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毕业论文-ZH1105柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床（左主轴箱）设计.doc
463 ZH1105柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床（左主轴箱）设计【开题报告+任务书+毕业论文+CAD图纸】【机械全套资料】
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463 ZH1105柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床（左主轴箱）设计【开题报告+任务书+毕业论文+CAD图纸】【机械全套资料】,zh1105,柴油机,缸体,三面攻,螺纹,罗纹,组合,机床,主轴,设计,开题,报告,讲演,呈文,任务书,毕业论文,cad,图纸,机械,全套,资料
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盐城工学院毕业设计说明书 1 0 前 言 组合机床主要用于平面加工和孔加工。平面加工包括铣平面、车端面、刮平面；孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹等。组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如气缸体、气缸盖、变速箱体等零件。 根据课题要求、 油机气缸体要加工工序的特点和减少工人的劳动强度、降低生产成本和提高加工效率用组合机床对 油机气缸体三面上 31 个螺纹进行加工。设计本组合机床时尽能的采用通用件，以降低成本。因此本组合机床应用通用多轴箱、通用主轴、传动件、齿轮和附加机构。通用件选用是根据所需的功率、 进给力、进给速度等要求的。多轴箱尺寸应根据加工主轴分布位置通过估算，并圆整后选用相近似尺寸的标准规格的多轴箱，据此选择结合尺寸的动力箱。尽可能按通用部件的配套关系选用通用部件。 工艺方案的拟定是组合机床设计的关键一步。因为工艺方案在很大程度上决定组合机床的结构配置和实用性能。应根据工件的加工特点，充分考虑各种影响因素，经济分析的基础拟定出可靠的工艺方案。从而确定组合机床的配置型式及结构方案应根据工件的结构特点，并进行组合机床总体方案图样文件的设计。粗精加工分开原则，粗加工时的切削负荷较大，切削产生的热变形、 较大夹压力引起的工件变形以及切削振等动，对精加工工序十分不利，影响加工尺寸精度和表面粗糙度，因此应选择粗精加工工序分开的原则。拟定工艺方案时，在保证加工质量和操作维修方便的前提下，应适当提高工序集中程度。因此全面分析多方因数和理决定工序集中程度。 被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床完成的工序内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、压紧部位等，它是组合机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件图基础上，突 出本机床的加工内容。 加工示意图是在工艺方案和机床总体方案确定的基础上绘制的，加工示意图应与机床实际加工状态一致。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。它是设计刀具、夹具、多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床联系尺寸图的主要依据。加工示意图上要标注联系尺寸、切削用量（同一主轴箱上各主轴的每分钟进给量是相等的）、工作循环、攻退量、攻进量。 机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按选定的通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装 位置、相互的联系、运动关系和操作方位的总体油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计 2 布局图。