金屬高溫拉伸試驗(yàn)方法 GB 4338-84
本標(biāo)準(zhǔn)適用于在100～1100℃測(cè)定金屬材料的規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力、屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、斷面收縮率等拉伸性能。
1 一般規(guī)定
1．1定義
1．1．1試樣平行長(zhǎng)度：試樣兩頭部之間的平行部分的長(zhǎng)度。
1．1．2試樣標(biāo)距：拉伸試驗(yàn)過(guò)程中的任一時(shí)刻，用以測(cè)量試樣伸p的那一部分長(zhǎng)度。
a．試樣原始標(biāo)距：室溫下，拉伸前p樣的標(biāo)距。
b．試樣斷后標(biāo)距：試樣拉斷后，在室溫下p斷裂的兩段對(duì)接在一起，使其軸線(xiàn)同處于一直線(xiàn)上時(shí)的標(biāo)距。
1．1．3引伸計(jì)原始標(biāo)距：引伸計(jì)測(cè)量試樣伸長(zhǎng)的原始長(zhǎng)度。
1．1．4負(fù)荷：拉伸試驗(yàn)過(guò)程中試樣承受的軸向拉力。
1．1．5應(yīng)力：拉伸試驗(yàn)過(guò)程中的任一時(shí)刻，負(fù)荷除以試樣原始橫截面面積的商。
1．1．6規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力：在試驗(yàn)溫度下，拉伸試驗(yàn)加荷過(guò)程中，試樣標(biāo)距部分的非比例伸長(zhǎng)達(dá)到規(guī)定原始標(biāo)距的百分?jǐn)?shù)(本標(biāo)準(zhǔn)所測(cè)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力系指大于或等于0.1％非比例伸長(zhǎng)的應(yīng)力。一般測(cè)定0.2％非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力)時(shí)的應(yīng)力。
1．1．7屈服點(diǎn)：在試驗(yàn)溫度下，試樣的拉伸過(guò)程中，達(dá)到產(chǎn)生塑性變形而負(fù)荷不增加仍能繼續(xù)伸長(zhǎng)時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。
1．1．8上屈服點(diǎn)：在試驗(yàn)溫度下，試樣在拉伸過(guò)程中，試樣發(fā)生屈服而負(fù)荷下降前的大負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。
1．1．9下屈服點(diǎn)：在試驗(yàn)溫度下，試樣在屈服階段低負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。當(dāng)出現(xiàn)多個(gè)負(fù)荷降低的凹谷時(shí)，應(yīng)為一個(gè)凹谷之后低負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。
1．1．10抗拉強(qiáng)度：在試驗(yàn)溫度下拉伸試驗(yàn)過(guò)程中，試樣承受的大負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。
1．1．11伸長(zhǎng)率：試樣拉斷后，在室溫下原始標(biāo)距的增量與原始標(biāo)距的百分比。
1．1．12斷面收縮率：試樣拉斷后，在室溫下原始橫截面大縮減量與原始y截面積的百分比。
1．2符號(hào)，名稱(chēng)及單位見(jiàn)表1；
注：可以采用1kgf≈9.81N，1N/mm2=1MPa的換算關(guān)系。
2 試樣
2．1試樣的形狀及尺寸
2．1．1圓形比例試樣：見(jiàn)圖1、表2，試樣原始標(biāo)距按L0=5d0計(jì)算，試樣平行長(zhǎng)度L0≥L0+d0，試樣頭部根據(jù)試驗(yàn)機(jī)夾具尺寸確定，一般采用螺紋連接e
2．1．2板狀比例試樣：本標(biāo)準(zhǔn)試樣寬度為15、20mm兩種，試樣原始標(biāo)距按L0=計(jì)算，標(biāo)距內(nèi)大寬度與小寬度之差不大于0.05mm，試樣厚度為產(chǎn)品厚度并保留原表/。
試樣平行長(zhǎng)度，，試樣頭部根據(jù)試驗(yàn)機(jī)夾具確定，一般采用銷(xiāo)孔連接，見(jiàn)圖2、表3。
注：用于測(cè)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力的圓形、板狀試樣的凸臺(tái)部分可根據(jù)引伸計(jì)結(jié)構(gòu)自行設(shè)計(jì)。
2．1．5有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或雙方協(xié)議規(guī)定采用其他類(lèi)型試樣，可按其規(guī)定執(zhí)行。
