DE1775174C - Hydrostatische Schmiervorrichtung fur die Zahneingriffsstellen einer Zylin derschnecke und einer Schneckenzahnstan - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Schmiervorrichtung für die Zahneingriffsstellen einer Zylinderschnecke und einer Schneckenzahnstange, in deren Zahnflanken begrenzte Schmierölnuten vorgesehen sind, die über Schmierölbohrungen mit in zwei parallelen Reihen angeordneten, unterschiedlich gerichteten Zahnflanken zugeordneten Mündungen in mindestens einer Seitenfläche der Zahnstange verbunden sind, wobei im Bereich der Schnecke an mindestens einer an der Seitenfläche der Zahnstange anliegenden Verteilerleiste für jede Mündungsreihe ein sich in Längsrichtung der Zahnstange erstreckender, mehrere Mündungen überdeckender Verteilerkanal vorgesehen ist, der mit einem oder mehreren an der, der Zahnstange abgekehrten Rückseite der Verteilerleiste vorgesehenen Druckräumen in Verbindung •teht.

Bei einer derartigen (USA.-Patentschrift 3 323 385) bekannten hydrostatischen Schmiervorrichtung ist Bur eine Verteilerleiste für die beiden Verteilerkanäle ao vorgesehen, die einer oberen und einer unteren Reihe von Schmierölbohrungen zugeordnet s^;nd. Ferner ist die Verteilerleiste in einem Kanal zwischen der Zahnitange und dem Maschinenbett mit Gleitsitz geführt. Da einerseits eine verhältnismäßig großflächige Verleilerleiste verwendet wird, die beide Reihen von Mündungen der Schmkrölbohrungen überdeckt und andererseits diese Verteil arieist, in keiner Weise an die Seilenfläche der Zahnstange angedrückt wird, wobei ferner noch zwischen der Zahnstange und der Verteilerleiste ein guter Gleitsitz, also genügend Spiel vorhanden sein muß, ist es erforderlich, Ringdichtungen vorzusehen, welche je einen der Verteilerkanäle umgeben. Derartige Ringdichtungen sind jedoch insbesondere bei rascher Gleitbewegung zwischen Zahn-Stange und Verteilerleiste äußerst problematisch. Die aus flexiblem Material, wie z. B. Gummi, bestehenden Ringdichtungen gleiten ständig an den möglichst scharf zu haltenden Kanten der Kanäle und an den Stoßstellen der einzelnen Zahnstangen vorbei, da diese bei größerer Bettlänge keinesfalls aus einem Stück bestehen. Hierdurch sind die Ringdichtungen einem starken Verschleiß, unterworfen. Ihre Dichtwirkung läßt rasch nach und es ergibt sich bald die Notwendigkeit eines Austausches. Bei großen und teueren Werkzeugmaschinen, für die hydrostatische Schmiervorrichtungen in erster Linie gedacht sind, kann man Betriebsunterbrechungen nur wegen des Austausches einiger Ringdichtungen nicht hinnehmen. Dies um so weniger, als diese Arbeit ohne Inanspruchnahme des Service-Fachpersonals des Lieferanten der Maschine kaum möglich ist. Außerdem kann der Abrieb der Ringdichtungen die Schmierölkanäle verstopfen und in diesem Fall kostspielige Mikrofilteranlagcn Im Ölversorgungssystem illusorisch machen. Schließlich stellt die Verteilerleiste zusätzlich zu den Führungen des Tisches oder Schlittens eine weitere Geradführung dar, auch wenn ein gewisses Spiel zwischen der Verteilerleiste, dem Bett und der Zahnstange in Rechnung gestellt wird. Dieses Spiel kann mit Rücksicht auf die flexiblen Dichtungen und ihre Wirkung nicht beliebig groß sein. Die zusätzliche Führung durch die Verteilerleiste macht das Führungssystem für den Tisch oder den Schlitten in FUhrungsrichtung Uberbestimmt. 6j

