DE2539718B2 - Verfahren zur Beschichtung von Bauteilen auf Basis anorganischer Bindemittel - Google Patents

Verfahren zur Beschichtung von Bauteilen auf Basis anorganischer Bindemittel

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Description

Es ist bekannt, AsbcM/emcntplatten mit einem glasurähnlichen Überzug, vorzugsweise auf Basis Silieat oder Phosphat, zu beschichten. Neben SiOj bei silicathaltigcn Überzügen liegen auch andere Bestandteile, wie z. B. Oxide, Carbonate, Phosphate vor, wobei als Kationen vorzugsweise Mg, Pb, Ca, B, Zn und AI vorliegen. Bei diesen beschichteten Asbestzcmcntplatten handelt es sich um ein verhältnismäßig teures Produkt, das in einem arbeitsaufwendigen Verfahren hergestellt wird. In der Regel wird auf die bereits erhärteten Asbeslzcmentplatten eine wäßrige Färbpaste, bestehend im wesentlichen aus Wasserglas und beispielsweise Zinkoxid als oxydischer Komponente, in einem Mengenverhältnis, daß sich glasurarligc Zinksilicatc bilden können, aufgespritzt. Die Härtung der Beschichtung unter Bildung von Silicatcn erfolgt entweder im Autoklaven unter Druck bei höheren Temperaturen oder durch eine rein thermische Behandlung bei Normaldruck. Somit erfolgt die Herstellung der Grundplatte und deren Beschichtung in zwei zeitlich getrennten Arbeilsschritten. Bei billigen Massenprodukten, wie z. B. Betondachstein oder Kalksandslei nen, ist eine derart aufwendige Arbeitsweise /ur Beschichtung aus Kostengründcn nicht vertretbar. Da andererseits die glasurartigen Beschichtungen den beschichteten Gegenständen ein ansprechendes Aussehen und eine außerordentliche Haltbarkeit verleihen, ist ein Verfahren, welches mit einem ökonomisch vertretbaren Aufwand eine Beschichtung erlaubt, interessant.
Betondachsteine werden bishei hergestellt, indem man eine im allgemeinen pigmentierte Bctonmischungmaschinell auf Formen (sogenannte Paletten) extrudiert. Der extrudierle Betondachstein kann anschließend noch oberflächlich mit einer dünnen, ebenfalls pigmentierten Zcmcnlschliimmc, in welcher farbiges Sandgranulat eingestreut wird, verschen werden (R. Ci. Paasch: Eigenschaften und Herstellung farbiger Uctondachsleinc unter Verwendung anorganischer Pigmente, Bclonstcin-Zeitung, 11.10, 1959; H.H. Schulz: Der Betondachstein und seine Herstellung in Deutschland, Betonstein-Zeitung, II. 5, l%4). Ks ist aber auch die Verwendung des einfachen cxtrudicrten Betondachsteins üblich. Die Paletten werden automalisch gestapelt und in eine sogenannte Fcuchtckammcr zur Aushärtung des Betons gebracht. Nach der Aushärtung werden die Steine von ihren Formen getrennt — letztere laufen sofort wieder in den Produktionsprozeß zurück —, während die Steine selbst entweder noch mit einer
Dispersionsfarbe, beispielsweise auf Basis Acrylat, besprüht werden oder unmittelbar zur Lagerung gehen.
Eine Rückführung der gehärteten Betondachsieine in den ProduktionsprozeU in dem Sinne, dall nun noch eine Silicatbeschichtung mit anschließender Härtung erfolgt, ist aus ökonomischen Gesichtspunkten nicht vertretbar.