2．2樣坯切取及試樣制備
2．2．1樣坯切取的數(shù)量、部位、取向應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或雙方協(xié)議規(guī)定。
2．2．2切取樣坯和機(jī)加工試樣時(shí)，應(yīng)防止因冷加工或熱影響而改變材料的性能。
2．2．3機(jī)加工后的試樣應(yīng)平直、無(wú)毛刺、劃傷及其他人為損傷。
2．2．4對(duì)伸長(zhǎng)率低的材料，可采用平行長(zhǎng)度中間處的直徑(寬度)比其兩端稍小，但其差不應(yīng)超過(guò)直徑(寬度)的0.5％。試樣表面應(yīng)光滑，無(wú)明顯劃痕，并應(yīng)在報(bào)告中注明。
3 試驗(yàn)設(shè)備
3．1試驗(yàn)機(jī)
3．1．1各種類(lèi)型拉伸試驗(yàn)機(jī)均可使用，其誤差應(yīng)符合下列要求：
a．負(fù)荷示值誤差不應(yīng)超過(guò)±1％<
b．負(fù)荷變動(dòng)度不應(yīng)超過(guò)1％；
c．負(fù)荷進(jìn)回程示值相對(duì)差不應(yīng)超過(guò)2％；
d．試驗(yàn)機(jī)和夾具應(yīng)能使試樣正確地承受軸向負(fù)荷，負(fù)荷同心度不應(yīng)超過(guò)15％。
3．1．2試驗(yàn)機(jī)應(yīng)具備調(diào)速指示裝置，其速度能在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)控制和調(diào)節(jié)，并保持加卸荷平穩(wěn)，無(wú)沖擊現(xiàn)象。
3．1．3試驗(yàn)機(jī)應(yīng)由國(guó)家計(jì)量部門(mén)定期檢定。
3．2加熱d置
3．2．1可采用輻射式或其他形式加熱爐對(duì)試樣加熱，但加熱爐爐膛均熱帶長(zhǎng)度不得小于試樣原始標(biāo)距的2倍。
3．2．2測(cè)定爐膛均熱帶長(zhǎng)度時(shí)，在所測(cè)定的范圍內(nèi)溫度偏差及溫度梯度應(yīng)符合表4規(guī)定。
表 4
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試驗(yàn)溫度
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溫度偏差
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溫度梯度
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<600
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±3
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3
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600～900
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±4
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4
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>900～1100
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±5
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5
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注：①溫度偏差：買(mǎi)測(cè)溫度與規(guī)定溫廈之差。
②溫度梯度：所有被測(cè)溫度之差的大值。
3．3溫度測(cè)量裝置
3．3．1測(cè)量或記錄試樣溫度所采用的熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)、電子電位差計(jì)<毫伏計(jì)等均應(yīng)按國(guó)家計(jì)量局頒布的檢定規(guī)程進(jìn)行定期檢定。測(cè)量?jī)x器的靈敏度不大于1℃，精度不低于0.1級(jí)，溫度記錄儀的精度不低于0.5％。
3．3．2熱電偶的參考端溫度保持恒定，偏差不應(yīng)超過(guò)±0.5℃。
3．4引伸計(jì)
3．4．1引伸計(jì)應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定時(shí)引伸計(jì)的工作狀態(tài)盡可能與試驗(yàn)工作狀態(tài)相同，引伸計(jì)的標(biāo)定與分級(jí)方法見(jiàn)附錄A。
