【知识】稀土元素镨及其应用
- 分类:稀土知识新闻价格
- 发布于 2013年2月25日
镨在化学元素周期表中位居镧系元素的第三位,在地壳中的丰度为9.5ppm,仅低于铈、钇、镧、钪,是稀土中第五大富存元素.但正如他的名字一样,镨是个朴素无华,个性似乎不太突出的稀土家族成员。
在稀土元素的发现史上,镨和钕是同时被发现的。1841年,那位曾经发现了镧的瑞典化学家莫桑德尔(C.G. Mosander)从“镧土”中发现了新“元素”,性质与镧非常相似,将其定名“迪迪姆”(Didymium,希腊语为“双胞胎”的意思),但它不是单一元素,而是镨钕化合物。又过了40多年,那位曾经发明了钍铈汽灯纱罩的奥地利人韦尔斯巴赫(C.F.Auer Von Welsbach),也正是在发明汽灯纱罩的1885年,成功地将“镨钕”这对“连体双胞胎”实施了分离手术,从中分离出绿色的镨盐和玫瑰色的钕盐,确定它们是两种新元素。一个取名为“镨”(Praseodymium),来自希腊字prason,意思是绿色化合物,因为镨盐水溶液会呈现出鲜艳的葱绿色;另一个元素则取名为“钕”(Neodymium)。这对“连体双胞胎”的成功分离,使他们从此可以各自施展才华。
镨作为用量较大的稀土元素,很大一部分是以混合稀土的形式被利用,比如用作金属材料的净化变质剂、化工催化剂、农用稀土等等。镨钕是稀土中性质最为相似又最难分离的一对元素,用化学法很难将其分离,工业生产通常采用萃取法和离子交换法。如果把他们成双入对地以镨钕富集物形式使用,可以充分发挥其共性作用,价格也比单一元素产品便宜。镨钕合金(镨钕金属)已成为独立产品,既可用于永磁材料,也可作为有色金属合金改性添加剂。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂,可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。作为塑料改性添加剂,在聚四氟乙烯(PTFE)中加入镨钕富集物,可明显提高PTFE的耐磨性能。
稀土永磁材料是当今最热门的稀土应用领域。镨单独用作永磁材料性能并不突出,但他却是一个能改善磁性能的优秀协同元素。无论是第一代稀土永磁材料钐钴永磁合金(SmCo5),还是第三代稀土永磁材料钕铁硼(Nd2Fe17B),加入适量的镨都能有效地提高和改善永磁材料性能。如在SmCo5中加入部分Pr取代Sm可以提高永磁材料的磁能积,两者的比例一般为80%Sm—20%Pr,若镨加入过多反而会降低材料的矫顽力和稳定性。在第三代稀土永磁材料钕铁硼中,添加镨可以提高材料的矫顽力,德国、日本等国在生产高矫顽力钕铁硼磁体时,均加入部分镨。镨的加入量为5%~8%,最高达10%,可取代1/3的钕。磁性材料对镨质量要求较高,至少应达到钕的同等质量。加入镨还能提高磁体抗氧化性能(耐空气腐蚀)和机械性能,已被广泛应用于各类电子器件和马达上。另外,在钐铁氮新型稀土粘结永磁材料(Sm)2Fe17N9中加Pr也能改善性能,这将进一步扩大镨的应用。因此,随着镨在永磁材料的应用发展,镨的用量和价格不断攀升,已成为稀土产品中的“新宠”。
镨还可用于研磨和抛光材料。众所周知,纯铈基抛光粉通常为淡黄色,是光学玻璃的优质抛光材料,已取代抛光效率低又污染生产环境的氧化铁红粉。但人们发现,氧化钕对抛光作用不大,但镨却有良好的抛光性能。含镨的稀土抛光粉会呈红褐色,也被称作“红粉”,但这种红不是氧化铁红,而是由于含有氧化镨使稀土抛光粉颜色变深。镨还被用新型磨削材料,制成含镨刚玉砂轮。与白刚玉相比,在磨削碳素结构钢、不锈钢、高温合金时,效率和耐用性可提高30%以上。为了降低成本,过去多用镨钕富集物为原料,故称镨钕刚玉砂轮。
镨在光纤领域的用途也越来越广,已开发出在1300~1360nm谱区起放大作用的掺镨光纤放大器(PDFA),技术日趋成熟。PDFA以其优异的性能价格比,对我国当前大量铺设的1550nm的CATV系统光纤有线电视的兴建改造与系统升级有着重大的实际意义。PDFA将从根本上改变现有的1550nmCATV的网络格局,使1310nmCATV系统在HFC系统改造中成为替代1550nm系统的理想选择。
镨盐(草酸或碳酸盐)经高温灼烧,可形成棕黑色的氧化物Pr6O11,其构成就如同4个PrO2和1个Pr2O3的组合,表明镨有很强的呈正4价倾向。将氧化镨加入硅酸锆中会呈亮黄色,可用作陶瓷颜料-镨黄。镨黄(ZrO2-Pr6O11-SiO2)被认为是最好的黄色陶瓷色料,在高达1000℃仍保持稳定,可用于一次性或重烧工艺。镨进入硅酸锆晶格,占材料成份约5%。镨黄被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷着色,可单独作釉下颜料,也可与陶瓷釉混合制成色釉,其着色鲜艳亮丽,色泽纯正,随含镨量的多少,可深至琥珀黄,浅至乳白黄,用其代替传统的钒锡黄和钒锆黄,可克服原先的褐色调,用来制作卫生和建筑陶瓷,色调高洁淡雅。用其可制作独特的仿象牙工艺美术和日用陶瓷,色彩亮丽精美,深受陶瓷业的青睐。我国、意大利和西班牙,作为建筑瓷砖的主要生产国,都拥有很大的镨黄消费市场。通过氧化镨与其他元素配伍,还能调配出锆镨钒绿、锆镨钒橙等陶瓷色料。调整氧化镨与五氧化二钒的比例,还可制作出黄色与天蓝之间色调的陶瓷色料。在镨黄中加入CeO2,能形成略带红色的娇黄色。全球用作镨黄为主的陶瓷着色剂消费的氧化镨估计上千吨。
