DE8329784U1 - Schraube mit einem konischen Öffnungswinkel für den Innenantrieb - Google Patents

Description

"Schraube mit verbesserten Innenantrieb, Prägestempel zum Pressen des Innenantriebs einer derartigen Schraube und Schraubendreher für diese Schrauben".

Die Erfindung betrifft eine Schraube nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, einen formstempel zur Herstellung des Profil-Innenantrlebee im Kopf einer derartigen Schraube, sowie einen für diese Schrauben geeigneten Schraubendreher.

Cs sind eine Vielzahl von Innenantrieben im Schraubenkopf bekannt» z.B. die unterschiedlichen Kreuzschlitzformen, wellenförmige oder zahnradforfsahnliohe Innenantriebe, Innenseohekantformen, Schlitzauaführungen und dgl. Am gebräuchlichsten sind die Kreuzeohlitzforinen, die den Vorteil bieten, daß die Schraubendreherklinge beim automatischen Verschrauben gut eingeführt wird. Hierbei müssen Jedoch wesentlichen Nachteile in Kauf genommen werden, inebeeontfefβ, daß keine senkrechten Angriffsflächen vorhanden sind und daß keine flächenberührung beim Anziehen der Schraube auftritt. Der Hauptnachteil ist jedoch, daß eine Tendenz zum Herauatreiben der Schraubendreherklinge -bedingt durch die Keilwirkung- besteht, was die Ursache für den sog. "cam-out-Effekt" ist.

Die Nachteile derartiger Formen sind deshalb insbesondere darin zu sehen, daß durch den Anpreßdruck ein erhöhter Kraftaufwand beim Eindrehen der Schraube erforderlich ist, und daß durch das Ausmahlen des Kreuzschlitzes Kopf und Schraubenoberfläche beschädigt werden, sodaß ein erhöhter Werkzeugverschleiß in Kauf genommen werden muß.

In der Praxis tritt nur eine Punktberührung zwischen den Kanten der Schraubendreherflügel und den Kanten der Schlitzwand im Schraubenkopf auf. Somit hängt der Widerstand gegen das Ab- bzw. Herausheben des

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Schraubendrehers von den flächenkontakten und somit den Reibwideretänden zwischen den Kanten dee Innenantriebe der Schraube und dem Schraubendrehers ab.

Eine Kreuzechlitzform mit einem konischen öffnungswinkel von 52° ist in seiner Konstruktion ideal, well eie problemlos daa Einechnäbeln dee Schraubendrehers garantiert. Aufgrund dieser konischen Torrn und der Geometrie der Mitnehmerflügel ergibt sich der vorerwähnte "cam-out-Effekt" bei Belastung bzw. bei Anwachsen des Drehmomentes. Diesem "cam-out-Effekt^M kann nur durch erhöhten axialen Anpressdruck entgegengewirkt werden, wae an vielen Stellen nur sehr schwer möglich ist, z.B. über Kopfmontage und dgl» für den Monteur ist die förderung nach einem hohen axialen Anpressdruck immer von Nachteil, da diee zu seiner vorzeitigen Ermüdung führt, und es ist stete ein erhöhter Werkzeugverschleiß zu erwarten* Eine derartige Kreuzschlitzform wird in der Praxis trotz ihrer Nachteile häufig und in großem Umfang verwendet.

Weiterhin hat eich in der Praxis mittlerweile ein neues Innenantriebsayatem durchgesetzt, das in Aufeicht auf den Schraubenkopf gesehen wellenförmige oder zahnradförmige flächen aufweist« die sich zu einem Kreis schließen (Torx). Dieses System hei wesentliche Bedeutung erlangt, weil hier senkrechte Angriffsflächen vorliegen. Bei diesem System wird als nachteilig empfunden, daß eine optimale Paarungsfindung zwischen Schraubendreherund Schraube, wie sie etwa beim Kreuzschlitz erhalten wird, nicht gegeben ist, und daß der "cam-out-Effekt" nicht vermieden wird»

