CN100338260C - 铝合金暖气片复合镀镍方法 - Google Patents

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CN100338260C CNB2004100272479A CN200410027247A CN100338260C CN 100338260 C CN100338260 C CN 100338260C CN B2004100272479 A CNB2004100272479 A CN B2004100272479A CN 200410027247 A CN200410027247 A CN 200410027247A CN 100338260 C CN100338260 C CN 100338260C
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Abstract

本发明公开了一种铝合金暖气片复合镀镍方法,要解决的技术问题是铝合金暖气片在碱性介质中的防腐蚀问题,采用以下技术方案:包括以下步骤:(1)将铝合金暖气片放入氢氧化钠溶液内刻蚀;(2)再放入硝酸溶液中酸洗;(3)在置换溶液内置换锌合金复合层;(4)将铝合金暖气片并联,在内腔内通入低磷镀镍复合液低磷镀镍;(5)在铝合金暖气片内腔内通入高磷镀镍复合液高磷镀镍,与现有技术相比,铝材基体表面经过双层复合镀层处理,表层的15至20微米范围内基本无孔隙,且与基材的结合是化学结合,结合强度达到200至300MP,基材和介质环境完全被隔绝,达到真正的屏蔽效果,防腐效果非常的突出。

Description

铝合金暖气片复合镀镍方法
技术领域
本发明涉及一种材料表面镀镍方法,特别是一种铝合金暖气片复合镀镍方法。
背景技术
以往的暖气片采用铸铁材质为主,由于导热系数低及产品笨重不方便等原因,新型暖气片采用相对硬质比高和导热系数高的的铝合金材质。因铝合金材质内腔形状复杂,在碱性介质中的防腐问题一直没能得到有效的解决,以往采用涂漆等方法,在碱性介质下漆类涂层会脱落,起不到任何防腐作用,时间稍长就会产生腐蚀并漏水,因暖气片腐蚀漏水的问题,严重影响了暖气片的使用及暖气片的寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝合金暖气片复合镀镍方法,要解决的技术问题是铝合金暖气片在碱性介质中的防腐蚀问题。
本发明采用以下技术方案:一种铝合金暖气片复合镀镍方法,包括以下步骤:(1)将铝合金暖气片放入5至10%的氢氧化钠溶液内刻蚀1至2分钟,温度控制在20至40度;(2)将刻蚀后的铝合金暖气片放入40至50%的硝酸溶液中酸洗5至20秒;(3)将酸洗后的铝合金暖气片放入由NaOH、ZnO、(CH)2(OH)2(COK)(CONa)和NiSO4组成的含锌的置换溶液内进行第一次置换锌合金复合层,然后退除粗糙锌合金复合层,再在含锌的置换溶液内进行第二次置换锌合金复合层;(4)将铝合金暖气片并联,在内腔内通入由NiSO4.6H2O、NaH2PO2.H2O、KH2PO4、硼砂、乳酸、CuSO4和硫脲组成的低磷镀镍复合液低磷镀镍10至15分钟;(5)在铝合金暖气片内腔内通入由NiSO4.6H2O、NaH2PO2.H2O、NaAC、柠檬酸、氨基丙酸、CuSO4和硫脲组成的高磷镀镍复合液高磷镀镍60至70分钟;其中:所述的含锌的置换溶液中各成份的含量:NaOH为200至300g/l、ZnO为10至20g/l、(CH)2(OH)2(COK)(CONa)为20至25g/l和NiSO4为1至2g/l;所述的低磷镀镍复合液中各成份的含量:NiSO4.6H2O为25至30g/l、NaH2PO2.H2O为15至20g/l、KH2PO4为5至15g/l、硼砂为5至10g/l、乳酸为50至100ml/l、CuSO4为1.5g/l和硫脲为2mg/l;所述的高磷镀镍复合液中各成份的含量:NiSO4.6H2O为20至25g/l、NaH2PO2.H2O为35至40g/l、NaAC为10至20g/l、柠檬酸为100至150g/l、氨基丙酸为80至100ml/l、CuSO4为1.5g/l和硫脲为2mg/l。
本发明的低磷镀镍复合液的pH值为6.7至7.0,温度为68至72℃,流速为0.2至0.5m/s;高磷镀镍复合液的pH值为4.3至4.8,温度为83至87℃,流速为0.2至0.5m/s。
本发明在低磷镀镍前对铝合金暖气片打水压试漏。
