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【工装夹具类】杠杆臂加工工艺及夹具设计【铣床夹具】【全套CAD图纸+毕业论文】 (1)

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工装 夹具 杠杆 加工 工艺 设计 铣床 全套 cad 图纸 毕业论文
资源描述:
【工装夹具类】杠杆臂加工工艺及夹具设计【铣床夹具】【全套CAD图纸+毕业论文】 (1),工装,夹具,杠杆,加工,工艺,设计,铣床,全套,cad,图纸,毕业论文
内容简介:
机械加工工序卡 产品型号及规格 图 号 名 称 工艺文件编号 3/5 杠杆臂 材料牌号及名称 毛坯外型尺寸 杆臂 零件毛重 零件净重 硬 度 220 备 型 号 设 备 名 称 床 专 用 工 艺 装 备 名 称 代 号 专用夹具 机动时间 单件工时定额 每合件数 51 技 术 等 级 冷 却 液 中 工序号 工步号 工 序 及 工 步 内 容 刃 具 量 检 具 切 削 用 量 代 号 名 称 代 号 名称 切削速度(米 /分) 切削深度(毫米) 进给量( 毫米 /转) 转速(转 /分) 6 1 以 和端面定位铣台阶,将尺寸 12工到图纸要求 面铣刀 游标卡尺 80 编 制 校 对 会 签 复 制 修改标记 处 数 文件号 签 字 日 期 修改标记 处 数 文件号 签 字 日 期 院 课程设计 (论文)说明书 作 者: 学 号: 系 部: 专 业: 题 目: 杠杆臂 加工工艺及 铣床 夹具设计 指导者: 评阅者: 2014 年 11 月 课程设计 (论文)中文摘要 杠杆臂 零件加工工艺及 钻床夹具设计 是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析,了解零件的工艺再设计出毛坯的结构,并选择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量;然后进行专用夹具的设计,选择设计出夹具的各个组成部件,如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定 位误差,分析夹具结构的合理性与不足之处,并在以后设计中注意改进。 关键词 工艺 , 工序 , 切削用量 , 夹紧 , 定位 , 误差 I 课程设计 (论文)外文摘要 is of In of to of to of of in to is to of of as a by of to 录 目 录 . 序 言 . 4 2 零件的分析 . 5 件的形状 . 5 件的工艺分析 . 5 3 工艺规程设计 . 6 定毛坯的制造形式 . 6 面的选择 . 6 定工艺路线 . 7 艺路线方案一 . 7 艺路线方案二 . 8 艺方案的比较与分析 . 8 择加工设备和工艺装备 . 9 床选用 . 9 择刀具 . 9 择量具 . 9 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 10 定切削用量及基本工时 . 11 4 铣尺寸 12 端面夹具设计 . 17 究原始质料 . 17 位基准的选择 . 17 削力及夹紧分析计算 . 17 差分析与计算 . 19 、部件的设计与选用 . 20 位销选用 . 20 向键与对刀装置设计 . 20 具设计及操作的简要说明 . 22 总 结 . 23 参考文献 . 24 致 谢 . 25 4 1 序 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业,因此制 造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 杠杆臂 零件加工工艺及 钻床夹具设计 是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等 的基础下,进行的一个全面的考核 。正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题,并设计出专用夹具, 保证尺寸 证零件的加工质量。 本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意 基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要,只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评指正。 2 零件的分析 件的形状 题目给的零件是 杠杆臂 零件 ,主要作用是 起 传动连接 作用。 零件 的实际形状如上图所示, 从零件图上看,该零件是典型的零件,结构比较简单 。 具体尺寸,公差如下图所示 。 件的工艺分析 由零件图可知,其材料为 材料为 灰铸铁 ,具有较高强度,耐磨性,耐热性及减振性,适用于承受较大应力和要 求耐磨零件。 杠杆臂 零件主要加工表面为: 面粗糙度.2 m 。 6 表面粗糙度.2 m 。 合面 ,表面粗糙度.2 m 。 2.5 m ,法兰面粗糙度.3 m 。 杠杆臂 共有两组加工表面,他们之间有一定的位置要求。现分述如下: (1) 左端的加工表面: 这一组加工表面包括: 左端面。