JPS6077948A - 耐粒界割れ性のすぐれたＣｕ系形状記憶合金 - Google Patents
耐粒界割れ性のすぐれたＣｕ系形状記憶合金Info
- Publication number
- JPS6077948A JPS6077948A JP18472583A JP18472583A JPS6077948A JP S6077948 A JPS6077948 A JP S6077948A JP 18472583 A JP18472583 A JP 18472583A JP 18472583 A JP18472583 A JP 18472583A JP S6077948 A JPS6077948 A JP S6077948A
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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、すぐれた形状記憶特性を有し、特に耐粒界
割れ性のすぐれたＣｕ系形状記憶合金に関するものであ
る。
割れ性のすぐれたＣｕ系形状記憶合金に関するものであ
る。
一般に、形状記憶合金における形状記憶効果は、高温の
β相から低温の熱弾性型マルテンサイト相への相変化に
起因するものであり、これには温度変化によって一方向
（非可逆的）に、あるいは可逆的に形状が変化する現象
があり、前者の一方向現象を利用した適用分野としては
、例えばコネクターやカッ、プリングなどの接合部品が
ちシ、また後者の可逆的現象を利用した適用分野には、
窓開閉器、感熱作動スプリンクラ−２感熱作動安全スイ
ッチ、およびヒートエンジンなどの熱駆動装置がある。
β相から低温の熱弾性型マルテンサイト相への相変化に
起因するものであり、これには温度変化によって一方向
（非可逆的）に、あるいは可逆的に形状が変化する現象
があり、前者の一方向現象を利用した適用分野としては
、例えばコネクターやカッ、プリングなどの接合部品が
ちシ、また後者の可逆的現象を利用した適用分野には、
窓開閉器、感熱作動スプリンクラ−２感熱作動安全スイ
ッチ、およびヒートエンジンなどの熱駆動装置がある。
さらに、形状記憶合金には、数ｑｂ〜１０数係の歪を加
えても応力を除去すると元に戻る超弾性効果があること
から、メガネフレームや真空シール用バッキングなどと
しても用いられ、さらに、また防振効果ももつことから
、歯車などの防振防音を必要とされる各種機械部品の製
造にも用いられている。
えても応力を除去すると元に戻る超弾性効果があること
から、メガネフレームや真空シール用バッキングなどと
しても用いられ、さらに、また防振効果ももつことから
、歯車などの防振防音を必要とされる各種機械部品の製
造にも用いられている。
従来、形状記憶合金には多数のものがあり、実用に供さ
れているが、中でもＺｎ：１０〜３５％。
れているが、中でもＺｎ：１０〜３５％。
Δｅ、１〜１２％ｅ含有し、残りがＣｕと不可避不純物
からなる組成（以上重量％、以下係は重量係を示す）を
有するＣｕ系形状記憶合金は、すぐれた形状記憶特性を
もつことから、注目されている合金の１つである。
からなる組成（以上重量％、以下係は重量係を示す）を
有するＣｕ系形状記憶合金は、すぐれた形状記憶特性を
もつことから、注目されている合金の１つである。
しかし、このように上記の従来Ｃｕ系形状記憶合金は、
すぐれた形状記憶特性をもつものの、変位を拘束したり
、負荷をかけたりして内部応力を発生させた場合、比較
的低い内部応力で粒界割れを起すものであった。
すぐれた形状記憶特性をもつものの、変位を拘束したり
、負荷をかけたりして内部応力を発生させた場合、比較
的低い内部応力で粒界割れを起すものであった。
そこで、本発明者等は、」二連のような観点から、上記
の従来Ｃｕ系形状記憶合金に着目し、この合金のもつす
ぐれた形状記憶特性を損なうことなく、これにすぐれた
