DE2636122B2 - Enamel of the system SiO2, B2 O3, Al2 O3, R2 O, where R is an alkali metal, for magnetic conductors made of electromagnetic sheet metal - Google Patents

Enamel of the system SiO2, B2 O3, Al2 O3, R2 O, where R is an alkali metal, for magnetic conductors made of electromagnetic sheet metal

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DE2636122B2 DE19762636122 DE2636122A DE2636122B2 DE 2636122 B2 DE2636122 B2 DE 2636122B2 DE 19762636122 DE19762636122 DE 19762636122 DE 2636122 A DE2636122 A DE 2636122A DE 2636122 B2 DE2636122 B2 DE 2636122B2
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Description

SiO2 SiO 2 36 bis 4836 to 48 B2O3 B 2 O 3 25 bis 3025 to 30 Al2O3 Al 2 O 3 7 bis 127 to 12 CaOCaO 6 bis 126 to 12 R2OR 2 O 7 bis 127 to 12 Co2O3 Co 2 O 3 0,8 bis 2,50.8 to 2.5

SiO2 SiO 2 31 bis 3331 to 33 B2O3 B 2 O 3 24 bis 24,824 to 24.8 AI2O3 AI 2 O 3 21,3 bis 2321.3 to 23 TiO2 TiO 2 0,55 bis 0,600.55 to 0.60 NiONOK 2,6 bis 2,72.6 to 2.7 Na2ONa 2 O 10,8 bis 11,210.8 to 11.2 Fe2O3 Fe 2 O 3 bis 0,5up to 0.5 CuOCuO 1,6 bis 1,71.6 to 1.7 ZnOZnO 2,1 bis 2,72.1 to 2.7

2. Email nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem 0,01 bis 0,5 Gewichtsprozent Fe2O3 enthält.2. Email according to claim 1, characterized in that it also contains 0.01 to 0.5 percent by weight Fe 2 O 3 .

Die Erfindung betrifft Emails für Magnetleiter aus Stahlblech (Elektromagnetblech). Derartige Magnetleiter werden in der Elektronen-, radiotechnischen und elektrotechnischen Industrie verwendet.The invention relates to enamels for magnetic conductors made of sheet steel (electromagnetic sheet). Such magnetic conductors are used in the electronics, radio and electrotechnical industries.

Aus dem SU-Urheberschein 1 97 120 ist ein Email für Magnetleiter aus Stahlblech bekannt, daß aus SiO2, B2O3, Al2O3, TiO2, NiO, Na2O, Fe2O3, CuO und ZnO und folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist: An enamel for magnetic conductors made of sheet steel is known from the SU copyright certificate 1 97 120 that is composed of SiO 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 , NiO, Na 2 O, Fe 2 O 3 , CuO and ZnO and has the following composition in percent by weight:

Das bekannte Email enthält 21,3 bis 23 Gewichtsprozent Aluminiumoxid. Die Einführung von AI2O3 in größeren Mengen in das Email mit einem System SiO2-B2O3-Na2O führt zu einer starken Verringerung des spezifischen Widerstandes des Emails, was seinerseits eine Verschlechterung der elektromagnetischen Parameter der Magnetleiter zur Folge hat. Die Eleklroisolationseigenschaften von Al2O3 entfalten sich nur in alkalifreien Emails.The well-known enamel contains 21.3 to 23 percent by weight of aluminum oxide. The introduction of Al 2 O 3 in larger quantities into the enamel with a SiO 2 -B 2 O 3 -Na 2 O system leads to a strong reduction in the specific resistance of the enamel, which in turn leads to a deterioration in the electromagnetic parameters of the magnetic conductors . The electrical insulation properties of Al 2 O 3 only develop in alkali-free enamels.

Als haftvermittelnde Oxide werden im bekannten Email NiO und CuO verwendet. Diese Oxide sind nicht wirksam genug, da sie keine feste Verbindung (Adhäsion) des Emails mit dem Stahl gewährleisten. Außerdem können diese Oxide in einer Reihe von Fällen eine Verringerung der elektromagnetischen Parameter von Magnetleitern herbeiführen.In the known enamel, NiO and CuO are used as adhesion-promoting oxides. These oxides are not effective enough as they do not guarantee a firm connection (adhesion) between the enamel and the steel. In addition, these oxides can reduce electromagnetic levels in a number of cases Induce parameters of magnetic conductors.

