JPS6330973B2 - - Google Patents
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- JPS6330973B2 JPS6330973B2 JP58184439A JP18443983A JPS6330973B2 JP S6330973 B2 JPS6330973 B2 JP S6330973B2 JP 58184439 A JP58184439 A JP 58184439A JP 18443983 A JP18443983 A JP 18443983A JP S6330973 B2 JPS6330973 B2 JP S6330973B2
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- JP
- Japan
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- burner
- steel strip
- heating
- combustion gas
- flame
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
- C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
- C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
- C21D9/561—Continuous furnaces for strip or wire with a controlled atmosphere or vacuum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/34—Methods of heating
- C21D1/52—Methods of heating with flames
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は鋼帯の直火方式による還元加熱法に関
する。
する。
薄鋼板(鋼帯)の連続焼鈍設備、連続亜鉛メツ
キ設備等において、直火方式で完全無酸化状態で
鋼板を加熱出来れば、後工程が簡略化される。即
ち、均熱炉(ラジアント チユーブ炉)の還元性
雰囲気ガスが不要となり、更に炉内ロールのピツ
クアツプの問題も生じない。又、センジミユア方
式の連続亜鉛メツキ設備で使用されている強還元
炉も必要なく、連続焼鈍設備等においては入側ク
リーニング設備が不要となる。
キ設備等において、直火方式で完全無酸化状態で
鋼板を加熱出来れば、後工程が簡略化される。即
ち、均熱炉(ラジアント チユーブ炉)の還元性
雰囲気ガスが不要となり、更に炉内ロールのピツ
クアツプの問題も生じない。又、センジミユア方
式の連続亜鉛メツキ設備で使用されている強還元
炉も必要なく、連続焼鈍設備等においては入側ク
リーニング設備が不要となる。
これに対応するためには、一般的には、化学平
衡論から FeO+CO→Fe+CO2 FeO+H2→Fe+H2O なる反応が進むような燃焼生成ガス組成としなけ
ればならないことが知られている。この場合、空
気比は、燃料種類により若干異るが、いずれにせ
よ0.5以下である。従つて、燃料の大半は熱分解
はするものの未燃の状態であり、火炎温度は理論
火炎温度(空気比1.0での断熱火炎温度)と比べ
てはるかに小さい。そのため鋼板の加熱速度は著
しく小さくなる。
衡論から FeO+CO→Fe+CO2 FeO+H2→Fe+H2O なる反応が進むような燃焼生成ガス組成としなけ
ればならないことが知られている。この場合、空
気比は、燃料種類により若干異るが、いずれにせ
よ0.5以下である。従つて、燃料の大半は熱分解
はするものの未燃の状態であり、火炎温度は理論
火炎温度(空気比1.0での断熱火炎温度)と比べ
てはるかに小さい。そのため鋼板の加熱速度は著
しく小さくなる。
鋼板をラジアント チユーブ炉等の間接加熱に
よらず、直火方式で加熱する長所は、高温燃焼ガ
スによる急速加熱が出来るところにある。従つて
上記のような、空気比を0.5以下で燃焼する方式
では、直火加熱の長所を生かすことが出来ない。
よらず、直火方式で加熱する長所は、高温燃焼ガ
スによる急速加熱が出来るところにある。従つて
上記のような、空気比を0.5以下で燃焼する方式
では、直火加熱の長所を生かすことが出来ない。
直火加熱による還元加熱を可能とするために、
先に米国Selas社が開発した連続亜鉛メツキ用の
直火炉がある。この方式では同社のラジアントカ
ツプバーナを用い、燃焼排ガス組成中の未燃分
(CO+H2)濃度を4〜6%とし、第1図の炉ガ
ス温度と鋼帯温度の関係を示すグラフの還元領域
の範囲内に炉温を制御することにより、鋼帯を還
元状態で加熱可能としている。然し、この方式は
