| Parameter |
DMLS |
slm |
Bindemittel-Injektionsform |
| Dichte |
99,2%-99,7% |
99,5%-99,9% |
96%-99% |
| Genauigkeit |
± 0,05 mm |
± 0,1 mm |
± 0,3 mm (vor dem Sintern) |
| Einheit Kosten |
High |
Sehr hoch |
Niedrig (Massenproduktionsvorteil) |
| Geeignete Szenarien |
Funktionale Teile mit hoher Komplexität |
Hochleistungsschlüsselkomponenten |
Large-Volumen einfache strukturelle Teile |
| Nachbearbeitungsanforderungen |
Sandstrahlung/Bearbeitung |
Heiße Isostatische Drücke + Bearbeitung |
Entfettung + Sinter + Finishing |
DMLs und SLM-Technologien konzentrieren sich auf Hochleistungs-Präzisionsteile , während die Bindemittel-Injektionsformen für eine niedrig kostbare Massenproduktion fit coster sind. Unternehmen müssen die beste Lösung basierend auf Teilleistung, Budget- und Produktionsskala auswählen.
Können 3D -Drucker mit "Edelstahldraht" umgehen?
Home 3D-Drucker können echte Edelstahlmaterialien nicht drucken . Die "Edelstahlfilamente" auf dem Markt wie Metall-PLA und Edelstahlfilament sind im Wesentlichen Verbundwerkstoffe, die Kunststoff- und Metallfüller enthalten, die hauptsächlich für die Dekoration oder die Herstellung von Modellen mit niedrigem Strich verwendet werden, und die Leistung von 3D-gedruckten Teilen von Edelstahl aus industriellem Grade.
1. Eigenschaften von Metallverbunddraht
Inhaltsstoffe Eigenschaften
Approximately 80% of the consumables are PLA/PETG plastic, 20% stainless steel powder, etc. Its tensile strength is only 80 - 110MPa (pure PLA is about 60MPa, stainless steel 500 - 800MPa) and hardness HRC 15 - 20 (Edelstahl HRC 30 - 45). Funktionell ist es nahezu nicht leitend (Widerstand> 10⁶Ω ・ m, Edelstahl 7 × 10⁻⁷Ω ・ m), thermische Leitfähigkeit von 0,2 W/m ・ K (Edelstahl 15 W/m ・ K), Temperaturwiderstand <80 ° C (Edelstahl>). 500 ℃）。
Druckpunkte und Fertigergebnisse
Um einen FDM -Drucker zu verwenden, muss die Düse durch gehärteten Stahl oder Rubin ersetzt werden (um das Tragen von Edelstahlpulver zu verhindern). Das fertige Produkt hat ein mattes metallisches Gefühl, das nach der Behandlung einen metallischen Glanz benötigt, und die Zwischenschichtbindung ist schlecht, leicht zu knacken und nicht gegen mechanische Lasten zu widerstehen.
Vergleich mit echtem Edelstahl 3D -Druck
| Features |
Metall-Verbunddraht (FDM) |
Industrial Grade Edelstahl 3D-Druck (SLM/DMLS) |
| Materielle Natur |
Kunststoff + Metallpulvermischung |
100% Edelstahl (wie 316L, 17-4PH) |
| Zugfestigkeit |
80-110MPA |
500-800MPA |
| Temperaturwiderstand |
<80 ° C |
> 500 ° C |
| Elektrische/thermische Leitfähigkeit |
no |
Ja |
| Kosten |
Wire $ 30-50/kg |
Ausrüstung 500.000+, Pulver 500.000+, Pulver 80-150/kg |
3. Anwendbare Szenarien und Verbrauchserinnerungen
Anwendbare Szenarien
kann als dekoratives Modell wie Schmuck, Requisiten und Architekturmodelle verwendet werden. Nichtladentraging niedrige Ladungsstrukturen wie Anzeigeklammern und Zahnradsätze; Es wird für Oberflächen-Experimente nach der Behandlung verwendet, um die Metalltextur zu simulieren.
Verbrauchsfallen
Händler verwenden "Edelstahldraht", um die Verbraucher irrezuführen und die Essenz von Kunststoff zu vertuschen. Die übertriebene Stärke ist die sogenannte "Metallgradstärke" nur 30% bis 50% höher als die PLA. Es wird impliziert, dass es für mechanische Teile verwendet werden kann, aber es kann nicht tatsächlich die Funktionsteile der Metall ersetzen.
