一种不锈钢制品及其制备方法
作者:小编 | 发布时间: 2024-05-01 | 次浏览
本发明涉及金属材料表面处理领域,更具体地说,涉及一种不锈钢制品及其制备方法。
随着科技的日益进步和人们对产品的要求的日益提高,现在对金属产品,例如不锈钢制品的外观要求越来越高,尤其是对产品的粗糙度和光亮度等综合要求,抛光既可作为金属结构件、装饰件表面处理的终端工艺从而有效改善其表面性能并提升装饰效果,也可作为各种表面处理终端工艺(例如阳极氧化、微弧氧化、电镀、PVD等)的前期工序,抛光质量的好坏对提升表面处理终端工艺的装饰效果影响很大。目前常见的抛光工艺主要有机械抛光、化学抛光、电解抛光,这些抛光工艺都存在·不同程度的缺陷。其中、I、机械抛光是借助抛光机和砂轮在有精细磨料的情况下,以一定的压力及旋转速度,对制品表面进行轻微切削处理和研磨,以除去毛刺、细微的不平和损伤,使之平整、光滑的处理过程。机械抛光存在很多缺点机械抛光对操作人员的操作技巧要求很高,体力消耗大,而且加工过程中产生的噪音污染和粉尘污染非常大,对操作人员的身体健康有严重影响;并且,对形状稍微复杂的工件很难进行机械抛光;工作效率低。2、化学抛光化学抛光是在一定温度、成分的酸碱溶液中对金属制品进行化学处理以提高其表面光亮度的过程。与机械抛光相比,用化学方法可以抛光形状较为复杂和比较薄的金属、除去表面晶体变形层,获得表面装饰性良好的优质膜层,然而,化学抛光剂多为慢速抛光,抛光时间少则几十分钟,多则十几个小时,工时长,效率低,使用次数少,寿命短,且抛光的亮度也不高,有局部腐蚀现象,而且会产生腐蚀性气体,不利于操作人员的身体健康。3、电解抛光是将金属件或覆盖有金属层的电镀件作为阳极置入某种组成的溶液中时,该金属发生阳极极化并产生不稳定的钝化现象,如果将电流密度限定在该金属和该溶液所特有的一定电流密度的范围内,此时无光泽的表面将变为抛光的光亮表面。电解抛光相对于化学抛光和机械抛光有如下优点能够得到高的表面光洁度和高的抛光精度;能够加工任何形状和尺寸的工件;抛光速度快、能耗小,能够大幅度提高生产效率。然而现有的电解抛光通常采用直流电源、酸性抛光液并进行静液加工,只能将工件的的表面粗糙度降低1-2级,在电解抛光前,通常需要对工件进行机械抛光,否则难以满足表面质量的要求。目前,本领域的技术人员提出了一种等离子电浆抛光的方法,这种抛光方法不同于传统的电解抛光。它是将待抛光的金属制品放入含有NH4+为基础的抛光液中,再通过直流电压的输出,使得正极待抛光物周围的电解溶液因高电位差而瞬间蒸发产生气泡袋,此连续性的气泡袋会在被抛光物表面产生包覆气膜,气膜中间的蒸发等离子因高电压解离而产生放电等离子体,并通过放电等离子体把待抛光物表面上的突起部分击平,使其产生如镜面般的平面。这种方法与电解抛光相比,抛光速度快,处理方法简单,溶液无毒、浓度低、无污染。为了得到较好的镜面效果,往往也需要预先进行机械整平。关于等离子电浆抛光的举例,例如CN101173361公开的一种抛光液,按质量百分比由以下组分组成组分A :浓度为I % -10%的(NH4)2SO4水溶液、组分B :浓度为
O.2% -3%的乙二胺四乙酸、柠檬酸铵、酒石酸钠或草酸钠其中之一或两种以上的组合。利用该抛光液进行非平衡液态复合脉冲等离子电浆抛光的方法,首先按上述组方配制抛光溶液,然后将待处理工件放入上述配制好的抛光液中,加入复合电脉冲或与之等效的不同正负脉冲的组合,控制正脉冲频率O. 5-80kHz,占空比5% - 95%,电压为200-480V,使反应处在最剧烈的状态,处理1-5分钟,即完成抛光处理过程。该发明采用了脉冲代替了直流,有利于等离子的产生,使放电等离子获得更高的动能,得到更好的镜面效果和更快的抛光速度。然而,这种等离子电浆抛光的方法采用铵盐类抛光液对金属工件进行抛光,难以去除金属工件表面较深的毛刺、不平等缺陷,通常需要预先进行机械抛光,否则难以得到光亮的镜面效果;并且铵盐的价格较高发明内容
