EP0887293B1 - Rollenschneidvorrichtung für eine Materialbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rollenschneidvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Viele Materialbahnen werden in einer Breite produziert, die größer ist als diejenige, die ein späterer Verarbeiter benötigt. Beispielsweise werden Papierbahnen in Papiermaschinen hergestellt, die eine Breite von bis zu 10 m aufweisen. Drucker, die die Papierbahnen später weiterverwenden möchten, benötigen allerdings nur Breiten im Bereich von 0,4 bis 3,8 m. Aus diesem Grunde wird in einem der letzten Herstellungsschritte die Materialbahn in Teilbahnen unterteilt. Hierbei wird die Materialbahn in der Regel von einer sogenannten Jumborolle abgewickelt. Die einzelnen Teilbahnen müssen dann gleichzeitig und gemeinsam zu Teilbahnrollen aufgewikkelt werden.

Auch beim Aufwickeln von Teilbahnrollen möchte man den Aufbau einer derartigen Teilbahnrolle möglichst gut steuern können, d.h. man möchte in der Lage sein, die Wickelspannung und damit die Wickelhärte der Teilbahnrollen zu beeinflussen. In vielen Fällen möchte man außerdem erreichen, daß alle Teilbahnrollen mit der gleichen Qualität gewickelt werden, also praktisch den gleichen inneren Aufbau haben.

Zur Steuerung und Beeinflussung der Wickelqualität sind eine Reihe von Maßnahmen bekannt. Eine derartige Maßnahme besteht darin, daß eine Andruckwalze beim Wickeln mit einem vorbestimmten Druck am Umfang der entstehenden Rolle gehalten wird. Eine entsprechende Wickelvorrichtung wird von der Anmelderin unter dem Namen "Sensomat" vertrieben. Damit lassen sich gute Wickelergebnisse erzielen. Es ist allerdings aufwendig, eine derartige Sensomat-Vorrichtung für jede Wickeleinheit vorzusehen. Darüber hinaus bereitet ein derartiger Einsatz dann Schwierigkeiten, wenn die Rollenschneidvorrichtung Teilbahnen mit wechselnden Bahnbreiten erzeugen soll. Man müßte dann für jede Breite eine entsprechende Andruckwalze vorrätig halten.

Eine Rollenschneidvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus FR 2 620 117 A1 bekannt. Hier ist für jede Wickelpositionsgruppe eine über die Maschinenbreite durchgehende Andruckwalze vorgesehen. Die einzelnen Wickelrollen sind jeweils auf Wickelrollenhalterungen angeordnet, die einerseits mit einer Drucksteuereinrichtung versehen sind, um die Wickelrollenhalterung mit einem gewissen Anpreßdruck gegen die Andruckwalze zu drücken. Andererseits ist ein Abstandseinstellglied vorgesehen, um die Rollen mit zunehmendem Durchmesser weiter weg von der Andruckwalze zu positionieren.

JP 61 075 760 zeigt eine Rollenwickeleinrichtung mit einer automatischen Steuerung zum Aufnehmen des Kontaktdrucks. Die Wickelrollen sind in jeder Wickelpositionsgruppe auf einer gemeinsamen Wickelwelle angeordnet. Die Wickelwelle ist an Schwenkarmen gehalten, die mit Hilfe eines Antriebs verschwenkt werden können. Eine Andruckrolle, die über die gesamte Länge der Maschine durchgeht, ist an einem Hebel angeordnet, der wiederum von einem Druckgeber beaufschlagt ist. Zwischen dem Hebel und einem Maschinengestell ist ein Drucksensor angeordnet.

DE 36 27 463 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Regeln bzw. Steuern einer Kontaktwalze. Der Durchmesser einer Wikkelrolle wird erfaßt. Eine Kontaktwalze, über die die aufzuwickelnde Materialbahn zuläuft, wird mit einem Positioniersystem gegen die Wickelrolle positioniert und ein Kraft-Istwert wird überwacht. Ein Rechner, der als zentrale Regeleinheit vorgesehen ist, kann den Kraftwert in Abhängigkeit von verschiedenen Funktionen, die beispielsweise vom Durchmesser der Wickelrolle abhängen, steuern.

