JPH0626751B2 - 微細球状黒鉛を有する鋳鉄材料の製造方法 - Google Patents
微細球状黒鉛を有する鋳鉄材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH0626751B2 JPH0626751B2 JP59238954A JP23895484A JPH0626751B2 JP H0626751 B2 JPH0626751 B2 JP H0626751B2 JP 59238954 A JP59238954 A JP 59238954A JP 23895484 A JP23895484 A JP 23895484A JP H0626751 B2 JPH0626751 B2 JP H0626751B2
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- Japan
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- cast iron
- spheroidal graphite
- particle size
- graphite
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
- C21C1/10—Making spheroidal graphite cast-iron
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
- B22D1/007—Treatment of the fused masses in the supply runners
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は疲労強度、引張り強度などの機械的諸性質を向
上させた微細球状黒鉛を有する鋳鉄材料の製造方法に関
するものである。
上させた微細球状黒鉛を有する鋳鉄材料の製造方法に関
するものである。
(従来の技術) 球状黒鉛鋳鉄は引張り強さや伸びなどの機械的性質が優
れ鋼に近い性質を持つているため、各種機械部品や構造
材として広く使用されている。
れ鋼に近い性質を持つているため、各種機械部品や構造
材として広く使用されている。
しかして、現在の球状黒鉛鋳鉄材料は、主に冷却速度の
小さい砂型鋳造で製造されている。又、一部で行われて
いる金型鋳造も型温を高温例えば300℃以上で使用す
るために冷却速度は小さい。このため、上記従来法によ
つて球状黒鉛鋳鉄材料を製造する場合は黒鉛粒径は一般
に20μm〜100μm程度で粗大化しやすく不揃いと
なりやすい。各黒鉛粒子の間隔も又大きくなる。
小さい砂型鋳造で製造されている。又、一部で行われて
いる金型鋳造も型温を高温例えば300℃以上で使用す
るために冷却速度は小さい。このため、上記従来法によ
つて球状黒鉛鋳鉄材料を製造する場合は黒鉛粒径は一般
に20μm〜100μm程度で粗大化しやすく不揃いと
なりやすい。各黒鉛粒子の間隔も又大きくなる。
(発明が解決しようとする問題点) 一方、球状黒鉛鋳鉄材料の機械的性質は球状黒鉛粒径と
密接な関係があり、従来の方法で製造した場合にはパー
ライト地の球状黒鉛鋳鉄の場合でも疲労強度は30kg/
mm2程度であり、コンロツドなどの重要保安部品などへ
の適用はなされていないのが現況である。
密接な関係があり、従来の方法で製造した場合にはパー
ライト地の球状黒鉛鋳鉄の場合でも疲労強度は30kg/
mm2程度であり、コンロツドなどの重要保安部品などへ
の適用はなされていないのが現況である。
このため、現在鋳鉄の特徴である切削性を落とさず疲労
強度等の機械性質が向上した新しい鋳鉄材料が求められ
ている。
強度等の機械性質が向上した新しい鋳鉄材料が求められ
ている。
本発明は上記従来技術における問題点を解決するための
ものであり、その目的とするところは強度等の機械的性
質が向上し且つ切削性等の加工性も優れ製造コストの点
でも従来より有利な鋳鉄材料の製造方法を提供すること
にある。
ものであり、その目的とするところは強度等の機械的性
質が向上し且つ切削性等の加工性も優れ製造コストの点
でも従来より有利な鋳鉄材料の製造方法を提供すること
にある。
すなわち本発明の微細球状黒鉛を有する鋳鉄材料の製造
方法は、球状黒鉛鋳鉄の溶湯に鋳込む直前に重量比でAl
及びBaを各々1〜4%含むFe−Si接種剤を所定量加えた
後、塗型を行わず且つ減圧状態とした銅合金製金型に注
入し、型温を15〜50℃に保って冷却固化させて鋳造
品中の球状黒鉛の平均粒径を5〜10μmとすることを
特徴とする。
方法は、球状黒鉛鋳鉄の溶湯に鋳込む直前に重量比でAl
及びBaを各々1〜4%含むFe−Si接種剤を所定量加えた
後、塗型を行わず且つ減圧状態とした銅合金製金型に注
