JPH0677819B2 - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JPH0677819B2 JPH0677819B2 JP61003516A JP351686A JPH0677819B2 JP H0677819 B2 JPH0677819 B2 JP H0677819B2 JP 61003516 A JP61003516 A JP 61003516A JP 351686 A JP351686 A JP 351686A JP H0677819 B2 JPH0677819 B2 JP H0677819B2
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- Japan
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- fin
- heat exchanger
- flat multi
- extruded flat
- fins
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱交換器に関するものである。
例えば、自動車又はその他各種の機器に用いられている
熱交換器として、その軽量性及び良好な熱伝導性の観点
より、アルミニウム又はアルミニウム合金（以下単にア
ルミニウム）材料よりなる押出扁平多穴管に、アルミニ
ウム材料よりなるフインをAl−Si又はAl−Si−Mg合金等
のろう材によつて接合したものが提案されている。
熱交換器として、その軽量性及び良好な熱伝導性の観点
より、アルミニウム又はアルミニウム合金（以下単にア
ルミニウム）材料よりなる押出扁平多穴管に、アルミニ
ウム材料よりなるフインをAl−Si又はAl−Si−Mg合金等
のろう材によつて接合したものが提案されている。
しかし、上記提案の熱交換器には、材料の変形とか、へ
たり等の問題点が、又、風圧等によつてフインが変形す
る等の問題点があると指摘されている。
たり等の問題点が、又、風圧等によつてフインが変形す
る等の問題点があると指摘されている。
又、熱交換器は、耐食性に富むことが必須の要件であ
り、この為アルミニウム材料よりなる押出扁平多穴管の
表面にAl−Zn合金の犠牲陽極材を貼り合わせたり、Znメ
ツキ膜を設けることが提案されている。
り、この為アルミニウム材料よりなる押出扁平多穴管の
表面にAl−Zn合金の犠牲陽極材を貼り合わせたり、Znメ
ツキ膜を設けることが提案されている。
ところが、押出扁平多穴管の表面にZn膜が設けられてい
ても、従来の熱交換器の耐食性は充分なものでないと指
摘されている。
ても、従来の熱交換器の耐食性は充分なものでないと指
摘されている。
本発明者は、前記の問題点に対する研究を押し進めた結
果熱交換器を構成する材料の変形やへたりの問題の原因
は、押出扁平多穴管とフインとのろう付時の温度が約57
0〜620℃といったように高温になっているからであるこ
とを見い出し、又、押出扁平多穴管の表面に犠牲陽極材
としてのZn膜が設けられていても、押出扁平多穴管とフ
インとのろう付時の温度が上記のように高い為、ろう付
によつてZnが押出扁平多穴管の肉厚方向において約100
〜200μｍの深さまで拡散してしまい、この結果本来の
犠牲陽極効果を発揮できず、耐食性が不充分であること
に気付いた。
果熱交換器を構成する材料の変形やへたりの問題の原因
は、押出扁平多穴管とフインとのろう付時の温度が約57
0〜620℃といったように高温になっているからであるこ
とを見い出し、又、押出扁平多穴管の表面に犠牲陽極材
としてのZn膜が設けられていても、押出扁平多穴管とフ
インとのろう付時の温度が上記のように高い為、ろう付
によつてZnが押出扁平多穴管の肉厚方向において約100
〜200μｍの深さまで拡散してしまい、この結果本来の
犠牲陽極効果を発揮できず、耐食性が不充分であること
に気付いた。
そこで、本発明者は、ろう付の作業温度が低く、かつZn
が析出する例えばZnCl2を用いる反応はんだ付手段によ
つて押出扁平多穴管とフインとを接合組立てた熱交換器
は、作業温度が低温であることから、材料の変形やへた
りの問題を解決できると共に、反応はんだ付によつて析
出したZnが熱交換器の材料を構成するAlよりも電気化学
的に卑であることから、押出扁平多穴管の表面にZn膜が
