常见结构材料在热浸镀Galvalume合金熔体中的腐蚀与防护研究现状 被引量：1

1

作者 余中狄 唐晨 +2 位作者 陈明辉 朱圣龙 王福会 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期107-116,共10页

伴随着热浸镀钢材的大量应用,热浸镀设备在液态金属中的腐蚀问题及引起的钢材表面质量降低问题逐渐凸显,制约了热浸镀行业的发展。概述了在热浸镀熔融Galvalume合金(Zn-55Al-1.6Si%)中,铁基、钴基及其他合金的腐蚀行为。合金及腐蚀产物... 伴随着热浸镀钢材的大量应用,热浸镀设备在液态金属中的腐蚀问题及引起的钢材表面质量降低问题逐渐凸显,制约了热浸镀行业的发展。概述了在热浸镀熔融Galvalume合金(Zn-55Al-1.6Si%)中,铁基、钴基及其他合金的腐蚀行为。合金及腐蚀产物的溶解,腐蚀层中的元素互扩散,腐蚀产物生长的应力集中,是造成合金基体失效的主要原因。通过金属合金化或施加防护涂层,提高了材料对液态锌铝合金的耐蚀性。综述了引入不同合金元素对合金腐蚀行为的影响,并评估了陶瓷涂层、金属陶瓷复合涂层及搪瓷涂层在此环境中的防护效果。合金基体或防护涂层中引入硼化物,可有效降低液态锌铝合金的侵蚀。提高材料在液态金属环境中的不润湿性是改善其耐蚀性的关键。最后,展望并总结了熔融Galvaleme合金中的高性能防护涂层、合金设计原则及其腐蚀失效特性。 展开更多

关键词 热浸镀Galvalume 液态金属腐蚀 金属合金化 防护涂层 润湿性 搪瓷涂层

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FHG97/WS_(2)自润滑复合材料力学性能和摩擦学性能的研究 被引量：1

2

作者 于成涛 陈明辉 王福会 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期143-150,227,共9页

目的探究FHG97/WS_(2)复合材料力学和摩擦学性能。方法采用放电等离子烧结技术制备不同WS_(2)含量的复合材料,通过硬度仪和万能试验机评估材料的力学性能。采用往复式摩擦试验机和白光干涉仪测试25~600℃的摩擦学性能。利用XRD、SEM、ED... 目的探究FHG97/WS_(2)复合材料力学和摩擦学性能。方法采用放电等离子烧结技术制备不同WS_(2)含量的复合材料,通过硬度仪和万能试验机评估材料的力学性能。采用往复式摩擦试验机和白光干涉仪测试25~600℃的摩擦学性能。利用XRD、SEM、EDS和Raman分析材料的物相、显微组织和磨损表面的形貌及元素成分。结果在复合材料制备烧结过程中,WS_(2)与FHG97发生了固相原位反应,生成了Cr_(x)S_(y)和M_(6)C相。新生相提高了复合材料的微观硬度和抗压强度,降低了抗弯强度。摩擦磨损测试结果表明,复合材料的摩擦系数在25~600℃都随温度的升高而降低,添加WS_(2)对摩擦系数降低有积极的作用。磨损率在25~400℃先降低,600℃有所上升。Cr_(x)S_(y)和M_(6)C协同作用使复合材料在25~200℃改善了摩擦磨损性能。400℃时,磨损表面形成的NiO、Cr_(2)O_(3)和Ni_(2)CrO_(4)等氧化物,以及Cr_(x)S_(y)的协同作用使得FW1的磨损率下降1个数量级。600℃时,Cr_(x)S_(y)软化降低了氧化膜的粘附力,使FW1的磨损率略有上升。FW2表面未形成氧化膜,M_(6)C脱落对表面形成磨粒磨损,加剧了表面磨损。结论制备的FHG97/WS_(2)复合材料具有优异的力学性能,FW1在25~600℃内具有最优的摩擦学性能。FHG97/WS_(2)体系材料中WS_(2)的添加量应考虑原位反应对基体中Cr的消耗,避免在高温下无法形成保护性的氧化膜。 展开更多