Zu» Stande der Technik wird auf die DE-PS 28 26 933 verwiesen, die eine Kreuzschlitz-Schraube betrifft, welche zur Aufnahme einer Abdeckkappe geeignet ist. Diese Kreuzechlitz-Schraube weist vier axial symmetrisch von der Schraubenkopf-Oberfläche ausgehende Einzelachlitze auf. an die sieh eine koaxiale, stumpfkegelige Vertiefung anschließt, wobei die beiden Seitenvanduftgen eines jeden Einzelechlitzes parallel zueinander verlaufen und zwischen jeweils peripher einander benachbarten EinzelsChlitzen radiale Aueprägungen

vorgesehen sind. Diese Aueprägungen sind zur Achse der Schraube parallele Mantenflachen von Zylinderabschnitten, deren Zylinderacheen radial aus der Schraubenachae nach außen versetzt sind und deren seitliche Begrenzung durch eine scharfe Kante gegeben ist.

Aus der Dt-PS 30 16 690 ist eine Schlitz-Schraube mit einer mittleren Vertiefung und vier radial um 90° gegeneinander versetzten Schlitzen, deren äußere Wand Teil eines umgekehrten Kegelstumpfee ist, der koaxial zur Schraubenechse liegt und dessen Grundfläche auf der Sohraubenkopf-Oberfläohe liegt, und bei derdie mittlere Vertiefung ■inen spannlos geformten zylinderischen FUhrungsbsohnitt aufweist, bekannt, bei der der Durchmesser der kreisförmigen Querachnittafläehe der mittleren Vertiefung gleich dem Durchmesser der Kopffläche des den Schlitzen zugeordneten Kegelstumpfes ist und zwischen den Schlitzen etwa V-förmige Täler eingeprägt sind, und bei der die benachbarten Seitenwände der Schlitze und der Täler jeweils gemeinsame Kanten bilden, die auf einer zylinderisehen Hantel fache liegen, deren Durchmesser dem Durchmesser dee FUhrungeebechnittes entspricht. Damit wird erreicht, daß der im Schraubenkopf befindliche Schlitz mit Hilfe einer Abdeckkappe verschließbar ist und daß ein sicherer Halt der Kappe innerhalb des Schlitzes bei jeder Schlitzgröße und Schlitztiefe (auf den Kappensitz bezogen)gewährleietet ist.

Des weiteren ist aus der DE-OS 31 13 831 eine Schraube mit kreuzförmig im Schraubenkopf angeordneten Schraubendrehechlitzen bekannt, die zur Aufnahme des Zapfens einer Abdeckkappe auegebildet ist» wobei die seitlichen Innenflächen des den Zapfen aufnehmenden Hohlraumes und der Schraubendrehschlitze eine das Entformen von einem FormpreBstempel zulassenden Neigung aufweisen. Eine derartige Schraube ist so auagebildet, daS an den seitlichen Innenflächen dee Hohlraumes in axialer Richtung oder in Umfangerichtung begrenzte Oberflächenbereiche vorhanden sind, die, bezogen auf die Schraubenachse, eine der Neigung dieser Innenfläche entgegengesetzte, eine Hinterschneidung bildende Neigung aufweisen oder parallel zur Schraubenachse verlaufen. Eine derartige Schraube soll auf einfache Weise durch Kaltflieö-

pressen herstellbar sein und eine zuverlässige Haltung das Zapfens einer Abdeckkappe ermöglichen. Die Herstellung einer derartigen Schraube 1st jedoch prefltechniach nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung iat es demgegenüber, eine Schraube der gafctungagemäOen Art so weiterzuentwiekeln, daß ein optimaler Paarungseffekt zwischen Schraubendreherund Schraube und damit eine automatische Verschraubung möglich ist, die verhindert, daG der "cam-out-Effekt" eintritt, die sicherstellt, daß eine maximale Flächenberührung zwischen Schraubendreher und Innenantrieb gewährleistet ist, und bei der auch bei abgenutztem Prägestempel und damit Änderung der formen ein einwandfreier Sitz zwischen Schraubendreher und Innenantrieb wie auch die übertragung eines notwendigen Drehmomentes ■₍< sichergestellt ist.

