金剛石是什么?

匿名用戶 | 2017-05-23 08:28

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  • 三維結構金剛石[1]俗稱“金剛鉆”.也就是我們常說的鉆石,它是一種由純碳組成的礦物.金剛石是自然界中最堅硬的物質,因此也就具有了許多重要的工業用途,如精細研磨材料、高硬切割工具、各類鉆頭、拉絲模.金剛石還被作為很多精密儀器的部件.金剛石有各種顏色,從無色到黑色都有.它們可以是透明的,也可以是半透明或不透明.多數金剛石大多帶些黃色.金剛石的折射率非常高,色散性能也很強,這就是金剛石為什么會反射出五彩繽紛閃光的原因.金剛石在X射線照射下會發出藍綠色熒光.金剛石僅產出于金伯利巖筒中.金伯利巖是 金剛石它們的原生地巖石,其他地方的金剛石都是被河流、冰川等搬運過去的.金剛石一般為粒狀.如果將金剛石加熱到1000℃時, 它會緩慢地變成石墨.1977年山東省臨沭縣岌山鄉常林的一名村民在地里發現了中國最大的金剛石（約雞蛋黃大小,右圖）.世界上最大的工業用金剛石和寶石級金剛石均產于南非,都超過3100克拉（1克拉=200毫克）其中寶石級金剛石的尺寸為10×6.5×5厘米,名叫“庫利南”.上個世紀50年代,美國以石墨為原料,在高溫高壓下成功制造出人造金剛石[2].現在人造金剛石已經廣泛用于生產和生活中,只是造出大顆粒的金剛石還很困難.
    　　 金剛石金剛石化學式為c,晶體形態多呈八面體、菱形十二面體、四面體及它們的聚形,沒有雜質時,無色透明,與氧反應時,也會生成二氧化碳,與石墨同屬于碳的單質.金剛石晶體的鍵角為109°28′,是一種具有超硬、耐磨、熱敏、傳熱導、半導體及透遠等優異的物理性能,素有“硬度之王”和寶石之王的美稱,金剛石的結晶體的角度是54度44分8秒.習慣上人們常將加工過的稱為鉆石,而未加工過的稱為金剛石.在我國,金剛石之名最早見于佛家經書中.鉆石是自然界中最硬物質,最佳顏色為無色,但也有特殊色,如藍色、紫色、金黃色等.這些顏色的鉆石稀有,是鉆石中的珍品.印度是歷史上最著名的金剛石出產國,現在世界上許多著名的鉆石如“光明之山”,“攝政王”,“奧爾洛夫”均出自印度.金剛石的產量十分稀少,通常成品鉆是采礦量的十億分之一,因而價格十分昂貴.經過琢磨后的鉆石一般有圓形、長方形、方形、橢圓形、心形、梨形、欖尖形等.世界上最重的鉆石是1905年產于南非的“庫里南”,重3106.3克拉,已被分磨成9粒小鉆,其中一粒被稱為“非洲之星”的庫里南1號的鉆石重量仍占世界名鉆首位.
    　　晶體結構：晶胞為面心立方結構,每個晶胞含有2組8個C原子.
    　　 金剛石金剛石常呈黃、褐、藍、綠和粉紅等色,但以無色的為特佳.世界上重量超過620克拉(合124克)的特大寶石級金剛石共發現10粒,其中最大的名庫里南(Cullinan),重3106克拉(合621.35克),大小5×6.5×10厘米,1905年發現于南非的普雷米爾巖管.中國常林鉆石,重158.786克拉,1977年發現于山東臨沭縣,列為世界名鉆.世界金剛石主要產地有澳大利亞、扎伊爾、博茨瓦納、前蘇聯、南非、巴西、納米比亞、加納、中非、塞拉利昂和中國等.
    　　在摩氏硬度計中它是第十類.
    　　附：我國產出的巨粒和大粒金剛石：
    　　1971年以來的二十年中,在我國陸續發現了幾顆50克拉以上和100克拉以上的金剛石,按發現時間的先后排列如下：
    　　[1]1971年9月25日,在江蘇省宿遷公路旁發現一顆重52．71克拉的金剛石.