它为主轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据。 生产率计算卡是反映机床实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷率。根据加工示意图所确定的工作循环以及切削用量，就可以计算机床生产率并编制生产率计算卡。它是用户验收机床生产率的重要依据。 主轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。主轴箱的设计方法是：绘制主轴箱的设计原是依据图；确定主轴结构、轴径及齿轮模数；拟定传动系统； 计算主轴、传动轴坐标，绘制坐标检查图；绘制主轴箱总图，零件图及编制组件明细表。主轴和被加工零件在机床上是面对面安放的，因此，主轴箱主视图上的水平方向尺寸与零件工序图上的水平方向尺寸正好相反。 主轴箱传动系统的拟定：先把全部主轴中心尽可能分布在一个或几个同心圆上，在同心圆的圆心上分别设置中间传动轴；非同心圆分布的一些主轴，也宜设置中间传动轴，然后根据已选定的各中心传动轴再取同心圆，并用最少的传动轴带动这些中心传动轴；最后通过合拢传动轴与动力箱驱动轴连接起来。并使各主轴获得预定的转速和转向。 组合机床上攻螺纹， 根据工件加工部位分布情况和工艺要求，常用攻螺纹靠模装置攻螺纹。攻螺纹靠模装置用于同一方向纯攻螺纹工序。由攻螺纹多轴箱和攻螺纹靠摸头组成。靠模螺母和靠模螺杆是经过磨制并精细研配的，因而螺孔加工精度高，在润滑良好时，对铸铁加工精度可达 精度螺孔，表面粗糙度可达 m。螺孔的位置精度稍低于钻孔时的位置精度，因此螺孔的位置精度主要取决于螺纹底孔的位置精度。 攻螺纹主轴箱一般都是由电动机直接驱动。在确定电动机功率时，要考虑丝锥工作时钝化的影响，一般取为计算功率的 数少时取大值，轴数 多时取小值）。丝锥退回原位时，电动机应能迅速地停止，以避免攻螺纹靠模系统在电动机反转停止时惯性的影响，不致造成丝锥超程而破坏攻螺纹机构的原位状态。因此，一般攻螺纹主轴都要有制动。 本小组设计成员：谢明、金佩、李琳、施伟。 盐城工学院毕业设计说明书 3 1 总体方案论证 根据任务书的要求：设计的组合机床要满足加工要求、保证加工精度；尽可能用通用件、以降低成本；各动力部件用电气控制、液压驱动。因此根据任务书要求和气缸体的特点初定两种设计方案： 式组合机床 特点：卧式组合机床重心底、振动小运作平稳、加工精度高、占地面积大。 1. 2 立式 组合机床 特点：立式组合机床重心高、振动大、加工精底、占地面积小。 1. 3 方案比较 根据 卧式组合机床和立式组合机床的特点比较可知：为了保证螺纹孔的加工精度和结合气缸体本身的特点 (左面攻 14 个螺纹孔、右面攻 10 个螺纹孔后面攻 6 个螺纹孔，见加工工序图 )选择卧式组合机床。 体设计的思路 拟定工艺方案；根据任务书要求绘制加工工序图；根据确定的切削用量、工作循环和工作行程等绘制加工示意图；根据加工工序图、加工示意图和确定的专用部件及通用部件绘制机床联系尺寸总图。根据“三图一卡”设机组合机床。 油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计 4 2 计算部分 轴箱的设计计算： 组合机床的通用多轴箱的标准厚度为 180于卧式多轴箱的前盖厚度为 55型后盖的厚度为 90此确定多轴箱的尺寸，主要是确定多轴箱的宽度 B 和高度 H 及最低主轴高度 h。如下图所示：被加工气缸体轮廓用双点化线表示，多轴箱轮廓用粗实线表示。多轴箱宽度 B、高度 H 的大小主要与气缸体需要加工的螺孔的分布有关。