JPH08170140A - 靭性および耐摩耗性のすぐれた耐食性サーメット材 - Google Patents
靭性および耐摩耗性のすぐれた耐食性サーメット材Info
- Publication number
- JPH08170140A JPH08170140A JP24537295A JP24537295A JPH08170140A JP H08170140 A JPH08170140 A JP H08170140A JP 24537295 A JP24537295 A JP 24537295A JP 24537295 A JP24537295 A JP 24537295A JP H08170140 A JPH08170140 A JP H08170140A
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- Japan
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- toughness
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- weight
- phase
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高靭性を有し、さらに耐摩耗性および耐食性
にもすぐれたサーメット材を提供する。 【解決手段】 硬質相が35〜90容量%を占め、残り
が結合相からなるサーメット材において、前記硬質相
を、TiCおよび/またはTiCNと、TiとWとMo
の3元複合硼化物(ただし、W:15〜35重量%、M
o:1〜10重量%含有)で構成すると共に、前記Ti
とWとMoの3元複合硼化物の割合を、硬質相に占める
割合で0.5〜50容量%とし、かつ上記結合相を、重
量%で、W:20〜60%、Mo:5〜30%、B:
0.0005〜1%を含有し、さらに必要に応じてNi
および/またはPd:0.1〜5%を含有し、残りがT
iと不可避不純物からなる組成を有するTi−W−Mo
系合金で構成する。
にもすぐれたサーメット材を提供する。 【解決手段】 硬質相が35〜90容量%を占め、残り
が結合相からなるサーメット材において、前記硬質相
を、TiCおよび/またはTiCNと、TiとWとMo
の3元複合硼化物(ただし、W:15〜35重量%、M
o:1〜10重量%含有)で構成すると共に、前記Ti
とWとMoの3元複合硼化物の割合を、硬質相に占める
割合で0.5〜50容量%とし、かつ上記結合相を、重
量%で、W:20〜60%、Mo:5〜30%、B:
0.0005〜1%を含有し、さらに必要に応じてNi
および/またはPd:0.1〜5%を含有し、残りがT
iと不可避不純物からなる組成を有するTi−W−Mo
系合金で構成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、すぐれた靭性を
有し、かつ耐摩耗性および耐食性にもすぐれたサーメッ
ト材に関するものである。
有し、かつ耐摩耗性および耐食性にもすぐれたサーメッ
ト材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば特開昭50−137313
号公報に記載されるように、硬質相として炭化チタン
(以下、TiCx で示す)または炭窒化チタン(以下、
TiCxNy で示す)を10〜35重量%含有し、残り
がTi−Mo合金の結合相からなるサーメット材が知ら
れており、また、このサーメット材が腐食環境下で摩耗
を受ける、例えば水や海水、さらに化学薬品などの腐食
性流体の送配給に用いられる各種ポンプのシールリング
や軸受、さらにスリーブなどの構造部材として用いられ
ていることも知られている。
号公報に記載されるように、硬質相として炭化チタン
(以下、TiCx で示す)または炭窒化チタン(以下、
TiCxNy で示す)を10〜35重量%含有し、残り
がTi−Mo合金の結合相からなるサーメット材が知ら
れており、また、このサーメット材が腐食環境下で摩耗
を受ける、例えば水や海水、さらに化学薬品などの腐食
性流体の送配給に用いられる各種ポンプのシールリング
や軸受、さらにスリーブなどの構造部材として用いられ
ていることも知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の上記各種
ポンプなどの小型化および軽量化に伴ない、これの構造
部材には薄肉化が強く要求されるほか、その使用寿命の
一層の延命化も求められているが、上記の従来サーメッ
ト材は、相対的にすぐれた耐食性を有するが、靭性およ
び耐摩耗性が不十分であるために、これらの要求には必
ずしも満足に対応することができない。
ポンプなどの小型化および軽量化に伴ない、これの構造
部材には薄肉化が強く要求されるほか、その使用寿命の
一層の延命化も求められているが、上記の従来サーメッ
ト材は、相対的にすぐれた耐食性を有するが、靭性およ
び耐摩耗性が不十分であるために、これらの要求には必
ずしも満足に対応することができない。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、耐食性は勿論のこと、より一段
