CN102439258A - 钻孔设备和用于钻孔设备的连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地面钻孔或切削刀具，包括通过连接装置可拆卸地连接到其的切削元件，刀具还包括保持装置，所述保持装置适应于在连接装置失效的情况下维持将切削元件连接到刀具。保持装置包括：在切削元件的一侧上的第一表面；在切削刀具中的安装凹部，所述切削元件的至少一部分位于安装凹部中；在安装凹部的一侧中的第二表面，所述第一表面定位靠着第二表面；在每个所述第一表面和所述第二表面中的槽道，当所述第一表面和所述第二表面定位在一起时，所述槽道对齐以便协作限定定位销孔；位于定位销孔中的至少一个定位销；以及用于将所述的或每个定位销保持在定位销孔内的装置。

Description

钻孔设备和用于钻孔设备的连接装置

技术领域

本发明涉及地面钻孔或切削刀具，且涉及用于将切削元件连接到地面钻孔或切削刀具的连接装置。

背景技术

一些地面钻孔或切削刀具包括一个或多个切削元件，并且希望这些切削元件是可更换的。这使得能够更换损坏的切削元件或拆卸磨损的切削元件以便被再加工。

钻孔设备的工作条件是极端严峻的并且构造钻孔设备使得切削元件是可拆卸的是非常困难的。将切削元件连接到切削刀具的最可靠且最容易的方式是通过焊接将它们固定到适当位置。

例如，切削元件可以包括可旋转地固定到臂的滚子锥，其中臂又被焊接到钻孔或切削刀具的主体。多个这样的切削元件可以围绕钻孔或切削刀具的外周隔开。

将切削元件焊接到切削或钻孔刀具在保持切削元件方面存在一些困难。大量旋转式钻孔刀具，每一个均能够具有大数量的切削元件，每一个切削元件均需要定期地被再加工或更换。显然，在焊接的切削元件的情形中，再加工必须在切削元件原处进行。假定一些钻孔和切削刀具可能十分大，那么这种操作将变成一项艰苦的工作。

另外，当切削元件最终变得不能使用时，那么更可能的是整体丢弃钻孔或切削刀具而不是尝试通过拆卸切削元件来再加工刀具。

上述类型的切削刀具和元件对本申请人是熟知的。本申请人之前对于克服上述切削刀具和元件有关的至少一些问题的尝试在其较早提交的PCT申请WO/2004/065752中公开，该申请的标题同样为ATTACHMENT MEANS FOR DRILLING EQUIPMENT(用于钻孔设备的连接装置)，应当考虑将其内容通过引用的方式包括在此。该较早的申请公开了一种连接装置，其中：在切削元件上有第一表面；在刀具上有第二表面，第一表面位于第二表面上；在每个第一表面和第二表面中均有定位销孔；定位销位于所述表面之间对齐的定位销孔中。还提供了在切削元件和刀具上的接合表面，该接合表面大体平行于刀具的纵轴线延伸并且接合来抵抗施加到切削元件的侧向载荷，并且提供了将切削元件固定到刀具的紧固装置。该布置提供一种易于从刀具上拆卸切削元件以便进行更换或维护工作的装置。

因此，本发明的目的是提供一种具有改进的切削刀具保持(至少当与本申请人上述较早提交的专利申请的公开内容相比时)的地面钻孔或切削刀具，或至少提供一种对已知连接装置是有用替代的连接装置。

本发明的其他目的和优势从以下结合附图的说明中将变得明显，其中通过图示和实例，公开本发明的实施例。

发明内容

在本发明的一个方面中，提供一种地面钻孔或切削刀具，其包括通过连接装置可拆卸地连接到地面钻孔或切削刀具的切削元件，以及可释放的保持装置，所述可释放的保持装置适应于在连接装置失效的情况下维持将切削元件连接到刀具。

