CN103864304B - 含五氧化二钒的有色微晶玻璃 - Google Patents
含五氧化二钒的有色微晶玻璃 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种含五氧化二钒的有色微晶玻璃。按质量百分比计,由以下成分组成:必不可少的硅、钙、镁、铝、锂、钡,改善透光率的磷酸铝、氟化钙,助溶剂,稀土金属以及着色剂。该微晶玻璃外观呈棕色,光泽度好。
Description
技术领域
本发明涉及微晶玻璃,尤其涉及含五氧化二钒的有色微晶玻璃。
背景技术
微晶玻璃由玻璃相和晶体相组成,其主要成分与玻璃和陶瓷相同。添加氧化钒等成分,可以将微晶玻璃制成不同的颜色和透光率,满足装饰美观的需要。
《钒、钕对锂铝硅微晶玻璃析晶与着色的影响》公开了五价钒对微晶玻璃颜色的影响。为了进一步改善玻璃的颜色,还可以添加其他着色剂。
201010184813.2涉及含钕紫红色微晶玻璃,该微晶玻璃抗折强度很高,接近120MPa,但是热膨胀系数略高,熔融粘度未知。
201310162094.8涉及一种微晶玻璃石材,其包括二氧化硅、氧化铝、氧化镁和/或氧化钙、五氧化二磷或氟化物、氧化钾和/或氧化钠,此外还包括、二氧化钛、三氧化二铬、五氧化二钒等成分。该案公开了微晶玻璃石材的常见制备方法。
201310195847.5涉及一种低密度高强度硼硅酸盐微晶泡沫玻璃,其包括SiO255%~65%、Na2CO315%~17%、K2CO315%~17%、Al2O33%~5%、H3BO38%~17%,晶核剂1%~4%,和发泡剂0.5%~1%,五氧化二钒可以作为晶核剂。
201210515378.6涉及一种微晶玻璃,其包括煤矸石25-30、石英砂20-30、粉煤灰15-20、二氧化硅10-15、碳酸钙10-15、蜡石10-15、氧化锌6-8、氧化铝5-7、氧化钡5-7、氧化钾3-4、食盐3-4、氟化镁2-4、氟化钙2-3、木炭2.5-3、黏土3-4、氧化硼2-3、氧化锂2-3、树木灰2.5-3、草木灰2-3、氧化钠2-3、钾长石0.25-0.4、四硼酸钠0.15-0.3、五氧化二钒0.15-0.3、二氧化锆0.15-0.2。该微晶玻璃具有接近90MPa的抗折强度。
201210204409.6涉及一种微晶玻璃,该微晶玻璃含有磷锌硼系统玻璃粉:70%-99%,荧光粉:1%-30%。该微晶玻璃的制备方法是先采用高温熔融法制备出磷锌硼系统玻璃,再将玻璃粉与荧光粉混合均匀、烧制,再经过热处理、退火及冷却后制得微晶玻璃。该案还公开了这种微晶玻璃的强度。
201210495884.3涉及Ca-Si-Al系微晶玻璃制备方法,该微晶玻璃包括二氧化硅45-60%,氧化铝5-10%,氧化钙20-25%,氧化镁4-7%,氧化钠5-11%,氧化硼2-5%,氧化锌2-5%,五氧化二磷4-8%。该案称其具有较好的强度。
201310420521.8涉及一种无氟微晶玻璃及其生产方法,其组份为:SiO2:35%~46.5%;Al2O3:24%~35%;CaO:12%~16%;MgO:7%~13%;Na2O+K2O:4~10%;TiO2+ZrO2:4%~10%;其它:2%~10%。该微晶玻璃的三点弯曲强度为103MPa,远高于普通微晶玻璃。
201010584688.4涉及一种超白玻璃,其在白色浮法基础配料中同时加入La2(CO3)3、Ce2(CO3)3、Nd2(CO3)3、MnO2、CoO、CuSO4作为澄清脱色剂。该案公开了各组分对颜色和粘度的影响。但是在晶体含量较多时,粘度变化规律可能发生变化。