GB 2 137 175 A beschreibt eine Rollenschneid- und Wikkelmaschine. Diese weist eine Trennwalze für jeweils benachbarte Streifen auf, die in zwei wickelgruppen geleitet werden. Jede Wickelgruppe weist eine Umlenkwalze und eine schwenkbare Traverse auf, die auf Doppelhebelarmen jeweils Wickelkerne aufnimmt und in Abhängigkeit vom zunehmenden Wickeldurchmesser verstellbar ist. Ferner sind in jeder Wickelgruppe einzeln pendelnd andrückbar aufgehängte Andruckrollen vorgesehen, die mit einer vorbestimmten Kraft gegen die Wickelrollen gedrückt werden können.

DE 37 21 969 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Aufwikkeln einer Folienbahn, insbesondere einer Kunststoffolienbahn, zu einem Folienwickel auf einem Wickelkern. Der Wickelkern ist hierbei an Schwenkarmen angeordnet, die mit Hilfe eines Antriebs verschwenkbar werden können. Beim Verschwenken kann eine Wickelkernaufnahme, die in einem gabelförmigen Ende des Schwenkarmes geführt ist, auf einer Führungsfläche entlang bewegt werden. Ferner ist eine Kontaktwalze vorgesehen, wobei der Kontaktdruck durch den Antrieb der Schwenkarme hergestellt wird.

EP 0 561 128 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Erzeugen von Wickeln. Eine Materialbahn wird eine Wickeltrommel einem Wickelkern bzw. dem darauf sich bildenden Wickel zugeführt. Die Wickeltrommel ist verschiebbar, während der Wickel beim Wickeln ortsfest bleibt. Eine Stellvorrichtung hält die Wickeltrommel unter konstantem Druck am Wickel gegen die Kraft der Stellvorrichtung in eine Grenzlage. Beim Erreichen der Grenzlage wird die Blockierung des Wickels gelöst und die Stellvorrichtung schiebt die Wickeltrommel in eine andere Grenzlage, worauf der Wickel wieder blockiert wird. Die Bewegungsfolge wiederholt sich, bis der Wickel fertig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau von mehreren Teilbahnrollen mit möglichst geringem Aufwand zu steuern.

Diese Aufgabe wird bei einer Rollenschneidvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Positionierantrieb einen Sensor aufweist, der den Durchmesser der Teilbahnrolle ermittelt und die Teilbahnrolle in Abhängigkeit vom Durchmesser so positioniert, daß der Umfang aller Teilbahnrollen in der Kontaktzone mit der Andruckwalze auf einer Geraden liegt.

