DE1061488B - Glass, in particular for use in the manufacture of glass fibers in centrifugal machines - Google Patents

Glass, in particular for use in the manufacture of glass fibers in centrifugal machines

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DE1061488B
DE1061488B DES49335A DES0049335A DE1061488B DE 1061488 B DE1061488 B DE 1061488B DE S49335 A DES49335 A DE S49335A DE S0049335 A DES0049335 A DE S0049335A DE 1061488 B DE1061488 B DE 1061488B
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Stephane De Lajarte
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Compagnie de Saint Gobain SA
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00—Fibre or filament compositions

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Description

Glas, insbesondere zur Verwendung für die Herstellung von Glasfasern in Schleudermaschinen Die Erfindung bezieht sich auf ein Glas mit einem Gehalt an Si 02, B2 03, A12 03, Ca 0, Mg O, Ba 0 und Alkalioxyden, das hauptsächlich für die Herstellung von Glasfasern in Schleudermaschinen bestimmt ist, d. h. in Maschinen, bei denen die geschmolzene Glasmasse aus mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Behältern durch in deren Umfangswand vorgesehene Löcher unter der Wirkung der Zentrifugalkraft ausgeschleudert wird.Glass, in particular for use in the manufacture of glass fibers in centrifugal machines The invention relates to a glass with a content of Si 02, B2 03, A12 03, Ca 0, Mg O, Ba 0 and alkali oxides, which are mainly used for the Production of glass fibers in centrifugal machines is intended, d. H. in machines, in which the molten glass mass is obtained from containers rotating at high speed through holes provided in their peripheral wall under the effect of centrifugal force is ejected.

Durch eingehende Untersuchungen ist es gelungen, ein die angegebenen Komponenten besitzendes, verhältnismäßig billiges Glas zu schaffen, das für den vorgesehenen Zweck besonders wertvolle Eigenschaften besitzt, die nachstehend noch des nähern erläutert werden.In-depth research has made it possible to establish the specified To create component-owning, relatively cheap glass that is suitable for the intended purpose has particularly valuable properties, the following are explained in more detail.

Bei dem Glas gemäß der Erfindung beträgt der Gehalt an Si O, 55 bis 68 Gewichtsprozent, der Gehalt an B,0, weniger als 5 Gewichtsprozent, der Gehalt an Alp 03 3 bis 9 Gewichtsprozent, der Gehalt an CaO 7 bis 10 Gewichtsprozent, der Gehalt an MgO 2 bis 5 Gewichtsprozent und der Gehalt an Alkalioxyden 11 bis 14 Gewichtsprozent, wobei folgende Verhältnisse einzuhalten sind: SiO2 -E- B203 + A1203 = 67 bis 72 Gewichtsprozent, Ca0/Si02 < 0,16 und MgO/CaO = 0,3 bis 0,5.In the glass according to the invention, the Si content is 0.55 to 68 percent by weight, the B.0 content is less than 5 percent by weight, the Alp 03 content is 3 to 9 percent by weight, the CaO content is 7 to 10 percent by weight, the Content of MgO 2 to 5 percent by weight and the content of alkali oxides 11 to 14 percent by weight, whereby the following ratios must be observed: SiO2 -E- B203 + A1203 = 67 to 72 percent by weight, Ca0 / Si02 <0.16 and MgO / CaO = 0, 3 to 0.5.

Für das Glas wird vorteilhaft ein Gehalt an Ba0 von 1 bis 3 Gewichtsprozent gewählt.A Ba0 content of 1 to 3 percent by weight is advantageous for the glass chosen.

Die Gläser gemäß der Erfindung besitzen die folgenden Eigenschaften Ihre maximale Entglasungsgeschwindigkeit beträgt höchstens 2 Mikron/Minute. Bekanntlich entspricht diese Geschwindigkeit der größten Kristallwachstumsgeschwindigkeit, welche Geschwindigkeit bei einer bestimmten Temperatur für jedes Glas festgestellt wurde und durch die Temperatur der maximalen Entglasung bestimmt ist.The glasses according to the invention have the following properties Their maximum devitrification speed is at most 2 microns / minute. As is well known this speed corresponds to the greatest crystal growth speed, which Speed at a certain temperature was determined for each glass and is determined by the temperature of maximum devitrification.

