JP2004017176A - Oil mist injection apparatus and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切削あるいは研削加工を行う際に、切削油をミスト状にしたオイルミストを被削材(ワーク)の加工部位に向けて噴射することによって、加工部の潤滑と工具の冷却を行いつつ、使用切削油の量を大幅に削減するようにしたオイルミスト噴射装置及びその制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、砥石を高速回転させて金属の表面を研磨加工したり、工作機械を使用して工作物の切削加工を行ったりする際には、加工部位に切削油を供給することが広く行われている。この切削油には、主に潤滑作用、冷却作用及び洗浄作用があり、一般に液状のものを使用して加工部位に直接注ぐようにしていた。この場合、多量の切削油が必要となって、コストアップに繋がってしまうばかりでなく、多量の廃液が発生し、劣悪な環境でこの処理を行う必要がある。
【0003】
このため、オイルミスト発生装置と噴射ノズルとを備え、切削油をミスト状にしたオイルミストを噴射ノズルから加工部位に向けて噴射して付着させることで、使用切削油の量を大幅に削減するようにしたオイルミスト噴射装置が開発されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のオイルミスト噴射装置にあっては、噴射ノズルから加工部位に向けて噴射されるオイルミストの噴射量を自動で制御する手段が何ら備えられていなかった。このため、加工の際に、必要に応じて加工部の状況を目視しながらオイルミストの噴射量を手作業で調整する必要があり、この作業に熟練を要するばかりでなく、加工品のばらつきや、切削油や研削油の使用量の増大による環境汚染に繋がってしまうといった問題があった。
【0005】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、オイルミストの噴射量を加工状況に合わせて最適となるように制御できるようにしたオイルミスト噴射装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、オイルミストを発生するオイルミスト発生装置と、前記オイルミスト発生装置で発生したオイルミストを加工部位に向けて噴射する噴射ノズルと、加工に使用している工具または被削材に実際に生じる現象を示す物理量を検知する検知センサと、前記検知センサの検出値に基づいて前記噴射ノズルから噴射するオイルミストの噴射量を制御するコントローラを有することを特徴とするオイルミスト噴射装置である。
【0007】
これにより、切削刃物あるいは研削砥石等の工具表面等で実際に発生している現象を示す物理量、例えば刃物や砥石の刃面で実際に生じる温度上昇を検知して切削あるいは研削状況を把握し、この切削あるいは研削状況に合わせてオイルミスト噴射量(噴霧量)を調整することで、オイルミストの噴射量を加工状況に合わせて最適となるように制御することができる。
【0008】
請求項2に記載の発明は、前記検知センサは、前記工具の刃先温度、被削材の温度または機械加工の際に発生する切り屑の温度を検知する温度センサ、前記工具または被削材の振動加速度を検知する振動センサ、または加工中の被削物に生じるアコースチックエミッションを検知するAEセンサのいずれか一つであることを特徴とする請求項1記載のオイルミスト噴射装置である。
【0009】
請求項3に記載の発明は、前記コントローラは、前記検出値が予め設定された閾値を超えたときにオイルミストの噴射を開始するように制御することを特徴とする請求項1または2記載のオイルミスト噴射装置である。これにより、噴射ノズルから切削部位に向けたオイルミストの噴射を、必要時に自動的に開始することができる。
【0010】
請求項4に記載の発明は、オイルミスト発生装置で発生したオイルミストを、噴射ノズルから加工部位に向けて噴射するにあたり、加工に使用している工具の刃先温度、被削材の温度または機械加工の際に発生する切り屑の温度を検知し、この検出値の絶対値または変化量に対応させて前記噴射ノズルから噴射するオイルミストの噴射量を制御することを特徴とするオイルミスト噴射装置の制御方法である。
【0011】
