Grand alliage en aluminium

Les forgées en alliage en alliage en aluminium représentent le summum de la fabrication moderne dans la réalisation de l'intégration de forme géométrique légère légère, à haute résistance, à haute fiabilité, et à des billettes en alliage en aluminium sont déformées plastiquement dans une cavité de la matrice sous l'action de grands équipements de forgeage, formant de grandes composants complexes avec des propriétés mécaniques excellentes et Les microstructures . Ces formes possèdent généralement des structures internes denses, des grains raffinés et des lignes d'écoulement de grains continues qui conforment fortement à la forme de la partie, les caractéristiques inégalées par des moulages ou des plaques épaisses, assurant ainsi des performances exceptionnelles dans des conditions de service exigeantes . Grands aérien, le transport de l'alilum Marine, Machines de construction, énergie et machines générales, servant de composants principaux pour atteindre la légèreté structurelle et améliorer les performances et la fiabilité de l'équipement .

Série d'alliages principaux (exemples de notes communes):

Série 2xxx (alliages al-)): e . g ., 2014, 2024, 2017, 2618. caractérisé par une forte résistance et une bonne ténacité; Certaines notes comme 2618 fonctionnent parfaitement à des températures élevées . principalement utilisées pour les composants structurels aérospatiaux et les pièces du moteur .

Série 6xxx (alliages al-mg-si): e . g ., 6061, 6082. caractérisé par une excellente résistance à la corrosion, une bonne soudabilité et une résistance moyenne . largement utilisées dans le transport, les structures architecturales et les machines générales .

Série 7xxx (alliages al-Zn-Mg-Cu): e . g ., 7075, 7050, 7049. caractérisé par une résistance extrêmement élevée, ils sont la série la plus forte parmi les alliages d'aluminium . principalement utilisés pour les composants structurels de chargement aérospatial et à haute résistance .

Matériau de base:

Aluminium (AL): équilibre

Impuretés contrôlées:

Le contenu d'impureté du fer (Fe), du silicium (Si), etc ., est strictement contrôlé en fonction de différentes grades d'alliage et des exigences d'application pour garantir des performances et une pureté optimales .

Processus de fabrication (processus général pour les fortes de dédale): Le processus de production pour les fortes de dépérissement en alliage en aluminium important est extrêmement complexe et précis, impliquant plusieurs étapes critiques, chacune nécessitant un contrôle strict pour assurer la qualité et les performances du produit final .

Préparation des matières premières et lingots de grande taille:

Les lingots de grande taille en alliage de haute qualité et de grande taille sont sélectionnés comme billettes de forge . La production de lingots nécessite des techniques de coulée avancées (E . g ., coulée semi-contratinue) pour assurer une structure interne uniforme, l'absence de défauts de macroscopie, et une purgation minimale L'uniformité microstructurale est primordiale .

Les lingots doivent subir une analyse complète de composition chimique et une inspection à ultrasons de haute précision pour s'assurer que la qualité métallurgique répond aux normes les plus élevées .

Multi-pass pré-forgeant (bouleversant et dessin):

Les grands lingots subissent généralement une pré-forge multi-passes, y compris le bouleversement et le dessin, pour décomposer les grains à mesure grossiers, affiner les grains, éliminer la porosité interne et la ségrégation macroscopique, la formation d'une structure uniforme et à grain fin et de la durabilité des grains continues .

La pré-forge est effectuée sur des presses hydrauliques ou à huile de grande tonne, avec un contrôle précis de la température, de la quantité et de la vitesse de déformation .

Coupe:

Les billets sont précisément coupés, e . g ., par sciage ou cisaillement, selon les dimensions pré-forgées et les exigences de forge final .

