CN115572802A - 一种生产板宽≥1800mm的低合金高强钢的方法 - Google Patents
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Abstract
一种生产板宽≥1800mm的低合金高强钢的方法:常规热轧并热轧板面凸度;酸洗;采用五机架进行冷轧,根据成品厚度细化组距及控制冷轧压下率;连续退火;平整。本发明不仅带钢宽度≥1800mm,且生产工艺稳定,合格率由现在的40%可达到80%以上,抗拉强度≥360MPa,使用性能满足用户需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种低合金高强钢的生产方法,具体属于一种生产板宽≥1800mm的低合金高强钢的方法。
背景技术
随着汽车市场的深入发展,市场对汽车用钢的要求出现差异化和多元化的趋势,部分用户为了提高钢板的材料利用率,满足零件的整体成形要求,减少原先拼焊板的焊接成本,因此需要较大宽幅板面的冷轧板。
低合金高强钢是一种利用微合金元素细化晶粒和弥散强化,得到高强度和良好焊接性能的高强度钢。超宽幅低合金高强钢主要用于汽车的内纵梁、后纵梁、纵梁盖板等强度要求较高的结构件和安全件,与常规宽度尺寸材料相比,超宽幅材料可以显著提高大尺寸零件的材料利用率,减少激光拼焊板的使用,可降低生产成本及减少碳排放。
超宽幅低合金高强钢因宽度超过1800mm,在连退炉内生产时很容易因跑偏而刮蹭炉壁,进而导致断带停机。处理断带停机事故需要20小时以上的时间进行处理,这就严重影响了生产节奏,给企业造成巨大损失。因此减少超宽幅低合金高强钢的跑偏,可以有效的提高机组的生产效率,而控制跑偏,最为主要的是控制钢板的板形。其次,低合金高强钢存在屈服平台,使板材在冲压过程中容易产生滑移线,使成型性能下降,无法再加工,因此生产过程中需减小甚至消除屈服平台,而板宽幅度过大导致更难消除屈服平台。材料的高通板、高质量和高性能要求导致了现有技术无法高效稳定的制造超宽幅低合金高强钢,生产合格率不到40%。
现有公开的技术,只是针对一种特定的钢种进行生产方法、加工方法或制造方法的阐明,例如专利申请号CN201210574442.8、CN202010095552.0、CN201210205030.7等。尚未见到国内外生产宽度≥1800mm稳定性好,合格率高的低合金高强钢的有效的冷轧工序生产控制工艺和技术方案。
发明内容
本发明在于克服现有技术存在的不足,提供一种不仅带钢宽度≥1800mm,且生产稳定,合格率可达到80%以上,性能满足用户需要,抗拉强度≥360MPa的生产板宽≥1800mm的低合金高强钢的方法。
实现上述目的的技术措施:
一种生产板宽≥1800mm的低合金高强钢的方法,其特征在于步骤如下:
1)进行常规热轧并热轧板面凸度:板面凸度值控制在30~100μm,其中:当热轧板的厚度≤2.8mm时,板面凸度值控制不超过90μm;当热轧板的厚度>2.8至5mm时,板面凸度值控制不超过100μm;
2)进行酸洗:控制酸槽温度在70~90℃;
控制三个酸槽中的自由酸浓度如下:
1号酸槽不低于50g/l,2号酸槽不低于70g/l,3号酸槽不低于130g/l;酸洗速度控制在不超过180m/min;
3)采用五机架进行冷轧,并根据成品厚度细化组距及控制冷轧压下率:
当0.6mm<成品厚度≤0.7mm时,选择热轧原料厚度在2.2~≤2.4mm,冷轧总压下率控制在68~75%;
当0.7mm<成品厚度≤0.8mm时,选择热轧原料厚度在2.4~≤2.6mm,冷轧总压下率控制在67~73%;
当0.8mm<成品厚度≤0.9mm时,选择热轧原料厚度在2.7~≤2.9mm,冷轧总压下率控制在67~72%;
当0.9mm<成品厚度≤1.1mm时,选择热轧原料厚度在2.9~≤3.1mm,冷轧总压下率控制在62~71%;