本发明为了解决现有技术中的等离子电浆抛光的方法采用铵盐类抛光液对不锈钢制品进行抛光,难以去除不锈钢制品表面较深的缺陷,通常需要预先进行机械抛光,否则难以得到光亮的镜面效果的技术问题。本发明提供了一种不锈钢制品的制备方法,所述方法包括将待处理的不锈钢基体置于盛有抛光液的电解槽中作为阳极,在等离子电浆抛光的条件下对所述不锈钢基体进行抛光得到所述不锈钢制品;其中,所述的抛光液含有第一抛光组分和第二抛光组分,所述第一抛光组分包含硫酸盐,所述硫酸盐选自硫酸钠和/或硫酸钾;所述第二抛光组分包含硝酸盐和络合剂。优选地,在所述抛光液中,所述硫酸盐的浓度为15-35 g/L。优选地,在所述抛光液中,所述硝酸盐的浓度为2-8g/L,所述硝酸盐选自硝酸钠和/或硝酸钾。优选地,在所述抛光液中,所述络合剂的浓度为2-6 g/L,所述络合剂选自乙二胺四乙酸二钠和/或柠檬酸钠。优选地,所述第二抛光组分还包含光亮剂,所述光亮剂的浓度为1-4 g/L,所述光亮剂选自聚乙二醇、丙二醇、甘油中的一种或几种。优选地,所述抛光液的工作温度为70_90°C,抛光时间为3_6min。优选地,采用高频高压窄脉冲电场对不锈钢基体进行等离子电浆抛光,高频高压窄脉冲电场的形成条件为电压为220-320V的正向脉冲电压,脉冲频率为4-20KHZ,正向脉冲占空比为15%-60%。优选地,所述方法还包括预处理和后处理,所述预处理采用除蜡水对所述不锈钢基体进行清洗,所述后处理对等离子电浆抛光后的不锈钢基体进行酸洗、水洗并干燥。本发明还提供了一种不锈钢制品,所述不锈钢制品采用如上所述的制备方法制备得到。优选地,所述不锈钢制品的粗糙度Ra=O. 065-0. 070微米,Rsm=O. 24-0. 27毫米;表面反射率为90%-95%。根据本发明提供的不锈钢制品的制备方法,采用与现有的抛光液不同的体系,本发明的抛光液含有第一抛光组分和第二抛光组分,其中,所述第一抛光组分包含硫酸盐,所述硫酸盐选自硫酸钠和/或硫酸钾,起到宏观去除作用;所述第二抛光组分包含硝酸盐和络合剂,起到微观光整作用;所述第一抛光组分可以快速、均匀地溶解不锈钢制品表面,去除其深度加工痕迹,所述第二抛光组分可以在微观尺度上平整不锈钢制品表面的高低起伏,降低光在其表面的漫反射效应,使不锈钢制品的表面呈现出镜面光泽。与现有的以铵盐为主要成分的抛光盐相比,本发明采用了更具有价格优势的硫酸盐,且对不同作用机理的成分进行合理配比,在保证环保和降低成本的基础上,使得不锈钢制品获得了更加良好的镜面效果;并且,本发明的制备方法无需预先进行机械加工,即可去除表面深度缺陷,改善表观效果,工艺简单。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明,并不用于限定本发明。本发明提供一种不锈钢制品的制备方法,采用等离子电浆抛光的方法对不锈钢制品进行抛光,提高光亮度,去除不锈钢制品表面的深度缺陷,改善表观效果。本发明的制备方法不同于现有的等离子电浆抛光方法之处在于本发明的抛光盐由两种作用机理的成分组成,包括起宏观去除作用的第一抛光组分和起微观光整作用的第二抛光组分。所述第一抛光组分包含硫酸钠和/或硫酸钾;第二抛光组分包含硝酸盐和络合剂。在等离子电浆抛光过程中,所述宏观去除成分可以快速、均匀地溶解不锈钢制品表面,去除其深度加工痕迹,所述微观光整成分可以在微观尺度上平整不锈钢制品表面的高低起伏,降低光在不锈钢制品表面上的漫反射效应,使不锈钢表面呈现出镜面光泽。并且,与现有的以铵盐为主要成分的抛光盐相比,本发明的抛光盐更具有价格优势。具体来说,本发明的不锈钢制品的制备方法,包括下述步骤
