合金锻件超声波探伤标准与实操指南：标准体系、灵敏度与缺陷判定

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对合金锻件而言，超声波探伤是唯一能有效揭示内部缺陷的无损检测手段——缩孔、疏松、夹杂物、裂纹、折叠、白点，这些决定锻件能否安全服役的缺陷，都靠它来发现。但实操中真正容易出错的地方有两处：一是标准选错（用铁素体钢锻件的标准去检奥氏体类高温合金锻件），二是灵敏度设置与幻象波干扰。本文系统梳理锻件超声检测的标准体系、实操要点与缺陷判定，全部标准依据标注出处。

一、锻件为什么必须做超声探伤

1.1 锻件缺陷的三大来源

来源阶段 典型缺陷 特征
**铸造过程** **缩孔、疏松、夹杂物** 铸锭遗留，多位于心部与偏析区
**锻造过程** **裂纹、折叠、白点** 折叠多在表面；白点与氢相关
**热处理过程** **裂纹** 淬火/冷却应力引发

这三类缺陷几乎全部位于锻件内部或近表层，目视检查无从发现，必须依靠无损检测。其中超声检测对体积型缺陷（缩孔、疏松、夹杂）与面积型缺陷（裂纹、白点）都敏感，因此成为锻件验收的核心手段。

1.2 锻件超声检测的天然优势

优势 说明
**晶粒较细** 锻造破碎了铸态粗晶，**透声性较好**
缺陷取向有利 锻造流线使缺陷多与声束垂直
检测深度大 可覆盖大规格锻件的心部

二、检测时机与探头选择

2.1 检测时机（关键前置条件）

时机要求 原因
**热处理后** 热处理会改变组织与应力状态，也可能产生新裂纹；热处理后检测才能反映最终状态
**机加工前** 便于在规则表面耦合；**开孔、开槽之前**尤为关键
**开孔、开槽之前** 孔槽会遮挡声束、形成结构反射，干扰判定

实务要点：检测时机应在热处理之后、开孔开槽与机加工之前。若在热处理前检测，淬火产生的裂纹将被漏检；若在开孔后检测，孔的边缘反射会掩盖附近缺陷。

2.2 探头选择

项目 要点
**主要探头类型** **直探头为主**，分为**单晶直探头**与**双晶直探头**
斜探头使用条件 **根据工艺和锻件几何形状选择**（如筒形件内壁、直探头难以检测的区域）
**频率选择** **一般选用尽可能高的探头频率，以利于提高检测灵敏度和分辨力**
检测方向 **条件允许时尽量选择互相垂直的两个面进行检测**
锻件形状分类 常见为**轴类、圆盘类、圆筒类**

三、灵敏度设置与扫查技术

3.1 三种灵敏度设置方法

方法 原理 适用性与局限
**DGS** 利用距离-增益-当量曲线，**可直接在工件本体进行灵敏度设置** 无需专用试块，效率高（GE 或奥林巴斯等设备支持）
**平底孔 DAC** 用平底孔试块建立距离-振幅曲线 **需要不同灵敏度各做一套试块**，试块成本较高
**底波计算法** 以 X ≥ 3N（近场长度）为条件计算 **只适用于远场检测**

3.2 扫查技术类型

技术 说明
直探头技术 检测平行于表面的缺陷
**底面反射技术** 以底波为参考，**底波 75% 屏幕高度**为典型灵敏度设定
参考试块技术 使用平底孔试块，**厚度不同则平底孔尺寸不同**
DGS 技术 距离-增益-当量法
**斜探头 DAC** 适用于**长度大于 50mm、内外径之比大于 1/2 的圆筒形锻件**，或直探头难以检测的区域

