CN111375911A - 一种自动切割板材方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动切割板材方法，获取待切割物的切割参数；判断当前喷嘴类型是否符合切割参数；若符合，基于预设切割路径对待切割物执行切割操作；若不符合，获取满足当前切割参数所对应的喷嘴信息；将喷嘴信息与预设喷嘴安置位的喷嘴位置信息进行匹配；匹配成功后，执行喷嘴更换进程，更换当前所述喷嘴；基于预设切割路径对待切割物执行切割操作。这样实现了批量切割过程，能够实现自动交换工作台加工幅面，自动切割批量板材，提高切割效率。本发明可以在切割前一次性设置完成当前切割任务组，所有子任务的参数信息，系统可以基于每个子任务的参数信息执行切割任务，达到全程自动化切割方式，降低人为参与，提升切割效率。

Description

一种自动切割板材方法

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域,尤其涉及一种自动切割板材方法。

背景技术

激光切割过程，通常由人工来处理，包括手动调用切割参数；手动查看 判断喷嘴规格；操作人员执行更换喷嘴；手动操作将切割头运行到加工区域 上方执行板材对边校正；手动定位切割零点执行切割加工；手动计数切割数 量；手动操作执行交换工作台就位；重复执行上述的操作，直到完成当前切 割任务及加工数量时加工停止。以上步骤手动操作需要耗费人工和加工时间， 占用设备成本，造成等待耗费，且有一定的安全风险和人为操作误差，不符 合现在的智能化和绿色环保的需求。

针对上述问题，现有技术中提供了一种激光切割机控制系统，通过摄像 机设置在所述激光切割机切割头的激光头前端等技术特征，来实现激光切割 的一致性，通过显示屏实时显示切割状况。虽然实现了基于显示屏实时显示 切割状况，比如切割人员在激光切割过程中产生的大量烟气和强烈的弧光对 人体造成的影响。但是在执行切割过程中，通常一次可能需要切割多张板材 或多种板材，在切割完当前板材后，还需要人工更换板材、更换切割机的喷 嘴、配置当前待切割板材的参数，因此具有切割效率低、只能单一配置切割 参数、无法形成自动批量切割的缺陷。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种自动切割板材方法， 方法包括：