耐粒界割れ性’（ｒ （＝Ｊ与すべく研究を行なった結
果、 （ａｌ 従来Ｃｕ系形状記憶合金が比較的低い内部応力
で粒界割れを起すのは結晶粒界に原因があるものと解さ
れるとと。すなわち、第１図に焼入後の従来Ｃｕ系形状
記憶合金（Ｚｎ： ２０．８ Ｌｌ）、 Ｍ： ６．０
係含有）の顕微鏡による組織写真（５０倍）を・示した
が、図示されるように従来Ｃｕ系形状記憶合金において
は結晶粒界が直線的（平面的）であり、したがって粒界
に応力が集中し易く、かつ割れの起点が生じると比較的
容易に成長し、伝搬するようになることに原因するもの
と考えられること。
の従来Ｃｕ系形状記憶合金に着目し、この合金のもつす
ぐれた形状記憶特性を損なうことなく、これにすぐれた
耐粒界割れ性’（ｒ （＝Ｊ与すべく研究を行なった結
果、 （ａｌ 従来Ｃｕ系形状記憶合金が比較的低い内部応力
で粒界割れを起すのは結晶粒界に原因があるものと解さ
れるとと。すなわち、第１図に焼入後の従来Ｃｕ系形状
記憶合金（Ｚｎ： ２０．８ Ｌｌ）、 Ｍ： ６．０
係含有）の顕微鏡による組織写真（５０倍）を・示した
が、図示されるように従来Ｃｕ系形状記憶合金において
は結晶粒界が直線的（平面的）であり、したがって粒界
に応力が集中し易く、かつ割れの起点が生じると比較的
容易に成長し、伝搬するようになることに原因するもの
と考えられること。
（ｂ）一方、上記の従来Ｃｕ系形状記憶合金に合金成分
としてＦｅｉ含有させると、第２図に同じく焼入後の合
金（Ｚｎ： ２０．９ ％、 Ｍ： ５．９ ％、 Ｆ
ｅ ：０４８係含有）の顕微鏡による組織写真（５０倍
）で示されるように、結晶粒界が複雑に屈曲したものと
なり、このような状態では、応力が集中し難く、寸だ割
れの起点が生じても成長および伝搬がしにくいことから
、粒界割れが生じ難くなるばかりでなく、形状記憶特性
に何らの悪影響を及ぼさないこと。
としてＦｅｉ含有させると、第２図に同じく焼入後の合
金（Ｚｎ： ２０．９ ％、 Ｍ： ５．９ ％、 Ｆ
ｅ ：０４８係含有）の顕微鏡による組織写真（５０倍
）で示されるように、結晶粒界が複雑に屈曲したものと
なり、このような状態では、応力が集中し難く、寸だ割
れの起点が生じても成長および伝搬がしにくいことから
、粒界割れが生じ難くなるばかりでなく、形状記憶特性
に何らの悪影響を及ぼさないこと。
（Ｃ） さらに、合金成分として、Ｂ、 Ｚｒ、 Ｔｉ
、 Ｓｉ。
、 Ｓｉ。
およびＰのうちの１種捷たけ２種以上を含有させると、
Ｆｅ成分との共存において、耐粒界割れ性が一段と改善
されるようになること。
Ｆｅ成分との共存において、耐粒界割れ性が一段と改善
されるようになること。
以Ｊ：（ａ）〜（Ｃ１に示される知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、 Ｚｎ： １５−３５ ％。
て、 Ｚｎ： １５−３５ ％。
へｅ、３２〜１０係。
Ｆｅ： ０．０１−１ ％。
を含有し、さらに必要に応じて、
Ｂ：０．００１〜００８％。
Ｚｒ：０．００１〜０２係。
Ｔｉ：０．００１〜０．４５ 係。
ｉ９ｉ：０．００１〜０５ 係。
Ｐ：０．００１〜０２ 係。
のうちの１種またけ２種以」−を含イ１し、残りがＣｕ
と不可避不純物からなる組成を有する、耐粒界割れ性お
よび形状記憶特性にすぐ）ｔだＣｕ系形状記憶合金に特
徴を有するものである。
と不可避不純物からなる組成を有する、耐粒界割れ性お
よび形状記憶特性にすぐ）ｔだＣｕ系形状記憶合金に特
徴を有するものである。
つぎに、この発明のＣｕ系形状記憶合金において、成分
組成を上記の通りに限定した理由を説明する。
組成を上記の通りに限定した理由を説明する。
（ａ） ＺｎおよびＡｇ
ＺｎおよびＡ６成分は形状記憶効果全発現させるだめの
成分であり、したがってその含イ、 情がそれぞれＺｎ
： １５ ％未満およびＡ６ ： ３．２％未満では