四、标准体系对比（本文重点）

4.1 三大标准体系一览

体系 标准号 标准名称 适用对象
**国内** **GB/T 6402** **钢锻件超声检测方法** 钢锻件（另有 2008 版与 2024 版）
国内 **JB/T 5000.15** **重型机械通用技术条件 锻钢件无损探伤** 重型机械锻钢件
国内 **NB/T 47013.3** **承压设备无损检测 第3部分：超声检测** 承压设备
国内 GB/T 4162-2008 锻轧钢棒超声检测方法 锻轧钢棒
国内 GB/T 5193-2007 钛及钛合金加工产品超声波探伤方法 **钛及钛合金制品**
**美标** **ASTM A388** **钢锻件超声检测标准操作方法** 钢锻件
**美标** **ASTM A745** **奥氏体钢锻件超声检测方法** **奥氏体钢锻件**
**欧标** **EN 10228-3** **铁素体、马氏体钢锻件超声检测** 铁素体、马氏体钢锻件
**欧标** **EN 10228-4** **奥氏体和奥氏体-铁素体不锈钢锻件的超声波检验** **奥氏体及奥氏体-铁素体锻件**
澳标 AS 1065 碳钢和低合金钢锻件的超声检测 碳钢与低合金钢锻件

4.2 合金锻件如何选标准（关键逻辑）

锻件材料类型 应选标准 原因
**碳钢、低合金钢、铁素体/马氏体钢** **ASTM A388**、**EN 10228-3**、AS 1065 晶粒细、声衰减小、各向同性
**奥氏体钢、镍基高温合金（如 GH 系列、Inconel 系列）** **ASTM A745**、**EN 10228-4** **奥氏体晶粒粗、声衰减大、声学各向异性明显**，铁素体类标准的灵敏度设定会漏检或误判
**钛及钛合金（如 TC4、TA2）** **GB/T 5193-2007** 钛合金专用探伤方法标准
承压设备锻件 **NB/T 47013.3** 承压设备体系要求
重型机械锻钢件 **JB/T 5000.15** 行业专用

最容易被忽略的一点：EN 10228-3 明确不适用于闭模锻造件、汽轮机转子和发动机锻件。这一点对高温合金锻件（尤其是航空发动机盘件）极为重要——选错标准会导致检测方案从起点就无效。奥氏体类高温合金锻件应优先考虑 ASTM A745 或 EN 10228-4。

4.3 主要标准的关键参数对比

对比项 **ASTM A388** **ASTM A745** **EN 10228-3**
适用对象 钢锻件 **奥氏体钢锻件** 铁素体、马氏体钢锻件
人员资格 **SNT-TC-1A 认证人员**或双方认可体系 SNT-TC-1A 或双方认可体系 **EN ISO 9712 认证人员**
直探头频率 推荐 **2.25MHz** **2.25MHz 以下**（保证穿透性前提下尽量高） **1 ~ 6 MHz**
直探头晶片 有效面积 ≤650mm²，尺寸 13-30mm 有效面积 ≤970mm²，尺寸 13-30mm 或最小直径 20mm 有效直径 10-40mm
斜探头 晶片尺寸 13-25mm 有效面积 325-650mm²，角度 30-70° 35-70°，晶片面积 20-625mm²
试块 工件本体、平底孔试块、圆筒形内外壁刻槽试块 **宜从被检工件余料取材**，符合 ASTM E428；直探头用平底孔、斜探头用刻槽试块 平底孔试块、**3mm 侧钻孔**试块、工件本体
检测时机 热处理后、机加工前 热处理后、机加工前 热处理后、机加工前
**验收等级** **无验收条款，需合同双方商定** **直探头 QL-1~QL-5 五个等级；斜探头 QA-1、QA-2 两个等级** 按当量大小评定，分单个缺陷与延伸性/密集型缺陷
扫查方式 按技术类型 按技术类型 **格子扫查、100% 扫查**
特殊限制 — 厚度 >600mm 用底面反射法 **不适用闭模锻造、汽轮机转子和发动机锻件**

五、实操难点：幻象波（鬼波）的识别与抑制

5.1 现象与成因

项目 说明
**现象** 在示波屏上出现不应存在的反射信号（**幻象波、鬼波 ghost wave**）
**成因** **锻件材料衰减小、透声性好**——声波在工件内多次反射形成
易发场景 高透声性材料（细晶锻件、部分镍基合金）

5.2 识别与解决方法

方法 原理
**降低脉冲重复频率（PRF）** 幻象波位置会随 PRF 改变而移动，真实缺陷信号不动
**更换不同频率的探头** 不同频率下幻象波位置改变、真实缺陷位置不变
多方向检测 换用互相垂直的面复核