Das bekannte Email hat wegen der ihm eigenen Nachteile keine industrielie Verwendung gefunden.The well-known email has not found industrial use because of its inherent disadvantages.

In der GB-PS 13 34 821 ist ein Email beschrieben, das als Oberzugsmaterial für einen Drahtwiderstand dient. Derartige Widerstände bestehen in erster Linie aus einer Legierung aus Chrom und Nickel und weisen nur einen geringen Eisengehalt auf.In GB-PS 13 34 821 an email is described that serves as a covering material for a wire resistor. Such resistors consist primarily of an alloy of chromium and nickel and have only a low iron content.

Das Email muß auf einem derartigen Material eine gute Haftung aufweisen und sein Ausdehnungskoeffizient muß in etwa dem des Widerstanddrahtes entsprechen, damit es bei Erwärmung des Widerstandes nicht zu großen Spannungen zwischen Draht und Email kommt Das Email weist eine Zusammensetzung auf, in der ZnO und/oder CdO in Größenordnungen von 13 bis 30% vorliegen und in der außerdem Silicium und Boroxid eines oder mehrere der Oxide von Natrium, Kalium, Calcium, Aluminium, Chrom oder Kobalt vorhanden sind, wobei der Anteil an CaO und/oder Al2O3 4 bis 10% beträgtThe enamel must adhere well to such a material and its coefficient of expansion must roughly correspond to that of the resistance wire, so that when the resistor is heated, there is no high tension between the wire and the enamel. The enamel has a composition in which ZnO and / or CdO are present in the order of magnitude of 13 to 30% and in which also silicon and boron oxide one or more of the oxides of sodium, potassium, calcium, aluminum, chromium or cobalt are present, the proportion of CaO and / or Al 2 O 3 4 to 10%

Ein derartiges Email ist aus verschiedenen Gründen nicht für elektromagnetisches Stahlblech geeignetSuch enamel is not suitable for electromagnetic steel sheet for various reasons

Untersuchungen der Anmelder haben ergeben, daß die Anwesenheit von ZnO und/oder CdO die elektromagnetischen Eigenschaften drastisch verschlechtern. Außerdem bedeutet die Anwesenheit von ZnO und CdO, daß die Zähigkeit des Emails stark verschlechtert wird und auch der Punkt der beginnenden Erweichung absinkt Da beim Brennen und der Formgebung von Magnetleitern eine Verschiebung der einzelnen Windüngen zu beobachten ist, kann kein Email mit einer verringerten Zähigkeit verwendet werden. Eine Erniedrigung des Erweichungspunktes ist für einen Überzug von Magnetleitern ebenfalls zu vermeiden, da die Herstellung der Magnetleiter zur Gewährleistung guter elektromagnetischer Kenndaten über 800° C durchgeführt werden muß. Elektromagnetbleche für Magnetleiter bestehen zu 94 bis 97% aus Eisen und enthalten außerdem 3 bis 6% Silicium. Die Anwesenheit von Silicium hat zur Folge, daß das Email der bekannten Zusammensetzung schlecht auf Stahlblech haftet. Die teilweise vorgesehene Anwesenheit von CdO bedeutet zudem, daß das Email toxisch ist.Investigations by the applicant have shown that the presence of ZnO and / or CdO the electromagnetic Properties deteriorate drastically. In addition, the presence of ZnO means and CdO, that the toughness of the enamel is greatly impaired and also the point at which it begins to soften sinks There is a shift in the individual windings when burning and shaping magnetic conductors can be observed, no enamel with a reduced toughness can be used. A humiliation of the softening point is also to be avoided for a coating of magnetic conductors, since the Manufacture of magnetic conductors to ensure good electromagnetic characteristics above 800 ° C must become. Electromagnetic sheets for magnetic conductors consist of 94 to 97% iron and contain also 3 to 6% silicon. The presence of silicon has the consequence that the enamel of the well-known Composition poorly adheres to sheet steel. The partially intended presence of CdO means also that the enamel is toxic.

Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, in ein Email des Systems SiO2, B2O3, Al2O3 und R2O, wobei R ein Alkalimetall ist, solche Komponenten einzuführen und eine derartige Zusammensetzung der Komponenten zu wählen, daß das Email hohe Elektroisolationseigenschaften zur Verbesserung der elektromagnetischen Parameter der Magnetleiter und eine hohe Adhäsion auf Stahlblech aufweist um dadurch einen stark monolithischen Magnetleiter zu gewinnen, und das eine großtechnische Verwendung garantiert.The invention was based on the object of introducing such components into an enamel of the system SiO 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 and R 2 O, where R is an alkali metal, and to choose a composition of the components such that the Enamel has high electrical insulation properties to improve the electromagnetic parameters of the magnetic conductor and a high level of adhesion to sheet steel in order to obtain a strongly monolithic magnetic conductor, and which guarantees large-scale use.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Email des Systems SiO2, B2O3, AI2O3, R2O, wobei R ein Alkalimetall ist, zusätzlich CaO und Co2O3 enthält und daß es in Gewichtsprozenten folgende Zusammensetzung aufweist:According to the invention the object was achieved in that the enamel of the system SiO 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , R 2 O, where R is an alkali metal, additionally contains CaO and Co 2 O 3 and that it has the following composition in percent by weight having:

SiO2 SiO 2 36 bis 4836 to 48 B2O3 B 2 O 3 25 bis 3025 to 30 AI2O3 AI 2 O 3 7 bis 127 to 12 CaOCaO 6 bis 126 to 12 R2OR 2 O 7 bis 127 to 12 Co2O3 Co 2 O 3 0,8 bis 2,50.8 to 2.5

τ; Das erfindungsgemäße Email kann außerdem 0,01 bis 0,5 Gewichtsprozent Fe2O3 enthalten, das in die Zusammensetzung des Emails durch die Ausgangsrohstoffe gelangt.τ; The enamel according to the invention can also contain 0.01 to 0.5 percent by weight Fe 2 O 3 , which gets into the composition of the enamel through the starting raw materials.

Das Vorhandensein von Calciumoxid und KobaltoxidThe presence of calcium oxide and cobalt oxide

mi in der Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Emails sichert eine hohe Adhäsion des Emails am Stahlblech.mi in the composition of the invention Enamel ensures a high level of adhesion of the enamel to the sheet steel.

Als erfitidungswesentlich für die Zusammensetzung des angemeldeten Emails muß die gleichzeitigeAs essential for the composition of the registered email must be the simultaneous

·>■"> Anwesenheit von CaO und AI2O3 zu mindestens je 6 bzw. 7% und höchstens je 12% hervorgehoben werden. Untersuchungen der Anmelder haben gezeigt, daß die Einführung nur eines dieser Oxide selbst bei identischen·> ■ "> Presence of CaO and Al 2 O 3 to at least 6 or 7% each and a maximum of 12% each. Investigations by the applicant have shown that the introduction of only one of these oxides even with identical

Konzentrationen aller übrigen Komponenten des Gemisches nicht die gewünschten Eigenschaften, wie gute Monolithizität, Elastizität und elektromagnetische Parameter ergibt Nur bei gleichzeitiger Einführung von CaO und AI2O3 sind eine gute Haftung, eine gute Monolithizität der Magnetleiter und die erforderlichen elektromagnetischen Parameter gewährleistetConcentrations of all other components of the mixture do not have the desired properties, such as good monolithicity, elasticity and electromagnetic parameters result only with the simultaneous introduction of CaO and AI2O3 are good adhesion, good monolithicity of the magnetic conductors and the required ones electromagnetic parameters guaranteed

Genauso führt die Zugabe von C02O3 bei Abwesenheit von CaO und/oder AI2O3 bzw. bei anderen als den erfindungsgemäßen Konzentrationen dieser Komponenten nicht zu der guten Haftung, wie sie durch das erfindungsgemäße Email garantiert sind.The addition of C02O3 results in the same way in the absence of CaO and / or Al2O3 or in the case of other than the concentrations of these components according to the invention not to the good adhesion as guaranteed by the enamel according to the invention.

