JPH0511568B2 - - Google Patents
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- JPH0511568B2 JPH0511568B2 JP60087603A JP8760385A JPH0511568B2 JP H0511568 B2 JPH0511568 B2 JP H0511568B2 JP 60087603 A JP60087603 A JP 60087603A JP 8760385 A JP8760385 A JP 8760385A JP H0511568 B2 JPH0511568 B2 JP H0511568B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、溶鋼測温用熱電対保護管に関し、特
に本発明は、溶鋼連続測温用熱電対保護管に関す
るものである。
に本発明は、溶鋼連続測温用熱電対保護管に関す
るものである。
(従来の技術)
従来紙製筒の先端に温度センサが固定された消
耗型温度計により溶鋼温度を直接測定することが
なされている。また熱電対がBN,ZrO2,Al2O3
などの耐熱製セラミツク管によつて保護された非
消耗型温度計により溶鋼温度を連続的に直接測定
する試みがなされている。
耗型温度計により溶鋼温度を直接測定することが
なされている。また熱電対がBN,ZrO2,Al2O3
などの耐熱製セラミツク管によつて保護された非
消耗型温度計により溶鋼温度を連続的に直接測定
する試みがなされている。
(発明が解決しようとする問題点)
前記消耗型温度計によれば測温できる時間は10
〜20秒と極めて短時間であり、連続して溶鋼の温
度変化を知るには温度計を次々に取換えなければ
ならないという欠点があつた。また熱電対をセラ
ミツク製保護管により保護してなる従来の温度計
の保護管のうち、BN製保護管は耐酸化性が低
く、機械的強度が小さく、溶鋼測温中にスラグラ
インにおいて侵蝕が大きくかつホツトプレスによ
り製造しなければならないこともなつて高価であ
るという欠点がある。またAl2O3製保護管は溶鋼
に対する耐蝕性には優れているが、熱衝撃に弱い
ため溶鋼浸漬時に割れ易いという欠点があり、さ
らにまたZrO2製保護管は相転移温度の前後で体
積変化が大きいため溶鋼浸漬時に割れやすく、安
定化ZrO2製のものでも800℃以上の高温で長時間
使用すると相転移が生じて割れが入り、かつ価格
的に高価であるという欠欠点があつた。
〜20秒と極めて短時間であり、連続して溶鋼の温
度変化を知るには温度計を次々に取換えなければ
ならないという欠点があつた。また熱電対をセラ
ミツク製保護管により保護してなる従来の温度計
の保護管のうち、BN製保護管は耐酸化性が低
く、機械的強度が小さく、溶鋼測温中にスラグラ
インにおいて侵蝕が大きくかつホツトプレスによ
り製造しなければならないこともなつて高価であ
るという欠点がある。またAl2O3製保護管は溶鋼
に対する耐蝕性には優れているが、熱衝撃に弱い
ため溶鋼浸漬時に割れ易いという欠点があり、さ
らにまたZrO2製保護管は相転移温度の前後で体
積変化が大きいため溶鋼浸漬時に割れやすく、安
定化ZrO2製のものでも800℃以上の高温で長時間
使用すると相転移が生じて割れが入り、かつ価格
的に高価であるという欠欠点があつた。
(問題点を解決するための手段)
本発明は、従来試みられた溶鋼連続測温用保護
管の有する前記諸欠点を除去,改善した保護管を
提供することを目的とするものであり、特許請求
の範囲記載の保護管を提供することによつて前記
目的を達成することができる。すなわち本発明は
溶鋼連続測温用熱電対保護管において、この保護
管を、嵩密度2.6g/cm3より大きい反応焼結窒化
ケイ素よりなる外管と緻密なセラミツク製内管と
よりなることを特徴とする溶鋼連続測温用熱電対
保護管である。
管の有する前記諸欠点を除去,改善した保護管を
提供することを目的とするものであり、特許請求
の範囲記載の保護管を提供することによつて前記
目的を達成することができる。すなわち本発明は
溶鋼連続測温用熱電対保護管において、この保護
管を、嵩密度2.6g/cm3より大きい反応焼結窒化
