CN112548511A - 一种用于叠层组装的自动化设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于叠层组装的自动化设备，包括物料Tray盘自动上下料机构、模具Tray盘自动上下料机构、搬运机构、视觉系统、快换吸头以及用于支撑固定的机架，所述物料Tray盘自动上下料机构以及模具Tray盘自动上下料机构的上方横跨设有搬运机构，所述搬运机构包括X向直线单元、Y向直线单元以及Z向直线单元、e轴、升将夹爪机械手，所述搬运机构上设有快换吸头，所述快换吸头包括吸嘴以及用于安装吸嘴的吸嘴架，所述视觉系统包括第一相机、第一光源、第二相机以及第二光源，所述第一相机跟第一光源、第二相机跟第二光源是分别配套组合设置，本发明自动化组装，组装效率高。

Description

一种用于叠层组装的自动化设备

技术领域

本发明涉及产品自动化组装的技术领域，尤其是涉及一种用于叠层组装的自动化设备。

背景技术

随着技术的不断发展，对于产品生产和组装过程精度要求较也日益提高，目前很多产品的组装生产时仍然用手工的方式组装，对工人技术水平有较高的要求，精度较低，而且也存在一定的危险性。

基于上述一系列的问题，遂有以下技术方案的产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于叠层组装的自动化设备，本设备实现自动化组装，组装效率高。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种用于叠层组装的自动化设备，包括物料Tray盘自动上下料机构、模具Tray盘自动上下料机构、搬运机构、视觉系统、快换吸头以及用于支撑固定的机架，其中，所述机架上方设有台板，台板下方设有用于支撑整个设备的架子，所述台板上设有用于安装物料Tray盘自动上下料机构以及模具Tray盘自动上下料机构的安装工位，所述物料Tray盘自动上下料机构以及模具Tray盘自动上下料机构固定安装在安装工位上，所述物料Tray盘自动上下料机构以及模具Tray盘自动上下料机构的上方横跨设有搬运机构，所述搬运机构包括X向直线单元、Y向直线单元以及Z向直线单元、e轴、升将夹爪机械手，所述搬运机构上设有快换吸头，所述快换吸头包括吸嘴以及用于安装吸嘴的吸嘴架，所述视觉系统包括第一相机、第一光源、第二相机以及第二光源，所述第一相机跟第一光源、第二相机跟第二光源是分别配套组合设置。

进一步的，所述物料Tray盘自动上下料机构包括物料Tray盘、用来传输物料Tray盘的第一Y向直线模组、用来升降装载物料Tray盘的Mag的第一Z向直线模组、第一顶升定位机构以及第一叉手，所述第一叉手固定在第一Y向直线模组上，所述第一顶升定位机构设在物料Tray盘的下方。

进一步的，所述物料Tray盘自动上下料机构还包括Mag升将连接板，所述Mag升将连接板固定在机架上，所述Mag升将连接板上固定设置有第一Z向直线模组，所述第一Z向直线模组的上升下降来带动装有物料Tray盘的Mag进行对应的升降。

进一步的，所述第一顶升定位机构包括第一升降气缸、第一导向柱、第一托板以及第一限位块，所述第一导向柱的上下各设有一个支撑板，所述第一升降气缸位于支撑板之间，所述第一托板滑动嵌接在第一导向柱上，所述第一导向柱的顶部固设有第一限位块，第一托板托住物料Tray盘至顶端由第一限位块进行定位夹紧。

进一步的，所述模具Tray盘自动上下料机构包括夹具Tray盘、用来传输夹具Tray盘的第二Y向直线模组、用来升降装载夹具Tray盘的Mag的第二Z向直线模组、第二顶升定位机构以及第二叉手，所述第二叉手固定在第二Y向直线模组上，所述第二顶升定位机构设在夹具Tray盘的下方。

进一步的，所述模具Tray盘自动上下料机构还包括Mag升将连接板，所述Mag升将连接板固定在机架上，所述Mag升将连接板上固定设置有第二Z向直线模组，所述第二Z向直线模组的上升下降来带动装有夹具Tray盘的Mag进行对应的升降。

进一步的，所述第二顶升定位机构包括第二升降气缸、第二导向柱、第二托板以及第二限位块，所述第二导向柱的上下各设有二个支撑板，所述第二升降气缸位于支撑板之间，所述第二托板滑动嵌接在第二导向柱上，所述第二导向柱的顶部固设有第二限位块，第二托板托住物料Tray盘至顶端由第二限位块进行定位夹紧。

