DE3606444A1 - IMPROVEMENT OF A SCREW AND WORKPIECE ARRANGEMENT AND DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING THE WORKPIECE - Google Patents
IMPROVEMENT OF A SCREW AND WORKPIECE ARRANGEMENT AND DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING THE WORKPIECEInfo
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Description
Verbesserung einer Schraub- und Werkstückanordnung
und Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung der
Werkstücke Improvement of a screw and workpiece arrangement
and apparatus and method for manufacturing the workpieces
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung aus einer Schraube und einem Werkstück und auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung der Werkstücke. The invention relates to an arrangement comprising a screw and a workpiece and to a method and a device for producing the workpieces.
Die meisten Automobil-Industrien genau wie viele Hersteller der Weiße Ware-Branche, beispielsweise Hersteller von Kühlschränken, Waschmaschinen und dergleichen, benutzen eine Vielzahl sogenannter "Schraubklemmen" zur Befestigung unterschiedlicher Einzelteile beispielsweise am Chassis oder dergleichen. Eine derartige "Schraubklemme" oder Schraubklammer kann ein gelochtes Metallblechwerkstück aufweisen, das in eine U-Form gebogen ist, bei der ein U-SchenkelMost automotive industries as well as many white goods manufacturers, for example manufacturers of refrigerators, washing machines and the like, use a variety of so-called "screw terminals" for fastening different items, for example on the chassis or the like. Such a "screw clamp" or screw clamp can have a perforated sheet metal workpiece, that is bent into a U-shape with a U-leg
Dresdner Bank (München) KIo 3939 844Dresdner Bank (Munich) KIo 3939 844
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Postscheckamt (Mönchen) Kto 670 43 604"Post office (Mönchen) Kto 670 43 604 "
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eine durchgehende Öffnung Cüv den Schraubschaft aufweist, wohingegen der andere U-Schenkel eine Öffnung aufweist, die mit einer besonders nach außen ausgeformten Kantengestaltung versehen ist, die mit dem Gewinde der Schraube gleich dem Innengewinde einer Mutter in Eingriff kommt. Die Schraubklemme soll an der Kante eines Metallblechchassis oder dergleichen angeordnet werden. Normalerweise wird bei dieser Kombination auch eine Unterlegscheibe unter den Schraubköpfen erforderlich. Falls es möglich würde, derartige Anordnungen mit einer Schraubklemme, einer Metallschraube und einer Unterlegscheibe zu ersetzen, würden beträchtliche Vorteile erzielt:a through opening Cüv has the screw shaft, whereas the other U-leg has an opening which is provided with a particularly outwardly shaped edge configuration which engages with the thread of the screw like the internal thread of a nut. The screw terminal is intended to be placed on the edge of a sheet metal chassis or the like. Typically, this combination also requires a washer under the screw heads. If it were possible to replace such arrangements with a screw terminal, a metal screw and a washer, considerable advantages would be achieved:
Herstellung, Lagerung und Handhabung nur eines Einzelteils anstelle von dreien;Manufacture, storage and handling of just one part instead of three;
Schraubklemmen oder dergleichen wären verzichtbar;Screw terminals or the like could be dispensed with;
Verminderung der Korrosion, die sonst an den Spalten zwischen der Schraube und der Unterlegscheibe, zwischen der Unterlegscheibe und dem Werkstück und zwischen dem Werkstück und der Schraubklemme auf beiden Seiten des Werkstücks konzentriert auftritt;Reducing the corrosion that would otherwise occur in the gaps between the screw and the washer, between the washer and the workpiece and between the workpiece and the screw clamp on both sides of the workpiece occurs in a concentrated manner;
Vereinfachung der Montage;Simplification of assembly;
Vereinfachung der Herstellung der Metallblechwerkstücke;
30Simplification of the manufacture of sheet metal workpieces;
30th
Anwendungsmöglichkeiten nicht nur an den Kanten;Applications not only on the edges;
Reduzierung der Gesamtkosten, d.h. letztlich der Kosten
für den Befestiger.
