JP2000233201A - H形鋼用粗形鋼片の圧延方法およびその造形孔型 - Google Patents

H形鋼用粗形鋼片の圧延方法およびその造形孔型

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JP2000233201A JP11035488A JP3548899A JP2000233201A JP 2000233201 A JP2000233201 A JP 2000233201A JP 11035488 A JP11035488 A JP 11035488A JP 3548899 A JP3548899 A JP 3548899A JP 2000233201 A JP2000233201 A JP 2000233201A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 素材のスラブからH形鋼用粗形鋼片を造形圧
延する場合において、圧延安定性の良い、製品疵を発生
させることのない造形圧延を可能とする。 【解決手段】 粗ミルの造形孔型1に、孔型全幅W0は
変えずに孔型ウェブ相当部幅Wを一般的に必要とされる
製品のウェブ内幅よりも50〜200mm狭くしたもの
を使用してH形鋼用粗形鋼片を造形圧延する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、H形鋼用粗形鋼片
の圧延方法およびその圧延において使用する造形孔型に
関し、特に大物H形鋼を製造する場合の粗形鋼片の造形
圧延技術に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にH形鋼の熱間圧延は一例として図
4に示すように、加熱炉21から抽出された鋼片素材を
粗ミル22、粗ユニバーサルミル群23、中間ユニバー
サルミル群24、仕上げユニバーサルミル25により行
われる。圧延は特に大物H形鋼の場合、図5(a)に断
面形状を示すスラブ20a、または図5(b)に断面形
状を示すH形鋼用鋼片(ビームブランク)20bを使用
するのが多く、図6に示すようにスラブ20aを使用す
る場合、上下対称な複数個のエッジング用ボックス孔型
31〜33と、1個または複数個の造形孔型34を刻設
した粗ミルの上下ロール2、3にて所定のH形鋼用粗形
鋼片40の形状に造形する。なお、図6において、35
〜37はスラブ短辺側に割り込みを入れるための突起で
ある。そして、粗ミルにて造形された粗形鋼片40は、
図4の粗ユ二バールミル群23、ついで、中間ユニバー
サルミル群24にて複数パスの往復圧延を行った後、仕
上げユ二バールミル25により1パスで成形しH形鋼に
圧延される。
【0003】このようなH形鋼の圧延工程においては、
製品寸法が決まれば、仕上げユニバーサルミルのロール
寸法と、該仕上げユニバーサルミル以前の各圧延機のロ
ール寸法とが決定される。すなわち、図7(a)に示す
造形圧延時のウェブ相当部幅W1、(b)に示す粗圧延
時のウェブ相当部幅W2、(c)に示す中間圧延時のウ
ェブ相当部幅W3、および(d)に示す仕上げ圧延時の
ウェブ相当部幅W4等の寸法が概ね等しくなるように設
計されるのが一般的である。したがって、製品の寸法、
とりわけ図7(d)のウェブ相当部幅W4が変更される
と、通常、粗ミルの造形孔型のほか、各圧延機の水平ロ
ール寸法をも改造等により変更する必要が発生する。こ
のような寸法の決め方は、スラブを素材として使用する
大物H形鋼の圧延においても同じであり、粗ミルの造形
孔型におけるウェブ相当部幅も製品のウェブ相当部幅
(ウェブ内幅)と概ね同じ寸法となる。
【0004】大物H形鋼の圧延においては、前述したと
おり、上下対称の造形孔型34にてエッジング完了後の
鋼片30を複数回もしくは10パス以上にもわたる往復
パスにて圧延し、所定のH形鋼用粗形鋼片40の形状に
造形する必要があるため、図8(a)に示すように孔型
のウェブ圧下による幅広がり44により、フランジ側面
にオーバフィル45が発生する。これは一般的に連続し
て圧延を行うと圧延材に圧着してしまい、図8(b)に