Kalksandsteine werden in der Regel hergestellt aus einer feuchten Mischung von Kalkhydrat und Sand, die geformt und gehärtet wird (Der Kalksandstein, Schriftenreihe des Bundesverbandes für Kalksandstcinindustrie e. V, 1963. S. 12 ff., Verlag Hanseatische Druckanstalt GmbH, Hamburg). Während bei der Herstellung von Betondachsteinen die Härtung im Autoklaven bisher in der Praxis in der Regel nicht angewandt wird, bei Asbestzement neben der thermischen Härtung ohne Druck bereits im Einsatz ist (Asbestzement, H. K los, 1967, S. 103, Verlag Springer) werden Kalksandsteine nur im Autoklaven gehärtet. Auch bei Kalksandsteinen ebenso wie bei Asbeslzcmentplatten u/;·.! Betondachsteinen bietet das Aufbringen eines glasurartigen Üher/ngs daher die Möglichkeit, ein Produkt mit einer besonders haltbaren Oberfläche in einer Vielzahl von Farben herzustellen, die den Einsatzbercich von Kalksandsteinen als Fassadenstein durchaus erweitern sollte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Entwicklung eines einfachen Verfahrens zum Aufbringen von glasurartigen Beschickungen auf vorgeformte, nicht ausgehärtete Bauteile auf Basis anorganischer Bindemittel, wie z. B. Kalk oder Zement.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Beschichten von vorgeformten Bauteilen auf der Basis anorganischer, uoliche Zuschlagstoffe enthaltender Bindemittel mit glasurariigen silicatund/odcr phosphalhaltigcn Überzug-·η, wobei man aus dem anorganischen Bindemittel und Wasser und üblichen Zuschlagstoffen eine formbare Masse herstellt, aus dieser Bauteile formt, auf die vorgeformten Bauteile eine wasserglas- und/oder phosphat- und melalloxidhaltigc, gegebenenfalls Pigmente und/oder Füllstoffe enthaltende wasserhaltige Paste in dünner Schicht aufträgt und anschließend härtet, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Masse lösliche anorganische Salze in einer Mindestmenge von 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das anorganische Bindemittel, bzw. im Falle von Kalksandsteinen auf Bindcmiltel plus Zuschlagstoff, einmischt, die die wasserhaltige Paste, von der von ITO bis 400 g pro m2 auf das vorgeformle Bauteil aufgebracht werden, in einen gelartigcn. nicht fließfähigen Zustand überführen, worauf sowohl das vorgeformte Bauteil als auch die Beschichtung gehärtet werden.
Bei den erfindungsgemäß zu beschichtenden, vorgeformten Bauteilen kann es sich beispielsweise um Bclondachstcinc, Asbeslzemenlplullen oder Kalksandsteine handeln, vorzugsweise werden Bctondachstcinc und Kalksandsteine beschichtet. Die Masse, die als Ausgangsmatcrial für die Herstellung der Bauteile dient, hat bei zcmcnthaltigcn Massen, clic für die Herstellung von Bctondachslcincn dienen, einen Wasser-Bindemittel-Faktor (Gewiehtsverhältnis Wasser : Zement) von 0.J bis 0,5. Bei Asbesl/emenl-Batitcilcn beträgt der Wassergehalt JO bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf Gesamtgewicht der Masse. Bei Kalkmörtcln (Kalkhydrat als Bindemittel) soll der Wassergehalt mindestens 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 6 bis 8 Gewichtsprozent (bezogen auf Bindemittel plus Zuschlagstoff) betragen. Die Masse, aus der Bauteile geformt werden, kann darüber hinaus übliche Zuschlagstoffe, wie Magerungsmittel, ν Β. Sand, Pigmente, wie z. B. Eisenoxide, Dichtungsmittel, wie z. B. Calciumstearat. Verflüssiger, wie z. B. L.igninsulfonat, in den üblichen Mengen enthalten (Albrecht, Mannhertz, Zusatzmittcl, Anstrichstoffe, Hilfsstoffe für Beton und Mörtel, 1968, S. J8 ff., Bauverlag GmbH, Wiesbaden). Für Asbestzement-Bauteile kann der Asbestfasern-Anteil in der Masse im üblichen Bereich, d. h. zwischen 10 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf Gesamtirotkengewicht, liegen.
