CN115896684A - 一种在铜合金表面渗硅的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在铜合金表面渗硅的方法，包括如下步骤：对待处理铜合金进行喷丸处理；其中，喷丸处理所用的喷丸由直径为5mm的第一钨球、直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球、直径为2mm的第四钨球组成；喷丸处理的时间为1‑3h；将处理后的铜合金置于装载舟中，并在装载舟中填充渗硅剂，使得铜合金被渗硅剂完全覆盖；再将所述装载舟放入气氛炉中，向气氛炉内持续地通入硅烷和氢气的混合气体，升温至380‑420℃后，保温5‑8h，冷却出炉，即可。本发明的方法可有效提升铜合金的耐磨性能，提升铜合金的使用寿命，而且本发明的渗硅过程可在低温条件下进行，无需担心渗硅的同时导致铜合金退火软化。
Description
技术领域
本发明涉及一种在铜合金表面渗硅的方法，属于合金材料制造技术领域。
背景技术
铜及其合金是工程领域应用广泛的一种基础有色金属材料。高导电率和导热率、良好的耐疲劳及摩擦磨损性能、易于成形及机加工以及在一定条件下有良好的耐蚀性，在电气仪表器件、化工、造船、航空、机械等许多部门得到广泛应用。
铜合金作为轴承使用非常广泛，工作时通常是跟合金钢轴互为摩擦偶对磨。但与合金钢相比，铜合金存在强度低、硬度低、抗氧化性差、耐磨性偏低等不足，使其使用寿命受到限制。根据经验，摩擦件的硬度越高则耐磨能力越强，故提高铜合金的工作面硬度是提高铜轴承耐磨性与使用寿命的一个可靠途径。为改善铜合金轴承的上述不足与缺陷，科研工作者想了很多办法改善。采用镀层处理的方法，如电镀、热浸镀或化学镀都能改善其表面性能，只是效果并不理想且存在着能耗大、环境污染等诸多问题。铜合金表面渗硅是一个对表面进行改性的好方法，研究成果不少。硅本身性硬，同时也是铜的一个强化元素，铜合金表面渗硅，可以实现从表面到里层的硬度由硬到较硬的梯度变化。这种梯度结构，有利于提高铜轴承摩擦工作面的耐磨能力，又能提高其与基体的结合强度，使其整体寿命提高。铜合金表面渗硅有多种方法：有的采用固体法进行表面渗硅[1-3]，有的采用气体法进行表面渗硅[4,5]。对铜合金进行渗硅既可以提高铜合金的耐磨性，又降低铜合金的表面摩擦系数，提高铜合金的使用寿命，是一种提高铜轴承使用寿命的有效工艺，具有工程推广价值[6]。
尽管表面渗硅后铜轴承的使用寿命有了大的提高，但目前的渗硅工艺，无论是固体法还是气体法，其渗硅温度通常在750℃左右(温度范围为600～900℃)。而600℃以上渗硅时一般铜合金都已完成完全退火软化，也就是铜轴承已完全退火软化。铜基材的退火软化会降低铜轴承的承载能力，对铜轴承的使用寿命亦不利。也就是说目前的渗硅工艺还存在着很大的改进空间，一方面需要提高渗硅的质量，以提高耐磨能力，提高铜轴承的使用寿命；另一方面需要提高基体的硬度与强度，提高其使用寿命，同时还可应用于重载使用场景，扩大铜轴承的应用范围。
参考文献
1、李晓静，高永亮，郝瑞，等.工业纯铜二氧化硅渗硅层耐蚀性研究[J].兵器材料科学与工程，2016，39(1)：5-9。
2、马壮，安亚君，杨杰，等.煤矸石渗硅层制备工艺及耐磨性研究[J].非金属矿,2014，37(3)：81-83。
3、赵斌，李晓静，乌仁娜，等.工业纯铜渗硅层冲蚀磨损性研究[J].金属热处理，2015，40(6)：45-48。
4、甘正浩，毛志远，沈复初，等.铜的气体表面渗硅新工艺研究[J].材料科学与工程，1996，14(4)：38-42。
5、沈复初，毛志远，郦剑，等.铜表面气体渗硅涂层的抗氧化性能研究[J].腐蚀科学与防护技术，1997，9(3)：205-209。
6、程军，朱建.铜合金渗硅层耐磨性及工艺控制[J].华东理工大学学报，1998，24(6)：710-716。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种在铜合金表面渗硅的方法，以获得耐磨性能优异、承载能力强的铜合金。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种在铜合金表面渗硅的方法，包括如下步骤：
S1、对待处理铜合金进行喷丸处理；
其中，喷丸处理所用的喷丸由直径为5mm的第一钨球、直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球、直径为2mm的第四钨球组成，第一钨球在喷丸中的占比为10-20wt％，第二钨球在喷丸中的占比为30-40wt％，第三钨球在喷丸中的占比为30-40wt％，第四钨球在喷丸中的占比为10-20wt％，；喷丸处理的时间为1-3h；所述待处理铜合金中含有镍和硅；
S2、将S1处理后的铜合金置于装载舟中，并在装载舟中填充渗硅剂，使得铜合金被渗硅剂完全覆盖，优选地，铜合金上方的渗硅剂的厚度为2-4mm；再将所述装载舟放入气氛炉中，向气氛炉内持续地通入硅烷和氢气的混合气体，优选地，保持炉内压力为微正压(高于大气压力200-400Pa)以保证铜合金表面不断有新鲜的混合气体流过且无空气进入炉内，升温至380-420℃后，保温5-8h，冷却出炉，即可。
