JP2002194494A - ほうろう用鋼板、その製造方法、ほうろう製品、およびその製造方法 - Google Patents

ほうろう用鋼板、その製造方法、ほうろう製品、およびその製造方法

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JP2002194494A
JP2002194494A JP2000395600A JP2000395600A JP2002194494A JP 2002194494 A JP2002194494 A JP 2002194494A JP 2000395600 A JP2000395600 A JP 2000395600A JP 2000395600 A JP2000395600 A JP 2000395600A JP 2002194494 A JP2002194494 A JP 2002194494A
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enameled
enamel
glaze
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Fumiaki Sato
佐藤  文昭
Rihei Hamada
利平 濱田
Shuzo Oda
周三 小田
Yoshihiro Kino
喜広 城野
Takahiro Hayashida
貴裕 林田
Junichi Fujimoto
準一 藤本
Masao Komai
正雄 駒井
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Toyo Kohan Co Ltd
Tomatec Co Ltd
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Tokan Material Technology Co Ltd
Toyo Kohan Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ti添加鋼板を用い、1回のみのほうろう掛
けで優れたほうろう密着性が得られるほうろう用鋼板、
その製造方法、ほうろう製品、およびその製造方法を提
供する。 【解決手段】 成分がC:≦0.01重量%(以下重量
%を%で示す)、Mn:≦0.5%、P:≦0.04
%、S:≦0.04%、Ti:0.01〜0.50%の
関係で含有されており、残部がFeおよび不可避的不純
物からなるTi添加鋼板上に、Ni−Mo合金めっきを
施し、次いで熱処理して、鋼板の表面に存在するNi、
Mo、Feの量を一定範囲としたほうろう用鋼板を作成
し、これに釉薬を1回掛けして焼成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ほうろう用鋼板、
その製造方法、ほうろう製品、およびその製造方法に関
する。より詳細には、Ti添加鋼板を用いた、上釉薬の
直接1回掛けで優れたほうろう密着性が得られるほうろ
う用鋼板、その製造方法、ほうろう製品、およびその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ほうろう製品は台所・食卓用品、燃焼機
器用部品、浴槽、建造物の内装材および外装材などの用
途で幅広く用いられている。ほうろう製品は、通常鋼板
上に下釉薬を掛けて焼成し、さらにその上に上釉薬を掛
けて焼成する2回掛けで製造されているが、生産コスト
の低減を図るために、鋼板上に上釉薬を直接掛けて焼成
するだけの直接1回掛けによる製造方法が用いられてい
る。しかし、直接1回掛けによる製造方法においては、
使用する鋼板のほうろう加工のための前処理として、酸
洗を強化したりNi浸漬処理を施す必要がある。また、
直接1回掛けによるほうろう製品における良好なほうろ
う密着性を得るための鋼板としては、製鋼段階でC量を
低減し、脱酸処理を施さずに連続鋳造法を用いて製造さ
れた酸素含有量が多い高酸素鋼の圧延板が広く使用され
ている。しかし、高酸素鋼は一般に加工性に乏しく、厳
しい加工が要求される用途への使用が制限されている。
【0003】特公昭54−24413号公報は、鉄鋼材
の表面にNiもしくはFeの一種または二種の金属とM
oまたはWの一種または二種の金属との合金を被覆する
ことにより、上釉薬とのなじみが良好で上釉薬との密着
性が向上することを開示しているが、鋼板の加工性に関
しては記載がない。
【0004】一方、台所用品や浴槽のように、厳しい加
工が要求される用途には、従来からTi添加鋼やB添加
鋼の圧延板が用いられている。しかし、特開平10−1
40286号公報に開示されているように、Ti添加鋼
板は加工性には優れているものの、直接1回掛けではほ
うろう層に黒点欠陥が発生するため、下釉薬仕上げか、
または上釉薬および下釉薬の2回掛けでほうろう層が形
成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、工程を省
略し製造エネルギーを低減して、生産コストの低減を図
ることが可能な、加工性に優れ、直接1回掛けでも十分
な密着性を有するほうろう層が得られるほうろう用鋼板
が求められている。本発明においては、Ti添加鋼板を
用い、上釉薬の直接1回掛けで優れたほうろう密着性と
黒点欠陥のないほうろう層が得られるほうろう用鋼板、
その製造方法、ほうろう製品、およびその製造方法を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項1のほうろう用鋼板は、成分がC:≦0.0
1重量%(以下重量%を%で示す)、Mn:≦0.5
%、P:≦0.04%、S:≦0.04%、Ti:0.
