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¿Qué materiales se utilizan en el lanzamiento de inversiones?

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Escrito por

JS

Publicado
Jun 16 2025
  • Fundición a la cera perdida

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Los materiales determinan el destino de una parte. Imagine las palas de turbina de un motor a reacción, que están sujetos a más de 1000 ° C a una alta velocidad de varios miles de revoluciones. Si se elige el material incorrecto, no importa cuán hermosa sea la forma, el resultado puede ser una falla catastrófica.

En el campo de la inversión, el casting,El 90% de si una parte funcionará al final depende de una pregunta: ¿El material es elegido? Los materiales aquí se refieren no solo al metal que finalmente se forma, sino también al molde de cera desde adentro hacia afuera y la cubierta de cerámica que lo envuelve.

Es por eso que en nuestro taller, elegir el material correcto es absolutamente el núcleo. Si se elige el material correcto, se pueden cumplir los indicadores duros como la resistencia, la resistencia al calor y la resistencia a la corrosión de las piezas, y también pueden ayudarlo a ahorrar dinero y materiales,Reduzca los problemas, como los agujeros de contracción y las grietas que son fáciles de aparecer durante la fundición., y ahorre muchos problemas en el procesamiento secundario posterior.

Este proceso es realmente poderoso. Desde pequeñas juntas de tubería de precisión hasta componentes clave de los motores de aeronaves, todas se pueden hacer con superficies lisas y dimensiones precisas, confiando en este conjunto de sistemas de materiales como base.

De los proyectos que he manejado, los errores en la selección de materiales pueden conducir al rendimiento deficiente en el mejor de los casos, o incluso al desguace de lotes y una entrega retrasada en el peor. La selección precisa del material puede optimizar los costos, reducir los defectos y simplificar el procesamiento posterior. Al mismo tiempo, ya sea acero o metales como el aluminio y el cobre, el rendimiento final es inseparable deel proceso clave de tratamiento térmico. Por lo tanto, una comprensión profunda de las características de varios materiales es tan importante como comprender el proceso de fundición en sí.

Resumen de la respuesta central:

Categoría de material Papel principal Ejemplos de materiales de uso común
Material modelo (patrón) Copiar la forma geométrica de una parte puede derretirse o quemarse. Cera de fundición de inversión, resina curable de SLA UV, polvo de nylon (impresión 3D).
Material de concha Cree una cavidad de fundición resistente a alta temperatura y de alta temperatura y replique los detalles del modelo. Sol/vidrio de agua (adhesivo), arena de circón/polvo de mullite (agregado refractario).
Aleación de metal de fundición El cuerpo que constituye el componente final determina sus propiedades mecánicas y químicas. Acero inoxidable, acero al carbono, aleación de aluminio, aleación de cobre, aleación de titanio, superalteas a base de níquel (Inconel).

Ahora, explicaré los materiales centrales del casting de inversión:

  • Explicaré en detalle el papel de cada material clave en el proceso.
  • Presente cómo la impresión 3D puede revolucionar la fabricación de modelos.
  • Y combine un caso real para mostrar cómo elegir el material correcto puede mejorar significativamente el rendimiento de la pieza.
  • Creo que esta guía puede proporcionarle referencia práctica.

¿Por qué confiar en esta guía? Experiencia real de JS Material Science and Manufacturing Experts

En pocas palabras, nosotros en JS no somos solo fundiciones, sino tambiénmás como socios que lo ayudan a resolver problemas materiales. Entendemos profundamente las diferencias centrales en la selección de materiales: las aleaciones de titanio médico para cuerpos humanos y acero inoxidable para válvulas de fábrica tienen ideas de selección de materiales completamente diferentes. Si la fórmula no es correcta,Incluso las fundiciones de Super Alloy más caras serán desechadas.Realmente hemos experimentado esta situación.

  • Para ser honesto: una vez ayudé a un cliente que hizo aviones. Usaron súper aleaciones a base de níquel para hacer piezas, y siempre tenían pequeñas grietas de superficie. No adivinamos a ciegas, sino que lo estudiamos con cuidado, y finalmente descubrimos que la fórmula de la concha de cerámica que envolvió el casting no era adecuada. Después del ajuste, el problema se resolvió por completo.
  • También hay una empresa de inicio que quiere hacer prototipos complejos, y el costo es terriblemente alto. Los ayudamosUse cera de impresión 3D para el casting de inversiones, que redujo los costos en un 70% a la vez! Todas estas son experiencias reales.

