2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 10:28
मशीन टूल्स के स्पिंडल को आमतौर पर वर्कपीस को ठीक करने और आकार देने के लिए जिम्मेदार ड्राइव तंत्र के तत्वों में से एक के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। वहीं, पावर प्लांट, बेयरिंग पार्ट और यूनिट के वर्किंग इक्विपमेंट के साथ इसका इंटरफेस इतना टाइट है कि हम इस हिस्से के पूरे इंफ्रास्ट्रक्चर के बारे में बात कर सकते हैं। एक तरह से या किसी अन्य, स्पिंडल असेंबली (एसएचयू) को मशीन के एक जिम्मेदार बुनियादी तंत्र के रूप में माना जाना चाहिए, जो टोक़ संचारित करने और प्रसंस्करण बल को निर्देशित करने का कार्य प्रदान करता है।
उत्पाद अवलोकन
इस तंत्र को मोटर स्पिंडल भी कहा जाता है और यह आधुनिक लकड़ी और धातु मशीनों की प्रमुख असेंबली इकाइयों में से एक है। प्रदर्शन और, इससे भी अधिक हद तक, वर्कपीस पर यांत्रिक प्रभाव की सटीकता इसकी विशेषताओं पर निर्भर करती है। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, हम तत्वों के एक पूरे परिसर के बारे में बात कर रहे हैं,धुरी इकाइयों का आधार बनाना। समर्थन, स्नेहन प्रणाली, सील, टोक़ संचरण और असर वाले हिस्से इस तंत्र का आधार बनते हैं। अधिकतर ये ऐसे घटक हैं जो काटने के उपकरण के रूप में नोजल के संचालन को सुनिश्चित करने के लिए सहायक और सहायक कार्य करते हैं।
यह आमतौर पर स्वीकार किया जाता है कि मशीन टूल्स की शक्ति क्षमता मुख्य रूप से इंजन पर निर्भर करती है। यह सच है, लेकिन केवल आंशिक रूप से। उदाहरण के लिए, धातु काटने वाली मशीनों की स्पिंडल इकाइयों में रोटेशन की अपनी आवृत्ति रेंज होती है, जिससे गति काटने के लिए प्रतिबंधात्मक स्थितियां पैदा होती हैं। लेकिन यह समझना महत्वपूर्ण है कि यह रेंज पर्याप्त रूप से उच्च सटीकता के समर्थन के साथ इष्टतम प्रसंस्करण दर को समायोजित करने का एक कार्य है।
स्पिंडल के प्रमुख कार्यों में से एक मशीनिंग टूल की सीधी पकड़ है, और कुछ मामलों में वर्कपीस ही। इस तरह के बन्धन के लिए, विशेष क्लैंप और क्लैंप का उपयोग किया जाता है, जैसे उपकरण धारक और कारतूस। इसलिए, टांग के आयामों के अनुसार टूलींग का चयन करते समय और मशीनिंग प्रक्रिया के अनुमेय मापदंडों का निर्धारण करते समय स्पिंडल की विशेषताओं को ध्यान में रखना महत्वपूर्ण है।
शू डिजाइन
मोटर स्पिंडल के लिए डिज़ाइन समाधान के विकास के दौरान, कार्य निष्पादकों को तंत्र पर गतिशील और कंपन भार की अधिकतम कमी पर ध्यान देना चाहिए। कार्य समूह की इस गुणवत्ता को प्राप्त करना सीधे मशीन के स्थायित्व और प्रसंस्करण की गुणवत्ता को प्रभावित करता है। इस कारण से, स्पिंडल असेंबली तेजी से बढ़ रही हैएक अलग आवास में एक स्वतंत्र उपकरण के रूप में डिज़ाइन किया गया, जिसे हेडस्टॉक कहा जाता है।
डिजाइन एल्गोरिथम के लिए निम्नलिखित को प्रारंभिक डेटा के रूप में लिया जाता है:
- शक्ति।
- रोटेशन सटीकता।
- शीघ्रता।
- समर्थन के लिए अधिकतम हीटिंग।
- कंपन प्रतिरोध।
