CN104379947B - 用于固定在壁中的锚定件 - Google Patents
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Abstract
此自钻式锚定件包括螺钉(1)和设计成接收螺钉的柄(3)的锚定件本体(4)，其中，锚定件本体(4)包括：在锚定件本体的定向成朝向螺钉的头(2)的那个端部处的凸缘(5)、带螺纹部分(7)，在凸缘(5)和带螺纹部分(7)之间的可变形膨胀部分(6)，以及用于防止锚定件本体(4)相对于壁(40)旋转的旋转锁定器件(9)。带螺纹部分(7)设计成与螺钉的螺纹(31)接合，以及通过在螺钉旋到带螺纹部分中时使膨胀部分(6)变形，来沿朝凸缘(5)的方向前进。锚定件本体(4)进一步包括在与凸缘(5)相对的端部处的刺穿元件(8)，锚定件包括在螺钉(1)和锚定件本体(4)之间的紧固器件(12)，其中，对于应用在螺钉和锚定件本体之间的等于或大于预定扭矩(C0)的扭矩，这些紧固器件是可脱开的。
Description
技术领域
本发明涉及用于固定在壁中的锚定件和用于制造这种锚定件的方法。
背景技术
已知使用膨胀锚定螺栓来将部件固定到较薄的壁上，诸如石膏板上。 US-A-3 316796描述了一种传统的膨胀锚定螺栓，它包括接收在锚定件本体中的螺钉，其中，锚定件本体在锚定件本体的定向成朝向螺钉头的那个端部处设有凸缘，而在与螺钉头相对的端部处，设有带螺纹部分，带螺纹部分与螺钉的螺纹接合。为了使用这种锚定件将部件固定到壁上，需要若干步骤。首先，在壁中打孔，并且将锚定件本体插入其中，直到凸缘压靠在壁上为止。然后将螺钉旋到带螺纹部分中，这使带螺纹部分朝螺钉头前进，并且使锚定件本体在壁后面膨胀。因而锚定件本体在壁中固定不动。然后旋松螺钉，并且使待固定的部件抵靠着锚定件本体的凸缘。最后，通过该部件再次将螺钉插入到锚定件本体中，并且在那里旋螺钉，以便固定该部件。
执行这些连续的步骤耗时长且缓慢。此外，安装锚定件需要若干工具，特别是大小适合锚定件本体的钻头，以便避免在插入锚定件时对壁有任何损伤。
发明内容
通过提出一种自钻式锚定件，本发明更特别地意于克服这些缺点，自钻式锚定件使得简单且快速地将部件固定到壁上成为可能，其中，可用一个步骤固定部件，而且使用传统的旋螺钉工具。
为此，本发明的一个主题是一种用于固定在壁中的自钻式锚定件，其包括具有头和承载螺纹的柄的螺钉、设计成接收螺钉的柄的锚定件本体，其中，锚定件本体包括：
- 在锚定件本体的定向成朝向螺钉头的那个端部处的凸缘，
- 设计成与螺钉的螺纹接合的带螺纹部分，
- 在凸缘和带螺纹部分之间的可变形膨胀部分，
- 用于防止锚定件本体相对于壁旋转的旋转锁定器件，
带螺纹部分设计成在螺钉旋到带螺纹部分中时使膨胀部分变形，来沿朝凸缘的方向前进，其特征在于，锚定件本体进一步包括在其与凸缘相对的端部处的刺穿元件，锚定件包括在螺钉和锚定件本体之间的紧固器件，其中，对于应用在螺钉和锚定件本体之间的等于或大于预定扭矩的扭矩，这些紧固器件是可脱开的。
这种自钻式锚定件使得能够通过使用传统的旋螺钉工具、特别是电动螺丝刀，来驱动螺钉旋转，而用一个步骤将部件固定在壁中。在第一步骤中，只要应用于螺钉和锚定件本体之间的扭矩保持小于预定扭矩，螺钉和锚定件本体在移动方面通过紧固器件而彼此连接。通过驱动螺钉旋转，使刺穿元件旋转，以及通过使刺穿元件与壁接触，在壁中打孔，锚定件本体同时插入其中。因而要理解的是，螺钉和锚定件本体之间的紧固扭矩必须大于刺穿壁所需的扭矩。锚定件本体由于旋转锁定器件而在壁中的孔中固定不动，锚定件本体的凸缘压靠在壁上，或者压靠在待固定到壁上的部件上。螺钉和锚定件本体保持彼此紧固，直到扭矩等于或大于预定扭矩。在螺钉上的扭矩增大时，螺钉与锚定件本体脱开，使螺钉旋到锚定件本体的带螺纹部分中，以及使带螺纹部分沿朝凸缘的方向前进。结果是膨胀部分变形，这将锚定件本体锁定到壁中的孔中。
