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浮抛窑顶盖构件、使用它的浮法平板玻璃制造装置、及浮法平板玻璃制造方法

阅读:435发布:2022-01-18

专利汇可以提供浮抛窑顶盖构件、使用它的浮法平板玻璃制造装置、及浮法平板玻璃制造方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且提供抑制了使用时的蠕变 变形 的浮抛窑顶盖构件、使用它的浮法平板玻璃制造装置、及浮法平板玻璃制造方法。一种浮抛窑顶盖构件,其中,所述顶盖构件包含 氧 化 铝 - 二氧化 硅 基 烧结 体,所述氧化铝- 二氧化硅 基烧结体中各晶相的90 质量 %以上为 莫来石 相、且氧化钠、氧化 钾 、氧化 钛 、氧化 铁 的合计含量为2质量%以下,由平均晶粒尺寸D50为1.0mm以上的粗粒及平均晶粒尺寸D50为0.1mm以下的细粒构成,该粗粒及细粒的质量比为85~60质量%及15~40质量%。,下面是浮抛窑顶盖构件、使用它的浮法平板玻璃制造装置、及浮法平板玻璃制造方法专利的具体信息内容。

1.一种浮抛窑顶盖构件,其中,
所述顶盖构件包含-二氧化烧结体,所述氧化铝-二氧化硅基烧结体中各晶相的90质量%以上为莫来石相、且氧化钠、氧化、氧化、氧化的合计含量为2质量%以下,
所述浮抛窑顶盖构件由平均晶粒尺寸D50为1.0mm以上的粗粒及平均晶粒尺寸D50为
0.1mm以下的细粒构成,且所述粗粒和所述细粒各自的质量比为85~60质量%及15~40质量%。
2.如权利要求1所述的浮抛窑顶盖构件,其中,
以25mm×15mm×100mm的样品尺寸进行的弯曲蠕变试验(1300℃、载荷3.5MPa)中的蠕-8
变速度为1×10 /s以下。
3.如权利要求1或2所述的浮抛窑顶盖构件,其中,
以25mm×15mm×100mm的样品尺寸进行的弯曲蠕变试验(1300℃)中的1000小时蠕变强度为6MPa以上。
4.如权利要求1~3中任一项所述的浮抛窑顶盖构件,其中,
所述粗粒及细粒含有莫来石粒子,该莫来石粒子为电熔莫来石粒子。
5.如权利要求1~4中任一项所述的浮抛窑顶盖构件,其中,
在所述晶相中,莫来石相以外的晶相,即刚玉及方石英的含有率相对于氧化铝-二氧化硅基烧结体的晶相为10质量%以下。
6.如权利要求1~5中任一项所述的浮抛窑顶盖构件,其中,
所述莫来石相以外的晶相为刚玉及方石英的任意晶相,两者中,刚玉的含有比例高。
7.一种浮法平板玻璃制造装置,其具有在内部容纳熔融的浮抛窑和设置于所述浮抛窑的上部的浮抛窑顶盖,其特征在于,
所述浮抛窑顶盖由权利要求1~6中任一项所述的浮抛窑顶盖构件构成。
8.一种浮法平板玻璃制造方法,其包含使用权利要求7所述的浮法平板玻璃制造装置制作浮法平板玻璃。
9.如权利要求8所述的浮法平板玻璃制造方法,其中,
所述浮法平板玻璃为显示器用浮法玻璃,该浮法玻璃的厚度为0.7mm以下。

说明书全文

浮抛窑顶盖构件、使用它的浮法平板玻璃制造装置、及浮法

平板玻璃制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及浮抛窑顶盖构件、使用它的浮法平板玻璃制造装置、及浮法平板玻璃的制造方法。

背景技术

[0002] 作为制造平板玻璃的一种方法,已知浮法。在该浮法中,通过(1)在被称为浮抛窑的容纳熔融的浴槽内导入熔融玻璃、(2)在熔融锡上从上游朝下游连续地运送熔融玻璃、(3)一边冷却该熔融玻璃一边将其从浮抛窑中排出,由此制造平板玻璃。
[0003] 通常,在浮抛窑的上部设置有被称为浮抛窑顶盖的顶板部分。该浮抛窑顶盖由下侧(即与浮抛窑相对的一侧)与多个吊架卡合的耐火砖构成,即浮抛窑顶盖为悬吊结构(参见专利文献1~2)。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开平6-239631号公报
[0007] 专利文献2:日本特开2001-139336号公报

