DE69406643T2 - Verfahren zur Herstellung einer Rohren-Einheit für Wärmetauscher - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Rohren-Einheit für Wärmetauscher

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Description

  • Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Technik der Verbindung zwischen extrudierbaren Aluminiumlegierungen, und insbesondere mit der Verbindung solcher Legierungen, die in Wärmetauschern für kraftfahrzeugtechnische Anwendungsfälle verwendbar sind.
  • Kostengünstige Wärmetauscherröhrchen aus einer Aluminiumlegierung sind bisher mit vergleichsweise großer Wandstärke von z.B. 0,60 Millimetern hergestellt worden. Solche Röhrchen werden durch Gießen einer Puppe und anschließendes Strangpressen oder Ziehen der Puppe in der gewünschten Hohlform hergestellt, typische Legierungen für die Puppe enthalten dabei meist Silizium (0,3 Gew.-% oder mehr), Eisen (mindestens 0,4%), Kupfer (wenigstens 0,15%), Mangan (1,0%), und den Rest Aluminium.
  • Zur Erzielung dünnwandigerer Röhrchen muß die Strangpreßfähigkeit der Legierung erhöht werden, indem eine reinere Aluminiumlegierung mit weniger als 0,3 Gewichtsprozent Mangan verwendet wird. Solche Legierungen mit verbesserten Strangpreßeigenschaften dagegen erfüllen nicht mehr die Anforderungen an die Lebensdauer aufgrund von Korrosionsgefahr und geringerer Dauerfestigkeit. Bestimmte Elemente, welche die Korrosion bei nicht extrudierten Produkten verzögern (wie sie z.B. in der US- Patentschrift 4,649,087 offenbart werden), können einer Strangpreßlegierung nicht zugeschlagen werden, da sie die Strangpreßfähigkeit derselben herabsetzen. Außerdem bewirkt das Löten von dünnwandigen stranggepreßten Röhrchen auf Aluminiumbasis oft ein übermäßiges Einbrennen der Elemente des Lötzusatzmetalls in die Röhrchen, woraus sich Ausdünnung und schlechte Korrosionsbeständigkeit durch verändertes Kristallgefüge ergibt.
  • US-A-4,761,267 offenbart einen hartlötbaren Werkstoff mit einer Aluminiumlegierung als Grundwerkstoff, welcher 0,10-0,30 Gew.-% Titan und 0,5-1,0 Gew.-% Mangan enthält, und in Röhrchenform bei der Herstellung von Wärmetauschern für Kraftfahrzeuge verwendet werden kann. Beispielen zufolge können diese Röhrchen im Vakuum von zwischen 10&supmin;&sup4; und 10&supmin;&sup6; Torr gelötet werden, unter Verwendung von Zusatzwerkstoffen des Typs Al-Si oder Al-Si-Mg.
  • Der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Verfahren zur Herstellung einer Wärmetauscher-Röhrchenanordnung gemäß dem Patentanspruch 1 vorgeschlagen. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den unabhängigen Ansprüchen 2 bis 7 beansprucht.
  • Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung dünnwandiger Wärmetauscherröhrchen verwendete strangpreßfähige Aluminiumlegierung weist eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit und erhöhte Festigkeit auf. Die Legierung enthält Titan in einer kritischen Menge in relativ reinem Aluminium, um so eine erste Stufe an Korrosionsbeständigkeit zu erreichen, und eine kritische Menge Mangan, um eine zweite, jedoch höhere Stufe an Korrosionsbeständigkeit zu erreichen, zusammen mit einer Erhöhung der Streckgrenze um wenigstens 10%. Fremdstoffe sind auf einen ultraniedrigen Anteil begrenzt, insbesondere Eisen und Silizium, wobei alle anderen Fremdstoffe auf insgesamt 0,15 Gewichtsprozent der Legierung beschränkt sind.
