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Storm Glass-5507

photo credit:しるの視点。 / Shiru's Viewpoints



  手作-天氣瓶

很早之前就知道天氣瓶這個東西,曾經興起動手做的念頭,直到最近又在網路上看到介紹的文章,頓時勾起了我的手作魂,於是東市買駿馬、西市買鞍韉、南市買轡頭、北市買長鞭,好不容易湊齊了材料和工具,就來試做看看吧~

 

由於天氣瓶的很多原始資料都已散逸,最初的配方如何已無人知曉,甚至發明者是誰也已不可考,但這個發明在19世紀還是得到了不少科學界人士的改進。在天氣瓶的“研發史”上,最值得一提的人物是羅伯特•菲茨羅伊(Robert Fitzroy)船長,正是他指揮的三桅帆船“小獵犬號”帶著達爾文進行了那次著名的環球考察。

而相對不為人知的是,菲茨羅伊船長同時也是一位氣象學家,他進行了很多天氣預報和監測工作。菲茨羅伊也確定了天氣瓶的基本配方:蒸餾水、乙醇、樟腦、硝酸鉀與氯化銨,並將它用在了小獵犬號的航行當中。


根據當時的記載,人們相信這種配方的風暴瓶可以預測晴天、多雲、風暴、大霧以及下雪等多種天氣狀況。據說判斷天氣的方法也非常簡單:如果瓶中清澈,那就會是晴天;如果呈現雲狀,那就代表多雲;倘若雲狀液體還拖著星狀分佈的沉澱,那不用說,就是風暴要來了。

 

001  

 

日本科學家長島和茂(Kazushige Nagashima)帶領的研究團隊曾專門進行實驗,對天氣瓶的結晶條件和結晶成分進行了驗證,X射線衍射結果顯示,天氣瓶中美麗的結晶就是樟腦晶體,氯化銨與硝酸鉀在這個體系中並不會發生結晶,但它們的存在可以提供晶核。實驗還發現,環境電場、磁場、濕度、氣壓這些因素對瓶中晶體的生長都沒有影響,真正造成影響的主要因素就是環境溫度以及溫度變化的速率。

在這個體系中,樟腦會在20~30℃區間內發生結晶,也就是說當溫度從30℃開始下降時,就有可能出現結晶了。降溫速率可以極大地影響結晶的形狀,簡單來說,如果降溫速率很快,結晶體傾向于形成更多更長的分支,最終就像雪花一樣,而降溫很慢時,則傾向於針狀晶體長有一些簇狀分支,有些像雞毛撣子的外形。由於樟腦晶體與冰一樣為六方晶系,因此當降溫速率較大時,結晶也為六瓣,形狀非常像雪花。

 

 002.jpg  

photo credit:Bunsyo's Facebook

 

了解了天氣瓶構成的原理之後,就可以準備動手做了

 youtube 的教學影片:

     

 

根據網路上所查詢到的配方大致如下:

【材料】

2.5 g 硝酸鉀
2.5 g 氯化銨 
33 mL 蒸餾水 ( 可以買泰山純水 )
40 mL 乙醇(酒精)
10 g 天然樟腦(不能是人工的,通常市面上的樟腦丸都是人工的,一定要是天然樟腦的喔!聽說天然樟腦越純,結晶會越漂亮)

(聽說從純水從33改到35好像比較適合台灣氣候)

 

 

 

我的材料是到化工材料行購買的,價格分別是:

硝酸鉀 100g NT$30

氯化銨 100g NT$40

樟腦粉 100g NT$100

藥用酒精(95度)  NT$70

泰山純水 NT$15 ( 1瓶 )

 

後來又準備了實驗燒杯、量杯、秤、玻璃瓶,東跑西跑才湊齊東西

燒杯 NT$75 ( 1個 )

量杯 NT$130

玻璃瓶 (小) NT$35

玻璃瓶 (大) NT$100 

食品秤 NT$99 ( 秤不建議買這種的,精度不夠,最小刻度是 5g,而且秤太輕的東西,準確度較差 )

 

IMG_0292.jpg

 

【步驟】(要記得戴手套喔)