在一种形式中，地面钻孔或切削刀具是开孔器或铰刀。

在一种形式中，所述保持装置包括：

在切削元件的一侧上的第一表面，

在切削刀具上的安装凹部，所述切削元件的至少一部分位于所述安装凹部中，

在安装凹部的一侧中的第二表面，所述第一表面靠着所述第二表面定位，

在每个所述第一表面和所述第二表面中的槽道，当所述第一表面和所述第二表面定位在一起时所述槽道对齐以便协作限定定位销孔，

位于定位销孔中的至少一个定位销，以及用于将所述的或每个定位销保持在定位销孔中的装置。

在一种形式中，用于保持所述的或每个定位销的装置包括：在所述的或每个定位销中的凹部；对于每个定位销，大体垂直于定位销孔延伸并且至少部分地与定位销孔相交的螺栓孔；对于每个螺栓孔，当且仅当定位销中的凹部与螺栓孔对齐时定位在所述螺栓孔中的螺栓，从而螺栓将定位销固定在其定位销孔中，且定位销有助于将切削元件固定到切削刀具。

在一种形式中，连接装置包括在切削元件的基部的底侧上的表面，以及在安装凹部的底部上的另一表面，基部的底侧表面位于该另一表面上；在每个底侧表面和底部表面中的另一组定位销孔，以及位于所述表面之间对齐的另一组定位销孔中的另一组定位销。

在一种形式中，切削元件包括由基部支撑的臂，其中所述基部位于在凹部中，并且所述基部的一侧为抵靠第二表面设置的第一表面。

在一种形式中，定位销中的凹部为围绕其延伸的周向凹槽。

在一种形式中，定位销中的凹部为穿过定位销的孔。

在一种形式中，基部包括一对大体相反面向的侧表面，并且凹部包括在其侧面中的一对匹配第二表面，其中每对匹配第一表面和第二表面协作限定定位销孔。

在一种形式中，两个定位销孔中的每一个接受两个定位销，并且对于每个定位销，存在接收螺栓的螺栓孔，所述螺栓定位在四个定位销中的一个的周向凹槽中。

在一种形式中，还提供在切削元件的基部的底侧上的表面，以及在安装凹部的底部上的另一表面，基部的底侧表面位于该另一表面上；在每个底侧表面和底部表面中的另一组定位销孔，以及位于所述表面之间对齐的另一组定位销孔中的另一组定位销。

在一种形式中，具有在切削元件的底侧和安装凹部的底部上的接合表面，其大体平行于刀具的纵轴线延伸且接合来抵抗施加到切削元件的侧向载荷；以及紧固装置，其将切削元件固定到刀具。

在一种形式中，这些接合表面包括位于地面钻孔或切削刀具中的安装凹部的底部上的槽道以及将槽道接合在切削元件的基部的底侧上的突出部。

在一种形式中，接合表面包括位于切削元件的基部的底侧上的槽道以及将槽道接合在地面钻孔或切削刀具中的安装凹部的底部上的突出部。

在一种形式中，另一组销定位在每个定位销孔中并且抵抗沿平行于钻孔或切削刀具的纵轴线方向的运动。

在一种形式中，紧固装置包括穿过底侧表面中对应的孔定位并且接合在底部表面中的螺纹孔中的多个螺栓。

在一种形式中，在底侧表面中的孔和螺栓之间提供间隙使得施加到螺栓的剪切载荷最小。

第二组定位销位于每个定位销孔中并且抵抗沿平行于钻孔或切削刀具的纵轴线方向的运动。在一种形式中，紧固装置包括穿过底侧表面中对应的孔定位并且接合在底部表面中的螺纹孔中的多个螺栓。优选地，在底侧表面中的孔和螺栓之间提供间隙使得施加到螺栓的剪切载荷最小。代替地，由第二组定位销限制沿钻孔或切削刀具的纵轴线的剪切力。这防止对螺栓的破坏，反过来对螺栓的破坏可能产生拆卸困难。

在另一方面，本发明可以被认为在于一种用于将切削元件可拆卸地固定到地面钻孔或切削刀具的连接装置，所述连接装置包括：

在切削元件的一侧上的第一表面，

包括安装凹部的切削刀具，所述切削元件的至少一部分位于所述安装凹部中，

在安装凹部的一侧中的第二表面，所述第一表面抵靠所述第二表面设置，

在每个所述第一表面和第二表面中的槽道，当所述第一表面和所述第二表面定位在一起时所述槽道对齐以便协作限定定位销孔，

位于所述定位销孔中的至少一个定位销，以及用于将所述的或每个定位销保持在定位销孔内的装置。

在一种形式中，用于保持所述的或每个定位销的装置包括：在所述或每个定位销中的凹部；对于每个定位销，大体垂直于定位销孔延伸并且至少部分地与定位销孔相交的螺栓孔；对于每个螺栓孔，当且仅当定位销中的凹部与螺栓孔对齐时定位在所述螺栓孔中的螺栓，从而螺栓将定位销固定在其定位销孔中，且定位销有助于将切削元件固定到切削刀具。