发明内容

[0008] 发明所要解决的问题
[0009] 对于在浮抛窑顶盖中使用的耐火砖而言,其比较轻,具有能够在高达1000℃左右的高温下长期使用的耐热性,由于在高温下使用时能够使成为所制造玻璃的缺陷蒸发物的量少等,因此可以使用(Al2O3)-二氧化(SiO2)基耐火砖,其中,由于硅线石基耐火砖能够应用各种成型方法,并能够成型为各种形状等,因此能够使用。
[0010] 在浮抛窑的冷法修补等中,有时在构成浮抛窑顶盖的耐火砖中发现蠕变变形。构成浮抛窑顶盖的耐火砖形成为与吊架卡合的悬吊结构,因此如果耐火砖的蠕变变形发展的话,则有可能从吊架上脱离而落下。另外,蠕变变形过度发展时,还有可能在耐火砖上产生裂纹。
[0011] 对于耐火砖的蠕变变形而言,温度越高发展越快,因此在将粘性更高的玻璃成型为板状时、或者成型为虽然组成相同但是厚度较薄的平板玻璃时,在成型为优选0.7mm以下、更优选0.5mm以下、进一步优选0.3mm以下的厚度较薄的平板玻璃时,在升高浮抛窑内的气氛温度时,认为问题会更显著。
[0012] 另外,蠕变变形量根据高温环境中的保持时间随着时间推移而增加,因此长期使用浮抛窑则特别会产生问题。
[0013] 本发明的目的在于提供一种为了解决上述现有技术的问题而抑制了在高温环境下使用时的蠕变变形的浮抛窑顶盖用构件、使用它的浮法平板玻璃制造装置、及浮法平板玻璃制造方法。
[0014] 用于解决问题的手段
[0015] 为了实现上述目的,本发明提供一种浮抛窑顶盖构件,其中,所述顶盖构件包含氧化铝-二氧化硅烧结体,所述氧化铝-二氧化硅基烧结体中各晶相的90质量%以上为莫来石相、且氧化钠、氧化、氧化、氧化的合计含量为2质量%以下,所述浮抛窑顶盖构件由平均晶粒尺寸D50为1.0mm以上的粗粒及平均晶粒尺寸D50为0.1mm以下的细粒构成,该粗粒及细粒的质量比为85~60质量%及15~40质量%。
[0016] 对于本发明的一个方式中的浮抛窑顶盖构件而言,优选以25mm×15mm×100mm的-8样品尺寸进行的弯曲蠕变试验(1300℃、载荷3.5MPa)中的蠕变速度为1×10 /s以下。
[0017] 另外,对于本发明的一个方式中的浮抛窑顶盖构件而言,优选以25mm×15mm×100mm的样品尺寸进行的弯曲蠕变试验(1300℃)中的1000小时蠕变强度为
6MPa以上。
[0018] 另外,对于本发明的一个方式中的浮抛窑顶盖构件而言,优选所述粗粒及细粒含有莫来石粒子,该莫来石粒子为电熔莫来石粒子。
[0019] 另外,对于本发明的一个方式中的浮抛窑顶盖构件而言,优选在所述晶相中,莫来石相以外的晶相,即,刚玉及方石英的含有率相对于氧化铝-二氧化硅基烧结体的晶相为10质量%以下。
[0020] 另外,对于本发明的一个方式中的浮抛窑顶盖构件而言,优选所述莫来石相以外的晶相为刚玉及方石英的任意相,两者中,刚玉的含有比例高。
[0021] 另外,提供一种浮法平板玻璃制造装置,对于本发明的一个方案中的浮法平板玻璃制造装置而言,其具有在内部容纳熔融锡的浮抛窑和设置于所述浮抛窑的上部的浮抛窑顶盖,其特征在于,所述浮抛窑顶盖由本发明的浮抛窑顶盖构件构成。
[0022] 而且,本发明的一个方式提供一种浮法平板玻璃制造方法,其包含使用本发明的一个方式的浮法平板玻璃制造装置制作浮法平板玻璃。
[0023] 另外,对于本发明的一个方式中的浮法平板玻璃制造方法而言,优选所述浮法平板玻璃为显示器用浮法玻璃,该浮法玻璃的厚度为0.7mm以下。
[0024] 发明效果
[0025] 本发明的浮抛窑顶盖构件抑制了在高温环境下使用时的蠕变变形。
[0026] 因此,在平板玻璃的制造时,降低了浮抛窑顶盖构件从吊架上脱离而落下的可能性、在浮抛窑顶盖构件上发生裂纹的可能性。
[0027] 另外,根据该特征,适合于像使用无玻璃等粘性高的玻璃制造平板玻璃时、制造薄板玻璃时这样的要求提高浮抛窑内的气氛温度的浮法平板玻璃的制造。
[0028] 另外,根据该特征,适用于长期使用浮抛窑的浮法平板玻璃的制造方法。附图说明
[0029] 图1为表示弯曲蠕变试验中载荷与断裂时间的关系的曲线图。