01〜0.50%の関係で含有されており、残部がFe
および不可避的不純物からなるTi添加鋼板上にNi−
Mo合金めっき皮膜を形成し、次いで熱処理してなるこ
とを特徴とする。
【0007】本発明のほうろう用鋼板各成分の限定理由
は以下の通りである。 [C]Cは良好な加工性を確保し、ほうろうを焼成する際
の気泡や黒点の発生を抑制する観点から、0.01%以
下とする。 [Mn]MnはSと結合することによって、熱間加工時の
脆化による割れを抑制する効果があり、0.5%以下含
有させる必要がある。0.5%を超えると鋼中の硫化物
が減少して酸洗時に鋼板の粗面化の程度が減少し、アン
カー効果が失われ、ほうろうの密着性が低下する。 [P]Pは密着性を向上させる効果があるが、ほうろうを
焼成する際の気泡や黒点の発生を抑制する観点から0.
04%以下とする。 [S]Sは酸洗時に鋼板の粗面化を促進して、アンカー効
果によりほうろうの密着性を向上するのに有効である
が、熱間加工時の脆化による割れの原因となるので、
0.04%以下とする。 [Ti]Tiは0.01〜0.50%含有させる。この範
囲をはずれた場合は硬質化して成形性が劣化する。
【0008】請求項2のほうろう用鋼板は、請求項1の
ほうろう用鋼板において、エネルギー分散型X線マイク
ロアナライザー(以下EDXと呼ぶ)で測定した鋼板の
表面に存在する元素の割合が、Ni:5〜75%、M
o:3〜40%、Fe:5〜82%であり、かつNi+
Mo+Fe=100%であることを特徴とする。
【0009】そして、本発明の請求項3のほうろう用鋼
板の製造方法は、上記の鋼板上にNi−Mo合金めっき
を施し、次いで熱処理を施すことを特徴とするものであ
る。また、請求項4のほうろう用鋼板の製造方法は、N
i−Mo合金めっきとして、めっき皮膜中のNi量が
1.5〜20.0g/m2、Mo量が0.4〜7.0g
/m2となるようにめっきすることを特徴とする。さら
に、請求項5のほうろう用鋼板の製造方法は、熱処理を
500〜900℃の温度で施すことを特徴とする。
【0010】さらに本発明の請求項6のほうろう製品
は、上記のいずれかのほうろう用鋼板に、ほうろう層を
形成してなることを特徴とする。そして請求項7のほう
ろう製品の製造方法は、上記のいずれかのほうろう用鋼
板上に、1回掛けで上釉薬を施釉薬し、次いで焼成する
ことを特徴とするねものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。本発明は、所定の成分範囲に規制した極低炭
素のTi添加鋼板にNi−Mo合金めっきを施し、次い
で熱処理してなるほうろう用鋼板の表面に存在するN
i、Mo、Feの量を一定範囲とすることにより、上釉
薬を直接1回掛けのみで施釉したほうろう製品において
も優れたほうろう密着性が得られることが判明したこと
に基づくものである。
【0012】本発明に用いる低炭素のTi添加鋼板は、
C:≦0.01重量%、Mn:≦0.5%、P:≦0.