在一种形式中，切削元件包括由基部支撑的臂，其中所述基部位于在凹部中并且所述基部的一侧是抵靠第二表面设置的第一表面。

在一种形式中，定位销中的凹部为围绕其延伸的周向凹槽。

在一种形式中，定位销中的凹部为穿过定位销的孔。

在一种形式中，基部包括一对大体相反面向的侧表面，并且凹部包括在其侧面中的一对匹配第二表面，其中每对匹配第一表面和第二表面协作限定定位销孔。

在一种形式中，两个定位销孔中的每一个接受两个定位销，且对于每个定位销，存在接收螺栓的螺栓孔，所述螺栓定位在四个定位销中的一个的周向凹槽中。

在该方面，在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应理解，本发明的应用不限于在下面的描述中阐述的或在附图中图示的结构的细节和部件的布置。本发明能够为除了所描述的那些之外的实施例并且能够以各种方式被实践和实现。而且，应理解，此处以及摘要中使用的短语和术语是处于说明的目的并且不应认为是限制性的。

包括在本说明书中并构成本说明书一部分的附图图示本发明的某些实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

本领域技术人员将理解，本公开内容所基于的概念可容易地作为用于设计其他结构、方法和系统来执行本发明的多个目的基础被使用。因此，重要的是认识到，当等同结构不偏离本发明的精神和范围的范围时，权利要求应被认为将该等同结构包括在范围内。

附图说明

为了更好地理解本发明，现将关于示例性实施例来描述本发明，此处将结合附图描述该示例性实施例，在附图中：

图1显示切削刀具的透视图；

图2是图1的切削刀具的分解透视图，其中从切削刀具中分解显示切削元件及其连接装置；以及

图3显示在图2中图示的切削元件和连接装置的详细透视图。

在下面的描述中，在多幅图中相似的附图标记指示相似或相应的部件。

具体实施方式

在陈述中描述和显示的示例性实施例通常使用于有关被称为开孔器或铰刀的钻孔或切削刀具。这种切削刀具用来将小直径的孔扩展成较大直径的孔并且使用多个锥形滚子切断器来实现岩石或地面的切削。该示例性实施例涉及将那些滚子切断器连接到开孔器或铰刀的主体。

图1显示钻孔刀具10，包括围绕刀具10的外周的多个切削元件11。在该实施例中，切削元件11包括锥形滚子切断器。

如图2所示，使用连接装置将切削元件11固定到钻孔刀具10。在该实施例中，切削元件11包括从滚子切断器22延伸的臂21，其中臂21被固定到基部，基部为安装盒12的形式(因此在下文中，将使用术语安装盒代替基部一词)。臂21通过焊接固定到安装盒12。

安装盒12包括：在其相反面向的侧面30上的至少第一对大体平的表面；以及大体平的底侧表面32。

钻孔刀具包括安装凹部40，所述安装盒12位于该安装凹部40中。该安装凹部40限定一对第二表面或侧表面42，设置安装盒12的第一(侧)表面30靠着该第二或侧表面42。在每个安装盒12的侧面30和凹部的第二侧表面42中均具有匹配的槽道50，当所述第一表面30和第二表面42定位在一起时，该匹配的槽道50对准，使得这些匹配的槽道50协作限定定位销孔。

每个定位销孔的尺寸被设定成利用轻敲装配以端对端的方式在其中接受两个定位销60。在该示例性实施例中，每个定位销60为1英寸直径的硬化钢，具有围绕其延伸的周向凹槽62，其中该周向凹槽62相比定位销60的一端而更靠近另一端，使得定位销的另一端是“较短端”。在装配期间，将每个定位销60插入由槽道50形成的定位销孔内，使得该较短端向内指。