所望の形状記憶効果を確保することができず、さらにＭ
成分には、変態温度全調整し、かつ高温での脱亜鉛を防
止するばかりでな（、Ｆ’ｅ成分による耐粒界割れ性の
改善作用を十分に発揮せしめる作用があるが、その含有
量が３２ ％未満では、形状記憶効果を付与するに際し
て施されるβ化処理温度が８５０℃を越えて高くなるの
で、脱亜鉛現象も起き易くなり、さらにＦｅ成分の含有
量に関係なく、所望の耐粒界割れ性を得ることができな
くなり、一方その含有量がそノｔぞれＺｎ：３５％およ
びＭ：１ＯｔＩ）ヲ越えると脆化傾向が現われるように
なることから、その含有量を、それぞれＺｎ：１５〜３
５づ、Ｍ：３．２〜１０係と定めた。
成分であり、したがってその含イ、 情がそれぞれＺｎ
： １５ ％未満およびＡ６ ： ３．２％未満では
所望の形状記憶効果を確保することができず、さらにＭ
成分には、変態温度全調整し、かつ高温での脱亜鉛を防
止するばかりでな（、Ｆ’ｅ成分による耐粒界割れ性の
改善作用を十分に発揮せしめる作用があるが、その含有
量が３２ ％未満では、形状記憶効果を付与するに際し
て施されるβ化処理温度が８５０℃を越えて高くなるの
で、脱亜鉛現象も起き易くなり、さらにＦｅ成分の含有
量に関係なく、所望の耐粒界割れ性を得ることができな
くなり、一方その含有量がそノｔぞれＺｎ：３５％およ
びＭ：１ＯｔＩ）ヲ越えると脆化傾向が現われるように
なることから、その含有量を、それぞれＺｎ：１５〜３
５づ、Ｍ：３．２〜１０係と定めた。
（ｂｌ Ｆｅ
Ｆｅ成分には、特しこＭ： ３．２％以上の含有におい
て、結晶粒界の形状を複雑化し、もって耐粒界割れ性を
著しく向上させる作用があるが、その含有量が０．０１
％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方１％
全越えて含有させると、形状記憶例与のための熱処理条
件がわずかに変化しても、特性が著しく変ずヒするよう
になって均質な特性をもった製品全量産するのが困難に
なるばかりでなく、ヒステリ／スが大きくなって可逆的
使用の場合に問題となることから、その含有量を０．０
１〜１係、望甘しくけ０１〜０６％と定めた。
て、結晶粒界の形状を複雑化し、もって耐粒界割れ性を
著しく向上させる作用があるが、その含有量が０．０１
％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方１％
全越えて含有させると、形状記憶例与のための熱処理条
件がわずかに変化しても、特性が著しく変ずヒするよう
になって均質な特性をもった製品全量産するのが困難に
なるばかりでなく、ヒステリ／スが大きくなって可逆的
使用の場合に問題となることから、その含有量を０．０
１〜１係、望甘しくけ０１〜０６％と定めた。
（ｃ） Ｂ、 Ｚｒ、 Ｔｉ、 Ｓｉ、およびＰこれら
の成分には、Ｆｅ成分との共存において、さらに一段と
耐粒界割れ性を向」ニさせる作用があるので、特にすぐ
れた耐粒界割れ性が要求される場合に必要に応じて含有
されるが、その含有量が、それぞれ０００１飴未満では
所望の制粒界割れ性向上効果が得られず、一方、その含
有量が、それぞれＢ：０．０８％、 Ｚｒ： ０．２％
、 Ｔｉ： ０．４５％、５ｉ０５係、およびｐ：０．
２％を越えると、Ｆｅ成分の場合と同様に均質な特性を
もった製品を量産することが困難になるばかりでなく、
ヒステリノスも大きくなり過きることがら、その含有ｍ
ｋ、それぞれＢ：０．００１〜０．０８％、Ｚｒ：０
．００１〜０．２係、 Ｔｊ、： ０．００１〜０．４
５係、Ｓｉ：０．００１〜０５係、およびＰ：０．００
１〜０．２係と定めた。
の成分には、Ｆｅ成分との共存において、さらに一段と
耐粒界割れ性を向」ニさせる作用があるので、特にすぐ
れた耐粒界割れ性が要求される場合に必要に応じて含有
されるが、その含有量が、それぞれ０００１飴未満では