入し、型温を15〜50℃に保って冷却固化させて鋳造
品中の球状黒鉛の平均粒径を5〜10μmとすることを
特徴とする。
鋳鉄溶湯にマグネシウム合金例えばFe−Si−Mgを合金等
を微量添加して黒鉛を球状化処理した後、更にAl及びBa
を各々1〜4%含むFe−Si接種剤を鋳込重量に対して所
定量例えば0.5〜1%加えて均一に溶解する。
を微量添加して黒鉛を球状化処理した後、更にAl及びBa
を各々1〜4%含むFe−Si接種剤を鋳込重量に対して所
定量例えば0.5〜1%加えて均一に溶解する。
Fe−Si接種剤中のAlが重量比で1%よりも少ないと接種
効果が小さく、球状黒鉛の平均粒径が十分小さくならな
い。又、この場合十分な接種効果を得ようとすると接種
剤の添加量を多くしなければならないので、経済的に不
利であり、それ故、1%を下限とする。
効果が小さく、球状黒鉛の平均粒径が十分小さくならな
い。又、この場合十分な接種効果を得ようとすると接種
剤の添加量を多くしなければならないので、経済的に不
利であり、それ故、1%を下限とする。
Fe−Si接種剤中のAlが重量比で4%より多くても接種効
果は飽和するので、経済上4%を上限とする。
果は飽和するので、経済上4%を上限とする。
Fe−Si接種剤中のBaの重量比についても、Alと同様の理
由で1%を下限、4%を上限とする。
由で1%を下限、4%を上限とする。
次いで前記溶湯を所定の金型内に注入する。金型として
熱伝導性のよい銅合金製金型を使用するので、溶湯を急
冷することができる。又、金型内には冷却剤を流す孔を
適当数設けると更によい。冷却剤としては水、油等の通
常使用されるものを用いることができる。金型の形状、
構造等を最適に選択することにより鋳造時の型温を15
〜50℃好ましくは20〜50℃に保って鋳造品を冷却
固化させる。
熱伝導性のよい銅合金製金型を使用するので、溶湯を急
冷することができる。又、金型内には冷却剤を流す孔を
適当数設けると更によい。冷却剤としては水、油等の通
常使用されるものを用いることができる。金型の形状、
構造等を最適に選択することにより鋳造時の型温を15
〜50℃好ましくは20〜50℃に保って鋳造品を冷却
固化させる。
鋳造時の型温が15℃よりも低いと溶湯が冷却され過ぎ
るので、減圧鋳造等の手段を講じても湯回り不良が発生
する危険がある。それ故、鋳造時の型温の下限値を15
℃とする。
るので、減圧鋳造等の手段を講じても湯回り不良が発生
する危険がある。それ故、鋳造時の型温の下限値を15
℃とする。
反対に、鋳造時の型温が50℃よりも高いと急冷の効果
が十分得られず、球状黒鉛の平均粒径が十分小さくなら
ない。それ故、鋳造時の型温の上限値を50℃とする。
が十分得られず、球状黒鉛の平均粒径が十分小さくなら
ない。それ故、鋳造時の型温の上限値を50℃とする。
金型への注湯の際、金型には熱伝導性の低下を防ぐため
に塗型を行わない。更に溶湯が金型で急冷されることに
よって引き起こされる湯回り不良を解消するために減圧
鋳造とする。
に塗型を行わない。更に溶湯が金型で急冷されることに
よって引き起こされる湯回り不良を解消するために減圧
鋳造とする。
上記工程によって、製造された鋳造品中の球状黒鉛の平
均粒径を5〜10μmとする(肉厚は例えば10mmであ
る)。
均粒径を5〜10μmとする(肉厚は例えば10mmであ
る)。
球状黒鉛の平均粒径を5μmより小さくすることは、急
冷金型を用いる本発明でも困難である。それ故、球状黒
鉛の平均粒径の下限は5μmとする。
冷金型を用いる本発明でも困難である。それ故、球状黒
鉛の平均粒径の下限は5μmとする。
又、球状黒鉛の平均粒径が10μmよりも大きいと、球
状黒鉛の平均粒径を小さくすることによる鋳造品の機械
的特性向上の効果が十分得られない。それ故、球状黒鉛
の平均粒径の上限は10μmとする。
状黒鉛の平均粒径を小さくすることによる鋳造品の機械
的特性向上の効果が十分得られない。それ故、球状黒鉛
の平均粒径の上限は10μmとする。
球状黒鉛の平均粒径が小さくなるに従って鋳造品の機械
的特性や疲れ強さが増大するため、本発明の方法によっ
て物性の優れた鋳鉄材料が得られる。
的特性や疲れ強さが増大するため、本発明の方法によっ
て物性の優れた鋳鉄材料が得られる。
(実施例) 以下の実施例において本発明を更に詳細に説明する。な
お、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
お、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
所定量のFe−Si−Mg合金を添加して球状化処理を施した
球状黒鉛鋳鉄の溶湯に、鋳込直前に重量比でAl及びBaを
各々1%以上含むFe−Si接種剤を鋳込重量の0.5〜1%
加えた後第1図に示す銅合金で製作された金型1に注入