設けられていなくても耐食性が充分に確保できるであろ
うとの確信を得、このような発想に基いて、早速、表面
にZn膜が設けられていない押出扁平多穴管とフインとを
ZnCl2を用いる反応はんだ付によつて接合した熱交換器
を試作してみた。
が析出する例えばZnCl2を用いる反応はんだ付手段によ
つて押出扁平多穴管とフインとを接合組立てた熱交換器
は、作業温度が低温であることから、材料の変形やへた
りの問題を解決できると共に、反応はんだ付によつて析
出したZnが熱交換器の材料を構成するAlよりも電気化学
的に卑であることから、押出扁平多穴管の表面にZn膜が
設けられていなくても耐食性が充分に確保できるであろ
うとの確信を得、このような発想に基いて、早速、表面
にZn膜が設けられていない押出扁平多穴管とフインとを
ZnCl2を用いる反応はんだ付によつて接合した熱交換器
を試作してみた。
ところが、この試作になる熱交換器は、予想に反し、満
足できないものであった。
足できないものであった。
本発明者は、かかる原因についての研究を進めた結果、
ZnCl2を用いる反応はんだ付手段によつて構成される熱
交換器は、その作業温度が低いことから、材料の変形や
へたりの問題はなくなるものの、押出扁平多穴管とフイ
ンとの接合部に接出したZnは、犠牲陽極として働く為、
実用に供された場合に消耗が激しく、比較的短時間のう
ちに溶解しつくされ、押出扁平多穴管とフインとの接合
が確保できなくなり、熱交換性能が低下するのであるこ
とを究明した。
ZnCl2を用いる反応はんだ付手段によつて構成される熱
交換器は、その作業温度が低いことから、材料の変形や
へたりの問題はなくなるものの、押出扁平多穴管とフイ
ンとの接合部に接出したZnは、犠牲陽極として働く為、
実用に供された場合に消耗が激しく、比較的短時間のう
ちに溶解しつくされ、押出扁平多穴管とフインとの接合
が確保できなくなり、熱交換性能が低下するのであるこ
とを究明した。
又、ZnCl2を用いる反応はんだ付によつて余剰のZnが押
出扁平多穴管の表面に不均一に付着し、この為押出扁平
多穴管に局部的に腐食が発生して貫通孔が形成されるよ
うになる等耐食性の面にも問題があることを究明したの
である。
出扁平多穴管の表面に不均一に付着し、この為押出扁平
多穴管に局部的に腐食が発生して貫通孔が形成されるよ
うになる等耐食性の面にも問題があることを究明したの
である。
そして、本発明は、熱交換器における押出扁平多穴管と
フインとの接合分離の抑制の研究を進めているうちに、
この接合分離の抑制は、押出扁平多穴管に接合されるフ
インの構成材料を勘案することによつて達成できること
を見い出し、又、驚くべきことに、これによつて同時に
押出扁平多穴管の孔食発生といつた問題も解決できるよ
うになることを見い出したのである。
フインとの接合分離の抑制の研究を進めているうちに、
この接合分離の抑制は、押出扁平多穴管に接合されるフ
インの構成材料を勘案することによつて達成できること
を見い出し、又、驚くべきことに、これによつて同時に
押出扁平多穴管の孔食発生といつた問題も解決できるよ
うになることを見い出したのである。
又、フインの変形の問題についても、フインの構成材料
を勘案することによつて解決でき、しかもその際接合分
離の抑制及び押出扁平多穴管の孔食発生防止の効果を犠
牲にしなくてすむことを見い出したのである。
を勘案することによつて解決でき、しかもその際接合分
離の抑制及び押出扁平多穴管の孔食発生防止の効果を犠
牲にしなくてすむことを見い出したのである。
すなわち、このような研究結果により判明したことでは
あるが、フインの構成材料としてZnが約0.3重量％以上
含有されたアルミニウム合金が用いられている、このも
のはZnを含まないアルミニウムのものよりも電気化学的
に卑なものになるので犠牲陽極的に作用するようにな
り、このフインの犠牲陽極効果分だけフインと押出扁平
多穴管との接合部におけるZnの溶解が抑制され、特に、
フインは通常薄肉で表面積が著しく大きい為に極めて有
効な犠牲陽極として働くことが判り、この結果接合部に
おけるZnの溶解を効果的に抑制でき、押出扁平多穴管と
フインとの接合分離の問題を解決でき、さらには押出扁
平多穴管の孔食の問題も解決できるようになることを見
い出したのである。
あるが、フインの構成材料としてZnが約0.3重量％以上