201110377185.4涉及一种玻璃成分,其包括:Bi2O335-60重量份,B2O310-30重量份,SiO210-20重量份,CaO1-5重量份,MgO0.5-5重量份,Al2O30-5重量份。该案公开了氧化镁和氧化钙对粘度的影响。
加入着色剂后,作为主要成分的LAS以及镁钙等的比例要稍作调整,以达到降低粘度和热膨胀系数,提高强度的目的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供含五氧化二钒的有色微晶玻璃,其以LAS系为主要成分,镁钙改善粘度和强度,钾钠等助熔,钒铜等着色,以期提供红棕色的微晶玻璃,同时具有较高的强度。
一种含五氧化二钒的有色微晶玻璃,其特征在于,质量百分比计,由以下成分组成:氧化硅33~36份、氧化钙9~10份、氧化镁10~12份、氧化铝12~15份、氧化锂5~6份、磷酸铝3~4份、氟化钙5~6份、氧化钡1~3份、氧化硼4~5份、氧化钾0.1~2份、氧化钠0.1~1份、五氧化二钒2~2.9份、三氯化金0.01~0.016份、二氧化锡0.1~0.2份、硫酸铜0.001~0.01份、氧化锆0.3~0.6份、氧化铋0.1~0.3份、氧化钛0.1~0.3份、氧化锑1~1.5份、氧化镧0.1~0.2份、碳酸铈1~1.5份、氧化锌0.01~0.04份、氧化铁0.001~0.01份。
LAS系为基本成分,钙镁元素可以调整粘度和强度,磷酸铝和氟化钙改善透光率,钒、铜、铁、金等作为着色剂,调节玻璃颜色。锆和钛可以作为成核剂,碳酸盐可以降低气泡。
优选的,所述氧化镁的含量是氧化钙的1.2倍,所述氧化硅的含量是氧化钙的3.7倍。在本发明中氧化硅、氧化镁以及氧化钙的比例较为重要,在该比例下,微晶玻璃在熔融态的粘度低,制成的成品强度高。此外,该比例下析晶温度线尖锐,易于晶核成型,这也是现有技术不能达到的,为本申请的进一步改进。
较佳的,氧化硅33.3份、氧化钙9份、氧化镁10.8份、氧化铝13份、氧化锂5.5份、磷酸铝3份、氟化钙5.5份、氧化钡2.7份、氧化硼4.4份、氧化钾0.2份、氧化钠0.8份、五氧化二钒2.5份、三氯化金0.015份、二氧化锡0.15份、硫酸铜0.008份、氧化锆0.5份、氧化铋0.25份、氧化钛0.25份、氧化锑1.2份、氧化镧0.15份、碳酸铈1.1份、氧化锌0.02份、氧化铁0.005份。
较佳的,氧化硅35份、氧化钙9.46份、氧化镁11.35份、氧化铝14份、氧化锂5.5份、磷酸铝3.8份、氟化钙5.8份、氧化钡2份、氧化硼4.5份、氧化钾0.8份、氧化钠0.5份、五氧化二钒2.6份、三氯化金0.012份、二氧化锡0.15份、硫酸铜0.003份、氧化锆0.4份、氧化铋0.15份、氧化钛0.15份、氧化锑1.3份、氧化镧0.13份、碳酸铈1.2份、氧化锌0.03份、氧化铁0.006份。
较佳的,氧化硅35份、氧化钙9.46份、氧化镁11.35份、氧化铝13.5份、氧化锂5.8份、磷酸铝3.5份、氟化钙5.5份、氧化钡2份、氧化硼4.4份、氧化钾1.6份、氧化钠0.2份、五氧化二钒2.5份、三氯化金0.015份、二氧化锡0.16份、硫酸铜0.0055份、氧化锆0.5份、氧化铋0.2份、氧化钛0.2份、氧化锑1.4份、氧化镧0.12份、碳酸铈1.4份、氧化锌0.035份、氧化铁0.003份。
本发明不限制该有色微晶玻璃的制备方法,可以采用常用的微晶玻璃的析晶法或者烧结法制备。
一种含五氧化二钒的微晶玻璃的制备方法,其特征在于,按要求配置原料,混合后熔化,形成熔融玻璃液,然后均化,澄清,再在温度为1320℃至1400℃的范围内保持1至10小时,降温后取出玻璃,再退火制成所述有色微晶玻璃。