刺穿元件有利地包括设计成供螺钉的柄自由穿过的内部膛孔。固定到带螺纹部分上的刺穿元件因而可在螺钉旋到带螺纹部分中时与带螺纹部分一起沿朝凸缘的方向前进。因此，当处于安装构造时，锚定件本体在壁的后面占用较少空间。
高于预定扭矩，螺钉和锚定件本体不再彼此紧固，取决于壁和组成锚定件本体的元件的机械属性来调节预定扭矩。特别地，预定扭矩必须大于刺穿壁所需的扭矩，并且小于一扭矩，在该扭矩以上，锚定件本体的旋转锁定器件不再有效。
在本发明的范围内，可脱开的紧固器件不依赖于螺钉头和锚定件本体的凸缘之间的接触力而在螺钉和锚定件本体之间起作用。特别地，当刺穿壁时，在螺钉头和锚定件本体的凸缘之间可存在空间。当应用来实现膨胀部分的变形的扭矩小于刺穿扭矩时，存在这种独立于螺钉头和锚定件本体的凸缘之间的接触力起作用的紧固器件是特别有利的。根据有利特征，可脱开的紧固器件确保螺钉的柄和锚定件本体之间的紧固。
根据本发明的锚定件的单独考虑的其它有利特征，或者根据所有在技术上可行的组合：
- 刺穿元件包括在与其凸缘相对的端部处的多个齿部，多个齿部围绕膛孔沿周向分布；特别地，刺穿元件可为孔锯；
- 螺钉的柄的与头相对的端部形成用于刺穿元件的中心冲头；
- 刺穿元件的径向尺寸等于或大于带螺纹部分和处于非变形状态的膨胀部分的径向尺寸，并且严格小于凸缘的径向尺寸；
- 膨胀部分由塑料制成；
- 刺穿元件由金属制成；
- 带螺纹部分由金属制成；
- 带螺纹部分和刺穿元件是单个金属部件；
- 通过围绕由带螺纹部分和/或刺穿元件形成的所述或各个金属部件而注射模制塑料材料来获得锚定件本体；
- 膨胀部分、带螺纹部分刺穿元件由塑料制成；
- 带螺纹部分和刺穿元件由比膨胀部分的塑料材料刚度更高的塑料材料制成；
- 通过注射模制成单个部件来获得锚定件本体；
- 可脱开的紧固器件包括在螺钉和锚定件本体之间的粘合剂层，其设计成在预定扭矩被超过时断开；
- 可脱开的紧固器件包括在螺钉和锚定件本体之间的脆弱的连接件，脆弱的连接件设计成在预定扭矩被超过时断开；
- 可脱开的紧固器件包括在螺钉锚定件本体之间的预应力连接件，预应力连接件设计成在预定扭矩被超过时断开；
- 用于防止锚定件本体相对于壁旋转的旋转锁定器件包括用于在在凸缘附近锚定在壁中的至少一个翅片；
- 膨胀部分包括多个纵向缝隙，多个纵向缝隙沿周向分布，并且相对于膨胀部分的纵向轴线倾斜，多个纵向缝隙限定多个条带，当螺钉旋到带螺纹部分中时，多个条带可以螺旋的方式变形。
本发明的另一个主题还是一种用于制造上面描述的锚定件的方法，锚定件的带螺纹部分和/或刺穿元件由金属制成，其中，将由带螺纹部分和/或刺穿元件形成的所述或各个金属部件置于模具中，并且围绕所述或各个金属部件将塑料材料注射到模具中。
本发明的另一个主题还是一种用于制造上面描述的锚定件的方法，锚定件的膨胀部分、带螺纹部分和刺穿元件通过在模具中注射塑料材料或几种相容的塑料材料而由塑料制成。
本发明的另一个主题还是使用上面描述的锚定件，所述锚定件用于固定在薄壁中，特别是建筑面板中，诸如石膏板，包括纤维加强式石膏板或特别地使用玻璃纤维(玻璃垫)的纤维包层石膏板；水泥板；硬纸板；木质面板；空心陶土块。这种建筑面板可与绝缘面板结合起来使用，特别地，可实施本发明来固定在通过下者形成的复合面板中：例如，通过组装石膏板面板和发泡聚苯乙烯面板，或者通过组装石膏板面板和聚氨酯泡沫体面板。