1. 將硝酸鉀和氯化銨溶解於純水中。(稍微攪拌一下,不要有明顯的顆粒存在即可)

2. 將樟腦溶解於酒精中。(樟腦粉若有結塊的情形,不需弄散沒關係,加到酒精後溶解的很快,之後再針對一些未溶解的顆粒弄散它即可。)

3. 將步驟一的溶液加到步驟二的溶液中,最好是加熱攪拌到澄清, 溫度30-40度即可。(加熱攪拌會加速溶解的時間,建議隔水加熱 )

4. 混和后封存在試管或玻璃容器中。(瓶子一定要密封,避免酒精揮發)


※如果你混合兩種溶液的時候有加熱,要等它冷卻后才能封起來,不然因為冷卻產生的水蒸氣會改變氣壓,瓶子會裂!

※如果你希望結晶很多,純水可以加多一點但也不要太多,不過打開瓶子加水時要注意酒精揮發!

 

IMG_0293_MIX.jpg

我這次製作的是5倍的分量,也就是上述的材料皆乘以5;當步驟一的溶液加到步驟二的溶液時,會產生大量的結晶。

(化工材料行的老闆娘有建議我可以不用加熱攪拌,直接裝瓶,穩定後的結晶會比較大,因為我還要分裝到瓶子中,所以還是有加熱)

 

IMG_0294_Heating.jpg

隔水加熱,水溫大約在 40~50 度,水溫上升的時候,可以明顯的看到結晶體變少了。

 

IMG_0295_Ready.jpg

剛加熱完的樣子,是完全透明的。

 

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分裝到瓶子裡,小瓶子容量約 75ml,大瓶子容量約 200ml 左右,裝完剛剛好。

 

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先放著散熱,這時還是全透明的外觀。

 

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這是經過 30 分鐘的樣子,瓶中已開始均勻分佈結晶體。

 

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這是經過 1 小時的樣子,已經不熱了,所以將軟木塞蓋子蓋上,同時瓶內的結晶體越來越多。

 

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這是經過 1.5 小時的樣子,瓶內幾乎佈滿了結晶體,只有在靠近上緣還有一道透明。

 

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這是經過 2 小時的樣子,和半小時前沒有明顯的差異。

 

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這是經過 8 小時的樣子,感覺上方的結晶體有在往下沉的感覺,瓶內上緣的結晶體有稍微少一點。

 

IMG_0304_Reheating.jpg

把最右邊的瓶子再次隔水加熱,試試看冷卻後是否會產生差異,瓶子內的結晶體在泡到熱水中後迅速減少。

 

IMG_0305_Recooling.jpg

這是瓶子在水中放到再度冷卻後的樣子,結晶體又開始分佈,感覺上和之前差異不大。

 

IMG_0307_Recooling2.jpg

這是將冷卻後的瓶子拿出來的樣子。

 

IMG_0315_24hr.jpg

這是經過 24 小時的樣子,瓶子上緣的結晶體可以很明顯的感覺到減少了。

 

IMG_316_36hr

這是經過 36 小時的樣子,瓶子上緣可以明顯看出來透明度慢慢在增加。

 

IMG_316_Day2

這是經過 48 小時的樣子,透明的區域越來越多。

 

這是到第二天晚上的狀態,後續將再發佈新的情況。

根據說明,瓶子需靜置 一~二週後,才知道成果,不知道我這次試作的結果會不會成功?

 

2014/12/16 Status Update:

IMG_319_Day3_AM

這是第 03 天早上的樣子,有比較明顯的不一樣了。

 

 

IMG_319_Day3_PM

這是第 03 天晚上的樣子,看起來和早上的情況差不多。

 

 

 2014/12/17 Status Update:

IMG_319_Day4_AM

這是第 04 天早上的樣子,有點層次感。

 

 

IMG_320_Day4_PM

這是第 04 天晚上的樣子,和早上比起來變化不是很大。

 

 

IMG_321_Day4_PM

近距離拍一張。

 

 2014/12/18 Status Update:

IMG_319_Day5_AM.jpg

 這是第 05 天早上的樣子,感覺上變化的速度開始放慢了。

 

