WO1997007916A1 - Formkörper aus metallpulver und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Formkörper aus metallpulver und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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Jürgen DÖNCH
Antonio Casellas
Günther GÖRTZ
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Sintermetallwerk Krebsöge Gmbh
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00

Definitions

  • Shaped body made of metal powder
  • the invention relates to a molded body pressed and / or sintered from a metal powder and provided with at least one functional surface.
  • Shaped bodies produced by the known method can be deburred after the sintering by tumbling. If the burrs which are produced on the shaped body during the pressing of the metal powder are removed by slide grinding, the undesirable side effect occurs that the elevations compared to the ideal shape of the shaped body are essentially removed by the surface grinding, while the depressions in the form of the pores remain. In order to provide the molded body with elevations, it would have to be blasted after the surface grinding. A surface structure would be achieved in an additional operation depending on the blasting agent and the speed of impact of the blasting agent on the surface of the molded body.
  • the disadvantage of such a method is that the impact of the abrasive on the surface of the shaped body, which cannot be influenced, means that there is no defined structure can be achieved. Furthermore, the surface of the molded body does not have the pores typical of sintered components, or only to a small extent, since these are struck by the blasting agent.
  • the invention is based on the object of avoiding the disadvantages set out above and of producing a shaped body as inexpensively as possible which has an optimal surface structure of the functional surface which is matched to the respective application.
  • a molded body pressed and / or sintered from a metal powder which is provided with at least one functional surface which has a surface structure formed by a multiplicity of elevations and / or depressions.
  • a shaped body has the advantage that the functional surface can be optimally designed depending on the desired application.
  • the elevations and / or depressions of the functional surface are formed by a rough surface structure. Because the functional surface has a rough surface structure, the total surface of the functional surface is increased in comparison to a smooth surface depending on the roughness.
  • the elevations and / or depressions have a size between approximately 3 ⁇ m and approximately 3 mm compared to a predetermined plane of the shape.
  • the minimum roughness to be introduced is limited by the manufacturing technology options. While the minimal elevations and / or depressions are distributed rather irregularly and represent a roughness, regular structures such as grooves, geometric patterns, letters and / or symbols are also possible with increasing elevations and / or depressions.
  • the size of the roughness can be determined depending on the functional requirements of the application and the costs incurred by the production.
  • the functional surface can either have elevations and / or depressions that correspond to a roughness depth or elevations and / or depressions, the size of which allows the design of grooves, geometric patterns, characters and / or symbols, or any combination thereof over the entire width of approximately 3 ⁇ m to approximately 3 mm.
  • Letters and / or symbols can serve to For example, to label the body with the manufacturer's name, to apply a type designation or to provide a graphic element for design reasons. In the case of labeling, type designation or graphic design, the elevations and / or depressions can also significantly exceed the amount of approximately 3 mm.
  • the surface structure is provided with a coating.
  • the coating achieves surface protection and / or surface refinement. Wear, corrosion or the strength properties of the base material can be influenced by surface protection layers.
  • a surface finish gives products made of metal additional properties, such as a higher resistance to corrosion and oxidation, but often also a decorative appearance.
  • Possible processes are: galvanic processes, such as electrolytic deposition, electroless plating and hot dipping; Pour on; Sintering; thermal spraying such as flame spraying, arc spraying, plasma spraying and detonation spraying; Cladding; Enamel; Phosphating and coating with organic or inorganic substances. Because of the surface structure applied to the functional surface, there is on the one hand an improved adhesion between the coating and the functional surface and, on the other hand, the adhesive also adheres better to the coating, since this depicts the surface structure of the functional surface depending on the thickness.
  • the molded body is a mirror holding plate.
  • Mirror holding plates are used, for example, in motor vehicles and have a functional surface and a device for clamping the mirror.
  • the functional surfaces Before it is glued to the glass pane of the motor vehicle, it can additionally be provided with a coating, which can be made of enamel, for example.
  • the surface structure of the functional surface is formed with a large number of elevations and / or depressions in such a way that optimal gluing to the glass pane is ensured.
  • the functional surface can contain word characters and / or graphic elements for identification, which are visible from the outside through the glass pane.
  • elevations and / or depressions are incorporated into the surface of the functional surface during pressing and / or after pressing and / or after sintering.
  • the elevations and / or depressions can be incorporated into the surface of the press die, so that when the metal powder is pressed, the surface structure is correspondingly transferred to the green compact.