した。湯口より注入された溶湯は乱流状態で湯道2を通
過する。次いで溶湯は細く切つた堰3を通過することに
より清流となつて製品キヤビテイー4内に入り、そこに
充填される。金型1は製品キヤビテイー4の近傍に複数
の水冷穴5を有し、この穴に通水することにより冷却さ
れている。溶湯は金型1内で急冷され、この際型温は5
0℃以下に保たれる。又、型内には冷却効果を上げるた
めに塗型剤を塗布しない。更ににこれにより引き起こさ
れる溶湯の湯回り不良は減圧鋳造とすることにより解決
できる。すなわち、製品キヤビテイー4の上部には押湯
6を付け、そのまわりに減圧スリツト7を切つてあり、
更に減圧スリツト7は減圧穴8に通じている。減圧穴よ
り真空ポンプをひくことによりキヤビテイ内全体を減圧
状態とした後溶湯を注入する。
球状黒鉛鋳鉄の溶湯に、鋳込直前に重量比でAl及びBaを
各々1%以上含むFe−Si接種剤を鋳込重量の0.5〜1%
加えた後第1図に示す銅合金で製作された金型1に注入
した。湯口より注入された溶湯は乱流状態で湯道2を通
過する。次いで溶湯は細く切つた堰3を通過することに
より清流となつて製品キヤビテイー4内に入り、そこに
充填される。金型1は製品キヤビテイー4の近傍に複数
の水冷穴5を有し、この穴に通水することにより冷却さ
れている。溶湯は金型1内で急冷され、この際型温は5
0℃以下に保たれる。又、型内には冷却効果を上げるた
めに塗型剤を塗布しない。更ににこれにより引き起こさ
れる溶湯の湯回り不良は減圧鋳造とすることにより解決
できる。すなわち、製品キヤビテイー4の上部には押湯
6を付け、そのまわりに減圧スリツト7を切つてあり、
更に減圧スリツト7は減圧穴8に通じている。減圧穴よ
り真空ポンプをひくことによりキヤビテイ内全体を減圧
状態とした後溶湯を注入する。
第2図に第1図のA−A線に沿つた断面を示す。
従来法との比較試験: 第3図及び第4図に本発明の方法及び従来の方法によつ
て製造した肉厚5mmの鋳物についての接種剤添加量と平
均黒鉛粒径との関係を示す。第3図及び第4図より明ら
かなように、通常のFe−Si接種に比べるとAl−Baを含む
Fe−Si接種の方が同一接種量でも黒鉛粒径が小さくな
る。しかしSKD61材(JIS規格)で作られた金型を用
いた場合には通常のFe−Si接種及びAl−Baを含むFe−Si
接種ともに平均黒鉛粒径は15μm程度であつた。しか
し本発明の方法における冷却金型を用いることにより、
Fe−Si接種で10μm程度、Al−Baを含むFe−Si接種で
5μm程度の平均黒鉛粒径を得ることができた。
て製造した肉厚5mmの鋳物についての接種剤添加量と平
均黒鉛粒径との関係を示す。第3図及び第4図より明ら
かなように、通常のFe−Si接種に比べるとAl−Baを含む
Fe−Si接種の方が同一接種量でも黒鉛粒径が小さくな
る。しかしSKD61材(JIS規格)で作られた金型を用
いた場合には通常のFe−Si接種及びAl−Baを含むFe−Si
接種ともに平均黒鉛粒径は15μm程度であつた。しか
し本発明の方法における冷却金型を用いることにより、
Fe−Si接種で10μm程度、Al−Baを含むFe−Si接種で
5μm程度の平均黒鉛粒径を得ることができた。
平均黒鉛粒径と機械的性質との関係: 平均黒鉛粒径を従来よりも微細にすることにより鋳造品
の機械的性質がどの程度向上するかを調べた。第5図に
結果を示す。試験試料は成分としてC=3.5〜3.8重量
%、Si=2.5〜3.0%を含み、熱処理930℃、炉冷フエ
ライト処理したものを用いた。鋳造品の硬度、伸び及び
引張り強さはともに黒鉛粒径が微細になることにより向
上した。又、砂型や従来使用されている金型を用いた鋳
造品に比べて極めて高い値を示した。
の機械的性質がどの程度向上するかを調べた。第5図に
結果を示す。試験試料は成分としてC=3.5〜3.8重量
%、Si=2.5〜3.0%を含み、熱処理930℃、炉冷フエ
ライト処理したものを用いた。鋳造品の硬度、伸び及び
引張り強さはともに黒鉛粒径が微細になることにより向
上した。又、砂型や従来使用されている金型を用いた鋳
造品に比べて極めて高い値を示した。
平均黒鉛粒径と疲れ強さとの関係: 第6図より明らかなように、鋳造品中の平均黒鉛粒径が
より小さくなれば疲れ強さが向上することがわかる。特
に平均黒鉛粒径が30μm以下となると疲れ強さが急激
に増大する。又、鋳造に用いる型の種類によつて鋳造品
中の平均黒鉛粒径が異なり、砂型と金型とでは明確な相
違が認められ、金型においても急冷金型を用いると更に
効果が大きい。
より小さくなれば疲れ強さが向上することがわかる。特
に平均黒鉛粒径が30μm以下となると疲れ強さが急激
に増大する。又、鋳造に用いる型の種類によつて鋳造品
中の平均黒鉛粒径が異なり、砂型と金型とでは明確な相
違が認められ、金型においても急冷金型を用いると更に
効果が大きい。