4. Funktionelle Metall -Teile -Lösungen
Wenn Sie funktionale Metallteile benötigen, können Sie sie an einen professionellen Dienstleister auslagern und mit einer SLM/DMLS -Technologie mit einem einzigen Preis von 100 bis 500 Yuan (je nach Komplexitätsgrad) ausdrucken. Niedrige Metalle (z. B. Zinnlegierungen) können auch in Heim 3D-Druckharzformen kalt sein, aber mit begrenzter Präzision und Festigkeit.
Beim Kauf von "Metall -Verbrauchsmaterialien" sollten Verbraucher das Materialdatenblatt (MSDS) überprüfen, um den Metallpulvergehalt und die Leistungsparameter zu bestätigen, um zu vermeiden, dass irregeführt wird. Home 3D-Drucker können echte Edelstahl drucken, und wenn Metallleistung erforderlich ist, ist der Industrial-Grade. Technologie ist erforderlich.
Kosten des 3D-Drucks aus Edelstahl variiert je nach technologischem Weg erheblich. Eine 100-mm³-Komponente (etwa palmengroße) als Beispiel sind die Kostenstruktur und die Kostenwirksamkeit verschiedener Lösungen wie folgt:
1. Industriemetall 3D -Druckkosten
DMLS/SLM -Technologie
Die Kosten eines einzelnen Stücks betragen ca. 380 - 500 Yuan (einschließlich Nachbearbeitung).
- Ausrüstungsabschreibung: Basierend auf der 5-Jahres-Abschreibungen und einer Nutzungsrate von 70% von 1 Million US-Dollar sind die Kosten etwa 120 bis 200 Yuan;
- Edelstahlpulver: Der Einheitspreis von 316L Pulver beträgt 80 - 150 Yuan /kg, das Material der Teile beträgt etwa 0,2 kg und die Kosten betragen 16 - 30 Yuan; < /li>
- Nachbearbeitung: 80 - 150 Yuan für HIP- und CNC -Finishing, Oberflächenpolieren usw.;
- Arbeits- und Gaskosten: Argonkonsum und Technikerbetrieb kostet 50 - 100 Yuan.
- Geeignet für hochpräzise funktionelle Komponenten wie Luft- und Raumfahrtgelenke, medizinische Implantate.
Bindemittel -Jetting -Technologie
Die Kosten eines einzelnen Stücks betragen 200-300 Yuan und können in Massenproduktion auf 150 Yuan / Stück reduziert werden. < / p>
- Ausrüstungsabschreibung: Ausrüstungskosten von 500.000 US -Dollar, erweiterte Kosten für die Massenproduktion, ca. 50-80 Yuan für ein einzelnes Stück;
Pulver und Bindemittel: Der Einheitspreis für Materialien beträgt 40 - 60 Yuan / kg, das in Teilen verwendete Material beträgt etwa 0,3 kg und die Kosten 12 - 18 Yuan;
- Sinterkosten: 1350 ° C Argonofen -Energieverbrauch und Stützstruktur Abbaukosten 70 - 120 Yuan;
- Nachbehandlung: Sandstrahl- und Imprägnierungsbehandlungskosten kostet 30-50 Yuan.
- Es ist für die Massenproduktion einfacher struktureller Teile wie industrielle Schalung und Architektur Dekorationsteile geeignet.
2.Cost eines Hauses „Pseudo-Metal“ -Plan
Metallverbunddraht (FDM -Prozess) wird verwendet, und die Einheitenkosten beträgt 50 - 80 Yuan, was nur für das Aussehensprototyping geeignet ist.
- Kabelkosten: Der Einheitspreis von " Edelstahl " Pla Drahtstange ist 30-50 Yuan/kg, das für Teile verwendete Material ist ca. 0,1 kg, und der Preis ist 3-5 Yuan.
- Ausrüstungsverlust: Verschleiß und motorischer Last, Verlust von 10 - 20 Yuan;
- Nachbearbeitung: Elektroplieren, Malerei, um die Metalltextur zu simulieren, die Kosten betragen 40 - 60 Yuan.
