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    <title language="eng">Influence of welding stresses on relaxation cracking during heat treatment of a creep-resistant 13CrMoV steel, Part III</title>
    <abstract language="eng">Efficiency and flexibility are currently a major concern in the design of modern power plants and chemical processing facilities. The high requirements for economic profitability and in particular climate change neutrality are driving this development. Consequently, plant equipment and chemical reactor components are designed for higher operating pressure and temperature. Creep-resistant CrMo steels had been used as constructional materials for decades but came to operational limitations, for example the resistance against so-called high-temperature hydrogen attack in petrochemical reactors. For that purpose, 20 years ago V-modified CrMo steels had been developed for use in the petrochemical industry due to their very good creep-strength and hydrogen pressure resistance at elevated temperatures enabling long service life of the respective components. For example, the 13CrMoV9-10 steel is applicable for process temperatures of up to 482 °C and hydrogen pressures of up to 34.5 MPa.&#13;
Due to the large dimensions and wall thickness of the reactors (wall thickness up to 475 mm) and the special alloy concept, reliable weld manufacturing of the components is extremely challenging. First, low toughness and high strength of the weld joint in the as-welded condition are critical regarding weld cracking. High welding residual stresses are the result of the highly restrained shrinkage of the component welds. For this purpose, the entire component must be subjected to Post-Weld Heat Treatment (PWHT) after completion of the welding operation. The aim is to increase the toughness of the weld joints as well as to reduce the welding induced residual stresses. Before and during PWHT, extreme caution is required to prevent cracking. Unfortunately, V-modified CrMo steels possess an increased susceptibility to cracking during stress relaxation the so-called stress relief cracking (SRC).&#13;
Available literature studies have largely focused on thermal and metallurgical factors. However, little attention has been paid on the influence of the welding procedure on crack formation during PWHT considering actual manufacturing conditions. For that reason, we investigated in our previous studies (part I and II), the influence of heat control on the mechanical properties by simulating actual manufacturing conditions prevailing during the construction of petrochemical reactors using a special 3D- acting testing facility. The focus of part I was put on the influence of the welding heat control on mechanical stresses and the effect on cracking during PWHT. Part II was mainly dedicated to the metallurgical causes of SRC during PWHT and the interaction with the occurring mechanical stresses. It could be shown that not only high welding-induced stresses due to increased weld heat input cause higher susceptibility for SRC formation. It was further intensified by an altered precipitation behaviour in presence of mechanical stresses that are caused by the component related restraint. The present part III shows how residual stresses, which are present in such welded components and significantly influence the crack formation, can be transferred to the laboratory scale. As a result, the effect on the residual stresses on the SRC behaviour can be evaluated on simplified small-scale specimens instead of expensive mock-ups. For this purpose, experiments with test set-ups at different scales and under different rigidity conditions were designed and carried out.</abstract>
    <enrichment key="eventName">IIW Annual Assembly, Meeting of Commission II-A</enrichment>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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      <value>Stress relief cracking</value>
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    <title language="deu">Einfluss der Wärmeführung auf den Eigenspannungszustand in Schweißkonstrukionen aus hochfesten Feinkornbaustählen</title>
    <parentTitle language="deu">MDDK Wintersemester 2012/13</parentTitle>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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    <title language="deu">Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenbeanspruchung in Schweißkonstruktionen aus hochfesten Feinkornbaustählen</title>
    <parentTitle language="deu">MDDK Sommersemester 2013</parentTitle>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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    <title language="eng">Division 9.4 – Weld Mechanics, Key aspects of component welding applying higher-strength fine-grained structural steels</title>
