CN114407356A - 一种3d打印用输料喷射装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于3D打印技术领域，具体的说是一种3D打印用输料喷射装置及方法，包括：加热器，喉管，散热片，喷嘴，垫片，所述在竖直方向上开设有螺纹孔；所述喉管的下端与所述螺纹孔的上端螺纹连接；所述散热片套设在所述喉管外侧，并通过螺钉与所述喉管固连；所述喷嘴与所述螺纹孔的下端螺纹连接；为了解决现有的3D打印机在打印的过程中，喷嘴容易堵料，难以将喷嘴中的耗材清理干净，且耗材中含有的杂质会在喷嘴内壁上结焦，容易造成二次堵塞的技术问题，通过在3D打印用输料喷射装置中设置垫片，使得耗材或耗材上的杂质粘结在垫片上，便于对其内表面进行清理，从而使得耗材可以流畅通过喷嘴，保证3D打印机的正常工作，从而确保产品成型质量。

Description

一种3D打印用输料喷射装置及方法

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体的说是一种3D打印用输料喷射装置及方法。

背景技术

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

现有的3D打印机在打印的过程中，喷嘴容易堵料，影响打印的进行，以致会影响成型产品的质量，喷嘴堵料后需要进行更换，并对换下喷嘴进行清理，但是喷嘴的内径较小，且内部呈锥形，各段直径大小不同，难以清理，通常对其进行加热使得内部打印耗材融化滴落出来，再用细棒对喷嘴进行疏通，但是难以将喷嘴中的耗材清理干净，且耗材中含有的杂质会在喷嘴内壁上结焦，容易造成二次堵塞，影响3D打印机的使用。

鉴于此，本发明提出了一种3D打印用输料喷射装置及方法，解决了上述技术问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提出的一种3D打印用输料喷射装置及方法；从而解决了现有的3D打印机在打印的过程中，喷嘴容易堵料，难以将喷嘴中的耗材清理干净，且耗材中含有的杂质会在喷嘴内壁上结焦，容易造成二次堵塞，影响3D打印机的使用的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种3D打印用输料喷射装置，包括：

加热器，所述加热器在竖直方向上开设有螺纹孔；

喉管，所述喉管的下端与所述螺纹孔的上端螺纹连接；

散热片，所述散热片套设在所述喉管外侧，并通过螺钉与所述喉管固连；

喷嘴，所述喷嘴与所述螺纹孔的下端螺纹连接，所述喷嘴的上端与所述喉管的下端抵接；

垫片，所述垫片相互拼合为一个完整圆套，所述垫片与所述喷嘴内壁贴合，所述垫片的上端与所述喉管的下端抵接，所述垫片的内径与所述喉管的内径相同。

优选的，所述垫片为弹性钢片制成。

优选的，所述垫片的顶部固连有卡块，所述喉管底部开设有与所述卡块嵌合的卡槽。

优选的，所述卡块的高度小于卡槽的深度。

优选的，所述垫片外侧固连有滑条，所述喷嘴的内壁开设有与所述滑槽的卡合的滑条。

优选的，所述滑条截面为半圆形，所述滑条表面设置有凸起的竖纹。

优选的，所述垫片的一侧面开设有限位槽，所述垫片的另一侧面固连有限位块，所述限位槽与所述限位块能够与相邻所述垫片上的所述限位槽与所述限位块配合。

优选的，所述喷嘴内部固定安装有弹性柱塞，所述垫片外侧开设有凹槽，所述弹性柱塞的柱塞杆与所述凹槽配合。

优选的，所述喷嘴外侧在靠近柱塞杆处螺纹连接有调节螺钉。

本发明所述的一种3D打印用输料喷射方法，该方法适用于上述的3D打印用输料喷射装置，该方法步骤如下：

S1、首先将3D打印用输料喷射装置的部件进组装，在安装时，将垫片上的卡块嵌合在喉管的卡槽中，首先将喷嘴与加热器上的螺纹孔螺纹连接，接着将垫片拼合再放入到喷嘴中，将卡块与卡槽固定，从而对各个垫片固定，再将喉管与加热器螺纹连接，接着将散热片套设到喉管上，并用螺钉固定；