Diese Teile sind jedoch nur 1/8 die Festigkeit von realem Edelstahl und können Temperaturen unter 80 ° C standhalten, was sie für lagerhaltige, hochtemperatur- oder elektrisch leitende Anwendungen ungeeignet macht.
3. Kostenvergleichs- und Auswahlhandbuch
| Technische Lösung |
Einheit Kosten |
Mindestbestellmenge |
Mechanische Eigenschaften |
Geeignete Szenarien |
| DMLS/SLM Industrial Grade |
380−500 |
1 Stück |
500-800MPA |
Schlüsselfunktionsteile, benutzerdefinierte medizinische Implantate |
| BINDER-JNUNG |
150−300 |
10 Teile + |
300-450MPA |
Batchformen, dekorative Teile |
| Haushaltsmetalldraht |
50−80 |
1 Stück |
80-110MPA |
Aussehensprototyp, Anzeigemodell |
4. Praktische Strategien zur Reduzierung der Kosten
Designoptimierung: 30% Gewichtsreduzierung und 20% Materialkosteneinsparungen durch Topologieoptimierung; Reduzieren Sie Strukturen mit einem Neigungswinkel von weniger als 45 ° und reduzieren Stützstrukturen und Nachbearbeitungskosten .
Massenproduktion: Die Bindemittel -Dettentechnologie produziert mehr als 10 Teile, und der Einheitspreis kann um 30%gesenkt werden. Wählen Sie Shared Industrial Equipment Rental Services wie Xometrie und Protolabs, um die Investitionsanlagen zu reduzieren.
Inländische Substitution: Der Einheitspreis für inländisches 316L -Pulver wird auf 60 Yuan/kg reduziert (importiert mehr als 100 Yuan); Die Beschaffungskosten für Hausausrüstung wie Huashu Hi-Tech sind 40% niedriger als die von Importen.
5. Vergleich der tatsächlichen Fälle
Nehmen Sie ein Edelstahlgetriebe mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Dicke von 10 mm als Beispiel:
- DMLS -Lösung: 420 RMB/Stück (einschließlich Hüftbehandlungen und Polieren), Lebensdauer 100.000 U/min;
- Binder Jetting: Wenn die Massenproduktion von 50 Teilen der Einheit von 180 Yuan / Stück beträgt und die Lebensdauer von 30.000 U / min; < / li> beträgt. < / li>
- Haushaltsdrahtdruck: 70 Yuan / Stück, der Zahn ist nach 500 U / min gebrochen. < / li>
Insgesamt ist die Lösung für Industriequalität für Hochleistungsbedürfnisse geeignet, und der Haushaltsdraht "Pseudo-Metal" ist nur für das Erscheinungsbild. Wenn die Budgets begrenzt sind und Metalleigenschaften erforderlich sind, kann die Bindemittel -Dettentechnologie für die Massenproduktion oder die ausgelagerte Bearbeitung komplexer Komponenten verwendet werden.
Welche Branchen haben 3D -Druck aus Edelstahl aufgetragen?
Edelstahl 3D -Druck wurde in vielen Branchen kommerzialisiert.
1. Luft- und Raumfahrt: Leicht und hohe Leistung
Beispiel: NAS 4130 Edelstahl für GE -Additive Kraftstoffleitungen wurde gedruckt, die Topologie optimiert für 40% Gewichtsreduzierung und bestanden NASA -Burst -Druck -Tests über 50 MPa.
Vorteile: 20 Teile sind integriert, wodurch das Risiko einer Schweißnaht -Leckage verringert wird. Temperaturwiderstand gegen 650 ° C; Reduzierte die Kosten um 30% und Zykluszeiten von 12 Wochen auf 3 Wochen.
2. Medizinische Implantation: Biokompatibilität und Osteosopintegration
Beispielsweise Beispiel: EOS machte ein poröses orthopädisches Implantat von 316L mit SLM mit 65% Porosität, Porengröße 300 - 800 μm, elastischer Modul 3 - 4GPA, FDA 510K -Clearance.
Vorteile: Fördert das Wachstum von Knochenzellen und verkürzt die Heilungszeit um 40%. CT/MRT -kompatibel, keine Artefakte von Titanlegierung; Laser-Mikrotexturing hemmt die bakterielle Bindung um 90%.
