JPS61104050A - 高強度鉄系焼結合金 - Google Patents
高強度鉄系焼結合金Info
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- JPS61104050A JPS61104050A JP22658984A JP22658984A JPS61104050A JP S61104050 A JPS61104050 A JP S61104050A JP 22658984 A JP22658984 A JP 22658984A JP 22658984 A JP22658984 A JP 22658984A JP S61104050 A JPS61104050 A JP S61104050A
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- liquid phase
- sintered
- alloy
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、低融点母合金粉末音用い友高強度鉄系焼結合
金に関するものである。
金に関するものである。
一般に焼結合金の高強度化は、高密度化、合金化などの
手法により検討されており、高密度化を目的とした原料
鉄粉の改善、2段プレス−2段焼結(2press−2
5inter )などの製造プロセスの改善、あるいは
Cu 、Ni 、Or 、Mo等の強化元素の添刀口混
合による強化および熱処理による強化等が検討されてい
る。特に1.Cu、Ni 、Mo。
手法により検討されており、高密度化を目的とした原料
鉄粉の改善、2段プレス−2段焼結(2press−2
5inter )などの製造プロセスの改善、あるいは
Cu 、Ni 、Or 、Mo等の強化元素の添刀口混
合による強化および熱処理による強化等が検討されてい
る。特に1.Cu、Ni 、Mo。
Cr等の強化元素を添加する方法については、従来から
の単体金属の混合法に代り、あらかじめ強化元素を他の
金属と合金化したプレアロイ(予合金)粉末が登場し、
その優れ九焼入性を活かし、熱処理を併用して焼結合金
の高強度化をはかつているものtある。
の単体金属の混合法に代り、あらかじめ強化元素を他の
金属と合金化したプレアロイ(予合金)粉末が登場し、
その優れ九焼入性を活かし、熱処理を併用して焼結合金
の高強度化をはかつているものtある。
しかして、原料鉄粉を改善する方法ではさほどの強度向
上は期待できず、また2段プレス−2段焼結する方法で
は製造コストの大巾な上昇が避けられない。Cr 、N
i 、Mo等をプレアロイ化した低合金粉を使用する方
法では、圧縮性が悪く、ま71CCr 、Mn等を含む
粉末では焼結時の酸化が問題となることから、焼結雰囲
気の精密管理が必要となる等、諸々の問題点を有してお
り、更に得られる焼結合金の強度面でも十分とはい゛え
ない。このように、従来の方法で′は種々の問題点を有
することから、やっかいな製造工種を必要とせず、安価
でしかも容易に製造できる高強度鉄系焼結合金が従来よ
り要望さルていた。
上は期待できず、また2段プレス−2段焼結する方法で
は製造コストの大巾な上昇が避けられない。Cr 、N
i 、Mo等をプレアロイ化した低合金粉を使用する方
法では、圧縮性が悪く、ま71CCr 、Mn等を含む
粉末では焼結時の酸化が問題となることから、焼結雰囲
気の精密管理が必要となる等、諸々の問題点を有してお
り、更に得られる焼結合金の強度面でも十分とはい゛え
ない。このように、従来の方法で′は種々の問題点を有
することから、やっかいな製造工種を必要とせず、安価
でしかも容易に製造できる高強度鉄系焼結合金が従来よ
り要望さルていた。
本発明は、上記従来の要望に応えるためのものであり、
焼結過程中に液相を生ずる母合金粉末を粉末冶金用鉄系
粉末に添加して、液相焼結することにより、高密度化な
らびに合金元素の拡散促進金はかり、熱処理を必要とせ
ずに強度の向上をはかった焼結合金を提供するものであ
る。