关键词 镍基自润滑材料 高温 摩擦学性能 润滑性 磨损机理

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核电站用不锈钢在液态Pb-Bi合金中的腐蚀行为研究进展 被引量：1

3

作者 高玉 于成涛 +2 位作者 余中狄 陈明辉 王福会 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期144-155,共12页

核电系统中,液态金属腐蚀问题是影响加速器驱动次临界系统(ADS)稳定服役的关键。概述了液态Pb-Bi合金和不锈钢在核电中的应用背景。在此基础上,重点综述了近年来常用不锈钢材料在液态Pb-Bi合金环境下的腐蚀行为,其中不锈钢在液态Pb-Bi... 核电系统中,液态金属腐蚀问题是影响加速器驱动次临界系统(ADS)稳定服役的关键。概述了液态Pb-Bi合金和不锈钢在核电中的应用背景。在此基础上,重点综述了近年来常用不锈钢材料在液态Pb-Bi合金环境下的腐蚀行为,其中不锈钢在液态Pb-Bi合金中的腐蚀机制包括:(1)不锈钢中Ni元素在液态Pb-Bi合金中优先溶解而发生的溶解腐蚀;(2)不锈钢中Fe、Cr等元素与液态Pb-Bi合金中的溶解氧反应发生的氧化腐蚀;(3)晶界处优先溶解扩散导致的晶界脆化;(4)动态腐蚀条件下液态Pb-Bi合金流动对不锈钢造成的冲蚀与磨蚀等。针对不锈钢在液态Pb-Bi合金中的腐蚀情况,分别从腐蚀时间、腐蚀温度、不锈钢的合金成分、液态Pb-Bi合金中的溶解氧浓度及其流动速率等影响因素进行分析。同时归纳了其防护技术,包括对不锈钢的表面处理与改性,精确控制液态合金中的溶解氧浓度等。最后展望了未来液态金属腐蚀的研究重点及其防护涂层的制备关键。 展开更多

关键词 液态Pb-Bi合金 腐蚀行为 腐蚀机制 防护技术

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简单/改性铝化物涂层的研究现状 被引量：7

4

作者 蒋成洋 丰敏 +2 位作者 陈明辉 耿树江 王福会 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期33-42,共10页

航空发动机各部件高温结构材料在苛刻环境下服役时,会遭受严重的高温氧化和热腐蚀。在合金表面施加铝化物涂层后,高温下表面能够生成一层致密且生长缓慢的Al_(2)O_(3)氧化膜,从而隔绝腐蚀介质,以防止合金被快速氧化腐蚀。概述了铝化物... 航空发动机各部件高温结构材料在苛刻环境下服役时,会遭受严重的高温氧化和热腐蚀。在合金表面施加铝化物涂层后,高温下表面能够生成一层致密且生长缓慢的Al_(2)O_(3)氧化膜,从而隔绝腐蚀介质,以防止合金被快速氧化腐蚀。概述了铝化物涂层的优点,包括制备简单、成本低廉。重点综述了以Ni、Fe、Ti/TiAl为合金基体的铝化物涂层微观结构。涂层的微观结构主要由渗铝工艺、基材成分及后处理工艺等因素决定,渗铝工艺包括渗剂成分、渗铝温度和渗铝时间。在高温下渗铝,Al的活度较低,涂层主要以基体元素向外扩散形成外扩散型涂层为主;在低温下渗铝,Al的活度较高,涂层主要以Al向内扩散形成内扩散型涂层为主。还归纳了不同渗铝涂层在干燥空气和水蒸气环境中的高温氧化行为,阐述了水蒸气对铝化物涂层高温氧化行为的影响,比较了Ni-Al系和Fe-Al系涂层的抗高温氧化性能。同时介绍了Cr-Al、Si-Al和Pt-Al 3种改性铝化物涂层的研究进展,包括制备方法、微观结构及抗高温氧化和腐蚀性能。最后,展望并总结了高温防护涂层的发展趋势。 展开更多

