JPS6389617A - 冷間加工性の優れた鋼材の製造方法 - Google Patents

冷間加工性の優れた鋼材の製造方法

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JPS6389617A
JPS6389617A JP23379986A JP23379986A JPS6389617A JP S6389617 A JPS6389617 A JP S6389617A JP 23379986 A JP23379986 A JP 23379986A JP 23379986 A JP23379986 A JP 23379986A JP S6389617 A JPS6389617 A JP S6389617A
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point
rolling
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JP23379986A
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Masaaki Katsumata
勝亦 正昭
Yutaka Kanatsuki
金築 裕
Motoo Sato
始夫 佐藤
Yuji Sawada
澤田 裕治
Mitsuru Moritaka
森高 満
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は構造用炭素鋼、低合金鋼などの線材、棒鋼、鋼
板等の鋼材の熱間圧延による製造に係り、特に冷間加工
によって成形されるボルト、ソケット、スクリュー等の
部品の製造用に好適な鋼材の製造方法に関する。 (従来の技術及び解決しようとする問題点)機械構造用
炭素鋼、低合金鋼、軸受鋼、工具鋼などの高炭素鋼では
、冷間での加工に先立ち、延性を付与したり、変形抵抗
の低下を図るために硬度を低下させ、加工性を改善する
ことを目的として、一般に球状化焼鈍し処理が行われて
いる。この球状化焼鈍しの方法としては、従来から、(
1)A1点直下の温度に長時間加熱保持した後、冷却す
る長時間加熱法、(2)A□点とA1点との間の2相域
に適当時間加熱後、徐冷する徐冷法、(3)A0点をは
さんで、その直上と直下の温度に繰返し加熱、冷却する
繰返し加熱冷却法、等々の方法がある。 この球状化焼鈍し処理は、熱間圧延により製造された線
材、棒鋼、鋼板等の鉄鋼製品に対し、別ラインの熱処理
炉で所定の温度まで再加熱して行われる場合が多い、し
かしながら、この熱処理には、通常、十数時間の極めて
長い処理時間を要するため、生産性が低く、熱処理コス
トが高くなり、また、省エネルギーの観点からも、熱処
理時間の短縮化が望まれている。 そこで、そのための改善策としては次のような方法が試
みられている。すなわち、現在、工業的に生産されてい
る条鋼製品圧延材の組織は1通常、フェライト−パーラ
イト組織であり、このような組織の鋼材を冷間加工に適
した球状炭化物組織に変えるためには、前記の長時間熱
処理が必要となっているが、上記のような問題点を解決
するため、特公昭56−37288号に開示されている
ように、熱間圧延後、550”C〜Ms点の温度範囲を
100℃/sac以上の冷却速度で冷却し、上記温度範
囲に1分以上保持する方法や、特公昭55−31165
号に開示されているように、熱間圧延後、550℃〜M
s点の温度範囲に急冷する方法が提案されている。しか
し、熱処理時間を大幅に短縮し得る効果は必ずしも満足
できる域には至っていない。 本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであっ
て、前記の冷間加工時に良好な加工性(延性、硬度)を
有する球状炭化物組織を得るために行われる熱処理時間
を大幅に短縮する、すなわち、従来のトータル熱処理時
間を40%以上の如く大幅に短縮することが可能な組織
を有する熱間圧延鋼材の製造方法を提供することを目的
とするものである。 (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明では、熱間圧延の仕上
げ圧延材の組織調整によって以後の熱処理工程で球状化
しやすい組織を予め得ようとするものであり、具体的に
は、熱間圧延の途中で冷却速度をコントロールし、組織
調整を行った後、特定の圧延加工度及び加工温度にて仕
上げ圧延(温間加工又は2相域加工)を行うことにより
、可能にしたものである。 すなわち1本発明は、各種鋼につき、熱間圧延の途中で
、ベイナイト変態を終了する温度まで冷却して該変態を
終了させた後、急速に昇温し、Ac3点以下の温度域で
10%以上、70%以下の加工を行うことを特徴とする
冷間加工性の優れた鋼材の製造方法を要旨とするもので