El contenido de esta guía no es una charla de teoría vacía, pero lo escribimos basado en innumerables experimentos y realmente entendimos cómo hacer coincidir materiales, materiales y procesos.

"Como dijo el famoso metalúrgico Harry Bearley (el inventor de acero inoxidable): el descubrimiento a menudo proviene de la búsqueda persistente de la causa raíz del fracaso".

Los desafíos que encontramos y las soluciones para ellos están integradas en esta guía. Encarna nuestra experiencia práctica en materiales y fabricación en la línea del frente, solo para ayudarlo a evitar riesgos y aumentar la probabilidad de éxito.

3D printing wax for investment casting

La piedra angular del primer paso: materiales de patrón

Déjame decirteLa clave para el primer paso en el lanzamiento de inversiones, es decir, la selección de material del modelo. Así es como hacemos la plantilla original.La precisión y el acabado superficial de la fundición final se decidenCon bastante fuerza cuando elegimos este material.

Fuerza principal tradicional: cera de casting de inversión

¿Por qué cera?Es un viejo amigo probado y verdadero que hemos usado durante muchas décadasPorque tiene varias características clave:

  • Buena fluidez: cuando se derrite y calienta, fluye hacia las pequeñas esquinas y grietas del moho, como el agua, duplicando con precisión los detalles finos del patrón.
  • Ardor limpio: tiene un punto de fusión relativamente bajo (a menudo suavizado o derretido a alrededor de 60 ° C a 80 ° C), y lo que es más importante, se puede quemar de forma completa y limpia en la sinterización de alta temperatura posterior de la cita.La cáscara de cerámica está muy limpiaY no habrá ningún problema al verter metal fundido.
  • Strengh moderado: la cera es bastante difícil a temperatura ambiente, por lo que cuando ensamblamos algunos moldes de cera de manera manual o mecánica en un "árbol de cera", es difícil doblarse o romperse, y toda la forma después del ensamblaje es estable y confiable.

Innovación moderna: materiales del modelo de impresión 3D

La tecnología sigue desarrollando, específicamente cómo ha evolucionado el casting de inversión de impresión 3D, y nos presenta soluciones más potentes y diversificadas,especialmente para un diseño complejo o prototipos rápidos:

Resina de castible:

  • Por ejemplo, materiales de resina fotosensible específicos para la fundición. Su mayor ventaja es que pueden imprimir una superficie extremadamente suave y detalles súper finosUso de la tecnología SLAMás allá de lo ordinario que puede hacer los modelos de cera convencionales.
  • Además, como la cera especial, las resinas especiales se pueden quemar completamente fuera del horno de retirada sin residuos. Es una herramienta diseñada específicamente para hacer piezas como piezas de dispositivos médicos y cuchillas del motor con patrones complejos.

SLS Nylon láser en polvo sinterizado:

  • Cada vez que tenemos algunos prototipos de gran tamaño que deberían tener cierta resistencia estructural, elModelos impresos en tecnología SLSde polvo de nylon son muy útiles. Aunque su acabado superficial generalmente no es tan liso como la resina fundible, es bueno en términos de fuerza.
  • La clave es que este material de nylon también puede incinerarse por completo con alta temperatura, satisfacer las demandas mínimas de la fundición de inversión y proporcionar un método practicable de la producción rápida de prototipos grandes y complejos.

La selección adecuada del material del modelo es la columna vertebral del lanzamiento de inversiones.La cera tradicional sigue siendo una opción confiable para la mayoría de las aplicaciones tradicionales. Los materiales del modelo de impresión 3D, especialmente las resinas de curación de luz, nos han permitido crear diseños complejos, iteraciones rápidas y fabricación de precisión a nivel de nanotecnología con una revolución completa en la forma en que nosotroshacer prototipos y pequeños lotes de piezas.

"Ya sea que esté investigando los procesos tradicionales o explorando la posibilidad de la fundición de inversión de impresión en 3D, es crucial que conozca la naturaleza de estos materiales. JS tiene una experiencia profunda para ayudarlo a determinar los requisitos y elegir los mejores materiales y rutas técnicas. Si tiene un proyecto de parte específico, por favor, contáctenos y ayude a que le brinde sus ideas a la realidad!"

