1. What is D3 tool steel?

D3 tool steel, also known as DIN 1.2080 and JIS SKD1, is a high-carbon, high-chromium, 12% chrome alloy steel. It is an oil-hardening tool and die steel.

2. What are the key characteristics of D3 tool steel?

D3 tool steel is characterized by its very high wear resistance against both abrasive and adhesive wear, because of its high volume of hard carbides. It has medium toughness, excellent dimensional stability (holding size almost as well as air-hardening steels like D2), and high compressive strength. It is not secondary hardenable.

3. What are the international equivalent grades and designations for D3 steel?

DIN 1.2080 (Germany) JIS SKD1 (Japan) X210Cr12 (Germany/UK/France, ISO) UNS T30403 (USA) ASTM A681 (USA standard) Other designations include AFNOR Z 200 C 12, UNI X 21O Cr 13 KU, B.S. BD 3, SAE J437, and SAE J438.

4. Is D3 considered a cold-work tool steel?

Yes, AISI D3 is a cold-worked tool steel.

5. How does D3 tool steel compare to other D-group steels like D2?

D3 tool steel is oil-quenched, while most other D-group steels (like D2) are air-hardened and typically contain 1% Molybdenum. D3 is noted for having better wear resistance than D2 and is slightly more difficult to grind. D3 tends to be more brittle during hardening compared to D2. D3 also exhibits excellent dimensional stability in heat treatment, holding size almost as well as air-hardening D2.

6. What is the wear resistance of D3 tool steel?

D3 steel has very high wear resistance against abrasive and adhesive wear due to a high volume of hard carbides in its steel matrix. It is preferred for applications requiring high wear resistance, such as shear blades.

7. What is the typical hardness range for D3 tool steel after heat treatment?

After heat treatment, D3 tool steel can achieve a hardness in the range of 58-64 HRC . For maximum wear resistance, tempering between 149 °C and 177°C (300°F and 350°F) can yield a hardness of 62-63 HRC. For an optimal balance of wear resistance and toughness, tempering between 232 °C and 260°C (450°F and 500°F) will produce a hardness of 58-60 HRC.

8. What is the machinability of D3 tool steel?

D3 tool steel is generally rated as having a machinability of 45-50% of a 1% carbon steel , or about 25-30% of Type B1112 steel. It isn’t easy to process.

9. Does D3 tool steel require heat treatment to achieve its maximum properties?

Yes , D3 tool steel requires hardening and tempering to achieve its maximum properties.

10. What is the recommended process for annealing D3 tool steel?

For annealing, D3 steel should be heated uniformly to 850-871°C (1550-1600°F) . It should be soaked thoroughly and then cooled very slowly in the furnace at a rate not exceeding 6°C (20°F) per hour or 25°C (50°F) per hour, until it reaches 538-650°C (1000-1200°F). Afterward, it can be air-cooled. Annealing should result in a maximum hardness of 248-255 HBW.

11. How is D3 tool steel hardened, including preheating and quenching?

D3 steel should be preheated slowly to 800-850°C (1472-1562°F) . Then, the temperature should be raised rapidly to 950-970°C (1742-1778°F) , or 954°C (1750°F) to 982°C (1800°F), and soaked for 20-25 minutes, plus 5 minutes per inch of thickness. After soaking, it should be oil-quenched until black (around 482°C or 900°F), then cooled in still air to ambient temperature. Small sections may be gas quenched using a vacuum after austenitization.

12. How sensitive is D3 tool steel to overheating during hardening?

D3 tool steel is extremely sensitive to overheating during hardening. If overheated, it will not achieve maximum hardness and may shrink badly. The hardening temperature must be strictly within the recommended range.

13. What is the proper tempering procedure for D3 tool steel?

Tempering should be performed immediately after the steel cools to room temperature from hardening. The parts should be placed in the tempering furnace and slowly raised to the desired tempering temperature. Tempering for 1 hour per inch of thickness is required, with a minimum of 2 hours. Double tempering is often recommended for high alloy tool steels like D2 (and implicitly beneficial for D3) to reduce retained austenite.

