CN103506679A - 槽铣刀及用于其的切削镶片 - Google Patents

Abstract

槽铣刀及用于其的切削镶片。槽铣刀包括一个盘状的刀具本体，刀具本体在一个预定的方向上、在垂直于刀具本体的平面的一条中央轴线上是可转动的。刀具本体包括一个止动槽、一个上部凸轮槽和一个下部槽。围绕本体的周边形成了被适配成用来接纳切削镶片的多个凹座。一个悬臂式夹紧构件包括一个底表面，底表面带有一对夹紧表面，对夹紧表面在操作过程中与切削镶片的顶表面上的一对成角度的夹紧表面相接合。提供了一个扳手用来提升悬臂式夹紧构件，以便将切削镶片插入在槽铣刀中、在槽铣刀中进行转位或者将切削镶片从槽铣刀中移除。扳手包括两个固定销和一个浮动销，浮动销防止悬臂式夹紧构件弯曲太多并且防止限制槽铣刀的有用寿命。

Description

槽铣刀及用于其的切削镶片

背景技术

人们已知槽铣刀是用于切削键槽以及类似结构的，并且还用于为工作构件提供不同宽度的槽。槽铣刀在某种程度上类似于铣刀，这是因为这种刀具通常采用一个盘状构件，该盘状构件具有安装在其周边的多个切削镶片。在一个铣刀中，这些切削镶片一般是轴向地呈现的，然而在一个槽铣刀中这些切削镶片从该支撑盘中径向地伸出并且因此在径向方向上呈现给工件。

为了快速并且有效地形成多个槽，希望的是这些切削镶片被牢固地支撑在刀具本体中并且当从工件上去除材料时在这些镶片的切削刃与刀具本体之间具有适当的间隙。通过使这些镶片得到稳固的支撑并且在该刀具本体与这些切削刃之间具有足够的间隙，这种槽铣刀能够经受实质性的负载并且可以极快速地、自由地、并且精切地进行切削。

大多数槽铣刀通过具有一种“锯切口”式夹具设计的镶片凹座、以及具有一个轻微楔形角的镶片将镶片在刀具本体中夹紧。这种“锯切口”式设计允许在该镶片就座时使该镶片凹座区域展开，这在镶片上产生一种弹簧式的楔形夹紧作用。为了使槽铣刀具有最小的径向跳动，通常在该凹座区域上添加一种额外的入座表面特征。这种入座表面特征产生了强制性停止，将若没有这种特征的情况下会存在的累积的径向跳动减为最小。这种入座表面还将径向切削力分布到槽铣刀本体中，这进而保持镶片凹座免于再进一步展开。

这种现有的凹座设计完全依赖于刀具本体的弹簧能力来将镶片牢固地夹紧，并且不允许凹座磨损或者镶片及凹座的制造尺寸的变化。对于现有凹座设计已经观察到的是该切削镶片在切削操作过程中具有在凹座中移动的倾向。

发明内容

使切削镶片在切削操作过程中在凹座中的移动最小化的问题已经通过在切削镶片的顶表面上提供成角度的夹紧表面而得到解决，这个成角度的夹紧表面与该刀具本体的一个具有逐渐增大的半径从而形成螺旋形状的悬臂式构件合作，来对切削镶片在切削操作过程中所遇到的应力进行分配。

在本发明的一个方面，一种槽铣刀包括一个盘状的刀具本体，该盘状的刀具本体在一个预定的方向上、在垂直于该刀具本体的平面的一条中央轴线上是可转动的。围绕该本体的周边形成了多个切削凹座。一个切削镶片被可更换地安装在该多个凹座中的一者中，该切削镶片在该切削镶片的一个顶表面上包括成角度的夹紧表面。当该切削镶片被安装在该多个凹座中的一者中时，一个悬臂式构件被布置成邻近该切削镶片的顶表面，这个悬臂式构件具有多个逐渐增大的半径从而形成螺旋形状。该切削镶片的顶表面上的这个成角度的夹紧表面接合该刀具本体的这个悬臂式构件以便对该切削镶片在切削操作过程中所遇到的应力进行分配。

