① 高温合金薄壁铸件k4169出现热裂与浇不足的原因与改进措施
GH4169(GH169)高温合金
GH4169合金是以体心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金,在-253~700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性,能够制造各种形状复杂的零部件,在宇航、核能、石油工业中,在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。
该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感,掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能间的相互关系,可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程,就能获得可满足不同强度级别和使用要求的各种零件。供应的品种有锻件、锻棒、轧棒、冷轧棒、圆饼、环件、板、带、丝、管等。可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。
GH4169 材料牌号GH4169(GH169)
GH4169 相近牌号Inconel 718(美国),NC19FeNb(法国)
GH4169 材料的技术标准
GJB 2612-1996 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》
HB 6702-1993 《WZ8系列用GH4169合金棒材》
GJB 3165 《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》
GJB 1952 《航空用高温合金冷轧薄板规范》
GJB 1953 《航空发动机转动件用高温合金热轧棒材规范》
GJB 2612 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》
GJB 3317 《航空用高温合金热轧板材规范》
GJB 2297 《航空用高温合金冷拔(轧)无缝管规范》
GJB 3020 《航空用高温合金环坯规范》
GJB 3167 《冷镦用高温合金冷拉丝材规范》
GJB 3318 《航空用高温合金冷轧带材规范》
GJB 2611 《航空用高温合金冷拉棒材规范》
YB/T5247 《焊接用高温合金冷拉丝》
YB/T5249 《冷镦用高温合金冷拉丝》
YB/T5245 《普通承力件用高温合金热轧和锻制棒材》
GB/T14993 《转动部件用高温合金热轧棒材》
GB/T14994 《高温合金冷拉棒材》
GB/T14995 《高温合金热轧板》
GB/T14996 《高温合金冷轧薄板》
GB/T14997 《高温合金锻制圆饼》
GB/T14998 《高温合金坯件毛坏》
GB/T14992 《高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号》
HB 5199 《航空用高温合金冷轧薄板》
HB 5198 《航空叶片用变形高温合金棒材》
HB 5189 《航空叶片用变形高温合金棒材》
HB 6072 《WZ8系列用GH4169合金棒材》
GH4169化学成分:%
C P S Mn Si Ni Cr Cu Al Co Mo Ti Nb Fe
≤0.08 ≤0.015 ≤0.02 ≤0.35 ≤0.35 50.0~55.0 17.0~21.0 ≤0.30 0.20~0.80 ≤1.00 2.80~3.30 0.65~1.15 4.75~5.50 余量
余量该合金的化学成分分为3类:标准成分、优质成分、高纯成分。优质成分的在标准成分的基础上降碳增铌,从而减少碳化铌的数量,减少疲劳源和增加强化相的数量,提高抗疲劳性能和材料强度。同时减少有害杂质和气体含量。高纯成分是在优质标准基础上降低硫和有害杂质的含量,提高材料纯度和综合性能。