进一步的，所述e轴下端固定设有用来抓取物料的吸嘴，所述升降夹爪机械手固定设于模具Tray盘自动上下料机构，通过升降夹爪机械手搬运夹具上模实现夹具上下模合模。

进一步的，所述第一相机与第一光源设置在吸嘴架上，第二相机安装在Z向直线单元上，第二光源安装在第二相机下方的Y向直线单元上。

进一步的，所述Y向直线单元与机架固定，X向直线单元固定在Y向直线单元上，Z向直线单元固定在X向直线单元上，e轴固定在Z轴直线单元上。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1、本发明通过X直线单元、Y向直线单元、Z向直线单元以及e轴，可对叠层组装的物料进行三维角度的姿态调整，保证整个设备移动的全方位化；

2、本发明通过Tray盘自动上下料机构可对Tray盘自动上下料并可避免由于Tray盘与Mag滑动摩擦产生颗粒，避免颗粒杂物对整个设备使用造成的影响，可用于对环境要求较高的车间；

3、本发明通过视觉系统，相机一对产品的姿态进行拍照，相机二对物料进行拍照，通过实施视频监控可提高组装精度与可靠性，实现自动化叠层组装。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是本发明的结构示意图；

图2是本发明的物料Tray盘自动上下料结构示意图；

图3是本发明的物料Tray盘自动上下料中部分结构示意图；

图4是本发明的模具Tray盘自动上下料结构示意图；

图5是本发明的模具Tray盘自动上下料中部分结构示意图；

图6是本发明的快换吸头结构示意图；

图7是本发明的搬运机构结构示意图；

图8是本发明的搬运机构Z向直线单元、θ轴、相机二、光源二结构示意图；

图9是本发明的机架结构示意图；

图中：1物料Tray盘自动上下料机构；1.1第一Z向直线模组；1.2第一Mag升将连接板；1.3第一Mag；1.4第一叉手；1.5第一Y向直线模组；1.6物料Tray盘；1.7第一Y向直线模组支架；1.8第一顶升定位机构；1.8.1第一升降气缸；1.8.2第一导向柱；1.8.3第一托板；1.8.4第一限位块；2模具Tray盘自动上下料机构；2.1第二Z向直线模组；2.2第二Mag升将连接板；2.3第二Mag；2.4第二叉手；2.5第二Y向直线模组；2.6模具Tray盘；2.7第二Y向直线模组支架；2.8第二顶升定位机构；2.8.1第二升降气缸；2.8.2第二导向柱；2.8.3第二托板；2.8.4第二限位块；3搬运机构；3.1X向直线单元；3.2Y向直线单元；3.3Z向直线单元；3.4e轴；3.5升将夹爪机械手；4视觉系统；4.1第一相机；4.2第一光源；4.3第二相机；4.4第二光源；5快换吸头；5.1吸嘴；5.2吸嘴架；6机架；6.1架子；6.2台板

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明提供了一种用于叠层组装的自动化设备。下面将结合图1～图9对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图1～图9所示，为了解决现有的叠层组装用于手工组装、精度较低以及不能实现自动化的需求的问题，本申请公开了一种用于叠层组装的自动化设备，如图1所示，包括：物料Tray盘自动上下料机构1、模具Tray盘自动上下料机构2、搬运机构3、视觉系统4、快换吸头5以及用于支撑整个设备的机架6，所述机架上方设有台板6.2，台板6.2下方设有用于支撑整个设备的架子6.1，所述台板6.2上设有用于安装物料Tray盘自动上下料机构1以及模具Tray盘自动上下料机构2的安装工位，其中物料Tray盘自动上下料机构1、模具Tray盘自动上下料机构2、搬运机构3固定在机架6的台板6.2上的安装工位，所述物料Tray盘自动上下料机构1以及模具Tray盘自动上下料机构2的上方横跨设有搬运机构3，所述搬运机构3包括X向直线单元3.1、Y向直线单元3.2以及Z向直线单元3.3、e轴3.4、升将夹爪机械手3.5，所述搬运机构3上设有快换吸头5，所述快换吸头5包括吸嘴5.1以及用于安装吸嘴5.1的吸嘴架5.2，所述视觉系统4包括第一相机4.1、第一光源4.2、第二相机4.3以及第二光源4.4，所述第一相机4.1跟第一光源4.2、第二相机4.3跟第二光源4.4是分别配套组合设置，视觉系统4中第一相机4.1、第一光源4.2固定在吸嘴架5.2，第二相机4.3安装在搬运机构3中X向直线单元3.1、Y向直线单元3.2、Z向直线单元3.3上，第二光源4.4安装在第二相机4.3下方的Y向直线单元3.2上。

