JPS6046988A - セラミツクス−金属複合体及びその製造法 - Google Patents
セラミツクス−金属複合体及びその製造法Info
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- JPS6046988A JPS6046988A JP15454683A JP15454683A JPS6046988A JP S6046988 A JPS6046988 A JP S6046988A JP 15454683 A JP15454683 A JP 15454683A JP 15454683 A JP15454683 A JP 15454683A JP S6046988 A JPS6046988 A JP S6046988A
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- metal
- ceramic
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- casting
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、セラミックス−金属複合体及びその製造法に
係り、より詳しくは、空隙率の高いセラミックス成型体
に金属鋳造材を浸透させたものに関する。
係り、より詳しくは、空隙率の高いセラミックス成型体
に金属鋳造材を浸透させたものに関する。
一般に、金p!4鋳造材のみでは耐摩性、耐熱性が不足
する耐熱、耐摩耗ローラー等で、セラミックスと金属と
の複合ローラーが使用されている。
する耐熱、耐摩耗ローラー等で、セラミックスと金属と
の複合ローラーが使用されている。
従来、この複合材の製造法について、酸化物、ケイ化物
、蟹化物、金塊炭火物、ホウ化物等の粒子(以下、セラ
ミックス粒子という。)を金嵐溶陽中に投入撹拌して均
一分散した後成形凝固させる方法、あるいは容器内に粉
末を充填しておき、これに金属溶湯を圧力下で注入する
方法等がある。
、蟹化物、金塊炭火物、ホウ化物等の粒子(以下、セラ
ミックス粒子という。)を金嵐溶陽中に投入撹拌して均
一分散した後成形凝固させる方法、あるいは容器内に粉
末を充填しておき、これに金属溶湯を圧力下で注入する
方法等がある。
しかし、大型の製品や特に円筒状の複合体を工業的に得
るには適していない。
るには適していない。
本発明は以上の問題に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、セラミックス粒子と金属鋳造材が均一に
分散し、かつ特性の優れたセラミックスーヤ属複合体を
提供すると共に、工業的に優れた製造法を提供せんとす
るものであシ、その要旨とするところを述べると、本発
明の複合体は、空隙率の高い円筒状セラミックぢ成型体
と該成型体のセラミックス粒子空隙に浸透した金属鋳造
材とからなる金属浸透層である点、又は、前記浸透層に
加えて、該浸透層の金属鋳造材と冶金的に連続した同種
又は異種の金属鋳造材で形成された内層とからなる点に
あり、その製造法は、空隙率の高い円筒状セラミックス
成型体を用いて、その内部に遠心力鋳造により金属鋳造
材を鋳造し、前記成型体のセラミックス粒子空隙に前記
金属鋳造材を浸透させる点、又は、前記浸透させた浸透
層に加えて、該浸透層の金属鋳造材と冶金的に連続し、
前記金属鋳造材からなる内層とを共に形成する点にある
。
するところは、セラミックス粒子と金属鋳造材が均一に
分散し、かつ特性の優れたセラミックスーヤ属複合体を
提供すると共に、工業的に優れた製造法を提供せんとす
るものであシ、その要旨とするところを述べると、本発
明の複合体は、空隙率の高い円筒状セラミックぢ成型体
と該成型体のセラミックス粒子空隙に浸透した金属鋳造
材とからなる金属浸透層である点、又は、前記浸透層に
加えて、該浸透層の金属鋳造材と冶金的に連続した同種
又は異種の金属鋳造材で形成された内層とからなる点に
あり、その製造法は、空隙率の高い円筒状セラミックス
成型体を用いて、その内部に遠心力鋳造により金属鋳造
材を鋳造し、前記成型体のセラミックス粒子空隙に前記
金属鋳造材を浸透させる点、又は、前記浸透させた浸透