S2、在S1中组装完成后，在3D打印机上设置好工作的相关参数，进行3D打印成型；

S3、在S2中打印的过程中，喷嘴处发生堵料时，将加热器关闭，待喷嘴冷却后，将喷嘴和喉管从加热器上拧下，接着将喷嘴中的垫片取出，再对垫片上残留的耗材和杂质进行清理，使得垫片的内表面保持光洁，清理完成后，重复S1和S2的步骤，继续进行3D打印成型；

S4、在S2或S3中成型完成后，对输料喷射装置的各部件拆解保养，保养完成后将各部件整理收纳。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种3D打印用输料喷射装置及方法，通过在3D打印用输料喷射装置中设置垫片，使得耗材或耗材上的杂质粘结在垫片上，在定期检修或发生喷嘴处堵头时，只需对垫片进行清洁，且垫片可以相互分离，便于对其内表面进行清理，保持内表面的光洁，从而使得耗材可以流畅通过，保证3D打印机的正常工作，从而确保产品成型质量。

2.本发明所述的一种3D打印用输料喷射装置及方法，通过设置卡块和卡槽，在安装时，将垫片上的卡块嵌合在喉管的卡槽中，便于对垫片进行固定，由于卡块的高度小于卡槽的深度，使得卡块在嵌合在卡槽中时留有空腔，减小垫片与喉管的接触面积，从而减小垫片和喉管之间的热传导效率，进一步控制喉管的温度，保证喉管中的耗材不被融化，防止堵塞，从而使得喉管中的耗材下料顺畅。

3.本发明所述的一种3D打印用输料喷射装置及方法，通过设置滑条和滑槽，在将垫片放入到喷嘴中时，将垫片上的滑条与喷嘴上的对应，再将垫片放入到喷嘴中，垫片在深入到滑槽中时，滑条在滑槽中移动，使得垫片在喷嘴中移动稳定，避免垫片在喷嘴中发生偏转，防止垫片之间的形成的内表面不平整，从而防止因垫片安装不当造成堵塞，便于对垫片进行限位，便于对垫片安装定位，从而便于使用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的立体图；

图2是本发明的正面剖视图；

图3是本发明中的喷嘴处俯视剖面图；

图4是图2中A处局部放大图；

图5是本发明中方法步骤图；

图中：1、加热器；11、螺纹孔；2、喉管；21、卡槽；3、散热片；4、喷嘴；41、滑槽；42、弹性柱塞；43、调节螺钉；5、垫片；51、卡块；52、滑条；53、限位槽；54、限位块；55、凹槽。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明实施例通过提供一种3D打印用输料喷射装置及方法，解决了现有的3D打印机在打印的过程中，喷嘴4容易堵料，难以将喷嘴4中的耗材清理干净，且耗材中含有的杂质会在喷嘴4内壁上结焦，容易造成二次堵塞，影响3D打印机正常使用的技术问题；

本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：通过在3D打印用输料喷射装置中设置垫片5，使得耗材或耗材上的杂质粘结在垫片5上，且垫片5可以相互分离，便于对其内表面进行清理，在定期检修或发生喷嘴4处堵头时，只需对垫片5进行清洁，从而使得耗材可以流畅通过喷嘴4，保证3D打印机的正常工作，从而确保产品成型质量。