进一步地，S1中，第一钨球在喷丸中的占比为13-17wt％，第二钨球在喷丸中的占比为33-37wt％，第三钨球在喷丸中的占比为33-37wt％，第四钨球在喷丸中的占比为13-17wt％。
可选地，所述装载舟为石墨舟或刚玉舟。
进一步地，S2中，将所述装载舟放入气氛炉中，先向气氛炉内充入氮气，以将气氛炉内的空气排出，再向气氛炉内通入硅烷和氢气的混合气体
进一步地，S2中，所述混合气体中，硅烷和氢气的体积比为1:1-2。
进一步地，S2中，升温速率为1-3℃/min。
进一步地，S2中，所述渗硅剂包括硅源、催渗剂、防烧结剂和填充剂，优选地，硅源、催渗剂、防烧结剂和填充剂的质量比为65-75：3-8：5-15：10-20。
进一步地，所述硅源由硅粉和硅铁粉按40-60：40-60的质量比混合而成；所述催渗剂由煤矸石粉和铝粉按30-40：60-70的质量比混合而成，防烧结剂由石墨粉、石灰粉、镁砂粉按30-38：30-36：30-36的质量比混合而成；填充剂由珍珠岩粉、石英粉、碳化硅粉按30-38：30-36：30-36的质量比混合而成。
进一步地，S2中，所述渗硅剂的平均粒径D50为45-74μm。
进一步地，S2中，升温至390-410℃，优选地，升温至395-405℃。
可选地，所述气氛炉为可密闭的管式炉中或箱式炉。
进一步地，所述铜合金中，Ni的含量为5-15wt％，更进一步地，Si的含量为0.1-0.3wt％。
可选地，所述铜合金为Cu-10Ni-0.2Si合金。
本发明通过在相对低温的条件下进行气/固共渗硅工艺，不仅保持表面渗硅铜合金的基材硬度、强度，还能产生时效硬度效应使其硬度、强度都明显提高，渗硅层的组成与结构更为合理，进一步提高渗硅铜合金的承载能力与耐磨性能，应用于相关铜轴承等工件的表面处理，可将铜轴承等工件的使用寿命极大地提高，且可用于重载使用场景。
本发明所用的喷丸为金属钨球，钨的密度达19.35g/cm3，比钢的密度7.85g/cm3高得多，在喷丸时能使表面变形层要厚得多，能获得约1mm的变形层。使用本发明的特定的钨球配比能使变形层非常均匀地呈现梯度变化，即变形程度从表及里越来越小。另一方面，特定的钨球配比能使变形层储能更充分，晶粒微米化甚至纳米化，有利于渗硅时降低硅原子的扩散激活能，也有利于硅原子扩散与迁移。均匀的梯度变形有助于使得后续渗硅形成的渗硅层呈现明显的梯度变化，这种梯度结构，能保持硬而耐磨的渗硅层与较软的支撑中心部位的良好连接，松弛甚至消除应力。而且，铜合金中，固溶于铜中的镍，在渗硅的过程中，正好是铜-镍-硅合金的时效处理过程，硅原子在变形储能的活化能和亚晶界能的共同作用下，与镍原子很容易生成镍硅金属间化合物。这些金属间化合物颗粒跟铜镍硅合金时效处理的生成机理有所不同，在渗硅处理时生成的镍硅金属间化合物颗粒是硅原子进入合金中再原位合成的。而铜镍硅合金时效处理时生成的金属间化合物颗粒，是合金中过饱和固溶的镍和硅原子在时效时析出而原位生成的。它们的生成路径完全不同，基体析出的镍硅金属间化合物是弥散分布的，而渗硅层原位生成的镍硅金属间化合物主要位于晶界，位于晶界处的镍硅金属间化合物强烈地阻碍位错运动，对晶界强化有显著的加强效应，可获得比弥散分布的镍硅金属间化合物更好的强化效果，有效提升渗硅层硬度。使这些金属间化合物硬质颗粒相生成的过程，即渗硅工艺，同时也会产生时效硬化强化效果。在不同的位置，它的强化硬化机理有所不同。在表面渗硅层，渗硅复合混合钨球喷丸变形、晶粒细化，和基体铜合金的时效，会产生3个强化机理，1)基体铜合金时效时产生的镍硅金属间化合物沉淀强化，2)渗硅层原位生成的镍硅金属间化合物晶界强化，3)渗硅层在渗硅之前的形变强化，使渗硅层的硬度提高更为明显；通过混合钨球喷丸处理，铜合金的表面产生了强烈的变形、晶粒细化，为渗硅过程提供了充足的激活能，有助于渗硅温度大为降低且取得良好效果。基体铜镍硅合金，在渗硅的过程中，会产生时效硬化效应，这是其它铜合金如H60黄铜或白铜等不可能达到的效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明的方法可有效提升铜轴承工作表层的耐磨性能，提升铜合金的使用寿命。
(2)本发明的方法可有效提升铜轴承基体的强度，提高使用寿命，同时还提高其承载能力，可应用于重载场景，扩大其使用范围。
(3)本发明的渗硅过程可在低温条件下进行，渗硅的同时不仅不会导致基体铜合金退火软化，反而会产生硬化效应，使得铜合金基体本身得到硬化。
(4)本发明的工艺过程简单高效，利用现有设备及渗硅技术即可完成，成本较低，故易于实现，能工业规模化推广应用。
具体实施方式
以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本实施例中，在铜合金表面渗硅的方法如下：
(1)分别对Cu-10Ni-0.2Si材质的铜合金环和Cu-10Ni-0.2Si材质的铜板进行表面喷丸处理2h；