  • Die strangpreßfähige, lötbare korrosionsbeständige Aluminiumlegierung besteht aus 0,1-0,2 Gew.-% Titan, 0,6-1,2 Gew.-% Mangan, bis zu 0,1 Gew.-% Silizium, bis zu 0,2 Gew.-% Eisen und bis zu 0,15 Gew.-% anderer Fremdstoffe, wobei jede dieser anderen Fremdstoffe einen Anteil von 0,03 nicht überschreitet, und wobei der Rest Aluminium ist.
  • Die Erfindung wird nun beispielartig unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert; dabei zeigt:
  • Figur 1: einen Aufriß eines hartgelöteten Kondensators zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, bei welchem die erfindungsgemäße Legierung anwendbar ist;
  • Figur 2: eine Ansicht eines mechanisch zusammengesetzten Kondensators zum Einsatz in kraftfahrtechnischen Anwendungsfällen;
  • Figur 3: eine stark vergrößerte perspektivische Schnittansicht eines in dem Kondensator nach Figur 1 verwendeten Röhrchens;
  • Figur 4: eine perspektivische (teilweise geschnittene) Ansicht einer in einem Kraftfahrzeug nutzbaren Kühlerkonstruktion, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist;
  • Figur 5: einen stark vergrößerten Ausschnitt aus Figur 4;
  • Figur 6: eine Darstellung einer Fotographie in polarisiertem Licht (100fache Vergrößerung) eines herkömmlichen gelöteten Kondensatorröhrchens im Querschnitt; und
  • Figur 7 und 8: je eine Darstellung von Fotographien in polarisiertem Licht (200fache Vergrößerung) eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und aus der erfindungsgemäßen Legierung hergestellten Kondensatorröhrchens im Schnitt, wobei Figur 7 einen Längsschnitt und Figur 8 einen Querschnitt darstellt.
  • Die in der vorliegenden Erfindung verwendete, in hohem Maße extrudierbare Aluminiumlegierung besteht aus folgenden Anteilen, in Gewichtsprozent: Titan 0,1-0,2, Mangan 0,6-1,2, Silizium bis zu 0,1, Eisen bis zu 0,2, und alle anderen Fremdstoffe bis zu 0,15, wobei jeder einzelne dieser Fremdstoffe einen Anteil von 0,03 nicht überschreitet, und der Rest Aluminium ist. Dies ist eine reinere Aluminiumlegierung als die bisher bei der Herstellung von Wärmetauscherröhrchen verwendete Legierung. Die Legierung enthält nur 1,4 Prozent an Zusatzstoffen, und Fremdstoffe sind auf insgesamt 0,45 Prozent begrenzt, was ein extrem niedriger Wert ist. Wenn nach dem bisherigen Stand der Technik verwendetes Titan und/oder Mangan oder Kupfer in einer Aluminiumlegierung vorliegt, werden Titan und Mangan mit Kupfer mit vergleichsweise höheren Fremdstoffanteilen kombiniert, um Korrosionsbeständigkeit durch grobkörnige Intermetallkomplexe zu erzielen. Bei der vorliegenden Erfindung werden Titan und Mangan zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit mit kleinen Fremdstoffanteilen kombiniert.
  • Der kontrollierte Titananteil wird aufgrund seiner Fähigkeit bestimmt, die Korrosionsmorphologie von halbkugelförmigen Lochfraß in "seitliche" bzw. Randkorrosion zu ändern. Weniger als 0,1 Prozent Titan erlauben nicht mehr, die gewünschte erste Stufe an Korrosionsbeständigkeit zu erreichen, die in der vorliegenden Erfindung gewünscht wird; ein Titanüberschuß über 0,2 kann sich nicht angemessen im Aluminiumbasiswerkstoff lösen und so unerwünschte intermetallische Verbindungen bilden. Titan erzeugt eine die Strangpreßfähigkeit verbessernde feinkörnige Struktur in einer gegossenen unbehandelten Strangpreßpuppe.
