CN111239037A - 一种周期浸润腐蚀试验箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种周期浸润腐蚀试验箱，包括设置在箱体内的第一溶液槽，槽内设置有固定在主轴上的试验轮，其特征在于：所述第一溶液槽边并排设置有第二溶液槽，所述第二溶液槽内设有固定在相同主轴上的试验轮；所述第一溶液槽和第二溶液槽大小尺寸一致，盛放溶液时液位高度一致；所述试验轮上等间距固定有试验棒；所述试验轮上对应设置有烘烤灯。本发明试验箱能在要求同一溶液槽只浸入同一种金属或合金的条件下，实现同一腐蚀环境下同时进行两种不同金属或合金的周浸腐蚀对比试验；具有自动补充溶液的功能，保证了实验环境的稳定性；容量大，大大提高了试验效率；提高了平行试样间腐蚀速率的一致性及试验的可重复性。
Description
技术领域
本发明涉及一种周期浸润腐蚀试验箱，尤其涉及一种双液槽周期浸润腐蚀试验箱。
背景技术
周期浸润腐蚀试验箱为人工气候腐蚀试验箱，是模拟大气腐蚀环境的腐蚀试验箱，它适用于各种金属材料和油漆涂层等保护膜层的腐蚀试验，具备可靠的加速模拟试样在盐溶液浸润、干湿交替和红外灯辐射烘烤等环境下对试件的腐蚀作用，以考核产品、产品的元器件和原材料等在该气候环境下的适应性和可靠性。
目前周期浸润腐蚀试验方法的两种相似的标准，中国国家标准《TB/T2375铁路用耐候钢周期浸润腐蚀试验方法规定》和《GB/T19746-2005金属和合金的腐蚀盐溶液周浸试验》，标准中所用设备有轮式周期浸润腐蚀试验箱和升降式周期浸润腐蚀试验箱。
轮式周期浸润腐蚀试验箱多采用1～4个试验轮式，共用一个溶液槽，存在以下问题：(1)箱体内空间不大，一次试验试样的数量局限在45个以内，无法满足大批量、多品种材料的同一环境下的对比试验要求；(2)在特定的试验中无法实现一个溶液槽内只允许浸入同一种金属、合金或表面涂层时，实现两种金属、合金或表面涂层同一腐蚀环境下的周期浸润对比试验。
升降式周期浸润腐蚀试验箱在实际应用中存在以下问题：(1)温度的不均匀性：靠近远红外加热灯管的两排试样表面温度较高，浸润后较短时间即能干燥，距离灯管越远，干燥时间越长，因而材料表面的状态不同，平行样的腐蚀速率差异就大；(2)远红外灯管加热的方式使箱体内温度过冲现象突出，过冲值达到近10℃，与标准要求的45℃±5℃差异较大；(3)箱体内空间较小，一次试验试样的数量局限在24个，同时进行三种以上材料试验时，一是试样会粘连，二是试样的腐蚀环境差异很大，不能保证试验的精度。
而且，现有的试验箱在试验过程中溶液会逐渐变少，需通过人工方式补液，无法实现即时补液，不能完全保证试验条件和试验环境的稳定。
发明内容
发明目的：本发明提出一种双液槽周期浸润腐蚀试验箱，能够在特定试验中要求同一溶液槽内只浸入同一种金属、合金或表面涂层的条件下，实现同一腐蚀环境下同时进行两种不同金属、合金或表面涂层的周期浸润腐蚀对比试验，而且能够提高试验精度。
技术方案：本发明所采用的技术方案是一种周期浸润腐蚀试验箱，包括设置在箱体内的第一溶液槽，槽内设置有固定在主轴上的试验轮，其特征在于：所述第一溶液槽边并排设置有第二溶液槽，所述第二溶液槽内设有固定在相同主轴上的试验轮；所述第一溶液槽和第二溶液槽大小尺寸一致，盛放溶液时液位高度一致；所述试验轮上等间距固定有试验棒；所述试验轮上对应设置有烘烤灯。
优选的，所述试验箱还设置有给第一溶液槽和第二溶液槽补液的第一补液槽和第二补液槽，所述第一补液槽和所述第二补液槽由控制***控制。进一步优选的，所述第一补液槽用于试验初期向第一溶液槽和第二溶液槽输入原始溶液，所述第二补液槽用于试验过程中向第一溶液槽和第二溶液槽补充溶液。进一步优选的，当模拟工业大气试验时，第二补液槽的溶液浓度是第一补液槽原溶液浓度的两倍；当模拟海洋大气试验时，第二补液槽的溶液为蒸馏水。