含有されたアルミニウム合金が用いられている、このも
のはZnを含まないアルミニウムのものよりも電気化学的
に卑なものになるので犠牲陽極的に作用するようにな
り、このフインの犠牲陽極効果分だけフインと押出扁平
多穴管との接合部におけるZnの溶解が抑制され、特に、
フインは通常薄肉で表面積が著しく大きい為に極めて有
効な犠牲陽極として働くことが判り、この結果接合部に
おけるZnの溶解を効果的に抑制でき、押出扁平多穴管と
フインとの接合分離の問題を解決でき、さらには押出扁
平多穴管の孔食の問題も解決できるようになることを見
い出したのである。
尚、フインの構成材料としてZnが6.5重量％を越えて含
まれているアルミニウム合金が用いられても上記の効果
が喪失されることはないのであるが、Znをこれより大巾
に含んでいても効果増強程度はそれほどでもなく、又、
あまりに多量のZnを含むようになるとフインへの加工性
及びフインを押出扁平多穴管に接合する場合のろう付性
に問題が起きることより、Znの含有量は約6.5重量％以
下であることが重要である。
まれているアルミニウム合金が用いられても上記の効果
が喪失されることはないのであるが、Znをこれより大巾
に含んでいても効果増強程度はそれほどでもなく、又、
あまりに多量のZnを含むようになるとフインへの加工性
及びフインを押出扁平多穴管に接合する場合のろう付性
に問題が起きることより、Znの含有量は約6.5重量％以
下であることが重要である。
又、フインの構成材料として約0.3〜6.5重量％のZnが含
有されるのみでなく、約0.1〜2.2重量％のMgが含有され
ていると、フインと押出扁平多穴管との接合部の溶解及
び押出扁平多穴管の孔食といつた問題点を解決する上述
のZnの効果を喪失させることなく、ろう付前及びろう付
後におけるフインの変形といつた問題点を一挙に解決で
きることを見い出したのである。
有されるのみでなく、約0.1〜2.2重量％のMgが含有され
ていると、フインと押出扁平多穴管との接合部の溶解及
び押出扁平多穴管の孔食といつた問題点を解決する上述
のZnの効果を喪失させることなく、ろう付前及びろう付
後におけるフインの変形といつた問題点を一挙に解決で
きることを見い出したのである。
すなわち、研究の途中の段階において、Mgが含有された
アルミニウム合金を用いてフインを構成すれば、このフ
インの機械的強度の向上が期待でき、その結果フインの
変形の問題点が解決できるであろうとの啓示を得、しか
もMgを添加してもZn含有による上記の効果を喪失させる
こともないことを見い出したのである。
アルミニウム合金を用いてフインを構成すれば、このフ
インの機械的強度の向上が期待でき、その結果フインの
変形の問題点が解決できるであろうとの啓示を得、しか
もMgを添加してもZn含有による上記の効果を喪失させる
こともないことを見い出したのである。
尚、フインの構成材料としてZn及びMgが共に必須成分と
して用いられるので、Mgを必須成分とする場合のみより
も機械的強度の向上は一層良い。
して用いられるので、Mgを必須成分とする場合のみより
も機械的強度の向上は一層良い。
又、Mgの含有量が2.2重量％を越えて多くなりすぎる
と、フインへの加工性が悪くなり、さらにはフインの押
出扁平多穴管へのる付性が低下することより、Mgを含有
量を約2.2重量％以下としておくことは重要である。
と、フインへの加工性が悪くなり、さらにはフインの押
出扁平多穴管へのる付性が低下することより、Mgを含有
量を約2.2重量％以下としておくことは重要である。
さらに、フインの構成材料として、上記約0.3〜6.5重量
％のZn及び約0.1〜2.2重量％のMgのみでなく、例えば約
0.1〜１重量％のMn、約0.03〜0.3重量％のCr、約0.03〜
0.2重量％のZnの一種以上が含まれていると、ろう付後
の結晶粒の調整及び再結晶温度の上昇の観点からより一
層望ましいものであることがわかつた。
％のZn及び約0.1〜2.2重量％のMgのみでなく、例えば約
0.1〜１重量％のMn、約0.03〜0.3重量％のCr、約0.03〜
0.2重量％のZnの一種以上が含まれていると、ろう付後
の結晶粒の調整及び再結晶温度の上昇の観点からより一
層望ましいものであることがわかつた。
本発明は上記の知見を基にして達成されたものであり、
アルミニウム又はアルミニウム合金製の管と、Znを約0.