Die einer Viskosität von 1000 Poisen entsprechende Temperatur liegt zwischen 1000 und 1200°C.The temperature corresponding to a viscosity of 1000 poises is between 1000 and 1200 ° C.

Ihre Angreifbarkeit durch Wasser, gemessen nach den von der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft aufgestellten Regeln, ist höchstens 10 mg.Their vulnerability to water, measured by that of the Germans Rules established by the Glass Technology Society is a maximum of 10 mg.

Die Angreifbarkeit durch Wasser wird gemessen, indem man 4 cm3 Glas in Form eines durch ein Sieb von 45 bis 50 gehenden Pulvers nimmt, dieses 5 Stunden lang bei 100'C in einer Menge von auf 100 cm3 gehaltenem Wasser erhitzt, die wäßrige Lösung filtert und bis zur Austrocknung verdampft und darauf den Rückstand bis 150°C nachtrocknet, der schließlich gewogen wird. Das Ergebnis, ausgedrückt in Milligramm Rückstand für 100 cm3 Wasser, gibt das Maß für die Angreifbarkeit durch Wasser.The vulnerability to water is measured by taking 4 cm3 of glass in the form of a powder that passes through a 45 to 50 sieve, heating this for 5 hours at 100 ° C. in an amount of water kept to 100 cm3, filtering the aqueous solution and evaporated to dryness and then the residue dries to 150 ° C, which is finally weighed. The result, expressed in milligrams of residue for 100 cm3 of water, gives the measure of the vulnerability to water.

Die Eignung der Gläser gemäß der Erfindung für die Herstellung von Fasern in den erwähnten Schleudermaschinen liegt vor allem darin, daß sie für ihre Umwandlung zu Fasern nur eine niedrige Temperatur benötigen und ihre Entglasungsgeschwindigkeit bei der Zerfaserungstemperatur Null oder praktisch Null ist. Die Gläser sind auch geeignet zur Herstellung von gegossenen oder gepreßten Gegenständen, die eine geringe Angreifbarkeit durch Wasser besitzen sollen.The suitability of the glasses according to the invention for the production of Fibers in the mentioned centrifugal machines is mainly due to the fact that they are for their Conversion to fibers only require a low temperature and their devitrification speed is zero or practically zero at the defibration temperature. The glasses are too suitable for the manufacture of cast or pressed objects that have a low Should be vulnerable to water attack.

Es wurde festgestellt, daß ein Gehalt an Borsäureanhydrid zwischen 3 und 5 Gewichtsprozent, insbesondere zwischen 4,3 und 4,6 Gewichtsprozent, besonders günstig war. Durch einen solchen Gehalt läßt sich ein Glas erhalten, das unter Begrenzung der Neigung zur Entglasung eine zufriedenstellende Viskosität in dem für das Ausziehen zu Fasern in Frage kommenden Temperaturbereich besitzt.It was found that a boric anhydride content between 3 and 5 percent by weight, in particular between 4.3 and 4.6 percent by weight, especially was cheap. With such a content, a glass can be obtained which is limited the tendency to devitrify a satisfactory viscosity in that for exhaustion temperature range in question for fibers.

Der Gehalt an Bariumoxyd (1 bis 3 Gewichtsprozent) ist günstig für eine Verringerung der Viskosität. Dieses Oxyd hat keinen nennenswerten Einfluß auf die Angreifbarkeit durch Wasser und übt eine günstige Wirkung hinsichtlich derVerringerung der Entglasungsgeschwindigkeit und der Senkung der oberen Entglasungsgrenze aus.The barium oxide content (1 to 3 percent by weight) is beneficial for a decrease in viscosity. This oxide has no appreciable influence on vulnerability to water and has a beneficial effect of reducing the devitrification speed and the lowering of the upper devitrification limit.