  • An introduction of the elevations and / or depressions during the pressing of the metal powder is characterized in that the surface structure can be introduced onto the functional surface with little expenditure of energy, since the shaped body only obtains its final strength through sintering. It is also possible for the elevations and / or depressions to be worked into the sintered component after the sintering by means of a calibration process.
  • 1 is a plan view of the functional surface of a mirror holding plate
  • FIG. 3 shows a detail A according to FIG. 1.
  • the functional surface 1 of the mirror holding plate 2 serves as an adhesive surface and is required in order to attach the mirror holding plate 2 to the glass pane of a motor vehicle by means of an adhesive.
  • the adhesive surface has a net-like surface structure 3.
  • the net-like surface structure which is formed from a multiplicity of elevations 4 and / or depressions 5, has a larger surface area than a surface that is in contrast smooth.
  • the adhesive which can penetrate into the recesses 5, ensures better adhesive performance due to the larger adhesive surface and the interlocking in the recesses 5.
  • FIG. 2 shows a section through the mirror holding plate 2 along the line II-II in FIG. 1.
  • the mirror holding plate 2 has a fastening pin 6 with two mutually opposite undercuts 7 and two protrusions 8 projecting on both sides, for this purpose serves to attach the mirror to the mirror mounting plate 2.
  • FIG. 3 shows the surface structure of the adhesive surface in accordance with a detail A according to FIG.
  • the increases 4 and / or When pressing the metal powder, depressions 5 of the adhesive surface can be introduced in a range from approximately 3 ⁇ m to approximately 3 mm.
  • a press die with a surface corresponding to the surface structure is used.
  • the mirror plate 2 can be slide-ground after sintering.
  • the adhesive surface provided with a defined surface structure can additionally be subjected to surface refinement by processes such as enamelling, galvanic processes or coating with organic or inorganic substances, with a high level due to the elevations 4 and / or depressions 5 Adhesion between coating and mirror holding plate 2 is guaranteed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen aus einem Metallpulver gepreßten und/oder gesinterten Formkörper, der mit wenigstens einer Funktionsfläche versehen ist. Ein solcher Formkörper kann beispielsweise eine Spiegelhalteplatte (2) sein, wobei die Funktionsfläche die Klebefläche ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Formkörper herzustellen, der eine für den jeweiligen Anwendungsfall optimal abgestimmte Oberflächenstruktur (3) der Funktionsfläche aufweist. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst, durch einen aus einem Metallpulver gepreßten und/oder gesinterten Formkörper, der mit wenigstens einer Funktionsfläche versehen ist, die eine durch eine Vielzahl von Erhöhungen und/oder Vertiefungen gebildete Oberflächenstruktur aufweist.

Description

Bezeichnung Formkörper aus Metallpulver und
Verfahren zu seiner Herstellung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen aus einem Metallpulver ge¬ preßten und/oder gesinterten Formkörper, der mit wenig¬ stens einer Funktionsfläche versehen ist.
Es ist bekannt, Formkörper aus einem Metallpulver zu pres¬ sen und diese anschließend zu sintern. Häufig weisen nach diesem Verfahren hergestellte Formkörper Funktionsflächen auf, an die bestimmte Anforderungen gestellt werden. Einer¬ seits kann es notwendig sein, Funktionsflächen mit einer möglichst geringen Rauhtiefe zu fertigen, beispielsweise für Sintergleitlager, und andererseits kann es notwendig sein, daß die Funktionsfläche eine Oberflächenstruktur auf¬ weist, deren Größe und Form durch den jeweiligen Anwendungε- fall bestimmt wird.
Nach dem bekannten Verfahren hergestellte Formkörper können nach dem Sintern durch Gleitschleifen entgratet werden. Wenn durch Gleitschleifen die beim Pressen des Metallpulvers an dem Formkörper entstandenen Grate entfernt werden, tritt der unerwünschte Nebeneffekt auf, daß die Erhöhungen gegen¬ über der idealen Gestalt des Formkörpers im wesentlichen durch das Gleitschleifen abgetragen werden, während die Ver¬ tiefungen in Form der Poren erhalten bleiben. Um den Form¬ körper mit Erhöhungen zu versehen, müßte er nach dem Gleit¬ schleifen gestrahlt werden. Hierbei würde in einem zusätzli¬ chen Arbeitsgang abhängig vom Strahlmittel und der Auftreff¬ geschwindigkeit des Strahlmittels auf der Oberfläche des Formkörpers eine Oberflächenstruktur erzielt werden. Der Nachteil eines solchen Verfahrens liegt darin, daß durch das nicht beeinflußbare Auftreffen des Strahlmittels auf der Oberfläche des Formkörpers keine definierte Struktur erzielt werden kann. Weiterhin weist die Oberfläche des Formkörpers nicht oder nur in geringem Maße die für Sinter¬ bauteile typischen Poren auf, da diese durch das Strahl¬ mittel zugeschlagen werden.