本发明在低磷镀镍后用去离子水清洗铝合金暖气片内腔。
本发明将铝合金暖气片放入氢氧化钠溶液内刻蚀前进行化学脱脂处理3至5分钟,化学脱脂剂包括:H2SO4、OP乳化剂和表面活性剂,其含量:H2SO4为1至5%、OP乳化剂为0.1至1ml/l和表面活性剂为20至30ml/l。
本发明的铝合金暖气片高磷镀镍后放入3至5%CrO3溶液内,在60至80℃温度范围内,浸泡15至30分钟进行钝化处理。
本发明钝化处理后的铝合金暖气片在140至160℃的温度范围内低温处理1小时。
本发明化学脱脂处理后和刻蚀后分别用50至70℃的热水和自来水清洗铝合金暖气片;所述酸洗后、第一次置换锌合金复合层、退除粗糙锌合金复合层和第二次置换锌合金复合层后分别用自来水清洗两遍铝合金暖气片;铝合金暖气片打水压试漏前用去离子水清洗,打水压试漏后用70至75℃的热水加热;铝合金暖气片高磷镀镍后用去离子水清洗两遍;铝合金暖气片钝化处理后用自来水和去离子水清洗。
本发明的去离子水的电导率小于5us/cm。
本发明与现有技术相比,在铝合金暖气片内腔采用低磷镀镍和高磷镀镍的复合镀镍方法,低磷镀层在碱性介质下的耐蚀能力非常强,在95℃、35%的氢氧化钠溶液中它的腐蚀率为0.3至0.5um/a;高磷镀层耐酸性介质和氯离子的点蚀非常好,高磷镀层的耐蚀性优越源于它的非晶态结构,由于非晶态的原子排列是无序的,无平移周期性,所以就不存在晶界、位错、孪晶或其他缺陷。同时也降低了生产成本,铝材基体表面经过双层复合镀层处理,表层的15至20微米范围内基本无孔隙,且与基材的结合是化学结合,结合强度达到200至300MP,基材和介质环境完全被隔绝,达到真正的屏蔽效果,防腐效果非常的突出。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的铝合金暖气片复合镀镍方法将成型的单片铝合金暖气片按以下步聚进行操作:
1、化学脱脂 用脱脂剂对铝合金暖气片进行脱脂处理,脱脂剂的浓度为5至10%,常温使用,加热到40至50度效果会更好,作用是除去铝合金暖气片表面的油污,时间控制在3至5分钟,以水洗后,铝合金暖气片表面被水完全润湿为标准。
2、热水清洗 使用普通自来水加热到50至70℃,彻底清洗铝合金暖气片内外表面的脱脂液,热水要保证定期更换,来达到彻底洗净的目的。
3、冷水清洗 使用普通自来水冷却铝合金暖气片及再次清洗,要用流动的双槽逆流水清洗,若洗不彻底将影响下一步处理液的使用寿命和质量。
4、弱碱刻蚀 将铝合金暖气片放入5至10%的氢氧化钠溶液内,温度控制在20至40度,温度太高会造成基体的过腐蚀,影响表面状态,最终会导致耐蚀效果,时间控制在1至2分钟,其作用是:稍微增加表面粗糙度,增强镀层与基体的结合力。
5、热水清洗 用普通自来水洗去铝合金暖气片内外表面的碱液,由于碱液在冷水中不易清洗,所以要用50至70℃的温水清洗,热水要保证定期更换,来达到彻底洗净的目的。
6、冷水清洗 用普通自来水冷却铝合金暖气片及再次清洗。
7、酸洗出光 将铝合金暖气片放入酸液内,酸液使用40至50%的硝酸溶液,时间控制在5至20秒,时间太短,出光不彻底,时间太长则会腐蚀到基体,其作用是除去铝表面的氧化层及合金成份。
8、冷水清洗 用普通自来水洗去铝合金暖气片内外表面的酸液,要用流动的双槽逆流水清洗。
9、冷水清洗 用普通自来水再次清洗铝合金暖气片内外表面的酸液,要用流动的双槽逆流水清洗,若洗不彻底将影响下一步处理液的使用寿命和质量。
10、第一次置换锌合金复合层 将铝合金暖气片放入含锌的置换溶液内置换一层锌合金复合层,防止铝合金暖气片基体再氧化及增加与镀层的结合力。
11、冷水清洗 用普通自来水洗去铝合金暖气片内外表面的置换溶液,用流动的双槽逆流水清洗,若洗不彻底将影响下一步处理液的使用寿命和质量。
12、冷水清洗 用普通自来水再次洗去铝合金暖气片内外表面的置换溶液。
13、退除粗糙锌合金复合层 铝合金暖气片内外表面第一次置换的锌合金复合层较粗糙,将锌合金复合层退除,留下微量合金材料。
14、冷水清洗 用普通自来水洗去退铝合金暖气片表面的锌酸液,要用流动的双槽逆流水清洗,若洗不彻底将影响下一步处理液的使用寿命和质量。
15、冷水清洗 用普通自来水再次清洗铝合金暖气片内外表面的酸液。
16、第二次置换锌合金复合层 将铝合金暖气片放入含锌的置换溶液内置换一层锌合金复合层,防止基体再氧化及增加与镀层的结合力,该复合层较第一次的复合层更致密,更平整。
