DE20208702U1 - Fabric structure and threads with color and light effects - Google Patents
Fabric structure and threads with color and light effectsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Gewebestruktur und Fäden mit Färb- und Lichteffekten.The invention relates to a fabric structure and threads with color and light effects.
Gewebestrukturen mit Färb- und Lichteffekten finden in der Bekleidungsindustrie breite Verwendung, insbesondere für Schutzkleidung mit Signalwirkung, wie sie bspw. bei der Feuerwehr oder der Polizei verwendet wird.Fabric structures with color and light effects are widely used in the clothing industry, especially for protective clothing with a signaling effect, such as that used by the fire brigade or the police.
Es ist bekannt, Gewebestrukturen mit Färb- und Lichteffekten durch Laminierung oder Beschichtung herzustellen. Hierbei werden holographische oder andere lichtbeugende und lichtbrechende Mikrostrukturen, die besonders intensive Färb- und Lichteffekte aufweisen, in einem ersten Verfahrenschritt in Heißsiegelfolien, in Kalttransferfolien oder andere Schichten eingeprägt. In einem zweiten Verfahrensschritt werden diese mikrostrukturierten und holographischen Transferschichten mittels Klebstoff oder durch Heißsiegelung auf die Gewebestruktur übertragen.It is known to produce fabric structures with color and light effects by lamination or coating. In this process, holographic or other light-diffracting and light-refracting microstructures that have particularly intense color and light effects are embossed into heat-sealing films, cold transfer films or other layers in a first process step. In a second process step, these microstructured and holographic transfer layers are transferred to the fabric structure using adhesive or by heat sealing.
Die übertragene Transferschicht und die Klebstoffschicht weisen jedoch eine gummiartige Oberfläche auf, die wenig hautsympathisch ist und sich unangenehm anfühlt. Darüber hinaus ist diese Oberfläche nicht atmungsaktiv und für Wasserdampf undurchlässig.However, the transferred transfer layer and the adhesive layer have a rubbery surface that is not very skin-friendly and feels unpleasant. In addition, this surface is not breathable and impermeable to water vapor.
Um eine atmungsaktive Oberfläche zu erhalten, wurde versucht, die Transferschicht und die Klebstoffschicht rasterpunktförmig zu applizieren (aufzusiegeln), bspw. mit Nadelwalzen zu perforieren. Jedoch setzt dies eine relativ glatte Oberfläche des Gewebes voraus und reduziert die Färb- und Lichteffekte, wobei das unangenehme Tragegefühl verbleibt.In order to obtain a breathable surface, attempts were made to apply (seal) the transfer layer and the adhesive layer in a grid pattern, e.g. by perforating them with needle rollers. However, this requires a relatively smooth surface of the fabric and reduces the color and light effects, although the unpleasant feeling of wearing the material remains.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Gewebestruktur mit Färb- und Lichteffekten bereitzustellen, die atmungsaktiv und für WasserdampfIt is therefore an object of the invention to provide a fabric structure with colour and light effects that is breathable and water vapor
durchlässig ist sowie ein herkömmlichen Textilien entsprechendes Gefühl beim Tragen vermittelt.is permeable and provides a feeling when worn similar to conventional textiles.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object of the invention is achieved by the invention specified in claim 1. Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung geht aus von einer Gewebestruktur, insbesondere zur Verwendung als Textilie, die aus einer gewebten Matrix aus Fäden besteht.The invention relates to a fabric structure, in particular for use as a textile, which consists of a woven matrix of threads.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche wenigstens eines Teiles der Fäden der Matrix (Strukturfäden) optisch wirksame, lichtbeugende Eigenschaften und/oder Mikrostrukturen aufweist.The invention is characterized in that the surface of at least a portion of the threads of the matrix (structural threads) has optically effective, light-diffractive properties and/or microstructures.
