JP2001049350A - シャドウマスクおよびICリ−ドフレ−ム用Fe−Ni系合金の合金帯の製造方法 - Google Patents

シャドウマスクおよびICリ−ドフレ−ム用Fe−Ni系合金の合金帯の製造方法

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JP2001049350A
JP2001049350A JP2000206497A JP2000206497A JP2001049350A JP 2001049350 A JP2001049350 A JP 2001049350A JP 2000206497 A JP2000206497 A JP 2000206497A JP 2000206497 A JP2000206497 A JP 2000206497A JP 2001049350 A JP2001049350 A JP 2001049350A
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Hiroyuki Misaki
裕之 見崎
Tadashi Inoue
正 井上
Hitoshi Narita
斉 成田
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱間圧延において合金帯の端部に発生する耳
割れを低減する製造方法を提供する。 【解決手段】 重量%で、Niを25.0〜85.0
%、Mnを1.0%以下(0を含む)、Snを0.1%
以下(0を含む)、Oを0.01%以下(0を含む)、
Sを0.01%以下(0を含む)、Nを0.01%以下
(0を含む)、Pを0.01%以下(0を含む)、Cを
0.01%以下(0を含む)を含有するFe−Ni系合
金のスラブを加熱し、1次熱間圧延を合金帯の幅方向中
央部温度を930℃以上、1パス当たりの圧下率を16
〜45%、圧下率の合計を70〜90%の範囲で行い、
再加熱により合金帯の幅方向端部を加熱して、合金帯の
端部温度を930℃から1120℃未満の範囲で、かつ
合金帯の中央部温度−50℃以上とし、2次熱間圧延を
合金帯の端部温度を750℃以上、1パス当たりの圧下
率を50%以下、圧下率の合計を95%以下の範囲で行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CRT用シャドウ
マスク等に広く使用されているインバ−合金、ICリ−
ドフレ−ム用として使用されている42アロイや、Fe
−Ni−Co系コバ−ル合金および磁性材料として磁気
ヘッドや磁気シ−ルド用に使用されているパ−マロイ等
の、Fe−Ni系合金の合金帯の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】重量%でNiを25.0〜85.0%含
むFe−Ni系合金は、室温から300℃までの温度域
での熱膨張係数が低い材料として、LNG貯蔵用タン
ク、CRT用シャドウマスクおよびICリ−ドフレ−ム
に、また優れた軟磁性材料として各種の磁気シ−ルドお
よび磁気ヘッド等に広く用いられている。
【0003】これらの用途には通常は冷間圧延板が使用
されるが、Fe−Ni系合金は電気炉等で溶解された後
にインゴットの分解圧延、あるいは連続鋳造によりスラ
ブにされ、熱間圧延および冷間圧延を経て薄板に加工さ
れる。
【0004】しかしながら、Fe−Ni系合金は熱間加
工性が極めて低く、熱間圧延で合金帯の幅方向端部(以
下、端部と記す)にしばしば耳割れが発生する。この耳
割れをそのまま放置すると、冷間圧延で合金帯が破断す
る原因となるため、冷間圧延前にトリミングを行う必要
がある。このトリミングにより歩留りは著しく低下し、
製造に要する時間も長くなり、コスト高になることを余
儀なくされてきた。また、当然のことではあるが、熱間
圧延板として使用する場合にも耳割れは、トリミングに
より除去する必要があり、同様に歩留りを低下させてき
た。
【0005】Fe−Ni系合金において、熱間圧延にお
ける上記の割れの発生を軽減する方法として、例えば特
