DE1671218C - Chemically bound, basic, refractory molded body - Google Patents
Chemically bound, basic, refractory molded bodyInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft chemisch gebundene, basische, durchsetzten rundlichen Körnern vorliegt. DiesesThe invention relates to chemically bound, basic, interspersed roundish grains present. This
feuerfeste. Formkörper, insbesondere Steine, auf Ma- durch Verblauen hergestellte Eisenpulver verleiht demrefractory. Molded bodies, in particular stones, iron powder produced by bluing gives the
gnesiagrundlnge und setzt sich zum Ziel, deren Festig- feuerfesten Stein merklich bessere Eigenschaften alsgnesia basic length and has set itself the goal of producing noticeably better properties than
kelt bei mittleren und höheren Temperaturen zu bekannte Sorten an kompaktem Eisenpulver oder anAt medium and high temperatures, it turns into well-known types of compact iron powder or an
erhöhen. 5 Eisenschwamm, Mit den genannten, relativ, geringenraise. 5 sponge iron, with the mentioned, relatively, minor
Ungebrannte, chemisch gebundene Steine weisen Zusatzmengen an erflndungsgemUß beschaffenem Eisenim
mittleren Temperaturbereich von etwa 800 bis pulver werden bedeutende Erhöhungen der Festigkeit
12000C und bei darübewegenden Temperaturen eine bei mittleren Temperaturen erzielt, und zwar eine
mit steigender Temperatur fallende Festigkeit auf, starke Erhöhung der Heißdruckfestigkeit be; mäßiger
wenn diese Festigkeit im heißen Zustand, d. h. bei io Erhöhung der Kaltdruckfestigkeit nach Olühung.
der betreffenden Temperatur, gemessen wird, Dies Das erfindungsgemäße Eisenpulver kann durch
ist auf den Verlust des durch das Bindemittel (z. B. Zerstäubung von überhitztem Roheisen in Wasser-Magnesiumsulfat
oder Schwefelsäure) vermittelten dampf, Preßluft oder einem Preßwasserstrahl her-Zusammenhalts
und auf die Erweichiingsvorgänge bei gestellt werden. So erzeugt besitzt es meist eine Kugelhohen Temperatüren zurückzuführen. Bestimmt man ts form mit rundlicher Porenausbildung; auch hohldie
Festigkeit jeweils nach dem Erkalten der Steine, kugelartige Ausbildungen kommen vor. Diese Form
so zeigt sich bei Vorglühtemperaturen von 800 bis von Kugeln oder Hohlkugeln erweist sich für die
12000C (zumeist bei etwa 10000C) ein Minimum der vorliegende Verwendung des Eisenpulvers als beson-Druckfestigkeit,
wogegen die höhergeglühten Steine ders günstig, weil dadurch eine gute Einformung in
nach dem Erkalten wieder eine höhere Festigkeit ao das feuerfeste Material, insbesondere in dessen
aufweisen zufolge der besonders in der Kälte wirk- magnesitischen Feinanteil, und eine höchstmögliche
samen keramischen Bindung. Vor allem eine zu Anzahl von Kontaktstellen mit dem Feuerfestmaterial
niedrige Heißfestigkeit kann für viele Anwendungs- erreicht wird, was die Ausbildung einer Hochtemfälle
als Ursache für eine Verschleißerscheinung peraturbindung begütigt. Durch die Temperaturchemisch gebundener Steine, nämlich für deren Ab- »5 einwirkung und die oxydierende Ofenatmosphäre
platzen in größerer Stärke, angesehen werden. Bei wird das Eisenpulver fast vollständig zu Wiistit oxy-Ofenteilcn,
die öfter unter 800°C abgekühlt werden, diert. Dieses Eisenoxyd stellt eine sehr reaktionsfähige
ist auch eine zu geringe Kiltfest'gkeit nach Glühung Zwischenverbindung dar, die sowohl durch ihre
bei mittleren Temperaturen eine Verschleißursache. Volumenvergrößerung und die damit einhergehendeUnfired, chemically bonded bricks have additional amounts of erflndungsgemUß beschaffenem Eisenim middle temperature range of about 800 to powder significant increases in the strength, 1200 0 C and achieved in darübewegenden temperatures at intermediate temperatures, one falling with increasing temperature strength, greatly increasing the hot compression strength be; more moderate if this strength is in the hot state, ie if the cold compressive strength is increased after oiling.