示すように疵46となり、製品欠陥として残ることとな
る。これを防止するには、造形圧延途中に、ボックス孔
型による慣らしエッジングを行う必要があり、それを行
うためには、圧延材を90゜転回しなくてはならず、パ
ス回数の増大とともに、各パス間におけるアイドルタイ
ムの大幅な増大を招くことになる。また、圧延材の温度
もそれにより低下するため、粗ミル以降での圧延に対し
ても圧延条件は悪くなることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のH形鋼、特にス
ラブを使用する大物H形鋼の圧延においては以下に列記
するような問題点があった。
【0006】(1)例えば、H800×300、H90
0×300やフランジ幅の広いH400×400、H5
00×500のような大物H形鋼の場合、厚さ200〜
300mm、幅1400〜1500mm程度、またはそ
れ以上の幅の広いスラブを使用し、図6に示すようにボ
ックス孔型の底がフラットな形状、もしくはボックス孔
型の底に突起を刻設し、スラブ短辺に割り込みを入れな
がらエッジングを行い、フランジ対応部38を造形する
方法が一般的知られているが、設備上における制約等の
面で、本来必要とされる幅のスラブが使用できない場合
がある。例えば、粗ミルの上下ロール開度が少ない場
合、本来必要とされる幅のスラブを圧延しようとすると
ロール径、特に孔型底部の径を小さくしなくてはなら
ず、圧延荷重やロール強度等の面で圧延できない結果と
なってしまうことになる。
【0007】(2)幅の狭いスラブを使用し、大物H形
鋼の圧延を行った場合においては、ボックス孔型による
スラブのエッジング量は、造形孔型の幅と同一もしくは
若干狭い値とするのが一般的であるため、図9(a)に
示すように本来必要なスラブ幅S1に対し、S2のよう
に幅が狭くエッジング量が少ない場合、図9(b)に示
すようにエッジング完了後のフランジ高さhおよび厚さ
tが不足してしまうこととなる。そのため、造形孔型に
よる圧延にてもフランジ対応部38を充満させることは
不可能であり、結果的には図9(c)に示すように大き
なアンダーフィル47が発生したままの形状となってし
まうことから、粗ミル以降での圧延にて問題なく製品を
作り込むことは無理な状態となってしまう。
【0008】(3)ボックス圧延(エッジング)後に行
う造形圧延においては、ウェブ面の圧下が主となり、そ
れは、200〜300mmあるスラブの幅を次に行うユ
ニバーサル圧延に適したウェブ厚まで圧下することとな
る。このウェブ面での圧下は圧延材を長手方向に伸ばす
(延伸)作用と幅方向へ広がろう(幅広がり)とする作
用の二つがあり、圧延材の先後端部を除く中央部はウェ
ブ圧下による延伸によりフランジ部を引き込む状態とな
るため、圧延材フランジ外面へのオーバーフィルは発生
しないが、図8(a)に示すように圧延材の先後端部は
中央部と比較するとウェブによるフランジ部の引き込み
が少なく、逆に幅広がり44の影響が強くなり、圧延材
のフランジ部は、孔型のフランジ部側壁により押し下げ
られるためオーバーフィル47が発生しやすくなる。こ
れを防止するには、造形圧延途中に、ボックス孔型にて
一度もしくは複数回の慣らしエッジングを行い、造形孔
型のフランジ側壁での押し下げを防いでやればよいが、
圧延パス回数の増大とともに、各パス間におけるアイド
ルタイムの大幅な増大を招くことになり、圧延材の温度
もそれに伴い低下するため、粗ミル以降での圧延に対し
ても圧延条件は悪くなることになる。さらに、慣らしエ
ッジング時、ウェブ厚が薄くなるほど図10に示すよう
に圧延材のウェブ座屈48や倒れ49等が発生してしま
い、圧延続行不可能な状態となってしまう危険性があ
る。
【0009】これらを防止し、安定した圧延を行うため
に提案されたものとして特公昭58−37042号公報
においては造形圧延時、圧延材のフランジ側面を孔型に
てフランジ側壁に当てず材料のメタルフローをウェブか
らフランジに行わせる技術が紹介されているが、この場
合造形圧延時、全パス共孔型側壁による圧延材の拘束が