請求項5に記載の発明は、オイルミスト発生装置で発生したオイルミストを、噴射ノズルから加工部位に向けて噴射するにあたり、加工に使用している工具または被削材の振動加速度、または加工中の被削材に生じるアコースチックエミッションを検知し、この検出値の絶対値または変化量に対応させて前記噴射ノズルから噴射するオイルミストの噴射量を制御することを特徴とするオイルミスト噴射装置の制御方法である。
【0012】
ここで、前記検出値が予め設定した閾値を超えたときに前記噴射ノズルからのオイルミストの噴射を開始するようにしてもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1及び図2は、本発明の実施の形態のオイルミスト噴射装置及び工作機械による一加工例を示すもので、これは、例えば前後動自在で、バイス10aを有する加工テーブル10を備え、この加工テーブル10のバイス10aで左右から挟持して保持したワーク(被削材)12に高速回転するフライス(切削工具)14でフライス削りを行うようにした工作機械(フライス盤)16に適用した例を示す。切削工具14は、工具駆動装置18内に収容した電動機の駆動で回転する駆動軸(主軸)20の下端に着脱自在に保持されている。
【0014】
オイルミスト噴射装置は、切削油をミスト状にしたオイルミストを発生するオイルミスト発生装置22と、このオイルミスト発生装置22から延びるオイルミスト供給チューブ24と、このチューブ24の先端に接続されてオイルミスト26を切削加工部位、すなわちワーク12と切削工具14との接触部に向けて噴射する噴射ノズル28とを有している。この噴射ノズル28は、アーム用モータ30を介して揺動かつ屈曲自在なアーム32の自由端に着脱自在で、噴射ノズル揺動モータ34を介して揺動自在に保持されている。更に、制御盤36が備えられ、この制御盤36とオイルミスト発生装置22とは制御ケーブル38で接続されている。
【0015】
オイルミスト発生装置22は、図2に示すように、下部に切削油40を溜める密閉された油槽42を有しており、この油槽42の内部にオイルミスト発生器44が配置されている。このオイルミスト発生器44には、圧力空気源46から延び、途中にオイルミスト生成圧力調整弁48を介装した圧力空気供給管50が接続され、オイルミスト発生器44から下方に延びる切削油吸上管52が油槽42に溜められた切削油40の内部に達するようになっており、この切削油吸上管52の途中に油量調整弁54が介装されている。更に、オイルミスト発生器44の圧力空気供給管50に対向する位置に油槽42の内部に向けて開口するオイルミスト噴射口56が設けられている。
【0016】
ワーク12を挟持して保持するバイス10aには、加工中のワーク12に発生してバイス10aに伝えられるアコースチックエミッション(超音波振動)を検出するAEセンサ60が取付けられ、この検出信号が制御盤36(図1参照)内のコントローラ58に入力され、このコントローラ58からの制御信号がオイルミスト生成圧力調整弁48及び油量調整弁54に入力される。つまり、コントローラ58に入力され、例えば高周波帯通過用のフィルタを通過することで低周波域が除去された振動の高周波域のみのオーバオール値の絶対値(振動値)または時間変化に伴う増減によって、現在の加工進行状況を直接的に検知し、実際に検知した加工進行状況に応じてオイルミスト生成圧力調整弁48及び油量調整弁54をコントローラ58で制御してオイルミスト噴射量(噴霧量)を調整することで、オイルミスト26の噴射量を各加工状況に最適となるように制御することができるようになっている。
【0017】
更に、このコントローラ58には、振動の高周波域のみのオーバオール値の閾値が設定されている。そして、コントローラ58は、AEセンサ60で検出され、低周波域が除去された振動の高周波域のみのオーバオール値の絶対値(振動値)がこの閾値を超えたときにオイルミスト26の噴射を開始するように、オイルミスト生成圧力調整弁48及び油量調整弁54を制御するようになっている。これにより、噴射ノズル28からワーク12の切削部位に向けたオイルミスト26の噴射を、必要時に自動的に開始することができる。
【0018】
