機(jī)械原理_壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析說(shuō)明書
濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院課程設(shè)計(jì)
濡為上華泉城學(xué)院
《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)
題 目 壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析
學(xué) 院 工學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 對(duì)口機(jī)設(shè)1301班
學(xué) 生
學(xué) 號(hào) 2013030039
指導(dǎo)教師 周興宇
二0一五年七月五日
工學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)審表
學(xué)生姓名
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及
其自動(dòng)化
年級(jí)
2013 級(jí)
學(xué)號(hào)
2013030039
設(shè)計(jì)題目
壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析
評(píng)價(jià)內(nèi)容
評(píng)價(jià)指標(biāo)
評(píng)分
權(quán)值
評(píng)定
成績(jī)
業(yè)務(wù)水平
有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí);能正確設(shè)計(jì)零件的機(jī)械加工工藝 規(guī)程,正確計(jì)算課程設(shè)計(jì)中所需數(shù)據(jù),合理設(shè)計(jì)課題規(guī)定工序所需夾 具。獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)工作,能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問(wèn) 題;能正確處理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù);能對(duì)課題進(jìn)行理論分析,得出有價(jià)值的結(jié) 論。
40
課程設(shè)計(jì)
(設(shè)計(jì)說(shuō) 明書、圖 紙)質(zhì)量
論述充分,結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理;設(shè)計(jì)方法正確,分析處理科學(xué);文字通順, 技術(shù)用語(yǔ)準(zhǔn)確,符號(hào)統(tǒng)一,編號(hào)齊全,書寫工整規(guī)范,圖表完備、整 潔、正確;圖紙繪制符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確;工作中有創(chuàng)新意 識(shí);對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破,或有獨(dú)特見(jiàn)解。
30
工作量、
工作態(tài)度
按期完成規(guī)定的任務(wù),工作量飽滿,難度較大;工作努力,遵守紀(jì)律; 工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)。
10
答辯
能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問(wèn)題;綜述簡(jiǎn)練完整,有見(jiàn) 解;立論正確,論述充分,結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理。
20
合計(jì)
100
指導(dǎo)
教師
評(píng)語(yǔ)
濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院課程設(shè)計(jì)
目 錄
1前言 -1 -
2壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 -2 -
2.1 壓床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介1 ? - 2 -
2.2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) -2 -
2.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 -3 -
2.3.1 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分折 -3 -
2.3.2 機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 -3 -
2.3.3 凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì) -3 -
3壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) -5-
3.1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制 -5 -
3.1.1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) -5 -
3.1.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制 -7 -
3.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度分析 -8 -
3.3 機(jī)構(gòu)加速度分析 -9 -
3.4 機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析 -11 -
4凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) -16 -
4.1 從動(dòng)件位移曲線確定 -16 -
4.2 凸輪輪廓繪制 -17 -
5結(jié)論 -18 -
致 謝 -19 -
參考文獻(xiàn) -20 -
I
濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院課程設(shè)計(jì)
1前言
機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和 動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的訓(xùn)練,是本課程的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè) 計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)和對(duì)工程實(shí)際中各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)能力的一門課程。其基本目的在 于:
(1)進(jìn)一步加深學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決有關(guān)本課程實(shí)際問(wèn)題的 能力。
(2)使學(xué)生對(duì)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析設(shè)計(jì)有一較完整的概念。
(3)使學(xué)生得到擬定運(yùn)動(dòng)方案的訓(xùn)練,并具有初步設(shè)計(jì)選型與組合以及確定傳動(dòng) 方案的能力。
(4)通過(guò)課程設(shè)計(jì),進(jìn)一步提高學(xué)生運(yùn)算、繪圖、表達(dá)、運(yùn)用計(jì)算機(jī)和查閱技術(shù) 資料的能力。
(5)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),理論聯(lián)系實(shí)際,獨(dú)立思考與分析問(wèn)題能力和創(chuàng) 新能力。
本次的課程設(shè)計(jì)是我們?cè)趯W(xué)習(xí)了大部分專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課后進(jìn)行的。 這是我們對(duì) 幾年來(lái)所學(xué)的各科課程的一次深入的綜合性復(fù)習(xí), 也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此, 在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。
就我個(gè)人而言,我希望通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)一步適應(yīng)性的 訓(xùn)練,希望自己在設(shè)計(jì)中能鍛煉自己的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、查資料的能力,為以后的 工作打下良好的基礎(chǔ)。
由于能力有限,設(shè)計(jì)尚有很多不足之處,希望各位老師給予指導(dǎo)。
-15 -
2壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求
2.1 壓床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介1 ?