Dies wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 erreicht.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Oie Erfindung beruht auf dar Erkenntnis, daß ein optimaler Paarungseffekt zwischen Schraubendreherund Schraube für die automatische Verschraubung von entscheidender Bedeutung ist; hierzu muß das Profil des Xnnenantriebs geometrisch so gestaltet werden, daß der "caf-out-Effekt" nicht auftritt. Auch ist der Innenahtrieb flächenmäßig so auszunutzen, daß eine möglichst große Flächenberührung zwischen Schraubendreher und Innenantrieb erzielt wird. Hierfür bietet sich eine Vielkeilform, z.B. eine angenäherte Zahnradform an. Der "camout-Effekt" wird durch die zusätzliche besondere geometrische Formgebung des Innenantriebes oder des Schraubenziehers ausgeschaltet, und der Innenantrieb erhält eine konische bzw. zylindrische For» mit Ansatzmit einem öffnungswinkel von z.B. 53°, um ein gutes Einschnäbeln des Schraubenziehers am Innenantrieb zu erzielen.

Bei bestimmten herkömmlichen Ausführungen z.B. mit Kreuzschlitz zur Aufnahme des Schraubendrehers, ist bei der Fertigung mit einem neuen Spezial-Prägestempel der "cam-out-Effekt" relativ gering gehalten, bei Verschleiß des Prägestempels hebt sich jedoch, obwohl dar> NormmaB noch eingehalten wird, bei Belastung bzw. bei Anwachsen des Drehmomentes der Schraubenzieher aus dem Innenantrieb, was zu den bekannten Nachteilen führt.

Mit dem erfindungagemäüen Vorschlag wird die im Schraubenkopf vorgesehene Kreuzachlitzform zur Aufnahme des Schraubendrehers insoferne geändert, als der Öffnungswinkel von z.B. 53° nicht als Spitze ausläuft, sondern im Anschluß an den Winkel von 53° ein zylinderförroiger Ansatz mit vorgegebenem Durchmesser zur Verlängerung der form vorgesehen ist, wobei die Steg- bzw. Flügelausbildungen in diesem zylinderischen Ansatz fortgesetzt sind. Damit ist es erstmals möglich, dem normalen Schraubendreher einen besseren Nachrutscheffekt zu geben. Er kann im Grunde nie aufliegen, und die Winkelfunktion zwischen Kreuzschlitz im Schraubenkopf und Kreuzschlitzform im Schraubendreher ist ao modifiziert, daß z.B. der Spitzenwinkel, der bei der Schraube 52° beträgt, bei der Schraubendreherklinge nur etwa 50° oder weniger beträgt, und die Stegbreite der Flügel stets um einige Zehntel Millimeter schmaler ist, damit eine Abnutzung der Kreuzgesenkform kompensiert wird und ein stets gleichbleibend guter Sitz sichergestellt ist. In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Schraubendreherflügel im unteren Bereich um einige Grad ur.terschnitten sein, damit beim Anziehen der Schraube ein Kralleffekt •rzielt wird, wodurch vine bessere Haftung erhalten und der "cam-out-Effekt^N ausgeschaltet wird.

Am Schraubendreherende weist in Übereinstimmung mit dem Profil im Schraubenkopf die Klinge einen zylinderiachan Verlüngerungsansatz auf, der ebenfalls die entsprechenden Flügel bzw. Nuten hat, und der zusätzlich als Innenantrieb dient. Damit wird eine Kombination aus Krauzschlitz und zylindcrischem Ansatz geschaffen. In Verbindung mit einem Schraubendreher mit Zapfen ist di« Übertragung höherer Drehmoment· und Verbesserung des Sitzes bei Verschraubung in horizontaler

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Lage möglich. Durch höhere Flächenföhrung kann man eine Kreuznummer kleiner wählen und man erzielt ein besseres Preßverhalten. Durch die verbesserte Konstruktion des inneren Antriebes ist es mf'ylich, kleinere Kreuzdimensionen zu wählen, die fertigungstechnisch günstiger hergestellt »erden können.