ある。 以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。 従来の熱間圧延法では、仕上げ圧延後の圧延材には1通
常オーステナイト状態からの変態によって、以後の熱処
理工程で球状化しにくい層状パーライト組織が生成して
いる。このような圧延材に対して前述の熱処理法を適用
し、この安定な層状パーライト組織から球状化組織を得
るためには、一方法として前記の二相域加熱を行うが、
この場合には、冷却過程を徐冷する必要があり、いずれ
の熱処理法でも熱処理時間を大幅に長くせざるを得ない
。 そこで1本発明では、以後の熱処理工程において球状化
組織の形成が容易となるような前組織を圧延仕上がりで
実現化するものである。すなわち、上記層状パーライト
組織に見られる板状炭化物を熱間圧延工程中の加工(圧
延)によって分断、微細化すればよく、そのためには2
通常、仕上げ圧延後に生じるオーステナイトからのパー
ライト変態を、熱間圧延工程中に鋼材を急速冷却するこ
とによって阻止して板状炭化物の生成を阻止し、分断炭
化物の析出を生じさせると共に終了させ、その後、適当
な加工により1層状に析出した炭化物の分断、微細化を
図るものである。 ベイナイト変態を圧延工程中に起させ終了させるには、
熱間圧延の途中で50℃/see以上の冷却速度(例、
70〜b これにより、ベイナイト組織が得られるので、次いで急
速に(例、100〜200 ’C/win)昇温し、昇
温後、10〜70%の加工度の加工をAc。 点以下の温度域で行なうことにより、層状パーライト組
織に見られる板状炭化物が分断、微細化される。 板状炭化物の分断、微細化のためには少なくとも10%
以上の加工度を必要とし、しかし70%以下の加工度で
足りる。また、このような加工がAc3点以下の如く低
温で行なわれることから、圧延材に加工歪が残留し、こ
の歪エネルギーの存在が以後の熱処理時に炭化物の球状
化を促進する効果がある。 なお、上記加工を行なう温度は、Ac3点以下であるが
、これには2つの態様が可能である。第1には、Ac3
点以下、好ましくは再結晶温度以下の低温で加工(温間
加工)を行なう場合であり、第2にはAc、点以上、A
 c3点以下の2相部度域で加工を行なう場合である。 特に後者の2相部度域で加工を行なう場合には、Ac1
点以上に急速に昇温することにより、変態の終了したベ
イナイト組織に一部逆変態を起こさせ、これにより少量
のγ(オーステナイト)を出現させ、このオーステナイ
トに加工変形を与えることで、以後の冷却中に生じるパ
ーライト変態組織を微細化することができる。 一方、大部分のベイナイト組織は加工によってより一層
炭化物の分断、微細化が図られる。 上記のような熱間加工工程によれば、球状化のための熱
処理後の球状化組織がJISG3539によるh3以上
で、硬さがHv≦180の鋼材を得るための処理時間は
、従来の熱間圧延材の場合の1/3以上に短縮すること
が可能となる0球状化焼鈍しの方法としては、従来と同
様の方法を適用することができるが、特に徐冷による場
合に処理時間短縮化の効果が大きい。 なお、本発明法の対象鋼としては、特に制限されず、炭
素鋼、クロム鋼に限られるものではなく、ボロン鋼やモ
リブデンを含有する鋼についても同様な効果が得られる
ものであり、例えば、5IOC−855C(C:0.1
0〜0.58%)、5CR420〜5CR440,80
M420−3CM44o等が挙げられる。 (実施例) 次に本発明の実施例を示す。 災胤五よ 第1表に示した化学成分(vt%)の機械構造用炭素鋼
845Gを950℃に加熱後、連続熱間圧延によって4
.5〜13mmtに圧延した後、冷却速度70〜80℃
/secで400℃まで冷却し、20sec保持後、引
続き650℃まで加熱速度200”C/winで昇温し
、昇温後、直ちに4mmtに圧延を行い、常温まで空冷
した。 第1図に示すように、最も球状化しにくい層状パーライ
ト組織に見られる板状炭化物は生成せず。 分断された炭化物と共に粒状炭化物組織となっており、
球状化組織の形成が促進され得る組織となっている。な
お、第1図はベイナイト変態後650℃で50%の加工
を行なった圧延材の場合である。 この鋼材を熱処理炉を用いて、740℃に再加熱後、3
0m1n均熱保持し、680℃まで25℃/hrの冷却
速度で徐冷し、以後空冷した(第2図(a)参照)、熱
処理後の組織を第3図、第4図に示す。なお、第3図は
ベイナイト変態後650”Cで25%の加工を行なった
場合、第4図は同様に50%の加工を行なった場合であ
る。また、得られた球状化組織Nαと硬さの値を第2表
に示す、更に、得られた球状化組織嵐及び硬さと圧延加
工度との各々の関係を第5図、第6図に示す。 比較のため、同一材を950’Cに加熱後、連続熱間圧
延により800℃で4 matに仕上げた後、常温まで
空冷した。この鋼材を熱処理炉を用いて740℃に再加
熱後、3hr均熱保持し、680℃まで冷却速度12.