优选的，所述第一溶液槽和所述第二溶液槽内设置有多个试验轮，每个槽的多个试验轮均匀布置。进一步优选的，所述第一溶液槽内多个试验轮为三个，所述第二溶液槽内多个试验轮为两个。进一步优选的，所述第一溶液槽内多个试验轮为三个，所述第二溶液槽内多个试验轮为三个。
优选的，所述主轴采用电机驱动，通过联轴器和减速器使主轴旋转。
优选的，所述试验箱还设置有温度调节装置，所述温度调节装置包括加热模块、冷却模块、第一温度传感器、第二温度传感器和循环风机。进一步优选的，所述加热模块、所述冷却模块和所述第一温度传感器用于调控箱体内温度；所述第二传感器连接每个烘烤灯并独立控制；所述循环风机用于箱体内空气自循环。
优选的，所述试验箱还设置有湿度调节装置。进一步优选的，所述湿度调节装置包括加湿模块和湿度传感器，用于调控箱体内湿度。
优选的，所述试验棒的数量为15个，用于固定试样。
优选的，所述用于烘烤试验轮的烘烤灯(4)为红外烘烤灯。进一步优选的，所述红外烘烤灯烘烤时试样表面温度控制在65～75℃。更优选的，所述红外烘烤灯烘烤时试样表面温度控制在70℃
优选的，所述试验箱内部温度控制在40～50℃，控制精度为0～4℃。进一步优选的，所述试验箱内部温度控制在45℃。
优选的，所述试验箱内部湿度控制在50～95％RH，控制精度≤5％RH。进一步优选的，所述试验箱内部湿度控制在75％RH。
优选的，所述主轴转速为1周/h～4周/h。进一步优选的，所述主轴转速为1周/h。
优选的，所述第一溶液槽和第二溶液槽均设置有加热装置和搅拌装置，所述加热装置和所述搅拌装置与控制***连接。进一步优选的，所述搅拌装置包括第一搅拌装置和第二搅拌装置，所述第一搅拌装置分别对第一溶液槽或第二溶液槽进行独立搅拌，所述第二搅拌装置当第一溶液槽和第二溶液槽同时工作时，实现第一溶液槽向第二溶液槽输液再由第二溶液槽回流到第一溶液槽。
优选的，所述箱体外部板材采用不锈钢材料焊接而成，所述外箱体内部板材采用耐腐蚀材料制成，且内外部板材之间设置有保温材料。
优选的，所述主轴为非金属耐腐蚀材料。
优选的，所述控制***还连接有安全保护装置，用于控制试验箱的用电安全。
有益效果：同现有技术相比，本发明具有以下显著优点：
(1)本发明的双液槽周期浸润腐蚀试验箱，能够在特定试验中要求同一溶液槽内只浸入同一种金属、合金或表面涂层的条件下，实现同一腐蚀环境下同时进行两种不同金属、合金或表面涂层的周期浸润腐蚀对比试验；
(2)本发明的双液槽周期浸润腐蚀试验箱，箱体内的温度和湿度控制精准误差小，试样的浸润时间、干燥时间及运行周期精准偏差小，能够保证平行试样腐蚀速率的一致性，提高了试验精度，平行试样间的腐蚀速率误差小于1.3％；
(3)本发明的双液槽周期浸润腐蚀试验箱，具有自动补充溶液的功能，实现了一个试验周期内无需打开外箱体，保证了实验环境的稳定性；
(4)本发明的双液槽周期浸润腐蚀试验箱，容量大，每个试验轮可进行5组(每组3个试样)不同材料试样的试验，试验箱内可设置5个或6个试验轮，可同时进行共计90件试样在同一腐蚀环境下的周期浸润腐蚀试验，大大提高了试验效率；
(5)本发明的双液槽周期浸润腐蚀试验箱，实现了自动运行和无人操作的功能，进一步提高了试验效率。
附图说明
图1是本发明的箱体内部结构示意图；
图2是本发明试验轮的侧面结构示意图；
图3是本发明补液***的工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
本发明的周期浸润腐蚀试验箱可根据实际需要确定合适的试验轮个数，以下实施例采用的是设置有五个试验轮的双液槽试验箱。
实施例1