判断技巧：当 PRF 降低时，幻象波位置改变甚至消失，而真实缺陷信号位置固定。这是区分幻象波与真实缺陷最实用的手段。

六、缺陷判定与验收

环节 要点
**当量评定** 以平底孔或侧钻孔当量大小评定缺陷（EN 10228-3 体系）
**缺陷分类** 分**单个缺陷**与**延伸性缺陷或密集型缺陷**（后者危害更大）
**记录等级 vs 验收等级** **波幅高于一定水平的显示需记录，但这不是验收等级，除非合同双方许可**（ASTM A388）
**验收等级** ASTM A745 按厚度分 **QL-1~QL-5（直探头）** 与 **QA-1、QA-2（斜探头）**
**合同约定** ASTM A388 本身无验收条款，**必须由合同双方商定**

七、应用案例

案例一：奥氏体高温合金涡轮盘锻件——选对标准是第一步

高温合金涡轮盘属奥氏体类材料且为发动机锻件。此处有两个标准选择陷阱：其一，奥氏体材料晶粒粗、声衰减大、各向异性明显，使用面向铁素体/马氏体钢的标准会导致灵敏度设置失当；其二，EN 10228-3 明确不适用于闭模锻造件与发动机锻件。因此此类锻件应优先采用 ASTM A745（奥氏体钢锻件） 或 EN 10228-4（奥氏体及奥氏体-铁素体锻件） 体系。实操上还需降低频率以保证穿透性，并注意幻象波干扰。

案例二：钛合金锻件——专用标准的必要性

TC4、TA2 等钛合金锻件应执行 GB/T 5193-2007《钛及钛合金加工产品超声波探伤方法》 这一专用标准。原因在于钛合金的声学特性与钢差异明显，且钛合金对表面污染层与内部缺陷的敏感性要求不同的检测参数。检测时机同样应安排在热处理后、开孔开槽之前。

案例三：大规格饼环件——试块取材与底面反射法

对大规格高温合金饼件与环件，ASTM A745 给出了一个实用要求：为保证声学性能的一致性，试块最好从被检工件的余料上取材制作，并符合 ASTM E428 的要求；当厚度大于 600mm 时改用底面反射法。这一规定正是为解决大规格锻件"试块声学特性与实际工件不匹配"的问题——试块与工件的晶粒状态、声衰减差异越小，当量评定的可靠性越高。

常见问题解答（FAQ）

Q1：锻件超声检测的最佳时机是什么时候？

应在热处理之后、开孔开槽与机加工之前。ASTM A388、ASTM A745、EN 10228-3 三大标准对此要求一致（热处理后、机加工前）。理由是：热处理会改变组织与应力状态，并可能产生淬火裂纹，热处理前检测会漏检；而开孔、开槽之后检测，孔槽边缘的结构反射会遮挡声束、干扰缺陷判定。因此把检测安排在热处理完成、尚未开孔开槽的中间状态最为有效。

Q2：锻件缺陷主要来自哪三个阶段？

按来源分三类。铸造过程带来的缩孔、疏松、夹杂物，通常位于铸锭心部与偏析区，属体积型缺陷；锻造过程产生的裂纹、折叠、白点，其中折叠多在表面与近表层、白点则与钢中氢含量相关，属面积型或体积型缺陷；热处理过程产生的裂纹，由淬火与冷却应力引发，多出现在截面突变处。这三类缺陷几乎都位于锻件内部或近表层，目视检查完全无法发现，必须依靠超声检测等无损手段检出，其中体积型缺陷用当量法评定、面积型缺陷则需重点判断其取向与延伸长度。

Q3：合金锻件应该选哪个超声检测标准？

取决于材料类型。碳钢、低合金钢、铁素体或马氏体钢可选 ASTM A388、EN 10228-3 或 AS 1065；奥氏体钢与镍基高温合金（GH 系列、Inconel 系列等） 应选 ASTM A745 或 EN 10228-4，因为奥氏体晶粒粗、声衰减大、各向异性明显；钛及钛合金 应执行 GB/T 5193-2007 专用标准；承压设备用 NB/T 47013.3。此外国内还有 GB/T 6402《钢锻件超声检测方法》 与 JB/T 5000.15。