この実施の形態によれば、圧力空気源46からの圧力空気をオイルミスト発生器44に供給すると、この供給した空気の流れで切削油40が切削油吸上管52から吸い上げられ、空気と混和してオイルミスト26となり、オイルミスト噴射口56から噴出して油槽42内に充満する。そして、油槽42内に充満したオイルミスト26が、切削工具14とワーク12との接触部等の切削加工部位に向けて噴射ノズル28から噴射される。この時、AEセンサ60からの出力信号(検知信号)によって現在の加工進行状況を検知し、例えば加工開始後、AEセンサ60で検出され、低周波域が除去された振動の高周波域のみのオーバオール値の絶対値(振動値)が予め設定した閾値を超えたときにオイルミスト26の噴射を開始し、低周波域が除去された振動の高周波域のみのオーバオール値の絶対値(振動値)または時間変化に伴う増加(または減少)に伴って、オイルミスト26の噴射量を増加(または減少)する等、オイルミスト生成圧力調整弁48及び油量調整弁54を制御してオイルミスト噴射量を調整することで、オイルミスト26の噴射量を各加工状況に最適となるように制御することができる。これによって、最適な量のオイルミスト26を噴射ノズル28から切削加工部位に向けて噴射することができる。
【0019】
なお、この例では、オイルミスト生成圧力調整弁48と油量調整弁54とを備え、双方を制御するようにした例を示しているが、どちらか一方を備えて、一方のみを制御するようにしても良い。
【0020】
図3は、切削工具としてバイト70を備えてワーク72の外丸削りを行うようにした旋盤に適用した例を示すもので、この例は、加工部位であるワーク72と切削工具(バイト)70との接触部に向けて噴射ノズル28からオイルミスト26を噴射するとともに、ワーク72の切削部位乃至該切削部位近傍の温度を、遠隔に配置した温度センサ74で計測するようにしたものである。
【0021】
そして、この温度センサ74で検知されたワーク72の切削部位乃至該切削部位近傍の温度の検出信号は、前述と同様に、コントローラ58に入力され、このコントローラ58からの制御信号がオイルミスト生成圧力調整弁48及び油量調整弁54に入力され(図2参照)、この検出値に基づいて、ワーク72の切削部位乃至該切削部位近傍の温度の絶対値(計測値)または時間変化に伴う増減によって、現在の加工進行状況を直接的に検知し、オイルミスト噴射量(噴霧量)を調整することで、オイルミスト26の噴射量を各加工状況に最適となるように制御することができるようになっている。更に、この例にあっては、コントローラ58には、ワーク72の切削部位乃至該切削部位近傍の温度の閾値が設定され、温度センサ74で検出された計測値がこの閾値を超えたときにオイルミスト26の噴射を開始するようになっている。
【0022】
なお、この例では、温度センサ74でワーク72の切削部位乃至該切削部位近傍の温度を検出するようにしているが、このワーク72の切削部位乃至該切削部位近傍の温度の代わりに、機械加工の際に発生する切り屑76の温度を検出し、この検出値を基に、前述と同様にして、コントローラ58でオイルミスト生成圧力調整弁48及び油量調整弁54を制御するようにしてもよい。
【0023】
図4は、切削工具としてバイト70を備えてワーク72の外丸削りを行うようにした旋盤に適用した他の例を示すもので、この例は、加工部位であるワーク72と切削工具(バイト)70との接触部に向けて噴射ノズル28からオイルミスト26を噴射するとともに、加工に使用している切削工具70の刃先温度を、切削工具70の刃部近傍に溶着した、熱電対からなる温度センサ78で計測するようにしたものである。
【0024】
この例にあっても、温度センサ78で検知した切削工具70の刃先温度の検出信号は、コントローラ58に入力され、このコントローラ58からの制御信号がオイルミスト生成圧力調整弁48及び油量調整弁54に入力され(図2参照)、これによって、この検出値に基づいて、切削工具70の刃先温度の絶対値(計測値)または時間変化に伴う増減によって、現在の加工進行状況を直接的に検知し、オイルミスト噴射量(噴霧量)を調整することで、オイルミスト26の噴射量を各加工状況に最適となるように制御することができる。更に、この例にあっては、コントローラ58には、切削工具70の刃先温度の閾値が設定され、温度センサ78で検出された計測値がこの閾値を超えたときにオイルミスト26の噴射を開始するようになっている。
【0025】
図5は、切削工具としてバイト70を備えてワーク72の外丸削りを行うようにした旋盤に適用した他の例を示すもので、この例は、加工部位であるワーク72と切削工具(バイト)70との接触部に向けて噴射ノズル28からオイルミスト26を噴射するとともに、加工に使用している切削工具70の振動加速度を、切削工具70の刃部近傍に取付けた振動センサ(小型振動ピックアップ)80で計測するようにしたものである。