14. How does tempering temperature affect the hardness of D3 tool steel?

Tempering temperature directly influences the final hardness and toughness. For example: 150°C (302°F): 63-64 HRC 200°C (392°F): 61-63 HRC 250°C (482°F): 60-62 HRC 300-350°F (149-177°C): 62-63 HRC (for maximum wear resistance) 450-500°F (232-260°C): 58-60 HRC (for optimal balance of wear resistance and toughness) 400°C (752°F): 58-59 HRC 538°C (1000°F): 51-53 HRC. The steel expands when tempered up to 315°C (600°F) but shrinks when tempered between 315°C and 454°C (600°F and 850°F).

15. How is stress relieving performed on D3 tool steel?

To relieve machining stresses, especially for greater accuracy in hardening or after roughing operations, D3 tool steel parts should be heated to 648-700°C (1200-1292°F) . The parts should soak for one hour (or a minimum of one hour) at the temperature and then be cooled slowly.

16. What is the dimensional stability of D3 tool steel during heat treatment?

D3 tool steel is known for being dimensionally stable and exhibiting excellent stability in heat treatment , holding size almost as well as air-hardening steels. When properly hardened, it shows typical length changes, with expansion when tempered up to approximately 315°C (600°F) and shrinkage when tempered between 315°C and 454°C (600°F and 850°F). Overheating during hardening can lead to significant shrinkage after tempering.

AÇO PARA FERRAMENTAS D3 | 1.2080 | SKD1

Aobo Steel - Fornecedor global confiável de aço para ferramentas

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O aço para ferramentas D3 apresenta alta resistência, boa temperabilidade e excelente resistência ao desgaste. Sofre distorção mínima durante a têmpera. No entanto, apresenta baixa tenacidade ao impacto e é propenso a fraturas frágeis. Forma carbonetos eutéticos irregulares rapidamente, apresenta baixa condutividade térmica e plasticidade em altas temperaturas.

A excelente resistência ao desgaste do aço D3 o torna uma escolha popular para a fabricação de matrizes e punções para estampagem a frio, ferramentas de corte a frio, buchas para brocas, calibradores, matrizes para trefilação, matrizes para estampagem, placas de laminação de roscas, matrizes para estampagem profunda e matrizes para laminação de roscas. Essas aplicações exigem alta resistência ao desgaste e normalmente envolvem cargas de impacto mais baixas.

O aço para ferramentas D3 é um aço para ferramentas trabalhado a frio, com alto teor de carbono e alto teor de cromo, amplamente utilizado. D3 é a designação da norma ASTM A681. Classes semelhantes em outras normas comuns incluem Alemanha/W-Nr. 1.2080, EUA/ASTM T30403, Japão/JIS SKD1, República Tcheca/CSN 19436 e China/GB. Cr12.

1. Aplicações

Ferramentas de corte e puncionamento altamente tensionadas para chapas finas
Matrizes de estampagem e conformação
Formando rolos
Ferramentas de desenho e estampagem profunda
Facas/cortadores de corte e lâminas de tesoura para corte
Ferramentas de processamento de pedra
Facas para papel e plástico
Almofadas de pressão
Moldagem de plástico termoendurecível
Fusos, fresas, ferramentas mestras, calibradores de rosca, ferramentas de fiação, matrizes de extrusão, punções complexos e êmbolos.

2. Composição do Aço D3¹

C	Cr	Mo	V	Mn	Si	P	S
2,00 – 2,35%	11h00 – 13h50%	≤ 0,40%	≤ 0,35%	≤ 0,60%	≤ 0,60%	≤ 0,03%	≤ 0,03%

A composição das notas equivalentes

	Carbono (C)	Silício (Si)	Manganês (Mn)	Cromo (Cr)	Fósforo (P)	Enxofre (S)
Alemanha/W-Nr. 1.2080(X210Cr12)	1.90 – 2.20	0.10 – 0.60	0.20 – 0.60	11.0 – 13.0	≤ 0.030	≤ 0.030
Japão JIS SKD1	1.90 – 2.20	0.10 – 0.60	0.20 – 0.60	11.0 – 13.0	≤ 0.030	≤ 0.030
China GB Cr12	2.00 – 2.30	≤ 0,40	≤ 0,40	11.50 – 13.00	≤ 0.030	≤ 0.030