    <abstract language="eng">Presentation of the work of division 9.4 with focus on the Key aspects of component welding applying higher-strength fine-grained structural steels. The increased application of higher-strength steels and filler materials necessitates a more profound understanding of the interactions between the welding process, the heat input, the cooling conditions and the resulting metallurgical processes in the weld and its surroundings. Strategies, which help to improve the strength properties and life-time of welded structures to such an extent that the utilisation of higher-strength materials can be justified and their lightweight construction potential can thus be exploited to the full, can only be derived from the interaction between all the influencing factors. Examples of a few investigations on welded joints between higher-strength fine-grained structural steels with regard to the interactions between the main variables influencing the cold cracking are presented.</abstract>
    <enrichment key="eventName">MIIT Workshop</enrichment>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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    <title language="eng">Welding Stress Control in High-strength Steel Components Using Adapted Heat Control Concepts</title>
    <abstract language="eng">High-strength steels are increasingly applied in modern steel constructions to meet today’s lightweight requirements. Welding of these steels demands a profound knowledge of the interactions between the welding process, cooling conditions, heat input and the resulting metallurgical occurrences in the weld and its vicinity. Additionally, welding stresses may be detrimental for the safety and performance of high-strength steel component welds during fabrication and service, especially due to the high yield ratio. For a development of strategies to adjust welding heat control, all these effects should be considered, to reach a complete exploitation of the high-strength steel potential. In recent researches at BAM, multilayer GMAW experiments were performed with high-strength steels, in which cooling conditions and resulting microstructure were analysed for varied heat control parameters. The application of a unique 3d-operating testing facility and X-ray diffraction measurements allowed the analysis of local stresses in the weld while welding and cooling under component relevant shrinkage restraints. As a result, correlations between material behaviour, welding and cooling condition and the arising multi-axial stresses and forces were found. Based on this study, statements for the development of adapted heat control concepts were derived, which are presented by means of specific analysis examples.</abstract>
    <enrichment key="eventName">71st IIW Annual Assembly and International Conference: Commission II-A</enrichment>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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      <value>Residual stresses</value>
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    <title language="deu">Auswirkung der Nahtkonfiguration und des modifizierten Sprühlichtbogens auf die Bauteilbeanspruchungen in hochfesten Schweißverbindungen.</title>
    <abstract language="deu">In modernen Stahlkonstruktionen werden immer häufiger hochfeste Feinkornbaustähle erfolgreich eingesetzt. Dies resultiert aus dem aktuellen Bestreben, leichte Komponenten zu fertigen und damit die Energie- und Ressourceneffizienz zu steigern. Die Herausforderungen an die Auslegung und Herstellung geschweißter Bauteile nimmt jedoch mit steigenden Festigkeiten und abnehmenden Dehnungsreserven der eingesetzten Werkstoffe zu. So können hohe Schweißeigenspannungen die Beanspruchbarkeit und Bauteilsicherheit kritisch herabsetzen. Untersuchungen zeigten bereits deutliche Einflüsse von Werkstoff, Wärmeführung sowie Schweißprozessparametern und der um-gebenden Konstruktion der Schweißnaht auf den Beanspruchungszustand geschweißter Bauteile. Der Einsatz moderner modifizierter Sprühlichtbogenprozesse (mod.SLB) gestattet in diesen Zusammenhang neben den bekannten wirtschaftlichen Vorteilen das Schweißen einer deutlich schmaleren Nahtgeometrie. Aufgrund des resultierenden reduzierten Gesamtwärmeeintrages sind deutlich geringere schweißbedingte Beanspruchungen und eine höhere Beanspruchbarkeit hochfester Schweißkonstruktionen erreichbar. Unter Nutzung spezieller Prüfanlagen konnten mehrlagige Schweißexperimente zur Analyse des Einflusses der Nahtgeometrie auf die Eigenspannungsausbildung und Gesamtbeanspruchung hochfester Schweißverbindungen bei bauteilähnlichen Einspannbedingungen durchgeführt werden. Für die reduzierten Nahtvolumina zeigte sich eine signifikante Absenkung des Beanspruchungsniveaus während des Schweißens und nach der Abkühlung.</abstract>
    <enrichment key="eventName">DVS Congress Große Schweißtechnische Tagung 2017</enrichment>
    <enrichment key="eventPlace">Düsseldorf, Germany</enrichment>
