CN110883810B - 两级自适应切割深度的落料和切块联动西兰花切块去芯机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了两级自适应切割深度的落料和切块联动西兰花切块去芯机。现有西兰花切块装置不能很好适应不同大小的西兰花切块。本发明包括机架、输送组件、托盘组件、落料组件和刀具组件；输送组件输送托盘组件的同时驱动刀具组件的刀具安装架；刀具安装架上、下移动时分别驱动落料组件的出料斗滑入落料安装架内和滑出落料安装架外避让；刀具组件的两刀片张开和合拢分别根据第一传感器和第二传感器的信号进行动作；刀具组件处于第一还是第二切割位置由输送组件的压力传感器压力值与设定阈值比较进行动作。本发明实现两级自适应切割深度切块、落料和切块联动；托盘组件实现西兰花大小的识别和避免刀具组件在切块时出现卡死的现象。
Description
技术领域
本发明属于蔬菜切块机械技术领域，具体涉及一种两级自适应切割深度的落料和切块联动西兰花切块去芯机。
背景技术
西兰花因其丰富的营养价值和药用价值，被人受欢迎。现有技术中，西兰花切块一般是人工进行操作；西兰花外形类圆锥体，花苞中部分布较密集；西兰花花径大小分布不均匀。现有的西兰花切块装置大多不能适应不同大小的西兰花切块，出现大径西兰花切块不均匀，小径西兰花无法切块的现象，从而使已经切块的西兰花需要再次进行切块。对专门从事西兰花切块、包装的企业来说，仍须进一步提高切块的均匀性、切块效果，提高智能化程度，进而减少成本投入。因此，设计一种切块均匀、彻底、适应不同大小西兰花切块，且能进行落料和切块联动的两级自适应切割深度的西兰花切块去芯机器十分重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种两级自适应切割深度的落料和切块联动西兰花切块去芯机，该西兰花切块去芯机具有连续切块、切块大小均匀、适应不同大小西兰花切块的特点，提高生产效率，大幅度降低生产成本。
本发明包括机架、输送组件、托盘组件、落料组件和刀具组件。
所述的输送组件包括第一输入轴、第二输入轴、从动轴、输送主动链轮、输送从动链轮、输送链板、第一同步带轮、第二同步带轮、同步带、主动非圆齿轮、从动非圆齿轮、驱动轴和步进电机；第一同步带轮和第二同步带轮的大小相等；机架一端与第一输入轴和第二输入轴均构成转动副，另一端与从动轴构成转动副；所述的输送主动链轮固定在第二输入轴上；输送从动链轮固定在从动轴上；输送链板连接输送主动链轮和输送从动链轮；输送链板上设有等距排布的多个托盘组件；各托盘组件的压力传感器按步进电机转向依次顺序编号；所述的第一同步带轮和主动非圆齿轮均固定在第一输入轴上；第二同步带轮固定在驱动轴上，并与第一同步带轮通过同步带连接；所述的从动非圆齿轮固定在第二输入轴上，并与主动非圆齿轮啮合；驱动轴两端均通过轴承支承在机架上；所述的驱动轴与步进电机的输出轴通过链传动机构连接；步进电机的底座固定在机架上。
所述的落料组件包括落料安装架、第一直线光轴、出料斗、落料连杆、落料摆杆和第二直线光轴；所述的落料安装架固定在机架顶部；两根第一直线光轴平行且间距固定在落料安装架上；出料斗两侧与两根第一直线光轴分别构成滑动副；出料斗位于输送组件的输送链板上方；落料连杆的一端铰接在出料斗一侧，另一端与落料摆杆底端铰接，落料摆杆靠近顶端位置与落料安装架铰接；两根第二直线光轴竖直且间距固定在落料安装架上。
