KR100777673B1 - 내마모성을 높인 작업 롤 초크, 그 제조방법 및 압연장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내마모성을 높인 작업 롤 초크, 그 제조방법 및 압연장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 내부 베어링과 접촉되는 영역에 1차 및 2차 육성용접층이 형성되어 내마모성을 높인 작업 롤 초크, 그 제조방법 및 압연장치에 관한 것이다.

본 발명의 내마모성을 높인 작업 롤 초크는 몸체; 상기 몸체의 일측면 내측에 베어링이 수용되도록 형성되고, 저면에 육성용접층이 형성되는 베어링 수용부; 상기 몸체의 타측면 내측에 상기 베어링 수용부와 연결되어 작업 롤러가 구비되는 작업 롤러 수용부; 를 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 압연장치는 하우징과, 상기 하우징 내부에 구비되어 압연재와 접촉되는 작업 롤(Work Roll)과, 상기 작업 롤을 지지하는 지지 롤(Back Up Roll)과, 상기 지지 롤의 양단부에 구비되어 상기 지지 롤을 작동시키는 지지 롤 초크(Back Up Roll Chock)와, 상기 작업 롤의 양단부에 연결되고 내부에 베어링(Bearing)이 구비되어 상기 작업 롤을 작동시키는 작업 롤 초크(Work Roll Chock)를 포함하여 구성되는 압연장치에 있어서, 상기 작업 롤 초크는 상기 베어링이 구비되는 내면에 육성용접(Build Up Welding)층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 작업 롤 초크의 제조방법은 압연장치 내부에 구비되는 작업 롤 초크의 제조방법에 있어서, a) 상기 롤 초크의 기본이 되는 주조품을 생성하는 주조단계; b) 상기 기본 주조품의 베어링이 구비되는 내면에 최종 제품을 기준으로 3~5mm 깊이의 홈이 형성되도록 하고, 그 외 부위에 최종 제품을 기준으로 3~5mm의 여유를 갖도록 황삭가공하는 황삭가공단계; c) 상기 홈에 SUS309를 육성용접하여 1~2mm 높이의 1차 육성용접층을 형성하는 1차 육성용접층 형성단계; d) 상기 1차 육성용접층에 13Cr을 육성용접하여 7~13mm 높이의 2차 육성용접층을 형성하는 2차 육성용접층 형성단계; 및 e) 상기 육성용접층이 형성된 주조품을 정삭가공하여 치수를 조절하는 정삭가공단계; 를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 압연장치는 상술한 바와 같은 특징을 갖는 작업 롤 초크를 채용하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 내마모성을 높인 작업 롤 초크는 베어링과의 접촉부위에 육성용접층을 형성하여 높은 기계적 성질을 갖으며 마모를 현저히 줄여 최종 제품의 품질을 향상시키며 생산량을 증대할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 전체 롤 초크의 교체주기를 늘림으로써 생산효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

압연, 롤 초크, 작업 롤 초크(Work Roll Chock), 지지 롤 초크(Back Up Roll Chock)

Description

내마모성을 높인 작업 롤 초크, 그 제조방법 및 압연장치{Work Roll Chock, Manufacturing Method thereof And Rolling Mill}

도 1은 종래의 압연장치를 도시한 사시도.

도 2는 종래의 압연장치를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 작업 롤 및 작업 롤 초크를 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 작업 롤 초크를 나타낸 사시도.

도 5는 상기 도 3에 도시한 작업 롤 초크의 절개 사시도.

도 6은 본 발명의 육성용접층을 개략적으로 나타낸 개념도.

도 7은 본 발명에 따른 롤 초크의 제조방법의 일 실시예에 따른 블록도.

도 8은 본 발명에 따른 롤 초크의 제조방법의 다른 실시예에 따른 블록도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1000 : 압연장치

100 : 하우징 200 : 라이너

300 : 작업 롤 310 : 작업 롤 초크

311 : 몸체 312 : 베어링 수용부

313 : 롤러 수용부

320 : 베어링

400 : 지지 롤 410 : 지지 롤 초크

420 : 베어링

500 : 육성용접층

510 : 1차 육성용접층 520 : 2차 육성용접층

600 : 압연재

Sa~Sh : 본 발명의 롤 초크의 제조방법의 각 단계

본 발명은 내마모성을 높인 작업 롤 초크, 그 제조방법 및 압연장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 내부 베어링과 접촉되는 베어링 수용부의 저면에 육성용접층이 형성되어 내마모성을 높인 작업 롤 초크, 그 제조방법 및 압연장치에 관한 것이다.