Die aus der Holographie bekannten Lichtbeugungs- bzw. Lichtbrechungsstrukturen bewirken an der mikrostrukturierten Oberfläche der eingewebten Strukturfäden eine Transmission und auch eine Reflexion des einfallenden Lichts. Dabei führen die Lichtbeugungs- und Lichtbrechungsstrukturen zu einem je nach Betrachtungs- und Beleuchtungswinkel variierenden Farbspiel, das alle Spektralfarben umfassen kann.The light diffraction and refraction structures known from holography cause the incoming light to be transmitted and reflected on the microstructured surface of the woven structural threads. The light diffraction and refraction structures result in a play of colors that varies depending on the viewing and lighting angle and can include all spectral colors.
Durch das Einweben von Strukturfäden, die lichtbeugende Mikrostrukturen aufweisen, bleibt die erfindungsgemäße Gewebestruktur atmungsaktiv und für Wasserdampf durchlässig. Somit bleiben die Eigenschaften des Gewebes unverändert erhalten, insbesondere die Webstruktur und das damit vermittelte Gefühl auf der Haut. Das textile Produkt wird dabei nicht in unangenehmer Weise durch eine teilweise oder vollständige Oberflächenbeschichtung verfremdet. Dies ermöglich die Verwendung der erfindungsgemäßen Gewebestruktur mit Färb- und Lichteffekten in der Bekleidungsindustrie. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Gewebestruktur für Sicherheitsbekleidung mit Signalwirkung, bspw. im Bereich der Polizei oder Feuerwehr, verwendet werden. Weitere Anwendungen ergeben sichBy weaving in structural threads that have light-diffracting microstructures, the fabric structure according to the invention remains breathable and permeable to water vapor. The properties of the fabric thus remain unchanged, in particular the weave structure and the feeling it conveys on the skin. The textile product is not unpleasantly alienated by a partial or complete surface coating. This enables the use of the fabric structure according to the invention with color and light effects in the clothing industry. In particular, the fabric structure according to the invention can be used for safety clothing with a signaling effect, for example in the police or fire service sector. Further applications arise
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beispielsweise im Verkehrsleitbereich, der Flugsicherung und weiterer optisch exponierter Bereiche wie auch im Showgeschäft und im Dekorationsbereich.for example in traffic control areas, air traffic control and other visually exposed areas as well as in show business and in the decoration sector.
Die Strukturfäden können verdrillt oder flach in die Matrix eingewebt sein. Wenn die Strukturfäden verdrillt in die Matrix eingewebt sind, führt dies zu einer weiteren Steigerung der Färb- und Lichteffekte, da bei den verdrillten Strukturfäden die Anzahl der Reflexionsebenen nochmals gesteigert ist.The structural threads can be twisted or woven flat into the matrix. If the structural threads are twisted into the matrix, this leads to a further increase in the color and light effects, since the number of reflection levels is increased again with the twisted structural threads.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Strukturfäden aus einem Material gefertigt sind, dass eine lichtbeugende Oberfläche aufweist. Es kann sich dabei um ein Material mit einer behandelten Oberfläche oder um einen makromolekularen Kunststoff handeln, der aufgrund seiner Struktur lichtbeugende Eigenschaften aufweist.Preferably, the structural threads are made of a material that has a light-diffractive surface. This can be a material with a treated surface or a macromolecular plastic that has light-diffractive properties due to its structure.
In einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Strukturfäden aus einer Folienbahn herausgeschnitten sind, deren Oberfläche mit optisch wirksamen, lichtbeugenden Mikrostrukturen, insbesondere holografischen Beugungsgittern (Hologrammen), versehen ist.In a first embodiment, it is provided that the structural threads are cut out of a film web whose surface is provided with optically effective, light-diffracting microstructures, in particular holographic diffraction gratings (holograms).
Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass durch das Zerschneiden der mit mikrostrukturierten Beugungsgittern versehenen Folienbahn zu feinen Strukturfäden und das anschließende Einweben in die Matrix die Wirkung der Färb- und Lichteffekte sogar noch gesteigert wird. Während bei bekannten Verfahren der Übertragung einer holographischen Schicht auf ein Gewebe aufgrund der flächigen Orientierung der Lichteinfalls- und Lichtausfallswinkel nur ein sehr begrenzter Färb- und Lichteffekt gegeben ist, weisen im Vergleich dazu die verwebten Fäden oder eingewebten Strukturfäden eine nahezu unendliche Anzahl von optisch aktiven Reflexionsebenen auf, die durch die Webart und das Webmuster bedingt sind. Damit sind die Färb- und Lichteffekte der erfindungsgemäßen Gewebestruktur unabhängig von der Beleuchtungsund Betrachtungsrichtung. Außerdem tritt dieser Lichteffekt auch bei diffuser Beleuchtung auf.Surprisingly, it was found that by cutting the film web provided with microstructured diffraction gratings into fine structural threads and then weaving them into the matrix, the effect of the coloring and light effects is even increased. While known methods of transferring a holographic layer to a fabric only produce a very limited coloring and light effect due to the flat orientation of the light incidence and light emission angles, in comparison the woven threads or woven structural threads have an almost infinite number of optically active reflection planes, which are determined by the weave and the weave pattern. The coloring and light effects of the fabric structure according to the invention are therefore independent of the lighting and viewing direction. In addition, this light effect also occurs with diffuse lighting.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Folienbahn aus Polyester (PET) gefertigt ist. Polyester (PET) weist eine gute Dimensionsstabilität und Temperaturbeständigkeit auf, ist chemisch beständig und neutral sowie umweltfreundlich. Es können aber auch Folienbahnen aus anderen Materialien verwendet werden, soweit sie die Anforderungen an die Hautverträglichkeit, den Tragekomfort und eine umweltfreundliche Entsorgung erfüllen. Die Folienbahn kann aus einer einlagigen Monofolie oder aus mehrlagigen Verbundfolien oder koextrudierten Folien bestehen.In a preferred embodiment, the film web is made of polyester (PET). Polyester (PET) has good dimensional stability and temperature resistance, is chemically resistant and neutral as well as environmentally friendly. However, film webs made of other materials can also be used, provided they meet the requirements for skin compatibility, wearing comfort and environmentally friendly disposal. The film web can consist of a single-layer monofilm or of multi-layer composite films or co-extruded films.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Folienbahn eine Dicke von 5 bis 50 pm, insbesondere von 23 pm aufweist, da sich diese Folienstärke am besten zu Strukturfäden zerschneiden lässt. Es lassen sich aber ebenso Folienbahnen mit einer Dicke von 9, 12 oder 19 pm zu den gewünschten Strukturfäden zerschneiden. Dabei sollte die Breite der Strukturfäden 0,1 bis 0,3 mm, insbesondere 0,1 bis 0, 2 mm betragen, so dass sich die so erhaltenen Strukturfäden problemlos in die Gewebestruktur einweben lassen.Preferably, the film web has a thickness of 5 to 50 pm, in particular 23 pm, since this film thickness is best cut into structural threads. However, film webs with a thickness of 9, 12 or 19 pm can also be cut into the desired structural threads. The width of the structural threads should be 0.1 to 0.3 mm, in particular 0.1 to 0.2 mm, so that the structural threads obtained in this way can be easily woven into the fabric structure.
Die Folienbahn kann mittels zweier verschiedener Techniken mit lichtbeugenden Mikrostrukturen versehen werden.The film web can be provided with light-diffractive microstructures using two different techniques.
