JPS60145357A - 改良した性能を有する軽希土類、鉄およびほう素磁石合金 - Google Patents
改良した性能を有する軽希土類、鉄およびほう素磁石合金Info
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- JPS60145357A JPS60145357A JP59213244A JP21324484A JPS60145357A JP S60145357 A JPS60145357 A JP S60145357A JP 59213244 A JP59213244 A JP 59213244A JP 21324484 A JP21324484 A JP 21324484A JP S60145357 A JPS60145357 A JP S60145357A
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- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
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- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
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- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は永久磁石用の新規な組成物に関するものであ
り、特に軽希土類元素と容易に入手でき、すぐに役立て
得るある種の元素および極少量のコバルトを含有する永
久磁石合金に関するものである。
り、特に軽希土類元素と容易に入手でき、すぐに役立て
得るある種の元素および極少量のコバルトを含有する永
久磁石合金に関するものである。
種々の金属−希土類合金から作られる永久磁石がよく知
られている。例えば、アルミニウムーニッケルーコバル
ト（ＡＩＮｉＣｏ）およびサマリウム−コバルト合金は
永久磁石を作るのに使用される。
られている。例えば、アルミニウムーニッケルーコバル
ト（ＡＩＮｉＣｏ）およびサマリウム−コバルト合金は
永久磁石を作るのに使用される。
ＡｌＮｉＣｏ磁石およびザマリウムーコバルト磁石はい
ずれも高濃度てコバルトを含有する。一般にＡ Ｉ Ｎ
ｉ Ｃｏ磁石は２５パーセントより多くのコバルトを
含有し、−リ゛マリウムーコバルト磁石は少なくとも２
５パーセントのコバルトを含有し、それ以上含有するこ
七もある。しかしコバルトは高価で入手困難である。コ
バルトは米国または米国が通常取引する他の国において
析出するものではなし１゜ 単に希土類元素と鉄だけを含む硬質磁石物質の ４ − 研究がなされている。しかしテルビウム−鉄合金だけが
非結晶および結晶状態において良好な硬質磁石特性を示
すだけである。例えば、ガドリニウム−鉄およびイツト
リウム−鉄合金も研究されてはいるが、良好な硬質磁石
特性を示さない。他の希土類、鉄合金もその硬質磁石特
性において知られている。例えば、鉄−はう素−希土類
磁石合金の一つは （ＦｅＢ ） Ｔｂ Ｌａ ｘ １−ｘ Ｏ，９０，０５０，０５ である。
ずれも高濃度てコバルトを含有する。一般にＡ Ｉ Ｎ
ｉ Ｃｏ磁石は２５パーセントより多くのコバルトを
含有し、−リ゛マリウムーコバルト磁石は少なくとも２
５パーセントのコバルトを含有し、それ以上含有するこ
七もある。しかしコバルトは高価で入手困難である。コ
バルトは米国または米国が通常取引する他の国において
析出するものではなし１゜ 単に希土類元素と鉄だけを含む硬質磁石物質の ４ − 研究がなされている。しかしテルビウム−鉄合金だけが