3. Propriedades do aço ferramenta D3

3.1 Propriedades Mecânicas

Resistência ao Impacto	Dureza (Recomendado)	Dureza (Após Têmpera)	Razão de Poisson	Módulo de elasticidade	Resistência à Tração (UTS)	Resistência ao escoamento
28 J/cm²	57–58 HRC	64,5 HRC	0,27–0,30	190–210 GPa (30 x 10^6 psi)	770–2050 MPa	480–1550 MPa

3.2 Propriedades Físicas

Densidade	Ponto de fusão	Condutividade térmica	Coeficiente de Expansão Térmica	Resistividade elétrica
7,7−7,87×1000 kg/m³ (0,278−0,284 lb/pol³)	1421−1430℃ (2590°F)	16,6 W/(m*K) a 20℃	10,7−13,3×10−6 m/(m*K) (20−700∘°C)	54,8 uOhm-cm a 21℃

3.3 O equilíbrio entre resistência ao desgaste e tenacidade no aço D3

Ao avaliar as propriedades do aço para ferramentas D3 para suas aplicações, uma consideração central é sua excepcional resistência ao desgaste, que, no entanto, traz consigo uma compensação em termos de tenacidade.

Resistência excepcional ao desgaste: Após o tratamento térmico adequado, o alto teor de carbono e cromo do aço D3 forma uma grande quantidade de carbonetos de liga muito duros (principalmente do tipo M7C3) na microestrutura do aço. Esses carbonetos são a razão de sua excelente resistência ao desgaste.

Considerações essenciais para tenacidade: O D3 apresenta excelente resistência ao desgaste, mas sua tenacidade é reduzida. Comparado a outros aços para ferramentas de trabalho a frio, como A2 ou S7O aço D3 normalmente apresenta menor tenacidade e resistência ao impacto. A grande quantidade de carbonetos no aço D3 atua como pontos de concentração de tensões, tornando-o mais propenso à fratura frágil. Ferramentas feitas de D3 também são propensas à fratura frágil ou ao lascamento da aresta de corte durante o impacto.

3.4 Estabilidade dimensional durante o tratamento térmico

O aço para ferramentas D3 apresenta boa estabilidade dimensional e é frequentemente considerado uma referência em alta estabilidade dimensional no endurecimento entre os aços para ferramentas para trabalho a frio, apresentando menor variação dimensional do que muitos outros aços endurecíveis em óleo. Essa propriedade é parcialmente atribuída à sua composição, especificamente à ausência geral de molibdênio (Mo) e ao menor teor de vanádio (V) em comparação com Aço para ferramentas D2, o que também contribui para suas menores temperaturas de endurecimento necessárias.

3.5 Resistência ao Amolecimento em Temperaturas Elevadas

Após o tratamento adequado de têmpera e revenimento, o aço para ferramentas D3 apresenta boa resistência ao amolecimento em condições de trabalho em alta temperatura dentro de uma determinada faixa, mantendo uma certa dureza e gume de corte nas aplicações.

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4. Tratamento térmico

O abrangente Tratamento térmico de aço ferramenta D3 O protocolo envolve quatro etapas principais: pré-aquecimento, austenitização (endurecimento), têmpera e revenimento. Cada etapa desempenha um papel vital na obtenção da estrutura metalúrgica e das propriedades mecânicas desejadas.

4.1 Pré-aquecimento

O pré-aquecimento do aço D3 é feito para reduzir o risco de deformação ou rachaduras e para aliviar tensões residuais causadas por operações de usinagem anteriores.

A temperatura de pré-aquecimento é 650–705 °C (1200–1300 °F)A temperatura que normalmente usamos é 650°C (1200°F), na qual o aço é mantido por 10 a 15 minutos.

O aço D3 tem condutividade térmica relativamente baixa, então o aquecimento deve ser feito lentamente para evitar aquecimento desigual entre o interior e o exterior, o que pode causar rachaduras.

4.2 Austenitização (endurecimento)

A austenitização é realizada para transformar a microestrutura D3 em austenita.

A temperatura é de 960 °C (1760 °F), ligeiramente inferior à temperatura D2. O tempo de imersão deve ser suficientemente longo para garantir que o núcleo atinja a temperatura desejada. Observe que temperaturas excessivas podem levar à formação de grãos grosseiros, ao engrossamento do carboneto e ao aumento da austenita residual, o que pode impactar negativamente a tenacidade e a estabilidade dimensional. Para evitar a descarbonetação, podem ser utilizadas atmosferas neutras, envoltórios de película protetora ou banhos de sal.

