Quel filament est utilisé dans l'impression 3D ?

Réponse rapide : Les filaments d’impression 3D les plus courants

Qu'est-ce qu'un filament d'impression 3D, au juste ?

Avant de nous plonger dans les détails de chaque Matériel, clarifions un point fondamental. Lorsque nous parlons du type d'impression 3D le plus courant — celui que l'on voit dans les écoles, les ateliers et et individuelles à l'échelle mondiale, nous parlons de Modèle de dépôt fondu (FDM), parfois également appelée fabrication par dépôt de filament fondu (FFF).

Ce procédé fonctionne exactement comme un pistolet à colle chaude robotisé de haute technologie. Il utilise un long et fin filament de plastique appelé filamentElle l'attire dans une buse chauffée, la fait fondre à une température précise, puis l'extrude couche par couche pour construire un objet à partir de zéro.

Le filament joue le rôle d’« encre » dans ce procédé. Il ne s’agit pas d’un simple filament de plastique ; c’est un thermoplastique de haute technologie, fabriqué avec une tolérance de diamètre extrêmement précise, contenant des additifs spécifiques pour la couleur et la performance, et enroulé avec une grande précision sur une bobine.

Comment sont réellement fabriqués ces « spaghettis en plastique » ?

Comprendre comment est fabriqué un filament permet de saisir l'importance de la qualité. Ce procédé s'appelle l'extrusion.

1. Commencez par les granulés : Tout commence avec une trémie remplie de granulés de plastique brut — de minuscules billes d'un polymère spécifique comme le PLA ou le PETG. C'est également là que sont mélangés les colorants et autres additifs améliorant les performances.
2. Fusion et extrusion : Les granulés sont introduits dans un long cylindre chauffé muni d'une vis sans fin. Cette vis pousse le plastique en fusion vers l'avant, assurant un mélange homogène et créant une pression. À l'extrémité du cylindre se trouve une filière : une buse dotée d'une ouverture circulaire précise (par exemple, 1.75 mm). Le plastique fondu est forcé à travers cette filière et en sort sous forme de filament continu.
3. Refroidissement et mesure : Voici l'étape cruciale. À sa sortie, le filament traverse un circuit de refroidissement (souvent un bain d'eau) puis passe devant un micromètre laser. Ce laser mesure en continu le diamètre du filament. Si celui-ci s'écarte, même légèrement, il envoie un signal à l'extrudeuse pour ajuster sa vitesse et garantir ainsi un diamètre constant. C'est pourquoi les filaments bon marché sont souvent à proscrire : un diamètre irrégulier peut provoquer des bourrages et des obstructions dans votre imprimante.
4. Bobinage : Enfin, une machine tire le filament refroidi et mesuré à un rythme constant et l'enroule proprement sur une bobine, en veillant à ce qu'il n'y ait ni nœuds ni accrocs.

Lorsque vous achetez une bobine de filament de haute qualité, vous payez pour la pureté de la matière première et la précision de l'ensemble du processus.

Pourquoi 1.75 mm est-il le diamètre standard ?

Vous remarquerez que la grande majorité des Les imprimantes disponibles sur le marché utilisent un filament de 1.75 mm de diamètre.Il existe aussi une norme moins courante de 2.85 mm (souvent appelée « 3 mm »). Pourquoi cette différence, et pourquoi la norme de 1.75 mm s'est-elle imposée ?

Tout se résume à quelques principes d'ingénierie clés :

• Précision: L'utilisation d'une tige de plus petit diamètre permet un contrôle plus précis du volume de plastique extrudé. Ceci autorise des démarrages et des arrêts (rétractions) plus précis, pour des impressions plus nettes et sans bavures.
• Flexibilité: Le filament de 1.75 mm est plus flexible, ce qui facilite son passage dans les systèmes de tubes complexes (appelés tubes Bowden) présents sur de nombreuses imprimantes modernes. Le filament de 2.85 mm, plus rigide, nécessite des courbes plus larges et plus douces pour éviter la rupture.
• Vitesse de fusion : Il faut moins d'énergie et de temps pour faire fondre une tige de 1.75 mm qu'une tige de 2.85 mm, ce qui permet des temps de réponse plus rapides au niveau de la tête d'impression.
• Force mécanique : L'engrenage de l'extrudeuse qui pousse le filament nécessite moins de force pour pousser un filament de 1.75 mm, ce qui permet d'utiliser un moteur plus petit et plus léger. assemblages, notamment sur les systèmes à « entraînement direct » où le moteur repose sur la tête d'impression.