如图1、图2和图3所示，本实施例的周期浸润腐蚀试验箱，包括箱体及设置于箱体内部的第一溶液槽1、第二溶液槽2、五个试验轮3、红外烘烤灯4、传动装置、温度调节装置、湿度调节装置、自动补液装置、溶液加热装置、溶液搅拌装置和控制***7。其中，第一溶液槽1、第二溶液槽2、五个试验轮3、红外烘烤灯4、溶液加热装置和溶液搅拌装置在箱体内形成一隔间，该隔间上设置有出风口23；温度调节装置、湿度调节装置、传动装置、自动补液装置和控制***7设置在该隔间外部。箱体采用316L不锈钢角钢焊接成形作为试验箱框架，采用316L不锈钢材料喷塑，且不锈钢钢板厚度δ不小于1mm，保证箱体强度的坚实牢固，保证整个设备的耐腐蚀抗老化性能。外箱体内部板材整体采用厚度>8mm的耐高温耐腐蚀的PP板焊接成型，且板材间夹有超细玻璃纤维棉保温材料进行保温。外箱体正面还设置有厚度>5mm的透明有机玻璃试验观察窗。
本试验箱的体积为0.65立方米，箱体内设置了大小尺寸一致的第一溶液槽1和第二溶液槽2，用于盛放溶液，溶液槽呈上宽下窄的梯形形状，尺寸为上底560*500mm、下底400*500mm和高200mm。两个溶液槽通过管道连通，分别用阀门控制，且装入30L溶液时液位高度一致，此时对应的液位高度均为170mm，试样在溶液中没入的最大深度达100mm。第一溶液槽1和第二溶液槽2均设置有独立的加热装置和两套搅拌装置，两套搅拌装置包括第一搅拌装置和第二搅拌装置，第一搅拌装置分别对第一溶液槽1或第二溶液槽2进行独立搅拌，第二搅拌装置当第一溶液槽1和第二溶液槽2同时工作时，实现第一溶液槽1向第二溶液槽2输液再由第二溶液槽2回流到第一溶液槽1。其中搅拌装置采用无热量离心循环泵，避免传统水泵因自身产热而影响槽体温场。
试验箱箱体内安装有五个Φ550mm的试验轮3，第一溶液槽1对应工作有三个试验轮3，第二溶液槽2对应工作有两个试验轮3，试验轮3边缘距离溶液槽底部8mm。每个试验轮3由两块圆形侧板5与十五个试验棒6组成，两块圆形侧板5为耐腐蚀非金属板，间距105mm，两圆形侧板5之间通过十五个材质为PP的试验棒6等分固定，试验棒6直径Φ30mm，试验棒6中心距试验轮边缘50mm，试验棒6用于固定试样。每个试验轮3的顶部边缘靠近箱体内腔侧板上固定有红外烘烤灯4，红外烘烤灯4实行独立控制，烘烤区试样表面温度控制范围65～75℃。本发明的试验箱容量大，可同时进行五个试验轮共七十五个试样在同一腐蚀环境下的周期浸润腐蚀试验。
本试验箱的传动装置、温度调节装置、湿度调节装置、自动补液装置、溶液槽加热装置和自动搅拌装置分别与控制***连接，控制***连接有触控显示设备。
传动装置包括主轴8、步进电机9、联轴器10和减速器11，传动装置采用步进电机9驱动，通过联轴器10和减速器11使主轴8旋转，主轴8转速在1周/h～4周/h之间可调控，由非金属耐腐蚀材料制成。五个试验轮3等间距串联在主轴8上，两轮之间间距为100mm，而且每个试验轮3键槽式固定在主轴8上，便于试验轮3的固定和拆卸。
温度调节装置包括加热模块12、冷却模块13、第一温度传感器14、第二温度传感器15和循环风机16。其中，加热模块12采用加热箱体内空气控制箱体温度，冷却模块13采用通过冷气管道向内箱体中喷入冷气的方式对箱体温度降温，实现40～50℃内的可调可控，温度控制精度为±2℃。第一温度传感器14通过控制***7控制加热模块12和冷却模块13的开启、停止，满足温度控制的需要。第二传感器15连接红外烘烤灯4并通过控制***7对红外烘烤灯4进行独立控制。为保证箱体内温度均匀，在箱体内设置循环风机16，促进箱体内空气自循环，循环风机16可实行变频调控，以控制溶液蒸发量可控，确保每个溶液槽内溶液损失量控制在2.5～3.5L/天。