Chauffage:

Les grandes billettes sont chauffées uniformément et lentement dans de grands fours de forgeage pour assurer une pénétration de chaleur complète . Différents grades d'alliage en aluminium ont des fenêtres de température de forge spécifiques, nécessitant un contrôle strict de la température de chauffage et du temps de maintien pour éviter la surchauffe ou la fusion locale, tout en garantissant la plasticité métallique .}

Grande formation de forge:

Sur 10, 000- tonne ou même des dizaines de milliers de tonnes de grandes presses hydrauliques ou marteaux de forgeage, la billette chauffée est placée dans une dépérisation pré-conçue . Le formage en plastique est atteint par une ou plusieurs pressions / presures . Die Design est extrême (E . g ., analyse des éléments finis) pour prédire le débit métallique, les champs de température et les champs de contrainte-déformation, l'optimisation de la structure de la matrice et les paramètres de processus de forgeage pour garantir que les lignes d'écoulement métallique suivent le contour complexe de la pièce et atteignent la mise en forme près du filet .}

Forgeage pas à pas et forgeage multi-cavité: Pour des pièces extrêmement complexes ou très grandes, le forgeage peut être effectué en plusieurs matrices et étapes pour former progressivement la forme finale, assurant un bon remplissage de la filière et une qualité microstructurale .

Coupe et coup de poing:

Après le forgeage, le lourd flash autour de la périphérie du grand forgeage est supprimé . Forges avec des trous peut subir des opérations de poinçonnage .

Traitement thermique: Ceci est une étape critique pour déterminer les propriétés mécaniques finales des pièces de redoutage en alliage en aluminium . Il comprend:

Traitement thermique de la solution: Le forge est chauffé à la température de solution (varie selon le grade en alliage, généralement 450-550) et maintenu pendant suffisamment de temps pour permettre aux éléments d'alliage de se dissoudre pleinement dans la matrice d'aluminium .

Éteinte: Le refroidissement rapide à partir de la température de solution, généralement par extinction de l'eau (température ambiante ou eau chaude), pour maximiser la rétention de la solution solide sursaturée . pour les fortes fortes, l'uniformité de la trempe et le contrôle du taux de refroidissement sont cruciaux pour prévenir les fissures et assurer les performances .

Traitement du vieillissement:

Vieillissement naturel (T4): Se produit à température ambiante, adapté aux alliages avec des exigences de résistance inférieures .

Vieillissement artificiel (t6, t7x, etc .): Effectué à des températures contrôlées avec précision pendant des périodes prolongées, faisant précipiter les phases de renforcement, augmentant ainsi considérablement la résistance et les applications de l'alliage ., différents grades d'alliage et applications ont différents traitements de vieillissement (E . G ., t6, t73, t74, t76) pour équilibrer la résistance, la résistance, et la contrainte, et la contrainte de Corros résistance .

Redressement et soulagement du stress:

Après l'extinction, les pièces forgées peuvent avoir une contrainte résiduelle et une distorsion de forme . Le redressage mécanique est généralement nécessaire pour corriger les dimensions et la forme .

Pour les pièces de haute précision ou celles nécessitant une usinage ultérieur approfondie, des traitements de soulagement des contraintes tels que l'étirement, la compression ou la vibration (e . {., Txxx51 Tempers) peuvent être effectués pour réduire le stress résiduel, minimiser la distorsion de l'usinage et améliorer la stabilité dimensionnelle . Composants .

Finition et inspection:

Débourrage, coup de tir (améliore les performances de la fatigue), inspection dimensionnelle, vérification de la qualité de surface .

Enfin, des tests non destructifs complets (e . g ., des tests de propriété mécanique ultrasoniques, pénétrants, de Foucault) et rigoureux sont effectués pour s'assurer que le produit répond aux spécifications de l'industrie aérospatiale ou pertinentes les plus élevées et les exigences des clients .

Les propriétés mécaniques des fortes redoutables en alliage en aluminium sont la considération la plus importante dans leurs applications d'ingénierie, avec des valeurs spécifiques variant en fonction du grade d'alliage, du tempérament du traitement thermique et de la taille de forge ., les forgues possèdent d'excellentes propriétés mécaniques complètes .

Uniformité des biens et anisotropie:

Pendant la fabrication, les fortes formes de la matrice atteignent une uniformité maximale de la structure des grains internes et des propriétés mécaniques à travers de grands rapports de forgeage et un contrôle précis du flux métallique . Ceci est crucial pour la fiabilité globale des grands composants, empêchant les points faibles localisés .

Le flux de grains continu formé pendant le forgeage permet des performances optimales dans les directions de chargement principales et réduit considérablement les différences de propriété dans différentes directions (anisotropie), améliorant la stabilité structurelle globale et la fiabilité .

Les excellentes propriétés des fortes de dédale en alliage en aluminium proviennent de leur microstructure unique .