Erfindungsgemäß werden den zement- bzw. kalkhydrathaltigcn Massen anorganische Verbindungen zugesetzt, die eine auf die vorgeformten Bauteile aufgebrachte Paste in einen gelartigen, nicht fließfähigen Zustand überführen, und zwar in Mengen von 1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf Zement (falls Zement als anorganisches Bindemittel eingesetzt wird) bzw. 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent, bezogen auf Gesamttrockengewicht, (für den Fall kalkhydrathaltiger Massen). Bei Massen, die als Ausgangsmaterial für Betondachsteine dienen, werden vorzugsweise I bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf Zement, bei solchen für die 1 lerstellung von Asbestzemenlplatten vorzugsweise I bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf Zement, bei solchen für die Herstellung von Kalksandsteinen zwischen I bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der trockenen Komponenten, zugesetzt. Im Sinne der vorliegenden Erfindung eignen sich Erdalkalisalze, wie z. B. Calciumformiat, Calciumchlorid, Calciumnitrat, Magnesiumnitrat, Magnesiumchlorid, oder Alkalisalze, wie z. B. Kaliumchlorid, Natriumforniiat, Nalriumacetal, oder Eisensalze, wie z.B. Eisen(lll)ehlorid, oder Aluminiumsalze, wie z. B. Aluniiniumehlorid. Die Alkalisalze werden in der Regel in höheren Mengen zugesetzt, vorzugsweise in Mengen, die den zuvor genannten oberen Grenzen entsprechen. Die bevorzugten zugesetzten Verbindungen sind Caiciumformiat und/oder Calciumchlorid. Der Zusatz dieser Verbindungen kann in Substanz oder in wäßriger Lösung erfolgen.
Die Zusammensetzung der Pasten, mit denen cfindungsgemäU die vorgeformten Bauteile beschichtet werden, kann in relativ weilen Grenzen variieren. Bevorzugte Pasten für die Beschichtung enthalten Alkalisulfat, beispielsweise Natriumsulfat in wäßriger Lösung (Wasserglas), Metalloxide, z. B. ZnO, MgO, PbO, CaO. BiOi, AbOi, einzeln oder in beliebiger Kombination, wobei der Gehalt an SiO; zwischen 42 bis 6 3 Mol-%, für Na..O zwischen Il bis 27 Mol-%, für Gesamtmclalloxid zwischen 19 bis 42 Mol-% liegt (bezogen auf Gesamtgewicht dieser Komponenten), wobei auch oxidhalligc Verbindungen.wie /.. B. Carbonate oder Phosphate für den notwendigen Metalloxidgehalt in der Paste herangezogen werden können. Ferner kann die Paste Pigmente, beispielsweise TiO2, rote, gelbe oder schwarze Eisenoxide und/oder Eisenoxidhydroxide, Chromoxidpigmcnte, übliche Füllstoffe, wie z. B. Kaolin, Calciutncarbonat enthalten. Pigmente, Füllstoffe und Wasser werden in solchen Mengen zugesetzt, daß eine gut verarbcitbarc, spritz- und streichfähige Paste erhallen wird. Ferner soll der Pigment- und/oder Füllstoffgehall in der Paste 25 Gewichtsprozent, vorzugsweise IO bis 15 Gewichtsprozent, nicht übersteigen. Derartige Pasten auf Basis Wasserglas sind beispielsweise bekannt aus J.G. Va i I »Soluble Silicates«, Vol. II. S. 322 ff. (1952), Verlag Reinhold Publishing, New York; US-Patentschrift 2J 54 350; deutsche Offenlegungsschrift 15 71 579.
Ein typisches Beispiel für eine erfindungsgemäße
Wasserglas-Paste sieht folgendcrmaBen aus:
Nalriumwasscrglas, 37 bis 40" Be 70Gewichtsteile
Zinkoxid 15 Gewichlsteilc
Kaolin 5 Gewichisicilc
Pigment 5 Gcwichtstcilc
Wasser 5 Gewichisteile
Nachfolgend wird das crfindungsgemäUc Verfahren anhand einer bevorzugten Bcschichtungsnaste auf Basis Wasserglas erläutert.