Die gemeinsame Einführung von CaO und AI2O3 in den genannten großen Mengen ist für die hohe Zähigkeit des Glases und seinen hohen Schmelzpunkt zwischen 820 und 8700C verantwortlich, der Voraussetzung für den Erhalt der gewünschten hochwertigen Magnetleiter istThe joint introduction of CaO and Al2O3 in these large quantities is responsible for the high toughness of the glass and its high melting point 820-870 0 C, is the prerequisite for obtaining the desired quality magnetic conductor

Dank der oben angegebenen Zusammensetzung des Emails werden die Elektroisolationseigenschaften des Emails bedeutend erhöht und damit auch die elektromagnetischen Parameter der Magnetleiter. Es verbessert sich die Adhäsion des Emails am Stahlblech und dadurch der Grad der monolithischen Einheit des Magnetleiters. Das Email findet weitgehend industrielle Anwendung bei der Produktion von Magnetleitern.Thanks to the composition of the enamel given above, the electrical insulation properties of the Emails significantly increased and with it the electromagnetic parameters of the magnetic conductor. It improves the adhesion of the enamel to the steel sheet and thereby the degree of monolithic unity of the Magnetic conductor. The enamel is widely used in industrial applications in the production of magnetic conductors.

Das erfindungsgemäße Email wird folgendermaßen hergestellt. Zunächst wird eine Beschickung zubereitet; dabei werden als Komponenten der Beschickung folgende Stoffe verwendet:The enamel according to the invention is produced as follows. First a batch is prepared; The following substances are used as components of the feed:

1) Quarzsand bzw. reines Siliciumdioxid1) Quartz sand or pure silicon dioxide

2) Borsäure2) boric acid

3) Tonerde bzw. reines Aluminiumoxid3) Alumina or pure aluminum oxide

4) Kreide bzw. reines Calciumcarbonat4) Chalk or pure calcium carbonate

5) technisches bzw. reines Kobalt(ll)- oder Kobalt(III)-oxid 5) technical or pure cobalt (II) or cobalt (III) oxide

Tabelle ITable I.

6) Rohstoffe für die Komponente R2O6) Raw materials for the component R2O

a) Sodaa) soda

b) Natronsalpeterb) sodium nitrate

c) Kalisalpeter
-. d) Pottasche,c) Potash nitrate
-. d) potash,

e) LithiumcarbonaLe) Lithium carbonaL

Der Gehalt der Beschickung an Komponenten wird durch den Gehalt des Emails an Oxiden bestimmtThe component content of the feed is determined by the oxide content of the enamel

Die Komponenten der Beschickung werden dosiert, gemischt und in einem Drehofen bzw. Herdofen bei 1400 bis 15000C bis zum vollständigen Schmelzen erhitzt. Das geschmolzene Email frittet man, indem man es durch ein Sieb auf Wasser gießt bzw. durch Walzen ■> durchläßt. Weiterhin wird das Email in Form einer Fritte getrocknet, durch Trockenvermahlung in einer Schwingmühle bis zu einer Feinheit von 99% Durchgang durch ein Sieb mit 10 000 Maschen/cm2 gemahlen. Möglich ist auch eine Naßvermahlung der Fritte.The components of the charge are dosed, mixed and heated in a rotary furnace or hearth furnace at 1400 to 1500 ° C. until they completely melt. The melted enamel is fried by pouring it through a sieve onto water or by rolling it through. Furthermore, the enamel is dried in the form of a frit and ground by dry grinding in a vibrating mill to a fineness of 99%, passing through a sieve with 10,000 meshes / cm 2. Wet grinding of the frit is also possible.