ケイ素よりなる外管と緻密なセラミツク製内管と
よりなることを特徴とする溶鋼連続測温用熱電対
保護管である。
なお、前記内管としては、石英,アルミナまた
はムライトを用い、この内管と前記外管との間に
は間隙を設けると共に、この間隙内に窒化ケイ
素,窒化アルミニウム,シリカ,アルミナ,ジル
コニア,ジルコン,マグネシアのなかから選ばれ
るいずれか少なくとも1種のセラミツク粉を充填
することが望ましい。
はムライトを用い、この内管と前記外管との間に
は間隙を設けると共に、この間隙内に窒化ケイ
素,窒化アルミニウム,シリカ,アルミナ,ジル
コニア,ジルコン,マグネシアのなかから選ばれ
るいずれか少なくとも1種のセラミツク粉を充填
することが望ましい。
ところで反応焼結窒化ケイ素(以下RB−SN
と称す)はAl,Al合金やZnの溶湯に対する耐蝕
性には優れているが溶鋼には侵蝕されやすい材料
であると従来認識されていた。
と称す)はAl,Al合金やZnの溶湯に対する耐蝕
性には優れているが溶鋼には侵蝕されやすい材料
であると従来認識されていた。
ところで、本発明者らは、RB−SNの密度と
溶鋼に対する侵蝕性との関係を改めて調査するた
めに下記の実験を行なつた。
溶鋼に対する侵蝕性との関係を改めて調査するた
めに下記の実験を行なつた。
フエロマンガン,フエロシリコンならびにアル
ミニウムをそれぞれ用いて脱酸した1550〜1600℃
の溶鋼に密度が種々異なるRB−SNを浸漬し、
RB−SNが溶鋼によつて侵蝕を受ける速度を調
べた。この実験結果より本発明者らは第1図に示
す如き関係があることを新規に知見した。
ミニウムをそれぞれ用いて脱酸した1550〜1600℃
の溶鋼に密度が種々異なるRB−SNを浸漬し、
RB−SNが溶鋼によつて侵蝕を受ける速度を調
べた。この実験結果より本発明者らは第1図に示
す如き関係があることを新規に知見した。
同図より溶鋼によるRB−SNの侵蝕速度はRB
−SNの嵩密度と溶鋼中の酸素活量とに大きく依
存することが判つた。すなわち酸素活量が低い溶
鋼の場合にはRB−SNの嵩密度が侵蝕速度に及
ぼす影響は少ないが酸素活量の大きい溶鋼の場合
には嵩密度が低くなるに従つて侵蝕速度は急激に
大きくなることが判つた。
−SNの嵩密度と溶鋼中の酸素活量とに大きく依
存することが判つた。すなわち酸素活量が低い溶
鋼の場合にはRB−SNの嵩密度が侵蝕速度に及
ぼす影響は少ないが酸素活量の大きい溶鋼の場合
には嵩密度が低くなるに従つて侵蝕速度は急激に
大きくなることが判つた。
本発明の嵩密度2.6g/cm3以上のRB−SN保護
管にあつては、同図からみて溶鋼中の酸素活量が
15ppmの場合1時間当り約6mm侵蝕されることが
推考される。
管にあつては、同図からみて溶鋼中の酸素活量が
15ppmの場合1時間当り約6mm侵蝕されることが
推考される。
溶鋼温度を計測する温度計の保護管に要求され
る耐用寿命は1回の製鋼作業時間から見て1時間
であればよいことからRB−SN管の肉厚は10mm
程度が好適であるが、肉厚が厚くなるに従つて測
温に時間がかかるので、好ましくは3〜6mmの肉
厚が最も好適である。
る耐用寿命は1回の製鋼作業時間から見て1時間
であればよいことからRB−SN管の肉厚は10mm
程度が好適であるが、肉厚が厚くなるに従つて測
温に時間がかかるので、好ましくは3〜6mmの肉
厚が最も好適である。
ところで窒化珪素焼結体として、反応焼結法以
外にホツトプレス法や常圧焼結法で製造される嵩
密度が3.1以上,気孔率が数%以下と言う高密度
品が存在するが、これらホツトプレス法や常圧焼
結法で作られたものには焼結助剤として種々の酸
化物が添加されており、粒界にガラス相が形成さ
れている。このため1200℃以上の高温では、この
ガラス相が軟化をはじめるため、高温での強度が
大幅に低下するので、上記ホツトプレス法あるい
は常圧焼結法により製造される高密度の窒化珪素
は溶鋼の測温用保護管として使用するには不適当
である。
外にホツトプレス法や常圧焼結法で製造される嵩
密度が3.1以上,気孔率が数%以下と言う高密度
品が存在するが、これらホツトプレス法や常圧焼
結法で作られたものには焼結助剤として種々の酸
化物が添加されており、粒界にガラス相が形成さ
れている。このため1200℃以上の高温では、この
