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明達職業(yè)技術學院 緒論 本文是有關推動架工藝步驟的說明和機床夾具設計方法的具體闡述。工藝設計是在學習機械制造技術工藝學及機床夾具設計后，在生產(chǎn)實習的基礎上，綜合運用所學相關知識對零件進行加工工藝規(guī)程的設計和機床夾具的設計，根據(jù)零件加工要求制定出可行的工藝路線和合理的夾具方案，以確保零件的加工質量。 據(jù)資料所示，推動架是牛頭刨床進給機構中的小零件，其主要作用是把從電動機傳來的旋轉運動通過偏心輪杠桿使推動架繞其軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉動，實現(xiàn)工作臺的自動進給。在設計推動架機械加工工藝過程時要通過查表法準確的確定各表面的總余量及余量公差，合理選擇機床加工設備以及相應的加工刀具，進給量，切削速度、功率，扭矩等用來提高加工精度，保證其加工質量。 第1章 引 言 機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代制造業(yè)正在改變著人們的生產(chǎn)方式、生活方式、經(jīng)營管理模式乃至社會的組織結構和文化。生產(chǎn)的發(fā)展和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，對生產(chǎn)效率和制造質量提出了越來越高的要求，也就對機械加工工藝等提出了要求。 在實際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、形狀、尺寸和技術要求等條件不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上用某一種加工方法就能完成的，而是需要經(jīng)過一定的工藝過程。因此，我們不僅要根據(jù)零件具體要求，選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，一步一步地把零件加工出來。 1.1機械加工工藝規(guī)程制訂 1.1.1生產(chǎn)過程與機械加工工藝過程 生產(chǎn)過程是指將原材料轉變?yōu)槌善返娜^程。它包括原材料的運輸、保管于準備，產(chǎn)品的技術、生產(chǎn)準備、毛坯的制造、零件的機械加工及熱處理，部件及產(chǎn)品的裝配、檢驗調試、油漆包裝、以及產(chǎn)品的銷售和售后服務等。 機械工工藝過程是指用機械加工方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質使其成為零件的全過程。 機械加工工藝過程的基本單元是工序。工序又由安裝、工位、工步及走刀組成。 規(guī)定產(chǎn)品或零件制造過程和操作方法等工藝文件，稱為工藝規(guī)程。機械加工工藝規(guī)程的主要作用如下： 1.機械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備工作的主要依據(jù)。根據(jù)它來組織原料和毛坯的供應，進行機床調整、專用工藝裝備的設計與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計劃，調配勞動力，以及進行生產(chǎn)成本核算等。 2.機械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)、進行計劃調度的依據(jù)。有了它就可以制定進度計劃，實現(xiàn)優(yōu)質高產(chǎn)和低消耗。 3.機械加工工藝規(guī)程是新建工廠的基本技術文件。根據(jù)它和生產(chǎn)綱領，才能確定所須機床的種類和數(shù)量，工廠的面積，機床的平面布置，各部門的安排。 1.2機械加工工藝規(guī)程的種類 機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片，是兩個主要的工藝文件。對于檢驗工序還有檢驗工序卡片；自動、半自動機床完成的工序，還有機床調整卡片。 機械加工工藝過程卡片是說明零件加工工藝過程的工藝文件。 機械加工工序卡片是每個工序詳細制訂時，用于直接指導生產(chǎn)，用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件。 1.3制訂機械加工工藝規(guī)程的原始資料 制訂機械加工工藝規(guī)程時，必須具備下列原始資料： 1.產(chǎn)品的全套技術文件，包括產(chǎn)品的全套圖紙、產(chǎn)品的驗收質量標準以及產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領。 2.毛坯圖及毛坯制造方法。