と靭性および耐摩耗性にすぐれたサーメット材を開発す
べく研究を行なった結果、硬質相が35〜90容量%を
占め、残りが結合相からなるサーメットにおいて、上記
硬質相を、TiCx および/またはTiCx Ny と、T
iとWとMoの3元複合硼化物[以下、(Ti,W,M
o)Bで示す](ただし、W:15〜35重量%、M
o:1〜10重量%を含有する)で構成すると共に、前
記(Ti,W,Mo)Bの割合を、硬質相に占める割合
で0.5〜50容量%とすると、上記(Ti,W,M
o)Bは、斜方晶形の結晶構造を有し、きわめて硬質で
耐食性にもすぐれ、かつ発生クラックの結晶粒内伝幡を
抑制する作用をもつほか、下記の結合相との密着性にも
すぐれていることから、サーメット材の靭性が向上し、
かつTiCx およびTiCx Ny との共存において耐摩
耗性も向上するようになり、また上記TiCx およびT
iCx Ny は前記の通り耐摩耗性向上に寄与するほか、
上記(Ti,W,Mo)Bと下記の結合相との中間的硬
さを有し、これが上記(Ti,W,Mo)Bによる相手
攻撃性の緩和に作用し、さらに上記結合相を、重量%
で、W:20〜60%、 Mo:5〜30%、
B:0.0005〜1%、を含有し、さらに必要に応じ
て、Niおよび/またはPd:0.1〜5%、を含有
し、残りがTiと不可避不純物からなる組成を有するT
i−W−Mo系合金、で構成すると、上記Ti−W−M
o系合金は、靭性および耐食性にすぐれ、かつ高強度を
もつことから、この結果のサーメット材は、上記硬質相
によってもたらされる特性と相まって、すぐれた靭性を
有し、さらにすぐれた耐摩耗性と耐食性を具備するよう
になるという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、耐食性は勿論のこと、より一段
と靭性および耐摩耗性にすぐれたサーメット材を開発す
べく研究を行なった結果、硬質相が35〜90容量%を
占め、残りが結合相からなるサーメットにおいて、上記
硬質相を、TiCx および/またはTiCx Ny と、T
iとWとMoの3元複合硼化物[以下、(Ti,W,M
o)Bで示す](ただし、W:15〜35重量%、M
o:1〜10重量%を含有する)で構成すると共に、前
記(Ti,W,Mo)Bの割合を、硬質相に占める割合
で0.5〜50容量%とすると、上記(Ti,W,M
o)Bは、斜方晶形の結晶構造を有し、きわめて硬質で
耐食性にもすぐれ、かつ発生クラックの結晶粒内伝幡を
抑制する作用をもつほか、下記の結合相との密着性にも
すぐれていることから、サーメット材の靭性が向上し、
かつTiCx およびTiCx Ny との共存において耐摩
耗性も向上するようになり、また上記TiCx およびT
iCx Ny は前記の通り耐摩耗性向上に寄与するほか、
上記(Ti,W,Mo)Bと下記の結合相との中間的硬
さを有し、これが上記(Ti,W,Mo)Bによる相手
攻撃性の緩和に作用し、さらに上記結合相を、重量%
で、W:20〜60%、 Mo:5〜30%、
B:0.0005〜1%、を含有し、さらに必要に応じ
て、Niおよび/またはPd:0.1〜5%、を含有
し、残りがTiと不可避不純物からなる組成を有するT
i−W−Mo系合金、で構成すると、上記Ti−W−M
o系合金は、靭性および耐食性にすぐれ、かつ高強度を
もつことから、この結果のサーメット材は、上記硬質相
によってもたらされる特性と相まって、すぐれた靭性を
有し、さらにすぐれた耐摩耗性と耐食性を具備するよう
になるという研究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、硬質相が35〜90容量%を占
め、残りが結合相からなるサーメット材において、上記
硬質相を、TiCx および/またはTiCx Ny と、
(Ti,W,Mo)B(ただし、W:10〜40重量
%、Mo:1〜10重量%を含有する)で構成すると共
に、前記(Ti,W,Mo)Bの割合を、硬質相に占め
る割合で0.5〜50容量%とし、かつ上記結合相を、
重量%で、W:20〜60%、 Mo:5〜30
%、B:0.0005〜1%、を含有し、さらに必要に
応じて、Niおよび/またはPd:0.1〜5%、を含
有し、残りがTiと不可避不純物からなる組成を有する
Ti−W−Mo系合金、で構成してなる靭性および耐摩
耗性のすぐれた耐食性サーメット材に特徴を有するもの
である。
なされたものであって、硬質相が35〜90容量%を占
め、残りが結合相からなるサーメット材において、上記
硬質相を、TiCx および/またはTiCx Ny と、
(Ti,W,Mo)B(ただし、W:10〜40重量
%、Mo:1〜10重量%を含有する)で構成すると共
に、前記(Ti,W,Mo)Bの割合を、硬質相に占め
る割合で0.5〜50容量%とし、かつ上記結合相を、
重量%で、W:20〜60%、 Mo:5〜30
%、B:0.0005〜1%、を含有し、さらに必要に
応じて、Niおよび/またはPd:0.1〜5%、を含
有し、残りがTiと不可避不純物からなる組成を有する
Ti−W−Mo系合金、で構成してなる靭性および耐摩
耗性のすぐれた耐食性サーメット材に特徴を有するもの
である。
【0006】つぎに、この発明のサーメット材におい
