JPH0225526A - 酸素親和力がアルカリ土類金属の場合より低い金属および金属合金の製法 - Google Patents
酸素親和力がアルカリ土類金属の場合より低い金属および金属合金の製法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野コ
本発明は、請求項1又は2記載の上位概念による方法に
関する。
関する。
TlO2からチタンを工業的に製造するには、例えば今
日の公知技術水準によると5つの処理工種が必要となる
ニ 一次の反r5: Tio3 + 2C22+ 2c −TiC24+ 2
COvc従った酸化チタンからの塩化チタンの製造。
日の公知技術水準によると5つの処理工種が必要となる
ニ 一次の反r5: Tio3 + 2C22+ 2c −TiC24+ 2
COvc従った酸化チタンからの塩化チタンの製造。
−欠の反応
TiCt、+ 2Mg −2MgCt2 + TlTi
C7,4Y + 4Na −4NaC1+ Tiに従い
マグネシウムまたはナトリウムを用いる、チタンスポン
ジへのVjJ塩化チタンの還元−こうして製造されたチ
タンスポンジからMgおよびMgC’/:2もしくはN
aおよびNaC1′に除去するtめの真空蒸留 一電極へのチタンスポンジの緻密化 −チタン塊にする九めの、真空アーク炉または電子ビー
ム炉中でのチタンスポンジの2回の再溶融。
C7,4Y + 4Na −4NaC1+ Tiに従い
マグネシウムまたはナトリウムを用いる、チタンスポン
ジへのVjJ塩化チタンの還元−こうして製造されたチ
タンスポンジからMgおよびMgC’/:2もしくはN
aおよびNaC1′に除去するtめの真空蒸留 一電極へのチタンスポンジの緻密化 −チタン塊にする九めの、真空アーク炉または電子ビー
ム炉中でのチタンスポンジの2回の再溶融。
この製造処理は、技術的かつ経済的に著しく費用がかか
る。従って、チタンi TiO2の直接還元によって製
造することには困難がつきまとつ−4゜225.8 K
caL 1モルまでの酸化チタンの高い生成熱、並びに
チタン混合結晶中におけるi!l!素の高い溶解度のゆ
え、工業的に使用可能の方法はまだない。
る。従って、チタンi TiO2の直接還元によって製
造することには困難がつきまとつ−4゜225.8 K
caL 1モルまでの酸化チタンの高い生成熱、並びに
チタン混合結晶中におけるi!l!素の高い溶解度のゆ
え、工業的に使用可能の方法はまだない。
@接還元法は、例えば西ドイツ国特許出願公告第203
4385号明細書から公知である。
4385号明細書から公知である。
この場合には、還元すべき金属酸化物、スラグ成分お工
び還元剤として作用する金属は、粉末として混合され、
この粉末混合物は、水冷却された誘導るつは中で部分的
に融解される。混合物の金属成分だけへの必要な誘導性
結合が起こることができるので、製造処理は緩徐にの入
始動する。さらに、還元剤(Ca)は過剰量で添加され
なければならない。
び還元剤として作用する金属は、粉末として混合され、
この粉末混合物は、水冷却された誘導るつは中で部分的
に融解される。混合物の金属成分だけへの必要な誘導性
結合が起こることができるので、製造処理は緩徐にの入
始動する。さらに、還元剤(Ca)は過剰量で添加され
なければならない。
処理時間が畏くかつ還元金属が過剰であるがゆえに、こ
の過剰量のうち過度に大きい含tは、蒸発によって失わ
れてしまう。さらにこの方法は、高いエネルイー需要を
必要とする。しかし1009〜150gの実験室的fを
上まわり、かつこの方法を生産規模に拡大することは、
不可能であることが判明しto 盾素に対するアルカリ土類金属、例えばカルシウム、マ
グネシウム、バリウム等の高い親和力のゆえに、これら
の金at用いる酸化チタンの十分な還元は逼則的に可能
である。これらの元素の高い蒸気圧のゆえに、還元は、
約1000℃の相対的に低い温度で行なう必要がある。
の過剰量のうち過度に大きい含tは、蒸発によって失わ
れてしまう。さらにこの方法は、高いエネルイー需要を
必要とする。しかし1009〜150gの実験室的fを
上まわり、かつこの方法を生産規模に拡大することは、
不可能であることが判明しto 盾素に対するアルカリ土類金属、例えばカルシウム、マ
グネシウム、バリウム等の高い親和力のゆえに、これら
の金at用いる酸化チタンの十分な還元は逼則的に可能
である。これらの元素の高い蒸気圧のゆえに、還元は、
約1000℃の相対的に低い温度で行なう必要がある。
実験室規模において、震禦を0.1優〜0.24含有す
るチタンは、カルシウムを用いる還元によって製造でき
