CN104698803A - 手表分齿轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种手表分齿轴(1)，所述分齿轴包括用于接纳枢轴柄(3)的第一孔(2)，所述枢轴柄(3)包括在凹部(4)的两侧上的第一肩部(5)以及第二肩部(6)。所述分齿轴(1)制成为两部分，并且一方面包括主体(10)且另一方面包括形状记忆合金环形件(8)，所述主体(10)包括位于内部的第一孔(2)和位于外部的支承肩部(7)，所述环形件(8)包括第二孔(9)，并且，在自由状态下，当所述环形件(8)处于马氏体结构时，所述第二孔(9)的直径大于所述支承肩部(7)的直径，而当所述环形件(8)处于奥氏体结构时，所述第二孔(9)的直径小于所述支承肩部(7)的直径。

Description

手表分齿轴
技术领域
本发明涉及手表分齿轴/分轮管(cannon-pinion)，其包括用于接纳枢轴柄(pivot-shank)的第一孔，所述枢轴柄包括位于具有给定宽度的凹部的每一侧上的具有第一长度的第一肩部以及具有第二长度的第二肩部。
本发明还涉及包括至少一个上述分齿轴的钟表机芯。
本发明还涉及包括至少一个上述机芯和/或至少一个上述分齿轴的钟表。
本发明还涉及一种压入(indenting)方法。
本发明涉及钟表机芯、特别涉及机械机芯且更特别涉及驱动显示构件(诸如，指针或圆盘或其他运动元件)的领域。
背景技术
钟表机芯，特别是机械机芯，通常包括用于驱动显示指针或圆盘的分齿轴。第一分齿轴定位且压入在分齿轮(centre pinion)的枢轴柄上。
上述压入操作包括对着枢轴柄的肩部或凹部挤压一个包含在分齿轴中的管。这种挤压为手动操作，并且其结果取决于钟表匠的灵巧度和灵敏度，且因此令人烦恼的是，该结果是随机的，因为压入的目的是为了确保在手表的正常工作期间枢轴柄和分齿轴之间的特定的摩擦力水平，而由用户执行的手动的时间设定操作施加比摩擦力矩更大的力矩；并且因而，所述摩擦力矩不应太高。此外，太低的摩擦力矩将在意外冲击施加到产品上时趋于引起对显示状态的干扰。
因此，正确调节摩擦力矩是一项困难的操作。而且，压入经常导致售后问题，因为分齿轴为易碎部件，在拆卸之后重复压入常常会导致损坏而要求更换分齿轴。
因而，精确控制夹紧力是重要的，并且传统的手动压入不能获得这种精度或所要求的可重复性。
发明内容
本发明提供一种替代过于随机的手动压入方法的可选方案，采用枢轴柄的可重复的附接来替代手动压入，所述附接较少地依赖于执行组装的操作员。
为此，本发明涉及一种手表分齿轴，所述分齿轴包括用于接纳枢轴柄的第一孔，所述枢轴柄包括位于具有给定宽度的凹部的每一侧上的具有第一长度的第一肩部以及具有第二长度的第二肩部，其特征在于，所述分齿轴制成为至少两部分，并且一方面包括主体且另一方面包括由形状记忆合金制成的至少一个环形件，所述主体包括位于内部的所述第一孔和位于外部的支承肩部，所述至少一个环形件包括第二孔，并且，在自由状态下，当所述环形件处于马氏体结构时，所述第二孔的直径大于所述支承肩部的直径，而当所述环形件处于奥氏体结构时，所述第二孔的直径小于所述支承肩部的直径。
本发明还涉及包括至少一个上述分齿轴的钟表机芯。
本发明还涉及包括至少一个上述机芯和/或至少一个上述分齿轴的钟表。
本发明还涉及一种压入方法，该方法可以通过采用机械手-机器人(manipulator robot)很容易地实现自动化，该机械手-机器人包括以局部的且几乎瞬时的方式加热或冷却的装置，通过该机械手-机器人可执行多个连续的步骤：
-将枢轴柄插入到分齿轴主体的第一孔中，并且在一特定实施例中优选(插入该枢轴柄)直至到达止动位置；