如图1至图5所示，本发明所述的一种3D打印用输料喷射装置，包括：

加热器1，所述加热器1在竖直方向上开设有螺纹孔；

喉管2，所述喉管2的下端与所述螺纹孔的上端螺纹连接；

散热片3，所述散热片3套设在所述喉管2外侧，并通过螺钉与所述喉管2固连；

喷嘴4，所述喷嘴4与所述螺纹孔的下端螺纹连接，所述喷嘴4的上端与所述喉管2的下端抵接；

垫片5，所述垫片5相互拼合为一个完整圆套，所述垫片5与所述喷嘴4内壁贴合，所述垫片5的上端与所述喉管2的下端抵接，所述垫片5的内径与所述喉管2的内径相同；

现有的3D打印机在打印的过程中，喷嘴4容易堵料，影响打印的进行，以致会影响成型产品的质量，喷嘴4堵料后需要进行更换，并对换下喷嘴4进行清理，但是喷嘴4的内径较小，且内部呈锥形，各段直径大小不同，难以清理，通常对其进行加热使得内部打印耗材融化滴落出来，再用细棒对喷嘴1进行疏通，但是难以将喷嘴4中的耗材清理干净，且耗材中含有的杂质会在喷嘴4内壁上结焦，容易造成二次堵塞，影响3D打印机的使用；

而本发明中，通过设置垫片5，在3D打印机进行打印成型时，加热器1将喷嘴1加热到合适的温度，接着耗材通过喉管2进入到喷嘴4中，耗材在喷嘴1中与垫片5直接接触，喷嘴4将热量通过垫片5传递到耗材上，传递到喉管2上的热量经散热片3散失，防止耗材在喉管2中融化粘接，防止耗材在喉管2处堵塞，此时喷嘴4中的耗材被融化，接着从喷嘴4的出料口喷出进打印成型，使得耗材或耗材中的杂质只会粘结在垫片5的内壁上，

在对3D打印机进行定期检修时，或者喷嘴4处发生堵料时，将加热器1关闭，待喷嘴4冷却后，将喷嘴4和喉管2从加热器1上拧下，接着将喷嘴4中的垫片5取出，再对垫片5上残留的耗材和杂质进行清理，使得垫片5的内表面保持光洁，从而使得3D打印机在打印流畅下料；

本发明中，通过在3D打印用输料喷射装置中设置垫片5，使得耗材或耗材上的杂质粘结在垫片5上，在定期检修或发生喷嘴4处堵头时，只需对垫片5进行清洁，且垫片5可以相互分离，便于对其内表面进行清理，保持内表面的光洁，从而使得耗材可以流畅通过，保证3D打印机的正常工作，从而确保产品成型质量。

作为本发明的一种实施方式，所述垫片5为弹性钢片制成。

工作时，通过采用弹性钢片制作垫片5，垫片5的截面为扇环形，且扇环初始状态下的外圆半径大于喷嘴4的内径，在将垫片5塞入到喷嘴4中时，由于垫片5的外圆半径大于喷嘴4的内径，使得各个垫片5之间紧密接触，喷嘴4的上端的直径大于下端的直径，随着垫片5向喷嘴4中伸入，垫片5之间接触更加紧密，且垫片5弹性变形外侧向喷嘴4内壁贴近，使得在下料的过程中，融化的耗材不易渗入到垫片5的缝隙中，从而不易形成堵塞，保证下料顺畅，从而保证3D打印的质量。

作为本发明的一种实施方式，如图4所示，所述垫片5的顶部固连有卡块51，所述喉管2底部开设有与所述卡块51嵌合的卡槽21，所述卡槽21为环形。

作为本发明的一种实施方式，如图4所示，所述卡块51的高度小于卡槽21的深度。

工作时，通过设置卡块51和卡槽21，在安装时，将垫片5上的卡块51嵌合在喉管2的卡槽21中，首先将喷嘴4与加热器1上的螺纹孔螺纹连接，接着将垫片5拼合再放入到喷嘴4中，将卡块51与卡槽21卡合，从而对各个垫片5固定，再将喉管2与加热器1螺纹连接，在喉管2向加热器1中旋进时，卡块51在卡槽21中转动，同时喉管2将垫片5将压入到喷嘴4中，使得垫片5之间紧密接触，同时使得垫片5与喷嘴4内壁紧密接触，便于对垫片5进行固定，由于卡块51的高度小于卡槽21的深度，使得卡块51在嵌合在卡槽21中时留有空腔，减小垫片5与喉管2的接触面积，从而减小垫片5和喉管2之间的热传导效率，进一步控制喉管2的温度，保证喉管2中的耗材不被融化，防止堵塞，从而使得喉管2中的耗材下料顺畅。

