DE3603691A1 - AGING-FREE STEEL - Google Patents

AGING-FREE STEEL

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DE3603691A1 DE19863603691 DE3603691A DE3603691A1 DE 3603691 A1 DE3603691 A1 DE 3603691A1 DE 19863603691 DE19863603691 DE 19863603691 DE 3603691 A DE3603691 A DE 3603691A DE 3603691 A1 DE3603691 A1 DE 3603691A1
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    • C21D8/04—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

A cold-rolled strip steel is used, which has a chemical composition of 0.015 to 0.040% C max. 0.20% Si max. 0.40% Mn max. 0.030% P 0.02 to 0.05% S max. 0.1% Al max. 0.01% N and a titanium content of <IMAGE> to 0.4% for complete binding of the elements nitrogen, sulphur and carbon present in the molten steel, the remainder being iron and impurities resulting from the smelting and, in the annealed, undressed state has a yield strength of less than 150 N/mm<2>, a coefficient of perpendicular anisotropy (rm) of more than 1.7, an elongation at break (A80) of more than 38% and a mean solidification exponent (nm) of more than 0.22, as the material for non-ageing sheets having excellent cold formability. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines kaltgewalzten Bandstahles als Werkstoff für alterungsfreie Bleche mit hervorragender Kaltumformbarkeit.The invention relates to the use of a cold rolled Strip steel as a material for non-aging sheets with excellent Cold formability.

Zur Erzielung besonders guter mechan. Eigenschaften, insbesondere eines hohen Wertes der senkrechten Anisotropie r m für Tiefziehbeanspruchungen und eines hohen Verfestigungsexponenten n m bei Streckziehvorgängen von kaltgewalztem Bandstahl wurden die sog. IF-(= interstitial free)-Stähle entwickelt, vgl. "Werkstoffkunde der gebräuchlichen Stähle", Teil 1, S. 253, Verlag Stahleisen 1977. In diesen sind die störenden Elemente C und N durch einen Zusatz von Titan oder Niob stabil abgebunden.To achieve particularly good mechan. Properties, in particular a high value of the vertical anisotropy r m for deep-drawing stresses and a high hardening exponent n m during stretch-drawing processes of cold-rolled strip steel, the so-called IF (= interstitial free) steels were developed, cf. "Materials science of common steels", part 1, p. 253, Verlag Stahleisen 1977. In these the disruptive elements C and N are stably bound by the addition of titanium or niobium.

Im einzelnen ist aus der EP-PS 1 20 976 ein Ti-haltiger Tiefziehstahl bekannt, der sehr niedrige Kohlenstoffgehalte (0,004%) aufweist, weil bei hohem Kohlenstoffgehalt das kaltgewalzte Blech hohe Streckgrenzen, niedrige Dehnungen und niedrige r-Werte aufweist, und daß dementsprechend der Kohlenstoffgehalt auf max. 0,015% zu begrenzen ist. In gleicher Weise wird in der DE-OS 32 34 574 darauf hingewiesen, daß die Menge des im Stahl gebildeten Titankarbides ansteigt, wenn Kohlenstoff in Mengen über 0,015% enthalten ist, was zu einer beträchtlichen Anhebung der Rekristallisationstemperatur der erhaltenen Bänder führt, weshalb der Kohlenstoffgehalt auf höchstens 0,015% zu begrenzen ist. Auch nach dem in der US-PS 36 07 456 beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Tiefziehstahles darf bei einem Titangehalt von 0,15 bis 0,30% der Kohlenstoffgehalt nicht höher als 0,020, vorzugsweise 0,010% sein. Darüber hinaus darf der Schwefelgehalt dieses bekannten Tiefziehstahles nicht höher als 0,030% liegen. Specifically, a deep-drawing steel containing Ti is known from EP-PS 1 20 976, which has very low carbon contents (0.004%), because with a high carbon content the cold-rolled sheet has high yield strengths, low elongations and low r values, and accordingly the carbon content to max. 0.015% is to be limited. In the same way, it is pointed out in DE-OS 32 34 574 that the amount of titanium carbide formed in the steel increases when carbon is contained in amounts above 0.015%, which leads to a considerable increase in the recrystallization temperature of the strips obtained, which is why the carbon content is limited to a maximum of 0.015%. Even according to the process for producing a deep-drawing steel described in US Pat. No. 3,6 07,456, the carbon content with a titanium content of 0.15 to 0.30% must not be higher than 0.020, preferably 0.010%. In addition, the sulfur content of this known deep-drawing steel must not be higher than 0.030%.