-准备形状记忆合金环形件，以用于面向所述枢轴柄夹紧包含在所述主体中的管状主体上的支承肩部，所述环形件包括第二孔，在自由状态下，当环形件处于马氏体结构时，该第二孔的直径大于支承肩部的直径，而当该环形件处于奥氏体结构时，该第二孔的直径小于支承肩部的直径；
-进行第一阶段，以使处于第一马氏体状态且处于低于第一转变开始温度的温度的形状记忆合金环形件进行初始变形，所述第一转变开始温度是通过加热使马氏体结构开始转变成奥氏体结构的表征；
-进行第二阶段，以将仍处于第一马氏体状态且处于低于第一转变温度的温度的环形件安装在分齿轴的支承肩部上；
-进行第三阶段，其中，通过加热至高于第二转变结束温度的温度而将环形件夹紧在分齿轴上。
附图说明
通过参照附图阅读以下详细描述，本发明的其他特征和优点将显见，其中：
-图1示出分齿轴沿枢轴线的截面示意图，该分齿轴以传统的方式通过分齿轴管对着枢轴柄的凹部的手动变形而压入。
-图2以类似于图1的方式示出根据本发明的分齿轴，该分齿轴包括接纳枢轴柄的主体和环形件，该环形件通过受控的夹紧力定位在该主体上以确保作用在枢轴柄上的受控的摩擦力矩。
-图3至6示出位于穿过环形件的平面内的一系列的截面视图：
-图3示出处于自由状态的环形件；
-图4示出环形件在由假塑形变形所引起的状态改变(包括马氏体的永久但可逆的重新定向)的作用下的膨胀；
-图5示出安装在设置有枢轴柄(未示出)的分齿轴主体上的环形件；
-图6示出环形件的收缩，同时夹紧力作用在分齿轴主体上；
-图7示出手表的框图，该手表包括机芯，该机芯包括根据本发明的分齿轴。
具体实施方式
本发明涉及钟表机芯、特别涉及机械机芯、且更特别涉及驱动显示构件(诸如，指针或圆盘或其他运动元件)的领域。
本发明提出确保以可重复的方法附接枢轴柄，该方法较少地依赖于执行组装的操作员，并且优选可通过用于相对彼此夹紧和定位部件的自动化的生产装置(诸如组装机器人等)实现，其中，所述机器人能够对所述部件有选择地施加局部的且几乎瞬时的加热或冷却。
因此，本发明涉及一种手表分齿轴1，该分齿轴包括用于接纳枢轴柄3的第一孔2，该枢轴柄3包括位于具有给定宽度LD的凹部4的两侧上的具有第一长度L1的第一肩部5以及具有第二长度L2的第二肩部。
根据本发明，分齿轴1制成为至少两部分，并且一方面包括主体10且另一方面包括至少一个环形件8，所述主体10包括位于内部的第一孔2和位于外部的支承肩部7。所述至少一个环形件8由形状记忆合金制成，并且包括第二孔9。
形状记忆合金可选自各种材料类别，特别且以非限制性的方式，其选自热驱动形状记忆合金、磁驱动形状记忆合金或者形状记忆聚合物。
对于这些形状记忆合金而言，通常可区分出马氏体状态和奥氏体状态，这两种状态是指材料的不同的晶体结构。
在自由状态下，当环形件8为马氏体结构时，第二孔9的直径大于支承肩部7的直径，而当环形件8为奥氏体结构时，第二孔9的直径小于支承肩部7的直径。
特别地且有利地，在自由状态下，当环形件8处于预先变形的马氏体结构时，第二孔9的直径大于支承肩部7的直径，因而该环形件先前已经变形，这使得能够通过奥氏体转变而获得夹紧效果。
在一个特定实施例中，在自由状态下，当环形件8处于组装温度TM时，环形件8的第二孔9的直径大于支承肩部7的直径，而当环形件8处于工作温度TS时，环形件8的第二孔9的直径小于支承肩部7的直径。
根据本发明，环形件8的压入组装方法包括多个连续的步骤：
-处于第一马氏体状态且处于低于第一转变开始温度As的温度的形状记忆合金环形件8的第一初始变形阶段，所述第一转变开始温度是通过加热使马氏体结构开始转变成奥氏体结构的表征；
-随后为将仍处于第一马氏体状态且处于低于第一转变温度As的温度的环形件8安装在分齿轴1的支承肩部7上的第二阶段；