層に加えて、該浸透層の金属鋳造材と冶金的に連続し、
前記金属鋳造材からなる内層とを共に形成する点にある
。
以下本発明について詳細に説明する。
先ず、本発明の複合体について、第1図に示す実施例に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
図において、(1)は金属浸透層(4)のみからなる本
発明適用の円筒状セラミックス−金属複合体の部分断面
図であり、(2)はセラミックス粒子、(3)は前記セ
ラミックス粒子間に浸透された金属鋳造材である。前記
セラミックス粒子(2)は、金属鋳造材が浸透される前
は、高空隙率の円筒状セラミックス成型体を構成したも
のであり、その材質は耐摩耗性、耐熱性等の必要性に応
じて、AIR03ZrCh、BeO、TiC、SiC%
TiN 、 E311N4 等の酸化物、ケイ化物、窒
化物、ホウ化物、金属炭火物を選定し、粒子径は50μ
m〜1順とする。50μm未満ではセラミックス成型体
の空隙率が小さくなシ金属溶湯の浸透が得られない。一
方、1mを越えると成型が困難となり、強度も不十分と
なる。また、セラミックス成型体の空隙率は20〜80
%とする。20%未満では外表面付近までの浸透が得ら
れなく、金属の浸入しない独立した空隙が多く生じ強度
上好ましくない。一方80%を越えると成型が困難であ
り、加えてセラミックス粒子面積が少なく所望の性質の
付与が不足するためである。
発明適用の円筒状セラミックス−金属複合体の部分断面
図であり、(2)はセラミックス粒子、(3)は前記セ
ラミックス粒子間に浸透された金属鋳造材である。前記
セラミックス粒子(2)は、金属鋳造材が浸透される前
は、高空隙率の円筒状セラミックス成型体を構成したも
のであり、その材質は耐摩耗性、耐熱性等の必要性に応
じて、AIR03ZrCh、BeO、TiC、SiC%
TiN 、 E311N4 等の酸化物、ケイ化物、窒
化物、ホウ化物、金属炭火物を選定し、粒子径は50μ
m〜1順とする。50μm未満ではセラミックス成型体
の空隙率が小さくなシ金属溶湯の浸透が得られない。一
方、1mを越えると成型が困難となり、強度も不十分と
なる。また、セラミックス成型体の空隙率は20〜80
%とする。20%未満では外表面付近までの浸透が得ら
れなく、金属の浸入しない独立した空隙が多く生じ強度
上好ましくない。一方80%を越えると成型が困難であ
り、加えてセラミックス粒子面積が少なく所望の性質の
付与が不足するためである。
この円筒状セラミックス成型体に浸透された金属鋳造材
(3)は要求される性質、強度により高級鋳鉄、ダクタ
イル鋳鉄、鋳鋼、その他鉄系合金鋳造材等適宜使用出来
、又用途によっては非鉄金属鋳造材でもよい。
(3)は要求される性質、強度により高級鋳鉄、ダクタ
イル鋳鉄、鋳鋼、その他鉄系合金鋳造材等適宜使用出来
、又用途によっては非鉄金属鋳造材でもよい。
また、該複合体(1)の厚さは50m程度までであり、
厚くなると表面まで十分な浸透が得られない。尚、外表
面のみ金属の浸透がなく空隙のあるセラミックス層が存
在しても、使用上問題ないか、或いはプラスの効果を示
すような用途の場合は、勿論、厚さの全体に亘って浸透
させる必要はない。
厚くなると表面まで十分な浸透が得られない。尚、外表
面のみ金属の浸透がなく空隙のあるセラミックス層が存
在しても、使用上問題ないか、或いはプラスの効果を示
すような用途の場合は、勿論、厚さの全体に亘って浸透
させる必要はない。
更に、第2図の如く、浸透層141’の内面に、該浸透
層141’中の金属鋳造材と冶金的に連続な同材質から
なる内層(5)を有してもよい。これは、金属鋳造材を
前記セラミックス成型体内部へ鋳造するとき、鋳造材溶
湯の量により決まシ、前記溶湯がセラミックスの空隙を
完全に満たせば、内層(5)は生じず、余分に鋳造され
た場合は薄い層となって残寮する。
層141’中の金属鋳造材と冶金的に連続な同材質から
なる内層(5)を有してもよい。これは、金属鋳造材を
前記セラミックス成型体内部へ鋳造するとき、鋳造材溶
湯の量により決まシ、前記溶湯がセラミックスの空隙を
完全に満たせば、内層(5)は生じず、余分に鋳造され