如图2所示，所述物料Tray盘自动上下料机构1包括物料Tray盘1.6、用来传输物料Tray盘1.6的第一Y向直线模组1.5、用来升降装载物料Tray盘1.6的第一Z向直线模组1.1、第一顶升定位机构1.8以及第一叉手1.4，其中，第一Z向直线模组1.1上方固定设有第一Mag升降连接板1.2，第一Mag升将连接板1.2固定在机架6上，所述第一Mag升将连接板1.2朝下四周分别设有四个导向柱，导向柱的下方固定设有垫板，所述第一顶升定位机构1.8穿过垫板与第一Mag升将连接板1.2相连，第一Z向直线模组1.1上升下降来带动装有物料Tray盘1.6的第一Mag 1.3升降，所述第一叉手1.4固定在第一Y向直线模组1.5上，用来托拉物料Tray盘1.6，第一Z向直线模组1.1固定在第一Y向直线模组支架1.7上，通过第一Y向直线模组1.5在Y向运动来将物料Tray盘1.6运送至物料上料位，如图3所示，第一顶升定位机构1.8包含第一升降气缸1.8.1、第一导向柱1.8.2、第一限位块1.8.4，通过第一导向柱1.8.2与第一托板1.8.3将物料Tray盘1.6托起至第一限位块1.8.4来进行定位夹紧，然后进行输送。

如图4所示，所述模具Tray盘自动上下料机构2包括模具Tray盘2.6、用来传输夹具Tray盘2.6的第二Y向直线模组2.5、用来升降装载夹具Tray盘2.6的第二Z向直线模组2.1、第二顶升定位机构2.8以及第二叉手2.4，第二Z向直线模组2.1固定在第二Mag升将连接板2.2上，第二Mag升将连接板2.2固定在机架6上，第二Z向直线模组2.1升降来带动装有夹具Tray盘2.6的第二Mag2.3升降，第二叉手2.4，其固定在第二Y向直线模组2.5上，用来托拉模具Tray盘2.6，第二Y向直线模组2.5固定在第二Y向直线模组支架2.7上，通过第二Y向直线模组2.5在Y向运动来将夹具Tray盘2.6运送至模具组装工位，如图5所示，第二顶升定位机构2.8，包含第二升降气缸2.8.1通过第二导向柱2.8.2与第二托板2.8.3将夹具Tray盘2.6托起至第二限位块2.8.4来进行定位夹紧。

如图6所示，吸嘴5.1放在吸嘴架5.2上，配合搬运机构3上的X向直线单元3.1、Y向直线单元3.2、Z向直线单元3.3以及θ轴3.4来实现吸头的快换。

如图7所示，Y向直线单元3.2与机架6固定，来实现Y向运动，X向直线单元3.1固定在Y向直线单元3.2上，实现X向的运动，Z向直线单元3.3固定在X向直线单元3.1上，实现Z向的运动，θ轴3.4固定在Z轴直线单元3.3上，吸嘴5.1固定在e轴3.4上，实现吸嘴的快换与姿态的调整，同时可对叠层组装的物料进行三维角度的姿态调整，保证整个设备移动的全方位化。升将夹爪机械手3.5固定在搬运机构3上的Z向直线单元3.3上，用来搬运夹具上模实现夹具上下模合模。

如图6所示，所述的视觉系统包含第一相机4.1、第一光源4.2、第二相机4.3、第二光源4.4，第一相机4.1、第一光源4.2安装在快换吸嘴架5.2上，第二相机4.3安装在Z向直线模组3.3上，第二光源4.4安装在第二相机4.3下方的Y向直线单元3.2上，第一相机4.1主要在于调整吸嘴5.1的姿态，第二相机4.3主要在于保证吸嘴5.1可以吸住物料，同时通过实施视频监控可提高组装精度与可靠性，实现自动化叠层组装。

