DE3146834A1 - Messvorrichtung und verfahren zur beruehrungslosen pruefung der geometrie und oberflaechenbeschaffenheit von koerpern, insbesondere feinkeramische erzeugnisse - Google Patents
Messvorrichtung und verfahren zur beruehrungslosen pruefung der geometrie und oberflaechenbeschaffenheit von koerpern, insbesondere feinkeramische erzeugnisseInfo
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Description
VE Wissenschaftlich-te:cnni°scheef·* °*" '"' '°°° 3146834
Betrieb Keramik -3
8250 Meißen, Ossietzkystraße 37 a
Meßvorrichtung und Verfahren zur berührungslosen Prüfung
der Geometrie and Cberflächenbeschaffenheit von Körpern, insbesondere ieinkeramischer Erzeugnisse
Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung und ein Verfahren
zur berührungslosen Prüfung der Geometrie und Oberfläche von Körpern mit heller Oberfläche, insbesondere
weißer feinkeramiseher Erzeugnisse« Meßvorrichtung
und Verfahren ermöglichen eine berührungslose Erfassung der für die Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit
charakterisierenden Werte während des Durchlaufes des Körpers sowie eine maschinelle mathematische Auswertung
der erfaßten V.erte, um durch Gegenüberstellung mit vorgegebenen
Qualitätskriterien den geprüften Körper in eine Qualitätekategorie einzustufen«
Es sind für geometrische Messungen an Körpern Lösungen bekannt, die sich jeweils auf ein bestimmtes Erzeugnis
beschränken und meist durch Analogmessungen diese Erzeugnisse bewertena Dafür werden pneumatische oder mechanische
Abroll- oder Abtastvorrichtungen eingesetzt. Weiterhin sind op tome ch ani sehe Verfahren bekannt, die mittels
lichtStrahlabtastung eine Vermessung von Körpern vornehmen«,
Diese Verfahren erfordern alle einen erheblichen feinmechanischen Aufwand«
Bekannt sind auch Meßvorrichtungen und Verfahren zur berührungslosen
gleichzeitigen Bestimmung der Höhe und Parallelität von durchlaufenden Körpern.
Bei weiteren Einrichtungen werden Rotations- oder Schwingungsspiegel verwendet, die Lichtimpulse vom zu vermessenden Objekt
auf Empfänger geben und damit die Messung ermöglichen.
In der feinkeramischen Industrie sind alle gefertigten Erzeugnisse
einer Qualitätseinstufung zu unterziehen. Die
Qualitätseinstufung bestimmt die Preisgruppe, der das Erzeugnis zugeordnet wird.
Alle Prüfvorgänge, die zur Qualitätseinstufung erforderlich
sind, werden bislang visuell und manuell ausgeführt. Auf Grund dieser Prüfungsmethode sind subjektive Fehler häufig
und die Messung ist leicht manipulierbar.
Die Erfindung hat das Ziel, die für die beauftragte Arbeitskraft
anstrengende visuelle Prüfung abzulösen und außer der Arbeitserleichterung eine Leistungssteigerung zu gewährleisten
bei gleichzeitigem Wegfall der bei der subjektiven Prüfmethode möglichen Pehler.
Vorzugsweise sollen feinkeramische Erzeugnisse, wie Teller,
Schalen und Tassen geprüft werden, Darüberhinaus lassen
sich beliebige Erzeugnisse prüfen, sofern sie eine mathematisch einfach beschreibbare Geometrie aufweisen und Oberflächenfehler
kontrastreich gegenüber der Oberflächengrundhelligkeit
auftreten.