The iron powder according to the invention can be caused by the loss of the cohesion caused by the binding agent (e.g. atomization of superheated pig iron in water-magnesium sulfate or sulfuric acid), compressed air or a compressed water jet Softening processes are provided. Generated in this way, it usually has a spherical temperature due to it. If one determines the shape with rounded pores; The strength is also hollow after the stones have cooled down, and spherical formations occur. This form shows itself at preheating temperatures of 800 to of balls or hollow balls proves for the 1200 0 C (mostly at about 1000 0 C) a minimum of the present use of the iron powder as special compressive strength, whereas the more highly annealed stones are more favorable because it a good molding in, after cooling, again a higher strength ao the refractory material, in particular in its having due to the particularly in the cold magnesitic fine fraction, and the highest possible seed ceramic bond. Above all, too many contact points with the refractory material can achieve a low heat resistance for many applications, which supports the formation of a high temperature as the cause of a wear phenomenon. Due to the temperature-chemically bound stones, namely their effect and the oxidizing furnace atmosphere burst in greater strength. In the case of the iron powder, almost all of the iron powder is dated into Wiistite oxy furnace parts, which are often cooled below 800 ° C. This iron oxide is a very reactive compound that is also too low Kiltfest'gkeit after annealing, which is a cause of wear at medium temperatures. Volume increase and the accompanying
Um die Festigkeit von chemisch gebundenen Stei- 30 Vermehrung der Kontaktstellen als auch durch ihreTo the strength of chemically bound stones 30 increase the contact points as well as through their
nen bei mittleren Temperaturen zu erhöhen, empfiehlt rege Spintllbildung mit dem Periklas sehr schnellIncreasing the temperature at medium temperatures recommends that the periclasm very quickly develop a lot of spinous tissue
die österreichische Patentschrift 175 203 bis zu 15 °/0 eine gute keramische Bindung des FeinanteilesAustrian Patent 175,203 up to 15 ° / 0 a good ceramic bond proportion of the fine
metallisches Eisen in Form eines Pulvers, dessen bewirkt, das Periklaswachstum anregt und schließlichmetallic iron in the form of a powder, which causes, and finally stimulates periclase growth
Korngröße unter etwa 0,6 mm, zweckmäßig unter eine direkte Bindung zwischen den feuerfesten Kör-Grain size below about 0.6 mm, expediently with a direct bond between the refractory bodies
0,42 mm liegt, als Zusatz zum Ausgangssteinsat? 35 nern / R bei einem Magnesiachromstein zwischen0.42 mm, as an addition to the original stone seed? 35 nern / R for a magnesia chrome brick between
Nach der USA.-Patentschrift 2 95"1 554 sollen dem Chroma umi Magnesiaieinanteil, aber auch für 'lieAccording to US Pat. No. 2 95 " 1 554, the chroma umi should contain magnesia, but also for 'lie
feuerfesten Material, das in diesem Fall auch Periklaskristalle untereinander, fördert,refractory material, which in this case also promotes periclase crystals among each other,
gebianntc Tonerdeteilchen enthält, I bis 7% Eisen- Die Wirkung des erfindungsgemäßen Eisenpulversbianntc alumina particles contains 1 to 7% iron- The effect of the iron powder according to the invention
teilchen, und zwar Eisenschwamm, der Größe unter wird verstärkt, wenn es einen erhöhten Feinstanteilparticles, namely sponge iron, the size below is increased when there is an increased fines content
0,6 mm, vorzugsweise unter 0,074 mm, zugesetzt 40 aufweist, ζ. B. wenn der Anteil '<·« M«t-.;.-.i-ers an0.6 mm, preferably below 0.074 mm, added 40, ζ. B. if the part '<· «M« t-. ; .-. i-ers at
werden. Auch zur Erhöhung der Temperaturwechsel- Teilchen bis 20μηι Durchmesser iuiuuv^u:., .will. Also to increase the temperature change particles up to 20μηι diameter iuiuuv ^ u:.,.
