CN102866058A - 管-平板线接触微动磨损实验用夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了 一种管 - 平板线接触微动磨损实验用夹持装置，其中通过设置圆柱管夹持组件、平板夹持组件分别对实验用样品圆柱管、平板进行稳定的夹持，再通过设置圆柱管压紧组件、平板压紧组件分别提供圆柱管、平板沿水平左右方向相反的压紧力，这样便使得平板与圆柱管之间形成线接触并承受稳定均匀的法向载荷，在单轴疲劳试验机的配合下即可进行管 - 平板线接触微动磨损实验了。该夹持装置结构简单，操作方便，结合现有的单轴疲劳试验机即可进行实验，不需要再引进 双轴微动磨损试验机，降低了实验成本。

Description

管-平板线接触微动磨损实验用夹持装置

 

技术领域

本发明涉及一种管-平板线接触微动磨损实验用夹持装置。

 

背景技术

  目前，实验室进行微动磨损实验研究时多采用球-平面点接触方式，而针对工程实际中常出现的柱面-平面线接触方式的微动磨损问题实验研究较为困难，这主要是由于试验机的设计需要考虑三方面的技术问题：（1）保证两接触体在长度范围内完全接触；（2）保证定量施加法向载荷；（3）保证两接触体相对滑移在一定范围内可控。现有技术中，能够实现上述功能的双轴微动磨损试验机造价较高。为了降低实验成本，需要一种可配合普通疲劳试验机进行微动磨损实验的柱面-平面线接触方式微动磨损实验用的夹持装置。

 

发明内容

本发明的目的是提供一种管-平板线接触微动磨损实验用夹持装置，以便于在管-平板线接触微动磨损实验中对圆柱管、平板进行夹持并能够施加法向载荷。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种管-平板线接触微动磨损实验用夹持装置，设置于试验机上用于管-平板线接触微动磨损实验中夹持实验用圆柱管、平板，所述夹持装置包括用于夹持所述圆柱管的圆柱管夹持组件、用于夹持所述平板的平板夹持组件，所述圆柱管夹持组件包括下夹具体、固定设置在所述下夹具体上的挡块安装座、能够沿水平左右方向滑移地设置在所述挡块安装座上的挡块、能够穿入所述圆柱管管腔中的压板，所述压板穿设在所述圆柱管的管腔中，所述压板穿出所述圆柱管管腔的两端分别固定设置在所述挡块上，所述挡块与所述圆柱管相接触的端面、所述压板与所述圆柱管相接触的端面分别为与所述圆柱管的外侧轮廓、管腔轮廓相一致的圆弧面，所述平板夹持组件包括沿竖直方向能够升降地设置在所述试验机上的上夹具体，所述平板固定地设置在所述上夹具体底部的一侧，所述圆柱管、所述平板在所述夹持装置上均沿水平前后方向延伸，所述夹持装置还包括分别能够提供对所述圆柱管、所述平板沿水平左右方向压紧力的圆柱管压紧组件、平板压紧组件，所述圆柱管压紧组件、所述平板压紧组件分别设置在所述下夹具体的两端，所述圆柱管压紧组件对所述圆柱管施加的压紧力与所述平板压紧组件对所述平板施加的压紧力在同一水平左右方向上方向相异。

优选地，所述圆柱管压紧组件包括固定设置在所述下夹具体一端的第一安装座，所述第一安装座上开设有多个沿水平左右方向分布的第一螺纹孔，所有所述第一螺纹孔中均螺纹连接有第一螺杆，所述第一螺杆的中心开设有沿轴向延伸的第一通孔，所述圆柱管压紧组件还包括多个能够沿轴向穿入所述第一通孔中的第一拉杆，所述第一拉杆的一端固定设置在所述挡块上，所述第一拉杆上位于所述挡块与所述第一螺杆之间设置有能够提供沿水平左右方向弹性回复力的第一弹性件，所述第一弹性件的外径大于所述第一通孔的孔径且小于所述第一螺纹孔的孔径，所有所述第一拉杆的另一端固定设置有第一拉板，所述第一安装座上设置有能够调节所述第一拉板、所述第一安装座之间沿水平方向间距的第一调节元件；