Als Kriterien für die Einstufung von feinkeramischen Erzeugnissen in Qualitätskategorien dienen die vorhandenen Randdeformationen
und Anzahl sowie Größe von Flecken auf der allseitigen Oberfläche,
Brfindungsgemäß werden die Wießwerte, die zui Beschreibung
der für die Prüfung erforderlichen geoae.tritchen Punkte und
der Oberflächenbeschaffenheit erforderlich t ind, mittels
einer horizontal liegenden, besser jedoch zv/ei symmetrisch
zueinander auf einer gemeinsamen optischen .achse befindlichen
optischen Projektionseinrichtungen, deren optische Achse parallel zur Transportebene verläuft und/oder mit ihr
oo ti n
■ α λ
■ α λ
ft » ο α
^Sr -'" 3Κ6834
-- Jp —5 '
zusammenfällt und einer vertikal stehenden, günstiger jedoch
zwei auf einer gemeinsamen optischen Achse befindlichen optischen Projektionseinrichtungenj, deren optische Achse 90 Grad
senkrecht auf der horizontalen Achse steht, wobei sich beide optischen Achsen auf oder oberhalb der Transportebene schneiden
und somit die Meßebene bilden,, die weiterhin so angeordnet
sind, daß die Mitte des PrüfObjektes das Zentrum der
Meßebene passieren kann.
Das zu prüfend3 Erzeugnis, das sich optisch deutlich vom
Hintergrund abieben muß, wird mit definierter Geschwindigkeit
entlang d jr l'ransportebone durch die Meßebcjno
transportiert.
Jede Projektionseinrichtung enthält ein aus der Optik bekanntes Linsensystem, mittels dem auf der Abbildungsseite ein Bild der jeweiligen Ansicht des PrüfObjektes auf
der Empfangsseite eines fotoelektrischen Wandlers, der in der Lage istj, eine Rasterung des Bildinhaltes sowie helligkeitsproportionale
Wandlung vorzunehmen,, erzeugt wird.
Das jeweils in der Meßebene befindliche linienhafte Abbild
wird taktweise in Zusammenwirken mit der in Bezug zur Meßebene
vorhandenen Relativbewegung des PrüfObjektes als
elektrisches Impulstelegramm konstanter Länge zyklisch von allen in der Meßebene angebrachten Wandlern abgefordert und
einer zentralen Auswerteeinrichtung zugeführt, wo die einzelnen Projektionen so verknüpft werden, daß die wahren
Größen des PrüfObjektes in horizontaler und vertikaler
Richtung ermittelt und nach Durchlauf des PrüfObjektes
durch die Meßebene einer Gesamtauswertung zugeführt und
nach Identifizierung des PrüfObjektes sowie nach Gegenüberstellung
mit vorgegebenen Grenzwerten eine Einstufung des PrüfObjektes in die entspreohende Qualitätsklasse
erfolgen kann«
Weiterhin werden die Impulstelegramme dazu benutzt, Farbabweichungen
der Oberfläche gegenüber der Grundfarbe der PrüfObjekte zu bestimmen, zu lokalisieren und nach Durchlauf des PrüfObjektes durch die Meßebene einer Gesamtauswertung
zuzuführen, in der die Größenverhältnisse der festgestellten Farbabweichungen, vorzugsweise sichtbare
Flecken, bewertet und bei der Qualitätseinstufung berücksichtigt werden,
3s ist möglich, auf Grund der elektronischen Auswertung
die Qualitätseinstufung der PrüfObjekte durch Einbeziehung
von Ergebnissen anders gearteter Prüfungen, wie zusätzlich abgetastete mechanische Größen von deformierten Böden und/
oder Schallemmissions-, Infrarot-Messungen kcnplex zur
Auffindung von Rissen, reliefartigen Oberfläcienfehlern
zu präzisieren,
Die 13rf iurtung wird an einem AusführungsL Jispi 3I näher erläutert.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen;
Fig. 1 : . die schematisch dargestellte ließ- und Transportvorrichtung
mit horizontal xnd vertikal angeordneten
Projektionssystem^ 1 als Schnitt aus
der Vorderansicht
!•'ig, 2: UeQ- und Transportvorrichtu ig in der Drauf nicht
Fig. 3: eine perspektivische Darste .lung der Meß- und
Transportvorrichtung mit ho:vizon-;al und vertikal
angeordneten Pro j ektionusys turnen in der Meßebene
B * 0 0
3U6834
Pig« 4 s e ine Darstellung/,um iirkormon dor für di.o Berechnung
der tatsächlichen Abmessungen erforderlichen Größen.