일반적으로 철강의 제조공정은 크게 제선공정, 제강공정, 연주공정 및 압연공정으로 이루어진다. 상기 제선공정은 철광석 중의 산소를 제거하고 철광석을 용해하여 선철로 제조하는 공정이며, 상기 제강공정은 상기 제선공정을 거친 선철의 불순물을 제거함으로써 강을 제조하는 공정이고, 상기 연주공정은 연속주조기를 통과하면서 액체 상태의 철강을 소정의 형태를 갖는 슬래브, 블룸 또는 빌릿과 같은 중간 소재를 제조하는 공정이며, 상기 압연공정은 사용목적에 맞도록 강판이나 선재 등으로 가공/변형하는 공정이다.

상기 롤초크는 상기 압연공정에 이용되는 부품 중의 하나로 일반적인 압연기를 도 1에 도시하였다.

상기 도 1에 도시한 바와 같이 종래의 압연장치는 하우징(100)과, 상기 하우징(100) 내부에 구비되어 압연재와 접촉되는 작업 롤(300)(Work Roll)과, 상기 작업 롤(300)을 지지하는 지지 롤(400)(Back Up Roll)과, 상기 지지 롤(400)의 양단부에 구비되어 상기 지지 롤(400)을 작동시키는 지지 롤 초크(410)(Back Up Roll Chock)와, 상기 작업 롤(300)의 양단부에 구비되어 상기 작업 롤(300)을 작동시키는 작업 롤 초크(310)(Work Roll Chock)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 압연장치는 1000~1200℃ 정도의 고온, 고압의 환경에 노출되어 열피로 크랙, 열간 마모, 형태 변형, 부식과 같은 문제점이 발생될 뿐만 아니라 냉각수에 의해 냉각되어 가열과 냉각이 반복되는 열피로를 받고 있으며, 자체 하중을 견딜 수 있는 만큼의 높은 강도가 요구된다.

특히, 상기 작업 롤 초크는 상기 압연재와 인접하여 구비되므로 마모 및 부식의 속도가 빠르며 상기 작업 롤 초크의 베어링이 구비되는 내면 및 상기 하우징과 접촉되는 부분은 연속적으로 접촉되어 큰 마찰력이 발생됨에 따라 상기 롤 초크와 하우징의 접촉부위에서 쉽게 마모되는 문제점이 발생된다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 상기 롤 초크와 하우징의 접촉부위에 라이너를 더 구비하는 기술이 개시된 바 있다.

상기한 바와 같은 압연장치(1000)를 도 2에 도시하였다. 상기 도 2에 도시한 압연장치(1000)는 다른 구성요소는 동일하나 상기 하우징(100) 사이의 마모를 방지하기 위해 구비된 라이너(200)가 더 구비되어, 상기 라이너는 상기 롤 초크와 하우징의 마모를 줄이고 상기 롤 초크를 안내하는 역할을 담당한다. 그러나 상기 롤 초크 내부에 구비되는 베어링은 상기 롤러를 지지하여 작동해야하므로 높은 기계적 성질이 요구되며 상기 베어링의 연속적인 회전에 의해 상기 베어링과 맞닿는 상기 롤 초크 내면의 마모가 심해지는 문제점은 여전히 존재하게 된다. 또한, 상기 롤 초크 내면의 마모가 심해질 경우, 상기 롤러를 지지하는 베어링의 역할을 제대로 수행할 수 없게 되어 최종 제품의 두께 편차가 발생되고 표면 품질이 저하되어 불량률이 증가되며, 상기 롤 초크의 수명이 단축되어 상기 롤 초크를 교체하기 위해 많은 정비공이 필요하고 작업 중지에 따라 생산 비용이 증가되어 생산효율이 저하되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 내마모성 및 내부식성을 높여 내부 베어링이 구비되는 베어링 수용부 저면의 마모를 현저히 줄여 압연성능을 향상시켜 최종 제품의 품질이 향상되도록 하고 생산량을 높일 수 있는 내마모성을 높인 작업 롤 초크를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 롤 초크의 교체주기를 늘임으로서 제조원가를 절감할 수 있는 내마모성을 높인 작업 롤 초크, 그 제조방법 및 압연장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 내마모성을 높인 작업 롤 초크는 몸체; 상기 몸체의 일측면 내측에 베어링이 수용되도록 형성되고, 저면에 육성용접층이 형성되는 베어링 수용부; 상기 몸체의 타측면 내측에 상기 베어링 수용부와 연결되어 작업 롤러가 구비되는 작업 롤러 수용부; 를 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 육성용접층은 스텐레스(Stainless)계열 용접봉을 이용하여 형성되는 1차 육성용접층과 13Cr로 형성되는 2차 육성용접층을 갖는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 롤 초크 제조방법은 압연장치 내부에 구비되는 작업 롤 초크의 제조방법에 있어서, a) 상기 롤 초크의 기본이 되는 주조품을 생성하는 주조단계; b) 상기 기본 주조품의 베어링이 구비되는 내면에 최종 제품을 기준으로 3~5mm 깊이의 홈이 형성되도록 하고, 그 외 부위에 최종 제품을 기준으로 3~5mm의 여유를 갖도록 황삭가공하는 황삭가공단계; c) 상기 홈에 스텐레스(Stainless)계열 용접봉을 이용하여 육성용접하여 1~2mm 높이의 1차 육성용접층을 형성하는 1차 육성용접층 형성단계; d) 상기 1차 육성용접층에 13Cr을 육성용접하여 7~13mm 높이의 2차 육성용접층을 형성하는 2차 육성용접층 형성단계; 및 e) 상기 육성용접층이 형성된 주조품을 정삭가공하여 치수를 조절하는 정삭가공단계; 를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 롤 초크의 제조방법은 상기 b) 단계 이후에, f) 상기 황삭가공된 제품을 비파괴검사하고 검사 결과와 기준 품질을 비교하여 상기 황삭가공된 제품의 품질을 판단하는 품질 판단단계; 가 더 포함되는 것을 특징으로 하고, 만약 상기 f) 단계에서 판단결과가 기준에 미치지 못할 경우, 상기 f) 단계 이후에 g) 상기 황삭가공된 홈 표면에 아크-에어 가우징(Arc-Air Gouging) 또는 연삭(Grinding)가공하여 결함을 제거하는 결함제거단계; 가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 롤 초크의 제조방법은 상기 c) 단계 이후에 h) 600±25℃의 온도로 50~70분동안 열처리하는 응력제거단계; 가 더 포함되는 것을 특징으로한다.