本发明的最后的主题是使用上面描述的锚定件，所述锚定件用于固定在实心材料中，特别是多孔混凝土中。
附图说明
根据本发明的锚定件的若干实施例的仅以示例的方式给出且参照附图的以下描述，本发明的特征和优点将变得显而易见，其中：
- 图1是根据本发明的第一实施例的锚定件的侧视图，锚定件插入壁中但在壁中未固定不动；
- 图2是类似于图1的视图，锚定件在壁中固定不动；
- 图3是沿图2中的箭头III的方向的视图；
- 图4是在图1中的线IV-IV上的横截面；
- 图5是根据本发明的第二实施例的锚定件的类似于图4的横截面；
- 图6是根据本发明的第三实施例的锚定件的类似于图4的横截面；
- 图7是根据本发明的第四实施例的锚定件的类似于图4的横截面；
- 图8是形成图7的锚定件的锚定件本体的带螺纹部分和刺穿元件的金属部件的透视图；
- 图9是图7的锚定件的锚定件本体的在远离螺钉头的另一端处的端部的具有部分截面的透视图；
- 图10是图7的锚定件的锚定件本体的膨胀部分的在远离螺钉头的另一端处的端部的具有部分截面的透视图；
- 图11是根据本发明的第五实施例的锚定件的类似于图1的视图，锚定件插入壁中，但在壁中未固定不动；
- 图12是借助于图11中显示的锚定件固定到壁上的支架的透视图；
- 图13是借助于图11中显示的两个锚定件，在将支架固定到壁上的期间的支架的透视图；
- 图14是沿图13中的箭头XIV的方面的视图；
- 图15是沿图13中箭头XV的方向的视图。
具体实施方式
在图1至4中看到的锚定件10是自钻式锚定件，其设计成将部件(未在这些图中显示)固定到支承薄壁40上。作为非限制性示例，壁40是石膏板。
锚定件10包括螺钉1和锚定件本体4。螺钉1具有纵向轴线X1，螺钉1包括头2和承载螺纹31的柄3。头2设有凹部21，凹部21用于在其定向成远离柄3的面上接收旋螺钉工具。锚定件本体4具有管状整体形状，并且包括内部膛孔，内部膛孔具有中心在轴线X4上的圆形横截面，内部膛孔设计成接收螺钉的柄3。当柄3接收在锚定件本体4的膛孔中时，轴线X1和X4重合。
在定向成朝向螺钉的头2的那个端部处，锚定件本体4包括凸缘5，其具有外径D5，凸缘5设计成压靠在壁40上。凸缘5连接到膨胀部分6上，膨胀部分6具有外径D6，外径D6小于凸缘的外径。凸缘5和膨胀部分6由相同的塑料材料制成。膨胀部分6的侧壁具有纵向缝隙61，纵向缝隙61沿周向分布，并且相对于轴线X4倾斜。缝隙61在它们之间限定条带63，条带63可塑性变形。锚定件本体4还包括位于凸缘5和膨胀部分6的相交部处的旋转锁定翅片9。
锚定件本体4在其另一端处包括呈孔锯的形式的刺穿元件8。孔锯8包括：内部膛孔81，螺钉的柄3可穿过内部膛孔81；以及围绕膛孔81沿周向分布的一系列齿部83。有利地，螺钉的柄3的与头2相对的端部33渐缩，以便形成用于孔锯8的中心冲头。
孔锯8和膨胀部分6通过带螺纹部分7而彼此连接，其中，带螺纹部分7和孔锯8的外径D7和D8基本等于膨胀部分6的外径。带螺纹部分7具有内螺纹71，内螺纹71设计成与螺钉的螺纹31接合，使得它在螺钉的柄3上形成螺母。当柄3旋到带螺纹部分7中时，带螺纹部分7通过使膨胀部分6如图2和3中显示的那样以螺旋的方式变形，来沿朝凸缘的方向5前进。当膨胀部分6处于变形状态时，锚定件10相对于壁40固定不动。