平衡論ではその還元加熱の機構は説明づけられ
ず、理論的な裏付けはなされていない。
先に米国Selas社が開発した連続亜鉛メツキ用の
直火炉がある。この方式では同社のラジアントカ
ツプバーナを用い、燃焼排ガス組成中の未燃分
(CO+H2)濃度を4〜6%とし、第1図の炉ガ
ス温度と鋼帯温度の関係を示すグラフの還元領域
の範囲内に炉温を制御することにより、鋼帯を還
元状態で加熱可能としている。然し、この方式は
平衡論ではその還元加熱の機構は説明づけられ
ず、理論的な裏付けはなされていない。
Selas社では、米国特許第3320085号において、
燃焼条件を (1) Selas社のラジアントカツプバーナーを使用
する、 (2) 燃焼排ガス中のCO+H2を3〜6%とする、 (3) 第1図の還元領域となる炉温とする、 として急速加熱を行えば、還元加熱が出来ると
しているが、本発明者は上記条件を満足しても還
元加熱が不可能な場合があることを実験により確
認した。即ち、上記条件だけでは還元加熱を規定
することは出来ない。これはバーナ火炎の還元加
熱を可能とする領域が不明であることによるもの
である。
燃焼条件を (1) Selas社のラジアントカツプバーナーを使用
する、 (2) 燃焼排ガス中のCO+H2を3〜6%とする、 (3) 第1図の還元領域となる炉温とする、 として急速加熱を行えば、還元加熱が出来ると
しているが、本発明者は上記条件を満足しても還
元加熱が不可能な場合があることを実験により確
認した。即ち、上記条件だけでは還元加熱を規定
することは出来ない。これはバーナ火炎の還元加
熱を可能とする領域が不明であることによるもの
である。
本発明は上記従来の直火加熱方式の有する欠点
を補い、還元加熱を確実に行わせることの出来る
鋼帯の直火還元加熱法を提供することを目的とす
る。
を補い、還元加熱を確実に行わせることの出来る
鋼帯の直火還元加熱法を提供することを目的とす
る。
本発明の鋼帯の直火還元加熱法は、未燃酸素を
含まず且つ反応途中の中間イオンが存在する非平
衡状態にある燃焼ガスを、熱処理すべき鋼帯に当
てるために、バーナを用い空気比を1.0以下とし
て、前記鋼帯とバーナ間の距離をバーナ径の0.5
〜4倍に調整して加熱することを特徴とするもの
である。以下実施例に基いてその詳細を説明す
る。
含まず且つ反応途中の中間イオンが存在する非平
衡状態にある燃焼ガスを、熱処理すべき鋼帯に当
てるために、バーナを用い空気比を1.0以下とし
て、前記鋼帯とバーナ間の距離をバーナ径の0.5
〜4倍に調整して加熱することを特徴とするもの
である。以下実施例に基いてその詳細を説明す
る。
まず、本発明者が行つた基礎実験について述べ
る。
る。
本発明者は、第2図に示すような直流電圧印加
プローブを用いて、予混合方式のラジアントカツ
プバーナについて、バーナ燃焼ガス中のイオン強
度を測定することにより、その火炎特性を検討し
た。第2図において、1はバーナ、2は火炎、3
は2線式プローブ、4は直流電圧電源、5は電流
計である。バーナの定格燃焼量で且空気比0.9で
燃焼した場合のバーナ中心軸上のO2濃度と、直
流電圧印加プローブに流れる電流値の測定結果を
第3図に示す。図の電流値の大小はバーナ燃焼ガ
ス中のイオン量の大小を示す。
プローブを用いて、予混合方式のラジアントカツ
プバーナについて、バーナ燃焼ガス中のイオン強
度を測定することにより、その火炎特性を検討し
た。第2図において、1はバーナ、2は火炎、3
は2線式プローブ、4は直流電圧電源、5は電流
計である。バーナの定格燃焼量で且空気比0.9で
燃焼した場合のバーナ中心軸上のO2濃度と、直
流電圧印加プローブに流れる電流値の測定結果を
第3図に示す。図の電流値の大小はバーナ燃焼ガ
ス中のイオン量の大小を示す。
第3図における()の、O2が検出される領
域で鋼板(鋼帯)を加熱した場合、鋼板表面は急
速に酸化される。()の領域はO2は無いが中間
イオン、ラジカル等の活性基が存在する領域(以
下これを非平衡領域又は還元加熱領域と呼ぶ)で
あり、この領域で約600Åの厚さの酸化膜を有す
る鋼板を加熱した結果、板温700℃で酸化膜厚20
Å程度にまで還元することが出来た。これによ
り、この領域が還元加熱を可能とする領域である
ことが確められた。()の領域は、中間イオン
等が検出されない領域であり、ほぼ平衡組成に近
いガスとなつていると考えられ、酸化還元機構が
平衡論で説明づけられる領域である。この領域で
は、短時間急速加熱を行うことにより、弱い酸化
程度の状態で鋼板を加熱出来るが、加熱が長時間
になると厚い酸化膜を生成する。
域で鋼板(鋼帯)を加熱した場合、鋼板表面は急
速に酸化される。()の領域はO2は無いが中間
イオン、ラジカル等の活性基が存在する領域(以
下これを非平衡領域又は還元加熱領域と呼ぶ)で
あり、この領域で約600Åの厚さの酸化膜を有す
る鋼板を加熱した結果、板温700℃で酸化膜厚20