所述不锈钢制品可以选择本领域技术人员所公知的各种形状和功能的不锈钢制品,例如手机的不锈钢外壳。由于本发明的制备方法能够去除不锈钢制品表面的深度缺陷,因而能够对表面布满压痕、粗糙并且没有光泽的不锈钢冲压制品进行处理。因为本发明的制备方法能够去除不锈钢制品表面的深度缺陷,因而,所述的预处理可以不包括机械抛光。本步骤的预处理包括除蜡、热水洗和常温水洗。例如将不锈钢制品悬挂浸入除蜡水中,在60°C -80°C的除蜡水恒温水浴中加热2-6分钟,再在60°C -80°C的热水中浸泡O. 5-1分钟,最后常温水洗得到表面干净且带有一定光泽度的不锈钢制品。其中,除蜡的方法为本领域技术人员公知的可以用于对各种金属制品进行除蜡的各种方法,优选使用除蜡水恒温水浴清洁工件表面。采用除油步骤可以除去不锈钢制品表面的油脂、污垢,并且使制品表面稍带亮度。水洗工序所用的热水和常温水可以为现有技术中的水,例如自来水、去离子水、纯净水、蒸馏水中的一种或几种。步骤2、等离子电浆抛光将经过预处理的不锈钢制品置于盛有抛光液的抛光槽中作为阳极,在等离子电浆抛光的条件下对所述不锈钢基体进行抛光,得到具有光亮镜面效果的不锈钢制品。如上所述,本发明的等离子电浆抛光所采用的抛光液不同于现有的抛光液。具体来说,IM电竞网站本发明的等离子电浆抛光所采用的抛光液为非铵盐抛光液体系,含有两种不同作用机理的抛光盐成分,包含起宏观去除作用的第一抛光组分和起微观光整作用的第二抛光组分。具体来说,所述第一抛光组分为硫酸盐,所述硫酸盐的浓度为15-35 g/L,所述硫酸盐选自硫酸钠和/或硫酸钾,在等离子电浆抛光过程中,所述硫酸盐具有整平的作用,可以快速、均匀地溶解不锈钢制品表面形成的氧化膜,去除其深度加工的痕迹,起宏观去除不锈钢制品表面缺陷的作用。所述第二抛光组分包含硝酸盐和络合剂;其中,所述硝酸盐的浓度为2-8g/L,具 有促进不锈钢表面的氧化膜层生成的作用,同时具有部分溶解氧化膜而使不锈钢表面的亮度提高的作用。所述硝酸盐优选硝酸钠和/或硝酸钾,优选的硝酸盐在水溶液中的导电性能好,且容易处理,有利于膜层的形成。所述络合剂可以为本领域常见的络合剂,其组成和含量已为本领域技术人员所知,例如所述络合剂选自酒石酸钠、草酸钠、柠檬酸铵、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠等中的一种或几种。在优选的情况下,所述络合剂的浓度为2-6 g/L,所述络合剂选自乙二胺四乙酸二钠和/或柠檬酸钠,起到络合抛光液中的铁离子等金属离子的作用,避免离子水解。所述第二抛光组分还可选择性地包含光亮剂,所述光亮剂可以为本领域常见的光亮剂,其组成和含量已为本领域技术人员所知,例如葡萄糖酸钠、十二烷基硫酸钠、1,4- 丁炔二醇、聚乙二醇、丙二醇、甘油等中的一种或几种。在优选的情况下,所述光亮剂的浓度为1-4 g/L,所述光亮剂选自聚乙二醇、丙二醇、甘油中的一种或几种,优选的光亮剂同时起到缓蚀剂的作用,能够调节不锈钢制品表面的腐蚀速率,改善抛光液的整平性,确保不锈钢制品表面的微观凸起处于活性状态而被优先溶解。