CN114774778A - 一种低碳当量nm500及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低碳当量NM500及其生产方法,NM500包括以下质量分数的成分:C:0.24‑0.27%,Si:0.15‑0.45%,Mn:0.8‑1.2%,P≤0.015%,S≤0.005%,Al:0.020‑0.060%,Nb:0.010‑0.030%,Ti:0.010‑0.020%%,B:0.0005‑0.0015%,N≤0.0050%,H≤0.0002%,O≤0.0020%,余量为Fe和不可避免的杂质,控制CEV≤0.5%。通过不添加V、Cu、Cr、Ni、Mo元素,控制NM500保持较低的碳当量,使得NM500兼具高耐磨性和优异的塑韧性,提高NM500的焊接性能,同时NM500合金成本大幅度降低,在生产过程中和普通钢材品种进行混浇时,混浇坯成分合格率大大提高,混浇成本大大降低,可以和普通钢材品种进行混浇生产,排产灵活,大大缩短了产品交货周期。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域,特别是一种低碳当量NM500及其生产方法。
背景技术
耐磨钢板具有较高的强度和硬度,广泛应用于矿山、煤矿、冶金等工程机械关键部位的制造中。国内通常采用添加Cr、Mo、V、Ti、B等合金元素,从而获得较高的强度及硬度,以满足设备制造的需要。合金元素的添加然导致常规NM500存在如下问题:
1、为获得较高的强度及硬度,C及合金含量高,合金元素的添加必然导致碳当量值(CEV)的提高,CEV多在0.60%以上,导致钢板塑韧性差;
2、因碳当量高,焊接性能差,导致焊接效率低,需采用特殊焊接工艺方可保证焊接成功率;
3、因合金含量高造成生产成本高,同时因成分特殊多采用整浇次生产,需积累订单,造成产品交货周期长,国内钢铁企业耐磨钢交货期大多都超过两个月。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种低碳当量NM500及其生产方法,通过不添加V、Cu、Cr、Ni、Mo元素,控制NM500保持较低的碳当量,使得NM500兼具高耐磨性和优异的塑韧性,提高NM500的焊接性能。
第一方面,本申请实施例提供了一种低碳当量NM500,所述NM500包括以下质量分数的成分:C:0.24-0.27%,Si:0.15-0.45%,Mn:0.8-1.2%,P≤0.015%,S≤0.005%,Al:0.020-0.060%,Nb:0.010-0.030%,Ti:0.010-0.020%%,B:0.0005-0.0015%,N≤0.0050%,H≤0.0002%,O≤0.0020%,余量为Fe和不可避免的杂质;根据CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15计算,满足CEV≤0.5%。
第二方面,本申请实施例提供了一种低碳当量NM500的生产方法,包括如下步骤:
(1)转炉冶炼;
(2)LF精炼;
(3)真空精炼;
(4)连铸;
(5)铸坯缓冷;
(6)除鳞;
(7)轧钢;
(8)热处理;
其中,转炉冶炼过程包括:控制入炉铁水的成分:S≤0.025%,P≤0.120%;控制入炉铁水温度≥1250℃;LF精炼过程包括:调节铝含量为0.03%-0.045%;控制精炼后铁水的S≤0.003%。
优选地,所述转炉冶炼还包括:过程控制:吹炼过程底吹模式选用全程吹氩,终点开后搅;终点要求:终点C≥0.10%;挡渣:出钢采用挡渣出钢;出钢控制:转炉出钢前,钢包必须打开氩气保持1分钟以上,充分置换钢包内的空气,出钢时间≥3分钟;出钢包底加助溶剂、电石、白灰、铝块、合金,氩站加铝钙球翻2-5min,白灰分批少量加入;取成分样,吊钢至LF,进站温度≥1550℃。