Diese Vorgehensweise hat mehrere Vorteile. Zum einen reicht nun eine einzige Andruckwalze für alle Teilbahnrollen einer Wickelpositionsgruppe aus. Dementsprechend genügt auch eine einzige Steuerung zum Steuern der Anlagekraft. Es spielt keine Rolle mehr, welche Breiten die einzelnen Teilbahnrollen aufweisen, da die Andruckwalze in Axialrichtung keine festgelegten Grenzen mehr definiert. Es spielt im Grunde keine größere Rolle mehr, an welcher Position oder an welchen Abschnitten der Andruckwalze die jeweilige Teilbahnrolle anliegt. Man kann also wechselnde Schneidprogramme fahren, d.h. Teilbahnrollen mit unterschiedlichen und wechselnden Breiten erzeugen. Die Wickelqualität der Teilbahnrollen, die in einer Wickelpositionsgruppe gewickelt werden, ist für alle Teilbahnrollen dieser Wickelpositionsgruppe im wesentlichen gleich. Dies wird dadurch erreicht, daß jede Wickeleinheit mit Hilfe des Positionierantriebs so positioniert wird, daß sie an der Andruckwalze anliegt. Man kann also durch die Verwendung des Positionierantriebs praktisch die gleichen Ergebnisse erzielen, wie man sie bisher nur bei einer einzelnen Wickelrolle pro Andruckwalze erzielen konnte. Der Positionierantrieb positioniert die Teilbahnrolle also nicht mehr in Abhängigkeit vom Druck, sondern lediglich in Abhängigkeit von der Geometrie der Teilbahnrolle, d.h. in Abhängigkeit von dem Durchmesser der Teilbahnrolle. Man kann die Teilbahnrollen so positionieren, daß ihr Umfang in dem Bereich, in dem sie an der Andruckwalze anliegen, immer auf einer Geraden liegt. Damit ist die geometrische Anordnung festgelegt. Die Andruckwalze kann dann mit dem gewünschten Druck an den Teilbahnrollen gehalten werden, so daß die Wickelhärte und die Wickelspannung auf den gewünschten Werten gehalten werden. Hierdurch entkoppelt man die Positionierung der Teilbahnrollen vom Druck. Die Position ist nur von der Geometrie abhängig. Normalerweise haben die Teilbahnrollen bei gleichartigem Aufbau auch den gleichen Durchmesser, wenn ihnen die gleiche Länge der Materialbahn zugeführt worden ist. Es kommt in der Praxis aber immer wieder vor, daß die Papierdicke über die Bahnbreite nicht konstant ist. In einem derartigen Fall ergeben sich kleine Unterschiede von Teilbahnrolle zu Teilbahnrolle, die über den Positionierantrieb ausgeglichen werden können.

Vorzugsweise ist die Andruckwalze in einem Schlitten angeordnet, der senkrecht zur Achse der Teilbahnrollen bewegbar ist. Mit zunehmendem Durchmesser der Teilbahnrollen kann dann der Schlitten wegbewegt werden, so daß die Funktion der Andruckwalze über den gesamten Wickelvorgang erhalten bleiben kann. Innerhalb des Schlittens kann die Andruckwalze noch über eine Drucksteuerung bewegt werden, die den Anpreßdruck einstellt.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß der Schlitten linear in Radialrichtung der Teilbahnrollen bewegbar ist. Damit ändert sich mit zunehmendem Durchmesser der Teilbahnrollen die Anlagegeometrie der Andruckwalze an den Teilbahnrollen nicht, was die Steuerung weiter vereinfacht.

Mit Vorteil weist der Schlitten einen Antrieb auf, der in Abhängigkeit vom Durchmesser der Teilbahnrollen gesteuert ist. Der Schlitten wird also mit zunehmendem Durchmesser der Teilbahnrollen verfahren, und zwar immer so, daß die Andruckwalzen dem Durchmesserzuwachs folgen kann. Die Steuerung der Kraft beziehungsweise des Drucks, mit dem die Andruckwalze an den Teilbahnrollen anliegt, ist von der linearen Bewegung des Schlittens entkoppelt.

Vorteilhafterweise verbleibt jede Wickeleinheit beim Wickeln im wesentlichen ortsfest. Hierdurch wird die Bewegungssteuerung vereinfacht. Der Positionierantrieb muß lediglich dafür sorgen, daß alle Teilbahnrollen mit ihrem Umfang in dem Bereich, in dem sie an der Andruckrolle anliegen, auf einer Gerade liegen. Überlagerte Bewegungen, wie sie etwa durch einen Durchmesserzuwachs der Teilbahnrollen erforderlich wären, muß der Positionierantrieb nicht berücksichtigen.

Vorzugsweise weist jede Wickeleinheit ein Paar von Schwenkarmen auf, die Lagerdorne für Rollenkerne aufweisen, wobei die Schwenkarme aus einer Wickelstellung in eine Ablagestellung verschwenkbar sind. Man nutzt die Schwenkarme dann für zwei Aufgaben aus. Zum Wickeln werden die Schwenkarme in ihre Wickelstellung verbracht. Dort kann der Positionierantrieb in Tätigkeit gesetzt werden, falls dies notwendig ist. Die Schwenkarme werden gleichzeitig aber auch dazu ausgenutzt, die fertigen Teilbahnrollen aus der Wickelstellung herauszubewegen und in eine Ablagestellung zu bringen, wo sie aus der Rollenschneidvorrichtung, genauer gesagt, aus der Wickelstation, entnommen werden können.

