DE2248125B2 - Verfahren zum herstellen feuerfester formkoerper - Google Patents
Verfahren zum herstellen feuerfester formkoerperInfo
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Description
1. der Feuerfeststoff wird auf eine Teilchengröße unter 1 mm zerkleinert,
2. die Mischung enthält oder besteht aus folgenden Bestandteilen:
a) 5 bis 30% Fiockengraphit und 50 bis 90% eines sauren Feuerfeststoffes, 1S
b) 10 bis 35% Fiockengraphit und 30 bis70?-£
eines neutralen Feuerfeststoffes,
c) 5 bis 30% Flockengraphit und 50 bis 80% eines basischen Feuerfeststoffes,
3. das Gemisch wird vorgepreßt,
4. der Preßling wird zerkleinert, und zwar auf eine Teilchengröße von höchstens 20 mm,
5. die sich ergebende Masse wird mit dem einbis zweifachen Druck des Vorpressens fertiggepreßt. *5
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Fertigpreßdruck von 20 bis 100 bar.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Formmasse
mit 1 bis 5% Magnesiumoxyd.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen feuerfester Formkörper durch Mischen von
Feuerfeststoffen mit Flockengraphit und anschließendes Pressen.
Bei formgepreßten Steinen aus sauren, neutralen oder basischen Feuerfeststoffen, wie beispielsweise
Tonerde, Aluminiumsilikat, Magnesia und Zirkonerde, denen Flockengraphit zugemischt ist, zeigen sich
erhebliche Mangel; so sind vor allem die physikalischen
Eigenschaften der Formsteine, insbesondere die Festigkeit, die Korrosionsbeständigkeit und die Wärmeleitfähigkeit
richtungspbhängig. Dies ist auf eine Ausrichtung der Graphitflocken fast senkrecht zur Preßrichtung
beim Ausformen zurückzuführen.
Aus der DT-AS IC 18 777 ist ein Verfahren zum Herstellen von Graphitformstücken hoher Dichte
durch Verpressen von Graphitpulver bekannt, bei dem Flockengraphit in einer schnellaufenden Hammermühle
in feinste Teilchen zerkleinert und die Siebanalyse auf eine hohe Dichte und Festigkeit eingestellt
wird. Die maximale Teilchengröße beträgt dabei 50 μιη und setzt eine Zerstörung der Ausgangsstruktur
des Flockengraphits, d. h. insbesondere der Graphitplättchen voraus. Des weiteren ist aus der DT-AS
19 03 344 ein Verfahren zum Herstellen reiner, verdichteter Graphitgegenstände aus Wurmgraphit bekannt,
das auf ein niedriges Verdichtungsverhältnis abzielt. Dieses Verfahren arbeitet mit einem Stufenverdichten,
bei dem zunächst die Graphitteilchen verdichtet und sodann die Masse der verdichteten
Graphitteilchen zu einem monolithischen Gegenstand verdichtet werden. Ein mehrstufiges Pressen ohne
Zwischenzerkleinern ist auch aus H a a s e »Keramik«, 1961, Seiten 81 bis 91, bekannt; es die&t dazu, bei dem
sich' rechtwinklig zur Preßrichtung ausrichtenden Talkum eine Rißgefahr aufgrund unter hohem Druck
eingeschlossener Luft zu vermeiden. Aus P a 1 a t ζ k y »Technische Keramik«, 1954, Seiten 36, 37, 46, ist es
schließlich auch bekannt, zwischen die beiden Preßstufen beim Pressen von Talkumpulver eine Zwischenzerkleinerung
einzuschieben.
In S i η g e r »Industrielle Keramik«, 1969, Band II,
Seiten 399/400, wird darauf hingewiesen, daß die meisten keramischen Massen durch Mahlen und Mischen
sowie durch Einstellen des Wassergehalts aufbereitet werden. Danach werden die Massen gepreßt
und durch Granulieren auf eine abgestufte Korngröße gebracht, um eine Schichtung beim Verpressen zu vermeiden
sowie eine dichte und feste Packung zu erreichen.
Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, beim Herstellen von Feuerfeststeinen mit Fiockengraphit
die erwähnte nachteilige Richtungsabhängigkeit der physikalischen Eigenschaften zu vermeiden. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß durch die Kombination der folgenden zum Teil bekannten Maßnahmen gelöst:
1. der Feuerfeststoff wird auf eine Teilchengröße
unter 1 mm zerkleinert.
2. die Mischung enthält oder besteht aus folgenden Bestandteilen:
a) 5 bis 30% Flockengraphit und 50 bis 90% eines sauren Feuerfeststoffes,
b) 10 bis 35% Flockengraphit und 30 bis 70% eines neutralen Feuerfeststoffes,
c) 5 bis 30% Flockengraphit und 50 bis 80% eines basischen Feuerfeststoffes,
3. das Gemisch wird vorgepreßt,
4. der Preßling wird zerkleinert, und zwar auf eine Teilchengröße von höchstens 20 mm,
5. die sich ergebende Masse wird mit dem ein- bis zweifachen Druck des Vorpressens fertiggepreßt.
Durch das Verformen unter Druck, das anschließende Brechen und das erneute Formen des Gutes
unter Druck folgt die Ausrichtung der Graphitflocken einer statistischen Verteilung, so daß die Richtungsabhängigkeit der Eigenschaften vermieden und das
Gefüge der Formkörper ohne Schichtbildung vereinheitlicht wird.
Die hauptsächlichen sauren Feuerfeststoffe, die im Zusammenhang mit der Erfindung verwendet werden, sind Tonschamotte, Pyrophyllit, Zirkon und Quarz. Die hauptsächlichen neutralen Feuerfeststoffe sind Sillimanit, Mullit, Korund und Chromit. Die hauptsächlichen basischen Feuerfeststoffe sind schließlich Forsterit, Dolomit und Periclas.
Die hauptsächlichen sauren Feuerfeststoffe, die im Zusammenhang mit der Erfindung verwendet werden, sind Tonschamotte, Pyrophyllit, Zirkon und Quarz. Die hauptsächlichen neutralen Feuerfeststoffe sind Sillimanit, Mullit, Korund und Chromit. Die hauptsächlichen basischen Feuerfeststoffe sind schließlich Forsterit, Dolomit und Periclas.
Als Flockengraphit werden A-, B- und C-Flocken
gemäß der japanischen Industrienorm M 8601 verwendet. Bei Bedarf können Siliziumkarbid, Silizium,
Tonerde, Pech und Teer etc. der Formmasse zugemischt werden. Als Bindemittel kommen Phosphate,
Silikate, Sulfate und Ligninsulfate in Frage.
Zum Herstellen von Formsteinen nach der Erfindung werden je nach Anforderung saure, neutrale oder
basische Feuerfeststoffe bestimmter Teilchengröße mit Flockengraphit vermischt. Soweit erforderlich, werden
auch die genannten Zusatzstoffe verwendet, um eine gut ausformfähige Masse zu erhalten. Die Formmasse
wird dann zunächst mit einem Druck von 20 bis
35
3 4
100 bar gepreßt Eine Hydraulikpresse zum Druck- gußkokillen. Hierbei betragen die Gewichtsanteile 30
aufbringen von beiden Seiten, wie sie beim Formen bis 70% für den neutralen Feuerfeststoff und 10 bis
von Formsteinen gebräuchlich ist, kann ebenso ver- 35% für den Flockengraphit Steine aus basischen
wendet werden wie eine Friktionspresse. Feuerfeststoffen werden beispielsweise fürPfannen-
Die technologischen Eigenschaften der auf diese 5 Zustellungen und Stopfenstansenrohre für Stahl-Weise
gepreßten Formlinge sind richtungsabhängig, schmelzen mit stark aggressiven basischen Schlacken
da sich die Graphitflocken etwa senkrecht zur Preß- verwendet. Die Gewichtsanteile belaufen sich hier auf