    　　[2]1977年12月21日, 在山東省臨沭縣常林大隊,女社員魏振芳發現1顆重158.786克拉的優質巨鉆,全透明,色淡黃,可稱金剛石的“中國之最”.被命名為“常林鉆石”
    　　[3]1981年8月15日,在山東郯城陳埠發現一顆124．27克拉的巨粒金剛石.被命名為“陳埠一號”.
    　　[4]1982年9月,在山東郯城陳埠發現一顆96．94克拉的金剛石.
    　　[5]1983年5月,在山東郯城陳埠發現一顆92．86克拉的金剛石.
    　　[6]1983年11月14日,在山東蒙陰發現一顆119．01克拉的巨粒金剛石,被命名為“蒙山一號”.
    　　 金剛石據1987年資料,中國主要金剛石成礦區有：①遼東—吉南成礦區,有中生代和中古生代兩期金伯利巖.②魯西、蘇北、皖北成礦區,下古生代可能有多期金伯利巖.③晉、豫、冀成礦區,已在太行山、嵩山、五臺山等地發現金伯利巖.④湘、黔、鄂、川成礦區,已在湖南沅水流域發現了4個具工業價值的金剛石砂礦.
    　　湖南金剛石,產于湖南省常德丁家港、桃源、黔陽等地.湖南金剛石以砂礦為主,主要分布在沅水流域,分布零散,品位低,但質量好,寶石級金剛石約占40％.相傳在明朝年間,湖南沅江流域就有零星的金剛石發現,大規模的尋礦則始于二十世紀五十年代.沅江整個水域均有金剛石分布,但有開采價值的僅常德丁家港、桃源縣車溪沖、溆浦縣(黔陽)新莊垅、沅陵縣窯頭等4處.
    　　湖南金剛石的顏色深淺不一,內外顏色差異明顯,呈帶狀、斑狀分布.其褐色系列金剛石,晶體呈黃褐色,內部潔凈,表面有大量的褐色斑點,其褐斑的顏色有黃色、黃褐色、褐色、黑色等,主要分布在金剛石的溶蝕面上,褐色主要由自然界放射性粒子的輻照造成.金剛石總體顆粒小,但質地較好,以單晶為主,約占總產量的98%；晶體比較完整,以八面體、十二面體、六八面體為多；絕大多數晶體淺色透明或呈黃、褐色等；粒重多小于28mg,一般為10.9～15mg；22%晶體中含包裹體；60%的晶體表面有裂紋,表面溶蝕不重.
    　　歷史
    　　直到19世紀中葉,人們還把金剛石視為一種神奇的石頭.在已知的全部大約4200種礦物中,金剛石為什么會最堅硬?金剛石是在何地、如何產生出來的?所有這些,當時的人們還都全然不知.
    　　人類同金剛石打交道有悠久的歷史.早在公元1世紀,當時羅馬的文獻中就有了關于金剛石的記載.那時,羅馬人還沒有把金剛石當作裝飾用的寶石,只是利用它們無比的硬度,當作雕琢工具使用.
    　　后來,隨著技術的進步,金剛石才被當作寶石用于飾品,而且價格越來越昂貴.到了15世紀,在歐洲的一些城市,如巴黎、倫敦和安特衛普(比利時北部城市)等,已經能夠看到一些匠人利用金剛石的粉末來研磨大塊金剛石,對金剛石進行加工.
    　　金剛石作為寶石越來越昂貴,然而,對金剛石的科學研究卻相對比較遲緩.一個重要原因就是,長期以來始終未能發現儲藏有金剛石的“礦山”,已經發現的金剛石全都是在印度和巴西等地的河沙及碎石中靠運氣采集到的,數量極少,十分稀罕.特別是高品質的金剛石,極其昂貴,只有王公貴族才享用得起.對如此昂貴的金剛石進行研究,在那樣一種情況下,幾乎是不可能的.
    　　進入19世紀,情況才有了變化.1866年,住在南非一家農場的一位叫做伊拉茲馬斯·雅可比的少年在奧蘭治河灘上玩耍,無意中撿到一塊重達21.25克拉(4.25克.克拉,寶石的重量單位,1克拉＝0.2克)的金剛石原石.那粒金剛石立即被英國的殖民總督送到巴黎的萬國博覽會(1867～1868)上展覽,并取名為“尤瑞卡”(希臘語,意思是“我找到了”).