ガラス相が軟化をはじめるため、高温での強度が
大幅に低下するので、上記ホツトプレス法あるい
は常圧焼結法により製造される高密度の窒化珪素
は溶鋼の測温用保護管として使用するには不適当
である。
本発明の嵩密度が2.6/cm3以上の保護管の気孔
率は、嵩密度が例えば2.75g/cm3のもので約14%
であり、このうち開気孔は約11%である。
率は、嵩密度が例えば2.75g/cm3のもので約14%
であり、このうち開気孔は約11%である。
本発明者らは、前記嵩密度2.75g/cm3のRB−
SNを用いて溶鋼に浸漬する実験を繰返し、RB
−SN保護管を長時間溶鋼に浸漬すると、保護管
内壁の低温部分(溶鋼湯面よりやや上)に無定形
のウール状の析出物が生じることを見出した。こ
の析出物は、RB−SNの分解による生成ガスが
RB−SNの気孔を通じて保護管内に浸透し、低
温部分でSiの化合物として析出したものである。
Si3N4の分解温度は1900℃であるが、溶鋼の存在
下では溶鋼温度1600℃前後でもRB−SNはわず
かに分解し、(1)式のようにSiの蒸気を生成する。
SNを用いて溶鋼に浸漬する実験を繰返し、RB
−SN保護管を長時間溶鋼に浸漬すると、保護管
内壁の低温部分(溶鋼湯面よりやや上)に無定形
のウール状の析出物が生じることを見出した。こ
の析出物は、RB−SNの分解による生成ガスが
RB−SNの気孔を通じて保護管内に浸透し、低
温部分でSiの化合物として析出したものである。
Si3N4の分解温度は1900℃であるが、溶鋼の存在
下では溶鋼温度1600℃前後でもRB−SNはわず
かに分解し、(1)式のようにSiの蒸気を生成する。
Si3N4→3Si+2N2 ……(1)
また、RB−SNが溶鋼中の存在酸素と反応し
てSiO2となり、これが還元作用を受けてSiOの蒸
気を生成する。これらSi蒸気またはSiO蒸気は、
熱電対の金属と反応してケイ化物を作り、または
合金化して測温の障害となる。特に白金の熱電対
を使用する時には、Pt−Siの合金を生じて白金の
融点を大幅に低下させ、熱電対の断線を起こす恐
れがある。
てSiO2となり、これが還元作用を受けてSiOの蒸
気を生成する。これらSi蒸気またはSiO蒸気は、
熱電対の金属と反応してケイ化物を作り、または
合金化して測温の障害となる。特に白金の熱電対
を使用する時には、Pt−Siの合金を生じて白金の
融点を大幅に低下させ、熱電対の断線を起こす恐
れがある。
また溶鋼中のカーボンと酸素がCOガスとして
RB−SNと溶鋼の界面からRB−SN内に浸透し、
Pt熱電対を劣化させる。
RB−SNと溶鋼の界面からRB−SN内に浸透し、
Pt熱電対を劣化させる。
上記RB−SN管内へのSiあるいはSiO2蒸気お
よびCOガスの侵透による熱電対の断線または劣
化を遅延させるために本発明者らは開気孔の少な
い緻密なセラミツク製保護管をRB−SN製保護
管の内部に挿入してなる二重構造の保護管に想到
した。内側に挿入される内管としては、Si3N4の
分解生成ガスを浸透させない緻密な組織を有し、
かつ1600℃の温度において物理的、化学的に安定
なものが好ましく、良好な熱伝導性ならびに価格
の点から石英,アルミナ,あるいはムライト製の
ものが特に好適である。前記アルミナあるいはム
ライト製の保護管は、本来熱衝撃に弱く、そのま
までは溶鋼浸漬時に割れやすいが、外管のRB−
SN製保護管が内管の受ける熱衝撃を緩和する作
用を有することにより、アルミナあるいはムライ
ト製内管を有利に使用することができる。
よびCOガスの侵透による熱電対の断線または劣
化を遅延させるために本発明者らは開気孔の少な
い緻密なセラミツク製保護管をRB−SN製保護
管の内部に挿入してなる二重構造の保護管に想到
した。内側に挿入される内管としては、Si3N4の
分解生成ガスを浸透させない緻密な組織を有し、
かつ1600℃の温度において物理的、化学的に安定
なものが好ましく、良好な熱伝導性ならびに価格
の点から石英,アルミナ,あるいはムライト製の
ものが特に好適である。前記アルミナあるいはム
ライト製の保護管は、本来熱衝撃に弱く、そのま
までは溶鋼浸漬時に割れやすいが、外管のRB−
SN製保護管が内管の受ける熱衝撃を緩和する作
