JPS59179789A - マグネシウム陽極のための地下の埋め戻し組成物 - Google Patents

マグネシウム陽極のための地下の埋め戻し組成物

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JPS59179789A JP58054996A JP5499683A JPS59179789A JP S59179789 A JPS59179789 A JP S59179789A JP 58054996 A JP58054996 A JP 58054996A JP 5499683 A JP5499683 A JP 5499683A JP S59179789 A JPS59179789 A JP S59179789A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、亜硫酸カルシウムとベントナイトとの混合物
からなり、前記ベントナイトは実質的な量のアルカリ土
類金属のベントナイト?含有する。
マグネシウム直流陽極の地下配置とともに使用する埋め
戻し組成物に関する。
鉄構造物、ことにパイプラインの陰極保護において、地
下のマグネシウムに基づく陽極σ〕ためσ)埋め戻し材
料として、アルカリベントナイト、石膏および硫酸す)
 IJウムσ)混合物を使用することはよく知られてお
り、そしてそれらの特定のものを特徴とする特許におい
て示されている。これらの%許の教示のうちで、1アル
カリベントナイト」はベントナイトの使用可能な形であ
るか。
「アルカリ土類ベントナイト」ハ使用できないことか認
められている。
米国特許第2,478,479号腎工、鉄を含む金属の
パイプラインの直流電気の保護θ)ためθ)、ベットナ
イト−石膏混合物σ)埋め戻し旧料中に埋められた。 
M、g−A1合金のコア上σ)マグネシウム基合金を開
示しているっ 米国特許第2.480,087号は1右部および水浴性
金属塩、たとえは、硫酸すトリウムと混合した天然に産
出する「ベントナイト」から成る坤め戻し材料を開示し
ている。使用可能なベントナイトレエ、使用不可能であ
るといわれている[アルカリ土類ベントナイト」と正反
対の1アルカリベントナイト」であろう 米国特許第2.525.665号、l”iJ第2.52
8.561号および同第2.567.855号lL工、
」二の米国特許第2.480,087号に記載されてい
るような1石封−ベントナイトー社酸ナトリウムの埋め
戻し椙料を開示している。
米国特許第2.601.214号は、大きい比重の亜硫
酸マグネシウムと小さい比率Q)Fナトリウノ・型」ベ
ントナイト(モントモリロナイト)からなる埋め戻し拐
料を開示している。
ベントナイト粘土およびモントモリロナイト型σ)他σ
〕粘土についての鉱物学的情報についての参考書IX、
 Ra1ph E、 Grim著” Applied 
ClayMineralogy ’ 、 McGraw
−Hill Book Gonpany。
in、 、 NPW York 、 1962である。
こσ)明細書中で使用するとぎ、「ベントナイト」とい
う語は、火山灰などの変質物として採掘されるような、
モントモリロナイトから大部分が柘成されている鉱物ケ
指示するとぎ使用する。アルカリ金属ベントナイト(た
とえば、ナトリウムベントナイト)は、水を加えると膨
(絢し、そして水を除去すると収縮またシエ脱膨潤Tろ
ことが知られており、これと正反対にアルカリ土類全極
ベントナイト(たとえば、カルシウムベントナイト)は
このような膨潤または脱膨潤乞、仮りにしたとしても、
はんのわずかであり、こうして嘔り囲む土とのすぐれた
接触tf&持する。
本発明によれば、実質的な量、好ましくは主要量、σ〕
カルシウムーベントナイトケ、亜帆敵カルシウムと混合
して、含有1−るベントナイト粘土を。
鉄を含む金属構造物、たとえばパイプラインの陰椿保僅
のための直流マグネシウム陽極の地下設置用埋め戻し材
料として使用する。好ましく剥、埋め戻し桐料は、亜W
L&ナトリウム、ホウ6b、B(○H)3゜ナトリウム