在一个实施例中，一种槽铣刀包括一个盘状的刀具本体，该盘状的刀具本体在一个预定的方向上、在垂直于该刀具本体的平面的一条中央轴线上是可转动的，该刀具本体还包括：由一对相对的下部表面和上部表面限定的一个上部凸轮槽、由一对相对的下部表面和上部表面限定的一个下部槽、以及被布置在上部凸轮槽与下部槽之间并且由一对相对的弯曲的下部表面和上部表面限定的一个止动槽，每个槽被适配成用于接合一个扳手；并且该刀具本体包括一个悬臂式夹紧构件，该悬臂式夹紧构件具有一个底表面，该底表面被适配成当该切削镶片被安装在该槽铣刀的一个凹座中时与切削镶片的一个顶表面上的多个夹紧表面相接合。

在另一个实施例中，一种用于槽铣刀的切削镶片包括：一个顶表面、一个底表面以及多个侧表面；一个第一切削刃以及一个第二切削刃，该第一切削刃是在该顶表面上的一个前刀面与这些侧表面中的一者之间的相交处形成的，该第二切削刃是在该顶表面上的一个前刀面与这些侧表面中的另一者之间的相交处形成的，其中该切削镶片的顶表面包括朝向彼此成角度的第一对夹紧表面、以及朝向彼此成角度的一个第二对夹紧表面，该第一对夹紧表面和第二对夹紧表面从一个中央部分朝向一个对应的切削刃向下倾斜，并且其中这些夹紧表面与一个槽铣刀的一个悬臂式夹紧构件的多个夹紧表面进行接触，由此将该切削镶片夹紧在该槽铣刀的一个凹座之中。

附图说明

虽然展示了本发明的不同实施例，但是不应认为所示的特定实施例限制了权利要求。在此预期可以在不脱离本发明的范围的情况下进行各种变化和修改。

图1是根据本发明一个实施例的槽铣刀的透视图；

图2A是图1的槽铣刀的局部放大透视图的侧视图，示出了一个凹座、一个悬臂式夹紧构件、止动槽、上部凸轮槽和下部槽；

图2B是图1的槽铣刀的另一个局部放大透视图的侧视图，示出了一个凹座、一个悬臂式夹紧构件、止动槽、上部凸轮槽和下部槽；

图3是根据本发明的一个扳手的透视图，该扳手用于将该槽铣刀的凹座之中的一个切削镶片移除、转位或将其插入该槽铣刀的凹座之中；

图4是沿着图3的线4-4截取的扳手头部的截面视图；

图5是本发明的槽铣刀、切削镶片以及扳手在一个初始位置中的侧视图；

图6是在图5的初始位置中的槽铣刀、切削镶片以及扳手的局部放大侧视图；

图7是处于最终位置中的槽铣刀、切削镶片以及扳手的局部放大的侧视图，在最终位置中该止动槽的上部表面接合了该扳手的浮动销；

图8是该切削镶片的一个透视图，示出了一个顶表面带有与根据本发明的槽铣刀的悬臂式夹紧构件相接合的一对成角度的夹紧表面；

图9是沿着图8的线9-9截取的切削镶片的截面视图；

图10是沿着图8的线10-10截取的切削镶片的截面视图；

图11是图8的切削镶片的顶视图；

图12是图8的切削镶片的底部视图；

图13是图8的切削镶片的侧视图；并且

图14是图8的切削镶片的一个端视图。

具体实施方式

现在参见图1、图2A和图2B，示出了根据本发明的一个实施例的一种槽铣刀10。槽铣刀10包括一个盘状刀具本体12，该刀具本体具有一个中央轮毂区域14，该中央轮毂区域配备有用于接纳一个支撑轴的一个孔16。槽铣刀10在垂直于刀具本体12的平面17的一条中央轴线15上以一个预定的方向（由箭头19指示）转动。中央轮毂区域14还可以配备有用于接纳一个驱动键（未示出）的一个可选的的键槽13。

槽铣刀10配备有围绕槽铣刀10的周边形成的、能够接纳一个切削镶片22的多个凹座20（图5和图6）。在图1、图2A和图2B中，为了清晰起见在该槽铣刀10中未示出该切削镶片22。应当认识到，可以围绕刀具本体12的周边形成大多数任何适合数目的凹座20，这取决于工件的有待被切削的所需材料及刀具本体12的直径。在所展示的实施例中，槽铣刀10包括围绕刀具本体12的周边等距间隔开的六（6）个凹座20。