IMG_320_Day5_AM.jpg

 近距離拍一張。

 

 

IMG_319_Day5_PM.jpg

 這是第 05 天晚上的樣子,和早上比較起來感覺也是變化不大。

 

  

IMG_320_Day5_PM.jpg

 近距離拍一張。

 

 

2014/12/19 Status Update:

感覺變化變慢了,所以改為一天紀錄一次

IMG_319_Day6_PM

這是第 06 天晚上的樣子,覺得變化太慢了,想搖晃看看,所以那隻大瓶子事先被我搖過,這是搖完之後再沉澱下來的樣子,很快就恢復原狀了。

 

IMG_321_Day6_PM

靠近看結晶還是蠻有趣的。

 

 

2014/12/20 Status Update:

IMG_319_Day7_PM

這是第 07 天晚上的樣子,滿一個禮拜了,中間那個小瓶子我有搖過,當做對照組,看看搖過的有甚麼差別,另外的瓶子空白區域慢慢增多了。

 

IMG_320_Day7_PM

再拍一張近看結晶的樣子。

 

 

2014/12/21 Status Update:

IMG_319_Day8_PM

這是第 08 天晚上的樣子,有點想把它放到冰箱看看變化的衝動~XD

 

 

 2014/12/22 Status Update:

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這是第 09 天晚上的樣子,不知道是不是天氣冷的關係,有長出一些羽毛狀的結晶 ( 我沒有放冰箱喔~ )

 

 

IMG_320_Day9_PM

小瓶子上方那些羽狀結晶是剛長出來的~

  

 

 

2014/12/23 Status Update:

IMG_319_Day10_PM

這是第 10 天晚上的樣子,應該是氣溫降低的關係,瓶子裡多了一些結晶體。

 

 

IMG_320_Day10_PM

瓶子上方和下方都有。

 

 

IMG_321_Day10_PM

有點樣子了~

 

 

2014/12/24 Status Update:

IMG_319_Day11_PM

這是第 10 天晚上的樣子,結晶似乎比昨天少了一點,不過變化不大。

 

 

2014/12/25 Status Update:

IMG_319_Day11.JPG

這是第 11 天晚上的樣子,由於溫度變化不大,所以結晶的變化也不大。

 

 

IMG_320_Day11.JPG

近拍一張,手機拍的,因為太近,所以效果不是很好。 

 

 

2014/12/26 Status Update:

IMG_319_Day12

這是第 12 天晚上的樣子,如果變化都不大的話,後面應該會放慢更新的頻率~

 

 

2014/12/27 Status Update:

IMG_319_Day13

這是第 13 天晚上的樣子,因為溫度變化不大,所以結晶也沒甚麼變化~

 

 

 

2014/12/28 Status Update:

IMG_319_Day14

 

這是第 14 天晚上的樣子,滿兩週了,看來如果溫度沒甚麼變化的話,結晶應該變化也不大,其實近看可以清楚看見結晶的樣子,不過我沒有單眼相機,沒辦法很好的表現出來;後面應該不需要每天更新了,如果有較大變化的時候,再來跟大家報告。

 

 

IMG_320_Day14.jpg

這是手機所能拍出來比較有感覺的照片了。

 

bottle
photo credit:taobao

 

感覺像上圖這種寬底的玻璃瓶對於結晶的表現似乎會有比較好的效果,等有機會拿到這種瓶子,再來試試看。

 

 後面將不定期更新囉~

 

 

 

2014/12/31 Status Update:

今天是2014年的最後一天了,看到小隻的天氣瓶內長出了一些羽狀結晶,真是讓人高興。

(我把天氣瓶的相簿設為公開了,這樣才能點開看大圖)

 

2014123101

2014123101-01

2014123101-02

看起來還不錯,等了兩個禮拜,終於有點成果出現了。

 

同時覺得大隻的天氣瓶結晶部分占的比重太多了一點,想要調整一下,所以加了一些酒精進去;如果想要結晶少一點就加酒精,如果想要結晶的部分多一點,就加水,這些都是可以調整的。

 

2014123102-00

2014123102-01

原本的樣子,最上面有一層薄膜結晶,看起來不討喜。

 