Å程度にまで還元することが出来た。これによ
り、この領域が還元加熱を可能とする領域である
ことが確められた。()の領域は、中間イオン
等が検出されない領域であり、ほぼ平衡組成に近
いガスとなつていると考えられ、酸化還元機構が
平衡論で説明づけられる領域である。この領域で
は、短時間急速加熱を行うことにより、弱い酸化
程度の状態で鋼板を加熱出来るが、加熱が長時間
になると厚い酸化膜を生成する。
空気比が1.0を超える場合には遊離酸素が存在
するために、火炎中のどの領域で鋼板を加熱して
も酸化される。
するために、火炎中のどの領域で鋼板を加熱して
も酸化される。
空気比が1.0以下であれば、バーナ燃焼ガスは
バーナ中心軸方向に上記の3領域に分割され、
()の領域で鋼板を還元状態で加熱することが
可能である。(本発明においては空気比はすべて
1.0以下である)空気比(言いかえると燃焼ガス
中の未燃分濃度)及び火炎温度が還元力(例えば
単位時間当りの還元量)の大小を支配するが、最
も基本的には、火炎のどの領域で鋼板を加熱する
かが重要であり、実際上では、非平衡領域が鋼板
に当るようにバーナと鋼板の間の距離を調整する
ことが還元加熱のための重要な因子となる。
バーナ中心軸方向に上記の3領域に分割され、
()の領域で鋼板を還元状態で加熱することが
可能である。(本発明においては空気比はすべて
1.0以下である)空気比(言いかえると燃焼ガス
中の未燃分濃度)及び火炎温度が還元力(例えば
単位時間当りの還元量)の大小を支配するが、最
も基本的には、火炎のどの領域で鋼板を加熱する
かが重要であり、実際上では、非平衡領域が鋼板
に当るようにバーナと鋼板の間の距離を調整する
ことが還元加熱のための重要な因子となる。
上記の如く、本発明はバーナ燃焼ガスの、中間
イオンの存在する非平衡状態にある領域(還元加
熱領域)を鋼帯に当てるようにバーナと鋼帯間の
距離を調整して還元加熱を行うものであるが、そ
の適当な距離は、次に述べるようにバーナの種類
によつて差があるので、それに応じた調整を行
う。
イオンの存在する非平衡状態にある領域(還元加
熱領域)を鋼帯に当てるようにバーナと鋼帯間の
距離を調整して還元加熱を行うものであるが、そ
の適当な距離は、次に述べるようにバーナの種類
によつて差があるので、それに応じた調整を行
う。
先に述べたラジアントカツプバーナ型の予混合
バーナを用いて、空気比0.9に設定し、燃焼量を
を定格値の40%〜130%の範囲として燃焼し、バ
ーナからの距離とバーナ中心軸上のO2濃度及び
電流値との関係を実測値によつてグラフ化したも
のが第4図である。第4図において、曲線Aは定
格の130%の場合、Bは100%の場合、Cは40%の
場合を示す。図によつて、燃焼条件によりバーナ
径(バーナタイル内径)の0.5倍〜4倍の領域が
還元加熱領域となり、燃焼条件にかかわらず0.75
倍〜2.5倍の範囲は還元加熱領域となることが知
られる。又、空気比範囲0.7〜1.0では、ほぼ同様
の領域が還元加熱領域となる。
バーナを用いて、空気比0.9に設定し、燃焼量を
を定格値の40%〜130%の範囲として燃焼し、バ
ーナからの距離とバーナ中心軸上のO2濃度及び
電流値との関係を実測値によつてグラフ化したも
のが第4図である。第4図において、曲線Aは定
格の130%の場合、Bは100%の場合、Cは40%の
場合を示す。図によつて、燃焼条件によりバーナ
径(バーナタイル内径)の0.5倍〜4倍の領域が
還元加熱領域となり、燃焼条件にかかわらず0.75
倍〜2.5倍の範囲は還元加熱領域となることが知
られる。又、空気比範囲0.7〜1.0では、ほぼ同様
の領域が還元加熱領域となる。
前述したSelas社の規定する(1)〜(3)の条件だけ
では、実炉において、安定な還元加熱を実施する
ことは出来ない。火炎のいかなる領域が鋼帯に衝
突するかが重要な因子となつている。
では、実炉において、安定な還元加熱を実施する
ことは出来ない。火炎のいかなる領域が鋼帯に衝
突するかが重要な因子となつている。
又、カツプバーナ型でなくとも、トンネル型予
混合バーナ、急速混合タイプの拡散型バーナ、燃
焼室を有する高速ジエツトバーナ等においても、
ほぼバーナ径に対して上記の範囲が還元加熱領域
となることが、本発明者の実験で明かとなつた。
第5図は予混合バーナ(図の曲線X)、急速混合
タイプの拡散型バーナの1型(図のYの点)、高
速ジエツトバーナ(図のZの点)等の還元加熱領
域がほぼ同範囲であることを示す。電流値とバー
ナからの距離との関係のグラフである。
混合バーナ、急速混合タイプの拡散型バーナ、燃
焼室を有する高速ジエツトバーナ等においても、
ほぼバーナ径に対して上記の範囲が還元加熱領域
となることが、本発明者の実験で明かとなつた。
第5図は予混合バーナ(図の曲線X)、急速混合
タイプの拡散型バーナの1型(図のYの点)、高
速ジエツトバーナ(図のZの点)等の還元加熱領
域がほぼ同範囲であることを示す。電流値とバー