S21，获取待切割物的切割参数；

S22，判断当前喷嘴类型是否符合切割参数；

S23，若符合，基于预设切割路径对待切割物执行切割操作；

S241，若不符合，获取满足当前切割参数所对应的喷嘴信息；

S242，将喷嘴信息与预设喷嘴安置位的喷嘴位置信息进行匹配；

S243，匹配成功后，执行喷嘴更换进程，更换当前所述喷嘴；

喷嘴安置位信息基于坐标的形式进行展示，并由切割机执行查询查找， 使切割机通过坐标运行至喷嘴安置位进行喷嘴更换；

喷嘴安置位具有坐标值；喷嘴安置位具有多个，每个喷嘴安置位具有单 独唯一的坐标信息，切割机自动获取每个喷嘴安置位当前喷嘴在位状态信息；

切割机基于操作人员输入每个喷嘴安置位所安置喷嘴的信息来进行喷嘴 更换；

每个喷嘴安置位配置有放置旧喷嘴的安置位和放置新喷嘴的安置位；

S244，基于预设切割路径对待切割物执行切割操作。

优选地，步骤S244还包括：

建立待切割物边界信息；

切割头定位到加工幅面范围以内的第一预设位置；

切割头下落进入随动状态，由第一预设位置沿X轴负方向运行，机床X、 Y轴根据CNC控制系统设定的运行逻辑进入运行状态；

待切割头触碰到板材边缘，切割头随动状态的电容发生突变；

此时切割头抬起，锁定当前的坐标位置为A点；

根据寻边程序所设置的逻辑关系，切割头由A点回到板材尺寸内部计算 出来的第二预设位置；

切割头开始随动，沿预设方向运行如X轴负方向，机床X、Y轴根据CNC 控制系统设定的运行逻辑进入运行状态；

待切割头触碰到板材边缘，切割头随动状态的电容发生突变；此时切割 头抬起，锁定当前的坐标位置为B点；

根据寻边程序所设置的逻辑关系，切割头由B点运行到板材尺寸内部计 算出来的第三预设位置；

切割头开始随动，沿预设方向如Y轴负方向，机床X、Y轴根据CNC控 制系统设定的运行逻辑进入从内往外的运行状态；

待切割头触碰到板材边缘，切割头随动状态时的电容数值发生突变；

此时切割头抬起，X、Y轴锁定位置为C点；

根据一边两点定一线，另一边一点垂直于此边，得出交叉点即为板材切 割起点O点；

切割图形轨迹按二维坐标系水平垂直排版并导入CNC控制系统，在操作 系统界面显示；

CNC控制系统计算得到板材的边界信息相对于上述二维坐标系水平垂直 方向的偏差角度，并将图形轨迹旋转对应的角度，使图形轨迹与实际板材的 边界信息吻合。

优选地，步骤S244还包括：

定义待切割物的切割路径；

再定义总切割路径中各个分断的分切割路径；

再定义各个分切割路径的切割次序编号，或编码；

开启切割进程，执行自动寻边定位进程；

建立待切割物边界信息；锁定O点即为起点，A、B点为一边，C点为另 一边；

切割机先基于待切割物边界信息进行寻边定位，再获取待切割物的总切 割路径起点及终点，各个分断的分切割路径以及各个分切割路径的切割次序 编号，或编码；

运行到切割起始点位置开始切割；板材加工路径在切割之前已排好导入 CNC控制系统，在显示屏可操作显示排版的列表明细；

按照预设切割路径执行切割进程，直至切割终点；

完成当前切割进程。

优选地，步骤S244之后还包括：

完成当前切割进程之后，记录当前切割数量，并判断是否完成预设切割 数量；

当未完成预设切割数量时，执行交换就位进程；

下一预设待切割区域移动到切割机切割头所在加工区域范围内，对下一 切割物进行切割；

当前工作平台预设设置了切割次序，使得切割头可以按照预设的次序进 行切割实现全自动切割；

下一预设待切割区域交换到切割头所在范围下方，基于预设切割路径对 待切割物执行切割操作；

在进行切割时，系统按照预设的次序和参数执行切割过程；

重复执行切割进程直至完成预设切割数量。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明在进行批量切割加工前，先获取批量切割加工的切割参数，判断 当前喷嘴类型是否符合切割参数；若符合，基于预设切割路径对待切割物执 行切割操作；这样可使喷嘴满足当前切割加工要求。执行完成当前切割进程 后，当前幅面切割完成后，切割完毕的工作台自动交换退出加工幅面范围， 待加工板材的工作台自动交换进入加工幅面范围，直到预设的切割数量切割 完毕退出加工幅面范围。依据预设的待切割物数量依次进行切割，完成当前 切割任务组。这样实现了批量切割过程。能够实现自动切割批量板材，能够实现自动交换工作台加工幅面，提高切割效率。

本发明可以在切割前一次性设置完成当前切割任务组，所有子任务的参 数信息，系统可以基于每个子任务的参数信息执行切割任务，达到全程自动 化切割方式，降低人为参与，提升切割效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附 图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。

图1为智能批量切割加工方法流程图；

图2为智能批量切割加工方法实施例流程图。

图3为系统示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将 运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。 基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

本发明中的优选方法包括：如图1所示，

S11，获取待切割物的切割参数；

待切割物的切割参数包括：切割物的厚度，材质等参数信息。通过待切 割物的切割参数判断当前的喷嘴类型是否满足对当前待切割物的切割。

可以理解的是切割机在先已经安装一喷嘴，在切割前先要将喷嘴与待切 割物的切割参数进行匹配。具体匹配方式可以是基于操作人员基于经验，或 操作手册，或设备使用手册对切割机进行预先设置，预先输入至切割机内部 进行储存。喷嘴的类型也是由操作人员预先进行设置。