17、冷水清洗 用普通自来水洗去铝合金暖气片内外表面的置换溶液,要用流动的双槽逆流水清洗,若洗不彻底将影响下一步处理液的使用寿命和质量。
18、冷水清洗 用普通自来水再次清洗铝合金暖气片表面的置换溶液。
19、去离子水洗 用电导率小于5us/cm,的去离子水洗去铝合金暖气片表面上的自来水杂质。
20、上挂具 铝合金暖气片有上下互相对称的四个口,将其分成两排每排三十到五十个单片,通过上下两根汇流排将两排铝合金暖气片并联起来,铝合金暖气片外侧一端用快速堵头封闭,上下两根汇流排内循环进出镀液,准备内腔复合镀镍,操作时间越短越好。
21、打水压试漏 用电导率小于5us/cm的去离子水给铝合金暖气片打压,检测接口处是否密封,防止在镀的过程中遗漏镀液。
22、热水加热,用70至75℃的普通自来水对铝合金暖气片外部水浴,为下一步预镀创造热量环境。
23、低磷内循环复合预镀 在铝合金暖气片内腔内通入流速为0.2至0.5m/s的低磷镀镍复合液低磷镀镍10至15分钟,镀层厚度约3至5微米,镀液工艺参数:温度70±2℃、pH值6.7至7.0、镍浓度5至6g/l。
24、去离子水洗 用电导率小于5us/cm的去离子水,洗去铝合金暖气片内表面的低磷镀镍复合液
25、高磷内循环复合镀 在铝合金暖气片内腔内通入流速为0.2至0.5m/s的高磷镀镍复合液高磷镀镍60至70分钟,镀层厚度约15微米,镀液工艺参数:温度85±2℃、pH值4.3至4.6、镍浓度5至6g/L。
26、去离子水内循环清洗 用电导率小于5us/cm的去离子水,洗去铝合金暖气片内表面的高磷镀镍复合液,同时回收镀液。
27、去离子水内循环清洗 用电导率小于5us/cm的去离子水更彻底的清洗铝合金暖气片内腔表面的杂质,电导率太高会造成水的洁净度不够,水洗后表面会留痕迹,影响外观。
28、卸下挂具 将铝合金暖气片腔内的水放完,慢慢打开夹具,取下镀完的铝合金暖气片。
29、钝化处理 将铝合金暖气片放入3至5%CrO3溶液内,温度60至80℃,浸泡15至30分钟,使其内腔镀层表面产生一层钝化膜,以增强表面耐蚀性,然后在清水中彻底清洗干净。
30、冷水清洗 用普通自来水洗去铝合金暖气片内表面的钝化液,要用流动的双槽逆流水清洗,若洗不彻底将影响表面的外观,甚至会有发花的痕迹。
31、去离子水清洗 用去离子水彻底的清洗铝合金暖气片内表面的钝化液,防止钝化液的污染,保证外观质量。
32、低温热处理 将铝合金暖气片放置在温度150±10℃的环境中1小时进行热处理,其目的是除氢、消除内应力和增加镀层与铝合金暖气片基体的结合力。
上述各步骤中溶液的配方和参数为:
脱脂剂:H2SO4                           1-5%
        OP乳化剂                          0.1-1ml/l
        表面活性剂                        20-30ml/l
碱性刻蚀液:5-10%NaOH溶液
铝帮镀液:NaOH                            200-300g/l
          ZnO                             10-20g/l
          (CH)2(OH)2(COK)(CONa)         20-25g/l
          NiSO4                          1-2g/l
化学出光液:50%HNO3溶液+50%HF溶液
低磷化学复合镀液:NiSO4.6H2O            25-30g/l
                  NaH2PO2.H2O          15-20g/l
                  KH2PO4                15-15g/l
                  硼砂                    5-10g/l
                  乳酸                    50-100ml/l
                  CuSO4                  1.5g/l
                  硫脲                    2mg/l
                  pH值                    6.7-7.0
                  温度                    70±2℃
将上述原料按比例在水中溶解,用NaOH或NH3OH调节pH值到6.7至7.0,温度到70±2℃即可试镀。