优选地,所述LF精炼过程还包括:进站铝含量为0.03%-0.045%,若铝含量低于0.03%,则补喂铝线;备好Mn-Fe和Si-Fe等合金散料,根据LF炉第一个样成分补加适量Mn-Fe和Si-Fe,调整成分;提电极前2分钟,加入白灰、铝钙球;提电极后测温、取样、沾渣样,根据顶渣情况进行调渣;软吹时间8-12min,前3分钟大气软吹,蘑菇头300-500mm,后期减小控制氩气流量,蘑菇头200-300mm,保证顶渣流动性,糊状渣层厚度30-40mm,避免钢水裸露。
优选地,所述真空精炼过程包括:钢水进VD或RH炉即开启全程吹氩;抽真空目标67Pa以下,保持时间≥15min;钢水出VD或RH炉前软吹大于12分钟;钢水出站定氢,要求H≤1.8ppm。
优选地,所述连铸过程包括:采用长水口保护浇铸且Ar封;中包滑动水口与浸入式长水口接合处密封;开浇炉中包过热度15~25℃,连浇炉中包过热度10~20℃。
优选地,所述铸坯缓冷过程包括:将铸坯进行堆垛缓冷,缓冷时间≥48h。
优选地,所述轧钢过程包括:铸坯加热,加热温度1180-1230℃,加热系数8-12min/cm,均热时间不少于20min;两阶段控制轧制,第一阶段开轧温度1050-1150℃,终轧温度980-1030℃,中间坯厚度≥3倍板厚,最后三道次压下率≥20%且逐道次增加,累积压下率≥15%;第二阶段开轧温度900-980℃,终轧温度800-860℃;轧后空冷。
优选地,所述热处理过程包括:淬火和回火;其中,淬火前先进行抛丸并检查上下表面质量;为获得细小均匀的组织,在保证淬透性的前提下,降低淬火加热温度30-50℃,控制淬火加热温度840-880℃,在炉时间(1.8X+15)min;钢板淬火后2个小时内进入低温回火炉,回火温度180-210℃,在炉时间(4X+20)min;其中,X为板厚。
优选地,所述淬火采用缝隙、高密、低压三段相结合的冷却工艺,高压水压0.8MPa,低压水压0.4MPa,缝隙水流量310m³/h,水比1.45,高密水流量230m³/h,水比1.35,低压水流量180m³/h,水比1.40,框架高度在钢板厚度上加0.5-2mm,辊速0.40-0.45m/s,冷却到常温
本发明的有益效果:
1、C含量和碳当量低,NM500兼具高耐磨性和优异的塑韧性;
2、C含量低,CEV低,NM500焊接性能大大提高,有利于提高焊接效率和焊接成功率;
3、因不含Cr、Mo、V、Ni等贵合金元素,NM500合金成本大幅度降低;
4、因不含Cr、Mo、V、Ni等合金元素,在生产过程中和普通钢材品种进行混浇时,混浇坯成分合格率大大提高,混浇成本大大降低;
5、因合金含量低和混浇成本低,可以和普通钢材品种进行混浇生产,该NM500排产灵活,大大缩短了产品交货周期。
附图说明
图1是实施例1提供的NM500的金相图;
图2是实施例2提供的NM500的金相图;
图3是实施例3提供的NM500的金相图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本申请,而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下针对本发明提供的一种耐磨钢板及其制备方法进行具体说明:
本发明提供了一种低碳当量NM500,所述NM500包括以下质量分数的成分:C:0.24-0.27%,Si:0.15-0.45%,Mn:0.8-1.2%,P≤0.015%,S≤0.005%,Al:0.020-0.060%,Nb:0.010-0.030%,Ti:0.010-0.020%%,B:0.0005-0.0015%,N≤0.0050%,H≤0.0002%,O≤0.0020%,余量为Fe和不可避免的杂质;根据CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15计算,满足CEV≤0.5%。