5℃/hrで徐冷し、以後空冷した(第2図(b)参照
)、熱処理後の組織を第7図に示す。 第3図〜第6図と第7図との比較並びに第2表で明らか
なように1本発明法により低温で加工した材料は、通常
の圧延材に比べ、著しく球状化処理に要する時間が短縮
されているにもかかわらず、長時間処理材と同等の球状
化組織程度、硬さレベルを有している。 叉五五主 第1表に示した化学成分を有する肌焼きn5cR420
を950℃に加熱後、連続熱間圧延によって4.5〜1
3+amtに圧延した後、冷却速度70〜80℃7se
cで450℃まで冷却し、I 11in保持した。その
後、引続き650”Cまで加熱速度200℃/+ain
で昇温し、昇温後直ちに4 nimtに圧延を行い、常
温まで空冷した。 第8図に示すように、最も球状化しにくい層状パーライ
ト組織に見られる板状炭化物は生成せず。 分断された炭化物と共に粒状炭化物組織となっており1
球状化組織の形成が促進され得る組織となっている。な
お、第8図はベイナイト変態後650℃で50%の加工
を行なった圧延材の場合である。 この鋼材を熱処理炉を用いて、770℃に再加熱後、3
0m1n均熱保持し、680℃まで25℃/hrの冷却
速度で徐冷し、以後空冷した(第9図(a)参照)、熱
処理後の組織を第10図、第11図に示す、なお、第1
0図はベイナイト変態後650℃で10%の加工を行な
った場合、第11図は同様に50%の加工を行なった場
合である。また、得られた球状化組織魔と硬さの値を第
3表に示す。 更に、得られた球状化組織淘及び硬さと圧延加工度との
関係を第12図、第13図に示す。 比較のため、同一材を950℃に加熱後、連続熱間圧延
により920’Cで4 m+mtに仕上げた後、常温ま
で空冷した。この鋼材を熱処理炉を用いて770℃に再
加熱後、3hr均熱保持し、680℃まで冷却速度12
.5℃/hrで徐冷し、以後空冷した(第9図(b)参
照)。 第10図〜第13図及び第3表から明らかなように、本
発明法により低温で加工した材料は、通常の圧延材に比
べ、著しく球状化処理に要する時間が短縮されているに
もかかわらず、長時間処理材と同等の球状化組織程度、
硬さレベルを有している。 ヌ】11彰 第1表に示した化学成分を有する機械構造用炭素鋼84
5Cを950℃に加熱後、連続熱間圧延によって4.5
〜13+aw+tに圧延した後、冷却速度70〜80℃
/seaで400℃まで冷却し、20sec保持した後
、引続き735℃まで加熱速度200℃/1Iinで昇
温し、昇温後直ちに4 m5ntに圧延を行い、常温ま
で空冷した。 第14図に示すように、最も球状化しにくい層状パーラ
イト組織に見られる板状炭化物は生成せず、分断された
炭化物と共に粒状炭化物組織となっており、球状化組織
の形成が促進され得る組織となっている。なお、第14
図はベイナイト変態後735℃で50%の加工を行なっ
た圧延材の場合である。 この鋼材を熱処理炉を用いて740℃に再加熱後、30
m1n均熱保持し、680℃まで 25℃/hrの冷却
速度で徐冷し、以後空冷した(第2図(a)参照)、熱
処理後の組織を第15図、第16図に示す、なお、第1
5図はベイナイト変態後735℃で10%の加工を行な
った場合、第16図は同様に50%の加工を行なった場
合である。また。 得られた球状化組織魔と硬さの値を第4表に示す。 更に、得られた球状化組織黒及び硬さと圧延加工度との
関係を第17図、第18図に示す。 比較のため、同一材を950℃に加熱後、連続熱間圧延
により800℃で4 waitに仕上げた後。 常温まで空冷した。この鋼材を熱処理炉を用いて740
℃に再加熱後、3hr均熱保持し、680℃まで冷却速