所述的刀具组件包括刀具安装架、第一刀片、第二刀片、第一刀柄、第二刀柄、刀具连杆、刀具铰接块、第一气缸、第二气缸、升降铰接块、第一连杆、第二连杆、落料轨道槽板、第一传感器和第二传感器；所述的刀具安装架与落料组件的两根第二直线光轴均构成滑动副；所述的第一刀片固定在第一刀柄上，第二刀片固定在第二刀柄上；第一刀柄和第二刀柄的一端均与刀具安装架铰接，另一端与两个刀具连杆一端分别铰接；两个刀具连杆另一端均与刀具铰接块铰接；第一气缸的缸体固定在刀具安装架上，第一气缸的伸出杆与刀具铰接块固定；第二气缸的缸体固定在刀具安装架上，第二气缸的伸出杆与升降铰接块固定；所述第一连杆的一端固定在输送组件的驱动轴上；第二连杆一端与第一连杆另一端铰接，另一端与升降铰接块铰接；落料轨道槽板固定在刀具安装架上；落料组件的落料摆杆顶端铰接有滚轮，滚轮与落料轨道槽板的凸轮槽构成凸轮副；第一传感器和第二传感器固定在机架同一侧，第一传感器的位置高于驱动轴的位置，第二传感器的位置低于驱动轴的位置；初始复位状态下，第一气缸和第二气缸的推杆均处于缩回状态，第一连杆与第二连杆的铰接轴与第一传感器对齐设置，刀具组件位于最高位置，且出料斗处于缩回状态；第一连杆转动半个周期状态下，第一连杆与第二连杆的铰接轴与第二传感器对齐设置，编号为1的压力传感器所在托盘组件位于刀具组件正下方；第一连杆转动一个周期，输送链板输送长度为两个相邻托盘组件的中心距。
进一步地，所述的托盘组件包括托盘安装座、托盘伸缩杆、弹簧、托盘限位帽、载花盘和压力传感器。所述的托盘安装座固定在输送组件的输送链板上；托盘安装座开设的中心孔与托盘伸缩杆一端一体成型的凸环构成滑动副；所述的弹簧置于托盘安装座的中心孔内，一端与托盘安装座固定，另一端与压力传感器固定；所述的压力传感器固定在托盘伸缩杆的中心孔内；压力传感器的检测端穿出托盘伸缩杆，并穿入载花盘内；所述的载花盘与托盘伸缩杆固定；托盘限位帽固定在托盘安装座的中心孔外端处，并对托盘伸缩杆的凸环限位。
进一步地，所述第一传感器和第二传感器的信号输出端均接控制器，压力传感器的检测信号与控制器无线通讯，第一气缸和第二气缸分别经一个换向阀与控制器连接；步进电机由控制器控制。
进一步地，每次刀具安装架处于最高点时，控制器接收一次顺序编号的各压力传感器测量的西兰花压力值，并将编号最小且压力值不为零的那个压力传感器的压力值与设定的阈值进行比较，当压力值比阈值小时，第二气缸的推杆推出；当压力值比阈值大时，第二气缸的推杆缩回。
进一步地，托板穿过输送链板内部，托板开设的调节槽与机架顶部开设的通孔通过螺栓连接，托板的上表面与输送链板上部平面段的内侧面接触，对输送链板起支撑作用，并能通过调节槽调节压紧力。
进一步地，所述的链传动机构包括传动主动链轮、链条和传动从动链轮；所述的传动主动链轮固定在步进电机的输出轴上，传动从动链轮固定在驱动轴上，并与传动主动链轮通过链条连接。
进一步地，所述的主动非圆齿轮和从动非圆齿轮均为一阶非圆齿轮。
进一步地，所述的刀具组件位于托盘组件正上方时，输送链板的输送速度为整个输送周期中最高输送速度的40％以下。
进一步地，所述第一刀片和第二刀片均呈弧形，第一刀片通过可拆卸方式固定在第一刀柄上，第二刀片通过可拆卸方式固定在第二刀柄上。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明采用曲柄滑块机构(包括第二直线光轴、升降铰接块、第一连杆和第二连杆)，实现刀具组件达到所需的两个不同高度的工作位置：西兰花切块位置和西兰花根茎的落料位置；通过压力传感器对西兰花进行识别，在此基础上改变刀具组件在曲柄滑块机构中的相对高度，实现两级自适应切割深度切块，对不同花径大小的西兰花进行切块，提高西兰花切块生产线的适应性和效率。
2、本发明采用平面凸轮槽与摇杆滑块机构(包括第一直线光轴、出料斗、落料连杆和落料摆杆)相结合，刀具组件向下运动时在凸轮槽的作用下落料摇杆进行摆动，摇杆滑块机构使出料斗沿第二直线光轴移动对刀具组件进行避让，在完全避开刀具组件后，刀具组件继续向下运动时出料斗能保持避让状态直到刀具组件上升到出料斗上方，实现落料和切块联动。
