DE2202009A1

DE2202009A1 - Huelsenspannfutter fuer wickelwellen an fadenaufspulvorrichtungen

Info

Publication number: DE2202009A1
Application number: DE19722202009
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Busch; Gerd Muennekehoff
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1972-01-17
Filing date: 1972-01-17
Publication date: 1973-07-26
Also published as: JPS4880843A

Description

llUlsenspannfutter für ZJickelwellen an Fadenaufspulvorrichtungen Die Erfindung betrifft ein Hülsenspannfutter für Wickelwellen an Fadenaufspulvorrichtungen, insbesondere mit Antrieb durch Treibwalze und für hohe Aufwickelgeschwindigkeiten unter Anwendung des Freilaufprinzips. Sie bezweckt eine weitere Ausbildung des Hauptpatents ... (Patentanmeldung P 21 06 493.7).
Gegenstand des Hauptpatents ist bei jenen ülsensannfuttern eine als die Spannflächen tragendes Teil ausgebildete Wickelwelle, die von einem die Spannelemente führenden und sichernden, zur Wickelwelle konzentrischen, Aussparungen für die Spannelemente aufweisenden Korb umgeben ist, welcher den Durchtritt der Spannelemente durch die Aussparungen nach außen verhindernde Sicherungsvorkehrungen aufweist, wobei zwischen Wickelwelle und Korb eine Spannfeder den Korb gegen die Wickelwelle in das Verspannen bewirkende Drehrichtung belastend angeordnet ist.
Die der Erfindung nach dem Ilauptpatent zugrundeliegende technische Aufgabe, ein Spannfutter für Hülsen von geringem Innendurchmesser bei hohen Aufwickelgeschwindigkeiten zu finden, wird durch die durch das Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 21 06 493.7) geschützte Erfindung durchweg einwandfrei gelöst. Es haben sich allerdings im technischen Betrieb, z.D. bei der Verwendung von langen Spulen Schwierigkeiten bei der Erzielung der erforderlichen hohen Steifigkeit und kritischen Drehzahl ergeben. Hier setzt nun die Erfindung an, durch die jene Schwierigkeiten behoben werden.
Wie dem lIauptpatent ... (Patentanmeldung P 21 06 493.7) liegt dieser Erfindung die Aufgabe zugrunde, insbesondere für hohe Aufwickelgeschwindigkeiten und vor allem für hülsen mit geringem Innendurchmesser ein Spannfutter zu finden, das leichtes Aufstecken der leeren und einfache Abnahme der bwickelten Ulsen gewährleistet und dabei gegen das Abschleudern der Spannteile bei Ilülsenbruch gesichert ist, eine genaue Zentrierung der Spulenhülse gewährleistet, Sicherheit gegen Abwandern der Hülse in Richtung der Wickelwellenachse bietet und einen ausreichend großen Spannweg aufweist, um die blichen Hülsendurchmessertoleranzen auszugleichen bzw. auch bei gelegentlich auftretenden Einschnürungen der Hülse den Wickel noch abziehen zu können. In Verbesserung und weiterer Ausbildung des Hauptpatents wird zusätzlich ein neuer Lösungsweg vorgeschlagen, der im Prinzip eine kinematische Umkehrung des Hülsenspannfutters des Hauptpatents darstellt.