一种有色微晶玻璃的制备方法,其特征在于,按要求配置原料,将原材料通入熔化部,混合后熔化,形成熔融玻璃液,然后将玻璃液通入冷却部,在冷却部内均化,澄清,排出气泡,再将玻璃液排至成型部,成型后取出玻璃,在退火制成有色微晶玻璃,其中在所述成型部内以1320℃至1400℃的温度保温,玻璃液在成型部保存的时间为1至10小时。
所述融化温度为1500℃至1700℃。成型部的降温速度为5至10℃/min。
所述退火温度为500℃至800℃,降温速度为1至10℃/min。
一种玻璃门,其特征在于由门框和门板组成,所述门板由所述有色微晶玻璃制成。
一种玻璃家具,由玻璃体和家具框组成,所述玻璃体由所述有色微晶玻璃制成。
一种建筑地面砖,其特征在于,由所述有色微晶玻璃制成。
一种建筑墙面砖,其特征在于,由所述有色微晶玻璃制成。
一种建筑隔板,其特征在于,由所述有色微晶玻璃制成。
本发明的这种有色微晶玻璃内的晶体的比例约为40%至80%。不透明、硬度佳、机械性能优异,外观呈棕色,光泽度好,是优异的仿石材料。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详述。本发明的有色微晶玻璃,质量百分比计,由以下成分组成:氧化硅33~36份、氧化钙9~10份、氧化镁10~12份、氧化铝12~15份、氧化锂5~6份、磷酸铝3~4份、氟化钙5~6份、氧化钡1~3份、氧化硼4~5份、氧化钾0.1~2份、氧化钠0.1~1份、五氧化二钒2~2.9份、三氯化金0.01~0.016份、二氧化锡0.1~0.2份、硫酸铜0.001~0.01份、氧化锆0.3~0.6份、氧化铋0.1~0.3份、氧化钛0.1~0.3份、氧化锑1~1.5份、氧化镧0.1~0.2份、碳酸铈1~1.5份、氧化锌0.01~0.04份、氧化铁0.001~0.01份。
氧化硅(SiO2)为主要成分,能降低玻璃的热膨胀系数,提高微晶玻璃的硬度、机械强度等。硬度和强度是家具不可忽视的一个因素。氧化钙(CaO)可以增加机械强度,提高结晶稳定性,当其与氧化镁和氧化硅的质量比为1:1.2:3.7时机械性能最优。氧化镁(MgO)可以提高机械强度,易于氧化钙和氧化硅形成高强度结晶骨架,镁硅钙的特殊比例可以提高强度、降低熔融粘度。氧化铝(Al2O3)可以提高整体强度和硬度,一般来说,氧化铝含量越高,强度越高,硬度越好。氧化锂(Li2O)可以提高硬度和密度并且有利于降低热膨胀系数,锂铝硅共同形成LAS系主体。磷酸铝(AlPO4)可以改变透光率,使材料乳浊化。氟化钙(CaF2)可以提高晶体的数量,提高抗折强度,但是过多粘度大,降低光泽度。氧化钾(K2O)可以用于助熔,同时形成晶体。氧化钠(Na2O)与氧化钾的作用类似,但是氧化钠对强度影响较大。三氯化金(AuCl3)提高了500至600nm范围内可见光的吸收,遮挡绿色,是主要的红色着色剂,此外高温分解为一氯化金可以改善晶粒,氯气有助于排除气泡。二氧化锡(SnO2)可以稳定三氯化金和硫酸铜。硫酸铜(CuSO4)可以淡化铁元素的青色,使整体仿石效果更佳。氧化硼(B2O3)可以降低热膨胀系数,降低晶体颗粒,形成BAS系。氧化锆(ZrO2)可以改善耐水性,同时提高晶体数量,其作为成核剂。氧化铋(Bi2O3)提高机械性能和密实性。氧化钛(TiO2)可以降低透光率,改善色泽,还作为成核剂。氧化钡(BaO)可以提高机械性能,但是不利于膨胀系数。氧化锑(Sb2O3)有利于排除气泡,提高整体密实性,提高机械性能。五氧化二钒(V2O5)可以着红棕色,降低透光率,提高仿石效果,还可以降低热膨胀系数。氧化镧(La2O3)可以改善光泽,提高玻璃的力学性能,是的红色更佳醇厚。碳酸铈(Ce2(CO3)3)可以稳定铁元素,同时减少气泡。在本申请中,采用铈的碳酸盐优于镧的碳酸盐。氧化锌(ZnO)可以提高晶体质量。氧化铁(Fe2O3)可以使玻璃着绿色,弱化三氯化金。