焼結過程中に液相を生ずる母合金粉末を粉末冶金用鉄系
粉末に添加して、液相焼結することにより、高密度化な
らびに合金元素の拡散促進金はかり、熱処理を必要とせ
ずに強度の向上をはかった焼結合金を提供するものであ
る。
すなわち、本発明の高強度鉄系焼結合金は、粉末冶金用
鉄系粉末に対して、重量比(以下同じ)でタングステン
(W)2〜30チ、炭素(C)2°〜6チおよび残部が
不可避の不純物と鉄(Fe)からなるか、更にクロム(
Cr)、マンガン(Mn)、 ゛モリブデy(M
o)、 ニッケル(Ni)、ホウ素(B)。
鉄系粉末に対して、重量比(以下同じ)でタングステン
(W)2〜30チ、炭素(C)2°〜6チおよび残部が
不可避の不純物と鉄(Fe)からなるか、更にクロム(
Cr)、マンガン(Mn)、 ゛モリブデy(M
o)、 ニッケル(Ni)、ホウ素(B)。
コバルト(Co)、リン(P)、ゲイ素(8i)、 チ
タン(Ti)、パナジクム(V)、ジルコニウム(Zr
)からなる群から選ばルる元素1種以上を合計で2チ以
下含む組成からな9.1080°〜1200℃の間で液
相または液相+固相状態になる母合金粉末0.5〜8チ
と黒鉛粉末1.5tl)以下とを加えた混合粉末を圧粉
成形し、母合金粉末の液相が生成す ′る条件下で焼
結したことを特徴とする。
タン(Ti)、パナジクム(V)、ジルコニウム(Zr
)からなる群から選ばルる元素1種以上を合計で2チ以
下含む組成からな9.1080°〜1200℃の間で液
相または液相+固相状態になる母合金粉末0.5〜8チ
と黒鉛粉末1.5tl)以下とを加えた混合粉末を圧粉
成形し、母合金粉末の液相が生成す ′る条件下で焼
結したことを特徴とする。
本発明において基材である粉末冶金用鉄系粉末、として
は、粉末冶金用鉄粉のほか通常鉄系焼結合金の製造にお
いて加えられる添刀口元素を含む粉末冶金用のものが使
用できる。これらは純鉄粉と他の添ノ用元素金員粉末と
の混合物(ブレンド籾米)であってもよく、ま九添加元
素を含む合金粉末、例、tは低合金鋼粉末であってもよ
い。添加元素としては、耐摩耗性、耐焼付性などを目的
として通常鉄系焼結合金に加えられるものが使用でき、
例えq Cu 、N i 、Moなどがあげらnる。
は、粉末冶金用鉄粉のほか通常鉄系焼結合金の製造にお
いて加えられる添刀口元素を含む粉末冶金用のものが使
用できる。これらは純鉄粉と他の添ノ用元素金員粉末と
の混合物(ブレンド籾米)であってもよく、ま九添加元
素を含む合金粉末、例、tは低合金鋼粉末であってもよ
い。添加元素としては、耐摩耗性、耐焼付性などを目的
として通常鉄系焼結合金に加えられるものが使用でき、
例えq Cu 、N i 、Moなどがあげらnる。
本発明において使用する母合金粉末は、焼結を活性化し
、低温度の焼結を可K、かつ高強展を得るために用いら
れる。
、低温度の焼結を可K、かつ高強展を得るために用いら
れる。
母合金のWは母合金が1080〜1200℃の間で液相
まtは(液相+面相)状態になるように用いられ、また
焼結時マトリックス金属中に拡散して焼結合金の強要を
向上する作用をなす。W量は2チ以下では母合金の焼結
時の液相化が少なく、強度の向上がみられず、また3o
チ以下では焼結時の液相化が少なく有効に作用しないこ
Cは液相r低温で発生させる目的でノJOえられるf’
、 2 ts以下および6チ以上では1200℃以下で
の液相発生が少なくなるので、2〜6φとしt0母合金
に場合により加えらkるCr、八in、f〜4o。
まtは(液相+面相)状態になるように用いられ、また
焼結時マトリックス金属中に拡散して焼結合金の強要を
向上する作用をなす。W量は2チ以下では母合金の焼結
時の液相化が少なく、強度の向上がみられず、また3o
チ以下では焼結時の液相化が少なく有効に作用しないこ
Cは液相r低温で発生させる目的でノJOえられるf’
、 2 ts以下および6チ以上では1200℃以下で
の液相発生が少なくなるので、2〜6φとしt0母合金
に場合により加えらkるCr、八in、f〜4o。
Ni 、B、Co、Cu、P、8i 、Ti 、V、Z