【0026】
この例にあっても、振動センサ80で検知した切削工具70の振動加速度の検出信号は、コントローラ58に入力され、このコントローラ58からの制御信号がオイルミスト生成圧力調整弁48及び油量調整弁54に入力され(図2参照)、これによって、この検出値に基づいて、切削工具70の振動加速度の絶対値(計測値)または時間変化に伴う増減によって、現在の加工進行状況を直接的に検知し、オイルミスト噴射量(噴霧量)を調整することで、オイルミスト26の噴射量を各加工状況に最適となるように制御することができる。更に、この例にあっては、コントローラ58には、切削工具70の振動加速度の閾値が設定され、振動センサ80で検出された計測値がこの閾値を超えたときにオイルミスト26の噴射を開始するようになっている。
【0027】
なお、この例では、振動センサ80で切削工具70の振動加速度を検出するようにしているが、この切削工具70の代わりにワーク72の切削部位乃至該切削部位近傍の振動加速度を検出し、この検出値を基に、前述と同様にして、コントローラ58でオイルミスト生成圧力調整弁48及び油量調整弁54を制御するようにしてもよい。
【0028】
その他の加工例として、回転する砥石でワークを研削加工する場合もあるが、いずれの場合も、工具(砥石)の刃面温度や被削材の温度等を介して、現在の加工状態を直接的に検知し、この検出値に基づいてオイルミストの噴射量を最適値にすることで、オイルミストの噴射量を加工状況に最適となるように制御することができる。
なお、この実施の形態にあっては、工作機械に適用した例を示しているが、オイルミストを使用して加工を行うものであれば、全て適用可能である。
【0029】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、オイルミストの噴射量を加工状況に合わせて最適となるように制御することができ、加工部の状況を目視しながらオイルミストの噴射量を調整する必要がなくなり、非熟練者でも加工が容易となる。これにより、加工部の品質のばらつきを減少させるとともに、切削油や研削油の使用量を減少させて環境汚染に繋がることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のオイルミスト噴射装置及び工作機械による一加工例を示す斜視図である。
【図2】同じく、オイルミスト噴射装置のフロー図である。
【図3】本発明の他の実施の形態のオイルミスト噴射装置及び工作機械による他の加工例の要部を示す図である。
【図4】本発明の更に他の実施の形態のオイルミスト噴射装置及び工作機械による更に他の加工例の要部を示す図である。
【図5】本発明の更に他の実施の形態のオイルミスト噴射装置及び工作機械による更に他の加工例の要部を示す図である。
【符号の説明】
10 加工テーブル
12,72 ワーク(被削材)
14 切削工具(フライス)
22 オイルミスト発生装置
24 オイルミスト供給チューブ
26 オイルミスト
28 噴射ノズル
36 制御盤
40 切削油
42 油槽
44 オイルミスト発生器
46 圧力空気源
48 オイルミスト生成圧力調整弁
50 圧力空気供給管
52 切削油吸上管
54 油量調整弁
56 オイルミスト噴射口
58 コントローラ
60 AEセンサ
70 切削工具(バイト)
74,78 温度センサ
76 切り屑
80 振動センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention performs lubrication of a machining part and cooling of a tool by injecting an oil mist, which is a mist of cutting oil, toward a machining portion of a work material (work) when performing cutting or grinding. In addition, the present invention relates to an oil mist injection device and a control method thereof, which greatly reduce the amount of cutting oil used.