  • Mangan wird zur Erzielung einer noch höheren Stufe an Korrosionsbeständigkeit zugeschlagen, wobei es der Aluminiumlegierung gleichzeitig zusätzliche Festigkeit verleiht, so daß diese in Form von relativ dünnwandigen und doch strukturfesten Röhrchen extrudiert werden kann. Mangan trägt zur Korrosionsbeständigkeit des gelöteten Produktes dadurch bei, daß es dem Eindringen von Silizium (aus dem Lot) in das stranggepreßte Aluminium beim Löten entgegenwirkt. Mangan ist ein typischer Zusatz zu Aluminiumlegierungen, insbesondere solche des Typs 3003 oder 3005, zur Erhöhung der Festigkeit. Die angemessene Manganmenge verhindert das Eindringen von Lötzusatzmetall beim Einsatz in einer Hartlötanwendung; Mangan fällt als MnAl&sub6; in feinen Partikeln an den Korngrenzen aus und wirkt dort als Blockade gegen das Eindringen der Zusatzlegierung. Dies verhindert das Diffundieren von Silizium in das Grundmetall und erhält so eine gute Korrosionsbeständigkeit aufrecht.
  • Es ist wichtig, daß Silizium und Eisen ganz spezifisch auf entsprechende Mengen beschränkt werden, um eine Minderung der Korrosionsbeständigkeit zu vermeiden. In Legierungen nach dem bisherigen Stand der Technik wird Silizium zur Erhöhung der Festigkeit bevorzugt, diese Eigenschaft muß jedoch hier aufgrund der nachteiligen Auswirkung auf die Extrudierfähigkeit aufgegeben werden. Der Eisenanteil ist auf 0,2 Prozent beschränkt, um die Gegenwart von Eisenpartikeln zu vermeiden, die auf der Oberfläche des Röhrchens verschmieren und Korrosionsangriffspunkte im extrudierten Material erzeugen können. Wird Eisen in Mengen von bis zu 0,4-0,5 Prozent zugelassen, bildet es ausreichend große Partikel, die aus dem inhärenten Oxydfilm an der Legierungsoberfläche herausragen. Die Steuerung der Silizium- und Eisenanteile fördert die Bildung länglicher Körner, die korrosionsbeständiger sind, wenn sie der Hartlötwärme ausgesetzt werden. Die Körner nehmen dann großräumige "Pfannkuchen"-Konfiguration an, die in beiden X-Y-Richtungen größere Abmessungen aufweist, wie dies in den Figuren 7-8 dargestellt ist. Durch die Begrenzung von Silizium und Eisen auf den kritischen Wert, zusammen mit der kontrollierten Zugabe von Mangan als Zusatzelement, wird ein solches Kristallwachstum beim Hartlöten ausgelöst.
  • Die erfindungsgemäße Legierung hat eine Korrosionslebensdauer, die zweimal höher als die Lebensdauer von herkömmlichen Aluminiumlegierungen ist, wie z.B. des Typs 3003 oder 3005. Die hier vorgeschlagene typische Legierung widersteht Durchrostung bis zu 150 Stunden in korrodierender Umgebung gemäß Norm ASTM G- 85, Verfahren G-43, und weist im serienmäßigen Zustand eine Streckgrenze von wenigstens 75,8 MPa (11 ksi) auf.