た場合は薄い層となって残寮する。
この薄い層は加工して除去してもよく、支障がなければ
残存させておいてもよい。また、強度が特に必要な場合
は、積極的に厚さの厚い内層(5)とすることもでき、
円筒体の中心まで鋳造して中実としてもよい。
残存させておいてもよい。また、強度が特に必要な場合
は、積極的に厚さの厚い内層(5)とすることもでき、
円筒体の中心まで鋳造して中実としてもよい。
次に、本発明の製造法について、第1図に示す実施例の
場合に即して説明する。
場合に即して説明する。
先ず、既述したところの、50μm〜1餌のセラミック
ス粒子を空隙率20〜80%となる如く成型した円筒状
セラミックス成型体を製作する。
ス粒子を空隙率20〜80%となる如く成型した円筒状
セラミックス成型体を製作する。
ところで一般のセラミックス成型品は、構造用ファイン
セラミックスは空隙率は、はぼ0であり耐火物、断熱用
材料は0〜80チの空隙を有する。
セラミックスは空隙率は、はぼ0であり耐火物、断熱用
材料は0〜80チの空隙を有する。
前記セラミックス成型体の製作は、後者の製作法を利用
するものである。即ち、耐火物粉末に熱可塑性結合剤を
混合−成型−焼成により、目的の空隙率を調整して得る
。この際成型圧力、粉体の粒度、焼成条件により空隙率
をコントロールする。
するものである。即ち、耐火物粉末に熱可塑性結合剤を
混合−成型−焼成により、目的の空隙率を調整して得る
。この際成型圧力、粉体の粒度、焼成条件により空隙率
をコントロールする。
次に、第3図に示す如く、前記円筒状セラミックス成型
体(6)を遠心力鋳造用金型(7)内に耐火物(8)及
びバンドt9+ +91で固定し、この状態で金型(7
)を回転させ、セラミックス空隙に浸透させるだめの鋳
造材溶湯を注湯用橋頭を用いて前記円筒状セラミックス
成型体(6)内へ注湯する。この際、前記成型体(6)
の両端面が、鋳込まれた溶湯に接触するように可及的に
空間(II) (II)を設けることが望ましい。端面
部は、冷却により凝固が早く、必要とするセラミックス
への浸透が得られ難いためである。
体(6)を遠心力鋳造用金型(7)内に耐火物(8)及
びバンドt9+ +91で固定し、この状態で金型(7
)を回転させ、セラミックス空隙に浸透させるだめの鋳
造材溶湯を注湯用橋頭を用いて前記円筒状セラミックス
成型体(6)内へ注湯する。この際、前記成型体(6)
の両端面が、鋳込まれた溶湯に接触するように可及的に
空間(II) (II)を設けることが望ましい。端面
部は、冷却により凝固が早く、必要とするセラミックス
への浸透が得られ難いためである。
また、浸透を助ける手段として、前記円筒状セラミック
ス成型体(6)を400〜1200℃に予熱することが
望ましい。この際、予熱による酸化等の変質を防止する
ために、不活性ガス中で予熱することも有効な手段であ
る。加えて、該予熱は、鋳造により生ずる熱衝撃による
円筒状セラミックス成型体(6)の割れ防と及び鋳造後
の両者の収縮差による割れ防止の効果もある。
ス成型体(6)を400〜1200℃に予熱することが
望ましい。この際、予熱による酸化等の変質を防止する
ために、不活性ガス中で予熱することも有効な手段であ
る。加えて、該予熱は、鋳造により生ずる熱衝撃による
円筒状セラミックス成型体(6)の割れ防と及び鋳造後
の両者の収縮差による割れ防止の効果もある。
前記遠心力鋳造の際の鋳型回転数については、Go、5
が大きく、鋳込温度が高い方が浸透を助長する。一般に
G++o、はG20〜G150程度であるが、勿論01
50以上でも浸透を大きくするのでよい。
が大きく、鋳込温度が高い方が浸透を助長する。一般に
G++o、はG20〜G150程度であるが、勿論01
50以上でも浸透を大きくするのでよい。
特に、円筒状セラミックス成型体(6)のセラミックス
の粒子が小さく、空隙率が小さく、浸透層を厚くする必
要のある場合はGIIOoを大きくすればよい。
の粒子が小さく、空隙率が小さく、浸透層を厚くする必
要のある場合はGIIOoを大きくすればよい。
このように、遠心力鋳造によると浸透層の厚さtで容易
に制御できて好適である。
に制御できて好適である。
鋳造用溶湯の材質は、既述したように、高級鋳鉄、ダク
