1設(shè)備總體考慮和工作流程設(shè)置(1)清洗節(jié)拍的確定根據(jù)清洗的對象,主要是對各型號(hào)儲(chǔ)氣筒零件焊接前的清洗,根據(jù)每天的清洗量,初定輸送網(wǎng)鏈速度為0.5-1.8m/min,速度可調(diào),實(shí)際工作速度為0.6-1.2m/min,速度可調(diào),每天按8小時(shí)計(jì)算
1設(shè)備總體考慮和工作流程設(shè)置
(1)清洗節(jié)拍的確定
根據(jù)清洗的對象,主要是對各型號(hào)儲(chǔ)氣筒零件焊接前的清洗,根據(jù)每天的清洗量,初定輸送網(wǎng)鏈速度為0.5-1.8m/min,速度可調(diào),實(shí)際工作速度為0.6-1.2m/min,速度可調(diào),每天按8小時(shí)計(jì)算。
根據(jù)工件的實(shí)際情況,工件采用連續(xù)通過的方式輸送,節(jié)拍定為0-10min分鐘(速度可調(diào))。清洗節(jié)拍是一個(gè)可調(diào)整的參數(shù),在實(shí)際生產(chǎn)中,可根據(jù)實(shí)際的情況,增加或減少,前提是清洗的質(zhì)量滿足要求。
由于需要采用超聲波清洗、風(fēng)刀切液、噴射清洗、漂洗、壓縮空氣吹干、熱風(fēng)烘干、補(bǔ)吹干的方式,我們確定采用直線布置的方式。即一頭進(jìn),一頭出的方式。
(2)輸送的方式確定
由于工件清洗方式為步進(jìn)通過式,所以,我們確定采用不銹鋼網(wǎng)鏈附加工件籃的方式輸送。超聲波清洗、噴射清洗、漂洗、壓縮空氣吹干、熱風(fēng)烘干、補(bǔ)吹干、下工件等全部采用一個(gè)輸送系統(tǒng),由一臺(tái)電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)。
(3)清洗機(jī)的擺放方式
采用清洗通道一字?jǐn)[開的方式,后部設(shè)置清洗液儲(chǔ)液箱、過濾器等附件。考慮便于人工的上料,應(yīng)盡量降低上料平臺(tái)高度,最終確定工件的上料高度為1.0米。
清洗機(jī)總體占地面積約為11米×3.5米,直接擺放在地面上,不需要下沉。
(4)清洗的方式
根據(jù)客戶的要求,采用超聲波浸泡清洗、噴射清洗的方式,噴射清洗為全覆蓋噴射清洗。
(5)工藝流程設(shè)計(jì)
根據(jù)用戶的要求和我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),設(shè)置的工藝流程如下所示:
準(zhǔn)備工作→上工件→超聲波清洗→輸送到清洗室→噴射清洗→噴射漂洗→壓縮空氣吹干→熱風(fēng)烘干→人工補(bǔ)吹干→卸下工件→進(jìn)入到下次循環(huán)
3.工藝流程簡介
下面對清洗機(jī)的工藝流程做簡介:
⑴準(zhǔn)備工作:主要是提前給清洗液預(yù)熱(在開機(jī)時(shí),預(yù)熱時(shí)間需要1.0小時(shí),),將零件搬運(yùn)到清洗機(jī)上料臺(tái)附近。
⑵上工件:可采用人工搬運(yùn)上料,也可采用機(jī)械搬運(yùn)上料(行車、叉車、電動(dòng)葫蘆等)。
⑶超聲波清洗:工件隨工件籃下沉到超聲清洗槽,超聲波系統(tǒng)開啟對工件進(jìn)行超聲波清洗。
⑷噴射清洗:當(dāng)工件到達(dá)噴射清洗工位后,開啟噴射清洗泵,噴嘴將上下左右面對工件進(jìn)行高壓噴射清洗。
⑸噴射漂洗:噴射漂洗與噴射清洗的過程是相同的,主要就是清洗液的清潔度不同。
⑹壓縮空氣吹干:漂洗后,工件進(jìn)入到風(fēng)干工位,然后開啟壓縮空氣對零件內(nèi)部及表面水分進(jìn)行吹干作業(yè)。
⑺熱風(fēng)烘干:風(fēng)刀切液后,工件籃到達(dá)熱風(fēng)烘干工位,開啟熱風(fēng)爐,熱風(fēng)對工件進(jìn)行烘干。