て、組成を上記の通りに限定した理由を説明する。 (A) 硬質相 (1) 硬質相の割合 その割合が35容量%未満では、相対的に結合相の割合
が多くなりすぎて所望の耐摩耗性を確保することができ
ず、一方その割合が90容量%を越えると、反対に結合
相の割合が少なくなりすぎ、急激に靭性が低下するよう
になることから、その割合を35〜90容量%、望まし
くは60〜80容量%と定めた。
て、組成を上記の通りに限定した理由を説明する。 (A) 硬質相 (1) 硬質相の割合 その割合が35容量%未満では、相対的に結合相の割合
が多くなりすぎて所望の耐摩耗性を確保することができ
ず、一方その割合が90容量%を越えると、反対に結合
相の割合が少なくなりすぎ、急激に靭性が低下するよう
になることから、その割合を35〜90容量%、望まし
くは60〜80容量%と定めた。
【0007】(2) (Ti,W,Mo)Bの割合 上記の通り硬質相を構成する(Ti,W,Mo)B成分
は、斜方晶形の結晶構造を有し、きわめて硬質で、結合
相との密着性にすぐれ、かつ発生クラックの結晶粒内伝
幡を抑制する作用をもつので、この成分の存在によって
靭性および耐摩耗性が向上するようになるが、その割合
が0.5容量%未満では前記作用に所望の向上効果を確
保することができず、一方その割合が50容量%を越え
ると、相手攻撃性が増すようになることから、その割合
を0.5〜50容量%、望ましくは10〜30容量%と
定めた。
は、斜方晶形の結晶構造を有し、きわめて硬質で、結合
相との密着性にすぐれ、かつ発生クラックの結晶粒内伝
幡を抑制する作用をもつので、この成分の存在によって
靭性および耐摩耗性が向上するようになるが、その割合
が0.5容量%未満では前記作用に所望の向上効果を確
保することができず、一方その割合が50容量%を越え
ると、相手攻撃性が増すようになることから、その割合
を0.5〜50容量%、望ましくは10〜30容量%と
定めた。
【0008】(3) (Ti,W,Mo)BにおけるW
とMoの含有量 WおよびMoには、共存した状態で結合相との密着性を
向上させるほか、発生クラックの結晶粒内伝幡を阻止す
る作用があるが、その含有量がWおよびMoのいずれか
でも、重量%でW:15%未満およびMo:1%未満に
なると前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有
量が、WおよびMoのいずれかでも、同じく重量%で
W:35%およびMo:10%を越えると、(Ti,
W,Mo)Bの硬さに低下傾向が現われ、サーメット材
に所望の耐摩耗性向上効果を確保することができなくな
ることから、その含有量を、それぞれW:15〜35
%、望ましくは20〜30%、Mo:1〜10%、望ま
しくは2〜7%と定めた。
とMoの含有量 WおよびMoには、共存した状態で結合相との密着性を
向上させるほか、発生クラックの結晶粒内伝幡を阻止す
る作用があるが、その含有量がWおよびMoのいずれか
でも、重量%でW:15%未満およびMo:1%未満に
なると前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有
量が、WおよびMoのいずれかでも、同じく重量%で
W:35%およびMo:10%を越えると、(Ti,
W,Mo)Bの硬さに低下傾向が現われ、サーメット材
に所望の耐摩耗性向上効果を確保することができなくな
ることから、その含有量を、それぞれW:15〜35
%、望ましくは20〜30%、Mo:1〜10%、望ま
しくは2〜7%と定めた。
【0009】(B) 結合相(Ti−W−Mo系合金)
の組成 (1) W W成分には、主としてTi中に固溶して、結合相の靭性
を向上させる作用があるが、その含有量が上記Ti−W
−Mo系合金に占める重量%で(以下同じ)、20%未
満では所望の靭性向上効果が得られず、一方その含有量
が60%を越えると靭性に低下傾向が現われるようにな
ることから、その含有量を20〜60%、望ましくは3
0〜50%と定めた。
の組成 (1) W W成分には、主としてTi中に固溶して、結合相の靭性
を向上させる作用があるが、その含有量が上記Ti−W
−Mo系合金に占める重量%で(以下同じ)、20%未
満では所望の靭性向上効果が得られず、一方その含有量
が60%を越えると靭性に低下傾向が現われるようにな
ることから、その含有量を20〜60%、望ましくは3
0〜50%と定めた。
【0010】(2) Mo Mo成分には、同じく主としてTi中に固溶して、結合
相表面に自然発生する不動態皮膜の安定化に寄与し、も
って耐食性を向上させる作用があるが、その含有量が5
%未満では所望の耐食性向上効果が得られず、一方その
含有量が30%を越えると靭性が低下するようになるこ
とから、その含有量を5〜30%、望ましくは10〜2
0%と定めた。
相表面に自然発生する不動態皮膜の安定化に寄与し、も
って耐食性を向上させる作用があるが、その含有量が5
%未満では所望の耐食性向上効果が得られず、一方その
含有量が30%を越えると靭性が低下するようになるこ
とから、その含有量を5〜30%、望ましくは10〜2
0%と定めた。
【0011】(3) B B成分には、同じく主としてTi中に固溶して、結晶粒