35Reduction of the total cost, ie ultimately the cost of the fastener.
35
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
-οι Zunächst kann angenommen werden, daß die gerade erwähnte Aufgabe einfach lösbar ist, indem die Chassiseinzelteile oder anderen Werkstücke in der Presse mit den notwendigen durchgehenden Öffnungen versehen werden, in denen dann die selbst ein Gewinde ausbildenden Schrauben eingesetzt werden. In der Praxis ist das jedoch nicht einfach. Zumindest beim Pressen von Werkstücken mit vergleichsweise großen Abmessungen wird die verfügbare Energie vorwiegend für die tatsächliche Verformungsarbeit benötigt, und daher ist diese Energie für ein mögliches, gleichzeitiges Lochen nicht ausreichend, jedenfalls dann nicht, wenn eine beträchtliche Anzahl Löcher ausgebildet werden soll, was natürlich bei den oben angeführten Anwendungsarten innerhalb der Kraftfahrzeugindustrie und der Weiße Ware-Industrie etc. notwendig wäre. Ein weiterer Umstand, der ein gleichzeitiges, simultanes Lochen erschwert, liegt darin, daß es mit einem besonders störenden Problem, nämlich dem der beim Lochen anfallenden Rückstände, einhergeht. Ein weiteres Problem liegt darin, daß bei dünnen Metallblechwerkstücken, bei denen die Stärke des Metallblechs häufig geringer als der Gangabstand der Schraube ist, der Widerstand gegen ein Herausrutschen unbefriedigend wäre.-οι First of all, it can be assumed that the task just mentioned can be easily solved by providing the individual chassis parts or other workpieces in the press with the necessary through openings, in which the self-threading screws are then used. In practice, however, this is not easy. At least when pressing workpieces with comparatively large dimensions, the available energy is mainly required for the actual deformation work, and therefore this energy is not sufficient for a possible, simultaneous punching, at least not when a considerable number of holes is to be formed, which of course with the above-mentioned types of application within the motor vehicle industry and the white goods industry etc. would be necessary. Another circumstance which makes simultaneous, simultaneous punching difficult is that it is associated with a particularly troublesome problem, namely that of the residues occurring during punching. Another problem is that with thin sheet metal workpieces, in which the thickness of the sheet metal is often less than the pitch of the screw, the resistance to slipping out would be unsatisfactory.
Die vorliegende Erfindung zielt auf Lösung der gerade erwähnten Probleme, wobei gleichzeitig gewisse Vorteile hinsichtlich eines geringeren Verschraubungs- und Befestigungsmoments und einer erhöhten Festigkeit erzielt werden sollen.The present invention aims to solve the problems just mentioned, while providing certain advantages in terms of lower screwing and fastening torque and increased strength should be achieved.
Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Anordnung aus einer Schraube und einem Werkstück vorzusehen, die im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß das Metallblechwerkstück durch Pressen oderFor this purpose, it is proposed according to the invention to provide an arrangement comprising a screw and a workpiece, which is essentially characterized in that the sheet metal workpiece by pressing or
eine ähnliche Werkstoffverformung, jedoch im wesentlichen ohne einen Bearbeitungsvorgang, bei dem Werkstoff abgetrennt wird, mit zumindest einer Vertiefung mit einer nach unten herunterhängenden Wandung versehen wird und daß die Schraube derart ausgelegt wird, daß sie, falls erforderlich, eine Öffnung durch das Metallblech aufbohrt und sich selbst in der herunterhängenden Wandung der Vertiefung Gegengewindegänge ausbildet.a similar material deformation, but essentially without a machining operation, in the material is separated, with at least one recess with a downward hanging wall is provided and that the screw is designed such that it, if necessary, an opening through the sheet metal drilled out and counter-threads themselves in the hanging wall of the recess trains.