C是钢中的强化元素,C能增加钢的冷脆性,含碳量越高,钢的硬度就越高,但可塑性和韧性就越差,碳含量高会增加碳当量和焊接裂纹敏感指数,恶化钢的焊接性能,还会降低钢的耐腐蚀能力。本申请实施例将碳含量范围控制在0.24-0.27%,使得NM500兼具高的耐磨性和优异的塑韧性,且NM500焊接性能大大提高,有利于提高焊接效率和焊接成功率;示例性地,耐磨钢板的C含量为0.24%、0.25%、0.26%、0.27%中的任一者或者任两者之间的范围。
本发明提供的低碳当量NM500在生产过程中不人为添加V、Cu、Cr、Ni、Mo,因不含Cr、Mo、V、Ni等贵合金元素,NM500合金成本大幅度降低;因不含Cr、Mo、V、Ni等合金元素,在生产过程中和普通钢材品种进行混浇时,混浇坯成分合格率大大提高,混浇成本大大降低;因合金含量低和混浇成本低,可以和普通钢材品种进行混浇生产,该NM500排产灵活,大大缩短了产品交货周期。
NM500的CEV≤0.5%。CEV是NM500的碳当量,是由NM500中各化学元素的成分计算而成,可通过公式CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15来计算碳当量,本实施例的CEV≤0.5%,碳当量低,会降低焊接裂纹敏感指数,提高钢的焊接性能和耐腐蚀能力。
NM500的厚度为6-16mm,布氏硬度值为HBW495~515。
本发明提供了一种低碳当量NM500的生产方法,包括如下步骤:
(1)转炉冶炼;
(2)LF精炼;
(3)真空精炼;
(4)连铸;
(5)铸坯缓冷;
(6)除鳞;
(7)轧钢;
(8)热处理;
其中,转炉冶炼过程具体包括:
控制入炉铁水的成分:S≤0.025%,P≤0.120%;控制入炉铁水温度≥1250℃;
废钢要求干净无杂质,无油污;要求石灰等各种辅料及脱氧剂、铁合金、增碳剂必须干净、干燥,不得混料;
过程控制:转炉吹炼过程中避免“返干”;吹炼过程底吹模式选用全程吹氩,终点开后搅;
终点要求:尽量一次拉成,终点C≥0.10%,保证C-T协调;
挡渣:保证出钢口形状良好,出钢采用挡渣出钢;
出钢控制:转炉出钢前,钢包必须打开氩气保持1分钟以上,充分置换钢包内的空气,出钢时间≥3分钟,铁水成分异常出钢要等样分析结果。出钢包底加助溶剂、电石、白灰、加铝块、合金,白灰分批少量加入,氩站加铝钙球翻2-5min(也可在精炼炉中加入铝钙球),取成分样检测各元素含量,检测Al元素含量是否为0.030%-0.045%,吊钢至LF,控制进站温度≥1550℃;
丢钢操作:转炉减少装入量,按80吨控制,出钢量按75吨控制,留出充足净空量。
其中,LF精炼过程具体包括:
进LF炉的铁水铝含量大致为0.04%,若进站铝含量低于0.03%,则补喂铝线,铝线一次性补足,避免二次补喂铝线,调节铝含量至0.03%-0.045%;备好Mn-Fe和Si-Fe等合金散料,根据LF炉第一个样成分补加适量合金调整成分;
尽量保证一次升温,提电极前,即精炼结束前2分钟,加入白灰、铝钙球,利用精炼高温迅速化开铝钙球,保证顶渣脱氧效果;提电极后,即精炼结束后测温、取样、沾渣样,根据顶渣情况进行调渣;
软吹时间8-12min,前3分钟适当大气软吹,蘑菇头300-500mm,后期减小控制氩气流量,蘑菇头200-300mm;保证顶渣流动性,糊状渣层厚度30-40mm,避免钢水裸露;
控制精炼后铁水的S≤0.003%。
其中,真空精炼步骤具体包括:
钢水进VD或RH炉即开启全程吹氩;
抽真空目标67Pa以下,保持时间≥15min;
钢水出VD/RH炉前软吹大于12分钟;
钢水出站定氢,要求H≤1.8ppm;
钢水出站上连铸台温度必须满足典型温度(1510-1530℃)要求,开浇炉中包过热度15~25℃,连浇炉中包过热度10~20℃。
其中,连铸过程包括:
严格按中包温度控制拉速;