执行切割动作之前切割机先要获取到待切割物的切割参数，然后判断当 前的喷嘴类型是否满足切割当前待切割物的要求。如果满足则可以执行切割。 如不满足则需要更换喷嘴。

切割机在执行过程中的切割运行速度、切割能量的输出量、喷嘴与切割 物高度信息等等参数也是基于待切割物的切割参数来进行匹配。

S12，判断当前喷嘴类型是否符合切割参数；

可以理解的是，喷嘴类型可以包括喷嘴的材质、喷嘴的高度、喷嘴的形 状等等。为了配合当前切割物的材质、切割厚度，本发明需要在切割前对喷 嘴类型进行判断，以便能够满足切割要求。

S13，若符合，基于预设切割路径对待切割物执行切割操作；

切割过程是基于一定预设的路径来进行切割的。预设的路径可以基于待 切割物的切割形状来进行设置。

S14，执行完当前切割进程后，交换工作台，已加工物退出当前加工区域， 待加工物进入加工区域范围；

S15，执行S11至S14切割进程，切换加工幅面和待加工幅面的位置，定位 开始加工。具体的，执行完当前加工切割进程后，PLC输出一个信号到达CNC 控制系统，系统根据预设条件输出释放信号，保证交换工作台处于待交换状 态，根据预设逻辑无报警信号则工作台进入交换运行状态。交换台触碰到减 速信号开始减速，触碰到停止信号停止交换。此时CNC控制系统根据预设的 逻辑执行锁定工作台的动作，控制系统执行下一步的操作任务。已加工完毕 的幅面退出加工范围，待加工幅面的板材进入加工幅面范围，切割头开始切割。

切割任务组可以包括多个切割子任务。在执行当前切割任务组时，如果 完成当前第一件切割物的切割后，系统自动判断是否还具有下一预设切割物， 如果存在，则执行下一次切割，直至完成当前切割任务组的所有切割过程。

当然这里可以实现的方式可以包括：在切割前由切割人员一次性的将当 前切割任务组的各个子切割任务均设置完成。

如果每个切割物的切割路径不同，切割形状不同，材质不同，则分别设 置每个切割物的切割参数。系统执行第一次切割后，先获取下一切割参数， 并进行相应的喷嘴匹配、参数匹配，再执行第二次切割进程。以此类推直至 完成当前的切割任务组。

这里所描述的技术可以实现在硬件，软件，固件或它们的任何组合。所 述的各种特征为模块，单元或组件可以一起实现在集成逻辑装置或分开作为 离散的但可互操作的逻辑器件或其他硬件设备。在一些情况下，电子电路的 各种特征可以被实现为一个或多个集成电路器件，诸如集成电路芯片或芯片 组。

本发明的实施方式具体包括：如图2所示，

S21，获取待切割物的切割参数；

S22，判断当前喷嘴类型是否符合切割参数；

S231，若符合，基于预设切割路径对待切割物执行切割操作；

其中，在步骤S22判断当前喷嘴类型是否符合切割参数中，

S241，若不符合，获取满足当前切割参数所对应的喷嘴信息；

S242，将喷嘴信息与预设喷嘴安置位的喷嘴位置信息进行匹配；

S243，匹配成功后，执行喷嘴更换进程，更换当前所述喷嘴。

喷嘴安置位信息可以基于坐标的形式进行展示，并由切割机执行查询查 找，使切割机能够通过坐标运行至喷嘴安置位进行喷嘴更换。

当然喷嘴安置位具有坐标值。喷嘴安置位可以具有多个，每个喷嘴安置 位具有单独唯一的坐标信息，这样切割机能够自动获取每个喷嘴安置位当前 喷嘴在位状态信息。还可以使操作人员输入每个喷嘴安置位所安置喷嘴的信 息，切割机基于操作人员输入每个喷嘴安置位所安置喷嘴的信息来进行喷嘴 更换。

每个喷嘴安置位可以配置有旧喷嘴安置位和新喷嘴安置位，这样实现了 在更换时，能够将旧喷嘴放下，安装上新喷嘴。

如果将喷嘴信息与预设喷嘴安置位的喷嘴位置信息进行匹配，匹配不成 功则发出喷嘴不符合报警信息，使操作人员及时更新喷嘴安置位的喷嘴，使 喷嘴安置位的喷嘴满足当前切割要求。