高磷化学复合镀液:NiSO4.6H2O          20-25g/l
                  NaH2PO2.H2O        35-40g/l
                  NaAC                  10-20g/l
                  柠檬酸                100-150g/l
                  氨基丙酸              80-100ml/l
                  CuSO4                1.5g/l
                  硫脲                  2mg/l
                  pH值                  4.3-4.8
                  温度                  85±2℃
将上述原料按比例分别在水中溶解,再混合在一起,用NaOH或NH3OH调节pH值到4.3至4.8,温度到85±2℃即可试镀。
表1示出了三个实施例所用的工艺参数:
表1
步聚   工序名称             温度(℃)             浓度   操作时间(min)
  实施例   1   2   3   1   2   3   1   2   3
  1   化学脱脂   40   45   50   5%   7.5%   10%   3   4   5
  2   热水清洗   50   60   70   -   -   -   1   2   3
  3   冷水清洗   室温   室温   室温   -   -   -   1   2   3
  4   弱碱刻蚀   20   30   40   5%   7.5%   10%   1   1.5   2
  5   热水清洗   50   60   70   -   -    -   1   2   3
  6   冷水清洗   室温   室温   室温   -   -   -   1   2   3
  7   酸洗出光   室温   室温   室温   40%   45%   50%   5秒   12秒   20秒
  8   冷水清洗   室温   室温   室温   -   -   -   1   2   3
  9   冷水清洗   室温   室温   室温   -   -   -   1   2   3
  10   第一次置换锌合金复合层   室温   室温   室温   10ZnOg/l   15ZnOg/l   20ZnOg/l   10   20   30
  11   冷水清洗   室温   室温   室温   -   -   -   1   2   3
  12   冷水清洗   室温   室温   室温   -   -   -   1   2   3
  13   退除粗糙锌合金复合层   室温   室温   室温   40%   45%   50%   0.1   0.2   0.3
  14   冷水清洗   室温   室温   室温   -   -   -   1   2   3
  15   冷水清洗   室温   室温   室温   -   -   -   1   2   3
  16   第二次置换锌合金复合层   室温   室温   室温   10ZnOg/l   15ZnOg/l   20ZnOg/l   0.1   0.2   0.3
  17   冷水清洗   室温   室温   室温   -   -   -   1   2   3
  18   冷水清洗   室温   室温   室温   -   -   -   1   2   3
  19   去离子水洗   室温   室温   室温   -   -   -   1   2   3
  20   上挂具   室温   室温   室温   -   -   -   10   20   30
  21   打水压试漏   室温   室温   室温   -   -   -   0.5   1   1.5
  22   在低温水浴加热   70   72.5   75   -   -   -   10   12   15
  23   低磷内循环复合预镀   68   70   72   5.0流速0.2m/s   5.5流速0.35m/s   6.0流速0.5m/s   10   12   15