Vorzugsweise stehen die Schwenkarme in der Wickelstellung im wesentlichen senkrecht. In der Wickelstellung nimmt das Gewicht der Teilbahnrollen mit zunehmendem Durchmesser zu. Wenn die Schwenkarme senkrecht stehen, können sie das Gewicht aufnehmen, ohne daß man Halteelemente zusätzlich belasten muß.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Schwenkarme einzeln parallel zur Axialrichtung der Teilbahnrollen verfahrbar sind. Damit lassen sich durch eine einfache Veränderung der Position der Schwenkarme unterschiedliche Breiten der Teilbahnrollen einstellen.

Mit Vorteil ist mindestens ein Lagerdorn jedes Paares von Schwenkarmen als Spanndorn ausgebildet und angetrieben. Die Teilbahnrollen werden dann über einen Zentrumsantrieb angetrieben. Hierzu ist es notwendig, daß von den Lagerdornen mindestens einer eine Antriebsleistung auf den Rollenkern übertragen kann. Dies erfolgt zweckmäßigerweise durch eine Ausbildung als Spanndorn.

Mit Vorteil erfolgt die Materialbahnzufuhr in die Wikkelpostionsgruppe von oben. Dies erleichtert die Zuführung. Die Teilbahnrollen können dann in Halte- oder Schwenkarmen aufgenommen sein, die in Schwerkraftrichtung unten abgestützt sind. Auch kann die Andruckwalze in ihrem Schlitten auf einem Fundament oder einem Maschinengestell abgestützt sein, ohne daß sie bei ihrer Bewegung mit der zugeführten Materialbahn in Konflikt gerät.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1

eine schematische Seitenansicht einer Rollenschneidvorrichtung und

Fig. 2

eine schematische Draufsicht auf eine Wickelpositionsgruppe.

Eine Rollenschneidvorrichtung 1 weist einen Bahnzuführabschnitt 2 für eine Materialbahn 3 auf, die mit Hilfe eines Längsschneiders 4 in mehrere Teilbahnen geschnitten werden soll. Die Teilbahnen werden dann zu Teilbahnrollen 5, 6 aufgewickelt, die in zwei Wickelpositionsgruppen 7, 8 so angeordnet sind, daß die Teilbahnrollen 5, 6 benachbarter Teilbahnen auf Lücke zueinander angeordnet sind.

Die Teilbahnen werden in einer Weichenanordnung 9 also abwechselnd nach links und nach rechts transportiert (bezogen auf die Darstellung in Fig. 1), beispielsweise mit Hilfe von Blasrohren 10, 11, die einzeln steuerbare Düsen aufweisen.

Die Teilbahnen 18, 19 werden dann über Umlenkrollen 12, 13, Leitwalzen 14, 15 und Umlenkrollen 16, 17 zu den Teilbahnrollen 5, 6 geführt. In jeder Wickelpositionsgruppe 7, 8 ist eine Andruckwalze 20, 21 vorgesehen, die mit den Teilbahnrollen 5, 6 jeweils einen Nip bildet, in den die Teilbahnen 18, 19 eingeführt werden.

Die Teilbahnrollen 5, 6 sind auf Schwenkarmen 22, 23 gelagert. Die Schwenkarme sind mit Hilfe eines schematisch dargestellten Antriebs 24, der beispielsweise als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet sein kann, aus einer im wesentlichen senkrechten Stellung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, um etwa 90° verschwenkbar, so daß eine fertig gewickelte Teilbahnrolle 5, 6 auf dem Fußboden 25 abgelegt werden kann. Die Teilbahnrolle 5, 6 legt dann einen Weg zurück, wie er durch den gestrichelt dargestellten Doppelpfeil 26 angedeutet ist.