通过上述各组分的合理配比,使得第二抛光组分可以在微观尺度上平整不锈钢制品表面的高低起伏,降低光在不锈钢制品表面的漫反射效应,使不锈钢表面呈现出镜面光泽。本发明所采用的抛光液需要加热并维持恒温,即本发明的抛光液体系是在一定加热恒温环境中通电使用的,抛光液的工作温度控制在70-90°C,优选为75-85°C,使用过程中对抛光液进行适当搅拌,抛光时间持续至少3min,优选地,抛光时间为3_6min。本发明的另一主要改进之处在于,本发明施加高频高压窄脉冲电场对不锈钢基体进行等离子电浆光整加工,所述高频高压窄脉冲电场的形成条件为电压为220-320V的正向脉冲电压,脉冲频率为4-20KHZ,正向脉冲占空比为15%-60%。在高频高压窄脉冲电场下,电场通电时间3-6min (即抛光时间)对不锈钢基体进行抛光。按上述条件产生高频高压窄脉冲电场,此时不锈钢制品的表面出现稳定的气体层,该气体层将不锈钢制品的表面与抛光液隔开,从而使不锈钢制品的表面与抛光液蒸汽之间产生强烈的等离子体的电化学反应,使被处理的表面产生阳极氧化,同时又使氧化层受到化学侵蚀,在氧化速度等于侵蚀速度时出现抛光效果。同时,由于本发明采用两种不同作用机理的抛光盐成分,因而在等离子电浆抛光过程中,存在宏观去除过程和微观光整过程,宏观去除可以快速、均匀地溶解不锈钢制品表面,去除其深度加工痕迹;微观光整可以在微观尺度上整平不锈钢制品表面的高低起伏,降低光在不锈钢制品表面的漫反射效应,使不锈钢表面呈现出镜面光泽。可以理解的是,经过等离子电浆抛光即制得不锈钢制品,但是一般来说,还需要对不锈钢制品进行后处理,才算是完成整个的制作工艺,得到干净的不锈钢制品。步骤3、后处理将不锈钢制品进行后处理,依次进行酸洗、水洗并干燥后得到具有镜面效果的不锈钢制品。所述酸洗、水洗的方法已为本领域技术人员所公知,例如酸洗可采用盐酸或柠檬酸稀释水溶液作为洗液。水洗工序所用的水为现有技术中的水,例如自来水、去离子水、纯净水、蒸馏水的一种或几种。通过上述不锈钢制品的制备方法制得的本发明的不锈钢制品,所制得的不锈钢制品的粗糙度Ra=O. 065-0. 070微米,Rsm=O. 24-0. 27毫米;表面反射率为90%_95%。总之,本发明采用不同于现有的等离子电浆抛光的抛光盐配方,通过对不同作用机理的成分进行合理配比,在保证了环保和降低成本的基础上,使不锈钢制品的表面获得了更佳的镜面效果。下面采用实施例的方式对本发明进行进一步详细地描述。实施例I
本实施例I用于说明本发明所提供的不锈钢制品及其制备方法,所述不锈钢制品的制备方法包括下述步骤
配制的除蜡水(除蜡水的体积浓度为6 V%),恒温加热至80°C,将待处理的不锈钢制品Cl浸入除腊水中,搅动浸泡4min后取出;然后在80°C的去离子水中搅动浸泡O. 5min后取出;再用常温的去离子水冲洗干净;
配制IOL抛光液,所述抛光液包含组分A :15g/L的硫酸钠;组分B :10g/L硝酸钠、O. 914聚乙二醇600和I V %丙二醇作为光亮剂(兼作缓蚀剂)、3g/L EDTA 二钠作为络合剂,将上述组分A和组分B用去离子水作为溶剂配制成抛光液。将抛光液作为导电介质倒入抛光槽中加热至80°C恒温,以经过预处理的不锈钢制品作为阳极,不锈钢板为阴极置于所述抛光液中,采用高频高压窄脉冲电场对不锈钢制品进行抛光脉冲设为正脉冲,脉冲电压为260V,频率为5KHz,占空比为40%,抛光时间为4min ;