当1.1mm<成品厚度≤1.4mm时,选择热轧原料厚度在3.4~≤3.6mm,冷轧总压下率控制在59~69%;
当1.4mm<成品厚度≤1.7mm时,选择热轧原料厚度在4.9~≤4.3mm,冷轧总压下率控制在59~67%;
当1.7mm<成品厚度≤2.0mm时,选择热轧原料厚度在4.1~≤5.1mm,冷轧总压下率控制在59~67%;
并控制乳化液温度在45~60℃,皂化值不低于170KOH/g;
控制各机架工作辊的凸度在:第1~4机架工作辊凸度为20~40μm,第5机架工作辊凸度不大于10μm且控制第5机架倾斜值不超过320μm,轧机出口带钢两侧的张力差绝对值≤5KN;
4)进行连续退火:在对经冷轧后的板宽≥1800mm的低合金高强钢进行退火之前,首先安排2~3卷宽度大于所要退火的低合金高强钢的宽度的DC01普碳钢卷,其宽度大于值不低于5mm;DC01钢和低合金高强钢采用相同的温度和速度,之后,进入对板宽≥1800mm的低合金高强钢进行连续退火;
各段工艺操作按照如下进行:
各段的退火温度控制如下:
均热段退火温度在775~795℃,
缓冷段的温度为630~660℃,
快冷段的温度为400~430℃,快冷速率达到30℃/s以上,
过时效段的温度为360~400℃,
终冷段的温度为170~180℃;
根据带钢厚度控制退火速度:
带钢厚度>0.6至1.0mm时,退火速度控制在160~220m/min;
带钢厚度>1.0至2.0mm时,退火速度控制在130~180m/min;
控制各段的张力:
加热段:
第一加热段及第二加热段张力控制在10~15KN,并控制炉辊凸度在0.25~0.35mm;
第三加热段张力控制在8~12KN;
均热段:
该段张力控制在6~10KN;
缓冷段及快冷段:
该二段张力均控制在13~18KN;
过时效段及终冷段:
该二段张力均控制在8~13KN;
5)进行平整,采用恒定流量的湿平整模式,使用中间辊串辊,平整延伸率控制在1.5~2.0%;
控制平整机轧制力:
当带钢厚度>1.0mm时,平整轧制力不低于5000KN;
当带钢厚度≤1.0mm,平整轧制力不低于6500KN;
控制平整机前后张力:
平整机前张力控制在70~100KN,平整机后张力控制在80~110KN,后前张力差控制在10KN以内。
进一步地:在连续退火期间,当机组出现异常需要降速时,加热炉采用阶梯降速方式,即速度逐级降低,且单次降速不超过20m/min,同时最小运行速度控制在不低于60m/min。
本发明中主要工艺的作用及机理
本发明之所以控制热轧原料的板凸度,良好的板形主要来源于良好的热轧原料板廓以及冷轧轧制过程中带钢宽度方向上的等比例延伸。热轧原料板廓对板形的影响最为直接,冷轧带钢出口凸度取决于热轧原料凸度与轧机辊缝凸度,二者之间差异的大小决定带钢浪形的大小。在超宽幅低合金高强钢的板形控制上,因板宽达到轧机轧辊辊身长度极限,常规的板形控制手段如弯辊、串辊等,都达不到最好的板形控制效果,因此,适当的热轧原料凸度可以减少带钢轧制的中间延伸程度,改善带钢板形。通过大量的试验发现,超宽幅低合金高强钢的热轧原料厚度≤2.8mm时,板凸度值为30-90μm;超宽幅低合金高强钢的热轧原料厚度>2.8-5mm时,板凸度值为30-100μm,冷轧板形控制更好。
本发明之所以控制酸槽温度在70~90℃;控制三个酸槽中的自由酸浓度:1号酸槽不低于50g/l,2号酸槽不低于70g/l,3号酸槽不低于130g/l;酸洗速度控制在不超过180m/min,是为了避免钢卷过酸洗和欠酸洗,提高产品表面质量。
本发明之所以控制乳化液温度在45-60℃,皂化值不低于170KOH/g,是为了控制超宽幅低合金高强钢的板形和减少钢卷表面残油残铁,提高产品表面质量。
本发明之所以根据成品厚度细化组距及控制冷轧压下率:即
当0.6mm<成品厚度≤0.7mm时,选择热轧原料厚度在2.2~≤2.4mm,冷轧总压下率控制在68~75%;
