JPH03226525A - 粒子配向性シリコン鋼を熱平滑化する方法 - Google Patents
粒子配向性シリコン鋼を熱平滑化する方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
関するものである。
くの考慮が必要とされている。従来においては、電気鋼
は焼鈍セパレータにおける熱平滑化や二次被覆および磁
気特性等の影響を考慮するようされている。また、熱平
滑化は同一方法の一部として応力除去焼鈍と組合わせら
れる。熱平滑化状態で造られるけれども、別の熱処理を
必要とするシリコン鋼ストリップは半加工されると同一
であり、電気鋼シートが積層に造られて、次いで電磁装
置に組立てられた後に応力除去焼鈍が顧客によって一般
的に行われる。
気特性を最終的に保有しなければならない鉄心の製造の
際に激しい機械的応力を受けるようになる。磁気特性は
、少なくとも約1450〜1500°F(785〜81
5℃)の温度で応力除去焼鈍した後に改善される。粒子
配向性電気鋼は巻線鉄心を持った変成器に使用するのに
特、に適している。この構成はストリップの優れた平滑
化を必要とする。
て増大される。もし、歪みが除去されなければ、鋼が電
気機器に使用される時に応力損失の増加が有って磁気特
性を損なう。また、鉄心製造の際の溝切り(スリッティ
ング)、巻線お・よび製造からの歪みは所要の磁気特性
を達成するように除去されねばならない。
製造するよう熱平滑化される。ストリップの平滑化は、
変形された縁や波状の縁や曲がりの様な不規則性を除去
するように張力の使用を含んて゛いる。併し、張力の使
用とそれに起因する伸長は、最小にすることが必要とさ
れる応力を生じる。約815℃(1500″F)の温度
は、平滑化によって生じられる応力を除去するよう平滑
化にする際および加工の前に度々使用される。
ある。米国特許第2,351.922号明細書は、合金
の弾性限界以下である500〜2000psiのストリ
ップ張力を記載している。引張の際の温度は約1〜2分
の期間で700〜825℃である。
引張強さが温度で変化し、支持ロール間のたわみを防止
するに十分な張力はストリップに優れた平滑化を形成す
ることを教えている。この張力は、入口ロールよりも0
.1〜0.5%速い周速度で出口ロールで作用すること
によって設けられる。必要な張力の大きさは組成と材料
の寸法や温度および時間の長さで変化する。該米国特許
は、0.15〜0.3%の恒久伸長が通常であることを
述べている。1200°Fはどの低い温度が述べられて
いるが、平滑化制御はグラファイト可溶温度を低くする
よう必要とするだけである。もし、炭素含有量が低いと
、−層高い温度が使用できて、制限が機械的要因によっ
て決められる。脱炭される4%以下のシリコンを含む電
気鋼は、所要の磁気特性と平滑化を有するよう張力下で
約1500〜2100”Fで焼鈍できる。もし、材料が
張力下で軟化温度に肩されると、保持時間における一層
の制限が無い、ストリップは寸法に基いて約1分内で所
要温度に到達する。雰囲気は平滑化に影響しないので、
この発明には制限を形成しない。
選ばれる。
のロール直径とロール間に間隔の影響を記載している。
トリップが交互に通過する一連のロールに基いている。
力にて1450〜1500°Fの推奨温度を使用するこ
とによって得られる。該特許は、上昇した温度で平滑化
を生じる応力の組合わせを説明することが出来ないこと
を認めている。上昇した温度での金属のクリープと組織
の不安定の現象は多くの変数の相互作用のために工程を
複雑にし過ぎる。
特性、を設けるよう応力を導入することなく電気鋼スト
リップを平滑化にするよう試みている。
イルセットを除去して、ストリップの緊張と弾性化によ
って生じる応力を最小にするよう見出された0曲げや引
張により生じられる0、05%伸長はどに小さい塑性歪
みが磁気特性に対する回復不能な損傷に起因しているこ
とを教えている。
きくならないよう制限される。特に、この値は1000