2014123102-02

補些酒精進去,可以看見水平面上升了,而且一開始有點混濁的感覺。

 

2014123102-03

這是穩定下來的樣子,看起來還要再等一段安定期看看了。

 

 

 

2015/01/02 Status Update:

20150102

這是今天拍到的照片,開始穩定的長出結晶了,看來至少要放兩個禮拜後才會開始穩定喔~

 

 

 

2015/01/10 Status Update:

今天的天氣瓶表現不錯喔,越冷越美麗~

IMG_0471_2015011001

遠看不太明顯,尤其是大瓶子都沒變化 ( 之前加酒精後就都沒變化了,再等一陣子看看 )

但是近看三隻小瓶子都有不錯的表現喔~

 

IMG_0471_2015011002

左邊的小瓶子,繁密的結晶,長的好茂盛

 

IMG_0471_2015011003

中間的小瓶子,結晶稍微小一點,但是可以清楚的看見完整的羽狀結晶

 

IMG_0471_2015011004

最右邊的小瓶子,羽狀結晶又大又清楚,最喜歡這一個,期待能有更好的表現~

 

 2015/02/07 Status Update:

前幾天有寒流來,天氣瓶又有了不一樣的變化,所以特別來更新一下,天氣越冷結晶越漂亮~

20150207001

20150207002

20150207003

 

 

這個是大瓶子的狀況,自從補了酒精之後,就一直沒甚麼變化,現在終於有比較好的表現了,一整條結晶像藤條一樣,從上緣延伸到瓶底,真是讓人驚喜。

 

20150207005

 

 

 

To Be Continue..............

 

補充:經過約半年多的時間,我建議瓶塞還是不要採用軟木塞的材質,因為小一點的軟木塞容易脆化,大一點的軟木塞長時間下來還是有酒精逸散的情形,目前我也已經將瓶子換掉了,並補充了一些酒精和純水,後續再觀察看看。

 

2017/03/04 這是好久不見的更新,天氣瓶的瓶子換過之後還是活得很好喔,這種瓶子用起來感覺還不錯,瓶子的透明度很高,因為本來就是水瓶,所以裡面的酒精也不會溢散,感覺狀態很穩定,提供給大家參考.

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我很懶的,我懶起來連我自己都害怕,所以部落格沒更新是正常的~

淺藍的風 發表在 痞客邦 PIXNET 留言(18) 人氣()


留言列表 (18)

發表留言
  • Yo-祐
  • 心動不如馬上行動!
    天氣瓶 就決定是你了!

    要準備的材料與器具 真的不是普通的多呢><

    謝謝風的天氣分享!

    推!><
  • 做出來會很有成就感喔,慢慢觀察天氣瓶的變化也很有樂趣,有機會可以試作看看~

    淺藍的風 於 2014/12/28 23:56 回覆

  • 又懿 詹
  • 請問你材料在那邊買的。 我問到的價錢都好貴!
  • 我是在台中的化材行買的,全泰化工原料行( 04-2371-7605、04-2371-1100 ) 南屯路一段37號 (就在南屯路與五權路交叉口附近),最近因為氣溫變低,所以天氣瓶又開始流行起來,有些化材行賣的價格因此稍高,這些材料在網拍上也有賣,價格不會太高,也可以參考看看~

    淺藍的風 於 2015/01/04 12:40 回覆

  • Jaremy
  • 請問最左邊的那瓶加酒精後情況是怎樣?
    我有一瓶因為還有一些空間,所以就加了一點酒精
    後來搖一搖就變完全透明,然後放冰箱也沒再結晶了
    這…還有救嗎?
  • 完全透明的話應該是酒精的比例太多所造成,我最左邊的大瓶子補完酒精後大約剩下六分之一的結晶,前兩天天氣冷的時候有長出小小的羽狀結晶,想說再放一些時間看看,也許狀態更穩定些會有更好的表現,至於你目前的狀態,如果瓶子裡面還有空間,可以試著再補一點純水,降低酒精的濃度試試看,如果瓶子已經很滿,可以試著拿其他可密封的瓶子分裝一點出來,再補純水,看後續表現的情形來決定純水要加多少,如果擔心弄壞的話,也可以少量分裝之後,將純水加入分裝後的瓶子測試表現,來決定整體的比例,這是我的建議,希望對你有幫助。