在这个第一实施例中，带螺纹部分7和孔锯8由金属、特别是钢制成一个零件。通过围绕由带螺纹部分7和孔锯8形成的金属部件而注射模制凸缘5和膨胀部分6的塑料材料，来有利地制造锚定件本体4。根据本发明，螺钉1和锚定件本体4通过置于带螺纹部分7的螺纹71和螺钉的螺纹31之间的粘合剂层12而彼此紧固，这粘合剂层12设计成在超过预定扭矩C0时断开。
通过在为了此目的而在螺钉的头2中提供的凹部21中使用工具而使螺钉1沿传统的旋螺钉方向旋转，来将锚定件10安装在壁40中。在第一步骤中，在螺钉1和锚定件本体4之间应用的扭矩小于预定扭矩C0，使得螺钉和锚定件本体在移动方面通过粘合剂层12彼此连接。旋转螺钉1会使孔锯8旋转，而且通过使孔锯8与壁40接触，在壁中打孔41，锚定件本体4同时插入其中。当凸缘5压靠在壁40上时，旋转锁定翅片9与壁40的材料接合，使得防止锚定件本体4相对于壁旋转。螺钉1和锚定件本体4保持彼此紧固，直到扭矩等于或大于预定扭矩C0为止。通过继续驱动螺钉1旋转，并且因而增大扭矩，螺钉1与锚定件本体4脱开，从而使螺钉旋到带螺纹部分7中，以及使带螺纹部分7沿朝凸缘5的方向前进。这使得膨胀部分6变形，这将锚定件本体4锁定在壁中的孔41中。
在图5中显示的第二实施例中，类似于第一实施例的元件的那些元件具有相同的参考标号。图5中显示的锚定件10不同于第一实施例的锚定件，因为所有锚定件本体4都由塑料制成，包括带螺纹部分7和孔锯8。然后通过注射模制将锚定件本体4有利地制造成单个部件。带螺纹部分7和孔锯8优选由相同的塑料材料制成，该塑料材料比制作凸缘5和膨胀部分6的塑料材料刚度更高。
在图6中显示的第三实施例中，类似于第一实施例的那些的那些元件具有相同的参考标号。图6中显示的锚定件10不同于第一实施例的锚定件，因为带螺纹部分7由塑料制成，而孔锯8仍然由金属制成。带螺纹部分7优选由比制作凸缘5和膨胀部分6的塑料材料刚度更高的塑料材料制成。如同第一实施例中一样，通过围绕由孔锯8形成的金属部件来注射模制凸缘5、膨胀部分6和带螺纹部分7的塑料材料，来有利地制造锚定件本体4。
在图7-10中显示的第四实施例中，类似于第一实施例的元件的那些元件具有相同的参考标号。图7中显示的锚定件10不同于第一实施例的锚定件，因为螺钉1和锚定件本体4之间的可脱开的紧固器件不再由粘合剂层12形成，而是脆弱的搭片13形成。如图7至10中显示的那样，带螺纹部分7和孔锯8由单个金属部件形成，而凸缘5和膨胀部分6则通过围绕这个金属部件注射模制塑料材料来获得。在注射模制期间，制作凸缘5和膨胀部分6的塑料材料传送到金属部件中的孔14中。这形成脆弱的搭片13以及平台65，平台65定位成压靠在金属部件的位于带螺纹部分7和刺穿元件8的相交部处的台肩75上。平台65以贴靠的方式接收螺钉的柄3的与头2相对的端部33，使得螺钉1和锚定件本体4彼此紧固。脆弱的搭片13设计成在超过预定扭矩C0时断开，以便使平台65与膨胀部分6的其余部分脱开，以及使得将螺钉1旋到带螺纹部分7的螺纹71中且因而使膨胀部分6变形成为可能。在这个实施例中，由于螺钉的端部33以贴靠的方式抵靠着平台65，所以当使用孔锯8来刺穿壁40时，其不可用作定中心元件。然后可在注射模制期间形成中心冲头67，中心冲头67由塑料制成，制造成与平台65成一体，并且从平台65凸出远离螺钉的端部33。