工藝人員應研究毛坯圖，了解毛坯余量，結構工藝性，以及鑄件分型面，澆口、冒口的位置，以及正確的確定零件的加工裝夾部位及方法。 3.車間的生產(chǎn)條件。即了解工廠的設備、刀具、夾具、量具的性能、規(guī)格及精度狀況；生產(chǎn)面積；工人的技術水平；專用設備；工藝裝備的制造性能等。 4.各種技術資料。包括有關的手冊、標準、以及國內外先進的工藝技術等。 第2章 零件的分析 2.1零件的作用 據(jù)資料所示，可知該零件是B6065牛頭刨床推動架，是牛頭刨床進給機構的中小零件，φ32mm孔用來安裝工作臺進給絲杠軸，靠近φ32mm孔左端處一棘輪，在棘輪上方即φ16mm孔裝一棘爪，φ16mm孔通過銷與杠連接桿，把從電動機傳來的旋轉運動通過偏心輪杠桿使推動架繞φ32mm軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉動，實現(xiàn)工作臺的自動進給。 2.2零件的工藝分析 由零件圖可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力和要求耐磨零件。 由零件圖可知，φ32、φ16的中心線是主要的設計基準和加工基準。該零件的主要加工面可分為兩組： 1.φ32mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ32mm的兩個端面及孔和倒角，φ16mm的兩個端面及孔和倒角。 2.以φ16mm孔為加工表面 這一組加工表面包括，φ16mm的端面和倒角及內孔φ10mm、M8-6H的內螺紋，φ6mm的孔及120°倒角2mm的溝槽。 這兩組的加工表面有著一定的位置要求，主要是： 1.φ32mm孔內與φ16mm中心線垂直度公差為0.10； 2.φ32mm孔端面與φ16mm中心線的距離為12mm。 由以上分析可知，對這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。由參考文獻中有關面和孔加工精度及機床所能達到的位置精度可知，上述技術要求是可以達到的，零件的結構工藝性也是可行的。 第3章 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 根據(jù)零件材料確定毛坯為灰鑄鐵，通過計算和查詢資料可知，毛坯重量約為0.72kg。生產(chǎn)類型為中小批量，可采用一箱多件砂型鑄造毛坯。由于φ32mm的孔需要鑄造出來，故還需要安放型心。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效進行處理。 由參考文獻可知，差得該鑄件的尺寸公差等級CT為8～10級，加工余量等級MA為G級，故CT=10級，MA為G級。 表3.1用查表法確定各加工表面的總余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數(shù)值 說明 φ27的端面 92 H 4.0 頂面降一級，單側加工 φ16的孔 φ16 H 3.0 底面，孔降一級，雙側加工 φ50的外圓端面 45 G 2.5 雙側加工（取下行值） φ32的孔 φ32 H 3.0 孔降一級，雙側加工 φ35的兩端面 20 G 2.5 雙側加工（取下行值） φ16的孔 φ16 H 3.0 孔降一級，雙側加工 表3.2由參考文獻可知，鑄件主要尺寸的公差如下表： 主要加工表面 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT φ27的端面 92 4.0 96 3.2 φ16的孔 φ16 6 φ10 2.2 φ50的外圓端面 45 5 50 2.8 φ32的孔 φ32 6.0 φ26 2.6 φ35的兩端面 20 5 25 2.4 φ16的孔 φ16 6 φ10 2.2 圖3.1所示為本零件的毛坯圖 圖3.1 零件毛坯圖 第4章 選擇加工方法，制定工藝路線 4.1機械加工工藝設計 4.1.1基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要設計之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。 4.1.2粗基面的選擇 對一般的軸類零件來說，以外圓作為基準是合理的，按照有關零件的粗基準的選擇原則：當零件有不加工表面時，應選擇這些不加工的表面作為粗基準，當零件有很多個不加工表面的時候，則應當選擇與加工表面要求相對位置精度較高大的不加工表面作為粗基準，從零件的分析得知，B6065刨床推動架以外圓作為粗基準。 4.1.3精基面的選擇 精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。選擇加工表面的設計基準為定位基準，稱為基準重合的原則。采用基準重合原則可以避免由定位基準與設計基準不重合引起的基準不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準統(tǒng)一，先選擇φ32的孔和φ16的孔作為精基準。 