关键词 镍基合金 铁基合金 钛合金 铝化物涂层 抗高温氧化 改性

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掺杂Ti对Ni基复合材料摩擦学性能的影响 被引量：3

5

作者 孔轩 陈明辉 +1 位作者 张涛 王福会 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期63-71,共9页

目的通过在NiCr-WS2自润滑体系中掺杂纳米Ti,提升自润滑复合材料在不同环境中的摩擦学性能。方法通过放电等离子烧结(SPS)技术制备了NiCr(N)、NiCr-WS2(NW)、NiCr-WS2-Ti(NW15T)3种复合材料。采用SEM和EDS分析了复合材料的微观性能。通... 目的通过在NiCr-WS2自润滑体系中掺杂纳米Ti,提升自润滑复合材料在不同环境中的摩擦学性能。方法通过放电等离子烧结(SPS)技术制备了NiCr(N)、NiCr-WS2(NW)、NiCr-WS2-Ti(NW15T)3种复合材料。采用SEM和EDS分析了复合材料的微观性能。通过摩擦磨损试验机分别测试了3种材料在干摩擦、去离子水和3.5%NaCl溶液中的摩擦学性能,并借助RAMAN分析磨痕的化学成分。结果在干摩擦条件下,NW15T的摩擦因数和磨损率分别为0.38和4.2×10^(-5)mm^(3)/(N·m)。相较于传统的NW,NW15T的摩擦因数和磨损率分别降低了22.4%和83.7%;当在去离子水中摩擦时,虽然NW15T也具有较好的摩擦学性能,但是与NW相比优势不明显;在3.5%NaCl溶液中摩擦时,NW15T产生的腐蚀产物避免了摩擦副的直接接触,并使摩擦因数降低至0.16,磨损量降低为0.4×10^(-5)mm^(3)/(N·m)。与NW相比,NW15T在3.5%NaCl溶液中的摩擦因数和磨损率分别降低了38.5%和81.8%。结论在NW传统自润滑复合材料体系中掺入Ti,原位生成了TiS和Ni3Ti,不仅提高了材料的力学性能,同时提高了复合材料在不同环境下的摩擦学性能。尤其是在NaCl溶液中,在TiS和腐蚀产物的共同作用下,NW15T的摩擦因数和磨损率大幅下降。 展开更多

关键词 镍基自润滑材料 掺杂改性 摩擦环境 润滑性 耐磨性

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原位析出纳米氟化钙晶体的搪瓷涂层自润滑行为研究 被引量：1

6

作者 吕沁洋 甄宇 +2 位作者 陈明辉 王群昌 王福会 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期72-81,共10页

目的调控析出氟化钙晶体,赋予搪瓷涂层常温自润滑性能。方法采用球磨和熔融2种方式向作为空白对照组的搪瓷配方中加入质量分数为3.5%的CaF_(2),制备出3种喷涂于304不锈钢上的搪瓷涂层。通过摩擦磨损实验、软化点测定和维氏硬度测定实验... 目的调控析出氟化钙晶体,赋予搪瓷涂层常温自润滑性能。方法采用球磨和熔融2种方式向作为空白对照组的搪瓷配方中加入质量分数为3.5%的CaF_(2),制备出3种喷涂于304不锈钢上的搪瓷涂层。通过摩擦磨损实验、软化点测定和维氏硬度测定实验,分别评价搪瓷涂层的摩擦磨损性能、热性能和力学性能,并通过扫描电镜分析搪瓷的晶化情况和磨痕形貌,用电子探针显微分析仪分析磨痕表面的元素分布,探讨润滑机理。结果采用球磨法加入CaF_(2)制备的搪瓷基复合涂层中,CaF_(2)颗粒的粒径较大且分布不均;在熔炼搪瓷时即加入CaF_(2)颗粒,该氟化物可参与到搪瓷网络结构中,并在搪瓷涂层烧制时原位析出平均粒径为132 nm、大小均匀且弥散分布的纳米级CaF_(2)晶体。结果显示,熔融添加质量分数为3.5%的CaF_(2),使得搪瓷涂层的摩擦因数由0.57降至0.37,磨损率也降低了2个数量级,而球磨添加质量分数为3.5%CaF_(2)的搪瓷涂层的摩擦因数稍有降低,但磨损率基本无变化。熔融添加氟化物的搪瓷涂层,原位析出了纳米级CaF_(2)晶体,诱使摩擦表面形成了润滑层。结论CaF_(2)的加入可在一定程度上提高搪瓷涂层在常温条件下的耐磨性和润滑性,当CaF_(2)为原位析出的纳米级晶体时具备优异的减摩润滑效果。 展开更多