Caractéristiques microstructurales clés:

Structure de grains raffinés, uniformes et denses:

Grâce à plusieurs passes de forgeage, les grains à mesure grossiers sont entièrement décomposés, et des processus de recristallisation et de récupération équiaxés ou denses fins et denses se forment entièrement grâce à des défauts de recristallisation dynamiques tels que la porosité, les pochets de gaz, la vie et la ségrégation et la fracture significative ténacité .

Flux de grains continu très conforme à la forme de partie:

Il s'agit de la caractéristique et de l'avantage les plus significatifs des pièces de redoutage . car le métal coule plastiquement dans la cavité de la matrice, ses grains sont allongés et forment des lignes d'écoulement fibreuses continues (ou des lignes d'écoulement de texture cristalline) qui suivent la forme externe complexe et la structure interne de la pièce .

Cet alignement du flux de grains avec la direction de contrainte primaire de la partie dans les conditions de fonctionnement réelles transfère efficacement les charges, améliorant considérablement la résistance de la fatigue de la partie, la ténacité à l'impact, la résistance à la corrosion de contrainte (SCC) et la tolérance aux dommages dans les zones de contrainte critiques (E . G ., les bords des trous, les coins, les objets de réduction) . pour les complexes, les objets de rédaction) # Les conseils et la continuité du flux de grains sont au cœur de la conception et du contrôle des processus .

Distribution et contrôle uniformes des phases de renforcement (précipités):

Après une solution strictement contrôlée et des traitements de vieillissement, les principales phases de renforcement de différentes séries d'alliages (E . G ., MGZN₂ en série 7xxx, Al₂cu dans la série 2xxx, Mg₂si dans la série 6xxx) Précipitant uniforment dans la matrice aluminium avec une taille optimale, la morphologie, {5}

En contrôlant précisément le traitement du vieillissement, le type, la quantité, la taille et la distribution des phases de renforcement peuvent être modulés pour optimiser l'équilibre de la résistance, de la ténacité et de la résistance à la corrosion . Par exemple, les alliages de la série 7xxx peuvent atteindre une résistance SCC améliorée par l'agitation T7X .

Propre métallurgique élevée et faible taux de défauts:

Les matières premières de haute pureté et les technologies avancées de fusion et de coulée sont utilisées pour assurer une structure interne dense dans les pièces forgées, exempt de défauts de coulée . Le contrôle strict du contenu d'impureté réduit la formation de composés intermétalliques nocifs (E . g ., les phases en fer), là-bas, assurer la durée de la durée des matériaux, les dommages, les dommages en fer), ce qui s'assurait de la durée des matériaux, des dommages, des dommages en fer), de celle La tolérance . Les gros sorties pour les applications aérospatiales nécessitent généralement des niveaux extrêmement faibles d'inclusions non métalliques et sont assurées par une inspection à ultrasons à 100% pour la qualité interne .

Le grand que les pièces de rediffusion en alliage en aluminium varient considérablement en taille, allant de quelques kilogrammes à plusieurs tonnes, avec des dimensions d'enveloppe maximales atteignant plusieurs mètres . leur précision dimensionnelle et les tolérances géométriques répondent généralement aux exigences d'ingénierie strictes . et

Capacité de personnalisation:

Les fortes redoutables sont presque toujours hautement personnalisées sur la base de modèles CAO complexes et de dessins d'ingénierie fournis par les clients .

Les fabricants doivent posséder de fortes capacités de R&D et de conception, des capacités de conception et de fabrication de matrices, ainsi que des équipements de forgeage ultra-larges (E . G ., 10, 000- Ton appuyent) et 配套 Traitement et équipement d'usinage .

Des services complets peuvent être fournis, de la fusion et de la coulée de matières premières, de la pré -formission, du forgeage de la matrice, du traitement thermique, du soulagement du stress à l'usinage rugueux / final, et même de l'inspection finale et du traitement de surface avant l'assemblage .

Les propriétés finales des forgues en alliage en aluminium sont déterminées par leur tempérament du traitement thermique . pour les fortes fortes, l'uniformité et la profondeur du traitement thermique sont les clés .

Conseils de sélection de température:

T6: Fournit la plus haute résistance et dureté, adaptées aux composants structurels généraux avec des exigences de propriété mécanique élevées .