在图11至15中显示的第五实施例中，类似于第一实施例的元件的那些元件具有相同的参考标号。图11中显示的锚定件10不同于第一实施例的锚定件，因为用于防止锚定件本体4相对于壁40旋转的旋转锁定器件不是用于锚定在壁的材料中的翅片9，而是凸纹52，凸纹52设置在凸缘5的定向成远离螺钉的头2的面5B上，并且设计成与设置在待固定到壁上的部件150上的互补凸纹152接合。在图11至15中显示的示例中，待固定到壁40上的部件是支架150，支架150的一个支腿154意于压靠在壁上。支架150的支腿154包括两个开口151，围绕各个开口151，在支腿154的意于定向成朝向凸缘5的面5B的面150A上提供旋转锁定型式152。支腿154有利地在其压靠在壁40上的面150B上包括柱螺栓153，柱螺栓153用于暂时使支架相对于壁40固定不动。然后当使用孔锯8来刺穿壁40时，开口151可用作定中心元件。在这种情况下，螺钉的端部33不必形成中心冲头。
本发明不局限于所描述和显示的示例。特别地，可在全部由塑料制成的锚定件本体4的情况下，或者仅在刺穿元件8由金属制成时，实施脆弱的连接件，特别是借助于上面的脆弱的搭片13。此外，可通过螺钉的螺纹和带螺纹部分的螺纹之间的预应力连接件，而非借助于前面的示例中描述的粘合剂层或脆弱的搭片，来在螺钉1和锚定件本体4之间获得可脱开的紧固。除了孔锯之外，刺穿元件也可为任何形式，只要它包括可供螺钉的柄自由穿过的内部膛孔即可。最后，膨胀部分可不同于所描述和显示的膨胀部分，特别地，它可包括除了螺旋变形之外的变形模式；特别地，它可为包括多个伸长金属支腿的膨胀本体，伸长金属支腿设计成抵靠着壁的后部面弯曲和折平，展开为星形。
Claims (27)
1.一种用于固定在壁(40)中的自钻式锚定件(10)，其包括：
螺钉(1)，其具有头(2)和承载螺纹(31)的柄(3)，
锚定件本体(4)，其设计成接收所述螺钉的所述柄(3)，
其中，所述锚定件本体(4)包括：
- 在所述锚定件本体的定向成朝向所述螺钉的所述头(2)的那个端部处的凸缘(5)，
- 设计成与所述螺钉的所述螺纹(31)接合的带螺纹部分(7)，
- 在所述凸缘(5)和所述带螺纹部分(7)之间的可变形膨胀部分(6)，
- 用于防止所述锚定件本体相对于所述壁(40)旋转的旋转锁定器件(9；52)，
所述带螺纹部分(7)设计成通过在所述螺钉旋到所述带螺纹部分中时使所述膨胀部分(6)变形，来沿朝所述凸缘(5)的方向前进，
其特征在于，所述锚定件本体(4)进一步包括在其与所述凸缘(5)相对的端部处的刺穿元件(8)，所述锚定件包括在所述螺钉(1)的所述柄(3)和所述锚定件本体(4)之间的紧固器件(12；13)，其中，对于应用于所述螺钉和所述锚定件本体之间的等于或大于预定扭矩(C0)的扭矩(C)，这些紧固器件是可脱开的。
2.根据权利要求1所述的锚定件，其特征在于，所述可脱开的紧固器件(12；13)不依赖于所述螺钉的所述头(2)和所述锚定件本体的所述凸缘(5)之间的接触力而在所述螺钉(1)和所述锚定件本体(4)之间起作用。
3.根据权利要求1或2所述的锚定件，其特征在于，所述刺穿元件(8)包括设计成供所述螺钉的所述柄(3)穿过的内部膛孔(81)。
4.根据权利要求3所述的锚定件，其特征在于，所述刺穿元件(8)包括在其与所述凸缘(5)相对的端部处的多个齿部(83)，所述齿部(83)围绕所述膛孔(81)沿周向分布。
5.根据权利要求4所述的锚定件，其特征在于，所述刺穿元件是孔锯。
6.根据权利要求1或2所述的锚定件，其特征在于，所述螺钉的所述柄(3)的与所述头(2)相对的端部(33)形成用于所述刺穿元件(8)的中心冲头。
7.根据权利要求1或2所述的锚定件，其特征在于，所述刺穿元件(8)的径向尺寸(D8)等于或大于所述带螺纹部分(7)和处于非变形状态的所述膨胀部分(6)的径向尺寸(D7，D6)，而且严格小于所述凸缘(5)的径向尺寸(D5)。
