FR2583667A1 - Drill bit for materials which are difficult to machine - Google Patents
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Abstract
Description
Foret de perçage pour matériaux d'usinage dif#ficile.Drill bit for difficult machining materials.
La présente invention a pour objet un foret de perçage destiné tout particulièrement au perçage de matériaux d'usinage difficile.The subject of the present invention is a drilling bit intended very particularly for drilling difficult machining materials.
Parmi les matériaux difficiles à usiner, qui sont spécialement visés par l'invention, peuvent etre cités des métaux tels que le titane et des alliages métalliques tels que les aciers inoxydables et les alliages à base de nickel, comme par exemple ceux du type "Inconel". Among the materials which are difficult to machine, which are specially targeted by the invention, there may be mentioned metals such as titanium and metal alloys such as stainless steels and nickel-based alloys, such as for example those of the "Inconel" type. ".
A l'heure actuelle, le perçage de tels matériaux s'effectue avec des forets traditionnels réalisés eux-mêmes en une matière de résistance mécanique particulièrement élevee.At present, the drilling of such materials is carried out with traditional drills themselves made of a material of particularly high mechanical strength.
Cependant, ces forets sont soumis, en cours d'utilisation, à une usure prématurée et doivent être remplacés très souvent, quelquefois même au cours de l'usinage d'une même pièce. However, these drills are subject, in use, to premature wear and must be replaced very often, sometimes even during the machining of the same part.
Il en résulte par conséquent un certain nombre d'inconvénients qui se traduisent par un ralentissement des cadences d'usinage et, de ce fait, par une augmentation du coût d'usinage.This consequently results in a certain number of drawbacks which are manifested by a slowing down of the machining rates and, consequently, by an increase in the machining cost.
Dans un foret classique, tel qu'utilisé actuellement, notamment pour le perçage de matériaux d'usinage difficile, la tête du foret comprend au moins deux lèvres de coupe qui s'étendent radialement depuis le centre de la tête du foret, situé dans l'axe du foret, jusqu à la périphérie.In a conventional drill, as currently used, in particular for drilling difficult machining materials, the drill head comprises at least two cutting lips which extend radially from the center of the drill head, located in the 'axis of the drill, to the periphery.
Habituellement, un tel foret comprend deux lèvres de coupe qui se trouvent diamétralement opposées. Ces lèvres de coupe présentent généralement chacune une arête de coupe s'étendant radialement depuis le centre de la tête du foret jusqu'à sa périphérie , c'est-à-dire sur une longueur correspondant au rayon du foret.Usually, such a drill includes two cutting lips which are diametrically opposite. These cutting lips generally each have a cutting edge extending radially from the center of the drill head to its periphery, that is to say over a length corresponding to the radius of the drill.
Le plus souvent, cette arête de coupe constitue le bord avant ou bord d'attaque d'une première partie, ou dépouille primaire, de la lèvre de coupe, cette dépouille primaire se prolongeant par une seconde partie ou dépouille secondaire.Most often, this cutting edge constitutes the front edge or leading edge of a first part, or primary draft, of the cutting lip, this primary draft being extended by a second part or secondary draft.
D'autre part, chaque arête de coupe est prolongée vers l'extérieur du foret par un bord de coupe hélicoïdal ou listel≈qui se situe en arrière, par rapport au sens de rotation du foret, d'une gorge de forme nélicoidale. On the other hand, each cutting edge is extended towards the outside of the drill by a helical cutting edge or listel≈qui is located behind, relative to the direction of rotation of the drill, a groove of nélicoidale shape.
Dans les forets classiques, le centre de la tête du foret se trouve fortement sollicité contre le matériau à percer et ne peut en même temps réaliser la pénétration adéquate dans le matériau, du fait que la partie centrale du foret est entraînée en rotation avec une vitesse linéaire nulle.In conventional drills, the center of the drill head is heavily stressed against the material to be drilled and cannot at the same time achieve adequate penetration into the material, because the central part of the drill is rotated with a speed zero linear.
Il s'ensuit par conséquent une usure prématurée de cette partie centrale, qui conduit aux inconvénients déjà mentionnés précédemment.This therefore results in premature wear of this central part, which leads to the drawbacks already mentioned above.