beständigkeit von Magnesit- und Dolomitsteinen wichtsprozent, vorzugsweise nvn< <"sieiis 2·') GewLl.ts-resistance of magnesite and dolomite stones by weight, preferably nvn <<"sieiis 2 · ') GewLl.ts-
wurden Zusätze von 1 bis 15% Eisenspänen, Eisen- prozent, bezogen auf die Menge des Eisenpulvers,were additions of 1 to 15% iron filings, iron percent, based on the amount of iron powder,
erz od. dßl. empfohlen, welche Zusätze in der Korn- beträgt. Da die Wirkung des Eisenpulvers zum Teilore or dßl. Recommended what additives are in the grain. Because the effect of the iron powder in part
größe von 0 bis K) mm, zweckmäßig 0 bis 2 mm oder 45 auf seiner Oxydation während des Ofenbetriebessize from 0 to K) mm, expediently 0 to 2 mm or 45 on its oxidation during the furnace operation
0,5 bis 2 mm, angewendet werden sollten (ungarische beruht, ist es von Vorteil, wenn das Eisenpulver im0.5 to 2 mm, should be used (Hungarian based, it is advantageous if the iron powder is in the
Patentschrift 130 354). ungebrannten Stein möglichst in metallischer FormPatent 130 354). unfired stone if possible in metallic form
Die Erfindung betrifft gleichfalls chemisch gebun- vorliegt. Ein gewisser Eisenoxydanteil ist herstellungs-The invention also relates to chemically bonded material. A certain proportion of iron oxide is manufacturing
dene, basische Formkörper mit erhöhter Festigkeit bedingt immer vorhanden, er soll jedoch gering sein,dene, basic moldings with increased strength conditionally always present, but it should be low,
bei mittleren Temperaturen, die einen Zusatz von 50 z. B. soll der oxydische Anteil im Eisenpulver höch-at medium temperatures that require an addition of 50 z. B. the oxide content in the iron powder should be maximum
metallischem Eisen in Pulverform in Mengen von stens 6% Sauerstoff betragen.metallic iron in powder form in amounts of at least 6% oxygen.
1 bis 4 Gewichtsprozent, vorzugsweise 2 bis 3 Ge- Um die Vorteile des erfindungsgemäßen Eisenwichtsprozent,
bezogen auf die Gesamtmenge aus pulvers gegenüber bekannten Sorten an kompaktem feuerfestem Material und Eisenpulver, und mit einer Eisenpulver oder Eisenschwamm aufzuzeigen, wurden
oberen Teilchengrenze von etwa 400 μιη, Vorzugs- 55 Vergleichsversuche durchgeführt:
weise 150 μπι, aufweisen. Die Menge an zugesetztem1 to 4 percent by weight, preferably 2 to 3 percent. In order to demonstrate the advantages of the weight percent iron according to the invention, based on the total amount of powder compared to known types of compact refractory material and iron powder, and with an iron powder or sponge iron, upper particle limit of about 400 μm, Preferred 55 comparative tests carried out:
wise 150 μπι have. The amount of added
Eisenpulver wird dabei im angegebenen Maße gering Vergleicnsversucn L
gehalten, um nicht zu viel an Fremdbestandteilen in Es wurden zwei Sorten von Eisenpulver (Bezeichden
Stein zu bringen, weil dadurch die Feuerfestigkeit nung A und B), beide mit einer oberen Teilchenbeeinträchtigt
wird. 60 grenze von 150 μιη, als Zusatz zu Magnesiachrom-Iron powder is low compared to the stated extent
There were two types of iron powder (referred to as stone, because they impaired fire resistance A and B), both with an upper particle. 60 limit of 150 μm, as an additive to magnesia chrome
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die steinen (30°/0 Chromerz und 67 bis 70% Magnesia)The invention is based on the knowledge that the stones (30 ° / 0 chrome ore and 67 to 70% magnesia)
Wirksam keil des dem Ausgangssteinsatz beizumen- verwendet. Sorte A bestand aus erfind ungsgemäßEffective wedge is used in the initial stone insert. Type A consisted of according to the invention
genden Eisenpulvers von der Gestalt und dem Korn- beschaffenen, durch Verblasen von Roheisen her-iron powder of the shape and the grain, produced by blowing pig iron