Mit 1 ist ein Transportsystem bezeichnet, auf dem das Priifobjekt
2j im dargestellten Beispiel ein feinkeramisches
I1Iaengeschirr, durch die Meßebene 6 bewegt wird. In der Meßebene
6 befinden sich zwei horizontale Projektionssysteme, bestehend aus Jptikon 3.1 und lichtempfindlichen Zeilensensoren
4· 1, derjn gemeinsame optische Achse 5.1 in Höhe der
Standfläche de 3 Prü'Objektes 2 verläuft sowie zwei vertikale
Produktionssysteme dt den Optiken 3.2 und den lichtempfindlichen
Zeilens insor ^n 4*2, deren gemeinsame optische Achse
5p2" um 90 Grad versitzt zuroptischen Achse 5*1 durch die
Mittellinie der Ira.isportebene 7 verläuft und sich im gleichen
Punkt mit der optischen Achse 5a. 1 schneidet.
Die Projektionssysteme, im einfachsten Pail nach dem Prinzip der Lochkamera aufgebaut, jedoch wegen größerer Lichtausbeute
mit optischen Linsensystemen und Abblendeinrichtungen ausgerüstet j enthalten in der Abbildungsebene lichtempfindliche
elektronische Sensoren mit zellenförmig angeordneten Raste^-elementen in Form bekannter elektronischer
Bildaufnahmeröhren oder äquivalenter Halbleiterbauelemente, die in der Lag) sind, eine Zeile des profilierten Bildes
in dor Helligk ;it in proportionale elektrische Spannungen
umzuwandeln«
Bei taktweiser Abforderung der elektrischen Spannungen je einer Zeile der lichtempfindlichen Zeilensensoren 4.1 und
4o2, gesteuert durch den Intervallimpulsgeber 8, entsteht
ein elektrisches Impulsdiagramm mit konstanter Länge, das
die maßstäbliche in der Projektionsperspektive dargestellten geometrischen Verhältnisse des PrüfObjektes 2 widerspiegelt
und aus dem in der Polge mittels bekannter mathematischer
Zusammenhänge, die zum Zwecke einer maschinellen
Auswertung durch elektronische Rechenschaltungen, vorzugsweise durch Einsatz von Mikroprozessortechnik, die tatsächlich
vorhandenen geometrischen Abmessungen des Prüf-
31A6834
Objektes 2 errechnet werden können. ·
Der für die Messung erforderliche Gleichlauf zwischen takt weiser Impulsentnahme der Helligkeitswerte und der Durchlaufgeschwindigkeit
des PrüfObjektes 2 wird durch die vom
Intervallimpulsgeber 8 gelieferten Impulse hergestellt, während der Antrieb des Transportsystems 1 und somit der
Weitertransport des Prüf Objektes 2 über einen drehzahlgeregelten Antrieb 9 erfolgt.
In Pig· 4 sind die für die mathematische Auswertung erforderlichen
Größen dargestellt, Bs bedeuten U1 und Ep = Abstand des Optikmittelpunktes zum Schnitt
punkt aller optischen Achsen e.. und βρ = Abstand des Optikmittelpunktes zur Abbil-
dungsebene
A, B = tatsächliche Abmessungei am Cojekt
a, b = die in der Abbildungse-betie ■ dargestellten
Abmessungen A und B
Die Schnittpunkte der beiden Grenzmeßstrahlen, d, h, die
Stellen, an denen ein Übergang von dunkel auf hell bzw, umgekehrt am Rande des Objektes erfolgt, aus den zwei um
90 Grad versetzten Projektionen beinhalten di-3 beiden gesuchten Meßgrößen in horizontaler und vertikaler Richtung.
■ vus den beiden Gruiidgleichungen
e1
B s b ♦ (E2 - A)
e2
lassen sich die am Prüfobjekt vorhandenen Maße bestimmen.