度12.5℃/hrで徐冷し、以後空冷した(第2図(
b)参照)、熱処理後の組織を第19図に示す。 第15図〜第18図と第19図との比較並びに第4表で
明らかなように、本発明法により低温で加工した材料は
1通常の圧延材に比べ、著しく球状化処理に要する時間
が短縮されているにもかかわらず、長時間処理材と同等
の球状化組織程度。 硬さレベルを有している。 失産且生 第1表に示した化学成分を有する機械構造用炭素鋼84
5Gを950℃に加熱後、連続熱間圧延によって4.5
〜13mmtに圧延した後、冷却速度70〜80℃/s
eeで400℃まで冷却し、20sec保持した後、引
続き760℃まで加熱速度200℃/winで昇温し、
昇温後直ちに4 m11tに圧延を行い、常温まで空冷
した。 第20図に示すように、最も球状化しにくい層状パーラ
イト組織に見られる板状炭化物は生成せず、分断された
炭化物と共に粒状炭化物m織となっており、球状化組織
の形成が促進され得る組織となっている。なお、第20
図はベイナイト変態後760℃で50%の加工を行なっ
た圧延材の場合である。 この鋼材を熱処理炉を用いて740℃に再加熱後、30
tin均熱保持し、680℃まで25℃/hrの冷却速
度で徐冷し、以後空冷した(第2図(、)参照)、熱処
理後の組織を第21図、第22図に示す。なお5第21
図はベイナイト変態後760℃で10%の加工を行なっ
た圧延材の場合、第22図は同様に50%の加工を行な
った圧延材の場合である。更に、得られた球状化組織翫
と硬さの値を第5表に示す。 比較のため、同一材を950”Cに加熱後、連続熱間圧
延により800℃で4 matに仕上げた後、常温まで
空冷した。この鋼材を熱処理炉を用いて740℃に再加
熱後、3hr均熱保持し、680”Cまで冷却速度12
.5℃/hrで徐冷し、以後空冷した(第2図(b)参
照)、熱処理後の組織を第19図に示す。 第21図及び第22図と第19図との比較並びに第5表
で明らかなように1本発明法により低温で加工した材料
は1通常の圧延材に比べ、著しく球状化処理に要する時
間が短縮されているにもかかわらず、長時間処理材と同
等の球状化組織程度。 硬さレベルを有している。 来五盤旦 第1表に示した化学成分を有する肌焼きm5CR420
を950℃に加熱後、連続熱間圧延によって4・5〜1
3mmtに圧延した後、冷却速度70〜80℃/sec
で450℃まで冷却し、1ain保持した。その後、引
続き740℃まで加熱速度200℃/winで昇温し、
昇温後直ちに4■@tに圧延を行い、常温まで空冷した
。 第23図に示すように、最も球状化しにくい層状パーラ
イト組織に見られる板状炭化物は生成せず、分断された
炭化物と共に粒状炭化物組織となっており5球状化組織
の形成が促進され得る組織となっている。なお、第23
図はベイナイト変態後740℃で33%の加工を行なっ
た圧延材の場合である。 この鋼材を熱処理炉を用いて770”Cに再加熱後、3
0m1n均熱保持し、680℃まで25℃/hrの冷却
速度で徐冷し、以後空冷した(第9図(a)参照)、熱
処理後の組織を第24図、第25図に示す、なお、第2
4図はベイナイト変態後740℃で10%の加工を行な
った圧延材の場合、第25図は同様に50%の加工を行
なった場合である。 また、得られた球状化組織風と硬さの値を第6表に示す
、更に、得られた球状化組織嵐及び硬さと圧延加工度と
の各々の関係を第26図、第27図に示す。 比較のため、同一材を950℃に加熱後、連続熱間圧延
により920℃で4 m+atに仕上げた後、常温まで
空冷した。この鋼材を熱処理炉を用いて770℃に再加
熱し、3hr均熱保持後、680℃まで冷却速度12.