アルキレートまたはナトリウムジアルキルジチオカーボ
ネートから選ばれた少なくとも1柚の化合物をも含有す
る。
前述のように1本発明σ〕ベントナイト(工、実負的な
量のアルカリ土類全極の変種、ことにカルシウム−ベン
トナイト変種を含有するものである。
「実質的な量」は、水分がそ′FLそれ増加またシエ減
少するとき、ベントナイトの膨曲および脱膨潤馨。
実質的に、かつ有益に、減少する量である。好ましくは
、ベントナイト型粘土危(約50qb以上)σ〕カルシ
ウムーベントナイト汲柚を含有するっ採掘され、カルシ
ウム−ベントナイトとして同定されろアルカリ土類全極
ベントナイトσ)変@は、大部その変種であるか、少量
Q)他σ〕彫σ)ベントナイト型粘土を含有できる。[
カルシウムベントナイト」を普通に使用されろ1ナトリ
ウムーベントナイト」と配合して、ブレンド中に実質的
な量。
好まL<ji約約50思 イトヲ供給することは1本発明の範囲内である。
カルシウム−ベントナイトは.ナトリウム−ベントナイ
ト変神と混合するが.あるいはそれで希釈することがで
きるが.必すしもこれを行う必要はない。
Ga−ベントナイトと一緒に. Mg @極の埋め戻し
拐料としてNa−ベントナイト粘土とともに使用する石
膏(硫酸カルシウム)の代わりに.認めうる量の亜硫酸
ナトリウム( G ab O 3)を使用する。
任意であるが1時には好ましい成分として1曲硫酸( 
Na 2 503)、ホウ酸B(OH)3.ナトリウム
アルキレートまたはナトリウムジアルキルジチオカルバ
メートから選ばれた少なくとも14、Φσ)化合物を,
  Ga−ベントナイト/CaS○3 混合物とともに
使用するっこの亜硫酸ナトリウム添加剤は,陽極の電流
容量を増大することン混合物が必要とする場合.ことに
有益であるっ 他のアルカリ金顔伸値酸塩.たとえば、Li25tJ3
また’ts K 2 S O 3 Y 、 Na 2 
Q 0 3とともに.あルし・ハそQ)代わりに使用で
きろっ ナトリウムアルキレート)ま、実験’lS E(−CO
ONa(ここでRは1〜4個の炭素原子のアルキル部分
好ましくはメチルである)に本質的に合致fるっナトリ
ウムジアルキルジチオカーバメ−1− j工.実験式F
((NR) −08−8Na (ここで%f+は1〜4
1固σ)炭素原子のアルキル1届分.好ましく(エエナ
ルである)に本質的に合致する。これらσ)除加剤け。
ことに湿った埋め戻し組成物において.水相された形で
矛・ろう。好ましくは1)IJ述のすトリウム塩の酸σ
)各々の少なくとも1柚,たとえば酢畝す) IJウム
をナトリウムジエチルジチオカーバメートとともに、同
じ埋め戻し配合物において便用1−る。
これらのナトリウム塩の酸は.早−であと)いはK、目
み合わせて使用するかにかかわr)′1−5埋め戻し材
料中の置割の固体の約25ti箪襲まで.好ましくは6
〜22車量φン構成する一J MV.分のことに好筺し
い混合物はCaSO3, C a−べ/トナイト、t!
ト酸ナトリウム、およびナトリウムゾエチルジテオカ−
 バメートの混合物からなり.ここでcaSO3/Ga
−ベントナイトの比シ工約2.5であり.そして酢酸ナ
トリウムは固体の合計重量の6〜Z係を構成し。
セしてすl・リウムジエチルジチオヵーバメートは固体
の合計重量の6〜15係を構成する,ナトリウム塩以外
のこれらの酸の金属(たとえば、K。
Llなど)塩は本発明の範囲内であるが.ナトリウム塩
は一般により入手容易であり,好ましい。
本発明の新規な埋め戻し材料と一緒に使用する。
マグネシウム陽極は,主な犠牲になる金属がマグネシウ
ムである組成物または合金である,画業的によく用いら
れているMg陽極の?llは1Mgかその中に通常存在
する不純物とともに.小比率のMg・A4,  および
/またはZnをそれと合金して含有するものである。本
発明の新規な埋め戻し材料1工,マグネシウム陽極のい
ずれと一緒にも使用できる。
埋め戻し劇科中のハロゲンのイオンがA4陽極上に形成
されたAt(OH)3の不動悪化を妨害1−ることがし
ばしば望まれる,犠牲的アルミニウム陽極と対照的に.
