ओवरहेड और गैन्ट्री क्रेनों के लिए मुख्य गर्डर: संपूर्ण स्टील गाइड

क्रेन की प्राथमिक भार वहन करने वाली संरचना के रूप में मुख्य गर्डर अक्सर इसके वजन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा होता है। ऊपरी भारोत्तोलन यंत्र मुख्य गर्डर क्रेन के कुल भार का 401 टन से 601 टन तक होता है, जबकि गैन्ट्री क्रेन के मुख्य गर्डर का भार 301 टन से अधिक होता है। मुख्य गर्डर की स्टील सामग्री सीधे तौर पर क्रेन की समग्र भार वहन क्षमता, परिचालन सुरक्षा और कुल लागत को निर्धारित करती है। चीन भारी मशीनरी उद्योग संघ के आंकड़ों से पता चलता है कि 651 टन से अधिक की संरचनात्मक विफलताएं मुख्य गर्डर की स्टील सामग्री और परिचालन स्थितियों के बेमेल होने के कारण होती हैं। उपकरण संबंधी जोखिमों को कम करने और संपूर्ण चयन प्रक्रिया को अनुकूलित करने में आपकी सहायता के लिए, हमने ओवरहेड और गैन्ट्री क्रेनों की मुख्य स्टील सामग्रियों के लिए एक पैरामीटर तुलना तालिका तैयार की है। निम्नलिखित लेख मुख्य गर्डर के लिए उपयुक्त विभिन्न स्टील सामग्रियों की प्रमुख विशेषताओं का विश्लेषण करेगा।

कम कार्बन वाला इस्पात: हल्के और छोटे ओवरहेड और गैन्ट्री क्रेनों के लिए सर्वोत्तम विकल्प

उत्कृष्ट प्लास्टिसिटी, वेल्डेबिलिटी और लागत लाभों के साथ, कम कार्बन स्टील (उदाहरण के लिए Q235B / S235JR / A283) हल्के भार, कम कार्य-वर्ग अनुप्रयोगों में ओवरहेड और गैन्ट्री क्रेन के मुख्य गर्डर्स के लिए मुख्यधारा की लागत प्रभावी सामग्री है, जो हल्के छोटे क्रेनों (≤20t) के लिए सामग्री बाजार का लगभग 22% हिस्सा हासिल करती है।

Q235B (EN S235JR/ASTM A283)

Q235B, जो लिफ्टिंग उपकरणों में उपयोग होने वाला सबसे आम प्रकार का कम कार्बन स्टील है, विशेष रूप से हल्के और कम भार वाले क्रेनों में प्रचलित है, जैसे कि 5-टन क्रेन। डबल-गर्डर ओवरहेड क्रेन गोदामों में प्रयुक्त और 3-टन सिंगल-गर्डर ओवरहेड और गैंट्री क्रेन्स कार्यशालाओं में। इसकी मुख्य रासायनिक संरचना और यांत्रिक गुणधर्म नीचे दी गई तालिका में दर्शाए गए हैं:

उपरोक्त प्रदर्शन संकेतकों के आधार पर, हम Q235B के मुख्य लाभों का और अधिक स्पष्ट रूप से विश्लेषण कर सकते हैं:

• उच्च निम्न-कार्बन सामग्री, उत्कृष्ट वेल्डिंग प्रदर्शन: ओवरहेड और गैन्ट्री क्रेनों के मुख्य गर्डर की वेल्ड संरचना सघन और जटिल होती है। Q235B में कार्बन की कम मात्रा होने के कारण पारंपरिक वेल्डिंग प्रक्रियाओं से भी उच्च गुणवत्ता वाली वेल्डिंग संभव हो पाती है, जिससे वेल्डिंग दोषों की संभावना कम हो जाती है और उत्पादन में स्थिरता सुनिश्चित होती है।
• मध्यम कठोरता, सामान्य झटकों को सहन कर सकता है: 20℃ के कमरे के तापमान पर कम से कम 27 जूल की प्रभाव ऊर्जा के साथ, यह सामग्री अच्छी मजबूती प्रदान करती है। यह ओवरहेड और गैन्ट्री क्रेन संचालन में झटके और कंपन को अवशोषित करती है, अचानक भार परिवर्तन से होने वाले भंगुर विखंडन का प्रतिरोध करती है, और अधिक सुरक्षित और विश्वसनीय संरचनात्मक प्रदर्शन प्रदान करती है।
• कम लागत, उत्कृष्ट लागत-प्रभावशीलता: Q235B की उत्पादन लागत अपेक्षाकृत कम है। इसके अलावा, इसका व्यापक प्रदर्शन अधिकांश ओवरहेड और गैन्ट्री क्रेन स्टील संरचनाओं की अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा करता है, जिससे सुरक्षा और विश्वसनीयता सुनिश्चित करते हुए विनिर्माण लागत में प्रभावी रूप से कमी आती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च लागत-प्रभावशीलता प्राप्त होती है।