Investment Casting Wax

Fortaleza invisible: materiales de concha

En el casting de inversiones, hay un papel no reconocido pero crucial,el material de la carcasa.Puedes pensar en ello como un caparazón protector o un molde de precisión para la fundición final. Su misión es extremadamente difícil: cuando se somete a la erosión del metal fundido de hasta 1600 ° C o incluso más alto, debe mantener exactamente la forma fina del modelo original, y al mismo tiempo debe ser lo suficientemente fuerte y estable como para no romperse ni deformarse. Esto no es algo que pueda hacer por un solo material, sino un cuidadosamente diseñadosistema de cerámica compuesta.

Componentes clave de este sistema de cerámica:

Glue - Binder:

(1) Sol Sol: Este es el pegamento que más confiamos al hacer fundiciones de alta gama.

Tiene varias ventajas de núcleo duro:

  • Primero,Élposeer bienalto-temperaturafortaleza.
  • En segundo lugar, tiene una buena estabilidad química cuando se enfrenta al metal fundido de alta temperatura y no es fácil de reaccionar con las aleaciones.

La superficie interna de la concha hecha de ella generalmente es muy suave y delicada, y no es fácil de romper. Por lo tanto, para proyectos con requisitos extremadamente altos, comocuchillas del motor de la aeronave, aleaciones de titanio para implantes médicos y aleaciones de alta temperatura basadas en níquel, Silica Sol es nuestra primera opción.

(2) Silicato de sodio:

Esta elección tiene más ventajas en términos de costo. Su rendimiento de alta temperatura y su estabilidad dimensional son ligeramente más débiles que las de la sola sol. Sin embargo, para algunas piezas fundidas con materiales relativamente leves que no son particularmente exigentes en términos de precisión,comogeneralpiezas de acero al carbono, elsodio silicatocaparazónmoho essuficientemente capazya barato yviable opción.

Esqueleto - granos refractarios:

(1) Polvo de circón/arena (circón):Se usa en la primera capa de lechada que contacta directamente con el molde de cera o el moho de resina.

Circon Sand tiene dos habilidades especiales:

  • Una es que tiene una refactoridad súper alta y puede soportar el metal fundido más caluroso.
  • El segundo es que es químicamente inerte y apenas reacciona con el metal precioso que está vertiendo.

Estos dos puntos combinados le permiten replicar perfectamente las mejores texturas y detalles en la superficie del modelo, que es la clave para garantizar la precisión de la superficie de la fundición.

(2) Mullite/Alúmina:

  • La arena de circón es el pionero, y Mullite o Corundum Sand es la "fuerza principal" que respalda toda la situación. Se usan principalmente en la capa de refuerzo después de la primera capa.
  • Su papel es proporcionar una fuerte fuerza estructural general a toda la carcasa del molde., al igual que un esqueleto sólido, para que la cubierta del molde no sea fácil de colapsar o agrietarse bajo el enorme choque térmico de manejo, hornear y verter a alta temperatura. Se aseguran de que la cubierta del molde permanezca fuerte en condiciones extremas.

La carcasa del molde, esta caparazón protectora invisible, su rendimiento determina directamente el éxito o el fracaso del fundición. El sol y el vidrio de agua de sílice actúan como aglutinantes con altos requisitos y alternativas económicas, respectivamente. El circón arena de la arena Los detalles críticos de la superficie de la primera capa con su refractarios e inercia química. La arena Mullite/Corundum construye un esqueleto sólido para soportar toda la cubierta del molde.

"En JS, somos conscientes del impacto de diferentes combinaciones de materiales en la calidad del fundición final. No importa qué requisitos de aleación y precisión enfrenta, tenemos tecnología madura y una rica experiencia para diseñar y preparar el sistema de caparazón más adecuado para usted.

Composite ceramic system

La sublimación definitiva: metales y aleaciones fundidas

Como ingeniero de casting que ha trabajado en JS durante más de diez años, Trato con el lanzamiento de inversiones todos los días. Los clientes a menudo nos preguntan: ¿Qué materiales se pueden usar para el lanzamiento de inversiones? En pocas palabras, podemos encontrar una manera de usar casi cualquier metal que puedas derretir para lanzarlo.