Ein Stahl mit ausgezeichneter Umformbarkeit ist nach der US-PS 35 22 110 nur dann herstellbar, wenn der Kohlenstoffgehalt bei Ti-Gehalten von 0,02 bis 0,5% auf max. 0,02% C begrenzt wird. Zur Erreichung dieses Zieles wird eine Vakuumentgasungsbehandlung vorgeschlagen. Des weiteren wird auch in der US-PS 11 92 794 eine Begrenzung des Kohlenstoffgehaltes aof 0,02% unter Anwendung einer Vakuumentgasung gefordert.A steel with excellent formability is after the US-PS 35 22 110 can only be produced if the carbon content with Ti contents from 0.02 to 0.5% to max. 0.02% C is limited. Vacuum degassing treatment is used to achieve this goal suggested. Furthermore, too in US Pat. No. 1,192,794 a limitation of the carbon content aof 0.02% using vacuum degassing.

Auch in der US 31 38 078 muß bei einem Stahl mit 0,05 bis 0,20% Titan der Kohlenstoffgehalt mittels Vakuumentgasung auf weniger als 0,02% eingestellt werden und ist darüber hinaus der Schwefelgehalt auf weniger als 0,02% zu begrenzen.Also in US 31 38 078 for a steel with 0.05 to 0.20% titanium the carbon content by means of vacuum degassing be set to less than 0.02% and above limit the sulfur content to less than 0.02%.

Zusammenfassend ist dem Stand der Technik zu entnehmen, daß zur Erzielung der gewünschten, hervorragenden Umformeigenschaften, nämlich insbesondereIn summary, it can be seen from the prior art that to achieve the desired, excellent forming properties, namely in particular

  • - eines hohen Wertes der senkrechten Anisotropie- a high value of vertical anisotropy
  • - eines hohen Wertes des Verfestigungsexponenten- a high value of the solidification exponent
  • - einer niedrigen Dehngrenze und- a low yield strength and
  • - hoher Bruchdehnungswerte- high elongation at break values

des Stahles sehr niedrige Kohlenstoffgehalte vorausgesetzt werden und Schwefel als schädlich für diese Eigenschaften angesehen wird. Zur Erzielung der gewünschten niedrigen Kohlenstoffgehalte wird daher nach dem Stand der Technik vorzugsweise eine Vakuumentgasung vorgesehen, was einerseits den Herstellungsaufwand erhöht, und andererseits nicht alle Stahlhersteller über eine entsprechend große Vakuum- Behandlungskapazität verfügen. Die Absenkung des Schwefelgehaltes macht darüber hinaus besondere Entschwefelungsverfahren erforderlich, wodurch ebenfalls der Herstellungsaufwand erhöht wird.of the steel assuming very low carbon contents and sulfur as harmful to these properties is seen. To achieve the desired low Carbon contents are therefore according to the state of the art Vacuum degassing is preferably provided, which on the one hand the manufacturing costs increased, and on the other hand not all steel manufacturers have a correspondingly large vacuum Have treatment capacity. The lowering of the sulfur content also makes special desulfurization processes required, which also reduces the manufacturing costs is increased.