3、本发明的托盘组件采用可伸缩式的载花盘，通过弹簧进行压缩和复位；当刀具组件向下移动且当前的西兰花花径较大时，第一刀片和第二刀片与西兰花接触，在第一气缸作用下载花盘和西兰花一起向下运动；当西兰花花径较小时，托盘组件保持伸长状态，直接对西兰花进行切块，实现西兰花大小的识别和避免了刀具组件在切块时出现卡死的现象；托盘组件采用无线压力传感器，避免旋转过程中绕线问题。
附图说明
图1是本发明的整体结构立体图；
图2是本发明中输送组件的结构立体图；
图3是本发明中输送组件的结构侧视图；
图4是本发明中托盘组件的结构示意图；
图5是本发明落料组件的结构立体图；
图6是本发明中刀具组件的结构立体图；
图7是本发明中刀具组件的结构侧视图；
图8是本发明的整体结构侧视图；
图9是本发明初始状态(落料位置)的整体结构侧视图；
图10是本发明在半周期状态(切块位置)的整体结构侧视图；
图11是本发明刀具组件处于第一切割位置的整体结构立体图；
图12是本发明刀具组件处于第二切割位置的整体结构立体图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，两级自适应切割深度的落料和切块联动西兰花切块去芯机，包括机架1、输送组件2、托盘组件3、落料组件4和刀具组件5。
如图1、2和3所示，输送组件2包括第一输入轴6、第二输入轴7、从动轴8、输送主动链轮9、输送从动链轮10、输送链板11、第一同步带轮12、第二同步带轮13、同步带14、主动非圆齿轮15、从动非圆齿轮16、驱动轴17和步进电机18；第一同步带轮12和第二同步带轮13的大小相等；机架1一端与第一输入轴6和第二输入轴7均构成转动副，另一端与从动轴8构成转动副；输送主动链轮10固定在第二输入轴7上；输送从动链轮9固定在从动轴8上；输送链板11连接输送主动链轮9和输送从动链轮10；输送链板11上设有等距排布的多个托盘组件3；第一同步带轮12和主动非圆齿轮15均固定在第一输入轴6上；第二同步带轮13固定在驱动轴17上，并与第一同步带轮12通过同步带14连接；从动非圆齿轮16固定在第二输入轴7上，并与主动非圆齿轮15啮合；驱动轴17两端均通过轴承支承在机架1上；驱动轴17与步进电机18的输出轴通过链传动机构连接；步进电机18的底座固定在机架1上。
如图4所示，托盘组件3包括托盘安装座19、托盘伸缩杆20、弹簧21、托盘限位帽22、载花盘23和压力传感器24。托盘安装座19固定在输送组件2的输送链板11上；托盘安装座19开设的中心孔与托盘伸缩杆20一端一体成型的凸环构成滑动副；弹簧21置于托盘安装座19的中心孔内，一端与托盘安装座19固定，另一端与压力传感器24固定；压力传感器24固定在托盘伸缩杆20的中心孔内；压力传感器24的检测端穿出托盘伸缩杆20，并穿入载花盘23内；载花盘23与托盘伸缩杆20固定；托盘限位帽22固定在托盘安装座19的中心孔外端处，并对托盘伸缩杆20的凸环限位。各托盘组件3的压力传感器24按步进电机18转向依次顺序编号。
如图5所示，落料组件4包括落料安装架25、第一直线光轴26、出料斗27、落料连杆28、落料摆杆29和第二直线光轴30；落料安装架25固定在机架1顶部；两根第一直线光轴26平行且间距固定在落料安装架25上；出料斗27两侧与两根第一直线光轴26分别构成滑动副；出料斗27位于输送组件2的输送链板11上方；落料连杆28的一端铰接在出料斗27一侧，另一端与落料摆杆29底端铰接，落料摆杆29靠近顶端位置与落料安装架25铰接；两根第二直线光轴30竖直且间距固定在落料安装架25上。