-第三阶段，其中，通过加热至高于第二转变结束温度Af的温度实现将环形件8夹紧在分齿轴1上，所述第二转变结束温度为通过加热从马氏体结构转变成奥氏体结构的转变结束的表征，所述第二转变结束温度因而高于第一转变温度As。因此，该组件在其温度不降至第三转变温度Ms以下时保持它的夹紧力，所述第三转变温度Ms为通过冷却使奥氏体结构开始转变成马氏体结构(该转变的结束对应于第四转变温度Mf)的表征。例如，通过使用具有大的滞后特性(Ms和As之间的差异)的材料，允许在大约环境温度(接近20℃)的温度下进行组装，有限的加热，并且因而该夹紧配合在广泛的应用中保持了材料的性能。因此，组装温度可处于工作温度的范围内(并且这甚至是优选的以避免使用低温冷却系统)。
目的是避免在工作期间温度降至第二转变温度Ms以下，以便避免通过任何(甚至是部分的)相变来调整夹紧配合(即，不必达到第四转变温度Mf，其中在该第四转变温度下完成从奥氏体结构向马氏体结构的转变)。
在一个特定实施例中，组装温度TM低于最低工作温度TSMIN，或者高于最高工作温度TSMAX。
本发明在图2中以非限制性的方式示出，其具有单个环形件8。然而，使实施更容易意味着可沿枢轴柄3放置若干个环形件8。
在一个特定变型中，尤其是对于特定产品而言(不具有中心秒针的产品)，主体10的孔2为盲孔且包括轴向贴靠表面91，该轴向贴靠表面91布置成贴靠地接纳枢轴柄3的一端部31。而且，当枢轴柄3贴靠在所述轴向贴靠表面91上时，支承肩部7对着枢轴柄3中的凹部4定位。
更一般地，分齿轴为用于具有中心秒针的产品的通孔部件。在一些特定示例中，分齿轴还可为有助于在加工过后进行清洁的通孔部件。在这种情况下，端部可采用盖进行封闭。
在一个特定变型中，如图2中所见，枢轴柄3的凹部4的截面远离端部31而减小。
在分齿轴1的一个特定实施例中，支承肩部7为布置在主体10的外部圆柱形肩部61中的凹槽71，并且在自由状态下，当环形件8处于组装温度TM时，第二孔9的直径大于外部圆柱形肩部61的直径。
在另一个特定的且有利的实施例中，肩部7包括分齿轴在形状记忆环形件8下方的外部直径的单一变化，形成在组装期间用以向下锁定环形件的一个肩部。
在第一实施例中，形成环形件8的形状记忆合金选定成使得组装温度TM低于-20℃的最低工作温度TSMIN。
在第二实施例中，形成环形件8的形状记忆合金选定成使得组装温度TM高于+70℃的最高工作温度TSMAX。
在一个变型中，环形件8为开口环形件。
在一个特定实施例中，形状记忆合金环形件被定位在通常执行压入的位置处，其中，处于自由状态且处于环境温度下的所述形状记忆合金环形件的直径略小于处于相同温度下的分齿轴的直径。该环形件首先变形成使其能够围绕分齿轴穿过，然后，一旦处于正确的高度处，该环形件被加热、回复至它的奥氏体形状并且将分齿轴夹紧在枢轴柄上。该转变和固定温度必须足够低以防止该环形件在手表变凉时变得松弛。
在另一个特定实施例中，该环形件由在低于-40℃的温度下呈第一形状且在-20℃到+70℃之间的环境温度下呈第二形状的“镍钛诺(Nitinol)”镍钛合金制成，所述第二形状确保适当的且受控的枢轴柄摩擦所需的夹紧力。医用器械且特别是畸齿矫正器械使得能够实现非常快速地冷却至大约-50℃或-60℃或甚至更低的温度，以使得环形件呈第一形状而允许该环形件装配在分齿轴主体上。使组件回复至组装车间的温度(通常接近+20℃)以确保呈第二形状的环形件的夹紧配合是足够简单的，并且可立即开展摩擦力矩测量试验以确认即时用于机芯中的部件有效。
本发明还涉及包括至少一个上述分齿轴1的钟表机芯100。
本发明还涉及包括至少一个上述机芯100和/或至少一个上述分齿轴1的钟表200。