采用长水口保护浇铸且Ar封,大包工每3-5炉排渣一次,为保证套管使用效果,套管使用时间严格控制在8小时以内;
中包及结晶器保护渣要及时加入,严禁液面发白发亮,避免钢水二次氧化;
中包滑动水口与浸入式长水口接合处必须密封,可用泥料或垫片密封,中包靠水口侧不允许整包扔覆盖剂扰乱流场。
其中,铸坯缓冷过程包括:将铸坯进行堆垛缓冷,缓冷时间≥48h。
其中,轧钢过程包括:
铸坯为冷装,加热温度1180-1230℃,加热系数8-12min/cm,均热时间不少于20min;
两阶段控制轧制,第一阶段开轧温度1050-1150℃,终轧温度980-1030℃,中间坯厚度≥3倍板厚,最后三道次压下率≥20%且逐道次增加,累积压下率≥15%;
第二阶段开轧温度900-980℃,终轧温度800-860℃;
轧后空冷;
轧后冷却后的钢板还可以根据板形的情况进行矫直。
其中,热处理过程包括:淬火和回火。
淬火过程包括:
淬火前先进行抛丸并检查上下表面质量;
为获得细小均匀的组织,在保证淬透性的前提下,降低淬火加热温度30-50℃,控制淬火加热温度840-880℃,在炉时间(1.8X+15)min;淬火采用缝隙、高密、低压三段相结合的冷却工艺,高压水压0.8MPa,低压水压0.4MPa,缝隙水流量310m³/h,水比1.45,高密水流量230m³/h,水比1.35,低压水流量180m³/h,水比1.40,框架高度在钢板厚度上加0.5-2mm,辊速0.40-0.45m/s,冷却到常温;
回火过程包括:钢板淬火后2个小时内进入低温回火炉,回火温度180-210℃,在炉时间(4X+20)min;其中,X为板厚。
示例性的,板厚为10mm钢板,淬火在炉时间为1.8*10+15=33min,回火在炉时间为4*10+20=60min;
板厚为12mm钢板,淬火在炉时间为1.8*12+15=36.6min,回火在炉时间为4*12+20=68min;
板厚为16mm钢板,淬火在炉时间为1.8*16+15=43.8min,回火在炉时间为4*16+20=84min。
实施例1
本实施例提供的低碳当量NM500的厚度为10mm,其化学成分组成及质量分数见表1。
本实施例提供的低碳当量NM500的生产方法包括如下步骤:
(1)转炉冶炼;
(2)LF精炼;
(3)真空精炼;
(4)连铸;
(5)铸坯缓冷;
(6)除鳞;
(7)轧钢;
(8)热处理;
其中,转炉冶炼过程具体包括:
控制入炉铁水的成分:S≤0.025%,P≤0.120%;控制入炉铁水温度≥1250℃;
废钢要求干净无杂质,无油污;要求石灰等各种辅料及脱氧剂、铁合金、增碳剂必须干净、干燥,不得混料;
过程控制:转炉吹炼过程中避免“返干”;吹炼过程底吹模式选用全程吹氩,终点开后搅;
终点要求:尽量一次拉成,终点C≥0.10%,保证C-T协调;
挡渣:保证出钢口形状良好,出钢采用挡渣出钢;
出钢控制:转炉出钢前,钢包必须打开氩气保持1分钟以上,充分置换钢包内的空气,出钢时间≥3分钟,铁水成分异常出钢要等样分析结果。出钢包底加助溶剂、电石、白灰、加铝块、合金,白灰分批少量加入,氩站加铝钙球翻2-5min,取成分样检测各元素含量,检测Al元素含量是否为0.030%-0.045%,吊钢至LF炉,控制进站温度≥1550℃;
丢钢操作:转炉减少装入量,按80吨控制,出钢量按75吨控制,留出充足净空量。
其中,LF精炼过程具体包括:
调节铝含量为0.03%-0.045%;若进站铝含量低于0.03%,则补喂铝线,一次性补足,避免二次补喂铝线。备好Mn-Fe和Si-Fe等合金散料,根据LF炉第一个样成分补加适量合金调整成分;
尽量保证一次升温,提电极前2分钟,加入白灰、铝钙球,利用精炼高温迅速化开铝钙球,保证顶渣脱氧效果;提电极后测温、取样、沾渣样,根据顶渣情况进行调渣;
软吹时间8-12min,前3分钟适当大气软吹,蘑菇头300-500mm,后期减小控制氩气流量,蘑菇头200-300mm;保证顶渣流动性,糊状渣层厚度30-40mm,避免钢水裸露;