存在两个螺栓孔70，这两个螺栓孔70与每个由槽道50形成的定位销孔大体垂直地延伸穿过并且与每个定位销孔至少部分地相交。

当并且仅当定位销60中的凹部62与螺栓孔70对齐时，螺栓72可以位于每个螺栓孔70中，从而该螺栓72将定位销60固定在其定位销孔中，并且定位销60辅助将切削元件11固定到切削刀具10。

在安装盒12内的螺栓孔70为沉头孔且被钻成能在螺栓的轴杆和螺栓孔70之间提供间隙的直径。在使用中，这有助于防止或最小化施加到螺栓72上的剪切载荷。

之后通过卡簧74将螺栓72保持在其相应的螺栓孔72中。

切削元件11的安装盒12的底侧表面32包括大体平的表面13，该大体平的表面13紧靠着在钻孔刀具10上的安装凹部40的底部表面44，其包括邻接表面14。在安装盒12和钻孔刀具10上的平的表面13和邻接表面14上都形成有第二组定位销孔15。第二组定位销16位于第二组定位销孔15以及平的表面13和邻接表面14内，并且与第二组定位销孔15形成轻微的过盈配合。在该示例性实施例中，该第二组定位销为1.25英寸直径的硬化钢。

邻接表面14具有槽道17并且第二组定位销孔15位于槽道17内的中央。安装盒12的平的表面13具有紧密地配合在槽道17内的细长突出部18。显然，该布置可被反向设置成：邻接表面14包括与位于安装盒12的平的底侧表面13上的对应槽道匹配的相应的细长突出部。

在该实施例中，紧固装置包括穿过安装盒12定位的多个M24级钢螺栓19和垫圈24。垫圈可以是标准的槽形锁或锯齿型变体。在该实施例中，采用NORD-LOCK^TM自锁垫圈。螺栓19螺纹地联接在邻接表面14中的孔23内。安装盒12内的孔20为沉头孔并且被钻成能在螺栓19的轴杆和孔20之间提供间隙的直径。在使用中，这有助于防止或最小化施加到螺栓19的剪切载荷。相反，定位销16抵抗由沿钻孔刀具10的纵轴线施加到切削元件11的钻孔力引起的大部分剪切载荷。

为了将连接装置装配到钻孔刀具10，第二组定位销16位于在邻接表面14中的第二组定位销孔15内。然后，定位安装盒12使得第二组定位销位于在平的表面13中的第二组定位销孔15内且使得细长突出部18位于在槽道17内。然后，将螺栓19联接在孔20中并且旋紧。然后，插入卡簧80以便确保在螺栓19失效的情况下螺栓19的部分不脱离其相应的螺栓孔20。

然后，将第一组定位销60插入用于这些的孔内使得每个定位销60的宽度的一半位于安装盒12中而另一半位于钻孔刀具10中，并且使得其短端被向内引导直到其较长端与定位销孔的端部平齐。然后，将定位销螺栓72插入其各自的孔70内并旋紧。

在使用中，沿钻孔刀具10纵向的任何钻孔力作为剪切力主要传递到第二组定位销16。螺栓19和孔20之间的间隙使施加到螺栓19的任何剪切载荷最小。当钻孔刀具旋转时，垂直于钻孔刀具的纵轴线施加的任何侧向力由第一组定位销60和细长突出部18在槽道17内的接合来抵抗。

此外，第一组定位销60抵抗载荷，如果不抵抗则该载荷将作为张力载荷传递到螺栓19上，从而显著地减小螺栓19以这种方式失效的可能性。

申请人将第一组定位销60称为“安全定位销”，因为这些定位销的一个功能是确保切削刀具11在螺栓19失效的情况下仍保持在其安装凹部40内。在没有定位在对准的槽道50中的定位销60的情况下，如果螺栓19失效，则切削元件12将脱离切削刀具11。

通过与上述装配过程相反的方式能够容易地从钻孔刀具11上拆卸切削元件11。为了进一步方便拆卸切削元件11，在拆卸螺栓19后，将顶举螺栓25拧到孔的中间一对孔中。该对孔被修改成包括与顶举螺栓25的轴杆螺纹联接的螺纹。当拧入顶举螺栓25时，它们的功能是从邻接表面14推开安装盒12。这从而简化用于维护目的的拆卸过程，特别是当与通过焊接将切削元件11安装到钻孔刀具10相比时。