Q4：为什么奥氏体合金锻件不能套用普通钢锻件的标准？

因为声学特性差异显著。奥氏体类材料（含多数镍基高温合金）的晶粒较粗、声衰减大、声学各向异性明显，声波在传播中散射与衰减都比铁素体钢严重。若套用面向铁素体、马氏体钢的标准（如 EN 10228-3），灵敏度设定与试块选择都会失当，结果是细小缺陷漏检、或噪声误判为缺陷。因此标准体系专门为奥氏体材料制定了 ASTM A745 与 EN 10228-4。

Q5：EN 10228-3 有哪些不适用的情况？

明确不适用于三情况：闭模锻造件、汽轮机转子、发动机锻件。 这是实际操作中极易踩的坑——如果航空发动机盘件或汽轮机转子锻件误用 EN 10228-3，检测方案从起点就无效。对这类产品应改用 EN 10228-4（若为奥氏体类）或 ASTM A745，并按合同指定具体的验收等级与判定准则。

Q6：灵敏度设置有哪几种方法？

三种常用方法。① DGS（距离-增益-当量）：利用距离-增益-当量曲线，可直接在工件本体上设置灵敏度，无需专用试块（GE、奥林巴斯等设备支持）；② 平底孔 DAC：用平底孔试块建立距离-振幅曲线，缺点是不同灵敏度需求要各做一套试块，成本较高；③ 底波计算法：以 X ≥ 3N（近场长度）为前提，只适用于远场检测。

Q7：什么是幻象波？怎么消除？

幻象波（又称鬼波，ghost wave）是示波屏上出现的不应存在的反射信号，成因是锻件材料衰减小、透声性好，声波在工件内部多次反射叠加形成。识别与抑制方法有两类：① 降低脉冲重复频率（PRF）——幻象波位置会随 PRF 降低而移动甚至消失，而真实缺陷信号位置固定不动；② 更换不同频率的探头——幻象波位置随之改变而真实缺陷不变。此外换用互相垂直的面复核也有帮助。

Q8：直探头和斜探头分别什么时候用？

直探头是主力，用于检测与表面平行的缺陷，分单晶与双晶两种。斜探头根据工艺和锻件几何形状选用，典型场景是长度大于 50mm、内外径之比大于 1/2 的圆筒形锻件，或直探头难以检测的区域。灵敏度方面，直探头多用平底孔试块做 DAC 或 DGS，斜探头则用刻槽试块（如 3mm 侧钻孔）建立灵敏度。两者对应两种检测技术：DGS 与 DAC。

Q9：ASTM A745 的 QL 与 QA 等级是什么？

这是 ASTM A745 针对奥氏体钢锻件设定的验收等级。直探头按厚度不同分为 QL-1 至 QL-5 共五个等级，斜探头分为 QA-1 与 QA-2 两个等级。灵敏度设置上，直探头用平底孔试块做 DAC（平底孔尺寸按验收等级设置）或底面反射法（厚度大于 600mm）；斜探头用刻槽试块建立灵敏度（刻槽深度按验收等级设置）。具体采用哪一级须由合同约定。

Q10：ASTM A388 有验收条款吗？

没有。 ASTM A388 是《钢锻件超声检测标准操作方法》，它规定了检测技术、设备、试块与灵敏度设置，但本身不含验收条款，必须由合同双方商定。标准中另有"记录等级"的概念：波幅高于一定水平的显示需要记录，但记录等级不等于验收等级，除非合同双方明确许可。因此在采购技术协议中必须明确写入验收等级与判定准则，否则检测结果无法判定合格与否。

Q11：大规格锻件的试块有什么特殊要求？

ASTM A745 给出了明确要求：为保证声学性能的一致性，试块最好从被检工件的余料上取材制作，并且试块的制作要求需符合 ASTM E428 标准。原因是试块与被检工件的晶粒状态与声衰减特性越接近，当量评定的可靠性越高；若试块与工件材料状态差异大，测得的当量值就失去可比性。此外，当厚度大于 600mm 时应改用底面反射法。

Q12：检测报告里应该包含哪些关键信息？

应包含：① 适用标准与版本（如 ASTM A745、EN 10228-4、GB/T 6402 的具体版本号）；② 验收等级与判定准则（QL/QA 等级或合同约定值，注意 ASTM A388 无验收条款）；③ 检测时机与状态（须为热处理后、开孔开槽前）；④ 设备与探头参数（频率、晶片尺寸与面积）；⑤ 灵敏度设置方法（DGS/DAC/底波法）与试块信息；⑥ 人员资格（SNT-TC-1A 或 EN ISO 9712）；⑦ 缺陷记录与评定（位置、当量、类型：单个或延伸性/密集型）。