Diese Gleichungen sind jedoch nur für die Lochkamera und
• ♦ · β · t
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sogenannte "dünne Linsen" gültig. Bei Verwendung "dicker
Linsen" muß eine Korrektur mit Konstanten entsprechend dem eingesetzten Objektiv erfolgen·
Diese mathematischen Zusammenhänge werden nach jeder abgetasteten
Zeile mittels bekannter Rechentechnik, vorzugsweise
jedoch mit elektronischer Mikroprozessortechnik, bearbeitet, um in Ergebnis die tatsächlichen Werte für die
Abmessungen am Prüfobjekt 2 zu erhalten. Auf Grund des kontinuierlich1: η Transportes des Prüf Objektes 2 durch die
Meßebene 6 erfolgt eine Auswertung der abgetasteten Zeilen und der errechneten Maße A und B. Nach Durchlauf des gesamten
Prüfobj iktes 2 liegen alle absoluten Maße vor und es kann ein Vergleich mit den vorgegebenen Idealmaßen
eines Vergleiclisobjektes erfolgen, um eine Einstufung in
vorgegebene Qualitätsstufen vorzunehmen. Da jeder zu vermessende Punkt durch zwei um 90 Grad versetzte
Abbildungen erfaßt und in der Auswertung definiert wird, werden Versetzungen des Prüfobjektes 2 außerhalb der
Mittellinie der Transportebene 7 zwangsläufig kompensiert. Die aus den projizieren Abbildungen gebildeten Impulsdiagramme
enthalten außer den Maßen der Außenkanten des Prüfobjektos
2 noch Informationen übor die Beschaffenheit der Oberfläche, speziell Angaben über Helligkeitsunterschiede,
die fleckförmig auftreten, Lage und Größe der Flecke werden durch bekannte elektronische Auswerteverfahren ermittelt,
indem jede abgetastete Zeile, deren Impulstelegramm den Helligkeitswert jeder Stelle der abgetasteten Zeile
enthält, im Bereich der Oberfläche des PrüfObjektes 2 hinsichtlich
Helligkeitsunterschiedes und deren Länge untersucht wird. Die Lage der Plecke jeder Zeile wird dabei
durch geeignete bekannte elektronische Speicherverfahren bis zum Abschluß der Abtastung des gesamten Prüfobjektes 2
gespeichert und im Anschluß mittels bekannter elektronischer Auswerteverfahren die Gesamtfehlerfläche und deren
geometrische Lage auf dem Prüfobjekt 2 ermittelt.
In der anschließenden Ge samt auswertung werden alle gemessenen und errechneten Kriterien und solche, die nicht aus dem
hier beschriebenen Verfahren stammen, Sollwerten, die den Idealwerten des PrüfObjektes 2 mit ihren zulässigen Toleranzen
entsprechen, gegenübergestellt und durch bekannte Verfahren, vorzugsweise der elektronischen Mikroprozessortechnik,
ausgewertet und als Steuersignal für eine automatische Qualitätseinstufung angegeben.
Die Vorrichtung ist ohne mechanische Umstellung zum Prüfen der unterschiedlichsten Erzeugnisse geeignet, sofern sie
sich in Dimensionen bewegen, die innerhalb dor Abbildungsebene
liegen und deren Oberfläche gegenüber dem Hintergrund einen deutlichen Kontrast aufweisen, E;; ist lediglich
ein erzeugnisspezifisches Datenmaterial erforderlich, wobei die Umstellung von einem auf einen anderen Prüf objekt typ
in gegenüber der erreichbaren Prüfzeit in vernachlässigbaren Zeiträumen erfolgt.
Die Prüfzeit und davon ausgehend, die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in erster Linie von
der -Arbeitsgeschwindigkeit des eingesetzten Mikroprozessors
und ferner von der geforderten Anzahl der Rasterelemente pro Zeile, das heißt der geforderten Auflösung, abhängig.