本发明的这种有色微晶玻璃可以采用多种制备方法,为了控制玻璃内晶体的数目,优选采用析晶法。以下提供一种析晶法制备该有色微晶玻璃,当然本发明的有色微晶玻璃采用通常的微晶玻璃的制备方法同样可以。
一种有色微晶玻璃的制备方法,按要求配置原料,将原材料通入熔化部,混合后熔化,形成熔融玻璃液,然后将玻璃液通入冷却部,在冷却部内均化,澄清,排出气泡,再将玻璃液排至成型部,成型后再退火,最后制成有色微晶玻璃,其中在所述成型部内以1320℃至1400℃的温度保温,玻璃液在成型部保存的时间为1至10小时。降温后,成型后再退火,最后制成有色微晶玻璃。成型部的保温过程有利于晶核的生长。由于结晶过程中,原料可能粘在模腔内,需要破坏模腔,所以模腔可以采用成本较低的耐热陶瓷,或者采用锡制模腔。控制模腔的温度可以采用钼电极。
在成型部中降温速度优选的为5至10℃/min。此外,二次热处理可以进一步改善晶粒大小,提高机械性能,在此不做详述。在本发明中,可以根据需要设计成型部的腔体形状,以便用于仿石方式材料。
实施例一
一种有色微晶玻璃,由以下成分组成:氧化硅33.3Kg、氧化钙9Kg、氧化镁10.8Kg、氧化铝13Kg、氧化锂5.5Kg、磷酸铝3Kg、氟化钙5.5Kg、氧化钡2.7Kg、氧化硼4.4Kg、氧化钾0.2Kg、氧化钠0.8Kg、五氧化二钒2.5Kg、三氯化金0.015Kg、二氧化锡0.15Kg、硫酸铜0.008Kg、氧化锆0.5Kg、氧化铋0.25Kg、氧化钛0.25Kg、氧化锑1.2Kg、氧化镧0.15Kg、碳酸铈1.1Kg、氧化锌0.02Kg、氧化铁0.005Kg。
按要求配置原料,将原材料通入熔化部,混合后熔化,形成熔融玻璃液,所述融化温度为1700℃。然后将玻璃液通入冷却部,在冷却部内均化,澄清,排出气泡,再将玻璃液排至成型部,成型后再退火,最后制成有色微晶玻璃,其中在所述成型部内以1400℃的温度保温,玻璃液在成型部保存的时间为10小时。降温后,成型后再退火,最后制成有色微晶玻璃。在成型部中降温速度优选的为10℃/min。取出有色微晶玻璃后,可以再采用退火工艺,降低内应力。
实施例二
一种有色微晶玻璃,由以下成分组成:氧化硅33Kg、氧化钙9Kg、氧化镁10Kg、氧化铝12Kg、氧化锂5Kg、磷酸铝4Kg、氟化钙6Kg、氧化钡3Kg、氧化硼5Kg、氧化钾2Kg、氧化钠0.1Kg、五氧化二钒2Kg、三氯化金0.01Kg、二氧化锡0.1Kg、硫酸铜0.001Kg、氧化锆0.3Kg、氧化铋0.1Kg、氧化钛0.1Kg、氧化锑1.5Kg、氧化镧0.2Kg、碳酸铈1.5Kg、氧化锌0.04Kg、氧化铁0.01Kg。
按要求配置原料,将原材料通入熔化部,混合后熔化,形成熔融玻璃液,所述融化温度为1600℃。然后将玻璃液通入冷却部,在冷却部内均化,澄清,排出气泡,再将玻璃液排至成型部,成型后再退火,最后制成有色微晶玻璃,其中在所述成型部内以1450℃的温度保温,玻璃液在成型部保存的时间为5小时。降温后,成型后再退火,最后制成有色微晶玻璃。在成型部中降温速度优选的为8℃/min。
实施例三