開平2−111838号公報は、Sの低減およびBの添
加が有効であるとしている。これは、熱間加工性の低下
の原因となる粒界へのSの偏析を減少させ、割れの発生
を軽減させると言うものである。
【0006】また、特開昭63−171852号公報
は、Ti,Zr,NbおよびBの添加が熱間加工性の改
善に有効であるとしており、特開平1−275741号
公報は、Ni−Fe−Cr系合金における例ではある
が、Bの添加が熱間加工性の改善に有効であるとしてい
る。
【0007】一方、特開平5−65607号公報には、
耳割れの発生しにくい熱間圧延条件が示されており、例
えば熱間圧延を2段階に別け、前半はスラブの表面を鉄
板で覆い圧延し、鉄板を除去した後に後半の圧延を行う
ことにより、割れの発生を大幅に低減できることが示さ
れている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には以下に述べる様な問題点がある。すなわち、
Sの低減や、Ti,Zr,NbおよびB等の添加による
熱間加工性の改善方法の採用は、溶解コストの上昇をま
ねく。また、用途によってはTi等の元素の添加は、合
金に必要とされている特性に悪影響を及ぼす可能性があ
る。
【0009】一方、特開平5−65607号公報には、
種々の技術が開示されてはいるが、スラブを鉄板で覆わ
ない場合には、耳割れは完全にはなくなっていない。ス
ラブを鉄板で覆って圧延する場合には、耳割れは発生し
ないとされてはいるが、この方法が製造能率を下げると
共に、製造コストの上昇をもたらすことは明らかであ
る。
【0010】本発明はFe−Ni系合金の熱間圧延にお
いて、合金帯の端部に発生する耳割れを低減し、歩留り
良く合金帯を製造する方法を提供することを目的とした
ものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係るシャドウマ
スクおよびICリ−ドフレ−ム用Fe−Ni系合金の合
金帯の第一の製造方法は、重量%で、Niを25.0〜
85.0%、Mnを1.0%以下(0を含む)、Snを
0.1%以下(0を含む)、Oを0.01%以下(0を
含む)、Sを0.01%以下(0を含む)、Nを0.0
1%以下(0を含む)、Pを0.01%以下(0を含
む)、Cを0.01%以下(0を含む)を含有するFe
−Ni系合金のスラブを加熱し、1次熱間圧延、再加熱
および2次熱間圧延を経て合金帯を製造する方法におい
て、1次熱間圧延を合金帯の幅方向中央部温度を930
℃以上、1パス当たりの圧下率を16〜45%、圧下率
の合計を70〜90%の範囲で行い、再加熱により合金
帯の幅方向端部を加熱して、合金帯の端部温度を930
℃から1120℃未満の範囲で、かつ合金帯の中央部温
度−50℃以上とし、2次熱間圧延を合金帯の端部温度
を750℃以上、1パス当たりの圧下率を50%以下、
圧下率の合計を95%以下の範囲で行うものである。
【0012】第二の製造方法は、重量%で、Niを2
5.0〜85.0%、Mnを1.0%以下(0を含
む)、Snを0.1%以下(0を含む)、さらにCo、
Cr、Cu、Mo、Ti、Ta、Nb、Vの1種以上を
合計で25%以下(0を含む)を含有するFe−Ni系
合金のスラブを加熱し、1次熱間圧延、再加熱および2
次熱間圧延を経て合金帯を製造する方法において、1次
熱間圧延を合金帯の幅方向中央部温度を930℃以上、
1パス当たりの圧下率を16〜45%、圧下率の合計を
70〜90%の範囲で行い、再加熱により合金帯の幅方
向端部を加熱して、合金帯の端部温度を930℃から1
120℃未満の範囲で、かつ合金帯の中央部温度−50
℃以上とし、2次熱間圧延を合金帯の端部温度を750
℃以上、1パス当たりの圧下率を50%以下、圧下率の
合計を95%以下の範囲で行うものである。
【0013】第三の製造方法は、重量%で、Niを2
5.0〜85.0%、Mnを1.0%以下(0を含
む)、Snを0.1%以下(0を含む)、さらにSiを
1.0%以下(0を含む)、Alを1.0%以下(0を
含む)、Caを0.1%以下(0を含む)、Mgを0.