参考 I ： b 工件在宽度方向相距最远的两孔距离、单位 最边缘主轴中心至箱体外壁距 离、单位 h 工件在高度方向相距最远的两孔距离、单位 最低主轴高度、单位 公式： B = b + 2 1 2 1 公式： H = h + 1 2 2 已知： b = 0 100 1 h = 275mm 公式 2 1 得： B= b + 2 2 (70 100) = 公式 2 2 得： H=h+h1+75+0 100 = 46图 2 - - 1 多 轴 箱 设 计 原 始 依 据 图箱体中心线盐城工学院毕业设计说明书 5 图 2 - 2 多 轴 箱 轮 廓 尺 寸 确 定查 1 7 1：取： B H = 630 500削转距的计算： 9 7H 深 16 的螺纹所需转据的计算 公式： T = 195 1 3 5 2 3 注： D 螺纹大径、单位 工件的螺距、单位 由公式 2 3 得： T = 195 195 1 3 5 取： T = 5 攻 7H 深 15 的螺纹所需转据的计算 由公式 2 3 得： T = 195 195 油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计 6 查 1 3 5 取： T = 9 轴直径的计算和主轴外伸尺寸的确定 公式： d = (10T)1/4 1 3 5（加工铸铁） 2 4 注： d 主轴直径、单位 T 转距、单位 D 螺纹大径、单位 P 螺距、单位 9 7H 深 16 的螺纹所需主轴直径的计算 由公式 2 4 得： d = (10T)1/4 1 = (10 5) 1/4 = 查 1 3 5 取： d = 17 攻 7H 深 15 的螺纹所需主轴直径的计算 由公式 2 4 得： d = (10T)1/4 1 (10 9) = 20了减少更换攻螺纹接杆的时间、降低操作工人的劳动强度和提高工作效率等原因，所以取攻 9 7H 深 16 螺纹主轴的直径与攻 7H 深 15 螺纹直径为 20d = 20 轴外伸尺寸的确定 参考 1 ： L=115 D/2/20 削速度的确定 参考 1 =4 8m/ 9 7H 深 16 的螺纹切削速度的确定 取 V= 攻 7H 深 15 的螺纹切削速度的确定 取 V=削功率的计算 公式： p= (9740 D) 1 6 20 2 5 注： T 切削转距、单位 盐城工学院毕业设计说明书 7 V 切削速度、单位 D 被加工螺纹的直径、单位 9 7H 深 16 的螺纹所需切削功率的计算 由 公式 2 5 得： p = (9740 D) 1 =（ 5 103 (9740 8) = 10 2 以： 9 p = 9 10 2 = w 7H 深 15 的螺纹所需切削功率的计算 由公式 2 5 得： p = (9740 D) 1 (9 103 (9740 10) = w 所以 攻 9 7H 深 16 的螺纹和攻 7H 深 15 的螺纹所需总功率为： p = w 床动力参数的计算 动机功率的计算 公式： P = p / 1 （ = 2 6 注： P 多轴箱所需功率、单位 p 消耗于各主轴的切削功率总和、单位 多轴箱的传动效率。 由公式 2 6得： P = p / 1 （ = w 参考 1考虑丝锥工作时钝化的影响，一般取计算功率的 以 (w 动机的选择 考虑到轴承与轴、齿轮与轴、齿轮与齿轮、轴与箱体、轴与轴套等之间的能量损耗所以 选择功率稍大一些的电动机。 参考 I 39： 取：电动机的型号： 4 电动机转速： 440r/1 输出轴转速： n = 720r/1 油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计 8 螺纹主轴转速的计算 公式： n = (1000v)/( d)1 2 7 注： v 切削速度、单位 m/d 主轴直径、单 位 攻 9 76的螺纹主轴转速的计算 已知： v = d = 8公式 2 7得： n = (1000v)/( d)1 (1000 ( 150r/攻 75的螺纹主轴转速的计算 已知： v = d = 10公式 2 7得： n = (1000v)/( d)1 （ 1000 （ 10） 125r/削用量的计算 公式： 2 2 8 注： f 每转进给量、单位 mm/r; n 转速、单位 mm/r。 