一种有色微晶玻璃,由以下成分组成:氧化硅36Kg、氧化钙10Kg、氧化镁12Kg、氧化铝15Kg、氧化锂6Kg、磷酸铝3Kg、氟化钙5Kg、氧化钡1Kg、氧化硼4Kg、氧化钾0.1Kg、氧化钠1Kg、五氧化二钒2.9Kg、三氯化金0.016Kg、二氧化锡0.2Kg、硫酸铜0.01Kg、氧化锆0.6Kg、氧化铋0.3Kg、氧化钛0.3Kg、氧化锑1Kg、氧化镧0.1Kg、碳酸铈1Kg、氧化锌0.01Kg、氧化铁0.001Kg。
按要求配置原料,将原材料通入熔化部,混合后熔化,形成熔融玻璃液,所述融化温度为1550℃。然后将玻璃液通入冷却部,在冷却部内均化,澄清,排出气泡,再将玻璃液排至成型部,成型后再退火,最后制成有色微晶玻璃,其中在所述成型部内以1350℃的温度保温,玻璃液在成型部保存的时间为3小时。降温后,成型后再退火,最后制成有色微晶玻璃。在成型部中降温速度优选的为5℃/min。
实施例四
一种有色微晶玻璃,由以下成分组成:氧化硅35Kg、氧化钙9.46Kg、氧化镁11.35Kg、氧化铝14Kg、氧化锂5.5Kg、磷酸铝3.8Kg、氟化钙5.8Kg、氧化钡2Kg、氧化硼4.5Kg、氧化钾0.8Kg、氧化钠0.5Kg、五氧化二钒2.6Kg、三氯化金0.012Kg、二氧化锡0.15Kg、硫酸铜0.003Kg、氧化锆0.4Kg、氧化铋0.15Kg、氧化钛0.15Kg、氧化锑1.3Kg、氧化镧0.13Kg、碳酸铈1.2Kg、氧化锌0.03Kg、氧化铁0.006Kg。成型方法可以参考现有技术,例如97116123.2、201010256101.7。
可以采用更为具体的析晶法制备该微晶玻璃,以期获得更为理想的数据,包括以下步骤:
混合:按要求取原料,混合。
熔化:熔化至熔融状态,在1500℃至1550℃范围内均化、澄清、排出气泡,制成玻璃液,再以8.6℃/min的速率降至1360℃,保温7小时。
压延:将玻璃液倒入预烧至1150℃的容器中,将玻璃液压制成型,压延过程中环境温度为1150℃,压延时间为2min。
降温成型:以13℃/min的速率降至850℃,保温3.6小时,再以3.2℃/min的速率降至常温后制成玻璃体。
升温核化:以4.5℃/min的速率升温至610℃,保温1至3小时,再以2.6℃/min的速率升温至830℃,保温1.5小时。
晶化:以2.5℃/min的速率升温至1030℃,保温0.8小时,以0.4℃/min的速率将至25℃,制成微晶玻璃体。
二次退火:升温至650℃,保温1小时,再以0.63℃/min的速率将至常温,制成产品。
该制备方法已在其他申请文件中详述。
实施例五
一种有色微晶玻璃,由以下成分组成:氧化硅35Kg、氧化钙9.46Kg、氧化镁11.35Kg、氧化铝13.5Kg、氧化锂5.8Kg、磷酸铝3.5Kg、氟化钙5.5Kg、氧化钡2Kg、氧化硼4.4Kg、氧化钾1.6Kg、氧化钠0.2Kg、五氧化二钒2.5Kg、三氯化金0.015Kg、二氧化锡0.16Kg、硫酸铜0.0055Kg、氧化锆0.5Kg、氧化铋0.2Kg、氧化钛0.2Kg、氧化锑1.4Kg、氧化镧0.12Kg、碳酸铈1.4Kg、氧化锌0.035Kg、氧化铁0.003Kg。成型方法可以参考现有技术,例如97116123.2。
可以采用更为具体的烧结法制备该微晶玻璃,以期获得更为理想的数据,包括以下步骤:
混合:按要求取原料,混合。
研碎:将原料研碎,要求所有颗粒直径小于1mm,平均直径为0.5至0.6mm;
压制成型:将原料装入预烧至350℃的容器,在55MPa下保压8min,压制过程中,环境温度为350℃,卸压制成胚体;
升温核化:环境压力20MPa,以4.5℃/min的速率升温至630℃,保温40min,再以14℃/min的速率升温至1150℃,保温3.5小时;