Insbesondere ist es bisher nicht möglich, die Funktions¬ fläche an einem Formkörper mit einer Oberflächenstruktur zu versehen, die optimal darauf abgestimmt ist, daß der Formkorper mit einem anderen Gegenstand verklebt wird. Bei einer Überlastung der Klebefläche tritt daher die Trennung häufig zwischen dem Klebematerial und der Funktionsfläche auf.
Ein ähnliches Verhalten zeigt sich, wenn eine Beschichtung auf die Funktionsfläche aufgebracht wird und anschließend der beschichtete Formkörper mit einem Gegenstand verklebt wird. Hier tritt die Trennung aufgrund einer Überbelastung häufig zwischen der Funktionsfläche und der Beschichtung auf, da die Oberflächenstruktur der Funktionsfläche nicht optimal auf den Anwendungsfall abgestimmt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend dargelegten Nachteile zu vermeiden und möglichst kostengün¬ stig einen Formkörper herzustellen, der eine für den jewei¬ ligen Anwendungsfall abgestimmte optimale Oberflächenstruk¬ tur der Funktionsfläche aufweist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen aus einem Metallpulver gepreßten und/oder gesinterten Form¬ körper, der mit wenigstens einer Funktionsfläche versehen ist, die eine durch eine Vielzahl von Erhöhungen und/oder Vertiefungen gebildete Oberflächenstruktur aufweist. Ein derartiger Formkörper hat den Vorteil, daß die Funktions¬ fläche, je nach gewünschtem Anwendungsfall optimal ausge¬ bildet werden kann. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin¬ dung ist vorgesehen, daß die Erhöhungen und/oder Vertie¬ fungen der Funktionsfläche durch eine rauhe Oberflächen¬ struktur gebildet werden. Dadurch, daß die Funktionsfläche eine rauhe Oberflächenstruktur aufweist, wird die Gesamt¬ oberfläche der Funktionsfläche im Vergleich zu einer glat¬ ten Oberfläche in Abhängigkeit von der Rauhigkeit erhöht. Hierdurch ergibt sich, daß bei Aufbringung eines Klebemit¬ tels auf die Funktionsfläche dieses sich entlang der Er¬ höhungen und/oder Vertiefungen anlagert und aufgrund der größeren Gesamtoberfläche zwischen Klebemittel und Funk¬ tionsfläche eine wesentlich bessere Haftung des Klebemit¬ tels auf der Funktionsfläche gewährleistet ist. Der glei¬ che Vorteil ergibt sich auch, wenn anstelle eines Klebe¬ mittels eine Beschichtung auf die Funktionsfläche aufge¬ bracht wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Erhöhungen und/oder Vertiefungen gegen¬ über einer vorgegebenen Formebene eine Größe zwischen etwa 3 μm und etwa 3 mm aufweisen. Die minimal einzubringende Rauhigkeit ist dabei begrenzt durch die fertigungstechni¬ schen Möglichkeiten. Während die minimalen Erhöhungen und/ oder Vertiefungen eher unregelmäßig verteilt sind und eine Rauhtiefe darstellen, sind bei größer werdenden Erhöhungen und/oder Vertiefungen auch regelmäßige Strukturen wie Ril¬ len, geometrische Muster, Schrift- und/oder Bildzeichen mög¬ lich. Die Größe der Rauhigkeit kann in Abhängigkeit von den funktionalen Anforderungen des Anwendungsfalls und der durch die Fertigung anfallenden Kosten festgelegt werden. Die Funk¬ tionsfläche kann dabei entweder Erhöhungen und/oder Vertie¬ fungen aufweisen, die einer Rauhtiefe entsprechen oder aber Erhöhungen und/oder Vertiefungen, deren Größe die Gestal¬ tung von Rillen, geometrischen Mustern, Schrift- und/oder Bildzeichen zuläßt, bzw. eine beliebige Kombination dersel¬ ben über die gesamte Breite von etwa 3 μm bis etwa 3 mm. Schrift- und/oder Bildzeichen können dazu dienen, den