 Mg 陽悸は.ハロゲンのイオン7埋め戻し材料へ加
える場合、捩佃さ」シ.消耗された114 共に悩まさ
れる1頃回かある。
Mg陽捺.の地下設置θ)ための埋め戻しI料馨扶−供
する慣用法において1本発り“」σ〕埋め戻し材料を地
面の穴σ)中に配置された1赫竹シのまわりに詰めろこ
とができ、あるいは穴の中への設置前に,陽極のまわり
に詰めることができろ,埋め戻し材料は。
地中に設置する前または後に,水でぬらすことができろ
,好ましくは1本発明の埋め戻し材料V工充填された配
置でオリ用され,ここで隔林は埋め戻し材料で囲まれて
おり.これによりパッケージ全体を地中に設置し.この
陽極のコアから保謁すべき金部構造物へ軍,気菌に配置
し、そして水を加えて埋め戻し材料を湿ら′f(迎當飽
4uさせる)。充填された材料は、水透過性材料.一般
に布および/または紙の中に含治される,丞焙過・ニ[
相料か.長期間または反復湿(間化の恢.4−タ(的な
ゾロ欧欠1χ持することは,一般に不必要であ7)。
光項した材料を穴に入れるとと5このり(の残Hする空
隙の空間は土または追加の埋め戻し材料で満たす。±ま
たは追加の埋め戻し材料を水でスラリーとし、注ぎ込ん
で空隙空間がパッケージのまわりに残らないように1−
ることは、一般に最も好ましい。非常に湿った士におい
て、充填された材料に自然にぬれるようになるが、乾燥
したあるいは排水のよい土において、水を加えて、設置
における初期電圧を良好にすることが好ましい。
腐食の加速および引き続く電流容量の損失を起こしやす
い、従来の吐め戻し材料を官有するかあるいはそれ乞含
有しない、他の犠牲陽極と対照的に1本発明の埋め戻し
材料中に埋め込まれたMg陽極は、増大した電気容量を
示すばかりでなく。
また増大した使用電位を示すことかできる。
本発明において便用するベントナイト鉱物中のCa−ベ
ントナイト変種の量は、埋め戻し混合物の膨潤/脱膨潤
へσ〕効果を認めつる程度に減少させろためには、好ま
しくはベントナイト成分の約50襲以上ン檜成すべぎで
おる。ベントナイト成分の実質市にすべては、Ca−ベ
ントナイト変柚であることができる。
CaSO3/ベントナイトの比U5、好ましくは0.2
〜5.00)範囲である。この範囲ケ超えろ6分率にお
いて、混合物は一方においてベントナイトとして、ある
いは他方においてG a b 03として実質的にはた
らく、最も好ましくは、Ca b (j 3/ベントナ
イトの比の範囲シ10.5〜4.0である。
B(OH) の添加団髪工、車前基準で1合計σ)約1
6%まで、好ましく)X 0.2〜6チ、最も好ましく
シエ0.5〜5チである。
熟練したMg陽極製作者は認めろように5Mg合金の半
箱、池電位はそQ)合金1r(ついての起電列から計算
した理論電位よりも通常かなり低い、溶融したMg合金
の大きいマスターバンチにおいてさえ、それから鋳造し
た多くの袖極は、一定のスクリーン試験σ)県境におい
て測定した牛竜池電位の範囲2示すことかできろっ不純
物、酸化、熱kk歴。
および雁の変数の意の変化は、νI造陽極におけろ試験
した電位の有意の広がり7生じうる。次いで。
陽極2梱々の埋め戻し拐料中に設置したとき、それらの
あるものは標準のスクリーニング試験において達成され
るものよりも低い性能を示すが、あるものはよりすぐれ
た性能?示しうろことを5発見できる。
本発明の新規な埋め戻し相料を用いるとき、従来使用さ
れている埋め戻し材料と同様に、パイプライン(または
他の鉄構造物)に宿った設置において、土の組成、その
湿分、およびそσ)排水特性を含む、その抵抗性を考慮
すべきである。土の状態と予測される陽極(所定の埋め
戻し材料中の)の使用電位および霜流答量馨知ると、陽
極の賢明な配置を行うことができ、各陽極は鉄構造物の
計算された面積を保護する。
実験 下の実施例において、試験したMg陽極は長さ15.2
4crn、直径1.59 cmの憬械加工した棒であっ