在第二实施例(未示出)中，切削元件11的臂不是被焊接到安装盒12，而是可以布置成直接固定到钻孔刀具10。在该情形中，平的表面13和相关的细长突出部18将在切削元件11的臂21上因此将直接安装到邻接表面14。

此外，作为使用槽道17和细长突出部18的替代，根据第一实施例的安装盒12或根据第二实施例的切削元件11的臂可以位于具有紧靠着安装盒12或切削元件11的臂的侧壁的槽道内以便抵抗侧向载荷。

利用这两种实施例，能够容易地拆卸切削元件用于更换或维护工作。当最小载荷被直接施加到将切削元件固定到刀具的螺栓时，存在对螺栓造成破坏较小的可能性，从而导致它们更容易拆卸。

在该说明书中，除非在引用或论述到文献、条例或知识条目的地方被明确地相反表述，否则该引用或论述不应被解释为对文献、条例或知识条目或其任何组合在优先权日已公开使用、为公众所知、为公知常识的一部分的承认；或为与解决本说明书涉及到的任何问题的尝试工作相关所知。

Claims (24)

1.一种地面钻孔或切削刀具，包括：切削元件，所述切削元件通过连接装置可拆卸地连接到所述地面钻孔或切削刀具；以及可释放的保持装置，所述可释放的保持装置适应于在所述连接装置失效的情况下维持将所述切削元件连接到所述刀具。

2.根据权利要求1所述的地面钻孔或切削刀具，其中所述地面钻孔或切削刀具是开孔器或铰刀。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的地面钻孔或切削刀具，其中所述保持装置包括：

在所述切削元件的一侧上的第一表面；

在所述切削刀具上的安装凹部，所述切削元件的至少一部分位于所述安装凹部中；

在所述安装凹部的一侧中的第二表面，所述第一表面抵靠所述第二表面设置；

在所述第一表面和所述第二表面中的每一个表面中的槽道，当所述第一表面和所述第二表面定位在一起时，所述槽道对齐以便协作限定定位销孔，

位于所述定位销孔中的至少一个定位销；以及用于将所述或每个定位销保持在所述定位销孔内的装置。

4.根据权利要求3所述的地面钻孔或切削刀具，其中用于保持所述或每个定位销的所述装置包括：在所述或每个定位销中的凹部；对于每个定位销而言在所述切削刀具中的螺栓孔，所述螺栓孔大体垂直于所述定位销孔延伸并且至少部分地与所述定位销孔相交；对于每个螺栓孔而言当且仅当所述定位销中的所述凹部与所述螺栓孔对齐时定位在所述螺栓孔中的螺栓，所述螺栓从而将所述定位销固定在所述定位销孔中，且所述定位销有助于将所述切削元件固定到所述切削刀具。

5.根据权利要求3或4中任一项所述的地面钻孔或切削刀具，其中所述切削元件包括由基部支撑的臂，其中所述基部位于所述安装凹部中，并且所述基部的一侧是抵靠所述安装凹部的所述一侧中的所述第二表面设置的所述第一表面。

6.根据权利要求5所述的地面钻孔或切削刀具，其中所述连接装置包括：在所述切削元件的所述基部的底侧上的表面；以及在所述安装凹部的底部上的另一表面，基部底侧表面位于所述另一表面上；在所述底侧表面和所述底部表面中的每一个表面中的另一组定位销孔；以及位于所述表面之间且在对齐的所述另一组定位销孔中的另一组定位销。

7.根据权利要求5或6中任一项所述的地面钻孔或切削刀具，其中所述定位销中的所述凹部是围绕所述定位销延伸的周向凹槽。

8.根据权利要求5或6中任一项所述的地面钻孔或切削刀具，其中所述定位销中的所述凹部是穿过所述定位销的孔。

9.根据前述权利要求中任一项所述的地面钻孔或切削刀具，其中所述基部包括一对大体相反面向的侧表面，并且所述凹部包括在所述凹部的侧面中的一对匹配的第二表面，其中每一对匹配的第一表面和第二表面协作限定定位销孔。