湿度调节装置包括加湿模块17和湿度传感器18，用于调控箱体内湿度。其中，加湿模块17采用通过湿气管道向内箱体中喷入湿气的方式控制箱体内湿度，实现湿度50～95％RH可调可控，湿度控制精度为≤5％RH。湿度传感器18通过控制***7控制加湿模块17的开启、停止，满足湿度控制的需要。
自动补液装置包括第一补液槽19、第二补液槽20、两个液位计21和两个补液泵22。开始试验时，控制***7控制补液泵22加载第一补液槽19的溶液至第一溶液槽1和第二溶液槽2，此时观察五个试验轮的72°扇形角对应的共性区浸入到溶液时，液位开关动作，停止第一补液槽19溶液的加载。此时第一溶液槽1和第二溶液槽2中溶液体积为30L，溶液高度为170mm，试样棒6中心距溶液槽底距离为12mm。试验过程中，当液位计21检测的液位高度低于设定值时，控制***7控制补液泵22开启，将第二补液槽20的溶液补入第一溶液槽1或第二溶液槽2；当液位计21检测的液位高度达到设定值时，控制***7控制补液泵22关闭，停止第二补液槽20溶液的加载。由于试验过程中溶液反应及蒸发会导致液面下降，因此当模拟工业大气试验时，第二补液槽20的溶液浓度是第一补液槽19原溶液浓度的两倍，当模拟海洋大气试验时，第二补液槽20的溶液为蒸馏水，用补充溶液补充消耗掉的试验溶液，同时以控制液面高度，保证浸润和干燥时间控制在标准范围内。自动补液装置还设置有手动阀门，可定向将溶液补入箱体内指定的溶液槽。
控制***还设置有安全保护装置，当第一溶液槽1和第二溶液槽2处于低液位时，自动切断电源；超温时自动切断加热器电源；以及漏电保护功能，防止因线路漏电或短路引起的人身伤害及仪器故障。为了使该试验箱能长时间无人看管连续工作，提高工作效率，安全保护装置还包括停电保护、短路保护、过热保护、缺水保护和设备接地保护等。
本实施例利用双液槽周浸腐蚀试验箱模拟工业大气进行168小时周期浸润腐蚀试验，采用高端钢材试样S355J2W和普通钢材试样Q235A，评价不同液槽内同两种钢材试验效果的一致性，以及平行试样间腐蚀一致性，检验该试验箱的试验精确度，具体包括如下步骤：
(1)挂置试样：在第一溶液槽1内两个试验轮上分别挂置S355J2W和Q235A钢材试样各3个，同样的在第二溶液槽2内两个试验轮上分别挂置S355J2W和Q235A钢材试样各3个，做好标记；
(2)准备试验溶液：关闭第二补液槽20的出口阀门，打开第一补液槽19的出口阀门，将配置好的试验溶液倒入第一补液槽19，配置好的补充溶液倒入第二补液槽20；
(3)设定试验条件：开启试验箱电源，按试验要求设定好试验条件，试验箱内部温度45℃、湿度70％RH，烘烤区试样表面温度控制在70℃，工作时间168小时，主轴8转速为1周/h，调节循环风量变频器频率在25HZ使得每个溶液槽内溶液损失量控制在3L/天；
(4)装入试验溶液：关闭溶液自排阀，启动试验箱工作按钮，补液泵22工作将第一补液槽19的试验溶液打入箱体内第一溶液槽1和第二溶液槽2，或者通过阀门开关定向将试验溶液打入箱体内指定溶液槽，槽内溶液达30L时，溶液液位开关动作，补液泵22停止工作；试验过程中，关闭第一补液槽19出口阀门，打开第二补液槽20出口阀门，当液位计21检测的液位高度低于规定高度时，补液泵22工作，将第二补液槽20的补充溶液打入第一溶液槽1和第二溶液槽2，或者通过阀门开关定向将补充溶液打入箱体内指定溶液槽，始终保持溶液液位在规定高度；
(5)进行试验：开启试验按钮开始试验，试验过程无需开箱，待试验时间达到规定时间，关闭电源，进行取样；
(6)完成试验：打开溶液自排阀，排出试验溶液，清洗溶液槽和补液槽。
实施例2