Hiernach ist nämlich das Spannfutter erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelwelle rund und von einem die Spannelemente führenden und sichernden, zur Wickelwelle konzentrischen, Aussparungen für die Spannelemente aufweisenden Korb umgeben ist, welcher den Durchtritt der Spannelemente durch die Aussparungen nach außen verhindernde Sicherungsvorkehrungen aufweist, wobei die Spannelemente als Spannflächen tragende Teile ausgebildet sind, indem sie einen oder mehrere Sektoren mit stetig zunehmendem Radius aufweisen und wobei vorzugsweise zwischen Wickelwelle und Korb und/oder zwischen Spannelementen und Korb Spann federn den Korb gegen die Wickelwelle in das Verspannen bewirkender Drehrichtung belastend angeordnet sind. Diese Ausführung zeichnet sich dadurch aus, daß die Wickelwelle einen kreisförmigen Querschnitt und damit bei gleichem Durchmesser eine größere Steifigkeit aufweist als eine mit Spannflächen versehene Wickelwelle. Um den Radius der Wickelwelle bis nahezu auf den Innenradius der Hülsen ausdehnen zu können, wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Wickelwelle als Rohr mit Ausnehmungen für die Aufnahme von Spannelementen ausgebildet ist, in welchem Rohr zentrisch mehrere Scheiben und Uber den Umfang gleichmäßig verteilt mehrere Spannelemente, die mit dem Umfang der Scheiben in kraft- oder forinschlüssiger Verbindung stehen, drehbar gelagert sind, wobei die Scheiben und/oder die Spannelemente Spannflächen tragen, in dem sie einen oder mehrere Sektoren mit in Spannrichtung stetig zunehmendem Radius aufweisen, und mit der Spannfutterwelle über je eine Feder verbunden sind, welche die Verdrehung der Scheiben und Spannelemente gegenüber der Wickelwelle bewirkt. Der Erfindungsgedanke, durch eine rotatorische Relativbewegung zwischen den Spannelementen und der mit diesen zusammenwirkenden Wickelwelle bzw.
Scheibe eine synchrone radiale Klemmbewegung der Spannelemente in Richtung auf den Innenumfang der Hülse aus zu lösen, läßt sich in mehreren Ausführungsformen anwenden.
In einer Ausführungsform ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente eine Spannflächen tragen, die mit der Wickelwelle bzw. der zentrischen Scheibe kraft-oder forischlüssig zusammenwirkt. Dabei sind die Spannelemente drehbar gelagert und in radialer Richtung geführt.
Der nicht mit der Scheibe bzw. Wickelwelle sondern mit dem Innenumfang der Hülse zusammenwirkende Sektor der Spannelemente kann rund und zentrisch zur Drehachse der Spannelemente ausgebildet sein. Die Spannelemente können jedoch auch eine weitere Spannfläche tragen, die mit dem Innenumfang der zu spannenden Hülse zusammenwirkt.
Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform tragen die zentrisch in der Wickelwelle gelagerten Scheiben mehrere Spannflächen' in dem sie in mehrere kongruente Sektoren mit in Spannrichtung stetig zunehmendem Radius aufgeteilt sind, während die Spannelemente als Rotationskörper ausgeführt und in radialer Richtung geführt sind.
Zur Erleichterung der Montage weist die Spannflächen tragende Scheibe zu Beginn weder Spannfläche eine Ausnehmung auf, welche dem Umfang der Spannelemente angepaßt ist. Dadurch wird bewerkstelligt, daß die fertigen, bereits Achsen aufweisenden Spannelemente gemeinsam mit oder nach der Scheibe axial in die als Rohr ausgebildete Wickelwelle eingebracht werden können.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß in der Wickelwelle ein zweiteiliger Korb für die Aufnahme der Spannelemente festgelegt wird, welcher Korb in seiner zentrischen Bohrung die Scheibe aufnimmt, wobei die Scheibe und/oder die Spannelemente mit dem Korb über Federn verbunden sind, welche die Verdrehung der Scheibe und der Spannelemente gegenüber dem Korb bewirken.