具体实施方式

[0030] 以下,对本发明的一个方式中的浮抛窑顶盖构件及使用它的浮法平板玻璃制造装置进行说明。
[0031] 本发明的一个方式中的浮抛窑顶盖构件包含氧化铝-二氧化硅基烧结体,如专利文献1、2中的耐火砖一样,在浮抛窑的上部通过吊架以悬挂状态支撑而形成浮抛窑顶盖。通常,在浮抛窑的上部配设多个浮抛窑顶盖构件而形成浮抛窑顶盖。因此,在该构件上需要用于利用吊架以悬挂状态支撑的插入部或与其他构件的组合部,要求良好的成型性。
[0032] 本发明的浮抛窑顶盖构件包含氧化铝-二氧化硅基烧结体,所述氧化铝-二氧化硅基烧结体中各晶相的90质量%以上为莫来石相,且氧化钠、氧化钾、氧化钛、氧化铁的合计含量为2质量%以下,由平均晶粒尺寸D50为1.0mm以上的粗粒及平均晶粒尺寸D50为0.1mm以下的细粒构成,该粗粒及细粒的质量比为85~60质量%及15~40质量%。
[0033] 如上所述,以往,作为浮抛窑顶盖构件,在氧化铝-二氧化硅基的烧结体中,主要使用硅线石基的烧结体。所谓硅线石基的烧结体,是使用纯度比较高的原料的高氧化铝质烧结砖的一种,作为晶相,莫来石、刚玉、方石英混合存在。
[0034] 氧化铝-二氧化硅基烧结体的晶相中,作为氧化铝的刚玉在1200℃以上的高温环境下使用时,会逐渐塑性变形。另一方面,方石英在1400℃以下的温度下会引起相转移(相变)而转变为鳞石英,诱发因体积变化而产生的破裂。因此,大量含有这些晶相的烧结体会由于塑性变形、破裂的发生而产生蠕变变形。
[0035] 与此相对,莫来石即使在1200℃以上的高温环境下使用,也不会引起塑性变形、相转移(相变)。因此,氧化铝-二氧化硅基烧结体的晶相的90质量%以上为莫来石相的本发明的浮抛窑顶盖构件,即使在1200℃以上的高温环境下使用,也不容易发生因塑性变形、相转移(相变)引起的体积变化所导致的破裂。因此,蠕变变形少。
[0036] 需要说明的是,详细的内容如后所述,本发明的浮抛窑顶盖构件由平均晶粒尺寸不同的两种氧化铝-二氧化硅基烧结体(粗粒、细粒)构成。这两种氧化铝-二氧化硅基烧结体各自的晶相的90质量%以上为莫来石相。
[0037] 如果莫来石相在氧化铝-二氧化硅基烧结体的晶相中所占的比例低于90质量%,则会发生由于莫来石相以外的晶相(刚玉、方石英)的塑性变形、相转移(相转变)引起的体积变化所导致的破裂,从而蠕变变形变大。
[0038] 本发明的浮抛窑顶盖构件可以含有氧化铝-二氧化硅基烧结体的晶相10质量%以下的莫来石相以外的晶相,即,刚玉及方石英。在这种情况下,莫来石相以外的晶相可以为刚玉及方石英中的任意晶相。但是,在这两者中,刚玉在1200℃以上的温度范围内使用时,不会发生蠕变变形,因此在这两者中,优选刚玉的含有比例高。
[0039] 在本发明的一个方式中的浮抛窑顶盖构件中,莫来石相在氧化铝-二氧化硅基烧结体的晶相中所占的比例更优选为95质量%以上,进一步优选为97质量%以上。
[0040] 另外,氧化铝-二氧化硅基烧结体含有氧化钠、氧化钾、氧化钛、氧化铁时,在900℃以上的高温环境下使用时与烧结体中的二氧化硅(SiO2)反应而形成玻璃相。形成这样的玻璃相时,烧结体软化,因此蠕变变形变大。因此,在浮抛窑顶盖构件中使用的氧化铝-二氧化硅基烧结体中,优选这些成分的含量低。