हालांकि, सामग्री की मजबूती और प्रदर्शन विशेषताओं में कुछ सीमाओं के कारण, Q235B में भी कुछ सीमाएँ हैं; इसलिए:

• कम उपज क्षमता: Q235B की यील्ड स्ट्रेंथ केवल 235MPa है। भारी भार की स्थितियों में, मजबूती संबंधी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए मोटी स्टील प्लेटों की आवश्यकता होती है, जिससे संरचनात्मक भार काफी बढ़ जाता है, जो भारी-भरकम और उच्च-आवृत्ति वाले उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं है।
• कम संक्षारण प्रतिरोध: चूंकि क्रेन की इस्पात संरचनाएं लंबे समय तक मौसम के संपर्क में रहती हैं, इसलिए Q235B में जंग लगने की संभावना होती है, जिसके लिए जंगरोधी कोटिंग की आवश्यकता होती है और यह अत्यधिक संक्षारक वातावरण के लिए अनुपयुक्त हो जाता है।
• कम तापमान वाले वातावरण के लिए अनुपयुक्त: Q235B केवल कमरे के तापमान पर ही प्रभाव प्रतिरोधकता की गारंटी देता है। कम तापमान पर इसमें भंगुरता के कारण फ्रैक्चर होने की संभावना रहती है। इसलिए, कम तापमान वाले वातावरण में इसका सीधा उपयोग भंगुरता के कारण फ्रैक्चर का खतरा पैदा करता है, जिसके लिए कम तापमान वाले स्टील या Q355D/E ग्रेड स्टील का उपयोग आवश्यक है।

Q235C/Q235D (EN S235J2/ASTM A1011)

Q235C और Q235D, Q235B के उन्नत निम्न-तापमान क्षमता वाले संस्करण हैं। इनमें अधिक स्थिर निम्न-तापमान कठोरता, कम अशुद्धियाँ और सर्दियों में भंगुरता की कम संभावना होती है, जिससे ये उन ओवरहेड और गैन्ट्री क्रेनों के लिए उपयुक्त हैं जिनमें सुरक्षा, प्रभाव प्रतिरोध और निम्न-तापमान स्थिरता के लिए उच्च आवश्यकताएँ होती हैं। 

Q235C को 0°C पर ≥ 27 जूल की प्रभाव ऊर्जा की आवश्यकता होती है, लेकिन -10°C से नीचे इसकी कठोरता काफी कम हो जाती है। Q235D को -20°C पर ≥ 27 जूल की प्रभाव ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो सर्दियों में लंबे समय तक बाहरी संचालन के दौरान कम तापमान पर भंगुर फ्रैक्चर को प्रभावी ढंग से रोक सकता है और उच्चतम स्तर की सुरक्षा प्रदान करता है, लेकिन इसकी उत्पादन लागत और कीमत अधिक होती है।

उच्च शक्ति वाला निम्न मिश्र धातु इस्पात: मध्यम और भारी भार वाले ओवरहेड और गैन्ट्री क्रेनों के लिए आदर्श