    　　聽到在南非發現金剛石的消息,一時間有成千上萬的探礦者趕到奧蘭治河,形成了一股尋找金剛石的狂潮.其中有一對姓伯納特的兄弟,不久就非常幸運地在金伯利附近發現了一座金剛石礦.
    　　發現金剛石礦意義十分重大,通過研究礦山的地質結構,便有可能知道在哪些地點有可能形成金剛石.
    　　產地
    　　如前面所介紹的,伯納特兄弟于1870年發現了金伯利金剛石礦.正是這一發現,使人們知道了在哪種巖石中有可能含有金剛石.
    　　原來,那是一種在遠古時代的巖漿冷卻以后所形成的火山巖.接著,研究者又發現,在這種火山巖中除了金剛石,還含有被稱為石榴石和橄欖石的兩種礦物.因此,在那些出產石榴石和橄欖石的地點,找到金剛石礦的可能性就比較大.于是,石榴石和橄欖石就成為尋找金剛石的“指示礦物”.
    　　根據指示礦物來尋找金剛石礦的方法并不是在哪一天突然發現的.上世紀70年代,美國史密森研究所的地球化學家約翰·賈尼在仔細研究了石榴石和金剛石之間的關系后發表了他的研究結果.但是,在那之前,即上世紀50年代,德比爾斯公司的地質人員早就在根據指示礦物在世界各地尋找金剛石礦了.
    　　目前在世界各地都發現了金剛石礦.其中,澳大利亞、剛果、俄羅斯、博茨瓦納和南非是著名的五大金剛石產地.
    　　美國馬薩諸塞大學的地球物理學家史蒂文·哈格蒂博士在1999年研究了世界各地含有金剛石的熔巖的年代,結果發現,這些含有金剛石的熔巖至少是在過去7個不同的時期在各地噴出的巖漿所形成的,其中最古老的熔巖則是在大約10億年前形成的.在這7個巖漿噴發時期中,以在非洲各地和巴西等地區于1.2億年前至8000萬年前噴出的巖漿中所含有的金剛石為最多.那時正值恐龍時代極盛期的中生代白堊紀.含有金剛石的熔巖,最晚的,是在2200萬年以前噴出的巖漿形成的.至于在那以后形成的熔巖中是否含有金剛石,則還無法肯定.
    　　金剛石的開采
    　　原生金剛石是在地下深外處(130--180Km)高溫(900--1300℃)高壓(45--60)&215;108Pa下結晶而成的,它們儲存在金伯利巖或榴輝巖中,其形成年代相當久遠.南非金伯利礦,橄欖巖型鉆石約形成于距今33億年前,這個年齡幾乎與地球同歲；而奧大利亞阿蓋爾礦、博茨瓦納奧拉伯礦,榴輝巖型的鉆石雖說年輕,也分別已有15.8億年和9.9億年了.藏于如此大的地下深處達億萬年之久的鉆石晶體要重見天日,得有助于火山噴發,熔巖流將含有鉆石的巖漿帶入至地球近地表處,或長途遷徒淀于河流沙土之中.前者形成的是原生管狀礦,情侶戒指,后者形成的則為沖積礦.這些礦體歷經艱辛開采后,還需經過多道處理遴選,才可從中獲怪毛坯金剛石.毛坯金剛石中僅有20%左右可作首飾用途的鉆坯,而大部分只能用于切割、研磨及拋光等工業用途上.有人曾粗略地估算過,要得到1ct重的鉆石,起碼要開采處理250噸礦石,采獲率是相當低的；如果想從成品鉆中挑選出美鉆,那兩者的比率更是十分懸殊的了.
    　　金剛石的性質
    　　把任何兩種不同的礦物互相刻劃,兩者中必定會有一種受到損傷.有一種礦物,能夠劃傷其他一切礦物,卻沒有一種礦物能夠劃傷它,這就是金剛石.
    　　金剛石為什么會有如此大的硬度呢?
    　　直到18世紀后半葉,科學家才搞清楚了構成金剛石的“材料”.如前所述,早在公元1世紀的文獻中就有了關于金剛石的記載,然而,在其后的1600多年中,人們始終不知道金剛石的成分是什么.