用を有することにより、アルミナあるいはムライ
ト製内管を有利に使用することができる。
なおこの場合には、溶鋼の熱が外管から内管を
経て熱電対にまで迅速に到達するようにするた
め、すなわち熱電対の熱応答性を向上させるた
め、熱伝導率の高い耐熱性充填材をもつて内管と
外管との間隙を充填することが有利である。かか
る充填材としてはセラミツクフアイバーあるいは
セラミツク粉を用いることができるが、粉の方が
フアイバーに比し充填性ならびに充填作業性が良
好である。上記セラミツク粉としては高温で
Si3N4及び内管材料と反応しない高融点の窒化
物,酸化物,炭化物を用いることができ、なかで
もSi3N4,AlN,SiO2,Al2O3,ZrO2,ZrO,−
SiO2,MgO,SiCなどから選ばれる何れか1種
または2種以上よりなる粉を用いることが好適で
ある。
経て熱電対にまで迅速に到達するようにするた
め、すなわち熱電対の熱応答性を向上させるた
め、熱伝導率の高い耐熱性充填材をもつて内管と
外管との間隙を充填することが有利である。かか
る充填材としてはセラミツクフアイバーあるいは
セラミツク粉を用いることができるが、粉の方が
フアイバーに比し充填性ならびに充填作業性が良
好である。上記セラミツク粉としては高温で
Si3N4及び内管材料と反応しない高融点の窒化
物,酸化物,炭化物を用いることができ、なかで
もSi3N4,AlN,SiO2,Al2O3,ZrO2,ZrO,−
SiO2,MgO,SiCなどから選ばれる何れか1種
または2種以上よりなる粉を用いることが好適で
ある。
また、上記セラミツク粉の熱膨張率は小さい方
が好ましいが、Si3N4より熱膨張率の大きい粉を
使用する時には、内管の先端部にのみ粉を充填
し、セラミツクフアイバーで粉の移動を防止させ
ることによつて障害なく熱伝導性を高めることが
できる。
が好ましいが、Si3N4より熱膨張率の大きい粉を
使用する時には、内管の先端部にのみ粉を充填
し、セラミツクフアイバーで粉の移動を防止させ
ることによつて障害なく熱伝導性を高めることが
できる。
次に本発明を、実施例及び比較例について説明
する。
する。
一般構造材用炭素鋼(SS41)約2KgをMgOル
ツボ(内径70mm,高さ150mm)に入れて、高周波
溶解し、フエロマンガン,金属ケイ素,金属アル
ミニウムの順に脱酸剤を添加して、溶鋼中の酸素
活量を10〜20ppm,温度を1560℃±20℃に制御し
た溶鋼を準備した。
ツボ(内径70mm,高さ150mm)に入れて、高周波
溶解し、フエロマンガン,金属ケイ素,金属アル
ミニウムの順に脱酸剤を添加して、溶鋼中の酸素
活量を10〜20ppm,温度を1560℃±20℃に制御し
た溶鋼を準備した。
比較例
嵩密度が2.3g/cm3並びに2.5g/cm3のRB−SN
製保護管(外径26mm,内径14mm,長さ500mm)に、
白金−ロジウムPR(6−30)の熱電対を挿入し、
1000℃で5分間予熱後溶鋼に浸漬して溶鋼温度を
測定したところ、嵩密度が2.3g/cm3のもので約
15分,嵩密度が2.5g/cm3のもので約24分後に測
定不能となつた。
製保護管(外径26mm,内径14mm,長さ500mm)に、
白金−ロジウムPR(6−30)の熱電対を挿入し、
1000℃で5分間予熱後溶鋼に浸漬して溶鋼温度を
測定したところ、嵩密度が2.3g/cm3のもので約
15分,嵩密度が2.5g/cm3のもので約24分後に測
定不能となつた。
実施例 1
嵩密度2.75g/cm3のRB−SN製保護管(外径26
mm,内径14mm,長さ500mm)を用いて比較例と同
様に溶鋼温度を測定したところ、約1.1時間の連
続測温が達成できた。
mm,内径14mm,長さ500mm)を用いて比較例と同
様に溶鋼温度を測定したところ、約1.1時間の連
続測温が達成できた。
実施例 2
実施例1と同じ嵩密度2.75g/cm3のRB−SN製
保護管に、アルミナ製の緻密な保護管(外径10
mm,内径6mm,長さ500mm)を挿入し、実施例1
と同様にして溶鋼温度を測定したところ、約2.4
時間の連続測温が達成できた。
保護管に、アルミナ製の緻密な保護管(外径10
mm,内径6mm,長さ500mm)を挿入し、実施例1
と同様にして溶鋼温度を測定したところ、約2.4