76的螺 纹切削用量的计算 已知： f= r n = 150r/公式 2 8得： 2 150 = 攻 75的螺纹切削用量的计算 已知： f = r n = 125r/公式 2 8得： fm=2 125=产率计算 已知：工作行程为 37 进 刀量为 150 /动时间加紧 动时间攻入攻退 城工学院毕业设计说明书 9 机动时间 装料时间 件工时 2 公式： Q=A/ 1 2 9 =41400/4600=9 公式： 0/T 单 1 2 10 =60/2=30 公式： 负 =Q/1 2 11 =9/30=30 轴箱传动系统设计 孔的分布特点 仔细阅读被加工零件加工工序图，观察在本组合机床加工的螺孔位置具有以特点： a、螺孔 1、 2、 3直线分布； b、螺孔 4、 5、 6直线分布； c、螺孔 1、 2、 3所在直线垂直螺孔 4、 5、 6所在直线 箱体中心线图 2 - 3 用 作 图 法 确 定 各 轴 位 置油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计 10 据以上特点初步拟订轴的传动关系 a、设置中间传动轴 13带动主轴 1、 2转动； b、设置中间传动轴 15带动主轴 3、 4转动； c、设置中间传动轴 17带动主轴 5、 6、 7转动； d、设置中间传动轴 18带动主轴 8、 9转动； e、设置中间传动轴 20带动主轴 10转动。 置过渡轴合拢中间传动轴、设置油泵轴和驱动 轴 a、设置过渡轴 11和过渡轴 16，过渡轴 16带动中间传动轴 11、 17转动； b、设置过渡轴 19带动中间传动轴 18、 20转动； c、设置过渡轴 12带动过渡轴 11和中间传动轴 13转动； d、设置过渡轴 14带动过渡轴 11和中间传动轴 15转动； e、过渡轴 11带动油泵轴 22转动； f、驱动轴 0驱动过渡轴 11实现整个传动链运作。 制多轴箱的传动树形图（图 2 4） 箱体中心线图 2 - 4 多 轴 箱 传 动 数 形 图盐城工学院毕业设计说明书 11 2 11 根据原始依据图 (2 1)计算主轴坐标 表 2 1 主轴坐标表 轴箱中齿轮模数、齿数的计算（图 2 5） 图 2 - - 5 多 轴 箱 传 动 系 统 轴箱中齿轮模数的确定 坐标 销 01 驱动主 1 主轴 2 主轴 3 主轴 4 主轴 5 X 轴 6 主轴 7 主轴 8 主轴 9 主轴 10 油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计 12 因为多轴箱中齿轮模数常用 2、 3、 4 几种。为了便于生产，同一多轴箱中的模数规格最好不要多于两种。所以初步确定多轴箱内所有齿轮的模数取 3（ m=3）。 定传动轴 13 的位置及齿轮的齿数 传动轴 13 的位置通过作图 (图 2 4)初定，若取 m=3 7，则从图 2 4量得中心距 1=72公式： Z 从 =2A/m Z 主 1 2 12 所以： =2A/m 72/3 27 21 公式： n 从 n 主 （ Z 主 /Z 从 ） 1 2 13 所以： ） 150 (21/27) 117r/公式 2 12： Z 从 =2A/m(1+ n 从 / n 主 ) 1 以： 2 72/3(1+150/117) 27 定传动轴 15 的位置及齿轮齿数 传动轴 15 的位置通过图 2 4 初定，若取 m=3 7，则从图 2 4 量得中心距 3=72 ， 由公式 2 12： Z 从 =2A/m Z 主 1 以： =2A/m 72/3 27 21 由公式 2 13： n 从 n 主 （ Z 主 /Z 从 ） 1 以： ） 150 (21/27) 117r/公式 2 12： Z 从 =2A/m(1+ n 从 / n 主 ) 1 以： 2 72/3(1+150/117) 27 定传动轴 17 的位置及齿轮齿数 传动轴 17 的位置通过图 2 4 初定，若取 m=3 5，则从图 2 4 量得中心距 5= 由公式 2 12： Z 从 =2A/m Z 主 1 以： =2A/m 72/3 27 26 排 由公式 2 13 得： n 从 n 主 （ Z 主 /Z 从 ） 1 以： 17） 150 (35/26) 202r/公式 2 12： Z 从 =2A/m(1+ n 从 / n 主 ) 1 城工学院毕业设计说明书 13 所以： 2 3(1+150/202) 35 排 由公式 2 12 得： Z 从 =2A/m(1+ n 从 / n 主 ) 1 以： 2 3(1+150/202) 35 排 定传动轴 17 的位置及齿轮齿数 传动轴 18 的位置通过图 2 4 初定，若取 m=3 7，则从图 2 4 量得中心距 8=72 由公式 2 12： Z 从 =2A/m Z 主 1 以： =2A/m 72/3 27 21 由公式 2 13： n 从 n 主 （ Z 主 /Z 从 ） 1 以： ） 150 (27/21) 公式 