04%、S:≦0.04%、Ti:0.01〜0.50
%の関係で含有し、残部がFeおよび不可避的不純物か
らなるように成分を調整した。この範囲に成分を調整し
た鋼を連続鋳造法を用いてスラブとする。このスラブを
熱間圧延、または再加熱した後熱間圧延する。次いで、
硫酸酸洗など定法により酸洗して脱スケールした後、5
0〜95%程度の圧延率で冷間圧延し、再結晶温度以
上、Ac3点以下の温度で箱形焼鈍法または連続焼鈍法
により焼鈍し、次いで0.1〜5%程度の圧延率で調質
圧延を施し、本発明に用いる鋼板とする。
【0013】次いで、上記鋼板にNi−Mo合金めっき
を施す。合金めっきは無電解めっき法、電解めっき法の
いずれを用いてもよいが、合金組成の制御しやすさの点
から電解めっき法を用いることが好ましい。めっき浴組
成としては、Niイオンを硫酸塩、硝酸塩、ハロゲン酸
塩などの無機酸塩の形で供給し、Moイオンを金属酸塩
のアンモニウム塩などの形で供給し、これにクエン酸、
酒石酸、リンゴ酸などの有機酸やこれらの有機酸の塩を
錯化剤として添加した水溶液を用いる。この水溶液に酸
またはアルカリを加えてpHを2〜4に調節し、浴温を
30〜50℃に調節し、陽極としてNi板を用い、5〜
30A/dm2の電流密度で直流電解する。めっき前の
鋼板はめっきするまでの経時中に酸化したり、油脂類と
接触することがあるので、前記のめっきを施す直前に、
定法により脱脂処理、酸洗処理を施すことが好ましい。
【0014】上記の合金めっきによって形成される皮膜
量は、Ni量として1.5〜20.0好ましくは2.0
〜6.0g/m2、Mo量として0.4〜7.0好まし
くは1.0〜2.0g/m2である。これらの量は蛍光
X線分析法を用いて求めることができる。めっき皮膜中
のNi量およびMo量がこの範囲をはずれた場合は、下
記に示すようにめっき後の熱処理により鋼板表面にF
e、Ni、Moの元素を好適範囲で存在させることがで
きず、良好なほうろうの密着性を得ることができない。
【0015】上記のようにして鋼板上にNi−Mo合金
めっきを施した後、熱処理を施す。熱処理は通常の鋼板
の焼鈍と同様にして実施する。熱処理方法、すなわち焼
鈍方法としては箱形焼鈍法、または連続焼鈍法のいずれ
を用いても差し支えない。焼鈍条件としては、熱処理後
の鋼板表面に存在させるFe、Ni、Moの存在割合に
もよるが、アンモニア分解ガスなどの還元性雰囲気中で
500〜900℃の温度で1分〜15時間、好ましくは
550〜750℃で1〜8時間の加熱であることが好ま
しい。。
【0016】以上のようにして、本発明のほうろう用鋼
板を得ることができる。上記の熱処理により、鋼板中に
NiおよびMoが拡散し、かつNiおよびMoも相互拡
散し、鋼板の表面に存在するFe、Ni、Moの元素の
割合が変化する。鋼板表面に存在する元素の割合は、E
DXなどの表面分析装置を用いて測定することができ
る。熱処理後の鋼板の表面に存在するFe、Ni、Mo
の元素の割合が、Ni:5〜75%、Mo:3〜40
%、Fe:5〜82%であり、好ましくはNi:8〜5
0%、Mo:5〜25%、Fe:35〜80%であり、
かつNi+Mo+Fe=100%とすることにより、良
好なほうろう密着性が得られる。すなわち、合金めっき
を施した後に熱処理を施すことにより、めっき鋼板の表
面にある程度以上のFeを含有するMo−Ni層を存在
させることにより、良好なほうろう密着性が得られる。
【0017】次いで上記のようにして得られたほうろう
用鋼板は、平板の未加工の状態でほうろう加工してもよ
いし、曲げ加工や絞り加工を施して所望の形状に成形加
工した後、ほうろう加工してもよい。通常、ほうろう加
工は、下釉薬として密着性を確保するため、Ni、Co
を含有した釉薬、例えばNa23,K2O:15〜20
%、CaF2:3〜6%、Al23:3〜6%、B
23:13〜18%、SiO2:50〜55%、Co
O,NiO:0.3〜1.5%からなる下釉薬が施釉さ