[0002]
[Prior art]
For example, when grinding a metal surface by rotating a grindstone at a high speed, or when cutting a workpiece using a machine tool, it is widely used to supply cutting oil to the machining site. I have. This cutting oil mainly has a lubricating action, a cooling action, and a cleaning action, and is generally used in a liquid state and directly poured into a processing portion. In this case, a large amount of cutting oil is required, which not only leads to an increase in cost, but also generates a large amount of waste liquid, and it is necessary to perform this treatment in a poor environment.
[0003]
For this reason, an oil mist generator and an injection nozzle are provided, and the amount of cutting oil used is drastically reduced by injecting and attaching an oil mist, which is a mist of cutting oil, from the injection nozzle toward the processing portion. Such an oil mist injection device has been developed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional oil mist injection device, there is no means for automatically controlling the injection amount of the oil mist injected from the injection nozzle toward the processing portion. For this reason, at the time of processing, it is necessary to adjust the injection amount of the oil mist manually while visually observing the state of the processed part as necessary, and this work requires not only skill but also variations in processed products and However, there has been a problem that an increase in the amount of cutting oil or grinding oil leads to environmental pollution.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an oil mist injection device and an oil mist injection device capable of controlling an injection amount of an oil mist so as to be optimal in accordance with a processing situation. I do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is an oil mist generating device that generates an oil mist, an injection nozzle that injects an oil mist generated by the oil mist generating device toward a processing portion, and a tool used for processing. An oil, comprising: a detection sensor that detects a physical quantity indicating a phenomenon actually occurring in a work material; and a controller that controls an injection amount of an oil mist injected from the injection nozzle based on a detection value of the detection sensor. It is a mist injection device.
[0007]
With this, a physical quantity indicating a phenomenon actually occurring on a tool surface such as a cutting blade or a grinding wheel, for example, a temperature rise actually occurring on the blade surface of the blade or the grinding wheel is detected to grasp the cutting or grinding state, By adjusting the oil mist injection amount (spray amount) according to the cutting or grinding situation, it is possible to control the oil mist injection amount to be optimal according to the machining situation.
[0008]
The invention according to claim 2 is characterized in that the detection sensor is a temperature sensor that detects a temperature of a cutting edge of the tool, a temperature of a work material or a temperature of a chip generated at the time of machining, and a temperature sensor of the tool or the work material. 2. The oil mist injection device according to claim 1, wherein the oil mist injection device is any one of a vibration sensor that detects a vibration acceleration and an AE sensor that detects an acoustic emission generated in a workpiece being processed.
[0009]
The invention according to Claim 3 is characterized in that the controller controls so as to start oil mist injection when the detected value exceeds a preset threshold value. It is an oil mist injection device. Thus, the injection of the oil mist from the injection nozzle toward the cutting portion can be automatically started when necessary.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, when the oil mist generated by the oil mist generating device is injected from the injection nozzle toward the processing portion, the temperature of the cutting edge of the tool used for processing, the temperature of the work material, or the machine An oil mist injection device which detects a temperature of chips generated at the time of machining and controls an injection amount of oil mist injected from the injection nozzle in accordance with an absolute value or a change amount of the detected value. Is a control method.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, when the oil mist generated by the oil mist generator is injected from the injection nozzle toward the processing portion, the vibration acceleration of a tool or a workpiece used for processing, or during processing. An oil mist injection device characterized in that an acoustic emission generated in a workpiece is detected, and an injection amount of an oil mist injected from the injection nozzle is controlled in accordance with an absolute value or a change amount of the detected value. It is a control method.