ないため、圧延時の安定性が悪い上、造形圧延完了後の
H形鋼用粗形鋼片の全幅(ウェブ高さ)が圧延時の圧
下、温度、材質等により変化する可能性があり、実際の
圧延に際しては製品寸法精度の低下といった問題があ
る。その改善策として特公平2−14121号公報にて
造形孔型のウェブ面を曲面とすることで、幅の狭いスラ
ブからのメタルフローを積極的にウェブからフランジ側
へ行わせる方法が開示されており、フランジ側面を孔型
にて拘束し安定性を確保することが可能とされている。
しかし、ウェブ圧下による幅広がりは従来法よりも弱く
はなるが圧延先後端でのオーバーフィル47の発生を皆
無とすることは難しい。
【0010】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、素材のスラブからH形鋼用粗形
鋼片を造形圧延する場合において、圧延安定性が良く、
かつ製品疵を発生させることなく造形圧延が可能なH形
鋼用粗形鋼片の圧延方法およびその造形圧延に使用する
造形孔型を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係るH形鋼用粗
形鋼片の第1の圧延方法は、ボックス孔型および造形孔
型により素材のスラブからH形鋼用粗形鋼片を造形圧延
する方法において、前記造形孔型の孔型全幅は変えずに
孔型ウェブ相当部幅を一般的に必要とされる製品のウェ
ブ内幅よりも50〜200mm狭くした造形孔型により
H形鋼用粗形鋼片を造形圧延することを特徴とするもの
である。
【0012】連続鋳造によるスラブを素材としてH形鋼
用の粗形鋼片を造形する孔型に対し、スラブの板厚を圧
下する孔型ウェブ面の幅(孔型ウェブ相当部幅)を、従
来一般的必要とされる製品のウェブ内幅よりも50〜2
00mm狭くした形状とすることにより、造形圧延後の
ユニバーサル圧延において、各パス毎の幅広がりに伴う
フランジからウェブにかけて余肉部が形成される。この
余肉部は特公平2−14121号公報に開示されている
造形孔型のウェブ面に設けた曲面によるメタルフロート
同様の働きがあり、粗圧延以降に行うユニバーサル圧延
時、この余肉部を圧下することによるウェブからフラン
ジへのメタルフローによりフランジ部の拘束力が強ま
り、成形性および寸法形状の安定化をはかる上で、特に
大物H形鋼のような場合、有効な作用を果たすことにな
る。但し、200mmを超えて造形孔型の孔型ウェブ相
当部幅を狭くした場合、前記の幅広がりによって発生す
る余肉部が過大となり、次に行うユニバーサル圧延時に
噛み込み性の悪化やパス回数の増加、あるいは余肉部圧
下が強すぎるための品質悪化等が発生しやすくなるため
適切ではなく、また、粗圧延での造形圧延中においても
ウェブ中央部ばかりの圧延が多くなるため、フランジと
ウェブの伸びのバランスがとれず、トラブルの原因とな
る可能性もある。
【0013】造形圧延に供するエッジング完了材の幅は
造形孔型の幅に対し概ね同一とするのが一般的である
が、本発明による造形孔型による圧延においては、ボッ
クス孔型によるエッジング量を造形孔型の孔型ウェブ相
当部幅を狭くした値までを限界に増やすこと(例えば、
孔型ウェブ相当部幅を100mm狭くした造形孔型の場
合、エッジング量も100mmまで従来よりも増やすこ
とが可能)ができるだけでなく、造形圧延時の安定性を
阻害しない。それは造形圧延の初期にスラブ厚とほぼ同
一、もしくは10mm程度の軽圧下圧延を行うことで圧
延材のウェブ面を予成形し、その後、実圧下による圧延
を行うことができるためであり、材料のフランジ側面が
初期には造形孔型の側壁に当たらないが、予成形圧延後
にはウェブの幅広がりにより孔型側壁に当たり拘束する
形となるからである。したがって、この第1の圧延方法
によれば、従来と同じ幅のスラブを使用してもボックス
孔型でのエッジング量を増やすことができることからフ
ランジの幅や厚さが必要なときにきわめて有効である。
また、圧延サイズによりそれほどフランジの幅や厚さが
必要でないものについては素材となるスラブの幅を小さ
くすること、言い換えればエッジングの量の減少(パス