所述的机架6包含架子6.1和台板6.2，台板6.2固定在架子6.1上。

在本发明中，第一升降气缸1.8.1和第二升降气缸2.8.1优选采用电动升降气缸，所述电动升降气缸包括电动泵、伸缩杆以及围绕在伸缩杆之外的杆套。

本发明在具体工作中包括：所述物料Tray盘自动上下料机构1中的第一顶升定位机构1.8进行上下升降，带动物料Tray盘1.6进行上下移动，从而将空的物料Tray盘1.6运送至物料上料位，在竖直方向上，第一顶升定位机构1.8在升降过程中先是通过第一升降气缸1.8.1当中的伸缩杆在电动泵的催动下实现上下伸缩，因为第一升降气缸1.8.1连接设有第一Mag升降连接板1.2，所以带动第一Mag升降连接板1.2进行上下移动，在第一Z向直线模组1.1的上升下降来带动装有物料Tray盘1.6的第一Mag1.3升降，在水平方向上，第一叉手1.4则是与第一Y向直线模组1.5相连，进而带动物料Tray盘1.6运送至物料上料位进行装料，紧接着，模具Tray盘自动上下料机构2中的第二Z向直线模组2.1通过上下升降带动装有模具Tray盘2.6的第二Mag2.3升降，第二叉手2.4拖拉模具Tray盘2.6，因为第二Y向直线模组2.5固定在第二Y向直线模组支架2.7上，通过第二Y向直线模组2.5在Y向运动来将模具Tray盘2.6运送至模具组装工位，物料Tray盘自动上下料机构1和模具Tray盘自动上下料机构2在移动过程中通过搬运机构3中的X向直线单元3.1、Y向直线单元3.2、Z向直线单元3.3以及e轴3.4进行快换吸头5的更换，并用升将夹爪机械手3.5搬运夹具上模实现夹具上下模合模。

本发明通过物料Tray盘自动上下料机构1将物料搬运至上料工位，模具Tray盘自动上下料机构2将上下模搬运至组装工位，避免颗粒杂物对整个设备使用造成的影响，可用于对环境要求较高的车间，通过视觉系统4结合搬运机构3的X向直线单元3.1、Y向直线单元3.2、Z向直线单元3.3、e轴3.4将物料搬运至下模的组装工位进行叠层组装，通过快换吸头5装置实现吸头的更换以达到对不同种类物料的吸取搬运。最后通过Z向直线模组上的升将夹爪机械手3.5用来搬运夹具上模实现夹具上下模合模，实现自动化组装，组装效率高，使用方便。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应当涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于叠层组装的自动化设备，其特征在于：包括物料Tray盘自动上下料机构(1)、模具Tray盘自动上下料机构(2)、搬运机构(3)、视觉系统(4)、快换吸头(5)以及用于支撑固定的机架(6)，其中，所述机架(6)上方设有台板(6.2)，台板(6.2)下方设有用于支撑整个设备的架子(6.1)，所述台板(6.2)上设有用于安装物料Tray盘自动上下料机构(1)以及模具Tray盘自动上下料机构(2)的安装工位，所述物料Tray盘自动上下料机构(1)以及模具Tray盘自动上下料机构(2)固定安装在安装工位上，所述物料Tray盘自动上下料机构(1)以及模具Tray盘自动上下料机构(2)的上方横跨设有搬运机构(3)，所述搬运机构(3)包括X向直线单元(3.1)、Y向直线单元(3.2)以及Z向直线单元(3.3)、e轴(3.4)、升将夹爪机械手(3.5)，所述搬运机构(3)上设有快换吸头(5)，所述快换吸头(5)包括吸嘴(5.1)以及用于安装吸嘴(5.1)的吸嘴架(5.2)，所述视觉系统(4)包括第一相机(4.1)、第一光源(4.2)、第二相机(4.3)以及第二光源(4.4)，所述第一相机(4.1)跟第一光源(4.2)、第二相机(4.3)跟第二光源(4.4)是分别配套组合设置。