r +7)各元素は、拡散促進を目的として用いられる
。こtLらは、母合金が1080°〜1200℃の間で
液相またr!:液相+(支)相状態になるように選択使
用さ几、2係以下添加さCる。2チを超えると液相発生
気の減少、液相発生温度を上昇さぜるなどの現象を起す
可能性があるため小町である。
r +7)各元素は、拡散促進を目的として用いられる
。こtLらは、母合金が1080°〜1200℃の間で
液相またr!:液相+(支)相状態になるように選択使
用さ几、2係以下添加さCる。2チを超えると液相発生
気の減少、液相発生温度を上昇さぜるなどの現象を起す
可能性があるため小町である。
鉄系粉末に対する母付金粉末の社は、0.5%未満では
液相量が少なく、得られる焼結合金の強度向上効果が小
さく、1 fc 8’ %を超えると圧縮性に悪影響を
及ぼすほか、除7JIJのF”J 7Cは1彦度の向上
が認めらnないため0.5〜8%とした。12、本発明
による鉄系焼結合金は耐摩耗性も良好であることから、
耐摩材として用いるときには、母合金は8チ以上添加す
ることができる。
液相量が少なく、得られる焼結合金の強度向上効果が小
さく、1 fc 8’ %を超えると圧縮性に悪影響を
及ぼすほか、除7JIJのF”J 7Cは1彦度の向上
が認めらnないため0.5〜8%とした。12、本発明
による鉄系焼結合金は耐摩耗性も良好であることから、
耐摩材として用いるときには、母合金は8チ以上添加す
ることができる。
本発明において黒鉛粉末は、マl−IJックス強化を目
的として添加される。添加量が1.5チ以上では靭性を
低下させ好ましくないことから1、5俤以下とした。
的として添加される。添加量が1.5チ以上では靭性を
低下させ好ましくないことから1、5俤以下とした。
本発明において、ペース粉である鉄系粉末と母合金粉末
、黒鉛粉末とからなる混合粉末は、常法にしたがいステ
アリン酸亜鉛などの潤滑剤を加えたのち混粉し、圧粉成
形して焼結される。
、黒鉛粉末とからなる混合粉末は、常法にしたがいステ
アリン酸亜鉛などの潤滑剤を加えたのち混粉し、圧粉成
形して焼結される。
以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
の例に限定されるもので社ない。
の例に限定されるもので社ない。
実施例1
市販純鉄粉(還元粉ニー80 メツシュ)と、Fe−
1596W −3,5% C母合金粉末(−200メツ
シユ)1%、市販の黒鉛粉末0.6チおよび潤滑剤とし
てのステアリン酸亜鉛粉末0.8チとを用意し、これら
を同時KV型混合機により混合したのち、混合粉末をJ
8PM引張試験片成形用金種に充填し、圧粉成形して、
密度6.8f/adの成形体を得た。
1596W −3,5% C母合金粉末(−200メツ
シユ)1%、市販の黒鉛粉末0.6チおよび潤滑剤とし
てのステアリン酸亜鉛粉末0.8チとを用意し、これら
を同時KV型混合機により混合したのち、混合粉末をJ
8PM引張試験片成形用金種に充填し、圧粉成形して、
密度6.8f/adの成形体を得た。
得られた粉末成形体を水素雰囲気(露点−30℃)中で
、1150℃×30分の条件にて焼結しtのち、20℃
/分の速度で冷却して試験片&1を作成した。焼結体密
度6.91 t/ctd 0実施例2 実施例1と同一材料を用い、母合金粉末を4チ添加した
以外は実施例1と同様に行な′って、試験片&2を作成
した。焼結体密度6.93 ?/ad 0実施例3 実施例1と同一材料を用い、母合金粉末を7悌添加した
以外は実施しIJ 1と同様に行なって試験片&3を作
成した。焼結体密度6.94 f/ctd 。
、1150℃×30分の条件にて焼結しtのち、20℃
/分の速度で冷却して試験片&1を作成した。焼結体密
度6.91 t/ctd 0実施例2 実施例1と同一材料を用い、母合金粉末を4チ添加した
以外は実施例1と同様に行な′って、試験片&2を作成
した。焼結体密度6.93 ?/ad 0実施例3 実施例1と同一材料を用い、母合金粉末を7悌添加した