所述平板压紧组件包括固定设置在所述下夹具体另一端的第二安装座，所述第二安装座上开设有多个沿水平左右方向分布的第二螺纹孔，所有所述第二螺纹孔中均螺纹连接有第二螺杆，所述第二螺杆的中心开设有沿轴向延伸的第二通孔，所述平板压紧组件还包括多个能够沿轴向对应穿入所述第二通孔中的第二拉杆、分别固定设置在所述第二拉杆两端的第二拉板、挡板，所述第二螺杆上位于所述挡板与所述第二螺杆之间设置有能够提供沿水平左右方向弹性回复力的第二弹性件，所述第二弹性件的外径大于所述第二通孔的孔径且小于所述第二螺纹孔的孔径，所述第二安装座上设置有能够调节所述第二拉板、所述第二安装座沿水平方向间距的第二调节元件，所有所述第一拉杆、所述第二拉杆的轴心线位于同一平面上。

进一步优选地，所述第一安装座上所述第一螺纹孔有两个，所述第二安装座上所述第二螺纹孔有两个，对应地，所述第一螺杆、所述第一拉杆、所述第二螺杆、所述第二拉杆均有两个，所述两个第二拉杆的轴心线分别与所述两个第一拉杆的轴心线沿同一直线方向延伸。

进一步优选地，所述第一弹性件、所述第二弹性件为弹簧。

进一步优选地，所述第一调节元件为第一调节螺钉，所述第一调节螺钉的一端螺纹连接设置在所述第一安装座上，所述第一调节螺钉的另一端抵挡在所述第一拉板的一侧上。

进一步优选地，所述第二调节元件为第二调节螺钉，所述第二调节螺钉的一端螺纹连接设置在所述第二安装座上，所述第二调节螺钉的另一端抵挡在所述第二拉板的一侧上。

进一步优选地，所述上夹具体另一侧的底部开设有凹槽，所述挡板的外端具有能够插入所述凹槽中的凸块，所述凸块的外端上能够转动地设置有一滚动轴承，所述滚动轴承的轴心线沿水平前后方向分布，所述滚动轴承能够沿上下左右方向滚动地支撑在所述凹槽的槽壁上。

优选地，所述挡块安装座包括固定设置在所述下夹具体上分别位于所述挡块前后两端的高度块、固定设置在所述高度块上方的固定压板，所述挡块至少有部分收容在所述固定压板、所述高度块、所述下夹具体形成的空腔中，所述固定压板的底部端面与所述挡块的顶部端面之间的间隙不大于0.25μm。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的管-平板线接触微动磨损实验用夹持装置中通过设置圆柱管夹持组件、平板夹持组件分别对实验用样品圆柱管、平板进行稳定的夹持，再通过设置圆柱管压紧组件、平板压紧组件分别提供圆柱管、平板沿水平左右方向相反的压紧力，这样便使得平板与圆柱管之间形成线接触并承受稳定均匀的法向载荷，在单轴疲劳试验机的配合下即可进行管-平板线接触微动磨损实验了。该夹持装置结构简单，操作方便，结合现有的单轴疲劳试验机即可进行实验，不需要再引进双轴微动磨损试验机，降低了实验成本。

 

附图说明

附图1为本发明的夹持装置的整体结构示意图。

其中：1、圆柱管；2、平板；3、圆柱管夹持组件；31、挡块；32、压板；33、下夹具体；34、高度块；35、固定压板；4、平板夹持组件；41、上夹具体；42、凹槽；5、平板压紧组件；51、第二安装座；52、第二螺杆；53、第二拉杆；54、第二弹性件；55、挡板；56、凸块；57、滚动轴承；58、第二拉板；59、第二调节元件；6、圆柱管压紧组件；61、第一安装座；62、第一螺杆；63、第一拉杆；64、第一弹性件；65、第一拉板；66、第一调节元件。

 

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

参见图1所示的管-平板线接触微动磨损实验用夹持装置，该夹持装置设置于试验机上用于管-平板线接触微动磨损实验中夹持实验用圆柱管1和平板2，这里的试验机为普通的单轴疲劳试验机，圆柱管1和平板2在夹持装置上均沿水平前后方向延伸，这里的前后方向指的是观察者观察图1时视线的前后方向，对应的，水平左右方向指的是观察者观察图1时图1中的左右方向。该夹持装置包括用于夹持圆柱管1的圆柱管夹持组件3、用于夹持平板2的平板夹持组件4。