た( Ulrich Zwicker: Buch@T
ftan und Titanlegierungen
28頁、Springer Verlag、 B
sylin、 1974参照)、Lかしながら、生成さ
れたアルカリ土類金属酸化物から反応性の金属を分離す
る際の困難性に問題がある。
るチタンは、カルシウムを用いる還元によって製造でき
た( Ulrich Zwicker: Buch@T
ftan und Titanlegierungen
28頁、Springer Verlag、 B
sylin、 1974参照)、Lかしながら、生成さ
れたアルカリ土類金属酸化物から反応性の金属を分離す
る際の困難性に問題がある。
さらに、金属チタンはこの反応の際、固体相中で微粒子
の形で存在するので、分@後に過剰のアルカリ土類金属
を除去する九めの真空蒸留、引き続く場合によっては2
度の再溶融でのチタン微粒子の圧縮が必要となる。これ
らの理由から、この方法は、生産技術上普及に至らなか
つ九〇 酸化チタン(’r102)は1825℃で融解する。
の形で存在するので、分@後に過剰のアルカリ土類金属
を除去する九めの真空蒸留、引き続く場合によっては2
度の再溶融でのチタン微粒子の圧縮が必要となる。これ
らの理由から、この方法は、生産技術上普及に至らなか
つ九〇 酸化チタン(’r102)は1825℃で融解する。
酸化チタン溶融液t1825℃より高いa度で、例えば
カルシウムを用いて還元することは、不可能である。そ
れというのも、カルシウムは1484°co温度ですで
に願発しかつもはや還元に自由に使えないからである。
カルシウムを用いて還元することは、不可能である。そ
れというのも、カルシウムは1484°co温度ですで
に願発しかつもはや還元に自由に使えないからである。
従って本発明に、当該金属および金属合金を大工業的規
模で調造できるようにするために、アルカリ土類金属を
経済的に酸化物の直接還元に使用することができる、首
記した種類の方法を記載するという課題に基づく。
模で調造できるようにするために、アルカリ土類金属を
経済的に酸化物の直接還元に使用することができる、首
記した種類の方法を記載するという課題に基づく。
本発明によれば、この課j[は、請求項1又は2記載の
方法によって解決される。
方法によって解決される。
記載の金属酸化物およびアルカリ土類金属))ロダン化
物から生成されたスラグ溶融液は、それぞれの1合比に
Lつで純粋な金属酸化物の場合より本質的に低い融点を
有する。
物から生成されたスラグ溶融液は、それぞれの1合比に
Lつで純粋な金属酸化物の場合より本質的に低い融点を
有する。
アルカリ土類金属は、相応するノ10ビン化物溶融液中
で全体の弧度範囲および濃度範囲に関係なく無制限に可
溶性であるので、溶解し九アルカリ土類金属の蒸気圧は
、ラウール(Raoalt)の法則: Px −1−Nx XPx” 〔ここで21種溶解し九物貞Xの環気圧Nx−溶解しt
物質の分子圧 Px“−純粋な物質の蒸気圧〕 に相応して減少される。
で全体の弧度範囲および濃度範囲に関係なく無制限に可
溶性であるので、溶解し九アルカリ土類金属の蒸気圧は
、ラウール(Raoalt)の法則: Px −1−Nx XPx” 〔ここで21種溶解し九物貞Xの環気圧Nx−溶解しt
物質の分子圧 Px“−純粋な物質の蒸気圧〕 に相応して減少される。
試験において、アルカリ土類金属がチタン/アルカリ土
類金属へロCン化物溶融液中で1500℃ニジ高い温度
であっても蒸気となって逃出せず、かつ還元のために十
分に酸化チタン中に残存することが意想外にも判明した
。
類金属へロCン化物溶融液中で1500℃ニジ高い温度
であっても蒸気となって逃出せず、かつ還元のために十
分に酸化チタン中に残存することが意想外にも判明した
。
本発明の目的の九めには、カルシウムの他にアルカリ土
類金属例えばマグネシウムまたはバリウムも使用可能で
ある。この場合には、スラグ中に含有されている、カル
シウムに特に好適の置方(CaF2)を全部または部分
的に、相応するフッ化物、例えばMgF 2もしくはB
aF2によって代用することが望ましい。スラグがフッ
化マグネシウムもしくはフッ化バリウムti有していな
い場合には、マグネシウムまたなバ11ウムは、カルシ
ウムと一緒に務加することができる0すべでのアルカリ
土類金属は液体カルシウム中で可溶性であるので、従っ
てこれらの元素の蒸発による遺失は本質的に小さくなる
。
類金属例えばマグネシウムまたはバリウムも使用可能で
ある。この場合には、スラグ中に含有されている、カル