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Stahl als Werkstoff für alterungsfreie Bleche mit hervorragender Kaltumformbarkeit anzugeben, der nichts desto weniger ohne erhöhten Aufwand, d. h. insbesondere ohne Anwendung eines Vakuumentgasungsverfahrens herstellbar ist.Based on the prior art shown the invention has for its object a steel as a material for non-aging sheets with excellent cold formability to indicate the none the less without increased effort, d. H. especially without using a Vacuum degassing process can be produced.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Stahl vorgeschlagen, der eine chemische Zusammensetzung von
0,015 bis 0,040% C
max. 0,20% Si
max. 0,40% Mn
max. 0,030% P
0,02 bis 0,05% S
max. 0,01% Al
max. 0,01% N und
einen Titangehalt von bis 0,4% zur vollständigen Abbindung der im flüssigen Stahl enthaltenen Elemente Stickstoff, Schwefel und Kohlenstoff,
Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen
aufweist und im geglühten, nicht dressierten Zustand eine Streckgrenze von weniger als 150 N/mm2, einen Kennwert der senkrechten Anisotropie (r m ) von mehr als 1,7, eine Bruchdehnung (A 80) von mehr als 38% und einen mittleren Verfestigungsexponenten (n m ) von mehr als 0,22 aufweist. Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgenden Ausführungsbeispielen. To solve this problem, a steel is proposed which has a chemical composition of
0.015 to 0.040% C
Max. 0.20% Si
Max. 0.40% Mn
Max. 0.030% P
0.02 to 0.05% S
Max. 0.01% Al
Max. 0.01% N and
a titanium content of up to 0.4% for complete setting of the elements nitrogen, sulfur and carbon contained in the liquid steel,
Remainder iron and melting-related impurities
and in the annealed, untreated state a yield strength of less than 150 N / mm 2 , a characteristic value of the vertical anisotropy ( r m ) of more than 1.7, an elongation at break ( A 80 ) of more than 38% and an average strengthening exponent ( n m ) greater than 0.22. Further preferred embodiments result from the subclaims and the following exemplary embodiments.

Der Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verwendung ist insbesondere darin zu sehen, daß der erfindungsgemäße Stahl mehr Kohlenstoff enthält als nach dem Stand der Technik vorausgesetzt und z. B. für einen hervorragend kaltverformbaren Stahl zugelassen wird, so daß auf einen aufwendigen Verfahrensschritt bei der Herstellung von alterungsfreien Blechen mit hervorragender Kaltumformbarkeit, insbesondere auf die Anwendung einer Vakuumbehandlung zur Kohlenstoffreduzierung verzichtet werden kann. Darüber hinaus enthält der Stahl erfindungsgemäß einen erhöhten Schwefelgehalt, so daß in gleicher Weise auf eine aufwendige Entschwefelungsbehandlung verzichtet werden kann. Durch die Kombination des erhöhten Kohlenstoffgehaltes mit einem erhöhten Schwefelgehalt in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Titangehalt werden schließlich mechanische Eigenschaftswerte des vorgeschlagenen Stahles erzielt, die ihn in besonderer Weise für den vorgeschlagenen Verwendungszweck geeignet machen.The advantage of the use proposed according to the invention is especially to be seen in the fact that the steel according to the invention contains more carbon than required by the prior art and Z. B. for an excellent cold formable Steel is allowed, so that a complex process step in the manufacture of non-aging sheets excellent cold formability, especially for the application a vacuum treatment to reduce carbon can be dispensed with. It also contains the steel according to the invention an increased sulfur content, so that in same way on a complex desulfurization treatment can be dispensed with. By combining the elevated Carbon content with an increased sulfur content in Link with the proposed titanium content finally mechanical property values of the proposed Stahles achieved him in a special way for the proposed Make the intended use suitable.

Die erfindungsgemäße Verwendung des vorgeschlagenen Stahles ist nachfolgend im Vergleich mit einem Stahl gemäß dem Stand der Technik näher erläutert.The use of the proposed steel according to the invention is below in comparison with a steel according to the state the technology explained in more detail.

Es wurden die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Stähle 1 bis 6 in einem Sauerstoffblasverfahren geschmolzen und im Strang zu Brammen gegossen. Die Brammen wurden erwärmt und in einer Warmbandstraße zu Warmband ausgewalzt, aufgehaspelt, gebeizt, kaltgewalzt und im Labor geglüht, jedoch nicht dressiert. Die Stähle 7 bis 14 wurden im Labor erschmolzen, gewalzt, geglüht und ebenfalls nicht dressiert.There were listed in the table below Steels 1 to 6 melted in an oxygen blowing process and cast into slabs in the strand. The slabs were heated and rolled into hot strip in a hot strip mill, coiled up, pickled, cold rolled and annealed in the laboratory, however not trained. Steels 7 to 14 were made in the laboratory melted, rolled, annealed and also not trained.