Dei einer anderen (USA.-Patentschrift 3 331469) Ukannten Schmiervorrichtung, die kaum als hydrostatische Schmiervorrichtung bezeichnet werden kann, weist die Schneckennabe mehrere achsparallele Verteilerkanäle auf. Jeweils eine Gruppe der Verteilerkanäle ist über Schmierölbohrungen mit den in einer Arbeitsrichtung liegenden Flanken verbunden, während die andere Gruppe eine Verbindung zu den entgegengesetzt gerichteten Flanken aufweist. In der Schneckenwelle ist ein Verteilerrohr axial verschiebbar, so daß je nach Drehrichtung der Schnecke den jeweils in Druckrichtung liegenden Flanken Schmieröl unter Druck zugeführt werden kann. Die jeweils entgegengesetzt liegenden Flanken werden mit Schmieröl unter sehr geringem Druck versorgt, dessen Zuführung durch die andere Gruppe von Verteilerkanälen erfolgt, wobei diese durch Undichtigkeiten zwischen Verteilerrohr und Schneckenwelle gespeist werden sollen. Auf diese Weise ist zwar sichergestellt, daß keine metallische Berührung zwischen den in Druckrichtung liegenden Flanken vorhanden ist, jedoch ist dies nicht der Fall an den entgegengesetzt liegenden Flanken. Es hat sich herausgestellt, daß sich bei dieser bekannten Schmiervorrichtung bei höheren Drehgeschwindigkeiten der Schnecke Schwierigkeiten in bezug auf die Geräuschbildung, Erwärmung und Laufruhe einstellen, so daß sich feinste Oberflächenschattierungen auf feinst bearbeiteten Hobelflächen ergeben können.

Es ist schon eine Schmiervorrichtung für eine Spindel mit Mutter bekanntgeworden (USA.-Patentschrift 2 320 353), bei der den Zahnflanken der Mutter über entsprechende Bohrungen Schmieröl zugeführt wird. Dabei stehen die Bohrungen der beiden Zahnflanken der Mutter jeweils über einen Verteilerkanal und über eine Ringnut in der Mutter mit zwei getrennten ölverteilern in Verbindung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Schmiervorrichtung der eingangs erwähnten Bauart zu schaffen, die bei höheren Arbeitsgeschwindigkeiten einem geringen Verschleiß unterworfen ist.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß

a) für jeden Verteilerkanal eine eigene Verteilerleiste vorgesehen ist,

b) jede Verteilerleiste in einem gegenüber der Schnecke stationären Gehäuse senkrecht zur Zahnstangenseitenfläche verschiebbar geführt ist,

c) die Druckräume zwischen dem Gehäuse und den Verteilerleisten bzw. zwischengeschalteten Kolben vorgesehen sind,

d) in den Druckräumen Federn zur Anpressung der Verteilerleisten an die Zahnstangenseitenfläche angeordnet sind,

e) die Verteilerleisten für unterschiedlich gerichtete Zahnflanken an getrennte Schmierölzuteiler angeschlossen sind.

Durch eine geringe öl menge, die stets zwischen der Verteilerleiste und der Zahnstangenseitenfläche austritt, wird eine hervorragende Schmierung der Verteilerleisten gewährleistet, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung praktisch keinem Verschleiß unterworfen ist und auch praktisch keiner Wartung bedarf. Sie kommt zwar auch nicht ohne einige flexible Dichtungsringe aus, jedoch handelt es sich hierbei um statische, d, h. ruhende Dichtungen, die eingebettet kein nennenswertes »Atmen« aufweisen.

3 * 4

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich also richtung der Zahnstange 7 erstreckende, die Mün-

durch hohe Steifigkeit des Schmierölfilms zwischen düngen 13,14 bzw. 13', 14' der Schmierölbohrungen

den Flanken aus und ist besonders geeignet beim überdeckende Verteilerleisten 15, 16 bzw. 15', 16'

Fräsen unter Gleichlaufbedingungen. vorgesehen, die je ein zur Seitenfläche 12 bzw. 12'