Bei einer speziellen Ausführungeform der Erfingung ist der zylinderische Ansatz bzw. Zapfen des Schraubendreherendes so ausgeführt, daß am Ansatz eine größere Anzahl von Rippen als am konischen Oberteil vorgesehen ist. Z.B. können am Oberteil vier Rippen und am Zapfen acht Rippen vorgesehen sein, wobei der Zapfen auch anstelle von Rippen eine Rändelung aufweisen kann. Dabei ist es erforderlich, daß diese entsprechende Form auch im Schraubenkopf vorhanden ist, und daß die Form im Schraubenkopf wie im Schraubendreherende paarig ist, damit eine einwandfreie Kupplung entsteht.

Am unteren Zapfen des Schraubendrehers sind beispielsweise die Stege nach Art eines Gewindebohrers unterbrochen. Sie bilden zusammen mit der Mnterechneidung positive Zähne, die in den Stegen des Schraubenkopfes einen Kralleffekt ergeben, zumindest aber einen besonders guten Haltekontakt bilden, damit der "cam-out-Effekt" möglichst ausgeschaltet wird. Mit einer derartigen Ausgestaltung einer Gewindesteigung läßt sicheogar ein Einzieheffekt erreichen, der den Schraubendreher in den Innenantrieb des Schraubenkopfes hineinzieht, wodurch der "cam-out-Effekt" vollkommen ausgeschaltet ist.

Das Antriebssystem, z.B. der Kreuzschlitz der dgl., liegt im Schraubenkopf um die Höhe dea zylinderischen Ansatzes tiefer. Dies macht erforderlich, daß in dieser Zone auf eine Schwächung der Schraube geachtet werden muß. Bei einem Großteil der Schrauben, bei denen z.B. unterhalb des Kopfes ein Bund oder ein Konus gepreßt werden kann, treten jedoch keinerlei Probleme auf. Bei genormten Köpfen muß der jeweilige Zapfendurchmeaeer bzw. seine Länge genau mit dem Profil des Innenantriebes abgestimmt werden. Ee hat sich in der Praxis jedoch gezeigt, daß bei einem Großteil auch der Normschrauben ein Bund oder

Versenk unterhalb des Kopfes nit den AuBendurchmesser des jeweiligen Gewindes in keiner Weis« start und die Erfindung ohne weiters eingesetzt werden kann.

Hit der erfindungsgemäßen Schraube wird ferner erreicht, daß die Innenform des Antriebes, die von z.B. vier Kreuzschlitz-Stegen oder -flügeln und den vier V-förmigen Tälern gebildet w£rd, im Bereich der FlQgelstege zylinderisch ausgebildet ist und bis zum Grund der Kreuzschlitztiefe weitergeführt ist. Diese van den Stegen bzw. flügeln gebildete Segmentbohrung wird beispielsweise zur Aufnahme einer Kunststoffkappe mit Zapfen verwendet. Der Zylinderdurchmesser, der in der Kreuzschlitzform erscheint, ist an den Prägestempel des PreBwerkzeuges positiv ausgebildet, wodurch der Stempel stabiler und weniger bruchgefährdet wird. Diese Kernverstärkung am Stempel ist praktisch von wesentlicher Bedeutung, weil mit d<?»r neuen Form erheblich mehr Material verdrängt werden muß und bei Fehlen dieser Kernverstärkung die Standzeit sehr gering ware.