如圖2.1所示為壓床主體機(jī)構(gòu)。其中,六桿機(jī)構(gòu)ABCDEF為其主體機(jī)構(gòu),電動(dòng)機(jī)經(jīng) 聯(lián)軸器帶動(dòng)減速器的三對(duì)齒輪 4工2、n-〃、4-X將轉(zhuǎn)速降低,然后帶動(dòng)曲柄1轉(zhuǎn)動(dòng),
從而使導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的滑塊5克服阻力E而運(yùn)動(dòng)。為了減小主軸的速度波動(dòng),在曲柄軸A的 另一端裝有供潤(rùn)滑導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)副用的油泵凸輪機(jī)構(gòu)。
圖2.1 壓床主體機(jī)構(gòu)
2.2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)
導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)及凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如表 2.1所示
表2.1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)
題目
符號(hào)
數(shù)據(jù)
單位
導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
及運(yùn)動(dòng)分析
X1
50
mm
X2
140
y
220
60
千
120
H
150
mm
CE/CD
1/2
EF /DE
1/4
5
100
r / min
BS2 / BC
1/2
DS3 / DE
1/2
導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)
靜力分析
G2
660
N
G3
440
G5
300
J s2
0.28
kgm2
Js3
0.085
Qmax
4000
N
凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
h
17
mm
M
30
區(qū)
55
&1
25
歷,
85
2.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容
2.3.1 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分折
已知:中心距必、與、,構(gòu)件3的上、下極限角,滑塊的沖程H,比值CE/CD、EF/DE, 各構(gòu)件質(zhì)心S的位置,曲柄轉(zhuǎn)速的1。
要求:設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、機(jī)構(gòu) 1?2個(gè)位置的速度多邊形和加速度
多邊形、滑塊的運(yùn)動(dòng)線圖。以上內(nèi)容與后面的動(dòng)態(tài)靜力分析一起畫在 l號(hào)圖紙上。
2.3.2 機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析
已知:各構(gòu)件的重量G及其對(duì)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 卜(曲柄1和連桿4的重力和轉(zhuǎn)動(dòng)
慣量(略去不計(jì)),阻力線圖(如圖2.2)以及導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析中所得的結(jié)果。
要求:確定機(jī)構(gòu)一個(gè)位置的各運(yùn)動(dòng)副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力矩。作圖 部分亦畫在運(yùn)動(dòng)分析的圖樣上。
2.3.3 凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)
已知:從動(dòng)件沖程H,許用壓力角[a],推程角電,遠(yuǎn)休止角詼1,回程角電’,凸
輪與曲柄共軸。
要求:按[a]確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸.求出理論廓線外凸曲線的最小曲率半徑 p 選取滾子半徑r,繪制凸輪實(shí)際廓線。以上內(nèi)容做在 1號(hào)圖紙上。
圖2.2 壓床阻力線圖
X0L」
OI/xdLL—
3壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制
3.1.1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)如表3.1所示,其機(jī)才^簡(jiǎn)圖如圖3.1所示
表3.1導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)
單位
mm
(o)
mm
r/min
符號(hào)
X1
X2
H
1
0 3
11
0 3
H
CE/CD
EF/DE
n1
BS2/BC
DS3/DE
數(shù)據(jù)
50
140
150
60
120
150
1/2
1/4
100
1/2
1/2
夕
圖3.1壓床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
根據(jù)壓床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)和機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖對(duì)各構(gòu)件尺寸進(jìn)行計(jì)算。
已知:X1 = 50mm, X2 = 140mm, Y = 220mm,。; =6,。31 = 120,E“H= 150mm, CE"/CD=1/2, E“F/DE“=1/2, BS2/BC=1/2, DS3/DE"=1/2。
由條件可得;/ E DE =60
? DE =DE
? ?.△DE?E等邊三角形 過(guò)D作DJ E“E ,交E”E于J,交F1F2于H
JDI=90
HDJ是一條水平線,
DHXFF
FF // E“E
過(guò) F作 FK,E“E 過(guò) E 作E^G,FF, . .FK=EG
在AFKE“和AE GF 中,KE*=GF , FE“=E F , / FKE=/E GF =90 .?.△FKE^AE GF
? .KE = GF
v E E =E K+KE, FF =FG+GF
EE =FF =H
.「△DEE .是等邊三角形
? . DE =E F=H=150mm
v E F/DE =1/2, CE /CD=1/2
E F=D E /4=150/4=37.5mm
CD=2*D E /3=2*150/3=100mm
連接 AD,有 tan/ADI=X i/Y=140/220=12.8
mm
??.在三角形用DC和9DC中,由余弦定理得:
mm
AC,=mm
AB=(AC-AC )/2=49.3mm BC=(AC+AC )/2=223mm
V BS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2
BS2=BC/2=223/2=111.5mm
DS3=DE /2=150/2=75mm
通過(guò)以上計(jì)算可得連桿各構(gòu)件的尺寸如表 3.2所示
表3.2導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件尺寸
AB
BC
BS2
CD
DE
DS3
EF
49.3mm
223mm
111.5mm
100mm
150mm
75mm
37.5mm
3.1.2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制
根據(jù)3.1.1計(jì)算結(jié)果,做機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 3.2所示
圖3.2壓床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
3.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度分析
rad
已知:ni=100r/min; 10.47 s
T T T
V C = V B Vcb
大小 ? V ?