タイル鋳鉄等の中から要求される性質、強度に応じて適
宜選択されるが、浸透性についてのみいえば、高級鋳鉄
が最良である。そこで、高級鋳鉄の如く浸透性のよい金
属でまずセラミックス成型体の厚さ丁度又は少し余分に
鋳造し、次いで、その内側へ強度の大きい金属、例えば
アダマイト、黒鉛鋳鋼等を鋳造すれば、浸透の容易さと
、機械的強度を容易に兼備でき曖れる。
タイル鋳鉄等の中から要求される性質、強度に応じて適
宜選択されるが、浸透性についてのみいえば、高級鋳鉄
が最良である。そこで、高級鋳鉄の如く浸透性のよい金
属でまずセラミックス成型体の厚さ丁度又は少し余分に
鋳造し、次いで、その内側へ強度の大きい金属、例えば
アダマイト、黒鉛鋳鋼等を鋳造すれば、浸透の容易さと
、機械的強度を容易に兼備でき曖れる。
鋳造後は、高温の状態の内に型バランして、保熱炉、熱
処理炉等で十分徐冷することか望ましい。
処理炉等で十分徐冷することか望ましい。
次に、具体的製造実施例を掲げて説明する。
外径φ300×全長400”X肉厚30鱈の搬送ローラ
ーの製造実施例。
ーの製造実施例。
1、外径−302×全長4101!X厚さ31t+n+
1材質Alton 、粒子寸法50 pm 〜500
pm 、空隙率70〜80%の円筒状セラミックス成
型体を準備し、1100℃に予熱した後、前述した第3
図の如く、遠心力鋳造用金型内へ、耐火材を介して設置
した。
1材質Alton 、粒子寸法50 pm 〜500
pm 、空隙率70〜80%の円筒状セラミックス成
型体を準備し、1100℃に予熱した後、前述した第3
図の如く、遠心力鋳造用金型内へ、耐火材を介して設置
した。
2、 金型を回転させ、金型回転を0口、で200とし
た。
た。
3、 次に、浸透用金属として下記成分の高級鋳鉄溶湯
を1380℃で鋳込んだ。
を1380℃で鋳込んだ。
成 分 (wt%)
鋳込量は、前記円筒状セラミックス成型体の空隙をすべ
て満し、さらに2+a+の金属層か形成される量とした
。
て満し、さらに2+a+の金属層か形成される量とした
。
4、溶湯の凝固後、高温状態下で金型からセラミックス
−金属複合体を取り出し、型バランして保熱炉に入れ徐
冷した。
−金属複合体を取り出し、型バランして保熱炉に入れ徐
冷した。
5、以上の結果、前記円筒状セラミックス成型体の空隙
のすべてに亘り、高級鋳鉄材が浸透し、更にその内面に
薄い金属層を有した円筒状セラミックス−金属複合体を
得た。
のすべてに亘り、高級鋳鉄材が浸透し、更にその内面に
薄い金属層を有した円筒状セラミックス−金属複合体を
得た。
6、 これに所定の仕上加工を施し、所望の搬送ローラ
ーを得た。
ーを得た。
以上述べたように、本発明の複合体は、空隙率の高い円
筒状セラミックス成型体と該成型体のセラミックス粒子
空隙に浸透した金属鋳造材とからなる金属浸透層であり
、又は、前記浸透層に加えて、該浸透層の金属鋳造材と
冶金的に連続した同種又は異種の金属鋳造材で形成され
た内層とからなるので、セラミックス粒子と金属鋳造材
が均一に分散し、かつ、セラミックス粒子が金属基地か
ら容易に剥離しない高強度、高品質のセラミックス−金
属複合体を提供できる。更に、その製造法は、空隙率の
高い円筒状セラミックス成型体を用いて、その内部に遠
心力鋳造により金属鋳造材を鋳造し、前記成型体のセラ
ミックス粒子空隙に前記金属鋳造材を浸透させ、又は、
前記浸透させた浸透層に加えて、該浸透層の金属鋳造材
と冶金的に連続し、前記金属鋳造材からなる内層とを共
に形成させるので、本発明の複合材を容易、経済的に製
造でき、また、所望の性質の金属鋳造材を使用して、浸
透深さ、内層の厚さを容易にコントロール出来て、その
製造方法として優れる。
筒状セラミックス成型体と該成型体のセラミックス粒子
空隙に浸透した金属鋳造材とからなる金属浸透層であり
、又は、前記浸透層に加えて、該浸透層の金属鋳造材と
冶金的に連続した同種又は異種の金属鋳造材で形成され
た内層とからなるので、セラミックス粒子と金属鋳造材
が均一に分散し、かつ、セラミックス粒子が金属基地か
ら容易に剥離しない高強度、高品質のセラミックス−金
属複合体を提供できる。更に、その製造法は、空隙率の