[0041] 本发明的一个方式中的浮抛窑顶盖构件的氧化铝-二氧化硅基烧结体中氧化钠、氧化钾、氧化钛、氧化铁的合计含量为2质量%以下,因此即使在1200℃以上的高温环境下使用时,烧结体也不软化,蠕变变形少。
[0042] 如上所述,本发明的浮抛窑顶盖构件由平均晶粒尺寸不同的两种氧化铝-二氧化硅基烧结体(粗粒、细粒)构成。这两种氧化铝-二氧化硅基烧结体各自的氧化钠、氧化钾、氧化钛、氧化铁的合计含量为2质量%以下。
[0043] 本发明的一个方式中的浮抛窑顶盖构件的氧化铝-二氧化硅基烧结体中氧化钠、氧化钾、氧化钛、氧化铁的合计含量更优选为1.5质量%以下,进一步优选为1质量%以下。
[0044] 本发明的浮抛窑顶盖构件由各自包含氧化铝-二氧化硅基烧结体的、平均晶粒尺寸D50为1.0mm以上的粗粒和平均晶粒尺寸D50为0.1mm以下的细粒构成。
[0045] 在制造浮抛窑顶盖构件这样的状氧化铝-二氧化硅基烧结体时,由于烧结时的尺寸变化率难以产生各向异性等原因,因此在烧结体的原料中,通常使用粒度分布少的,即,粒径一定程度均匀的粒子。其结果是,构成所制造的块状氧化铝-二氧化硅基烧结体的晶粒的粒度分布少,即,晶粒尺寸一定程度均匀。
[0046] 但是,构成块状氧化铝-二氧化硅基烧结体的晶粒的粒度分布少,即,晶粒尺寸一定程度均匀时,存在以下的问题。
[0047] 构成块状氧化铝-二氧化硅基烧结体的晶粒的全部晶粒尺寸都较大时,在晶粒间产生空隙。其结果是,晶粒彼此的结合变得不充分,氧化铝-二氧化硅基烧结体的蠕变变形变大。另外,氧化铝-二氧化硅基烧结体的蠕变强度降低。
[0048] 另一方面,构成块状氧化铝-二氧化硅基烧结体的晶粒的全部晶粒尺寸都较小时,在晶粒间不产生空隙,然而烧结时的变形、收缩变大。其结果是,在烧结体内部产生潜在的破裂,有可能在使用时发生破损。
[0049] 对于本发明的浮抛窑顶盖构件而言,构成氧化铝-二氧化硅基烧结体的晶粒由平均晶粒尺寸D50为1.0mm以上的粗粒及平均晶粒尺寸D50为0.1mm以下的细粒构成,因此,解决了以往的氧化铝-二氧化硅基烧结体中的上述问题。即,通过含有粗粒,烧结时的变形、收缩不会变大,在烧结体内部不会发生潜在的破裂。由此,消除了使用时发生破损的可能性。
[0050] 另一方面,在粗粒间的空隙内填充有细粒,因此结晶粒子彼此牢固地结合。由此,烧结体的蠕变变形变小。另外,烧结体的蠕变强度提高。
[0051] 不过,为了得到上述效果,氧化铝-二氧化硅基烧结体中的粗粒及细粒的比率需要满足以下所述的特定范围。
[0052] 本发明的浮抛窑顶盖构件中,氧化铝-二氧化硅基烧结体中的粗粒及细粒的质量比分别为85~60质量%及15~40质量%。
[0053] 氧化铝-二氧化硅基烧结体中的细粒的质量比超过40质量%(粗粒的质量比为少于60质量%)时,烧结时的变形、收缩变大,制造时的成品率降低。另外,在烧结体内部发生潜在的破裂,从而有可能在使用时破损。
[0054] 另一方面,氧化铝-二氧化硅基烧结体中的细粒的质量比少于15质量%(粗粒的质量比超过85质量%)时,晶粒彼此的结合不充分,氧化铝-二氧化硅基烧结体的蠕变变形变大。另外,氧化铝-二氧化硅基烧结体的蠕变强度降低。
[0055] 本发明的一个方式中的浮抛窑顶盖构件中,氧化铝-二氧化硅基烧结体中的粗粒及细粒的质量比优选分别为75~70质量%及25~30质量%。