Die verschiedenen Komponenten der Wasserglas-Paste werden beispielsweise über eine Dissolver oder über Kugelmühlen zu einer homogenen Paste verarbeitet und werden in dieser Form auf die vorgeformten Bauteile in dünner Schicht (etwa 40 bis 80 μπι) aufgesprüht, aufgespritzt oder aufgetrieben. Für 1 mzu beschichtender Fläche des vorgeformten Bauteils werden 190 bis 400 g, vorzugsweise 250 bis 300 g Wasserglas-Paste eingesetzt.
Nach dem Aufbringen der Wasserglas-Paste auf das vorgeformtc Bauteil wird zunächst eine Verfestigung der Wasserglas-Paste bis zu einem g;lartigcn, nicht fließfähigen Zustand abgewartet. Diese Verfestigung benötigt bei crfindungsgemäB beschichteten Betondachsteinen, Asbestzcmcntplatlcn und Kalksandsteinen 0,5 bis 3 Stunden, wobei bei höherem Gehalt an zugesetzten anorganischen Salzen in der Masse, aus der die Bauteile vorgeformt werden, die notwendige Zeit für die Verfestigung bei den angegebenen niedrigeren Zeitwerten liegt. Im Anschluß an die Verfestigung können das vorgeformte Bauteil und die verfestigte Beschichtung gehärtet werden.
Die Härtung erfolgt vorzugsweise in einem indirekt elektrisch beheizten Autoklaven bei Temperaturen zwischen 150 bis 2100C, vorzugsweise zwischen 170 bis 180"C, und Drücken zwischen 4 und 19 bar, vorzugsweise 7 bis 10 bar.
Die Härtungsdauer liegt bei Betondachsteinen bei den angegebenen Temperaturen bei 4 bis 8 Stunden, bei Asbcstzcmcntplattcn bei 8 bis 12 Stunden, bei Kalksandsteinen bei 4 bis 8 Stunden.
Es ist jedoch grundsätzlich zur Erzielung einer harten und wetterbeständigen erfindungsgemäßen glasurartigen Beschichtung der Bauteile nicht zwingend erforderlich, die Härtung im Autoklaven vorzunehmen. So ist es bei der Härtung von erfindurgsgcmäß beschichteten Betondachsteinen oder Aslbestzcmcntplatten möglich, die Wasscrglas-Pasten-Bcschichtung auf den frischen unabgcbundenen Betondachstein bzw. die Asbestzementplatte aufzubringen, in konventioneller Weise bei Umgebungstemperatur an der Luft (maximale relative Luftfeuchtc während der Verfestigung der Silicatbcschichtung vorzugsweise unter 60%) zu härten (14 bis 28 Tage) und anschließend in einer thermischen Behandlung bei Temperaturen von 200 bis 300'C die Beschichtung auszuhärten.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es in einfacher Weise, Betonteile (wie z. B. Bctondachstcinc. Betonfertigteile), Asbestzementplatte^ und Kalksandsteine mit einer glasurartigen Beschichtung, die eine große Härte und Wetterbeständigkeit aufweisen, zu verschen. Nach der Verfestigung der Wasserglasfarbc auf dem Bauteil, die um so rascher erfolgt, je höher der Zusatz an erfindungsgemäß koagulicrcnd wirkenden Verbindungen ist, kann die Härtung des Baustoffs selbst sowie dessen Beschichtung entweder in einem Arbeitsgang im Autoklaven erfolgen oder man läßt zunäcnst das beschichtete Badteil in konventioneller Weise durch .Stehenlassen an dur Luft abbinden, worauf eine thermische Erhärtung der Wasserglas Pusicn Beschichtung erfolgt.