这一部份只有端面有 其要求并不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。 (2) 这一组加工表面包括:右端面;粗糙度为 要求也不高,粗车可以达到精度要求。 3 工艺规程设计 本 杠杆臂 来自 假设 年产量为 12000 台,每台需要该零件 1个,备品率为 19%,废品率为 每日工作班次为 1班。 该零件材料为 虑到零件在工作时要有高的耐磨性,所以选择铸铁铸造。依据设计要求 Q=12000 件 /年, n=1 件 /台;结合生产实际,备品率和 废品率分别取19%和 入公式得该工件的生产纲领 N=+ )( 1+ )=17850 件 /年 定 毛坯 的制造形式 零件材料为 件的特点是液态成形,其主要优点是适应性强,即适用于不同重量、不同壁厚的铸件,也适用于不同的金属,还特别适应制造形 状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用,分析其在工作过程中所受载荷,最后选用铸件,以便使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平,而且零件轮廓尺寸不大,可以采用砂型 铸造 ,这从提高生产效率,保证加工精度,减少生产成本上考虑,也是应该的。 面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。否则,不但使加工工艺过程中的问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。 粗基准的选择,对像 杠杆臂 这样的 零件来说,选好粗基准是至关重要的。对本零件 来说,如果外圆的端面做基准,则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称,按照有关粗基准的选择原则 (即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面做粗基准,若零件有若干个不加工表面时,则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准 )。 对于精基准而言,主要应该考虑基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不在重复。 定工艺路线 制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。 艺路线方案一 1 铸造 木模,手工造型 2 冷作 清砂,浇冒口 3 热处理 人工时效 4 油漆 非加工表面涂红色底漆 5 车 ( 1) 夹 40外圆,找正不加工表面 。钻扩铰 至图纸要求,保证尺寸 1角 ( 2) 翻面车总长 72角至图纸要求 6 铣 以 尺寸 127 钻 以 铰 108 铣 以 端面和 01 22凸台,将尺寸 409 铣 以 端面和 01 为 8的槽,将尺寸 3210 钻 划 5位置线,钻孔至图纸要求 11 检验 按图纸要求检验各部尺寸及形位公差 12 入库 清洗,加工表面涂防锈油,入库 8 艺路线方案二 艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于:方案一的定位和装夹等都比较方便,但是要更换多台设备,加工过程比较繁琐,而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了 装夹次数,但是要及时更换刀具,因为有些工序在车床上也可以加工 等等,需要换上相应的刀具。因此综合两个工艺方案,取优弃劣, 具体工艺过程如下: 1 铸造 木模,手工造型 2 冷作 清砂,浇冒口 3 热处理 人工时效 4 油漆 非加工表面涂红色底漆 5 铣 ( 3) 夹 40外圆,找正不加工表面外圆端面。钻扩铰 至图纸要求,保证尺寸 1角 ( 4) 翻面铣总长 72倒角 至图纸要求 6 铣 以 尺寸 127 钻 以 铰 108 铣 以 端面和 01 22凸台,将尺寸 409 铣 以 端面和 01 的槽,将尺寸 3210 钻 划 5位置线,钻孔至图纸要求 11 检验 按图纸要求检验各部尺寸及形位公差 12 入库 清洗,加工表面涂防锈油,入库 1 铸造 木模,手工造型 2 冷作 清砂,浇冒口 3 热处理 人工时效 择加工设备和工艺装备 床选用 0、 40、 50、 60、 70 是粗车、精车。各工序的工步数不多,成批量生产,故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大,精度要求属于中等要求,选用最常用的 考根据机械制造设计工工艺简明手册表 0、 90 是钻孔,选用 择刀具 一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用 硬质合金车刀,它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和 半精加工。为提高生产率及经济性 ,可选用可转位车刀 ( 考机械加工工艺手册(主编 孟少农),第二卷表 择量具 本零件属于成批量生产,一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种:一是按计量器具的不确定度选择;二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。 