取出经过等离子电浆抛光后的不锈钢制品,依次进行酸洗、水洗、吹干,其中,酸洗为5V%盐酸水溶液,水洗为去离子水,处理完成后得到具有镜面效果的不锈钢制品SI。实施例2
本实施例2用于说明本发明所提供的不锈钢制品及其制备方法,所述不锈钢制品的制备方法包括下述步骤
配制的除蜡水(除蜡水的体积浓度为10 V%),恒温加热至75°C,将待处理的不锈钢制品Cl浸入除蜡水中,搅动浸泡3min后取出;然后在75°C的去离子水中搅动浸泡O. 5min后取出;再用常温的去离子水冲洗干净;
配制IOL抛光液,所述抛光液包含组分A 35g/L的硫酸钾;组分B 8g/L硝酸钠、I. 82v%聚乙二醇600作为光亮剂(兼作缓蚀剂)、3g/L EDTA 二钠作为络合剂,将上述组分A和组分B用去离子水作为溶剂配制成抛光液。将抛光液作为导电介质倒入抛光槽中加热至85°C恒温,以经过预处理的不锈钢制品作为阳极,不锈钢板为阴极置于所述抛光液中,采用高频高压窄脉冲电场对不锈钢制品进行抛光脉冲设为正脉冲,脉冲电压为270V,频率为IOKHz,占空比为45%,抛光时间为6min ;
取出经过等离子电浆抛光后的不锈钢制品,依次进行酸洗、水洗、吹干,其中,酸洗为8V%盐酸水溶液,水洗为去离子水,处理完成后得到具有镜面效果的不锈钢制品S2。实施例3
本实施例3用于说明本发明所提供的不锈钢制品及其制备方法,所述不锈钢制品的制备方法包括下述步骤
配制的除蜡水(除蜡水的体积浓度为12 V%),IM电竞网站恒温加热至70°C,将待处理的不锈钢制品·Cl浸入除腊水中,搅动浸泡2min后取出;然后在70°C的去离子水中搅动浸泡Imin后取出;再用常温的去离子水冲洗干净;
配制IOL抛光液,所述抛光液包含组分A 25g/L的硫酸钠;组分B 5g/L硝酸钾、3v%聚乙二醇600作为光亮剂(兼作缓蚀剂)、2g/L柠檬酸钠作为络合剂,将上述组分A和组分B用去离子水作为溶剂配制成抛光液。将抛光液作为导电介质倒入抛光槽中加热至90°C恒温,以经过预处理的不锈钢制品作为阳极,不锈钢板为阴极置于所述抛光液中,采用高频高压窄脉冲电场对不锈钢制品进行抛光脉冲设为正脉冲,脉冲电压为250V,频率为15KHz,占空比为20%,抛光时间为4min ;
取出经过等离子电浆抛光后的不锈钢制品,依次进行酸洗、水洗、吹干,其中,酸洗为10V%盐酸水溶液,水洗为去离子水,处理完成后得到具有镜面效果的不锈钢制品S3。实施例4
本实施例4用于说明本发明所提供的不锈钢制品及其制备方法,所述不锈钢制品的制备方法包括下述步骤
配制的除蜡水(除蜡水的体积浓度为12 V%),恒温加热至70°C,将待处理的不锈钢制品Cl浸入除腊水中,搅动浸泡2min后取出;然后在70°C的去离子水中搅动浸泡Imin后取出;再用常温的去离子水冲洗干净;
配制IOL抛光液,所述抛光液包含组分A :25g/L的硫酸钾;组分B :5g/L硝酸钾、2g/LEDTA 二钠作为络合剂,将上述组分A和组分B用去离子水作为溶剂配制成抛光液。将抛光液作为导电介质倒入抛光槽中加热至90°C恒温,以经过预处理的不锈钢制品作为阳极,不锈钢板为阴极置于所述抛光液中,采用高频高压窄脉冲电场对不锈钢制品进行抛光脉冲设为正脉冲,脉冲电压为300V,频率为15KHz,占空比为50%,抛光时间为4min ;
取出经过等离子电浆抛光后的不锈钢制品,依次进行酸洗、水洗、吹干,其中,酸洗为10V%盐酸水溶液,水洗为去离子水,处理完成后得到具有镜面效果的不锈钢制品S4。
与实施例I的不同之处在于增加了前处理步骤,使不锈钢制品Cl先经过机械抛光再进行等离子电浆抛光,机械抛光是在麻轮上涂抹紫蜡,抛光I分钟,去掉表面较深的压痕后,再进行实施例I的处理后,得到不锈钢制品C2。对比例3