如图1、6、7和8所示，刀具组件5包括刀具安装架31、第一刀片32、第二刀片33、第一刀柄34、第二刀柄35、刀具连杆36、刀具铰接块37、第一气缸38、第二气缸39、升降铰接块40、第一连杆41、第二连杆42、落料轨道槽板43、第一传感器44和第二传感器45；刀具安装架31与落料组件4的两根第二直线光轴30均构成滑动副；第一刀片32固定在第一刀柄34上，第二刀片33固定在第二刀柄35上；第一刀柄34和第二刀柄35的一端均与刀具安装架31铰接，另一端与两个刀具连杆36一端分别铰接；两个刀具连杆36另一端均与刀具铰接块37铰接；第一气缸38的缸体固定在刀具安装架31上，第一气缸38的伸出杆与刀具铰接块37固定；第二气缸39的缸体固定在刀具安装架上，第二气缸39的伸出杆与升降铰接块40固定；第一连杆41一端固定在输送组件2的驱动轴17上；第二连杆42一端与第一连杆41另一端铰接，另一端与升降铰接块40铰接；落料轨道槽板43固定在刀具安装架上；落料组件4的落料摆杆29顶端铰接有滚轮，滚轮与落料轨道槽板43的凸轮槽构成凸轮副；第一传感器44和第二传感器45固定在机架同一侧，第一传感器44的位置高于驱动轴17的位置，第二传感器45的位置低于驱动轴17的位置；初始复位状态下，第一气缸38和第二气缸39的推杆均处于缩回状态，第一连杆41与第二连杆42的铰接轴与第一传感器44对齐设置，刀具组件5位于最高位置，且出料斗27处于缩回状态；第一连杆41转动半个周期状态下，第一连杆41与第二连杆42的铰接轴与第二传感器45对齐设置，编号为1的压力传感器24所在托盘组件3位于刀具组件5正下方；第一连杆41转动一个周期，输送链板11输送长度为两个相邻托盘组件3的中心距。
第一传感器44和第二传感器45的信号输出端均接控制器，压力传感器24的检测信号与控制器无线通讯，第一气缸38和第二气缸39分别经一个换向阀与控制器连接；步进电机18由控制器控制。
如图9和10所示，在初始复位状态下，刀具组件5处于最高点，出料斗27处于缩回状态；在半周期状态下，刀具组件5处于最低位置，通过落料轨道槽板43作用使得落料组件4的落料摆杆29和落料连杆28带动出料斗27处于伸出状态。
如图11和12所示，当控制器经换向阀控制第二气缸39的推杆处于推出状态39-1时，刀具组件5处于正常大小西兰花切割状态；当第二气缸39的推杆处于缩回状态39-2时，刀具组件5相对于落料安装架25整体向下偏移，从而改变了刀具的切割深度。
本发明的工作原理如下：
首先，控制器控制步进电机18复位，并经换向阀控制第一气缸38和第二气缸39复位；此时，控制器接收到的是第一传感器44的信号。然后，控制器控制步进电机18转动，通过链传动机构带动驱动轴转动；驱动轴17的一部分动力通过第二同步带轮13、同步带14和第一同步带轮12驱动第一输入轴6转动；第一输入轴6通过主动非圆齿轮15(一阶非圆齿轮)和从动非圆齿轮16(一阶非圆齿轮)驱动输送主动链轮9、输送链板11和输送从动链轮10运动，托盘组件3随输送链板11一起运动；在托盘组件3随输送链板11运动过程中，按各压力传感器24的编号顺序，依次向位于输送链板11上方的各托盘组件3的载花盘23上放入西兰花，西兰花花柄朝上；驱动轴17的另一部分动力驱动第一连杆41、第二连杆42、升降铰接块40和第二气缸39运动，从而带动刀具安装架31沿第二直线光轴30往复直线运动；当刀具安装架31向下运动到落料轨道槽板43的凸轮槽底部槽段作用于滚轮时，带动落料摆杆29和落料连杆28摆动，使出料斗27沿第一直线光轴26滑出落料安装架25外，直到刀具安装架31运动到最低点时，一个托盘组件3被