    <enrichment key="eventStart">26.09.2017</enrichment>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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    <title language="eng">In-situ determination of critical welding stresses during assembly of thick-walled components made of high-strength steel</title>
    <abstract language="eng">The performance and safety of welded high-strength low-alloyed steel (HSLA) components are substantially affected by the stresses occurring during and after welding fabrication, especially if welding shrinkage and distortion are severely restrained. The surrounding structure of the whole component affects loads in the far-field superimposing with welding stresses in the near-field of the weld. In this study a unique testing facility was used to restrain shrinkage and bending while analyse multiaxial far-field loads (max. 2 MN) during assembly of thick-walled component. A novel approach for the assessment of the in-situ-measured far-field data in combination with the actual weld geometry was elaborated. For the first time, analyses of the global bending moments of restrained welds based on the neutral axis of the actual weld load bearing section were achieved. Hence, far-field measurements offered the possibility to determine critical near-field stresses of the weld crosssections for the entire joining process. This work presents the approach for far-to-near field in-situ determination of stresses in detail for the 2-MN-testing system based on an extensive experimental work on HSLA steel welds, which demonstrates sources and consequences of these high local welding stresses. Thus, it was clarified, why the first weld beads are crucial regarding welding stresses and cold cracking, which is well known, but has never been measured so far. Accompanying analyses using X-ray diffraction (XRD) after welding show effects on local residual stress distributions. These analyses indicated viable prospects for stress reduction during assembly of thick-walled HSLA steel components.</abstract>
    <enrichment key="eventName">European Conference on Residual Stresses 2018 - ECRS-10</enrichment>
    <enrichment key="eventPlace">Leuven, Belgium</enrichment>
    <enrichment key="eventStart">11.09.2018</enrichment>
    <enrichment key="eventEnd">14.09.2018</enrichment>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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    <title language="deu">Optimierung schweißbedingter Beanspruchungen und Eigenschaften höherfester Verbindungen mittels Wärmeführung</title>
    <abstract language="deu">Der zunehmende Bedarf an hochfesten Feinkornbaustählen in modernen Schweißkonstruktionen, in einer deutlich wachsenden Anzahl von Branchen wie dem Hoch-, Anlagen- und Kranbau, führte in den letzten Jahren zur Entwicklung zahlreicher Grund- und Zusatzwerkstoffe. Neben der Erreichung anforderungsgerechter mechanischer Eigenschaften wird die wirtschaftliche Verarbeitung dieser Güten durch hohe Sicherheitsanforderungen an die Schweißnaht bestimmt. Hohe Zugeigenspannungen in der Schweißverbindung können die Beanspruchbarkeit und Sicherheit eines geschweißten Bauteils wesentlich reduzieren. Insbesondere bei einer hohen konstruktiven Schrumpfbehinderung können die Beanspruchungen auch schon während der Fertigung ein risskritisches Niveau erreichen.&#13;
Mittels geeigneten Wärmeführungen beim Schweißen und der adäquaten Auswahl von Schweißprozess und Zusatzwerkstoffen ist sowohl eine Minimierung der sich lokal in der Naht bildenden Zugeigenspannungen als auch der globalen infolge von Abstützeffekten auftretenden Reaktionsspannungen und -momente erzielbar. Im Rahmen zweier AiF-Forschungsvorhaben IGF.-Nr. 17267 N und 17978 N wurden verschiedene experimentelle Beanspruchungsanalysen durchgeführt, um den Schweißprozess hinsichtlich der resultierenden schweißbedingten Beanspruchungen zu untersuchen. Hierfür war es erforderlich, die Steifigkeitsverhältnisse so wie sie beim Schweißen realer Bauteilstrukturen auftreten, auf Schweißexperimente im Labor zu übertragen.&#13;
Dazu wurde bspw. eine an der BAM eigens entwickelte Prüfanlage eingesetzt, mit der die mehraxialen Belastungen analysiert wurden, die mit bis zu 2 MN beim Vorwärmen, Schweißen und Abkühlen auftreten. Die Schweißeigenspannungen wurden mittels Röntgendiffraktometrie bestimmt. Zwar zeigten sich für niedrige Arbeitstemperaturen beim Schweißen ein signifikant reduziertes Gesamtbeanspruchungsniveau nach der Abkühlung der gesamten Schweißnaht. Die langen Abkühlphasen während der mehrlagigen schweißtechnischen Fertigung führen jedoch speziell bei den ersten Schweißraupen zu sehr hohen Reaktionsspannungen. Dabei erwiesen sich schmalere Nahtfugen verbunden mit dem Einsatz modifizierter Schweißprozesse und der Einsatz dehnfähiger Schweißzusätze für das Wurzelschweißen als geeignete Mittel, um eine deutliche Absenkung des Beanspruchungsniveaus beim Schweißen unter Schrumpfbehinderung zu erreichen. Ferner ist damit eine weitere wesentliche Reduzierung der Gesamtbeanspruchung und insbesondere der Zugeigenspannungen in der WEZ möglich. Mithilfe dieser Erkenntnisse ist die Optimierung der schweißbedingten Beanspruchungen unter Nutzung einer adaptierten Wärmeführung zur verbesserten Ausnutzung des Festigkeitspotentials höherfester Feinkornbaustähle erreichbar.</abstract>