3. Energieausrüstung: Korrosionsbeständige und komplexe Fließwege
Beispiel: Siemens druckt SLM, um eine Gasturbinenbrennkammer aus Inconel 625/316L -Gradientenmaterial mit 0,8 mm dicken konformen Kühlkanälen und einem Hochtemperaturwiderstand von 980 ° C zu drucken.
Vorteile: 50% verbesserte Kühlungseffizienz und verlängerte Turbinenlebensdauer auf 80.000 Stunden; 15% Verringerung der NOX -Emissionen; Die Kosten sind 25% niedriger als traditionell mit 12.000 USD pro Einheit.
4. High-End-Schmuck: Anpassung und materielle Innovation
Gehäuse: 18K-Hybridring von 18K-Stahlstahl wird gleichzeitig von DMLs mit einer Grenzflächenbindungsstärke von 200 mPa gedruckt, um die Delaminierung unterschiedlicher Metalle zu lösen.
Vorteil: 0,1 mm offene Erleichterung (nicht mit der Tradition möglich); 70% Reduzierung der Materialkosten (90% Reduzierung des Goldverbrauchs); Gradientenheizung unter inerter Gas, um die Segregation von Goldeisen zu verhindern.
5. Automobilherstellung: Leichte und funktionelle Integration
Ein typisches Beispiel: Porsche's 17 - 4PH Edelstahl -Elektro -Rennbremssättel aus SLM haben nach Wärmebehandlung eine H900 -Streckgrenze von 1.300 MPa, die 20% leichter ist als Aluminiumlegierung.
Vorteile: Integrierter Hydraulikkanal und Sensorschlitz, 15 weniger Montenteile; Die Temperatur- und Verschleißfestigkeit von Bremsbelagern wird um das Drei -mal erhöht. Kleinräumige Produktion von 2023.
Branchenanwendungsvergleich und wichtige technische Indikatoren
| Industrie |
Kernanforderungen |
Bevorzugter Prozess |
Materialnote |
Präzisionsanforderungen |
| Luft- und Raumfahrt |
Leichtes/Hochtemperaturwiderstand |
DMLS/SLM |
NAS 4130、316L |
± 0,05 mm |
| Medical |
Biokompatible/poröse Struktur |
SLM |
316L 、 304l |
± 0,1 mm |
| Energie |
Korrosionswiderstand/komplexer Flusskanal |
SLM+EBM |
316L 、 17-4PH |
± 0,2 mm |
| Schmuck |
Feine Textur/heterogene Materialien |
DMLS |
316L+Edelmetalle |
± 0,03 mm |
| Automotive |
hohe Festigkeit/funktionale Integration |
SLM |
17-4PH 、 15-5PH |
± 0,1 mm |
Wie löste ich die Leistungsfehler von Edelstahlabzügen?
Edelstahl-3D-Druck wird vom Prozess betroffen , und die gedruckten Teile sind anfällig für Defekte wie Porositätsrauheit, Rückenrückgang, usw. und können durch die Hilfe der postprozessierenden Technologie verbessert werden. Das spezifische Schema lautet wie folgt:
1. Umgang mit internen Defekten
- Heißes isostatisches Pressen (HIP): verarbeitet bei 1120 ° C, 100 mPa Argon für 4 Stunden, unter Verwendung plastischer Verformung und Diffusionsschweißen, um die Porosität zu beseitigen. Es kann die Porosität von 0,5% auf weniger als 0,02% verringern (gemäß ASTM F3055), so dass die Ermüdungslebensdauer von 316L -Material von 10⁵ Zyklen auf 10⁶ Zyklen erhöht werden kann und die Kosten etwa 80 bis 150 Yuan/kg beträgt, die für 20% bis 30% der Gesamtteilkosten berücksichtigt werden.
- Vakuumglühen: 2 Stunden bei 900 - 1050 ° C halten und auf Raumtemperatur bei weniger als 5 ° C/min abkühlen, um mehr als 90% der Restspannung freizusetzen, das Deformationsrisiko zu verringern und die materielle Dehnung von 15% auf 30% zu erhöhen.