  24   去离子水洗   室温   室温   室温   -   -   -   1   2   3
  25   高磷内循环复合镀   83   85   87   5.0流速0.2m/s   5.5流速0.35m/s   6.0流速0.5m/s   60   65   70
  26   去离子水内循环清洗   室温   室温   室温   -   -   -   1   2   3
  27   去离子水内循环清洗   室温   室温   室温   -   -   -   1   2   3
  28   卸下挂具   室温   室温   室温   -   -   -   3   5   10
  29   钝化处理   60   70   80   3%   4%   5%   15   25   30
高磷化学复合镀液:NiSO4.6H2O          20-25g/l
                  NaH2PO2.H2O        35-40g/l
                  NaAC                  10-20g/l
                  柠檬酸                100-150g/l
                  氨基丙酸              80-100ml/l
                  CuSO4                1.5g/l
                  硫脲                  2mg/l
                  pH值                  4.3-4.8
                  温度                  85±2℃
将上述原料按比例分别在水中溶解,再混合在一起,用NaOH或NH3OH调节pH值到4.3至4.8,温度到85±2℃即可试镀。
表1示出了三个实施例所用的工艺参数:
表1
  步聚   工序名称          温度(℃)       浓度(g/l)   操作时间(min)
  实施例   1   2   3   1   2   3   1   2   3
  1   化学脱脂   40   45   50   5   7.5   10   3   4   5
  2   热水清洗   50   60   70   -   -   -   1   2   3
  3   冷水清洗   室温   室温   室温   -   -   -   1   2   3
  4   弱碱刻蚀   20   30   40   5   7.5   10   1   1.5   2
  5   热水清洗   50   60   70   -   -   -   1   2   3
面做涂料防腐的暖气片最长通过1000小时的检测实验。测试结果还显示,除复合镀外的其他工艺对产品的质量没有根本性的影响,只是在两次复合镀的过程中,镀制时间的长短会影响镀层的厚度,镀层厚度的误差控制在2%以内,对产品质量的影响几乎可以忽略不计。
本发明的原理为:暖气片内腔热水的环境是pH值在7至12的碱性条件下,由于铝及其氧化物均为两性物质,在碱性介质下腐蚀非常的严重,同时还存在少量的氯离子的腐蚀。低磷镀层,含磷1至3%的磷镀层在碱性介质下的耐蚀能力非常强,在95℃、35%的氢氧化钠溶液中它的腐蚀率为0.3至0.5um/a;高磷镀层耐酸性介质和氯离子的点蚀非常好,高磷镀层的耐蚀性优越源于它的非晶态结构,由于非晶态的原子排列是无序的,无平移周期性,所以就不存在晶界、位错、孪晶或其他缺陷。另外,非晶态镀层表面的钝化膜性质也因为基体的特性其组织也是高度的非晶结构,韧性好,不容易发生机械损伤。而且低磷镀液是呈中性的,对表面刚置换锌合金层的溶解几乎没有影响,对保障后期高磷镀液的使用寿命有着非常重要的帮助作用;从而也降低了生产成本,铝材基体表面经过双层复合镀层处理,镀层15至20微米基本无孔隙,且与基材的结合是化学结合,结合强度达到200至300MP,基材和介质环境完全被隔绝,达到真正的屏蔽效果,将两种镀层的优越性有机结合,防腐效果非常的突出。