    <enrichment key="eventName">Forschungsseminar, TU Chemnitz</enrichment>
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    <enrichment key="eventStart">07.06.2017</enrichment>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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      <value>Hochfeste Feinkornbaustähle</value>
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      <value>MAG-Schweißen</value>
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    <collection role="literaturgattung" number="">Präsentation</collection>
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    <publishedYear>2024</publishedYear>
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    <title language="deu">Beanspruchungsgerechte Reparatur von Schweiß-Verbindungen bei der Fertigung von Bauteilen aus hochfesten Feinkornbaustählen (FOSTA P1311, IGF 20162 N)</title>
    <abstract language="deu">Zunehmende Anlagengrößen im Bereich Windenergie erfordern hochfeste Stähle, um vorhandene Leichtbaupotenziale auszuschöpfen. An die schweißtechnische Verarbeitung dieser Stahlgüten werden hohe Anforderungen gestellt. Bei mittels zerstörungsfreier Prüfung festgestellten Fehlstellen empfehlen geltende Verarbeitungsrichtlinien lokales Ausfugen und Reparaturschweißen. Degradationen der speziellen hochfesten Gefüge und Werkstoffeigenschaften sowie hohe Schrumpfbehinderungen der umliegenden Struktur ausgefugter Bereiche erhöhen das Risiko erneuter Schweißdefekte, insbesondere durch Überlagerung von globalen und lokalen schweißbedingten Eigenspannungen nach dem Reparaturschweißen. Fehlende Informationen über geeignete Reparaturkonzepte in den Regelwerken können dazu führen, dass reparaturbedingte Beanspruchungen unzureichend berücksichtigt werden. Das FOSTA-Vorhaben P1311 (IGF20162N) fokussiert das Reparaturschweißen zweier hochfester Stähle: S500MLO für Offshore- Anwendungen und S960QL für Errichterstrukturen, z. B. Mobilkräne. Simulationen von Einspannbedingungen und Bauteilanalysen sowie Versuche mit anwendungs- bzw. realitätsnahen Bauteilstrukturen ließen sich auftretende schweißbedingte Beanspruchungen mittels Röntgendiffraktometrie (XRD), Härtemessungen und metallografischer Untersuchungen ermitteln. In diesem Beitrag steht die Interaktion aus Wärmeführung und konstruktiver Steifigkeit als Einfluss auf die entstehenden Beanspruchungen bei einfacher und mehrfacher Reparatur im Vordergrund. Die Ergebnisse zeigen, dass sich risskritische Eigenspannungen durch adaptierte Wärmeführungskonzepte vermeiden lassen, und dass dies eine Grundlage für Verarbeitungsempfehlungen und für normative Vorgaben ist. Dies kann insbesondere kleine und mittelständischen Unternehmen bei einer wirtschaftlichen, beanspruchungsgerechten Reparatur hochfester geschweißter Bauteilen unterstützen.</abstract>
    <enrichment key="eventName">DVS Innovationstage 2024</enrichment>
    <enrichment key="eventPlace">Düsseldorf, Germany</enrichment>
    <enrichment key="eventStart">10.04.2024</enrichment>
    <enrichment key="eventEnd">11.04.2024</enrichment>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
    <author>Levin Reichel</author>
    <author>Thomas Kannengießer</author>
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      <language>deu</language>
      <type>uncontrolled</type>
      <value>Reparaturschweißen</value>
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    <subject>
      <language>deu</language>
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      <value>Thermisches Ausfugen</value>
    </subject>
    <subject>
      <language>deu</language>
      <type>uncontrolled</type>
      <value>Sprühlichtbogen</value>
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      <language>deu</language>
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      <value>Offshore</value>
    </subject>
    <collection role="ddc" number="621">Angewandte Physik</collection>
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    <collection role="institutes" number="">9.2 Versuchsanlagen und Prüftechnik</collection>
    <collection role="institutes" number="">9.4 Integrität von Schweißverbindungen</collection>
    <collection role="themenfelder" number="">Energie</collection>
    <collection role="fulltextaccess" number="">Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")</collection>
    <collection role="literaturgattung" number="">Präsentation</collection>
    <collection role="themenfelder" number="">Windenergie</collection>