核能应用的GH4169合金,需控制硼含量(其他元素成分不变),具体含量由供需双方协商确定。
当ω(B)≤0.002%时,为与宇航工业用的GH4169合金加以区别,合金牌号为GH4169A。
GH4169 热处理制度
合金具有不同的热处理制度,以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和数量,从而获得不同级别的
力学性能。合金热处理制度分3类:
Ⅰ:(1010~1065)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h 炉冷至620℃±5℃,8h,空冷。
经此制度处理的材料晶粒粗化,晶界和晶内均无δ相,存在缺口敏感性,但对提高冲击性能和抵抗低温氢脆有利。
Ⅱ:(950~980)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h 炉冷至620℃±5℃,8h,空冷。
经此制度处理的材料有δ相,有利于消除缺口敏感性,是最常用的热处理制度,也称为标准热处理制度。
Ⅲ:720℃±5℃,8h,以50℃/h炉冷至620℃±5℃,8h,空冷。
经此制度处理后,材料中的δ相较少,能提高材料的强度和冲击性能。该制度也称为直接时效热处理制度。
GH4169 品种规格和供应状态
可以供应模锻件(盘、整体锻件)、饼、环、棒(锻棒、轧棒、冷拉棒)、板、丝、带、管、不同形状和尺寸的紧固件、弹性元件等、交货状态由供需双方商定。丝材以商定的交货状态成盘状交货。
GH4169 熔炼和铸造工艺
合金的冶炼工艺分为3类:真空感应加电渣重熔;真空感应加真空电弧重熔;真空感应加电渣重熔加真空电弧重熔。可根据零件的使用要求,选择所需的冶炼工艺,满足应用要求。
GH4169 应用概况与特殊要求
制造航空和航天发动机中的各种静止件和转动件,如盘、环件、机匣、轴、叶片、紧固件、弹性元件、燃气导管、密封元件等和焊接结构件;制造核能工业应用的各种弹性元件和格架;制造石油和化工领域应用的零件及其他零件。
近年来,在对该合金研究不断深化和对该合金应用不断扩大的基础上,为提高质量和降低成本,发展了很多新工艺:真空电弧重熔是采用氦气冷却工艺,有效减轻铌偏析;采用喷射成型工艺,生产环件,降低生产成本和缩短生产周期;采用超塑成型工艺,扩大产品的生产范围。
GH4169 熔化温度范围1260~1320℃。
GH4169密度ρ=8.24g/cm3。
GH4169磁性能合金无磁性。
GH4169相变温度
γ"相是该合金的主要强化相,其最高稳定温度是650℃,开始固熔温度为840~870℃,完全固熔温度是950℃,γ′相也是该合金的强化相,但数量少于γ"相,其析出温度是600℃,完全熔解温度是840℃;δ相的开始析出温度是700℃,析出峰温度是940℃,980℃开始熔解,完全熔解温度是1020℃。
GH4169合金组织结构
合金标准热处理状态的组织由γ基体、γ′、γ"、δ、NbC相组成。γ"(Ni3Nb)相是主要强化相,为体心四方有序结构的亚稳定相,呈圆盘状在基体中弥散共格析出,在长期时效或长期应用期间,有向δ相转变的趋势,使强度下降。γ′(Ni3(Al、Ti))相的数量次于γ"相,呈球状弥散析出,对合金起一部分强化作用。δ相主要在晶界析出,其形貌与锻造期间的终锻温度有关,终锻温度在900℃,形成针状,在晶界和晶内析出;终锻温度达930℃,δ相呈颗粒状,均匀分布;终锻温度达950℃,δ相呈短棒状,分布于晶界为主;终锻温度达980℃,在晶界析出少量针状δ相,锻件出现持久缺口敏感性。终锻温度达到1020℃或更高,锻件中无δ相析出,晶粒随之粗化,锻件有持久缺口敏感性。锻造过程中,δ相在晶界析出,能起到钉扎作用,阻碍晶粒粗化。
L相是变形GH4169合金中不允许存在的相,该相富铌,存在于铸锭枝晶间,降低铸锭初熔点,铸锭
中L相固溶温度和均匀化时间的关系。
GH4169工艺性能与要求