उच्च-शक्ति निम्न-मिश्र धातु इस्पात (जिसे एचएसएलए के नाम से भी जाना जाता है) कार्बन संरचनात्मक इस्पात में वी, नाइब और टीआई जैसे मिश्रधातु तत्वों की थोड़ी मात्रा मिलाकर बनाया जाता है। यह मजबूती और मशीनिंग में आसानी का संतुलित मिश्रण है और वर्तमान में क्रेन के मुख्य बीमों के लिए "मुख्य सामग्री" है। घरेलू क्रेन के मुख्य बीम और एंड बीम सामग्री बाजार में इसकी हिस्सेदारी 581 टन से अधिक है और 801 टन से अधिक सामान्य प्रयोजन वाली क्रेनों के लिए यह पहली पसंद है। यह अधिकांश मध्यम और भारी-भरकम कार्यों के लिए उपयुक्त है, जो उपयोग की आवश्यकताओं को पूरा करते हुए लागत को नियंत्रित करता है, जिससे यह खरीदारों के लिए एक "सुरक्षित विकल्प" बन जाता है।

Q355B (EN S355JR/ASTM A572 Gr.50)

Q355B, एक व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला कम मिश्रधातु वाला उच्च शक्ति वाला इस्पात है, जो उद्योग में एक "मुख्य सामग्री" है और A3-A5 कार्य वर्ग के मध्यम से हल्के टन भार वाले ओवरहेड और गैन्ट्री क्रेनों के लिए उपयुक्त है। इसके मुख्य घटक निम्नलिखित हैं:

ये मूलभूत मापदंड ही वे प्रमुख कारक हैं जो Q355B को क्रेनों के लिए मुख्य सामग्री बनने में सक्षम बनाते हैं, विशेष रूप से निम्नलिखित लाभों में प्रकट होते हैं:

• उच्च उपज शक्ति अनुपात, हल्का डिज़ाइन: जब स्टील प्लेट की मोटाई >16 मिमी होती है, तो Q355B की यील्ड स्ट्रेंथ Q235B की तुलना में लगभग 511 TP/1T अधिक होती है, जिसके परिणामस्वरूप समान भार वहन क्षमता के तहत 151 TP/1T से 251 TP/1T तक वजन कम हो जाता है। इससे क्रेन का स्वयं का भार और कारखाने पर पड़ने वाला भार दोनों कम हो जाते हैं।
• कम कार्बन समतुल्य, बेहतर वेल्डेबिलिटी: वेल्डिंग के दौरान कोल्ड क्रैकिंग का जोखिम कम होता है। जब Q355B की मोटाई ≤16 मिमी होती है, तो आमतौर पर प्रीहीटिंग की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे डायरेक्ट वेल्डिंग संभव हो पाती है। इससे उत्पादन चक्र छोटा हो जाता है और उत्पादन दक्षता में सुधार होता है।
• उत्कृष्ट निम्न-तापमान सहनशीलता: Q355B में कम तापमान के प्रति बेहतर अनुकूलन क्षमता है और यह -20℃ पर भी प्रभाव परीक्षण में सफल रहा है। यह ठंडे क्षेत्रों या उच्च कठोरता की आवश्यकता वाली संरचनाओं के लिए उपयुक्त है, और कम तापमान वाले वातावरण में भंगुरता से होने वाले फ्रैक्चर को प्रभावी ढंग से रोकता है।

हालांकि Q355B समग्र रूप से उत्कृष्ट प्रदर्शन प्रदान करता है, फिर भी इसकी कुछ उल्लेखनीय सीमाएँ हैं, विशेष रूप से कम तापमान और संक्षारक परिस्थितियों में, साथ ही मोटी प्लेटों की वेल्डिंग, लागत और प्रसंस्करण की कठिनाई के संदर्भ में। विशिष्ट कमियाँ निम्नलिखित हैं:

• सीमित निम्न-तापमान प्रदर्शन: Q355B केवल 20 ℃ पर ही निर्धारित प्रभाव कठोरता सुनिश्चित करता है। 0 ℃ से नीचे इसकी कठोरता तेजी से घट जाती है, जिससे कोल्ड स्टोरेज या अत्यधिक ठंडे बाहरी क्षेत्रों में उपयोग करने पर ठंड से भंगुर होने का खतरा बढ़ जाता है। इसलिए, इसका उपयोग अत्यधिक ठंडे वातावरण में नहीं किया जा सकता है।
• मोटी प्लेटों की वेल्डिंग में अत्यधिक कठिनाई: जब Q355B की मोटाई 25 मिमी से अधिक हो जाती है, तो इसका कार्बन समतुल्य काफी बढ़ जाता है, जिससे वेल्डिंग में दरारें पड़ने का खतरा बढ़ जाता है। वेल्डिंग के दौरान पहले से गर्म करना और तापमान पर कड़ा नियंत्रण रखना आवश्यक होता है, जिसके कारण प्रक्रिया और भी जटिल हो जाती है।
• Q235B से अधिक लागत: Q355B आमतौर पर Q235B से 10%–15% अधिक महंगा होता है। हल्के कार्यों या भार वहन न करने वाले घटकों के लिए, Q355B को अपनाने से प्रदर्शन में तो लाभ होगा लेकिन लागत में कोई लाभ नहीं होगा।