当0.7mm<成品厚度≤0.8mm时,选择热轧原料厚度在2.4~≤2.6mm,冷轧总压下率控制在67~73%;
当0.8mm<成品厚度≤0.9mm时,选择热轧原料厚度在2.7~≤2.9mm,冷轧总压下率控制在67~72%;
当0.9mm<成品厚度≤1.1mm时,选择热轧原料厚度在2.9~≤3.1mm,冷轧总压下率控制在62~71%;
当1.1mm<成品厚度≤1.4mm时,选择热轧原料厚度在3.4~≤3.6mm,冷轧总压下率控制在59~69%;
当1.4mm<成品厚度≤1.7mm时,选择热轧原料厚度在4.9~≤4.3mm,冷轧总压下率控制在59~67%;
当1.7mm<成品厚度≤2.0mm时,选择热轧原料厚度在4.1~≤5.1mm,冷轧总压下率控制在59~67%;
并控制乳化液温度在45~60℃,皂化值不低于170KOH/g;
控制各机架工作辊的凸度在:第1~4机架工作辊凸度为20~40μm,第5机架工作辊凸度不大于10μm且控制第5机架倾斜值不超过320μm,轧机出口带钢两侧的张力差绝对值≤5KN。是由于当宽度超过1800mm,变形量的增加会造成轧机轧制力的陡增,极大的影响了弯辊和窜辊对板形的调节效果,同时给轧机的冷却造成极限挑战,使轧机电机超温,更加不利于板形的稳定控制,伴随着轧制量的增加,板形更加恶化。因此,综合板形考虑,适当降低总的压下率,成品厚度≤0.9mm,压下率控制在70~74%,成品厚度>0.9mm,压下率控制在60~70%。1~5机架工作辊的凸度:第1~4机架工作辊凸度为20~40μm,第5机架工作辊凸度为不大于10μm;控制第5机架倾斜,倾斜值控制在320μm以下,保证轧机出口带钢两侧的张力差绝对值≤5KN。降低带钢两侧的张力差,可以提高特别是宽度方向的板形质量,可以明显降低连退机组跑偏的风险。
本发明之所以控制在对经冷轧后的板宽≥1800mm的低合金高强钢进行退火之前,首先安排2~3卷宽度大于所要退火的低合金高强钢的宽度的DC01普碳钢卷,其宽度大于值不低于5mm;DC01钢和低合金高强钢采用相同的温度和速度,之后,进入对板宽≥1800mm的低合金高强钢进行连续退火;
各段工艺操作按照如下进行:
各段的退火温度控制如下:
均热段退火温度在775~795℃,
缓冷段的温度为630~660℃,
快冷段的温度为400~430℃,快冷速率达到30℃/s以上,
过时效段的温度为360~400℃,
终冷段的温度为170~180℃;
根据带钢厚度控制退火速度:
带钢厚度>0.6至1.0mm时,退火速度控制在160~220m/min;
带钢厚度>1.0至2.0mm时,退火速度控制在130~180m/min;
控制各段的张力:
加热段:
第一加热段及第二加热段张力控制在10~15KN,并控制炉辊凸度在0.25~0.35mm;
第三加热段张力控制在8~12KN;
均热段:
该段张力控制在6~10KN;
缓冷段及快冷段:
该二段张力均控制在13~18KN;
过时效段及终冷段:
该二段张力均控制在8~13KN;
本发明之所以安排2~3卷DC01普碳钢,DC01钢的宽度需要大于本发明的超宽幅低合金高强钢的宽度。需要将前导料提前调整成超宽幅低合金高强钢的生产工艺,为了保证超宽幅低合金高强钢进入退火炉后能够顺利通板,减少带钢和炉辊长度方向产生的温差不均现象,降低带钢宽度方向上的热应力差,因此,生产前安排一定量的前导料进行热辊,减少带钢跑偏的产生概率。
本发明之所以控制不同工艺段的退火温度,均热段的温度为775~795℃,缓冷段的温度为620~650℃,快冷段的温度为400~430℃,快冷速率达到30℃/s以上,过时效段的温度为360~400℃,终冷段的温度为170~180℃。降低退火温度既可有效提高产品强度,又可以消除带状组织。适当降低冷却段温度,一方面可以降低带钢与炉辊之间的温差,减少冷瓢曲风险,另一方面与退火速度匹配,可以提高冷却速率,有利于奥氏体向珠光体相变过程中过冷度增加,奥氏体分解珠光体形核加速且共析反应温度降低,从而导致先共析铁素体含量减少,珠光体转变量增加,提高产品强度。打开过时效段的电加热装置,提高时效段的温度保证及稳定,减少辊型的变化,降低冷瓢曲及擦伤等表面缺陷的发生几率。