同实施例1，不同的是采用两种高端钢材试样S355J2W、SM490及普通钢材试样Q235A，在第一溶液槽内两个试验轮上分别挂置SM490和Q235A钢材试样各3个，在第二溶液槽内两个试验轮上分别挂置S355J2W和Q235A钢材试样各3个，评价SM490和S355J2W两种高端钢材对比Q235A普通钢材的耐腐蚀性能。
实施例3
同实施例1，不同的是采用两种高端钢材试样S355J2W、SM490及普通钢材试样Q235A，在第一溶液槽内三个试验轮上分别挂置S355J2W、SM490和Q235A钢材试样各3个，在第二溶液槽内两个试验轮上分别挂置S355J2W和SM490钢材试样各3个，评价两种高端钢材在同一环境下同一液槽的耐腐蚀性能。
实施例4
同实施例1，不同的是采用两种高端钢材试样S355J2W和SM490，在第一溶液槽内一个试验轮上挂置SM490钢材试样3个，在第二溶液槽内一个试验轮上挂置S355J2W钢材试样3个，评价独立环境下两种钢材的耐腐蚀性能。
对比例1
采用现有的单槽周期浸润腐蚀试验箱，在单槽试验轮上挂置S355J2W、Q235A和SM490三种钢材试样各3个，按照常规试验流程模拟工业大气进行168小时周期浸润腐蚀试验，对比评价两种不同周期浸润试验箱的腐蚀试验效果。
对比例2
同对比例1，不同的是在单槽试验轮上挂置S355J2W钢材试样各3个。
统计及计算实施例1～4及对比例1～2中平行试样的腐蚀速率及平行试样间的腐蚀速率误差，为了方便对比，将具体结果列于表1和表2中。
表1实施例1～4及对比例1～2平行试样的腐蚀速率(g/(m2·h))
表2实施例1～4及对比例1～2平行试样间腐蚀速率误差
其中，腐蚀速率误差的计算公式为：(最大腐蚀速率-最小腐蚀速率)/最大腐蚀速率。
由表1和表2可以看出，实施例1中，第一溶液槽和第二溶液槽中同一种钢材平行试样间腐蚀速率误差不足1.2％，可见两个液槽的腐蚀速率基本一致，差异较小。实施例2同实施例1相比，同一种钢材Q235A的平均腐蚀速率误差最大为0.13％，试验的重复性差异极小，可进行重复试验。实施例3同实施例2相比，当多种钢材试样共处一个液槽时，平均腐蚀速率均有小幅上升，虽幅值不大，但对精确要求的试验还是有很大影响，因此在特殊试验条件下使用本发明的双液槽试验箱使得试验结果更加可靠。实施例4同实施例2和实施例3相比，单一试样SM490的平均腐蚀速率最大降低了2.5％，对对比评价高端钢材而言，为同一环境下不同液槽的周浸腐蚀试验提供了更精确的试验结果。
采用现有的单液槽试验箱，对比例1中，同一种钢材Q235A平行试样间腐蚀速率最大误差达到了16.52％，对比实施例3第一溶液槽内同一种钢材Q235A平行试样间腐蚀速率最大误差1.24％而言，其误差值过大。对比例2中，同一种钢材S355J2W平行试样间腐蚀速率误差达到了16.88％，对比实施例4第二溶液槽同一种钢材S355J2W平行试样间腐蚀速率误差0.34％而言，同样表现出误差值过大。
由上可以看出，采用本发明的双液槽周期浸润腐蚀试验箱，一是无论是高端钢材还是普通钢材，其平行试样间的腐蚀速率误差不足1.3％，远低于单液槽试验箱平行试样间的腐蚀速率误差；二是同一钢种同一周期的周期浸润腐蚀试验重复度高，平均腐蚀速率误差值极小。
Claims (10)
1.一种周期浸润腐蚀试验箱，包括设置在箱体内的第一溶液槽(1)，槽内设置有固定在主轴(8)上的试验轮(3)，其特征在于：所述第一溶液槽(1)边并排设置有第二溶液槽(2)，所述第二溶液槽(2)内设有固定在相同主轴(8)上的试验轮(3)；所述第一溶液槽(1)和第二溶液槽(2)大小尺寸一致，盛放溶液时液位高度一致；所述试验轮上等间距固定有试验棒(6)；所述试验轮(3)上对应设置有烘烤灯(4)。