[0056] 粗粒及细粒的质量比满足上述范围的氧化铝-二氧化硅基烧结体可以按照以下的顺序制造。
[0057] 准备平均粒径D50为1.0mm以上的莫来石粒子A和平均粒径D50为0.1mm以下的莫来石粒子B。莫来石A、B的氧化钠、氧化钾、氧化钛、氧化铁的合计含量为2质量%以下。
[0058] 配合莫来石粒子A及莫来石粒子B,使它们的质量比为85~60质量%及15~40质量%。将得到的配合物填充至与浮抛窑顶盖构件的形状一致的规定形状的模具中,加热至规定的温度例如1500℃以上进行烧结。
[0059] 作为莫来石粒子A、B,优选使用电熔莫来石粒子,因为氧化钠、氧化钾、氧化钛、氧化铁等杂质的含量低。所谓电熔莫来石粒子,是将电熔莫来石破碎至规定的尺寸而得到的粒子。
[0060] 本发明的一个方式中的浮抛窑顶盖构件抑制了在高温环境下使用时的蠕变变形。在本说明书中,使用弯曲蠕变试验中的蠕变速度作为蠕变变形的指标。具体而言,在后述的-8
实施例中所述的弯曲蠕变试验(1300℃、载荷3.5MPa)中的蠕变速度优选为1×10 /s以下,-8 -8
更优选为0.5×10 /s以下,进一步优选为0.1×10 /s以下。
[0061] 另外,本发明的一个实施方式中的浮抛窑顶盖构件在高温环境下使用时的蠕变强度高。具体而言,在后述的实施例中记载的弯曲蠕变试验(1300℃)中的1000小时蠕变强度优选为6MPa以上,更优选为8MPa以上,进一步优选为10MPa以上。
[0062] 使用时施加在浮抛窑顶盖构件上的最大应根据其使用条件、周围构件的设计而不同,为约0.1~约1.0MPa。因此本发明的一个方式中的浮抛窑顶盖构件对于使用时所施加的应力具有足够的蠕变强度。
[0063] 本发明的一个方式中的浮抛窑顶盖构件的尺寸及形状可以根据浮抛窑顶盖中各部件的配置等进行适当调节。列举一例如下:长30cm左右、宽5~8cm、高6~10cm的长方体状。在浮抛窑顶盖构件的两端部,设置有用于与吊架卡合的沟槽。
[0064] 接下来,对于本发明的一个方式中的浮法平板玻璃制造装置进行说明。
[0065] 本发明的一个方式中的浮法平板玻璃制造装置具有:在内部容纳熔融锡的浮抛窑和在该浮抛窑的上部设置的浮抛窑顶盖。该浮抛窑顶盖由本发明的浮抛窑顶盖构件构成。
[0066] 如上所述,本发明的浮抛窑顶盖构件抑制了在高温环境下使用时的蠕变变形,而且在高温环境下使用时的蠕变强度高。
[0067] 因此,没有浮抛窑顶盖构件从吊架脱离而落下的担忧,可以长期使用。
[0068] 另外,本发明的浮抛窑顶盖构件的上述特性,即,抑制了在高温环境下使用时的蠕变变形,而且在高温环境下使用时的蠕变强度高,这在提高浮抛窑内的气氛温度的情况下更有效。
[0069] 因此,本发明的一个方式中的浮法平板玻璃制造装置更优选用于以下情况:在使用粘性更高的玻璃制造平板玻璃时,或者制造虽然组成相同但是厚度较薄的玻璃时。
[0070] 作为前者的具体例,可以列举使用供给于包含暴露于高温的工序的制作工序中的高精度显示器用玻璃等粘性高的玻璃制造平板玻璃的情况。
[0071] 作为后者的具体例,可以列举:制造厚度为0.7mm以下,更优选为0.5mm以下,进一步优选为0.3mm以下的平板玻璃的情况。