Le but principal de l'invention est de réaliser un foret de perçage qui permet d'éviter les inconvénients mentionnés plus haut.The main object of the invention is to produce a drilling drill which makes it possible to avoid the drawbacks mentioned above.
Un autre but de l'invention est de réaliser un tel foret de perçage dont la partie centrale de la tête présente un affûtage particulier permettant d'améliorer la pénétration duforetdans le matériau à percer, tout particulièrement dans un matériau d'usinage difficile.Another object of the invention is to produce such a drilling drill, the central part of the head of which has a particular sharpening which makes it possible to improve the penetration of the drill into the material to be drilled, particularly in a material of difficult machining.
Le foret de perçage de l'invention, dont la tête comprend au moins deux lèvres de coupe présentant chacune ane arête de coupe, est caractérisé essentiellement par ce fait que lesdites lèvres sont usinées dans leur partie adjacente à l'axe du foret pour former une pointe prismatique dont le sommet se situe dans le prolongement des arêtes de coupe.The drill bit of the invention, the head of which comprises at least two cutting lips, each having a cutting edge, is essentially characterized by the fact that said lips are machined in their part adjacent to the axis of the drill to form a prismatic tip whose apex is in line with the cutting edges.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'angle de perçage défini par le sommet de la pointe précitée et les arêtesdecoupe est compris entre 145 et 1550, de préférence égal à 1500.According to another characteristic of the invention, the drilling angle defined by the apex of the aforementioned point and the cutting edges is between 145 and 1550, preferably equal to 1500.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le foret de perçage est du type comprenant deux lèvres de coupe comportant chacune une dépouille primaire s'étendant à partir de l'arête de coupe et une dépouille secondaire raccordée à la dépouille primaire. Conformément à l'invention, la pointe prismatique comprend alors deux faces opposées généralement triangulaires reliées respectivement aux deux dépouilles primaires, ainsi que deux faces opposées généralement trapézoldales reliées respectivement aux deux dépouilles secondaires.In a preferred embodiment of the invention, the drill bit is of the type comprising two cutting lips each comprising a primary relief extending from the cutting edge and a secondary relief connected to the primary relief. According to the invention, the prismatic tip then comprises two opposite generally triangular faces connected respectively to the two primary remains, as well as two opposite generally trapezoidal faces connected respectively to the two secondary bodies.
De façon avantageuse, les faces triangulaires forment entre elles un angle sensiblement égal à 900 et sont reliées chacune à une des deux dépouilles primaires par une zone en creux.Advantageously, the triangular faces form between them an angle substantially equal to 900 and are each connected to one of the two primary remains by a hollow area.
Egalement, les faces trapézoiales forment entre elles un angle aigu et sont reliées chacune à une dépouille secondaire par une zone en creux.Also, the trapezoidal faces form an acute angle between them and are each connected to a secondary draft by a hollow area.
Dans la description détaillée qui suit, on se réfère au dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 est une vue en élévation d'un foret selon l'invention; - la figure 2 est une vue d'extrémité, à échelle agrandie, de la tête du foret de la figure 1; et - la figure 3 est une vue partielle en perspective de la tête du foret des figures 1 et 2.In the detailed description which follows, reference is made to the appended drawing, in which: - Figure 1 is an elevational view of a drill according to the invention; - Figure 2 is an end view, on an enlarged scale, of the head of the drill of Figure 1; and - Figure 3 is a partial perspective view of the head of the drill of Figures 1 and 2.
Le foret 10 représenté sur la figure 1 est réalisé à partir d'un barreau cylindrique formé dans un matériau de résistance mécanique particulièrement élevée, spécialement de carbure de tungstène.The drill 10 shown in Figure 1 is made from a cylindrical bar formed in a material of particularly high mechanical strength, especially tungsten carbide.
D'après les essais entrepris par la Demanderesse, il semble que les meilleures performances soient obtenues avec un carbure de tungstène de nuance K2G. From the tests undertaken by the Applicant, it seems that the best performance is obtained with a tungsten carbide of grade K2G.