richtung einordnen. Die rohen Formlinge werden des- 50 bis 80% für den basischen Feuerfeststoff und 5 bis
halb, beispielsweise mit einem Backenbrecher, auf eine 30% für den Flockengraphit
Teilchengröße unter 20 mm zerkleinert Das zer- io Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Aus-
kleinerte Gut wird in eine Form eingebracht und mit führungsbeispiels in Einzelheiten erläutert,
einem Pireßdruck ausgeformt, der dem ein- bis zwei- R · · , ·,
fachen Wert des Preßdrucks des Vorformens ent- p
spricht. Die auf diese Weise erhaltenen Formlinge 80% Rosekis (überwiegend Pyrophyllit aus Goto bei
können noch gebrannt werden. 15 Nagasaki, mit 75,0% SiO, und 19,0% Al2O3 als
Liegt die Teilchengröße nach dem Zerkleinern des Hauptbestandteile und 6% anderen Beimengungen)
im ersten Verfahrensschritt mit einem Druck von 20 wurden zunächst auf eine Teilchengröße unter 1 mm
bis 100 bar geformten Gutes nicht unter 20 mm, so zerkleinert. Dem zerkleinerten Gut wurden 20/o
läßt sich eine unerwünschte Ausrichtung des Flocken- Flockengraphit (Gruppe B der japanischen Industriegraphits
beim erneuten Pressen bzw. Formen des ge- 20 norm) zugemischt. 5 GT Natriumsüikat (japanische
brochenen Gutes nicht vermeiden. Damit die Richtun- Industrienorm Nr. 2, Lösungen) und 3 GT Wasser
gen des Flockengraphits beim endgültigen Formen wurden 100 GT der vorgenannten Mischung zugeeiner
statistischen Verteilung genügen, ist beim Fertig- setzt. Die so entstandene Mischung wurde durchgeformen
ein Preßdruck erforderlich, der dem ein- bis knetet und auf einer Hydraulikpresse mit einem Druck
zweifachen Wert des Vorformdrucks entspricht. 15 von 30 bar zu üblichen Steinen gepreßt. Die Vorforin-
Entsprechend den Einsatzbedingungen werden die Hnge wurden mit einem Backenbrecher auf eine Teilbei
den Feuerfestwerkstoffen unterschiedlichen Ge- chengröße unter 20 mm zerkleinert. Das gebrochene
halte an Flockengraphit eingestellt. So werden Kanal- Gut wurde dann in einer Hydrauhkpresse mit einem
steine für Hochöfen und Steine für Zustellungen von Druck von 30, 45 und 60 bar zu üblichen Steinen ausGießpfannen
hauptsächlich aus sauren Feuerfest- 30 geformt und etwa 24 Stunden bei einer Temperatur
stoffen gefertigt. Die Gewichtsanteile betragen zwi- zwischen 80 und 1000C getrocknet. Ein Teil der Mischen
50 und 90% für den sauren Feuerfeststoff und schung wurde mit einem Druck von 15 bar zuι Ver-5
bis 30 "■' für den Flockengraphit. Eine ausgezeichnete gleichsproben ausgeformt und getrocknet. Die Werte
Korrosionsbeständigkeit und nur geringfügige Benetz- für die Druckfestigkeit, die Korrosionsbeständigkeit
barkeit durch die Schmelze sind bei verhältnismäßig 35 und die Temperaturwechselbeständigkeit wurden durch
niedrigen Temperaturen erforderlich. Steine aus neu- Versuche ermittelt. Die Ergebnisse sind in label e l
tralen Feuerfeststoffen werden dort verwendet, wo es zusammengestellt, wobei sich der jeweils erste Zanleninsbesondere
auf die Korrosionsbeständigkeit und wert auf eine Messung in Preßrichtung und der jeweils
Temperaturwechselbeständigkeit ankommt, nämlich zweite Zahlenwert auf eine Messung quer zur FreU-bei
Pfannenausgüssen, Verschlußstopfen und Strang- 40 richtung bezieht.