2.如权利要求1所述的用于叠层组装的自动化设备，其特征在于：所述物料Tray盘自动上下料机构(1)包括物料Tray盘(1.6)、用来传输物料Tray盘(1.6)的第一Y向直线模组(1.5)、用来升降装载物料Tray盘(1.6)的第一Mag(1.3)的第一Z向直线模组(1.1)、第一顶升定位机构(1.8)以及第一叉手(1.4)，所述第一叉手(1.4)固定在第一Y向直线模组(1.5)上，所述第一顶升定位机构(1.8)设在物料Tray盘(1.6)的下方。

3.如权利要求2所述的用于叠层组装的自动化设备，其特征在于：所述物料Tray盘自动上下料机构(1)还包括第一Mag升将连接板(1.2)，所述第一Mag升将连接板(1.2)固定在机架(6)上，所述第一Mag升将连接板(1.2)上固定设置有第一Z向直线模组(1.1)，所述第一Z向直线模组(1.1)的上升下降来带动装有物料Tray盘(1.6)的第一Mag(1.3)进行对应的升降。

4.如权利要求2所述的用于叠层组装的自动化设备，其特征在于：所述第一顶升定位机构(1.8)包括第一升降气缸(1.8.1)、第一导向柱(1.8.2)、第一托板(1.8.3)以及第一限位块(1.8.4)，所述第一导向柱(1.8.2)的上下各设有一个支撑板，所述第一升降气缸(1.8.1)位于支撑板之间，所述第一托板(1.8.3)滑动嵌接在第一导向柱(1.8.2)上，所述第一导向柱(1.8.2)的顶部固设有第一限位块(1.8.4)，第一托板(1.8.3)托住物料Tray盘(1.6)至顶端由第一限位块(1.8.4)进行定位夹紧。

5.如权利要求1所述的用于叠层组装的自动化设备，其特征在于：所述模具Tray盘自动上下料机构(2)包括模具Tray盘(2.6)、用来传输模具Tray盘(2.6)的第二Y向直线模组(2.5)、用来升降装载模具Tray盘(2.6)的第二Mag(2.3)的第二Z向直线模组(2.1)、第二顶升定位机构(2.8)以及第二叉手(2.4)，所述第二叉手(2.4)固定在第二Y向直线模组(2.5)上，所述第二顶升定位机构(2.8)设在模具Tray盘(2.6)的下方。

6.如权利要求5所述的用于叠层组装的自动化设备，其特征在于：所述模具Tray盘自动上下料机构(2)还包括第二Mag升将连接板(2.2)，所述第二Mag升将连接板(2.2)固定在机架(6)上，所述第二Mag升将连接板(2.2)上固定设置有第二Z向直线模组(2.1)，所述第二Z向直线模组(2.1)的上升下降来带动装有模具Tray盘(2.6)的第二Mag(2.3)进行对应的升降。

7.如权利要求5所述的用于叠层组装的自动化设备，其特征在于：所述第二顶升定位机构(2.8)包括第二升降气缸(2.8.1)、第二导向柱(2.8.2)、第二托板(2.8.3)以及第二限位块(2.8.4)，所述第二导向柱(2.8.2)的上下各设有二个支撑板，所述第二升降气缸(2.8.1)位于支撑板之间，所述第二托板(2.8.3)滑动嵌接在第二导向柱(2.8.2)上，所述第二导向柱(2.8.2)的顶部固设有第二限位块(2.8.4)，第二托板(2.8.3)托住模具Tray盘(2.6)至顶端由第二限位块(2.8.4)进行定位夹紧。

8.如权利要求1所述的用于叠层组装的自动化设备，其特征在于：所述e轴(3.4)下端固定设有用来抓取物料的吸嘴(5.1)，所述升降夹爪机械手(3.5)固定设于模具Tray盘自动上下料机构(2)，通过升降夹爪机械手(3.5)搬运模具上模实现夹具上下模合模。

9.如权利要求1所述的用于叠层组装的自动化设备，其特征在于：所述第一相机(4.1)与第一光源(4.2)设置在吸嘴架(5.2)上，第二相机(4.3)安装在Z向直线单元(3.3)上，第二光源(4.4)安装在第二相机(4.3)下方的Y向直线单元(3.2)上。

10.如权利要求1所述的用于叠层组装的自动化设备，其特征在于：所述Y向直线单元(3.2)与机架(6)固定，X向直线单元(3.1)固定在Y向直线单元上(3.2)，Z向直线单元(3.3)固定在X向直线单元(3.1)上，e轴(3.4)固定在Z轴直线单元(3.3)上。

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