以外は実施しIJ 1と同様に行なって試験片&3を作
成した。焼結体密度6.94 f/ctd 。
実施例4
母合金粉末としテF e−101W−3,8%C−0,
3%8i合金粉末を3チ添加しtほかは、実施例1と同
一材料を用い、同様な方法で試験片煮4を作成した。焼
結体密[6,90f/cd。
3%8i合金粉末を3チ添加しtほかは、実施例1と同
一材料を用い、同様な方法で試験片煮4を作成した。焼
結体密[6,90f/cd。
実施例51
実施例1と基本的に同じ方法で、試験片A5を作成した
。但しこの場合、母合金粉末としてF e −25チW
−45チC合金粉末5チを用い、更に電解、銅粉2%を
追加混合した。得られた焼結体の密度は 6.90f/
ctAであった。
。但しこの場合、母合金粉末としてF e −25チW
−45チC合金粉末5チを用い、更に電解、銅粉2%を
追加混合した。得られた焼結体の密度は 6.90f/
ctAであった。
実施例6
市販の低合金鋼(8AE 4100相当)粉末(−80
メツシユ)に、Fe−2,04W−4,091iC母合
金粉末(−200メツシュ)2チ、黒鉛粉末o、 s
1とステアリン酸亜鉛0.8sを加えた粉末をV型混合
機にて混合したのち、密度7.Ot /cjの引張試験
片成形体を圧粉成形した。
メツシユ)に、Fe−2,04W−4,091iC母合
金粉末(−200メツシュ)2チ、黒鉛粉末o、 s
1とステアリン酸亜鉛0.8sを加えた粉末をV型混合
機にて混合したのち、密度7.Ot /cjの引張試験
片成形体を圧粉成形した。
得られた粉末成形体を水素雰囲気(41点−30℃)中
、1150℃×30分の焼結を行なったのち、20℃/
分の速度で冷却して試験片&6を作成した。
、1150℃×30分の焼結を行なったのち、20℃/
分の速度で冷却して試験片&6を作成した。
焼結体密度 7.12 f/crd。
実施例7
母合金粉末トシテ、Fe−201W−1,O4Mo−4
0合金粉末を2%使用する以外は、実施例6と同一材料
を用い、同一の方法を実施して、試験片扁7を作成した
。焼結体密度、7.13 f/1−td0比較例1 実施例1で用いたのと同じ市販の純鉄粉(還元粉)に黒
鉛粉末0.6憾とステアリン酸亜鉛068憾を添加混合
したのち、 形体(密度6.8t/c1d)、を圧粉成形した。得ら
′れ九粉末成形体を実施例1と同−焼結条FIFvcで
焼結して、比較試験片&1を作成した゛。焼結体゛密度
6.81t/−0 比較例2 市販の純鉄粉(還元粉)に、黒鉛粉末0.6チ、市販の
フェロタンゲス誉ン、粉(FWI : i”e−781
W’−0,3チC1−200”メツシュ)2チとステア
リン酸亜鉛068憾を豐゛加混合したのち、密度6.8
t/adの引張試験片成形体を圧粉成形しt6得られた
粉末成形体を実施fit tと同じ6実績条件・(て焼
結して、比較試験片A2を作成した。
0合金粉末を2%使用する以外は、実施例6と同一材料
を用い、同一の方法を実施して、試験片扁7を作成した
。焼結体密度、7.13 f/1−td0比較例1 実施例1で用いたのと同じ市販の純鉄粉(還元粉)に黒
鉛粉末0.6憾とステアリン酸亜鉛068憾を添加混合
したのち、 形体(密度6.8t/c1d)、を圧粉成形した。得ら
′れ九粉末成形体を実施例1と同−焼結条FIFvcで
焼結して、比較試験片&1を作成した゛。焼結体゛密度
6.81t/−0 比較例2 市販の純鉄粉(還元粉)に、黒鉛粉末0.6チ、市販の
フェロタンゲス誉ン、粉(FWI : i”e−781
W’−0,3チC1−200”メツシュ)2チとステア
リン酸亜鉛068憾を豐゛加混合したのち、密度6.8
t/adの引張試験片成形体を圧粉成形しt6得られた
粉末成形体を実施fit tと同じ6実績条件・(て焼
結して、比較試験片A2を作成した。
焼結体密度 6.80 f/−0
比較例3
黒鉛孕宋0.5チメステアリ7rlR亜鉛0,8チとを
岳加し、V型混合機にて混粉したのち、密度7.0 f
/crdの引張試験片成形体を圧粉成形した。
岳加し、V型混合機にて混粉したのち、密度7.0 f