Gegebenenfalls können die Gläser gemäß der Erfindung einen geringen Zusatz an Fluor (im allgemeinen unter 4 Gewichtsprozent) enthalten, um die Aufrechterhaltung der Temperatur zu erleichtern, die der Viskosität von 1000 Poisen in dem oben angegebenen Temperaturintervall von 1000 bis 1200°C entspricht.Optionally, the glasses according to the invention can have a small one Added fluorine (generally below 4 percent by weight) included to maintain the temperature to facilitate that of the viscosity of 1000 poises in the above Temperature range from 1000 to 1200 ° C.

Andere zur Herstellung von Glasfasern bestimmte bekannte Gläser haben die vorangeführten für diesen Zweck günstigen Eigenschaften nicht. So unterscheiden sich bekannte Gläser dieser Art von den Gläsern gemäß der Erfindung wesentlich dadurch, daL3 bei ihnen der Gehalt an CaO + MgO 15 bis 20 Gewichtsprozent beträgt, während bei den Gläsern gemäß der Erfindung der Gehalt an CaO innerhalb von 7 bis 10 Gewichtsprozent und an MgO innerhalb von 2 bis 5` Gewichtsprozent liegt, der Gesamtgehalt an Ca 0 -E- Mg 0 bei letzteren also innerhalb der Grenzen zwischen 9 und 15 % bleibt. Der hohe Gehalt der bekannten Gläser an CaO + MgO bedingt eine sehr hohe Entglasungstemperatur und -geschwindigkeit, was für die Zerfaserung der Masse in Schleudermaschinen sehr ungünstig ist. Außerdem enthalten die besprochenen bekannten Gläser kein Ba0, und kein Al2O3. Der gemäß der Erfindung vorgesehene Zusatz von Ba0, obschon unter 3 Gewichtsprozent liegend, hat die Wirkung, daß dadurch die obere Grenze der Entglasungsgeschwindigkeit des Glases sehr beträchtlich herabgesetzt wird. Dazu wird bei einem Ersatz des CaO durch BaO die Viskosität des Glases verringert. Dadurch, daß die Gläser der Erfindung wenigstens 3 Gewichtsprozent A1203 enthalten, werden sie gegen die Angreifbarkeit durch Wasser genügend widerstandsfähig gemacht. Die obere Grenze des A1203 von 9 % verhütet, daß ein zu viskoses Glas erhalten wird.Other known glasses designed for the manufacture of glass fibers have the above favorable properties for this purpose do not exist. So differentiate themselves known glasses of this type from the glasses according to the invention essentially because their CaO + MgO content is 15 to 20 percent by weight is, while in the glasses according to the invention, the content of CaO within from 7 to 10 percent by weight and MgO within 2 to 5 percent by weight, the total content of Ca 0 -E-Mg 0 in the latter is therefore within the limits between 9 and 15% remains. The high CaO + MgO content of the known glasses causes a very high devitrification temperature and speed, which is important for the defibering of the Mass in centrifugal machines is very unfavorable. Also contain the discussed known glasses no Ba0, and no Al2O3. The additive provided according to the invention of Ba0, although lying below 3 percent by weight, has the effect that the The upper limit of the rate of devitrification of the glass is reduced very considerably will. In addition, when the CaO is replaced by BaO, the viscosity of the glass is reduced. Because the glasses of the invention contain at least 3 percent by weight A1203, they are made sufficiently resistant to attack by water. The upper limit of the A1203 of 9% prevents the glass from being too viscous.