れ、その後、美麗な外観を有する上釉薬が施釉される。
本発明のほうろう用鋼板を使用した場合は、通常のN
i、Coを含有した下釉薬に限らず、Ni、Coを含有
しない上釉薬、例えばNa23,K2O:10〜15
%、CaF2:1〜4%、Al23:0〜3%、B
23:7〜13%、SiO2:48〜50%、MgO,
ZnO:0〜2%、TiO2:15〜20%からなる、
通常の2回掛け法で用いられる上釉薬を直接施釉、焼成
することによっても優れたほうろう密着性を得ることが
できる。ほうろう加工の条件は、釉薬を乾燥後の厚さが
80〜300μmとなるように施釉した後、大気中で7
00〜900℃の温度で1〜5分加熱し焼成する。以上
のようにして、本発明のほうろう製品を得ることができ
る。
【0018】
【実施例】以下、実施例にて本発明をさらに詳細に説明
する。表1に示す成分を有する鋼を溶製し、7種類のス
ラブを製造した。これらのスラブを1160℃に加熱
し、仕上げ温度880℃で熱間圧延して板厚:2.8m
mの熱延板とし、650℃でコイル状に捲き取った。次
いでコイルを巻き解きながら脱スケールおよび硫酸酸洗
し、冷間圧延を施して板厚:0.5mm(圧延率:82
%)とした後、830℃で75秒間連続焼鈍し、圧延
率:0.5%で調質圧延し、冷延鋼板を得た。
【0019】
【表1】
【0020】上記の冷延鋼板に定法によりアルカリ脱
脂、硫酸水溶液を用いて酸洗を施した後、下記のめっき
浴を用い、下記の条件でNi−Mo合金を表2に示す皮
膜量となるように電気めっきし、次いでアンモニア分解
ガス中で表2に示す条件で熱処理し、表2に示すほうろ
う用鋼板を作成した。これらのほうろう用鋼板の表面に
存在するFe、Ni、Moの元素の割合をEDXを用い
て測定した。結果を表2に示す。 [めっき浴] 硫酸ニッケル : 82g/L モリブデン酸アンモニウム : 48g/L クエン酸ナトリウム : 88g/L [めっき条件] pH : 3.0 浴温 : 40℃ 電流密度 : 20A/dm2 陽極 : ニッケル板
【0021】
【表2】
【0022】また、比較例として、比較例1、3、4の
鋼種番号A、Cの冷延鋼板については、上記のめっき浴
を用い、上記の条件でNi−Mo合金を表2に示す皮膜
量となるように電気めっきし、比較例2の鋼種番号Gの
冷延鋼板については、下記のめっき浴を用い、下記のめ
っき条件でNiを表2に示す皮膜量となるように電気め
っきし、次いでアンモニア分解ガス中で表2に示す条件
で熱処理し、表2に示すほうろう用鋼板を作成した。こ
れらのほうろう用鋼板の表面に存在するFe、Ni、M
oの元素の割合をEDXを用いて測定した。結果を表2
に示す。 [めっき浴] 硫酸ニッケル : 300g/L 塩化ニッケル : 45g/L ホウ酸 : 30g/L [めっき条件] pH : 4.0 浴温 : 55 ℃ 電流密度 : 10 A/dm2 陽極 : ニッケル板
【0023】上記のようにして得られた実施例及び比較
例の各ほうろう用鋼板に、上釉薬(日本フェロー株式会
社製:No.02−1103/100)を、焼成後の厚
さが約120μmとなるように施釉して乾燥した後、大
気中で800℃で3分間焼成し、ほうろう製品の試料と
した。このようにして得られた試料について、下記のよ
うにほうろうの密着性および外観を評価した。
【0024】[特性評価] 〈密着性〉ほうろうの密着性はPEI法で評価した。 -PEI法- 油圧ハンドプレスを用いて25mm径の鋼球を8.9k
Nの力を作用させて上記の試料の平板部分に押しつけて
変形させた後、その部分に169本の金属製導通針を押
し当てて電流を通し、下記の式から絶縁性を評価した。 絶縁性(%)=(n/169)×100 ここで n:通電しなかった針の数である。次いで本式
より得られた絶縁性を示す値(%)から、下記の評価基準
でほうろう密着性を評価した。 ◎:絶縁性=100% ○:絶縁性<100%でかつ>85% △:絶縁性≦85%でかつ≧80% ×:絶縁性<80% 結果を表3に示す。