psi以下、好適には約100psi以下にすべきであ
る。
幅広い範囲の状態が有ることが従って知られている。併
し、熱平滑化方法は、−船釣に、応力を最小にして低応
力で低張力を用いたり、或は応力除去焼鈍の一部である
平滑化のための高温度を用いること等の1つである。種
々の熱平滑化方法により行われる従来の作業は被覆にお
ける状態の影響を無視している。被覆は後まで残るよう
期待されたり、或は特別な配慮を同等必要としないよう
変更される。
変化される。張力は100psiから鋼の弾性限界まで
変えられる。900°Fから2100゛Fまでの温度に
就いて研究がされた0種々なロール形状と直径が検討さ
れた。併し、従来の研究は応力除去焼鈍に対する材料の
反応における平滑化状態の影響を考慮に入れていない、
従来の方法は十分に処理される材料に主に向けられ、電
気鋼製品が造られた後に顧客によって応力除去焼鈍に殆
ど反応しない平滑化における状態を見出していない。
かを研究していない、半加工されたシリコン鋼における
熱平滑化と応力除去焼鈍の組合わせは粒子配向性シリコ
ン鋼の一層新しい製品を基本としている。
も巻線鉄心の適用に相当な問題を待っているが、改善さ
れた磁気特性は使用に差し障りがない。薄い材料では、
寸法の制御が大いに困難であり、材料の強度が弱く、所
要の平滑化を得るのが一層困難であり、コイルセットと
形状の問題のために巻線または取扱いの問題が多い。
する巻線鉄心への利用および他の半加工への利用におけ
る鋼の磁気特性を最適にするシリコン鋼を熱平滑化する
方法を改良することにある。
することによって二次被覆の張力付与特性を改善するこ
とにある。
の熱平滑化を設けるようはと好い低温度と高張力を用い
る方法の改善にある。これは他の方法以上に相当に好適
で、非常に小さい値の張力がこの方法の工程に使用され
る。この発明は炉内のストリップトラッキングを改善す
る高い値の張力を許す。また、この発明は、上昇した温
度で基本金属に対する損傷なく高い張力の使用を許すよ
う熱平滑化の際の基本金属の降伏強さを増大する。
った熱平滑化のための炉の使用を可能にする。
後に、鉄心の巻線の際の改善された取扱い特性と応力除
去焼鈍の後の改善された磁気特性とが設けられた半加工
のシリコン鋼ストリ・lブと提供することにある。
に明白になる他の利点を提供するものて゛ある。
ることによって粒子配向性電気鋼の特性を改善するもの
である。電気鋼は、もし適切な関係が維持されるならば
、限界範囲の状態に互って平滑化に出来る。応力除去焼
鈍後の磁気特性は、応力の完全な除去なしに、同一特性
の平滑化を成すよう高張力および低温度で熱平滑化作用
がもし処理されるならば、改善される。
範囲内の熱平滑化方法は、約5〜20、好適には約7〜
13の0.2%降伏強さ/張力比を設けるよう調節され
た張力を以ってこの発明の方法に使用される。約400
〜4000psi(29,200〜292.00@/c
m2)の値の張力が、応力除去焼鈍の応力緩和に一層従
順である基本金属に微細変形基本組織を造るよう使用さ
れる。好適には、約1175〜1375°F(635〜
745℃)の温度が、約500〜2500psi(36
,500〜182.50 Of/cm2)の張力と組合
わせて使用される。降伏強さは、ストリップがピーク温
度にある時間の長さに強く基いている。結果的な製品は
熱平滑化作用において低応力程度になるよう意図しない
が、応力除去焼鈍に続かねばならない変成器鉄心や他の
電磁装置に使用するように成している。この発明の方法
は、約1450〜1700°F(790〜925℃)の
応力除去焼鈍後の優れた平滑化と改善された磁気特性に
よってこの使用に適した電気鋼を造る。好適には、応力
除去焼鈍は1500〜1575°F(815〜855℃
)である。
度をマす。これは所要の平滑化を改善するよう使用され
るストリップに大きな張力を許すと共に、炉内の大きな
トラッキング能力を設ける。
要温度にストリップを加熱するよう短い時間で済み、生