아울러, 상기 c) 단계 및 d) 단계는 플럭스 혼입 와이어 용접법(MAG용접법) 또는 피복 아크(ARC) 용접법을 이용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 c) 단계는 용접부위를 100~120℃로 예열하고, 상기 용접층간 온도를 180~220℃로 설정하는 것을 특징으로 하고, 한편, 본 발명의상기 d) 단계는 용접부위를 150~170℃로 예열하고, 상기 용접층간 온도를 280~320℃로 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 압연장치는 하우징과, 상기 하우징 내부에 구비되어 압연재와 접촉되는 작업 롤(Work Roll)과, 상기 작업 롤을 지지하는 지지 롤(Back Up Roll)과, 상기 지지 롤의 양단부에 구비되어 상기 지지 롤을 작동시키는 지지 롤 초크(Back Up Roll Chock)와, 상기 작업 롤의 양단부에 연결되고 내부에 베어링(Bearing)이 구비되어 상기 작업 롤을 작동시키는 작업 롤 초크(Work Roll Chock)를 포함하여 구성되는 압연장치에 있어서, 상기 작업 롤 초크는 상기 베어링이 구비되는 내면에 육성용접(Build Up Welding)층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 육성용접층은 스텐레스(Stainless)계열 용접봉을 이용하여 형성되는 1차 육성용접층과 13Cr로 형성되는 2차 육성용접층을 갖는 것을 특징으로 한다. 더욱 상세하게는 상기 1차 육성용접층은 SUS308, SUS309로 형성될 수 있다.

이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 내마모성을 높인 작업 롤 초크 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 작업 롤(300) 및 작업 롤 초크(310)를 나타낸 사시도로 본 발명의 압연장치(1000)는 하우징(100)과, 상기 하우징(100) 내부에 구비되어 압연재와 접촉되는 작업 롤(300)(Work Roll)과, 상기 작업 롤(300)을 지지하는 지지 롤(Back Up Roll)과, 상기 지지 롤(400)의 양단부에 구비되어 상기 지지 롤을 작동시키는 지지 롤 초크(410)(Back Up Roll Chock)와, 상기 작업 롤(300)의 양단부에 연결되고 내부에 베어링(Bearing)이 구비되어 상기 작업 롤(300)을 작동시키는 작업 롤 초크(310) 초크(Work Roll Chock)를 포함하여 구성되는 압연장치(1000)에 있어서, 상기 작업 롤 초크(310)는 상기 베어링이 구비되는 내면에 육성용접(Build Up Welding)층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 도 3에 도시된 작업 롤 초크(310)는 베어링 및 그 외의 부품이 모두 조립된 상태를 나타내었으며, 본 발명의 작업 롤 초크(310)를 도 4 및 도 5에 도시하였다.