1%以下(0を含む)、REMを0.1%以下(0を含
む)、Ytを0.1%以下(0を含む)を含有するFe
−Ni系合金のスラブを加熱し、1次熱間圧延、再加熱
および2次熱間圧延を経て合金帯を製造する方法におい
て、1次熱間圧延を合金帯の幅方向中央部温度を930
℃以上、1パス当たりの圧下率を16〜45%、圧下率
の合計を70〜90%の範囲で行い、再加熱により合金
帯の幅方向端部を加熱して、合金帯の端部温度を930
℃から1120℃未満の範囲で、かつ合金帯の中央部温
度−50℃以上とし、2次熱間圧延を合金帯の端部温度
を750℃以上、1パス当たりの圧下率を50%以下、
圧下率の合計を95%以下の範囲で行うものである。
【0014】
【発明の実施の形態】従来技術で述べた如く、Fe−N
i系合金は熱間圧延時の加工性が劣るため、端部に耳割
れが発生する。本発明者らは多くのFe−Ni系合金に
おいて不純物としてのSn量の制限と、熱間圧延条件お
よび再加熱条件の組み合わせによる耳割れの発生防止の
技術を検討し、本発明を完成させた。
【0015】なお、本発明で対象としているFe−Ni
系合金には、Niの他に合金元素としてCoを含有する
いわゆるス−パ−インバ−合金、コバ−ル合金、必要に
応じてMo、Cu、Cr等を含有する各種パ−マロイ等
を含むものとする。
【0016】まず、本発明の化学組成の限定理由を以下
に示す。Niは重量%(以下、本発明においてはすべて
重量%とする)で25.0〜85.0%の範囲とする。
これは現用のFe−Ni系合金のNi量の範囲が25.
0〜85.0%であるためにもよるが、Ni量が25.
0%未満の場合は、一般的には熱間加工性は必ずしも低
くはない。また、Ni量が85.0%を越えると、製造
条件を本発明の範囲内にしても耳割れが発生する。
【0017】Mnは1.0%以下の範囲で添加すること
により、熱間加工性を向上させることができる。しか
し、1.0%を越えると、かえって熱間加工性を低下さ
せるため、添加量の上限は1.0%とする。
【0018】本発明においては、不純物としてのSn量
の制限が重要である。スクラップ等より混入するSn
は、合金の熱間加工性に大きな悪影響を及ぼす。Snは
結晶粒界に偏析し結晶粒界の強度を下げ、耳割れの原因
になると予想している。この現象はSnの含有量が0.
1%を越えると著しくなり、熱間加工条件および再加熱
条件を最適にした場合も耳割れの発生を防止できない。
したがって、Sn量は0.1%以下に制限する。
【0019】なお本発明におけるFe−Ni系合金に
は、Co,Cr,Cu,Mo,Ti、Ta,Nb,V等
の合金元素を、合計で25%以下の範囲で含有するもの
も含むものとする。先に述べた、ス−パ−インバ−合
金、コバ−ル合金および各種パ−マロイ等は、これらの
各種の添加元素を含有している。
【0020】また、脱酸元素であるSi,Alは、それ
ぞれ1.0%以下の範囲で含有させてもよい。さらに,
脱酸・脱硫元素であるCa,Mg、REM,Ytは、そ
れぞれ0.1%以下の範囲で含有させることができる。
【0021】不可避的不純物であるO,S,N,P,C
は、それぞれ、0.1%以下の範囲で含有しても本発明
の目的は達せられる。ただし、一般的には合金に要求さ
れる特性上より、より厳しい制限を受ける場合が多い。
例えばCRT用シャドウマスクにおいては、エッチング
性の確保等より、これらの不可避的不純物は0.01%
程度、あるいはそれ以下にすることが要求されることが
多い。
【0022】また、上記した以外の成分元素について
は、本発明の目的とする特性に影響を与えない範囲で含
んでもよい。
【0023】次に、熱間圧延条件および再加熱条件の限
定理由を述べる。まず、スラブの加熱温度は特に規定し
ないが、一応の目安は1050〜1300℃の範囲であ
