JPS5923209A - 燃料被覆管の被覆厚さ測定法 - Google Patents
燃料被覆管の被覆厚さ測定法Info
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- JPS5923209A JPS5923209A JP57132242A JP13224282A JPS5923209A JP S5923209 A JPS5923209 A JP S5923209A JP 57132242 A JP57132242 A JP 57132242A JP 13224282 A JP13224282 A JP 13224282A JP S5923209 A JPS5923209 A JP S5923209A
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- JP
- Japan
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- zirconium
- thickness
- barrier
- rays
- cladding tube
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
- G01B15/02—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
’j;>7明はジルコニウム行釜ρh (:)fj:、
る仮覆gの内周面にジルコニウム障壁を有する燃料阪覆
庁におけるジルコニウム障壁の厚さを測定する方法に関
する。
る仮覆gの内周面にジルコニウム障壁を有する燃料阪覆
庁におけるジルコニウム障壁の厚さを測定する方法に関
する。
現在、原子炉の核燃料を収容する燃料被覆管は、原子炉
内で葭用するため、(1)耐食性が優れていること、(
2)非反応性でかつ熱伝導性が良好なこと、(3)靭性
および延性が高いこと、(4)中性子吸収断面積が小さ
いこと、等が要求される。
内で葭用するため、(1)耐食性が優れていること、(
2)非反応性でかつ熱伝導性が良好なこと、(3)靭性
および延性が高いこと、(4)中性子吸収断面積が小さ
いこと、等が要求される。
ジルコニウム合金は、上記%性を有することから燃料被
覆gとして広く使用されている。
覆gとして広く使用されている。
しかし、ジルコニウム合金から成る燃料被覆管は、原子
炉の負荷変動が大きい場合、核燃料から放出されるヨウ
素ガスによる腐食と、燃料ベレットの膨張によって生じ
る応力の作用によって応力腐食割れが発生する。
炉の負荷変動が大きい場合、核燃料から放出されるヨウ
素ガスによる腐食と、燃料ベレットの膨張によって生じ
る応力の作用によって応力腐食割れが発生する。
応力腐食割れを防止する方法として、核燃料と被覆管と
の間に各個の金属障壁を設けることが行なわれている。
の間に各個の金属障壁を設けることが行なわれている。
ジルコニウム台金を使用する被覆管の場合、金属障壁と
して純度の高いジルコニウムを内張した複合被覆管が1
吏用されている(特開昭54−59600号公報)。こ
のジルコニウム障壁の厚さは被覆訂厚みの約5〜30%
である。ジルコニウムは、ジルコニウムば金に比べて中
性子照射中、軟らかさを維持して、シルコニツム合金の
被覆管に発生した局部ひずみを減じ、応力腐食割れを防
止する効果を有する。
して純度の高いジルコニウムを内張した複合被覆管が1
吏用されている(特開昭54−59600号公報)。こ
のジルコニウム障壁の厚さは被覆訂厚みの約5〜30%
である。ジルコニウムは、ジルコニウムば金に比べて中
性子照射中、軟らかさを維持して、シルコニツム合金の
被覆管に発生した局部ひずみを減じ、応力腐食割れを防
止する効果を有する。
しかし被覆管は径の大きなビレットから細く、かつ薄肉
のものが熱間押出および冷間圧延などにより装面される
ので、核種管全体の厚さを所望の厚さにコントロールす
ることができても、極<薄いジルコニウム114の]ツ
さが長手方向に一睡になっているかどうかは保証されな
い。更に、被覆管は最終製品に到る!トでに多くの加工
工程を経るので、個々の被覆管のジルコニウム、・・に
壁の厚さにはバラツキが生じる。
のものが熱間押出および冷間圧延などにより装面される
ので、核種管全体の厚さを所望の厚さにコントロールす
ることができても、極<薄いジルコニウム114の]ツ
さが長手方向に一睡になっているかどうかは保証されな
い。更に、被覆管は最終製品に到る!トでに多くの加工
工程を経るので、個々の被覆管のジルコニウム、・・に
壁の厚さにはバラツキが生じる。
一方、ジルコニウムト「に壁の厚さが約50μm以上で
あれば、ジルコニウム合金からなる被覆・g内周面の応
力は急激に緩和され、応力腐食割れを防止することがで