"El profesor John Campbell de la Universidad de Birmingham dijo en" Castings ": la libertad que el casting de inversión le da a los diseñadores se debe en gran medida a su tolerancia casi incomparable para las aleaciones de ingeniería".

Esta es la parte más poderosa del casting de inversiones,El rango de selección de materiales es demasiado amplio. Aquí te presentaré algunos de los materiales que usamos con más frecuencia:

Acero: material estructural principal

  • Acero inoxidable (como 304, 316, 17-4ph): excelente resistencia a la corrosión, adecuada para piezas de equipos de procesamiento de alimentos, instrumentos quirúrgicos, válvulas marinas y otros entornos que requieren resistencia a la higiene o en la pulverización de sal.
  • Acero de carbono y acero de aleación: alta resistencia, buena resistencia al desgaste, rendimiento de alto costo.Ampliamente utilizado en conectores de maquinaria de ingeniería, engranajes automotrices, equipos de construcción de piezas de desgaste y otros lugares con alto estrés o desgaste.

Aleación de aluminio: la primera opción para peso ligero

Baja densidad, buena conductividad térmica y conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión. Comúnmente utilizado en piezas de aeronaves, campanas de motor de automóviles,carcasa de productos electrónicosy otras fundiciones de precisión que son sensibles al peso y requieren una cierta resistencia. La demanda está creciendo rápidamente.

Superalloy: material de condición de trabajo extrema

  • Basado en níquel (como Inconel 718): excelente resistencia a la alta temperatura y resistencia a la corrosión. Aplicado a ambientes de temperatura extremadamente alta, como cuchillas de turbina de motor a reacción y piezas de extremo caliente de la turbina de gas.
  • A base de cobalto: resistente al desgaste, resistente a la corrosión y biocompatible. Utilizado en articulaciones artificiales (cabezales de bola de articulación de cadera) y válvulas de alta demanda en condiciones de trabajo duras.

Aleación de cobre: ​​multifuncional

Incluyendo latón, bronce, etc., buena conductividad, resistencia al desgaste y un poco de belleza clásica. Los núcleos de grifo, las juntas de tubería de agua, los bujes de cojinete y esas exquisitas piezas de fundición artística son todas sus etapas.

Aleación de titanio: material de alto rendimiento

Alta resistencia, baja densidad, excelente resistencia a la corrosión y buena biocompatibilidad. Utilizado en áreas clave como piezas estructurales de combate, piezas de motor de cohete yJuntas de huesos artificiales de alta gama (articulaciones de rodilla). El material y los costos de procesamiento son relativamente altos.

Selección de material de fundición de aviación de aviación:

Categoría de material Proporción de aplicaciones de motor de aeronaves Proporción de aplicación de componentes estructurales de aviación Factores impulsores principales Fuentes de datos
Superalloy con sede en níquel 65-75% <5% Alta resistencia a la temperatura, resistencia a la fluencia y resistencia a la oxidación. Informe anual de ICAAS
Aleación de titanio 15-20% 40-50% Alta resistencia específica, resistencia a la corrosión y reducción de peso. SMR (Stratview Research)
Aleación de aluminio <5% 30-40% Rentabilidad, buen rendimiento general y fácil procesamiento. Informe anual de ICAAS
Acero 5-10% (principalmente hecho de acero inoxidable especial). 5-10% Alta fuerza, resistencia al desgaste y economía en áreas específicas. SMR (Stratview Research)

Nota: Los datos de ICAAS se basan en el análisis de la cadena de suministro de los principales fabricantes de motores. Los datos de SMR se basan en informes globales de adquisición de OEM aeroespacial.

Verá, desde aleaciones de acero y aluminio que están en todas partes, hasta superaquilol para entornos extremos, hasta aleaciones de titanio que buscan un rendimiento extremo,Casta de inversión cubre casi todos los metales de ingeniería importantes. Esta flexibilidad es la clave para que se convierta en el proceso preferido para piezas complejas y de precisión.