Jede Teilbahnrolle weist eine Wickelhülse 27 auf, in die ein Spanndorn 28, 29 an jedem Haltearm 22, 23 eingreift. Die Spanndorne 28, 29 können beispielsweise pneumatisch betätigt sein. Sie sind durch schematisch dargestellte Antriebe 30, 31 antreibbar, so daß die Teilbahnrollen 5, 6 über ihre Wickelhülse 27, also über den Rollenkern, angetrieben werden. Es handelt sich mit anderen Worten also um einen Zentrumsantrieb.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Fig. 2 mit durchgezogenen Linien die Position der Teilbahnrollen 5 dargestellt, in der sie auf den Fußboden 25 abgelegt sind. Mit gestrichelten Linien ist die Wickelposition der Teilbahnrollen 5 dargestellt.

Die Andruckwalzen 20, 21 sind jeweils auf Schlitten 32, 33 angeordnet, die in Richtung der Doppelpfeile 34, 35 radial zu den Teilbahnrollen 5, 6 verschiebbar sind. Sie sind hierzu auf einem Maschinengestell 36 verschiebbar abgestützt. An den Schlitten 32, 33 sind auch noch die Leitwalzen 14, 15 und die Umlenkwalzen 16, 17 angeordnet. Die Andruckwalzen 20, 21 werden daher beim Wickeln der Teilbahnrollen 5, 6 von der gestrichelt dargestellten Position, in der sie praktisch an der Wickelhülse 27 anliegen, in die in durchgezogenen Linien dargestellte Position verfahren. Hierbei werden sie unter der Wirkung eines nicht näher dargestellten Anstellantriebs, der am Schlitten 32,33 angeordnet ist, mit einem gewissen Druck am Umfang der Teilbahnrollen 5, 6 gehalten.

Die Steuerung der Bewegung der Schlitten 32, 33 erfolgt mit Hilfe von Durchmessersensoren 37, 38, die fortlaufend den Durchmesser der Teilbahnrollen ermitteln. Hierbei sind derartige Sensoren für jede Wickeleinheit vorgesehen, d.h. es werden tatsächlich die Durchmesser aller Teilbahnrollen 5, 6 ermittelt. Die Durchmessersensoren können beispielsweise als Entfernungsmesser ausgebildet sein, die die Entfernung von ihrer Position zum Umfang der Teilbahnrollen 5, 6 ermitteln.

Die Durchmessersensoren 37, 38 liefern Informationen für zwei Aufgaben. Zum einen wird die Steuerung der Bewegung der Schlitten 32, 33 und damit auch der Bewegung 20, 21 mit Hilfe der Durchmesserinformation vorgenommen. Je stärker der Durchmesser ansteigt, desto weiter muß der Schlitten 32, 33 verfahren werden. Hierfür werden die Durchmesserwerte aller Teilbahnrollen 5, 5', 5" beispielsweise gemittelt. Es ist aber auch möglich, den Durchmesser der größten oder der kleinsten oder auch einer der mittleren Teilbahnrollen zu verwenden.

Der Durchmesser jeder einzelnen Teilbahnrolle 5, 5', 5" (Fig. 2) wird darüber hinaus noch für eine weitere Aufgabe benötigt. Jede Wickeleinheit 39, 39', 39" ist nämlich noch mit einem Positionierantrieb versehen, der den Umfang der entsprechenden Teilbahnrolle 5, 5', 5" an der Andruckwalze 20 hält. Genauer gesagt, wird jede Teilbahnrolle 5, 5', 5" so positioniert, daß im Bereich des Kontaktes der Teilbahnrollen mit der Andruckwalze 20 sämtliche Teilbahnrollen auf einer Geraden liegen. Wenn nun die Andruckwalze 20 mit der entsprechenden Andruckkraft beaufschlagt wird, dann liegt sie an allen Teilbahnrollen 5, 5', 5" mit der gleichen Kraft an, da alle Teilbahnrollen hier die gleiche Position eingenommen haben.