- कठोरता।
प्रारंभिक मापदंडों के आधार पर, एक संरचनात्मक योजना, लेआउट विवरण और निर्माण सामग्री का चयन किया जाता है। भविष्य की मशीन के प्रकार का कुछ डिज़ाइन समाधानों के चयन पर भी प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, उच्च-सटीक मशीनिंग उपकरणों के लिए स्पिंडल असेंबली का डिज़ाइन हाइड्रोडायनामिक बियरिंग्स के लेआउट पर आधारित होता है जो 0.5 से 2 माइक्रोन की सीमा में यांत्रिक क्रिया की सटीकता सुनिश्चित कर सकता है। आंतरिक पीसने वाले सिर के साथ विशेष रूप से उच्च गति वाली इकाइयों के लिए, विशेष स्लाइडिंग बीयरिंग का उपयोग किया जाता है, जिसके लिए वायु स्नेहन की आवश्यकता होती है। आमतौर पर, 600 आरपीएम से उच्च प्रसंस्करण गति का समर्थन करने पर जोर देने के साथ स्पिंडल बेस के निर्माण के सिद्धांतों का उपयोग डायमंड बोरिंग और यूनिवर्सल मेटल-कटिंग मशीनों के लिए किया जाता है। कम गति का समर्थन करने के लिए घटकों के मापदंडों की गणना पारंपरिक रूप से मिलिंग, बुर्ज और ड्रिलिंग मशीनों के लिए की जाती है। यहां नियम लागू होता है, यांत्रिक क्रिया की सटीकता जितनी नाजुक होगी, स्पिंडल पर टॉर्क उतना ही अधिक होना चाहिए। जटिल खुरदरापन और काटने के लिए, निम्न RPM विन्यास का उपयोग किया जाता है।
स्पिंडल असेंबली की गणना
बीकठोरता को मुख्य डिजाइन विशेषता माना जाता है। यह अपने सहायक तत्वों के साथ धुरी के अपने लोचदार विरूपण से कुल अभिनय बल के तहत प्रसंस्करण क्षेत्र में लोचदार विस्थापन के संकेतक के रूप में व्यक्त किया जाता है। शक्ति का उपयोग भारी लोडेड असेंबली को चिह्नित करने के लिए भी किया जाता है, और उच्च आरपीएम हेडस्टॉक्स के लिए, न्यूनतम अनुनाद मान, यानी उच्च कंपन प्रतिरोध, सफल प्रसंस्करण में एक महत्वपूर्ण कारक होगा।
व्यावहारिक रूप से धातु काटने वाली मशीनों के लिए सभी स्पिंडल असेंबलियों की गणना सटीकता काटने के लिए अलग से की जाती है। यह गणना स्पिंडल एंड के रेडियल रन-आउट गुणांक के आधार पर बियरिंग्स के लिए की जाती है। स्वीकार्य रनआउट मान डिज़ाइन सटीकता वर्ग पर निर्भर करता है, जिसकी परिभाषा में डिज़ाइनर मशीनिंग प्रक्रिया के लिए आवश्यकताओं से आगे बढ़ते हैं।
बेयरिंग रिंग की आंतरिक सतह पर रेडियल रनआउट का सूचकांक इसकी विलक्षणता और रोलिंग तत्वों के साथ पटरियों की त्रुटियों पर निर्भर करता है। यह सटीकता पैरामीटर तथाकथित वांडरिंग बीट के प्रभाव के माध्यम से व्यक्त किया जाता है। असर नियंत्रण की प्रक्रिया में, स्थापित मानकों के साथ उनका अनुपालन निर्धारित किया जाता है, जिसके बाद, यदि विचलन पाए जाते हैं, तो उत्पादों को संशोधन के लिए भेजा जा सकता है। असेंबली के दौरान स्पिंडल असेंबली के लिए बियरिंग्स की सटीकता में और सुधार करने के उपायों में, निम्नलिखित को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:
- अंदर के छल्ले और असर वाली पत्रिकाओं की विलक्षणता विपरीत दिशाओं में हैं।
- बाहरी छल्ले असर की विलक्षणता औरशरीर के छेद भी विपरीत दिशाओं में रखे जाते हैं।