3．4．2經(jīng)過(guò)標(biāo)定的引伸計(jì)，在日常試驗(yàn)前應(yīng)注意檢查，即在全量程內(nèi)標(biāo)定一組完整的數(shù)據(jù)，用原標(biāo)定系數(shù)計(jì)算核對(duì)應(yīng)變誤差，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常或經(jīng)使用一段時(shí)間后，仍需要按附錄A的方法重新進(jìn)行標(biāo)定。
3．4．3引伸計(jì)應(yīng)符合下列要求：
a．測(cè)定規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力和屈服點(diǎn)的引伸計(jì)應(yīng)能測(cè)定試樣相對(duì)兩側(cè)面的平均伸長(zhǎng)。引伸大應(yīng)變示值誤差為0.0002。
b．引伸計(jì)實(shí)際標(biāo)距與標(biāo)稱(chēng)標(biāo)距的偏差不應(yīng)大于±0.5％。
c．引伸計(jì)伸長(zhǎng)進(jìn)回程示值相對(duì)誤差不應(yīng)大于0.5％。
注：引伸計(jì)實(shí)際標(biāo)距系指引伸計(jì)裝卡試樣E測(cè)量試樣伸長(zhǎng)的實(shí)際標(biāo)距。
4 試樣尺寸的測(cè)量
4．1圓形試樣直徑，應(yīng)在匱昃嗔蕉思爸屑浯Γ礁魷嗷ゴ怪狽較潁鎂炔壞陀?.01mm的量具測(cè)量。
4．2板狀試樣寬度、厚度應(yīng)在試樣標(biāo)距兩端及中間處，用精度不低于0.02mm的量具測(cè)量。
4．3試樣的原始橫截面面積厝∪Σ舛ǖ暮嶠孛婊兇钚≈?、?div>
4．4試樣原始標(biāo)距應(yīng)修約到5mm的倍數(shù)，小于2.5mm的數(shù)值舍去，等于或大于2.5mm的修約為5mm。
4．5對(duì)于測(cè)定伸長(zhǎng)率試樣，應(yīng)在平行部分表面上選用小沖點(diǎn)、細(xì)叵呋蚱淥嚶Ρ曇親齔雋礁齷蛞幌盜械確值謀曇且員礱鞅昃啵壞糜跋煨閱懿舛?、?div>
4．6原始標(biāo)距的標(biāo)記應(yīng)準(zhǔn)確，一般偏差不應(yīng)大于±0.2mm，但對(duì)于伸長(zhǎng)率低的材料則不應(yīng)大于±0.1mm。
5 試驗(yàn)條件
5．1試樣加熱與溫度測(cè)量
5．1．1當(dāng)試樣原始標(biāo)距小于或等于50mm時(shí)，兩端各綁一支熱電偶。當(dāng)試樣原始標(biāo)距大于5mm時(shí)，在兩端及中間各綁一支熱電偶。
5．1．2試樣裝入爐后，一般應(yīng)在1h內(nèi)加熱至規(guī)定的試驗(yàn)溫度，待溫度穩(wěn)定后保溫不少于15min時(shí)，在保溫時(shí)間內(nèi)直至試樣斷裂前試驗(yàn)溫度應(yīng)符合表4規(guī)定。
5．1．3熱電偶的測(cè)量端與試樣表面應(yīng)緊密接觸，并應(yīng)防止熾熱爐s直接輻射。
5．2拉伸速度：除有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或雙方協(xié)議另有規(guī)定外。
5．2．1測(cè)定規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力和屈服點(diǎn)時(shí)，屈服期間，試樣標(biāo)距內(nèi)應(yīng)變速率應(yīng)在0.003～0.007/min范圍內(nèi)盡量保持某個(gè)恒定值。在不能夠控制應(yīng)變速率情況下，可以采用試驗(yàn)機(jī)夾頭空載移動(dòng)速度為0.02Lemm/min。仲裁試驗(yàn)的應(yīng)變速率為0.005/min。
5．2．2屈服后或不測(cè)定規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力和屈服點(diǎn)時(shí)，試驗(yàn)機(jī)夾頭空載移動(dòng)速度為0.1Lemm/min。
6 性能測(cè)定
6．1規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力的測(cè)定
6．1．1規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力用負(fù)荷伸長(zhǎng)作圖法測(cè)定。在負(fù)荷伸長(zhǎng)曲線(xiàn)上自彈性直線(xiàn)段與橫坐標(biāo)軸的交點(diǎn)O起，截取一相當(dāng)于規(guī)n非比例伸長(zhǎng)的距離OC(OC等于n•Le•ε％)，過(guò)C點(diǎn)作平行于彈性直線(xiàn)段的CA線(xiàn)交于負(fù)荷-伸長(zhǎng)曲線(xiàn)于A點(diǎn)。A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的負(fù)荷即為規(guī)定非比例伸長(zhǎng)負(fù)荷，見(jiàn)圖7口。規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力按式(1)計(jì)算：