>o Aus dem gemahlenen Email wird eine wäßrige Suspension mit einer Dichte von 1,4 bis 2 g/cm3 zubereitet. Daraufhin wird auf ein Stahlblechband ein Emailüberzug in Form einer wäßrigen Suspension aufgetragen. Die Überzugsstärke schwankt zwischen 8> o An aqueous suspension with a density of 1.4 to 2 g / cm 3 is prepared from the ground enamel. An enamel coating in the form of an aqueous suspension is then applied to a steel strip. The coating thickness varies between 8

r> bis 30 μίτι, je nach der Stärke des Bandes. Man befestigt den Überzug auf dem Stahlband durch Aufschmelzen bzw. Antrocknen. Danach wird das Stahlband mit dem aufgetragenen Überzug zur Herstellung von Magnetleitern nach der bekannten Technologie verwendet.r> to 30 μίτι, depending on the strength of the tape. One attached the coating on the steel strip by melting or drying. Then the steel belt is connected to the applied coating is used for the production of magnetic conductors according to the known technology.

κι Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend sieben Beispiele der Zusammensetzung von Ausgangsbeschickungen und des erhaltenen Emails (Tabelle I) sowie die technischen Daten der Emails und der Magnetleiter (Tabelle II)κι For a better understanding of the present invention seven examples of the composition of starting charges and of the Emails received (Table I) as well as the technical data of the emails and the magnetic conductors (Table II)

ti angeführt, bei deren Herstellung das erfindungsgemäße Email verwendet wurde.ti listed, in the production of which the invention Email was used.

Beispiele
IExamples
I. 22 46,2*)46.2 *) .1.1 44,0*)44.0 *) 44th 43,0*)43.0 *) 55 48,148.1 (1(1 37,537.5 -- 77th 46,2*)46.2 *) Zusammensetzung der
Beschickung (Gewichtsteile,
bezogen auf
100 Gcwichtstcilc Email)Composition of
Charge (parts by weight,
related to
100 weight pieces email) 51,3151.31 51,351.3 49,8449.84 53,453.4 46,2846.28 4,944.94 49,8449.84 QuarzsandQuartz sand 47,447.4 8,498.49 8,368.36 8,08.0 7,07.0 12,012.0 8,08.0 BorsäureBoric acid 51,351.3 13,0313.03 12,812.8 12,4612.46 10,6810.68 21,3621.36 12,4912.49 TonerdeClay 8,368.36 8,578.57 13,6813.68 10,2610.26 6,846.84 10,2610.26 8,578.57 Kreidechalk 12,812.8 13,7113.71 10,9610.96 10,9610.96 8,228.22 10,9610.96 13,7113.71 Sodasoda 5,755.75 2,22.2 2,052.05 1,82**)1.82 **) 2,52.5 1,51.5 0,80.8 NatronsalpeterSodium nitrate 14,414.4 -- -- 2,952.95 -- Kobalt(III)-oxidCobalt (III) oxide 2,052.05 -- -- -- -- -- PottaschePotash -- LithiunicarbonalLithiunicarbonal --

Zusammensetzung des
!!mails, GewichtsprozentComposition of
!! mails, weight percent

SiO.,
H, O1 SiO.,
H, O 1

Γ;ιΟΓ; ιΟ

142,06142.06

46,546.5

28,028.0

8,08.0

7.07.0

143,51143.51

45,045.0

28,028.0

8,08.0

7.07.0

143,15143.15

43,043.0

28,028.0

8,08.0

7,07.0

139,29139.29

43,043.0

28,028.0

X,0X, 0

7,07.0

136,74136.74

47,4947.49

30,030.0

7,07.0

6,06.0

144,80144.80

36,0
26,0
12,0
12,036.0
26.0
12.0
12.0

139,61139.61

46,246.2

28.028.0

8,08.0

7,07.0

55 Fortsetzungcontinuation Beispiele
1Examples
1 2626th 22 10,010.0 36 12236 122 12,012.0 44th 10,010.0 66th 55 7,07.0 66th 10,010.0 77th 10,010.0 2,02.0 2,02.0 2,02.0 2,52.5 1,51.5 Ο,ί*Ο, ί * Zusammensetzung des
Emails, GewichtsprozentComposition of
Emails, percent by weight 8,08.0 -- 33 -- -- 0,010.01 0,50.5 -- Na2ONa 2 O 2,02.0 -- -- 2,02.0 -- -- -- Co2O3 Co 2 O 3 0,50.5 -- -- -- -- 2,02.0 -- Fe2O3 Fe 2 O 3 -- 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 K2OK 2 O -- Li2OLi 2 O 100,0100.0 *) Gereinigt von Fe2O3.
**) Kobalt(II)-oxid.*) Purified from Fe 2 O 3 .
**) Cobalt (II) oxide.