を微細化し、もって強度向上に寄与する作用があるが、
その含有量が0.0005%未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方その含有量が1%を越えると靭性
に低下傾向が現われるようになることから、その含有量
を0.0005〜1%、望ましくは0.001〜0.1
%と定めた。
を微細化し、もって強度向上に寄与する作用があるが、
その含有量が0.0005%未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方その含有量が1%を越えると靭性
に低下傾向が現われるようになることから、その含有量
を0.0005〜1%、望ましくは0.001〜0.1
%と定めた。
【0012】(4) NiおよびPd これらの成分には、同じくTi中に固溶して、耐食性を
さらに向上させる作用があるので、必要に応じて含有さ
れるが、その含有量が0.1%未満では所望の耐食性向
上効果が得られず、一方その含有量が5%を越えると硬
さが急激に低下するようになることから、その含有量を
0.1〜5%、望ましくは0.1〜2%と定めた。
さらに向上させる作用があるので、必要に応じて含有さ
れるが、その含有量が0.1%未満では所望の耐食性向
上効果が得られず、一方その含有量が5%を越えると硬
さが急激に低下するようになることから、その含有量を
0.1〜5%、望ましくは0.1〜2%と定めた。
【0013】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明のサーメット材
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、い
ずれも1.5〜2.5μmの範囲内の所定の平均粒径を
有するTiC0.95粉末、TiC0.7 N0.3 粉末、TiC
0.5 N0.5 粉末、TiC0.3 N0.7 粉末、TiB2 粉
末、TiB粉末、W粉末、Mo粉末、およびNi粉末、
さらに同6μmのPd粉末、同20μmのTi粉末を用
意し、これら原料粉末を表1に示される配合組成に配合
し、ボールミルで72時間湿式混合し、乾燥した後、1
ton /cm2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体
を、1×10-3torrの真空中、1400〜1600℃の
範囲内の所定温度に1.5時間保持の条件で焼結するこ
とにより表2に示される組成をもった本発明サーメット
材1〜14および従来サーメット材1,2をそれぞれ製
造した。なお、表2におけるサーメット材の硬質相およ
び結合相の組成はEPMA(電子線マイクロアナライザ
ー)を用いての分析結果を示し、また硬質相の割合は研
磨面での面積割合を測定した結果を示す。ついで、この
結果得られたサーメット材について、耐摩耗性と靭性を
評価する目的で、ロックウェル硬さ(Aスケール)と破
壊靭性を測定し、さらに耐食性を評価する目的で、10
%HCl水溶液中に30日間保持の腐食試験を行ない、
腐食減量を測定した。これらの測定結果を表3に示し
た。
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、い
ずれも1.5〜2.5μmの範囲内の所定の平均粒径を
有するTiC0.95粉末、TiC0.7 N0.3 粉末、TiC
0.5 N0.5 粉末、TiC0.3 N0.7 粉末、TiB2 粉
末、TiB粉末、W粉末、Mo粉末、およびNi粉末、
さらに同6μmのPd粉末、同20μmのTi粉末を用
意し、これら原料粉末を表1に示される配合組成に配合
し、ボールミルで72時間湿式混合し、乾燥した後、1
ton /cm2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体
を、1×10-3torrの真空中、1400〜1600℃の
範囲内の所定温度に1.5時間保持の条件で焼結するこ
とにより表2に示される組成をもった本発明サーメット
材1〜14および従来サーメット材1,2をそれぞれ製
造した。なお、表2におけるサーメット材の硬質相およ
び結合相の組成はEPMA(電子線マイクロアナライザ
ー)を用いての分析結果を示し、また硬質相の割合は研
磨面での面積割合を測定した結果を示す。ついで、この
結果得られたサーメット材について、耐摩耗性と靭性を
評価する目的で、ロックウェル硬さ(Aスケール)と破
壊靭性を測定し、さらに耐食性を評価する目的で、10
%HCl水溶液中に30日間保持の腐食試験を行ない、
腐食減量を測定した。これらの測定結果を表3に示し
た。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】
【0017】
【発明の効果】表2,3に示される結果から、本発明サ
ーメット材1〜14は、いずれも従来サーメット材1,
2と同等のすぐれた耐食性を保持した状態で、これより
一段とすぐれた靭性と相対的に高い硬さをもつことが明
らかである。上述のように、この発明のサーメット材
は、すぐれた耐食性に加えて、一段とすぐれた靭性を有
し、かつ耐摩耗性にもすぐれているので、これらの特性
が要求される各種機械装置の構造部材の製造に適用した
場合、これの薄肉化を可能とすると共に、長期に亘って