  • Wie in den Figuren 1-3 dargestellt ist, ist die Legierung besonders zur Verwendung als Metall zur Herstellung von stranggepreßten Röhrchen 10 für einen Kondensator 11 einer Klimaanlage geeignet. Aufgabe des Kondensators ist es, die im Verdampfer absorbierte Wärme und die vom Kompressor zugeführte Energie in einem Kondensationsprozeß bei etwa konstanter Temperatur abzuführen. Die Kühlmittelseite des Kondensators muß zunächst das Kühlmittel von überhitztem Dampf herunter bis auf den Sättigungspunkt bringen, so daß das Kühlmittel kondensiert. Schließlich wird unterkühltes Kühlmittel aus dem Kondensator ausgelassen. Die Röhrchen haben eine Wandstärke 12 von etwa . m und werden in den Herstellungsschritten Gießen einer Puppe und anschließendes Strangpressen oder Ziehen der Puppe durch die Öffnung der Düse bzw. Ziehform hergestellt. Die Röhrchen können beim Extrudieren eingeformte Innenwandungen 15 aufweisen, die eine Reihe von Kanälen 16 innerhalb jedes Röhrchens bilden und so ein Kanalraster schaffen. Alternativ dazu kann auch eine Reihe von Röhrchen 10 nebeneinander angeordnet werden, so daß gleichfalls ein solches Raster gebildet wird. Das Röhrchen 10 ist serpentinenartig geformt (wie in Figur 1 dargestellt), und dazwischen sind Leisten 14 aus gefalztem oder gewelltem wärmeleitendem Kühlrippenblech eingesetzt; die Leisten 14 erlauben den Durchfluß von Wärmetauschermedium bzw. -Gas durch das Röhrchengitter 13 hindurch zur Förderung des Wärmeaustausches. Die Kühlrippen 14 sind durch Hartlöten im Vakuum oder in einer kontrollierten Atmosphäre metallurgisch mit den Röhrchen verbunden. Alternativ dazu können die Röhrchen 10 in einigen Anwendungsfällen auch ohne Serpentinenform geradlinig verlaufen. Ein Anschlußblock 12 dient als Kopfstück 19, 20 für den Anschluß jeweils an einen Einlaß 17 der Röhrchen und einen Auslaß 18 der Röhrchen. Eine Zufuhrleitung 21 ist mit dem Kopfstück 19 verbunden, und eine Rücklaufleitung 33 ist am Kopfstück 20 angeschlossen. Ein Gitter aus Rundröhrchen kann durch einen Dehnprozeß mechanisch in das Kühlrippenpaket eingebaut werden, woraus sich die Konstruktion nach Figur 2 ergibt. Ein mechanisch gefügter Kondensator 30 umfaßt einen Röhrchen-Kühlrippen-Wärmetauscher aus der entsprechenden Aluminiumlegierung, bei dem die Röhrchen 31 durch mechanisches Aufweiten in die Kühlrippen 32 eingepreßt werden, so daß ein Wärmeübertragungsweg geschaffen wird. Die Legierung nach der vorliegenden Erfindung ist besonders vorteilhaft bei der Vorbeugung gegen Lochfraßkorrosion in den vorstehenden Haarnadelbogenbereichen 34 (siehe Figur 1 und 2), die sich in herkömmlichen Konstruktionen als schneller korrosionsanfällig erwiesen haben.
  • Einige Verfahrensaspekte sind nützlich beim Einsatz der vorliegenden Legierung zur Herstellung von gelöteten Wärmetauscherröhrchenbündeln. Das Verfahren umfaßt (a) das Extrudieren der vorstehend beschriebenen Legierung zu Röhrchen mit gleichförmiger Wandstärke von etwa 0,4 mm; (b) Biegen und/oder Zusammenstellen der Röhrchen zur Bildung eines Röhrchengitters, durch welches ein flüssiges Medium geleitet wird; (c) Einfügen von auf Aluminiumbasis hergestellten Wärmetauschermitteln zwischen und in Kontakt mit den Röhrchen des Röhrchengitters, so daß eine Wärmeübertragung zustande kommen kann; und (d) Auflöten der Wärmetauschermittel auf das Röhrchengitter, durch Erwärmen auf eine Temperatur im Bereich von 595ºC; die Röhrchen werden dabei jedoch metallurgisch nicht nachteilig durch den Lötvorgang beeinflußt. Durch den kritischen Mangananteil und die Abwesenheit von Fremdstoffen über 0,45 Prozent weist die Legierung feine Ausfällungen von Mangan in einem grobkörnigen Gefüge auf, die dann derart wirken, daß sie das Eindringen von Silizium aus der Lotlegierung während des Lötvorganges auf ein Minimum reduzieren.