- पीछे और आगे के हिस्सों के बियरिंग्स के आंतरिक रिंगों की विलक्षणता स्थापित करते समय, उन्हें एक ही तल पर रखा जाना चाहिए।
शु प्रदर्शन
स्पिंडल के महत्वपूर्ण तकनीकी और भौतिक संकेतकों की कठोरता और सटीकता सीमित नहीं है। इस तंत्र के अन्य महत्वपूर्ण गुणों में, यह ध्यान देने योग्य है:
- कंपन प्रतिरोध। बिना दोलन के स्थिर रोटेशन प्रदान करने के लिए SHU की क्षमता। कंपन प्रभाव को पूरी तरह से समाप्त करना असंभव है, हालांकि, सावधानीपूर्वक डिजाइन गणना के लिए धन्यवाद, इसे अनुप्रस्थ और मरोड़ वाले कंपन के स्रोतों के प्रभाव को कम करके कम किया जा सकता है, जैसे कि प्रसंस्करण क्षेत्र में स्पंदन बल और मशीन ड्राइव में टोक़।
- शीघ्रता। स्पिंडल असेंबली की गति की विशेषता, इष्टतम परिचालन स्थिति के लिए अनुमत प्रति मिनट क्रांतियों की संख्या को दर्शाती है। दूसरे शब्दों में, अधिकतम अनुमेय घूर्णी गति, जो उत्पाद के संरचनात्मक और तकनीकी गुणों से निर्धारित होती है।
- हीटिंग बियरिंग्स। उच्च गति पर मशीनिंग के दौरान गहन ताप उत्पादन एक प्राकृतिक व्युत्पन्न कारक है। चूंकि हीटिंग से तत्व आधार का विरूपण हो सकता है, इसलिए इस सूचक की गणना डिजाइन के दौरान की जानी चाहिए। असेंबली का सबसे गर्मी-संवेदनशील घटक असर है, जिसका आकार में परिवर्तन स्पिंडल के कार्य को खराब कर सकता है। थर्मल विरूपण प्रक्रियाओं को कम करने के लिए, निर्माताओं को चाहिएबाहरी असर वाले छल्ले के अनुमेय हीटिंग के मानदंडों का पालन करें।
- वहन क्षमता। अधिकतम अनुमेय स्थिर भार की शर्तों के तहत स्पिंडल बेयरिंग के प्रदर्शन कारक के माध्यम से निर्धारित।
- स्थायित्व। ओवरहाल से पहले उत्पाद के संचालन के घंटों की संख्या का संकेत देने वाला समय संकेतक। बशर्ते कि स्पिंडल असेंबली की अक्षीय और रेडियल कठोरता संतुलित हो, स्थायित्व 20 हजार घंटे तक पहुंच सकता है। विफलता का न्यूनतम समय दो और पांच हजार घंटे है, जो क्रमशः पीसने और आंतरिक पीसने वाली मशीनों के लिए विशिष्ट है।
शू बनाने के लिए सामग्री
धुरी के तत्व आधार के लिए सामग्री का चयन भी उपकरण के कुछ तकनीकी और परिचालन गुणों को सुनिश्चित करने का एक कारक है। लैपिंग, थ्रेडिंग और ड्रिलिंग इकाइयों में, टोक़ के प्रभावों के खिलाफ सुरक्षा पर जोर दिया जाता है, और एक मिलिंग मशीन की स्पिंडल असेंबली, उदाहरण के लिए, झुकने वाले क्षणों के प्रभावों के आधार पर इकट्ठा की जाती है। प्रत्येक मामले में, सामग्री को सक्रिय करने वाली सतह के साथ-साथ असर वाली पत्रिका पर पर्याप्त पहनने का प्रतिरोध होना चाहिए। आकार और आयामों की स्थिरता उत्पाद के उचित संचालन के लिए मुख्य शर्त है, जो काफी हद तक प्रयुक्त सामग्री के ग्रेड की विशेषताओं पर निर्भर करती है।
सटीकता वर्ग एच और पी वाली मशीनों में, ग्रेड 40X, 45, 50 के स्टील मिश्र धातुओं से बने स्पिंडल का उपयोग किया जाता है। कुछ मामलों में, डिजाइन निर्णय हो सकते हैंइंडक्शन थर्मल एक्शन के साथ सख्त करके धातु की आवश्यकता और विशेष शोधन। आमतौर पर उत्पादों को सख्त करके सख्त करना प्रदर्शन सतहों और असर वाली पत्रिकाओं पर भाग के सबसे महत्वपूर्ण भागों के रूप में लागू किया जाता है।