    　　直到18世紀的70至90年代,才有法國化學家拉瓦錫(1743～1794)等人進行的在氧氣中燃燒金剛石的實驗,結果發現得到的是二氧化碳氣體,即一種由氧和碳結合在一起的物質.這里的碳就來源于金剛石.終于,這些實驗證明了組成金剛石的材料是碳.
    　　知道了金剛石的成分是碳,仍然不能解釋金剛石為什么有那樣大的硬度.例如,制造鉛筆芯的材料是石墨,成分也是碳,然而石墨卻是一種比人的指甲還要軟的礦物.金剛石和石墨這兩種礦物為什么會如此不同?
    　　這個問題,是在1913年才由英國的物理學家威廉·布拉格和他的兒子做出回答.布拉格父子用X射線觀察金剛石,研究金剛石晶體內原子的排列方式.他們發現,在金剛石晶體內部,每一個碳原子都與周圍的4個碳原子緊密結合,形成一種致密的三維結構.這是一種在其他礦物中都未曾見到過的特殊結構.而且,這種致密的結構,使得金剛石的密度為每立方厘米約3.5克,大約是石墨密度的1.5倍.正是這種致密的結構,使得金剛石具有最大的硬度.換句話說,金剛石是碳原子被擠壓而形成的一種礦物.
    　　金剛石的光學性質
    　　(1) 光學鑒定之亮度（Brilliance）金剛石因為具有極高的反射率,其反射臨界角較小,全反射的范圍寬,光容易發生全反射,反射光量大,從而產生很高的亮度.
    　　(2) 閃爍（Scintillation）金剛石的閃爍就是閃光,即當金剛石或者光源 、 觀察者相對移動時其表面對于白光的反射和閃光.無色透明、結晶良好的八面體或者曲面體聚形鉆石,即使不加切磨也可展露良好的閃爍光.
    　　(3) 色散或出火（Dispersion or fire）金剛石多樣的晶面象三棱鏡一樣,能把通過折射 、反射和全反射進入晶體內部的白光分解成白光的組成顏色——紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等色光.
    　　(4) 光澤（Luster）剛石出類拔萃般堅硬的、平整光亮的晶面或解理面對于白光的反射作用特別強烈,而這種非常特征的反光作用就叫作金剛光澤.
    　　金剛石的原材料
    　　金剛石的原材料是遠古時代的浮游生物!?
    　　碳是一種常見的元素.動植物的體內,甚至空氣中,都含有大量的碳.我們的身體也不例外,其中也有大量的碳原子.人體內含有大約18%的碳.
    　　然而,碳雖然是地面上常見的元素,在地球內部,數量卻十分稀少.通過對太陽光譜和墜落到地球上的隕石所進行的分析,據推測,組成地球的化學元素,最多的是氧,接下來依次是硅、鋁和鐵.這4種元素占到了地球總質量的87%；若再加上鈣、鈉和鉀3種元素,則總共占到了96%.剩下的4%,才是包括碳在內的其他所有的元素.
    　　此外,組成地球的元素,質量越大的元素越傾向于聚集在地球的中心.碳是比較輕的元素,集中在地表附近,因而在地球深處基本上不會有碳.日本東京大學物性研究所專門研究地球深部結構的八木健彥教授說：“地球自46億年前誕生以來,內部存在的碳都是極其稀少的,因此,地球內部不會有很多形成金剛石的原材料.”
    　　另一方面,科學家通過同位素分析還知道,在構成金剛石的材料中,至少有一部分是屬于有機物遺留下來的碳.這意味著,在幾億到幾十億年前沉積到海底的浮游生物(動物和植物)的遺骸,隨著構造板塊的運動,它們從沉積層被帶到地球的內部,那里就有可能形成金剛石.
    　　八木教授說：“總之,碳在地球內部屬于微量元素,數量如此少,金剛石極其稀少也就不足為奇了.” [編輯本段]鑒別　　
    　　 在社會對珠寶鉆石需求增加的情況下,人造鉆石和其它冒充鉆石不斷充擴市場,甚至有些珠寶經營者也分不清楚.下面介紹幾種簡單鑒別鉆石真偽的方法.
    　　1、鉆石的單折光性
    　　鉆石的單折光性,是由于鉆石的本質特性決定的.而其它天然寶石或人造寶石大都是雙折光性的.冒充的鉆石在10倍放大鏡觀察下,從正面稍斜的角度看,很容易看出棱角線出現重疊影像,并同時呈現出兩個底光.雙折射率差別小的如鋯石等,也可看出底光重疊的影像.