Hiermit übereinstimmend ist ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken, die ein Teil derartiger Anordnungen ausbilden, im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß dort, wo die Schraube angesetzt werden soll, bei Formung des Metallblechs durch Pressen das Metallblech gleichzeitig durch Pressen oder eine ähnliche Materxalverformung, jedoch ohne einen Bearbeitungsvorgang, bei dem Material abgetrennt wird, mit einer Vertiefung mit einer herunterhängenden Wandung versehen wird, so daß die Schraube beim Einsetzen dazu benutzt werden kann, eine Öffnung durch das Metallblech aufzubohren, falls erforderlich, die Öffnung auszuweiten und in der herunterhängenden Wandung der Vertiefung Gegengewindegänge auszubilden.This is consistent with a method for producing workpieces that are part of such Forming arrangements, essentially characterized in that where the screw is attached should, when forming the metal sheet by pressing, the metal sheet at the same time by pressing or the like Material deformation, but without a machining process in which material is separated a recess is provided with a hanging wall, so that the screw when inserted can be used to drill an opening through the metal sheet, if necessary, the opening expand and form counter-threads in the hanging wall of the recess.
Weiterhin in Übereinstimmung hiermit ist eine Vorrichtung mit einer Preßstanze und einer Matrize zur Herstellung von Werkstücken, die Elemente derartiger Anordnungen sind, im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Preßstanze oder die Matrize mit einem Locheisen versehen ist, das mit einer Öffnung oder einer Vertiefung im anderen Element zusammenwirken soll, um gleichzeitig mit dem Schließen der Preßstanze und der Matrize zur Verformung des Metallblechs das Werkstück dort, wo die Schraube eingesetzt werdenAlso in accordance with this is an apparatus with a press punch and a die for production of workpieces that are elements of such arrangements, essentially characterized by: that either the press punch or the die is provided with a punch with an opening or a recess in the other element is intended to cooperate with the closing of the press punch and the die for deforming the sheet metal, the workpiece where the screw will be used
-δι soll, durch Pressen oder eine ähnliche Materialverformung, jedoch im wesentlichen ohne einen Bearbeitungsvorgang, bei dem Material abgetrennt wird, mit einer Vertiefung mit einer herunterhängenden Wandung zu versehen, so daß die Schraube, bei ihrem Einsatz, dazu benutzt werden kann, sich selbst eine Öffnung durch das Metallblech aufzubohren, falls erforderlich, die Öffnung auszuweiten und in der herunterhängenden Wandung der Vertiefung Gegengewindegänge auszubilden. -δι should, by pressing or a similar material deformation, but essentially without a machining operation in which material is separated to provide a recess with a hanging wall so that the screw, when used, can be used to drill an opening through the metal sheet yourself, if necessary, to widen the opening and to form counter-threads in the hanging wall of the recess.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:The invention will now be based on embodiments described in more detail with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Teil eines Preßwerkzeugs mit einer Preßstanze und einer Preßmatrize, zwischen denen ein Werkstück angeordnet ist, das einem Preßbearbeitungsvorgang unterzogen wird;Fig. 1 is a vertical section through part of a press tool with a press punch and a press die, between which a workpiece is placed which is subjected to a press working process;
Fig. 2 einen Axialschnitt durch ein Metallblechwerkstück mit einer trichterförmigen Ausnehmung, bei der der Metallwerkstoff Aluminium sein kann;2 shows an axial section through a sheet metal workpiece with a funnel-shaped recess in which the metal material can be aluminum;
Fig. 3 einen Axialschnitt durch ein Metallblechwerkstück mit einer trichterförmigen Ausnehmung, bei der der Metallwerkstoff Stahl sein kann;3 shows an axial section through a sheet metal workpiece with a funnel-shaped recess in which the metal material can be steel;
Fig. 4 die Spitze einer Ausführungsform einer Schraube, die speziell derart gestaltet ist, daß sie erfindungsgemäß anwendbar ist;4 shows the tip of an embodiment of a screw, which is specially designed to be applicable to the invention;
Fig. 5 einen Querschnitt längs der Ebene V-V der in Fig. 4 dargestellten Schraube; undFigure 5 is a cross-section along the plane V-V of the screw shown in Figure 4; and
Fig. 6 einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Anordnung aus einer Schraube und einem Metallblechwerkstück. 6 shows an axial section of an arrangement according to the invention comprising a screw and a sheet metal workpiece.