Bekannterweise ändern sich allgemein die Werte durch das Dressieren, welches auch bei IF-Stählen zur Verbesserung der Planheit und zur Übertragung der Rauheit mit Dressiergraden unter 1% angewendet wird. Geglüht wurden die Stähle 1 bis 3 kontinuierlich in einem Durchlaufglühofen und die Stähle 4 bis 6 diskontinuierlich im Haubenofen. As is known, the values generally change as a result of this Skidding, which is also used in IF steels to improve the Flatness and for transferring roughness with skin pass degrees less than 1% is used. Steels 1 to 3 were annealed continuously in a continuous annealing furnace and the steels 4 up to 6 discontinuously in the hood furnace.  

Im einzelnen sind die Werte der chemischen Zusammensetzung und der mechanischen Eigenschaften in der Tabelle 1 zusammengefaßt.The values are the chemical composition and the mechanical properties are summarized in Table 1.

Wie aus der Diagrammdarstellung in Fig. 1 hervorgeht, weist der Stahl 1 - mit niedrigem C-Gehalt und S-Gehalt nach dem Stand der Technik - mechanische Eigenschaften - gemessen im Zugversuch - auf, die für eine hervorragende Kaltumformbarkeit sprechen, d. h. die Dehngrenze (R po · 2) und das Streckgrenzverhältnis (R po · 2 / R m ) sind niedrig, während die Bruchdehnung (A 80) der Verfestigungsexponenten (n m ) und der Kennwert der senkrechten Anisotropie (r m ) hoch sind.As can be seen from the diagram in FIG. 1, the steel 1 - with a low C content and S content according to the prior art - has mechanical properties - measured in the tensile test - which speak for excellent cold formability, ie the yield strength ( R po · 2 ) and the yield strength ratio ( R po · 2 / R m ) are low, while the elongation at break ( A 80 ) of the hardening exponents ( n m ) and the characteristic value of the vertical anisotropy ( r m ) are high.

Der Stahl 2 weist einen erhöhten Kohlenstoff - mit 0,025% bei immer noch verhältnismäßig niedrigem S-Gehalt von 0,14% auf. Ein solcher erhöhter C-Gehalt ergibt sich bei der Stahlherstellung nach dem Sauerstoffblasverfahren ohne Anwendung einer zusätzlichen Vakuumbehandlung. Die Eigenschaften des Stahles 2 sind gegenüber dem Stahl 1 - wie im Stand der Technik festgestellt - deutlich verschlechtert, und zwar mit einer Zugfestigkeit von 341 N/mm2, einer Drehgrenze von 150 N/mm2, einem Streckgrenzenverhältnis von 0,44, einer Bruchdehnung A 80 von 34%, einem mittl. Verfestigungsexponenten von 0,228 und einem Kennwert der senkrechten mittl. Anisotropie von 1,7.Steel 2 has an increased carbon - at 0.025% with a still relatively low S content of 0.14%. Such an increased C content occurs in steel production using the oxygen blowing process without the use of an additional vacuum treatment. The properties of the steel 2 are significantly deteriorated compared to the steel 1 - as determined in the prior art - with a tensile strength of 341 N / mm 2 , a rotation limit of 150 N / mm 2 and a yield strength ratio of 0.44 Elongation at break A 80 of 34%, an average. Solidification exponents of 0.228 and a characteristic value of the vertical mean. Anisotropy of 1.7.