高い円筒状セラミックス成型体を用いて、その内部に遠
心力鋳造により金属鋳造材を鋳造し、前記成型体のセラ
ミックス粒子空隙に前記金属鋳造材を浸透させ、又は、
前記浸透させた浸透層に加えて、該浸透層の金属鋳造材
と冶金的に連続し、前記金属鋳造材からなる内層とを共
に形成させるので、本発明の複合材を容易、経済的に製
造でき、また、所望の性質の金属鋳造材を使用して、浸
透深さ、内層の厚さを容易にコントロール出来て、その
製造方法として優れる。
第1図は本発明適用の円筒状セラミックス−金属複合体
の部分断面図、第2図は、本発明適用の他の円筒状セラ
ミックス−金属複合体の部分断面図、第3図は本発明の
製造法に係る製造装置概略の一例を示す断面図である。 jll・・・円筒状セラミックス−金属複合体、(2)
・・・セラミックス粒子、(3)・・・金属鋳造材、+
41147・・・侵透層、tl+)・・・内層、(6)
・・・円筒状セラミックス成型体、(7)・・・金型。 特許出願人 久保田鉄工株式会社 手続補正書(自発) 昭和59年2月16日 1、、Ijl’件の表示 昭和58年特 許 願第154546 シシ2 発 明
の名称 セラミックス−金桝復台体及びその製造法3、補j「を
する者 ・Iif’lとの関係 WilllNU人り ボ I
テラ;つ (105) 久保田鉄工株式会社 4、代理人 う577 5 拒絶理由通知のL1付(補正命令の日刊) TIJ
:il’i6 補正の対象 優明細書の発明の詳細な説明 7、補正の内容 次 葉 7、補正の内容 (1) 明、vaIi第6頁第19行目の「コントロー
ルする。」とあるのを、下記の通シ補正する。 [コントロールする。また、ウレタンフオームに泥状の
セラミックス?浸透付管させて。 その後こf″LLヲ乾燥、焼成してウレタンを消失させ
て空隙率の大きいセラミックス成型体(セラミックスフ
オームと呼ばnている。 )全得る方法もある。」
の部分断面図、第2図は、本発明適用の他の円筒状セラ
ミックス−金属複合体の部分断面図、第3図は本発明の
製造法に係る製造装置概略の一例を示す断面図である。 jll・・・円筒状セラミックス−金属複合体、(2)
・・・セラミックス粒子、(3)・・・金属鋳造材、+
41147・・・侵透層、tl+)・・・内層、(6)
・・・円筒状セラミックス成型体、(7)・・・金型。 特許出願人 久保田鉄工株式会社 手続補正書(自発) 昭和59年2月16日 1、、Ijl’件の表示 昭和58年特 許 願第154546 シシ2 発 明
の名称 セラミックス−金桝復台体及びその製造法3、補j「を
する者 ・Iif’lとの関係 WilllNU人り ボ I
テラ;つ (105) 久保田鉄工株式会社 4、代理人 う577 5 拒絶理由通知のL1付(補正命令の日刊) TIJ
:il’i6 補正の対象 優明細書の発明の詳細な説明 7、補正の内容 次 葉 7、補正の内容 (1) 明、vaIi第6頁第19行目の「コントロー
ルする。」とあるのを、下記の通シ補正する。 [コントロールする。また、ウレタンフオームに泥状の
セラミックス?浸透付管させて。 その後こf″LLヲ乾燥、焼成してウレタンを消失させ
て空隙率の大きいセラミックス成型体(セラミックスフ
オームと呼ばnている。 )全得る方法もある。」
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、空隙率の高い円筒状セラミックス成型体と該成型体
のセラミックス粒子空隙に浸透した金属鋳造材とからな
るセラミックス−金属複合体。 2、空隙率の高い円筒状セラミックス成型体と該成型体
のセラミックス粒子空隙に浸透した金属鋳造材とを有す
る浸透層と、該浸透層の金属鋳造材と冶金的に連続した
同種又は異種の金属鋳造材で形成された内層とからなる
セラミックス−金属複合体。 3、空隙率の高い円筒状セラミックス成型体を用いて、
その内部に遠心力鋳造により金属鋳造材を鋳造し、前記
成型体のセラミックス粒子空隙に前記金M鋳造材を浸透
させることを特徴とするセラミックス−金属複合体の製
造方法。 4、 空隙率の高い円筒状セラミックス成型体を用いて
、その内部に遠心力鋳造により金属鋳造材を鋳造し、前
記成型体のセラミックス粒子空隙に前記金属鋳造材を浸