aufbaii des letzteren stark beeinflußt wird. gestellten Eisenteilchen mit' einem Anteil an deraufbaii of the latter is strongly influenced. iron particles with 'a share of the
Der erfindtingsgemäße Formkörper kennzeichnet 65 Körnung 0 bis 20μηι von 20,5 Gewichtsprozent;The molding according to the invention is characterized by 65 grain sizes from 0 to 20μηι of 20.5 percent by weight;
sich nun dadurch, daß ein durch Verblasen von flüs- Sorte B bestand aus kompakten Eisenteilchen mitis now characterized by the fact that a flü- Type B consisted of compact iron particles with
sigem Roheisen hergestelltes Eisenpulver zugesetzt ist, einem Anteil der Körnung 0 bis 20 μιη von 7,8 Ge-ferrous pig iron is added iron powder, a proportion of grain size 0 to 20 μιη of 7.8 Ge
<lüs in Form von vielfach mit Hohlräumen und Poren wichtsprozent, jeweils bezogen auf die Eisenpulver-<lüs in the form of often with cavities and pores weight percent, each based on the iron powder
menge, Zur Beurteilung der durch die Erfindung erzielton Ergebnisse selen die Heißdruckfeatlgkejt (HDF) bei UOO0C und die Kaltdruokfestigkeit (KDF) nach Olühung bei 1000 oder HOO0C herangezogen:amount, to assess the results achieved by the invention, the hot pressure resistance (HDF) at UOO 0 C and the cold pressure resistance (KDF) after oiling at 1000 or HOO 0 C are used:
(in üowichts-(in üowichts-
(in kp/cma)(in kp / cm a )
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Es ist somit ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Eisenpulver der Sorte A eine deutliche Erhöhung der Heißdruckfestigkeit, auf die es für die Beurteilung der im mittleren Temperaturbereich vorhandenen Festigkeit besonders ankommt, erkennen läßt. Eine Erhöhung der Festigkeit bei weiterer Vergrößerung der zugesetzten Eisenpulvermenge über 4 Gewichtsprozent hinaus ist im Hinblick auf die dann fühlbar werdende Verminderung der Feuerfestigkeit des Steines nicht empfehlenswert.It can thus be seen that the type A iron powder according to the invention significantly increases the Hot compressive strength, which is particularly important for assessing the strength present in the medium temperature range, can be recognized. An increase in strength with further enlargement of the The amount of iron powder added above 4 percent by weight is then noticeable with regard to the decreasing fire resistance of the stone is not recommended.
Hs wurden aus den gleichen feuerfesten Ausgangsmaterialien Magnesiaohromsteine mit 67°/o Magnesia und 30°/0 Chromerz hergestellt und dabei in einem Fall 3°/0 verblasenes Eisenpulver Sorte A (nach der Erfindung) und im anderen Fall 3% Eisenschwamm (Sorte C) zugesetzt, beide in der Körnung von 0 bis etwa 0,2 mm. Zur Beurteilung der durch die Erfindung erzielten Ergebnisse seien die tit.üuiu^^.w ,. keit (HDF) bfi IH)G C, : ' : ■ · ^cii(KDFj <"'.■■'■.■·■..■ *- '::■:.'.j C sowie die Maßänderur.g, die die Steine bei einem 4 Stunden langen Brand bei 165O0C erfahren haben, herangezogen: Hs were prepared from the same refractory starting materials Magnesiaohromsteine with 67 ° / o magnesia and 30 ° / 0 chrome ore and thereby% in a case of 3 ° / 0 verblasenes iron powder grade A (according to the invention) and in the other case 3 iron sponge (type C) added, both in the grain size from 0 to about 0.2 mm. To assess the results achieved by the invention, the tit.üuiu ^^. W,. keit (HDF) bfi IH) GC,: ': ■ · ^ cii (KDFj <"'. ■■ '■. ■ · ■ .. ■ * - ' :: ■:. '. j C as well as the dimensional changeur.g , which the stones experienced in a 4 hour long fire at 165O 0 C, used:
HDF bei 11000C
(in kp/cma) ...HDF at 1100 ° C
(in kp / cm a ) ...
KDF nach Glühung bei
10000C (in kp/cm») ..KDF after annealing
1000 0 C (in kp / cm ») ..