2. Verbesserte Oberflächenqualität
- Elektropolishing: 30% Phosphorsäure und 5% Schwefelsäure gemischter Elektrolyt bei 50 - 70 ° C, 20 - 50 a/dm²stromdichte für 5 bis 15 Minuten, wodurch die Oberflächenrauheit RA von 12 μm auf 0,8 μm (ASTM B912 -Grad) und die Korrosionsbeständigkeit von 48 Stunden (ASTM B912) verringert wird.
- Sandstrahlungsmechanisches Polieren: Sandstrahlung mit 50 - 100 μm Glasperlen bei einem Druck von 0,3 - 0,5 mPa zum Entfernen des Stickpulvers und dann mit 800 - 1200 mesh cnc -Diamond -Diamond -Ausschusses für die Spiegeloberfläche.
3. Funktionale Verbesserung bedeutet
- PVD-Beschichtungen für physikalische Dampfablagerung (PVD): Zinnbeschichtungen können für die Oberflächenhärte bis zu HV 2400 und ein Reibungskoeffizient auf 0,15 abgelagert werden, während Craln-Beschichtungen für Hochtemperaturkomponenten temperaturbeständig gegen 900 ° C sind. Eine 2 bis 5 & mgr; m -Beschichtung ist bei einem Vakuumniveau von <5 × 10⁻³Pa, einem Zielstrom von 80 - 120 a und einem Zielstrom von 400 bis 500 ° C mit einer Bindungskraft von mehr als 80 N (gemäß ISO 26443) erforderlich.
- Laseroberfläche Remeling (LSR): Eine energiereiche Laser-Laser scannt die Oberfläche zweimal und bildet eine dichte mikrokristalline Schicht mit Körnern von weniger als 1 μm, wodurch die Oberflächenhärte von HV 200 bis HV 400 erhöht wird und mit einem Faktor 4 (gemäß ASTM G65-ABRASION-Test).
. . .
4. Genauigkeit der Reparaturmethode
- CNC -Bearbeitung (CNC) : Carbid -Tools zum Aufbau mit einer Bestandsentfernung von 0,2 - 0,5 mm, um große dimensionale Abweichungen zu korrigieren; CBN -Werkzeuge zum Abschluss mit einer Bestandsentfernung von 0,05 bis 0,1 mm, wodurch eine Genauigkeit von ± 0,01 mm zu einem Preis von 15% bis 25% der gesamten Herstellungskosten gewährleistet ist.
- Anpassungskalibrierungsalgorithmus: Erhalten Sie Daten durch 3D -Scannen mit einer Genauigkeit von ± 5 μm und führen
5. Nachbearbeitungslösungsanleitung
| Defekttyp |
Bevorzugte Nachbearbeitungstechnologie |
zweite Wahl |
Kostenempfindliche Alternative |
| Interne Poren |
Hip + Vakuum Annealing |
Hochtemperatursintern (Bindemittel-Datt) |
Keine (Nicht-Kompromisse) |
| Oberflächenrauheit |
Elektrolytisches Polieren + CNC |
Sandstrahlung + chemische Passivierung |
Manuelles Polieren (ra> 3 μm) |
| Niedrige Härte |
PVD-Beschichtung |
Laserlöschung |
Nitriding-Behandlung (HV 800) |
| Dimensionale Abweichung |
CNC Finishing + adaptive Kalibrierung |
Electrospark Bearbeitung (EDM) |
Selektives Reparaturschweißen + Schleifen |
Typische Fälle
- Hydraulikverteiler der Luftfahrt (17 - 4ph Material): 0,3% Porosität nach dem SLM -Druck, RA 15 μm Oberfläche nach dem Druck. Nach der HIP (1100 ° C/100 mPa), der Elektropolization und der Zinnbeschichtung ist es AS9100D zertifiziert und hat eine Lebensdauer von mehr als 100.000 Zyklen.
>
- Medizinische chirurgische Pinzette (316L -Material): Die bakterielle Adhäsionsrate auf der Oberfläche ist nicht dem Standard. Nach Laser -Remelding (RA 0,4 μm) in Kombination mit Ag -Ionen -Implantation übersteigt die antimikrobielle Rate 99,9%und ist FDA 510 (k) zertifiziert.