時間の連続測温が達成できた。
実施例 3
第2図に示すように実施例2で示した嵩密度
2.75g/cm3のRB−SN製保護管1とアルミナ内管
2との間にAlN粉3を充填し、このAlN粉の上
部にアルミナウール4をさらに充填した保護管を
製作した。この保護管と実施例2の保護管、すな
わちAlN粉が充填されていない保護管との熱応
答性を比較した。上記2種の保護管を、1400℃に
予熱した状態から溶鋼中に同時に浸漬したとこ
ろ、第3図に示す測温チヤートが得られた。同図
よりAlN粉を充填することにより熱応答性が大
幅に改善されることが判明した。
2.75g/cm3のRB−SN製保護管1とアルミナ内管
2との間にAlN粉3を充填し、このAlN粉の上
部にアルミナウール4をさらに充填した保護管を
製作した。この保護管と実施例2の保護管、すな
わちAlN粉が充填されていない保護管との熱応
答性を比較した。上記2種の保護管を、1400℃に
予熱した状態から溶鋼中に同時に浸漬したとこ
ろ、第3図に示す測温チヤートが得られた。同図
よりAlN粉を充填することにより熱応答性が大
幅に改善されることが判明した。
(発明の効果)
本発明の溶鋼連続測温用保護管は、従来の保護
管に比し、長時間の溶鋼温度の測定が可能となつ
た。
管に比し、長時間の溶鋼温度の測定が可能となつ
た。
第1図はRB−SNの嵩密度と溶鋼中の酸素活
量の変化に伴なう溶鋼による侵蝕速度の関係を示
す図,第2図は本発明の1つの実施態様を示す保
護管の縦断面図、第3図は本発明の1つの実施態
様を示す保護管について行なつた温度と時間の関
係を示す図である。 1…RB−SN製保護管、2…アルミナ製内管、
3…AlN粉、4…アルミナウール。
量の変化に伴なう溶鋼による侵蝕速度の関係を示
す図,第2図は本発明の1つの実施態様を示す保
護管の縦断面図、第3図は本発明の1つの実施態
様を示す保護管について行なつた温度と時間の関
係を示す図である。 1…RB−SN製保護管、2…アルミナ製内管、
3…AlN粉、4…アルミナウール。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 溶鋼連続測温用熱電対保護管において、この
保護管を、嵩密度2.6g/cm3より大きい反応焼結
窒化ケイ素よりなる外管と緻密なセラミツク製内
管とで構成したことを特徴とする溶鋼連続測温用
熱電対保護管。 2 セラミツク製内管が、石英,アルミナまたは
ムライトのいずれかである特許請求の範囲第1項
記載の保護管。 3 内管と外管との間隙の少なくとも一部にセラ
ミツク粉を充填したことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の保護管。 4 前記セラミツク粉は、窒化ケイ素,窒化アル
ミニウム,シリカ,アルミナ,ジルコニア,ジル
コン,マグネシアのなかから選ばれるいずれか少
なくとも1種の粉よりなる特許請求の範囲第3項
記載の保護管。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60087603A JPS61246636A (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | 溶鋼連続測温用保護管 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60087603A JPS61246636A (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | 溶鋼連続測温用保護管 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61246636A JPS61246636A (ja) | 1986-11-01 |
JPH0511568B2 true JPH0511568B2 (ja) | 1993-02-15 |
Family