Figur 1 zeigt im Schnitt einen Abschnitt einer Preßstanze 10, die mit einer Preßmatrize 11 zur Gestaltung eines Werkstücks zusammenwirkt, so daß dieses zwischen ihnen die Form eines Blechmetallwerkstücks 12 (nur teilweise dargestellt) annimmt, wenn die Preßstanze 10 und die Preßmatrize 11 aufeinander zu bewegt werden.Figure 1 shows in section a portion of a press punch 10, which is equipped with a press die 11 for design of a workpiece cooperates so that this between them has the shape of a sheet metal workpiece 12 (only partially shown) assumes when the press punch 10 and the press die 11 are moved towards each other.
Die Preßstanze 10 hat auf ihrer der Matrize 11 gegenüberliegenden Oberfläche ein gespitztes Locheisen 13, das hier in einer Vertiefung 14 im Körper der Preßstanze 10 angeordnet ist. Falls erwünscht, kann das Locheisen 13 auswechselbar in die Preßstanze 10 eingesetzt und sowohl axial als auch seitwärts in der Preßstanze 10 befestigbar sein, beispielsweise falls es exzentrisch in einen Ring eingesetzt oder eingeschraubt ist, der seinerseits exzentrisch in einen innerhalb der Preßstanze 10 angeordneten weiteren Ring eingesetzt oder eingeschraubt ist.The press punch 10 has a pointed punch on its surface opposite the die 11 13, which is arranged here in a recess 14 in the body of the press punch 10. If desired, can the punch 13 interchangeably inserted into the press punch 10 and both axially and laterally in the press punch 10 can be fastened, for example if it is inserted or eccentrically into a ring is screwed, which in turn eccentrically in a further arranged inside the press punch 10 Ring is inserted or screwed in.
Das Locheisen 13 ist derart ausgelegt, daß es, wenn das Preßwerkzeug aus Preßstanze 10 und Matrize 11 zur Ausbildung des Metallblechwerkstücks 12 geschlossen wird, gleichzeitig durch Pressen, d.h. durch Verformung, jedoch nicht durch Materialabtrennung, das Werkstück 12 mit einer Vertiefung 15 versieht, wie es sehr schematisch in Figur 1 dargestellt ist. Während der Verformung des Metallblechwerkstücks 12 wirkt das Locheise 13 mit einer Vertiefung 16 in der Oberfläche der Matrize 11 zusammen.The punch 13 is designed in such a way that when the press tool consisting of the press punch 10 and the die 11 to form the sheet metal workpiece 12 is closed, at the same time by pressing, i.e. by deformation, but not by material separation, the workpiece 12 provides with a recess 15, as it is shown very schematically in FIG. During the deformation of the sheet metal workpiece 12 acts the punch 13 with a recess 16 in the surface of the die 11 together.
Die tatsächliche Form der Spitze des Locheisens 13The actual shape of the tip of the punch 13
-ΙΟΙ und die Form der Vertiefung 16 werden in Abhängigkeit vom Werkstoff des Metallblechwerkstücks 12, der Dicke des Metallblechwerkstücks 12 und der angestrebten Form der Vertiefung 15 ausgewählt. Auch andere als die gerade erwähnten Faktoren können bei der Ausgestaltung der Spitze des Locheisens 13 und der Vertiefung 16 berücksichtigt werden, beispielsweise die Anzahl der Locheisen 13 und die entsprechende Anzahl der damit zusammenwirkenden Vertiefungen 16 in ein und demselben Werkzeug, die verfügbare Preßkraft etc. In einigen Fällen kann es beispielsweise notwendig sein, das Ziel der Erlangung einer idealen Form der Vertiefung im Werkstück aufgrund zu geringer Preßkraft aufzugeben.-ΙΟΙ and the shape of the recess 16 are dependent on the material of the sheet metal workpiece 12, the thickness of the sheet metal workpiece 12 and the desired Shape of the recess 15 selected. Factors other than those just mentioned can also be used in the design the tip of the punch 13 and the recess 16 are taken into account, for example the Number of punches 13 and the corresponding number of interacting recesses 16 in one and the same tool, the available pressing force etc. In some cases, for example, it may be necessary be the goal of achieving an ideal shape of the recess in the workpiece due to insufficient pressing force to give up.