镨还被用作玻璃着色剂,色彩丰富,也有很大的潜在市场。可制得具有鲜亮韭绿和葱绿色彩的“镨绿”玻璃制品,既可制作绿色滤光片,又可用于工艺美术玻璃。在世界闻名的意大利威尼斯和捷克的水晶玻璃中都会看到镨的亮绿色彩。在玻璃中加入氧化镨和氧化铈,可用作电焊用的护目镜玻璃。硫化镨还有望成为实用的绿色塑料着色剂。
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镨 |
元素符号Pr |
英文名称Praseodymium |
原子序数59 |
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相对原子质量(12C = 12.0000)140.90765 |
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发现年代 |
1885年 |
发现人 |
Baron Auer von Welsbach (奥地利,维也纳) |
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原 子 结 构 |
原子半径(?):2.67 |
离子半径(?):1.013 |
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共价半径(?):1.65 |
氧化态:3,4 |
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原子体积cm3/mol:20.8 |
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电子构型: 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d10f3 5s2p6 6s2 |
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物理性质 |
状态:软的银白色金属 |
熔点(℃):931 |
沸 点(℃): 3512 |
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比 热(J/gK):0.19 |
密度 (g/cc,300K):6.77 |
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熔化热(KJ/mol):6.89 |
蒸发热 (KJ/mol):296.8 |
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导电率(106/cm Ω): 0.0148 |
导热系数 (W/cm K ): 0.125 |
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地质 数据 |
丰度 |
海水中(ppm).: |
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地壳 (ppm.):9.5 |
大西洋表面:4 × 10-7 |
大西洋深处:7 × 10-7 |
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大气(p.p.m.)/体积: |
太平洋表面:4.4 × 10-7 |
太平洋深处:10 × 10-7 |
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生 物 数 据 |
人体中含量(ppm): |
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器官中:非常低 |
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人(70Kg)均体内总量(mg):非常低。 |
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日摄入量/mg: 未知 |
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矿 产 资 源 |
工业矿物: |
主要产地 |