    　　2、鉆石的吸附性
    　　鉆石對油脂及污垢有一定的親和力,即油污很容易被鉆石吸附.因此,用手指撫摸鉆石會感到膠粘性,手指似乎有粘糊的感覺.這是任何寶石所沒有的.這種方法需要加以訓練方能掌握其中微妙的區別.
    　　3、一線直落的特征
    　　鉆石表面拋光很光滑.用一支鋼筆蘸上墨水在鉆石上劃過,若是真鉆石,表面留下的是一條光滑連續的線條,特征是一線直落.仿冒品留下的是一個個小圓點組成的線條.用此法觀察應借助放大鏡.
    　　4、特有的金剛光澤
    　　大致在100度的白熾燈光下,切磨很好的鉆石與仿冒品相互比較,很容易看出哪個具有金剛光澤.此方法不宜在過暗或過強的燈光下是進行.
    　　5、根據金剛石的比重（密度）檢測
    　　金剛石的密度為每立方厘米約3.5克,而其他的“疑是金剛石”的密度一般在每立方厘米約3.25克,用二碘甲烷液（其密度在3.35克）浸泡“疑是金剛石”,漂浮的為它物,沉沒的就是金剛石了. [編輯本段]金剛石和石墨區別　　
    　　石墨和金剛石都屬于碳單質,他們的化學性質完全相同,但金剛石和石墨不是同種物質,它們是由相同元素構成的同素異型體. 所不同的是物理結構特征.
    　　二者的化學式都是c
    　　石墨原子間構成正六邊形是平面結構,呈片狀.
    　　金剛石原子間是立體的正四面體結構,呈金字塔形結構. [編輯本段]高硬度人造金剛石　　美國通用電器公司的研究和開發中心合成了單位體積內原子密度超過現有任何固體物抽的人造金剛石,其硬度超過了天然金剛石,堪稱世界上最硬的材料.與天然金剛石含有百分之九十九的碳13同位素.據科學家觀察,隨著碳13同位素密集程度的增加,原子間的距離會略微縮小,促使人造剛石的硬度超過原子排列略顯松散的天然金剛石.在合成人造金剛石的過程中,科學家們首先通過化學蒸發過程將富含碳13同位素的甲烷氣體中的碳元素沉淀成金剛石小碎塊,然后再使用非常高的壓力把這些小碎塊分解,并再結晶成重量最高達3克拉的塊狀金剛石.
    　　 人造金剛石
    　　 人造金剛石微粉 [編輯本段]其他　　用途1：當人服食下金剛石粉末后,金剛石粉末會粘在胃壁上,在長期的摩擦中,會讓人得胃潰瘍,不及時治療會死于胃出血,是種難以讓人提防的慢性毒劑.在中世紀的歐洲曾廣泛流行于王公貴族之間.
    　　用途2：地質鉆頭和石油鉆頭金剛石 拉絲模用金剛石 磨料用金剛石 修整器用金剛石
    　　玻璃刀用金剛石 硬度計壓頭用金剛石 工藝品用金剛石
    　　用途3：涂在 音響紙盆上 音箱音質 會大為改善. [編輯本段]金剛石的硬度　　摩氏硬度10,新摩氏硬度15,顯微硬度10000kg/mm2,顯微硬度比石英高1000倍,比剛玉高150倍.金剛石硬度具有方向性,八面體晶面硬度大于菱形十二面體晶面硬度,菱形十二面體晶面硬度大于六面體晶面硬度.
    　　依照摩氏硬度標準(Mohs hardness scale)共分10級,鉆石(金剛石)為最高級第10級；如小刀其硬度約為5.5、銅幣約為3.5至4、指甲約為2至3、玻璃硬度為6.
    　　等級1 滑石
    　　等級2 石膏
    　　等級3 方解石
    　　等級4 螢石
    　　等級5 磷灰石
    　　等級6 正長石
    　　等級7 石英
    　　等級8 黃玉
    　　等級9 剛玉
    　　等級10 鉆石
    　　 金剛石的礦產資源
    　　
    　　金剛石
    　　人類對金剛石的認識和開發具有悠久的歷史.早在公元前3世紀古印度就發現了金剛石.自公元紀年起至今,鉆石一直是國家與王宮貴族、達官顯貴的財富、權勢、地位的象征.