る。通常の製造プロセスにおいては、スラブの厚さは1
00mm以上のため、スラブの加熱温度が1050℃未
満の場合は、熱間圧延の終了時まで加工に必要な十分な
温度が確保できない。
【0024】また、1300℃を越えると加熱時に粒界
酸化が進行し、これが割れの原因になる。したがって、
スラブは通常1050〜1300℃の範囲に加熱する
が、スラブの厚さにより、また粒界酸化が進行しにくい
加熱条件の採用等により、この範囲が変化することはも
ちろんである。
【0025】1次熱間圧延時における1パス当りの圧下
率の範囲は16〜45%とする。16%未満の場合は再
結晶による結晶粒の微細化が十分に起こらず、2次熱間
圧延時に熱間加工性の不足による耳割れが発生する。ま
た、45%を越えると材料の変形能の限界を越えるため
耳割れが発生する。したがって、上記の範囲とする。な
お、1次熱間圧延時のパス回数は通常4〜7回である
が、この内の一回でも上記の上限を越えると耳割れが発
生する。
【0026】1次熱間圧延時の圧下率の合計の範囲を、
70〜90%とした理由は、同様に70%未満の場合
は、再結晶による結晶粒の微細化が十分に起こらず、2
次熱間圧延時に熱間加工性の不足による、耳割れが発生
するためである。また、90%を越えると材料の変形能
の限界を越えるため、耳割れが発生するためである。
【0027】1次熱間圧延のパス回数を4回以上とした
理由も同様であり、4回未満の場合は再結晶による結晶
粒の微細化が十分に起こらず、2次熱間圧延で熱間加工
性の不足による耳割れが発生するためである。
【0028】1次熱間圧延は合金帯の幅方向中央部(以
下、中央部と記す)の温度を、930℃以上で終了させ
る。930℃未満に低下すると、端部の温度はさらに低
くなっており、1次熱間圧延の終了時までに耳割れが発
生する。また、変形抵抗が大きくなり2次熱間圧延が困
難になる。
【0029】1次熱間圧延終了後に合金帯の端部を再加
熱して、合金帯の端部温度を930℃から1120℃未
満に昇温する。再加熱温度が930℃未満の場合は、2
次熱間圧延の初期に耳割れが発生する。一方、1120
℃以上に加熱すると粒界酸化が激しくなり、それに起因
した割れが2次熱間圧延時に著しくなる。
【0030】また、端部の再加熱は、端部温度が中央部
温度より50℃低い温度以上になる様に行う。再加熱温
度がこの温度未満の場合は、中央部が圧延により延ばさ
れるのに対して、端部が追従できず耳割れが発生する。
これに対して、逆に端部を中央部より50℃以上高くす
ることは可能であるが、この場合はもちろん問題はな
い。なお1次熱間圧延終了後の合金帯の端部の温度は中
央部に比較して、通常は約80〜100℃低下してい
る。
【0031】2次熱間圧延は1パス当たりの圧下率を5
0%以下、圧下率の合計を95%以下の範囲で、端部温
度を750℃以上で終了させる。再加熱後の2次熱間圧
延の圧延条件は1次熱間圧延に比較して広くなる。1パ
ス当りの圧下率は上限のみの限定となり50%以下であ
る。50%以下とした理由は50%を越える圧下は加工
度が過大であり、耳割れが発生するためである。圧下率
の合計を95%以下とした理由も同様である。
【0032】なお、端部を再加熱して930℃以上にし
た場合も、圧延中の温度低下が著しく端部の温度が75
0℃未満になると、変形能が低下し耳割れが発生する。
したがって、2次熱間圧延は端部温度を750℃以上で
終了させる必要がある。
【0033】
【実施例】表1に示す化学組成を有するFe−Ni系合
金を用いて、熱間圧延時における耳割れの発生について
検討した。表中の合金1、2、4および5は36%Ni
のインバ−合金、合金6〜10は42%Niの42アロ
イ、合金11〜14は45%Niのパ−マロイB,合金