Le foret s'étend sur une longueur totale LT depuis la pointe 12 de la tête du foret jusqu'à l'extrémité 14 de la queue 16 du foret. Ce foret définit une longueur de coupe LC qui s'étend depuis la pointe 12 jusqu'à une région intermédiaire du foret. Le reste de la longueur du foret correspond à la queue 16 définie précédemment.The drill extends over a total length LT from the tip 12 of the drill head to the end 14 of the shank 16 of the drill. This drill defines a length of cut LC which extends from the tip 12 to an intermediate region of the drill. The rest of the length of the drill corresponds to the shank 16 defined above.
Cette queue est destinée à permettre, de manière en soi connue, le montage du foret dans un mandrin approprié, de préférence dans un mandrin du type "porte-pointe" permettant d'assurer une parfaite concentricité entre l'axe XX du foret et l'axe du mandrin.This shank is intended to allow, in a manner known per se, the mounting of the drill bit in an appropriate mandrel, preferably in a mandrel of the "tip holder" type making it possible to ensure perfect concentricity between the axis XX of the drill bit and the axis of the mandrel.
Le foret présente, dans cet exemple, une conicité arrière de 3%, le diamètre du foret au niveau de sa tête étant supérieur à celui de l'extrémité du foret côté queue.In this example, the drill has a rear taper of 3%, the diameter of the drill at its head being greater than that of the end of the drill on the shank side.
Comme le montrent les figures 1 à 3, la tête du foret comprend deux lèvres de coupe 181 et 182 comportant chacune une dépouille primaire 201 et 202 s'étendant a partir d'une arête de coupe, respectivement 22. et 222
Les arêtes de coupe 221 et 222 sont situées de façon diamétralament opposées par rapport au sommet de la pointe 12 du foret. Ces deux arêtes de coupe définissent un bord d'attaque ou bord tranchant qui pénètre dans le matériau à usiner lorsque le foret est entraîné en rotation par le mandrin qui le supporte.As shown in Figures 1 to 3, the drill head comprises two cutting lips 181 and 182 each comprising a primary relief 201 and 202 extending from a cutting edge, respectively 22. and 222
The cutting edges 221 and 222 are located diametrically opposite with respect to the top of the point 12 of the drill. These two cutting edges define a leading edge or cutting edge which penetrates into the material to be machined when the drill is driven in rotation by the mandrel which supports it.
les dépouilles primaires 20. et 202 sont raccordées par des arêtes 241 et 242 à des dépouilles secondaires 261 et 262. Chacune des dépouilles secondaires est située en arrière de la dépouille primaire correspondante, par rapport au sens de rotation du foret, tel qu'indiqué par la flèche F sur la figure 2. the primary bodies 20. and 202 are connected by edges 241 and 242 to secondary bodies 261 and 262. Each of the secondary bodies is located behind the corresponding primary body, with respect to the direction of rotation of the drill, as indicated by arrow F in Figure 2.
Les lèvres 181 et 182 sont usinées dans leur partie adjacente à l'axe XX du foret de manière que la pointe 12 précitée constitue une pointe prismatique dont le sommet se situe dans l'axe XX et dans le prolongement des arêtes de coupe 221 et 222 (figure 1). L'angle de perçage a défini par le sommet de la pointe 12 et les arêtes de coupe 221 et 222 est compris entre 145 et l55#, et de préférence égal à 1500. The lips 181 and 182 are machined in their part adjacent to the axis XX of the drill so that the aforementioned point 12 constitutes a prismatic point whose apex is located in the axis XX and in the extension of the cutting edges 221 and 222 (figure 1). The drilling angle α defined by the apex of the point 12 and the cutting edges 221 and 222 is between 145 and 155 #, and preferably equal to 1500.
La partie centrale de la tête du foret est affûtée pour former la pointe prismatique 12 précitée.The central part of the drill head is sharpened to form the aforementioned prismatic tip 12.
De ce fait, les arêtes de coupe 221 et 222 sont interrompues et s'étendent seulement sur une partie périphérique du rayon du foret. Plus particulièrement, chacune des arêtes de coupe s'éend radialement sur une longueur 1 voisine de D/4, D représentant la valeur du diamètre du foret.Therefore, the cutting edges 221 and 222 are interrupted and extend only over a peripheral part of the radius of the drill. More particularly, each of the cutting edges extends radially over a length 1 close to D / 4, D representing the value of the diameter of the drill.