本发明还涉及一种通过环形件8的夹紧配合组装实现的压入方法，该方法可以通过采用机械手-机器人很容易地实现自动化，该机械手-机器人包括以局部的且几乎瞬时的方式进行加热或冷却的装置，通过该机械手-机器人可执行多个连续的步骤：
-将枢轴柄3插入到分齿轴主体10的第一孔2中的确定位置，或者在一特定实施例中优选插入该枢轴柄直至到达止动位置；
-准备形状记忆合金环形件8，以用于面向所述枢轴柄3夹紧包含在所述主体10中的管状主体上的支承肩部7，所述环形件8包括第二孔9，在自由状态下，当环形件处于马氏体结构时，该第二孔的直径大于支承肩部的直径，而当该环形件8处于奥氏体结构时，该第二孔的直径小于支承肩部的直径；
-进行第一阶段，以使形状记忆合金环形件8在第一马氏体状态下且在低于第一转变开始温度As的温度下发生初始变形，所述第一转变开始温度是通过加热使马氏体结构开始转变成奥氏体结构的表征；
-进行第二阶段，以使环形件8仍在第一马氏体状态下且在低于第一转变温度As的温度下安装在分齿轴1的支承肩部7上；
-进行第三阶段，其中，将环形件8通过加热至高于第二转变结束温度Af的温度而夹紧在分齿轴1上。
在本方法的一个有利的变型中，使环形件8在处于马氏体结构时预成形，以通过该马氏体结构向奥氏体结构的转变而获得夹紧效果。
在本发明的变型中：
-将枢轴柄3插入到分齿轴主体10的第一孔2的确定位置，或者在一特定实施例中优选插入该枢轴柄直至到达止动位置；
-准备形状记忆合金环形件8，以用于面向所述枢轴柄3夹紧包含在所述主体10中的管状主体上的支承肩部7，所述环形件8包括第二孔9，在自由状态下，当环形件8处于组装温度TM时，该第二孔的直径大于支承肩部7的直径，而当该环形件8处于工作温度时，该第二孔的直径小于支承肩部7的直径，组装温度TM低于最低工作温度TSMIN，或者高于最高工作温度TSMAX；
-将所述形状记忆合金环形件8冷却或加热至所述组装温度；
-然后将所述环形件8安装在所述主体10上并且将所述环形件8定位在所述支承表面7上的适当位置处；
-将所述环形件8保持就位，直至由所述主体10、所述枢轴柄3和所述环形件8形成的分齿轴组件1回复至环境温度。
在上述方法的一个变型中，在将所述环形件8安装在所述主体10上之前，对所述主体10进行冷却。
在上述方法的一个变型中，对所述组件1进行冷却或加热以使其更快地回复至环境温度。
在上述方法的一个变型中，准备若干个环形件8并且然后在预定位置处将这些环形件并排地安装在所述主体10上。
简而言之，本发明包括将形状记忆合金环形件放置在通常执行压入的位置处，其中该环形件的直径略微小于分齿轴的直径。在一个特定实施例中，该环形件首先变形成使其能够围绕分齿轴穿过，然后，一旦处于正确的高度处，则该环形件被加热、回复至它的奥氏体形状并且将分齿轴夹紧在枢轴柄上。温度Ms和Mf必须足够低以防止该环形件在手表变凉时变得松弛。理想地，As和Af为大约20-30℃，但也可具有不同的数值。图1和2示出用于传统构造的机构。这并不排除利用该机构的优点以引入其他较少依赖于特定机械约束的构造的可能性。例如，可降低压入的高度；或者在本发明的反向应用中，可引起从内部产生的沿相反方向的变形。
在以上描述中所包含的技术术语(奥氏体、马氏体、As、Af、Ms、Mf)主要与热驱动形状记忆合金相关。尽管如此，这些概念也可应用于磁驱动形状记忆合金和形状记忆聚合物。
在磁驱动形状记忆合金的示例中，转变温度的概念应当由磁场阈值的概念替代。在以下情形下该方案是有利的：即，(环形件)在磁场的作用下进行定位，以消除在低温下松弛的任何可能性。
在形状记忆聚合物(通常为嵌段共聚物)的示例中，实际上不存在“奥氏体”和“马氏体”相，在转变温度下，转变发生在分子水平上。该温度可对应于其中一个嵌段的玻璃化转变温度或者对应于该嵌段的熔点。