非結晶および結晶状態において良好な硬質磁石特性を示
すだけである。例えば、ガドリニウム−鉄およびイツト
リウム−鉄合金も研究されてはいるが、良好な硬質磁石
特性を示さない。他の希土類、鉄合金もその硬質磁石特
性において知られている。例えば、鉄−はう素−希土類
磁石合金の一つは （ＦｅＢ ） Ｔｂ Ｌａ ｘ １−ｘ Ｏ，９０，０５０，０５ である。
しかしこれらの合金は比較的低いエネルギー積（４〜８
メカガウス−エルステッド）を有するもので硬質磁石特
性に劣るものである。永久磁石は豊富に存在し、安価で
戦略的でない希土類元素からなることが本質的に望まれ
る。
メカガウス−エルステッド）を有するもので硬質磁石特
性に劣るものである。永久磁石は豊富に存在し、安価で
戦略的でない希土類元素からなることが本質的に望まれ
る。
このような軽希土類元素の一つがプラセオジムである。
しかしプラセオジムと鉄だけを含むある種の合金は経済
的観点から硬質磁石特性を有することがわかっている。
的観点から硬質磁石特性を有することがわかっている。
磁石合金物質に使用されるその他の面上類元素としてネ
オジムがある。ネオジム、鉄およびほう素からなる磁石
合金の開発もなされている。コバルトを含まない。その
他の合金も開発されている。
オジムがある。ネオジム、鉄およびほう素からなる磁石
合金の開発もなされている。コバルトを含まない。その
他の合金も開発されている。
米国特許出願４７０９６８にはある種の軽希土類元素、
鉄、はう素およびシリコン合金が硬質磁石特性にすぐれ
るとして記載される。しかしネオジム、鉄およびほう素
を含む数種の磁石合金が例えば１３０℃以上の高温度に
おかれると、不可逆的状態で脱磁される傾向がある。こ
れらの物質のキューリ一温度、すなわち強磁特性が消失
する温度は３００〜３５０℃の範囲であると思われる。
鉄、はう素およびシリコン合金が硬質磁石特性にすぐれ
るとして記載される。しかしネオジム、鉄およびほう素
を含む数種の磁石合金が例えば１３０℃以上の高温度に
おかれると、不可逆的状態で脱磁される傾向がある。こ
れらの物質のキューリ一温度、すなわち強磁特性が消失
する温度は３００〜３５０℃の範囲であると思われる。
この範囲にあるキューリ一温度をもった物質は標準的な
産業用モータに使用できない。
産業用モータに使用できない。
そこで本発明では、すぐれた硬質永久磁石特性（高保磁
および高誘導レベル）を有し、かつ高キューリ一温度を
有する合金を提供する。さらに詳細に述べると、少量の
コバルト、すなわち硬質磁石特性に実質的に影響を与え
ないような量のコバルトを希土類元素−鉄−はう素−シ
リコン合金に添加することによって合金の温度特性を著
しく改良するものである。
および高誘導レベル）を有し、かつ高キューリ一温度を
有する合金を提供する。さらに詳細に述べると、少量の
コバルト、すなわち硬質磁石特性に実質的に影響を与え
ないような量のコバルトを希土類元素−鉄−はう素−シ
リコン合金に添加することによって合金の温度特性を著
しく改良するものである。
Ｆｅ ＲＣｏ （ＢＳｉ）
！００−ｘ−ｙ−ｚ ｘ ｙ ｚ
（但し、Ｒはｌ以」二の軽希土類金属、Ｘは杓１２〜４
０、ｙは約４〜１０および２は約３〜８を示す）に近似
する化学組成を有する合金はすくれた硬質磁石特性を有
し、かつ非常に広汎な温度にわたって磁化されている。
０、ｙは約４〜１０および２は約３〜８を示す）に近似
する化学組成を有する合金はすくれた硬質磁石特性を有
し、かつ非常に広汎な温度にわたって磁化されている。
本発明の合金はこれらの元素をアーク溶融し、その産物
を急冷し、熱処理することによって製造される。
を急冷し、熱処理することによって製造される。