⑻人工補(bǔ)吹干:當(dāng)工件被吹干后,零件將被送出至下料工位,人工采用手動(dòng)的方式,將工件殘留水分吹干,為后續(xù)的工作做準(zhǔn)備。
⑼檢查并卸工件:在下料位對工件進(jìn)行檢查,對個(gè)別有積水的地方用壓縮空吹干,然后取下工件,完成工件的整個(gè)清洗過程。
3 主要技術(shù)指標(biāo)
根據(jù)廠方的要求,結(jié)合工件的實(shí)際情況,確定其主要技術(shù)指標(biāo)如下:
▲ 上料平臺(tái)高度:1.0m
▲ 清洗節(jié)拍:0-10min(可調(diào))
▲ 主機(jī)外形尺寸:長×寬×高:約11000×3500×2500(直接布置在地平面上)
▲ 設(shè)備占地面積:約11米×3.5米(含電控柜)
▲ 清洗室尺寸:長×寬×高≈6500×1300×500
▲ 清洗室通道有效寬度和高度:1300×500
▲ 儲(chǔ)液箱尺寸:2000×1200×900(2臺(tái))
▲ 設(shè)備裝機(jī)總功率:約90 Kw(1小時(shí)預(yù)熱)。平時(shí)使用功率:約50KW,其中:
● 噴射泵功率:7.5KW
● 漂洗泵功率:5.5KW
● 清洗液體加熱功率:約18Kw
● 漂洗液體加熱功率:約18Kw
● 拖動(dòng)功率:約2.2Kw
● 其他:約1.5Kw
▲ 噴射泵流量:20m³/h
▲ 噴射漂洗泵:12m³/h
▲ 超聲波功率:9KW
▲ 熱風(fēng)烘干功率:30KW
▲ 設(shè)備用水量:約4噸
▲ 清洗/漂洗液溫度:50~70℃(可調(diào))
▲ 壓縮空氣壓力:0.5~0.7Mpa,儲(chǔ)氣量:0.5m3(由用戶配儲(chǔ)氣罐)
▲ 噴射清洗后的排屑方式采用接渣籃的方式
▲ 水箱內(nèi)設(shè)置油水分離裝置,油水分離能力超過50L/ h,除油后的清洗液內(nèi)含油量不大于5ml/L;
▲ 儲(chǔ)液箱內(nèi)設(shè)有上下液位計(jì),可對高低液位自動(dòng)報(bào)警
▲ 各箱體都設(shè)有排水裝置,可對清洗后的污水定期排除。
▲ 儲(chǔ)液槽為雙層保溫結(jié)構(gòu),內(nèi)外均為不銹鋼材質(zhì),設(shè)有自動(dòng)加溫裝置,溫度可設(shè)置,設(shè)有高低液位計(jì),當(dāng)液位高出或低于設(shè)定液位時(shí),能自動(dòng)報(bào)警。
▲ 漂洗系統(tǒng)設(shè)有精密過濾器,精密過濾精度:20μ。使清洗質(zhì)量達(dá)到規(guī)定要求。
▲ 采用PLC進(jìn)行控制,可對流程、溫度、液位、速度等參數(shù)進(jìn)行控制,并進(jìn)行高低位的限制與報(bào)警,設(shè)有緊急停止按鈕,手動(dòng)自動(dòng)可轉(zhuǎn)換。
▲ 采用觸摸屏顯示與操作。
▲ 配有壓縮空,可對工件根據(jù)需要進(jìn)行吹水處理。
▲ 設(shè)備噪音:≤85分貝
▲ 清洗介質(zhì):水基清洗液
5 設(shè)備構(gòu)成簡介
該設(shè)備主要由四大部分組成,即:超聲波清洗系統(tǒng)、機(jī)械部分、水循環(huán)部分和電控部分。下面做簡要介紹。
5.1 超聲波部分
超聲波清洗是通過超聲波發(fā)生器,將頻率高于20KHz的震蕩信號(hào)進(jìn)行電功率放大后經(jīng)超聲波換能器的逆壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)能量,通過清洗介質(zhì)中的聲輻射,使清洗液分子振動(dòng)并產(chǎn)生無數(shù)微小氣泡。氣泡沿超聲傳播方向在負(fù)壓區(qū)形成、生長,并在正壓區(qū)迅速閉合而產(chǎn)生上千個(gè)大氣壓的瞬間高壓而爆破,形成無數(shù)微觀高壓沖擊波作用于被清洗工件表面,在極短的時(shí)間和極小的位置上破裂產(chǎn)生的力將污質(zhì)的分子擊碎,達(dá)到清洗的目的。與一般的清洗方法相比,它有如下的特點(diǎn):