減も含む)をはかることができる。
【0014】本発明のH形鋼用粗形鋼片の第2の圧延方
法は、ボックス孔型および造形孔型により素材のスラブ
からH形鋼用粗形鋼片を造形圧延する方法において、前
記造形孔型の孔型全幅よりも10〜30mm離れた内側
の孔型フランジ角部を起点とする半径100〜500m
mの孔型円弧部を設けた造形孔型によりH形鋼用粗形鋼
片を造形圧延することを特徴とするものである。
【0015】造形孔型の全幅は、製品のウェブ内幅寸法
に、ユニバーサル圧延を行う上で必要なフランジの厚さ
分(両フランジ厚)を加えた値にて概ね決定されるが、
この第2の圧延方法においては、前述したとおり、圧延
材の先後端部に発生しやすい造形圧延時のオーバーフィ
ルを抑制するために造形孔型の全幅よりも10〜30m
m内側に離れた孔型フランジ角部を起点とする半径10
0〜500mmの孔型円弧部を設けた造形孔型としてい
るので、この造形孔型による圧延材フランジ側面の拘束
力を該円弧部により弱め、圧延時の材料押し下げを軽減
させることによりオーバーフィルの発生を抑制でき、従
来必要であった慣らしエッジングは不要となり、パス回
数の削減をはかることもできる。また、造形孔型の側壁
による材料フランジ部の押し下げが少なくなることから
フランジ幅方向に材料が入りやすくなり造形圧延での成
形性がよくなる。
【0016】本発明の前記第1、第2の圧延方法に使用
する造形孔型は、H形鋼用粗形鋼片の造形圧延の最終工
程で使用する造形孔型が、孔型全幅は変えずに孔型ウェ
ブ相当部幅を一般的に必要とされる製品のウェブ内幅よ
りも50〜200mm狭くされ、孔型全幅よりも10〜
30mm離れた内側の孔型フランジ角部を起点とする半
径100〜500mmの孔型円弧部を有することを特徴
とするものである。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は本発明による造形孔型の断
面形状およびその造形圧延により製造されるH形鋼用粗
形鋼片の断面形状を示すものである。なお、図中の破線
は従来例の形状を示す。ここに例示する造形孔型1は、
粗ミルの上ロール2および下ロール3に対称に円周溝状
に刻設形成した断面形状からなり、その断面形状は、孔
型フランジ外側面4、孔型フランジ端面5、孔型フラン
ジ内側面6、および孔型ウェブ面7の連続した形状から
形成されている。そして、孔型ウェブ面7に対応する孔
型ウェブ相当部幅Wは、孔型全幅W0を変えずに(W0
寸法は従来の寸法と同じにする)、一般的に必要とされ
る製品のウェブ内幅よりも50〜200mm小さくなる
ように形成される。また、孔型フランジ内側面6に対応
する孔型円弧部8は、孔型全幅W0よりも10〜30m
m内側に形成される孔型フランジ角部9を起点(一方の
接続点)とする半径Rが100〜500mmの円弧形状
に形成される。なお、内側および外側の孔型フランジ角
部9、10、および孔型開口端部11にはそれぞれ適当
なアールが付けられる。
【0018】H形鋼の圧延は図4に示すようなミル配置
の圧延設備で実施される。図4において、21は加熱
炉、22は粗ミル、23は粗ユニバーサルミル群、24
は中間ユニバーサルミル群、25は仕上げユニバーサル
ミルである。本発明で使用する上記造形孔型1は、粗ミ
ル22に装備され、造形圧延の最終工程にて使用される
ものである。造形圧延に際しては造形孔型1の孔型ウェ
ブ面(ウェブ相当部)7の幅Wを従来よりも狭くしてい
ることから、図6に示すボックス孔型31〜33でのエ
ッジング量を増やすことが可能であり、ウェブ面幅を狭
くした値以上にエッジング量を増やさない限り、造形圧
延を行う上で問題(噛み込み不良等)とはならず、ボッ
クス孔型でのエッジング完了材は図1(b)に示すとお
り、従来と比較してもフランジ相当部41の高さhおよ
び厚さtが増加しており、造形圧延での成形性を始め、
フランジ部の幅、厚さが必要なサイズに対しきわめて有
効である。
【0019】造形圧延においては、圧延初期に予成形を
行った後、実圧下による圧延を行うが、圧延による材料
ウェブ部の幅広がりによって、図2に示すように孔型フ