きることが本発明者らの実験によって判明し/ζ。その
ため、燃料被覆管の製造に当って、ジルコニウム嘩1v
、の厚さを測定し、管理する必要があるっしかしながら
、ジルコニウム合金の被覆管とジルコニウム障壁とはほ
ぼ同質の材質であり、しかも両者の境界が密に金属結合
しているため間隙が存在しない。このため渦電流法また
は超音波法による厚み測定ができず、従来は製造後、被
覆管を切断してその断面を研摩して顕微鏡観察によって
測定する方法が用いられている。この方法は測定に手間
と時間を要する。
あれば、ジルコニウム合金からなる被覆・g内周面の応
力は急激に緩和され、応力腐食割れを防止することがで
きることが本発明者らの実験によって判明し/ζ。その
ため、燃料被覆管の製造に当って、ジルコニウム嘩1v
、の厚さを測定し、管理する必要があるっしかしながら
、ジルコニウム合金の被覆管とジルコニウム障壁とはほ
ぼ同質の材質であり、しかも両者の境界が密に金属結合
しているため間隙が存在しない。このため渦電流法また
は超音波法による厚み測定ができず、従来は製造後、被
覆管を切断してその断面を研摩して顕微鏡観察によって
測定する方法が用いられている。この方法は測定に手間
と時間を要する。
本りd明の目的は、ジルコニウム障壁J4−さを簡便に
、かつ短時間で測定できる燃料被覆管の破覆厚さ測定方
法を提供することにある。
、かつ短時間で測定できる燃料被覆管の破覆厚さ測定方
法を提供することにある。
本発明者らは、ジルコニウム合金とジルコニウム障壁と
の両者の組成を比べると、ジルコニウム合金に含有され
るSn量は、一般の螢光X線分析法で検出するに十分な
量であシ、ジルコニウム障壁に含有されるSnmは・1
9めて#献で演出限界程度の、縦であること、およびシ
ルコニツム合金から発生するSnKαまたはSnKβの
強度がジルコニウム障壁厚さが変化すれば、その厚みに
対応して変化することに着目した。
の両者の組成を比べると、ジルコニウム合金に含有され
るSn量は、一般の螢光X線分析法で検出するに十分な
量であシ、ジルコニウム障壁に含有されるSnmは・1
9めて#献で演出限界程度の、縦であること、およびシ
ルコニツム合金から発生するSnKαまたはSnKβの
強度がジルコニウム障壁厚さが変化すれば、その厚みに
対応して変化することに着目した。
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであって
、ジルコニウム合金の外周面またはジルコニウム障壁を
設けた内周面にX線を照射し、ジルコニウム合金から発
生するSnの二次(螢光)X線強度を測定し、ジルコニ
ウム障壁厚みを計測する方法である。
、ジルコニウム合金の外周面またはジルコニウム障壁を
設けた内周面にX線を照射し、ジルコニウム合金から発
生するSnの二次(螢光)X線強度を測定し、ジルコニ
ウム障壁厚みを計測する方法である。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
ジルコニウム合金から成る被覆管は、原子炉内雰囲気に
対して優れた耐食性を有する。特に、重Jif、S n
1.20〜1.70%、F e O,07〜0.20
%、Cr 0.05〜0.15%、N r 0.03〜
0.08%を菖−8するジルコニウム台金が好ましい(
ジル刀ロイー2δ子)。ジルコニウム11層壁は、檄、
酸で、S n 0.01〜0.001%、li’ e
O,03〜0.lJ 6%、Cr O,005〜0.0
2%、N I O,004〜0.007%をよ付するジ
ルコニウムCある。ここで、両者の重11成を比べると
、S II ;13”fLjtはジルコニウム付爺C1
d1.2Q〜1,70%であるのに対し、ジルコニウム
111に東でtJ、0.O1〜0.0 OLである。従
ってジルコニウム合金に邑“有されるSn量が螢光X線
分析で5東出するに充分な酸であり、ジルコニウム障壁
には有されるSn量が検出限界程展の量であるので、螢
光xH分析における。演出ではジルコニウムは金とジル
コニウム合金壁との境界が存在することになる。
対して優れた耐食性を有する。特に、重Jif、S n
1.20〜1.70%、F e O,07〜0.20
%、Cr 0.05〜0.15%、N r 0.03〜
0.08%を菖−8するジルコニウム台金が好ましい(
ジル刀ロイー2δ子)。ジルコニウム11層壁は、檄、
酸で、S n 0.01〜0.001%、li’ e
O,03〜0.lJ 6%、Cr O,005〜0.0
2%、N I O,004〜0.007%をよ付するジ
ルコニウムCある。ここで、両者の重11成を比べると
、S II ;13”fLjtはジルコニウム付爺C1
d1.2Q〜1,70%であるのに対し、ジルコニウム
111に東でtJ、0.O1〜0.0 OLである。従