本発明の合金は一種以」二の軽希土類元素（Ｒ）、鉄（
Ｆｅ）、コバルｌ□（Ｃｏ）はう素（Ｂ）およびシリコ
ン（Ｓｉ）を含むものであって、 Ｆｅ ＲＣｏ （ＢＳｉ） １．００−ｘ−ｙ−ｚ ｘ ｙ ｚ （但し、Ｒはミッシ。メタル、プラセオジム、テルヒウ
ムおよびネオジムからなる群から選ばれる一種以」二の
軽希土ａ元素、Ｘは杓１２〜４０、ｙは約４〜１Ｏ１Ｚ
は約３〜８を示す）に近似する化学組成を有する永久磁
石合金である。Ｒはプラセオ＝ ７− ジムおよびネオジムから選ばれるのが好ましい。
Ｆｅ）、コバルｌ□（Ｃｏ）はう素（Ｂ）およびシリコ
ン（Ｓｉ）を含むものであって、 Ｆｅ ＲＣｏ （ＢＳｉ） １．００−ｘ−ｙ−ｚ ｘ ｙ ｚ （但し、Ｒはミッシ。メタル、プラセオジム、テルヒウ
ムおよびネオジムからなる群から選ばれる一種以」二の
軽希土ａ元素、Ｘは杓１２〜４０、ｙは約４〜１Ｏ１Ｚ
は約３〜８を示す）に近似する化学組成を有する永久磁
石合金である。Ｒはプラセオ＝ ７− ジムおよびネオジムから選ばれるのが好ましい。
本発明の合金はコバルトが合金の磁石特性に影響を及ぼ
す量以下のコバルトを添加してその硬質磁石特性および
温度特性をすぐれた状態に保つものと信じられる。コバ
ルトは硬質磁石特性を良好に保つために４〜１０原子パ
ーセントの範囲で使用される。例えば、４原子パーセン
ト以下という非常に少量の量のコバルトでもキューリ一
温度を実質的に上昇すると思われる。しかし４〜１０原
子パーセントであるのが好ましい。
す量以下のコバルトを添加してその硬質磁石特性および
温度特性をすぐれた状態に保つものと信じられる。コバ
ルトは硬質磁石特性を良好に保つために４〜１０原子パ
ーセントの範囲で使用される。例えば、４原子パーセン
ト以下という非常に少量の量のコバルトでもキューリ一
温度を実質的に上昇すると思われる。しかし４〜１０原
子パーセントであるのが好ましい。
本発明の永久磁石は約５〜４０キロエルステツド（ＫＯ
ｅ）以上の固有保磁場、すなわちＨ１約ｉ ３〜１１メガガウス−エルステッド（ＭＧＯｅ）のエネ
ルギー積（Ｂ Ｉ−１） および４００°Ｃ以上のキａ
ｘ ユーリ一温度を有することがてきる。テルビウムとその
他の軽希土類元素、例えばプラセオジムを含有する本発
明の例では４０ＫＯｅ以上の非常に高い１４ を有する
ことができる。
ｅ）以上の固有保磁場、すなわちＨ１約ｉ ３〜１１メガガウス−エルステッド（ＭＧＯｅ）のエネ
ルギー積（Ｂ Ｉ−１） および４００°Ｃ以上のキａ
ｘ ユーリ一温度を有することがてきる。テルビウムとその
他の軽希土類元素、例えばプラセオジムを含有する本発
明の例では４０ＫＯｅ以上の非常に高い１４ を有する
ことができる。
ｉ
８−
固有保磁場Ｈは、「可逆場１、すなわち一度磁ｉ
化された物質を脱磁するのに必要な場の強さを示す。Ｈ
はループが１１、すなわち磁界強度軸と交ｉ 叉する点［Ｍ（磁化量）がゼロである点１で磁界強度に
対する磁化のヒステリシスループ上で測定することがで
きる。フラックス密度Ｂは磁弄強度Ｈプラス４π倍され
た磁化量Ｍに等しい。エネルギー積ＢＨは磁石を測定す
るヒステリシスループａｘ の磁界強度とフラックス密度との最大積の絶対値である
。Ｂ−値が高度であることはその物質が高磁性フラック
ス密度を生じ得ることを示す。また、Ｈ−値が高度であ
ることば脱磁が困難な物質でｉ あることを示す。したかって、高度のＢ１−１ 、ｍａ
× すなわちエネルギー積を有するループは非常に強力な磁
石であることを示す。本発明の合金は所定のｘＸｙおよ
びＺを有するすべての組成物について良好な硬質磁石特
性を有するものである。
はループが１１、すなわち磁界強度軸と交ｉ 叉する点［Ｍ（磁化量）がゼロである点１で磁界強度に