Der Stahl 3 weist gemäß der Erfindung bei einem auf 0,025% erhöhten C-Gehalt, wie er sich ohne Anwendung einer Vakuumbehandlung ergibt, einen ebenfalls gezielt erhöhten S-Gehalt von 0,028% auf. Die mechanischen Eigenschaften dieses erfindungsgemäßen, nicht vakuumbehandelten Stahles 3 sind, wie sich aus Fig. 1 ergibt, hervorragend und mit denen des vakuumbehandelten Stahles 1 vergleichbar. Das Gefüge des erfindungsgemäßen Stahles besteht aus Ferrit mit einer für einen Tiefziehstahl typischen Korngröße von rd. 15 µm und gleicht damit dem Gefüge des Stahles 1 nach dem Stand der Technik. According to the invention, the steel 3, with a C content increased to 0.025%, as is obtained without the use of a vacuum treatment, also has a specifically increased S content of 0.028%. The mechanical properties of this non-vacuum-treated steel 3 according to the invention are, as can be seen from FIG. 1, excellent and comparable to those of the vacuum-treated steel 1. The structure of the steel according to the invention consists of ferrite with a grain size of approx. 15 µm and thus resembles the structure of steel 1 according to the prior art.

Die Stähle 4 bis 6 wurden diskontinuierlich einer Haubenglühung unterworfen. Das Verhalten dieser Stähle bezüglich der mechanischen Eigenschaften ist sehr ähnlich wie der Stähle 1 bis 3. Die mechanischen Eigenschaften des Stahles 4 mit dem nach bisherigem Erkenntnisstand erforderlichen niedrigen C-Gehalt sind hervorragend.Steels 4 to 6 were batch annealed subject. The behavior of these steels in terms of mechanical Properties is very similar to that of steels 1 to 3. The mechanical properties of the steel 4 with that according to the previous one Level of knowledge required are low C content outstanding.

Der Stahl 5 mit einem auf 0,018% erhöhten C-Gehalt infolge der Einsparung einer Vakuumbehandlung zeigt, wie in Fig. 2 dargestellt, deutlich verschlechterte mechanische Eigenschaften mit einer Zugfestigkeit von 330 N/mm2, einer Drehgrenze R po · 2 von 136 N/mm2, einem Streckgrenzenverhältnis von 0,41, einer Bruchdehnung A 80 von 38%, einem mittleren Verfestigungsexponenten n m von 0,239 und einem Kennwert der senkrechten Anisotropie r m von 1,70 auf. Der erfingungsgemäße Stahl 6 weist infolge der Einsparung einer Vakuumbehandlung einen auf 0,023% erhöhten C-Gehalt und den gezielt erhöhten Schwefelgehalt von 0,028% nach der Erfindung auf. Die hervorragenden Eigenschaften sind mit denen des vakuumbehandelten Stahles 4 vergleichbar.The steel 5 with a C content increased to 0.018% due to the saving of a vacuum treatment, as shown in FIG. 2, shows significantly deteriorated mechanical properties with a tensile strength of 330 N / mm 2 , a rotation limit R po · 2 of 136 N / mm 2 , a yield ratio of 0.41, an elongation at break A 80 of 38%, an average strengthening exponent n m of 0.239 and a characteristic value of the vertical anisotropy r m of 1.70. As a result of the saving of a vacuum treatment, the steel 6 according to the invention has a C content increased to 0.023% and the specifically increased sulfur content of 0.028% according to the invention. The excellent properties are comparable to those of the vacuum-treated steel 4.

In Fig. 3 ist die Wirkung des zunehmenden Gehaltes an Schwefel bei einem unterschiedlichem Niveau an Kohlenstoff auf die mechanischen Eigenschaften anhand der Stähle 7 bis 14 dargestellt. Aus der graphischen Darstellung ist deutlich ersichtlich, daß bei einer Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes von 0,005 über 0,015 auf 0,022%, z. B. durch eine Einsparung einer Vakuumbehandlung, bei niedrigem Schwefelgehalt, z. B. wie nach dem heutigen Stand der Technik üblich unter 0,02% S, die Eigenschaften des Tiefziehstahles deutlich verschlechert werden. Erst durch die erfindungsgemäße, gezielte Erhöhung des Schwefelgehaltes auf Werte oberhalb von 0,02% sind bei einem auf mehr als 0,015% erhöhten Kohlenstoffgehalt Eigenschaftsverbesserungen zu erzielen, die zu den gewünschten Werten hervorragender Kaltumformbarkeit führen. FIG. 3 shows the effect of the increasing sulfur content at a different level of carbon on the mechanical properties using steels 7 to 14. From the graph it can be clearly seen that when the carbon content is increased from 0.005 to 0.015 to 0.022%, e.g. B. by saving a vacuum treatment, with low sulfur content, for. B. as is customary in the current state of the art below 0.02% S, the properties of the deep-drawing steel are significantly deteriorated. It is only through the targeted increase of the sulfur content according to the invention to values above 0.02% that improvements in properties can be achieved with a carbon content increased to more than 0.015%, which lead to the desired values of excellent cold formability.