5℃/hrで徐冷し、以後空冷した(第9図(b)参照
)。 第24図〜第27図及び第6表から明らかなように、本
発明法により低温で加工した材料は、通常の圧延材に比
べ、著しく球状化処理に要する時間が短縮されているに
もかかわらず、長時間処理材と同等の球状化組織程度、
硬さレベルを有している。 ス】11灸 第1表に示した化学成分を有する肌焼き6scR420
を950℃に加熱後、連続熱間圧延によって4.5〜1
3m5+tに圧延した後、冷却速度70〜80 ’C/
 sacで450℃まで冷却し、1ain保持した。そ
の後、引続き820℃まで加熱速度200℃/winで
昇温し、昇温後直ちに4 m5ztに圧延を行い、常温
まで空冷した。 第28図に示すように、最も球状化しにくい層状パーラ
イト組織の板状炭化物は生成せず、分断された炭化物と
共に粒状炭化物組織となっており、球状化組織の形成が
促進され得る組織となっている。 この鋼材を熱処理炉を用いて770℃に再加熱後、30
m1n均熱保持し、680℃まで 25℃/hrの冷却
速度で徐冷し、以後空冷した(第9図(a)参照)、熱
処理後の組織を第29図、第30図に示す、なお、第2
9図はベイナイト変態後820℃で10%の加工を行な
った圧延材の場合、第30図は同様に50%の加工を行
なった圧延材の場合である。また、得られた球状化組織
嵐と硬さの値を第7表に示す、更に、得られた球状化組
織Na及び硬さと圧延加工度との各々の関係を第26図
、第27図に併記する。 第26図〜第30図及び第7表から明らかなように、本
発明法により低温で加工した材料は1通常の圧延材に比
べ、著しく球状化処理に要する時間が短縮されているに
もかかわらず、長時間処理材と同等の球状化組織程度、
硬さレベルを有している。
【以下余白】
(発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、熱間圧延の途中
でオーステナイト状態から急冷し、ベイナイト変態を終
了させた後、温間圧延又は2相域圧延を行なうものであ
るので、仕上げ圧延材の組織は炭化物が分断、微細化さ
れていると共に圧延材に加工歪が残留しており、従来の
圧延材が層状炭化物組織を呈しているのに比べ、以後の
球状化熱処理時間の著しい短縮化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1においてベイナイト変態後650℃で
50%の加工を行なった圧延材の組織を示す走査型電子
顕微鏡写真であり、 第2図は845C材の球状化熱処理条件を示す図で、(
a)は本発明材の場合、(b)は従来材の場合であり、 第3図及び第4図は実施例1においてベイナイト変態後
650℃で加工を行なった圧延材について球状化熱処理
を施したときの組織を示す顕微鏡写真で、第3図は25
%加工の場合、第4図は50%加工の場合であり。 第5図及び第6図は実施例1における球状化熱処理材の
球状化Nα及び硬さと圧延率の関係を示す図であり。 第7図は通常の圧延材からの球状化熱処理材の組織を示
す顕微鏡写真であり、 第8図は実施例2においてベイナイト変態後650℃で
50%の加工を行なった圧延材のffi織を示す走査型
電子顕微鏡写真であり、 第9図は5CR420材の球状化熱処理条件を示す図で
、(a)は本発明材の場合、(b)は従来材の場合であ
り。 第10図及び第11図は実施例2においてベイナイト変
態後650℃で加工を行なった圧延材について球状化熱
処理を施したときの組織を示す顕微鏡写真で、第10図
は10%加工の場合、第11図は50%加工の場合であ
り、 第12図及び第13図は実施例2における球状化熱処理
材の球状化嵐及び硬さと圧延率の関係を示す図であり。 第14図は実施例3においてベイナイト変態後735℃
で50%の加工を行なった圧延材の組織を示す走査型電
子顕微鏡写真であり、 第15図及び第16図は実施例3においてベイナイト変
態後735℃で加工を行なった圧延材について球状化熱