其中，喷丸处理所用的喷丸由直径为5mm的第一钨球、直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球、直径为2mm的第四钨球组成，第一钨球在喷丸中的占比为15wt％，第二钨球在喷丸中的占比为35wt％，第三钨球在喷丸中的占比为35wt％，第四钨球在喷丸中的占比为15wt％喷丸；
(2)将步骤1处理后的工件(即铜合金环和铜板)放入刚玉舟中，并在装载舟中填充渗硅剂，使得铜合金被厚度为3mm的渗硅剂完全覆盖；再将所述装载舟放入可密闭的箱式炉中，将密闭的箱式炉的炉膛内充入氮气，待空气被氮气排除后，再向箱式炉内持续地通入硅烷和氢气的混合气体，保持炉内压力为微正压(高于大气压力300Pa)以保证铜合金表面不断有新鲜的混合气体流过且无空气进入炉内，并在出口处点火。通电升温，以1.5℃/min的速率升温至380℃后，保温5h，随炉冷却至室温后，出炉，即可；
其中，所述混合气体中，硅烷和氢气的体积比为1:1.5；
所述渗硅剂由硅源、催渗剂、防烧结剂和填充剂按75：10：15的质量比组成。所述硅源由硅粉40wt％和硅铁粉60wt％混合而成；所述催渗剂由煤矸石粉和铝粉按35：65的质量比混合而成，防烧结剂由石墨粉、石灰粉、镁砂粉按34：33：33的质量比混合而成；填充剂由珍珠岩粉、石英粉、碳化硅粉按34：33：33的质量比混合而成。所述渗硅剂的平均粒径D50为50μm。
从铜合金环上取样进行摩擦磨损实验，环状对偶摩擦磨损实验在MMW-1A型试验机上完成，实验条件为干摩擦条件。其中，铜合金环的内径为25±0.02mm，外径为28±0.02mm，高度为5±0.02mm。
从铜板上取样并用美国WilsonRB2000全自动洛氏硬度计进行硬度检测，从垂直于铜板表面的横截面上表面至中心部位不同位置打显微硬度。
实施例2-9
重复实施例1，区别仅在于：表1、表2所示不同。
对比例1-15
重复实施例1，区别仅在于：表1、表2所示不同。
各实施例和对比例的硬度检测结果见表1，干摩擦磨损实验结果见表2，其中，各表中的实验数据均为20个样品的相关实验数据的平均值。
表1Cu-10Ni-0.2Si铜板经渗硅处理后断面不同位置的硬度
表1中：-表示未操作
(1)表示喷丸处理所用的喷丸由直径为5mm的第一钨球、直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球、直径为2mm的第四钨球组成，第一钨球在喷丸中的占比为15wt％，第二钨球在喷丸中的占比为35wt％，第三钨球在喷丸中的占比为35wt％，第四钨球在喷丸中的占比为15wt％喷丸；
(2)表示喷丸处理所用的喷丸由直径为5mm的第一钨球、直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球、直径为2mm的第四钨球组成，第一钨球在喷丸中的占比为20wt％，第二钨球在喷丸中的占比为35wt％，第三钨球在喷丸中的占比为30wt％，第四钨球在喷丸中的占比为15wt％喷丸；
(3)表示喷丸处理所用的喷丸由直径为5mm的第一钨球、直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球、直径为2mm的第四钨球组成，第一钨球在喷丸中的占比为15wt％，第二钨球在喷丸中的占比为30wt％，第三钨球在喷丸中的占比为35wt％，第四钨球在喷丸中的占比为20wt％喷丸；
(4)表示将钨球改为钢球(不锈钢材质的钢球)，其他条件不变。
(5)表示喷丸处理所用的喷丸由直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球、直径为2mm的第四钨球组成，第二钨球、第三钨球、第四钨球的质量比为35:35:15；
(6)表示喷丸处理所用的喷丸由直径为5mm的第一钨球、直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球组成，第一钨球、第二钨球、第三钨球的质量比为15:35:35。
(7)表示铜合金环和铜板的材质均为H60黄铜。
(8)表示喷丸处理所用的喷丸由直径为5mm的第一钨球、直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球、直径为2mm的第四钨球组成，第一钨球在喷丸中的占比为8wt％，第二钨球在喷丸中的占比为42wt％，第三钨球在喷丸中的占比为42wt％，第四钨球在喷丸中的占比为8wt％喷丸。
(9)表示喷丸处理所用的喷丸由直径为5mm的第一钨球、直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球、直径为2mm的第四钨球组成，第一钨球在喷丸中的占比为22wt％，第二钨球在喷丸中的占比为28wt％，第三钨球在喷丸中的占比为28wt％，第四钨球在喷丸中的占比为22wt％喷丸。
表2Cu-10Ni-0.2Si铜合金环经渗硅处理前后的干摩擦磨损实验结果
表2中：-表示未操作