与实施例I的不同之处在于采用的是铵盐配方,抛光液中含有35g/L硫酸铵、15g/L柠檬酸铵、5g/L硫酸钠、O. 5g/L柠檬酸钠,抛光后的不锈钢制品经过水洗、吹干后得到不锈钢制品C3。性能测试
采用GB/T3505-2000对实施例1_4的不锈钢制品S1-S4以及对比例1_3的不锈钢制品C1-C3进行表面粗糙度测试,以北京时代集团的TR200手持式粗糙度仪测量,测试结果如表I所示。其中Ra指轮廓算术平均偏差,是指在取样长度内,轮廓偏距绝对值的算术平均值;Rsm指轮廓单元的平均宽度,是在取样长度内轮廓微观不平度的间距的平均值;Ra越小、Rsm越大表不表面的平整度越好。2、表面反射率
采用GB2680-1994对实施例1_4的不锈钢制品S1-S4以及对比例1_3的不锈钢制品C1-C3进行表面反射率测试,采用深圳开立特科技有限公司的ETF-05A型表面反射率测试仪进行测定,测试结果如表I所示。表 I
1.一种不锈钢制品的制备方法,其特征在于,所述方法包括将待处理的不锈钢基体置于盛有抛光液的抛光槽中作为阳极,在等离子电浆抛光的条件下对所述不锈钢基体进行抛光得到所述不锈钢制品;其中,所述的抛光液含有第一抛光组分和第二抛光组分,所述第一抛光组分为硫酸盐,所述硫酸盐选自硫酸钠和/或硫酸钾;所述第二抛光组分包含硝酸盐和络合剂。
2.根据权利要求I所述的方法,其特征在于,在所述抛光液中,所述硫酸盐的浓度为15-35 g/L。
3.根据权利要求I所述的方法,其特征在于,在所述抛光液中,所述硝酸盐的浓度为2_8g/L,所述硝酸盐选自硝酸钠和/或硝酸钾。
4.根据权利要求I所述的方法,其特征在于,在所述抛光液中,所述络合剂的浓度为2-6 g/L,所述络合剂选自乙二胺四乙酸二钠和/或柠檬酸钠。
5.根据权利要求I所述的方法,其特征在于,所述第二抛光组分还包含光亮剂,所述光亮剂的浓度为1-4 g/L,所述光亮剂选自聚乙二醇、丙二醇、甘油中的一种或几种。
6.根据权利要求I所述的方法,其特征在于,所述抛光液的工作温度为70-90°C,抛光时间为3_6min。
7.根据权利要求I所述的方法,其特征在于,采用高频高压窄脉冲电场对不锈钢基体进行等离子电浆抛光,高频高压窄脉冲电场的形成条件为电压为220-320V的正向脉冲电压,脉冲频率为4-20KHZ,正向脉冲占空比为15%-60%。
8.根据权利要求I所述的方法,其特征在于,所述方法还包括预处理和后处理,所述预处理采用除蜡水对所述不锈钢基体进行清洗,所述后处理对等离子电浆抛光后的不锈钢基体进行酸洗、水洗并干燥。
9.一种不锈钢制品,其特征在于,所述不锈钢制品采用如权利要求1-8所述的制备方法制备得到。
本发明提供了一种不锈钢制品的制备方法,所述方法包括将待处理的不锈钢基体置于盛有抛光液的电解槽中作为阳极,在等离子电浆抛光的条件下对所述不锈钢基体进行抛光得到所述不锈钢制品;其中,所述的抛光液含有第一抛光组分和第二抛光组分,所述第一抛光组分包含硫酸盐,所述硫酸盐选自硫酸钠和/或硫酸钾;所述第二抛光组分包含硝酸盐和络合剂。本发明还提供通过上述制备方法制得的不锈钢制品。本发明的制备方法采用不同于现有的等离子电浆抛光的抛光盐配方,通过对不同作用机理的成分进行合理配比,在保证了环保和降低成本的基础上,使不锈钢制品的表面获得了更好的镜面效果。
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