Maßänderung nach
4-Stunden-Brand bei
165O0CDimensional change according to
4-hour fire at
165O 0 C
%
Volumprozent%
Volume percentage
Sorte A (verblasen)Variety A (blow away)
463463
220220
•1,1
-1,8• 1.1
-1.8
Sortis C
(Eisenschwamm) Sortis C
(Sponge iron)
385385
212212
-1,2
-2,5-1.2
-2.5
Der für die Beurteilung der Festigkeit bei mittleren Temperaturen am meisten maßgebliche Wert der Heißdruckfestigkeit bei 11000C ist beim Zusatz von verblasenein Eisenpulver merklich höher als beim Zusatz von Eisenschwamm. Auch die Kaltdruckfestigkeit nach Glühung bei 1000"C ist besser. Nach dem Brand der Steine bei 165O0C weisen die Steine mit Eisenschwammzusatz im Vergleich zum Eisenpulverzusatz eine eindeutig höhere Brennschwindung auf, welche bekanntlich nachteilig und unerwünscht ist,. , _ Neben dem Eisenpulverzusatz kann auch der Zu- The value of the hot compressive strength at 1100 ° C., which is most relevant for assessing the strength at medium temperatures, is noticeably higher with the addition of blown iron powder than with the addition of sponge iron. The cold compressive strength after annealing at 1000 "C is also better. After the stones have been fired at 165O 0 C, the stones with sponge iron have a clearly higher firing shrinkage compared to the iron powder addition, which is known to be disadvantageous and undesirable also the
satz einer Borverbindung· z- B. von Borsäure, zweckmäßig sein. Der Borzusatz senkt die Heißdruckfestigkeit, erhöht jedoch die nach Olühung bestehende Kaltdruckfestigkeit stark, Die Heißdruckfestigkeit wird mit steigendem Eisenpulvergehalt größer, mitUse of a boron compound, for example boric acid, may be useful. The addition of boron lowers the hot compressive strength, but increases that existing after oil treatment Cold compressive strength strong, the hot compressive strength increases with increasing iron powder content, with
to steigendem Gehalt an Borsäure kleiner; die Kalt« druckfcstigkeit nach Glühung wächst mit dem Eisen- und dem Borsäuregehalt. Falls ein Zusatz einer Borverbindung vorgesehen wird, wird er Im allgemeinen in Mengen von 0,05 bis 0,2 Gewichtsprozent Bor-to increasing boric acid content smaller; the cold « The compressive strength after annealing increases with the iron and boric acid content. If an addition of a boron compound is provided, it will generally be in amounts of 0.05 to 0.2 percent by weight boron
säure (H8BO8), d. h. etwa 0,03 bis 0,11 Gewichtsprozent B4O8, gegeben. Der Zusatz von Borsäure in dieser Menge ist an sich bekannt (österreichische Patentschrift 223 996). Die erfindungsgemäßen Zusätze von Eisenpulveracid (H 8 BO 8 ), ie about 0.03 to 0.11 percent by weight of B 4 O 8 . The addition of boric acid in this amount is known per se (Austrian patent specification 223 996). The iron powder additives according to the invention
ao und gegebenenfalls Borsäure sind für alle basischen Ausgangsstoffe geeignet, wie Magnesia und Verschnitte von Magnesia mit Chromerz (Magnesiachrom und Chrommagnesia), wobei diese Stoffe in einer Grob- und einer Feinfraktion vorliegen sollen.ao and optionally boric acid are basic for all Suitable starting materials, such as magnesia and blends of magnesia with chrome ore (magnesia chrome and chrome magnesia), these substances should be present in a coarse and a fine fraction.