[0072] 本发明的一个方式中的浮法平板玻璃制造方法为:在被称为浮抛窑的容纳熔融锡的浴槽内导入熔融玻璃,在熔融锡上从上游朝着下游连续地运送熔融玻璃,一边冷却该熔融锡,一边将其从浮抛窑排出,由此制造平板玻璃。在本发明的一个方式中的浮法平板玻璃的制造方法中,由于使用本发明的上述浮抛窑顶盖构件,所以能够长期且稳定地制造。
[0073] 实施例
[0074] 以下,根据实施例详述本发明,但是本发明并不限定于这些实施例。
[0075] (实施例1,比较例1、2)
[0076] 作为弯曲蠕变试验用的样品,准备下表所示组成的氧化铝-二氧化硅基烧结体。试验用样品的尺寸为25mm×15mm×100mm。
[0077] 需要说明的是,氧化铝-二氧化硅基烧结体是将平均粒径D50为1.0mm以上的莫来石粒子A及平均粒径D50为0.1mm以下的莫来石粒子B以规定的配合比例配合的物质加热至1500℃以上进行烧结而得到。莫来石粒子A、B为将电熔莫来石破碎并根据其粒径分为莫来石A、B。因此,构成氧化铝-二氧化硅基烧结体的粗粒(平均晶粒尺寸D50为1.0mm以上)及细粒(平均晶粒尺寸D50为0.1mm以下)与晶相中的莫来石相的比例、及杂质的含量为相同的数值。需要说明的是,表中的杂质含量为氧化钠、氧化钾、氧化钛、氧化铁的合计含量。
[0078] 表1
[0079]
[0080] 在弯曲蠕变试验中,将载荷设定为2.5MPa、3.5MPa,在温度1300℃下测定蠕变速度(/s)。将结果示于下表。
[0081] 表2
[0082]载荷 2.5MPa 3.5MPa
-10 -9
实施例1 1.3×10 3.7×10
比较例1 1.1×10-7 1.4×10-6
比较例2 1.0×10-6 即时断裂
[0083] 另外,在弯曲蠕变试验中,对载荷与断裂时间的关系进行评价。将结果示于图1。
[0084] 从表2的结果可以确认,晶相中的莫来石相的比例为90质量%以上的实施例1的氧化铝-二氧化硅烧结体,与晶相中的莫来石相的比例少于90质量%的比较例1、2的氧化铝-二氧化硅烧结体相比,蠕变速度低,蠕变变形少。另外,从图1的结果可以确认,实施例1的氧化铝-二氧化硅烧结体,与晶相中的莫来石相的比例少于90质量%的比较例1、2的氧化铝-二氧化硅烧结体相比,蠕变速度低,蠕变变形少。另外,从图1的结果可以确认,实施例的氧化铝-二氧化硅烧结体,与比较例1、2的氧化铝-二氧化硅烧结体相比,蠕变强度高。
[0085] (实施例2、比较例3)
[0086] 在实施例2中,使用与实施例1同样组成的氧化铝-二氧化硅烧结体制作浮抛窑顶盖构件。将其设置在现有的浮抛窑顶盖上。另外,作为比较例3,设置以往的硅线石基耐火砖作为浮抛窑顶盖构件。浮抛窑顶盖构件的尺寸及形状如前所述。另外,使用时施加在浮抛窑顶盖构件上的最大应力如前所述。将浮抛窑内的气氛温度设定为1300℃,经过4周后,能够通过目视确认比较例3的耐火砖的中心部向下弯曲,发生了蠕变变形。另外,在耐火砖的底面上产生很多的裂纹。与此相对,在实施例2的浮抛窑顶盖构件中,并没有发现蠕变变形及裂纹的发生。
[0087] 本申请基于2013年4月18日申请的日本专利申请2013-087224,其内容作为参照并入本文。
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