産性が増大される。この発明は、平滑化されたストリッ
プを改善するよう特別な雰囲気制御や加熱1./冷却比
を必要とせず、ピーク温度における長い均熱も必要とし
ない。生産性は、迅速な加熱率と、短い均熱時間および
迅速な冷却率とを使用することによって一層増大できる
。平滑化の際の材料の0296降伏強さはこの発明の方
まによって増大される。種々なシリコン含有量における
強度値の変化は非常に少ない。
率の制御は、応力除去焼鈍後の鉄損に対する改善を制御
するよう有効な手段となるべく見出される。約5〜20
、好適には7〜13の平滑化張力に対する降伏強さの範
囲は、応力除去焼鈍後の一貫した磁気特性の改善の原因
となる。
よって造られる基本組織に関連すべく見られる。また、
この発明は、被覆がこの発明によって熱平滑化される時
に二次被覆から改善された張力を設ける。この発明は、
平滑化されたストリップが応力除去焼鈍の状態に一層従
順で、応力除去焼鈍後の改善された磁気特性を有し且つ
高い生産値で優れた平滑化を造くる方法を改善するもの
である。
コイルは、所要の粒子寸法と結晶方向を改善するよう非
常に高温度で焼鈍される。最終高温焼鈍の際のスティッ
キングからの重なりを防止するために、焼鈍セパレータ
被覆が用いられる8この被覆は、珪酸マグネシウムを形
成するよう鋼の表面上でシリカと反応する酸化マグネシ
ウム被覆が普通である。リン酸被覆が最終焼鈍の後に適
用出来ると共に、鋼に引張効果を肩して鋼の絶縁特性を
改善するように使用される。リン酸アルミニウムやリン
酸マグネシウムまたはこれら2つの組合わせを含む種々
な二次被覆が、コロイドシリカの様な周知の添加剤と一
緒に使用できる。
′は、特別な圧力の下で積層体の容積と比較される密度
によって決められる様に積層した或は巻いた鉄心の固体
質量の容積の百分率で示される。中間層抵抗は積層体の
積層面に垂直な方向に測定した電気抵抗である。
は、製造の後に応力除去のために焼鈍される巻線変成器
鉄心や積層鉄心の成層体および他の電気機器等を含んで
いる。応力除去焼鈍は、巻回、スリット加工、型抜き或
は形成等を含む製造工程中の鋼の機械的加工の際に発生
する応力を除去する。
量を有する(100)[001]すなわち“ゴス”配向
性電気鋼で、通常の或は高透磁率型の粒子配向性電気鋼
のいずれかとすることが出来る。炭素は0.01%以下
、一般には0.004%以下の値に減少される。平滑化
処理に応答する基本金属の相違は組成の相違に僅かに起
因している。
得ず造る。ストリップは平滑化作用を必要とする。また
、巻線または積層鉄心の製造は、磁気特性に不都合な影
響を与える相当な歪みを生じる。約1000〜1435
°F(540〜780℃)の温度、好適には約1175
〜1375°F(635〜745℃)の温度、を用いる
平滑化処理を最終焼鈍されたストリップに適用すること
によって、応力除去焼鈍に対する応答が最終磁気特性に
よって示されるように改善される。
伏強さが第1図に示される曲線がら決めることが出来る
。降伏強さは平滑化温度と均熱時間とに基いて相当に変
化する。約5〜15、好適には7〜13の間に関係を展
開するように平滑化張力に0.2%降伏強さを用いるた
めに、炉内の線染張力が容易に計算出来る。平滑化に必
要な張力が得られると共に、二次被覆からの所要の基礎
組織と最良の張力付与特性を設けるように関係が決めら
れる。以下の式は平滑化状態に基いた降伏強さを予測す
るよう使用できる。
験的に [15080,7/RT] 0.2$降伏強さ=0.2$伸長(psi)必要な応力
但し、t−ピークにおける時間(秒) R一定数、1.987 cal/+mol”KT−平滑
化温度(°K) この関係が降伏強さを計算するよう如何に使用できるか
を示すために、以下の計算がピーク温度におけら30秒
均熱において為される。
720 2093 18141250゜F 1
8851 2693 1885 1450
12571340°F 12640 180
6 1264 972 8431435°F