4.2制定機械加工工藝路線 4.2.1工藝路線方案一 工序I 1.車φ50左端，倒角1×45°；鉆φ32+0.027孔至φ28，擴孔。 至φ31.5；拉油槽至R（工藝要求）；精車φ32+0.027至圖紙尺寸，孔口倒角1×45°； 2．掉頭車右端面至圖紙要求尺寸，倒角1×45°，孔口倒角1×45° 工序II 銑下部兩端面尺寸20至圖紙尺寸 工序III 鉆φ16+0.019至φ15.8，锪孔2-1×45° 工序IV 擴φ16+0.033至φ15.8×26，鉸φ16+0.033孔至圖紙尺寸 工序V 鉆φ10+0.10孔至φ9.8，鉸φ10+0.10孔至圖紙尺寸 工序VI 車至φ27及其端面至圖紙尺寸，端面倒角1×45° 工序VII 銑槽6×9.5，銑槽6×1均至圖示尺寸 工序VIII鉆M8-6H螺紋孔至底徑，孔口倒角0.5×45°，攻M8-6H螺紋 工序Ⅸ 鉆φ6孔至圖紙尺寸，孔口倒角0.5×45°. 4.2.2工藝路線方案二 工序I 1.車φ50左端，倒角1×45°；鉆φ32+0.027孔至φ28，擴孔。 至φ31.5；拉油槽至R（工藝要求）；精車φ32+0.027至圖 紙尺寸，孔口倒角1×45°； 2．掉頭車右端面至圖紙要求尺寸，倒角1×45°，孔口倒角1×45° 工序II 銑下部兩端面尺寸20至圖紙尺寸 工序III 鉆φ16+0.019至φ15.8，锪孔2-1×45° 工序IV 鉆φ10+0.10孔至φ9.8，鉸φ10+0.10孔至圖紙尺寸 工序V 擴φ16+0.033至φ15.8×26，鉸φ16+0.033孔至圖紙尺寸 工序VI 車至φ27及其端面至圖紙尺寸，端面倒角1×45° 工序VII 銑槽6×9.5，銑槽6×1均至圖示尺寸 工序VIII鉆M8-6H螺紋孔至底徑，孔口倒角0.5×45°，攻M8-6H螺紋 工序Ⅸ 鉆φ6孔至圖紙尺寸，孔口倒角0.5×45°. 4.3工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：兩個方案都是按加工面再加工孔的原則進行加工的。方案一是先加工鉆φ10mm和鉆、半精鉸、精鉸φ16mm的孔，然后以孔的中心線為基準距離12mm加工鉆、擴、鉸φ32mm,倒角45°，而方案二則與此相反，先鉆、擴、鉸φ32mm,倒角45°，然后以孔的中心線為基準距離12mm鉆φ16mm的孔，這時的垂直度容易保證，并且定位和裝夾都很方便，并且方案二加工孔是在同一鉆床上加工的.因此，選擇方案二是比較合理的。 4.4確定工藝過程方案 表 4.1 擬定工藝過程 工序號 工序內容 簡要說明 00 鑄 一箱多件沙型鑄造 05 熱處理 退火 10 車 1. 車φ50左端，倒角1×45°；鉆φ32+0.027孔至φ28，擴孔至φ31.5；拉油槽至R（工藝要求）；精車φ32+0.027至圖紙尺寸，孔口倒角1×45°； 2. 掉頭車右端面至圖紙要求尺寸，倒角1×45°，孔口倒角1×45°。 20 銑 銑下部兩端面尺寸20至圖紙尺寸 30 鉆 鉆φ16至φ15.8，锪孔2-1×45° 40 鉆 鉆φ10孔至φ9.8，鉸φ10孔至圖紙尺寸 50 擴、鉸 擴φ16至φ15.8×26，鉸φ16孔至圖紙尺寸 60 車 車至φ27及其端面至圖紙尺寸，端面倒角1×45° 70 銑 銑槽6×9.5，銑槽6×1均至圖示尺寸 80 鉆 鉆M8-6H螺紋孔至底徑，孔口倒角0.5×45°，攻M8-6H螺紋 90 鉆 鉆φ6孔至圖紙尺寸，孔口倒角0.5×45°. 100 檢驗 110 清洗 第5章 選擇加工設備及刀具、夾具、量具 由于生產(chǎn)類型為中小批量，故加工設備以通用機床為主，輔以少量專用機床，其生產(chǎn)方式以通用機床專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成. 5.1選擇加工設備與工藝設備 5.1.1 選擇機床，根據(jù)不同的工序選擇機床 工序I 1.車φ50左端，工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)要求不高的生產(chǎn)效率。故選用臥銑，選擇XA6132臥銑銑床。倒角1×45°；鉆φ32+0.027孔至φ28，擴孔 至φ31.5，選用Z535立式鉆床；拉油槽至R（工藝要求）選用專用拉床；精車φ32+0.027至圖紙尺寸，孔口倒角1×45°,選用Z535立式鉆床； 2．掉頭車右端面至圖紙要求尺寸，倒角1×45°，孔口倒角1×45°，選擇XA6132臥銑銑床。 工序II 銑下部兩端面尺寸20至圖紙尺寸，選擇XA6132臥銑銑床 工序III 鉆φ16+0.019至φ15.8，锪孔2-1×45°選用Z525立式鉆床 工序IV 鉆φ10+0.10孔至φ9.8，鉸φ10+0.10孔至圖紙尺寸，用Z535立式鉆床加工。 工序V 擴φ16+0.033至φ15.8×26，鉸φ16+0.033孔至圖紙尺寸，用Z535立式鉆床加工。 