Form- körper beispielsweise mit dem Herstellernamen zu kennzeich¬ nen, eine Typenbezeichnung aufzubringen oder ein grafisches Element aus Gründen des Designs vorzusehen. In den Fällen einer Kennzeichnung, Typenbezeichnung oder grafischen Gestal¬ tung können die Erhöhungen und/oder Vertiefungen den Betrag von etwa 3 mm auch wesentlich übersteigen. Außerdem ist es möglich, den Formkörper mit einem Schrift- und/oder Bild¬ zeichen so zu kennzeichnen, daß zu Recyclingzwecken der für den Formkörper eingesetzte Werkstoff ersichtlich ist.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Oberflächenstruktur mit einer Beschichtung verse¬ hen ist. Durch die Beschichtung wird ein Oberflächenschutz und/oder eine Oberflächenveredlung erzielt. Durch Oberflä- chenschutzschichten können der Verschleiß, die Korrosion oder die Festigkeitseigenschaften des Grundwerkstoffes be¬ einflußt werden. Eine Oberflächenveredlung verleiht Erzeug¬ nissen aus Metall zusätzliche Eigenschaften, wie vor allem einen höheren Widerstand gegen Korrosion und Oxydation aber vielfach auch ein dekoratives Aussehen. Mögliche Verfahren sind: galvanische Verfahren, wie elektrolytisches Abschei¬ den, fremdstromloses Abscheiden und Schmelztauchen; Auf¬ gießen; Aufsintern; thermisches Spritzen, wie Flammspritzen, Lichtbogenspritzen, Plasmaspritzen und Detonationsspritzen; Auftragschweißen; Emaillieren; Phosphatieren und Beschichten mit organischen oder anorganischen Stoffen. Aufgrund der auf die Funktionsfläche aufgebrachten Oberflächenstruktur ist einerseits eine verbesserte Haftung zwischen der Beschich¬ tung und der Funktionsfläche gegeben und andererseits haftet auch daε Klebemittel besser auf der Beschichtung, da diese je nach Dicke die Oberflächenstruktur der Funktionsfläche abbildet.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Formkörper eine Spiegelhalteplatte ist. Spiegelhalteplatten werden beispielsweise in Kraftfahrzeu¬ gen verwendet und weisen eine Funktionsfläche und eine Vor¬ richtung zum Anklemmen des Spiegels auf. Die Funktionsflä- ehe, die auf die Glasscheibe des Kraftfahrzeuges aufgeklebt wird, kann zusätzlich mit einer Beschichtung versehen wer¬ den, die beispielsweise aus Emaille sein kann. Die Oberflä¬ chenstruktur der Funktionsfläche wird mit einer Vielzahl von Erhöhungen und/oder Vertiefungen so ausgebildet, daß ein optimales Verkleben mit der Glasscheibe gewährleistet ist. Weiterhin kann die Funktionsfläche Wortzeichen und/ oder grafische Elemente zur Kennzeichnung enthalten, die durch die Glasscheibe von außen sichtbar sind.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß beim Pressen und/oder nach dem Pressen und/oder nach dem Sintern in die Oberfläche der Funktions¬ fläche Erhöhungen und/oder Vertiefungen eingearbeitet wer¬ den. Die Erhöhungen und/oder Vertiefungen können in die Oberfläche des Preßstempels eingearbeitet werden, so daß beim Pressen des Metallpulvers die Oberflächenstruktur dementsprechend auf den Grünling übertragen wird. Ein Ein¬ bringen der Erhöhungen und/oder Vertiefungen bei dem Pres¬ sen des Metallpulvers zeichnet sich dadurch auε, daß das Einbringen der Oberflächenstruktur auf die Funktionsflache mit geringem Energieaufwand möglich ist, da der Formkörper seine endgültige Festigkeit erst durch das Sintern erhält. Außerdem ist es möglich, daß die Erhöhungen und/oder Ver¬ tiefungen nach dem Sintern durch einen Kalibriervorgang in das gesinterte Bauteil eingearbeitet werden.