Mit einem gut geplanten "Print-and-Finish" -Prozess die Gesamtleistung von Edelstahl 3D-Drucke Kann mit der traditionellen Herstellung übereinstimmen oder sogar überschreiten. Insbesondere in hochwertigen Bereichen wie Luft- und Raumfahrt und Medizin, obwohl die Nachbearbeitungskosten 40% bis 60% ausmachen, ist es unabdingbar, die Produktqualität sicherzustellen. Mit der Implementierung des ISO/ASTM 52928 Post-Processing-Standard
Zusammenfassung
3D-Drucker sind vollständig in der Lage, Edelstahl auszudrucken Schicht für Schicht, um hochpräzise Formen komplexer Strukturteile zu erreichen. Seine mechanischen Eigenschaften können mehr als 90% der traditionellen Schmiedeteile erreichen und wurden erfolgreich auf High-End-Felder wie leichte Luft- und Raumfahrtkomponenten, poröse medizinische Implantate und Energiekorrosionsresistenzgeräte angewendet. Although it currently faces challenges such as high equipment costs (more than 500,000 US dollars per unit) and complex post-processing processes, with the popularization of domestic equipment, standardization of powder materials, and optimization of AI processes, stainless steel 3D printing is moving from prototype manufacturing to Große Massenproduktion . In den nächsten fünf Jahren wird erwartet, dass es einen Durchbruch von mehr als 30% der Kosten Reduzierung in der Automobil-, Bau- und anderen Feldern erzielt und die Metall -Manufacturing -Industriekette vollständig revolutioniert.
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FAQs
1. Können alle 3D -Drucker Edelstahl drucken?
nein. Nur Industrial-Grade Metal 3D-Drucker (wie diejenigen, die SLM-Technologie (selektives Laserschmelzen) oder DMLs (Direct Metal-Laser-Sintering) -Technologie drucken können. Solche Geräte verwendet energiestarken Laser oder Elektronenbalken, um Edelstahlpulver (wie 316L, 17-4PH) zu schmelzen, während gewöhnliches Zuhause fdm-dämter
2. Welche speziellen Materialien werden benötigt, um Edelstahl auszudrucken?
sphärische Edelstahlpulver von 15-45 μm Note, die den Industriestandards erfüllen, müssen verwendet werden (z. B. müssen 316L ASTM F3184 erfüllen). Das Pulver muss eine hohe Sphärizität (> 95%) und einen niedrigen Sauerstoffgehalt (<0,1%) aufweisen, um eine gute Flüssigkeit während des Druckens zu gewährleisten und eine Verspritzung von Oxidation zu vermeiden. Gewöhnliche Metalldrähte (z.
3. Können 3D -Druckteile aus rostfreiem Stahl in industriellen Szenarien verwendet werden?
absolut! Edelstahl-3D-gedruckte Teile von Edelstahl. Zum Beispiel wurde die 316L-Kraftstoffdüse von GE Additive mit SLM-Technologie hergestellt. Im medizinischen Bereich wurden die porösen orthopädischen Implantate von EOS (65% Porosität) von der FDA zugelassen, um das Wachstum des Knochenzellen zu fördern und den Erholungszyklus zu verkürzen. Nach heißem isostatischen Pressen (HIP) und elektrolytischem Polieren haben die gedruckten Teile eine Zugfestigkeit von 500-800 mPa und Korrosionswiderstand, die geschmiedeten Teilen entsprechen und hochdarstellige Szenarien wie Energie und Luft- und Raumfahrt vollständig erfüllen.
4. Sind die Kosten für 3D -Drucken aus Edelstahl so hoch, dass es schwierig ist, populär zu populieren?
Obwohl die Kosten höher sind, wurde sie erheblich reduziert und kontinuierlich optimiert. Die Kosten eines einzelnen Teils in Industriequalität betragen etwa 200-500 (einschließlich Nachbearbeitung), wie die Superdraco-Motorkomponenten von SpaceX, die 18 Teile in 1 bis DMLS-Technologie integrieren, und die Gesamtkosten werden um 30%gesenkt. Die Bindemittel -Düsentechnologie in der Massenproduktion kann ein einzelnes Stück auf weniger als 150 US -Dollar (z. B. Industrieformen) gedrückt werden. Die Popularisierung von häuslichen Geräten (wie BLT) und offenen Pulversystemen wird voraussichtlich die umfassenden Kosten im Jahr 2025 um weitere 30% senken, und die Popularisierung wird in Zukunft in den Bereichen Automobile und Bauarbeiten beschleunigen.
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