4.3 Têmpera

Esta etapa envolve a transformação da austenita em martensita dura. Ao contrário de muitos outros aços tipo D, o aço para ferramentas D3 é tipicamente temperado em óleo. A têmpera em óleo proporciona uma taxa de resfriamento mais moderada do que a têmpera em água ou água salgada, o que ajuda a minimizar o risco de deformação e trincas. A temperatura de resfriamento pode ser ajustada para a temperatura ambiente, ou recomendamos 66-93°C (150-200°F).

O D3 resfriado deve ser revenido imediatamente; atrasar o revenimento pode tornar o aço extremamente quebradiço e suscetível a rachaduras e instabilidade. Recomendamos revenir em até 2 horas após o resfriamento.

4.4 Têmpera

O aço D3 temperado é muito duro, mas também muito frágil, suportando altas tensões internas. O objetivo do revenimento é eliminar essas tensões internas, melhorar significativamente a tenacidade e ajustar a dureza final do D3.

Recomendamos dobrar ou até triplicar o revenimento do aço D3. Isso ajuda a refinar a estrutura dos grãos, melhora ainda mais a resistência ao desgaste e promove a transformação da austenita retida.

Tabela de Dureza e Temperatura de Revenimento para Aço Ferramenta D3

Temperatura de têmpera	Rockwell C
Como extinto	66
300°F / 150°C	65
400°F / 205°C	61
500°F / 260°C	58
600°F / 315°C	57
700°F / 370°C	57
800°F / 425°C	56
900°F / 480°C	55
1000°F / 540°C	52

Condições experimentais: 1. TEMPERATURA DE PRÉ-AQUECIMENTO 1200°F/650°C 2. TEMPERATURA DE ENDURECIMENTO 1725°F/940°C 3. TÉRMINAÇÃO EM ÓLEO 4. QUÍMICA Carbono 2,15% Manganês 0,40% Silício 0,40% Cromo 12,25%

4.5 Considerações para o tratamento térmico do aço ferramenta D3

O aço D3 possui alto teor de carbono e pode reter austenita após a têmpera. Se a aplicação do aço D3 exigir alta estabilidade dimensional e austenita residual mínima, pode-se utilizar um tratamento abaixo de zero ou em baixa temperatura após a têmpera (geralmente antes do revenimento final). Esse tipo de tratamento deve ser seguido imediatamente por um processo de revenimento.
O aço para ferramentas D3 apresenta boa estabilidade dimensional, com crescimento esperado tipicamente em torno de ±0,0005 pol./pol. (ou ±0,05%). Pré-aquecimento adequado, taxas de aquecimento e resfriamento controladas e revenimento múltiplo completo são essenciais para minimizar as alterações dimensionais.
Para maior dureza superficial e resistência ao desgaste, os componentes de aço para ferramentas D3 podem ser submetidos a tratamentos de superfície, como nitretação ou processamento de difusão térmica (TD), após o tratamento térmico primário.

5. Graus e Composição Equivalentes

DIN (Alemanha): 1.2080 / X210Cr12
JIS (Japão): SKD1
GB (China): Cr12

	C	Cr	Si	Mn	P	S
Cr12 (GB/T 1299) (%)	2h00 – 2h30	11h50 – 13h00	≤ 0,40	≤ 0,40	≤ 0.030	≤ 0.030
1.2080 (X210Cr12) (DIN) (%)	1,90 – 2,20	11h00 – 13h00	0,10 – 0,60	0,20 – 0,60	≤ 0.030	≤ 0.030
SKD1 (JIS G4404) (%)	1,90 – 2,20	11h00 – 13h00	0,10 – 0,60	0,20 – 0,60	≤ 0.030	≤ 0.030

6. Fornecimento de formas e dimensões

Este aço é o nosso produto mais barato e maduro, sendo a maior parte vendida para a Índia.