Hervorzuheben ist, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren Zeit und Kosten gespart werden können, da der bei dem be¬ kannten Verfahren notwendige Arbeitsvorgang des Strahlens entfallen kann, denn die Oberflächenstruktur wird direkt beim Pressen und/oder Kalibrieren eingebracht.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorge¬ sehen, daß die Erhöhungen und/oder Vertiefungen durch ei¬ nen Kalibriervorgang eingearbeitet werden. Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Aufsicht auf die Funktions¬ fläche einer Spiegelhalteplatte,
Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Einzelheit A gemäß Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine Aufsicht auf die Funktionsfläche 1 einer Spiegelhalteplatte 2 dargestellt. Die Funktionsfläche 1 der Spiegelhalteplatte 2 dient als Klebefläche und wird benö¬ tigt, um die Spiegelhalteplatte 2 mittels eines Klebemittels an der Glasscheibe eines Kraftfahrzeuges zu befestigen. Um eine bessere Haftung des Klebemittels auf der Klebefläche zu gewährleisten, weist die Klebefläche eine netzartige Ober¬ flächenstruktur 3 auf. Die netzartige Oberflächenstruktur, die εich aus einer Vielzahl von Erhöhungen 4 und/oder Vertie¬ fungen 5 bildet, besitzt eine größere Oberfläche als eine im Gegensatz dazu glatte Oberfläche. Das Klebemittel, daε in die Vertiefungen 5 eindringen kann, gewährleistet auf¬ grund der größeren Klebefläche und des Verhakens in den Vertiefungen 5 eine beεsere Klebeleiεtung.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Spiegelhalteplatte 2 entsprechend der Linie II-II in Fig. 1. Die Spiegelhalte¬ platte 2 weist einen Befestigungεzapfen 6 mit zwei einan¬ der gegenüberliegenden Hinterschneidungen 7 und zwei beid¬ seits vorstehenden Überständen 8 auf, der dazu dient, den Spiegel an der Spiegelhalteplatte 2 zu befestigen.
Fig. 3 zeigt die Oberflächenstruktur der Klebefläche ent¬ sprechend einer Einzelheit A gemäß Fig. 1. In die Klebe¬ fläche sind Erhöhungen 4 und Vertiefungen 5 im Abstand von einer Formebene 11 angebracht. Die Erhöhungen 4 und/oder Vertiefungen 5 der Klebefläche können beim Presεen deε Me- tallpulverε in einen Bereich von etwa 3 μm biε etwa 3 mm, eingebracht werden. Hierzu wird ein Preßεtempel mit einer der Oberflächenstruktur ensprechenden Oberfläche eingeεetzt. Weiterhin ist es möglich, die Erhöhungen 4 und/oder Vertie¬ fungen 5 nach dem Sintern durch einen Kalibriervorgang ein¬ zubringen.
Um die beim Pressen entstandenen Grate zu entfernen, kann nach dem Sintern die Spiegelplatte 2 gleitgeschliffen wer¬ den. Die mit einer definierten Oberflächenεtruktur versehe¬ ne Klebefläche kann zusätzlich einer Oberflächenveredelung unterzogen werden durch Verfahren, wie beispielsweise Email¬ lieren, galvanische Verfahren oder Beschichtung mit organi¬ schen oder anorganischen Stoffen, wobei aufgrund der Er¬ höhungen 4 und/oder Vertiefungen 5 eine hohe Haftleiεtung zwischen Beschichtung und Spiegelhalteplatte 2 gewährlei- εtet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Aus einem Metallpulver gepreßter und/oder gesinterter Formkörper, der mit wenigstens einer Funktionsfläche (1) versehen iεt, die eine durch eine Vielzahl von Erhöhungen
(4) und/oder Vertiefungen (5) gebildete Oberflächenstruk¬ tur aufweist.
2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (4) und/oder Vertiefungen (5) der Funktions¬ fläche (1) durch eine rauhe Oberflächenstruktur gebildet werden.
3. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (4) und/oder Vertiefun¬ gen (5) gegenüber einer vorgegebenen Formebene (11) eine Größe zwischen etwa 3 μm und etwa 3 mm aufweisen.
4. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstruktur mit einer Be¬ schichtung versehen ist.
5. Formkörper nach einem der Anεprüche 1 biε 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper eine Spiegelhalteplatte (2) ist.
6. Verfahren zur Herstellung eines aus einem Metallpulver durch Pressen und Sintern hergestellten Formkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, der mit wenigstens einer Funk¬ tionsfläche (1) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß beim Pressen und/oder nach dem Sintern in die Oberfläche der Funktionsfläche (1) Erhöhungen (4) und/oder Vertiefun¬ gen (5) eingearbeitet werden.
7. Verfahren zur Herstellung eines,Formkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (4) und/oder Vertiefungen (5) durch einen Kali¬ briervorgang eingearbeitet werden.
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