可用于实施本发明的形状记忆材料以非限制性的方式包括：
-热驱动形状记忆合金；
-Ag-Cd
-Au-Cd
-Co-Ni-Al
-Co-Ni-Ga
-Cu-Al-Ni
-Cu-Al-Be
-Cu-Zn-Al
-Cu-Zn-Si
-Cu-Zn-Sn
-Cu-Zn
-Cu-Sn
-In-Ti
-Mn-Cu
-Nb-Ru
-Ni-Al
-Ni-Ti
-Ni-Ti-Fe
-Ni-Ti-Cu
-Ni-Ti-Nb
-Ni-Ti-Pd
-Fe-Pt
-Fe-Mn-Si
-Fe-Pd
-Fe-Ni-Co-Ti
-Ta-Ru
-Ti-Ni-Hf
-或者，磁驱动形状记忆合金：
-Ni-Mn-Ga(磁性形状记忆)
-或者，形状记忆聚合物和共聚物：
-聚对苯二甲酸乙二醇酯-聚氧化乙烯(PET-PEO)
-聚降冰片烯(Polynorbornene)
-聚乙烯-尼龙(PE-Nylon)
-聚乙烯-聚乙烯醇(PE-PVA)
-聚苯乙烯-聚(1.4-丁二烯)(PS-Poly(1.4-Butadiene))
-聚氨酯(Polyurethanes)
通过本发明，可以在完全可重复的组装中，使分齿轴在分齿轮的枢轴柄上的夹紧力得到精确的控制。

Claims (16)

1.一种手表分齿轴(1)，所述分齿轴包括用于接纳枢轴柄(3)的第一孔(2)，所述枢轴柄(3)包括位于具有给定宽度(LD)的凹部(4)的两侧上的具有第一长度(L1)的第一肩部(5)以及具有第二长度(L2)的第二肩部，其特征在于，所述分齿轴(1)制成为至少两部分，并且一方面包括主体(10)且另一方面包括至少一个可变形的形状记忆合金环形件(8)，所述主体包括位于内部的所述第一孔(2)和位于外部的支承肩部(7)，所述环形件设置为在第一马氏体状态下呈第一几何形状或者在第二奥氏体状态下呈第二几何形状，所述环形件(8)包括第二孔(9)，其中，在自由状态下，当所述环形件(8)处于具有对应于所述第一马氏体状态的结构的所述第一几何形状时，所述第二孔(9)的直径大于所述支承肩部(7)的自由直径，而当所述环形件(8)处于具有对应于所述第二奥氏体状态的结构的所述第二几何形状时，所述第二孔的直径小于所述支承肩部(7)的自由直径。
2.根据权利要求1所述的分齿轴(1)，其特征在于，在自由状态下，当所述环形件(8)处于预先变形的马氏体结构时，所述第二孔(9)的直径大于所述支承肩部(7)的直径。
3.根据权利要求1所述的分齿轴(1)，其特征在于，所述主体(10)的所述第一孔(2)包括轴向贴靠表面(91)，所述轴向贴靠表面布置成贴靠地接纳所述枢轴柄(3)的一个端部(31)，并且，当所述枢轴柄(3)贴靠在所述轴向贴靠表面(91)上时，所述支承肩部(7)布置成面向所述枢轴柄(3)的所述凹部(4)。
4.根据权利要求3所述的分齿轴(1)，其特征在于，所述支承肩部(7)为布置在所述主体(10)的外部圆柱形肩部(61)中的凹槽(71)，并且在自由状态下，当所述环形件(8)处于组装温度(TM)时，所述第二孔(9)的直径大于所述外部圆柱形肩部(61)的直径。
5.根据权利要求1所述的分齿轴(1)，其特征在于，所述形状记忆合金选定成使得所述组装温度(TM)低于-20℃的最低工作温度(TSMIN)。
6.根据权利要求1所述的分齿轴(1)，其特征在于，所述形状记忆合金选定成使得所述组装温度(TM)高于+70℃的最高工作温度(TSMAX)。
7.根据权利要求1所述的分齿轴(1)，其特征在于，所述环形件(8)为开口环形件。