"En JS, estudiamos cómo usar estos materiales todos los días para convertir los diseños de los clientes en piezas de alto rendimiento. ¡Venga a nosotros con sus necesidades y desafíos para hablar sobre qué metal fundible es mejor para su campo de batalla, y hagamos que suceda juntos!"

Materials used in investment casting

Análisis de casos de combate real: implantes de rodilla de aleación de titanio personalizados para cirujanos

Al personalizar los implantes de rodilla para los cirujanos, sé que elegir el material correcto salva la vida. Esto no es tan simple como cumplir con los parámetros técnicos. Está relacionado con si el paciente puede caminar suavemente después de la cirugía y si puede volver a la vida normal.Tenemos una responsabilidad vital por la selección de materiales y procesos.

El problema encontrado por el cliente: satisfacer las necesidades de los reemplazos de rodilla con estructuras óseas especiales

Una empresa de tecnología médica nos encontró. Tenían un paciente cuya rodilla resultó gravemente herida en un accidente. La estructura ósea era muy especial y la prótesis de rodilla estándar en el mercado no podía adaptarse.

¿Qué le preocupaba al cliente en ese momento?

(1) Limitaciones del mecanizado CNC:

Ellos pensaron enUso de una máquina herramienta (CNC) para tirar una rodilla fuera de un bloque de aleación de titanio. Sin embargo, el mecanizado de aleación de titanio es difícil y costoso. Para superficies complejas y estructuras internas, el mecanizado CNC integrado es casi imposible y el costo es insoportable.

(2) Requisitos estrictos para materiales:

Los implantes que necesitan ingresar al cuerpo humano deben cumplir con los siguientes requisitos al mismo tiempo:

  • Biocompatibilidad: asegúrese de que no haya reacción de rechazo en el tejido humano.
  • Alta fuerza y ​​bajo peso: apoye de manera confiable la carga de actividades humanas.
  • Excelente resistencia a la fatiga: resistir el estrés repetido a largo plazo sin falla. Aunque el acero inoxidable tiene un costo más bajo, su biocompatibilidad y relación resistencia a peso no son tan buenas como la aleación de titanio.

Solución JS: sinergia de material de modelo, carcasa de molde y metal

  • Modelo personalizado: ¡Use directamente los datos CT de alta precisión de los huesos del paciente proporcionados por el hospital y use una impresora 3D de grado médico! La resina curada con luz puede replicar un prototipo de modelo de hueso perfectamente combinado. ¡Guarde la molestia de la fabricación de moldes tradicionales!
  • Concha de molde: usamos polvo de circón de pureza ultra alta + sol de sílice especial para hacer la cáscara. La formación de una cubierta de molde de cerámica altamente químicamente inerte asegura la pureza del líquido de titanio y la integridad de la superficie de la fundición.
  • Metal: ¿Qué se usa para el sustituto del esqueleto? ¡El mejor jugador de la industria TI-6Al-4V (GR5) Aleación de titanio es nuestro arma central! El cuerpo no lo rechaza, es fuerte y ligero, y es particularmente duradero. Es una opción ideal para implantes a largo plazo.

Resultados finales:

Echamos con éxito un implante de rodilla de aleación de titanio que cumpla con todos los requisitos:

Comparación de beneficios:

Indicadores clave Soluciones tradicionales de mecanizado CNC Solución de fundición de precisión JS Ventaja comparativa
Costo de fabricación Punto de referencia. Reducir en un 60%. Optimización de costos significativa.
Ajuste personalizado Incapaz de satisfacer la demanda. 100% de coincidencia. Realice la adaptación a nivel anatómico.
Potencial de recuperación postoperatoria Ciclo estándar relativo. Acortamiento esperado. Promover una recuperación más rápida.

"Este caso demuestra que la fundición de precisión combinada con la ciencia rigurosa de materiales es un camino confiable para las necesidades médicas extremadamente individualizadas. Con una comprensión profunda y una aplicación precisa de modelos de impresión 3D médicos, moldes de cerámica y aleaciones de titanio de grado médico, el equipo de JS transformó con éxito desafíos complejos en soluciones prácticas, costos reducidos y mejorados y una adaptabilidad clínica mejorada, y finalmente ayudó a los pacientes a recuperar la libertad de movimiento".