关键词 搪瓷涂层 摩擦磨损 自润滑 CaF_(2) 纳米晶体

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高温防护金属涂层的发展及活性元素效应 被引量：20

7

作者 鲍泽斌 蒋成洋 +1 位作者 朱圣龙 王福会 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期21-31,共11页

高温防护涂层(一般为金属基)被广泛用于航空发动机和大型地面燃气轮机关键热端部件(例如涡轮叶片)的防护。通过生成一层致密且生长缓慢的氧化膜(Al_2O_3,Cr_2O_3或SiO_2等),这类涂层可以在高温下为基体合金提供可靠防护,以防止基体合金... 高温防护涂层(一般为金属基)被广泛用于航空发动机和大型地面燃气轮机关键热端部件(例如涡轮叶片)的防护。通过生成一层致密且生长缓慢的氧化膜(Al_2O_3,Cr_2O_3或SiO_2等),这类涂层可以在高温下为基体合金提供可靠防护,以防止基体合金被快速氧化腐蚀侵害。本文回顾了高温防护金属黏结层的发展历程(以铝化物涂层和MCrAlY包覆涂层为例),其改进总是围绕着提高涂层中Al的浓度及合理分布,以及缓和涂层与基体合金的互扩散为目标;重点关注高温防护涂层中添加活性元素(RE)后引入的活性元素效应,包括活性元素被发现的历程、活性元素改性作用机制以及近期研究者在活性元素掺杂方面的工作进展。 展开更多

关键词 铝化物涂层 MCrAlY包覆涂层 高温氧化 高温腐蚀 活性元素效应

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微弧氧化工艺参数对镁合金表面水滑石复合膜层耐蚀性的影响 被引量：9

8

作者 李岩 章晴云 +2 位作者 卢小鹏 张涛 王福会 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期327-336,共10页

目的通过在微弧氧化膜上原位生长水滑石膜,提高镁合金的耐蚀性。方法首先分别在硅酸盐、磷酸盐和铝酸盐为主的电解液体系中制备镁合金微弧氧化膜。然后采用水热处理技术,通过加入硝酸铝与硝酸锌的混合溶液,制备微弧氧化/水滑石复合膜层... 目的通过在微弧氧化膜上原位生长水滑石膜,提高镁合金的耐蚀性。方法首先分别在硅酸盐、磷酸盐和铝酸盐为主的电解液体系中制备镁合金微弧氧化膜。然后采用水热处理技术,通过加入硝酸铝与硝酸锌的混合溶液,制备微弧氧化/水滑石复合膜层。采用扫描电镜、X射线衍射仪、接触角仪和电化学腐蚀试验,分别研究了微弧氧化及复合膜层的显微形貌、物相组成、疏水性和耐蚀性。结果XRD表明,在不同的微弧氧化膜上均可原位生成水滑石膜。铝酸盐体系中制备的水滑石膜厚且致密,硅酸盐和磷酸盐体系中生成的水滑石数量少,不能完全封闭微孔及裂纹。在硅酸盐体系中于400 V和430 V条件下制备的复合膜层,接触角分别为74.3°和130.3°。磷酸盐和铝酸盐中制备的复合膜层的接触角低,无疏水性。硅酸盐中于430 V条件下制备的复合膜层,阻抗模值达到2×10^(7)Ω×cm^(2),耐蚀性提高10倍左右。结论原位生长水滑石膜可以封闭微孔,硅酸盐和铝酸盐体系中制备的复合膜层的耐蚀性提高,磷酸盐体系中制备的复合膜层的耐蚀性下降。微弧氧化的成膜电压对水滑石生长无显著影响。 展开更多