T7x Tempers: Pour les alliages de la série 7xxx, T73, T74, T76 et autres Tempers Overaged sacrifient une petite résistance pour améliorer considérablement la résistance à la fissuration de la corrosion de stress (SCC) et une corrosion d'exfoliation, ce qui en fait des températures communes dans l'industrie aérospatiale .

Tempères TXX51: Pour les fortes grosses épaisses ou accumulées, sélectionnant un tempérament avec soulagement de la contrainte (E . G ., T651, T7351) peut réduire efficacement la contrainte résiduelle de l'extinction, minimisant ainsi la distorsion de l'usinage et améliorant la stabilité dimensionnelle .}

La machinabilité du grand aluminium en alliage de redoutage varie selon la série d'alliages mais est généralement bonne . La soudabilité varie également par alliage .

Guidage de fabrication:

Machinabilité: La plupart des redoutables en alliage en aluminium ont une bonne machinabilité et sont faciles à traiter . pour les alliages à haute résistance, la rigidité plus élevée et les machines-outils de puissance et les outils de coupe haute performance sont nécessaires . Lorsque l'usinage de grandes composants, la coupe de chaleur et de distorsion de coupe doit être considérée .

Stress résiduel: Les fortes redoutables peuvent avoir une contrainte résiduelle importante après extinction . en utilisant des températures TXXX51 ou des stratégies d'usinage à plusieurs étapes (finition de secours à stress rugueux) peut contrôler efficacement la distorsion d'usinage .

Soudabilité:

Alliages de la série 6xxx: Avoir une excellente soudabilité de fusion et peut être soudé à l'aide de méthodes conventionnelles (e . g ., mig, tig), adapté à la jonction et à la réparation structurelles .

Alliages de la série 2xxx et 7xxx: Avoir une faible soudabilité conventionnelle de fusion, sujette à des fissures à chaud et à une perte de résistance significative . pour les fortes formes de ces alliages à haute résistance, des connexions boulonnées à haute résistance, des rivets ou dans des cas spéciaux, un soudage à l'état solide (E . g ., une évaluation de la frisé Fsw) ou un brazing / diffuse Bonding peut être considéré comme un tarif leur impact sur les propriétés globales .

La résistance à la corrosion des formes de dépérisation des alliages en aluminium grand varie selon les séries en alliage et les conditions environnementales, et nécessite généralement un système de protection complémentaire .

Stratégies de protection contre la corrosion:

Sélection d'alliages et de tempérament: Sélectionnez le tempérament le plus approprié en alliage et le traitement thermique au stade de conception basé sur l'environnement de service . Par exemple, pour les environnements marins, la série 6xxx peut être préférée à la série 7xxx . pour un risque SCC élevé, les tempers T7X de la série 7xxx sont préférés .

Traitement de surface:

Anodisation: La méthode de protection la plus courante et la plus efficace, formant un film d'oxyde dense sur la surface de forgeage, améliorant la résistance à la corrosion et à l'usure . pour les grandes composants, la taille du réservoir d'anodisation et le contrôle des processus sont cruciaux .

Revêtements de conversion chimique: Servir de bonnes amorces pour les peintures ou les adhésifs, offrant une protection supplémentaire de corrosion .

Systèmes de revêtement haute performance: Les revêtements anti-corrosion haute performance multicouches, tels que l'époxy, les revêtements en polyuréthane, etc. ., peuvent être appliqués dans des environnements extrêmement corrosifs .

Gestion de la corrosion galvanique: En contact avec des métaux incompatibles (e . g ., acier, cuivre), des mesures d'isolement strictes (e . g ., gaskets, revêtements isolants, scellants) doivent être pris pour prévenir la corrosion galvanique, qui est particulièrement importante dans les grandes structures complexes .

Les propriétés physiques de la grande dédale d'alliage en aluminium sont des considérations importantes dans la conception structurelle et mécanique, en particulier dans les applications nécessitant une gestion thermique et une compatibilité électromagnétique .

Considérations de conception:

Excellent rapport force / poids: La combinaison de faible densité et de haute résistance fait des alliages en aluminium un choix idéal pour l'éclat structurel, conduisant à une amélioration de l'efficacité énergétique, de la charge utile et des performances .