Bei allen diesen Ausführungsformen werden die Spannelemente mit Achsen ausgestattet, die der drehbaren Lagerung, gegebenenfalls der radialen Führung der Spannelemente und ihrer Sicherung gegen Herausfallen aus den für sie vorgesehenen Ausnehmungen dienen.
Zur Verbesserung der Klemmwirkung weisen die Spannelemente sowie die mit ihnen zusammenwirkenden Oberflächen einen erhöhten Reibungskoeffizienten auf. Diese Oberflächen können aus Gummi hergestellt sein. Es können jedoch auch kordierte, gerändelte oder in sonstiger Weise aufgerauhte Metalloberflächen verwandt werden. Zu demselben Zweck können die Oberflächen mit einer Verzahnung versehen werden.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes dieser Erfindungen dargestellt und zwar zeigt: Fig. 1 und Fig. 2 Ansichten erfindungsgemäßer Spannfutter; Fig. 3 und Fig. 4 Prinzipskizzen des Spannfutterquerschnitts mit sich abwälzenden Spannelementen; Fig. 5 die Spannfutterwelle mit Spannelementen und einer Spannflächen tragenden zentrischen Scheibe im Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 6; Fig. 6 die Spannfutterwelle mit Einbauten im Schnitt nach der Linie Vi-VI in Fig. 5 Fig. 7 die Spannfutterwelle mit einem Korb für die Aufnahme der Spannelemente und der zentrischen Scheibe; Fig. 8 die Spannfutterwelle nach Fig. 7 im Schnitt nach der Linie VIII-VIII; Fig. 9 einen Teilschnitt der Spannfutterwelle nach Fig. 7 und Fig. 8, jedoch in Einbaustellung; Fig. 10 und Fig.11 die Ansicht eines Spannelementes mit einem Teil der zentrischen Scheibe; Fig.12 und Fig.13 Teilquerschnitte der erfindungsgemäßen Spannfutterwelle mit formschlüssigem Eingriff zwischen einer zentrischen Scheibe und den Spannelementen.
Die Ausführungsbeispiele von erfindungsgen.äßen Spannfutterwellen nach Fig. 1 und Fig. 2 zeigen Spannfutterwellen 1 mit Spannelementen 3 und Aufsteckbereichen 14 für je eine Hülse. Die Spannelemente 3 sind am Anfang und am Ende jedes Aufsteckbereiches ringförmig über den Umfang der Spannfutterwelle angeordnet.
In Fig. 1 besteht die Spannfutterwelle oder Wickelwelle 1 aus einer runden Vollwelle. Auf diese Welle sind zwei konzentrische Körbe 2 geschoben, in denen Spannelemente 3 drehbar befestigt und gegebenenfalls in radialer Richtung geführt sind. Die Spannelemente können z.B. eine Form nach Fig. 3 und Fig. 4 haben. In Fig. 3 und Fig. 4 sind im Querschnitt die runde Spannfutterwelle 1, der dazu konzentrische Korb 2 und die aufgeschobene Hülse 13 dargestellt. Die Spannelemente bestehen aus einem runden Sektor und einem Sektor mit stetig zunehmendem Radius, über den die Spannfläche 16 aufgespannt ist. In Fig. 3 kämmt die Spannfläche 16 mit der Spannfutterwelle 1. Das Spannelement 3 ist in einem Schlitz 9 mittels einer Achse 8 drehbar gelagert und in radialer Richtung geführt. Dadurch wird die Drehbewegung des Spannelementes in eine radiale Klemmbewegung umgewandelt. In Fig. 4 kämmt der runde Teil des Spannelements mit der runden Spannfutterwelle während der Sektor mit zunehmendem Radius die Klemmbewegung gegenüber der Spannfutterwelle ausübt. Das Spannelement nach Fig. 4 ist mittels der Achse 5 in dem Korb 2 drehbar, jedoch nicht radial verschieblich gelagert. Beide Ausführungsformen nach Fig. 3 und Fig. 4 haben gemeinsam, daß der Korb 2 gegenüber der Spannfutterwelle 1 und/oder die Spannelemente 3 gegenüber dem Korb 2 mittels - in den Beispielen nicht dargestellten - Federn verbunden sind, welche die Verdrehung der Spannfutterwelle und der Spannelemente im Spannsinne in Richtung der eingezeichneten Pfeile bewirken.