(1)清洗精度高:超聲清洗對具有內(nèi)外結(jié)構(gòu)復(fù)雜、微觀不平表面、狹縫、小孔、拐角、死角、元件密集等特點(diǎn)的工件均具有的洗凈能力。
(2)針對性強(qiáng):根據(jù)清洗對象的不同而調(diào)整不同的頻率,可使清洗達(dá)到良好的效果。
(3)洗滌時(shí)間短、效率高,可節(jié)省大量的勞動(dòng)力。
5.2 機(jī)械部分
該部分主要由整體機(jī)架與殼體、清洗室、噴射清洗系統(tǒng)、噴射漂洗系統(tǒng)、工件輸送系統(tǒng)、壓縮空氣風(fēng)干系統(tǒng)、排渣與過濾系統(tǒng)、清洗液與漂洗液循環(huán)過濾系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、儲(chǔ)液箱、油水分離器等組成。
5.2.1整體機(jī)架與殼體
整體機(jī)架與外殼均采用普通碳鋼制作,并進(jìn)行油漆防護(hù),保證外部的美觀。下部采用框架與門結(jié)構(gòu)形式,與液體接觸的材質(zhì)全部采用不銹鋼材質(zhì)或其他防腐性材質(zhì)制作,防止產(chǎn)生銹液。
5.2.2清洗室
該清洗室是一個(gè)綜合工作室,在該室內(nèi)進(jìn)行噴射清洗、噴射漂洗、吹水、風(fēng)干等工藝過程。該清洗室主要由清洗室體、支架、導(dǎo)流槽、各種安裝支架等組成。下面分別做簡單介紹。
清洗室體:該室體采用不銹鋼板做內(nèi)封板,防止生銹。外部直接采用清洗室的殼體。在清洗室內(nèi)分成幾格,便于清洗與漂洗等工位的安裝,同時(shí),在清洗室內(nèi)還有一些不銹鋼支架,安裝內(nèi)部的機(jī)構(gòu)。輸送機(jī)構(gòu)等均安裝在清洗室內(nèi)。
導(dǎo)流槽:是安裝在清洗槽下面的一個(gè)斜面槽體,可將清洗后的液體導(dǎo)流到儲(chǔ)液箱。該導(dǎo)流槽分成幾個(gè)部分,即將清洗液導(dǎo)流回清洗液儲(chǔ)液箱,漂洗液導(dǎo)流回漂洗液儲(chǔ)液箱。
各種安裝架:由于在該清洗室內(nèi)需要安裝噴射清洗系統(tǒng)的噴射系統(tǒng)、漂洗系統(tǒng)、壓縮空氣風(fēng)干的管道等,因此,在清洗室內(nèi)還安裝有各種安裝支架。
5.2.3噴射清洗系統(tǒng)
該機(jī)構(gòu)主要由高壓噴射泵、過濾系統(tǒng)、噴射管、不銹鋼管道及噴嘴等組成,噴嘴布置在噴射管上,在噴射清洗時(shí)能去除殘留的污物。噴射清洗系統(tǒng):該系統(tǒng)主要由噴射泵、噴嘴、管道調(diào)壓閥、過濾網(wǎng)等組成;噴嘴采用不銹鋼噴嘴組合布置,噴嘴水量根據(jù)實(shí)際情況增減;清洗泵采用不銹鋼耐酸堿立式泵; 清洗泵流量:20m3/h;清洗泵揚(yáng)程:56m;噴射泵功率:7.5Kw;清洗液的儲(chǔ)液箱在清洗室的后部,液體通過導(dǎo)流槽回流到儲(chǔ)液箱,不需要回液泵,這樣可以較的將液體回送到儲(chǔ)液箱?;厮偷囊后w還將經(jīng)過接渣盒。在噴射清洗工位,設(shè)有擋板,在噴射清洗時(shí),防止液體的串液。
5.2.4噴射漂洗系統(tǒng)
該機(jī)構(gòu)與噴射清洗系統(tǒng)基本相同,主要由高壓噴射泵、過濾系統(tǒng)、噴射管、不銹鋼管道及噴嘴組成,噴嘴布置在噴射管上,在噴射清洗時(shí)能去除殘留的污物。
5.2.5工件輸送系統(tǒng)