Tabelle 1 Table 1

Claims (7)

1. Verwendung eines kaltgewalzten Bandstahles, der eine chemische Zusammensetzung von
0,015 bis 0,040% C
max. 0,20% Si
max. 0,40% Mn
max. 0,030% P
0,02 bis 0,05% S
max. 0,1% Al
max. 0,01% N und
einen Titangehalt von bis 0,4% zur vollständigen Abbindung der im flüssigen Stahl enthaltenen Elemente Stickstoff, Schwefel und Kohlenstoff,
Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen
aufweist und im geglühten, nicht dressierten Zustand eine Streckgrenze von weniger als 150 N/mm2, einen Kennwert der senkrechten Anisotropie (r m ) von mehr als 1,7, eine Bruchdehnung (A 80) von mehr als 38% und einen mittleren Verfestigungsexponenten (n m ) von mehr als 0,22 aufweist, als Werkstoff für alterungsfreie Bleche mit hervorragender Kaltumformbarkeit. 1. Using a cold-rolled steel strip that has a chemical composition of
0.015 to 0.040% C
Max. 0.20% Si
Max. 0.40% Mn
Max. 0.030% P
0.02 to 0.05% S
Max. 0.1% Al
Max. 0.01% N and
a titanium content of up to 0.4% for complete setting of the elements nitrogen, sulfur and carbon contained in the liquid steel,
Remainder iron and melting-related impurities
and in the annealed, untreated state a yield strength of less than 150 N / mm 2 , a characteristic value of the vertical anisotropy ( r m ) of more than 1.7, an elongation at break ( A 80 ) of more than 38% and an average strengthening exponent ( n m ) of more than 0.22, as a material for non-aging sheets with excellent cold formability. 2. Verwendung eines Stahles nach Anspruch 1 mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,020 bis 0,040% für den Zweck nach Anspruch 1.2. Use of a steel according to claim 1 with a carbon content from 0.020 to 0.040% for the purpose of claim 1. 3. Verwendung eines Stahles nach Anspruch 1 mit einem Schwefelgehalt von 0,03 bis 0,05% für den Zweck nach Anspruch 1.3. Use of a steel according to claim 1 with a sulfur content from 0.03 to 0.05% for the purpose of claim 1. 4. Verwendung eines Stahles nach Anspruch 1 mit einem Schwefelgehalt von (4/3% C) bis 0,05% für den Zweck nach Anspruch 1.4. Use of a steel according to claim 1 with a sulfur content from (4/3% C) to 0.05% for the purpose of claim 1. 5. Verwendung eines Stahles nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Stahl nach dem Kaltwalzen kontinuierlich geglüht wird.5. Use of a steel according to one of claims 1 to 4, the steel being continuously annealed after cold rolling becomes. 6. Verwendung eines Stahles nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der kaltgewalzte und kontinuierlich geglühte Stahl unmittelbar anschließend in einem Schmelzbad metallisch beschichtet wird.6. Use of a steel according to one of claims 1 to 5, the cold rolled and continuously annealed steel immediately afterwards in a molten metal bath is coated. 7. Verwendung eines Stahles nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Stahl nach dem Kaltwalzen nach dem Hauptglühverfahren geglüht wird.7. Use of a steel according to one of claims 1 to 4, the steel after cold rolling after the main annealing process is annealed.
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