4 油漆 非加工表面涂红色底漆 5 车 ( 5) 夹 40外圆,找正不加工表面。钻扩铰 至图纸要求,保证尺寸 1角 ( 6) 翻面车总长 72角至图纸要求 6 铣 以 尺寸 127 钻 以 铰 10纸要求 8 铣 以 端面和 01 22凸台,将尺寸 409 铣 以 端面和 01 的槽,将尺寸 3210 钻 划 5位置线,钻孔至图纸要求 11 检验 按图纸要求检验各部尺寸及形位公差 12 入库 清洗,加工表面涂防锈油,入库 10 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “ 杠杆臂 ” 零件材料为 机械加工工艺手册 (以后简称工艺手册),表 种铸铁的性能比较, 灰铸铁 的硬度 43 269,表 铸铁 的物理性能, 3,计算零件毛坯的重量约为 2 表 3械加工车间的生产性质 生产类别 同类零件的年产量 件 重型 (零件重 2000 中型 (零件重1002000 轻型 (零件重 120250 、侧面 底 面 铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。 根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 定切削用量及基本工时 切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量,再确定切削速度。现根据切削用量简明手册(第三版,艾兴、肖诗纲编, 1993 年机械工业出版社出版)确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以 *号,与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。 序 5 夹 40外圆,找正不加工表面 B。钻扩铰、 至图纸要求,保证尺寸 1角 翻面车总 长 45角至图纸要求 所选刀具为 质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表 于 00表 故选刀杆尺寸 = 516 ,选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角 0V = 012 ,后角 0 = 06 ,主偏角090 ,副偏角 010 ,刃倾角 s = 0 ,刀尖圆弧半径 切削深度 f 根据切削加工简明实用手册可知:表 12 刀杆尺寸为 ,pa 工件直径 10 400之间时, 进给量 f =1.0 按 9)在机械制造工艺设计手册可知: f =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表 1 30,530N 。 根据表 强度在 174 207,pa f 045 时,径向进给力: 950N 。 切削时.0,1.0, 2),故实际进给力为: 50 = ( 3 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选 f = 用。 根据切削用量简明使用手册表 刀后刀面最大磨损量取为 车刀寿命 T = 可直接有表中查出。 根据切削用量简明使用手册表 6质合金刀加工硬度 200 219pa f ,切削速度 V = 切削速度的修正系数为.0,故: 0V=tV 3 ( 3 m n =1000 =127481000 =120 ( 3 根据 0n=125 这时实际切削速度 0001000 125127 m( 3 切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。 由切削用量简明使用手册表 160 245 ,pa f 切削速度 时, 切削功率的修正系数实际切削时间的功率为: = ( 3 根据表 n = r 时,机床主轴允许功率为 所选切削用量可在 后决定的切削用量为: f = n = r = V = m 为了缩短辅助时间,取倒 角时的主轴转速与钻孔相同 换车刀手动进给。 . 计算基本工时 3 式中 L =l +y + , l = 由切削用量简明使用手册表 削时的入切量及超切量 y + = 则L =127 +1 = ( 3 工序 6 以 尺寸 12已知工件材料为 择高速钢圆柱铣刀直径 d=60数 z=10。根据资料选择铣刀的基本形状 ,0, 2, =45已知铣削宽度 削深度50机床选用 式铣床。 根据资料所知, 式卧式铣床的功率为 艺系统刚性为中等。查得每齿进给量 z、现取 z。 根据资料所知,铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为 铣刀直径 d=6014 耐用度 T=180 根据资料所知,依据铣刀直径 d=60齿数 z=10,铣削宽度 削 深 度 a P =50 耐 用 度 T=180 查 取 98mm/s ,n=439r/f=490mm/s。 根据 式 铣床 主轴转速表查取, 00r/75mm/s。 则实际切削 : 10000 c=1000 =际进给量 : 0300475=z 根据 资料所知 ,铣削时的功率(单位 :当 z, 5090mm/削功率的修正系数 ,则 .8 根据 立式铣床 说明书可知:机床主轴主电动机允许的功率 此机床功率能满足要求。 