Bien que le filament de 2.85 mm soit encore utilisé sur certaines excellentes machines (notamment celles d'Ultimaker et de LulzBot), le marché s'est massivement consolidé autour de la norme de 1.75 mm pour sa flexibilité et sa précision.

Quel est le filament « roi » pour les débutants ? (PLA)

Si vous débutez dans l'impression 3D, vous commencerez par Acide polylactique (PLA)Point final. C'est le roi incontesté de l'impression 3D amateur pour une bonne raison : elle est incroyablement tolérante et facile à utiliser.

Pourquoi le PLA est-il si facile à utiliser ?

Le PLA est issu de ressources renouvelables comme l'amidon de maïs ou la canne à sucre. C'est un bioplastique, ce qui lui confère des propriétés uniques qui le rendent idéal pour les débutants.

• Low Température d'impression : PLA L'impression se fait à des températures relativement basses (environ 190-220 °C). De ce fait, la quasi-totalité des imprimantes 3D du marché peuvent la prendre en charge, ce qui réduit la sollicitation des composants de l'imprimante.
• Déformation minimale : Le gauchissement est le cauchemar de l'impression 3D : les coins de la pièce se soulèvent du plateau lors du refroidissement. Le PLA a un très faible taux de retrait thermique, ce qui signifie qu'il se déforme à peine. On peut souvent l'imprimer sans plateau chauffant, un argument de vente majeur pour les premières imprimantes 3D d'entrée de gamme.
• Odeur agréable: Composée de matières végétales, elle dégage une légère odeur sucrée, presque de gaufre, lors de l'impression. Un contraste saisissant et bienvenu avec les fortes odeurs chimiques des autres plastiques.
• Détails importants : Le PLA refroidit très rapidement, ce qui lui permet de reproduire des détails extrêmement fins. Il se solidifie presque instantanément après sa sortie de la buse, offrant ainsi des angles vifs et des contours précis, ce qui en fait un matériau de choix pour l'impression de figurines de jeux de plateau.

Où excelle le PLA ?

Privilégiez l’esthétique à la fonctionnalité. Le PLA est le matériau de prédilection pour :

• Objets de décoration : Vases, sculptures et œuvres d'art.
• Figurines miniatures pour jeux de plateau : Le niveau de détail que le PLA peut capturer est exceptionnel.
• Prototypes rapides : Besoin d'un modèle physique rapide pour vérifier la taille, la forme et le toucher d'une pièce ? Le PLA est la solution la plus rapide et la moins chère.
• Pièces non fonctionnelles : Gabarits, modèles et organisateurs qui ne seront pas soumis à la chaleur ou à des contraintes élevées.

Quelles sont les plus grandes faiblesses de l'APL ?

Les propriétés qui rendent le PLA facile à imprimer sont aussi à l'origine de ses plus grandes faiblesses.

• Faible résistance à la chaleur : C'est son talon d'Achille. Le PLA a une température de transition vitreuse très basse (environ 60 °C). Autrement dit, par une chaude journée d'été, une pièce en PLA laissée sur le tableau de bord de votre voiture se déformera et deviendra informe. Il est absolument inadapté aux pièces destinées à être utilisées dans ou à proximité de moteurs, de composants électroniques chauds, ou même à une exposition directe au soleil par temps chaud.
• Fragilité : Bien que très dur et rigide, le PLA est aussi assez cassant. Il ne se plie pas ; il se brise. Si vous avez besoin d'une pièce capable d'absorber les chocs ou de se plier sans se casser, comme un boîtier de protection ou un couvercle à clipser, le PLA est un mauvais choix.

Qu’est-ce que la mise à niveau « Plus robuste et plus résistante » (PETG) ?

Une fois que vous maîtrisez le PLA et que vous commencez à vouloir imprimer des pièces do Quelque chose que vous finirez inévitablement par obtenir. Polyéthylène téréphtalate glycol (PETG).

Pensez au plastique utilisé pour les bouteilles d'eau et de soda : c'est du PET. Le PETG est une version modifiée (avec le « G » pour glycol) qui le rend plus transparent, moins cassant et plus facile à imprimer en 3D. C'est le matériau idéal, un bon compromis.