たiMg陽極ベンシル)X約1.03〜土31qI)の
Mn。
V、量子M物(’)約0.0025〜0.0054%の
Aj、約0.0015〜0.OD 20 % 0) C
u、約0.018−L]、L]54チのF p、、およ
び約0.0005〜[J、0005%のNiゲ含有した
。試験は炭素鋼から作られた試験力/。
尚さ17.8C1nX内径10.2on内で実施した。
このカンの内側」底をエポキシ樹脂(1)薄い増でおお
って。
末端効果を最小にした。試験1−ろ埋め戻し相料をカン
に注入し、前もって秤蚕した陽イ9.ペンシルを埋め戻
し材料中に、ゴムQ)枠中Q)孔を辿して中央に配9−
シ、陽徐σ)約8.9〜10.2Crnか坤め戻し材料
σ)中に沈んだ、試験カン馨1回路中の銅0)五j銅計
を有する整流へ直列に接続したっ使用する電がし密度は
3.55 mA/m’であり、そして周期的に電位を標
準のカラメル診照霜極(SC1!、)により測定したり
試験期間は2〜6週間であった。25チのクロム酸浴液
(50°C)IJ)ら成ろ漬浄溶敢を用いて陽極を清浄
にし;再秤量して重量損失ンg1算した。
Mg陽極の電流容量を1.電量計Q〕陰榛σ〕電普増加
および陽極の載量損失から決定した。
比較または対照の目的で 43i!々のMg陽極の試料
を飽和GaE304 浴液中で試験したつそれら(11
,5585±0.0065ボルト(−)の+均σ)初期
電位。
1.559±O,[]18ボルト(−)の平均の最脆電
位、および968±726アンペア・時/Kqσ)平均
の電流容量を示すことがわかった。次の実施例において
Ca−ベントナイト′ff:[々の比でCa b Q 
3と一緒に使用し、Na2SO3を加えて合計重量(固
体に基づく)0)O%〜40チの範囲の量を得た。より
可溶性σ〕酸成分500ffllの水中にその溶解の程
度に溶解した。約5005’の特定の成分を使用し、そ
してよく混合した後、試験カンに入れた。
実施例 I Ca 803 / (3a−ベントナイトの比が0.5
であり。
Na So ’q加えない、Ga SO3/ Ca−ベ
ントナイ3 ト混合物ti、  1.604ボルト(−)σ)初期の
閉じた回路の電位、1.575ボルト(−)の最於電位
および916アンペア・時/に9の電気容量を示した。
5.66襞〜40%のNa2SO3含量を用いる一系列
の試験において、1.67±0.045ボルト(−)σ
)平均の初期電圧、1.58±0.089ボルト(−)
の平均の最終電圧および1165±606アンペア・時
/縁の平均の電流容量7示した。Na2SO3の添加に
ついて最良の結果は、20%〜40%のN a 2 b
 O3範囲であった。
Ca−ベントナイトσ)み馨用いる対照試験は956ア
ンペア・時/ Isqのπj気答景k 7]”−し、そ
してGa603σ〕み馨用いろ対照試験は884ア/ペ
ア/時/すの電気容量を示した。
実施例 11 上の実施例1と同様な方法で、 ’−r ab Q 3
 /Ca −ベントナイトの1.0比を用いて1次σ〕
データが得られるっ 加える             (b66±15b)
Ca−ベントナイト率独  1.5!:)9    1
.541:l    953(433) ′亀皿谷量における最良の改良シエ、ろOチル40チの
N82S04範囲において示されている。
実施例 m 上σ)実施例Iに類似する方法において、1.50Ca
SO3/Ca−ベントナイトの比を用いて5次のデータ
が得られる。
(467) 電流容量の最良の改良は、50%〜40%のN a 2
 So 4の範囲において示される。
実施例 バ 上の実施例1と同様な方法において、2.oのCa S
Oa /Ca−ベントナイトの比を用いて1次のデータ
が得られる。
電流容量における最良の改良は、20チ〜40係のN 
a 2 S Oaの範囲において示される。
実施例 ■ 上の実施例Iと同様な方法において、2.50GaSO