基本时间 根据 资料所知高速钢圆柱铣刀 铣面基本时间为: tm=zc 2 6050(2 =工序 7 以 铰 10钻孔选用机床为 臂机床,刀具选用 柄短麻花钻,机械加工工艺手册第 2卷。 根据机械加工工艺手册第 2卷表 0钻孔进给量为 则取 确定切削速度,根据机械加工工艺手册第 2卷表 削速度计算公式为 m 3 查得参数为 , 具耐用度 T=35则 v = =1.6 所以 n =72 选取 所以实际切削速度为 1000 v =确定切削时间(一个孔) t = 28 工序 10 划 5置线,钻孔至图纸要求 本工序采用计算法。 表 3速钢麻花钻的类型和用途 标准号 类型 直径范围( 用途 柄麻花钻 各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔 柄长麻花钻 各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔 柄麻花钻 各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔 柄长麻花钻 各种机床上,用钻模或 16 不用钻模钻孔 选用 机械加工工艺手册 孟少农 主编,查机表 用度为 4500,表 准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长,麻花钻 25 ,则螺旋角 =300 ,锋交 2 =1180 ,后角 00 ,横刃斜角 =500 , L=197mm,116 表 3准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度(摘自 径范围 直柄麻花钻 l 51 101 表 3用型麻花钻的主要几何参数的推存值(根据 ( ) d ( 2 f 0 118 12 40 60 表 3头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度 ( 1)后刀面最大磨损限度 具材料 加工材料 钻头 直径 20 高速钢 铸铁 2)单刃加工刀具耐用度 T 具类型 加工材料 刀具材料 刀具直径 11 20 钻头(钻孔及扩孔) 铸铁、铜合金及合金 高速钢 60 钻头后刀面最大磨损限度为 具耐用度 T = 60 查机械加工工艺手册 孟少农 主编,第二卷表 速钢钻头钻孔的进给量为 f=根据表 中可知,进给量取 f= 查机械加工工艺手册 孟少农 主编,表 铸铁 ( 190上钻孔的切削速度轴向力,扭矩及功率得, V=12 参考机械加工工艺手册 孟少农 主编,表 V=12 = ( 3 则 n = =131 ( 3 查表 可知, 取 n = 150 则实际切削速度 = =11.8 查机械加工工艺手册 孟少农 主编,表 孔时加工机动时间计算公式: ( 3 其中 2 5 2 3则: t= =4 铣尺寸 12端面夹具设计 究原始质料 利用本夹具主要用来粗、精 铣尺寸 12端面 ,该 尺寸 12端面 对孔 22 的中心线要满足对称度要求以及其 铣尺寸 12端面 两边的平行度要求。在铣此 铣尺寸12端面 时,为了保证技术要求,最关键是找到定位基准。同时,应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 位基准的选择 由零件图可知:在对 铣尺寸 12端面 进行加工前,底平面进行了粗、精铣加工,孔 22 进行了钻、扩、铰加工。因此,定位、夹紧方案有: 铣该 铣尺寸 12端面 时其对孔的中心线 有对称度以及两边的平行度要求。为了使定位误差达到要 求的范围之内,采用一面一定位 销 两个左右支撑件 的定位方式,这种定位在结构上简单易操作。一面即为底平面; 削力及夹紧分析计算 刀具:错齿三面刃铣刀(硬质合金) 刀具有关几何参数: 00 15 00 10 顶 刃 0n 侧 刃 6 0010 15 30 25 1000 1000 18 40D 160d 22Z 0 . 0 8 /fa m m z p 由参考文献 55 表 1 2 9 可得铣削切削力的计算公式: 0 . 9 0 . 8 0 1 . 1 1 . 1 0 . 12335 a f D B z n 有: 0 . 9 0 0 . 8 0 1 . 1 1 . 1 0 . 12 3 3 5 2 . 0 0 . 0 8 2 8 2 0 . 5 2 2 2 . 4 8 3 6 . 2 4 ( ) 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠,再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值,即: 安全系数 K 可按下式计算: 6543210 式中: 60 各种因素的安全系数,查参考文献 51 2 1 可知其公式参数 : 1 2 34 5 61 . 0 , 1 . 0 , , 1 . 0 ,1 . 3 , 1 . 0 , 1 . 0 K 由此可得: 1 . 2 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 3 1 . 0 1 . 0 1 . 5 6K 所以 8 3 6 . 2 4 1 . 5 6 1 3 0 4 . 5 3 ( ) F N 由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用手动螺旋夹紧机构。 