    淺藍的風 於 2015/01/27 19:09 回覆

  • 魚兒
  • 我加熱完有明顯上下兩層 怎麼辦? 是壞掉了嗎?
  • 不會壞掉喔,各種的結晶現象都是有可能發生的,不用擔心,混合好後至少要放一個禮拜觀察看看,才能知道結果,氣溫越冷結晶的表現會越好,如果天氣變熱,結晶就會變少,這也是自然現象,所以多放幾天觀察看看囉~

    淺藍的風 於 2015/02/24 07:49 回覆

  • Rex
  • 請問一定要加熱嗎?會影響什麼嗎?
  • 根據化材行老闆娘的經驗,不加熱也可以,結晶會比較大,但是我還沒試驗過不加熱的做法,不確定最終的成果會如何,加熱的過程應該是加速均勻混合的過程,或者可以在混合後先不加熱,觀察一段時間看看,不滿意的話再加熱試試看。

    淺藍的風 於 2015/03/06 21:16 回覆

  • paulineuse
  • 你好~請問你瓶子在哪買的呢?另外有google到有人說軟木塞有縫隙酒精容易揮發,不知道後來你有觀察到相關問題嗎?
  • 我的瓶子是在巧藝社買的,Google 一下就會有相關資料了,至於軟木塞有縫隙的問題我也有想到,不過根據我這段時間的觀察,小瓶子揮發的情形不大,不太看得出來,大瓶子稍微多一點,目視有感覺水位高度略降一點,有想過用塑膠瓶蓋或是在軟木塞與瓶子中間再隔保鮮膜,但是因為揮發的情形很小,所以就先不變動它了,如果水位降低太多,也可以補點水或酒精並趁機調整一下結晶的狀況,這是我的想法,希望對你有幫助~

    淺藍的風 於 2015/04/01 08:14 回覆

  • 悄悄話
  • Jennya Chang
  • 感謝拍了這麼多張照片還貼出來!幫助很大!特別登入幫你推一下XD
  • 很高興能對妳有幫助,謝謝~

    淺藍的風 於 2015/06/29 18:58 回覆

  • 訪客
  • 不好意思 想請問您的天氣瓶是否也會有底部結晶結塊的情形
  • 我的天氣瓶底部沒有出現結晶結塊的情形,如果瓶子內結晶的所佔的比例較高(超過瓶身二分之一)有可能是酒精的比例稍低所造成,可以嘗試補一點酒精,慢慢加,觀察瓶子內的反應,水的比較較高,結晶比例會較高,酒精較多的話,結晶就會少一點,如果有需要的話,瓶子可以拿起來搖一搖,搖散後讓結晶重新沉澱,只是搖過的話,就需要一週~二週的時間讓瓶子內的狀態穩定,這個要稍微有點耐心,以上是我個人的心得,希望對你有幫助~

    淺藍的風 於 2015/12/05 14:34 回覆

  • 花~
  • 不好意思,我想請問一下乳白色結晶一直漂浮在上,完全沒有層澱下去的情形請問要怎解決?加熱方法我試過了,莫名跑出兩層,一層油一層透明,遇冷上面結塊,下面一堆白色結晶,但放一兩天之後完全沒有變化,倒掉買了現在第二包,我用的是樟腦沙,是否有能解救的方法!?QAQ求大大幫我解決~謝謝
  • 根據你敘述的狀況來看,如果下層的白色結晶高於瓶身高度的三分之一接近或超過二分之一,且液面表面有一層結晶的話,應該是酒精不夠的關係,可以稍微補一點酒精,但是不要一次補太多,結晶低於二分之一,接近三分之一就先停,觀察一陣子再看看,通常天氣瓶的狀態要穩定下來大約需要二個星期,二天的時間太短了,還不夠讓狀態穩定,建議再多觀察幾天;結晶太多的話就補酒精,結晶太少就補純水,這都是可以調整的喔,只是需要一點時間來找到最好的比例,祝你成功~