O aço para ferramentas D3 que fornecemos está disponível em diversos formatos, incluindo barras redondas, chapas, placas, barras planas, barras quadradas e blocos. As dimensões da barra plana variam de: largura 20 a 600 mm × espessura 20 a 400 mm × comprimento 1.000 a 5.500 mm. As dimensões da barra redonda variam de um diâmetro de 20 a 400 mm × comprimento de 1.000 a 5.500 mm. As dimensões do bloco são obtidas cortando a barra plana.

Para tamanhos menores, como barras redondas com diâmetro inferior a 70 mm, utilizamos o processo de laminação a quente. Para tamanhos superiores a 70 mm, oferecemos produtos forjados.

Teste UT: setembro de 1921-84 D/d, E/e.

Tratamento de superfície: acabamentos de superfície originais pretos, descascados, usinados/torneados, polidos, retificados ou fresados.

Status do estoque: Não mantemos estoque de aço D3. Organizamos a produção com base nos pedidos dos clientes.

Prazo de entrega: Materiais para forno elétrico a arco (EAF) levam de 30 a 45 dias. Materiais para ESR levam aproximadamente 60 dias.

AÇO PARA FERRAMENTAS DE TRABALHO A FRIO D3 — Barras redondas de aço para ferramentas D3

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Bringas, JE (Ed.). (2004). Manual de Padrões Comparativos de Aço do Mundo (3ª ed., p. 433). ASTM Internacional. ↩︎

Perguntas frequentes

1. O que é aço para ferramentas D3?

O aço para ferramentas D3, também conhecido como DIN 1.2080 e JIS SKD1, é um aço de liga de cromo 12% com alto teor de carbono e alto teor de cromo. É um aço para ferramentas e matrizes endurecível em óleo.

2. Quais são as principais características do aço para ferramentas D3?

O aço para ferramentas D3 é caracterizado por sua altíssima resistência ao desgaste, tanto abrasivo quanto adesivo, devido ao seu alto volume de carbonetos duros. Possui tenacidade média, excelente estabilidade dimensional (mantendo o tamanho quase tão bem quanto aços endurecíveis ao ar, como o D2) e alta resistência à compressão. Não é endurecível secundariamente.

3. Quais são as classificações e designações internacionais equivalentes para o aço D3?

DIN 1.2080 (Alemanha)
JIS SKD1 (Japão)
X210Cr12 (Alemanha/Reino Unido/França, ISO)
UNS T30403 (EUA)
ASTM A681 (padrão dos EUA)
Outras designações incluem AFNOR Z 200 C 12, UNI X 21O Cr 13 KU, BS BD 3, SAE J437 e SAE J438.

4. O D3 é considerado um aço para ferramentas de trabalho a frio?

Sim, o AISI D3 é um aço para ferramentas trabalhado a frio.

5. Como o aço para ferramentas D3 se compara a outros aços do grupo D, como o D2?

O aço para ferramentas D3 é temperado em óleo, enquanto a maioria dos outros aços do grupo D (como o D2) são temperados ao ar e normalmente contêm molibdênio 1%. O D3 é conhecido por ter melhor resistência ao desgaste que o D2 e é ligeiramente mais difícil de retificar. O D3 tende a ser mais quebradiço durante o endurecimento em comparação com o D2. O D3 também apresenta excelente estabilidade dimensional no tratamento térmico, mantendo o tamanho quase tão bem quanto o D2 endurecido ao ar.

6. Qual é a resistência ao desgaste do aço para ferramentas D3?

O aço D3 tem resistência ao desgaste muito alta contra desgaste abrasivo e adesivo devido ao alto volume de carbonetos duros em sua matriz de aço. É ideal para aplicações que exigem alta resistência ao desgaste, como lâminas de tesoura.

7. Qual é a faixa de dureza típica do aço ferramenta D3 após tratamento térmico?

Após o tratamento térmico, o aço ferramenta D3 pode atingir uma dureza na faixa de 58-64 HRCPara máxima resistência ao desgaste, o revenimento entre 149 °C e 177 °C (300 °F e 350 °F) pode produzir uma dureza de 62-63 HRC. Para um equilíbrio ideal entre resistência ao desgaste e tenacidade, o revenimento entre 232 °C e 260 °C (450 °F e 500 °F) produzirá uma dureza de 58-60 HRC.