15〜18は78%Niのパ−マロイC,合金19はコ
バ−ル合金、合金20はス−パ−インバ−合金である。
なお、表中の合金5、10、14、18はCを0.01
%超えまたはさらにSnを0.1%超えで含有する比較
合金である。
【0034】まず、熱間圧延条件および再加熱条件に注
目した、本発明の実施例であるNo.1〜16を表2
に、比較例であるNo.17〜29を表3にしめす。N
o.1〜8は表1に示した合金1を用いており、Sn量
は0.002%である。熱間圧延条件および、再加熱条
件ともに本発明の範囲内にあり、耳割れはまったく発生
していない。
【0035】No.9、10は、合金11を用いてお
り、Sn量は0.003%である。No.11は合金1
5を用いており、Sn量は0.003%である。
【0036】No.12、13は合金6を用いており、
Sn量は0.005%である。No.14、15は合金
19を用いており、Sn量は0.005%である。N
o.16は合金20を用いており、Sn量は0.004
%である。
【0037】これらのNo.9〜16の実施例も先のイ
ンバ−合金の実施例と同様に、本発明の製造方法により
製造した場合には、耳割れはまったく発生しない。
【0038】次に比較例について述べる。No.17は
合金1を用いているが、1次熱間圧延終了時の中央部の
温度が本発明の範囲以下であり、最終パスで耳割れが発
生した。No.18は合金11を用いているが、1次熱
間圧延時の第1パスの圧下率が本発明の範囲以下であ
り、結晶粒が十分に細粒化しないため、2次熱間圧延時
に耳割れが発生した。
【0039】No.19は合金15を用いているが、1
次熱間圧延時の第1パス、第5パスの圧下率および圧下
率の合計が本発明の範囲以下であり、同様に結晶粒が十
分に細粒化しないため、2次熱間圧延時に耳割れが発生
した。
【0040】No.21〜26およびNo.28、29
はいずれも合金1を用いている。No.21は1次熱間
圧延時の圧下率の合計が、本発明の範囲以下であり、結
晶粒が十分に細粒化しないため、2次熱間圧延時に耳割
れが発生した。また、No.22は1次熱間圧延時の圧
下率の合計が本発明の範囲以上であり、第6パスで耳割
れが発生した。
【0041】No.23は1次熱間圧延時の第2パスの
圧下率が本発明の範囲以上であり、このパスで耳割れが
発生した。No.24は1次熱間圧延終了後に端部の再
加熱を行っておらず、中央部と端部との温度差が本発明
の範囲以上であり、2次熱間圧延時に耳割れが発生し
た。
【0042】No.25は端部の再加熱温度を、本発明
の温度範囲以上にしたため粒界酸化が起こり、2次熱間
圧延時に耳割れが発生した。No.26は2次熱間圧延
時の第1パスの圧下率が本発明の範囲以上であり、耳割
れが発生した。
【0043】No.27は合金15を用いているが、2
次熱間圧延時の圧下率の合計が本発明の範囲以上であ
り、耳割れが発生した。
【0044】No.28は端部の再加熱温度が、本発明
の温度範囲以下であり、2次熱間圧延時の第3パスで耳
割れが発生した。No.29は2次熱間圧延時の最終の
パスの温度が本発明の範囲以下であり、最終パスで耳割
れが発生した。
【0045】
【表1】
【0046】
【表2】
【0047】
【表3】
【0048】次にSn量に注目した本発明例および比較
例を表4にしめす。No.30、32、および40は3
6%Niのインバ−合金であり、表1中のSnの含有量
を変化させた合金2、4、5の結果である。No.3
3、34および41は45%Niのパ−マロイBの結果
である。合金12〜14であり、同様にSnの含有量を
順次増加させている。
【0049】No.35、36および42は78%Ni
のパ−マロイCであり、合金16〜18を、またNo.