| Ver gleichs- proben Vorpressen mit |
14 | 1 | 8 | Proben nach der Erfindung Ver gleichs- proben 30 bar Nach Zerkleinern auf eine Teilchengröße unter 20 mm und Fertigpressen |
60 | 26 | 7 | 21 | 15 | |
| Ausformdruck (bar) | 1,0 | 1,4 | 30 45 | 0,9 | 1,1 | 16 15 | ||||
| Druckfestigkeit (bar) | 16,7 | 29,2 | 23 24 25 23 | 21 | 25 | 1,3 1,3 | ||||
| Korrosionsverhältnis | 1,0 1,0 0,9 1,0 | 16,7 16,7 | ||||||||
| Wärmeleitfähigkeit bei 30O0C (kl/m -H-0C) |
21 21 21 25 | 9 | ||||||||
| Temperaturwechselbeständigkeit Zahl der Wechsel |
>10 8 |
Unter Korrosionsverhältnis ist das jeweilige Aus- der Temperaturwechselbeständigkeit wird unter einem
maß des chemischen Angriffs im Verhältnis zu dem Wechsel ein Aufwärmen auf 12000C (15 min) und
gleich 1 gesetzten an der nur vorgepreßten Probe 65 Wasserabkühlung (5 min) an einer Würfelprobe mit
parallel zur Richtung des Preßdrucks zu verstehen. 4 cm Kantenlänge verstanden. Die Zahl der Wechsel
Zur Prüfung wurde eine 25-mm-Säulenprobe 50 mm bis zum Auftreten von Rissen ist als Maß für die
tipf in eine Stahlschmelze bei 16500C eingetaucht. Bei Temperaturwechselbeständigkeit angegeben.
In der Vergleichsprobe, die nur einmal, und zwar mit einem Preßdruck von 30 bar ausgeformt worden
war, hatte sich der Flockengiaphit fast senkrecht zur Richtung des Ausformdrucks ausgerichtet. Außerdem
war eine Schichtbildung zu beobachten. Aus den angegebenen Daten geht schließlich hervor, daß die
Festigkeit sehr stark richtungsabhängig ist.
Bei den Proben, die gemäß der Erfindung ein zweites
Mal, und zwar mit 30, 45 bzw. 60 bar ausgeformt worden waren, fehlt die Richtungsabhängigkeit der
Festigkeit ganz oder wird in ausreichendem Maße verringert. Der Flockengraphit zeigte ,.keinerlei Vorzugsrichtung,
so daß sich ein einheitliches Gefüge err gab. Die beim Fertigpressen unter einem Druck von
15 bar erhaltene Festigkeit war ungenügend, obwohl der Flockengraphit keine Vorzugs» ichtung aufwies.
Die erfindungsgemäß hergestellten Steine eigneten sich ausgezeichnet für die Zustellung einer Gießpfanne
für Stahl und als Kanalsteine für Hochöfen. Die Lebensdauer war gegenüber herkömmlichen Pyrophillitsteinen
um das Zwei- bis Fünffache verlängert.
50% geschmolzenes Aluminiumoxyd mit einer Reinheit von 98 % und einer Teilchengröße unter 1 mm,
30% Flockengraphit (japanische Industrienorm A), 5% Silizium einer Teilchengröße unter 0,3 mm, 10%
Ton einer Teilchengröße unter 0,5 mm und 5% Pech einer Teilchengröße unter 0,3 mm wurden gemischt.
Zu 100 GT der vorgenannten Mischung wurden 5 GT
Wasser hinzugefügt, die Masse durchgeknetet und auf einer Hydraulikpresse mit eimern Druck von 50 bar zu
Riemchen von 150 mm · 150 mm · 700 mm geformt.