金型の種類による金属組織の相違: 第7図〜第10図に従来法による砂型と本発明の方法に
よる急冷金型とを用いて製造した鋳造品の顕微鏡写真を
示す。鋳鉄としてはねずみ鋳鉄(FC)及び球状黒鉛鋳
鉄(FCD)を使用し肉厚10mm、炭素当量(CE)=
4.1、Fe−Si接種により鋳造した。なお、炭素当量(C
E)は下記式(1)により算出した。
よる急冷金型とを用いて製造した鋳造品の顕微鏡写真を
示す。鋳鉄としてはねずみ鋳鉄(FC)及び球状黒鉛鋳
鉄(FCD)を使用し肉厚10mm、炭素当量(CE)=
4.1、Fe−Si接種により鋳造した。なお、炭素当量(C
E)は下記式(1)により算出した。
CE=C(wt%)+1/3・Si(wt%)(1) 図より急冷金型を用いた場合の方が緻密な組織が得られ
ることが判る。
ることが判る。
接種剤の接種量による金属組織の変化: 第11図〜第14図に本発明の方法においてAl−Baを含
むFe−Si接種剤の接種量を変化させた場合の鋳造品の顕
微鏡写真を示す。なお、鋳造においては黒鉛の球状化剤
としてMgを0.025重量%添加し、肉厚10mmとしフエラ
イト化熱処理した。図より明らかなように接種量が多く
なるにしたがつて組織がより緻密になつてくるのが判
る。
むFe−Si接種剤の接種量を変化させた場合の鋳造品の顕
微鏡写真を示す。なお、鋳造においては黒鉛の球状化剤
としてMgを0.025重量%添加し、肉厚10mmとしフエラ
イト化熱処理した。図より明らかなように接種量が多く
なるにしたがつて組織がより緻密になつてくるのが判
る。
(発明の効果) 上述のよに本発明の鋳鉄材料の鋳造方法は、Al−Baを含
む接種剤と銅合金による急冷金型を減圧鋳造時に用いる
ことにより極めて微細な平均粒径を有する球状黒鉛鋳鉄
材料を得ることが可能であり、肉厚20mm程度に厚くな
つても同様の性状のものが得られる。
む接種剤と銅合金による急冷金型を減圧鋳造時に用いる
ことにより極めて微細な平均粒径を有する球状黒鉛鋳鉄
材料を得ることが可能であり、肉厚20mm程度に厚くな
つても同様の性状のものが得られる。
このため切削性を低下させることなく、引張り強さ、硬
度、疲れ強さ等の機械的性質を大幅に向上させることが
できる。
度、疲れ強さ等の機械的性質を大幅に向上させることが
できる。
又、鋳造中型温を従来よりも低く保つので熱疲労による
型の割などを防止でき、このため現在の金型鋳造の最大
の問題点である型寿命を大幅に延長させることができ低
コスト化を計ることができる。
型の割などを防止でき、このため現在の金型鋳造の最大
の問題点である型寿命を大幅に延長させることができ低
コスト化を計ることができる。
更に優れた物性を有する鋳鉄材料が容易に得られるので
機械材料や構造材料としても鋳鉄材料の適用範囲を広げ
る効果を奏する。
機械材料や構造材料としても鋳鉄材料の適用範囲を広げ
る効果を奏する。
第1図は本発明の方法に用いる金型の一例のパーテイン
グラインより見た正面図、 第2図は第1図のA−A線に沿つた断面図、 第3図及び第4図は各々本発明の方法による急冷金型及
び従来のSKD金型を用いた場合の接種剤の接種量と鋳
造品中の平均黒鉛粒径との関係を示す図、 第5図は本発明の方法を用いて製造した鋳造品中の平均
黒鉛粒径と引張り強さ、硬度及び伸びとの関係を示す
図、 第6図は各種鋳造型を用いて製造した鋳造品中の平均黒
鉛粒径と疲れ強さとの関係を示す図、 第7図〜第10図は砂型及び急冷金型を用いて製造した
鋳造品の金属組織の顕微鏡写真、 第11図〜第14図は本発明の方法において接種剤の接
種量を変化させた場合の鋳造品の金属組織の顕微鏡写真
である。 図中、 1……金型、2……湯道、3……堰 4……製品キヤビテイー、5……水冷穴 6……押湯、7……減圧スリツト、8……減圧穴
グラインより見た正面図、 第2図は第1図のA−A線に沿つた断面図、 第3図及び第4図は各々本発明の方法による急冷金型及
び従来のSKD金型を用いた場合の接種剤の接種量と鋳
造品中の平均黒鉛粒径との関係を示す図、 第5図は本発明の方法を用いて製造した鋳造品中の平均
黒鉛粒径と引張り強さ、硬度及び伸びとの関係を示す
図、 第6図は各種鋳造型を用いて製造した鋳造品中の平均黒
鉛粒径と疲れ強さとの関係を示す図、 第7図〜第10図は砂型及び急冷金型を用いて製造した
鋳造品の金属組織の顕微鏡写真、 第11図〜第14図は本発明の方法において接種剤の接
種量を変化させた場合の鋳造品の金属組織の顕微鏡写真
である。 図中、 1……金型、2……湯道、3……堰 4……製品キヤビテイー、5……水冷穴 6……押湯、7……減圧スリツト、8……減圧穴
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 三由 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−114570(JP,A) 特開 昭59−56944(JP,A) 特開 昭60−9572(JP,A) 特公 昭56−39363(JP,B2)