查参考文献 51 2 26 可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算:螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算 有: )( 210 z 式中参数由参考文献 5可查得: 901 0592 2 29 其中: 33( )L )(80 螺旋夹紧力: 0 4 7 4 8 ) 该夹具采用螺旋夹紧机构,用螺栓通过弧形压块压紧工件,受力简图如 由表 2621 得:原动力计算公式 0 01l 即: 00 4 7 4 8 . 2 3 3 0 . 9 8 9 0 3 2 . 7 5 ( )17K 由上述计算易得: W 由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用手动螺旋夹紧机构。 差分析与计算 该夹具采用一面一定位 销 两个左右支撑件 的定 位方式,为了满足工序的加工要求,必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。 与机床夹具有关的加工误差 j ,一般可用下式表示: 由参考文献 5可得: 采用一面一定位 销 两个左右支撑件 的定位方式定位误差 : 11 1 m i D d 1 1 2 21 m i n 2 m i n. 2D d D a r c t g L 其中: 1 0 2D , 2 0D 1 0 1d , 2 0 3d 1 , 2 m i n 0 4 0 . 0 6 3DW . 0 . 0 0 3 2JW 夹紧误差 : co s)( m a x 其中接触变形位移值: 1( ) ( )1 9 . 6 2 a Z a Z l 查 5表 1 2 15 有 10 . 0 0 4 , 0 . 0 0 1 6 , 0 . 4 1 2 , 0 . 7R a z H C n 。 c o s 0 . 0 0 2 8j j y 20 磨损造成的加工误差: 通常不超过 夹 具相对刀具位置误差: 取 误差总和: 0 . 0 8 5 0 . 3jw m m m m 从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 、部件的设计与选用 位销选用 本夹具选用一定位销和固定棱形销来定位,其参数如下表: 表 位销 d H D 11C 公称尺寸 允差 2218 16 22 2 5 1 4 向键与对刀装置设计 定向键安装在夹具底面的纵向槽中,一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台 T 形槽的配合,使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的 送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩,可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷,加强夹具在加工中的稳固性。 根据 80 定向键结构如图所示: 具体槽形与螺钉 根据 T 形槽的宽度 a=18向键的结构尺寸如表 表 向键 B L H h D 1h 夹具体槽形尺寸 2B 2允差 d 允差 4d 公称尺寸 允差 D 18 5 19 4 19 8 + 对刀装置由对刀块和塞尺组成,用来确定刀具与夹具的相对位置。 塞尺选用平塞尺,其结构如图 示: 22 标记四周倒圆图 塞尺 塞尺尺寸参数如表 表 尺 公称尺寸 H 允差 d C 3 具设计及操作的简要说明 如前所述,应该注意提高生产率,但该夹具设计采用了手动夹紧方式,在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小,经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式(螺旋夹紧机构)。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大,在机床夹具中很广泛的应用。 此外,当夹具有制造误差,工作过程出现磨损,以及零件尺寸变化时,影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象,选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。 总 结 加工工艺的编制和专用夹具的设计,使对零 件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题,如在编写加工工艺时,对所需加工面的先后顺序编排,对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时,对零件的定位面的选择,采用什么方式定位,夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率,为达到零件能在保证精度的前提下进行加工,而且方便快速,以提高劳动生产率,降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下,针
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