対する磁化のヒステリシスループ上で測定することがで
きる。フラックス密度Ｂは磁弄強度Ｈプラス４π倍され
た磁化量Ｍに等しい。エネルギー積ＢＨは磁石を測定す
るヒステリシスループａｘ の磁界強度とフラックス密度との最大積の絶対値である
。Ｂ−値が高度であることはその物質が高磁性フラック
ス密度を生じ得ることを示す。また、Ｈ−値が高度であ
ることば脱磁が困難な物質でｉ あることを示す。したかって、高度のＢ１−１ 、ｍａ
× すなわちエネルギー積を有するループは非常に強力な磁
石であることを示す。本発明の合金は所定のｘＸｙおよ
びＺを有するすべての組成物について良好な硬質磁石特
性を有するものである。
本発明の永久磁石は元素を溶融するのに十分な温度で成
分元素をアーク溶融し、このアーク溶融段階で生じた製
品を急冷し、次いで例えば、真空または不活性ガスオー
ブン中などの非酸化雰囲気下で約５５０〜８００℃の温
度で少なくとも一度この製品を熱処理することによって
製造できる。
分元素をアーク溶融し、このアーク溶融段階で生じた製
品を急冷し、次いで例えば、真空または不活性ガスオー
ブン中などの非酸化雰囲気下で約５５０〜８００℃の温
度で少なくとも一度この製品を熱処理することによって
製造できる。
本発明の永久磁石は合金の成分をなす（例えば、軽希土
類元素、鉄、コバルト、はう素およびシリコン）を元素
状またはコングロメラート状でアーク溶融することによ
って製造できる。このアークは電気的に誘導される。約
１５０アンペアの電流によって生じる。アーク溶融は元
素を大気圧下、アルゴン雰囲気中で溶融するのに十分な
時間（約１５〜２０秒）続けられる。
類元素、鉄、コバルト、はう素およびシリコン）を元素
状またはコングロメラート状でアーク溶融することによ
って製造できる。このアークは電気的に誘導される。約
１５０アンペアの電流によって生じる。アーク溶融は元
素を大気圧下、アルゴン雰囲気中で溶融するのに十分な
時間（約１５〜２０秒）続けられる。
その後、このサンプル石英ルツボ中で真空下でシールさ
れるが、さらに均質化されてもよい。均質化は約９５０
〜１０５０℃の加熱炉中で約２〜５時間なされる。均質
化はまた付加的なアーク溶融をすることによってアーク
溶融工程中に達成されてもよい。
れるが、さらに均質化されてもよい。均質化は約９５０
〜１０５０℃の加熱炉中で約２〜５時間なされる。均質
化はまた付加的なアーク溶融をすることによってアーク
溶融工程中に達成されてもよい。
アーク溶融および均質化の後、合金は通常の方法に従っ
て急冷される。急冷は可能な限り合金の構造を非結晶状
態に保つようにされる。急冷法の一手段はメルトスピニ
ング法である。
て急冷される。急冷は可能な限り合金の構造を非結晶状
態に保つようにされる。急冷法の一手段はメルトスピニ
ング法である。
メルトスピナーは約５０００ｒｐｍの割合で自転するベ
リリウム−銅ホイールを有するものであってもよい。製
品を含む石英ルツボはホイールの回転方向に向けられ、
ホイール表面から約２ｍｍ−１ｃｍの位置に約０．５〜
］ 、 Ｏｍｍの直径をもったオリフィスを有する。ル
ツボには約１５ｐｓｉのアルゴン圧かかかっている。製
品はこのオリフィスからホイールに流出し、ホイールに
接触して急冷される。この段階の→ノーンプルはリボン
状合金てあって、その後真空または不活性ガスオープン
て約５５０〜８００℃合ｄ１杓１５〜９０分の少なくと
も一度の熱処理がされる。より高温度で短時間の熱処理
がされてもよい。
リリウム−銅ホイールを有するものであってもよい。製
品を含む石英ルツボはホイールの回転方向に向けられ、
ホイール表面から約２ｍｍ−１ｃｍの位置に約０．５〜
］ 、 Ｏｍｍの直径をもったオリフィスを有する。ル
ツボには約１５ｐｓｉのアルゴン圧かかかっている。製