8638 1234 864 6
64 5761540”F 5914
845 591 455 394ガラスフ
イルムまたは二次被覆或は両者を有する粒子配向性シリ
コン鋼製品を熱平滑化する方法は過去においては十分に
理解されていなかった。
滑化後の不均一製品の原因となる。
改善される製品を造るようガラスフィルム状態と能力の
良好な理解を含んでいる。
性を改善する低温、高張力方法に応答するようガラス被
覆鋼の能力に基いている。熱平滑化は、約1000〜1
435°F(540〜780℃)、好適には1175〜
1375°F(635〜745℃)の温度にストリップ
を加熱することによって得られる。温度は約500〜1
250psi(約35,000〜88.000g/c麟
2)、好適には約650〜950psi(46,000
〜67.000 g/cm2)の張力との組合わせにお
いて有効なだけである。この組合わせ状態は、高線条張
力の使用を許すよう所定温度で所要の降伏強さを生じる
。これは、熱平滑化方法の完了時に低応力を庸すよう先
の低張力方法が設計されているので、炉内におけるスト
リップの改善されたトラッキングを許す、低温平滑化に
よって造られるガラスフィルムは、温度が非常に低減さ
れるために特性の注意されるべき改善を示す。−船釣に
、30秒以下の均熱は、温度が一旦到達されるのが全て
必要とされることである。
いの問題を大いに低減すると共に、応力除去焼鈍の後の
ストリフプの形状を十分に改善する。先に述べた様に、
この発明の方法と材料は、応力除去焼鈍が与えられる迄
は低応力製品ではない、熱平滑化ガラス被覆されたスト
リップは、応力除去焼鈍されない積層鉄心成層体には従
って意図されない。
響は全体の特性改善に対して十分な改善を示すのが見ら
れる。温度の低下は、ガラスフィルム特性ではなくて平
滑化のために選ばれる熱平滑化温度によって生じられる
有孔ガラスフィルムに起因すると信じられている内部酸
化の値を下げる。この低温、高張力方法の利点を示すた
めに、幾つかの試験が行われた。
8zx)の標準粒子配向性シリコン鋼のコイルを試験し
た。1375°F(745℃)での連続焼鈍は、磁気特
性の平滑化状態の影響を検討するように200psi(
14,000g/Cm2)、500psi(35,00
0g/cn+2) 、1 、OOOpsi(70000
g/c如2)、2.000psi(140,000g/
cva2)でのストリップ引張状態により使用された。
約49.750 g/cm2)になるよう計算された。
強さは5275psi(37,100g/cva2)で
、従来例と新しい熱平滑化状態を比較するように使用さ
れた。試料は窒素中で約50°F/′秒(約30℃/秒
)加熱され、1375°F(745℃)で約15秒均熱
保持された。試料は12インチ(30,5cm)長さに
切断され、平滑化状態と応力除去状態(1525°F/
830℃;95%N2−59≦H2)とで試験された。
ラス”被覆を有する配向性材料の応力除去焼鈍後の鉄損
値をこの発明の方法が改善していることを明示している
。検討される張力の値が所定温度における材料の降伏強
さを越えないので、期待されるようにストリップ幅の変
更が無い。実験を示す結果は平滑化される時に良好な鉄
損を生じず、材料は約10%以上の値の応力を持ってい
る。張力の増大は平滑化と明らかに改善するが、100
psi(70,000g/cm2)以上の付加的な利点
が限界である。
ことが見られる。1375°F(745℃)の温度と約
1000psi (70,000g/cm2)の張力に
よって、平滑化されたストリップは箱状焼鈍材料よりも
取扱いが容易になることが注意される。第1図および第
2図は、平滑化されて、且つ1525°F(830℃)
で応力除去焼鈍された後の15kG鉄損における平滑化
張力の効果を示している。
00psi 1839 0.606 0.794
500psi 1841 0.573 0.76
51000psi 1843 0.523 0.