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    <title language="eng">Evaluation of the wear protection of modified Nimocrsi alloy and machinability using ultrasonic-assisted milling</title>
    <abstract language="eng">The targets for reducing CO2 emissions are closely linked to the development of highly efficient and economical steel components in plant, process and power plant technology, which require wear protection coatings tailored to the application and steel material for high combined corrosive, tribological, thermal and mechanical stresses. There is a growing demand in industry for defined functional surfaces of high quality for these coatings. Milling is a standard process for finish machining. The desired properties of wear resistant alloys imply significant challenges for the milling process due to high tool wear and surface defects. Besides the hardness of the coating materials, especially due to the precipitations, inhomogeneous, anisotropic weld structures of the claddings lead to further deteriorations of milling processes due to unstable milling conditions and process forces.&#13;
A joint project of BAM and ISAF of TU Clausthal (Fosta P1550/IGF 21959 N) investigates the optimization of these challenging machining conditions by means of alloy modifications of the welding powder for plasma transferred arc cladding, without reducing the wear protection potential and using ultrasonic assisted milling process.</abstract>
    <enrichment key="eventName">6th European Symposium on Friction, Wear and Wear Protection</enrichment>
    <enrichment key="eventPlace">Oberhof, Germany</enrichment>
    <enrichment key="eventStart">26.02.2024</enrichment>
    <enrichment key="eventEnd">27.02.2024</enrichment>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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      <value>Ultrasonic assisted milling</value>
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      <value>Surface integrity</value>
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    <collection role="themenfelder" number="">Energie</collection>
    <collection role="fulltextaccess" number="">Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")</collection>
    <collection role="literaturgattung" number="">Präsentation</collection>
    <collection role="themenfelder" number="">Windenergie</collection>
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    <title language="eng">Process-related influences and correlations in wire arc additive manufacturing of high-strength steels</title>
    <abstract language="eng">High-strength fine-grained structural steels have great potential for weight-optimized, efficient structures in many modern steel applications. Further advances in efficiency can be achieved through additive manufacturing and bionic design. Commercial high-strength filler materials for wire arc additive manufacturing (WAAM) are already provided by the consumable producers. Today, application would be strictly limited due to absence of quantitative findings or any guidelines for the industry regarding welding-related stresses and component safety during manufacturing and service. Hence, process- and material-related influences and design-related restraint conditions associated with formation of residual stresses and cold cracking risk are investigated. The aim is the accessibility of special WAAM self-restraining cold cracking tests and easy applicable processing recommendations, enabling an economical, fit-for-purpose and crack-safe WAAM of high-strength steels. This first study focuses on determination of interactions between WAAM process parameters, resulting layer geometry, microstructure and residual stresses, analyzed via X-ray diffraction. Defined reference specimens are automated welded using a special WAAM solid wire (yield strength &gt;820 MPa). Geometric properties can be specifically adjusted by wire feed and welding speed, but cannot be varied arbitrarily, since a high heat input causes local overheating, inadmissible changes of microstructure and mechanical properties, defects and comparable high tensile residual stresses.</abstract>
    <enrichment key="eventName">22. Werkstofftechnischen Kolloquium der TU Chemnitz</enrichment>
    <enrichment key="eventPlace">Online meeting</enrichment>
    <enrichment key="eventStart">24.03.2021</enrichment>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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      <value>Additive Manufacturing</value>
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      <value>High-strength steel</value>
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      <value>Residual stresses</value>
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    <collection role="themenfelder" number="">Additive Fertigung</collection>
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