2 12： Z 从 =2A/m(1+ n 从 / n 主 ) 1 以： 2 72/3(1+150/117) 27 定传动轴 15 的位置及齿轮齿数 传动轴 20 的位置通过图 2 4 初定，若取 m=3 2，则从图 2 4 量得中心距 10=， 由公式 2 12： Z 从 =2A/m Z 主 1 以： =2A/m 32 21 排 由公式 2 13： n 从 n 主 （ Z 主 /Z 从 ） I 以： 20） 150 (32/21) 定合拢传动轴的位置及齿轮齿数 传动比的计算 公式： U 总 =n 主 /n 驱 1 2 14 所以： 13= 17/715 1/0 15= 17/715 1/0 17= 02/715 1/0 18= 15 1/0 20= 15 1/以上计算根据轴 13、 15、 17、 18、 20 与驱动轴 0 的总传动比，考虑 13、15、 17、 18、 20 与驱动轴 0 的距离及排列齿轮等因素，宜设置合拢轴 11、 12、14、 16、 19 把驱动轴与传动轴与中间传动轴联接起来。 油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计 14 定合拢轴 19 的位置和齿数 轴 19 的位置可通过图 2 4 初定，从图 2 4 上量得 20=， 由公式 2 12： Z 从 =2A/m Z 主 1 以： =2A/m 2 21=28 定合拢轴 12 的位置和齿数 轴 12 的位置可通过图 2 4 初定，从图 2 4 上量得 20=，如取 m=3 7 则： 由公式 2 12： Z 从 =2A/m Z 主 1 以： =2A/m 27=27 定合拢轴 11 的位置和齿数 轴 11 的位置可通过图 2 4 初定，从图 2 3 上量得 11=，如取 m=3 6 则： 由公式 2 12： Z 从 =2A/m Z 主 1 以： =2A/m 36=22 排 定合拢轴 16 的位置和齿数 轴 16 的位置可通过图 2 3 初定，从图 2 3 上量得 11=，如取 m=3 3 则： 由公式 2 12： Z 从 =2A/m Z 主 1 以： =2A/m 23=23 定合拢轴 14 的位置和齿数 轴 14 的位置可通 过图 2 4 初定，从图 2 4 上量得 14= ,如 取 m=3 2 则： 由公式 2 12： Z 从 =2A/m Z 主 1 以： =2A/m 22=32 排 盐城工学院毕业设计说明书 15 2 14 计算传动轴的坐标 一轴定距离的传动轴坐标计算 轴 20 坐标计算： Y x x,y) R 01 A y 0 X 图 2 6 公式： y=( 1 2 15 注： R 啮合中心距 从传动图上量得： x=式： R=（ ） m/2 1 2 16由公式 2 16 得： 10=（ ） m/2 1 =(21+32) 3/2=公式 2 15 得： y=( 3/2 =以： 换算到大坐标、轴 20 坐标为： (同理可求： 轴 13 坐标为： （ 轴 12 坐标为：（ 轴 15 坐标为：（ 轴 14 坐标为：（ 轴 16 坐标为：（ 轴 18 坐标为：（ 轴 19 坐标为：（ 油泵轴 22 坐标为（ 二轴定距离的传动轴坐标计算 传动轴与二轴定距离，即在某一传动轴上用两对齿轮分别带动两根已知轴，轴 17 为二轴定距离的传动轴。 油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计 16 i Y 1 B L I ,I) J 01 j 0 X 图 2 7 由公式 2 16 得： )m/2 1 =(35 26) 3/2=公式 2 16 得： )m/2 1 =(35 26) 3/2=式： A=1 2 17 = 公式： B=1 2 18 =38 公式： I=(2L 1 2 19 =(1382 （ 2 138） =式： J= ( 1 2 20 =( 式： a (L 1 2 21 =(138 0 69)/138 =式： a (L 1 2 22 =(138 0 138 =以轴 17 的坐标为：（ 同理可求轴 11 的坐标为：（ 算中心距误差 算轴 1、 2 与轴 13 中心距误差 ： 1=()m/2 1 =(21 27) 3/2=式： =R A=R ( 1 2 23 盐城工学院毕业设计说明书 17 =(3附表 10 心距允差为 所以： ,能满足该齿轮副啮合要求。 