作为本发明的一种实施方式，如图3所示，所述垫片5外侧固连有滑条52，所述喷嘴4的内壁开设有与所述滑槽41的卡合的滑条52。

作为本发明的一种实施方式，如图3所示，所述滑条52截面为半圆形，所述滑条52表面设置有凸起的竖纹。

工作时，通过设置滑条52和滑槽41，在将垫片5放入到喷嘴4中时，将垫片5上的滑条52与喷嘴4上的对应，再将垫片5放入到喷嘴4中，垫片5在深入到滑槽41中时，滑条52在滑槽41中移动，使得垫片5在喷嘴4中移动稳定，避免垫片5在喷嘴4中发生偏转，防止垫片5之间的形成的内表面不平整，从而防止因垫片5安装不当造成堵塞，便于对垫片5进行限位，便于对垫片5安装定位，从而便于使用；

滑条52的截面设置为半圆形，且在滑条52的表面设置竖纹，在需要对喷嘴4的内壁进行清理时，从喷嘴4取出其中一个垫片5，由于垫片5的外圆半径在初始状态下大于喷嘴4的内径，使得垫片5之间保持接触，但是垫片5之间的接触不再紧密，垫片5与喷嘴4的内壁之间的接触也不再紧密，此时手动转动喷嘴4中的垫片5，滑条52表面的竖纹与喷嘴4内壁接触，在转动时对喷嘴4内壁的杂质进行刮除，从而对喷嘴4内壁进行清理，保持喷嘴4内壁的洁净，从而保证传热效率，进而确保喷嘴4下料流畅。

作为本发明的一种实施方式，如图3所示，所述垫片5的一侧面开设有限位槽53，所述垫片5的另一侧面固连有限位块54，所述限位槽53与所述限位块54能够与相邻所述垫片5上的所述限位槽53与所述限位块54配合。

工作时，通过设置限位槽53和限位块54，在将垫片5拼合时，将垫片5上的限位块54与相邻的垫片5上的限位槽53配合，使得垫片5首尾相接，从而使得在垫片5之间的连接更加稳定，在将垫片5放入到喷嘴4中时，垫片5之间不易发生错位，从而使得垫片5形成的内壁光滑，便于下料，在下料时，由于垫片5之间设置有限位槽53和限位块54，使得融化的耗材不易从垫片5之间的缝隙之间渗出流到喷嘴4内壁上，保持喷嘴4内壁的洁净，从而保证喷嘴4与垫片5之间的热传导效率，从而保证耗材稳定受热融化，确保下料稳定，进而保证产品成型质量。

作为本发明的一种实施方式，如图3所示，所述喷嘴4内部固定安装有弹性柱塞42，所述垫片5外侧开设有凹槽55，所述弹性柱塞42的柱塞杆与所述凹槽55配合。

作为本发明的一种实施方式，如图3所示，所述喷嘴4外侧在靠近柱塞杆处螺纹连接有调节螺钉43。

工作时，在一些规格较大的3D打印机上其喷嘴4的规格也较大，通过在规格较大的碰嘴4上设置弹性柱塞42和凹槽55，在将垫片5放入到喷嘴4中时，垫片5的外壁对弹性柱塞42进行挤压，使得弹性柱塞42中的弹簧被压缩，从而使得弹性柱塞42的柱塞杆被压入到喷嘴4内壁中，在垫片5放置到位后，弹性柱塞42与凹槽55齐平，弹性柱塞42中的弹簧弹性复位伸长，使得柱塞杆顶入到凹槽55中对垫片5进行固定，进一步使得垫片5在竖直方向上不易晃动，且柱塞杆顶住垫片5，进一步使得各个垫片5之间相互靠近，保持垫片5之间紧密接触，不易在垫片5的缝隙处渗透融化的耗材，使得耗材不易在缝隙处粘接，通过拧动调节螺栓，调节弹簧柱塞弹簧的压缩量，从而控制柱塞杆的挤压力，便于根据使用要求调节弹簧柱塞的挤压力，从而保证耗材在垫片5形成的空腔中流畅通过，进一步保证产品成型质量。