Qu’est-ce qui fait du PETG un matériau « idéal pour les deux mondes » ?

Le PETG reprend certaines des meilleures qualités du PLA et les combine avec la résistance de plastiques plus industriels comme l'ABS.

• Bonne résistance et durabilité : Contrairement au PLA, le PETG présente une excellente adhérence entre les couches et est beaucoup moins cassant. Sa légère flexibilité lui permet d'absorber les chocs et de se plier sans se briser, ce qui le rend idéal pour les pièces mécaniques.
• Meilleure résistance à la température : La température de transition vitreuse du PETG est d'environ 80 °C (175 °F), nettement supérieure à celle du PLA. Il résiste à la chaleur dans une voiture et convient aux pièces susceptibles d'être en contact avec des composants électroniques chauds (mais non brûlants).
• Résistance chimique: Il résiste bien à de nombreux produits chimiques, acides et bases courants.
• Relativement facile à imprimer : Bien qu'il nécessite un plateau chauffant et des températures légèrement supérieures à celles du PLA (environ 230-250 °C), son retrait est très faible, similaire à celui du PLA. De ce fait, il ne se déforme pas facilement, ce qui le rend beaucoup plus simple à imprimer que l'ABS.

Dans quels domaines le PETG est-il le choix privilégié ?

Si le PLA est synonyme d’« esthétique », le PETG est synonyme d’« esthétique et de fonctionnalité ».

• Pièces fonctionnelles : Voici le royaume du PETG. Supports, fixations, pièces de mise à niveau pour imprimantes et composants mécaniques : autant d'applications idéales.
• Composants de protection : Sa résistance aux chocs la rend idéale pour des applications telles que les châssis de drones ou les coques de protection pour appareils électroniques.
• Modèles à enclenchement rapide : Grâce à sa certaine flexibilité, le PETG convient parfaitement aux pièces qui doivent s'emboîter.

Quels sont les inconvénients du PETG ?

Le PETG n'est pas sans particularités.

• Corder: Ce filament a tendance à être « gluant » et à couler de la buse, laissant de fins filaments ressemblant à une toile d'araignée sur les impressions. On peut y remédier en ajustant soigneusement les paramètres de l'imprimante (notamment la rétraction), mais le résultat est rarement aussi net qu'avec du PLA.
• Hygroscopique: Le PETG absorbe l'humidité de l'air. Si le filament est mouillé, l'eau se vaporise instantanément au contact de la buse chaude, provoquant des craquements, des gerçures et des impressions fragiles et bulleuses. Pour un résultat optimal, il est nécessaire de le stocker dans une boîte sèche ou de le sécher complètement avant utilisation.
• Se raye facilement : C'est un matériau plus tendre que le PLA et il se raye plus facilement.

Mais que faire si vous avez besoin d'une pièce capable de résister à des températures encore plus élevées ou à des contraintes mécaniques importantes ? Et si votre pièce est destinée à rester à l'extérieur, exposée aux intempéries 24 h/24 et 7 j/7 ? Dans ce cas, il faut dépasser le stade des plastiques pour débutants et se tourner vers les filaments de qualité industrielle. Dans la prochaine partie, nous aborderons l'ABS, matériau industriel incontournable, son successeur moderne ASA, ainsi que d'autres filaments spéciaux, et nous nous pencherons enfin sur la question cruciale : peut-on manger ou boire sans risque dans une pièce imprimée en 3D ?

Quel est le premier « cheval de bataille industriel » de l'impression 3D ? (ABS)

Avant que le PLA ne devienne le roi de l'impression amateur, il y avait Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS)Il s'agit du même plastique robuste et résistant aux chocs que celui utilisé pour fabriquer les briques LEGO, les tableaux de bord de voiture et les touches de clavier d'ordinateur. Pendant longtemps, si vous vouliez imprimer en 3D une « vraie » pièce capable de remplir une « vraie » fonction, l'ABS était votre seule option.

L'ABS est un véritable thermoplastique technique, mais cette robustesse a un prix. Il est réputé pour sa difficulté d'impression, et c'est le matériau qui a le plus découragé les débutants.

Qu'est-ce qui rend les abdominaux si puissants et si difficiles à muscler ?