8.一种钟表组件，所述钟表组件包括枢轴柄(3)和根据权利要求1所述的分齿轴(1)，所述枢轴柄包括位于具有给定宽度(LD)的凹部(4)的两侧上的具有第一长度(L1)的第一肩部(5)以及具有第二长度(L2)的第二肩部，其特征在于，在所述钟表组件的组装和夹紧位置中，所述枢轴柄被保持限制在所述分齿轴(1)的所述第一孔(2)内，并且，在所述钟表组件的组装和夹紧位置中，所述分齿轴(1)的所述环形件(8)被贴靠地夹紧在与所述枢轴柄(3)的所述凹部(4)相对的所述支承肩部(7)上。
9.根据权利要求8所述的钟表组件，其特征在于，在所述钟表组件的组装和夹紧位置中，所述分齿轴(1)的所述环形件(8)被贴靠地夹紧在所述主体(10)的形成所述支承肩部的外部圆柱形肩部(61)上，或者被贴靠地夹紧在设置在所述主体(10)的外部圆柱形肩部(61)中的凹槽(71)上。
10.根据权利要求9所述的钟表组件，其特征在于，所述枢轴柄(3)的所述凹部(4)的截面远离所述端部(31)而减小。
11.一种包括至少一个根据权利要求8所述的钟表组件的钟表机芯(100)。
12.一种包括至少一个根据权利要求11所述的钟表机芯(100)的钟表(200)。
13.一种通过将环形件(8)组装在分齿轴主体(10)上来限制枢轴柄(3)的压入方法，所述方法包括多个连续的步骤：
-将枢轴柄(3)插入到分齿轴主体(10)的第一孔(2)中；
–制备形状记忆合金环形件(8)，所述环形件设置为在第一马氏体状态下呈第一几何形状或者在第二奥氏体状态下呈第二几何形状，所述环形件(8)制备成面向所述枢轴柄(3)夹紧包含在所述主体(10)中的管状主体上的支承肩部(7)，所述环形件(8)包括第二孔(9)，在自由状态下，当所述环形件(8)处于具有对应于所述第一马氏体状态的结构的所述第一几何形状时，所述第二孔的直径大于所述支承肩部(7)的直径，而当所述环形件(8)处于具有对应于所述第二奥氏体状态的结构的所述第二几何形状时，所述第二孔的直径小于所述支承肩部(7)的直径；
-进行第一阶段，以使所述形状记忆合金环形件(8)在第一马氏体状态下且在低于第一转变开始温度As的温度下发生初始变形，所述第一转变开始温度是通过加热使马氏体结构开始转变成奥氏体结构的表征；
-进行第二阶段，以将所述环形件(8)仍在第一马氏体状态下且在低于第一转变开始温度As的温度下安装在所述支承肩部(7)上；
–进行第三阶段，其中，将所述环形件(8)通过加热至高于第二转变结束温度Af的温度而夹紧在所述主体(10)上。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，使所述环形件(8)在处于马氏体结构时预成形。
15.一种压入方法，其中：
-将枢轴柄(3)插入到分齿轴主体(10)的第一孔(2)中的确定位置或者直至到达止动位置；
-制备形状记忆合金环形件(8)，用以面向所述枢轴柄(3)夹紧包含在所述主体(10)中的管状主体上的支承肩部，所述环形件(8)包括第二孔(9)，在自由状态下，当所述环形件(8)处于组装温度(TM)时，所述第二孔的直径大于所述支承肩部(7)的直径，而当所述环形件(8)处于工作温度时，所述第二孔的直径小于所述支承肩部(7)的直径，所述组装温度(TM)低于最低工作温度(TSMIN)或者高于最高工作温度(TSMAX)；
-将所述形状记忆合金环形件(8)冷却或加热至所述组装温度(TM)；
-然后将所述环形件(8)装配在所述主体(10)上，并且将所述环形件(8)定位在所述支承表面(7)上的适当位置处；
-将所述环形件(8)保持就位直至由所述主体(10)、所述枢轴柄(3)和所述环形件(8)形成的分齿轴组件(1)回复至环境温度。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，使所述环形件(8)在处于马氏体结构时预成形。
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