Tabelle IITable II

Technische Daten des Emails und der MagnetleiterTechnical data of the email and the magnetic conductor

BeispieleExamples

1 21 2

Linearer Ausdehnungskoeffizient des Emails (a) Grad"'Linear expansion coefficient of the enamel (a) degree "'

Wärmebeständigkeit des Emails nach Douglas (AT) C Heat resistance of the enamel according to Douglas (AT) C

6,1-10" 7,1· 10"" 7.4710" 7,61 ■ 10 " 5,9 H)6.1-10 "7.1 · 10" "7.4710" 7.61 ■ 10 "5.9 H)

8,049- 10" 7,1 · 108.049-10 "7.1 x 10

189189

6,466.46

154154

6,9616,961

152152

7,07.0

5,9975,997

143143

7,36 9107.36 910

162162

6,686 860-8806,686 860-880

Dielektrische Konstante des Emails (ε) Dielectric constant of the enamel (ε)

Temperatur des vollständigen 860-880 860-880 860-870 890-910 920
Auseinanderfließens der
Tropfen, C"Temperature of the whole 860-880 860-880 860-870 890-910 920
Disintegration of the
Drop, C "

Spezifische Wattverluste (Leitungsverluste) im Magnetleiter W/kg bei einer Schwingungsfrequenz von 400-100 Hz bei einer Schwingungsfrequenz von 50Hz Specific watt losses (line losses) in the magnetic conductor W / kg at an oscillation frequency of 400-100 Hz at an oscillation frequency of 50Hz

Die Adhäsionseigenschaften der erhaltenen Emails gemäß Beispiel I und 5 sind gut. Beim Biegen eines Bandes aus Stahlblech mit Emailüberzug um einen Dorn mit einem Durchmesser von 10mm splittert das Email nicht ab. Beim Testen der Magnetleiter auf Schlagfestigkeit wurde kein Absplittern von Email vom Stahlband beobachtet. Die Magnetleiter bleiben dabei vollständig monolithisch. Die Emails gemäß Beispielen 2, 3, 4, 6 und 7 verfügen über eine hohe Adhäsion am StahlblechDand analog dem Email gemäß Beispiel 1.The adhesion properties of the enamels obtained according to Examples I and 5 are good. When bending a belt Made of sheet steel with an enamel coating around a mandrel with a diameter of 10mm, the enamel does not splinter. When the magnetic conductors were tested for impact resistance, no chipping of enamel from the steel strip was observed. The magnetic conductors remain completely monolithic. The emails according to Examples 2, 3, 4, 6 and 7 have via a high level of adhesion to the sheet steel and analogous to the enamel according to Example 1.

14-1514-15 14-1514-15 14-1614-16 14-1614-16 15-1815-18 14-1614-16 14-1714-17 1,5-2,21.5-2.2 1,5-2,21.5-2.2 1,5-2,71.5-2.7 1,5-2,21.5-2.2 1,5-2,21.5-2.2 1,5-2,31.5-2.3 1,5-2,21.5-2.2

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Email des Systems SiO2, B2O3, Al2O3, R2O, wobei R ein Alkalimetall ist, für Magnetleiter aus Elektromagnetblech, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich CaO und Co2O3 enthält und daß es in Gewichtsprozent folgende Zusammensetzung aufweist:1. Enamel of the system SiO 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , R 2 O, where R is an alkali metal, for magnetic conductors made of electromagnetic sheet, characterized in that it additionally contains CaO and Co 2 O 3 and that it is in Has the following composition by weight:
DE19762636122 1976-08-11 1976-08-11 Enamel of the system SiO ↓ 2 ↓ B ↓ 2 ↓ O ↓ 3 ↓ Al ↓ 2 ↓ R ↓ 2 ↓ O, where R is an alkali metal, for magnetic conductors made of electromagnetic sheet metal Expired DE2636122C3 (en)

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