L'ABS est un terpolymère amorphe, ce qui signifie qu'il est constitué de trois monomères différents :

• Acrylonitrile : Offre une résistance chimique et une stabilité thermique.
• Butadiène : Un polymère caoutchouteux qui confère robustesse et résistance aux chocs. C'est le « B » qui donne son nom à l'ABS et son côté « résistant ».
• Styrène : Offre une finition brillante et de la rigidité.

Ce cocktail de produits chimiques confère à l'ABS ses propriétés mécaniques recherchées, mais il crée également une situation extrêmement complexe en matière d'impression.

• Température d'impression élevée : L'ABS nécessite des températures de buse élevées (240-260 °C) et, surtout, une température de plateau élevée (100-110 °C). De nombreuses imprimantes d'entrée de gamme ne peuvent pas atteindre ces températures en toute sécurité.
• Déformation extrême : Voici le principal problème des impressions ABS. L'ABS possède un coefficient de dilatation thermique très élevé, ce qui signifie qu'il se rétracte considérablement en refroidissant. Lorsque les couches supérieures de votre impression refroidissent et se rétractent, elles tirent sur les couches inférieures, ce qui provoque le soulèvement des coins et leur décollement important du plateau d'impression.
• Fumées toxiques: Le styrène, composant de l'ABS, libère des fumées nocives et potentiellement dangereuses (composés organiques volatils ou COV) lorsqu'il fond. L'impression en ABS nécessite absolument une excellente ventilation et est fortement déconseillée dans un petit espace clos.
• Nécessite un boîtier : La seule méthode fiable pour lutter contre le gauchissement consiste à imprimer l'ABS dans une chambre ou une enceinte chauffée. Cela permet de maintenir une température ambiante élevée et stable autour de la pièce, évitant ainsi les variations de température importantes qui provoquent le retrait et le gauchissement.

Alors, pourquoi utiliserait-on encore de l'ABS ?

Malgré tous ces inconvénients, pourquoi l'ABS n'a-t-il pas disparu ? Parce que pour certaines applications, il reste l'outil le plus adapté.

• Résistance supérieure à la température : Avec une température de transition vitreuse d'environ 105 °C (221 °F), l'ABS représente une nette amélioration par rapport au PETG. C'est le matériau de prédilection pour les pièces destinées à des environnements chauds, comme les carénages de ventilateurs sur mesure pour la tête d'impression d'une imprimante 3D ou les pièces intérieures d'une voiture.
• Lissage à la vapeur d'acétone : C'est là le principal atout de l'ABS. On peut exposer une pièce imprimée en ABS à des vapeurs d'acétone, ce qui fait fondre sa surface extérieure. Ce procédé efface complètement les lignes de couches, donnant un aspect lisse et brillant, semblable à celui d'une pièce moulée par injection. Il renforce également considérablement la pièce en soudant chimiquement les couches entre elles.
• Usinabilité L'ABS se prête bien mieux au post-traitement que le PLA ou le PETG. Il se ponce, se perce, se taraude et s'usine facilement sans fondre ni se fissurer. C'est là que les mondes de fabrication additive et soustractive Nous pouvons nous rencontrer. Si vous avez besoin d'une forme quasi-définitive que vous finirez avec une perceuse à colonne ou une Machine à fraiserL'ABS est souvent un meilleur point de départ que d'autres plastiques.

Si vous avez un projet nécessitant un gabarit ou un montage sur mesure avec des canaux internes complexes impossibles à usiner à partir d'un bloc massif, vous pouvez l'imprimer en 3D en ABS, puis le confier à un service comme le nôtre pour l'usinage précis des surfaces d'assemblage critiques ou des trous taraudés. Cette approche hybride allie la liberté géométrique de l'impression 3D à la précision de l'usinage CNC.

Existe-t-il une version « moderne et meilleure » de l'ABS ? (ASA)

Pendant des années, le choix se résumait à du PLA facile à travailler mais cassant, ou à de l'ABS solide mais difficile à manipuler. La communauté avait un besoin urgent d'un matériau alliant la résistance de l'ABS à l'imprimabilité du PLA. Si le PETG a partiellement comblé ce manque, le véritable successeur de l'ABS est… Acrylonitrile Styrène Acrylate (AAS).