本发明之所以控制退火速度,对于带钢厚度>0.6~1.0mm,退火速度为160-220m/min;对于带钢厚度>1.0~2.0mm,退火速度为130-180m/min。冷却速率需要达到35℃/s以上才能确保产品达到要求,因此需要控制一个合适的速度,以保证冷却速率。同时为了减少炉辊辊型对宽幅带钢的影响,退火炉运行速度需要提高,但速度提高容易造成带钢跑偏,严重时造成断带,而退火速度低容易造成带钢的瓢曲。设定最小运行速度,即通板安全运行速度,若机组低于这个速度,容易造成严重的瓢曲,因而引发机组停机和断带等严重的生产事故。综上,退火速度的控制需要综合考虑。
本发明之所以控制各工艺段的张力,主要是为了控制超宽幅带钢跑偏,瓢曲和减小通板波动。第一加热段和第二加热段,由于带钢在较低的温度进入较高的温度,带钢内应力释放,带钢容易出现跑偏,而超宽幅低合金高强钢板形不好或者带钢两侧的张力差偏大,更会加重带钢的跑偏,因此该区域炉辊凸度要提高,控制在0.25~0.35mm,同时需要加大第一加热段和第二加热段的张力,控制在10~15KN。第三加热段,跑偏几率小,同时由于带钢处于高温状态,钢质较软,可以适当减少张力,控制在8~12KN。均热段由于带钢经过一段时间保温在775~795℃,钢质更软,需要进一步减小张力,控制在6~10KN。缓冷段和快冷段,由于降低缓冷段和快冷段温度有利于降低带钢与炉辊之间的温差,可以减少冷瓢曲的风险,但温度降低是通过冷却风箱来实现的,冷却风箱风速大,容易使带钢晃动造成擦伤,超宽幅带钢晃动更大,造成擦伤更加严重,因此张力需要偏大,控制在13~18KN。过时效段和终冷段,该区域张力过大会造成冷瓢曲程度加重,过小擦伤程度加大,因此该区域张力值的设定需兼顾擦伤和瓢曲,控制在8~13KN。
本发明之所以平整工艺采用恒定流量的湿平整模式,使用中间辊串辊,主要是为了保证宽度方向的轧制力一致性,确保超宽幅低合金高强钢成品的板形。在生产超宽幅低合金高强钢之前更换新的工作辊,减少窄规格向宽规格过渡造成的带钢边部色差,保证成品的高表面质量。
本发明之所以平整延伸率控制在1.5~2.0%,大的平整延伸率有利于消除产品的屈服平台,使产品在冲压过程中不会产生滑移线。控制平整机前后张力,主要是超宽幅板因平整延伸率提高,会造成板形控制难度较大,边部容易产生边浪,因此需要控制及稳定平整机前后张力,前张力控制在70~100KN,后张力控制在80~110KN,后前张力差控制在10KN以内。控制平整机轧制力,主要是为了消除产品的屈服平台,特别是对于带钢厚度≤1.0mm的产品,当带钢平整延伸率达到1.5~2.0%时,板形控制非常差,需要适当的降低平整延伸率时,此时需要保证平整轧制力达到要求值。
本发明与现有技术相比,本发明不仅带钢宽度≥1800mm,且生产工艺稳定,合格率由现在的40%可达到80%以上,抗拉强度≥360MPa,使用性能满足用户需要。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述:
表1为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表;
表2为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。
本发明各实施例按照以下步骤生产
1)进行常规热轧并热轧板面凸度:板面凸度值控制在30~100μm,其中:当热轧板的厚度≤2.8mm时,板面凸度值控制不超过90μm;当热轧板的厚度>2.8至5mm时,板面凸度值控制不超过100μm;
2)进行酸洗:控制酸槽温度在70~90℃;
控制三个酸槽中的自由酸浓度如下:
1号酸槽不低于50g/l,2号酸槽不低于70g/l,3号酸槽不低于130g/l;酸洗速度控制在不超过180m/min;
3)采用五机架进行冷轧,并根据成品厚度细化组距及控制冷轧压下率:
当0.6mm<成品厚度≤0.7mm时,选择热轧原料厚度在2.2~≤2.4mm,冷轧总压下率控制在68~75%;
当0.7mm<成品厚度≤0.8mm时,选择热轧原料厚度在2.4~≤2.6mm,冷轧总压下率控制在67~73%;
当0.8mm<成品厚度≤0.9mm时,选择热轧原料厚度在2.7~≤2.9mm,冷轧总压下率控制在67~72%;
当0.9mm<成品厚度≤1.1mm时,选择热轧原料厚度在2.9~≤3.1mm,冷轧总压下率控制在62~71%;
当1.1mm<成品厚度≤1.4mm时,选择热轧原料厚度在3.4~≤3.6mm,冷轧总压下率控制在59~69%;
当1.4mm<成品厚度≤1.7mm时,选择热轧原料厚度在4.9~≤4.3mm,冷轧总压下率控制在59~67%;
当1.7mm<成品厚度≤2.0mm时,选择热轧原料厚度在4.1~≤5.1mm,冷轧总压下率控制在59~67%;
并控制乳化液温度在45~60℃,皂化值不低于170KOH/g;
控制各机架工作辊的凸度在:第1~4机架工作辊凸度为20~40μm,第5机架工作辊凸度不大于10μm且控制第5机架倾斜值不超过320μm,轧机出口带钢两侧的张力差绝对值≤5KN;
4)进行连续退火:在对经冷轧后的板宽≥1800mm的低合金高强钢进行退火之前,首先安排2~3卷宽度大于所要退火的低合金高强钢的宽度的DC01普碳钢卷,其宽度大于值不低于5mm;DC01钢和低合金高强钢采用相同的温度和速度,之后,进入对板宽≥1800mm的低合金高强钢进行连续退火;
各段工艺操作按照如下进行:
各段的退火温度控制如下:
均热段退火温度在775~795℃,
缓冷段的温度为630~660℃,
快冷段的温度为400~430℃,快冷速率达到30℃/s以上,
过时效段的温度为360~400℃,
终冷段的温度为170~180℃;
根据带钢厚度控制退火速度:
带钢厚度>0.6至1.0mm时,退火速度控制在160~220m/min;
带钢厚度>1.0至2.0mm时,退火速度控制在130~180m/min;
控制各段的张力:
加热段:
第一加热段及第二加热段张力控制在10~15KN,并控制炉辊凸度在0.25~0.35mm;
第三加热段张力控制在8~12KN;
均热段:
该段张力控制在6~10KN;
缓冷段及快冷段:
该二段张力均控制在13~18KN;
过时效段及终冷段:
该二段张力均控制在8~13KN;
5)进行平整,采用恒定流量的湿平整模式,使用中间辊串辊,平整延伸率控制在1.5~2.0%;
控制平整机轧制力:
当带钢厚度>1.0mm时,平整轧制力不低于5000KN;
当带钢厚度≤1.0mm,平整轧制力不低于6500KN;
控制平整机前后张力:
平整机前张力控制在70~100KN,平整机后张力控制在80~110KN,后前张力差控制在10KN以内。
表1本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表
续表1
表2本发明各实施例及对比例性能检测情况列表
从表2可以看出,实施例1-7,本发明权利要求范围内的超宽幅低合金高强钢,不仅能够顺利、高质量的通板和生产,而且表面质量和力学性能均满足要求,性能指标符合HC300LA钢的技术指标。实施例1-7整体产品的合格率达到87%。对比例1由于轧机出口带钢张力差大导致带钢在退火炉内跑偏,机组采取紧急降速措施,造成带钢表面严重擦伤等表面质量缺陷,同时冷却速率较低,造成产品性能不符。对比例2由于平整延伸率低,而且平整轧制力低于6500KN,造成带钢存在屈服平台,冲压过程中容易产生滑移线,影响客户使用。
本具体实施方式仅为最佳例举,并非对本发明技术方案的限制性实施。