每个凹座20是由一个后部表面20a、一个入座表面21以及在后部表面20a与入座表面21之间的相交处的一个拐角凹座离隙（relief）23来限定。后部表面20a是用作该切削镶片22的停止件的一个入座表面，以防止当该切削镶片22被安装到凹座20中时该切削镶片的进一步向内的径向移动。该入座表面21与切削镶片22的顶表面和底表面中的至少一者在形状上是互补的。例如，该入座表面21可以在形状上与切削镶片22的底表面是互补的。在所展示的实施例中，该入座表面21包括一个基本上平坦的中央表面21a以及一对成角度的入座表面21b、21c（图2A中仅表面21b是清楚可见的）。在另一个实施例中，该入座表面21基本上是V型的，其中省略了中央部分21a。

本发明的一个方面在于，该槽铣刀10包括一个悬臂式夹紧构件24，该悬臂式夹紧构件总体上是狗骨形的并且被布置成邻近于每个用于接合该切削镶片22的凹座20，其布置方式为使得该切削镶片22被牢固地固持在该槽铣刀10中的对应凹座20中。

如图2A和图2B所示，悬臂式夹紧构件24是通过在刀具本体12中切削出一对槽26、28而形成的。槽26是由一对相对的表面26a、26b限定的，并且槽28是由一对相对的表面28a、28b来限定的。在径向向内的方向上（朝向该中央轮毂区域14），每个槽26、28在圆化的凹陷30、32中终止，该圆化的凹陷向该悬臂式夹紧构件24提供了应力消除。在径向向外的方向上（背离该中央轮毂区域14），槽26在一个止动槽34中终止，该止动槽是由一对相对的、弯曲的下部表面34a和上部表面34b限定的，该上部表面和下部表面与板手50的浮动式止动销60相接触，以防止该悬臂式夹紧构件24的过度偏转。应注意的是，止动槽34的表面34a具有一个基本上恒定的半径。

刀具本体12还包括一个上部凸轮槽36和一个下部槽38，该上部凸轮槽是由一对相对的下部表面36a和上部表面36b限定的并且该下部槽是由一对相对的下部表面38a和上部表面38b限定的。每个槽36、38能够接纳本发明的扳手的一个对应的销。下部槽38总体上是钩形的，该下部槽在其径向向外的末端处包括一个用作停止件的脊38c，以防止扳手50的销58在使用过程中从下部槽38中意外滑出。

应注意的是，上部凸轮槽36的表面36a具有的半径从刀具本体12的周边径向地向内增大，这不同于该止动槽34的具有基本上恒定半径的表面34a。换言之，表面36a的径向向外的半径R1小于表面36a的径向向内的半径R2。其结果是，上部凸轮槽36具有螺旋形的形状，已经通过有限元分析发现，这种形状有助于对操作过程中该槽铣刀10所遇到的应力进行分配。此外，这个螺旋形的槽36使得使用者能够在对切削镶片22进行插入、转位或移除时释放该扳手50，这是因为扳手50由于摩擦而被固持在位，由此使得使用者在对切削镶片22进行插入、转位或移除时其双手是自由的。

此外，扳手的销在上部凸轮槽36中为了移除或插入该切削镶片22所需要行进的量可以通过增大该上部凸轮槽36的表面36a的半径来进行选择性地调整。例如，在一个实施例中，扳手行起大约三十（30）度而致使该悬臂式夹紧构件24在操作过程中行进大约0.010英寸至0.015英寸（0.254毫米至0.381毫米）。

这个悬臂式构件24包括一个鼻部40，该鼻部形成有一个半径为R的弯曲的底表面42，以用于接合该切削镶片22的顶表面以便将该切削镶片22牢固地固持在位。如以下所讨论的，该悬臂式构件24的底表面42与顶表面64相互作用，并且具体地是与切削镶片22的夹紧表面64e、64f或者64g、64h相互作用。应注意的是，悬臂式构件24的底表面42还限定了凹座20的顶表面。

在图2A、图2B所示的一个实施例中，底表面42包括一个基本上平坦的中央部分42a，该中央部分将一对夹紧表面42b、42c分开。在另一个实施例中，底表面42基本上是V形的，其中省略了中央部分42a。这些夹紧表面42b、42c用作夹紧表面以便将该切削镶片22紧固在位。除了用作一个停止表面之外，凹座20的后部表面20a还在操作过程中用作一个夹紧表面。