/crdの引張試験片成形体を圧粉成形した。
切らf′L′ft粉末成形体を、水素雰囲気(g点−3
0℃)中で1200℃×30分の焼結を行ない、20℃
/分の冷却速度で冷却して比較試験片A3を作成した。
0℃)中で1200℃×30分の焼結を行ない、20℃
/分の冷却速度で冷却して比較試験片A3を作成した。
焼結体密度 7.03 f/cal。
上記実施例1〜6および比較例1〜3を下表にまとめて
記す。
記す。
上記各実施例および比較例によって作成し九試検片およ
び比較試験片を用いて、本発明の母合金粉未使用による
効果を確認するため、引張試験を実施した。引張試験は
、オートグラフ試験機により常温にて引張速度2■/分
の条件で行なった。結果を図に示す。
び比較試験片を用いて、本発明の母合金粉未使用による
効果を確認するため、引張試験を実施した。引張試験は
、オートグラフ試験機により常温にて引張速度2■/分
の条件で行なった。結果を図に示す。
実施例1〜3は、ペースとして純鉄粉を用い、これに母
合金粉末を11417%の割合でそれぞれ加えた亀ので
あるが、図かられかるように冷加量の増加にしたがって
引張強さは強くなっている。また、これらは比較例1の
母合金粉末を添加しないものく比べて、いずれも3割以
上強度が向上している。
合金粉末を11417%の割合でそれぞれ加えた亀ので
あるが、図かられかるように冷加量の増加にしたがって
引張強さは強くなっている。また、これらは比較例1の
母合金粉末を添加しないものく比べて、いずれも3割以
上強度が向上している。
実施例6はベースとして8AE410G相当の低合金鋼
粉末を用い九ものであるが、上記と同様に同じ低合金鋼
粉末を用い母合金粉末を添加しない比較例3のものと比
べたとき、3割以上の強度の向上が認められ、上記実施
例1〜3と比較例1との対比とともに、本発明の母合金
粉末の県加結米が明らかに認められる。
粉末を用い九ものであるが、上記と同様に同じ低合金鋼
粉末を用い母合金粉末を添加しない比較例3のものと比
べたとき、3割以上の強度の向上が認められ、上記実施
例1〜3と比較例1との対比とともに、本発明の母合金
粉末の県加結米が明らかに認められる。
実施例6は1150℃で焼結しているのに対し、比較例
3では1200℃と50℃富い温度で焼結し九にもかか
わらず強度が低い。本発明の母合金粉末を使用すること
により低い温度で高強度のものが得られることがわかる
。また、実施例6は、本発明が純鉄粉よりも合金銅粉に
より効果があることを示している。
3では1200℃と50℃富い温度で焼結し九にもかか
わらず強度が低い。本発明の母合金粉末を使用すること
により低い温度で高強度のものが得られることがわかる
。また、実施例6は、本発明が純鉄粉よりも合金銅粉に
より効果があることを示している。
一比較例2は本発明の母合金粉末の代りにJIi9−F
Wi相当の合金粉末を用いた例であるが、この場合Wの
拡散はvlとんど認められず、強きわめて有効であるこ
とがわかる。
Wi相当の合金粉末を用いた例であるが、この場合Wの
拡散はvlとんど認められず、強きわめて有効であるこ
とがわかる。
実施例4は母合金を形成する主成分に’e、W、Cに更
に拡散促進剤として8iを含ませ庭ものであるが、この
ような母合金を使用した場合もWのマ) IJラックス
の拡散は良好であり、強度は実施例1〜3と同様に向上
している。
に拡散促進剤として8iを含ませ庭ものであるが、この
ような母合金を使用した場合もWのマ) IJラックス
の拡散は良好であり、強度は実施例1〜3と同様に向上
している。
なお、実施例4は母合金中のwlもまた母合金の添加も
実施例2よりも若干少ないが、強度は実施例2よりもや
や大きい。
実施例2よりも若干少ないが、強度は実施例2よりもや
や大きい。
実施例5は、Fe−Cuベースに母合金粉末を添加した
ものであるが、実施例1〜4と同様に強度は向上してお
り、ペース粉末としての鉄系粉末がブレンド粉末でも本
発明が適用できることを示している。
ものであるが、実施例1〜4と同様に強度は向上してお