2.根据权利要求1所述的周期浸润腐蚀试验箱，其特征在于：还设置有给第一溶液槽(1)和第二溶液槽(2)补液的第一补液槽(19)和第二补液槽(20)，所述第一补液槽(19)和所述第二补液槽(20)由控制***(7)控制。
3.根据权利要求2所述的周期浸润腐蚀试验箱，其特征在于：所述第一补液槽(19)用于试验初期向第一溶液槽(1)和第二溶液槽(2)输入原始溶液，所述第二补液槽(20)用于试验过程中向第一溶液槽(1)和第二溶液槽(2)补充溶液。
4.根据权利要求1所述的周期浸润腐蚀试验箱，其特征在于：所述第一溶液槽(1)和所述第二溶液槽(2)内设置有多个试验轮(3)，每个槽的多个试验轮均匀布置。
5.根据权利要求4所述的周期浸润腐蚀试验箱，其特征在于：所述第一溶液槽(1)内多个试验轮(3)为三个，所述第二溶液槽(2)内多个试验轮(3)为两个。
6.根据权利要求1所述的周期浸润腐蚀试验箱，其特征在于：所述主轴(8)采用电机(9)驱动，通过联轴器(10)和减速器(11)使主轴(8)旋转。
7.根据权利要求1所述的周期浸润腐蚀试验箱，其特征在于：所述试验箱还设置有温度调节装置，所述温度调节装置包括加热模块(12)、冷却模块(13)、第一温度传感器(14)、第二温度传感器(15)和循环风机(16)。
8.根据权利要求7所述的周期浸润腐蚀试验箱，其特征在于：所述加热模块(12)、所述冷却模块(13)和所述第一温度传感器(14)用于调控箱体内温度；所述第二传感器(15)连接每个烘烤灯(4)并独立控制；所述循环风机(16)用于箱体内空气自循环。
9.根据权利要求1所述的周期浸润腐蚀试验箱，其特征在于：所述试验箱还设置有湿度调节装置，所述湿度调节装置包括加湿模块(17)和湿度传感器(18)，用于调控箱体内湿度。
10.根据权利要求1所述的周期浸润腐蚀试验箱，其特征在于：所述用于烘烤试验轮的烘烤灯(4)为红外烘烤灯。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202010240524.3A CN111239037A (zh) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | 一种周期浸润腐蚀试验箱 |
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| CN (1) | CN111239037A (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112525809A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-19 | 西南交通大学 | 一种高效便捷的周期浸润腐蚀测试***及其使用方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101685061A (zh) * | 2008-09-23 | 2010-03-31 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种金属在大气中的腐蚀性能的模拟加速测试方法及装置 |
| CN106483064A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-03-08 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种加速腐蚀试验装置及加速腐蚀试验方法 |
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2020
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