Bei einer dem derzeitigen Stand der Technik entsprechenden Taktfrequenz des Mikroprozessors von 2,5 MIIz für den
Logikteil, die gleichzeitig zur Abforderung- ι er Helligkeitswerte
der Zeilenraster benutzt wird, ergibt sich bei
einem Prüf Objektdurchmesser von 250 mm und einer Prüfobjekthöhe
von 125 mm bei einem Auflösungsvermögen bis
0,5 mm entsprechend je 500 Rasterelementen ρη·ο Zeile in
den vertikalen Projektionssystemen und lu 25C Rasterelementen
in den waagerechten Projektionssystemen, also insgesamt
1500 abzufordernder Helligkeitswcrte, eine Abtastseit pro Zeile von 0,6 ms zuzüglich einer fin die Zeilenauswertung
erforderlichen Zeit von 0,2 es. Verausgesetzt,
es handelt sich um ein Prüf objekt mit eiinem Verhältnis
Länge zu Breite von 1:1, zum Beispiel bei c-inem konzentrisch
geformten feinkeramischen JPlachgesoliirr, ergibt
sich eine Gesamtprüfzeit von 400 ms pro Prüfobjekt. In der
3H6834
weiteren Annahme,:daß die lichten Abstände zwischen den
auf einein Transportband kontinuierlich der Meßvorrichtung
sugs führt en ^üfot^kteT^ie^^
entsprechen, ergibt sich eine Leistung von 4500 Stück pro
Stunde.
3H6334
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen für die Erfindung
"Meßvorrichtung zur berührungslosen Prüfung der Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit von Körpern, insbesondere
feinkeramiseher Erzeugnisse"
1 = Transportsystem
2 = Prüfobjekt
3«1 = Optische Projektionseinrichtung
3»2 = Optische Projektionseinrichtung
4-»1 = Lichtempfindlicher Zeilensensor
4· 2 = Lichtempfindlicher Zeilenseiisor
5*1 = Optische Achse
5*2 = Optische Achse
6 = Meßebene
7 = Transportebene
8 = Intervallimpulsgeber
9 = Drehzahlgeregelter Antrieb
Claims (1)
- PatentansprücheΓ 1„)Meßvorrichtung zur berührungslosen Prüfung der Geometrie U'id Oberflä ;]ionb': s chaff erhielt voji Kurporn, insboeondoro von feinker uniscJien lirzougnioson, dadurch gekennzeichnet, daß eine ho..1XZOnCaI liegende, günstiger jedoch 2 symmetrisch zuei lande:,?· auf einer gemeinsamen optischen Achse befindliche optische Projektionseinrichtung (3.1), deren optische Ac ise ([5.T) parallel zur Transportebene (7) verläuft und/oler mit ihr zusammenfällt und einer vertikal stehenden, günstiger jedoch 2 auf einer gemeinsamen optischen Achse befindliche optische Projektionseinrichtung (3·2), deren optische Achse (5.2) 90 Grad senkrecht auf der horizontalen Achse (5.1) steht, wobei sich beide optische Achsen (5*1 und 5.2) auf oder oberhalb der Mittellinie der T .-"ansp jrtebene (7) schneiden und damit die Meßebene (6) bilden, so zueinander ungeordnet sind, daß die Mitte des P-^üfObjektes (2) etwa auf der Mitte der Transportebene (7) das Zentrum der Meßebene (6 mit 5.1 und 5.2) kontinuierlich passieren kann.2e Verfahren zur berührungslosen Prüfung der Geometrie von Körpern, insbesondere von feinkeramischen Erzeugnissen, mit Mitteln der Elektronik und Datenverarbeitung unter Verwendung geeigneter Umwandlungsverfahren, die linienhafte Projektionen in elektrische Spannungsbilder umwandeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsbilder in Form von Impulstelegrammeη konstanter Länge, die in direkter Beziehung und Abhängigkeit zur Bildauflösung und damit zur Transportgeschwindigkeit stehen, abgefordert, einer zentralen elektronischen Auswerteeinrichtung zugeführt und die einzelnen Projektionen so miteinander verknüpft worden, daß die wahren Größen des PrüfObjektes in horizontaler und vertikaler Richtung in der jeweiligen Meßebeno ermittelt und nach Durchlauf des PrüfObjektes durch die Meßebene einer Gesamtauswertung zugeführt und nach Identifizierung des PrüfObjektes und nach Gegenüberstellung der jeweils vorgegebenen Grenzwerte zum Einstufen in die entsprechenden Qualitätsklassen benutzt werden.Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Prüfung der Oberflächenbeschaffenheit der Prüfobjekte die Impulstelegramme dazu benutzt werden, stellenweise Abweichungen der Färbe des PrüfObjektes gegenüber der Grundfarbe zu bestimmen, zu lokalisieren und nach Durchlauf des PrüfObjektes durch die Meßebene einer Gesamtauswertung zuzuführen, in der die Größenverhältnisse der festgestellten Farbabweichungen, vorzugsweise Flecke, bewertet und nach Gegenüberstellung der jeweils vorgegebenen Grenzwerte zum Einstufen in die entsprechenden Qualitätsklassen benutzt werden.Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtauswertung nach Durchlauf des PrüfObjektes durch die Meßebene in Verbindung mit anderen Meßwerten bzw, Signalen, wie zum Beispiel zusätzlich abgetastete mechanische Größen von deformierten Böden, und/oder Schallemmissions-, Infrarot-Messung zur Auffindung von Rissen, reliefartigen Oberflächenfehlern erfolgen kann, wenn sie zur komplexen Beurteilung des Prüfobjektes geeignet sind.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD81227297A DD157828A1 (de) | 1981-01-29 | 1981-01-29 | Messvorrichtung und verfahren zur beruehrungslosen pruefung der geometrie und oberflaechenbeschaffenheit von koerpern,insbesondere feinkeramischer erzeugnisse |
Publications (1)
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DE3146834A1 true DE3146834A1 (de) | 1982-09-02 |
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ID=5528860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19813146834 Withdrawn DE3146834A1 (de) | 1981-01-29 | 1981-11-26 | Messvorrichtung und verfahren zur beruehrungslosen pruefung der geometrie und oberflaechenbeschaffenheit von koerpern, insbesondere feinkeramische erzeugnisse |
Country Status (4)
Country | Link |
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DD (1) | DD157828A1 (de) |
DE (1) | DE3146834A1 (de) |
GB (1) | GB2093987B (de) |
IT (1) | IT1150371B (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19634881C1 (de) * | 1996-08-29 | 1998-02-12 | Basler Gmbh | Optische Prüfvorrichtung |
EP4033226A1 (de) * | 2021-01-20 | 2022-07-27 | Lippert GmbH & Co. KG | Verfahren zur optischen detektion von fehlern in keramischen artikeln |
EP4033227A1 (de) * | 2021-01-20 | 2022-07-27 | Lippert GmbH & Co. KG | Verfahren zur optischen detektion von fehlern in keramischen artikeln |
Families Citing this family (1)
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1981
- 1981-01-29 DD DD81227297A patent/DD157828A1/de unknown
- 1981-11-26 DE DE19813146834 patent/DE3146834A1/de not_active Withdrawn
-
1982
- 1982-01-05 GB GB8200187A patent/GB2093987B/en not_active Expired
- 1982-01-28 IT IT47672/82A patent/IT1150371B/it active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19634881C1 (de) * | 1996-08-29 | 1998-02-12 | Basler Gmbh | Optische Prüfvorrichtung |
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Also Published As
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GB2093987A (en) | 1982-09-08 |
IT1150371B (it) | 1986-12-10 |
GB2093987B (en) | 1985-09-11 |
IT8247672A0 (it) | 1982-01-28 |
DD157828A1 (de) | 1982-12-08 |
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Legal Events
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