算轴 3、 4 与轴 15 中心距误差 ： 已知 ： 3=()m/2 =(21 27) 3/2=公式 2 23 得： =R A=R ( 1 (3附表 10 心距允差为： 所以： ,能满足该齿轮副啮合要求。 算轴 5、 6、 7 与轴 117 中心距误差 ： 已知： 7=()m/2=(26 35) 3/2=公式 2 23 得： =R A=R ( 1 (3附表 10 心距允差为： 所以： ,能满足该齿轮副啮合要求。 算轴 8、 9 与轴 18 中心距误差： 已知： 9=()m/2=(21 27) 3/2=公式 2 23 得： =R A=R ( 1 (3附表 10 心距允差为： 所以： ,能满足该齿轮副啮合要求。 算轴 10 与轴 20 中心距误差： 已知： 10=()m/2 =(21 32) 3/2=油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计 18 X=式： =R A=R ( 1 (3附表 10 心距允差为： 所以： ,能满足该齿轮副啮合要求。 算轴 21 与轴 10 中心距误差： 已知： 10=()m/2 =(32 36) 3/2=公式 2 23 得： =R A=R ( 1 (3附表 10 心距允差为： 所以： ,能满足该齿轮副啮合要求。 算轴 12、 14、 16 与轴 11 中心距误差： 已知： 14=()m/2 =(22 32) 3/2=公式 2 23 得： =R A=R ( 1 (3附表 10 心距允差为： 所以： ,能满足该齿轮副啮合要求。 算轴 18、 13 与轴 12 中心距误差： 已知： 18=()m/2 =(36 36) 3/2=公式 2 23 得： =R A=R ( 1 (3附表 10 城工学院毕业设计说明书 19 中心距允差为： 所以： ,能满足该齿轮副啮合要求。 同理可求：轴 14与轴 15、轴 16与轴 17、轴 18与轴 19、轴22与轴 18和轴 20与轴 19中心距 误差都能满足齿轮副啮合要求。 制坐标检查图（图 2 8） 图 2 - 8 多 轴 箱 坐 标 检 查 图油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计 20 的校核 对轴进行分析和比较轴 11相对受力较大，所以需对轴 11进行强度校核。 图 2 - 9 轴 的 受 力 分 析 及 弯 矩 图 算支承反力 公式： T/d 4 2 24 =2 9 103/（ 3 32） =式： 4 =水平面上 公式： ( 4 2 25 =(110)/ ( 110 58) =式： 4 2 26 =垂直面上 公式： 4 2 27 = 画弯矩图（图 2 8） 盐城工学院毕业设计说明书 21 在水平面上， 面左侧 公式： 4 2 28 =110=mm 面右侧 公式： M 3 4 2 29 =58= 垂直面上 公式： 2 30 =110= 成弯矩， a a 剖面左侧 公式： 4 2 31 =(1/2 = mm a a 剖面右侧 公式： M a=( 4 2 32 =(1/2 = 画弯矩图（图 2 8） 转距 :公式： T=d/2 4 2 33 =96/2= 判断危险剖面 显然，图 2 9 所示 a a 截面左侧合成弯矩最大、扭矩为 截面左侧可能是危险剖面； b b 截面处合成弯矩最大，也可能是危险剖面。 的弯矩合成强度校核 查 4表 10 1 得： = 1b=60 0b=100 = 1b/ 0b=60/100=0.6 a a 剖面左侧 W=bL(d (2d) 4 2 34 =203 16 6(20 62)/(2 20) = 3 e=( t)21/2/W 4 2 35 =( 1/2/ b b 剖面左侧 W=4 2 36 =203=800 3 b b 截面处合成弯矩 油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计 22 2 28)/4 2 37 =110110= e=( t)21/2/W 4 ( 1/2/800 = 经以上计算表明：轴的弯扭合成强度是足够的，且弯扭
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