    　　世界金剛石礦產資源不豐富,1996年世界探明金剛石儲量基礎僅19億ct,遠不能滿足寶石與工業消費的需要.20世紀60年代以來,人工合成金剛石技術興起,至90年代日臻完善,人造金剛石幾乎已完全取代工業用天然金剛石,其用量占世界工業用金剛石消費量的90%以上（在中國已達99%以上）.金剛石主要生產國為澳大利亞、俄羅斯、南非、博茨瓦納和扎伊爾等.世界鉆石的經銷主要由迪比爾斯中央銷售組織控制.
    　　中國發現金剛石約在200～300年前,在明清朝之際（約17世紀）,湖南省農民在河砂中淘到過金剛石.金剛石的地質勘查工作始于20世紀50年代.迄今,在中國發現的重量大于90 ct的著名金剛石有6顆,如重約158 ct的“常林鉆石”等.
    　　中國金剛石礦產資源比較貧乏,通過近50年的地質工作,僅在遼寧、山東、湖南和江蘇4省探明了儲量.截至1996年底,中國保有金剛石儲量2 089.78萬ct,在世界上不占重要地位.在質量上,中國遼寧省所產金剛石質地優良,寶石級金剛石產量約占總產量的70%.20世紀90年代以來,中國年產金剛石約10～15萬ct,遠不能滿足本國消費的需要.國家所需工業用金剛石99%以上依賴國產人造金剛石,1997年中國人造金剛石產量達4.4億ct,天然工業用金剛石所占消費比重極為有限.
    　　金剛石礦石有巖漿巖和砂礦兩類.已知含金剛石的巖漿巖有金伯利巖、鉀鎂煌斑巖和橄欖巖3種,其中金伯利巖型和鉀鎂煌斑巖型具有工業意義. [編輯本段]作家金剛石　　金剛石,（真實姓名）筆名恐先生,四川成都人,1969生于馬邊茶葉世家,大學中文碩士,長篇小說家,導演,工筆畫家,茶道大師,茶藝研究員.
    　　1982年（12歲）正式登陸中國文壇,時為中國十佳少年作家,1988年從事茶道文化研究,1991年開始受父命專門從事中國綠茶的傳播.1996年從事茶道表演藝術的開發和推廣,同年秋正式接手原峨眉茶道的重組工作,1998年在成都市各文化機構創建四川長嘴壺茶藝表演藝術資源平臺,并組建四川省峨眉派茶藝表演隊.2001年出版西部大長篇《奔生》,獲郭沫若文學獎,2002年創辦四川省峨眉派茶藝學校,2003年著力打造我國著名的“龍鳳茶藝師”金剛小石、金剛玉石,使他們最終獲得四川省旅游形象特別大使,共青團中央全國十佳陽光少年,聯合國友好和諧使者,成都市琴臺路形象大使,成都十大活力寶貝,成都市人民政府特殊人才等榮譽稱號.
    　　2004年9月30日成功導演了中國最具規模的大型茶文化國慶晚會《茶香中國》,并將這臺晚會成功搬上了中國四大劇院之一的“錦城藝術宮”上演.這是中國有史以來的第一次也是最具規模的一臺整場茶藝晚會,被評為 “最佳創意獎”.門下弟子有學文學的,有學茶道的,有學國學的,有學表演藝術的,十年訓誡學員達2700多名,有來自日本、俄羅斯等世界8個國家和地區的學員.
    　　金剛石擁有十六個國字號榮譽頭銜,獎杯證書上千件,從全國十佳少年作家到現在的四川省峨眉派茶藝學校校長,歷時25年.著有長篇小說《奔生》、《夢灑晴天》、《百發》、《超度靈魂》、《亂》、《渾》、《私奔》、《愛人》、《回家》、《老五進城》、《大話赤壁大戰之現代版》等,以及11篇茶藝學術論文.參與編著的作品有《世紀華人風云實錄??第二編人物類》、《現行法律漏洞的不當利用與防范全書??知識產權卷》、《中國國寶大全??石器卷》和《中國歷史漂泊巨人??元、明、清、當代卷》.
    匿名用戶 | 2017-05-23 08:28

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