D'après les recherches menées par la Demanderesse, il semble que les meilleurs résultats soient obtenus pour une valeur de 1 sensiblement égale à D/4,66.From the research carried out by the Applicant, it seems that the best results are obtained for a value of 1 substantially equal to D / 4.66.
De façon avantageuse, les dépouilles primaires 201 et 20 font,par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe
XX, un angle de 60 + 10. Les dépouilles secondaires 261 et 262 font, par rapport à ce même plan, de préférence un angle égal à environ 30 . Advantageously, the primary bodies 201 and 20 make, with respect to a plane perpendicular to the axis
XX, an angle of 60 + 10. The secondary bodies 261 and 262 make, with respect to this same plane, preferably an angle equal to approximately 30.
La pointe prismatique 12 est affûtée de manière à comprendre deux faces opposées généralement triangulaires 281 et 282 qui sont reliées respectivement aux dépouilles primaires 201 et 202 par l'intermédiaire de zones en creux 301 et 302 qui présentent un faible rayon de courbure, par exemple un rayon de courbure de 0,5 à 0,8 mm pour un diamètre D de l'ordre de 8 min. The prismatic tip 12 is sharpened so as to comprise two opposite generally triangular faces 281 and 282 which are connected respectively to the primary bodies 201 and 202 by means of recessed areas 301 and 302 which have a small radius of curvature, for example a radius of curvature from 0.5 to 0.8 mm for a diameter D of the order of 8 min.
La pointe prismatique comprend également deux faces opposées généralement trapézoïdales 321 et 322 reliées respectivement aux dépouilles secondaires 261 et 262 par l'intermédiaire de zones en creux 34 et
Les faces triangulaires 281 et 282 forment entre elles un angle sensiblement égal à 90 , tandis que les faces trapézoïdales 321 et 322 forment entre elles un angle aigu.The prismatic tip also comprises two opposite generally trapezoidal faces 321 and 322 connected respectively to the secondary bodies 261 and 262 by means of hollow zones 34 and
The triangular faces 281 and 282 form between them an angle substantially equal to 90, while the trapezoidal faces 321 and 322 form between them an acute angle.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, la pointe 12 est renforcée pour augmenter sa résistance.According to a particular characteristic of the invention, the tip 12 is reinforced to increase its resistance.
Ce renforcement consiste à émousser légèrement cette pointe de manière qu'elle présente non pas un sommet prismatique parfait, mais un plat de forme générale rectangulaire.This reinforcement consists in slightly blunting this point so that it does not have a perfect prismatic top, but a dish of generally rectangular shape.
Le foret 10 comprend en outre deux gorges hélicoldales 361 et 362 qui s'étendent sur toute la longueur LC précitée. Les gorges 361 et 362 sont situées respectivement en avant des arêtes 221 et 222, par rapport au sens de rotation du foret. Le foret comprend, entre deux gorges hélicoïdales 361 et 362. successivement, suivant le sens de rotation du foret, un listel38 respectivement 382, dont la largeur est sensiblement égaie à D/10. Les listels présentent des bords tranchants hélicoïdaux désignés respectivement par 401 et 402.The drill 10 further comprises two helical grooves 361 and 362 which extend over the entire length LC above. The grooves 361 and 362 are located respectively in front of the edges 221 and 222, relative to the direction of rotation of the drill. The drill comprises, between two helical grooves 361 and 362. successively, according to the direction of rotation of the drill, a list 38 respectively 382, the width of which is substantially equal to D / 10. The listels have helical cutting edges designated respectively by 401 and 402.
En arrière des listels 38 et 382, par rapport au sens
1 382. par de rotation du foret, sont prévus des dégagements 42 et 422, constitués par des enlèvements de matière s'étendant hélicoidalement à la périphérie de I'enveloppe cylindrique du foret. Behind strips 38 and 382, in relation to the direction
1382. By rotation of the drill, clearances 42 and 422 are provided, constituted by the removal of material extending helically at the periphery of the cylindrical envelope of the drill.