ランジ部12の内側には隙13が発生する。しかし、こ
れは孔型のウェブ面幅を縮小したためであり、故意に発
生させているといってよい現象である。言い換えれば、
次工程であるユニバーサルミルにて問題なく圧延できる
H形鋼用粗形鋼片40とするためにはこの隙13の発生
が必要であり、造形孔型の設計を行う際にはスラブから
のエッジング量を考慮した上で孔型ウェブ面7の幅Wを
50〜200mmの範囲内でどの位縮小するかを決めな
くてはならない。孔型設計に当たっては圧延対象サイズ
の大きさや厚さ、使用するスラブの幅と厚さ、目標とす
るエッジング量を参考とし、ウェブ面幅の縮小量を決定
するが、前述のように200mmを超えてウェブ面の幅
を縮小した場合ユニバーサルミルにおける圧延時、問題
となるので注意が必要である。
【0020】本発明による造形孔型1にて圧延を行った
場合、図2に示すようにフランジ部41とウェブ部42
の付け根部に余肉部43が発生する。これはウェブ圧下
による幅広がりによりフランジ部41が孔型側壁方向に
押し出される現象のためウェブ未圧下部が残る形となっ
たものであり、この余肉部43は図3に示すように、ユ
ニバーサルミルでの圧延時圧下されることで材料のフラ
ンジ部41を上下水平ロール26、27と竪ロール28
とで圧下する際、余肉部圧下によりフランジ幅方向への
メタルフロー44を助ける作用が発生するため、大物例
えばH400×400やH500×500のようにフラ
ンジ幅が大きく圧延上それを確保、安定させることが容
易ではないサイズに対してきわめて有効である。
【0021】造形孔型1の孔型フランジ内側面6に設け
た円弧部8は、前述したように孔型内側壁部を緩やかな
円弧形状とすることで材料と孔型の接触する面長を短く
し、孔型による材料の拘束力を弱める方法としている。
この結果、造形圧延時に発生していたオーバーフィルは
解消できた。以上のように、従来は設備制約上等の面で
広幅スラブを使用し大物H形鋼を圧延することがきわめ
て困難であったが、本発明による造形孔型1のウェブ相
当部幅Wの縮小、それに伴うボックス孔型でのエッジン
グ量増加および造形孔型内側壁部への円弧部8の付加に
より幅狭スラブより大物H形鋼を疵等を発生させること
なく製造することが可能となった。
【0022】
【実施例】以下、本発明の実施例を示す。本実施例では
図1(a)に示す造形孔型1を使用した。従来、大物H
形鋼、例えばH400×400やH500×500のよ
うにフランジ幅が広く、また、厚さも厚い製品をスラブ
を使用し圧延する場合、図6に示すように粗ミルのロー
ルに刻設された複数のボックス孔型31〜33を用い、
スラブ幅方向へのエッジングを行い、H形鋼のフランジ
相当部の幅、および厚さを造形圧延前に確保する必要が
あるため、板厚300mm、幅としては1400〜15
00mmのスラブが必要とされていた。しかし、本発明
においては、造形圧延時のウェブ圧下による幅広がりに
着目し、一般的に必要とされる造形孔型のウェブ面幅よ
りも狭い幅とすることで幅の狭いスラブからでもエッジ
ング量を確保できるようにしたので、1300mm幅の
スラブでもフランジ厚80mmまで対応することが可能
であった。また、この造形圧延時の幅広がりによりウェ
ブからフランジ付け根部にかけて余肉部43が発生する
ことを利用し、粗ミル以降のユニバーサルミルでの圧延
時発生しやすいフランジ幅不足や板厚不良(偏肉等)の
発生をも防止することができるようになった。さらに、
疵減少対策として造形孔型側壁部に設けた円弧部8の効
果としては、従来製品のフランジ側面中央部の圧延材先
後端部に必ずといってよいほど発生していた圧着状の疵
が本発明を適用した結果皆無となった。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
造形孔型の孔型ウェブ相当部幅を一般的に必要とされる
製品のウェブ内幅よりも50〜200mm狭くした造形
孔型により圧延するものであるから、幅の狭いスラブか
らでも大物H形鋼用の粗形鋼片を製品疵を発生させるこ
となく安定した造形圧延を行うことができる。また、幅