Bei der erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung 5 der Zahnstange hin offenen, sich über mehrere Müiiwerden die Verteilerleisten nur mit dem wirklich er- ' düngen erstreckenden Verteilerkanal 17 aufweisen, forderlichen Druck an die Zahnstange angepreßt. Da die Verteilerleisten und die mit ihnen zusammen-Dies wird durch die Druckräume erreicht, die zwi- wirkenden Bauteile jeweils den gleichen Aufbau aufsehen dem Gehäuse und den Verteilerleisten bzw. weisen, wird im folgenden nur noch auf eine der zwischengeschalteten Kolben vorgesehen sind. Diese xo Verteilerleisten Bezug genommen, wobei die Ausfüh-Druckräume werden mit Schmieröl versorgt, welches rungen sinngemäß auch für die übrigen Verteilerunter dem gleichen Druck steht wie dasjenige, wel- leisten zutreffen.

ches zu den Zahnflankert gelangen soll. Erhöht sich Die Verteilerleisten 15,16 sind in einem stationädieser Druck zur Anpassung an eine größere Arbeits- ren Gehäuse 18 senkrecht zu der Zahnstangenseitenleistung, so erhöht sich automatisch auch der Druck, 15 fläche 12 verschiebbar geführt. In dem Gehäuse 18 mit dem die Verteilerleisten angepreßt werden; es sind mehrere, in einer Reihe angeordnete und sich vermindert sich die Schmierfilmdicke zwischen der senkrecht zu den Verteile,'.isten 15,16 erstreckende Gleitfläche von Zahnstange und Verteilerleiste nach Zylinderbohrungen 19 vorgesehen, in denen entspreden bekannten Abströmgesetzen hydrostatischer chend abgedichtete Kolben 20 verschiebbar geführt Lager. Umgekehrt werden die Verteilerleisten bei ao sind. Diese Kolben 20 stützen sich an der Verteilerniedrigem Druck geringer angepreßt und es erhöht leiste 15 bzw. 16 ab. Um dem Kolben einerseits eine sich die Schmierfilmstärke an der Gleitfläche von gute Führung zu geben und andererseits eine platz-Zahnstange und Verteilerleiste. Werden die geome- sparende Bauweise zu schaffen, weisen die Kolben 20 trischen Größen Abströmlänge und Abströmbreite an ihrem der Verteilerleiste 15 zugekehrten Ende an der Verfeilerleistengleitflächc richtig gewählt, 35 jeweils eine Ausnehmung ?.l auf, in der die Verteilerkann erreicht werden, daß die ander Gleitfläche,ab- leiste 15 teilweise versenkt angeordnet ist. Das Geströmende ölmenge — das ist die Verlustmenge — häuse 18 ist zwischen den Zylinderbohrungen 19 mit etwa 0,25% der Gesamtmenge ist. Dies ist ein ver- entsprechenden Ausnehmungen 22 für die durchschwindend kleiner Anteil, der in allen Betriebs- gehende Verteilerleiste 15 versehen. Die Zylinderzuständen an der Gleitfläche zwischen Zahnstange 30 bohrungen 19 werden über einen gemeinsamen und Verteiler hydrostatische Schmierung und damit Speisekanal 23 in dem Gehäuse 18 mit Schmieröl Newtonsche Reibungsverhältnisse garantiert. Damit versorgt, wobei für die Zylinderbohrungen 19, die sind der Reibleistungsbedarf minimiert und Ver- der Verteilerleiste 16 zugeordnet sind, ein gleichschleißerscheinungen ausgeschlossen. Die in den artiger Speisekanal 24 vorgesehen ist. Die Speise-Druckräumen vorgesehenen Federn gewährleisten 35 kanäle 23, 24 sind an getrennte, in der Zeichnung eine zusätzliche Anpressung, so daß auch bei gerin- nicht gezeigte Schmierölzuteiler angeschlossen. Die gen Drucken eine zuverlässige Anpressung erfolgt Kolben 20 weisen zweckmäßig jeweils eine Axial- und außerdem bei allen Betriebsdrucken, beispiels- bohrung 25 auf, die mit einer sich bis zum Verteilerweise beim Anfahren, die die Verteilerleiste anpres- kanal 17 erstreckenden Querbohrung 26 fluchtet. Die sende Kraft die abhebende Kraft überwiegt. 40 Verteilerleiste ist gegenüber jedem Kolben 20 durch

Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen im einen Dichtungsring 27 abgedichtet. Durch die Axialfolgenden näher erläutert. Es zeigt bohrung 25 und die Querbohrung 26 kann unter

F i g. 1 einen Querschnitt durch ein erstes Aus- Druck stehendes Schmieröl zu dem Verteilerkanal 17

führungsbeispiel nach der Linie I-I der F i g. 2, gelangen. Durch das gleichzeitig auf die Kolben 20

Fig. 2 einen Längsschnitt durch dieses Ausfüh- 45 einwirkende, unter Druck stehende Schmieröl wird

rungsbeispiel nach der LinieII-II der Fig. 1, die Verteilerleiste 15 und auch entsprechend die

F i g. 3 die schematische Darstellung eines zweiten übrigen Verteilerleisten an die Seitenfläche 12 der

Ausführungsbeispieles. Zahnstange angepreßt, und zwar jeweils unter einem

In der Zeichnung ist mit 1 eine Zylinderschnecke Druck, der abhängig ist von dem Druck, unter dem

bezeichnet, die in dem Schneckengehäuse 2 drehbar 50 das Schmieröl den Zahnflanke.) zugeführt wird und

gelagert ist. Die Schnecke 1 weist Zahnflanken 3 auf der dem Belastungsdruck in den Zahnflpnken ent-

und unterschiedlich gerichtete Zahnflanken 4. Sie spricht.

arbeitet mit entsprechenden Zahnflanken 5 und 6 Die Kolben 20 sind zur Abdichtung gegenüber dem

einer Schneckenzahnstange 7 zusammen. In den Gehäuse 18 noch mit Dichtringen 20a ausgestattet.

Zahnflanken 5 und 6 der Schneckenzahnstange sind ss Zur zusätzlichen Anpressung der Verteilerleisten

begrenzte Schmierölnuten 8, 9, 9' vorgesehen. Die an die Zahnstange sind ferner TeUerfedern 28 vor-

Schmierölnuten 8, 9, 9' stehen über Schmierölboh- gesehen, die in den Zylindeibohrungen angeordnet

rungen 10,11 bzw. 10', 11' mit den Seitenflächen 12, sind und sich einerseits am Grund der Zylinder-

12' der Zahnstange 7 in Verbindung. Die Mündun- bohrung .«nd andererseits an dem Kolben 20 ab-

gen der Schmlerölbohmngen 10,11,10', 11' sind mit «0 stützen. Die Tellerfedern haben den Zweck, die Ver-

13,14 bzw. 13', 14' bezeichnet. teilerleiste auch dann zuverlässig an die Zahnstangen-

DIe SchmierölbohrungsmUndungen 13,14 bzw. 13', gleitfläche anzudrücken, wenn kein Öldruck ansteht,

14' an den Seitenflächen 12,12' sind in jeweils zwei d. h. wenn die Einrichtung außer Betrieb ist oder in

parallel sich in Längsrichtung der Zahnstange 12 er· der Anlaufphase steht.

streckenden Reihen angeordnet, von denen jede «S Da Tellerfedern bekanntlich nur einen sehr gerin-

unterschiedHch «richteten Flanken 5 bzw. 6 züge- gen Federweg aufweisen, so ist es zweckmäßig, wenn

ordnet ist. zur Grundeinstellung der gesamten Schmiervorrtch-

Im Bereich der Schnecke 1 sind sich in Längs- tung zwischen dem Gehäuse 18 und dem stationären

Teil der Maschine, in diesem Fall dem Schnecken* gehäuse I₁ eine verstellbare Keilleiste 29 vorgesehen ist. Durch Verschieben der Kellleiste in Längsrichtung des Gehäuses 18 kann man dieses auf die Zahnstange zu bzw. von diesem weg bewegen. 1st die gewünschte Lage erreicht, so wird das Gehäuse 18 Über die in PI g. 1 dargestellte Klemmleiste 30 fixiert.

Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen Schmiervorrichtung ist folgende:

über nicht dargestellte Anschlußleitungen wird den Speisekanälen 23, 24 von getrennten Schmieröl-Zuteilern unter Druck stehendes Schmieröl zugeführt. £9 kommen im nicht gezeigten Schmierölzuteilungssystem Verdrängerpumpen zum Einsatz, die unabhängig vom Lastdruck eine nahezu konstante Druckelmenge liefern. Das Schmieröl wirkt auf die Kolben 20 ein und preßt die Verteilerleisten 15,16 gegen die Seitenfläche 12 der Zahnstange. Eine Abdichtung wird in der Antaufphase bei Leistungsdruck Oatii durch Tellerfederdruck erreicht. Dieser Druok läßt bei steigendem Öldruck aber nach. Eine weitere Anpressung wird durch die Tellerfedern 28 erreicht. Hierdurch ist zunächst eine einwandfreie Abdichtung «wischen den Verteilerleisten und der Seitenfläche 12 der Zahnstange sichergestellt. Es spielt hierbei keine Rolle, und es ist sogar erwünscht, wenn ein kleiner Teil von Schmieröl zwischen den Verteiterleisten und der Seitenfläche der Zahnstange austritt, da hierdurch auch zwischen diesen Teilen eine einwandfreie Schmierung sichel gestellt ist. Da der Anpreßdruck der Verteilerleisten an die Seitenfläche der Zahnstange jedoch mit steigendem Schmieröldruck zunimmt, ist die Menge des zwischen den Verteilerleisten und der Seitenfläche austretenden Schmieröles über den ganzen Druckbereich praktisch kon-• stant klein. Das Schmieröl gelangt ferner durch die Axialbohrungen 25 und die Querbohrungen 26 zu den Verteilerkanälen 1? in den Verteiterleisten 15 und 16. Durch die Anordnung der Mündungen 13, welche jeweils den Schmierölnuten 8 der in Fig. 2 rechts liegenden Flanken 5 der Zahnstange zugeordnet sind, in einer Reihe, wird über die Verteilerleiste

15 nur den rechts liegenden Zahnflanken Schmieröl zugeführt. Völlig unabhängig davon erfolgt die Schmierölzuführung zu den links liegenden unterschiedlich gerichteten Flanken 6 über die Verteilerleiste 16, die Mündungen 14, die Schmierölbohrungen 11 und die Schmierölnuten 6.

Es hat sich gezeigt, daß für die Konstanthaltung des Schmierölfilmes zwischen den Zahnflanken es zweckmäßig ist, wenn die Schmierölbohrungen 10, 11, bevor sie in den Bereich des Verteilerkanals 17 gelangen, vollständig mit Schmieröl gefüllt sind, ohne daß dieses Schmieröl jedoch unter einem wesentlichen Druck steht. Für diese Füllung sind deshalb an den Enden jeder Verteilerleiste 15 bzw.

16 von einer getrennten, unter einem geringeren Druck stehenden Schmierölquelle gespeiste Füllöffnungen 32 bzw. 33 vorgesehen, die zu der Zahnstangenseitenfläche 12 hin offen sind und im Bereich der Schrmcrölbohrungsmündungen 13 bzw. 14 liegen. In F i g. 2 sind nun zwei Ausführungsbeispiele dargestellt, wobei in F i g. 2 links die Schmierölöffnung 32 direkt in der Verteilerleiste 15 vorgesehen isL Über diese Öffnung 32 können nur die Mündungen 13 gefüllt werden, während zur Füllung der Mündungen 14 in der zweiten Verteilerleiste 16 eine entsprechende Füllöffnung vorgesehen ist.

Bei dem in Fig. 2 rechts dargestellten AusfUh« fungsbeispiel ist quer zu den Verteilerleisten 15 und 16 eine Querleiste 34 vorgesehen, die mit einem Querkanat 33 versehen ist, Der (Juerkanal 33 liegt

S sowohl im Bereich der Mündungen 13 als auch der' Mündungen 14, so daß diese gleichzeitig gefüllt werden.