工序VI 車至φ27及其端面至圖紙尺寸，端面倒角1×45°，宜選用機床CA6140車床 工序VII 銑槽6×9.5，銑槽6×1均至圖示尺寸由于定位基準的轉換。宜采用臥銑，選擇XA6132臥式銑床。 工序VIII鉆M8-6H螺紋孔至底徑，孔口倒角0.5×45°，攻M8-6H螺紋，選用Z525立式鉆床加工 工序Ⅸ 鉆φ6孔至圖紙尺寸，孔口倒角0.5×45°. 選用Z525立式鉆床加工 5.1.2 選擇夾具 本零件除粗銑及鉆孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。 5.1.3 選擇刀具，根據(jù)不同的工序選擇刀具 1.銑刀依據(jù)資料選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=60mm，齒數(shù)z=10，及直徑為 d=50mm，齒數(shù)z=8及切槽刀直徑d=6mm。 2.鉆φ32mm的孔選用錐柄麻花鉆。 3.鉆φ10mm和鉆、半精鉸φ16mm的孔。倒角45°，選用專用刀具。 4.車φ10mm孔和φ16mm的基準面并鉆孔。刀具：選擇高速鋼麻花鉆， do=φ10mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角＝120°，45度車刀。 5.鉆螺紋孔φ6mm.攻絲M8-6H 用錐柄階梯麻花鉆，機用絲錐。 6.拉溝槽R3選用專用拉刀。 5.1.4 選擇量具 本零件屬于成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點，參考相關資料，選擇如下： 1.選擇加工面的量具 用分度值為0.05mm的游標長尺測量，以及讀數(shù)值為0.01mm測量范圍100mm～125mm的外徑千分尺。 2.選擇加工孔量具 因為孔的加工精度介于IT7～IT9之間，可選用讀數(shù)值0.01mm 測量范圍50mm～125mm的內徑千分尺即可。 3.選擇加工槽所用量具 槽經(jīng)粗銑、半精銑兩次加工。槽寬及槽深的尺寸公差等級為：粗銑時均為IT14;半精銑時，槽寬為IT13，槽深為IT14。故可選用讀數(shù)值為0.02mm測量范圍0～150mm的游標卡尺進行測量。 5.2確定工序尺寸 5.2.1面的加工（所有面） 根據(jù)加工長度的為50mm，毛坯的余量為4mm，粗加工的量為2mm。根據(jù) 《機械工藝手冊》表2.3-21加工的長度的為50mm、加工的寬度為50mm，經(jīng)粗加工后的加工余量為0.5mm。對精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。 5.2.2孔的加工 1. φ32mm. 毛坯為空心，通孔，孔內要求精度介于IT7～IT8之間。查《機械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ31mm. 2z=16.75mm 擴孔：φ31.75mm 2z=1.8mm 粗鉸：φ31.93mm 2z=0.7mm 精鉸：φ32H7 2. φ16mm. 毛坯為實心，不沖孔，孔內要求精度介于IT7～IT8之間。查《機械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ15mm. 2z=0.85mm 擴孔：φ15.85mm 2z=0.1mm 粗鉸：φ15.95mm 2z=0.05mm 精鉸：φ16H7 3. φ16mm的孔 毛坯為實心、不沖出孔，孔內要求精度介于IT8～IT9之間。查《機械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ15mm 2z=0.95mm 粗鉸：φ15.95mm 2z=0.05mm 精鉸：φ16H8 4.鉆螺紋孔φ8mm 毛坯為實心、不沖出孔，孔內要求精度介于IT8～IT9之間。查《機械工藝 手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ7.8mm 2z=0.02mm 精鉸：φ8H7 5.鉆φ6mm孔 毛坯為實心、不沖出孔，孔內要求精度介于IT8～IT9之間。查《機械工藝 手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ5.8mm 2z=0.02mm 第6章 確定工序III切削用量及基本時間 6.1工序III的切削用量 本工序為鉆、半精鉸，精鉸φ16mm的孔。鉸刀選用φ15.95的標準高速鋼鉸刀，r0=0,a0=8°,kr=5°鉸孔擴削用量，锪孔倒角2-1×45°，采用45度車刀。 1. 確定進給量f 根據(jù)參考文獻三表10.4-7查出f表=0.65～1.4.按該表注釋取較小進給量，按Z525機床說明書，取f=0.72。 2. 確定切削速度v和轉速n 根據(jù)表10.4-39取V表=14.2,切削速度的修正系數(shù)可按表10.4-10查出，kmv=1。 