Q390B (EN S355J2/ASTM A572 Gr.60)

390 एमपीए से अधिक की यील्ड स्ट्रेंथ के साथ, Q390B बेहतर भार वहन क्षमता और संरचनात्मक सुरक्षा प्रदान करता है। समान भार स्थितियों में, यह Q355B की तुलना में स्टील की खपत को लगभग 151 टीपी1 टन कम कर देता है, जिससे उच्च शक्ति की आवश्यकता वाले ओवरहेड और गैन्ट्री क्रेनों में इसका व्यापक रूप से उपयोग होता है।

कम कार्बन सामग्री के कारण, Q390B शमन और तापन के लिए उपयुक्त नहीं है। फिर भी, इसमें उत्कृष्ट घिसाव प्रतिरोध और मध्यम संक्षारण प्रतिरोध है, जो वायुमंडलीय परिस्थितियों और कुछ रासायनिक माध्यमों से होने वाले क्षरण को सहन करने में सक्षम है।

Q420B (EN S420ML/ASTM A572 Gr.70)

Q420B एक अति-उच्च शक्ति वाला इस्पात है। चीन के इस्पात संरचना उद्योग की विकास स्थिति और इस्पात की मांग का विश्लेषणQ420B में 50% से अधिक उच्च-शक्ति वाले स्टील का योगदान है, और इसका उपयोग मुख्य रूप से निर्माण, पुलों या भारी उपकरणों के लिए स्टील संरचनाओं में किया जाता है, जैसे कि 50-300 टन गैन्ट्री क्रेन या बंदरगाह मशीनरी के मुख्य बीम।

हालांकि, Q420B स्टील प्लेटों की मोटाई बढ़ने पर, इसकी यील्ड स्ट्रेंथ धीरे-धीरे घटती जाती है। उदाहरण के लिए, जब मोटाई ≤16 मिमी होती है, तो यील्ड स्ट्रेंथ ≥420 एमपीए होती है, लेकिन जब मोटाई >50 मिमी होती है, तो यील्ड स्ट्रेंथ केवल ≥360 एमपीए रह जाती है। इसलिए, अति-मोटी प्लेटों के अनुप्रयोगों में, मजबूती की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए प्रक्रिया को अनुकूलित करना या उच्च श्रेणी के स्टील का चयन करना आवश्यक है, और इसके परिणामस्वरूप लागत भी बढ़ जाएगी।

विशेष इस्पात: अत्यधिक कठिन परिस्थितियों में उपयोग होने वाली ओवरहेड और गैन्ट्री क्रेनों के लिए उपयुक्त विकल्प

विशेष इस्पात, अत्यधिक कठिन कार्य परिस्थितियों में ओवरहेड और गैन्ट्री क्रेनों के मुख्य गर्डर के लिए एक अनुकूलित सामग्री है। यह निम्न-कार्बन इस्पात और उच्च-शक्ति निम्न-मिश्र धातु इस्पात से भिन्न है। सटीक मिश्र धातु अनुपात और प्रक्रिया अनुकूलन के माध्यम से, यह अत्यधिक ठंड, उच्च नमक स्प्रे, तीव्र संक्षारण, अति-भारी भार और उच्च आवृत्ति निरंतर संचालन जैसी स्थितियों में पारंपरिक इस्पात की प्रदर्शन संबंधी कमियों को दूर करता है, और कठोर वातावरण में उपकरण की सुरक्षा और दीर्घकालिक संचालन के लिए मुख्य आधार बनता है।