Der Positionierantrieb kann beispielsweise durch den Antrieb 24 gebildet sein, der dann, wenn der Durchmesser der Teilbahnrolle 5, 5', 5" größer oder kleiner ist als der einer anderen Teilbahnrolle 5, 5', 5" den Schwenkarm 22 näher zur Andruckwalze 20 hin- oder weiter wegschwenkt.

Im übrigen bleiben aber die Schwenkarme 22, 23 beim Wickeln ortsfest.

Unterschiedliche Durchmesser der Teilbahnrollen 5, 5', 5" können sich beispielsweise ergeben, wenn die Papierbahn über ihre Breite keine konstante Dicke aufweist und sich deswegen Teilbahnen mit unterschiedlicher Dikke ergeben, die Teilbahnrollen mit unterschiedlichen Durchmessern erzeugen.

Wie in Fig. 2 schematisch angedeutet ist, können die einzelnen Schwenkarme in Richtung der Doppelpfeile 40 einzeln verfahren werden. Hierdurch lassen sich unterschiedliche Teilbahnrollenbreiten und unterschiedliche Abstände einstellen, so daß unterschiedliche Schneidmuster gefahren werden können.

Claims (10)

1. Rollenschneidvorrichtung für eine Materialbahn (3) mit einer Schneidstation (4) zum Schneiden der Materialbahn (3) in Teilbahnen (18, 19) und einer Wickelstation zum Aufwickeln der Teilbahnen zu Teilbahnrollen (5, 6), wobei für jede Teilbahnrolle eine Wickeleinheit vorgesehen ist und mindestens zwei Wickeleinheiten in einer gemeinsamen Wickelpositionsgruppe (7, 8) ängeordnet sind, in der eine für alle Teilbahnrollen (5, 5', 5", 6) gemeinsame Andruckwalze (20, 21) angeordnet ist und jede Wikkeleinheit (39, 39', 39") einen Positionierantrieb (24) aufweist, der die Teilbahnrolle (5, 5', 5", 6) in Anlage an der Andruckwalze (20, 21) hält, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionierantrieb (24) einen Sensor (37, 38) aufweist, der den Durchmesser der Teilbahnrolle (5, 5', 5", 6) ermittelt und die Teilbahnrolle (5, 5', 5", 6) in Abhängigkeit vom Durchmesser so positioniert, daß der Umfang aller Teilbahnrollen (5, 5', 5", 6) in der Kontaktzone mit der Andruckwalze (20, 21) auf einer Geraden liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet die Andruckwalze (20, 21) in einem Schlitten (32, 33) angeordnet ist, der senkrecht zur Achse der Teilbahnrollen (5, 5', 5", 6) bewegbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (32, 33) linear in Radialrichtung der Teilbahnrollen (5, 5', 5", 6) bewegbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (32, 33) einen Antrieb aufweist, der in Abhängigkeit vom Durchmesser der Teilbahnrollen (5, 5', 5", 6) gesteuert ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wickeleinheit (39, 39', 39") beim Wickeln im wesentlichen ortsfest verbleibt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wickeleinheit (39, 39', 39") ein Paar von Schwenkarmen (22, 23) aufweist, die Lagerdorne (28, 29) für Rollenkerne (27) aufweisen, wobei die Schwenkarme (22, 23) aus einer Wickelstellung in eine Ablagestellung verschwenkbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkarme (22, 23) in der Wickelstellung im wesentlichen senkrecht stehen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkarme (22, 23) einzeln parallel zur Axialrichtung der Teilbahnrollen (5, 6) verfahrbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Lagerdorn (28, 29) jedes Paares von Schwenkarmen (22, 23) als Spanndorn ausgebildet und angetrieben ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahnzufuhr in die Wickelpositionsgruppe (7, 8) von oben erfolgt.

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