37〜39および43は42%Niの42アロイであ
り、合金7〜10の結果である。なお、熱間圧延条件お
よび再加熱条件は各合金の種類毎にほぼ同一としている
が、もちろん本発明の範囲内にある。
【0050】表4より明らかなように、Snの含有量が
0.1%以下の合金にはいずれも耳割れは発生していな
い。しかし、比較例であるSnの含有量が0.1%をこ
える合金には耳割れが発生しており、Sn量の限界値が
0.1%であることがわかる。
【0051】
【表4】
【0052】
【発明の効果】本発明によりFe−Ni系合金の合金帯
を製造する場合は、合金帯の端部に発生する耳割れを防
止することが可能である。そのため、トリミング工程が
不要となり、歩留りの向上および製造コストの低減が可
能となり、生産性および経済性の上からみた価値は極め
て大きい。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、Niを25.0〜85.0
    %、Mnを1.0%以下(0を含む)、Snを0.1%
    以下(0を含む)、Oを0.01%以下(0を含む)、
    Sを0.01%以下(0を含む)、Nを0.01%以下
    (0を含む)、Pを0.01%以下(0を含む)、Cを
    0.01%以下(0を含む)を含有するFe−Ni系合
    金のスラブを加熱し、1次熱間圧延、再加熱および2次
    熱間圧延を経て合金帯を製造する方法において、1次熱
    間圧延を合金帯の幅方向中央部温度を930℃以上、1
    パス当たりの圧下率を16〜45%、圧下率の合計を7
    0〜90%の範囲で行い、再加熱により合金帯の幅方向
    端部を加熱して、合金帯の端部温度を930℃から11
    20℃未満の範囲で、かつ合金帯の中央部温度−50℃
    以上とし、2次熱間圧延を合金帯の端部温度を750℃
    以上、1パス当たりの圧下率を50%以下、圧下率の合
    計を95%以下の範囲で行うことを特徴とするシャドウ
    マスクおよびICリ−ドフレ−ム用Fe−Ni系合金の
    合金帯の製造方法。
  2. 【請求項2】 重量%で、Niを25.0〜85.0
    %、Mnを1.0%以下(0を含む)、Snを0.1%
    以下(0を含む)、さらにCo、Cr、Cu、Mo、T
    i、Ta、Nb、Vのうち1種以上を合計で25%以下
    (0を含む)を含有するFe−Ni系合金のスラブを加
    熱し、1次熱間圧延、再加熱および2次熱間圧延を経て
    合金帯を製造する方法において、1次熱間圧延を合金帯
    の幅方向中央部温度を930℃以上、1パス当たりの圧
    下率を16〜45%、圧下率の合計を70〜90%の範
    囲で行い、再加熱により合金帯の幅方向端部を加熱し
    て、合金帯の端部温度を930℃から1120℃未満の
    範囲で、かつ合金帯の中央部温度−50℃以上とし、2
    次熱間圧延を合金帯の端部温度を750℃以上、1パス
    当たりの圧下率を50%以下、圧下率の合計を95%以
    下の範囲で行うことを特徴とするシャドウマスクおよび
    ICリ−ドフレ−ム用Fe−Ni系合金の合金帯の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 重量%で、Niを25.0〜85.0
    %、Mnを1.0%以下(0を含む)、Snを0.1%
    以下(0を含む)、さらにSiを1.0%以下(0を含
    む)、Alを1.0%以下(0を含む)、Caを0.1
    %以下(0を含む)、Mgを0.1%以下(0を含
    む)、REMを0.1%以下(0を含む)、Ytを0.
    1%以下(0を含む)を含有するFe−Ni系合金のス
    ラブを加熱し、1次熱間圧延、再加熱および2次熱間圧
    延を経て合金帯を製造する方法において、1次熱間圧延
    を合金帯の幅方向中央部温度を930℃以上、1パス当
    たりの圧下率を16〜45%、圧下率の合計を70〜9
    0%の範囲で行い、再加熱により合金帯の幅方向端部を
    加熱して、合金帯の端部温度を930℃から1120℃
    未満の範囲で、かつ合金帯の中央部温度−50℃以上と
    し、2次熱間圧延を合金帯の端部温度を750℃以上、
    1パス当たりの圧下率を50%以下、圧下率の合計を9
    5%以下の範囲で行うことを特徴とするシャドウマスク
    およびICリ−ドフレ−ム用Fe−Ni系合金の合金帯
    の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015034329A (ja) * 2013-08-09 2015-02-19 日本冶金工業株式会社 Fe−Ni系パーマロイ合金およびその製造方法
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JP2016050332A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 日本冶金工業株式会社 バイメタル用低熱膨張合金
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