方向 CD AB 1BC
選取比例尺 巳=0.005 (m/s) /mm,作速度多邊形如圖3.3所示。
圖3.3壓床機(jī)構(gòu)速度多邊形
0.496m
Vc= * pc = 0』05 X 99 =——-——
0.025m
%耳=% 東%=0.005 X 5 =
T
T
T
Vf 二 V E VFE
大小 ? , ?
方向 //導(dǎo)路 ED XFE
_ 0.75m.
VF= & * 時(shí)=0 005 x 150 =--— _ 0,03m
G= gp * = 0X105 x 6 =―--
0.49m
VS2= ih * P$2 = O,OOS x 98 ——--
0372m
%3= % * ps3 = 0.005 X 74.4 ——--
區(qū)』% 一%% 一%
- = --
O.llrctd
s
0.496rad
s
0.8rad
計(jì)算得出機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件速度如表 3.3所示。
表3.3構(gòu)件速度參數(shù)
項(xiàng)目
Vb
Vc
Ve
Vf
W1
^2
知3
%
數(shù)值
0.54145
0.496
0.744
0.75
10.47
0.11
4.96
0.8
單位
m/s
rad/s
3.3 機(jī)構(gòu)加速度分析
由構(gòu)件速度參數(shù)得:
& =嚶D +睢D ="淳+嚶3 +睢H
大小 ?,?,,?
方向? JD CD BtA CtB BC
ap =
大?。?
方向 V
選取比例尺Na =0.036 (m/s2) /mm,作加速度多邊形如圖3.4所示。
圖3.4壓床機(jī)構(gòu)加速度多邊
―f 2.412m
%= ga * nc = 0.036 x 67 =
98肺
=^[=0.(136x83=2 —
必二“ J7MWX3 二。
108小
一t 4.104m
aF= fia 7if = 0.036 X 114 ―———
計(jì)算得機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件加速度如表 3.4所示。
表3.4構(gòu)件加速度參數(shù)
項(xiàng)目
a5
aE
aF
%
%
2
Q?
數(shù)值
5.4
2.412
3.69
4.104
3.924
1.872
13.39
1.08
單位
2 m/s
2 rad/s
3.4 機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析
導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析參數(shù)如表 3.5所示。
表3.5導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析參數(shù)
& && 5s
%
/j2
km
數(shù)值
660
440
300
4000
0.28
0.085
單位
N
Kg
.m2
各構(gòu)件的慣性力和慣性力矩如下:
Fr= 40QN
Lb2= -= 14mni
%
%
L<3= — = 1.09mm
(1)求構(gòu)件4、5每個(gè)運(yùn)動(dòng)副的反力。
選取比例尺NF=10N/mm,作其受力及力多邊形如圖 3.5
圖3.5構(gòu)件4、5受力及力多邊形
圖3.5構(gòu)件4、5受力及力多邊形
歹U 平衡方程:F54+F65+FI5+G5 + Fr=0
貝U F45=270N; F65=70N
(2)求構(gòu)件2、3每個(gè)運(yùn)動(dòng)副的反力
F45=F34 (方向相反)
桿2對(duì)C點(diǎn)求力矩,可得:
FlLlIlblllil I it m
解得二 ’
對(duì)桿3進(jìn)行分析,對(duì)C點(diǎn)求力矩,可得:
肌小I叩I
解得二 h
對(duì)桿2、3整體受力分析,選取比例尺 %=10N/mm,作其受力圖如圖3,6所示。
圖3.6構(gòu)件2、3受力及力多邊形
由圖可得:
F12= 10x76 = 760N
3 10x 46 = 46 ON
(3)求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb 曲柄AB受力分析如圖3.7所示。
圖3.7曲柄AB受力分析
F61=-F21 =760N
Mb=F21* L =760 乂 0.0493=37.468Nm
由上述計(jì)算可得機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件受力情況如表 3.6所示。
表3.6壓床機(jī)構(gòu)各構(gòu)件受力情況
項(xiàng)目
Fl2
Fl3
Fi5
M12
M13
Mb
F63
F6t3
數(shù)值
26427
84.04
125.63
3.75
0.0918
37.468
440
20.16
單位
N
N/m
N
項(xiàng)目
Fi2
Fi2
F34
F43
F45
F 65
F21
F61
數(shù)值
730
115.54
270
270
270
70
1605
1605
單位
N
濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院課程設(shè)計(jì)
4凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 從動(dòng)件位移曲線確定
凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)如表4.1所示
圖4.1諾謨圖
表4.1凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)
符號(hào)
h
[一
6。
譏
。0
單位
mm
(0)
數(shù)值
17
30
55
25
85
由圖4.1所示的諾謨圖可得
H/r 0=0.45,
即 r 0=H/0.45=17/0.45=37.778mm
取 ro=38mm;門=4mm.