L'angle d'hélice ss (figure 1) peut être modifié en fonction du type de matériau qu'il convient de percer.The helix angle ss (Figure 1) can be changed depending on the type of material to be drilled.
généralement, l'angle ss est compris entre 20 et 300 par rapport à l'axe XX du foret, une valeur de 200 étant appropriée au perçage d'alliages du type Inconel, et une valeur de 30' au perçage d'aciers inoxydables ou du titane.generally, the angle ss is between 20 and 300 relative to the axis XX of the drill, a value of 200 being suitable for drilling alloys of the Inconel type, and a value of 30 'for drilling stainless steels or titanium.
L'épaisseur de l'âme du foret, c'est-à-dire de la partie la plus étroite du foret comprise entre les deux gorges 361 et 362 est avantageusement égale à D/2,5.The thickness of the core of the drill, that is to say of the narrowest part of the drill between the two grooves 361 and 362 is advantageously equal to D / 2.5.
Grâce à l'affûtage particulier de la tête du foret, la pointe 12 assure non seulement un centrage précis du foret dans le matériau à percer, mais aussi elle améliore la pénétration du foret suivant son axe XX. En outre, du fait de la nature particulière de la pointe, la largeur des copeaux se trouve brisée, ce qui facilite l'élimination des copeaux lors du perçage.Thanks to the particular sharpening of the drill head, the tip 12 not only ensures precise centering of the drill in the material to be drilled, but also it improves the penetration of the drill along its axis XX. In addition, due to the particular nature of the tip, the width of the chips is broken, which facilitates the removal of chips during drilling.
On se réfère maintenant aux exemples 1 à 3 relatifs à des essais de perçage mis en oeuvre dans différents matériaux au moyen de forets conformes à l'invention.Reference is now made to Examples 1 to 3 relating to drilling tests implemented in different materials by means of drills in accordance with the invention.
Exemple 1 : usinage de titane TA 6V.Example 1: machining of titanium TA 6V.
On a utilisé une machine d'usinage Toyada équipée d'un foret conforme à l'invention. On a réalisé, avec un même foret, 500 trous de diamètre 5,1 mm à une profondeur de 24 mm avec une vitesse de coupe de 16 mètres par minute et une avance d'un dixième de millimètre par tour. La précision des diamètres était comprise entre 0 et 2/100ème de millimètre et l'écart maximum d'entreaxe a été de 2/100sème de millimètre.A Toyada machining machine equipped with a drill bit in accordance with the invention was used. 500 holes of 5.1 mm diameter were drilled with the same drill bit at a depth of 24 mm with a cutting speed of 16 meters per minute and an advance of one tenth of a millimeter per revolution. The precision of the diameters was between 0 and 2 / 100th of a millimeter and the maximum distance between centers was 2 / 100th of a millimeter.
Exemple 2 :usinage de l'acier inox Z20 C13. Example 2: machining of Z20 C13 stainless steel.
On a utilisé un tour à commande numérique équipé d'un
foret selon l'invention.We used a CNC lathe equipped with a
drill according to the invention.
On a réalisé ainsi, avec le même foret, 1200 trous d'un
diamètre de 5,05 mm, sur une profondeur de 30 mm, ce qui
correspond à 36 m d'usinage, et avec une durée de coupe
de 6 h.50, et cela sans réaffutage du foret. Le foret ayant
servi à faire ces 1200 trous n'était pas détérioré mais né
cessitait tout simplement un affûtage. Le centrage obtenu
avec le foret était parfait. La vitesse de coupe était de
31,7 ,ètres par minute et l'avance de 5/100ème de millimè
tre par tour.1200 holes were drilled with the same drill.
diameter of 5.05 mm, to a depth of 30 mm, which
corresponds to 36 m of machining, and with a cutting time
from 6 h.50, without re-sharpening the drill. The drill having
used to make these 1200 holes was not deteriorated but born
simply stopped sharpening. The centering obtained
with the drill was perfect. The cutting speed was
31.7, meters per minute and advance of 5 / 100th of a millimeter
be per turn.