因GH4169合金中铌含量高,合金中的铌偏析程度与冶金工艺直接相关。电渣重熔和真空电弧熔炼的熔炼速度和电极棒的质量状态直接影响材质的优劣。熔速快,易形成富铌的黑斑;熔速慢,会形成贫铌的白斑;电极棒表面质量差和电极棒内部有裂纹,均易导致白斑的形成,所以,提高电极棒质量和控制熔速及提高钢锭的凝固速率是冶炼工艺的关键因素。为避免钢锭中的元素偏析过重,至今采用的钢锭直径不大于508mm。
均匀化工艺必须确保钢锭中的L相完全熔解。钢锭两阶段均匀化和中间坯二次均匀化处理的时间,根据钢锭和中间坯的直径而定。均匀化工艺的控制与材料中的铌偏析程度直接相关。
目前生产中采用的1160℃,20h±1180℃,44h的均匀化工艺,尚不足以消除钢锭中心的偏析,因此建议采用以下均匀化工艺:
1. 1150~1160℃,20~30h+1180~1190℃,110~130h;
2. 1160℃,24h+1200℃,70h[20]。
经均匀化处理的合金具有良好的热加工性能,钢锭的开坯加热温度不得超过1120℃。锻件的锻造工艺应根据锻件使用状况和应用要求,结合生产厂的生产条件而定。开坯和生产锻件是,中间退火温度和终锻温度必须根据零件所要求的组织状态和性能来确定,一般情况下,锻造的终锻温度控制在930~950℃之间为宜。
GH4169焊接性能
合金具有满意的焊接性能,可用氩弧焊、电子束焊、缝焊、点焊等方法进行焊接。
对直接时效状态的零部件,推荐采用惯性摩擦焊以保持其强化效果,选用合适的摩擦焊工艺参数,在保留细晶组织的同时,焊缝边缘及热影响区还可以保留强化相γ′和γ"以及δ相,因此对接头性能无明显影响,对直接时效的锻件,可在锻造状态进行摩擦焊,焊后再进行直接时效处理(制度Ⅲ),可获得持久强度很高的焊接接头。
GH4169零件热处理工艺
航空零件的热处理通常按1.5条规定的Ⅱ、Ⅲ两种制度,即标准热处理制度和直接时效热处理制度进行。再有技术依据的条件下,也可采用其他制度热处理。按标准制度热处理时,固溶处理可在950~980℃范围内,在选定的温度±10℃下进行。
GH4169表面处理工艺
必要时可对零件表面局面进行喷丸强化、孔挤压强化或螺纹滚压强化工序,使零件在交变载荷条件下工作的寿命成倍增长。
对要求喷涂耐磨封严涂层的零件,可采用等离子喷涂或爆炸喷涂工艺,以爆炸喷涂为佳,爆炸喷涂涂层与基体结合强度高,涂层致密、硬度高、孔隙率低,耐磨性好。
GH4169切削加工与磨削性能
合金可满意地进行切削加工。
机械加工时必须确保圆弧达到设计要求和平滑过渡,不允许在机械加工、装配或运输中出现尖角、坑与划伤缺口,因为在这些缺陷出,可形成过量的应力集中,在使用中会导致严重事故的发生。
② 铝合金冷裂的影素压铸工件有裂纹是什么原因
一、产品结构有应力过度集中位置,产品成型冷却过程产生热缩裂纹;二、产品成型材料脆性过高,产品成型冷却过程产生热缩裂纹;三、成型参数设备不当,产品成型过程不致密或冷却过程开裂;四、产品模具流道设计异常,导致产品成型冷缩过程不能得到补偿;五、产品出模不顺畅出现拉裂或顶裂
③ c95500铝青铜铸造后为什么产品出现裂痕
产品牌号:C95500
产品代号:
类别:美标铸造铜合金
分类:上海秉争实业铝青铜
④ 铸造热裂与冷裂的区别
铸造件冷裂纹与热裂纹的区别
铸钢的熔炼一般采用平炉,电弧炉和感应炉等。平炉的特点是容量大、可利用废钢作原料、能准确控制钢的成分并能熔炼优质钢及低合金钢,多用于熔炼质量要求高的、大型铸钢件用的钢液。但是如果控制不好,就容易出现裂纹。
防止铸造热裂缺陷的措施
为使树脂砂铸造,尤其呋喃树脂砂铸造避免或减少热裂,可采取以下几个方面的措施:
1.合金方面
(1)控制铸件的含硫量,宜在0.03%以下,并且避免铸件中出现Ⅱ型硫化物。(铸钢件中的硫化物呈三种形态,即Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,其中Ⅱ型的硫化物沿晶界分布,呈断续状,容易引起铸件热裂。)通过调整锰硫比来改变硫的分布型态。
(2)对于碳钢件,应使S+P≤0.07%,因为硫与磷的叠加作用,使热裂倾向性增加。