Q460NE (ENS460NL/ASTM A537 Cl.2)

Q460NE एक संक्षारण-प्रतिरोधी निम्न-मिश्र धातु इस्पात है जिसे विशेष रूप से कठोर कार्य परिस्थितियों के लिए डिज़ाइन किया गया है। ग्रेड में "N" मौसम प्रतिरोध को दर्शाता है, जबकि "E" -40°C के निम्न-तापमान प्रभाव रेटिंग को दर्शाता है। साधारण इस्पात की तुलना में, यह भारी-भरकम संरचनाओं की मजबूती संबंधी आवश्यकताओं को पूरा करता है और अत्यधिक ठंडे, उच्च आर्द्रता वाले और नमक के छिड़काव वाले वातावरण में लंबे समय तक स्थिर रूप से कार्य कर सकता है। इसके प्रमुख प्रदर्शन पैरामीटर निम्नलिखित हैं:

मौसम प्रतिरोध और कम तापमान पर बेहतर प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए, Q460NE फॉर्मूलेशन में विशिष्ट मिश्रधातु तत्व मिलाए जाते हैं। प्रत्येक तत्व की मात्रा और कार्य निम्नलिखित हैं:

संक्षेप में, कम कार्बन डिज़ाइन और क्रोमियम, निकेल और कॉपर जैसे मिश्रधातु तत्वों के सहक्रियात्मक प्रभाव के कारण, Q460NE उच्च आर्द्रता और उच्च लवणता वाले वातावरण की यांत्रिक और टिकाऊपन संबंधी आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है। -40℃ के अत्यधिक कम तापमान पर भी, Q460NE अच्छी प्रभाव कठोरता बनाए रखता है, जिससे कम तापमान के कारण होने वाले पदार्थ के भंगुर होने को प्रभावी ढंग से रोका जा सकता है। यह अत्यधिक ठंडे क्षेत्रों में इंजीनियरिंग निर्माण के लिए एक ठोस सुरक्षा कवच प्रदान करता है, जिससे उपकरण की विश्वसनीयता और परिचालन दक्षता में सुधार होता है।

Q355NH (EN S355J2W/ASTM A588)

Q355NH एक वायुमंडलीय संक्षारण-प्रतिरोधी इस्पात प्लेट है, जिसे वेदरिंग स्टील भी कहा जाता है। "N" और "H" संशोधक आमतौर पर मानकीकरण और बेहतर निम्न-तापमान कठोरता की आवश्यकताओं को दर्शाते हैं। मानकीकरण (चरण रूपांतरण तापमान से ऊपर रखने के बाद वायु शीतलन) से कण परिष्कृत हो जाते हैं, जिससे एक महीन फेराइट-पर्लाइट संरचना बनती है और मोटाई की दिशा में गुण अधिक एकरूप हो जाते हैं।

कम कार्बन वाले स्टील की तुलना में, Q355NH मौसम प्रतिरोधकता में 2-8 गुना सुधार प्राप्त करता है, मुख्य रूप से इसके फॉर्मूले में विशिष्ट मिश्रधातु तत्वों को जोड़ने के कारण।

यह देखा जा सकता है कि Q355NH साधारण संरचनात्मक इस्पात की मजबूती, कठोरता और वेल्डिंग क्षमता को बरकरार रखता है, साथ ही उच्च गुणवत्ता वाले इस्पात के लचीलेपन, संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापमान प्रतिरोध और थकान प्रतिरोध गुणों को भी धारण करता है। इसके अलावा, Q355NH की पेंट करने की क्षमता साधारण कार्बन इस्पात की तुलना में 1.5 से 10 गुना अधिक है। इसलिए, बार-बार पेंटिंग और रखरखाव की आवश्यकता समाप्त हो जाती है, जिससे बाहरी क्रेनों की कुल जीवन-चक्र लागत प्रभावी रूप से कम हो जाती है। इसकी जंग प्रतिरोधक क्षमता, संक्षारण प्रतिरोध जो घटकों के सेवा जीवन को बढ़ाता है, और कम सामग्री खपत इसे बाहरी और तटीय वातावरण जैसी जटिल कार्य परिस्थितियों में क्रेन संरचनात्मक घटकों के लिए पसंदीदा इस्पात बनाती है।