底表面42还包括一个被布置在这些夹紧表面42b、42c与该圆化的凹陷32之间的引导件43。即，该引导件43相对于这些夹紧表面42b、42c是径向地向内布置的。在所展示的实施例中，该引导件43呈截头角锥体的形式，以便在对凹座20中的切削镶片22进行插入、移除或转位时有助于引导该切削镶片22。

刀具本体12在其外周边表面上进一步包括一个或多个切屑间隙表面，以防止该切削镶片22产生的切屑对该刀具本体12的损伤。在所展示的实施例中，刀具本体12在其外周边上在镶片凹座20与下部槽38之间包括一个第一切屑间隙表面44。此外，该刀具本体12在其外周边上在下部槽38与止动槽34之间包括一个第二切屑间隙表面46。此外，刀具本体12在其外周边上在止动槽34与上部凸轮槽36之间包括一个第三切屑间隙表面48。

在所展示的实施例中，这个悬臂式夹紧构件24由这样一种材料制成，该材料使得在不使用工具（如，图3和图4中示出的扳手50）的情况下不可能插入或移除该切削镶片22。

扳手50被设计成用来弯曲该刀具本体12的悬臂式夹紧构件24，由此打开该凹座20以便插入、转位或更换该切削镶片22。一般而言，扳手50是对称设计的（不带把手的（non-handed））并且包括一个头部52和一个柄部53。头部52包括一个槽54以及延伸穿过该槽54的两个固定销56、58。在所展示的实施例中，这两个固定销56、58基本上彼此平行。头部52进一步包括一个第三浮动销60，这个第三浮动销被包裹在扳手50中并且被安装成穿过槽54而位于这两个固定销56、58之间。在一个实施例中，浮动销60基本上平行于两个固定销56、58。通过在该浮动销60的各端处的一对止动销63、65来防止浮动销60离开孔62。允许这个浮动销60在孔62内在所有方向上的自由移动，这是由于在浮动销60与头部52以及止动销63、65之间存在空隙67，如图4所示。在一个实施例中，浮动销60的直径约为3.0mm，而孔62的直径约为3.8mm。

现在参见图5至图7，现在将对扳手50的操作进行说明。在图6所示的初始位置中，应用这个扳手50，使得这个固定销56处于正与上部凸轮槽36的表面36a进行接合的初始位置中。此外，这个固定销58正与下部槽38的表面38b进行接合。另外，这个浮动销60是处于正与该止动槽34的下部表面34a进行接合的初始位置中。在将扳手50围绕其销58在下部槽38中形成的支点进行转动（在图6中的箭头的方向）时，该固定销56将沿着具有逐渐增大的半径的弯曲状表面36a滑动并且这个浮动销60将同时沿着止动槽34的弯曲状下部表面34a滑动。然后这个固定销56将通过杠杆作用来提升这个悬臂式夹紧构件24并且由此将该鼻部40提升离开这个入座表面21。因为上部凸轮槽36的半径在径向向内的方向上增加，因此由固定销56引起的杠杆作用也随着这个固定销沿着表面36a滑动而增大。最终，由这个固定销56沿着表面36a滑动所引起的杠杆作用的增大致使这个止动槽34的上部表面34b与浮动销60相接合，由此防止这个浮动销60在止动槽34中的任何进一步的滑动，如图7所示。此时，扳手50的操作处于最终位置。其结果是，扳手50的任何进一步的行进被停止，由此防止该悬臂式夹紧构件24弯曲太多并且防止对于槽铣刀10的可用寿命的限制。

通过允许向上提升该悬臂式夹紧构件24并且允许将该鼻部40提升离开该入座表面21，可以执行该切削镶片22的插入、转位和更换。如以上提到的，表面36a的逐渐增加的半径允许使用者在该悬臂式夹紧构件24已经被向上提升之后来释放扳手50，由此允许使用者使用双手（如果希望的话）来插入、转位或更换该切削镶片22。例如，可以通过使该切削镶片22沿入座表面21滑动到凹座20的表面20a接合了该切削镶片22为止，来插入该切削镶片22。然后，可以反向转动这个扳手50从而产生该悬臂式夹紧构件24的鼻部40与切削镶片22的顶表面之间的接合，由此将该切削镶片22在槽铣刀10的凹座20中牢固地夹紧。