Considérez l'ASA comme le cousin hautement technique de l'ABS. Il a été spécialement conçu pour les applications extérieures dans les secteurs de l'automobile et de la construction. Il conserve tous les avantages de l'ABS et corrige son principal défaut.

En quoi l'ASA est-elle plus performante que l'ABS ?

Le principal avantage d'ASA réside dans son résistance exceptionnelle aux UV et aux intempéries.

L'ABS présente un défaut majeur : le butadiène qu'il contient se dégrade rapidement sous l'effet des rayons UV du soleil. Une pièce en ABS laissée à l'extérieur deviendra jaune, crayeuse et extrêmement cassante en quelques mois seulement.

ASA remplace le caoutchouc butadiène vulnérable par un Acrylique Le caoutchouc, pratiquement insensible aux rayons UV et aux intempéries, fait d'ASA le champion incontesté pour toutes les pièces destinées à un usage extérieur.

• Imperméabiliser: Pluie, soleil, chaleur, froid – ASA résiste à tout sans se dégrader.
• Force similaire à celle des abdominaux : Il conserve la haute résistance aux chocs et la tolérance à la température (environ 100 °C) de l'ABS.
• Légèrement plus facile à imprimer : Bien qu'il nécessite toujours un boîtier et des températures élevées, la plupart des utilisateurs constatent que l'ASA se déforme légèrement moins et dégage moins de fumées nocives que l'ABS. L'odeur est toujours présente, mais généralement considérée comme moins désagréable.
• Lissage à l'acétone : Oui, comme l'ABS, il peut également être lissé à la vapeur pour obtenir une finition brillante et sans couches.

Dans quels cas dois-je choisir ASA plutôt que d'autres filaments ?

Si votre pièce est destinée à l'extérieur, utilisez de l'ASA. C'est aussi simple que ça.

• Luminaires extérieurs : Supports pour tuyaux d'arrosage, têtes d'arrosage personnalisées, supports pour antennes paraboliques, mangeoires pour oiseaux.
• Pièces extérieures automobiles : Pièces de garniture de rechange sur mesure, supports pour feux auxiliaires ou composants aérodynamiques.
• Équipement scientifique : Boîtiers pour stations météorologiques ou réseaux de capteurs extérieurs.
• Tout objet nécessitant une résistance équivalente à celle de l'ABS mais qui sera exposé à la lumière du soleil.

Le principal inconvénient est le coût. L'ASA est généralement plus cher que l'ABS, donc pour des pièces destinées à un usage exclusivement intérieur, c'est souvent un choix excessif.

Qu’en est-il des pièces souples et caoutchouteuses (TPU) ?

Jusqu'à présent, nous n'avons parlé que de plastiques rigides. Mais que faire si vous avez besoin d'imprimer un objet souple et malléable, comme une coque de téléphone ou un joint flexible ? Pour cela, il vous faut… Polyuréthane thermoplastique (TPU).

Le TPU est un élastomère thermoplastique, une catégorie de plastiques qui se comporte comme du caoutchouc. Il est incroyablement durable, résistant à l'abrasion et flexible.

Les défis et les avantages de l'impression TPU

L'impression en TPU est une expérience unique. Imaginez essayer de faire passer une nouille mouillée dans un petit tube : voilà le défi.

• Nécessite une extrudeuse à entraînement direct : Du fait de sa grande flexibilité, le filament se plie et se déforme s'il y a le moindre espace entre la roue dentée de l'extrudeuse et la buse. Les imprimantes à entraînement Bowden (où l'extrudeuse est fixée au châssis et pousse le filament à travers un long tube) rencontrent de grandes difficultés avec le TPU. Pour une impression sans problème, il est fortement recommandé d'opter pour un système à entraînement direct, où l'extrudeuse est placée directement sur la buse.
• Vitesses d'impression lentes : Vous devez imprimer le TPU très, très lentement (souvent 20-30 mm/s) pour lui laisser le temps de s'extruder sans se plier ni se bloquer.
• L'humidité est l'ennemi : Tout comme le PETG et le nylon, le TPU est extrêmement hygroscopique et doit être maintenu parfaitement sec pour obtenir de bons résultats.