10.根据权利要求9所述的地面钻孔或切削刀具，其中所述两个定位销孔中的每一个定位销孔接受两个定位销，并且对于每个定位销，存在接收螺栓的螺栓孔，所述螺栓定位在所述四个定位销中的一个定位销的周向凹槽中。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的地面钻孔或切削刀具，其中还提供：在所述切削元件的所述基部的底侧上的表面；以及在所述凹部的底部上的另一表面，所述基部底侧表面位于所述另一表面上；在所述底侧表面和所述底部表面中的每一个表面中的另一组定位销孔；以及位于所述表面之间且在对齐的所述另一组定位销孔中的另一组定位销。

12.根据权利要求11所述的地面钻孔或切削刀具，其中所述地面钻孔或切削刀具进一步包括：在所述切削元件的底侧和所述安装凹部的底部上的接合表面，所述接合表面大体平行于所述刀具的纵轴线延伸且接合来抵抗施加到所述切削元件的侧向载荷；以及紧固装置，所述紧固装置将所述切削元件固定到所述刀具。

13.根据权利要求12所述的地面钻孔或切削刀具，其中所述接合表面包括：位于所述地面钻孔或切削刀具中的所述安装凹部的底部上的槽道；以及位于所述切削元件的所述基部的底侧上的与所述槽道接合的突出部。

14.根据权利要求12所述的地面钻孔或切削刀具，其中所述接合表面包括：位于所述切削元件的所述基部的底侧上的槽道；以及位于所述地面钻孔或切削刀具中的所述安装凹部的底部上的与所述槽道接合的突出部。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的地面钻孔或切削刀具，其中所述另一组定位销定位在各个定位销孔内且抵抗在与所述钻孔或切削刀具的纵轴线平行的方向上的运动。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的地面钻孔或切削刀具，其中所述紧固装置包括穿过所述底侧表面中的对应的孔定位且接合在所述底部表面中的螺纹孔中的多个螺栓。

17.根据权利要求16所述的地面钻孔或切削刀具，其中在所述底侧表面中的所述孔和所述螺栓之间提供间隙，从而对所述螺栓施加最小剪切载荷。

18.一种连接装置，用于将切削元件可拆卸地连接到地面钻孔或切削刀具，所述连接装置包括：

在切削元件的一侧上的第一表面；

包括安装凹部的切削刀具，所述切削元件的至少一部分位于所述安装凹部中；

在所述安装凹部的一侧中的第二表面，所述第一表面抵靠所述第二表面设置；

在所述第一表面和所述第二表面中的每一个表面中的槽道，当所述第一表面和所述第二表面定位在一起时，所述槽道对齐以便协作限定定位销孔，

位于所述定位销孔中的至少一个定位销；以及用于将所述或每个定位销保持在所述定位销孔内的装置。

19.根据权利要求18所述的连接装置，其中用于保持所述或每个定位销的所述装置包括：在所述或每个定位销中的凹部；对于每个定位销而言的螺栓孔，所述螺栓孔大体垂直于所述定位销孔延伸并且至少部分地与所述定位销孔相交；对于每个螺栓孔而言当且仅当所述定位销中的所述凹部与所述螺栓孔对齐时定位在所述螺栓孔中的螺栓，所述螺栓从而将所述定位销固定在所述定位销孔中，且所述定位销有助于将所述切削元件固定到所述切削刀具。

20.根据权利要求18或19中任一项所述的连接装置，其中所述切削元件包括由基部支撑的臂，其中所述基部位于所述凹部中，并且所述基部的一侧是抵靠所述第二表面设置的所述第一表面。

21.根据权利要求19或20中任一项所述的连接装置，其中所述定位销中的所述凹部是围绕所述定位销延伸的周向凹槽。

22.根据权利要求19或20中任一项所述的连接装置，其中所述定位销中的所述凹部是穿过所述定位销的孔。

23.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置，其中所述基部包括一对大体相反面向的侧表面，并且所述凹部包括在所述凹部的侧面中的一对匹配的第二表面，其中每一对匹配的第一表面和第二表面协作限定定位销孔。

24.根据权利要求23所述的连接装置，其中所述两个定位销孔中的每一个定位销孔接受两个定位销，并且对于每个定位销，存在接收螺栓的螺栓孔，所述螺栓定位在所述四个定位销中的一个定位销的周向凹槽中。

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