Exemple 3 : usinage de l'Inconel 718, à l'état T (trempé). Example 3: Machining of the Inconel 718, in the T state (hardened).
Dans cet exemple, on a utilisé une machine d'usinage du type Toyada équipée d'un foret conforme à l'invention.In this example, a machining machine of the Toyada type was used equipped with a drill bit according to the invention.
On a réalisé, avec un même foret, 211 trous d'un diamètre de 8,5 mm pour une profondeur de 25 mm. La vitesse de coupe était de 12 êtres par minute et l'avance de 8/lOOème de millimètre par tour. La précision des diamètres était de l'crdre da 2/100ème au maximum pour les 120 premiers trous, et d'une valeur de l'ordre de 4 à 8/100ème de millimètre pour les 91 trous suivants.211 holes with a diameter of 8.5 mm and a depth of 25 mm were produced with the same drill. The cutting speed was 12 beings per minute and the advance of 8 / lOOth of a millimeter per revolution. The precision of the diameters was a maximum of 2 / 100ths for the first 120 holes, and a value of the order of 4 to 8 / 100ths of a millimeter for the next 91 holes.
Exemple 4 : usinage d'Inconel 718, à l'état TR (trempé-revenu). Example 4: Machining of Inconel 718, in the TR (quenched-tempered) state.
En opérant avec le même outillage et les mêmes conditions que dans l'exemple 3, on a pu réaliser 90 trous d'un diamètre de 8,5 mm. A titre de comparaison, on peut noter qu'avec un foret en acier rapide de la meilleure qualité on n'arrive même pas à percer un seul trou dans l'Inconel 718 à l'état TP. By operating with the same tools and the same conditions as in Example 3, 90 holes with a diameter of 8.5 mm were made. For comparison, it can be noted that with a high-quality high-speed steel drill bit, you cannot even drill a single hole in the Inconel 718 in TP state.
Les essais réalisés avec les forets conformes à l'invention montrent que ceux-ci permettent d'améliorer considérablement les conditions de perçage de matériaux d'usinage difficile, par rapport aux conditions de perçage obtenues jusqu'à présent avec des forets de structure classique.The tests carried out with the drills according to the invention show that these make it possible to considerably improve the drilling conditions for difficult machining materials, compared to the drilling conditions obtained until now with drills of conventional structure.
Leurs performances de perçage peuvent être encore amé--liorées en jouant sur la nature du lubrifiant utilisé lors des opérations de perçage. Their drilling performance can be further improved by varying the nature of the lubricant used during drilling operations.
Bien que l'invention ait été décrite plus particulièrement en référence à un foret comprenant deux lèvres de coupe, il doit être entendu que l'invention s'applique également à des forets comportant par exemple trois lèvres de coupe.Although the invention has been described more particularly with reference to a drill comprising two cutting lips, it should be understood that the invention also applies to drills comprising for example three cutting lips.
D'autre part, le foret de l'invention peut être non seulement un foret à simple listel comme décrit précédemment, mais aussi un foret à double listel permettant de réliser des perçages étagés.On the other hand, the drill of the invention can be not only a single listel drill as described above, but also a double list drill making it possible to make stepped holes.
Le foret peut être réalisé aussi bien avec une hélice orientée à droite, comme représenté sur le dessin, qu'avec une hélice orientée à gauche.The drill can be made both with a propeller oriented to the right, as shown in the drawing, and with a propeller oriented to the left.
Le foret de l'invention est utilisable directement sur le matériau à percer, sans qu'il soit nécessaire de réaliser un précentrage avec un outil approprie. The drill of the invention can be used directly on the material to be drilled, without the need to pre-center with an appropriate tool.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8509343A FR2583667A1 (en) | 1985-06-19 | 1985-06-19 | Drill bit for materials which are difficult to machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8509343A FR2583667A1 (en) | 1985-06-19 | 1985-06-19 | Drill bit for materials which are difficult to machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2583667A1 true FR2583667A1 (en) | 1986-12-26 |
Family
ID=9320439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8509343A Pending FR2583667A1 (en) | 1985-06-19 | 1985-06-19 | Drill bit for materials which are difficult to machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2583667A1 (en) |
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