(3)用A1脱氧时,应将铝的残留量A1残留控制≤0.1%;过高的A1残量,有利于形成A12S3,甚至可能形成A1N,使钢的断口呈现“岩石状”,大大降低铸钢件的抗热裂能力。
(4)使钢的晶粒能细化。如在钢液中加入稀土和硅钙,既可脱氧、脱硫,又可以细化晶粒。对NiCrMoV钢的测定表明:在相同的条件下,经稀土+硅钙处理的钢液,较之未处理的钢液,其抗裂能力高2倍以上。
2.树脂砂铸造工艺方面
(1)在满足铸件的充填性的要求时,尽量降低钢液的浇注温度。对0.19%C的碳钢,在1550℃时浇注比在1600℃时浇注,其抗热裂能力几乎高一倍。
(2)对于薄壁铸件,宜采用较高的浇注速度。如对某铸钢件,重量为 125Kg,壁厚为15mm,浇注时间为14秒时不出现热裂;延长至40秒就观察到裂纹。
(3)在铸件易发生裂纹处设置防裂筋,是防止铸钢件热裂的有效措施。
(4)及时松箱,也有助于减少热裂,因为可以减少铸件的收缩应力。
3.造型材料方面
(1)降低树脂加入量,或对树脂改性,使树脂具有热塑性,让呋喃树脂在高温时不结焦或少结焦,从而保证其有良好的高温容让性。
(2)在呋喃树脂砂中加入附加物,使树脂砂具有热塑性;或者在收缩受阻最严重处,加入木粉、泡沫珠粒;或者在铸型中相应部位放塑性好的退让块,提高其高温退让性。
(3)采用磷酸固化剂。因为磺酸类固化剂容易引起铸件表面渗硫,在铸件表面引起微裂纹,成为龟裂源。
(4)使用热膨胀系数较小的造型材料,如用铬铁矿砂等代替石英砂等。
(5)减薄砂芯(型)的砂层厚度,如采用中空砂芯。例如:某类阀门铸件,仅仅通过减薄型芯砂层厚度,改变芯骨的连接方法,就消除了铸件的热裂缺陷。
(6)在易产生裂纹的地方合理使用冷铁或找其它激冷措施。
(7)采用能有效减少渗硫的涂料。
4.铸件结构方面
铸件的形状与尺寸,是由设计者决定的,生产方无法改变。但是,对于园角的大小,壁厚过渡处的处理等,可以与有关设计部门协商,按照铸造生产要求作适当修改。
上述几方面的因素对铸钢件热裂都有影响,但对于某一具体铸件,可能只有其中的部分因素是主要的。
冷裂纹是铸件凝固后冷却到弹性状态时,因局部铸造应力大于合金极限强度而引起的开裂。冷裂纹总是发生在冷却过程中承受拉应力的部位,特别是拉应力集中的部位。
冷裂纹与热裂纹不同,冷裂纹往往穿晶扩展到整个截面,外形呈宽度均匀细长的直线或折线状,冷裂纹的断口表面子净有金属光泽或呈轻度氧化色,裂纹走向平滑,而非沿晶界发生。这与热裂纹有显著的不同。冷裂纹检验用肉眼可见,可根据其宏观形貌及穿晶扩展的微观特征,与热裂纹区别。
⑤ 铸造生铁铸件时 浇注完以后就在土里热炸了是什么原因 铸件壁厚8MM可是不该壁厚薄的原因急急急!
铁水本身不会爆炸的,可能土里有爆炸成分。如挥发性物质存在。
以前听说过因为型腔本身水分引起的铸件浇注过程中爆炸。
.....
原文:
一名工作人员介绍说,当时工人们正在浇铸一个环状钢件,使用的模具就是一个外直径约10米的砂型,砂型型腔内装满了砂石,中间留出一圈盛放钢水,以便浇铸出环状。浇铸钢水时,砂型内部突发爆炸。
一位考察过该厂生产车间的辽宁省某大型铸造业企业负责人称,此次事故业内称为“型腔跑火”或“型腔顶爆”,原因可能是由于铸造腔体本身不均匀,钢水灌注后遭遇水分后潮湿,水分迅速蒸发成气体,且压力较大,引发气体膨胀,从而导致爆炸,把钢水从顶部顶开。
不过一位有多年铸件浇铸经验的企业人士则表示,铸件浇注到尾期是铸模内压力最高的阶段,这时操作人员应远离模具,做好防护。这个事故暴露了该企业管理方面存在的问题,“浇铸过程中,钢水遇到湿度大的腔体或者积水,都是人为疏忽造成的。但我没在现场也不了解当时情况”。
⑥ 铸造安全技术详解
铸造安全技术详解
铸造作为一种金属热加工工艺,将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中,待其凝固后而得到一定形状和性能铸件的方法。铸造作业一般按造型方法来分类,习惯上分为普通砂型铸造和特种铸造。下面一起和我来看看看吧!