8.根据权利要求1或2所述的锚定件，其特征在于，所述膨胀部分(6)由塑料制成。
9.根据权利要求1所述的锚定件，其特征在于，所述刺穿元件(8)由金属制成。
10.根据权利要求1所述的锚定件，其特征在于，所述带螺纹部分(7)由金属制成。
11.根据权利要求9或10所述的锚定件，其特征在于，所述带螺纹部分(7)和所述刺穿元件(8)是单个金属部件。
12.根据权利要求9或10所述的锚定件，其特征在于，通过围绕由所述带螺纹部分(7)和/或所述刺穿元件(8)形成的金属部件而注射模制塑料材料来获得所述锚定件本体(4)。
13.根据权利要求1或2所述的锚定件，其特征在于，所述膨胀部分(6)、所述带螺纹部分(7)和所述刺穿元件(8)由塑料制成。
14.根据权利要求13所述的锚定件，其特征在于，所述带螺纹部分(7)和所述刺穿元件(8)由比所述膨胀部分(6)的塑料材料刚度更高的塑料材料制成。
15.根据权利要求13所述的锚定件，其特征在于，通过注射模制成单个部件来获得所述锚定件本体(4)。
16.根据权利要求1或2所述的锚定件，其特征在于，所述可脱开的紧固器件包括在所述螺钉(1)和所述锚定件本体(4)之间的粘合剂层(12)，其设计成在所述预定扭矩被超过时断开。
17.根据权利要求1或2所述的锚定件，其特征在于，所述可脱开的紧固器件包括在所述螺钉(1)和所述锚定件本体(4)之间的脆弱连接件(13)，所述脆弱连接件(13)设计成在所述预定扭矩被超过时断开。
18.根据权利要求1或2所述的锚定件，其特征在于，所述可脱开的紧固器件包括在所述螺钉(1)和所述锚定件本体(4)之间的预应力连接件，所述预应力连接件设计成在所述预定扭矩被超过时断开。
19.根据权利要求1或2所述的锚定件，其特征在于，用于防止所述锚定件本体(4)相对于所述壁(40)旋转的所述旋转锁定器件包括用于在所述凸缘(5)附近锚定在所述壁(40)中的至少一个翅片(9)。
20.根据权利要求1或2所述的锚定件，其特征在于，所述膨胀部分(6)包括多个纵向缝隙(61)，所述多个纵向缝隙(61)沿周向分布，并且相对于所述膨胀部分的纵向轴线(X4)倾斜，所述多个纵向缝隙(61)限定多个条带(63)，当所述螺钉(1)旋到所述带螺纹部分(7)中时，所述条带(63)可以螺旋的方式变形。
21.一种用于制造权利要求9至11中的任一项所述的锚定件(10)的方法，其特征在于，将由所述带螺纹部分(7)和/或所述刺穿元件(8) 形成的金属部件置于模具中，并且围绕所述金属部件将塑料材料注射到所述模具中。
22.一种用于通过在模具中注射塑料材料或几种相容的塑料材料来制造根据权利要求13或14所述的锚定件(10)的方法。
23.根据权利要求1至20中的任一项所述的锚定件(10)的使用，所述锚定件(10)用于固定在薄壁(40)中。
24.根据权利要求23所述的锚定件(10)的使用，其特征在于，所述薄壁(40)是建筑面板。
25.根据权利要求23所述的锚定件(10)的使用，其特征在于，所述薄壁是石膏板、水泥板、硬纸板、木质面板、空心陶土块、通过组装石膏板面板而形成的复合面板和由发泡聚苯乙烯或聚氨酯泡沫制成的绝缘面板。
26.根据权利要求1至20中的任一项所述的锚定件(10)的使用，所述锚定件(10)用于固定在实心材料中。
27.根据权利要求26所述的锚定件(10)的使用，其特征在于，所述实心材料是多孔混凝土。
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