शंक्वाकार छेद, खांचे, फ्लैंगेस और स्टेप्ड ट्रांज़िशन वाले जटिल आकार के तत्वों के लिए, वॉल्यूम-कठोर स्टील का उपयोग किया जाता है। इस प्रसंस्करण तकनीक को केवल उन वर्कपीस के लिए अनुमति दी जाती है जिनसे मशीन स्पिंडल असेंबली के सामने के हिस्सों को बाद में कार्बराइजिंग के साथ तैयार करने की योजना है। इस मामले में, स्टील्स 40XGR और 50X का उपयोग किया जाता है।
सटीकता वर्ग ए और बी के साथ उपकरण की आपूर्ति स्टील ग्रेड 18KhGT और 40KhFA, नाइट्राइड से बने स्पिंडल के साथ की जाती है। भाग की कठोरता को बढ़ाने के साथ-साथ मूल आकार और आयामों को बनाए रखने के लिए नाइट्रोजन उपचार प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। द्रव घर्षण वाले सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले स्पिंडल के लिए बढ़ती ताकत और संरचनात्मक स्थिरता एक पूर्वापेक्षा है।
कंट्रोल रूम के सरलीकृत लेआउट में सामग्री की आवश्यकता इतनी अधिक नहीं है। साधारण आकार वाले तत्वों को स्टील ग्रेड 20Kh, 12KhNZA और 18KhGT से बनाया जा सकता है, लेकिन इस मामले में भी, रिक्त स्थान प्रारंभिक रूप से शमन, कार्बराइजिंग और तड़के के अधीन होते हैं।
ShU संरचनात्मक मॉडल
आधुनिक मशीन टूल्स में उपयोग किए जाने वाले स्पिंडल मैकेनिज्म के मुख्य हिस्से में दो-असर वाला उपकरण होता है। उपकरण अनुकूलन और तकनीकी संगठन की सुविधा के मामले में यह कॉन्फ़िगरेशन इष्टतम है।उत्पादन की प्रक्रिया। हालांकि, बड़े उद्यम तीसरे स्तंभ के अतिरिक्त समर्थन वाले मॉडल का भी उपयोग करते हैं।
असर प्लेसमेंट कॉन्फ़िगरेशन कार्यान्वयन विधियों के संदर्भ में भी अस्पष्ट हैं। आज, महत्वपूर्ण नियामक कार्यों को हेडस्टॉक क्षेत्र में स्थानांतरित करने की दिशा में रुझान हैं, जो थर्मल प्रभावों के प्रभाव को कम करता है। स्पिंडल असेंबली के सरल मॉडल में, रोलर बेयरिंग का उपयोग किया जाता है, जो गर्मी उत्पादन से विरूपण के जोखिम को भी कम करता है और समायोजन की दक्षता को बढ़ाता है। इसी समय, कठोरता में वृद्धि और रोटेशन की सटीकता में वृद्धि के साथ, ऐसे तंत्रों में गति में कमी के रूप में एक खामी है। इसलिए, यह विन्यास कम गति वाले खराद के लिए सबसे उपयुक्त है।
धीमी गति वाली ग्राइंडिंग इकाइयां भी फ्रंट सपोर्ट वाले हिस्से में रोलर बेयरिंग से लैस हैं, और पीछे की तरफ कोणीय संपर्क तत्वों के डुप्लेक्स के साथ प्रदान किया गया है। विशेष रूप से, इस प्रकार स्पिंडल इकाइयों को परिपत्र और आंतरिक पीसने वाली मशीनों के डिजाइन में लागू किया जाता है। इकाई की कार्यात्मक प्रणाली को सरल बनाने के लिए, पतला रोलर बीयरिंग भी अनुमति देता है। मिलिंग इकाइयों के संबंध में ऐसा समाधान अक्षीय असर समूह को शामिल करने की आवश्यकता को समाप्त करता है। नतीजतन, कठोरता का एक इष्टतम मार्जिन बनाए रखा जाता है, लेकिन इसके साथ सीमित टोक़ के साथ गर्मी पैदा करने की समस्याएं कहीं नहीं जाती हैं।