Die Riemchen wurden in einem Backenbrecher auf
eine Teilchengröße unter 10 mm zerkleinert. Die eine
ίο Volumenhälfte des zerkleinerten Guts wurde in eine
waagerechte Riemchenform, die bereits beim Vorpressen verwendet worden war, eingebracht. Hierauf
wurde ein metallischer Kern mit einem Durchmesser von 60 mm und einer Länge von 650 mm auf die Füllung
gebracht und dann die verbleibende Volumenhälfte des gebrochenen Gutes hinzugefügt und mit
einem Druck von 50, 75 bzw. 100 bar geformt. Zum Vergleich wurde eine Probe mit einem Preßdruck von
25 bar hergestellt. Die Formlinge wurden den Formen
ao entnommen, getrocknet und 5 Stunden bei 1200"1C
in reduzierender Atmosphäre gebrannt. Auf diese Weise ergaben sich einseitig geschlossene hohle Riemchen.
Die Versuchsergebnisse zur Ermittlung der Druckfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Wärme-
:>5 leitfähigkeit sowie Temperaturwechselbeständigkeit
dieser Proben sind in Tabelle Il wiedergegeben.
| Ver gleichs- proben Vorpressen mit |
25 | 1 | 16 | Probe nach der Erfindung 50 bar Nach Zerkleinern auf eine Teichengröße unter 20 mm und Fertigpressen |
75 | 31 | 29 | 33 | 100 | 10 | Ver gleichs- proben |
|
| Ausformdruck (bar) | 1,0 | 1.3 | 50 | 0,9 | 1,0 | 0,8 | 29 | 25 | ||||
| Druckfestigkeit (bar) | 21 | 47 | 28 27 | 33,4 | 37,6 | 33,4 | 0,9 | 21 18 | ||||
| Korrosionsverhältnis | 1,0 1,1 | >10 | > | 37,6 | 1,2 1,3 | |||||||
| Wärmeleitfähigkeit bei 300° C (kJ/m-h-°C) |
29,2 29,2 | 21 21 | ||||||||||
| Temperaturwechselbeständigkeit Zahl der Wechsel |
>10 | >10 |
Die Versuchsergebnisse zeigen, daß die bei einem Druck von 50 bar nur vorgepreßte Vergleichsprobe
unzureichende physikalische Eigenschaften aufwies, weil in ihr der Flockengraphit senkrecht zur Preßrichtung
ausgerichtet war. In den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Proben war die
Richtungsabhängigkeit der physikalischen Eigenschaften verschwunden oder doch in ausreichendem Maße
vermindert, da sie bei regelloser Ausrichtung des Flockengraphits ein einheitliches Gefüge aufwiesen.
Die Vergleichsprobe, die unter einem Druck von 25 bar fertiggepreßt worden war, wies eine unzureichende
Festigkeit auf, obwohl der Flockengraphit regellos angeordnet war.
Die gemäß der Erfindung nach dem vorbeschriebenen Beispiel hergestellten Erzeugnisse bewährten sich
als Eintauchmundstücke von Gießrohren zwischen einem Tandish und einer Stranggußkokille für Stahl
unter folgenden Bedingungen:
Stahlsorte: Manganstahl (0,2% Kohlenstoff,
1,5% Mangan),
1,5% Mangan),
Temperatur der Stahlschmelze: 1580 bis 15880C,
Ausbringen: 200 bis 25Ot und
Dauer des Gießvorganges: 150 bis 200 min.
Dauer des Gießvorganges: 150 bis 200 min.
Ferner wurde ein Eintauchmundstück für das Stranggießen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
aus einer Mischung hergestellt, die zusätzlich zu den in dem vorangehenden Beispiel genannten Mischungsanteilen
1 bis 5% Magnesia enthielt. Die Temperaturwechselbeständigkeit und die Korrosionsbeständigkeit
wurden dadurch gegenüber dem Eintauchmundstück, das aus der ursprünglich beschriebenen Mischung
dieses Beispiels hergestellt worden war, um etwa 10 % verbessert.