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混合性(氟碳铈+独居石) |
中国内蒙古自治区包头白云鄂博矿山 |
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氟碳铈矿(Bastnaesite) CeLaFCO3(轻稀土) |
美国芒廷帕斯矿山(加利福尼亚) |
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中国四川冕宁、山东微山 |
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独居石(Monazite ) (CeLaTh)PO4(轻稀土) |
澳大利亚韦尔德山、东西海岸海滨沙矿 |
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印度西南海滨沙、中国广东和台湾海滨沙 |
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稀土磷灰石 |
俄罗斯科拉半岛 |
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铈铌钙钛矿 |
俄罗斯托姆托尔碳酸岩风化壳稀土矿床 |
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离子型矿(中钇富铕) |
中国江西寻乌、广东平远 |
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配分 Pr % |
包头混合型矿 |
四川氟碳铈矿 |
中钇富铕离子型矿 |
广东南山海独居石 |
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5—6 |
4—5 |
6—8 |
5—6 |
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应用领域 |
金属、合金 |
钢铁与有色金属改性剂、永磁材料 |
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混合氧化物 |
石油裂化催化剂、农用稀土、助染助鞣 |
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单一氧化物 |
陶瓷和玻璃着色剂、光纤、抛光粉、塑料颜料、 |
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有机化合物 |
化工催化剂、稳定剂和改性剂;饲料添加剂 |
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【知识】稀土元素铈(Ce)的用途
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- 发布于 2013年2月25日
1)轻稀土(又称铈组):镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。
2)重稀土(又称钇组):铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。
铈组与钇组之别,是因为矿物经分离得到的稀土混合物中,常以铈或钇比例多的而得名。
稀土金属(rare earth metals)又称稀土元素,是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称,常用R或RE表示。它们的名称和化学符号是钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)。它们的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)到71(Lu)。
铈(Ce)“铈”这个元素是由德国人克劳普罗斯,瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命名的,以纪念1801年发现的小行星-谷神星。
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【知识】稀土储氢材料
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- 发布于 2013年2月25日