Einige geeignete Gestaltungen der Vertiefungen sind in Figur 2 und 3 dargestellt, wobei Figur 2 ein Aluminium-/Aluminiumoxidblechwerks tück 17 zeigt, das mit einer trichterförmigen Vertiefung 18 versehen wurde. Das untere Ende der Vertiefung 18 weist eine kleine Spitze auf und die untere Kante der Wandung 19 um die Vertiefung ist im Vergleich zum übrigen Abschnitt der Wandung 19 geringfügig ausgedünnt. Im Grund der Vertiefung hängt der Werkstoff im wesentliehen zusammen oder bildet allenfalls eine kleine Öffnung aus.Some suitable configurations of the depressions are shown in FIGS. 2 and 3, FIG. 2 being an aluminum / aluminum oxide sheet metal work shows piece 17 which has been provided with a funnel-shaped recess 18. The lower end of the recess 18 has a small tip and the lower edge of the wall 19 around the recess is compared to the rest Section of the wall 19 thinned slightly. The material essentially hangs in the bottom of the recess together or at most forms a small opening.
Das Metallblechwerkstück in Figur 3 kann vorzugsweise ein Stahlblechwerkstück 20 mit einer ähnlich ausgebildeten, trichterförmigen Vertiefung 21 sein. Aufgrund der größeren Verformungsfestigkeit des Werkstoffs im Vergleich zu dem in Figur 2 dargestellten Beispiel ist die Wandung 22 um die Vertiefung hier nicht so stark wie in Figur 2 ausgedünnt. Des weiteren wurde der Werkstoff bei dem Beispiel in Figur 3 nicht zuThe sheet metal workpiece in Figure 3 can preferably be a sheet steel workpiece 20 with a similarly designed, funnel-shaped recess 21. Because of the greater resistance to deformation of the material compared to the example shown in FIG the wall 22 around the depression is not thinned out as much as in FIG. Furthermore was the material in the example in FIG. 3 does not apply
ft * C 6 * "ft * C 6 * "
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einer Spitze verformt, sondern er ist um ein Lochdeformed a tip, but it's around a hole
24 unter Ausbildung von Rissen 23 geborsten. In diesem Fall fand das Bersten ohne Werkstoffabtrennung vom Werkstück 20 statt.24 burst with formation of cracks 23. In this In this case, the bursting took place without material separation from the workpiece 20.
Die Figuren 4 und 5 zeigen eine zu diesem Zweck geeignete Schraube 25. In diesem Fall hat die SchraubeFigures 4 and 5 show a suitable one for this purpose Screw 25. In this case the screw has
25 einen normalen Sechskantkopf 26 und einen Schaft 27 mit einer konischen Spitze 28. Bei dieser Ausführungsform ist die Schraube mit einer stabilen Unterlegscheibe 29 versehen. Für die Erfindung ist eine Vielzahl Schraubentypen anwendbar, der dargestellte Schraubentyp weist jedoch einige Vorteile auf, beispielsweise hinsichtlich eines sehr großen MR/Mp-Verhältnisses. Dieses Verhältnis ist der Quotient zwischen dem Bruchmoment (Mn) und dem Gewindeausbildungsmoment (Mn) und es bildet die Maßzahl der Sicherheit gegen eine Beschädigung der Schraube bei unsachgemäßer Behandlung, bei falsch eingestelltem Moment des angewendeten Werkzeugs und dergleichen.25 a normal hexagonal head 26 and a shaft 27 with a conical tip 28. In this embodiment, the screw is provided with a stable washer 29. A large number of screw types can be used for the invention, but the illustrated screw type has some advantages, for example with regard to a very large M R / Mp ratio. This ratio is the ratio between the breaking moment (M s) and the thread-forming torque (M n) and it is the measure of the protection against damage to the screw if improperly used, with wrong moment of the applied tool, and the like.