7372.2 0.026 0.019 1525°Fで応力除去焼鈍した後 り刊 U旺明 け−四 1854 0.384 0.582 1853 0.383 0.584 1855 0.383 0.582 1852 0.383 0.585 2.2 0.005 0.008 2000psi 1846 0.485 0.6
96 1851 0.390 0.6043.8
0.026 0.023 3.2 0.005
0.009全ての試料が被覆されただけのフォルステラ
イトであり、磁気データが7.2ミルに修正されている
。
シリコン鋼に低温、高張力方法を用いて試験された。第
2の試験に用いられた材料の特性は第1の試験はど良好
ではないが、平滑化作用の利点が更に示されている。試
験の状態は、材料が異なった配向性鋼組成であることを
除いては、第1の試験におけると同じである。結果が表
■と第3図および第4図に示されている。このデータは
、応力除去焼鈍の後の悪化を避けるよう1375°F(
745℃)の温度で上限となる1250psi(87,
500g/cs2)の値を示している。明らかに、材料
は過度な張力によって過応力が作用されて損傷されてい
る。併し、1375°F(745℃)でこの値以下の張
力の値は応力除去後の磁気特性を改善している。
張力の効果 熱平滑化状態 剪断または平滑化 1525°
Fで応力除去焼鈍温度 張力 H−10P1臥60
P1互60 H−10PI3:60 PI
3:60制御 1823 0.545 0.74
1 1841 0.391 0.596750ps
i 1831 0.527 0.725 1
842 0.390 0.5971000psi
1835 0.475 0.687 1840
0.389 0.5961250psi 183
0 0.500 0.710 1837 0.39
9 0.6131500psi 1830 0.
530 0.744 1836 0.421 0.
6412000psi 1831 0.485
0.703 1839 0.421 0.648第
1図および第2図は、15kG、17kGで平滑化した
後の鉄損と励磁力における張力の値の効果を示す、鉄損
値は、材料が応力除去焼鈍される迄は改善されない、平
滑化は約1000psi(70,000g/am2)の
値迄の張力の増大によって改善されるよう示され、この
値以上では同等改善されていない。第3図と第4図はこ
の発明の実際の利点を示している。応力除去焼鈍の後は
磁気特性が改善されて応力が実質的に除去されている。
することによって実質的に改善され、通常の平滑化によ
って生じられる損傷を排除している。また、この発明は
、鉄心巻線状態を改善すると共に、巻回中の降伏を改善
する先の状態からコイルセットを減少する。ガラス被覆
された鋼の特性は、ガラス表面上の薄い張力付与二次被
覆を有することによって一層改善できる。被覆は10g
/ee12、好適には約3〜6g/c112以下である
。
平滑化方法を1375゜F(745℃)で用いて試験さ
れた6表■に示される結果は、3g/el12の様な薄
い被覆厚さが低温平滑化で用いられる時に磁気特性の一
層の利点が得られることを示している。第5図と第6図
は被覆重量の効果を示すと共に、応力除去焼鈍後の鉄損
の目覚ましい改善と示している。
応力除去焼鈍(g/cm2) H−攻 l飢競 ■
ム並 [曵 PI3:60 叶り競平均 1
823 0.545 0.741 1841 0.
391 0.596平均 183150.551
0.752 1835 0.387 0.581平
均 1814 0.538 0.740 18
34 0.389 0.582平均 1811 0
.534 0.737 1831 0.391 0
.5861375°F1000siで鎮 二次被覆重量 平 滑 化 1525°Fで
応力除去焼鈍(g/a112) H−10PI3:
60 PI3:60 H−10PI3:60
PI3:60平均 1835・0.475 0.
687725 1840 0.389 0.596平
均 1833 0.423 0.626 18
38 0.388 0.581平均 1829 0
.422 0.630 1833 0.391 0
.586平均 1829 0.421 0.623
1575 °F 60 〇 二次被覆重量 平 滑 化 (g/cm2) If−10PI5:60 PI
3:60平均 平均 平均 平均 1833 0.396 0.585
+833 0.?、92 0.587第713は、被覆
が一方の側から除去される時のストリップの変形量によ
って測定される様に、1525°F(830℃)で応力
除去焼鈍された後の被覆によってストリ・ノブに与えら
れる張力の大きさに対する平滑化温度の効果を示してい
る。変形は、−側に被覆が有る20cmの試料を吊り下
