zudem durch eine höhere Leitfähigkeit aus und haben wichtige physikalische und chemische Eigenschaften. Was sind die wichtigsten nicht-eisenhaltigen Metalle:

  • Aluminium ist ein leichtes Metall, sehr korrosionsbeständig und mit guter Wärme- und elektrischer Leitfähigkeit
  • Kupfer ist ein vielseitiges Metall mit ausgezeichneter elektrischer und thermischer Leitfähigkeit.
  • Zink ist sehr korrosionsbeständig.
  • Blei ist ein sehr dichtes und formbares Metall.
  • Nickel ist sehr korrosionsbeständig und besitzt ausgezeichnete Hochtemperatur-Eigenschaften.
  • Titan ist ein starkes und leichtes Metall mit exzellenter Korrosionsbeständigkeit.
  •  Messing ist eine Legierung aus Kupfer und Zink, das sich gut verarbeiten lässt und sehr korrosionsbeständig ist.
  • Bronze besitzt eine gute Festigkeit, ist verschleißfest und korrosionsbeständig.
Was versteht man unter Post Treatment bei der Titanoxid-Pigment-Produktion?

Der Begriff „Post-Treatment“ bezeichnet zusätzliche Verarbeitungsschritte bei der Titanoxid-Pigment-Produktion, die nach der Produktion der Roh-TiO2 (Grundkörper) erfolgen. Diese Prozesse dienen dazu das hergestellte Titandioxidpigment weiter zu verbessern und spezifische Eigenschaften oder Merkmale zu erzielen.

Typische Post-Treatment-Verfahren bei der Titanoxid-Pigmentproduktion sind:

  • Das Mahlen, um die Partikelgröße zu optimieren und eine gleichmäßige Verteilung der Pigmentpartikel zu erreichen.
  • Die Oberflächenbehandlung, um bestimmte Eigenschaften des Titandioxidpigments zu verbessern.
  • Das Entwässern und Waschen der resultierenden TiO2-Slurry.
  • Das Trocken der vorher erwähnten entwässerten und gewaschenen Slurry.
  • Das Mahlen der getrockneten Slurry um das finale Produkt zu erhalten.

Post-Treatment-Verfahren dienen generell dazu, aus dem Roh-Pigment ein verkaufsfähiges Produkt zu erzeugen.

Geistiges Eigentum

Hiermit erklären wir, dass die Technologie welche wir unseren Kunden zur Verfügung stellen, in Teilen oder als Ganzes, unser geistiges Eigentum ist.

Unseren Kunden wird es erlaubt, im Rahmen der vertraglichen Bedingungen, diese zu nutzen. Andere Parteien, habe keine Rechte unsere Technologie, inklusive Dokumente, in irgendeiner Form zu besitzen oder zu kopieren.

Bezüglich einem möglichem illegalen Verkauf, Besitz, Kopieren und Nutzung unserer Technologie werden wir alle notwendigen legalen Möglichkeiten nutzen um die legalen und wirtschaftlichen Verantwortlichkeit der relevanten Personen und Parteien zu ermitteln.


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