输送链板11以整个输送周期中较低(通过主动非圆齿轮15和从动非圆齿轮16的节曲线设计即可实现)的输送速度输送到刀具组件5的正下方；此时，控制器接收到第二传感器45的检测信号，经换向阀控制第一气缸38的推杆推出，带动刀具铰接块37向下移动，使两个刀具连杆36摆动，从而带动第一刀柄34和第二刀柄35摆动；第一刀片32和第二刀片33合拢，进行切西兰花根茎动作；切块后的西兰花在托盘组件3运动到输送链板11下方位置时在重力作用下自动输出，输送链板11下方放置收集箱即可收集切块后的西兰花；当刀具安装架31向上运动时，落料轨道槽板43的凸轮槽底部槽段作用于滚轮，带动落料摆杆29和落料连杆28摆动，使出料斗27沿第一直线光轴26滑向落料安装架25内部，并在刀具安装架31高于出料斗27时，出料斗27才完全滑入落料安装架25内；刀具安装架31运动到最高点时，刀具组件5位于出料斗27正上方，此时，控制器接收到第一传感器44的检测信号，经换向阀控制第一气缸38的推杆缩回，带动刀具铰接块37向上移动，使两个刀具连杆36摆动，从而带动第一刀柄34和第二刀柄35摆动；第一刀片32和第二刀片33张开，进行排出西兰花根茎动作，实现落料和切块联动。
其中，每次刀具安装架31处于最高点时，控制器接收一次顺序编号的各压力传感器24测量的西兰花压力值，并将压力值不为零的压力传感器24中编号最小的那个压力传感器24的压力值与设定的阈值进行比较，当压力值比阈值小时，判定为较小西兰花，第二气缸39的推杆推出，到达第一切割位置；当压力值比阈值大时，判定为较大西兰花，第二气缸39的推杆缩回，到达第二切割位置。如此，即使某个托盘组件3漏放西兰花，本发明对后续的西兰花进行切块去芯动作时，第二气缸39的推杆仍能根据西兰花大小做出推出或缩回动作，从而可靠保证两级自适应切割深度调整以及落料和切块联动。
Claims (9)
1.两级自适应切割深度的落料和切块联动西兰花切块去芯机，包括机架、输送组件、托盘组件、落料组件和刀具组件，其特征在于：所述的输送组件包括第一输入轴、第二输入轴、从动轴、输送主动链轮、输送从动链轮、输送链板、第一同步带轮、第二同步带轮、同步带、主动非圆齿轮、从动非圆齿轮、驱动轴和步进电机；第一同步带轮和第二同步带轮的大小相等；机架一端与第一输入轴和第二输入轴均构成转动副，另一端与从动轴构成转动副；所述的输送主动链轮固定在第二输入轴上；输送从动链轮固定在从动轴上；输送链板连接输送主动链轮和输送从动链轮；输送链板上设有等距排布的多个托盘组件；各托盘组件的压力传感器按步进电机转向依次顺序编号；所述的第一同步带轮和主动非圆齿轮均固定在第一输入轴上；第二同步带轮固定在驱动轴上，并与第一同步带轮通过同步带连接；所述的从动非圆齿轮固定在第二输入轴上，并与主动非圆齿轮啮合；驱动轴两端均通过轴承支承在机架上；所述的驱动轴与步进电机的输出轴通过链传动机构连接；步进电机的底座固定在机架上；
所述的落料组件包括落料安装架、第一直线光轴、出料斗、落料连杆、落料摆杆和第二直线光轴；所述的落料安装架固定在机架顶部；两根第一直线光轴平行且间距固定在落料安装架上；出料斗两侧与两根第一直线光轴分别构成滑动副；出料斗位于输送组件的输送链板上方；落料连杆的一端铰接在出料斗一侧，另一端与落料摆杆底端铰接，落料摆杆靠近顶端位置与落料安装架铰接；两根第二直线光轴竖直且间距固定在落料安装架上；