所望の制粒界割れ性向上効果が得られず、一方、その含
有量が、それぞれＢ：０．０８％、 Ｚｒ： ０．２％
、 Ｔｉ： ０．４５％、５ｉ０５係、およびｐ：０．
２％を越えると、Ｆｅ成分の場合と同様に均質な特性を
もった製品を量産することが困難になるばかりでなく、
ヒステリノスも大きくなり過きることがら、その含有ｍ
ｋ、それぞれＢ：０．００１〜０．０８％、Ｚｒ：０
．００１〜０．２係、 Ｔｊ、： ０．００１〜０．４
５係、Ｓｉ：０．００１〜０５係、およびＰ：０．００
１〜０．２係と定めた。
つぎに、この発明のＣｕ系形状記憶合金を実施例により
具体的に説明する。
具体的に説明する。
実施例
高周波誘導加熱炉を用い、それぞれ第１表に示される成
分組成をもったＣｕ合金溶湯を調製し、インゴットに鋳
造した後、通常の条件で熱間鍛造および熱間圧延を施し
て幅：５ｍｍＸ厚さ、１謳の板月に加工踵引続いて５８
０〜８５０℃の範囲１月の所定温度に１時間保持の条件
でβ化処理を行なった後水冷することによって本発明Ｃ
ｕ合金１〜２４および従来Ｃｕ合金の板月をそれぞれ製
造した。
分組成をもったＣｕ合金溶湯を調製し、インゴットに鋳
造した後、通常の条件で熱間鍛造および熱間圧延を施し
て幅：５ｍｍＸ厚さ、１謳の板月に加工踵引続いて５８
０〜８５０℃の範囲１月の所定温度に１時間保持の条件
でβ化処理を行なった後水冷することによって本発明Ｃ
ｕ合金１〜２４および従来Ｃｕ合金の板月をそれぞれ製
造した。
ついで、この結果得られた本発明Ｃｕ合金１〜２４およ
び従来Ｃｕ合金の板材について、第３図に斜視図で示さ
れる形状を有し、かつ曲率半径Ｒがそれぞれ５０ ｍｍ
、２５１１１１ｎ＋ ２０ ｉｍ＋ および１６ｍｍの
４種類の変形拘束治具ＴＩ ＋ Ｔ２を用い、これらの
冶具Ｔｌ＋１２間に前記の板片の試片Ｓを、マルテンザ
イト相組織とした状態で、それぞれ図示されるようには
さんで変形さぜ、この状態で、Ｍｓ点＋４０’Ｃの温度
に加熱して内部応力を発生させた後、１ｈ点−２０℃の
温度に冷却を１サイクルとし、この熱サイクルを１０回
繰り返し行ない、試験後、実体顕微鏡により粒界割れの
有無を観察することによって耐粒界割れ性全評価した。
び従来Ｃｕ合金の板材について、第３図に斜視図で示さ
れる形状を有し、かつ曲率半径Ｒがそれぞれ５０ ｍｍ
、２５１１１１ｎ＋ ２０ ｉｍ＋ および１６ｍｍの
４種類の変形拘束治具ＴＩ ＋ Ｔ２を用い、これらの
冶具Ｔｌ＋１２間に前記の板片の試片Ｓを、マルテンザ
イト相組織とした状態で、それぞれ図示されるようには
さんで変形さぜ、この状態で、Ｍｓ点＋４０’Ｃの温度
に加熱して内部応力を発生させた後、１ｈ点−２０℃の
温度に冷却を１サイクルとし、この熱サイクルを１０回
繰り返し行ない、試験後、実体顕微鏡により粒界割れの
有無を観察することによって耐粒界割れ性全評価した。
この結果を第１表に示した。なお、第１表には、粒界割
れのない場合を○印で、また粒界割れの発生があった場
また、形状記憶効果を評価する目的で、上記本発明Ｃｕ
合金１〜２４および従来Ｃυ金合金ヒステリシスをそれ
ぞれめ、第１表に示した。
れのない場合を○印で、また粒界割れの発生があった場
また、形状記憶効果を評価する目的で、上記本発明Ｃｕ
合金１〜２４および従来Ｃυ金合金ヒステリシスをそれ
ぞれめ、第１表に示した。
なお、ヒステリメスの算出は、上記の板材試片を加熱炉
内で所定温度に加熱した後冷却し、この加熱冷却中に変
化する電気抵抗を連続的に測定して、第４図に示される
ヒステリシス曲線を作成し、このヒステリシス曲線より
、加熱時におけるマルテンザイト相からβ相へ変化する
際の電気抵抗の最大値（Ａ＋）および最小値（Ａ２）、
並びに冷却時におけるβ相からマルデンサイト相へ変化
する際の電気抵抗の最大値（Ｍ＋）および最小値（Ｍ２
）をめ、（Ａｚ −Ａ＋ ） ／ ２に相当する温度を
Ａ点（℃）とし、かつ（Ｍ２− Ｍｔ ） ／ ２に相