【0025】ほうろうの外観については、30cm×3
0cmのサイズの試験片を同一試料について10枚切り
出し、泡・黒点および爪とびの発生状況を肉眼観察して
発生個数を計測し、下記の規準で評価した。 -泡・黒点- ○:泡および黒点は一切認められない。 △:10枚の試験片でトータル10個未満の泡または黒
点が認められる。 ×:10枚の試験片でトータル10以上の泡または黒点
が認められる。 -爪とび- ○:爪とびは一切認められない。 △:10枚の試験片でトータル10個未満の爪とびが認
められる。 ×:10枚の試験片でトータル10以上の爪とびが認め
られる。 これらの結果を表3に示す。
【0026】
【表3】
【0027】表3に示すように、本発明のほうろう用鋼
板を用いた場合は、上釉薬の直接1回掛けのみの施釉で
も、ほうろうの密着性および外観の優れたほうろう製品
が得られることが判る。これに対し、比較例1〜4の場
合は、何れもほうろうの密着性が劣っており、また外観
においても10個以上の泡・黒点と爪とびが観察され
た。
【0028】[ほうろう製品の作成]本発明のほうろう用
鋼板を用いて、以下に示すようにしてほうろう製品を作
成した。表2の実施例4および11のほうろう用鋼板
を、それぞれ内径:160mm、深さ:110mmの
鍋、および縦:220mm、横:400mm、深さ:8
mmの石油ストーブ天板の形状にプレス成形加工し、施
釉下地とした。次いで下記の釉薬を用い、下記のように
して施釉下地に4種類の方法で施釉し、次いで焼き付
け、ほうろう製品とした。
【0029】 下釉薬:日本フェロー株式会社製 03−1226 上釉薬:日本フェロー株式会社製 02−2105 (1)下釉薬仕上げ(下釉薬1回掛け−1回焼成) 上記のようにしてプレス成形加工した鍋および石油スト
ーブ天板の施釉下地に、上記の下釉薬:03−1226
を、焼成後の厚さが約100μmになるように施釉し、
乾燥した後、焼成炉にて 820℃で5分間焼成した。 (2)下釉薬仕上げ後上釉薬仕上げ(2回掛け−2回焼
成) 上記と同様にして下釉薬を施釉し焼成した後、その表面
に上記の上釉薬:02−2105を焼成後の厚さが約1
00μmになるように施釉し、乾燥後、焼成炉にて82
0℃で5分間焼成した。 (3)下釉薬+上釉薬仕上げ(2回掛け−1回焼成) 上記と同一の鍋および石油ストーブ天板の施釉下地に、
上記の下釉薬:03−1226を、焼成後の厚さが約8
0μmになるように施釉し、焼成することなく引き続き
その上に、上記の上釉薬:2−2105を焼成後の厚さ
が約120μmになるように施釉し、乾燥後、焼成炉に
て820℃で5分間焼成した。 (4)上釉薬仕上げ(上釉薬直接1回掛け−1回焼成) 上記と同一の鍋および石油ストーブ天板の施釉下地に、
上記の上釉薬:2−2105を焼成後の厚さが約120
μmになるように施釉し、乾燥後、焼成炉にて820℃
で5分間焼成した。(1)〜(4)のようにして得られた鍋お
よび石油ストーブ天板のほうろう製品の密着性および外
観を下記の容量で評価した。
【0030】〈密着性〉先に示したほうろう用鋼板のほ
うろう密着性の評価と同様に、PEI法を用いて評価し
た。 〈外観〉ほうろう製品の外観を目視観察し、泡、黒点、
ピンホール、爪飛び等の有無をの程度を評価した。結果
を表4に示す。
【0031】表4に示すように、本発明のほうろう製品
は、下釉薬または上釉薬のみ施釉した後焼成する1回掛
けの場合でも、下釉薬を施釉し焼成し、次いで上釉薬を
施釉し焼成する場合、および下釉薬を施釉し次いで上釉
薬を施釉し焼成する2回掛けの場合と同様に、ほうろう
密着性および外観に優れている。
【0032】また、本発明のほうろう用鋼板は、上記の
ようにほうろう用製品の下地としてのみならず、無機コ
ーティングや有機コーティング皮膜を形成させる下地と
しても適用することができる。
【0033】
【表4】
【0034】
【発明の効果】以上のように本発明のほうろう用鋼板