S244，基于预设切割路径对待切割物执行切割操作；

具体包括：

建立待切割物边界信息；

切割头定位到加工幅面范围以内的第一预设位置，此功能所需参数已设 置完毕。切割头下落进入随动状态，如由第一预设位置沿X轴负方向运行， 机床X、Y轴根据CNC控制系统设定的运行逻辑进入运行状态。待切割头触 碰到板材边缘，切割头随动状态的电容发生突变。此时切割头抬起，锁定当 前的坐标位置为A点；根据寻边程序所设置的逻辑关系，切割头由A点回到 板材尺寸内部计算出来的第二预设位置。切割头开始随动，沿预设方向运行 如X轴负方向，机床X、Y轴根据CNC控制系统设定的运行逻辑进入运行状 态。待切割头触碰到板材边缘，切割头随动状态的电容发生突变。此时切割 头抬起，锁定当前的坐标位置为B点；根据寻边程序所设置的逻辑关系，切 割头由B点运行到板材尺寸内部计算出来的第三预设位置。切割头开始随动， 沿预设方向如Y轴负方向，机床X、Y轴根据CNC控制系统设定的运行逻辑 进入从内往外的运行状态。待切割头触碰到板材边缘，切割头随动状态时的电容数值发生突变。此时切割头抬起，X、Y轴锁定位置为C点；根据一边两 点定一线，另一边一点垂直于此边，得出交叉点即为板材切割起点O点。这 样能够获取到板材的边界信息。

切割图形轨迹按二维坐标系水平垂直排版并导入CNC控制系统，在操作 系统界面显示。CNC控制系统计算得到板材的边界信息相对于上述二维坐标 系水平垂直方向的偏差角度，并将图形轨迹旋转对应的角度，使图形轨迹与 实际板材的边界信息吻合。

配置待切割物切割起点及终点；待切割物切割起点也就是切割的起始点， 待切割物切割终点也就是切割的终止点。切割的起始点为O点，待切割物切 割终点在待切割物区域以内。当然在切割过程中会出现路径不连续的状态， 这样可以保证在中断点执行断点继续即可继续中断点的加工切割。并且将不 连续的切割路径设置切割先后编号，切割机按照预设的切割先后编号对待切 割物的多个路径进行切割。每个切割路径均设置有起刀点和收刀点。

定义待切割物的切割路径；

这里可以先定义总切割路径，定义也是基于工作平台坐标体系。

再定义总切割路径中各个分断的分切割路径。

再定义各个分切割路径的切割次序编号，或编码。

开启切割进程，执行自动寻边定位进程；建立待切割物边界信息；锁定O 点即为起点，A、B点为一边，C点为另一边。板材规格为矩形。

切割机先基于待切割物边界信息进行寻边定位，再获取待切割物的总切 割路径起点及终点，各个分断的分切割路径以及各个分切割路径的切割次序 编号，或编码。

运行到切割起始点位置开始切割；板材加工路径在切割之前已排好导入 CNC控制系统，在显示屏可操作显示排版的列表明细；

按照预设切割路径执行切割进程，直至切割终点；

完成当前切割进程。

也就是从待切割物的总切割路径起点切割至终点完成当前待切割物的切 割全过程。

本发明中，完成当前切割进程之后，也就是完成当前待切割物的切割后， 记录当前切割数量，并判断是否完成预设切割数量；

当未完成预设切割数量时，执行交换就位进程；

具体的，每个待切割物安置的位置不同，可以理解为每个待切割物安置 不同的工作平台，切割完当前的切割物后，下一预设待切割区域移动到切割 机切割头所在加工区域范围内，对下一切割物进行切割。当前工作平台预设 设置了切割次序，使得切割头可以按照预设的次序进行切割实现全自动切割。