選取比例尺 也=0.0005m/mm,繪制從動(dòng)件位移曲線如圖 4.2所示
v
圖4.2從動(dòng)件位移曲線
4.2 凸輪輪廓繪制
根據(jù)圖4.2所示凸輪從動(dòng)件位移曲線,繪制凸輪輪廓曲線如圖 4.3所示。
5結(jié)論
對(duì)于機(jī)械原理,我對(duì)其一直表示很害怕,長(zhǎng)為我聽(tīng)學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐說(shuō)機(jī)械原理這門課很難 學(xué),很多人都掛在這上面了。因此,我在平時(shí)花費(fèi)在機(jī)械原理的時(shí)間也比其他課多很多, 期末考試成績(jī)也不錯(cuò)。
機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)一一這是我入大學(xué)的一次做課程設(shè)計(jì)。 開始我不知道什么是課程
設(shè)計(jì),因此有些茫然和不知所措,但在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的互相幫助下還是按時(shí)完成了 設(shè)計(jì)。這次課程設(shè)計(jì)讓我體會(huì)很深,也學(xué)到了很多新東西。 “紙上得來(lái)終覺(jué)淺,覺(jué)知此
事要躬行”,不經(jīng)過(guò)實(shí)踐,我們又怎么能將書里的知識(shí)與實(shí)際聯(lián)系在一起。
在這次課程設(shè)計(jì)中,充分利用了所學(xué)的機(jī)械原理知識(shí),根據(jù)設(shè)計(jì)要求和運(yùn)動(dòng)分析, 選用合理的分析方案,從而設(shè)計(jì)出比較合理的機(jī)構(gòu)來(lái)。這次課程設(shè)計(jì),不僅讓我們把自 己所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中去,設(shè)計(jì)一些對(duì)社會(huì)有用的機(jī)構(gòu),也讓我們深刻體會(huì)到 團(tuán)體合作的重要性,因?yàn)樵谝院蟮膶W(xué)習(xí)和工作中,但靠我們自己個(gè)人的力量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠 的,必須積聚大家的智慧,才能創(chuàng)造出令人滿意的產(chǎn)品來(lái)。
通過(guò)這次試驗(yàn)我才親身體會(huì)到自己學(xué)的知識(shí)與實(shí)際動(dòng)手之間還有一定的差距。 首先
在畫圖方面,如何布局才能使圖讓人清晰易懂,不顯得空曠和不浪費(fèi)紙張。其實(shí)要事先 想好在哪一部分畫什么,并確定相應(yīng)的比例尺。在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行力的分析的時(shí)候,首先要 確定各桿的運(yùn)動(dòng)方向,再確定其受力方向。在畫圖的時(shí)候要力求精確,只有這樣才能使 計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相差不大。在畫圖的過(guò)程中,間接的幫我們復(fù)習(xí)了以前的知識(shí),比如機(jī) 械制圖,理論力學(xué)等。
同時(shí),這次課程設(shè)計(jì)也為我們以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了一個(gè)基礎(chǔ),我相信,經(jīng)過(guò)這次 設(shè)計(jì),我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候不再會(huì)象現(xiàn)在這么茫然了,也一定能做好它。
圖4.3凸輪輪廓曲線
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濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院課程設(shè)計(jì)
致 謝
通過(guò)對(duì)壓床的力學(xué)分析,我們更好的了解了壓床的設(shè)計(jì)原理及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律,雖然在 繪圖中我們遇到了很多困擾和難點(diǎn),但在老師同學(xué)的幫助下很快的解決了這些困惑。通 過(guò)討論分析我們也從中學(xué)到了很多東西,收獲了很多平時(shí)學(xué)不到的知識(shí)。感謝幫助我的 老師和同學(xué)。
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