所述的刀具组件包括刀具安装架、第一刀片、第二刀片、第一刀柄、第二刀柄、刀具连杆、刀具铰接块、第一气缸、第二气缸、升降铰接块、第一连杆、第二连杆、落料轨道槽板、第一传感器和第二传感器；所述的刀具安装架与落料组件的两根第二直线光轴均构成滑动副；所述的第一刀片固定在第一刀柄上，第二刀片固定在第二刀柄上；第一刀柄和第二刀柄的一端均与刀具安装架铰接，另一端与两个刀具连杆一端分别铰接；两个刀具连杆另一端均与刀具铰接块铰接；第一气缸的缸体固定在刀具安装架上，第一气缸的伸出杆与刀具铰接块固定；第二气缸的缸体固定在刀具安装架上，第二气缸的伸出杆与升降铰接块固定；所述第一连杆的一端固定在输送组件的驱动轴上；第二连杆一端与第一连杆另一端铰接，另一端与升降铰接块铰接；落料轨道槽板固定在刀具安装架上；落料组件的落料摆杆顶端铰接有滚轮，滚轮与落料轨道槽板的凸轮槽构成凸轮副；第一传感器和第二传感器固定在机架同一侧，第一传感器的位置高于驱动轴的位置，第二传感器的位置低于驱动轴的位置；初始复位状态下，第一气缸和第二气缸的推杆均处于缩回状态，第一连杆与第二连杆的铰接轴与第一传感器对齐设置，刀具组件位于最高位置，且出料斗处于缩回状态；第一连杆转动半个周期状态下，第一连杆与第二连杆的铰接轴与第二传感器对齐设置，编号为1的压力传感器所在托盘组件位于刀具组件正下方；第一连杆转动一个周期，输送链板输送长度为两个相邻托盘组件的中心距。
2.根据权利要求1所述两级自适应切割深度的落料和切块联动西兰花切块去芯机，其特征在于：所述的托盘组件包括托盘安装座、托盘伸缩杆、弹簧、托盘限位帽、载花盘和压力传感器；所述的托盘安装座固定在输送组件的输送链板上；托盘安装座开设的中心孔与托盘伸缩杆一端一体成型的凸环构成滑动副；所述的弹簧置于托盘安装座的中心孔内，一端与托盘安装座固定，另一端与压力传感器固定；所述的压力传感器固定在托盘伸缩杆的中心孔内；压力传感器的检测端穿出托盘伸缩杆，并穿入载花盘内；所述的载花盘与托盘伸缩杆固定；托盘限位帽固定在托盘安装座的中心孔外端处，并对托盘伸缩杆的凸环限位。
3.根据权利要求1或2所述两级自适应切割深度的落料和切块联动西兰花切块去芯机，其特征在于：所述第一传感器和第二传感器的信号输出端均接控制器，压力传感器的检测信号与控制器无线通讯，第一气缸和第二气缸分别经一个换向阀与控制器连接；步进电机由控制器控制。
4.根据权利要求3所述两级自适应切割深度的落料和切块联动西兰花切块去芯机，其特征在于：每次刀具安装架处于最高点时，控制器接收一次顺序编号的各压力传感器测量的西兰花压力值，并将编号最小且压力值不为零的那个压力传感器的压力值与设定的阈值进行比较，当压力值比阈值小时，第二气缸的推杆推出；当压力值比阈值大时，第二气缸的推杆缩回。
5.根据权利要求1所述两级自适应切割深度的落料和切块联动西兰花切块去芯机，其特征在于：托板穿过输送链板内部，托板开设的调节槽与机架顶部开设的通孔通过螺栓连接，托板的上表面与输送链板上部平面段的内侧面接触。
6.根据权利要求1所述两级自适应切割深度的落料和切块联动西兰花切块去芯机，其特征在于：所述的链传动机构包括传动主动链轮、链条和传动从动链轮；所述的传动主动链轮固定在步进电机的输出轴上，传动从动链轮固定在驱动轴上，并与传动主动链轮通过链条连接。
7.根据权利要求1所述两级自适应切割深度的落料和切块联动西兰花切块去芯机，其特征在于：所述的主动非圆齿轮和从动非圆齿轮均为一阶非圆齿轮。
8.根据权利要求1所述两级自适应切割深度的落料和切块联动西兰花切块去芯机，其特征在于：所述的刀具组件位于托盘组件正上方时，输送链板的输送速度为整个输送周期中最高输送速度的40％以下。
9.根据权利要求1所述两级自适应切割深度的落料和切块联动西兰花切块去芯机，其特征在于：所述第一刀片和第二刀片均呈弧形，第一刀片通过可拆卸方式固定在第一刀柄上，第二刀片通过可拆卸方式固定在第二刀柄上。
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