控制精炼后铁水的S≤0.003%。
其中,真空精炼步骤具体包括:
钢水进RH炉即开启全程吹氩;
抽真空目标67Pa以下,保持时间≥15min;
钢水出VD/RH炉前软吹大于12分钟;
钢水出站定氢,要求H≤1.8ppm;
钢水出站上连铸台温度必须满足典型温度要求,开浇炉中包过热度15~25℃,连浇炉中包过热度10~20℃。
其中,连铸过程包括:
严格按中包温度控制拉速;
采用长水口保护浇铸且Ar封,大包工每3-5炉排渣一次,为保证套管使用效果,套管使用时间严格控制在8小时以内;
中包及结晶器保护渣要及时加入,严禁液面发白发亮,避免钢水二次氧化;
中包滑动水口与浸入式长水口接合处必须密封,中包靠水口侧不允许整包扔覆盖剂扰乱流场。
其中,铸坯缓冷过程包括:将铸坯进行堆垛缓冷,缓冷时间≥48h。
其中,轧钢过程包括:
铸坯为冷装,加热温度1180-1230℃,加热系数8-12min/cm,均热时间不少于20min;
两阶段控制轧制,第一阶段开轧温度1050-1150℃,终轧温度980-1030℃,中间坯厚度≥3倍板厚,最后三道次压下率≥20%且逐道次增加,累积压下率≥15%;
第二阶段开轧温度900-980℃,终轧温度800-860℃;
轧后空冷;
轧后冷却后的钢板还可以根据板形的情况进行矫直。
其中,热处理过程包括:淬火和回火。
淬火过程包括:
淬火前先进行抛丸并检查上下表面质量;
为获得细小均匀的组织,在保证淬透性的前提下,降低淬火加热温度30-50℃,控制淬火加热温度840-880℃,在炉时间33min;淬火采用缝隙、高密、低压三段相结合的冷却工艺,高压水压0.8MPa,低压水压0.4MPa,缝隙水流量310m³/h,水比1.45,高密水流量230m³/h,水比1.35,低压水流量180m³/h,水比1.40,框架高度在钢板厚度上加0.5-2mm,辊速0.40-0.45m/s,冷却到常温;
回火过程包括:钢板淬火后2个小时内进入低温回火炉,回火温度180-210℃,在炉时间60min。
实施例2
本实施例提供的低碳当量NM500的厚度为12mm,其化学成分组成及质量分数见表1。
本实施例提供的低碳当量NM500的生产方法包括与实施例1大致相同,其不同之处在于:
淬火在炉时间为36.6min,回火在炉时间为68min。
实施例3
本实施例提供的低碳当量NM500的厚度为16mm,其化学成分组成及质量分数见表1。
本实施例提供的低碳当量NM500的生产方法包括与实施例1大致相同,其不同之处在于:
板厚为16mm钢板,淬火在炉时间为43.8min,回火在炉时间为84min。
表1
实施例1-3提供的NM500的力学性能如表2所示
表2
通过实施例1-3可以看出,按照本发明的成分配比及制备方法所生产的NM500,布氏硬度值为500左右,兼具高的耐磨性和优异的塑韧性,由于C含量低,CEV低,NM500焊接性能大大提高,有利于提高焊接效率和焊接成功率,更好的满足用户的使用期望。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案,本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理,属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低碳当量NM500,其特征在于,所述NM500包括以下质量分数的成分:C:0.24-0.27%,Si:0.15-0.45%,Mn:0.8-1.2%,P≤0.015%,S≤0.005%,Al:0.020-0.060%,Nb:0.010-0.030%,Ti:0.010-0.020%%,B:0.0005-0.0015%,N≤0.0050%,H≤0.0002%,O≤0.0020%,余量为Fe和不可避免的杂质;根据CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15计算,满足CEV≤0.5%。