3/Ca−ベントナイトの比馨用いて次のデータが得ら
れるっ (520) 力ねえる               (499±1
72)電気容量の最良の改良は、20係〜40係σ〕N
 a 2 b○3の範囲において示されろ。
実施例 vl 上の実施例Iに類似1−ろ方法において、3.0のCa
 b O3/G a−ベントナイトの比を用いて次のデ
ータが得られるう 【4a2SO3加えず 1.6[151,576687
694) 電気容量におけろ最良の改良は、20%〜40%(’ 
) Na2 S 03σ〕範囲において示されろ。
実施例 Vll 上の実施例Iに類似する方法において、6.5σ〕Ga
s○3/Ca−ベントナイト混合物を用いて次σ)デー
タが伶られる。
1”l a 2S○3加えず 1.568  1.56
1  1014(461) 電気容量の最良の改良は、3U係〜4oチのNa2SO
3の範囲において示されろ。
実施例 νlft 上の実施例1に用似する方法において、c、]]so3
/Ga−ベントナイの比の4.0’&用いて5次のデー
タが得られる。
(446) ′亀流容童における最良の改良シエ、20%〜4゜チの
Na25oAの範囲において示されろ。
実施例 ■ Gas○3/Ga−ベントナイトの比が0.5であり。
B(OH)3を加えない、 Ca5o3/Cra−ベン
トナイト混合物&’:i、1.628ボルト(−)の初
期σ)閉じた回路の■:位、1.596ボルト(−)σ
〕最終の電位、および1266アンペア・時/ Krの
電気容+tyt示した。
0.8係〜5チのB(OH)3)k用いる一系列の試験
)よ。
1.66±0.10ボルト(@の平均の初期電圧、 1
.62±0.078ボルト(=)の平均σ)最終電圧、
および1250±161σ〕平均σ)電流容量ン示した
B(OH)3の添加についての最良の結果は、1.5%
〜5係のB(OH) 3の範囲であった。
Ga−ベントナイトク〕み2用いろ対照試験は956ア
ンペア・時/に9の電流各fil Y示し、そしてG 
a 5C13σ)み2用いる対照試験は884アンペア
・時/縁の電流谷蓋乞示した。
実施例 X 上の実施例1に類似する方法において、1.0のGa5
037Ca−ベントナイトの比において次のデータか得
られるっ B(0)1)3〃11えす 1.602   1.5H
51067(485) 電流ネ)量におけろ最良Q)改良警ユ、1.[)悌〜5
受σ)B(0)3)3”範囲において4くされる。
B(OH)加えず 1.562  1.り72   9
8544ノ) ′亀流谷量における)改良1工a、b〜5.0係のB(
O)l)3の範囲にわたって示され、最良の改良シュ1
.5〜50係のB(○)′I)の範囲においてボされる
実施例 Xi+ 上の実施例IKE似する方法において、櫓々の量θ) 
B[0H)3’!’、比3.0のCaSO3/Ca−ベ
ントナイトへ次のように加えるっ B(OH)3力■え1′  1.559   1.56
1    926(421) 電流容量における改良ミニ(J、5〜5,0チのB(○
b)3の範囲にわたって示され、最良の改良ハ1.5〜
5.0俤のB(OH)3の範囲において示される。
実施例 XI 上の実施例IK類似する方法で、槓々の歓のB(OH)
3’aj比4. O’、) Ca b O3/ Ca−
ベントナイトに1次のように、加えろっ l3(0日)3加えt   1.558   1.57
8   1l−77(56bン ′市流答愉σ)最良の改良は、15〜50チのBB(O
H)3の範囲において示されるっ実施例 ■ 上の実施例1に類似する方法で、紳々σ〕搦θ)B(O
H)3’>2,5a〕比ノcaso3/ca  <7ト
tイトへ、次のように、加えるっ B(OH)カロえず   1.563  1.580 
 1046(474) 6.73係B(01−])3力目えZ、   1.51
1  1.505  1533(606) 電り、容量についての上のデータのグラフは、この2.