Nachstehend sindB eispiele vönGlaszusammensetzungen gemäß der Erfindung gewichtsmengenmäßig angegeben: I z I u Si02 ............... 55- bis 66 0% 55 bis 66 0/0 B20................ 3 bis 5 0% 4,3 bis 4,60% A1203. ..- .......... 3_ bis 9 0/0 3,5 bis 5 0/0 Fe203 .............. 0 bis 6 0/0 0 bis 1 0% CaO ............... 7 bis 9,50/0 9 bis 9,50/0 MgO ............... 2,8 bis 4,50% 3,7 bis 4 0/0 BaO ............... 0bis 3 0% 1 bis 2 0% Na20 + K20 ....... 11,5 bis 14 0% 11,5 bis 13 0/0 F .................. 0 bis 4 0% 0 bis 3 0/0 Im folgenden sind, alsnicht einschränkendauszulegendes Beispiel, die Analysen von Gläsern gemäß der Erfindung undihreCharakteristiken derAngreifbarkeit durch Wasser, der Entglasung und der Viskosität wiedergegeben. Si02 ................... 64,0 62,1 61,4 so, ................... 0,3 0,1 0,1 B203 .................. 4,5 4,6 4,5 A1203.................. 3,5 4,2 4,2 Fe203.................. 0,3 0,5 0,6 Mn 0 .................. - 0,1 0,1 CaO................... 9,0 9,4 9,2 Mg0 .................. 4,0 3,8 3,7 BaO ................... 1,7 1,7 1,7 Na20 .................. 12,1 10,6 11,6 K20 ................... 0,5 0,8 0,8 Fluor .................. - 3,0 3,0 Abzuziehender Sauerstoff - -1,3 =1,3 Angreifbarkeit durch Wasser ............... 7 mg 9 mg 9 mg Entglasung Obere Grenze ......... 1032°C 960°C 942'C Temperatur des Maximums ...... 942° C 900° C 842° C Höchstgeschwindigkeit in Mikron/Minute ... 1,5 0,9 0,9 Viskosität 10000 Poisen ..... . . 970° C 918° C 905'>C 1000 Poisen ........ - -1100°C 1060° C 1043° C Gegebenenfalls können die Gläser eine kleine Menge (unter 5%) Titan und/oder Zirkon enthalten; diese Menge wird im allgemeinen zwischen 3,5 und 4,5 0/0, vorzugsweise zwischen 4,0 und 4,2 0/0, gehalten. Dieser Zusatz setzt die Angreifbarkeit durch Wasser herunter, ohne die Eigenschaften des Glases hinsichtlich Viskosität und Entglasung zu ändern.The following are examples of glass compositions according to the invention by weight: I z I u Si02 ............... 55- to 66 0% 55 to 66 0/0 B20 ................ 3 to 5 0% 4.3 to 4.60% A1203. ..- .......... 3_ to 9 0/0 3.5 to 5 0/0 Fe203 .............. 0 to 6 0/0 0 to 1 0% CaO ............... 7 to 9.50 / 0 9 to 9.50 / 0 MgO ............... 2.8 to 4.50% 3.7 to 4 0/0 BaO ............... 0 to 3 0% 1 to 2 0% Na20 + K20 ....... 11.5 to 14 0% 11.5 to 13 0/0 F .................. 0 to 4 0% 0 to 3 0/0 In the following, by way of non-limiting example, the analyzes of glasses according to the invention and their characteristics of vulnerability to water, devitrification and viscosity are given. Si02 ................... 64.0 62.1 61.4 so, ................... 0.3 0.1 0.1 B203 .................. 4.5 4.6 4.5 A1203 .................. 3.5 4.2 4.2 Fe203 .................. 0.3 0.5 0.6 Mn 0 .................. - 0.1 0.1 CaO ................... 9.0 9.4 9.2 Mg0 .................. 4.0 3.8 3.7 BaO ................... 1.7 1.7 1.7 Na20 .................. 12.1 10.6 11.6 K20 ................... 0.5 0.8 0.8 Fluorine .................. - 3.0 3.0 Oxygen to be withdrawn - -1.3 = 1.3 Vulnerability through Water ............... 7 mg 9 mg 9 mg Devitrification Upper limit ......... 1032 ° C 960 ° C 942'C temperature of the maximum ...... 942 ° C 900 ° C 842 ° C Top speed in microns / minute ... 1.5 0.9 0.9 viscosity 10,000 poises ...... . 970 ° C 918 ° C 905 '> C 1000 poises ........ - -1100 ° C 1060 ° C 1043 ° C If necessary, the glasses can contain a small amount (less than 5%) of titanium and / or zirconium; this amount is generally kept between 3.5 and 4.5%, preferably between 4.0 and 4.2%. This addition reduces the vulnerability to attack by water without changing the properties of the glass with regard to viscosity and devitrification.