Q450NQR1 (EN S355K2W/ASTM A633 ग्रेड C/D))

Q450NQR1 एक उच्च-शक्ति वाला वेदरिंग स्टील है जो वजन कम करता है और इसमें उत्कृष्ट निम्न-तापमान प्रभाव कठोरता और वायुमंडलीय संक्षारण प्रतिरोध क्षमता होती है, जिससे यह विभिन्न चरम जलवायु परिस्थितियों में उपयोग के लिए उपयुक्त है। NQR वायुमंडलीय संक्षारण-प्रतिरोधी (वेदरिंग) स्टील को दर्शाता है, जो एक उच्च-शक्ति वाला निम्न-मिश्र धातु स्टील है जिसे विशेष रूप से बाहरी, तटीय और अन्य संक्षारक वातावरणों के लिए डिज़ाइन किया गया है; 1 ग्रेड श्रृंखला संख्या है, जो एक विशिष्ट मिश्र धातु अनुपात और प्रदर्शन स्तर को दर्शाती है।

जैसा कि ऊपर वर्णित बुनियादी गुणों से देखा जा सकता है, Q450NQR1 उच्च शक्ति, मौसम प्रतिरोध और कम तापमान पर कठोरता के तिहरे लाभ प्राप्त करता है, जो इसके मिश्रधातु तत्वों के सटीक अनुपात से उत्पन्न होता है।

कम कार्बन और बेहद कम सल्फर सामग्री के साथ-साथ क्रोमियम, निकेल और कॉपर मिश्रधातु तत्वों के सहक्रियात्मक प्रभाव के कारण, Q450NQR1 उत्कृष्ट समग्र प्रदर्शन प्रदान करता है जो मौसम प्रतिरोधी इस्पात उद्योग के मानकों को पूरा करता है। यह उच्च शक्ति, मौसम प्रतिरोध और कम तापमान पर कठोरता के बीच संतुलन स्थापित करता है, जिससे यह बंदरगाहों और खुले भंडारण स्थलों जैसे भारी कार्य परिस्थितियों में क्रेनों के लिए एक आदर्श सामग्री बन जाता है।

Q690E (EN S690QL/ASTM A514 Gr.B)

Q690E एक उच्च-शक्ति वाली सामग्री है। लेजर वेल्डिंग और तनाव निवारण प्रक्रियाओं के माध्यम से, उद्योग के औसत की तुलना में इसका वजन 15% तक कम किया जा सकता है, इसकी भार वहन क्षमता 25% तक बढ़ाई जा सकती है और इसकी थकान प्रतिरोधक क्षमता 37% तक बढ़ाई जा सकती है। यह A7 हेवी-ड्यूटी कार्य स्तर को पूरा करता है और धातु उद्योग में 300-टन लैडल क्रेन और जहाज निर्माण उद्योग में 200-टन हल सेक्शन लिफ्टिंग क्रेन जैसे बड़े टन भार वाले, उच्च-प्रदर्शन वाले विशेष क्रेनों के लिए उपयुक्त है। इसके मुख्य घटक और यांत्रिक गुणधर्म निम्नलिखित हैं:

इसी बीच, हल्के वजन और उच्च शक्ति के दोहरे लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए, Q690E विशिष्ट मिश्रधातु तत्वों को जोड़कर अपनी सूक्ष्म संरचना और गुणों को अनुकूलित करता है। प्रत्येक प्रमुख तत्व की मात्रा और कार्य निम्नलिखित हैं:

इसलिए, Q690E की भार वहन क्षमता अत्यंत उच्च है, जो मुख्य बीम के अनुप्रस्थ काट के आकार को कम करते हुए भार की ऊपरी सीमा को बढ़ा सकती है; इसमें उत्कृष्ट निम्न-तापमान कठोरता और अच्छी थकान प्रतिरोधकता भी है, जो इसे उच्च आवृत्ति, भारी भार वाले निरंतर संचालन के लिए उपयुक्त बनाती है, लेकिन इसकी लागत अपेक्षाकृत अधिक है, और इसका चयन वास्तविक भार वहन आवश्यकताओं के अनुसार किया जा सकता है।

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ज़ोरा झाओ

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