본 발명의 내마모성을 높인 작업 롤 초크(310)는 몸체(311); 상기 몸체(311)의 일측면 내측에 베어링이 수용되도록 형성되고, 저면에 육성용접층이 형성되는 베어링 수용부(312); 상기 몸체(311)의 타측면 내측에 상기 베어링 수용부(312)와 연결되어 작업 롤러가 구비되는 작업 롤러 수용부(313); 를 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 육성용접층(500)은 SUS309로 형성되는 1차 육성용접층(510)과 13Cr로 형성되는 2차 육성용접층(520)을 갖는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명은 상기 작업 롤 초크(310) 내면의 상기 베어링이 접촉되는 면에 육성용접층(500)이 형성되는 것으로 상기 부위에서 마모가 심해 작업 롤 초크(310)의 수명을 단축시키는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 육성용접층(500)을 개략적으로 나타낸 개념도로 상기 육성용접층(500)은 스텐레스계열 용접봉으로 형성된 1차 육성용접층(510)과 13Cr로 형성되는 2차 육성용접층(520)으로 형성되어 내마모성 및 내부식성을 더욱 높일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 내마모성을 높인 작업 롤 초크는 마모가 잘 발생되는 베어링(320)이 구비되는 베어링 수용부(312)의 저면에 2개의 층을 갖는 육성용접층(500)을 형성하여 내마모성 및 내부식성을 높여 압연성능 및 생산효율을 높일 수 있으며, 보수작업이 용이한 장접이 있다.

도 7은 본 발명에 따른 롤 초크의 제조방법의 일 실시예에 따른 블록도로 본 발명의 작업 롤 초크(310)의 제조방법은 압연장치(1000) 내부에 구비되는 작업 롤 초크(310)의 제조방법에 있어서, a) 주조품을 생성하는 주조단계(Sa); b) 육성용접층(500)이 형성되는 홈이 형성되도록 황삭가공하는 황삭가공단계(Sb); c) 1차 육성용접층(510)을 형성하는 1차 육성용접층(510) 형성단계(Sc); d) 2차 육성용접층(520)을 형성하는 2차 육성용접층(520) 형성단계(Sd); 및 e) 정삭가공단계(Se); 를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

상기 주조단계(Sa)는 상기 롤 초크의 기본이 되는 주조품을 생성하는 단계로서 내부에 크랙(Crack), 또는 기공이 발생되지 않도록 하고, 필요시 어닐링(Annealing) 공정을 통해 요구되는 기계적 강도를 만족할 수 있도록 하는 공정이 수행될 수 있다.

상기 황삭가공단계(Sb)는 육성용접층(500)(500)을 형성하기 위한 홈을 형성하고, 그 외 부분 역시 최종 수치 범위를 만족하도록 가공하는 단계로서, 상기 기본 주조품의 베어링이 구비되는 내면에 최종 제품을 기준으로 3~5mm 깊이의 홈이 형성되도록 하고, 그 외 부위에 추후의 정삭가공단계를 감안하여 최종 제품을 기준으로 3~5mm의 여유를 황삭가공하는 단계이다.

상기 1차 육성용접층(510) 형성단계(Sc)는 상기 황삭가공단계(Sb)를 통해 형성된 홈에 1~2mm 높이의 1차 육성용접층(510)을 형성하는 단계이다. 상기 단계에서 용접재료는 SUS309가 이용되고, 용접되는 상기 홈을 100~120℃로 예열하며, 상기 용접층간온도를 180~220℃로 설정한다.

상기 2차 육성용접층(520) 형성단계(Sd)는 상기 1차 육성용접층(510)에 7~13mm 높이의 2차 육성용접을 형성하는 단계로 상기 2차 육성용접층(520)은 13Cr로 형성되고, 상기 1차 육성용접층(510)을 150~170℃로 예열하며, 상기 용접층간온도를 280~320℃로 설정한다.

상기 1차 육성용접층(510) 형성단계(Sc) 및 2차 육성용접층(520) 형성단계(Sd)는 플럭스 혼입 와이어 용접법(MAG용접법) 또는 피복 아크(ARC) 용접법을 이용하는 것이 바람직하다.

상기 정삭가공단계(Se)는 상기 육성용접층(500)이 형성된 주조품을 정삭가공하여 롤 초크의 최종 제품의 치수에 맞게 정밀가공하는 단계이다.