उत्पाद गुणवत्ता नियंत्रण
हेडस्टॉक को असेंबल करने के बाद, असर समूह के क्लीयरेंस-प्रीलोड की जाँच की जाती है। यह ऑपरेशनपूर्ण कार्यभार के लिए तंत्र की तत्परता का आकलन करने के लिए आवश्यक है। डिवाइस को जैक और डायनेमोमीटर के साथ लोड करके जांच की जाती है। माप सीधे संकेतक उपकरणों के साथ लिया जाता है, जिसमें मापने वाले सिर, सेंसर, माइक्रोकेटर इत्यादि शामिल हैं। मापने वाले उपकरण को हेडस्टॉक पर जितना संभव हो सके सामने वाले असर के करीब स्थापित किया जाता है। स्टेप लोड परिवर्तन को ठीक करते समय, स्पिंडल एंड के विस्थापन का एक ग्राफ बनाया जाता है।
सहायक तत्वों के साथ टर्निंग स्पिंडल असेंबली की कठोरता को दो-बिंदु माप विधि द्वारा नियंत्रित किया जाता है। सबसे पहले, दो नियंत्रण बिंदु लोड वक्र के रैखिक खंड पर सेट होते हैं। इसके अलावा, प्रत्येक पंक्ति के लिए विरूपण डेटा दर्ज किया जाता है, जिसके बाद तुलना की जाती है। मानक संकेतक के रूप में, मशीन के लिए सामान्य तकनीकी आवश्यकताओं के डिजाइन मूल्यों और आंकड़ों दोनों का उपयोग किया जा सकता है। इसके अलावा, परीक्षणों के परिणामस्वरूप प्राप्त तुलना के लिए जटिल डेटा को अंकगणितीय माध्य मानों के रूप में प्रस्तुत किया जाना चाहिए। उसी तरह, अक्षीय और रेडियल भार का मापन बीयरिंगों के बीच बने अंतराल के निर्धारण के साथ किया जाता है।
यदि मानक मूल्यों से विचलन का पता लगाया जाता है, तो निकासी-प्रीलोड समायोजित किया जाता है। ऐसे कार्यों के लिए खराद के स्पिंडल असेंबली की सर्विसिंग करते समय, हीटिंग सपोर्ट की तकनीक का उपयोग किया जाता है। एक निश्चित सीमा में थर्मामीटर और थर्मोकपल के थर्मल एक्सपोजर की शर्तों के तहत, नट्स को कड़ा और समायोजित किया जाता है।
एसएचयू तंत्र के लिए सील
हेडस्टॉक की संरचना में शामिल हैं औरविशेष मुहरें जो तंत्र के इन्सुलेट और सीलिंग गुणों को बढ़ाती हैं। ये किसके लिये है? चूंकि एक खराद का कार्यप्रवाह चिकनाई की स्थिति में बड़ी मात्रा में महीन कचरे को छोड़ने से जुड़ा होता है, इसलिए कार्यात्मक भागों का बंद होना आम है। तदनुसार, स्पिंडल असेंबली को इकट्ठा करते समय, उपकरण प्रदान किए जाने चाहिए जो काम करने वाले तत्वों को धूल, गंदगी और नमी से बचाते हैं। यही सीलेंट के लिए है। एक नियम के रूप में, यह एक अंगूठी के रूप में उपभोज्य है, जो एक केंद्रित बेल्ट का उपयोग करके धुरी पर लगाया जाता है। तंत्र के संचालन के दौरान, इसके आवधिक प्रतिस्थापन या स्थिति के समायोजन की आवश्यकता होती है। बढ़े हुए बाहरी संदूषण की स्थितियों में, एक सुरक्षात्मक पर्ची की अंगूठी का अतिरिक्त उपयोग किया जा सकता है। यदि मशीन मध्यम या कम गति से चल रही है, तो लिप सील भी ठीक होनी चाहिए।
एसएचयू रखरखाव