Haute fiabilité: La microstructure dense, les grains raffinés et les lignes d'écoulement continu fournies par le processus de forgeage améliorent considérablement la durée de vie de la fatigue du matériau, la ténacité à la rupture, la résistance à l'impact et la tolérance aux dommages, assurant la sécurité dans des conditions extrêmes .

Intégration des géométries complexes: Le forgeage peut produire des géométries complexes en forme de réseau, intégrant plusieurs fonctions, réduisant le nombre de pièces et les coûts d'assemblage, et l'amélioration de la rigidité structurelle globale .

Machinabilité et joinabilité: Selon la note d'alliage, une bonne machinabilité et certaines commodités de soudage ou d'adhésion peuvent être proposées .

Recyclabilité élevée: Les alliages en aluminium sont très recyclables, conformes aux principes du développement durable et de l'économie circulaire .

Limitations de conception:

Limite de performance à haute température: Bien que certains alliages (e . g ., 2618) fonctionnent mieux à des températures élevées, généralement, la résistance des alliages d'aluminium diminue considérablement au-dessus de 150 degrés -200, ce qui les rend non adaptés à des environnements à long terme à long terme à des températures ultra-élevées .

Module élastique inférieur: Par rapport aux alliages en acier ou en titane, les alliages d'aluminium ont un module élastique inférieur, qui peut nécessiter des sections transversales plus grandes ou des conceptions structurelles spécifiques dans des applications nécessitant une rigidité élevée .

Coût: Par rapport aux pièces moulées ou extrusions ordinaires, le coût de production des fortes de gros décors est généralement plus élevé, principalement en raison du développement de la matrice et de l'investissement de l'équipement .

Le contrôle de la qualité pour les forts de la matrice en alliage en aluminium est primordial, en particulier dans des applications critiques comme l'aérospatiale, pour s'assurer que les produits répondent aux normes les plus élevées de l'industrie et aux exigences des clients .

Procédures de test standard:

Certification des matières premières:

Analyse de la composition chimique (OES / XRF) pour assurer la conformité avec AMS, ASTM, EN, etc .

Inspection des défauts internes: tests à 100% ultrasoniques pour garantir que les lingots et les blancs pré-forgés sont exempts de défauts macroscopiques (E . g ., porosité, inclusions, fissures) .

Surveillance des processus de forgeage:

Surveillance et enregistrement en temps réel des paramètres de processus clés tels que la température du four, la température de forgeage, la pression et la quantité de déformation .

Inspection en cours / hors ligne de la forme et des dimensions de forgeage pour assurer le forgeage stable et contrôlé .

Surveillance du processus de traitement thermique:

Contrôle précis et enregistrement de paramètres tels que l'uniformité de la température du four dans les grands fours de traitement thermique, la température des médias de trempe, l'intensité d'agitation et le temps de transfert de trempe .

Enregistrement et analyse des courbes de température / temps de traitement thermique pour garantir que les propriétés mécaniques requises sont obtenues .

Analyse de la composition chimique:

Révéfication de la composition chimique par lots des formes finales pour s'assurer que le produit final répond aux spécifications .

Test de propriété mécanique:

Tests de traction: Les échantillons prélevés dans les directions L, LT et ST à partir de plusieurs emplacements représentatifs (y compris le centre et le bord) sont testés pour UTS, YS, EL, garantissant que les valeurs garanties minimales sont respectées .

Test de dureté: Mesures multi-points pour évaluer l'uniformité globale .

Tests d'impact: Test d'impact Charpy en V si nécessaire, pour évaluer la ténacité .

Tests de fatigue, test de ténacité à la fracture, tests de fissuration par corrosion des contraintes: Ces tests plus avancés sont généralement effectués pour des applications critiques telles que l'aérospatiale .

Tests non destructifs (NDT):

Tests ultrasoniques à 100% (UT): Inspection des défauts internes pour tous les gros forgs de chargement critiques pour ne garantir aucune porosité, inclusions, délaminations, fissures, etc. .

Tests pénétrants (PT) / test de particules magnétiques (MT, pour les inclusions ferreux): Inspection de surface pour détecter les défauts de disque de surface .

Test de courant Eddy (ET): Détecte les défauts de surface ou de près de la surface et la cohérence de la conductivité des matériaux .

Test radiographique (RT): Pour détecter certains défauts internes spécifiques .