網(wǎng)鏈輸送的模式,即由不銹鋼鏈條加上工件籃組成輸送網(wǎng)鏈,保證工件在上面能平穩(wěn)擺放,并不得大幅度移動(dòng),同時(shí),下部要由足夠的空隙,便于工件的清洗。該部分主要是由減速電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、不銹鋼網(wǎng)鏈、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、支架,定位工裝等組成。
5.2.6壓縮空氣吹干系統(tǒng)
采用電磁閥控制壓縮空氣對筒體內(nèi)外水分吹干。主要由電磁閥、管道、氣嘴等組成。在壓縮空氣的作用下可快速去除零件表面及內(nèi)腔的水分,加速零件干燥。
5.2.7人工吹水槍
為了防止壓縮空氣吹干后工件上還有余水,特設(shè)置了采用壓縮空氣的人工吹水槍。在下料工位,可以通過該槍將工件上個(gè)別地方的積水吹走,加速其干燥。
5.2.8清洗液排渣及過濾系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要由過濾網(wǎng)、管道、接渣盒、過濾系統(tǒng)等組成。
由于在清洗的過程中,從工件上洗下的雜質(zhì)需要及時(shí)清理,否則,就會(huì)對后續(xù)的清洗產(chǎn)生影響。因此,排渣和過濾在清洗機(jī)的設(shè)計(jì)中是很重要的。一般說來,過濾精度低,工件將不能洗干凈,但過高,又容易產(chǎn)生堵塞,而且過濾面積要很大,成本會(huì)很高。所以合適的過濾精度是非常重要的。在本方案中,對清洗系統(tǒng),設(shè)置了3道過濾。首先,清洗槽中的液體在回流時(shí)將首先回送到接渣盒構(gòu),對液體進(jìn)行初過濾,較大顆粒的物質(zhì)將被過濾,由操作人員每天下班前進(jìn)行處理。液體經(jīng)過出渣機(jī)構(gòu)后將經(jīng)過2道網(wǎng)格,在進(jìn)入噴射泵或供液泵前,還有一道籠式濾器的過濾,以保證過濾的精度。
5.2.9漂液體循環(huán)過濾系統(tǒng)
在該設(shè)備中,為保證漂洗液的質(zhì)量,特設(shè)置了漂洗液循環(huán)過濾系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由噴射泵、接渣盒、精密過濾器、管道、儲(chǔ)液箱等組成。從工件上流下的液體將首先通過一個(gè)接渣盒流入儲(chǔ)液箱,儲(chǔ)液箱被分成3格,每兩格之間用過濾網(wǎng)隔離,過濾網(wǎng)是逐步加密的。在漂洗泵的前面有一個(gè)過濾籠,以保證泵的正常工作,在噴射泵的后面,還有一道籠式濾器的過濾,確保過濾的質(zhì)量和過濾精度,提高清洗的質(zhì)量。
5.2.10加熱系統(tǒng)
該設(shè)備有兩套加熱系統(tǒng),即清洗液的加熱、漂洗液的加熱。主要由加熱元件、加熱管、溫度傳感器等組成。將清洗液和漂洗液加熱到合適的溫度,可以提高清洗的質(zhì)量。
5.2.11儲(chǔ)液箱
該設(shè)備有兩個(gè)儲(chǔ)液箱,即清洗液儲(chǔ)液箱、漂洗液儲(chǔ)液箱。兩個(gè)箱體的結(jié)構(gòu)與尺寸基本相同,下面以漂洗液儲(chǔ)液箱為例進(jìn)行介紹。
該儲(chǔ)液箱主要由箱體、過濾器、排污閥、保溫層等組成。漂洗液儲(chǔ)液箱分成三槽,在內(nèi)槽之間設(shè)有半截式過濾網(wǎng),采用沉降與過濾網(wǎng)相結(jié)合的過濾方式,以保證下次使用的清洗液的清潔度。
漂洗液液儲(chǔ)液箱的容量為2噸(尺寸約2000×1200×900),實(shí)際儲(chǔ)液為1.5噸(考慮到液體的空位和泡沫的影響等)