降温晶化:环境压力15MPa,以9℃/min的速率降至850℃,保温3.5小时,再以3.2℃/min的速率降至常温后制成微晶玻璃;
二次退火:升温至650℃,保温1小时,再以0.65℃/min的速率将至常温,制成产品。
下表为本发明的各实施例制备的有色微晶玻璃的参数,各参数为多各产品的均值或者典型值,不代表所有产品均在此范围内。热膨胀系数参考--20至60℃的测量值,这是考虑到饰品一般所处的环境温度,在该范围内视为线性膨胀。粘度的测量主要参考材料的浇筑温度,即从冷却部流出时的温度,约为1400℃~1500℃。
以上为具体实施方式,本申请的保护范围以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种含五氧化二钒的有色微晶玻璃,其特征在于,按质量份数计,由以下成分组成:氧化硅33~36份、氧化钙9~10份、氧化镁10~12份、氧化铝12~15份、氧化锂5~6份、磷酸铝3~4份、氟化钙5~6份、氧化钡1~3份、氧化硼4~5份、氧化钾0.1~2份、氧化钠0.1~1份、五氧化二钒2~2.9份、三氯化金0.01~0.016份、二氧化锡0.1~0.2份、硫酸铜0.001~0.01份、氧化锆0.3~0.6份、氧化铋0.1~0.3份、氧化钛0.1~0.3份、氧化锑1~1.5份、氧化镧0.1~0.2份、碳酸铈1~1.5份、氧化锌0.01~0.04份、氧化铁0.001~0.01份。
2.根据权利要求1所述的含五氧化二钒的有色微晶玻璃,其特征在于,所述氧化镁的质量含量是氧化钙的1.2倍,所述氧化硅的质量含量是氧化钙的3.7倍。
3.根据权利要求1所述的含五氧化二钒的有色微晶玻璃,其特征在于,氧化硅33.3份、氧化钙9份、氧化镁10.8份、氧化铝13份、氧化锂5.5份、磷酸铝3份、氟化钙5.5份、氧化钡2.7份、氧化硼4.4份、氧化钾0.2份、氧化钠0.8份、五氧化二钒2.5份、三氯化金0.015份、二氧化锡0.15份、硫酸铜0.008份、氧化锆0.5份、氧化铋0.25份、氧化钛0.25份、氧化锑1.2份、氧化镧0.15份、碳酸铈1.1份、氧化锌0.02份、氧化铁0.005份。
4.根据权利要求1所述的含五氧化二钒的有色微晶玻璃,其特征在于,氧化硅35份、氧化钙9.46份、氧化镁11.35份、氧化铝14份、氧化锂5.5份、磷酸铝3.8份、氟化钙5.8份、氧化钡2份、氧化硼4.5份、氧化钾0.8份、氧化钠0.5份、五氧化二钒2.6份、三氯化金0.012份、二氧化锡0.15份、硫酸铜0.003份、氧化锆0.4份、氧化铋0.15份、氧化钛0.15份、氧化锑1.3份、氧化镧0.13份、碳酸铈1.2份、氧化锌0.03份、氧化铁0.006份。
5.根据权利要求1所述的含五氧化二钒的有色微晶玻璃,其特征在于,氧化硅35份、氧化钙9.46份、氧化镁11.35份、氧化铝13.5份、氧化锂5.8份、磷酸铝3.5份、氟化钙5.5份、氧化钡2份、氧化硼4.4份、氧化钾1.6份、氧化钠0.2份、五氧化二钒2.5份、三氯化金0.015份、二氧化锡0.16份、硫酸铜0.0055份、氧化锆0.5份、氧化铋0.2份、氧化钛0.2份、氧化锑1.4份、氧化镧0.12份、碳酸铈1.4份、氧化锌0.035份、氧化铁0.003份。
6.一种含五氧化二钒的有色微晶玻璃的制备方法,其特征在于,根据权利要求1所述配比配置原材料,熔化析晶后,再退火。
7.一种含五氧化二钒的有色微晶玻璃的制备方法,其特征在于,根据权利要求1所述配比配置原材料,烧结析晶后,再退火。
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