ってジルコニウム合金に邑“有されるSn量が螢光X線
分析で5東出するに充分な酸であり、ジルコニウム障壁
には有されるSn量が検出限界程展の量であるので、螢
光xH分析における。演出ではジルコニウムは金とジル
コニウム合金壁との境界が存在することになる。
第1図(A)は本発明の原理を示し、X#J111よシ
発生したX線をジルコニウム合金3の内周面に形成され
たジルコニウム障壁2に照射し、ジルコニウム合金3よ
シ発生するSnKαまたはSnK1強度を検知器4によ
シ測定するっ第1図(H)は本発明の一実施例を示し、
被覆管の一方の端面側からX線管1よυ発生したX線を
フィルタ5を介して散乱しX線を吸収し、所定のX#を
ジルコニウムl)愼壁2に照射し、ジルコニウム合金3
よp発生する5nKdまたは8nKβを被+1’fの他
方の端面側に配置した検知器4により測定する。本実施
例では被覆′びを所定の長さに切断して抜き取υ、測定
する必要があるが、測定時間は短時間で済みかつ操作は
簡便である。
発生したX線をジルコニウム合金3の内周面に形成され
たジルコニウム障壁2に照射し、ジルコニウム合金3よ
シ発生するSnKαまたはSnK1強度を検知器4によ
シ測定するっ第1図(H)は本発明の一実施例を示し、
被覆管の一方の端面側からX線管1よυ発生したX線を
フィルタ5を介して散乱しX線を吸収し、所定のX#を
ジルコニウムl)愼壁2に照射し、ジルコニウム合金3
よp発生する5nKdまたは8nKβを被+1’fの他
方の端面側に配置した検知器4により測定する。本実施
例では被覆′びを所定の長さに切断して抜き取υ、測定
する必要があるが、測定時間は短時間で済みかつ操作は
簡便である。
第1図(C)は本発明の他の実施例を示し、被覆管の内
部に検知器4を配置し、この検知器4に対面する被覆管
外側に配置したX線管1より発生したX線を被覆前外表
面に照射しジルコニウム合金3から発生した8nKαま
たはSnKβの強度を測定するっ本実測例では長尺の被
覆管を切断することなく、またX線管1および検知器4
に対し管を軸方向に沿って連続的に移動さ亡ることによ
つ1シルコニツム障壁2の厚さを連続的に測定すること
ができる。
部に検知器4を配置し、この検知器4に対面する被覆管
外側に配置したX線管1より発生したX線を被覆前外表
面に照射しジルコニウム合金3から発生した8nKαま
たはSnKβの強度を測定するっ本実測例では長尺の被
覆管を切断することなく、またX線管1および検知器4
に対し管を軸方向に沿って連続的に移動さ亡ることによ
つ1シルコニツム障壁2の厚さを連続的に測定すること
ができる。
更に+3ら明において、特に図示していないが抜き取っ
た4覆看をg軸方向に切断して2分割し、被覆dの内周
面のジルコニウム障壁にX線を照射し、ジルコニウム合
金から発生ずる5nJ(α。
た4覆看をg軸方向に切断して2分割し、被覆dの内周
面のジルコニウム障壁にX線を照射し、ジルコニウム合
金から発生ずる5nJ(α。
5rlKβを測定することもできる。この場合、被覆管
を移動させることによって連続的測定かり能となる。
を移動させることによって連続的測定かり能となる。
本発明の上記のようにしてジルコニウム合金から発生す
るS 11 KαまたはSnKβの強度がジルコニウム
障j駈厚さが変化すれば、その厚みに対応して変化する
ことを利用している。即ち予め種々の厚みのジル、コニ
ウム陣・瞳を設けたジルコニウム合金のfJJL覆・ば
を準備し、SnKαまたは8nKβ強度とジルコニウム
障壁厚さとの相関性を把握する。本発明者らの実験によ
ると、SnKαまたはSnKβビーク強度とジルコニウ
ム障壁厚さの関係は、必要としている障°液の厚さく0
〜120μm)の範囲で、片対数プロットで良好な直線
性があることを見い出しだ。従って、ジルコニウム合金
からなる被覆管内周面のジルコニウム障壁厚みは、上述
の検量線と照合することにより精度よ〈定敞できる。
るS 11 KαまたはSnKβの強度がジルコニウム
障j駈厚さが変化すれば、その厚みに対応して変化する
ことを利用している。即ち予め種々の厚みのジル、コニ
ウム陣・瞳を設けたジルコニウム合金のfJJL覆・ば
を準備し、SnKαまたは8nKβ強度とジルコニウム
障壁厚さとの相関性を把握する。本発明者らの実験によ
ると、SnKαまたはSnKβビーク強度とジルコニウ
ム障壁厚さの関係は、必要としている障°液の厚さく0
〜120μm)の範囲で、片対数プロットで良好な直線
性があることを見い出しだ。従って、ジルコニウム合金
からなる被覆管内周面のジルコニウム障壁厚みは、上述
の検量線と照合することにより精度よ〈定敞できる。
次に第1表に示すように、ジルコニウム障壁厚さを30
.60,90,120μmの4踵類変化させたものおよ