Bei dem ersten Verfahren werden die lichtbeugenden Mikrostrukturen durch thermoplastisches Prägen in die thermisch oder mechanisch verformbare Oberfläche übertragen. Das Prägen erfolgt dabei im Hubverfahren oder durch eine rotierende Prägeplatte (Dicke von 50 bis 100 pm) oder eine Prägewalze, auf der eine der lichtbeugenden MikroStruktur entsprechende Höhenreliefstruktur galvanisch abgeschieden oder mit abgusstechnischen Verfahren repliziert wurde. Die einem Beugungsgitter entsprechende Höhenreliefstruktur wird dabei von einer mittels Laserbelichtung entwickelten Fotolackschicht abgeformt und wiederum auf die Prägeplatten oder die Prägewalzen übertragen.In the first process, the light-diffracting microstructures are transferred to the thermally or mechanically deformable surface by thermoplastic embossing. Embossing is carried out using a lifting process or by a rotating embossing plate (thickness of 50 to 100 pm) or an embossing roller on which a height relief structure corresponding to the light-diffracting microstructure has been galvanically deposited or replicated using casting techniques. The height relief structure corresponding to a diffraction grating is molded from a photoresist layer developed by laser exposure and then transferred to the embossing plates or embossing rollers.
Bei dem zweiten Verfahren werden die lichtbeugenden Mikrostrukturen aus unter UV-Bestrahlung aushärtendem Lack gefertigt, wobei die MikrostrukturenIn the second process, the light-diffractive microstructures are made of lacquer that hardens under UV irradiation, whereby the microstructures
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mittels eines rotierenden Zylinders auf die Folienbahn übertragen werden. Die unter UV-Strahlung aushärtenden Lacke sind extrem widerstandsfähig gegen Waschlaugen, Säuren, Lösungsmittel, Hitze oder mechanische Belastungen wie Abrieb. Derartige Mikrostrukturen sind daher besonders geeignet, um in Verbindung mit Gewebestrukturen als stark beanspruchte Textilie verwendet zu werden.transferred to the film web using a rotating cylinder. The varnishes, which harden under UV radiation, are extremely resistant to washing solutions, acids, solvents, heat or mechanical stress such as abrasion. Such microstructures are therefore particularly suitable for use in conjunction with fabric structures as highly stressed textiles.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Oberfläche der Folienbahn mehrfach mikrostrukturiert ist und Cross-Gratings aufweist. Dies kann bei der Präge- oder Abgussformherstellung durch mehrere Belichtungsvorgänge unter verschiedenen Belichtungswinkeln erfolgen, so dass die sogenannten Cross-Gratings entstehen, die für verschiedenen Beugungsund Reflexionsrichtungen prädeterminiert sind und somit ein besonders effektvolles Färb- und Lichtspiel erzeugen.In a further embodiment, the surface of the film web is microstructured several times and has cross gratings. This can be done during embossing or mold production by means of several exposure processes at different exposure angles, so that the so-called cross gratings are created, which are predetermined for different diffraction and reflection directions and thus produce a particularly effective play of color and light.
Dabei hat sich gezeigt, dass eine maximale Anzahl an Beugungsrichtungen durch eine Laserbelichtung eines sogenannten Dot-Matrix-Gitters erzielt wird, bei dem jeder einzelne Punkt des Gesamtgitters eine mittels eines Zufallgenerators festgelegte Richtungsselektivität in Bezug zu dem nächstgelegenen Belichtungspunkt aufweist.It has been shown that a maximum number of diffraction directions is achieved by laser exposure of a so-called dot matrix grating, in which each individual point of the entire grating has a directional selectivity determined by means of a random generator in relation to the nearest exposure point.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Folienbahn eine Metallisierung aufweist, die vor dem Zerschneiden der Folienbahn und dem Versiegeln der so erhaltenen Strukturfäden aufgebracht wurde. Diese Metallisierung steigert ebenfalls die Färb- und Lichteffekte.In a further embodiment, the film web has a metallization that was applied before the film web was cut and the structural threads thus obtained were sealed. This metallization also increases the color and light effects.