ナからの距離との関係のグラフである。
更に、一般的な拡散型のバーナにおいても、バ
ーナ中心ノズルから燃料ガスを吹き出し、その周
囲から空気を吹き出すようなタイプのバーナの場
合、燃焼量、空気吐出流速/ガス吐出流速によつ
て還元加熱領域のバーナからの距離が変化する
が、同一燃焼条件で大気中で燃焼させた際に観察
される目視火炎長を基準とすると、目視火炎長
Lfの0.5〜1.2倍の範囲が還元加熱領域となること
が明かとなつた。第6図はその状態を示す。
ーナ中心ノズルから燃料ガスを吹き出し、その周
囲から空気を吹き出すようなタイプのバーナの場
合、燃焼量、空気吐出流速/ガス吐出流速によつ
て還元加熱領域のバーナからの距離が変化する
が、同一燃焼条件で大気中で燃焼させた際に観察
される目視火炎長を基準とすると、目視火炎長
Lfの0.5〜1.2倍の範囲が還元加熱領域となること
が明かとなつた。第6図はその状態を示す。
次に、内流が空気、外流が燃料ガスの拡散型バ
ーナの場合には、第7図に示すように、前記同様
の基準で、大気中燃焼時の目視火炎長の0.7〜1.5
倍の範囲が還元加熱領域となる。
ーナの場合には、第7図に示すように、前記同様
の基準で、大気中燃焼時の目視火炎長の0.7〜1.5
倍の範囲が還元加熱領域となる。
以上述べたように、本発明の鋼帯の直火還元加
熱法に従つて、バーナと鋼帯の距離を還元加熱の
適正範囲となるように調整(炉設計、操炉等を含
んで)することにより、鋼帯を直火炉出口で無酸
化のままであるように加熱することが可能となつ
た。
熱法に従つて、バーナと鋼帯の距離を還元加熱の
適正範囲となるように調整(炉設計、操炉等を含
んで)することにより、鋼帯を直火炉出口で無酸
化のままであるように加熱することが可能となつ
た。
第1図はSelas社による鋼の酸化−還元領域図、
第2図はバーナ火炎のイオン測定のための直流電
圧印加プローブの略図、第3図は予混合方式ラジ
アントカツプバーナの火炎の特性を示すグラフ、
第4図はラジアントカツプバーナ型の予混合バー
ナの燃焼量を変化させた場合の火炎特性を示すグ
ラフ、第5図は予混合型バーナ、高速ジエツトバ
ーナ等の火炎特性の近似することを示すグラフ、
第6図は内流燃料ガス、外流空気の拡散型バーナ
の火炎特性を示すグラフ、第7図は内流空気、外
流燃料ガスの拡散型バーナの火炎特性を示すグラ
フである。 1……バーナ、2……火炎、3……2線式プロ
ーブ、4……直流電圧電源、5……電流計。
第2図はバーナ火炎のイオン測定のための直流電
圧印加プローブの略図、第3図は予混合方式ラジ
アントカツプバーナの火炎の特性を示すグラフ、
第4図はラジアントカツプバーナ型の予混合バー
ナの燃焼量を変化させた場合の火炎特性を示すグ
ラフ、第5図は予混合型バーナ、高速ジエツトバ
ーナ等の火炎特性の近似することを示すグラフ、
第6図は内流燃料ガス、外流空気の拡散型バーナ
の火炎特性を示すグラフ、第7図は内流空気、外
流燃料ガスの拡散型バーナの火炎特性を示すグラ
フである。 1……バーナ、2……火炎、3……2線式プロ
ーブ、4……直流電圧電源、5……電流計。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 未燃酸素を含まず且つ反応途中の中間イオン
が存在する非平衡状態にある燃焼ガスを、熱処理
すべき鋼帯に当てるために、バーナを用い空気比
を1.0以下として、前記鋼帯とバーナ間の距離を
バーナ径の0.5〜4倍に調整して加熱することを
特徴とする鋼帯の直火還元加熱法。 2 前記非平衡状態にある燃焼ガスを、熱処理す
べき鋼帯に当てるために、内流燃焼ガス、外流空
気の拡散型バーナを用い空気比を1.0以下として、
前記鋼帯とバーナ間の距離をバーナの目視火炎長
の0.5〜1.2倍に調整して加熱することを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の鋼帯の直火還元加
熱法。 3 前記非平衡状態にある燃焼ガスを、熱処理す
べき鋼帯に当てるために、内流空気、外流燃焼ガ
スの拡散型バーナを用い空気比を1.0以下として、
前記鋼帯とバーナ間の距離をバーナの目視火炎長
の0.7〜1.5倍に調整して加熱することを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の鋼帯の直火還元加
熱法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18443983A JPS6077929A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | 鋼帯の直火還元加熱法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18443983A JPS6077929A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | 鋼帯の直火還元加熱法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6077929A JPS6077929A (ja) | 1985-05-02 |