透させた浸透層と、該浸透層の金属鋳造材と冶金的に連
続し、前記金属鋳造材からなる内層とを形成することを
特徴とするセラミックス−金属複合体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15454683A JPS6046988A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | セラミツクス−金属複合体及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15454683A JPS6046988A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | セラミツクス−金属複合体及びその製造法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6046988A true JPS6046988A (ja) | 1985-03-14 |
Family
ID=15586613
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15454683A Pending JPS6046988A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | セラミツクス−金属複合体及びその製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6046988A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1990008114A1 (en) * | 1989-01-20 | 1990-07-26 | Nkk Corporation | Metal-impregnated refractory and production thereof |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4926123A (ja) * | 1972-07-05 | 1974-03-08 | ||
JPS52129627A (en) * | 1976-04-24 | 1977-10-31 | Tohoku Daigaku Kinzoku Zairyo | Production method for hollow sphere of silicone carbide fiber compound metal |
-
1983
- 1983-08-23 JP JP15454683A patent/JPS6046988A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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JPS4926123A (ja) * | 1972-07-05 | 1974-03-08 | ||
JPS52129627A (en) * | 1976-04-24 | 1977-10-31 | Tohoku Daigaku Kinzoku Zairyo | Production method for hollow sphere of silicone carbide fiber compound metal |
Cited By (2)
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WO1990008114A1 (en) * | 1989-01-20 | 1990-07-26 | Nkk Corporation | Metal-impregnated refractory and production thereof |
US5523150A (en) * | 1989-01-20 | 1996-06-04 | Nkk Corporation | Metal-impregnated refractory product |
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