本发明所述的一种3D打印用输料喷射方法，该方法适用于上述的3D打印用输料喷射装置，该方法步骤如下：

首先将3D打印用输料喷射装置的部件进组装，在安装时，将垫片5上的卡块51嵌合在喉管2的卡槽21中，首先将喷嘴4与加热器1上的螺纹孔螺纹连接，接着将垫片5拼合再放入到喷嘴4中，将卡块51与卡槽21固定，从而对各个垫片5固定，再将喉管2与加热器1螺纹连接，接着将散热片3套设到喉管2上，并用螺钉固定；

S2、在S1中组装完成后，在3D打印机上设置好工作的相关参数，进行3D打印成型；

S3、在S2中打印的过程中，喷嘴4处发生堵料时，将加热器1关闭，待喷嘴4冷却后，将喷嘴4和喉管2从加热器1上拧下，接着将喷嘴4中的垫片5取出，再对垫片5上残留的耗材和杂质进行清理，使得垫片5的内表面保持光洁，清理完成后，重复S1和S2的步骤，继续进行3D打印成型；

S4、在S2或S3中成型完成后，对输料喷射装置的各部件拆解保养，保养完成后将各部件整理收纳。

具体工作流程如下：

工作时，通过设置垫片5，在3D打印机进行打印成型时，加热器1将喷嘴1加热到合适的温度，接着耗材通过喉管2进入到喷嘴4中，耗材在喷嘴1中与垫片5直接接触，喷嘴4将热量通过垫片5传递到耗材上，传递到喉管2上的热量经散热片3散失，防止耗材在喉管2中融化粘接，防止耗材在喉管2处堵塞，此时喷嘴4中的耗材被融化，接着从喷嘴4的出料口喷出进打印成型，使得耗材或耗材中的杂质只会粘结在垫片5的内壁上，在对3D打印机进行定期检修时，或者喷嘴4处发生堵料时，将加热器1关闭，待喷嘴4冷却后，将喷嘴4和喉管2从加热器1上拧下，接着将喷嘴4中的垫片5取出，再对垫片5上残留的耗材和杂质进行清理，使得垫片5的内表面保持光洁，通过采用弹性钢片制作垫片5，垫片5的截面为扇环形，且扇环初始状态下的外圆半径大于喷嘴4的内径，在将垫片5塞入到喷嘴4中时，由于垫片5的外圆半径大于喷嘴4的内径，使得各个垫片5之间紧密接触，喷嘴4的上端的直径大于下端的直径，随着垫片5向喷嘴4中伸入，垫片5之间接触更加紧密，且垫片5弹性变形外侧向喷嘴4内壁贴近，使得在下料的过程中，融化的耗材不易渗入到垫片5的缝隙中，从而不易形成堵塞，保证下料顺畅，从而保证3D打印的质量，通过设置卡块51和卡槽21，在安装时，将垫片5上的卡块51嵌合在喉管2的卡槽21中，首先将喷嘴4与加热器1上的螺纹孔螺纹连接，接着将垫片5拼合再放入到喷嘴4中，将卡块51与卡槽21固定，从而对各个垫片5固定，再将喉管2与加热器1螺纹连接，在喉管2向加热器1中旋进时，同时将垫片5将压入到喷嘴4中，使得垫片5之间紧密接触，同时使得垫片5与喷嘴4内壁紧密接触，便于对垫片5进行固定，由于卡块51的高度小于卡槽21的深度，使得卡块51在嵌合在卡槽21中时留有空腔，减小垫片5与喉管2的接触面积，从而减小垫片5和喉管2之间的热传导效率，进一步控制喉管2的温度，保证喉管2中的耗材不被融化，防止堵塞。