Solche Gläser können die folgenden Zusammensetzungen haben: Si02 ........................55 bis 66 0/0 B203........................ 3 bis 5 010 Zr02 + Ti02 ................ 3,5 bis 4,5% A1203 ....................... 3,5 bis 5 0% Fe203 ....................... 0 bis . 1 0/0 CaO ........................ 9 bis 9,5% MgO ........................ 3,7 bis 4 0/0 BaO ........................ 1 bis 2 0/ 0 Na20 + K20 ................ 11,5 bis 13 0/0 F ........................... 0 bis 3 0/" Such glasses can have the following compositions: Si02 ........................ 55 to 66 0/0 B203 ........................ 3 to 5 010 Zr02 + Ti02 ................ 3.5 to 4.5% A1203 ....................... 3.5 to 5 0% Fe203 ....................... 0 to. 1 0/0 CaO ........................ 9 to 9.5% MgO ........................ 3.7 to 4 0/0 BaO ........................ 1 to 2 0 / 0 Na20 + K20 ................ 11.5 to 13 0/0 F ........................... 0 to 3 0 / "

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Glas, insbesondere zur Verwendung für die Herstellung von Glasfasern in Schleudermaschinen, mit einem Gehalt an Si 0, B203, A1203, Ca 0, Mg 0, Ba 0 und Alkalioxyden, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an S02 55 bis 68 Gewichtsprozent, der Gehalt an B203 weniger als 5 Gewichtsprozent, der Gehalt an A1203 3 bis 9 Gewichtsprozent, der Gehalt an Ca 0 7 bis 10 Gewichtsprozent, der Gehalt an MgO 2 bis 5 Gewichtsprozent und der Gehalt an Alkalioxyden 11 bis 14 Gewichtsprozent beträgt und folgende Verhältnisse einzuhalten sind: Si 0, + A1203 = 67 bis 72 Gewichtsprozent, Ca0/Si02<0,16 und MgO/CaO =0,3 bis 0,5. PATENT CLAIMS: 1. Glass, in particular for use in the production of glass fibers in centrifugal machines, with a content of Si 0, B203, A1203, Ca 0, Mg 0, Ba 0 and alkali oxides, characterized in that the content of S02 55 to 68 Weight percent, the content of B203 less than 5 percent by weight, the content of A1203 3 to 9 percent by weight, the content of Ca 0 7 to 10 percent by weight, the content of MgO 2 to 5 percent by weight and the content of alkali oxides is 11 to 14 percent by weight and the following The following ratios must be observed: Si 0, + A1203 = 67 to 72 percent by weight, Ca0 / Si02 <0.16 and MgO / CaO = 0.3 to 0.5. 2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 1 bis 3 Gewichtsprozent BaO enthält. 2. Glass according to claim 1, characterized in that it Contains 1 to 3 percent by weight BaO. 3. Glas nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es 3 bis 5% B203, vornehmlich 4,3 bis 4,6 0%, enthält. 3. Glass according to claims 1 and / or 2, characterized characterized in that it contains 3 to 5% B203, mainly 4.3 to 4.6%. 4. Glas nach den Ansprüchen 1 und/oder 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es 2,8 bis 4,5% MgO enthält. 4. Glass according to claims 1 and / or 2 and / or 3, characterized in that there are 2.8 contains up to 4.5% MgO. 5. Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es eine geringe Menge (unter 5 0%) Titan und/oder Zirkon enthält, welcher Zusatz im allgemeinen zwischen 3,5 und 4,50%, vornehmlich zwischen 4 und 4,20/0, gehalten ist. 5. Glass according to one of claims 1 to 4, characterized in that that it contains a small amount (less than 50%) of titanium and / or zirconium, which additive generally between 3.5 and 4.50%, especially between 4 and 4.20 / 0 is. 6. Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es eine der folgenden Zusammensetzungen auf 100 Teile besitzt: I. SiO2 ..................... 55 bis 66 0/0 B203..................... 3 bis 5 010 A1203 .................... 3 bis 9 0/0 Fez 03 .................... 0 bis 6 0/0 CaO ..................... 7 bis 9,5% MgO ..................... 2,8 bis 4,501, BaO ..................... 0 bis 3 0/0 Na20 + K20 ............. 11,5 bis 14 0/0 F ........................ 0 bis 4 0/0 II. Si02 .....................55 bis 66 0% BIO3 ..................... 4,3 bis 4,6% A12 03 .................... 3, 5 bis 5 0/0 Fe203.................... 0 bis 1 0/0 CaO ..................... 9 bis 9,50/, MgO ..................... . 3,7 bis 4 0/0 BaO ..................... 1 bis 2 ()/, Na20 + KZO ............. 11,5 bis 13 0% F ...................... 0 bis 3 0/0
III. SiO2 ..................... 55 bis 66 0/0 B203..................... 3 bis 5 0/0 Zr02 + T'02 .............. 3,5 bis 4,50/0 A1203 .................... 3,5 bis 5 0/0 Fee 0..................... 0 bis 1 0/, Ca0 ..................... 9 bis 9,50% Mg0 ..................... 3,7 bis 4 0/, Ba0 ..................... 1 bis 2 0/,
Na20 -E- K20 ............. 11,5 bis 13 0/0 F ........................ 0 bis 3 0/0
In Betracht gezogene Druckschriften: Patentschrift Nr. 4736 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands; schweizerische Patentschrift Nr. 260 813.6. Glass according to one of claims 1 to 5, characterized in that it has one of the following compositions per 100 parts: I. SiO2 ..................... 55 to 66 0/0 B203 ..................... 3 to 5 010 A1203 .................... 3 to 9 0/0 Fez 03 .................... 0 to 6 0/0 CaO ..................... 7 to 9.5% MgO ..................... 2.8 to 4.501, BaO ..................... 0 to 3 0/0 Na20 + K20 ............. 11.5 to 14 0/0 F ........................ 0 to 4 0/0 II. Si02 ..................... 55 to 66 0% BIO3 ..................... 4.3 to 4.6% A12 03 .................... 3, 5 to 5 0/0 Fe203 .................... 0 to 1 0/0 CaO ..................... 9 to 9.50 /, MgO ...................... 3.7 to 4 0/0 BaO ..................... 1 to 2 () /, Na20 + KZO ............. 11.5 to 13 0% F ...................... 0 to 3 0/0
III. SiO2 ..................... 55 to 66 0/0 B203 ..................... 3 to 5 0/0 Zr02 + T'02 .............. 3.5 to 4.50 / 0 A1203 .................... 3.5 to 5 0/0 Fee 0 ..................... 0 to 1 0 /, Ca0 ..................... 9 to 9.50% Mg0 ..................... 3.7 to 4 0 /, Ba0 ..................... 1 to 2 0 /,
Na20 -E- K20 ............. 11.5 to 13 0/0 F ........................ 0 to 3 0/0
Publications considered: Patent No. 4736 of the Office for Invention and Patents in the Soviet Occupation Zone of Germany; Swiss patent specification No. 260 813.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3917045A1 (en) * 1989-05-25 1990-11-29 Bayer Ag TOXICOLOGICAL UNSUITABLE GLASS FIBERS

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DE4736C (en) * E. HOSTER in Burgwaldniel Scale indicator
CH260813A (en) * 1939-12-20 1949-04-15 Algemeene Kunstvezel Mij Fiberglass.

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