हेडस्टॉक के संचालन के दौरान कर्मचारियों का मुख्य कार्य इसके भागों के स्नेहन की निगरानी करना है। यह आमतौर पर घूर्णन गियर, इम्पेलर और डिस्क घटकों की सतहों पर छिड़काव करके किया जाता है। इस प्रकार के स्नेहक के लिए इष्टतम संरचना में 50 डिग्री सेल्सियस तक गर्म होने पर 20 का चिपचिपापन सूचकांक होना चाहिए। मिलिंग स्पिंडल असेंबली के डिजाइन एक कलेक्टर के माध्यम से या सीधे कार्य समूह को तेल को असर में निर्देशित करने की संभावना प्रदान करते हैं। इसके अलावा, तेल का कुछ हिस्सा कार्य सत्र पूरा होने के बाद भी बना रहना चाहिए। पुराने दूषित द्रव को एक नए से बदल दिया जाता है।आधुनिक मशीनों में भरने की प्रक्रिया को सरल बनाने के लिए, परिसंचारी तेल आपूर्ति को गियरबॉक्स और स्पिंडल में एक साथ स्वचालित मोड में व्यवस्थित किया जाता है क्योंकि अपशिष्ट द्रव्यमान निकल जाता है।
तेल को अपडेट करने के अलावा, तंत्र की तकनीकी स्थिति को बनाए रखना आवश्यक है। ओवरहीटिंग, अत्यधिक विरूपण, उच्च कंपन या इंटर-टर्न शॉर्ट सर्किट के कारण तकनीकी और संरचनात्मक समस्याएं उत्पन्न हो सकती हैं। निर्माण प्रक्रिया के हिस्से के रूप में स्पिंडल असेंबलियों की एक विशिष्ट मरम्मत क्षतिग्रस्त भागों, उपभोग्य सामग्रियों को बदलने या सीटों के पुनर्निर्माण के लिए हो सकती है। उदाहरण के लिए, नए तत्वों को विकृत या स्थापित करते समय, सॉकेट या भागों के अतिरिक्त सुधार को कभी-कभी तेज करने, पीसने, लैपिंग या निर्माण करने की आवश्यकता होती है।
रूस में एसएचयू का उत्पादन
मशीन टूल्स को पूरा करने के लिए आवश्यक स्पिंडल घटकों में से कुछ घरेलू निर्माताओं द्वारा सोवियत उद्योग के विकास और अनुभव पर निर्भर करते हुए अपनी मशीन-टूल सुविधाओं पर उत्पादित किए जाते हैं। मिलिंग मशीन या टर्निंग इकाइयों के लिए पारंपरिक ड्राइव स्पिंडल असेंबलियों के निर्माण में व्यावहारिक रूप से कोई समस्या नहीं है जो उच्च-सटीक मशीनिंग पर केंद्रित नहीं हैं। हालांकि, आधुनिक हाई-टेक इलेक्ट्रोस्पिंडल रूस में केवल भागों में और आयातित घटकों के आधार पर उत्पादित होते हैं। ये सीमाएं न केवल इस क्षेत्र में उन्नत प्रौद्योगिकियों की कमी से जुड़ी हैं, बल्कि योग्य कर्मियों की कमी से भी जुड़ी हैं, जिन्हें इंजीनियरिंग और उत्पादन समस्याओं को हल करना चाहिए।
निष्कर्ष
धुरी विभिन्न प्रकार के मशीन टूल्स के केंद्रीय कार्यात्मक घटकों में से एक है। कार्य संचालन के प्रदर्शन की सटीकता, उपकरण नियंत्रण के एर्गोनॉमिक्स और ड्राइव तंत्र की शक्ति क्षमता के विनियमन की दक्षता इसके मुख्य कार्यों की गुणवत्ता पर निर्भर करती है। इसलिए, इसे चुनते समय खराद में स्पिंडल असेंबली की विशेषताओं पर ध्यान देना बहुत महत्वपूर्ण है। और यह न केवल औद्योगिक खंड पर लागू होता है, जहां इन-लाइन मशीनिंग संचालन किया जाता है। एक साधारण गृह स्वामी जो गैरेज या देश के घर में सरल संचालन करता है, उसे भी हेडस्टॉक का बुनियादी ज्ञान होना चाहिए। स्पिंडल मैकेनिज्म को संभालने का कौशल ऑपरेशन को अधिक विश्वसनीय और मशीन के रखरखाव को और अधिक किफायती बना देगा।
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