げて湾曲によって生じられた試料の端部の水平方向の0
.612 594 590 398 393 392 839 835 837 1832 0.389 0.585 で弦 1525°Fで応力除去焼鈍 H−10PI5:60 PI3:60o65】 608 588 410 433 395 837 839 835 変形を測って測定される。湾曲は被覆により与えられる
張力によって生じられるので、大きな変形は大きな値の
張力を示す。また、第7図は応力除去焼鈍の後の15k
G鉄損における平滑化温度の効果を示している。フォル
ステライトまたはガラスフィルム被覆の有る試料が15
25°F(830”C)でバッチ型応力除去焼鈍で平滑
化され、二次被覆が付与されて種々な温度で硬化され、
そして二次被覆された試料が1525°F(830″C
)で応力除去焼鈍された。RP:鉄心は応力除去焼鈍の
際の二次被覆の張力付与特性の悪化によって影響される
。最小鉄損は、被覆によって付与される張力が1250
〜1450゜F(675〜785℃)の温度範囲で最高
であることを示している該温度範囲での平滑化によって
得られる。
囲によって規定される以外には、更に制限が加えられる
ものではない。
.2°0降伏強さを示すグラフ、第2図は熱平滑化状態
の15kaでの鉄損における平滑化張力の効果を示すグ
ラフ、第3図は熱平滑化状態の15kGでの励磁力にお
ける平滑化張力の効果を示すグラフ、第4図は1525
°F(830’C)、15kGで応力除去焼鈍の後の鉄
損における平滑化張力の効果を示すグラフ、第5図は張
力比に対する0 296降伏強さに関する温度と平滑化
張力との影響を示す対数グラフ、第6図は1525°F
(830℃)応力除去焼鈍の後の鉄損特性における0、
2%降伏強さ、/平滑化張力比と熱平滑化温度の影響を
示すグラフ、第7図はストリップ変形(張力影響)にお
ける平滑化温度と15kGでの鉄損の影響を示すグラフ
である。 特許出願ノ、代理ノ、
Claims (14)
- (1)最終焼鈍され、ガラスフィルムや二次被覆および
ガラスフィルム上の二次被覆から成る群から選ばれた被
覆を有する粒子配向性シリコン鋼を熱平滑化する方法に
おいて、 該鋼を約1000〜1425゜F(540〜775℃)
の温度に加熱し、 約5〜20の0.2%降伏強さ/張力比を設けるよう充
分な張力を作用し、 被覆が改善されたガラスフィルム特性を有して鋼が改善
された鉄損を有するように約1450°F(785℃)
以上で応力除去焼鈍する、 ことから成る粒子配向性シリコン鋼を熱平滑化する方法
。 - (2)熱平滑化中の降伏強さ対張力比が7〜13である
請求項1記載の方法。 - (3)熱平滑化温度が1175〜1375゜F(635
〜745℃)である請求項1記載の方法。 - (4)応力除去焼鈍が1525〜1575゜F(830
〜860℃)である請求項1記載の方法。 - (5)被覆が、10g/cm^2迄の量が付与される燐
酸塩基組成を有した二次被覆を含んでいる請求項1記載
の方法。 - (6)約5〜20の降伏強さ対張力比を形成するよう選
ばれた比例張力と一緒に1000〜1435゜F(54
0〜780℃)の温度にストリップを加熱する工程から
成り、改善された磁気特性を形成するよう1450°F
(785℃)以上の応力除去焼鈍に従順である微細変形
基本組織によって該鋼が特徴付けられる、粒子配向性シ
リコン鋼を熱平滑化する方法。 - (7)ストリップが6〜9ミル(0.23〜0.15m
m)厚さである請求項6記載の方法。 - (8)ストリップがフォルステライトフィルムを有し、
二次被覆が平滑化処理の前に適用される請求項6記載の
方法。 - (9)二次被覆が燐酸塩基で、且つアルミニウムおよび
マグネシウムから成る群から選ばれた少なくとも1つの
金属を含んでいる請求項8記載の方法。 - (10)降伏強さ対張力比が7〜13である請求項6記
載の方法。 - (11)平滑化温度が1175〜1375゜F(635
〜745℃)である請求項6記載の方法。 - (12)約5〜20の0.2%降伏強さ/引張強さ比を
設けるように選ばれた張力と一緒に1000〜1435
゜F(540〜780℃)の温度で平滑化することによ
って造られる変形基本組織によって粒子配向性シリコン
鋼が特徴付けられた、応力除去焼鈍後の改善された磁気
特性を形成する熱平滑化された状態の半加工粒子配向性
シリコン鋼。 - (13)平滑化温度が1175〜1375゜F(635
〜745℃)で、降伏強さ/引張強さ比が7〜13であ
る請求項12記載のシリコン鋼。 - (14)降伏強さが、平滑化作用中のピーク温度での均
熱時間の調節によって制御される請求項12記載のシリ
コン鋼。
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