(1)表示喷丸处理所用的喷丸由直径为5mm的第一钨球、直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球、直径为2mm的第四钨球组成，第一钨球在喷丸中的占比为15wt％，第二钨球在喷丸中的占比为35wt％，第三钨球在喷丸中的占比为35wt％，第四钨球在喷丸中的占比为15wt％喷丸；
(2)表示喷丸处理所用的喷丸由直径为5mm的第一钨球、直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球、直径为2mm的第四钨球组成，第一钨球在喷丸中的占比为20wt％，第二钨球在喷丸中的占比为35wt％，第三钨球在喷丸中的占比为30wt％，第四钨球在喷丸中的占比为15wt％喷丸；
(3)表示喷丸处理所用的喷丸由直径为5mm的第一钨球、直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球、直径为2mm的第四钨球组成，第一钨球在喷丸中的占比为15wt％，第二钨球在喷丸中的占比为30wt％，第三钨球在喷丸中的占比为35wt％，第四钨球在喷丸中的占比为20wt％喷丸；
(4)表示将钨球改为钢球(不锈钢材质的钢球)，其他条件不变。
(5)表示喷丸处理所用的喷丸由直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球、直径为2mm的第四钨球组成，第二钨球、第三钨球、第四钨球的质量比为35:35:15；
(6)表示喷丸处理所用的喷丸由直径为5mm的第一钨球、直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球组成，第一钨球、第二钨球、第三钨球的质量比为15：35:35。
(7)表示铜轴承和铜板的材质均为H60黄铜。
(8)表示喷丸处理所用的喷丸由直径为5mm的第一钨球、直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球、直径为2mm的第四钨球组成，第一钨球在喷丸中的占比为8wt％，第二钨球在喷丸中的占比为42wt％，第三钨球在喷丸中的占比为42wt％，第四钨球在喷丸中的占比为8wt％喷丸。
(9)表示喷丸处理所用的喷丸由直径为5mm的第一钨球、直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球、直径为2mm的第四钨球组成，第一钨球在喷丸中的占比为22wt％，第二钨球在喷丸中的占比为28wt％，第三钨球在喷丸中的占比为28wt％，第四钨球在喷丸中的占比为22wt％喷丸。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (9)
1.一种在铜合金表面渗硅的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对待处理铜合金进行喷丸处理；
其中，喷丸处理所用的喷丸由直径为5mm的第一钨球、直径为4mm的第二钨球、直径为3mm的第三钨球、直径为2mm的第四钨球组成，第一钨球在喷丸中的占比为10-20wt％，第二钨球在喷丸中的占比为30-40wt％，第三钨球在喷丸中的占比为30-40wt％，第四钨球在喷丸中的占比为10-20wt％；喷丸处理的时间为1-3h；所述待处理铜合金中含有镍和硅；
S2、将S1处理后的铜合金置于装载舟中，并在装载舟中填充渗硅剂，使得铜合金被渗硅剂完全覆盖；再将所述装载舟放入气氛炉中，向气氛炉内持续地通入硅烷和氢气的混合气体，升温至380-420℃后，保温5-8h，冷却出炉，即可。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中，第一钨球在喷丸中的占比为13-17wt％，第二钨球在喷丸中的占比为33-37wt％，第三钨球在喷丸中的占比为33-37wt％，第四钨球在喷丸中的占比为13-17wt％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中，所述混合气体中，硅烷和氢气的体积比为1:1-2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中，升温速率为1-3℃/min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中，所述渗硅剂包括硅源、催渗剂、防烧结剂和填充剂，优选地，硅源、催渗剂、防烧结剂和填充剂的质量比为65-75：3-8：5-15：10-20。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述硅源由硅粉和硅铁粉按40-60：40-60的质量比混合而成；所述催渗剂由煤矸石粉和铝粉按30-40：60-70的质量比混合而成，防烧结剂由石墨粉、石灰粉、镁砂粉按30-38：30-36：30-36的质量比混合而成；填充剂由珍珠岩粉、石英粉、碳化硅粉按30-38：30-36：30-36的质量比混合而成。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中，所述渗硅剂的平均粒径D50为45-74μm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述铜合金中，Ni的含量为5-15wt％。