参见图1所示，圆柱管夹持组件3包括下夹具体33、固定设置在下夹具体33上的挡块安装座、能够沿水平左右方向滑移地设置在上述挡块安装座上的挡块31，以及能够穿入圆柱管1管腔中的压板32，压板32沿轴向穿设在圆柱管1的管腔中，压板32穿出圆柱管1管腔的两端分别固定设置在挡块31上，圆柱管1被压紧在挡块31与压板32之间，挡块31与圆柱管1相接触的端面为与圆柱管的外侧轮廓相一致的圆弧面，压板32与圆柱管1管腔相接触的端面为与其管腔轮廓相一致的圆弧面。挡块31上与圆柱管1相接触的端面可做增大粗糙度处理，这样可避免圆柱管1由于受到摩擦力而引起的滚动，保证圆柱管1被稳定地夹持在挡块31和压板32中。在本实施例中，挡块安装座是这样设置的：挡块安装座包括固定设置在下夹具体33上分别位于挡块31前后两端的高度块34，高度块34上方固定地设置有固定压板35，挡块31至少有部分收容在高度块34、固定压板35以及下夹具体33形成的空腔中，挡块31在上述空腔中可沿左右水平方向进行滑移，固定压板35的底部端面与挡块31的顶部端面之间留有间隙，该间隙不大于0.25μm，这样可有效地控制挡块31在滑移的过程中由于受到摩擦力而在竖直方向上发生超出裕量的相对位移。

参见图1所示，平板夹持组件4包括沿竖直方向能够升降地设置在试验机（图中未示出）上的上夹具体41，平板2固定地设置在上夹具体41底部的一侧，在上夹具体41与平板2之间可设置厚度可调节的垫片，再通过螺栓将平板2、垫片固定在上夹具体41上，通过调整垫片的厚度可调整平板2在水平左右方向上的位置，平板2设置在上夹具体41上与圆柱管1未被夹持的一侧相对的侧部上，这样，平板2与圆柱管1之间相贴合即能够形成线接触。

参见图1所示，该夹持装置还包括分别能够提供对圆柱管1、平板2沿水平左右方向压紧力的圆柱管压紧组件6和平板压紧组件5，圆柱管压紧组件6和平板压紧组件5分别设置在下夹具体33的两端，圆柱管压紧组件6对圆柱管1施加的压紧力与平板压紧组件5对平板2施加的压紧力在同一水平方向上方向相异，这样可以对圆柱管1和平板2施加均匀稳定的载荷。试验时，首先将圆柱管1、平板2分别通过圆柱管夹持组件3、平板夹持组件4夹持固定，此时平板2由平板夹持组件4夹持处于提起状态，再根据实验要求的施加载荷值分别调节平板压紧组件5、圆柱管压紧组件6的压紧力，同时使得平板压紧组件5与圆柱管1之间空出一定的位置，然后将上夹具体41沿竖直方向降至上述空出的位置处，并使得平板2与圆柱管1未被夹持的侧面相对，这时再分别调节平板压紧组件5、圆柱管压紧组件6使其同时向中间移动，使得圆柱管1与平板2之间相贴合形成线接触并且承受稳定的法向载荷，这样在单轴疲劳试验机的配合下即可进行实验。