Claims (1)
- 【請求項1】球状黒鉛鋳鉄の溶湯に鋳込む直前に重量比
でAl及びBaを各々1〜4%含むFe−Si接種剤を所定量加
えた後、塗型を行わず且つ減圧状態とした銅合金製金型
に注入し、型温を15〜50℃に保って冷却固化させて
鋳造品中の球状黒鉛の平均粒径を5〜10μmとするこ
とを特徴とする微細球状黒鉛を有する鋳鉄材料の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59238954A JPH0626751B2 (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 微細球状黒鉛を有する鋳鉄材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59238954A JPH0626751B2 (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 微細球状黒鉛を有する鋳鉄材料の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61119351A JPS61119351A (ja) | 1986-06-06 |
JPH0626751B2 true JPH0626751B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=17037761
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59238954A Expired - Lifetime JPH0626751B2 (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 微細球状黒鉛を有する鋳鉄材料の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0626751B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008057947A1 (de) * | 2008-11-19 | 2010-05-20 | Mitec Automotive Ag | Ausgleichswelle für einen Hubkolbenmotor |
EP2341154B1 (en) * | 2010-01-05 | 2015-02-25 | Pedro Fernandez Teran | Process for making nodular cast iron |
CN104399909B (zh) * | 2014-12-15 | 2016-08-24 | 西南铝业(集团)有限责任公司 | 一种铺纯铝装置 |
WO2017164382A1 (ja) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 日立金属株式会社 | 球状黒鉛鋳鉄、それからなる鋳造物品及び自動車用構造部品、並びに球状黒鉛鋳鉄からなる鋳造物品の製造方法 |
JP2019189920A (ja) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | いすゞ自動車株式会社 | 推定装置、推定方法及び、推定プログラム |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5639363A (en) * | 1979-10-08 | 1981-04-15 | Aisin Seiki Co Ltd | Relief valve system for hydraulic-type toggle joint |
JPS56114570A (en) * | 1980-02-14 | 1981-09-09 | Sintokogio Ltd | Manufacture of spheroidal graphite cast iron casting |
JPS5956944A (ja) * | 1982-09-27 | 1984-04-02 | Iwate Seitetsu Kk | 鋳鉄鋳物の製造方法 |
-
1984
- 1984-11-13 JP JP59238954A patent/JPH0626751B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS61119351A (ja) | 1986-06-06 |
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