は、所定の成分に調製した極低炭素のTi添加鋼板にN
i−Mo合金めっきを施し、次いで熱処理することによ
り、鋼板の表面にNi、Mo、Feを、一定範囲の量で
存在させたものであり、加工性とほうろう密着性に優れ
たほうろう用鋼板を得ることができる。そして、本発明
のほうろう用鋼板に、上釉薬を1回掛けのみで施釉し焼
成しても、ほうろう密着性に優れ、泡・黒点および爪と
びのような外観欠陥のない優れたほうろう製品が得られ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C25D 5/26 C25D 5/26 E 5/50 5/50 (72)発明者 濱田 利平 大阪府大阪市北区大淀北2丁目1−27 日 本フェロー株式会社内 (72)発明者 小田 周三 大阪府大阪市北区大淀北2丁目1−27 日 本フェロー株式会社内 (72)発明者 城野 喜広 大阪府大阪市北区大淀北2丁目1−27 日 本フェロー株式会社内 (72)発明者 林田 貴裕 山口県下松市東豊井1296番地の1 東洋鋼 鈑株式会社技術研究所内 (72)発明者 藤本 準一 山口県下松市東豊井1296番地の1 東洋鋼 鈑株式会社技術研究所内 (72)発明者 駒井 正雄 山口県下松市東豊井1296番地の1 東洋鋼 鈑株式会社技術研究所内 Fターム(参考) 4K024 AA03 AA04 AA15 AB02 AB03 BA03 BA08 BB20 BB21 BB28 BC09 BC10 DB01 GA01 GA02 GA07 GA12 4K037 EA04 EA15 EA23 EA25 EA31 EB03 FH03 FJ04 FJ05 FJ06 4K044 AA02 AB10 BA01 BA06 BB03 BB04 BC04 BC05 BC09 CA18 CA62

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 成分がC:≦0.01重量%(以下重量
    %を%で示す)、Mn:≦0.5%、P:≦0.04
    %、S:≦0.04%、Ti:0.01〜0.50%の
    関係で含有されており、残部がFeおよび不可避的不純
    物からなるTi添加鋼板上にNi−Mo合金めっき皮膜
    を形成し、次いで熱処理してなる、ほうろう用鋼板。
  2. 【請求項2】 ほうろう用鋼板の、エネルギー分散型X
    線マイクロアナライザーで測定した鋼板の表面に存在す
    る元素の割合が、Ni:5〜75%、Mo:3〜40
    %、Fe:5〜82%であり、かつNi+Mo+Fe=
    100%であることを特徴とする、請求項1に記載のほ
    うろう用鋼板。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の鋼板上にNi−Mo合
    金めっきを施し、次いで熱処理を施すことを特徴とす
    る、ほうろう用鋼板の製造方法。
  4. 【請求項4】 Ni−Mo合金めっきとして、めっき皮
    膜中のNi量が1.5〜20.0g/m2、Mo量が
    0.4〜7.0g/m2となるようにめっきすることを
    特徴とする、請求項3に記載のほうろう用鋼板の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 前記熱処理を500〜900℃の温度で
    施すことを特徴とする、請求項3に記載のほうろう用鋼
    板の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項1または2に記載のほうろう用鋼
    板に、ほうろう層を形成してなるほうろう製品。
  7. 【請求項7】 請求項3〜5のいずれかに記載のほうろ
    う用鋼板上に、1回掛けで上釉薬を施釉薬し、次いで焼
    成することを特徴とする、ほうろう製品の製造方法。
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