铸造设备就是利用这种技术将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里,经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的能用到的所有机械设备。铸造设备主要包括:
(1)砂处理设备,如碾轮式混砂机、逆流式混砂机、叶片沟槽式混砂矶、多边筛等。
(2)有造型造芯用的各种造型机、造芯机,如高、中、低压造型机、抛砂机、无箱射压造型机、射芯机、冷和热芯盒机等。
(3)金属冶炼设备,如冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。
(4)铸件清理设备,如落砂机、抛丸机、清理滚筒机等。
一、铸造作业危险有害因素
铸造作业过程中存在诸多的不安全因素.可能导致多种危害,需要从管理和技术方面采取措旒,控制事故的发生,减少职业危害。
1.火灾及爆炸
红热的铸件、飞溅铁水等一旦遇到易燃易爆物品,极易引发火灾和爆炸事故。
2灼烫
浇注时稍有不慎,就可能被熔融金属烫伤;经过熔炼炉时,可能被飞溅的铁水烫伤;经过高温铸件时,也可能被烫伤。
3.机械伤害
铸造作业过程中,机械设备、工具或工件的非正常选择和使用,人的违章操作等,都可导致机械伤害。如造型机压伤,设备修理时误启动导致砸伤、碰伤。
4高处坠落
由于工作环境恶劣、照明不良,加上车间设备立体交叉,维护、检修和使用时,易从高处坠落。
5尘毒危害
在型砂、芯砂运输、加工过程中,打箱、落砂及铸件清理中,都会使作业地区产生大量的粉尘,因接触粉尘、有害物质等因素易引起职业病。冲天炉、电炉产生的烟气中含有大量对人体有害的一氧化碳,在烘烤砂型或砂芯时也有二氧化碳气体排出;利用焦炭熔化金属,以及铸型、浇包、砂芯干燥和浇铸过程中都会产生二氧化硫气体,如处理不当,将引起呼吸道疾病。
6噪声振动
在铸造车间使用的震实造型机、铸件打箱时使用的震动器,以及在铸件清理工序中,利用风动工具清铲毛刺,利用滚筒清理铸件等都会产生大量噪声和强烈的振动。
7高温和热辐射
铸造生产在熔化、浇铸、落砂工序中都会散发出大量的热量,在夏季车间温度会达到40℃或更高,铸件和熔炼炉对工作人员健康或工作极为不利。
二、铸造作业安全技术措施
由于铸造车间的工伤事故远较其他车间为多,因此,需从多方面采取安全技术措施。
(一)工艺要求
l工艺布置
应根据生产工艺水平、设备特点、厂区场地和厂房条件等,结合防尘防毒技术综合考虑工艺设备和生产流程的布局。污染较小的造型、制芯工段在集中采暖地区应布置在非采暖季节最小频率风向的下风侧,在非集中采暖地区应位于全面最小频率风向的下风侧。砂处理、清理等工段宜用轻质材料或实体墙等设施与其他部分隔开;大型铸造车间的砂处理、清理工段可布置在单独的厂房内。造型、落砂、清砂、打磨、切割、焊补等工序宜固定作业工位或场地,以方便采取防尘措施。在布置工艺设备和工作流程时,应为除尘系统的合理布置提供必要条件。
2.工艺设备
凡产生粉尘污染的定型铸造设备(如混砂机、筛砂机、带式运输机等)。制造厂应配置密闭罩,非标准设备在设计时应附有防尘设施。型砂准备及砂的处理应密闭化、机械化。输送散料状干物料的`带式运输机应设封闭罩。混砂不宜采用扬尘大的爬式翻斗加料机和外置式定量器,宜采用带称量装置的密闭混砂机。炉料准备的称量、送料及加料应采用机械化装置。