Ce processus minutieux aboutit à une pièce aux propriétés exceptionnelles. Le TPU offre une adhérence intercouche fantastique, créant des pièces quasi indestructibles. On pourrait leur rouler dessus en voiture, elles reprendraient leur forme initiale sans problème.

Dans quels domaines le TPU excelle-t-il ?

• Étuis de protection : Étuis de téléphone, pare-chocs pour GoPro et pieds de protection pour appareils électroniques.
• Joints et joints : Joints de forme personnalisée pour boîtiers étanches à l'air ou à l'eau.
• Amortisseurs de vibrations : Supports ou pieds souples pour moteurs d'imprimantes et autres machines afin de réduire le bruit.
• Appareils portables : Bracelets de montre flexibles ou semelles de chaussures sur mesure.

La flexibilité du TPU est mesurée sur la Échelle de dureté ShoreUn filament très souple comme le 85A est comparable à un élastique, tandis qu'un filament semi-souple comme le 95A est plus rigide, un peu comme la semelle d'une chaussure de course. La plupart des amateurs commencent avec le 95A, car il est plus facile à imprimer.

La question ultime : une pièce imprimée en 3D peut-elle être considérée comme « apte au contact alimentaire » ?

C'est l'une des questions les plus fréquentes et les plus importantes dans le domaine de l'impression 3D. Vous venez d'imprimer un emporte-pièce original ou une tasse personnalisée. Pouvez-vous vraiment l'utiliser ?

La réponse courte est Non, vous ne devez pas considérer une pièce brute imprimée en 3D à partir d'une imprimante FDM de loisir comme étant apte au contact alimentaire.

La réponse longue est plus nuancée et explique les multiples raisons.

Y a-t-il des exceptions ?

Est-il donc impossible de fabriquer une pièce apte au contact alimentaire ? Ce n’est pas impossible, mais cela nécessite un traitement ultérieur important.

1. Utilisez un filament de qualité alimentaire reconnue : Commencez par un PETG naturel et incolore provenant d'un fabricant réputé qui certifie que la résine brute est de qualité alimentaire.
2. Utiliser un Acier Inoxydable Ajutage: Cela élimine le risque de contamination au plomb provenant de la buse.
3. Enduire la pièce : La seule méthode fiable pour rendre une impression FDM apte au contact alimentaire consiste à sceller sa surface, en éliminant les lignes de couches. Cette opération doit être réalisée avec un revêtement certifié apte au contact alimentaire, tel qu'une résine époxy bi-composante. La pièce doit être entièrement et parfaitement recouverte, sans aucun trou ni interstice.

Pour les objets à usage unique et non essentiels, comme un emporte-pièce qui ne servira qu'à pétrir la pâte et sera ensuite lavé à la main, le risque est très faible. En revanche, pour tout objet destiné à contenir des liquides ou à être utilisé de façon répétée, notamment avec des aliments humides, le risque de prolifération bactérienne est trop élevé sans un revêtement alimentaire adapté. Ne jamais boire de liquides chauds dans une tasse imprimée en 3D non traitée.car la chaleur peut accélérer la lixiviation des substances chimiques contenues dans le plastique.

Le choix d'un filament pour impression 3D est une question de compromis. Il n'existe pas de filament « idéal », seulement le filament « idéal » pour une application spécifique. En comprenant les forces et les faiblesses propres à chaque matériau – du PLA, facile à imprimer mais fragile, à l'ABS, résistant mais délicat, et à son successeur ASA, imperméable – vous pouvez exploiter pleinement le potentiel de votre imprimante 3D et choisir le matériau parfait pour donner vie à vos idées.

Lectures et ressources supplémentaires

• All3DP – Les meilleurs types de filaments pour imprimantes 3D : Un guide complet et constamment mis à jour de tous les principaux types de filaments, même les plus exotiques, disponibles sur le marché.
• PrusaPrinters – Guide des matériaux : Une excellente série d'articles, publiée par l'un des principaux fabricants d'imprimantes, détaillant les propriétés et les meilleures pratiques d'impression pour chaque matériau courant.
• MatterHackers – « Comment réussir avec le PETG » : Un article approfondi sur les spécificités de la maîtrise du PETG et l'obtention d'impressions parfaites.
• FDA – « Programme de notification des substances en contact avec les aliments » : La principale source pour comprendre la réglementation et les exigences relatives à la sécurité alimentaire d'un matériau aux États-Unis.

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