シウムに特に好適の置方(CaF2)を全部または部分
的に、相応するフッ化物、例えばMgF 2もしくはB
aF2によって代用することが望ましい。スラグがフッ
化マグネシウムもしくはフッ化バリウムti有していな
い場合には、マグネシウムまたなバ11ウムは、カルシ
ウムと一緒に務加することができる0すべでのアルカリ
土類金属は液体カルシウム中で可溶性であるので、従っ
てこれらの元素の蒸発による遺失は本質的に小さくなる
。
本発明による方法において還元は、例えば液状スラグ相
中でチタンt−製造する友めく、チタンの融点、すなわ
ち1675℃よシ高いスラグ温度に関節することによっ
て行なわれる。この際、チタンは液状のままである0密
度の差に基づいて、液状チタンは強制的にスラグ相から
分離される。仄に、液体チタンは、鋳込み、祷塊にする
ことができる。
中でチタンt−製造する友めく、チタンの融点、すなわ
ち1675℃よシ高いスラグ温度に関節することによっ
て行なわれる。この際、チタンは液状のままである0密
度の差に基づいて、液状チタンは強制的にスラグ相から
分離される。仄に、液体チタンは、鋳込み、祷塊にする
ことができる。
数種の金属、例えばチタンの高い反応性の故に、醗化物
−ハロゲン化物−スラグの融解および還元をセラミック
不含のるつぼ、例えば水冷却されたw4製トラフ中で行
なうことが推奨されている。この友めに、次の方法を使
用することができる: a)水冷却されt鋼るつぼ中における、有利に非消托性
の電擺を用いる電気スラグ可融法による融解。
−ハロゲン化物−スラグの融解および還元をセラミック
不含のるつぼ、例えば水冷却されたw4製トラフ中で行
なうことが推奨されている。この友めに、次の方法を使
用することができる: a)水冷却されt鋼るつぼ中における、有利に非消托性
の電擺を用いる電気スラグ可融法による融解。
b)水冷却され之銅るつぼ中で、非消札性電極を用いて
アークなる融解。
アークなる融解。
C)水冷却され丸鋼るつぼ中でプラズマトーチを用いる
融解。
融解。
スラグ温度な、前記の5つ・戸すべでにおいて相応する
エネルプー供給により任意に調節できる。スラグ中の酸
化物の還元および金属溶融液の排出を連続的に実権可能
にするには、融解−の様式が重要となる。
エネルプー供給により任意に調節できる。スラグ中の酸
化物の還元および金属溶融液の排出を連続的に実権可能
にするには、融解−の様式が重要となる。
暇得すべき金属の融点より高い温度で分@を行なウエク
な請求項1又は2記載の条件は、2つの方法で充足する
ことができる。融点が反応1しり高い、例えばTi、Z
rおよびCrの工うな金属の場合には、加熱が必要とな
る。融点が反応温度より低い、例えばNdお工びSmの
ような金属の場合には、加熱が不必要である。
な請求項1又は2記載の条件は、2つの方法で充足する
ことができる。融点が反応1しり高い、例えばTi、Z
rおよびCrの工うな金属の場合には、加熱が必要とな
る。融点が反応温度より低い、例えばNdお工びSmの
ような金属の場合には、加熱が不必要である。
本方法を高められた保護がス圧(1バ一ル以上)下で実
施するのが%iC有利である。これは、例えば螢石(c
aF2)の分解が高温で抑制されるという利点を有する
。
施するのが%iC有利である。これは、例えば螢石(c
aF2)の分解が高温で抑制されるという利点を有する
。
前述の酸化チタンの直接還元について記載しtことは、
金属への他の酸化物の直接還元についても同じことが云
える。
金属への他の酸化物の直接還元についても同じことが云
える。
次に、本発明を4つの例につき詳述する。
例 1 :
水冷却された鋼るつぼ中で、TiO25[1%bよびC
aF250 %の組成を有するTiO4/CaF2−混
合物1000I!を、非消耗性電極を用いてアークによ
り完全に融解させた。融解しN ’ri02/CaF2
−スラグに、カルシウム5oo91に加えt0スラグ溶
融液の温度は1600℃であつt0添加されたカルシウ
ムは、目立つ九願発もなく直ちに溶液になった。2分後
、電源を切った。
aF250 %の組成を有するTiO4/CaF2−混
合物1000I!を、非消耗性電極を用いてアークによ
り完全に融解させた。融解しN ’ri02/CaF2
−スラグに、カルシウム5oo91に加えt0スラグ溶
融液の温度は1600℃であつt0添加されたカルシウ
ムは、目立つ九願発もなく直ちに溶液になった。2分後
、電源を切った。
冷却後、凝固しtスラグt−微粋砕した。大きさが0.
5u〜5Hの多数の金属粒子を確認することがで、きる
。引続き、マイクロブロープを用いてこれらの金属粒子