Die Schnittbilder nach den Figuren 5 bis 13 zeigen Ausführungsbeispiele des in Fig. 2 in Ansicht dargestellten Spannfutters.
Nach Fig. 5 und Fig. 6 ist auf die Wickelwelle 1 die Hülse 13 geschoben. Die Wickelwelle ist rohrförmig ausgebildet. In diesem Rohr ist mittels einer Achse 5 eine drehbare Vierkantscheibe 6 in einem Flansch 15 und einer gegenüberliegenden Bohrung gelagert. Die drehbare Scheibe 6 wird gegenüber der Spannfutterwelle 1 mittels der Torsiofeder 7 gehalten und verspannt.
Die Spannfutterwelle weist ringförmig über ihren Umfang Ausnehmungen auf, in denen Spannelemente 3 gelagert sind.
Durch die Verdrehung der Vierkantscheibe 3, die mittels der Torsionsfeder 7 bewirkt wird, werden die Spannelemente 3, die in dem Beispiel zylindrisch ,ausgebildet sind, radial nach außen gedrückt. Dadurch wird die Hülse sowohl in Umfangsrichtung als auch in Achsrichtung festgelegt.
Nach Fig. 7 und Fig. 8 ist in der rohrförmigen Spannfutterwelle 1 der Kunststoffkorb 2, der in der Mitte geteilt ist, für die Aufnahme der Spannelemente 3 untergebracht. Der Kunststoffkorb 2 wird gegenüber der Spannfutterwelle 1 durch einen mittels Feder nach außen gedrückten Spannstift 4 festgelegt. Der Kunststoffkorb 2 weist eine zentrische Bohrung auf, in welcher die Achse 5 einer Scheibe 6 gelagert ist. Die Scheibe 6 besteht im Querschnitt aus drei kongruenten Sektoren, deren Radius in Spannrichtung stetig zunimmt. Dadurch werden drei Spannflächen 16 über den Umfang der Scheibe gebildet. Line Feder 7, vorteilhaft eine Torsionsfeder, ist mit dem Kunststoffkorb 2 und der Scheibe 6 verbunden und bewirkt die Verdrehung der Scheibe 6 gegenüber dem Korb und damit gegenüber der Spannfutterwelle 1.
Zur radialen Führung der Achsen 8 der Spannelemente 3 weist der Kunststoffkorb zu beiden Seiten der Ausnehmungen, in denen sich die Spannelemente befinden, Schlitze 9 auf, deren Verlauf aus Fig. 8 zu ersehen ist. Die Spannelemente 3 sind dadurch gegen Herausfallen gesichert, daß ihre Achsen 8 an die Spannfutterwelle l stoßen. Zum erleichterten Einbau sowohl der Spannelemente 3 als auch der übrigen Elemente insgesamt hat die Scheibe 6 am Anfang jedes eine Spannfläche l6aufspannenden Sektors 10 eine Ausnehmung 11, welche dem Umfang des einzelnen Spannelementes 3 angepaßt ist. Beim Einbau wird der Korb 2 mit der Scheibe 6 und der Torsionsfeder 7 außerhalb des Spannfutters fertig montiert und die Scheibe 6 gegenüber dem Korb 2 so verdreht,daß die Ausnehmungen 11 gerade unter den entsprechenden Aussparungen des Kunststoffkorbs 2 liegen. In dieser Lage kann die Scheibe 6 mittels Bolzen, der in eines der Löcher 12 eingeführt wird, festgelegt werden. flun wird der Korb 2 mit den eingelegten Spannelementen 3 in die Hohlwelle 1 eingeführt, der Bolzen aus dem Loch 12 herausgezogen und sodann der Korb an seinen Platz geschoben, bis der Spannstift 4 (Fig. 7) einrastet.