现在参见图8至图14，用于与槽铣刀10和扳手50一起使用的切削镶片22能够在不同工件材料中制造出窄的槽，这些槽的宽度典型地可以在0.062英寸（1.575mm）与0.250英寸（6.35mm）之间。一般而言，切削镶片22是关于其纵向轴线（x轴）以及其横向轴线（z轴）基本对称的。切削镶片22包括一个总体上表示为64的顶表面，一个总体上表示为66的底表面，以及总体上表示为68、70、72、74的多个侧表面。在展示的实施例中，该切削镶片22具有一个第一切削刃76和一个第二切削刃78，该第一切削刃是形成在顶表面64上的前刀面64a与侧表面72之间的相交处，并且该第二切削刃是形成在顶表面64上的前刀面64b与侧表面74之间的相交处。因而，切削镶片22具有两个切削刃76、78，这两个切削刃可以被选择性地呈现在工作位置，这是通过提升该悬臂式夹紧构件24、移除该切削镶片22、并且将切削镶片22围绕一条竖直轴线（y轴）旋转一百八十（180）度、并且然后再次将切削镶片22夹紧在刀具本体12中来实现的。然而，应该认识到，切削镶片22可以被制造成具有多种不同的末端切削形状的单端式镶片和双端式镶片，这些末端切削形状包括但不限于成圆角的拐角、完整半径、“V”形形状以及类似形状。

切削镶片22的顶表面64总体上是V形的，带有一个中央部分65，该中央部分是由一对朝向彼此成角度的表面64c、64d形成。即，这些表面64c、64d从切削镶片22的中心朝着这些侧表面68、70向上倾斜。这个总体上V形的顶表面64有助于使该切削镶片22在槽铣刀10的凹座20中居中。应注意的是，在这些表面64c、64d与这些侧表面68、70的对应相交处的边缘是基本上平行于纵向轴线（x轴）的，如图9和图13所示。

顶表面64还包括在表面64c、64d的一个末端处的第一对夹紧表面64e、64f，以及在表面64c、64d的另一末端处的第二对夹紧表面64g、64h。类似于这些表面64c、64d，这些夹紧表面64e、64f是朝向彼此成角度的，并且这些夹紧表面64g、64h是朝向彼此成角度的。

应注意的是，在表面64e、64f与侧表面68、70的对应相交处的边缘是基本上不平行于纵向轴线（x轴）的，而是从这些表面64c、64d朝着镶片22的切削端76向下倾斜，如图9和图13所示。类似地，因为切削镶片22是关于z轴对称，在表面64g、64h与侧表面68、70的对应相交处的边缘是基本上不平行于纵向轴线（x轴）是，而是从表面64c、64d朝着镶片22的切削端78向下倾斜。

本发明的一个方面在于，这些夹紧表面64e、64f、64g、64h与悬臂式夹紧构件24的这些夹紧表面42b、42c接合，由此将切削镶片22夹紧到槽铣刀10的凹座20之中。更确切地说，当切削刃76在切削操作中正被使用时，切削镶片22的这些夹紧表面64e、64f与悬臂式夹紧构件24的这些夹紧表面42b、42c相接合。类似地，当切削刃78在切削操作中正被使用时，切削镶片22的这些成角度的夹紧表面64g、64h与悬臂式夹紧构件24的这些夹紧表面42b、42c相接合。已经发现，切削镶片22的这些成角度的夹紧表面64e、64f、64g、64h与悬臂式夹紧构件24的这些夹紧表面42b、42c之间的相互作用有助于将该切削镶片22拉回该凹座20之中。已经发现，不带有与悬臂式夹紧构件24的这些夹紧表面42b、42c进行相互作用的这些成角度的表面64e、64f、64g、64h的常规切削镶片具有在切削操作过程中移出该凹座20中的倾向。

该切削镶片22还包括在一端处的邻近该切削刃76的切屑形成特征80、以及在另一端处的邻近该切削刃78的另一个切屑形成特征82。在所展示的实施例中，这些切屑形成特征80、82是碟形形状或碗形形状的，具有与弧形表面80b、82b外接的、基本上平面的底表面80a、82a。这种碟形形状或碗形形状有助于使在切削操作过程中形成的切屑卷曲。