品はこのオリフィスからホイールに流出し、ホイールに
接触して急冷される。この段階の→ノーンプルはリボン
状合金てあって、その後真空または不活性ガスオープン
て約５５０〜８００℃合ｄ１杓１５〜９０分の少なくと
も一度の熱処理がされる。より高温度で短時間の熱処理
がされてもよい。
その他の愚冷法として、スプラットクーリング法がある
。この方法では、溶融合金を銅ピストンのヘッドに置き
、別のピストンがこの最初のビス−１１− トンに急速に落下してきて飛び散った急冷物質を収集す
るものである。
。この方法では、溶融合金を銅ピストンのヘッドに置き
、別のピストンがこの最初のビス−１１− トンに急速に落下してきて飛び散った急冷物質を収集す
るものである。
熱処理が４００℃以上のキューリ一温度をもって高度に
異方性となった相を生ずる。これらの合金のキューリ一
温度はコバルトを含まない類似の合金のものより少なく
とも約１００℃以上高いものとなる。
異方性となった相を生ずる。これらの合金のキューリ一
温度はコバルトを含まない類似の合金のものより少なく
とも約１００℃以上高いものとなる。
次に本発明の合金の製造例を示すが、本発明の実施例は
これに限られるものではない。
これに限られるものではない。
実施例１
プラセオジム０．９４ｇ、鉄０．５６ｇ。
Ｆｅ Ｃｏ Ｂ Ｓｉ からなる組成を有す６７ １８
１４ す るアライドメトグラス０．７５ｇをアーク炉中アルゴン
雰囲気下でこれらを溶融するに十分な温度をかけ１気圧
で１５〜２０秒を溶融した。製品２．２’５ｇがこのア
ーク溶融によって産出した。これを４．５回再溶融し、
その製品をアーク溶融工程で均質化した。次いて５００
０ｒｐｍ（表面速度約４７ｍ／５ｅｅ）メルトスピニン
グした非結晶フレーク状＝ １２ − の製品１１．６ｍｇを５５０℃３０分と６５００ＣＩ時
間の二度にわたって熱処理した。この結果得られた製品
はＰｒ Ｆｅ Ｃｏ ５ｉ ２６．８ ６２．３ ６ ０．３ からなる組成を有するものであった。この熱処理物のキ
ューリ一温度は約４２０〜４５０℃で、Ｈは約５ＫＯｅ
、Ｂ１−１ は約３．７Ｍｇ０ｅてあｃｉ ｍａｘ った。
１４ す るアライドメトグラス０．７５ｇをアーク炉中アルゴン
雰囲気下でこれらを溶融するに十分な温度をかけ１気圧
で１５〜２０秒を溶融した。製品２．２’５ｇがこのア
ーク溶融によって産出した。これを４．５回再溶融し、
その製品をアーク溶融工程で均質化した。次いて５００
０ｒｐｍ（表面速度約４７ｍ／５ｅｅ）メルトスピニン
グした非結晶フレーク状＝ １２ − の製品１１．６ｍｇを５５０℃３０分と６５００ＣＩ時
間の二度にわたって熱処理した。この結果得られた製品
はＰｒ Ｆｅ Ｃｏ ５ｉ ２６．８ ６２．３ ６ ０．３ からなる組成を有するものであった。この熱処理物のキ
ューリ一温度は約４２０〜４５０℃で、Ｈは約５ＫＯｅ
、Ｂ１−１ は約３．７Ｍｇ０ｅてあｃｉ ｍａｘ った。
実施例２
プラセオジム０．２７ｇ、テルビウム０．３ｇおよび鉄
０．４３ｇを一緒にアーク炉中で溶融し、均質化して合
金を製造した。この物質０．７１ｇをノックグラス０．
３６ｇとともに溶融し、アーク溶融および均質化して い組成を有する合金を製造した。アーク溶融し、均質化
した製品を次いでメルトスピニングし、非結晶フレーク
を製造した。このフレークをアルゴン雰囲気下で５５０
℃３０分熱処理した熱処理物は約４０ＫＯｅの算出）（
，３，２ＫＧのＢｒおよｃｉ ′ び２．５ＭＧＯｅのＢＩ−１を有するものであった
。
０．４３ｇを一緒にアーク炉中で溶融し、均質化して合
金を製造した。この物質０．７１ｇをノックグラス０．
３６ｇとともに溶融し、アーク溶融および均質化して い組成を有する合金を製造した。アーク溶融し、均質化