上述前、后、左、右、上、下按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图1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装置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保护范围的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种3D打印用输料喷射装置，其特征在于，包括：

加热器(1)，所述加热器(1)在竖直方向上开设有螺纹孔(11)；

喉管(2)，所述喉管(2)的下端与所述螺纹孔(11)的上端螺纹连接；

散热片(3)，所述散热片(3)套设在所述喉管(2)外侧，并通过螺钉与所述喉管(2)固连；

喷嘴(4)，所述喷嘴(4)与所述螺纹孔(11)的下端螺纹连接，所述喷嘴(4)的上端与所述喉管(2)的下端抵接；

垫片(5)，所述垫片(5)相互拼合为一个完整圆套，所述垫片(5)与所述喷嘴(4)内壁贴合，所述垫片(5)的上端与所述喉管(2)的下端抵接，所述垫片(5)的内径与所述喉管(2)的内径相同。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印用输料喷射装置，其特征在于：所述垫片(5)为弹性钢片。

3.根据权利要求2所述的一种3D打印用输料喷射装置，其特征在于：所述垫片(5)的顶部固连有卡块(51)，所述喉管(2)底部开设有与所述卡块(51)嵌合的卡槽(21)，所述卡槽(21)为环形。

4.根据权利要求3所述的一种3D打印用输料喷射装置，其特征在于：所述卡块(51)的高度小于卡槽(21)的深度。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种3D打印用输料喷射装置，其特征在于：所述垫片(5)外侧固连有滑条(52)，所述喷嘴(4)的内壁开设有与所述滑槽(41)的卡合的滑条(52)。

6.根据权利要求5所述的一种3D打印用输料喷射装置，其特征在于：所述滑条(52)截面为半圆形，所述滑条(52)表面设置有凸起的竖纹。

7.根据权利要求6所述的一种3D打印用输料喷射装置，其特征在于：所述垫片(5)的一侧面开设有限位槽(53)，所述垫片(5)的另一侧面固连有限位块(54)，所述限位槽(53)与所述限位块(54)能够与相邻所述垫片(5)上的所述限位槽(53)或所述限位块(54)配合。

8.根据权利要求7所述的一种3D打印用输料喷射装置，其特征在于：所述喷嘴(4)内部固定安装有弹性柱塞(42)，所述垫片(5)外侧开设有凹槽(55)，所述弹性柱塞(42)的柱塞杆与所述凹槽(55)配合。

9.根据权利要求8所述的一种3D打印用输料喷射装置，其特征在于：所述喷嘴(4)外侧在靠近柱塞杆处螺纹连接有调节螺钉(43)。

10.一种3D打印用输料喷射方法，其特征在于：该方法适用于权利要求1-9中任一项所述的3D打印用输料喷射装置，该方法步骤如下：

S1、首先将3D打印用输料喷射装置的部件进组装，在安装时，将垫片(5)上的卡块(51)嵌合在喉管(2)的卡槽(21)中，首先将喷嘴(4)与加热器(1)上的螺纹孔(11)螺纹连接，接着将垫片(5)拼合再放入到喷嘴(4)中，将卡块(51)与卡槽(21)固定，从而对各个垫片(5)固定，再将喉管(2)与加热器(1)螺纹连接，接着将散热片(3)套设到喉管(2)上，并用螺钉固定；

S2、在S1中组装完成后，在3D打印机上设置好工作的相关参数，进行3D打印成型；

S3、在S2中打印的过程中，喷嘴(4)处发生堵料时，将加热器(1)关闭，待喷嘴(4)冷却后，将喷嘴(4)和喉管(2)从加热器(1)上拧下，接着将喷嘴(4)中的垫片(5)取出，再对垫片(5)上残留的耗材和杂质进行清理，使得垫片(5)的内表面保持光洁，清理完成后，重复S1和S2的步骤，继续进行3D打印成型；

S4、在S2或S3中成型完成后，对输料喷射装置的各部件拆解保养，保养完成后将各部件整理收纳。

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