Nachfolgend wird das crfindungsgenüiße Verfahren beispielhaft erläutert:
Beispiel 1«
I lcrstellung beschichteter Betondachsleine
Portlandzement und Rheinsand (Korngröße 0 bis 3 mm) wurden im Mischungsverhältnis (Gewichtsverhältnis) 1 :3 unter Wasserzugabc (Wasser-Bindemitlclwert [Zement] 0,37) intensiv mit folgenden Zusätzen gemischt:
a) 1 Gewichtsprozent Calciumchlorid, bezogen auf Zement,
b) 2 Gewichtsprozent Calciumformiat, bezogen auf Zement.
Die Mischung wurde anschließend auf einer handelsüblichen Vcrsuchsbctondachs''-nmaschinc zu Bctondachstcincn der Pialtengrößc 2'J.' 30 cm verarbeite!.
Auf die so hergestellten Betondachsteine wurde eine Wasserglas-Paste folgender Zusammensetzung aufgebracht:
N 'iriumwasscrglas 37 bis 40 Be 70Gcwichtstcilc
ZnO 15 Gewichtsteile
Kaolin 5 Gewichtsteile
Pigment (Eisenoxid) 5 Gewichtsteile
Wasser 5 Gewichtsteile
Die Wasserglas-Paste wurde in einer Menge von 300 g pro m2 Betondachsteinfläche in dünner Schicht aufgesprüht.
Nach einem Stehenlassen an der Luft für ca. 90 Minuten war die Paste auf der Oberfläche der Betondachsteine nicht mehr fließfähig und so verfestigt, daß die Härtung des Betondachsteins und der Beschichtung durchgeführt werden konnte. Die Härtung erfolgte im Autoklaven unter indirekter Erhitzung bei Temperaturen von 170 bis IHO C unter einem Druck von 8 bis 9 bar. Nach einer Härtungsdauer von 4 Stunden war die Härtung vollständig. Die gehärteten Betondachsteine wiesen einen gschlossenen gleichmäßigen Überzug auf.
H ci s ρ i e1 Ib
Herstellung beschichteter Bctondachstcinc
Portlandzement und Rheinsand (Korngröße 0 bis 3 mm) wurden im Mischungsverhältnis (Gewichtsverhältnis) I :3 unter Wasserzugabe (Wasser-Bindcmiltelwert [Zcmeni] 0.37) intensiv mit folgendem Zusatz gemischt: 2 Gewichtsprozent Calciumchlorid, bezogen auf Zement.
Die Mischung wurde anschließend auf einer handelsüblichen Vcrsuchsbclondachstcinmaschinc z-j Betondachsteinen der Plattcngröße 20 χ 30 cm verarbeitet.
Auf die so hergestellten Betondachsteinc wurde die gleiche Wasserglas-Paste, wie· im Beispiel la beschrieben, in gleithf- Schichtstärke aufgebracht.
Nach einem Stehenlassen an der Luft für ca. 30 Minuten war die Paste auf der Oberfläche der Betondachsteinc nicht mehr fließfähig und so verfestigt, daß die Härtung des Betondachsteins und der Beschichtung durchgeführt werden konnte. Die Härtung crfolgic in Autoklaven unter indirekter Erhitzung bei Temperaturen von 170 bis 180'C unter einem Druck von 8 bis 9 bar. Nach einer Härtungsdaucr von 4 Stunden war die Härtung vollständig. Die gehärteten
Betondachsteine wiesen einen geschlossenen gleichmäßigen Überzug auf.
Beispiel 2
Herstellung von beschichteten Kalksandsteinen
Eine Mischung aus 10 Gewichtsteilen Kalkhydrat, 90 Gewichtsteilen Eifelsplitt, 1,0 Gewichtsprozent Calciumformiat und einem Gesamtwassergehalt von 7 Gewichtsprozent, bezogen auf Masse, wurde mit einem
Preßdruck von 29,4 N/mm2 zu Kalksandsteinen verpreßt.