Eine vorerwähnte Kunststoffkappe ist zur Gewährleistung, eines ausreichend guten Sitzes so ausgebildet, daß der Zapfen am Umfang Unstetigkeiten, z.B. noppenförmige Erhebungen, umlaufende Ringe oder dzzyi. besitzt, die beim Einsetzen der Kappe in die Bohrung einen nachgiebigen Halteeffekt ergeben. Ein entsprechender Feder- und Halteeffekt läßt sich auch dadurch erzielen, daß die Innenbohrung des Zapfens hinterschnitten ausgebildet ist bzw. die Wandung des Zapfens vom Öffnungeende zur Kappe hin kontinuierlich oder diskontinuierlich abnimmt, oder aber dadurch, daß der Zapfen etwa in Form einr Tonne ausgeführt ist, bei der der Mantel eine umlaufende Ausbauchung besitzt, wobei in diesem Falle der Zapfen zweckmäßigerweise hohl ausgebildet ist.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigtt

Fig. 1 einen Schraubenkopf nach der Erfindung dessen Innenantrieb im Schnitt dargestellt ist,

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Fig. 2 eine Aufsicht auf den Schraubenkopf nach Fig* I,

Fig. 3 eine Schnittansicht des Schraubenkopfes nach Fig. 1 längs der Schnittlinie A-B,

Fig. 4 eine Aueführungsform eines Prägestempels zur Herstellung einer Schraube nach Fig_o 1, in verkleinertem Haßstab,

Fig. 5 eine Aufsicht auf den Prägestempel nach Fig. 4,

Fig. 6 eine AusfUhrungsfor^i eines Schraubendrehers herkömmlicher Art, teilweise im Schnitt,

Fig. 7 einen Schraubendreher nach der Erfindung zur Verwendung bei Schrauben nach Fig. 1,

Fig. 8 einen Schnitt durch den Schraubendreher nach Fig. 7 längs der Schnittlinie C-D,

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform eines Schraubendrehers in einer gegenüber Fig. 7 abgeänderten Form, und

Fig. 10 eine Kunststoffkappe mit Zapfen in drei verschiedenen Ausführungsformen a, b und c.

0er im Schnitt dargestellte Schraubenkopf 1 nach Fig. 1 weist einen nach unten gerichteten verlängerten zyiindriechenBund 2 auf, an den sich der Schraubenschaft 3 anschließt. Im Schraubenkopf 1 ist ein oberer Innenantrieb 4 auegebildet, der in einen zylindrischen Innenantrieb 5 mit Zapfen übergeht. Das Flügelkreuz am Schraubenkopf 1 ist mit 6 bezeichnet, 7 ist die zylindrische Segmentbohrung, und 8 sind weiterlaufende Stege am Zapfen. Mit 9 ist der Umriß der Segmentbohrung 7 bezeichnet. Der öffnungswinkel des oberen Innenantriebe 4 beträgt bei einer speziellen AusfUhrungeform dar Verbindung 53°, der Innenantrieb 4, 5 hat «ine Tiefe Xf im Bereich der Tiefe X ist die

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zylinderlsehe Segmentbohrung 7 von den Stegen 6, 8 unterbrochen« Der Profilform-Innenantrieb wird mit Hilfe eines Prägestempels lü hergestellt. Alternativ ist in fig. 1 geetrichelt dargestellt, daQ der Innensntrleb 4 im inneren Abschnitt anstatt zylindrisch kegelstumpf förmig ausgebildet ist, wobei di : gestrichelt angedeutete Schräge im unteren Teil in die Segmentbohrung 7 mündet. Eine weitere Variante der Form das Innenantriebe 4 iat gestrichelt mit 4" dargestellt.

Dar Prägestempel IU (Tig. 4, 5) weist die Flügelstsge 11 und den zylinderiachen Kern 12 auf, die miteinander das Profil 13 des Prägestempels bilden. Öle Breite der FlUgeletege let mit 14 bezeichnet. Mit 15 let der Winkel von 53° angedeutet.