り、ペース粉末としての鉄系粉末がブレンド粉末でも本
発明が適用できることを示している。
以上説明したように、本発明は粉末冶金用鉄系粉末に、
特定の組成を有するFe−W−Cを主成分とする母合金
粉末を添加して焼結することにより、焼結を活性化し、
低温度の焼結条件で、高密度でかつ高強度の鉄系焼結合
金が得られる。
特定の組成を有するFe−W−Cを主成分とする母合金
粉末を添加して焼結することにより、焼結を活性化し、
低温度の焼結条件で、高密度でかつ高強度の鉄系焼結合
金が得られる。
口は、各実施例および比較例で得られた焼結合金の引張
強さを示すグラフである。
強さを示すグラフである。
Claims (2)
- (1)粉末冶金用鉄系粉末に対して、重量比でW2〜3
0%、C2〜6%および残部が不可避の不純物とFeと
からなり、1080°〜1200℃の間で液相または液
相+固相状態になる母合金粉末を重量比で0.5〜8%
と黒鉛粉末1.5%以下とを添加してなる混合粉末を圧
粉成形し、母合金粉末の液相が生成する条件下で焼結し
たことを特徴とする高強度鉄系焼結合金。 - (2)粉末冶金用鉄系粉末に対して、重量比でW2〜3
0%、C2〜6%およびCr、Mn、Mo、Ni、B、
Co、Cu、P、Si、Ti、V、Zrからなる群から
選ばれる元素1種以上を合計で2%以下含みかつ残部が
不可避の不純物とFeからなり、1080°〜1200
℃の間で液相または液相+固相状態になる母合金粉末を
重量比で0.5〜8%と黒鉛粉末1.5%以下とを添加
してなる混合粉末を圧粉成形し、母合金粉末の液相が生
成する条件下で焼結したことを特徴とする高強度鉄系焼
結合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22658984A JPS61104050A (ja) | 1984-10-27 | 1984-10-27 | 高強度鉄系焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22658984A JPS61104050A (ja) | 1984-10-27 | 1984-10-27 | 高強度鉄系焼結合金 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61104050A true JPS61104050A (ja) | 1986-05-22 |
Family
ID=16847544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22658984A Pending JPS61104050A (ja) | 1984-10-27 | 1984-10-27 | 高強度鉄系焼結合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61104050A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01142002A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-02 | Kawasaki Steel Corp | 粉末冶金用アトマイズ予合金鋼粉 |
-
1984
- 1984-10-27 JP JP22658984A patent/JPS61104050A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01142002A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-02 | Kawasaki Steel Corp | 粉末冶金用アトマイズ予合金鋼粉 |
JPH0689365B2 (ja) * | 1987-11-27 | 1994-11-09 | 川崎製鉄株式会社 | 粉末冶金用アトマイズ予合金鋼粉 |
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