상기 작업 롤 초크(310)는 베어링(420)을 포함한 다른 부품을 조립하여 제조를 완료하게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 롤 초크의 제조방법의 다른 실시예에 따른 블록도로, 본 발명의 롤 초크 제조방법은 상기 황삭가공단계(Sb) 이후에 e) 상기 황삭가공된 제품을 비파괴검사하고, 상기 검사 결과와 기준 품질을 비교하여 상기 황삭가공된 제품의 품질을 판단하는 품질 판단단계(Se)가 더 포함될 수 있다.

상기 품질 판단단계(Sf)는 상기 황삭가공단계(Sb)를 수행한 제품이 기준 품질을 비교하는 단계로서 더욱 상세하게는 내부 및 표면 결함을 판단할 수 있는 초음파를 이용하는 초음파 탐상(UT)검사, 강자성체를 이용하는 자분탐상(MT)검사 등이 수행될 수 있다.

만약, 상기 품질 판단단계(Sf)에서 판단 결과가 상기 기준 품질에 미치지 못할 경우, 상기 품질 판단단계(Sf) 이후에, g) 상기 황삭가공된 홈 표면에 아크-에 어 가우징 또는 연삭가공하여 결함을 제거하는 결함제거단계(Sf)가 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 롤 초크의 제조방법은 상기 육성용접층(500) 형성단계(Sc) 이후에 h) 600±25℃의 온도로 50~70분 동안 열처리를 하는 응력제거단계(Sh)가 더 포함될 수 있다.

한편, 본 발명의 압연장치(1000)는 상술한 바와 같은 특징을 가지는 작업 롤 초크(310) 초크를 채용한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

이에 따라, 본 발명의 내마모성을 높인 작업 롤 초크, 그 제조방법 및 압연장치는 베어링과의 접촉되는 베어링 수용부의 저면에 육성용접층을 형성하여 높은 기계적 성질을 갖으며 마모를 현저히 줄여 최종 제품의 품질을 향상시키며 생산량을 증대할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전체 롤 초크의 교체주기를 늘림으로써 생산효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

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2. 삭제
3. 압연장치 내부에 구비되는 작업 롤 초크의 제조방법에 있어서,

   a) 상기 롤 초크의 기본이 되는 주조품을 생성하는 주조단계;

   b) 상기 기본 주조품의 베어링이 구비되는 내면에 최종 제품을 기준으로 3~5mm 깊이의 홈이 형성되도록 하고, 그 외 부위에 최종 제품을 기준으로 3~5mm의 여유를 갖도록 황삭가공하는 황삭가공단계;

   c) 상기 홈에 용접부위를 100~120℃로 예열하고, 상기 용접층간 온도를 180~220℃로 설정하며, 스텐레스(Stainless)계열 용접봉을 이용하여 육성용접하여 1~2mm 높이의 1차 육성용접층을 형성하는 1차 육성용접층 형성단계;

   d) 상기 1차 육성용접층에 용접부위를 150~170℃로 예열하고, 상기 용접층간 온도를 280~320℃로 설정하며, 13Cr을 육성용접하여 7~13mm 높이의 2차 육성용접층을 형성하는 2차 육성용접층 형성단계; 및

   e) 상기 육성용접층이 형성된 주조품을 정삭가공하여 치수를 조절하는 정삭가공단계; 를 포함하여 제조되며,

   상기 c) 단계 및 d) 단계는 플럭스 혼입 와이어 용접법(MAG용접법) 또는 피복 아크(ARC) 용접법을 이용하는 것을 특징으로 하는 작업 롤 초크의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 롤 초크의 제조방법은

   상기 b) 단계 이후에, f) 상기 황삭가공된 제품을 비파괴검사하고 검사 결과와 기준 품질을 비교하여 상기 황삭가공된 제품의 품질을 판단하는 품질 판단단계; 가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 작업 롤 초크의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 롤 초크의 제조방법은

   상기 f) 단계에서 판단결과가 기준에 미치지 못할 경우, 상기 f) 단계 이후에 g) 상기 황삭가공된 홈 표면에 아크-에어 가우징(Arc-Air Gouging) 또는 연삭(Grinding)가공하여 결함을 제거하는 결함제거단계; 가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 작업 롤 초크의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 롤 초크의 제조방법은

   상기 c) 단계 이후에 h) 600±25℃의 온도로 50~70분 동안 열처리하는 응력제거단계; 가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 작업 롤 초크의 제조 방법.
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