を検査することにより、この金属粒子は純粋なチタンで
あることが判明した。
5u〜5Hの多数の金属粒子を確認することがで、きる
。引続き、マイクロブロープを用いてこれらの金属粒子
を検査することにより、この金属粒子は純粋なチタンで
あることが判明した。
例 2 :
IU−装置中で、TiO25Q%および(’11 F2
50%を有する粉末混合物50ゆを非消耗性黒鉛電極を
用いてアルゴン保護がス下に完全に融解し、かつ170
0°Cに加熱し九。その後、カルシウム顆粒30ゆをス
ラグに重加し九。30分間そのままの状態に保持した後
、電源を切った。液状チタン(約13ゆ)は、鋼製鋳型
の底に桑結し、かつ冷却後に除去することができ’ft
−。
50%を有する粉末混合物50ゆを非消耗性黒鉛電極を
用いてアルゴン保護がス下に完全に融解し、かつ170
0°Cに加熱し九。その後、カルシウム顆粒30ゆをス
ラグに重加し九。30分間そのままの状態に保持した後
、電源を切った。液状チタン(約13ゆ)は、鋼製鋳型
の底に桑結し、かつ冷却後に除去することができ’ft
−。
こうして製造されたチタンの酸素含tは、約1100
ppmであった。
ppmであった。
例 3 :
水冷却され丸鋼るつぼを備えた1うfマ炉内で、ZrO
250% k有するZrO2/ CaF’2− T%合
物1[10kfil金1DOOmパールの圧力で完全に
融解させt、プラズマがスはアルゴンであった。
250% k有するZrO2/ CaF’2− T%合
物1[10kfil金1DOOmパールの圧力で完全に
融解させt、プラズマがスはアルゴンであった。
1900°Cのスラグ温度で、スラグ溶融液をカルシウ
ム約60kIilを用いて還元した。30分間その′1
まの状態に保持し7?、後、電源を切つt。
ム約60kIilを用いて還元した。30分間その′1
まの状態に保持し7?、後、電源を切つt。
この場合にもジルコニウムは、鋼製トラフの底に集結し
、かつ冷却後に取出すことができ10例 4 : 水冷却された鋼るつぼ金備えtプラズマ炉内で、Cr2
O350%金有するCr2Q:+ / CaF2− %
金物100に9をi 000mパールの圧力でAr−雰
囲気下に完全に#I解させた。プラズマがスにアルビン
であった。約1900℃のスラブ温度で、スラグ中の隈
化クロムをカルシウム50ゆを用いて贋元した。30分
間そのままの状態に保持し九後、電源を切りな。こりし
て生成された金属性クロムは鋼製トラフの底に集結し、
かつ冷却後に取出すことができt0
、かつ冷却後に取出すことができ10例 4 : 水冷却された鋼るつぼ金備えtプラズマ炉内で、Cr2
O350%金有するCr2Q:+ / CaF2− %
金物100に9をi 000mパールの圧力でAr−雰
囲気下に完全に#I解させた。プラズマがスにアルビン
であった。約1900℃のスラブ温度で、スラグ中の隈
化クロムをカルシウム50ゆを用いて贋元した。30分
間そのままの状態に保持し九後、電源を切りな。こりし
て生成された金属性クロムは鋼製トラフの底に集結し、
かつ冷却後に取出すことができt0
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、酸素親和力がアルキル土類金属の場合より低い金属
および金属合金を、これらの酸化物と少なくとも1種の
アルカリ土類金属ハロゲン化物および当該アルカリ土類
金属との混合物の形で該酸化物を直接還元し、次に生成
された金属または金属合金を分離することによつて製造
する方法において、 a)第1工程で当該金属酸化物およびアルカリ土類金属
ハロゲン化物からの溶融液を製造し、 b)第2工程で、アルカリ土類金属ハロゲン化物として
の化合物の形で溶融液中に含有されている同じアルカリ
土類金属を溶融液に添加し、かつ金属または金属合金を
融解された状態で保持し、かつ最終的に c)第3工程で、こうして生成された金属または金属合
金を、取得すべき金属または金属合金の融点より高い温
度で残りの反応物質から分離することを特徴とする金属
および金属合金の製法。 2、酸素親和力がアルカリ土類金属の場合より低い金属
および金属合金を、これらの酸化物と少なくとも1種の
ハロゲン化アルカリ土類金属および当該アルカリ土類金
属の混合物の形で該酸化物を直接還元し、次に生成され
た金属または金属合金を分離することによつて製造する
方法において、 a)第1工程で当該アルカリ土類金属およびそのハロゲ
ン化物の溶融液を製造し、 b)第2工程で少なくとも1種の還元すベき金属酸化物
を溶融液中に導入し、かつ溶融液を相応する金属また金