In den Fig. 6 bia 9 ist ein Schraubendreher 16 dargestellt, der in Fig. 6 von bekannter Ausführungsform ist, während dia Darstellung nach den figuren 7, 8 und 9 den Schraubendreher nach vorliegender Erfindung darstellt. Die flUgeletege 17 am Schraubendreiter sind in einem Winkel von z.B. 50° zur Längsachse dee Schraubendrehers ausgebildet. 18 stellen Unterachneidungen an den Stegen dar. Hit iat ein zylinderförmiger Zapfen am Schraubendreher bezeichnet, der Stege 21 aufweist. Mit 2ü ist ein trapezförmiges Gewinde mit positiven Zähnen 22 bezeichnet.

Die Kunststoffkappe mit Zapfen ist in drei Ausführungeformen in Fig. 10 mit a, b und c dargestellt. Die Kappe 23 weist einen zapfenförmigen Ansatz 24 auf, der hohl ausgebildet iat und von einer zylindrischen Wandung 25 geformt wird. Auf der Außenseite der Wandung 25 sind noppenartige oder ringförmige Erhebungen 26 vorgesehen. Bei c<r abgeänderten AusfUhrungsforin nach b ist der Zapfen 27 tonnenförmig ausgebildet. Wahlwelse können entsprechende Erhebungen an äußeren Umfang der Wandung 27 (ähnlich wie die Erhebungen 26) vorgesehen sein. Bei der weiteren Ausführungsform nach c ist der Zapfen 28 im Inneren hinterschnitten ausgebildet, so daß die Dicke der Wandung am öffnungsende 29 bei zylindrischer Ausgestaltung der Außenfläche größer ist als am kappenseitigen Ende.

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Die Ausgestaltung der Schraube selbst bzw· des Schraubgewindes ist GegettJtand der Parallel-Anmeldung .... (Anwaltsakte K/p 11.167).

Claims (11)

Schutzansprüche

1.Schraube mit einem konischen Öffnungswinkel für den Innenantrie^ z.B. Kreuzschlitz oder dgl., mit radialen Stegen oder Flügeln zur Aufnahme eines Schraubendrehers und mit Paarungseffekt zwischen Schraubendreher und Schraube, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelform des Innenantriebes (4) nach unten in einen zylindrischen Ansatz (5) übergeht, der ebenfalls radiale Stege (6, 8) oder Flügel aufweist.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Ansatz (5) und die radialen Stege (6, 8) im Querschnitt zahnradförmig bzw. rändeiförmig ausgebildet sind.

3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Schraubenkopfes (1) ein Bund (2) angeformt, vorzugsweise angepreßt ist, dessen Außendurchmesser vorzugsweise dem Gewindeaußendurchmesser entspricht.

4. Schraube nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dato an den Bund (2) ein gewindefreier Abschnitt (3') des Scha.tes (3) anschließt.

5. Schraube nach einem der Ansorüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zylindrische Segmentbohrung (7) sich im Abstand (x) von der SchraubenkopfOberseite (1) in den Bund (2) über mehr als die Hälfte der Bundhöhe erstreckt.

6. Schraube nach einem der Ansorüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentbohrung (7) durch die Flügel und Stege (4, 8) unterbrochen und von den radial inneren teilkreisförmigen Abschnitten (9) gebildet ist.

7. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Segmente (7, 9) des Innenantriebes (4) des Schraubenkopfes über die gesamte Tiefe der Segmente zylinderförmig ausgebildet ist»

8. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Stegen bzw. Flügeln (4, 8) gebildete Segmentbohrung (7) zur Aufnahme einer Kunststoffkappe ausgebildet ist.

9. Schraube nach einam der Ansprüche 1 bis 8 mit einer in die Kopflochbohrung einzusetzenden Abdeckkappe, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (24) der Abdeckkappe (23) hohl ausgebildet ist und/oder daß am Umfang des Zapfens (24) noppenartige Erhebungen, Umfangsringe oder dgl. ünstetigkeiten (26) vorgesehen sind.

10. Schraube nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (27) der Abdeckkappe (23) hohl ausgebildet ist und/oder daß der Zapfen (27) etwa Tonnenform mit ausgebauchter Mantelfläche hat.

11. Schraube nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (28) der Abdeckkappe (23) eine hinterschnittene Innenbohrung (29) besitzt.

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