该切削镶片22还包括邻近于该切屑形成特征80的一对切屑形成特征84、86，以及邻近于该切屑形成特征82的一对切屑形成特征88、90。在所展示的实施例中，这些切屑形成特征84、86、88、90处于隆起的足球形凸起形式，这有助于使切屑向上偏转并且远离槽铣刀10，由此保护槽铣刀10不受切屑影响。

在此提及的专利以及公开文献通过引用结合在此。

尽管已对当前的优选实施例进行了说明，但是本发明可以在所附权利要求的范围内以其他方式来实施。

Claims (13)

1.一种槽铣刀，包括：

一个盘状的刀具本体，该刀具本体在一个预定方向上、在垂直于该刀具本体的平面的一条中央轴线上是可转动的，该刀具本体还包括由一对相对的下部表面和上部表面定限的一个上部凸轮槽、由一对相对的下部表面和上部表面限定的一个下部槽、以及被置于该上部凸轮槽与该下部槽之间并且由一对相对的弯曲的下部表面和上部表面限定的一个止动槽，每个槽被适配成用于接合一个扳手；以及

一个悬臂式夹紧构件，该悬臂式夹紧构件具有一个底表面，该底表面被适配成当一个切削镶片被安装在该槽铣刀的一个凹座中时与该切削镶片的顶表面上的多个夹紧表面相接合。

2.根据权利要求1所述的槽铣刀，其中该上部凸轮槽的表面被形成为具有一个半径，该半径在该刀具本体的径向向内的方向上逐渐增大，由此形成一个螺旋形表面。

3.根据权利要求1所述的槽铣刀，其中该悬臂式夹紧构件的底表面包括一对夹紧表面，该对夹紧表面被适配成用于接合该切削镶片的顶表面上的这些夹紧表面。

4.根据权利要求1所述的槽铣刀，其中该凹座包括一个后部表面、一个入座表面以及在该后部表面与该入座表面之间的相交处的一个拐角凹座离隙。

5.根据权利要求1所述的槽铣刀，其中该悬臂式夹紧构件是通过在该刀具本体中切削出一对槽而形成的。

6.根据权利要求5所述的槽铣刀，其中每个槽在一个圆化的凹陷中终止，该圆化的凹陷为该悬臂式夹紧构件提供应力消除。

7.根据权利要求1所述的槽铣刀，其中该扳手包括一个头部，该头部带有一个槽、两个固定销以及被置于这两个固定销之间的一个第三浮动销，这些销延伸穿过该槽。

8.根据权利要求7所述的槽铣刀，其中这两个固定销被适配成有待接纳在该刀具本体的上部凸轮槽和下部槽中，并且其中该第三浮动销被适配成有待接纳在该切削本体的止动槽中。

9.根据权利要求8所述的槽铣刀，其中该止动槽的上部表面和下部表面接合该扳手的第三浮动销，由此防止在使用过程中该扳手的任何进一步的行进。

10.根据权利要求1所述的槽铣刀，其中该悬臂式夹紧构件的底表面进一步包括相对于这些夹紧表面径向地向内布置的一个引导件。

11.一种用于槽铣刀的切削镶片，该切削镶片包括：

一个顶表面、一个底表面以及多个侧表面；

一个第一切削刃和一个第二切削刃，该第一切削刃是形成于该顶表面上的一个前刀面与这些侧表面中的一者之间的相交处，并且该第二切削刃是形成于该顶表面上的一个前刀面与这些侧表面中的另一者之间的相交处，

其中，该切削镶片的顶表面包括第一对朝向彼此成角度的夹紧表面、以及第二对朝向彼此成角度的夹紧表面，该第一对夹紧表面和第二对夹紧表面从一个中央部分朝向一个对应的切削刃向下倾斜，并且

其中，这些夹紧表面与一个槽铣刀的悬臂式夹紧构件的多个夹紧表面相接触，由此将该切削镶片夹紧在该槽铣刀的一个凹座之中。

12.根据权利要求11所述的切削镶片，进一步包括邻近于该顶表面上的前刀面的一个碗形的切屑形成特征。

13.根据权利要求12所述的切削镶片，进一步包括邻近于该碗形的切屑形成特征的一个隆起的足球形切屑形成特征。

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