JPS6330973B2 true JPS6330973B2 (ja) | 1988-06-21 |
Family
ID=16153169
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18443983A Granted JPS6077929A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | 鋼帯の直火還元加熱法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6077929A (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6254033A (ja) * | 1985-08-31 | 1987-03-09 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 鋼帯の連続焼鈍設備 |
JPS6254032A (ja) * | 1985-08-31 | 1987-03-09 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 鋼帯の連続焼鈍炉 |
WO1987000555A1 (en) * | 1985-07-18 | 1987-01-29 | Nippon Kokan Kabushiki Kaisha | Continuous strip steel processing line having direct firing furnace |
JPH0313529A (ja) * | 1989-06-08 | 1991-01-22 | Hitachi Ltd | ステンレス鋼の焼鈍方法 |
JPH06933B2 (ja) * | 1989-09-27 | 1994-01-05 | 新日本製鐵株式会社 | 鋼帯の直火還元加熱用バーナー |
JP2867857B2 (ja) * | 1993-10-08 | 1999-03-10 | 住友金属工業株式会社 | 鋼帯の温度調整装置を備えた連続焼鈍炉 |
FR2854233B1 (fr) * | 2003-04-24 | 2005-06-03 | Air Liquide | Procede pour ameliorer les performances d'un four de rechauffage et four mettant en oeuvre ce procede |
JP5083354B2 (ja) * | 2010-03-29 | 2012-11-28 | Jfeスチール株式会社 | 化成処理性に優れた高Si冷延鋼板の製造方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2869846A (en) * | 1955-05-19 | 1959-01-20 | Selas Corp Of America | Strip heating furnace |
US3010844A (en) * | 1961-01-06 | 1961-11-28 | Nat Steel Corp | Galvanizing |
JPS57104632A (en) * | 1980-12-19 | 1982-06-29 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Heater for continuous type heat treatment furnace |
JPS58107425A (ja) * | 1981-12-21 | 1983-06-27 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 鋼帯の無酸化加熱方法及びその装置 |
-
1983
- 1983-10-04 JP JP18443983A patent/JPS6077929A/ja active Granted
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2869846A (en) * | 1955-05-19 | 1959-01-20 | Selas Corp Of America | Strip heating furnace |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6077929A (ja) | 1985-05-02 |
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