属合金が生成されるまで液状で保持し、最終的に c)第3工程でこうして生成された金属または金属合金
を、取得すべき金属または金属合金の融点より高い温度
で、残りの反応物質から分離することを特徴とする、金
属または金属合金の製法。 3、金属酸化物およびアルカリ土類金属ハロゲン化物を
30:70〜70:30の重量比で相互に混合する請求
項1記載の方法。 4、金属酸化物およびアルカリ土類金属ハロゲン化物か
ら成る溶融液を、アルカリ土類金属の添加の間に150
0℃〜2000℃の温度に保持する請求項1記載の方法
。 5、溶融液を1675℃〜1900℃の温度に保持する
請求項4記載の方法。 6、アルカリ土類金属ハロゲン化物としてフッ化物を使
用する請求項1又は2記載の方法。 7、アルカリ土類金属ハロゲン化物としてフッ化カルシ
ウムを使用する請求項6記載の方法。 8、溶融液上の圧力が少なくとも1バールである請求項
1又は2記載の方法。 9、金属および金属合金と反応しないガスからなる雰囲
気中で実施する請求項1又は2記載の方法。 10、直接還元に請求項1又は2記載の方法を使用する
Ti、Zr、Cr、SmおよびNd群からの金属の製法
。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883817553 DE3817553A1 (de) | 1988-05-24 | 1988-05-24 | Verfahren zum herstellen von titan und zirkonium |
DE3817553.3 | 1988-05-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0225526A true JPH0225526A (ja) | 1990-01-29 |
Family
ID=6354986
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12903589A Pending JPH0225526A (ja) | 1988-05-24 | 1989-05-24 | 酸素親和力がアルカリ土類金属の場合より低い金属および金属合金の製法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0343378A1 (ja) |
JP (1) | JPH0225526A (ja) |
CN (1) | CN1037929A (ja) |
BR (1) | BR8902373A (ja) |
DE (1) | DE3817553A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
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---|---|---|---|---|
CN101550494B (zh) * | 2008-03-31 | 2011-06-08 | 北京有色金属研究总院 | 一种制备稀土金属的方法 |
CN101624659B (zh) * | 2009-01-06 | 2011-06-15 | 李健民 | 制备低含氧金属锆的方法 |
CN104120288B (zh) * | 2014-07-21 | 2016-01-20 | 东北大学 | 一种直接热还原连续制备金属钐的方法 |
CN104152695B (zh) * | 2014-07-21 | 2016-06-22 | 东北大学 | 一种直接热还原连续制备金属铥的方法 |
CN105907960B (zh) * | 2016-04-22 | 2018-08-21 | 王树立 | 铅精矿和锌阳极泥联合资源化处理的方法 |
CN111575743A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-08-25 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 生产金属铅的方法 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE441640C (de) * | 1927-03-09 | Westinghouse Lamp Co | Ausscheiden von Metallen aus ihren Metallverbindungen | |
US1704257A (en) * | 1923-02-12 | 1929-03-05 | Westinghouse Lamp Co | Method of preparing refractory metals |