Customized titanium alloy knee joint implant

Preguntas frecuentes: responda más preguntas sobre materiales de fundición de inversión

Pregunta 1: Casting de inversión vs Casting de arena: ¿Cuáles son las principales diferencias en la selección de materiales?

Casting de arena vs Casting de inversión, principalmente depende de dos puntos:

(1) Requisitos de precisión y material:

  • La fundición de inversión utiliza moldes de cerámica inertes de alta temperatura resistentes a alta temperatura, que son adecuadas para piezas de fabricación con dimensiones precisas y superficies lisas, y pueden fundir materiales con propiedades químicas activas o puntos de fusión extremadamente altos, como aleaciones de titanio y aleaciones de alta temperatura para garantizar la pureza.
  • Los moldes de arena de la fundición de arena tienen baja precisión y resistencia a la temperatura y son fáciles de reaccionar con los metales.

(2) Aplicabilidad y eficiencia:

  • La fundición de inversión sobresale en el procesamiento de aleaciones de alto rendimiento con altos requisitos.
  • La fundición de arena es más económica y eficiente, y es adecuada para fundiciones convencionales y grandes como hierro fundido, acero al carbono y aluminio.

Pregunta 2: ¿Cuáles son las ventajas y desventajas del lanzamiento de la inversión?

Ventajas:

  • Amplia selección de materiales: casi cualquier metal puede ser fundido, especialmente aquellos metales preciosos que son difíciles de manejar.
  • Capacidad para hacer piezas complejas: incluso las piezas con formas difíciles se pueden hacer con alta precisión.
  • Ahorre materiales caros: la tasa de utilización de metales caros es particularmente alta, con menos desechos.

Desventajas:

  • Muchos consumibles: se requiere una gran cantidad de materiales de cera y caparazón de cerámica en el proceso.
  • Ciclo largo: desde el modelo de cera hasta el producto terminado, hay muchos pasos y lleva mucho tiempo.
  • Precio costoso por pieza: si hace una o dos piezas o lotes pequeños, el costo es demasiado alto y no es rentable.

Pregunta 3: ¿Qué es el proceso de casting de inversión?

Es para hacer el modelo de pieza deseado con cera y luego ensamblar múltiples modelos de cera en un palo de cera para formar un "árbol de cera". El árbol de cera está recubierto una y otra vez con una lechada de cerámica especial y cubierta de arena, y luego cubierta con una concha de cerámica. Luego, derrita la cera hasta que esté completamente fundido y viertala para lograr una cubierta hueca de molde de cerámica. En este momento, vierta el metal fundido en esta cáscara de moho caliente. Después de que el metal se enfríe, elimine la cáscara de cerámica, corte la pieza del "árbol", y luego pule y limpie.

Resumen

¿Cuál es el poder del casting de inversión?¡La clave es que puede manejar una variedad de materiales potentes!Desde moldes de cera precisos, hasta cáscaras de cerámica resistentes a alta temperatura, hasta el metal final de alto rendimiento. Todo este proceso es esencialmente un juego de coincidencia material.Elegir la combinación de material adecuada para cada paso, especialmente el metal utilizado para su parte final, es absolutamente la base del éxito del proyecto.

¿Su proyecto enfrenta estos desafíos?

  • El diseño es complejo, pero es difícil determinar el material de metal más adecuado?
  • ¿Es necesario cumplir con los requisitos de rendimiento estrictos (resistencia, resistencia a la corrosión, etc.) al controlar el presupuesto general?

¡No luches solo con estos problemas profesionales! En JS,Nuestros ingenieros de materiales trabajan en estrecha colaboración con expertos en fabricación para concentrarse en resolver tales problemas.. Solo necesita proporcionar objetivos de diseño, requisitos de rendimiento y marco de presupuesto, y haremos el resto:

  • Análisis en profundidad: ¿Qué material metálico puede cumplir mejor sus indicadores de rendimiento?
  • Evaluación integral: el costo y la viabilidad de diferentes soluciones, recomiendan la ruta más rentable.

¿Quieres obtener soluciones de materiales profesionales?

👉No dude en contactarnos y enviarnos los requisitos de su proyecto(como archivos CAD, especificaciones de rendimiento, rango de presupuesto). Permítanos verificarlo desde la fuente de selección de material para garantizar que la parte final sea fuerte y confiable.

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