[0012]
Here, the injection of the oil mist from the injection nozzle may be started when the detection value exceeds a preset threshold.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 and FIG. 2 show an example of processing by an oil mist injection device and a machine tool according to an embodiment of the present invention, which includes, for example, a processing table 10 which is movable back and forth and has a
[0014]
The oil mist injection device includes an
[0015]
As shown in FIG. 2, the
[0016]
An
[0017]
Further, in the
[0018]
According to this embodiment, when the pressurized air from the
[0019]
In this example, an example is shown in which the oil mist generation
[0020]
FIG. 3 shows an example in which the present invention is applied to a lathe in which a cutting tool is provided with a
[0021]
Then, a detection signal of the temperature of the cut portion of the
[0022]
In this example, the
[0023]
FIG. 4 shows another example in which the present invention is applied to a lathe having a cutting tool provided with a
[0024]
Also in this example, the detection signal of the cutting edge temperature of the
[0025]
FIG. 5 shows another example in which the present invention is applied to a lathe in which a cutting tool is provided with a
[0026]
Also in this example, the detection signal of the vibration acceleration of the
[0027]
In this example, the vibration acceleration of the
[0028]
As another processing example, there is a case where the work is ground with a rotating grindstone. In any case, the current machining state is directly changed via the temperature of the blade surface of the tool (grindstone) or the temperature of the work material. The oil mist injection amount can be controlled so as to be optimal for the machining condition by detecting the oil mist optimally based on the detected value.
In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a machine tool is shown. However, any embodiment in which processing is performed using an oil mist is applicable.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the injection amount of the oil mist can be controlled so as to be optimal according to the processing condition, and the injection amount of the oil mist is adjusted while visually observing the state of the processing portion. There is no need to perform this, and processing becomes easy even for unskilled persons. Thus, it is possible to reduce the variation in the quality of the processed portion and to prevent the amount of the cutting oil and the grinding oil from being reduced, which leads to environmental pollution.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of processing by an oil mist injection device and a machine tool according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flow chart of the oil mist injection device.
FIG. 3 is a diagram illustrating a main part of another processing example using an oil mist injection device and a machine tool according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a main part of still another working example by an oil mist injection device and a machine tool according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a main part of still another processing example using an oil mist injection device and a machine tool according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Machining table 12, 72 Work (work material)
14 Cutting tools (milling)
22
74,78
Claims (5)
前記オイルミスト発生装置で発生したオイルミストを加工部位に向けて噴射する噴射ノズルと、
加工に使用している工具または被削材に実際に生じる現象を示す物理量を検知する検知センサと、
前記検知センサの検出値に基づいて前記噴射ノズルから噴射するオイルミストの噴射量を制御するコントローラを有することを特徴とするオイルミスト噴射装置。An oil mist generator that generates oil mist,
An injection nozzle that injects oil mist generated by the oil mist generator toward a processing portion,
A detection sensor that detects a physical quantity indicating a phenomenon that actually occurs in a tool or a work material used for processing,
An oil mist injection device comprising: a controller that controls an injection amount of oil mist injected from the injection nozzle based on a detection value of the detection sensor.
加工に使用している工具の刃先温度、被削材の温度または機械加工の際に発生する切り屑の温度を検知し、この検出値の絶対値または変化量に対応させて前記噴射ノズルから噴射するオイルミストの噴射量を制御することを特徴とするオイルミスト噴射装置の制御方法。When the oil mist generated by the oil mist generator is sprayed from the spray nozzle toward the processing site,
The temperature of the cutting edge of the tool used for processing, the temperature of the work material, or the temperature of the chips generated during machining is detected, and the injection is performed from the injection nozzle in accordance with the absolute value or the amount of change of the detected value. A method for controlling an oil mist injection device, characterized by controlling the amount of oil mist to be injected.
加工に使用している工具または被削材の振動加速度、または加工中の被削材に生じるアコースチックエミッションを検知し、この検出値の絶対値または変化量に対応させて前記噴射ノズルから噴射するオイルミストの噴射量を制御することを特徴とするオイルミスト噴射装置の制御方法。When the oil mist generated by the oil mist generator is sprayed from the spray nozzle toward the processing site,
Vibration acceleration of the tool or work material used for processing, or acoustic emission generated in the work material being processed is detected, and the injection is performed from the injection nozzle in accordance with the absolute value or the amount of change of the detected value. A method for controlling an oil mist injection device, comprising controlling an injection amount of an oil mist.
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