2.如权利要求1所述的低碳当量NM500的生产方法,其特征在于,包括如下步骤:
转炉冶炼;
LF精炼;
真空精炼;
连铸;
铸坯缓冷;
除鳞;
轧钢;
热处理;
其中,转炉冶炼过程包括:控制入炉铁水的成分:S≤0.025%,P≤0.120%;控制入炉铁水温度≥1250℃;LF精炼过程包括:调节铝含量为0.03%-0.045%;控制精炼后铁水的S≤0.003%。
3.根据权利要求2所述的低碳当量NM500及其生产方法,其特征在于,所述转炉冶炼还包括:过程控制:吹炼过程底吹模式选用全程吹氩,终点开后搅;终点要求:终点C≥0.10%;挡渣:出钢采用挡渣出钢;出钢控制:转炉出钢前,钢包必须打开氩气保持1分钟以上,充分置换钢包内的空气,出钢时间≥3分钟;出钢包底加助溶剂、电石、白灰、铝块、合金,氩站加铝钙球翻2-5min,白灰分批少量加入;取成分样,吊钢至LF,进站温度≥1550℃。
4.根据权利要求2所述的低碳当量NM500及其生产方法,其特征在于,所述LF精炼过程还包括:进站铝含量为0.03%-0.045%,若铝含量低于0.03%,则补喂铝线;备好Mn-Fe和Si-Fe等合金散料,根据LF炉第一个样成分补加适量Mn-Fe和Si-Fe,调整成分;提电极前2分钟,加入白灰、铝钙球;提电极后测温、取样、沾渣样,根据顶渣情况进行调渣;软吹时间8-12min,前3分钟大气软吹,蘑菇头300-500mm,后期减小控制氩气流量,蘑菇头200-300mm,保证顶渣流动性,糊状渣层厚度30-40mm,避免钢水裸露。
5.根据权利要求2所述的低碳当量NM500及其生产方法,其特征在于,所述真空精炼过程包括:钢水进VD或RH炉即开启全程吹氩;抽真空目标67Pa以下,保持时间≥15min;钢水出VD或RH炉前软吹大于12分钟;钢水出站定氢,要求H≤1.8ppm。
6.根据权利要求2所述的低碳当量NM500及其生产方法,其特征在于,所述连铸过程包括:采用长水口保护浇铸且Ar封;中包滑动水口与浸入式长水口接合处密封;开浇炉中包过热度15~25℃,连浇炉中包过热度10~20℃。
7.根据权利要求2所述的低碳当量NM500及其生产方法,其特征在于,所述铸坯缓冷过程包括:将铸坯进行堆垛缓冷,缓冷时间≥48h。
8.根据权利要求2所述的低碳当量NM500及其生产方法,其特征在于,所述轧钢过程包括:铸坯加热,加热温度1180-1230℃,加热系数8-12min/cm,均热时间不少于20min;两阶段控制轧制,第一阶段开轧温度1050-1150℃,终轧温度980-1030℃,中间坯厚度≥3倍板厚,最后三道次压下率≥20%且逐道次增加,累积压下率≥15%;第二阶段开轧温度900-980℃,终轧温度800-860℃;轧后空冷。
9.根据权利要求2所述的低碳当量NM500及其生产方法,其特征在于,所述热处理过程包括:淬火和回火;其中,淬火前先进行抛丸并检查上下表面质量;为获得细小均匀的组织,在保证淬透性的前提下,降低淬火加热温度30-50℃,控制淬火加热温度840-880℃,在炉时间(1.8X+15)min;钢板淬火后2个小时内进入低温回火炉,回火温度180-210℃,在炉时间(4X+20)min;其中,X为板厚。
10.根据权利要求9所述的低碳当量NM500的生产方法,其特征在于,所述淬火采用缝隙、高密、低压三段相结合的冷却工艺,高压水压0.8MPa,低压水压0.4MPa,缝隙水流量310m³/h,水比1.45,高密水流量230m³/h,水比1.35,低压水流量180m³/h,水比1.40,框架高度在钢板厚度上加0.5-2mm,辊速0.40-0.45m/s,冷却到常温。
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