    淺藍的風 於 2016/01/26 20:39 回覆

  • 萱萱兒
  • 可以告訴我樟腦粉在哪裡買的(好便宜喔)
    是純天然的嗎
    或者台中有那間在賣嗎
  • 我是在台中的化材行買的,全泰化工原料行( 04-2371-7605、04-2371-1100 ) 南屯路一段37號 (就在南屯路與五權路交叉口附近),不過是一年多前買的,後來的價位不知道有沒有調整,印象中也有配好比例的材料包,可以先打電話問問看,這些材料在網拍上也有賣,價格不會太高,也可以參考看看,希望對你有幫助~

    淺藍的風 於 2016/02/01 12:50 回覆

  • 黃郁傑
  • 我想問如果裝天氣瓶的瓶子換成塑膠瓶,會有不良的影響嗎?
    (學生辦活動需要壓成本)
  • 會使用玻璃瓶是因為透明度比較高,成果會比較漂亮,網路上找了一下,也未看到不能使用塑膠瓶的說明,酒精本身可以用塑膠瓶裝,所以塑膠瓶應該是可以的,網路上有看到使用塑膠瓶的相關文章,可以參考看看:http://yonatsumi.pixnet.net/blog/post/44314561-%5B%E8%A6%AA%E5%AD%90%5D-diy%E5%A4%A9%E6%B0%A3%E7%93%B6,希望對你有幫助。

    淺藍的風 於 2016/04/22 19:31 回覆

  • jasmine
  • 請問網路上說瓶蓋盡量不要用鐵蓋或銅蓋 是為什麼阿...
  • 我想應該是成份中酒精含有水份,如果直接和金屬接觸,長時間下來可能生鏽的反應,如果鐵蓋和酒精之間不是直接接觸,應該可以改善這樣的情形。
    參考資料:http://zhidao.baidu.com/question/128019536.html

    淺藍的風 於 2016/07/01 21:09 回覆

  • 阿軒
  • 你好…我是混合之後有泡熱水,但泡後出現上下二層,像是油水分離一樣,請問這是失敗了嗎?
  • 光從字面上的敘述不容易判斷實際上的問題,因為酒精和水都是透明的,所以我假設所謂的上下兩層指的是透明的水和白色的結晶層,如果是這樣的話應該是正常的,不管結果如何,我會建議先至少放二個禮拜以上,再來決定後面該如何調整,天氣瓶的製作只要各成分的比例正確或不要差太多,原則上失敗的機率很低的;所以放兩週待穩定後再來確認情形,如果白色結晶太多了,可以稍微補一點酒精,如果結晶太少就補一點純水,這些都要等穩定後來看才準,希望對你有幫助~

    淺藍的風 於 2016/08/10 20:44 回覆

  • 阿軒
  • 你好…我的上層是混濁像油的一層,下面是像水一樣,不知是不是因為我加了紅色的水性染料
  • 阿軒
  • 不好意思…我說錯了,上面是透明像油的液體,下面是混濁像水一樣的紅色液體(因為我有加三滴水性顏料)
  • 因為我沒有加過水性顏料,所以不是很確定這個變化的過程,不過我猜測可能是顏料沒有充分混合的關係,或許你可以將瓶子搖一搖(確認瓶口有蓋緊)再靜置一段時間觀察看看,畢竟酒精、純水、顏料這三種液體應該可以很好的混合才對。

    淺藍的風 於 2016/08/10 21:56 回覆

  • F.I.S
  • 有個問題 好像一次要買很多材料
    要做40瓶才用的玩吧
  • 很多地方都有賣配好的材料包,網路上找看看,或是找一下自家附近的化材行,先打電話過去問問看,應該都可以買到材料包喔~

    淺藍的風 於 2016/11/03 17:58 回覆

  • 戀
  • 請問朋友送了我一罐已經製作好的,我可以再自己打開倒出換瓶子嗎?
  • 可以喔,我文章中的幾隻天氣瓶我也有換瓶子,合成一隻較大的天氣瓶,還是很漂亮喔,只是剛換完瓶子可能要等機天穩定一下.

    淺藍的風 於 2017/01/26 14:24 回覆

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