儲(chǔ)液箱的內(nèi)壁用SUS304不銹鋼板制造,為防止清洗液的滲漏與揮發(fā),該儲(chǔ)液箱進(jìn)行了嚴(yán)格的密封處理;過濾網(wǎng)作成可的門式結(jié)構(gòu),便于過濾網(wǎng)的清洗與更換;在儲(chǔ)液箱內(nèi)部,都裝有溫度傳感器和高低液位傳感器;在儲(chǔ)液箱每格的的底部,裝有排污閥,當(dāng)需要更換清洗液時(shí),可以排出廢棄的清洗液和污物;所有的排污閥是連成一體的,便于工廠的集中排放。為保證清洗的質(zhì)量,應(yīng)定期對清洗液進(jìn)行更換,并對儲(chǔ)液箱的進(jìn)行的清潔處理;在每個(gè)儲(chǔ)液箱中,都設(shè)有高低液位傳感器,在超過規(guī)定的液位后,都會(huì)自動(dòng)報(bào)警;在儲(chǔ)液箱中,都設(shè)有溫度傳感器,當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定溫度時(shí),啟動(dòng)加熱器,當(dāng)高于設(shè)定溫度時(shí),將停止加熱器加熱。在清洗液儲(chǔ)液箱和漂洗液儲(chǔ)液箱中,都裝有油水分離器。
5.2.12熱風(fēng)烘干系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要由高壓風(fēng)機(jī)、加熱室、風(fēng)管、空氣過濾裝置等組成,完成對清洗后工件的烘干。
▲ 該系統(tǒng)主要由高壓風(fēng)機(jī),管道,加熱室、不銹鋼翅片式加熱管、排風(fēng)系統(tǒng)等組成;
▲ 加熱罐采用翅片式不銹鋼加熱器加熱,外部有保溫層;采用兩處送風(fēng)的方式送熱風(fēng)。
▲ 熱風(fēng)烘干溫度:80~120℃(可調(diào))
▲ 高壓風(fēng)機(jī)在加熱罐的前面,對加熱罐吹風(fēng);
▲ 熱風(fēng)通過風(fēng)管從底部對工件進(jìn)行噴吹;
▲ 排氣裝置在漂洗槽的上部前側(cè);排氣裝置可通過管道連接到廠里的通風(fēng)主管,將濕熱氣體排出室外。
▲ 在進(jìn)風(fēng)口設(shè)有空氣過濾裝置,保證烘干空氣的干凈。
5.2.13油水分離器
由于工件表面有油污,故需要對清洗液和漂洗液進(jìn)行油水分離處理。在該設(shè)備中,油水分離器設(shè)置在儲(chǔ)液箱的上部液面較為靜止的地方。將油污及時(shí)收集,可保證清洗的質(zhì)量;在該設(shè)備中,設(shè)有一臺(tái)油水分離器,設(shè)在清洗液儲(chǔ)液箱上。
5.2.14排污系統(tǒng)
排污系統(tǒng)分是指清洗液漂洗液的間斷性排污。對于清洗液的間斷性排污,是指需要更換或清洗儲(chǔ)液箱時(shí),對液體的排污。該系統(tǒng)主要由管道連通器、手動(dòng)閥、排污閥等組成。一般情況下不使用,在更換清洗液時(shí),開啟此系統(tǒng),即可將廢液排出。
5.3電控部分:
5.3.1概述
本清洗機(jī)采用西門子系列或三菱系列PLC對清洗過程進(jìn)行控制,人機(jī)操作界面采用觸摸屏,PLC與觸摸屏進(jìn)行通訊,觸摸屏畫面直觀地顯示各機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)。PLC對各傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行掃描、邏輯運(yùn)算處理、再發(fā)出控制指令去控制各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)各清洗工序按次序完成;同時(shí)系統(tǒng)設(shè)置了自動(dòng)和手動(dòng)選擇,可以對各工序進(jìn)行單獨(dú)的控制操作,以適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)中的特殊需要。
5.3.2電氣控制的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
⑴符合工藝要求;
⑵性、合理性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性;