In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Folienbahn optisch transparent ist und einen hohen Brechungsindex aufweist. Dies führt zu einer harmonischen Vermischung der durch die einwebten Strukturfäden hervorgebrachten Färb- und Lichteffekte mit dem übrigen Erscheinungsbild der Gewebestruktur. Durch die additive Farbmischung der Färb- und Lichteffekte der eingewebten Strukturfäden mit der restlichen Gewebestruktur bleibt der farblich Grundton der Gewebestruktur erhalten, weist aber eine auraähnlicheIn an alternative embodiment, the film web is optically transparent and has a high refractive index. This leads to a harmonious blending of the color and light effects produced by the woven structural threads with the rest of the fabric structure. The additive color blending of the color and light effects of the woven structural threads with the rest of the fabric structure preserves the basic color tone of the fabric structure, but has an aura-like
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Überlagerung durch den spektralen Farbwechsel der eingewebten Strukturfäden auf. Eine besondere Verstärkung des Färb- und Lichtspiels kann erreicht werden, wenn die optische klare Folienbahn transparent eingefärbt ist.Overlay due to the spectral color change of the woven structural threads. A particular enhancement of the color and light play can be achieved if the optically clear film web is colored transparently.
In einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schnittkanten der metallisierten Strukturfäden nach dem Schneiden mit einem Schutzlack versiegelt werden, so dass die sehr dünnen, nur 50 - 200 Nanometer messende Metallisierung der eingewebten Strukturfäden nicht beim Kontakt mit Waschlaugen oder anderen Reinigungsbädern durch Oxidation oder Laugenwirkung beschädigt oder entfernt wird und in der Folge ihre Färb- und Lichteffekte verloren gehen oder verringert werden. Die Versiegelung der Schnittkanten kann durch Eintauchen in einem Durchlaufbad erfolgen, wobei insbesondere unter UV-Bestrahlung aushärtende Schutzlacke vorteilhaft sind, da sie besonders widerstandsfähig sind, insbesondere gegen chemische und mechanische Beanspruchungen, wie sie beim Waschen oder beim Gebrauch der Gewebestruktur auftreten können.In a special embodiment, the cut edges of the metallized structural threads are sealed with a protective varnish after cutting, so that the very thin metallization of the woven structural threads, measuring only 50 - 200 nanometers, is not damaged or removed by oxidation or alkaline effects when it comes into contact with washing solutions or other cleaning baths, and as a result its color and light effects are lost or reduced. The sealing of the cut edges can be done by immersion in a continuous bath, with protective varnishes that harden under UV radiation being particularly advantageous because they are particularly resistant, especially to chemical and mechanical stresses that can occur when washing or using the fabric structure.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Folienbahn eine Lackierung aufweist, die durch IR- oder UV-Strahlung zur Lichtemission angeregt werden kann. Derartige Lichtemissionen, insbesondere farbige, sind bei Beleuchtung mit unsichtbarem Infrarot- oder UV-Licht ein spektakulärer Färb- und Lichteffekt, der im Showgeschäft, im Discobereich und auch bei Sicherheitsbekleidung mit Signalwirkung vorteilhaft eingesetzt werden kann. Es lassen sich aber auch Komponenten für Fluoreszenz, Phosphoreszenz und Lumineszens in die Lackierung der Fäden oder der Ausgangsfolie oder in die gesponnenen Fäden selbst integrieren.In a further embodiment, the film web is provided with a coating that can be stimulated to emit light by IR or UV radiation. Such light emissions, especially colored ones, are a spectacular color and light effect when illuminated with invisible infrared or UV light, which can be used advantageously in show business, in discos and also in safety clothing with a signaling effect. However, components for fluorescence, phosphorescence and luminescence can also be integrated into the coating of the threads or the starting film or into the spun threads themselves.
In einer zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Strukturfäden gesponnen oder gezogen sind, wobei die lichtbeugenden Mikrostrukturen vorzugsweise mittels einer mikrostrukturierten Spinndüse auf die Strukturfäden aufgebracht sind, so dass lediglich ein Herstellungsschritt nötig ist, um die Strukturfäden herzustellen. Dabei werden die Strukturfäden, während sie mittels einer mikrostrukturierte Spinndüse gesponnen werden, mit BeugungsgitternIn a second embodiment, it is provided that the structural threads are spun or drawn, wherein the light-diffracting microstructures are preferably applied to the structural threads by means of a microstructured spinneret, so that only one manufacturing step is necessary to produce the structural threads. The structural threads are provided with diffraction gratings while they are spun by means of a microstructured spinneret.