关键词 镁合金 微弧氧化 水滑石 疏水性 耐蚀性

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自修复金属搪瓷高温防护涂层 被引量：6

9

作者 廖依敏 陈明辉 +1 位作者 王福会 朱圣龙 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期25-34,共10页

搪瓷涂层作为一种惰性涂层,能与大多数金属零部件相容并提供优异的腐蚀防护效果。但搪瓷的高温软化及本征脆性限制了其在高温以及热冲击等苛刻环境下的服役。总结了国内外解决搪瓷涂层烧结温度与服役温度相矛盾、涂层热循环时易剥落等... 搪瓷涂层作为一种惰性涂层,能与大多数金属零部件相容并提供优异的腐蚀防护效果。但搪瓷的高温软化及本征脆性限制了其在高温以及热冲击等苛刻环境下的服役。总结了国内外解决搪瓷涂层烧结温度与服役温度相矛盾、涂层热循环时易剥落等问题的最新进展:首先介绍了通过复合陶瓷颗粒以及对搪瓷/陶瓷界面反应的调控,实现提高涂层使用温度的同时不改变其熔炼和烧结温度的方法体系;接着分析了影响搪瓷涂层抗热震剥落性能的因素(包括搪瓷釉热膨胀系数、涂层/基体界面结合、搪瓷釉力学性能等)。基于搪瓷的硅氧网络基本结构,从热物理性能以及力学性能角度改性等方案仅能在有限范围内提高其抗热震剥落能力的现实,最后提出了发展自修复金属搪瓷高温防护涂层,从根本上解决搪瓷开裂与剥落的问题。 展开更多

关键词 搪瓷涂层 界面结合 颗粒增韧 自修复 高温氧化

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交变压力环境下KH-550改性氧化石墨烯环氧 涂层的失效机制 被引量：5

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作者 孟凡帝 刘莉 +1 位作者 崔宇 王福会 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期27-35,共9页

石墨烯因其优异的力学性能及热化学稳定性、较大的比表面积而在防腐涂层应用中备受关注。采用硅烷偶联剂KH550对氧化石墨烯(GO)进行表面改性,研究了改性GO对深海交变压力模拟环境下环氧涂层失效机制的影响。利用TEM和沉降实验观察了GO... 石墨烯因其优异的力学性能及热化学稳定性、较大的比表面积而在防腐涂层应用中备受关注。采用硅烷偶联剂KH550对氧化石墨烯(GO)进行表面改性,研究了改性GO对深海交变压力模拟环境下环氧涂层失效机制的影响。利用TEM和沉降实验观察了GO粉末的分散性及其与环氧树脂的相容性;利用重量法、附着力测试和拉伸测试研究了涂层的防护性能;利用OCP和EIS研究了涂层在交变压力下的失效历程。结果表明:KH550改性GO涂层在抗渗透性、强韧性、附着力等方面均有明显提高。添加改性GO减少了涂层的表面缺陷,更加致密的涂层结构有效阻碍了溶液的扩散。改性GO与环氧树脂结合良好的界面可延缓交变压力的破坏作用,从而延长了涂层在交变压力环境下的使役寿命。 展开更多

关键词 氧化石墨烯 硅烷偶联剂 有机涂层 交变压力 失效机制

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合金元素在Al基牺牲阳极中的作用机理 被引量：2

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作者 彭晶晶 刘静 +3 位作者 张弦 成林 吴开明 张涛 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第17期137-144,共8页