3〜6.5重量％及びMgを約0.1〜2.2重量％含有するアルミ
ニウム合金製のフィンとを、Zn化合物を用いた反応はん
だ付によって析出したZnにより接合してなることを特徴
とする熱交換器を提供するものである。
アルミニウム又はアルミニウム合金製の管と、Znを約0.
3〜6.5重量％及びMgを約0.1〜2.2重量％含有するアルミ
ニウム合金製のフィンとを、Zn化合物を用いた反応はん
だ付によって析出したZnにより接合してなることを特徴
とする熱交換器を提供するものである。
尚、熱交換器における押出扁平多穴管といつた管を、Zn
を約0.1〜３重量％含有するアルミニウム合金で構成し
たり、又は熱交換媒体、作動流体の通路となるこの管の
表面に約0.2〜10μｍ厚のZn膜を設けたり、さらにはこ
れらの要件を同時に満たしたものとすることによつて、
熱交換器の耐食性を一層良好ならしめることができる。
を約0.1〜３重量％含有するアルミニウム合金で構成し
たり、又は熱交換媒体、作動流体の通路となるこの管の
表面に約0.2〜10μｍ厚のZn膜を設けたり、さらにはこ
れらの要件を同時に満たしたものとすることによつて、
熱交換器の耐食性を一層良好ならしめることができる。
〔実施例１〜15〕 第１図（ａ），（ｂ）は、本発明に係る熱交換器の１実
施例の説明図である。
施例の説明図である。
同図中、１は、表に示す組成のアルミニウム合金を通常
の溶解鋳造法により鋳塊とし、これを均質化処理、面削
の後熱間圧延で4mm厚の板とし、さらに適宜中間焼鈍を
施しながら冷間圧延を行ない、0.13mm厚の薄板とし、そ
してこれを必要に応じてスリツト加工した後、コルゲー
ト加工して構成したフインである。
の溶解鋳造法により鋳塊とし、これを均質化処理、面削
の後熱間圧延で4mm厚の板とし、さらに適宜中間焼鈍を
施しながら冷間圧延を行ない、0.13mm厚の薄板とし、そ
してこれを必要に応じてスリツト加工した後、コルゲー
ト加工して構成したフインである。
２は、JIS A1050相当の純アルミニウムからなる押出扁
平多穴管であり、この押出扁平多穴管２の表面には、必
要に応じてNaOHとZnOの混合水溶液を浴として電解手段
により約0.2〜10μｍ厚のZnメツキ膜が設けられてい
る。
平多穴管であり、この押出扁平多穴管２の表面には、必
要に応じてNaOHとZnOの混合水溶液を浴として電解手段
により約0.2〜10μｍ厚のZnメツキ膜が設けられてい
る。
そして、上記のように構成されたフイン１と押出扁平多
穴管２とを、図に示す如く組み合わせ、フイン１と押出
扁平多穴管２との間に、ZnCl2、Zn粉末、反応はんだ付
を促進する添加物及び有機溶剤からなる混合フラツクス
混濁液を満たし、そして420℃で反応はんだ付を行な
い、熱交換器３を組み立てる。
穴管２とを、図に示す如く組み合わせ、フイン１と押出
扁平多穴管２との間に、ZnCl2、Zn粉末、反応はんだ付
を促進する添加物及び有機溶剤からなる混合フラツクス
混濁液を満たし、そして420℃で反応はんだ付を行な
い、熱交換器３を組み立てる。
〔比較例１〜３〕 実施例１におけるフイン１のアルミニウム合金の代りに
表に示す組成のアルミニウム合金を用いて同様に行な
い、熱交換器を組み立てる。
表に示す組成のアルミニウム合金を用いて同様に行な
い、熱交換器を組み立てる。
〔比較例４〕 実施例１におけるフイン１のアルミニウム合金の代りに
JIS A1050相当の純アルミニウムを用い、又、表面に１
μｍのZn膜が設けられた押出扁平多穴管２を用い、そし
て両者をAl−Si合金のろう材を用いて600℃の条件でろ
う付し、熱交換器を組み立てる。
JIS A1050相当の純アルミニウムを用い、又、表面に１
μｍのZn膜が設けられた押出扁平多穴管２を用い、そし
て両者をAl−Si合金のろう材を用いて600℃の条件でろ
う付し、熱交換器を組み立てる。
フイン１をスリツト加工した上記各例の熱交換器につい
て、720時間のCASS試験を行なつて耐食性を調べたの
で、その結果を表に示す。
て、720時間のCASS試験を行なつて耐食性を調べたの
で、その結果を表に示す。