処理を施したときの組織を示す顕微鏡写真で、第15図
は10%加工の場合、第16図は50%加工の場合であ
り。 第17図及び第18図は実施例3における球状化熱処理
材の球状化嵐及び硬さと圧延率の関係を示す図であり。 第19図は通常の圧延材からの球状化熱処理材の組織を
示す顕微鏡写真であり。 第20図は実施例4においてベイナイト変態後760℃
で5o%の加工を行なった圧延材の組織を示す走査型電
子顕微鏡写真であり、 第21図及び第22図は実施例4においてベイナイト変
態後760℃で加工を行なった圧延材について球状化熱
処理を施したときの組織を示す顕微鏡写真で、第21図
は10%加工の場合、第22図は50%加工の場合であ
り、 第23図は実施例5においてベイナイト変態後740℃
で33%の加工を行なった圧延材の組織を示す走査型電
子顕微鏡写真であり、 第24図及び第25図は実施例5においてベイナイト変
態後740℃で加工を行なった圧延材について球状化熱
処理を施したときの組織を示す顕微鏡写真で、第24図
は10%加工の場合、第25図は50%加工の場合であ
り、 第26図及び第27図は実施例5及び実施例6における
球状化熱処理材の球状化Nα及び硬さと圧延率の関係を
示す図であり、 第28図は実施例6においてベイナイト変態後820℃
で50%の加工を行なった圧延材の組織を示す走査型電
子顕微鏡写真であり。 第29図及び第30図は実施例6においてベイナイト変
態後820℃で加工を行なった圧延材について球状化熱
処理を施したときの組織の顕微鏡写真で、第29図は1
0%加工の場合、第30図は50%加工の場合である。 第1図 第2図 (a)          (b) 縫r5     綺 聞 第6図 第7図 第3図     第4図 第5図 第13図 第14図 第17図 早 反JIt孝(”/、) $1゛ 第18図 第19図 第20図 第23図 第26図 第27図 掌  屑址学(%) 朴 第28図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)各種鋼につき、熱間圧延の途中で、ベイナイト変
    態を終了する温度まで冷却して該変態を終了させた後、
    急速に昇温し、Ac_3点以下の温度域で10%以上、
    70%以下の加工を行うことを特徴とする冷間加工性の
    優れた鋼材の製造方法。
  2. (2)前記温度域がAc_1点以下である特許請求の範
    囲第1項記載の方法。
  3. (3)前記温度域はAc_1点以上、Ac_3点以下の
    二相温度域である特許請求の範囲第1項記載の方法。
JP23379986A 1986-10-01 1986-10-01 冷間加工性の優れた鋼材の製造方法 Pending JPS6389617A (ja)

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JP23379986A Pending JPS6389617A (ja) 1986-10-01 1986-10-01 冷間加工性の優れた鋼材の製造方法

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JP (1) JPS6389617A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03130708A (ja) * 1989-10-17 1991-06-04 Fuji Photo Optical Co Ltd ズームレンズ移動機構

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JPH03130708A (ja) * 1989-10-17 1991-06-04 Fuji Photo Optical Co Ltd ズームレンズ移動機構

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