参见图1所示，在本实施例中，圆柱管压紧组件6包括固定设置在下夹具体33一端的第一安装座61，第一安装座61上开设有多个沿水平左右方向分布的第一螺纹孔，所有上述第一螺纹孔中均螺纹连接有第一螺杆62，第一螺杆62的中心开设有沿轴向延伸的第一通孔，该圆柱管压紧组件6还包括多个能够沿轴向对应穿入上述第一通孔中的第一拉杆63，第一拉杆63的一端固定设置在挡块31上，第一拉杆63的另一端固定的设置有第一拉板65，第一拉杆63上位于挡块31与第一螺杆62之间设置有能够提供沿水平左右方向弹性回复力的第一弹性件64，在这里，第一弹性件64为弹簧，该弹簧的外径大于第一通孔的孔径且小于第一螺纹孔的孔径，沿轴向旋转第一螺杆62调整其与第一螺纹孔的配合位置时，即可调整弹簧的压缩状态，弹簧的弹性回复力作用的挡块31上，通过挡块31即可将该弹性回复力传递至圆柱管1上，从而沿水平左右方向压紧圆柱管1。第一安装座61上还设置有第一调节元件66，该第一调节元件66用于调整第一拉板65与第一安装座61之间沿水平方向的间距，通过调整上述间距可以调整圆柱管1在水平左右方向上的位置。在这里，第一调节元件66为第一调节螺钉，该第一调节螺钉的一端螺纹连接设置在第一安装座61上，其另一端抵挡在第一拉板65的一侧上，调整第一调节螺钉在第一安装座61上的旋合位置即可实现上述位置的调整，具体为：向外旋转第一调节螺钉，第一调节螺钉露出第一安装座61的部分增长，其抵挡在第一拉板65上的一端即向外推动第一拉板65向外移动，第一拉板65即拉动第一拉杆63外移，这样便拉动挡块31外移实现圆柱管1沿水平左右方向的移动了，向内旋转第一调节螺钉，便可实现圆柱管1沿与上述移动方向相反方向的移动。

参见图1所示，在本实施例中，平板压紧组件5包括固定设置在下夹具体33另一端的第二安装座51，第二安装座51上开设有多个沿水平左右方向分布的第二螺纹孔，所有第二螺纹孔中均螺纹连接有第二螺杆52，第二螺杆52的中心开设有沿轴向延伸的第二通孔，该平板压紧组件5还包括多个能够沿轴向对应穿入第二通孔中的第二拉杆53、分别固定设置在第二拉杆53两端的第二拉板58、挡板55，第二螺杆52上位于挡板55与第二螺杆52之间设置有能够沿水平左右方向弹性回复力的第二弹性件54，在这里采用的为弹簧，该弹簧的外径大于第二通孔的孔径且小于第二螺纹孔的孔径，调整第二螺杆52在第二螺纹孔中的旋合状态即可调节弹簧54的伸缩状态，从而对挡板55施加压紧力，在上夹具体41降下时，挡板55的外端抵挡在上夹具体41上未安装平板2的一侧的底部上，压紧力通过上夹具体41传递至平板2上实现对平板2的压紧。第二安装座51上还设置有能够调节第二拉板58、第二安装座51沿水平方向间距的第二调节元件59，在这里，该第二调节元件59为第二调节螺钉，该第二调节螺钉的一端螺纹连接设置在第二安装座51上，其另一端抵挡在第二拉板58的一侧上，调整第二调节螺钉在第二安装座51上的旋合位置即可实现上述位置的调整，其调整方法与第一调节螺钉相类似，通过调整第二调节螺钉可实现挡板55在下夹具体33的表面上沿水平左右方向的滑移，从而调整其与上夹具体41之间的间距。在本实施例中，上夹具体41另一侧的底部还开设有凹槽42，这里的另一侧指的是上夹具体41上未安装平板2的一侧，挡板55的外端具有能够插入凹槽42中的凸块56，凸块56的外端上能够转动地设置有滚动轴承57，滚动轴承57的轴心线沿水平前后方向分布，滚动轴承57在上夹具体41上下移动时能够沿上下方向滚动地支撑在凹槽42的槽壁上，这样，平板压紧组件5对平板2施加压紧力时，通过滚动轴承57将压紧力作用于上夹具体41上再传递至平板2上，能够有效地减小上夹具体41和平板压紧组件5上受到的沿竖直方向的分力，从而避免该竖直方向的分力对实验结果的影响。

为了保证实验的过程中能够对圆柱管1和平板2施加均匀稳定的载荷，所有第一拉杆63、第二拉杆53的轴心线必须位于同一平面上。在本实施例中，第一安装座61上第一螺纹孔有两个，第二安装座51上第二螺纹孔有两个，对应地，第一螺杆62、第一拉杆63、第二螺杆52、第二拉杆53均设置有两个，两个第二拉杆53的轴心线分别与两个第一拉杆63的轴心线沿同一直线方向延伸，且这两条直线位于同一平面上。