当する温度ｉＭ点（℃）とし、（Ａ−Ｍ）’ｔもってヒ
ステリシスとした。
内で所定温度に加熱した後冷却し、この加熱冷却中に変
化する電気抵抗を連続的に測定して、第４図に示される
ヒステリシス曲線を作成し、このヒステリシス曲線より
、加熱時におけるマルテンザイト相からβ相へ変化する
際の電気抵抗の最大値（Ａ＋）および最小値（Ａ２）、
並びに冷却時におけるβ相からマルデンサイト相へ変化
する際の電気抵抗の最大値（Ｍ＋）および最小値（Ｍ２
）をめ、（Ａｚ −Ａ＋ ） ／ ２に相当する温度を
Ａ点（℃）とし、かつ（Ｍ２− Ｍｔ ） ／ ２に相
当する温度ｉＭ点（℃）とし、（Ａ−Ｍ）’ｔもってヒ
ステリシスとした。
第１表に示される結果から、本発明Ｃｕ合金１〜２４は
、いずれも従来Ｃｕ合金に比して一段とすぐれた耐粒界
側Ｊｔ性を示し、かつ従来ｃｕ金合金同等のヒステリシ
スを有し、すぐれた形状記憶特性をもつことが明らかで
ある。
、いずれも従来Ｃｕ合金に比して一段とすぐれた耐粒界
側Ｊｔ性を示し、かつ従来ｃｕ金合金同等のヒステリシ
スを有し、すぐれた形状記憶特性をもつことが明らかで
ある。
上述のように、この発明のＣｕ系形状記憶合金は、すぐ
れた形状記憶特性を保持した状態で、すぐれた耐粒界割
れ性を有するのである。
れた形状記憶特性を保持した状態で、すぐれた耐粒界割
れ性を有するのである。
第１図は従来Ｃｕ系形状記憶合金の顕微鏡による組織写
真、第２図はこの発明のＣｕ系形状記憶合金の顕微鏡に
よる組織写真、第３図は而」粒界割れ性を評価する試験
で用いた変形拘束治具の使用状態を示す斜視図、第４図
はヒステリシス曲線を示す図である。図面において、 ＴＩ ｒ Ｔ２・・・変形拘束治具、 Ｓ・・・板（オ
試片。 出願人 三菱金属株式会社 代理人 富 １） 和 夫 ダｔ１名 第１図 勉２図 ｖ３図 ″″Ｔ′２ 兼４〜 井４ 度 （’Ｃ）
真、第２図はこの発明のＣｕ系形状記憶合金の顕微鏡に
よる組織写真、第３図は而」粒界割れ性を評価する試験
で用いた変形拘束治具の使用状態を示す斜視図、第４図
はヒステリシス曲線を示す図である。図面において、 ＴＩ ｒ Ｔ２・・・変形拘束治具、 Ｓ・・・板（オ
試片。 出願人 三菱金属株式会社 代理人 富 １） 和 夫 ダｔ１名 第１図 勉２図 ｖ３図 ″″Ｔ′２ 兼４〜 井４ 度 （’Ｃ）
Claims (2)
- （１） Ｚｎ： １５〜３５係。 ｕ：３．２〜１０％’。 Ｆｅ：０．０１〜１％。 を含有し、残りがＣｉｕと不可避不純物からなる組成（
以上重量幅）含有することを特徴とする耐粒界割れ性の
すぐれたＣｕ系形状記憶合金。 - （２） Ｚｎ： １５−３５％。 Ｍ：３．２〜１０ 係。 Ｆｅ ： ０．０ １ −１ ％ 。 を含有し、さらに、 Ｂｏｏ、００１〜０．０８多。 Ｚｒ ： Ｏ，ＯＯ１−０，２％ 。 Ｔｉ：０．００１〜０．４５チ。 Ｓｉ：０．００１〜０．５ ％。 Ｐ：０．００１〜０．２ ％。 のうちの１種または２種以上を含有し、残りがＣｕと不
可避不純物からなる組成（以上重量％）を有することを
特徴とする耐粒界割れ性のすぐれたＣｕ系形状記憶合金
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18472583A JPS6077948A (ja) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | 耐粒界割れ性のすぐれたＣｕ系形状記憶合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18472583A JPS6077948A (ja) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | 耐粒界割れ性のすぐれたＣｕ系形状記憶合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6077948A true JPS6077948A (ja) | 1985-05-02 |