Claims (2)
1.一种生产板宽≥1800mm的低合金高强钢的方法,其特征在于步骤如下:
1)进行常规热轧并热轧板面凸度:板面凸度值控制在30~100μm,其中:当热轧板的厚度≤2.8mm时,板面凸度值控制不超过90μm;当热轧板的厚度>2.8至5mm时,板面凸度值控制不超过100μm;
2)进行酸洗:控制酸槽温度在70~90℃;
控制三个酸槽中的自由酸浓度如下:
1号酸槽不低于50g/l,2号酸槽不低于70g/l,3号酸槽不低于130g/l;酸洗速度控制在不超过180m/min;
3)采用五机架进行冷轧,并根据成品厚度细化组距及控制冷轧压下率:
当0.6mm<成品厚度≤0.7mm时,选择热轧原料厚度在2.2~≤2.4mm,冷轧总压下率控制在68~75%;
当0.7mm<成品厚度≤0.8mm时,选择热轧原料厚度在2.4~≤2.6mm,冷轧总压下率控制在67~73%;
当0.8mm<成品厚度≤0.9mm时,选择热轧原料厚度在2.7~≤2.9mm ,冷轧总压下率控制在67~72%;
当0.9mm<成品厚度≤1.1mm时,选择热轧原料厚度在2.9~≤3.1mm ,冷轧总压下率控制在62~71%;
当1.1mm<成品厚度≤1.4mm时,选择热轧原料厚度在3.4~≤3.6mm ,冷轧总压下率控制在59~69%;
当1.4mm<成品厚度≤1.7mm时,选择热轧原料厚度在4.9~≤4.3mm ,冷轧总压下率控制在59~67%;
当1.7mm<成品厚度≤2.0mm时,选择热轧原料厚度在4.1~≤5.1mm ,冷轧总压下率控制在59~67%;
并控制乳化液温度在45~60℃,皂化值不低于170KOH/g;
控制各机架工作辊的凸度在:第1~4机架工作辊凸度为20~40μm,第5机架工作辊凸度不大于10μm且控制第5机架倾斜值不超过320μm,轧机出口带钢两侧的张力差绝对值≤5KN;
4)进行连续退火:在对经冷轧后的板宽≥1800mm的低合金高强钢进行退火之前,首先安排2~3卷宽度大于所要退火的低合金高强钢的宽度的DC01普碳钢卷,其宽度大于值不低于5mm;DC01钢和低合金高强钢采用相同的温度和速度,之后,进入对板宽≥1800mm的低合金高强钢进行连续退火;
各段工艺操作按照如下进行:
各段的退火温度控制如下:
均热段退火温度在775~795℃,
缓冷段的温度为630~660℃,
快冷段的温度为400~430℃,快冷速率达到30℃/s以上,
过时效段的温度为360~400℃,
终冷段的温度为170~180℃;
根据带钢厚度控制退火速度:
带钢厚度>0.6至1.0mm时,退火速度控制在160~220m/min;
带钢厚度>1.0至2.0mm时,退火速度控制在130~180m/min;
控制各段的张力:
加热段:
第一加热段及第二加热段张力控制在10~15KN,并控制炉辊凸度在0.25~0.35mm;
第三加热段张力控制在8~12KN;
均热段:
该段张力控制在6~10KN;
缓冷段及快冷段:
该二段张力均控制在13~18KN;
过时效段及终冷段:
该二段张力均控制在8~13KN;
5)进行平整,采用恒定流量的湿平整模式,使用中间辊串辊,平整延伸率控制在1.5~2.0%;
控制平整机轧制力:
当带钢厚度>1.0mm时,平整轧制力不低于5000KN;
当带钢厚度≤1.0mm,平整轧制力不低于6500KN;
控制平整机前后张力:
平整机前张力控制在70~100KN,平整机后张力控制在80~110KN,后前张力差控制
在10KN以内。
2.如权利要求1所述的一种生产板宽≥1800mm的低合金高强钢的方法,其特征在于:在连续退火期间,当机组出现异常需要降速时,加热炉采用阶梯降速方式,即速度逐级降低,且单次降速不超过20m/min,同时最小运行速度控制在不低于60m/min。
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