  • Ein solches Verfahren ist besonders nützlich bei der Herstellung von Kühlern, Kondensatoren für Klimaanlagen oder ähnlichen Wärmetauschern für Kraftfahrzeuge. Wie in den Figuren 4-5 dargestellt, werden extrudierte Flachröhrchen 24, die aus der erfindungsgemäßen Legierung hergestellt sind, in beabstandeten Lagen 25 zwischen den Kopfstücken 22, 23 und in Durchströmverbindung mit diesen angeordnet. Gewellte Kühlrippen 26 aus einem Werkstoff auf Aluminiumbasis werden zwischen den Röhrchenlagen eingesteckt. Das Blech der Kühlrippen kann mit einer Lotlegierung 27 überzogen sein, die ca. 10% Silizium aufweist, wobei der Rest Aluminium ist. Die Kühlrippen werden durch Hartlöten mit den Röhrchen verbunden, so daß sich Kehlnähte 28 ergeben. Das Löten kann durch Wärmezufuhr zum Lot im Nahtbereich bis auf eine Temperatur von ungefähr 595ºC geschehen, die an dieser Stelle zum Schmelzen des überzogenen Werkstoffes und durch Oberflächenspannung zur Bildung der Kehlnähte 28 führt. Beim Abkühlen binden die Nähte an den Röhrchen und an den Wellblechkühlrippen ab.
  • Das Korngefüge der so erzielten Röhrchen im Bereich der Naht unterscheidet sich erheblich von demjenigen herkömmlicher Aluminiumlegierungen. Wie aus Figur 6 hervorgeht, zeigt ein vergrößerter Querschnitt (100x) eines gelöteten Röhrchenabschnittes für einen Kondensator, daß das Gefüge der herkömmlichen Legierung (im polarisierten Licht) gleichförmige gleichgerichtete Körner aufweist. Die Löttemperatur betrug ca. 595ºC.
  • In den Figuren 7-8 dagegen (die jeweils im Längs- und im Querschnitt geätzte (1%ige HF) Abschnitte des Röhrchens bei stärkerer Vergrößerung von 200x zeigen) ist zu erkennen, daß die gelötete Legierung nach der Erfindung längliche, "pfannkuchenartige" bzw. fladenförmige Körner 40 aufweist. Die Längendehnung erfolgt sowohl in X- als auch in Y-Richtung, wie dies aus den jeweiligen Längs- und Querschnittdarstellungen hervorgeht. Mangan bildet feinkörnige Ausfällungen an den Korngrenzen der Fladen, bei gleichzeitig weniger Korngrenzstellen. Silizium aus dem Lot dringt von der Seite nicht wesentlich in den Röhrchenwerkstoff ein.
  • Die Korrosionsbeständigkeit der Legierungsproben, die in den Figuren 7 und 8 dargestellt sind, wurde geprüft und ergab, daß diese Legierung eine Korrosions-Lebensdauer hatte, die mindestens zweimal höher als die Lebensdauer konventioneller Aluminiumlegierungen liegt. Dies wurde durch eine zyklische Beschleunigungsprüfung bestimmt (ASTM G-85, Verfahren G43), bei der etwa 0,2 m (acht Zoll) lange Proberöhrchen zur Prüfung auf Durchrostung einem Druck von 1,03 MPa (150 psig) ausgesetzt werden, nachdem sie mehrere Tage lang in einer korrodierenden Umgebung gehalten wurden. Die auf ihre Streckgrenze geprüften Röhrchen zeigten eine Festigkeit von mindestens 75,8 MPa (11 ksi) im unbehandelten stranggepreßten Zustand.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauscher-Röhrchengitters, mit folgenden Schritten:
(a) Extrudieren einer lötbaren korrosionsbeständigen Aluminiumlegierung in eine Röhrchenform mit einer gleichförmigen Wandstärke von ca. 0,3-0,5 mm, wobei sich besagte Legierung, in Gewichtsprozent, aus folgenden zusammensetzt: Titan 0,1-0,2, Mangan 0,6-1,2, Silizium bis 0,1, Eisen bis 0,2 und andere Fremdstoffe bis 0,15, wobei jeder dieser anderen Fremdstoffe nicht mehr als 0,3 Gewichtsprozent ausmacht und der Rest Aluminium ist;
(b) Biegen und/oder Zusammenstellen der besagten Röhrchen zu einem Röhrchengitter zur Durchleitung eines flüssigen Mediums durch dieses;
(c) Einsetzen eines Wärmetauschermittels auf Aluminiumbasis zwischen und in Kontakt mit den Röhrchen des besagten Röhrchengitters derart, daß eine Wärmeübertragung zustande kommen kann; und
(d) Hartlöten besagter Wärmetauschermittel auf besagtes Röhrchengitter durch Erwärmen auf eine Temperatur im Bereich von 585º-600ºC, bei welcher das Röhrchengitter von dem Lötvorgang metallurgisch nicht nachteilig beeinflußt wird.
2. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Anspruch 1, in welchem das Vorliegen von Titan in dem festgelegten Gewichtsbereich eine erste Stufe von Korrosionsbeständigkeit ergibt, indem es die Korrosionsmorphologie in Randkorrosion ändert, und in welchem das Vorliegen von Mangan in dem festgelegten Gewichtsbereich eine zweite, höhere Stufe der Korrosionsbeständigkeit ergibt, indem es dem Eindringen von Lötzusatzmetall entgegenwirkt und eine Erhöhung der Streckgrenze bewirkt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, in welchem in Schritt (c) besagtes Hartlöten mit einem siliziumhaltigen Zusatzmetall erfolgt.
4. Verfahren nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, in welchem das Hartlöten bei Löttemperatur über einen Zeitraum von 20-25 Minuten im Vakuum von ca. 10&supmin;&sup5; Torr ausgeführt wird.
5. Verfahren nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, in welchem die stranggepreßten Röhrchen eine Mikrostruktur mit an den Korngrenzen derselben ausgefälltem Mangan aufweisen, das dem Eindringen des Hartlöt-Zusatzmetalls während des Lötens entgegenwirkt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, in welchem besagtes Mangan an den Korngrenzen die Wärmeabblockung der Wärme in besagten Wärmetauschermitteln während des Lötvorganges erleichtert.
7. Verfahren nach Anspruch 2, Anspruch 5 oder Anspruch 6, in welchem besagtes ausgefälltes Mangan sehr feinkörnig im Vergleich zu dem Korngefüge der Legierung ist.
DE69406643T 1993-12-17 1994-11-21 Verfahren zur Herstellung einer Rohren-Einheit für Wärmetauscher Expired - Fee Related DE69406643T2 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3342340B2 (ja) * 1997-02-13 2002-11-05 ホシザキ電機株式会社 製氷機の製氷部構造
EP1769212B1 (de) * 2004-07-12 2017-05-10 MAHLE Behr GmbH & Co. KG Wärmeübertrager, insbesondere für kraftfahrzeuge
DE102005049310A1 (de) * 2005-10-12 2007-04-19 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmeübertrager, insbesondere für Kraftfahrzeuge
FR2936597A1 (fr) * 2008-10-01 2010-04-02 Valeo Systemes Thermiques Echangeur de chaleur a epaisseur de composant reduit et son procede de fabrication
US20150144309A1 (en) * 2013-03-13 2015-05-28 Brayton Energy, Llc Flattened Envelope Heat Exchanger
WO2015081274A1 (en) * 2013-11-27 2015-06-04 Brayton Energy, Llc Flattened envelope heat exchanger
CN110303322B (zh) * 2019-08-07 2023-07-18 苏州领瑞源智能科技有限公司 铝管和发热芯的装配系统及装配方法
CN111504119B (zh) * 2020-03-30 2022-05-31 浙江龙泉凯利达汽车空调有限公司 一种d型集流管换热器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62127444A (ja) * 1985-11-28 1987-06-09 Sumitomo Light Metal Ind Ltd サーペンタイン型アルミニウム合金製熱交換器のコアの製造方法
JPH0641621B2 (ja) * 1986-03-31 1994-06-01 スカイアルミニウム株式会社 ろう付用クラッド材のアルミニウム合金芯材
DE69307553T2 (de) * 1992-02-18 1997-05-07 Sumitomo Light Metal Ind Hochfester korrosionsbeständiger Werkstoff aus plattierter Aluminium-Legierung für einen Wärmetauscher

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