70 T Magnesiaklinker (94% MgO, Teilchengröße unter 1 mm)
20 T Flockengraphit (japanische IndustrienormA) 5 T Pech, gepulvert, Teilchengröße unter0,3mm
3 T Silizium, Teilchengröße unter 0,3 mm
2 T Natriumhexametaphosphat und
3 T Wasser
wurden miteinander vermischt und zu einer Formmasse geknetet. Die Formmasse wurde unter einem Druck
von 50 bar zu normalen Rohlingen vorgepreßt, auf eine Teilchengröße unter 20 mm gebrochen und das
gebrochene Gut mit einem Druck von 50 bzw. 75 bar fertiggepreßt. Vergleichsproben wurden unter einem
Druck von 30 bzw. 110 bar hergestellt. Die Fertigpreßlinge wurden getrocknet und 12 Stunden bei
14000C gebrannt. Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse besaßen ein hervorragendes und gleichmäßiges Gefüge,
der in der Mischung vorhandene Flockengraphit
ίο war regellos angeordnet. Die Temperaturwechselbeständigkeit,
die bei herkömmlichen basischen Feuerfestformkörpern am mangelhaftesten war, konnte
wesentlich verbessert werden. Die physikalischen Eigenschaften der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Proben und der Vergleichsproben sind in Tabelle III wiedergegeben.
| Ver- gleichs- proben Vorpressen mit |
1 | 14 | Proben nach der Erfindung 50 bar Nach Zerkleinern auf eine Teilchen größe unter 20 mm und Fertigpressen |
75 | Ver gleichs- proben |
31 | 110 | 2 | |
| Ausformdruck (bar) | 1,4 | 50 | 25 25 | 30 | 0,8 | 21 | |||
| Druckfestigkeit (bar) | 20 | 37,6 | 23 21 | 0,8 0,8 | 18 16 | 21 | 1,2 | ||
| Korrosionsverhältnis | 1,0 | 0,9 1,0 | 25 29,2 | 1,2 1,2 | 33,4 | ||||
| Wärmeleitfähigkeit bei 3000C (kJ/m-h-oC) |
16,7 | 21 25 | S | 16,7 16,7 | |||||
| Temperaturwechselbeständigkeit Zahl der Wechsel |
9 | 9 | |||||||
Die Versuchsergebnisse weisen für die bei einem Druck von 50 bar nur einmal gepreßten Vergleichsproben infolge der fast senkrecht zur Preßrichtung
ausgerichteten Graphitflocken mangelhafte physikalische Eigenschaften auf, während bei den nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Proben die Richtungsabhängigkeit der Werkstoffeigenschaften infolge
regelloser Anordnung des Flockengraphits fehlt oder stark verrg worden war.
Die Vergleichsproben, die einem zweiten Pressen bzw. Fertigpressen mit einem Druck von 30 bar unterworfen
worden waren, wiesen eine unzureichende Festiekeit auf, obwohl die Graphitflocken regellos angeordnet
waren. Dagegen konnte beobachtet werden, daß sich in den Vergleichsproben, die beim Fertigpressen
einem Druck von 110 bar ausgesetzt worden waren, der Flockengraphit fast senkrecht zur Preßrichtung
ausgerichtet hatte. Eine sehr starke Abnahme der Temperaturwechselbeständigkeit war offensicht-♦5
lieh. Ein zufriedenstellendes Ergebnis wurde mit den erfindungsgemäß nach dem vorbeschriebenen Beispiel
hergestellten Erzeugnissen bei deren Einsatz in det Schlackenzone einer Stahlpfanne erzielt. Verglichen
mit üblichen basischen Feuerfestformkörpern war die Haltbarkeit etwa doppelt so groß.
Claims (1)
- Patentansprüche:1, Verfahren zum Herstellen feuerfester Fonnkörper durch Mischen von Feuerfeststoffen mit Rockengraphit und anschließendes Pressen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender zum Teil bekannter Maßnahmen:
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP47012327A JPS5134848B2 (de) | 1972-02-03 | 1972-02-03 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2248125A1 DE2248125A1 (de) | 1973-09-06 |
| DE2248125B2 true DE2248125B2 (de) | 1977-03-10 |
| DE2248125C3 DE2248125C3 (de) | 1982-06-24 |
Family
ID=11802202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
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| JPS638769U (de) * | 1986-07-01 | 1988-01-21 | ||
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Also Published As
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| DE2248125A1 (de) | 1973-09-06 |
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