びジルコニウム1厚壁を設けないものを準備した。ジル
コニウム障壁厚さは、硝弗酸水溶液(HNO345に、
HF5G、H2O50偲)に浸漬することによって変化
させだつこの被覆′Uは、内周面にジルコニウム障壁を
設けた外径12.52朋、内径10.80m+n、肉厚
0.86+門、長さ30mmのジルカロイ−2合金(S
n:1,45%、p e : 0.16%、Cr :
0.05〜0.15%、N1:0.05%)から成る被
覆管である。
.60,90,120μmの4踵類変化させたものおよ
びジルコニウム1厚壁を設けないものを準備した。ジル
コニウム障壁厚さは、硝弗酸水溶液(HNO345に、
HF5G、H2O50偲)に浸漬することによって変化
させだつこの被覆′Uは、内周面にジルコニウム障壁を
設けた外径12.52朋、内径10.80m+n、肉厚
0.86+門、長さ30mmのジルカロイ−2合金(S
n:1,45%、p e : 0.16%、Cr :
0.05〜0.15%、N1:0.05%)から成る被
覆管である。
第 1 表
第1表中、ジルコニウム障壁厚さはマイクロメータで測
定した値である これらの各被覆管を用い第2図に示す方法で発生する8
n Kαおよび8nKβ、 zrKβ を測定した。
定した値である これらの各被覆管を用い第2図に示す方法で発生する8
n Kαおよび8nKβ、 zrKβ を測定した。
第2図において、−次X線源7より発生した一次xJを
二次ターゲット(ガドリニウム)8に照射し、ここから
SnKαを励起するに適したエネルギーのガドリニウム
X線12が発生する。このX線中、散乱X線はフィルタ
9で吸収され、所定のX線が試料ホルダ6の開口部を介
して被覆管の内周面に照射される。ジルコニウム合金か
ら発生したスズおよびジルコニウム螢光X#13はコリ
メータ10を通過することによってそのX線中散乱X線
が排除された後、所定のXiが半導体検出器11に入る
。また測定条件を第2表に示す。
二次ターゲット(ガドリニウム)8に照射し、ここから
SnKαを励起するに適したエネルギーのガドリニウム
X線12が発生する。このX線中、散乱X線はフィルタ
9で吸収され、所定のX線が試料ホルダ6の開口部を介
して被覆管の内周面に照射される。ジルコニウム合金か
ら発生したスズおよびジルコニウム螢光X#13はコリ
メータ10を通過することによってそのX線中散乱X線
が排除された後、所定のXiが半導体検出器11に入る
。また測定条件を第2表に示す。
第3図および第4図は、上述の方法で測定したジルコニ
ウム障壁厚さとSnKα、にβ強度の関係、およびZr
Kβに対するSnKα、にβの相対強度の関係を示す線
図である。図に示すように、ジルコニウム障壁厚さとS
nKα、にβ強度およびZrKβに対する相対強度は片
対数プロットで直線1生があり、ジルコニウム障壁が厚
くなると共にsn+<α、にβ強度が小さくなる。
ウム障壁厚さとSnKα、にβ強度の関係、およびZr
Kβに対するSnKα、にβの相対強度の関係を示す線
図である。図に示すように、ジルコニウム障壁厚さとS
nKα、にβ強度およびZrKβに対する相対強度は片
対数プロットで直線1生があり、ジルコニウム障壁が厚
くなると共にsn+<α、にβ強度が小さくなる。
以上の請来に基ついて、多数本のジルコニウムト(資)
壁を設けた敲浚管についてジルコニウム障壁の厚みを測
定した。β1町果、I/E米の断面顕微鏡観緊法に比べ
て遜色ない梢j隻で測定できた。
壁を設けた敲浚管についてジルコニウム障壁の厚みを測
定した。β1町果、I/E米の断面顕微鏡観緊法に比べ
て遜色ない梢j隻で測定できた。
以上、本珀明によれば、ジルコニウム障壁の厚さを簡便
に、1^度よ< +1llJ足できるので所望の厚さの
ジルコニウム障壁を有する複@型燃料被積菅を用いて千
妥燃料安話を1与ることができ、信頼性の高い核燃料集
庁体が得られる。
に、1^度よ< +1llJ足できるので所望の厚さの
ジルコニウム障壁を有する複@型燃料被積菅を用いて千
妥燃料安話を1与ることができ、信頼性の高い核燃料集
庁体が得られる。
、;61図(A)は本拍明の原理を示す説明図、第11
刊(β3)および、81図(C)はそれぞれ本発明の実
剣例を示すf悦明図、第2図は実験例における測定法を
示す図、第3図はジルコニウム1(・ン壁(ジルコニウ
ムライナ)厚みとSoKα、1(β強度の関係を示す図
、第4図はジルコニウム障壁(ジルコニウムライナ)厚
みとsnKα、にβおよびZrKβに対する強度比との
関係を示す図である。 1・・・X線管、2′・・・ジルコニウム障壁、計・・
ジルコニウム合金、4・・・検出器、5・・・フィルり
、6・・・試料ホルダ、7・・・−次X緋源、8・・・
二次ターゲット(ガドリニウム)、9・・・フィルタ、
10・・・コリメータ、11・・・半導体演出器、12