9.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述铜合金中，Si的含量为0.1-0.3wt％。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB512144A (en) * | 1937-11-25 | 1939-08-30 | Harry K Ihrig | Improvements in or relating to the impregnation of metals with silicon |
| SE8100875L (sv) * | 1980-02-11 | 1981-08-12 | United Technologies Corp | Varmkorrosionsbestendiga beleggningar |
| CN86108935A (zh) * | 1985-12-11 | 1987-07-29 | 气体产品与化学公司 | 在金属制件上制备硅扩散涂层的方法 |
| CN1050571A (zh) * | 1989-09-28 | 1991-04-10 | 本钢建筑材料金属加工厂 | 在铜基体上涂、渗金属的方法 |
| DE10143015A1 (de) * | 2001-09-03 | 2003-03-27 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes |
| CN110372389A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-10-25 | 湖南博望碳陶有限公司 | 一种碳陶汽车刹车盘的制备方法 |
| WO2020030880A1 (fr) * | 2018-08-07 | 2020-02-13 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Revetement pour piece en alliage refractaire |
-
2022
- 2022-11-25 CN CN202211488637.0A patent/CN115896684A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB512144A (en) * | 1937-11-25 | 1939-08-30 | Harry K Ihrig | Improvements in or relating to the impregnation of metals with silicon |
| SE8100875L (sv) * | 1980-02-11 | 1981-08-12 | United Technologies Corp | Varmkorrosionsbestendiga beleggningar |
| CN86108935A (zh) * | 1985-12-11 | 1987-07-29 | 气体产品与化学公司 | 在金属制件上制备硅扩散涂层的方法 |
| CN1050571A (zh) * | 1989-09-28 | 1991-04-10 | 本钢建筑材料金属加工厂 | 在铜基体上涂、渗金属的方法 |
| DE10143015A1 (de) * | 2001-09-03 | 2003-03-27 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes |
| WO2020030880A1 (fr) * | 2018-08-07 | 2020-02-13 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Revetement pour piece en alliage refractaire |
| CN110372389A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-10-25 | 湖南博望碳陶有限公司 | 一种碳陶汽车刹车盘的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 沈复初等: "铜在含硅气氛中表面改性的化学热处理研究", 金属热处理学报, no. 04, 25 December 1996 (1996-12-25), pages 42 - 46 * |
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