as Die Feinstkomponente besteht meist in der Hauptsache nur aus Magnesia. Dabei ist es zweckmäßig, daß der feinste Magnesiaanteil eine der Teilchengröße des Eisenpulvers etwa gleiche Korngröße besitzt. Dies wird beispielsweise erreicht, wenn die Magnesia-Feinstkomponente in Form eines mehlfeinen Sinters der Körnung von etwa 0 bis 0,15 mm oder 0 bis 0,2 mm vorliegt, wobei mindestens 60 bis 70% dieses Sinters eine Korngröße von unter 0,06 mm besitzen. Fm solches Sintermehl ist nicht durch Absieben aus normal gewonnener Sintermagnesia zu erhalten, sondern setzt eine spezielle Mahlung voraus. Da die günstigen Wirkungen des Fisenpulvers vor allem auf der Wechselwirkung mit der Feinstkomponente aus basischem Material heruhen, ist das Vorhandenspin einer solchen Feinstem poncnte wesentlich, ü..;^:,. ; ist der ürobanteil, »umu es aut die trüöhu .^ vier ί t t»Kk·..! im r.'.ul-'>;ren Temperaturbereich ankommt, ν.τ· -f kntiscn und kann den üblichen Körnungsmaßnahmen folgen.he finest component usually consists in the main made of magnesia only. It is useful here that the finest magnesia fraction is one of the particle size of the iron powder has approximately the same grain size. This is achieved, for example, when the Fine magnesia component in the form of a powder-fine sinter with a grain size of about 0 to 0.15 mm or 0 to 0.2 mm is present, with at least 60 to 70% of this sinter having a grain size of less than 0.06 mm. Such sintered meal is not obtained by sieving normally obtained sintered magnesia but requires special grinding. Since the beneficial effects of the Fisenpulvers are based primarily on the interaction with the finest components made of basic material, is the presence of such a finest spin poncnte essentially, ü ..; ^:,. ; is the excess, »Umu es aut die truöhu. ^ Four ί t t» Kk · ..! im r. '. ul -'>; ren Temperature range, ν.τ · -f kntiscn and can follow the usual granulation measures.
Zur Herstellung von chemisch gebundenen Steinen wird das feuerfeste Material samt Zusätzen wie üblich mit einem Bindemittel, z. B. Schwefelsäure oder Magnesiumsulfat (Bittersalz), versehen. Bei Verwendung von Schwefelsäure soll das Eisenpulver inFor the production of chemically bonded stones, the refractory material and its additives are used as usual with a binder, e.g. B. sulfuric acid or magnesium sulfate (Epsom salt) provided. Using of sulfuric acid, the iron powder is said to be in
bekannter Weise erst nach der Zugabe der Säure dem Steinsatz beigemischt werden. Es ist auch zweckmäßig, zuerst das Eisenpulver mit dem feuerfesten Feinmehl zur Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung zu mischen. Das Grobkorn wird andererseitsAs is known, they can only be added to the stone set after the acid has been added. It is also expedient first the iron powder with the refractory fine flour to achieve an even distribution to mix. The coarse grain is on the other hand
mit Schwefelsäure vermischt und dann das Feingut samt zugemischtem Eisenpulver hinzugefügt. Im allgemeinen erfordert ein Stein mit Eisenpulverzusatz eine etwas erhöhte Bindemättelmenge, z. B. bei 3% Eisenpulver 4,5% Schwefelsäurezugabe gegenübermixed with sulfuric acid and then added the fine material including the mixed iron powder. In general a stone with added iron powder requires a slightly increased amount of binding material, e.g. B. at 3% Iron powder compared to the addition of 4.5% sulfuric acid
3,2% Schwefelsäure bei Steinen ohne Eisenpulver. Die erzielten Festigkeitsverbesserungen sind von besonderer Bedeutung in Gewölben, Herdraumwänden und Schächten von heißgehenden Siemens-Martin-Öfen sowie in Deckeln und Seitenwänden von Lichtbogenofen. Magnesiachromsteine, die bevorzugt in diesen Bauteilen angewendet werden, sind durch die erfindungsgemäße Maßnahme in besonderem Maße für die Erhöhung der Festigkeit bei mittleren3.2% sulfuric acid for stones without iron powder. The strength improvements achieved are of of particular importance in vaults, hearth walls and shafts of hot-running Siemens-Martin ovens as well as in the lids and side walls of electric arc furnaces. Magnesia chrome stones preferred are used in these components, are due to the measure according to the invention in particular Measures for increasing the strength at medium
Temperaturen zugänglich, Diese Steine kommen in den meisten Folien in blechummarteltar Form mit Innenblechen (Zellenblechen) zur Anwendung,Temperatures accessible, these stones come in most foils in sheet metal marteltar form Inner sheets (cell sheets) for use,
Claims (1)
Family
ID=
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