Damit ist das Spannfutter betriebsfähig. Korb und Spannelemente werden also mit Vorteil als Baueinheit ausgebildet.
Das ist nicht nur für den Austausch und für Reparaturen von Bedeutung, sondern auch dann, wenn auf eine lange Welle wahlweise eis lange Hülse oder aber zwei oder mehr kurze Hülsen gesteckt werden sollen, wie es bei der Spannfutterwelle nach Fig. 2 der Fall ist.
Fig. 9 zeigt einen Teilquerschnitt der Spannfutterwelle nach Fig. 7 und Fig. 8 in Einbaustellung. In dieser Stellung können die Klemmeinheiten mit wenigen Handgriffen ein- und ausgebaut werden. Selbstverständlich sind für die Scheiben 6 auch alle jenen Ausführungsformen möglich, die bereits im Hauptpatent für die Form des Wellenquerschnitts erläutert und dargestellt sind.
Wie in Fig. 10 gezeigt, werden die Spannflächen der Scheibe 6 und die Oberflächen der Spannelemente 3 vorzugsweise kordiert oder aber auch gerändelt-oder in sonstiger Weise aufgerauht, damit der Reibungskoeffizient und damit die Klemmwirkung erhöht wird. Fig. 11 zeigt als bevorzugte Ausführung der Oberflächen eine Verzahnung, durch die die Hülsen in Umfangsrichtung formschlüssig , in Achsrichtung aber nur kraftschlüssig gehalten werden. Entsprechende Maßnahmen zur Erhöhung des Reibungskoeffizienten bzw. zur Herstellung eines formschlüssigen Eingriffs zwischen Hülse, Spannelementen und zentraler Scheibe bzw. Wickelwellen werden mit Vorteil bei allen Ausführungsformen dieser Erfindung angewandt.
Diese zentrisch in der rohrförmigen Spannfutterwelle drehbar gelagerte Scheibe kann auch rund ausgebildet werden.
In diesem Falle weisen die Spannelemente zum Beispiel Querschnittsformen auf, wie sie entsprechend in den Figuren 3 und 4 dargestellt sind. In dieser Lesart der Schemazeichnungen nach den Figuren 3 und 4 ist die zentrische Scheibe 1 gegenüber der Spannfutterwelle 2 drehbar gelagert und mittels nicht dargestellter Federn im Sinne der eingezeichneten Pfeile verspannt, so daß sich die Spannelemente 3 um die Achsen 8 drehen und die Klemmung der Hülse 13 bewirken.
Andere Möglichkeiten zur Ausgestaltung der zentrischen drehbaren Scheibe 6 und der Spannelemente 3 sind in Fig.12 und Fig. 13 dargestellt. Hier weisen die Spannelemente 3 eine Spannläche 16 auf, die mit der Hülse 13 zusammenwirkt und deren Klemmung bewirkt. Auf der anderen Seite sind die Spannelemente im Querschnitt länglich.
Dieser längliche Teil wirkt in Fig. 12 mit der dreieckigen Scheibe 6 formschlüssig zusammen. Die Scheibe 6 ist gegenüber der Spannfutterwelle 1 mittels einer Torsionsfeder in Pfeilrichtung verspannt. Die Spannelemente sind mittels Achse 8 drehbar gelagert.
In Fig. 13 weist die dreieckige Scheibe 6, die ebenfalls mittels Feder in Pfeilrichtung verspannt ist, an ihren Spitzen ausgerundete Ausnehmungen auf, von denen das längliche Ende der Spannelemente 3 mitgenommen wird. Die Spannelemente 3 sind in dieser Ausführungsform mittels Achsen 8 in radialen Schlitzen 9 geführt.
Es sei erwähnt, daß in allen Ausführungsbeispielen, in denen eine rohrförmige Spannfutterwelle mit einer darin zentrisch drehbaren Scheibe verwandt wird, auch die Verwendung eines zweiteiligen Korbs 2 für die Aufnahme der Spannelemente 3 und die zentrische Lagerung der Scheibe 6, wie z.B. in Fig. 7,8,12,13 dargestellt, zweckmäßig ist.