ID=13919549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60087603A Granted JPS61246636A (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | 溶鋼連続測温用保護管 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61246636A (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4796671A (en) * | 1986-03-18 | 1989-01-10 | Hitachi Metals, Ltd. | Protective tube for thermocouple and method of producing same |
JPH0648217B2 (ja) * | 1987-12-24 | 1994-06-22 | 川惣電機工業株式会社 | 溶融金属の連続測温装置 |
WO1991007643A1 (en) * | 1989-11-22 | 1991-05-30 | Nippon Steel Corporation | Thermocouple-type temperature sensor and method of measuring temperature of molten steel |
US5232286A (en) * | 1991-04-10 | 1993-08-03 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Energy, Mines And Resources | Long lasting thermocouple for high temperature measurements of liquid metals, mattes and slags |
EP0764837A1 (en) * | 1995-09-25 | 1997-03-26 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Thermocouple structure |
JP3627317B2 (ja) * | 1995-09-25 | 2005-03-09 | いすゞ自動車株式会社 | 熱電対の構造 |
JP3627316B2 (ja) * | 1995-09-25 | 2005-03-09 | いすゞ自動車株式会社 | 熱電対の構造 |
JP3550828B2 (ja) * | 1995-09-25 | 2004-08-04 | いすゞ自動車株式会社 | 熱電対の構造 |
JPH09105677A (ja) * | 1995-10-12 | 1997-04-22 | Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk | セラミックシース型部品及びその製造方法 |
EP0818671A3 (en) * | 1996-07-12 | 1998-07-08 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | A ceramic sheath type thermocouple |
DE102004032561B3 (de) | 2004-07-05 | 2006-02-09 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Behälter für Metallschmelze sowie Verwendung des Behälters |
DE102005040311B3 (de) | 2005-08-24 | 2006-10-26 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Vorrichtung zur Temperaturmessung in Metallschmelzen |
-
1985
- 1985-04-25 JP JP60087603A patent/JPS61246636A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS61246636A (ja) | 1986-11-01 |
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