又、スリツト加工していないフイン材を反応はんだ付工
程の中で焼成し、室温で約１週間経過した後に室温で抗
張力及び0.2％耐力を測定したので、その結果を表にし
示す。
程の中で焼成し、室温で約１週間経過した後に室温で抗
張力及び0.2％耐力を測定したので、その結果を表にし
示す。
この表からわかるように、Znを約0.3〜6.5重量％含むア
ルミニウム合金でフインが構成されていると、フインと
押出扁平多穴管との接合部の耐食性は良く、かつ押出扁
平多穴管の孔食も浅く、耐食性が良いのに対し、Znの含
有量が極めて少ない比較例のものではフインと押出扁平
多穴管との接合部が溶解して分離してしまう等耐食性が
悪いものであり、しかも押出扁平多穴管と孔食深さも深
く、耐食性が悪いものである。
ルミニウム合金でフインが構成されていると、フインと
押出扁平多穴管との接合部の耐食性は良く、かつ押出扁
平多穴管の孔食も浅く、耐食性が良いのに対し、Znの含
有量が極めて少ない比較例のものではフインと押出扁平
多穴管との接合部が溶解して分離してしまう等耐食性が
悪いものであり、しかも押出扁平多穴管と孔食深さも深
く、耐食性が悪いものである。
尚、実施例2,13,14,15及び比較例２を比べることによつ
て、フインと押出扁平多穴管とをZnCl2用いる反応はん
だ付で接合した場合に、フインを構成する材料中にZnが
約0.3〜6.5重量％含有されるのみでなく、押出扁平多穴
管の表面に約0.2〜10μｍ厚のZn膜が設けられている
と、耐食性が一層向上していることを理解することがで
きる。
て、フインと押出扁平多穴管とをZnCl2用いる反応はん
だ付で接合した場合に、フインを構成する材料中にZnが
約0.3〜6.5重量％含有されるのみでなく、押出扁平多穴
管の表面に約0.2〜10μｍ厚のZn膜が設けられている
と、耐食性が一層向上していることを理解することがで
きる。
又、フイン焼成後の機械的強度の測定からわかるよう
に、Mgを約0.1〜2.2重量％含むアルミニウム合金でフイ
ンが構成されていると、このものはろう付後の強度は高
く、従つて組み立て作業中における予期せぬ変形や、風
圧による変形に対して極めて強いことが伺える。
に、Mgを約0.1〜2.2重量％含むアルミニウム合金でフイ
ンが構成されていると、このものはろう付後の強度は高
く、従つて組み立て作業中における予期せぬ変形や、風
圧による変形に対して極めて強いことが伺える。
本発明に係る熱交換器は、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金製の管と、Znを約0.3〜6.5重量％及びMgを約0.1
〜2.2重量％含有するアルミニウム合金製のフィンと
を、Zn化合物を用いた反応はんだ付によって析出したZn
により接合してなるので、軽量でも材料の変形やへたり
の問題が改善されており、すなわち管とフィンとをZn化
合物を用いた反応はんだ付によって析出したZnにより接
合してなるので、例えば420℃といった低温での接合が
可能となり、材料の変形やへたりの問題が解決され、特
に風圧によつてフインが変形するといつた問題が起きな
いものであり、耐久性に富み、しかも熱交換器の組立作
業に際してこれら部品の変形といつた問題が起きないの
でそれだけ組立作業能率が良く、低コストで製造できる
ようになり、又、フインと管とのろう付性も良いもので
あり、さらにはフインと管との接合部が溶解して接合分
離といつた問題及び管の孔食発生といつた問題を効果的
に防止できていて、耐食性に富んでいる等の特長を有す
る。
ム合金製の管と、Znを約0.3〜6.5重量％及びMgを約0.1
〜2.2重量％含有するアルミニウム合金製のフィンと
を、Zn化合物を用いた反応はんだ付によって析出したZn
により接合してなるので、軽量でも材料の変形やへたり
の問題が改善されており、すなわち管とフィンとをZn化
合物を用いた反応はんだ付によって析出したZnにより接
合してなるので、例えば420℃といった低温での接合が
可能となり、材料の変形やへたりの問題が解決され、特
に風圧によつてフインが変形するといつた問題が起きな