5のCaSO3/Ca−ベントナイ)(7)比において
、B(○h)3の伶加蓋は好ましくは約6−以下である
実施例 XV Ga b 03/ Ca−ベントナイトの比が25であ
り。
ナ) IJウムのa塩ケ加えない、Ga b 03/ 
G a−ベントナイト混合物は、1.563ポル)(−
1)の初期の閉じた回路の昂1位、1.580ボルト(
−)の最終電位、および1045アンペア・田丁/にり
σ)1電流容量を示した。
Cra−ベントナイ) (+)みケ用いろ対照試験19
5ろアンベア・時/ Kq ’)’ra i几堝、計火
示し、そしてCaSO3のみを用いろ対照試、゛フッ・
)工884アンペア・時/Kyの柘流料量乞示した。
次のデータ1工、2.5の比のCaSO3/Ca−ベン
トナイトに加えた酢酸ナトリウム(iJaAc)および
ナトリウムジエチルジチオカーバメート(NaDLIG
)についての性能2 、 N2AC;l、;よυ・iJ
、4D DC: ’を加えない試験と比較して明らかに
する。
0     0    1.56’+   1.580
  1045(474) 6.04    0    1.600  1.577
  1157(526) 6.72   3.13  1−632  1.569
  1355(607) 6.24    7.11  1.610  1.56
7  1291(587) 616   10.61 1.622  1.575 
 15LS(597) 6.01   14.92  1.6.lS0  1.
589  1267(576) 上O)実験データおよび実施例は本発明の範囲内に含ま
れる神々の実施席杼ケ例示するが1本発明は例示した特
定σ)実施態様に限定されない、湿分保持性、p)(、
i電性または他の性質娶変更する他の成分を、埋め戻し
拐料へ加えることは1本発明のポ1)、凹円に含まれる
手  続  補  正  書 昭和イー19年夕月≠日 特許庁長官 着 ・:し・ l:’i(央 殿1、事件
の表示 昭和によ年特許願第 <−lj’7)7号1)失しt一
旦へ物 6補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 ’l  −T千  (7−ジノ イ゛ ダヤ・ ブミ 
〃)7・ φ・′パごニー4、代理人 5補正の対象

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、亜硫酸カルシウムとベントナイトとσ)混合物から
    なり、前記ベントナイトは実質的な量のアルカリ土類金
    属のベントナイトヲ含有する、ことを特徴とする。マグ
    ネシウム直流陽極の地下配置とともに使用する埋め戻し
    組成物。 2、アルカリ土類金属ベントナイトハカルシウムーベ/
    トナイトからなる特許請求の範囲第1項記載の組成物。 6、 アルカリ土類金属ベントナイ11合計のベントナ
    イトの約50条以上を構成する特許請求の範囲第1項ま
    たは2項記載の組成物。 4、亜眺酸ナトリウムをま埋め戻し組成物中の固体の5
    0重量係まで乞構成する特許請求の範囲第1・2または
    6項記載の組成物。 5、亜晩酸ナトリウムは埋め戻し組成物中の固体の約5
    〜約40重量%′ff:構成する特許請求の範囲第4項
    記載の組成物。 6、 亜晩酸カルシウム/ベントナイトの比は0.2〜
    5の範囲である特許請求の範囲第1〜5項のいずれかに
    記載の組成物っ 7、  B(O)()3i−!、追加の成分として組成
    物中の固体の合計重量の約16qbまでの量で供給され
    ろ、特許請求の範囲第1.2または6項記載の組成物。 8、混合物の合計の固体含量は約25重量係までのナト
    リワムアルキレートおよび/またはナトリウムジアルキ
    ルジチオカルバメートヲ含む時計請求の範囲第1.2ま
    たげ3項記載の組成物。 9 ナトリウムアルキレートハ酢酸ナトリウムであり、
    そしてナトリウムジアルギルジチオカルバメートハナト
    リウムジエチルジチオカルバメートである特許請求の範
    囲第8川記載の組成物。 10、酢酸ナトリウムは合計の固体の約6〜7重蓋%を
    構成し、そしてナトリウムジエチルジチオカルバメート
    は合計の固体の約3〜15車量−を構成する1%計請求
    の範囲第り項記載の組成物。 11、マグネシウム陽極σ)まわりに充填されかつ水透
    過性容器内に含有された。特許請求の範囲第1〜10項
    のいずれかに記載の組成物。
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