| JPS626735B2 JPS626735B2 (ja) | 1987-02-13 |
Family
ID=16158271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18472583A Granted JPS6077948A (ja) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | 耐粒界割れ性のすぐれたＣｕ系形状記憶合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6077948A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61101732A (ja) * | 1984-10-23 | 1986-05-20 | Shimizu Constr Co Ltd | クリ−ンル−ム |
| US4750953A (en) * | 1983-12-26 | 1988-06-14 | Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Copper-base shape-memory alloys |
| JPS6473035A (en) * | 1987-09-14 | 1989-03-17 | Yoshida Kogyo Kk | Cu shape memory alloy |
| CN113930693A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-01-14 | 哈尔滨工程大学 | 一种Fe-Mn-Al-Ni-Cu超弹性合金及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58171542A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-08 | Dowa Mining Co Ltd | 形状記憶合金 |
| JPS59145744A (ja) * | 1983-02-08 | 1984-08-21 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ系形状記憶合金 |
| JPS6045696A (ja) * | 1983-08-22 | 1985-03-12 | 日本ゼオン株式会社 | 紙塗被組成物 |
-
1983
- 1983-10-03 JP JP18472583A patent/JPS6077948A/ja active Granted
Patent Citations (3)
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| JPS58171542A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-08 | Dowa Mining Co Ltd | 形状記憶合金 |
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| CN113930693A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-01-14 | 哈尔滨工程大学 | 一种Fe-Mn-Al-Ni-Cu超弹性合金及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS626735B2 (ja) | 1987-02-13 |
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