本发明的工艺特点:1、工艺采用内腔化学复合镀镍;2、外表面不需任何保护,由于外表面是内表面积的3至4倍,且外表面的腐蚀介质并不恶劣,真正的腐蚀从内表面开始,外面只要进行相应的着色处理就可以,外表面零价格保护,只进行内腔防腐处理,大大降低了生产成本;3、采用中性低磷耐碱蚀长寿命配方镀液;4、采用高磷无孔隙耐点蚀长寿命配方镀液;5、采用先镀中性低磷镀液,再镀酸性高磷镀液,有利于延长酸性镀液的使用寿命,即保证了镀层的结合力,对产品质量的长期稳定提供了有效的保障;6、上专用挂具前进行单片的前处理,采用这种方法有几个好处:首先,可通过外表面的处理情况可以参照检查内表面处理的效果,从而保证产品的合格率;其次,产品能得到充分的清洗,保证了镀层的结合力,若直接内循环前处理,则会无法判别内腔前处理的质量情况,同时在化学出光和锌置换的两个环节中时间控制是相对短的,一但排液时间过长,将会造成致命性的产品质量问题。

Claims (9)

1.一种铝合金暖气片复合镀镍方法,包括以下步骤:(1)将铝合金暖气片放入5至10%的氢氧化钠溶液内刻蚀1至2分钟,温度控制在20至40度;(2)将刻蚀后的铝合金暖气片放入40至50%的硝酸溶液中酸洗5至20秒;(3)将酸洗后的铝合金暖气片放入由NaOH、ZnO、(CH)2(OH)2(COK)(CONa)和NiSO4组成的含锌的置换溶液内进行第一次置换锌合金复合层,然后退除粗糙锌合金复合层,再在含锌的置换溶液内进行第二次置换锌合金复合层;(4)将铝合金暖气片并联,在内腔内通入由NiSO4.6H2O、NaH2PO2.H2O、KH2PO4、硼砂、乳酸、CuSO4和硫脲组成的低磷镀镍复合液低磷镀镍10至15分钟;(5)在铝合金暖气片内腔内通入由NiSO4.6H2O、NaH2PO2.H2O、NaAC、柠檬酸、氨基丙酸、CuSO4和硫脲组成的高磷镀镍复合液高磷镀镍60至70分钟;其中:所述的含锌的置换溶液中各成份的含量:NaOH为200至300g/l、ZnO为10至20g/l、(CH)2(OH)2(COK)(CONa)为20至25g/l和NiSO4为1至2g/l;所述的低磷镀镍复合液中各成份的含量:NiSO4.6H2O为25至30g/l、NaH2PO2.H2O为15至20g/l、KH2PO4为5至15g/l、硼砂为5至10g/l、乳酸为50至100ml/l、CuSO4为1.5g/l和硫脲为2mg/l;所述的高磷镀镍复合液中各成份的含量:NiSO4.6H2O为20至25g/l、NaH2PO2.H2O为35至40g/l、NaAC为10至20g/l、柠檬酸为100至150g/l、氨基丙酸为80至100ml/l、CuSO4为1.5g/l和硫脲为2mg/l。
2.根据权利要求1所述的铝合金暖气片复合镀镍方法,其特征在于:
所述低磷镀镍复合液的pH值为6.7至7.0,温度为68至72℃,流速为0.2至0.5m/s;高磷镀镍复合液的pH值为4.3至4.8,温度为83至87℃,流速为0.2至0.5m/s。
3.根据权利要求2所述的铝合金暖气片复合镀镍方法,其特征在于:所述低磷镀镍前对铝合金暖气片打水压试漏。
4.根据权利要求3所述的铝合金暖气片复合镀镍方法,其特征在于:
所述低磷镀镍后用去离子水清洗铝合金暖气片内腔。
5.根据权利要求4所述的铝合金暖气片复合镀镍方法,其特征在于:
所述将铝合金暖气片放入氢氧化钠溶液内刻蚀前进行化学脱脂处理3至5分钟,化学脱脂剂包括:H2SO4、OP乳化剂和表面活性剂,其含量:H2SO4为1至5%、OP乳化剂为0.1至1ml/l和表面活性剂为20至30ml/l。
6.根据权利要求5所述的铝合金暖气片复合镀镍方法,其特征在于:
所述铝合金暖气片高磷镀镍后放入3至5%CrO3溶液内,在60至80℃温度范围内,浸泡15至30分钟进行钝化处理。
7.根据权利要求6所述的铝合金暖气片复合镀镍方法,其特征在于:
所述钝化处理后的铝合金暖气片在140至160℃的温度范围内低温处理1小时。
8.根据权利要求7所述的铝合金暖气片复合镀镍方法,其特征在于:
所述化学脱脂处理后和刻蚀后分别用50至70℃的热水和自来水清洗铝合金暖气片;所述酸洗后、第一次置换锌合金复合层、退除粗糙锌合金复合层和第二次置换锌合金复合层后分别用自来水清洗两遍铝合金暖气片;铝合金暖气片打水压试漏前用去离子水清洗,打水压试漏后用70至75℃的热水加热;铝合金暖气片高磷镀镍后用去离子水清洗两遍;铝合金暖气片钝化处理后用自来水和去离子水清洗。
9.根据权利要求8所述的铝合金暖气片复合镀镍方法,其特征在于:
所述去离子水的电导率小于5us/cm。
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