Q13：业航合金的锻件能提供超声检测报告吗？

可以。上海业航合金材料有限公司供应的合金锻件（饼件、环件、法兰、轴类、管板及非标模锻件）均可提供超声检测，并根据材料类型匹配相应标准体系：奥氏体类高温合金（GH 系列、Inconel 系列等）参照奥氏体钢锻件体系（ASTM A745 / EN 10228-4）；钛及钛合金参照 GB/T 5193；常规钢锻件参照 GB/T 6402；承压设备件参照 NB/T 47013.3。可提供 SNT-TC-1A 或 EN ISO 9712 资格人员执行的检测报告，验收等级按合同约定。详见 高温合金产品中心。

总结

合金锻件超声波探伤要点：

  • 检测时机：热处理后、开孔开槽与机加工之前（三大标准一致要求）
  • 缺陷三源：铸造（缩孔、疏松、夹杂物）、锻造（裂纹、折叠、白点）、热处理（裂纹）
  • 标准选择：奥氏体及镍基高温合金 → ASTM A745 / EN 10228-4；铁素体马氏体钢 → A388 / EN 10228-3；钛合金 → GB/T 5193；国内通用 → GB/T 6402
  • 重要限制：EN 10228-3 不适用闭模锻造件、汽轮机转子和发动机锻件
  • 灵敏度三法：DGS（工件本体可设）／平底孔 DAC（需多套试块）／底波计算法（仅远场，X≥3N）
  • 探头：直探头为主（单晶/双晶），斜探头用于筒形件内壁与难检测区；尽量选高频率以提高灵敏度与分辨力
  • 幻象波抑制：降低 PRF 或更换不同频率探头——幻象波位置会变而真实缺陷不变
  • 验收：A388 无验收条款须合同商定；A745 分 QL-1~QL-5（直探头）与 QA-1、QA-2（斜探头）