下一预设待切割区域交换到切割头所在范围下方，基于预设切割路径对 待切割物执行切割操作；

这里切割人员在切割前，预先设置了各个切割物的切割参数信息，切割 次序等数据，在进行切割时，系统按照预设的次序和参数执行切割过程。

当然，在切换工作平台时，如果当前喷嘴无法满足下一工作平台放置切 割物的切割。先执行更换喷嘴更换进程，更换当前喷嘴，使当前喷嘴满足待 切割物的要求。

系统可以一次性的获取全部切割进程，也可以每切割完成一次，获取一 次切割进程，直至完成当前切割任务组。

重复执行切割进程直至完成预设切割数量。

基于上述方法，进一步本发明还可以基于上述方法设置相应的操作界面， 并匹配相应的功能软件及系统来实现上述方法，也就是通过操作界面使用户 进行相应的参数设置，能够实时获取运行参数，可以基于需要进行相应的设 置等功能。

具体的，如图3所示，包括：参数获取模块1，喷嘴判别处理模块2以及 寻边切割执行模块3，以及工作台自动交换模块4；

参数获取模块1用于获取待切割物的切割参数；

具体的，包括设置好切割加工所用到的参数信息，建立待切割物边界信 息；配置待切割物切割起点及终点；定义待切割物的切割路径。

喷嘴判别处理模块2用于判断当前喷嘴类型是否符合切割参数；

若符合，寻边切割执行模块3基于预设切割路径对待切割物执行切割操 作；执行完成当前切割进程后，依据预设的待切割物数量依次进行切割，完 成当前切割任务组；

若不符合，获取满足当前切割参数所对应喷嘴信息；将喷嘴信息与预设 喷嘴安置位的喷嘴位置信息进行匹配；匹配成功后，执行喷嘴更换进程，更 换当前所述喷嘴。

寻边切割执行模块3用于建立待切割物边界信息；配置待切割物切割起 点及终点；定义待切割物的切割路径；开启切割进程，执行自动寻边定位进 程；运行到切割起始点位置开始切割；按照预设切割路径执行切割进程，直 至切割终点；完成当前切割进程。

寻边切割执行模块3还用于记录当前切割数量，并判断是否完成预设切 割数量；当未完成预设切割数量时，执行交换就位进程；下一预设待切割区 域交换到切割头所在范围下方，基于预设切割路径对待切割物执行切割操作；

工作台自动交换模块4用于建立待切割物是否切割结束的信息；当前任 务切割结束后，下一预设待切割区域自动切换到已加工区域，持续切割。直 到预设的切割数量结束停止交换进程。重复执行直至完成预设切割数量。

本系统的参数获取模块1，喷嘴判别处理模块2以及寻边切割执行模块3 可以实现较为具体的实施例，具体为：参数获取模块1可以采用具体的操作 端口，供操作人员输入数据参数，还可以通过设置显示屏操作界面来显示当 前运行出参数。

操作人员通过参数获取模块配置切割图形，导入数据库获取切割参数， 包括：切割板材规格大小，和喷嘴规格，喷嘴直径等；

判断喷嘴规格是否符合切割参数需求；若符合，切割头运行到板材区域 上方，执行自动寻边定位功能；若不符合，执行智能更换喷嘴功能并更换符 合规格的喷嘴，完毕后切割头运行到板材区域上方执行自动寻边定位功能。

运行到切割起始点位置开始切割已选中的图形。切割完毕软件自动计数。 若切割达到设定的板材数量，加工过程自动停止；若切割数量未达到设定的 板材数量，切割完当前工作台的板材后，自动执行工作台交换就位功能，交 换到位后切割头运行到待切割材料区域上方。

重复执行自动寻边定位功能、运行到切割起始点位置开始切割已选中的 图形、切割完毕软件自动计数的操作；直到计数达到开始设置的加工数量， 加工过程自动停止。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种自动切割板材方法，其特征在于，方法包括：