いものであり、耐久性に富み、しかも熱交換器の組立作
業に際してこれら部品の変形といつた問題が起きないの
でそれだけ組立作業能率が良く、低コストで製造できる
ようになり、又、フインと管とのろう付性も良いもので
あり、さらにはフインと管との接合部が溶解して接合分
離といつた問題及び管の孔食発生といつた問題を効果的
に防止できていて、耐食性に富んでいる等の特長を有す
る。
第１図（ａ），（ｂ）は、本発明に係る熱交換器の実施
例の説明図である。 １……フイン、２……押出扁平多穴管、３……熱交換
器。
例の説明図である。 １……フイン、２……押出扁平多穴管、３……熱交換
器。
Claims (1)
- 【請求項１】アルミニウム又はアルミニウム合金製の管
と、Znを約0.3〜6.5重量％及びMgを約0.1〜2.2重量％含
有するアルミニウム合金製のフィンとを、Zn化合物を用
いた反応はんだ付によって析出したZnにより接合してな
ることを特徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61003516A JPH0677819B2 (ja) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61003516A JPH0677819B2 (ja) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | 熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62161465A JPS62161465A (ja) | 1987-07-17 |
| JPH0677819B2 true JPH0677819B2 (ja) | 1994-10-05 |
Family
ID=11559528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61003516A Expired - Lifetime JPH0677819B2 (ja) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0677819B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO174455C (no) * | 1991-06-14 | 1994-05-11 | Norsk Hydro As | Fremgangsmåte for sammenföyning av aluminiumkomponenter |
| US20100215997A1 (en) * | 2009-02-25 | 2010-08-26 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US9233414B2 (en) * | 2012-01-31 | 2016-01-12 | United Technologies Corporation | Aluminum airfoil |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5732872A (en) * | 1980-08-07 | 1982-02-22 | Mitsubishi Alum Co Ltd | Production of heat exchanger made of al alloy |
| JPS58171580A (ja) * | 1982-04-02 | 1983-10-08 | Nippon Radiator Co Ltd | アルミニウム製熱交換器の防蝕方法 |
-
1986
- 1986-01-13 JP JP61003516A patent/JPH0677819B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62161465A (ja) | 1987-07-17 |
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