故K=0.87 故V’=14.2×0.87×1=12.35m/min N’= 根據(jù)Z525機床說明書選擇n=275r/min.這時實際的鉸孔速度V為： V= 根據(jù)以上計算確定切削用量如下： 鉆孔：d0=15mm, f=0.3mm/r, n=400r/min, v=18m/min 半精鉸：d0=15.85mm, f=0.5mm/r, n=574r/min, v=25.8m/min 精鉸：d0=15.95mm, f=0.72mm/r,n=275r/min, v=13.65m/min 6.2工序III的時間計算： 1.鉆孔基本工時： T = 式中，n=400,f=0.3,l=27.5mm,l1=l2=5mm T= 3. 半精鉸基本工時： l= L=27.5mm,n=530r/min,f=0.5mm,取l1=3mm, l2=4mm, T= 3.精鉸基本工時： l= 取l1=4mm, l2=2mm.l=27.5mm T= 第7章 夾具設計 經(jīng)過與老師協(xié)商，決定設計第III道工序的工裝夾具，在給定的零件中，對本序價格的主要要求考慮尺寸60，由于公差要求較低，因此本步的重點應在加緊的方便與快速性上。 7.1 定位基準的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇孔φ32mm和端面為基準定位，側面加定位銷輔助定位，使工件完全定位，再使用快速螺旋卡緊機構進行卡緊。 7.2切削力和卡緊力計算 本步加工按鉆削估算卡緊力，實際效果可以保證可靠的卡緊。 鉆削軸向力 ： 扭矩 卡緊力為 取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實際卡緊力為 F’=S1×S2×S3×S4×F=16.77N 使用快速螺旋定位機構快速人工卡緊，調節(jié)卡緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。 7.3定位誤差分析 本工序采用孔φ32和端面為基準定位，使加工基準和設計基準統(tǒng)一，能很好的保證定位的精度。 7.4夾具設計及操作的簡要說明 夾具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產(chǎn)力，使用螺紋卡緊機構 本次設計中還按老師的要求畫出了夾具體的零件圖，具體結構可參見附圖。 結論 根據(jù)推動架工藝規(guī)程及夾具設計要求，在本設計中制定的工藝規(guī)程是比較合理的，它保證了零件的加工質量，可靠地達到了圖紙所提出的技術條件，并盡量提高生產(chǎn)率和降低消耗同時還盡量降低工人的勞動強度，使其有良好的工作條件。同時依據(jù)夾具設計原理和相關資料可以了解到該設計中的夾具設計也是合理可行的，該夾具確保了工件的加工質量，不僅工藝性好結構簡單而且使用性好、操作省力高效，同時定位及夾緊快速準確，提高了生產(chǎn)率，降低了制造成本。因此，可知此次畢業(yè)設計是成功的。 致 謝 首先感謝母校，是她給我一個難得的學習機會，讓我在即將畢業(yè)之際學到了很多知識，經(jīng)過這幾個月的緊張的畢業(yè)設計，使我在理論和動手能力上都有了進一步的提高。 我的畢業(yè)設計主要在劉仲威老師指導下,讓我對所學的知識進行系統(tǒng)性的復習,并根據(jù)寫作要求查閱有關資料。在設計過程中受到劉仲威老師無微不至的關心與耐心指導，使我的畢業(yè)設計得以順利的進展。在劉仲威老師幫助下我解決了很多以前解決不了的問題,在此我向您表示衷心的感謝！同時也要感謝各位老師和同學，是你們讓我的學習和生活充滿樂趣，感謝你們！謝謝! 作為一名即將完成學業(yè)，離開學校生活的我，我要感謝母校，是她給我創(chuàng)造了一個學習的機會，創(chuàng)造了美好的學習生活環(huán)境，讓我在這里學到了很多知識；感謝各位老師，是他（她）們傳授給我的知識；感謝各位同學和朋友，是他們讓我的學習和生活充滿樂趣，感謝你們！ 經(jīng)過這次設計，提高了我很多的能力，比如實驗水平、分析問題的能力、合作精神、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L等。在這期間凝結了很多人的心血，在此表示衷心的感謝。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設計。 在設計期間劉仲威老師幫助我收集文獻資料，理清設計思路，指導實驗方法，提出有效的改進方案。導師淵博的知識、嚴謹?shù)慕田L、誨人不倦的態(tài)度和學術上精益求精的精神使我受益終生。 參考文獻 [1]徐 灝。新編機械設計師手冊【M】。北京：機械工業(yè)出版社，1995. 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