の狭いスラブを使用できることから、圧延設備制約上の
問題、特に粗ミルの上下ロールの開度の制約からくるロ
ール強度の問題もなく、安心して圧延することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の造形孔型およびH形鋼用粗形鋼片の断
面形状を示す図である。
【図2】本発明の造形孔型により造形圧延時余肉部が形
成される状況を示す図である。
【図3】ユニバーサル圧延時の余肉部圧下による幅広が
りの作用を示す図である。
【図4】圧延設備の配置図である。
【図5】素材のタイプを示す図である。
【図6】粗ミルにおけるボックス孔型、造形孔型の断面
図およびスラブを使用した粗圧延工程を示す図である。
【図7】造形圧延時、粗圧延時、中間圧延時および仕上
げ圧延時における各ウェブ相当部幅を示す図である。
【図8】従来の造形圧延時における欠陥発生の状況を示
す図である。
【図9】従来の圧延法においてスラブ幅が短い場合に発
生する欠陥の状況を示す図である。
【図10】従来の圧延法においてウェブ厚が薄い場合に
発生する欠陥の状況を示す図である。
【符号の説明】
1 造形孔型 2 上ロール 3 下ロール 4 孔型フランジ外側面 5 孔型フランジ端面 6 孔型フランジ内側面 7 孔型ウェブ面(ウェブ相当部) 8 孔型円弧部 9 孔型フランジ角部 10 孔型フランジ角部 11 孔型開口部 12 孔型フランジ部 13 隙 20a スラブ 20b ビームブランク 21 加熱炉 22 粗ミル 23 粗ユニバーサルミル群 24 中間ユニバーサルミル群 25 仕上げユニバーサルミル 26 上水平ロール 27 下水平ロール 28 竪ロール 30 エッジング完了材 31、32、33 ボックス孔型 34 造形孔型 35、36、37 突起 40 H形鋼用粗形鋼片 41 フランジ部 42 ウェブ部 43 余肉部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇田川 辰郎 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 Fターム(参考) 4E002 AB06 AC02 AC03 BA04 BB01 CA17 4E016 AA07 BA08 CA08 DA06

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボックス孔型および造形孔型により素材
    のスラブからH形鋼用粗形鋼片を造形圧延する方法にお
    いて、 前記造形孔型の孔型全幅は変えずに孔型ウェブ相当部幅
    を一般的に必要とされる製品のウェブ内幅よりも50〜
    200mm狭くした造形孔型によりH形鋼用粗形鋼片を
    造形圧延することを特徴とするH形鋼用粗形鋼片の圧延
    方法。
  2. 【請求項2】 ボックス孔型および造形孔型により素材
    のスラブからH形鋼用粗形鋼片を造形圧延する方法にお
    いて、 前記造形孔型の孔型全幅よりも10〜30mm離れた内
    側の孔型フランジ角部を起点とする半径100〜500
    mmの孔型円弧部を設けた造形孔型によりH形鋼用粗形
    鋼片を造形圧延することを特徴とするH形鋼用粗形鋼片
    の圧延方法。
  3. 【請求項3】 H形鋼用粗形鋼片の造形圧延の最終工程
    で使用する造形孔型が、孔型全幅は変えずに孔型ウェブ
    相当部幅を一般的に必要とされる製品のウェブ内幅より
    も50〜200mm狭くされ、孔型全幅よりも10〜3
    0mm離れた内側の孔型フランジ角部を起点とする半径
    100〜500mmの孔型円弧部を有することを特徴と
    するH形鋼用粗形鋼片の造形孔型。
JP03548899A 1999-02-15 1999-02-15 H形鋼用粗形鋼片の圧延方法およびその造形孔型 Expired - Fee Related JP3864606B2 (ja)

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