人们很早就发现,稀土金属与氢气反应生成稀土氢化物REH2,这种氢化物加热到1000℃以上才会分解。而在稀土金属中加入某些第二种金属形成合金后,在较低温度下也可吸放氢气,通常将这种合金称为贮氢合金。在已开发的一系列贮氢材料中,稀土系贮氢材料性能最佳,应用也最为广泛。其应用领域已扩大到能源、化工、电子、宇航、军事及民用各个方面。用于化学蓄热和化学热泵的稀土贮氢合金可以将工厂的废热等低质热能回收、升温,从而开辟出了人类有效利用各种能源的新途径。利用稀土贮氢材料释放氢气时产生的压力,可以用作热驱动的动力,采用稀土贮氢合金可以实现体积小、重量轻、输出功率大,可用于制动器升降装置和温度传感器。
石油和煤炭是人类两大主要能源燃料,但由于它们储量有限,使用过程中产生环境污染等问题,因此解决能源短缺和环境污染成为当今研究的重点之一。氢是一种完全无污染的理想能源材料,具有单位质量热量高于汽油两倍以上的高能量密度,可从水中提取。氢能源开发应用的关键在于能否经济地生产和高密度安全制取和贮运氢。
典型的贮氢合金LaNi5是1969年荷兰菲利浦公司发现的,从而引发了人们对稀土系储氢材料的研究。
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【知识】稀土元素镨(Pr)的用途
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- 发布于 2013年2月25日
镨(Pr) 大约160年前,瑞典人莫桑德从镧中发现了一种新的元素,但它不是单一元素,莫桑德发现这种元素的性质与镧非常相似,便将其定名为“镨钕”。“镨钕”希腊语为“双生子”之意。大约又过了40多年,也就是发明汽灯纱罩的1885年,奥地利人韦尔斯巴赫成功地从“镨钕”中分离出了两个元素,一个取名为“钕”,另一个则命名为“镨”。这种“双生子”被分隔开了,镨元素也有了自己施展才华的广阔天地。镨是用量较大的稀土元素,其用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。

金属镨

镨黄(釉用) 原子红(釉用)
镨的广泛应用:
(1)镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中,其与陶瓷釉混合制成色釉,也可单独作釉下颜料,制成的颜料呈淡黄色,色调纯正、淡雅。
(2)用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁材料,其抗氧性能和机械性能明显提高,可加工成各种形状的磁体。广泛应用于各类电子器件和马达上。
(3)用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂,可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国70年代开始投入工业使用,用量不断增大。
(4)镨还可用于磨料抛光。另外,镨在光纤领域的用途也越来越广。
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钨矿商家看涨后市 钼市行情稳中偏弱
- 分类:钨业新闻
- 发布于 2013年2月25日
核心提示:国内钨矿商家看涨后市,钨矿行情一片向好之势;钼市行情稳中偏弱,采购积极性偏低。
钨市场行情:国内钨矿商家看涨后市,钨矿行情一片向好之势,65度黑钨精矿实际成交价集中到1.5元/度附近;APT部分商家谨慎操作,市场价格低位上浮至17万元/吨,粉末及合金市场涨价动力不足继续维稳,我们预计短期内钨市行情或保持稳中趋涨态势。
钼市场行情:钼市行情稳中偏弱,采购积极性偏低,所以实际成交较难。较多钼铁厂家陆续对外报价,短期需求难以释放,钢厂招标后期陆续展开,或对钼铁市场形成指引作用。废钼行情弱势盘整。
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25日废钨市场行情:商家报价稳中有涨
- 分类:钨业新闻
- 发布于 2013年2月25日
随着钨矿行情趋涨,钨化工、钨制品等下游产品报价也开始探涨,废钨市场部分低价位随之略上抬,虽无成交支撑,但商家心态较好,对后市预期相对乐观,预计短期废钨行情稳中趋涨。
废钨行情稳中趋涨。目前国产废钨刀片不含税交易价主流集中在166-170元/kg,进口刀片176-180元/kg,废钨钻头186-190元/kg,废纯钨块206-208元/kg。
废钨磨削料W含量70度以上主流交易价1.7元/度,50-70度1.6元/度,30-40度1.4元/度,10-20度0.8元/度,8-10度0.7元/度。
国际市场,海外钨市价格维持平稳。22日晚间MB钨铁报价40.5-41美元/千克钨;仲钨酸铵报价280.5-315美元/吨度,持平。
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25日钨矿市场资讯:矿商相继返回 市场氛围渐活跃
- 分类:钨业新闻
- 发布于 2013年2月25日