・・・ガドリニウム茅1 目 (A) 1f(e))
刊(β3)および、81図(C)はそれぞれ本発明の実
剣例を示すf悦明図、第2図は実験例における測定法を
示す図、第3図はジルコニウム1(・ン壁(ジルコニウ
ムライナ)厚みとSoKα、1(β強度の関係を示す図
、第4図はジルコニウム障壁(ジルコニウムライナ)厚
みとsnKα、にβおよびZrKβに対する強度比との
関係を示す図である。 1・・・X線管、2′・・・ジルコニウム障壁、計・・
ジルコニウム合金、4・・・検出器、5・・・フィルり
、6・・・試料ホルダ、7・・・−次X緋源、8・・・
二次ターゲット(ガドリニウム)、9・・・フィルタ、
10・・・コリメータ、11・・・半導体演出器、12
・・・ガドリニウム茅1 目 (A) 1f(e))
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ジルコニウム合金からなる被覆管の内周面にジルコ
ニウム障壁を有する燃料被覆管の被覆厚さ測定法におい
て、ジルコニウム合金の外周面またはジルコニウム障壁
の内周面にX iWを照射し、ジルコニウム合金から発
生するSnKα又はSnKβnKβ線強度を測定し、予
め求めておいたSnKα又はSnKβ螢光X螢光X上強
度コニウム障壁厚みとの関係からジルコニウム障壁厚み
を定量することを特徴とする燃料被覆管の被覆厚さ測定
法。 2、特許請求の範囲第1項において、被覆管の内部に検
知器を配置し、この検知器に対面する被覆管外表面から
X線を照射し、ジルコニウム合金から発生するSnKα
又は8rlKβ螢光X線強度を測定し、ジルコニウム障
壁厚さを定量することをt#徴とする燃料被覆管の被覆
厚さ測定法。 3、特許請求の範囲第1項において、被覆管の一方の端
面よりジルコニウム障壁の内周面にX線を照射し、ジル
コニウム汁金から発生するSnKα又はSnl<β螢光
X諌を、被積′Uの他方の4面に配置した検知器により
検知し、ジルコニウム障壁厚さを定量することゲ特徴と
する燃料被覆管の被覆厚さ測定法。 4− %7FOS木のj紀囲第1項において、被覆管を
管すqh力方向切断しで得られた被測だ試料の内周面に
X線を照射し、ジルコニウム合金から発生するSnKα
又は5rlKβ螢光X線>!It度を測定し、ジルコニ
ウム障壁厚さをボ社することを!1テ慎とする燃料被護
Uの被覆厚さ測定法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57132242A JPS5923209A (ja) | 1982-07-30 | 1982-07-30 | 燃料被覆管の被覆厚さ測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57132242A JPS5923209A (ja) | 1982-07-30 | 1982-07-30 | 燃料被覆管の被覆厚さ測定法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5923209A true JPS5923209A (ja) | 1984-02-06 |
Family
ID=15076684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57132242A Pending JPS5923209A (ja) | 1982-07-30 | 1982-07-30 | 燃料被覆管の被覆厚さ測定法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5923209A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61139749A (ja) * | 1984-12-12 | 1986-06-27 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 合金メツキ付着量計 |
JPS6264905A (ja) * | 1985-08-12 | 1987-03-24 | ゼネラル・エレクトリツク・カンパニイ | 燃料管隔壁厚さ測定のための装置と方法 |
CN110428916A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-11-08 | 湖南大学 | 一种包覆颗粒的厚度检测方法、装置和计算设备 |
-
1982
- 1982-07-30 JP JP57132242A patent/JPS5923209A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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