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bildende Höhenreliefstrukturen versehen, so dass die so gesponnenen Strukturfäden lichtbeugende Mikrostrukturen aufweisen.forming height relief structures, so that the structural threads spun in this way have light-diffracting microstructures.
Es ist vorgesehen, dass die so gewonnen Strukturfäden einen Durchmesser von 2 bis 100 &mgr;&igr;&eegr;, insbesondere von 5 bis 25 pm, aufweisen, damit sich diese Strukturfäden ohne Probleme in eine Gewebestruktur einweben lassen. In einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass es sich um klare transparente Strukturfäden handelt.It is intended that the structural threads obtained in this way have a diameter of 2 to 100 μm, in particular 5 to 25 pm, so that these structural threads can be woven into a fabric structure without problems. In a first embodiment, it is intended that these are clear, transparent structural threads.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Strukturfäden eingefärbt sind, so dass es zu einer additiven Farbmischung der Färb- und Lichteffekte mit der Gewebestruktur kommt. Derartige Strukturfäden können besonderes einfach durch Einfärben des Materials, aus denen die Strukturfäden gewonnen werden, hergestellt werden.In a further embodiment, the structural threads are dyed so that an additive color mixture of the color and light effects with the fabric structure occurs. Such structural threads can be produced particularly easily by dyeing the material from which the structural threads are obtained.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Strukturfäden aus einem Material gefertigt sind, dass durch IR- oder UV-Bestrahlung zur Lichtemission angeregt werden kann, so dass sich weitere, spektakuläre Farb- und Lichteffekte ergeben. Alternativ können die Strukturfäden auch mit einer Beschichtung versehen sein, die unter IR- oder UV-Bestrahlung zur Lichtemission angeregt werden kann.In a further embodiment, the structural threads are made of a material that can be stimulated to emit light by IR or UV radiation, resulting in further spectacular color and light effects. Alternatively, the structural threads can also be provided with a coating that can be stimulated to emit light by IR or UV radiation.
In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Strukturfäden mit einer Metallisierung oder einem Material mit hohem Brechungsindex beschichtet sind, was zu einer weiteren Steigerung der Färb- und Lichteffekte führt. Besonders effektvoll und farbselektiv oder irisierend ist eine Kombination einer Basismetallisierung und einer Mehrfachbeschichtung mit Materialien von unterschiedlichem Berechungsindex. Nach dem Spinnen oder Ziehen der Strukturfäden kann eine Metallisierung oder hochbrechende Beschichtung durch Aufdampfen, Sputtern oder Plasmabeschichten erfolgen. Ebenso kann eine derartige Beschichtung in einem Tauchbad erfolgen. Nachdem die Strukturfäden so mit verschiedenen Beschichtungen oder Metallisierungen versehen wurden, können die Strukturfäden abschließend mit einem unter UV-In an alternative embodiment, the structural threads are coated with a metallization or a material with a high refractive index, which leads to a further increase in the color and light effects. A combination of a base metallization and a multiple coating with materials with different refractive indices is particularly effective and color-selective or iridescent. After spinning or drawing the structural threads, a metallization or high-refractive coating can be applied by vapor deposition, sputtering or plasma coating. Such a coating can also be applied in an immersion bath. After the structural threads have been provided with various coatings or metallizations, the structural threads can finally be coated with a UV-cured coating.
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Bestrahlung oder anderweitig aushärtenden Schutzlack versiegelt werden, bevor sie verwebt werden.Irradiation or other curing protective varnish must be sealed before they are woven.
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2002
- 2002-06-05 DE DE20208702U patent/DE20208702U1/en not_active Expired - Lifetime
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