核心提示:元宵过后,绝大多数矿商相继返回市场,钨矿行情氛围逐渐升高,市场整体表现较为活跃。随着上游原料市场的活跃表现,或进一步坚定供货企业惜售待涨决心,而受钨矿供应愈加趋紧的影响,加上目前矿价处于低位,钨矿价格必然短时间内得到一定抬升。预计近期钨矿价格稳中缓步上扬。
元宵过后,绝大多数矿商相继返回市场,钨矿行情氛围逐渐升高,市场整体表现较为活跃,目前赣州65度黑钨精矿市场主流报价集中在1.5元/度附近,湖南60度以上白钨精矿市场报价则在1.48元/度左右,但眼下商家看涨惜售,实际成交亦相对有限。
随着上游原料市场的活跃表现,或进一步坚定供货企业惜售待涨决心,而受钨矿供应愈加趋紧的影响,加上目前矿价处于低位,钨矿价格必然短时间内得到一定抬升。预计近期钨矿价格稳中缓步上扬。
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2月25日钨市行情
- 分类:钨业新闻
- 发布于 2013年2月25日
国内矿商看涨后市,钨矿行情一片向好之势,65度黑钨精矿实际成交价集中到1.5元/度附近;APT部分商家谨慎操作,市场价格低位上浮至17万元/吨,粉末及合金市场涨价动力不足继续维稳,预计短期内钨市或保持稳中趋涨态势。宏观方面,成品油价25日凌晨上调,汽油每吨涨300元;英国痛失AAA评级,财政大臣坚持财政紧缩;2012年固定资产投资比上年增长19.0%。
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超大功率钨合金直升机发动机
- 分类:钨业知识
- 发布于 2013年2月22日
超大功率钨合金直升机发动机在首届中国天津国际直升机博览会上亮相。这次展会把直升机单独作为一种飞行器举办国际性的博览会,在中国乃至亚洲都是首次。本届直升机博览会专业性强,对中国直升机产业的发展、通用航空事业的发展起到积极推动作用,更是中国直升机行业的里程碑事件,也证明了我国直升机应用市场逐步走向成熟。

钨合金作为一种战略金属越来越受到人们的关注,在航空航天工业也是运用颇多。在这次展会上展出的超大功率钨合金直升机发动机,说明了我国的直升机领域有了新的突破和前所未有的进步。发送机作为作为直升机的核心机要,它对材料的要求也是非常苛刻的,为什么钨合金会成为制造直升机发动机的主流金属材料呢?
钨合金从1907年,一种低镍含量的钨合金问世以来不断的研究改进,使得钨合金涌现出很多优秀物理机械性能。在金属中,钨的熔点最高,高温强度和抗蠕变性能以及导热、导电和电子发射性能都好,比重大,除大量用于制造硬质合金和作合金添加剂外,钨及其合金广泛用于电子、电光源工业,也在航天、铸造、武器等部门中用于制作火箭喷管、压铸模具、穿甲弹芯、触点、发热体和隔热屏等。
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钨合金涡轮发动机的应用
- 分类:钨业知识
- 发布于 2013年2月22日
钨合金用于涡轮发动机主要源于钨合金的优良物理机械性能。钨合金涡轮发动机形式多样且应用在不同的领域。
涡轮螺旋桨发动机:
主要用于时速低于800公里的飞机,如国产运8系列,新舟60(MA60)系列,美国C130系列等飞机,涡轮螺旋桨优点是经济性好,与涡轮风扇/喷气发动机相比较更省油,在低速飞行和低高度中使用涡轮螺旋桨的推进效率更高。缺点是噪声大,不适合高速飞行等等,同时涡轮螺旋桨的推进效率与飞行高度也有关。具体原理请参阅厂家技术手册规定。
涡轮风扇发动机:
主要用于速度大于800公里小于1000公里的飞机,如美国波音公司B737/747/757/767、空中客车公司的A300/310/320/330、国产ARJ21/运10、巴西的EMB145/190、俄罗斯的TU154/TU204/伊尔76/96等飞机,涡轮风扇发动机是目前民航客机的主流发动机,一般采用高涵道比(内涵道与外涵道空气流量之比)发动机,这种发动机与涡喷发动机相比更省油,在亚音速状态下推进效率比涡喷发动机高,低噪声。缺点是发动机迎风面积大,风阻较大,不适合高超音速飞行。
涡轮喷气发动机:
主要用于军机,但民用飞机也曾使用,如协和飞机使用的奥林帕斯593涡喷发动机;涡喷发动机应用的典型是前苏联SU-25飞机,使用留里卡设计局的涡喷发动机作为动力,曾经创下3.3马赫的战斗机速度纪录与37250米的升限纪录。与涡轮风扇发动机相比,高速/高空性能好是涡轮喷气发动机的一大特点。缺点是噪声大,耗油量大等问题,同时此类发动机不适合低速飞行,在低速飞行中容易造成发动机失速。
涡轮轴发动机:
主要用于直升机,与活塞发动机相比,涡轮轴发动机的功率重量比要大得多,所产生的功率也大得多。缺点主要是制造复杂,维护困难,特别是由于涡轮轴发动机的功率大,转速高,就需要更大的减速齿轮来进行减速,有时候甚至减速齿轮重量占了发动机一半。
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