以下具体阐述下本实施例的工作过程：

参见图1所示，实验开始前，圆柱管1通过圆柱管夹持组件3夹持固定，平板2固定在上夹具体41上，且上夹具体41设置在单轴疲劳试验机上位于提起的状态，首先根据实验要求的施加载荷值分别调节第一螺杆62、第二螺杆52的位置，即分别确定第一弹性件64、第二弹性件54的被压缩长度，然后分别向外旋转第一调节螺钉66和第二调节螺钉59，使其分别与第一拉板65和第二拉板58压紧，进而使得第一拉板 65、第二拉板58分别通过拉动第一拉杆63、第二拉杆53拉动挡块31、挡板55分别向两端移动，从而使得圆柱管1未被夹持的一侧与滚动轴承57之间空出足够的位置，这时将上夹具体41降至上述空出的位置处，再分别向内旋转第一调节螺钉66和第二调节螺钉59，使其分别与第一拉板65、第二拉板58脱离，这样第一拉杆63、第二拉杆53便分别推动挡块31、挡板55向中间移动，挡块31向中间移动直至圆柱管1与平板2相贴合形成线接触、挡板55向中间移动直至滚动轴承57抵触在上夹具体41上凹槽42的槽壁上为止，这时第一弹性件64的弹性作用力通过挡块31作用于圆柱管1上，第二弹性件54的弹性作用力通过挡板55、滚动轴承57、上夹具体41作用于平板2上，这样便对圆柱管1和平板2相线接触的部位提供了稳定均匀的法向载荷，这样在单轴疲劳试验机的配合下即可进行管-平板线接触微动磨损实验了。在调节时需保证单轴疲劳试验机上上夹具体41的夹持部分不承受扭矩，如有扭矩存在，则需微调第二螺杆52。在设置时可分别对第一螺杆62、第二螺杆52的旋转状态进行监测，从而能够精准地调节圆柱管1与平板2受到的压紧力。

综上所述，本发明的管-平板线接触微动磨损实验用夹持装置中通过设置圆柱管夹持组件3、平板夹持组件4分别对实验用样品圆柱管1、平板2进行稳定的夹持，再通过设置圆柱管压紧组件6、平板压紧组件5分别提供圆柱管1、平板2沿水平左右方向相反的压紧力，这样便使得平板2与圆柱管1之间形成线接触并承受稳定均匀的法向载荷，在单轴疲劳试验机的配合下即可进行管-平板线接触微动磨损实验了。该夹持装置结构简单，操作方便，在实验过程中能够有效地控制圆柱管1与平板2的微小切向位移幅值和定量地施加法向载荷，结合现有的单轴疲劳试验机即可进行实验，不需要再引进双轴微动磨损试验机，降低了实验成本。

 

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种管-平板线接触微动磨损实验用夹持装置，设置于试验机上用于管-平板线接触微动磨损实验中夹持实验用圆柱管、平板，其特征在于：所述夹持装置包括用于夹持所述圆柱管的圆柱管夹持组件、用于夹持所述平板的平板夹持组件，所述圆柱管夹持组件包括下夹具体、固定设置在所述下夹具体上的挡块安装座、能够沿水平左右方向滑移地设置在所述挡块安装座上的挡块、能够穿入所述圆柱管管腔中的压板，所述压板穿设在所述圆柱管的管腔中，所述压板穿出所述圆柱管管腔的两端分别固定设置在所述挡块上，所述挡块与所述圆柱管相接触的端面、所述压板与所述圆柱管相接触的端面分别为与所述圆柱管的外侧轮廓、管腔轮廓相一致的圆弧面，所述平板夹持组件包括沿竖直方向能够升降地设置在所述试验机上的上夹具体，所述平板固定地设置在所述上夹具体底部的一侧，所述圆柱管、所述平板在所述夹持装置上均沿水平前后方向延伸，所述夹持装置还包括分别能够提供对所述圆柱管、所述平板沿水平左右方向压紧力的圆柱管压紧组件、平板压紧组件，所述圆柱管压紧组件、所述平板压紧组件分别设置在所述下夹具体的两端，所述圆柱管压紧组件对所述圆柱管施加的压紧力与所述平板压紧组件对所述平板施加的压紧力在同一水平左右方向上方向相异。