US1738669A (en) * | 1927-11-09 | 1929-12-10 | Westinghouse Lamp Co | Method of reducing rare refractory-metal oxides |
US2537068A (en) * | 1946-11-26 | 1951-01-09 | Westinghouse Electric Corp | Manufacture of zirconium |
FR1112441A (fr) * | 1953-09-23 | 1956-03-14 | Ethyl Corp | Perfectionnements relatifs à la préparation des métaux réfractaires |
US2904428A (en) * | 1954-09-22 | 1959-09-15 | Chicago Dev Corp | Method of reducing titanium oxide |
GB798750A (en) * | 1955-04-01 | 1958-07-23 | Dominion Magnesium Ltd | Improvements in the purification or production of titanium |
BE549070A (ja) * | 1955-07-20 | |||
FR2052082A5 (ja) * | 1969-07-11 | 1971-04-09 | Commissariat Energie Atomique | |
FR2119174A6 (en) * | 1970-12-23 | 1972-08-04 | Commissariat Energie Atomique | Recovery of high melting metals from oxides directly - using a magnesium and a fluoride slag |
ATE36560T1 (de) * | 1984-07-03 | 1988-09-15 | Gen Motors Corp | Metallothermische reduktion seltener erdoxide mittels kalzium. |
US4578242A (en) * | 1984-07-03 | 1986-03-25 | General Motors Corporation | Metallothermic reduction of rare earth oxides |
US4680055A (en) * | 1986-03-18 | 1987-07-14 | General Motors Corporation | Metallothermic reduction of rare earth chlorides |
AT389899B (de) * | 1986-08-19 | 1990-02-12 | Treibacher Chemische Werke Ag | Verfahren zur herstellung von se-metallen und se-haltigen legierungen |
-
1988
- 1988-05-24 DE DE19883817553 patent/DE3817553A1/de not_active Withdrawn
-
1989
- 1989-04-20 EP EP89107119A patent/EP0343378A1/de not_active Withdrawn
- 1989-05-24 JP JP12903589A patent/JPH0225526A/ja active Pending
- 1989-05-24 CN CN 89103617 patent/CN1037929A/zh active Pending
- 1989-05-24 BR BR898902373A patent/BR8902373A/pt not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR8902373A (pt) | 1990-01-16 |
EP0343378A1 (de) | 1989-11-29 |
CN1037929A (zh) | 1989-12-13 |
DE3817553A1 (de) | 1989-11-30 |
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