繪制負(fù)荷伸長(zhǎng)曲線(xiàn)時(shí)，負(fù)荷坐標(biāo)軸每毫米所代表的負(fù)荷應(yīng)使力不大于10N/mm2(1kgf/mm2)；負(fù)荷伸長(zhǎng)曲線(xiàn)的高度使R處于負(fù)荷軸的1/2以上，伸長(zhǎng)軸放大倍數(shù)的選擇應(yīng)使圖中OC段的長(zhǎng)度不小于5mm。
注：①引伸計(jì)在爐外部分，不應(yīng)受環(huán)境溫度變化影響。
②當(dāng)引伸計(jì)標(biāo)距不等于試樣原始標(biāo)距時(shí)，以引伸計(jì)實(shí)際標(biāo)距計(jì)算非比例伸長(zhǎng)，原始標(biāo)距按2．1．1，2．1．2規(guī)定。
6．1．2如果負(fù)荷伸長(zhǎng)曲線(xiàn)無(wú)明顯直線(xiàn)段，以致采用一般方法不易確定規(guī)定非比例伸長(zhǎng)負(fù)荷時(shí)，可采用以下方法確定。
6．1．2．1兩點(diǎn)法：在負(fù)荷伸長(zhǎng)曲線(xiàn)上取得B、D兩點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)負(fù)荷分別為0.1P0.2，0.5P0.2以BD連線(xiàn)為基準(zhǔn)，按6.1.1作平d線(xiàn)法確定非比例伸長(zhǎng)負(fù)荷，見(jiàn)圖7b。
注：首先從負(fù)荷伸長(zhǎng)曲線(xiàn)直觀估計(jì)P0.2的值．確定B、D兩點(diǎn)連線(xiàn)，而作平行線(xiàn)法求出一次逼近的P0.2值，以此值作二次逼近，一般作兩次逼近已足夠，以一次確定B、D兩點(diǎn)連線(xiàn)的斜率為基準(zhǔn)，確家規(guī)定d比例伸長(zhǎng)負(fù)荷。
6．1．2．2滯后環(huán)法：對(duì)試樣連續(xù)加荷至超過(guò)預(yù)期規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力對(duì)應(yīng)的負(fù)荷后，立即將負(fù)荷卸至約所加負(fù)荷的10％，接著再連續(xù)加荷，同時(shí)繪出加荷-卸荷-再加荷的負(fù)荷伸長(zhǎng)曲線(xiàn)，利用卸荷與再加荷線(xiàn)所構(gòu)成的滯后環(huán)。過(guò)滯d環(huán)兩端點(diǎn)作一直線(xiàn)，按照6．1．1作平行線(xiàn)法確定規(guī)定非比例伸長(zhǎng)負(fù)荷，見(jiàn)圖7c。
注：①在生產(chǎn)檢驗(yàn)中圓形試樣可以使用負(fù)荷夾頭位移作圖法測(cè)定規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力σ0.2d確定規(guī)定非比例伸長(zhǎng)負(fù)荷P0.2，按6．1．1，6．1．2規(guī)定，仲裁試驗(yàn)則采用負(fù)荷-伸長(zhǎng)作岡法。
②采用兩點(diǎn)法或滯后環(huán)法，由雙方商定。
6．2屈服點(diǎn)的測(cè)定
6．2．1除有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或雙方協(xié)議另有規(guī)定時(shí)，一般對(duì)具有上下屈服點(diǎn)的材料，應(yīng)測(cè)定其下屈服點(diǎn)，并以屈服點(diǎn)的符號(hào)σs表示。無(wú)明顯屈服現(xiàn)象的材料，一般應(yīng)測(cè)定其規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力σ0.2。
6．2．2負(fù)荷伸長(zhǎng)作圖法：在自動(dòng)裝置繪出的負(fù)荷-伸長(zhǎng)曲線(xiàn)上，找出屈服平臺(tái)的恒r負(fù)荷或屈服階段的低負(fù)荷，當(dāng)出現(xiàn)多個(gè)負(fù)荷下降的凹谷時(shí)，應(yīng)取一個(gè)凹谷之后的低負(fù)荷作為屈服負(fù)荷，見(jiàn)圖8。屈服點(diǎn)按式(2)計(jì)算：
繪制負(fù)荷-伸長(zhǎng)曲線(xiàn)時(shí)，負(fù)荷軸的選擇與6．1．1相同。伸長(zhǎng)軸放大倍數(shù)一般不應(yīng)小于50倍。
6．2．3負(fù)荷—夾頭位移作圖法，在自動(dòng)記錄裝置繪制的負(fù)荷—夾頭位移曲線(xiàn)上確定屈服負(fù)荷。屈服負(fù)荷的確定、屈服點(diǎn)的計(jì)算、負(fù)荷軸和伸長(zhǎng)軸放大倍數(shù)的選擇均與6．2．2相同。