Analyse microstructurale:

Examen métallographique pour évaluer la taille des grains, la continuité du flux de grains, le degré de recristallisation et la morphologie et la distribution précipitées, garantissant que la microstructure répond aux exigences .

Inspection dimensionnelle et de qualité de surface:

Mesure dimensionnelle 3D précise utilisant de grandes machines de mesure de coordonnées (CMM) ou des scanners laser .

Rugosité de surface, inspection des défauts visuels .

Normes et certifications:

Les fabricants détiennent généralement AS9100 (Système de gestion de la qualité aérospatiale), ISO 9001 et autres certifications de système de gestion de la qualité internationale .

Les produits sont conformes aux normes industrielles pertinentes telles que AMS (spécifications de matériaux aérospatiales), ASTM (American Society for Testing and Materials), EN (normes européennes) et spécifications spécifiques au client (E . G ., Boeing, Airbus, GE) .}

EN 10204 Type 3 . 1 ou 3.2 Des rapports de test de matériel peuvent être fournis, et la certification indépendante tierce peut être organisée à la demande du client.

Les forces de dépérisation en alliage en aluminium sont le choix préféré pour de nombreuses applications critiques à haute performance et à la sécurité en raison de leurs excellentes propriétés globales .

Zones d'application primaires:

Aérospatial: Composants du train d'atterrissage d'avion, cadres de fuselage, côtes d'aile, lames de compresseur de moteur, disques de turbine, enveloppes, pièces de connexion, structures de pylône .

Transport ferroviaire: Bogies de train à grande vitesse, carrosserie de la voiture de connexion, composants structurels de chargement critiques .

Industrie automobile: Composants du système de suspension automobile haute performance, roues, pièces de moteur, grands composants structurels (voitures de course, voitures de luxe) .

Industrie maritime: Grands composants structurels de navires, supports d'hélices, pièces de plate-forme offshore .

Machinerie de construction: Bras de machines lourds, composants structurels du châssis, corps de cylindres hydrauliques, pièces de connexion .

Secteur de l'énergie: Centres d'éoliennes, pièces de connexion à lame, composants de navires à haute pression .

Machines générales: Grands corps de pompe, corps de vanne, moules, luminaires, etc. .

Concevoir des avantages:

Excellent rapport force / poids: Réduit considérablement le poids structurel, améliorant la charge utile et l'efficacité .

Haute fiabilité et sécurité: Le processus de forgeage élimine les défauts internes, affine les grains et forme des lignes d'écoulement continues, améliorant considérablement la durée de vie de la fatigue du matériau, la ténacité à la rupture, la résistance à l'impact et la tolérance aux dommages, assurant la sécurité dans des conditions extrêmes .

Intégration des géométries complexes: Peut intégrer plusieurs fonctions dans un seul composant, réduire le nombre de pièces et les coûts d'assemblage, et l'amélioration de la rigidité structurelle globale .

Uniformité des biens: La microstructure interne et les propriétés des fortes fortes sont très uniformes, évitant les variations de propriétés localisées communes dans les moulages .

Production personnalisée: Hautement personnalisé à des besoins d'application spécifiques, permettant une conception optimale .

Limitations de conception:

Coût de fabrication élevé: Le développement de la matrice, l'investissement en équipement important et les flux de processus complexes entraînent des coûts de production plus élevés .

Cycle de fabrication long: Surtout pour les nouveaux produits, la conception, la validation et les cycles de production peuvent être longs .

Limitations de taille: Limite par le tonnage des équipements de forgeage et des dimensions de la matrice disponibles .

Considérations économiques et durables:

Valeur du cycle de vie complet: Bien que les coûts initiaux soient élevés, les améliorations des performances (E . G ., l'efficacité énergétique, la durée de vie prolongée) et l'assurance de sécurité fournie par les pièces se traduisent par une valeur économique et de sécurité significative au cours de leur cycle de vie complet .

Efficacité d'utilisation des matériaux: Die Forging est un processus de mise en forme quasi-réseau, offrant une utilisation plus élevée de matériaux par rapport à l'usinage .

Convivialité environnementale: Les alliages en aluminium sont très recyclables, contribuant à la réduction de la consommation de ressources et de l'empreinte environnementale .

Compétitivité: Dans les industries stratégiques telles que l'aérospatiale, les formes de dépérisation en alliage en aluminium grand sont un avantage concurrentiel .

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