すぐれた性能を発揮するのである。
ーメット材1〜14は、いずれも従来サーメット材1,
2と同等のすぐれた耐食性を保持した状態で、これより
一段とすぐれた靭性と相対的に高い硬さをもつことが明
らかである。上述のように、この発明のサーメット材
は、すぐれた耐食性に加えて、一段とすぐれた靭性を有
し、かつ耐摩耗性にもすぐれているので、これらの特性
が要求される各種機械装置の構造部材の製造に適用した
場合、これの薄肉化を可能とすると共に、長期に亘って
すぐれた性能を発揮するのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 棚瀬 照義 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内
Claims (2)
- 【請求項1】 硬質相が35〜90容量%を占め、残り
が結合相からなるサーメット材において、前記硬質相
を、炭化チタンおよび/または炭窒化チタンと、Tiと
WとMoの3元複合硼化物(ただし、W:15〜35重
量%、Mo:1〜10重量%含有)で構成すると共に、
前記TiとWとMoの3元複合硼化物の割合を、硬質相
に占める割合で0.5〜50容量%とし、かつ上記結合
相を、重量%で、 W:20〜60%、 Mo:5〜30%、 B:0.0005〜1%、 を含有し、残りがTiと不可避不純物からなる組成を有
するTi−W−Mo系合金、で構成したことを特徴とす
る靭性および耐摩耗性のすぐれた耐食性サーメット材。 - 【請求項2】 硬質相が35〜90容量%を占め、残り
が結合相からなるサーメット材において、前記硬質相を
炭化チタンおよび/または炭窒化チタンと、TiとWと
Moの3元複合硼化物(ただし、W:15〜35重量
%、Mo:1〜10重量%含有)で構成すると共に、前
記TiとWとMoの3元複合硼化物の割合を、硬質相に
占める割合で0.5〜50容量%とし、かつ上記結合相
を、重量%で、 W:20〜60%、 Mo:5〜30%、 B:0.0005〜1%、 を含有し、さらに、 Niおよび/またはPd:0.1〜5%、 を含有し、残りがTiと不可避不純物からなる組成を有
するTi−W−Mo系合金、で構成したことを特徴とす
る靭性および耐摩耗性のすぐれた耐食性サーメット材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24537295A JPH08170140A (ja) | 1994-10-20 | 1995-08-30 | 靭性および耐摩耗性のすぐれた耐食性サーメット材 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28145894 | 1994-10-20 | ||
JP6-281458 | 1994-10-20 | ||
JP24537295A JPH08170140A (ja) | 1994-10-20 | 1995-08-30 | 靭性および耐摩耗性のすぐれた耐食性サーメット材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08170140A true JPH08170140A (ja) | 1996-07-02 |
Family
ID=26537205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24537295A Withdrawn JPH08170140A (ja) | 1994-10-20 | 1995-08-30 | 靭性および耐摩耗性のすぐれた耐食性サーメット材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08170140A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018198913A1 (ja) * | 2017-04-28 | 2018-11-01 | 東京窯業株式会社 | 金属基複合材 |
-
1995
- 1995-08-30 JP JP24537295A patent/JPH08170140A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018198913A1 (ja) * | 2017-04-28 | 2018-11-01 | 東京窯業株式会社 | 金属基複合材 |
CN110573634A (zh) * | 2017-04-28 | 2019-12-13 | 东京窑业株式会社 | 金属基复合材料 |
US11028467B2 (en) | 2017-04-28 | 2021-06-08 | Tyk Corporation | Metal-based composite material |
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JPS6256224B2 (ja) | ||
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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