上海业航合金材料有限公司专业供应合金锻件——按材料类型匹配对应超声检测标准体系，每批附 MTC 与检测报告，支持第三方复验。

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标准依据与数据来源

本文标准与实操数据引自以下国家标准、国际标准与公开技术资料，特此申明出处：

序号 标准号 / 来源 标准名称 / 说明 本文引用内容
1 **GB/T 6402** **钢锻件超声检测方法**（2008 版、2024 版） 国内钢锻件超声检测的通用标准
2 **JB/T 5000.15** **重型机械通用技术条件 锻钢件无损探伤** 重型机械锻钢件检测标准
3 **NB/T 47013.3** **承压设备无损检测 第3部分：超声检测** 承压设备锻件检测标准
4 **GB/T 4162-2008** 锻轧钢棒超声检测方法 锻轧钢棒检测标准
5 **GB/T 5193-2007** **钛及钛合金加工产品超声波探伤方法** **钛及钛合金制品专用探伤标准**
6 **ASTM A388** **钢锻件超声检测标准操作方法** **检测对象（钢锻件）；人员要求（SNT-TC-1A 或双方认可体系）；设备（直探头推荐 2.25MHz、有效晶片面积不超过 650mm²、晶片尺寸 13-30mm、斜探头晶片 13-25mm）；试块（工件本体、平底孔试块、圆筒形锻件内外壁刻槽试块）；检测时机（热处理后、机加工前）；检测技术（直探头、底面反射技术、参考试块技术和 DGS 技术）；斜探头 DAC 适用条件（长度大于 50mm、内外径之比大于 1/2 的圆筒形锻件，或直探头难以检测的区域）；灵敏度设置（底波反射技术—底波 75% 屏幕高度；参考试块技术—厚度不同平底孔尺寸不同）；记录等级说明（波幅高于一定水平的显示需记录，但非验收等级，除非合同双方许可）；评定验收（本标准无验收条款，需合同双方商定）**
7 **ASTM A745** **奥氏体钢锻件超声检测方法** **检测对象（奥氏体钢锻件）；设备（直探头有效晶片面积不超过 970mm²、晶片 13-30mm 或最小直径 20mm；斜探头有效晶片面积 325-650mm²、角度 30-70°；探头频率 2.25MHz 以下，保证穿透性前提下尽量高）；试块（宜从被检工件余料取材并符合 ASTM E428；直探头用平底孔试块、斜探头用刻槽试块；厚度大于 600mm 用底面反射法）；检测时机（热处理后、机加工前）；灵敏度设置（直探头平底孔试块 DAC，平底孔尺寸按验收等级设置，或底面反射法；斜探头刻槽试块建立灵敏度，刻槽深度按验收等级设置，适用厚度小于 200mm、内外径之比大于 1/2 的圆筒形锻件）；评定验收（直探头分 QL-1~QL-5 五个等级，斜探头分 QA-1、QA-2 两个等级）**
8 **EN 10228-3** **铁素体、马氏体钢锻件超声检测** **检测对象（铁素体、马氏体钢锻件，不适用闭模锻造、汽轮机转子和发动机锻件）；人员要求（EN ISO 9712）；设备（直探头 1-6MHz、有效直径 10-40mm；斜探头 35-70°、晶片面积 20-625mm²）；参考试块（平底孔试块、3mm 侧钻孔试块、工件本体）；检测时机（热处理后、机加工前）；灵敏度设置（直探头平底孔试块 DAC 或 DGS；斜探头 3mm 侧钻孔 DAC 或 DGS，适用内外径之比大于 1/1.6 的圆筒形锻件）；工件扫查（格子扫查、100% 扫查）；验收评定（按当量大小评定，分单个缺陷与延伸性缺陷或密集型缺陷）**
9 **EN 10228-4** **奥氏体和奥氏体-铁素体不锈钢锻件的超声波检验** 奥氏体类锻件检测标准依据
10 **AS 1065** **碳钢和低合金钢锻件的超声检测** 澳标体系锻件检测标准
11 **ASTM E428** 超声检测用标准试块的制备与控制 试块制作要求依据
12 公开技术文章（第三方检测机构 NDT 专栏） 超声波在锻件检测中的应用特点及相关标准解析 **锻件定义与锻压工序（加热、形变、冷却及锻后正火/退火/调质）；锻件形状分类（轴类、圆盘类、圆筒类）；材料特性（晶粒较细、透声性较好）；检测时机（热处理后，开孔、开槽之前）；探头选择（直探头为主、分单晶与双晶；根据工艺和几何形状选择斜探头；尽量选用尽可能高的探头频率以提高检测灵敏度和分辨力）；检测方向（尽量选择互相垂直的两个面）；灵敏度设置三种方法（DGS、平底孔 DAC、底波计算法 X≥3N 仅适用远场）；潜在风险（材料衰减小、透声性好，容易出现幻象波、鬼波 ghost wave）；解决方法（降低脉冲重复频率 PRF、更换不同频率的探头）；锻件常见缺陷来源三类**

数据使用声明：

  1. 本文标准号与标准名称均引自国家标准全文公开系统、全国标准信息公共服务平台及 ASTM、EN、ISO 各体系公开信息；标准内容要点（设备参数、灵敏度设置、验收等级）引自公开技术文章与标准公开信息。实际检测与验收应以合同指定的标准版本原文为准。
  2. 本文不对特定产品的具体缺陷当量限值、记录等级数值作断言——这些必须依据所选标准的验收等级条款与合同约定确定。特别是 ASTM A388 本身无验收条款，必须在技术协议中明确写入判定准则。
  3. 标准适用性提示（重要）：本文明确指出 EN 10228-3 不适用于闭模锻造件、汽轮机转子和发动机锻件；奥氏体类材料应优先采用 ASTM A745 或 EN 10228-4。选错标准会导致检测方案有效性丧失。
  4. 各标准的版本差异（如 GB/T 6402 存在 2008 版与 2024 版）可能导致条款差异，以合同指定版本为准。
  5. 检测人员资格要求（SNT-TC-1A 或 EN ISO 9712）应按所选标准与客户要求确定。
  6. 如需标准原文，建议通过国家标准全文公开系统或 ASTM、EN、ISO 官方渠道获取正式版本。

本文由上海业航合金材料有限公司技术部整理，标准与实操数据引自上述国家标准、国际标准与公开技术资料。转载请注明出处。

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