⑶安全可靠性,具有連鎖互鎖功能,防止誤操作;
⑷系統(tǒng)具有良好的開發(fā)性、可擴(kuò)展性;
5.3.3部分控制功能簡介
該系統(tǒng)采用西門子PLC做主控制器,人機(jī)操作界面采用觸摸屏,各檢測信號(hào)和操作指令輸入到PLC,再由PLC發(fā)出輸出信號(hào),控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作,使設(shè)備進(jìn)行有序的運(yùn)行。本控制系統(tǒng)中我們充分利用PLC的硬軟件,合理有效地使用其輸入輸出功能,編制優(yōu)化的控制程序,充分體現(xiàn)本機(jī)操作簡單、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。
溫度控制:采用西門子溫度采集模塊對液溫和烘干溫度進(jìn)行檢測控制,實(shí)際溫度數(shù)值和預(yù)設(shè)數(shù)值都在觸摸屏上直觀的顯示出來,并在觸摸屏上對各參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。溶液升溫采用電加熱方式,當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)接通電加熱器,到達(dá)設(shè)定溫度時(shí)停止加熱。
液位檢測及液位控制:采用浮球式液位傳感器,將液位信號(hào)輸入到PLC,經(jīng)過PLC邏輯判斷,系統(tǒng)對檢測到的液位作出相應(yīng)的處理,當(dāng)液位偏低時(shí)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警指示,并停止相應(yīng)的加熱器或水泵等。此時(shí)提示操作人員補(bǔ)充清洗溶液。
電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)檢測功能:本清洗機(jī)所有泵、電機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用熱繼電器保護(hù),若電機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)異常,熱繼電器動(dòng)作,切斷電機(jī)控制回路,電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)接通相應(yīng)的報(bào)警及指示,系統(tǒng)停止相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。
5.3.4電氣控制特點(diǎn)
該線采用可編程控制器對全線設(shè)備進(jìn)行時(shí)序邏輯與時(shí)間控制,操作十分方便。主要有以下特點(diǎn):
1、操作自動(dòng)化程度高,所有的操作都通過觸摸屏操作完成;
2、設(shè)置自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換鈕,根據(jù)實(shí)際需要,可以進(jìn)行各工序的人工控制。根據(jù)需要可方便的對清洗時(shí)間、溫度及各工序清洗的時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,使大限度的滿足清洗的需要;
3、操作柜上設(shè)有急停按鈕,在緊急情況下停機(jī),保障設(shè)備與人員的安全。由于系統(tǒng)采用了多處電氣和程序保護(hù)措施,急停按鈕幾乎不需要使用,但能加強(qiáng)操作人員的安全生產(chǎn)意識(shí)。
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