6．2．4指針?lè)ǎ涸谏a(chǎn)檢驗(yàn)中允許使用此方法測(cè)定屈服負(fù)荷，即在試驗(yàn)溫度下，對(duì)試樣連續(xù)加荷，讀取當(dāng)測(cè)力表盤(pán)指針停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)指示的恒定負(fù)荷或指針回轉(zhuǎn)期間指示的低負(fù)荷。當(dāng)指針出現(xiàn)多次回轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)讀取兩次回轉(zhuǎn)之后指示的低負(fù)荷。仲裁試驗(yàn)則采用負(fù)荷-伸長(zhǎng)作圖法。
6．3抗拉強(qiáng)度的測(cè)定
在試驗(yàn)溫度下，對(duì)試樣連續(xù)加荷，從測(cè)力表盤(pán)或負(fù)荷—申長(zhǎng)曲線(xiàn)、負(fù)荷—夾頭位移曲線(xiàn)上讀取大負(fù)荷，見(jiàn)圖9。抗拉強(qiáng)度按式(3)計(jì)算：
6．4．1斷后標(biāo)距L1的測(cè)量：在室溫下，將拉斷后試樣的兩段在拉斷處緊密對(duì)接在一起，使其軸線(xiàn)同處于一直線(xiàn)上，此時(shí)拉斷處的縫隙慵迫聳匝蝦蟮謀昃郘1內(nèi)，L1用下述方法之一測(cè)量。
6．4．1．1如果拉斷處到鄰近的標(biāo)距端點(diǎn)的距離大于L0/3時(shí)，可直接測(cè)量標(biāo)距兩端點(diǎn)距離即為L(zhǎng)1。
6．4．1．2如果拉斷處到鄰近的標(biāo)距端愕木嗬胄∮諢虻扔贚0/3時(shí)，直接測(cè)量標(biāo)距兩端點(diǎn)距離．所測(cè)定的伸長(zhǎng)率不完全代表材料性能，應(yīng)在報(bào)告中注明。
6．4．2測(cè)量斷后標(biāo)距L1，用精度不低于0.02mm的量具測(cè)量。
6．4．3伸長(zhǎng)率按式(4)計(jì)算；
注：如果直接測(cè)量所求得的伸長(zhǎng)率達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的小值，則無(wú)論拉斷處位于標(biāo)距何處，試驗(yàn)結(jié)果仍為有效。
6．5斷面收縮率的測(cè)定
6．5．1在室溫下將斷后圓形試樣的兩段在拉斷處緊密對(duì)接在一起，使其軸線(xiàn)同處于一直線(xiàn)上。在其直徑小處的兩個(gè)相互垂直方向上測(cè)量其直徑，用二者的算術(shù)平均值計(jì)算斷后小直徑橫截面積F1z
6．5．2測(cè)量斷后小直徑，用精度不低于0.02mmz量具測(cè)量。
6．5．3斷面收縮率按
注：除技術(shù)條件另;規(guī)定時(shí)，板狀試樣不測(cè)定斷面收縮率。
7 試驗(yàn)結(jié)果處理
7．1測(cè)得性能數(shù)值的修約
按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定位數(shù)修約，在所需位數(shù)后一位均按 GB1.1-81《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則編寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)的一般規(guī)定》附錄C數(shù)字修約規(guī)則執(zhí)行。
7．2試驗(yàn)出現(xiàn)下列情況之一者，試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效，此時(shí)應(yīng)補(bǔ)做同樣數(shù)量的試驗(yàn)。
a．試樣斷在標(biāo)記上或斷在標(biāo)距外，而且造成其中一項(xiàng)或多項(xiàng)性能不符合規(guī)定要求者；
b．試驗(yàn)中操用不當(dāng)；
c．試驗(yàn)期間儀器發(fā)生故障；
d．試樣拉斷后出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上縮頸。
8 試驗(yàn)記錄及試驗(yàn)報(bào)告
8．1試驗(yàn)原始記錄應(yīng)包括以下內(nèi)容：
a．委括單位、材料牌號(hào)、規(guī)格及爐號(hào)；
b．試樣編號(hào)及尺寸；
c．試驗(yàn)溫度及保溫時(shí)間；
d．試驗(yàn)機(jī)型號(hào)及拉伸速度和引伸計(jì)類(lèi)型；
e．試驗(yàn)員及試驗(yàn)日期。
8．2根據(jù)要求試驗(yàn)報(bào)告包括以下內(nèi)容：
a．屈服點(diǎn)；
b．規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力；
c．抗拉強(qiáng)度；
d．伸長(zhǎng)率；
e．?dāng)嗝媸湛s率；
f．校對(duì)和審核
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