Eine Wasserglas-Paste der in den Beispielen la und Ib beschriebenen Zusammensetzung wurde in einer Menge von 250 g/m2 aufgetragen. Anschließend wurden die Steine 8 Stunden lang bei 8 bar im Autoklaven bei Temperaturen von 170 bis 1800C behandelt. Die Kalksandsteine wiesen danach einen geschlossenen gleichmäßigen Überzug auf.

Claims (12)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Beschichten von vorgeformten Bauteilen auf der Basis anorganischer, übliche Zuschlagstoffe enthaltender Bindemittel mit glasurartigen silieat- und/oder phosphathaltigcn Überzügen, wobei man aus dem anorganischen Bindemittel und Wasser und üblichen Zuschlagstoffen eine formbare Masse herstellt, aus diesi · Bauteile formt, auf die vorgeformten Bauteile eine wasserglas- und/oder phosphat- und metalloxidhaltige, gegebenenfalls Pigmente und Füllstoffe enthaltende wasserhaltige Paste in dünner Schicht aufträgt und anschließend härtet, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Masse lösliche anorganische Salze in einer Mindestmenge von 0,5 Gew.-%, bezogen auf das anorganische Bindemittel bzw. im Falle von Kalksandsteinen bezogen auf Bindemittel plus Zuschlagstoff einmischt, die die wasserhaltige Paste, von der von 190 bis 400 g pro in2 auf das vorgeforinte Bauteil aufgebracht werden, in einen gelartigen, nicht fließfähigen Zustand überführen, worauf sowohl das vorgeformte Bauteil als auch die Beschichtung gehärtet werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei zementhaltigen Massen das Wasser : Zemcnt-Gewichtsverhältnis auf Werte von 03 — 0,5 eingestellt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei kalkhydrathaltigen Massen der Wassergehalt mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 6 bis 8 Gew.-% (bezogen auf Bindemittel plus Zuschlagstoff) beträgt.
4. Verfahren gemäß Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei asbestzementhaltigcn Massen der Wassergehalt i0 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, beträgt.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche Ibis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die anorganische Bindemittel enthaltenden Massen Alkali-, Erdalkali·, Aluminium- und/oder Eisensalze in Mengen von 0,5 bis 5Gew.-%, bezogen auf Zement- bzw. Gesamttrockengewicht für den Fall kalkhydrathaltiger Massen zugesetzt werden.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Massen nachfolgende Salze einzeln oder in beliebiger Mischung zugesetzt werden: Calciumformial, Calciumchlorid, Calciumnitrat, Magnesiumnitrat, Magnesiumchlorid, Kaliumchlorid, Natriumformiat, Natriumacctat, F.isen-(lll)-chlorid, Akiminiumchlorid.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf die vorgeformten Bauteile wasserhaltige alkalisilicathal'.igc Pasten mit 42 bis 63 Mol-% SiO;, 11 bis 27 Mol-% Alkalioxid und zwischen 19 bis 42 Mol-% Metalloxid, bezogen auf Gesamtgewicht dieser Komponenten, aufgebracht werden.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daU pro m* zu beschichtender Fläche 250- 300 g Paste aufgebracht werden.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Paste im Anschluß an das Aufbringen auf das vorgcformle Bauteil bei Umgebungstemperatur in einer Zeit zwischen 0,5 und 3 Stunden verfestigt wird.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß so vorgeformte, mit Paste beschichtete Formteile bei Temperaturen zwischen 150 und 2100C, vorzugsweise zwischen 17U und 1800C und Drücken zwischen 4 und 19 bar, vorzugsweise 7 und 10 bar, gehärtet werden.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Härlungsdaucr bei Betondachsteinen bei 4 bis 8, bei Asbcstzemcntplatten bei 8 bis 12, bei Kalksandsteinen bei 4 bis 8 Stunden liegt.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgeformte beschichtete Bauteil zunächst in konventioneller Weise durch Stehenlassen an der Luft 14 bis 28 Tage lang gehärtet wird, woran sich eine Härtung der Pasten-Beschichtung bei Temperaturen von 200 bis 3000C anschließt.
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