Die vorliegende Erfindung soll nicht auf das bisher beschriebene Ausfuhrungsbeispiel beschränkt sein.

to Beispielsweise wäre es auch denkbar, die Verteilerteisten ebenfalls, wie es bei dem in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist, durch Kolben, die unter dem Druck des Schmieröls stehen, anzupressen, jedoch die SchmierttlzufUhrung zu dem

IA Verteilerkanal nicht durch Axialbohrungen in den Kolben und Querbohrungen in den Verteilerleisten,

sondern beispielsweise durch eine direkte Schmieröl zufUhrung zur Verteilerleiste zu bewerkstelligen.

In F i g. 3 ist schematisch noch ein weiteres Aus-

führtingsbeispiel dargestellt, bei welchem die Verteilerleiste 35 in dem Gehäuse 36 senkrecht zur Zahnstange ta verschiebbar geführt und durch eine Dichtung 37 abgedichtet ist. Auf diese Weise wird zwischen dem Gehäuse 36 und der Verteilerleiste 38

1$ ein Druckraum 38 geschaffen, der eine Anpressung der Verteilerleiste in Abhängigkeit von dem zugefUhrten Schmieröldnick gewährleistet. Eine zusätzliche Anpressung kann durch die Federn 39 erfolgen.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Hydrostatische Schmiervorrichtung für die Zahneingriffsstellen einer Zylinderschnecke und einer Schneckenzahnstange, in deren Zahnflanken begrenzte Schmierölmiten vorgesehen sind, die über Schmierölbohrungen mit in zwei parallelen Reihen angeordneten, unterschiedlich gerichteten Zahnflanken zugeordneten Mündungen in mindestens einer Seitenfläche der Zahnstange verbunden sind, wobei im Bereich der Schnecke an mindestens einer an der Seitenfläche der Zahnstange anliegenden Verteilerleiste für jede Mündungsreihe ein sich in Längsrichtung der Zahnstange erstreckender, mehrere Mündungen überdeckender Verteilerkanal vorgesehen ist, der mit einem oder mehreren an der, der ?jhnstange abgekehrten Rückseite der Verteilerleiste vorgesehenen Druckräumen in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß

   *„ a) für jeden Verteilerkanal (17) eine eigene

   Verteilerleiste (15, 16, 15', 16', 35) vorgesehen ist,

   b) jede Verteilerleiste in einem gegenüber der der Schnecke (1) stationären Gehäuse (18,

   36) senkrecht zur Zahnstangenseitenfläche

   (12,12*) verschiebbar geführt ist,

   c) die Dructräume (19,38) zwischen dem Gehäuse (18,36) und den Verteilerleisten bzw.

   6,, zwiscnengeschalteten Kolben (20) vorge

   sehen sind,

   d) in den Druckräumen Federn (28, 39) zur Anpressung der Verteilerleisten an die Zahnstangenseitenfläche angeordnet sind,

   c) die Verteilerleisten für unterschiedlich gerichtete Zahnflanken (5 bzw. 6) an getrennte Schmicröl2A>tcilcr angeschlossen sind.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zWischengesehalteten Kolben (20) je eine Axialbohrung (2S) aufweisen, die mit einer sich bis zum Verteilerkanal (17) erstreckenden Querbohrung (26) in der Verteilerleiste (IS, 16, IS', 16') fluchtet, wobei die einer Verteilerleiste zugeordneten Zylinder (19) mit dem zugehörigen Schmierölzuteiler verbunden sind,

   1 Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dudurch gekennzeichnet, daß die Federn zweck' mäßig in Form von Tellerfeder» (29) in den Zy linderbohrungen (19) angeordnet sind und sich einerseits am Grund der. Zylinderbohrung und andererseits an dem Kolben (20) abstutzen.

   4, Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Kolben (20) an seinem der Verteilerleiste (IS, 16, IS', 16') zugekehrter Ende eine Ausnehmung (21) aufweist, in welchei die Verteilerleiste teilweise versenkt angeord net ist.

   ß. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gehäuse (18,36) Über eine verstellbare Keilleiste (29) an einem stationärer Teil (2) der Maschine abgestutzt ist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch i oder S₁ da' durch gekennzeichnet, daß für zwei Verteiler' leisten (IS, 161, die unterschiedlich gerichteten Zahnflanke» (S bzw. 6) zugeordnet sind, ein gemeinsames Gehäuse (18) vorgesehen Ist.

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