S21，获取待切割物的切割参数；

S22，判断当前喷嘴类型是否符合切割参数；

S23，若符合，基于预设切割路径对待切割物执行切割操作；

S241，若不符合，获取满足当前切割参数所对应的喷嘴信息；

S242，将喷嘴信息与预设喷嘴安置位的喷嘴位置信息进行匹配；

S243，匹配成功后，执行喷嘴更换进程，更换当前所述喷嘴；

喷嘴安置位信息基于坐标的形式进行展示，并由切割机执行查询查找，使切割机通过坐标运行至喷嘴安置位进行喷嘴更换；

喷嘴安置位具有坐标值；喷嘴安置位具有多个，每个喷嘴安置位具有单独唯一的坐标信息，切割机自动获取每个喷嘴安置位当前喷嘴在位状态信息；

切割机基于操作人员输入每个喷嘴安置位所安置喷嘴的信息来进行喷嘴更换；

每个喷嘴安置位配置有放置旧喷嘴的安置位和放置新喷嘴的安置位；

S244，基于预设切割路径对待切割物执行切割操作。

2.根据权利要求1所述的自动切割板材方法，其特征在于，

步骤S244还包括：

建立待切割物边界信息；

切割头定位到加工幅面范围以内的第一预设位置；

切割头下落进入随动状态，由第一预设位置沿X轴负方向运行，机床X、Y轴根据CNC控制系统设定的运行逻辑进入运行状态；

待切割头触碰到板材边缘，切割头随动状态的电容发生突变；

此时切割头抬起，锁定当前的坐标位置为A点；

根据寻边程序所设置的逻辑关系，切割头由A点回到板材尺寸内部计算出来的第二预设位置；

切割头开始随动，沿预设方向运行如X轴负方向，机床X、Y轴根据CNC控制系统设定的运行逻辑进入运行状态；

待切割头触碰到板材边缘，切割头随动状态的电容发生突变；此时切割头抬起，锁定当前的坐标位置为B点；

根据寻边程序所设置的逻辑关系，切割头由B点运行到板材尺寸内部计算出来的第三预设位置；

切割头开始随动，沿预设方向如Y轴负方向，机床X、Y轴根据CNC控制系统设定的运行逻辑进入从内往外的运行状态；

待切割头触碰到板材边缘，切割头随动状态时的电容数值发生突变；

此时切割头抬起，X、Y轴锁定位置为C点；

根据一边两点定一线，另一边一点垂直于此边，得出交叉点即为板材切割起点O点；

切割图形轨迹按二维坐标系水平垂直排版并导入CNC控制系统，在操作系统界面显示；

CNC控制系统计算得到板材的边界信息相对于上述二维坐标系水平垂直方向的偏差角度，并将图形轨迹旋转对应的角度，使图形轨迹与实际板材的边界信息吻合。

3.根据权利要求1所述的自动切割板材方法，其特征在于，

步骤S244还包括：

定义待切割物的切割路径；

再定义总切割路径中各个分断的分切割路径；

再定义各个分切割路径的切割次序编号，或编码；

开启切割进程，执行自动寻边定位进程；

建立待切割物边界信息；锁定O点即为起点，A、B点为一边，C点为另一边；

切割机先基于待切割物边界信息进行寻边定位，再获取待切割物的总切割路径起点及终点，各个分断的分切割路径以及各个分切割路径的切割次序编号，或编码；

运行到切割起始点位置开始切割；板材加工路径在切割之前已排好导入CNC控制系统，在显示屏可操作显示排版的列表明细；

按照预设切割路径执行切割进程，直至切割终点；

完成当前切割进程。

4.根据权利要求1所述的自动切割板材方法，其特征在于，

步骤S244之后还包括：

完成当前切割进程之后，记录当前切割数量，并判断是否完成预设切割数量；

当未完成预设切割数量时，执行交换就位进程；

下一预设待切割区域移动到切割机切割头所在加工区域范围内，对下一切割物进行切割；

当前工作平台预设设置了切割次序，使得切割头可以按照预设的次序进行切割实现全自动切割；

下一预设待切割区域交换到切割头所在范围下方，基于预设切割路径对待切割物执行切割操作；

在进行切割时，系统按照预设的次序和参数执行切割过程；

重复执行切割进程直至完成预设切割数量。

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