2.根据权利要求1所述的管-平板线接触微动磨损实验用夹持装置，其特征在于：所述圆柱管压紧组件包括固定设置在所述下夹具体一端的第一安装座，所述第一安装座上开设有多个沿水平左右方向分布的第一螺纹孔，所有所述第一螺纹孔中均螺纹连接有第一螺杆，所述第一螺杆的中心开设有沿轴向延伸的第一通孔，所述圆柱管压紧组件还包括多个能够沿轴向穿入所述第一通孔中的第一拉杆，所述第一拉杆的一端固定设置在所述挡块上，所述第一拉杆上位于所述挡块与所述第一螺杆之间设置有能够提供沿水平左右方向弹性回复力的第一弹性件，所述第一弹性件的外径大于所述第一通孔的孔径且小于所述第一螺纹孔的孔径，所有所述第一拉杆的另一端固定设置有第一拉板，所述第一安装座上设置有能够调节所述第一拉板、所述第一安装座之间沿水平方向间距的第一调节元件；

所述平板压紧组件包括固定设置在所述下夹具体另一端的第二安装座，所述第二安装座上开设有多个沿水平左右方向分布的第二螺纹孔，所有所述第二螺纹孔中均螺纹连接有第二螺杆，所述第二螺杆的中心开设有沿轴向延伸的第二通孔，所述平板压紧组件还包括多个能够沿轴向对应穿入所述第二通孔中的第二拉杆、分别固定设置在所述第二拉杆两端的第二拉板、挡板，所述第二螺杆上位于所述挡板与所述第二螺杆之间设置有能够提供沿水平左右方向弹性回复力的第二弹性件，所述第二弹性件的外径大于所述第二通孔的孔径且小于所述第二螺纹孔的孔径，所述第二安装座上设置有能够调节所述第二拉板、所述第二安装座沿水平方向间距的第二调节元件，所有所述第一拉杆、所述第二拉杆的轴心线位于同一平面上。

3.根据权利要求2所述的管-平板线接触微动磨损实验用夹持装置，其特征在于：所述第一安装座上所述第一螺纹孔有两个，所述第二安装座上所述第二螺纹孔有两个，对应地，所述第一螺杆、所述第一拉杆、所述第二螺杆、所述第二拉杆均有两个，所述两个第二拉杆的轴心线分别与所述两个第一拉杆的轴心线沿同一直线方向延伸。

4.根据权利要求2所述的管-平板线接触微动磨损实验用夹持装置，其特征在于：所述第一弹性件、所述第二弹性件为弹簧。

5.根据权利要求2所述的管-平板线接触微动磨损实验用夹持装置，其特征在于：所述第一调节元件为第一调节螺钉，所述第一调节螺钉的一端螺纹连接设置在所述第一安装座上，所述第一调节螺钉的另一端抵挡在所述第一拉板的一侧上。

6.根据权利要求2所述的管-平板线接触微动磨损实验用夹持装置，其特征在于：所述第二调节元件为第二调节螺钉，所述第二调节螺钉的一端螺纹连接设置在所述第二安装座上，所述第二调节螺钉的另一端抵挡在所述第二拉板的一侧上。

7.根据权利要求2所述的管-平板线接触微动磨损实验用夹持装置，其特征在于：所述上夹具体另一侧的底部开设有凹槽，所述挡板的外端具有能够插入所述凹槽中的凸块，所述凸块的外端上能够转动地设置有一滚动轴承，所述滚动轴承的轴心线沿水平前后方向分布，所述滚动轴承能够沿上下方向滚动地支撑在所述凹槽的槽壁上。

8.根据权利要求1所述的管-平板线接触微动磨损实验用夹持装置，其特征在于：所述挡块安装座包括固定设置在所述下夹具体上分别位于所述挡块前后两端的高度块、固定设置在所述高度块上方的固定压板，所述挡块至少有部分收容在所述固定压板、所述高度块、所述下夹具体形成的空腔中，所述固定压板的底部端面与所述挡块的顶部端面之间的间隙不大于0.25μm。

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