电容量大、电流效率高的Al合金具有很大潜力发展成为理想的牺牲阳极。但是,Al金属表面极易生成致密钝化膜,严重影响Al基牺牲阳极的功效。Al合金中的一些合金元素具有破钝化的作用,能够促进Al基体的活性溶解,提高Al基牺牲阳极放电量,因... 电容量大、电流效率高的Al合金具有很大潜力发展成为理想的牺牲阳极。但是,Al金属表面极易生成致密钝化膜,严重影响Al基牺牲阳极的功效。Al合金中的一些合金元素具有破钝化的作用,能够促进Al基体的活性溶解,提高Al基牺牲阳极放电量,因此学者们对合金元素在Al基牺牲阳极中的活化机理开展了广泛而深入的研究。合金元素对Al基牺牲阳极的活化机理主要包括:(1)溶解-再沉积作用;(2)表面自由能吸附理论;(3)第二相优先溶解原理;(4)离子电阻降理论;(5)电位负移理论;(6)非常价态理论等。众多理论的核心思想均是通过机械分离破坏Al_(2)O_(3)钝化膜的完整性,亦或是产生阳离子空位造成氧化膜缺陷。常见的合金元素主要有Hg、In、Sn、Ga、Zn、Mg、Mn、Ti、Zr、Cd、Si、Fe、Bi、Cu及稀土(RE)元素等。合金元素在Al基牺牲阳极活化过程中的作用机理复杂,且存在协同活化作用,合金元素的活化机理尚不十分清晰。因此,本文在查阅大量文献的基础上,重点梳理了Al基牺牲阳极的活化机理,并归纳整理了各合金元素在Al基牺牲阳极中的作用。本文将有助于进一步全面深入理解合金元素的作用机理,从顶层设计的角度出发为设计性能更优异的新型Al基牺牲阳极材料提供了思路。 展开更多

关键词 AL合金 牺牲阳极 合金元素 作用机理

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杂化包覆玄武岩鳞片/环氧涂料制备与性能 被引量：1

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作者 强伟 周皓 +1 位作者 吴航 王福会 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1279-1286,共8页

以正硅酸四乙酯(TEOS)、钛酸酯偶联剂HY-311、环氧树脂E-44为原料采用球磨法对玄武岩鳞片(BF)进行杂化包覆,得到杂化包覆玄武岩鳞片(BF/TEOS-BM/HY-311/E-44),并在环氧树脂中添加改性后的玄武岩鳞片制得环氧涂料。通过沉降实验测试玄武... 以正硅酸四乙酯(TEOS)、钛酸酯偶联剂HY-311、环氧树脂E-44为原料采用球磨法对玄武岩鳞片(BF)进行杂化包覆,得到杂化包覆玄武岩鳞片(BF/TEOS-BM/HY-311/E-44),并在环氧树脂中添加改性后的玄武岩鳞片制得环氧涂料。通过沉降实验测试玄武岩鳞片在环氧涂料中的分散稳定性,通过附着力测试仪来测量涂层与基体金属间的附着力,通过耐盐雾测试、EIS等方法研究了涂层防腐蚀性能。结果表明,杂化包覆前后的玄武岩鳞片在环氧分散溶液中的沉降时间从2h提高至96h。杂化包覆玄武岩鳞片添加量为20%(以环氧树脂质量计)的涂层性能最优,其附着力为13.40 MPa,耐盐雾时间为2000 h;在质量分数为3.5%的NaCl水溶液中浸泡2000 h后,0.01 Hz的阻抗模值仍达5.15×10^(9) Ω·cm^(2)。玄武岩鳞片复合涂料可望用于民用建筑、船舶等绿色防腐防污领域。 展开更多

关键词 玄武岩鳞片 环氧涂料 防腐蚀 杂化包覆 功能材料

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