8. Qual é a usinabilidade do aço ferramenta D3?

O aço para ferramentas D3 é geralmente classificado como tendo uma usinabilidade de 45-50% de um aço carbono 1%, ou cerca de 25-30% de aço Tipo B1112. Não é fácil de processar.

9. O aço para ferramentas D3 requer tratamento térmico para atingir suas propriedades máximas?

SimO aço ferramenta D3 requer têmpera e revenimento para atingir suas propriedades máximas.

10. Qual é o processo recomendado para recozimento de aço ferramenta D3?

Para o recozimento, o aço D3 deve ser aquecido uniformemente para 850-871°C (1550-1600°F). Deve ser completamente embebido e, em seguida, resfriado lentamente no forno a uma taxa não superior a 6 °C (20 °F) por hora ou 25 °C (50 °F) por hora, até atingir 538-650 °C (1000-1200 °F). Em seguida, pode ser resfriado ao ar. O recozimento deve resultar em uma dureza máxima de 248-255 HBW.

11. Como o aço para ferramentas D3 é temperado, incluindo pré-aquecimento e têmpera?

O aço D3 deve ser pré-aquecido lentamente para 800-850°C (1472-1562°F). Em seguida, a temperatura deve ser elevada rapidamente para 950-970°C (1742-1778°F), ou 954°C (1750°F) a 982°C (1800°F), e deixado de molho por 20 a 25 minutos, mais 5 minutos por polegada de espessura. Após a imersão, deve ser temperado em óleo até ficar preto (cerca de 482 °C ou 900 °F), sendo então resfriado em ar parado até a temperatura ambiente. Pequenas seções podem ser resfriadas a gás usando vácuo após a austenitização.

12. Quão sensível é o aço ferramenta D3 ao superaquecimento durante o endurecimento?

O aço para ferramentas D3 é extremamente sensível ao superaquecimento durante o endurecimento. Se superaquecido, não atingirá a dureza máxima e poderá contrair-se fortemente. A temperatura de endurecimento deve estar estritamente dentro da faixa recomendada.

13. Qual é o procedimento de revenimento adequado para o aço ferramenta D3?

O revenimento deve ser realizado imediatamente após o aço esfriar à temperatura ambiente após a têmpera. As peças devem ser colocadas no forno de revenimento e lentamente elevadas até a temperatura de revenimento desejada. Revenimento para 1 hora por polegada de espessura é necessário, com um mínimo de 2 horas. O revenimento duplo é frequentemente recomendado para aços-ferramenta de alta liga, como o D2 (e implicitamente benéfico para o D3), para reduzir a austenita retida.

14. Como a temperatura de revenimento afeta a dureza do aço ferramenta D3?

A temperatura de revenimento influencia diretamente a dureza e a tenacidade finais. Por exemplo:
150°C (302°F): 63-64 HRC
200°C (392°F): 61-63 HRC
250°C (482°F): 60-62 HRC
300-350°F (149-177°C): 62-63 HRC (para máxima resistência ao desgaste)
450-500°F (232-260°C): 58-60 HRC (para equilíbrio ideal entre resistência ao desgaste e tenacidade)
400°C (752°F): 58-59 HRC
538°C (1000°F): 51-53 HRC. O aço expande quando temperado até 315°C (600°F), mas encolhe quando temperado entre 315°C e 454°C (600°F e 850°F).

15. Como é realizado o alívio de tensões no aço ferramenta D3?

Para aliviar as tensões de usinagem, especialmente para maior precisão no endurecimento ou após operações de desbaste, as peças de aço para ferramentas D3 devem ser aquecidas a 648-700°C (1200-1292°F). As peças devem ficar de molho por uma hora (ou no mínimo uma hora) na temperatura e depois ser resfriadas lentamente.

16. Qual é a estabilidade dimensional do aço ferramenta D3 durante o tratamento térmico?

O aço para ferramentas D3 é conhecido por ser dimensionalmente estável e exibindo excelente estabilidade no tratamento térmico, mantendo o tamanho quase tão bem quanto os aços endurecíveis ao ar. Quando devidamente temperado, apresenta alterações típicas no comprimento, com expansão quando revenido até aproximadamente 315 °C (600 °F) e retração quando revenido entre 315 °C e 454 °C (600 °F e 850 °F). O superaquecimento durante o endurecimento pode levar a uma retração significativa após o revenimento.

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