3工艺方法
在采用新工艺、新材料时,应防止产生新污染。冲天炉熔炼不宜加萤石。应改进各种加热炉窑的结构、燃料和燃烧方法,以减少烟尘污染。回用热砂应进行降温去灰处理。
4.工艺操作
在工艺可能的条件下,宜采用湿法作业。落砂、打磨、切割等操作条件较差的场合,宜采用机械手遥控隔离作业。
(1)炉料准备。炉料准备包括金属块料(铸铁块料、废铁等)、焦炭及各种辅料。在准备过程中最容易发生事故的是破碎金属块料。
(2)熔化设备。用于机器制造工厂的熔化设备主要是冲天炉(化铁)和电弧炉(炼钢)。
冲天炉熔炼过程是:从炉顶加料口加入焦炭、生铁、废钢铁和石灰石,高温炉气上升和金属炉料下降,伴随着底焦的燃烧,使金属炉料预热和熔化以及铁水过热,在炉气和炉渣及焦炭的作用下使铁水成分发生变化。所以,其安全技术主要从装料、鼓风、熔化、出渣出铁、打炉修炉等环节考虑。
(3)浇注作业。浇注作业一般包括烘包、浇注和冷却三个工序。浇注前检查浇包是否符合要求.升降机构、倾转机构、自锁机构及抬架是否完好、灵活、可靠;浇包盛铁水不得太满,不得超过容积的80%,以免洒出伤人}浇注时,所有与金属溶液接触的工具,如扒渣棒、火钳等均需预热,防止与冷工具接触产生飞溅。
(4)配砂作业。配砂作业的不安全因素有粉尘污染;钉子、铁片、铸造飞边等杂物扎伤;混砂机运转时,操作者伸手取砂样或试图铲出型砂,结果造成被打伤或被拖进混砂机等。
(5)造型和制芯作业。制造砂型的工艺过程叫做造型,制造砂芯的工艺过程叫做制芯。生产上常用的造型设备有震实式、压实式、震压式等,常用的制芯设备有挤芯机、射芯机等。很多造型机、制芯机都是以压缩空气为动力源,为保证安全,防止设备发生事故或造成人身伤害,在结构、气路系统和操作中,应设有相应的安全装置,如限位装置、联锁装置、保险装置。
(6)落砂清理作业。铸件冷却到一定温度后,将其从砂型中取出,并从铸件内腔中清除芯砂和芯骨的过程称为落砂。有时为提高生产率,若过早取出铸件,因其尚未完全凝固而易导致烫伤事故。
(二)建筑要求
铸造车间应安排在高温车间、动力车间的建筑群内,建在厂区其他不释放有害物质的生产建筑的下风侧。
厂房主要朝向宜南北向。厂房平面布置应在满足产量和工艺流程的前提下同建筑、结构和防尘等要求综合考虑。铸造车间四周应有一定的绿化带。
铸造车间除设计有局部通风装置外,还应利用天窗排风或设置屋顶通风器。熔化、浇注区和落砂、清理区应设避风夭窗。有桥式起重设备的边跨,宜在适当高度位置设置能启闭的窗扇。
(三)除尘
1炉窑
(1)炼钢电弧炉。排烟宜采用炉外排烟、炉内排烟、炉内外结合排烟。通风除尘系统的设计参数应按冶炼氧化期最大的烟气量考虑。电弧炉的烟气净化设备宜采用干式高效除尘器。
(2)冲天炉。冲天炉的排烟净化宜采用机械排烟净化设备,包括高效旋风除尘器、颗粒层除尘器、电除尘器。
2破碎与碾磨设备
颚式破碎机上部,直接给料,落差小于1m时,可只做密闭罩而不排风。不论上部有无排风,当下部落差大于等于lm时,下部均应设置排风密封罩。球磨机的旋转滚筒应设在全封闭罩内。
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