した製品を次いでメルトスピニングし、非結晶フレーク
を製造した。このフレークをアルゴン雰囲気下で５５０
℃３０分熱処理した熱処理物は約４０ＫＯｅの算出）（
，３，２ＫＧのＢｒおよｃｉ ′ び２．５ＭＧＯｅのＢＩ−１を有するものであった
。
ｍａｘ
実施例３
ネオジム約０ 、３ ｇ、はう素０．０５ｇ、シリコン
０．０１ｇ、鉄０．５ｇおよびコバルト０．２ｇを約１
気圧のアーク中で１５〜２０秒間アーク溶融した。
０．０１ｇ、鉄０．５ｇおよびコバルト０．２ｇを約１
気圧のアーク中で１５〜２０秒間アーク溶融した。
その製品を約１０００℃で杓３〜５時間均質化し、得ら
れた均質化物をスピニングして非結晶フレークとした。
れた均質化物をスピニングして非結晶フレークとした。
非結晶フレークはアルゴン雰囲気下で７００℃約３０分
間熱処理される。この製品は４００℃以上のキューリ一
温度を有し、■１ 約５〜１ ２０ＫＯｅおよびＢＨ杓３〜１１ＭＧＯｅてあｍａｘ った。
間熱処理される。この製品は４００℃以上のキューリ一
温度を有し、■１ 約５〜１ ２０ＫＯｅおよびＢＨ杓３〜１１ＭＧＯｅてあｍａｘ った。
特許出願人 コルモーゲン テクノロシイズコーポレイ
ション 代 理 人 新 実 健 部 外１名
ション 代 理 人 新 実 健 部 外１名
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）一種以上の軽希土類元素、鉄およびほう素並びに
約４〜１０原子パーセントのコバルトを含有することを
特徴上する永久磁石合金。 （２）Ｆｅ ＲＣｏ （ＢＳｉ） １００−ｘ−ｙ−ｚ ｘ’ ｙ ｚ （但し、Ｒはミツシュメタル、プラセオジム、ネオジム
およびテルビウムからなる群から選ばれる一種以上の軽
希土類元素であり、ＸＸｙおよび２は原子パーセントで
表わされ、Ｘは約１２〜４０、ｙは約４−１０．２は約
３〜８である）に近似する化学組成を有することを特徴
とする永久磁石合金。 （３）Ｒがプラセオジムである特許請求の範囲第（２）
項記載の永久磁石合金。 （４）Ｒがネオジムである特許請求の範囲第（２）項記
載の永久磁石合金。 （５）Ｒがプラセオジムとテルビウムである特許請求の
範囲第（２）項記載の永久磁石合金。 （６）ｙが６である特許請求の範囲第（２）項記載の永
久磁石合金。 （７）ｘが約１５〜３０である特許請求の範囲第（２）
項記載の永久磁石合金。 （８）ｚが５である特許請求の範囲第（２）項記載の永
久磁石合金。 （９）ミツシュメタル、プラセオジム、ネオジムおよび
テルビウムからなる群から選ばれる一種以上の希土類元
素、鉄、はう素、シリコンおよび約４〜１０の原子パー
セントのコバルトを含有する合金であって、約５〜７０
キロエルステツドの固有保磁基、約３〜１１メガガウス
エルステツドのエネルギー積および４００℃以上のキュ
ーリ一温度を有することを特徴とする永久磁石合金。 Ｇ（１） Ｒがネオジムであり、Ｘが２０〜３０、ｙが
４〜８．２が約５である特許請求の範囲第（２）項記載
の永久磁石合金。 （１１）化学組成か に近似する永久磁石合金。 （１カ 化学組成が ３−
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US56947084A | 1984-01-09 | 1984-01-09 | |
| US569470 | 1984-01-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60145357A true JPS60145357A (ja) | 1985-07-31 |
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