Claims

Patentansprüche

1. Hülsenspannfutter fffr Wickelwellen an Fadenaufspulvorrichtungen insbesondere mit Antrieb durch Treibwalze und für hohe Aufwickelgeschwindigkeiten unter Anwendung des Freilaufprinzips nach Patent ... (Patentanmeldung P 21 06 493.7), dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelwelle (1) rund und von einem die Spannelemente (3) führenden und sichernden, zur Wickelwelle (1) konzentrischen, Aussparungen für die Spannelemente (3) aufweisenden Korb (2) umgeben ist, welcher den Durchtritt der Spannelemente (3) durch die Aussparungen nach außen verhindernde Sicherungsvorkehrungen aufweist, wobei die Spannelemente (3) als Spannflächen (16) tragende Teile ausgebildet sind, indem sie einen oder mehrere Sektoren mit stetig zunehmendem Radius aufweisen und wobei die Wickelwelle (1) und der Korb (2) und/oder die Spannelemente (3) und der Korb (2) über je eine Feder (7) verbunden sind, welche die Verdrehung dieser Teile gegenüber der Wickelwelle (1) bewirkt.

2. Hülsenspannfutter für Wickelwellen an Aufspulvorrichtungen insbesondere mit Antrieb durch Treibwalze und für hohe Aufwickelgeschwindigkeiten unter Anwendung des Freilaufprinzips nach Patent ... ( Patentanmeldung P 21 06 493.7), dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfutterwelle (1) als Rohr mit Ausnehmungen für die Aufnahme von Spannelementen (3) ausgebildet ist, in welchem Rohr zentrisch mehrere Scheiben (6) und über den Umfang gleichmäßig verteilt mehrere Spannelemente (3), die mit dem Umfang der Scheiben in kraft- oder formschlüssiger Verbindung stehen, drehbar gelagert sind, wobei die Scheiben (6) und/oder die Spannelemente (3) Spannflächen (16) tragen, in dem sie einen oder mehrere Sektoren mit in Spannrichtung stetig zunehmendem Radius aufweisen,und wobei die Scheiben (6) mit der Wickelwelle (1) über je eine Feder (17) verbunden sind, welche die Verdrehung der Scheiben (6) und Spannelemente (3) gegenüber der Wickelwelle (1) bewirkt.

3. Hülsenspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (3) eine Spannfläche (16) tragen, die mit der Wickelwelle (1) kraft- oder formschlüssig zusammenwirkt, wobei die Spannelemente in radialer Richtung geführt und drehbar gelagert sind.

4. Hülsenspannfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (3) eine Spannfläche (16) tragen, die mit der zentrischen Scheibe (6) kraft-oder formschlüssig zusammenwirkt, wobei die Spannelemente in radialer Richtung geführt und drehbar gelagert sind.

5. Ilülsenspannfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrisch in der Wickelwelle (1) gelagerten Scheiben (6) mehrere Spannflächen (16) tragen, in dem sie in mehrere kongruente Sektoren mit in Spannrichtung stetig zunehmendem Radius aufgeteilt sind, und daß die Spannelemente (3) als Rotationskörpex ausgeführt und in radialer Richtung geführt sind.

6. Hülsenspannfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Anfang einer jeden Spannfläche (16) Ausnehmungen (11) vorgesehen sind, welche dem Umfang der Spannelemente (3) entsprechen.

7. Mülsenspannfutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (3) Achsen (5) aufweisen und daß die Achsen (5) in Schlitzen (9) radial geführt sind.

8. Hülsenspannfutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (3) eine Spannfläche (16) tragen, die mit der zu spannenden Itülse (13) zusammenwirkt, wobei die Spannelemente (3) drehbar gelagert sind.

9. ülsenspannfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der als Rohr ausgebildeten Wickelwelle (1) ein zweiteiliger Korb (2) für die Aufnahme der Spannelemente (3) festgelegt ist, welcher Korb (2) in seiner zentrischen Bohrung (8) die Scheibe (6) aufnimmt, wobei die Scheibe (6) und/oder die Spannelemente (3) mit dem Korb (2) über Federn (7) verbunden sind, welche die Verdrehung der Scheibe (6) und der Spannelemente (3) gegenüber dem Korb (2) bewirken.

10. Hülsenspannfutter nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (3) und die mit ihnen zusammenwirkenden Oberflächen der Scheibe (6) bzw. Wickelwelle (1) einen erhöhten Reibungskoeffizienten aufweisen.

11. BUlsenspannfutter nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (3) und die mit ihnen zusammenwirkenden Oberflächen der Scheibe (6) bzw. Wickelwelle (1) eine Verzahnung aufweisen.

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