Die Schraube 25 weist ein Formgewinde 30 zur Ausbildung von Gewinden aus, welches, im Unterschied zu einer normalen Metallblechschraube, sich längs der gesamten konischen Spitze 28 erstreckt. In einem Abstand vom äußersten Ende der Schraube, der etwa das 0,25- bis zum 1,0-fachen des Gewindeaußendurchmessers D des Schraubschafts, vorzugsweise das 0,5-facheThe screw 25 has a form thread 30 for training of threads which, in contrast to a normal sheet metal screw, run along the entire conical tip 28 extends. At a distance from the extreme end of the screw about that 0.25 to 1.0 times the outer thread diameter D of the screw shank, preferably 0.5 times
trtr
desselben beträgt, erweitert sich die konische Schraubspitze allmählich in einen Schaftabschnitt mit einer einem abgeflachten Dreieck entsprechenden Gewindeform. Die axiale Länge dieses Schaftabschnitts beträgt etwa das 0,75- bis 1,5-fache des Gewindeaußendurchmessers D . Das Dreiecksgewinde ist aus der Patentliteraturis the same, the conical screw tip gradually widens into a shank portion with a thread shape corresponding to a flattened triangle. The axial length of this shaft section is approximately 0.75 to 1.5 times the outer thread diameter D. The triangular thread is from the patent literature
t/t /
bekannt und könnte, unter Bezugnahme auf Figur 5,known and could, with reference to Figure 5,
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dadurch gekennzeichnet sein, daß es vorzugsweise drei abgerundete, gewindeformende Vorsprünge 32, 33» 3^ aufweist, die in Umfangsrichtung mit vergleichsweise geraden Abschnitten 35» 36, 37 alternieren. Der oberste Abschnitt 37 des Schraubschafts weist eine normale, im Querschnitt kreisförmige Gestalt auf.be characterized in that there are preferably three rounded, thread-forming projections 32, 33 »3 ^ which alternate with comparatively straight sections 35 »36, 37 in the circumferential direction. The top one Section 37 of the screw shaft has a normal, circular shape in cross section.
Bei der bevorzugten Ausführungsform entspricht die Form der trichterförmigen Vertiefung nahezu der Form der Schraubspitze, so daß zumindest ein vollständiger Gewindegang und vorzugsweise ein Paar vollständige Gewindegänge das Metallblechwerkstück bei der Verwendung sofort ergreifen.In the preferred embodiment, corresponds to Shape of the funnel-shaped recess almost the shape of the screw tip, so that at least a complete Thread and preferably a pair of full threads the sheet metal workpiece in use grab it immediately.
Einzelheiten der Erfindung können innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung abgeändert werden, beispielsweise indem das Locheisen 13 und die Vertiefung 16 den Platz tauschen, so daß das Werkstück 12 mit einem nach oben gedrückten Vorsprung versehen wird, in den eine Schraube von unten eingesetzt wird.Details of the invention can be modified within the scope of the invention, for example by swapping the punch 13 and the recess 16, so that the workpiece 12 with a is provided pushed up projection into which a screw is inserted from below.
Offenbart ist eine Anordnung aus einer Schraube 25 und einem Metallblechwerkstück 12.An arrangement comprising a screw 25 and a sheet metal workpiece 12 is disclosed.
Das Metallblechwerkstück 12 wird durch Pressen oder ein anderes Materialformverfahren mit zumindest einer Vertiefung 15 und einer herabhängenden Wandung 19 versehen, wobei kein Arbeitsvorgang auftritt, bei dem Werkstoff abgetrennt wird. Die Schraube 25 ist derart ausgestaltet, daß sie sich unter Ausbildung eines Innengewindes in der herunterhängenden Wandung 19 ihren Weg durch das Werkstück sucht.The sheet metal workpiece 12 is formed by pressing or another material forming process with at least one Well 15 and a depending wall 19 provided, with no operation occurring at the material is separated. The screw 25 is designed such that it is under training an internal thread in the hanging wall 19 seeks its way through the workpiece.
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