JP2006082164A - 機械加工設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 ワークパレットストッカ側の高さと工作機械のワークパレット取付け台の高さが異なっていても、ワークパレットの交換が容易で、作業性の良い、コンパクトな機械加工設備を提供する。
【解決手段】 工作機械１とワークパレットストッカ４１との間にワークパレットチェンジャ５１が設けられている。そのワークパレットチェンジャ５１には、上下移動するキャリア５７が設けられ、そのキャリア５７に矢印Ｅの揺動運動を行う揺動アーム６３が設けられている。揺動アーム６３の先端部にワークパレット２７を把持する把持手段６５が設けられている。ワークパレット２７の交換は、キャリア５７の上下運動と揺動アーム６３の揺動運動でワークパレットを搬送して行うようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械、ワークパレットストッカ及び両者間でワークパレットを交換するワークパレットチェンジャを備えた機械加工設備に関し、特に、ワークパレットのワーク取付け面が、ワークパレットストッカ上では水平に載置され、工作機械上では垂直に取付けられるように設計された機械加工設備に関する。

工作機械のテーブル上に直立したパレットと段取りスタンド又はパレットマガジン上で水平に置かれたパレットとを交換するパレット交換装置は、特許文献１及び特許文献２に開示されている。特許文献１は、段取りスタンド上で水平に置かれたパレットを９０度旋回させてパレットを直立にして、昇降と旋回運動をする旋回アームで工作機械のテーブル上のパレットと段取りスタンド上のパレットとを交換するパレット交換装置を備えたものである。このパレット交換装置は、段取りスタンドのパレット交換位置にパレットを直立にしたとき、その高さを工作機械のテーブル上のパレット取付け高さと同一の高さになるように構成して、垂直軸線回りに１８０度旋回する旋回アームで両パレットを交換するものである。

また、特許文献２は、パレットマガジン上に水平に置かれたパレットと工作機械のパレット装着部に横向きに装着されたパレットとを交換するものであり、９０度捩じれのパレットグリッパ機構と揺動アーム機構によって両パレットを交換するパレットチェンジャを備えたものである。このパレットチェンジャは、パレットマガジン側のパレット交換位置の高さと工作機械側のパレット装着部の高さとが同一の高さに構成されており、スライドするチェンジャサドルの上に設けられた揺動アームの揺動運動とパレットグリッパの旋回運動によってパレットを交換するものである。

特許第３３６１７６９号公報 特公平１−４４４６８号公報

前述の特許文献１及び特許文献２に記載の工作機械のパレット交換装置は、ワークパレットストッカ側のワークパレット受渡し位置の高さと工作機械側のワークパレット取付け台の高さを同一に構成した工作機械のパレット交換装置である。それらのパレット交換装置は、工作機械側のワークパレット取付け台の位置が高い場合、ワークパレットストッカ側のワークパレット受渡し位置の高さ又は段取りスタンドの高さが高くなり、段取りスタンドでの作業性が悪く、しかも、装置が複雑になるという問題点があった。
本発明は、この問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ワークパレットストッカ側にワークパレットが水平に置かれ、しかも低い位置にあって、工作機械側のワークパレット取付け台にワークパレットのワーク取付け面が垂直に取付けられ、しかもその位置が高い場合の工作機械であっても、ワークパレットの交換が容易で、作業性が良く、しかも、切屑の排出性が良く、コンパクトな機械加工設備を提供することである。

前述の目的を達成するために、本発明によれば、ワークと工具とをＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸方向に相対移動可能にすると共にワークをＢ軸及びＣ軸の２つの回転軸のうち少なくとも１つの回転軸で回転可能にした工作機械と、その近傍に配置されたワークパレットストッカとの間で、ワークパレットチェンジャによってワークパレットを交換して機械加工を行う機械加工設備であって、前記工作機械の基台となるベッドと、前記ベッド上の後部に設けられ、左右方向又は前後方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動するコラムと、前記コラムの前部に設けられ、前記工具を装着する主軸を有し、上下方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動する主軸頭と、前記ベッド上の前部に設けられ、前後方向又は左右方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動するサドルと、前記サドルの上に設けられ、垂直軸線回りに回転可能に設けられた回転ユニットと、前記回転ユニットの上に設けられ、ワークパレットのワーク取付け面が垂直になるようにワークパレットをクランプするワークパレット取付け台と、前記工作機械の前方又は側方に配置され、複数のワークパレットを水平に載置し、所望のワークパレットをワークパレット受渡し位置に位置決め可能に設けられたワークパレットストッカと、前記工作機械と前記ワークパレットストッカとの間に配置され、先端部にワークパレットを把持する把持手段を有し、フレームに対して上下移動と揺動運動が可能に設けられた揺動アームによってワークパレットを交換するワークパレットチェンジャと、を具備し、工作機械のワークパレット取付け台とワークパレットストッカのワークパレット受渡し位置との間で、ワークパレットを交換して機械加工を行う機械加工設備が提供される。

前述のように、ワークと工具とをＸ、Ｙ、Ｚ、Ｂ、Ｃ軸の５軸の相対移動又はＢ、Ｃ軸のどちらかがない４軸の相対移動を可能にした工作機械と、複数のワークパレットを水平に載置したワークパレットストッカとの間で、フレームに対して上下移動と揺動運動が可能に設けられた揺動アームによってワークパレットを交換するワークパレットチェンジャを具備して構成されている。このような構成であるから、ワークパレットを搬送する揺動アームが上下移動と揺動運動が可能になっているので、ワークパレットストッカのワークパレット受渡し位置の高さと工作機械のワークパレット取付け台の高さとが異なっていても、ワークパレットの交換が容易に行える。

また、ワークと工具とをＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸方向に相対移動可能にすると共にワークをＢ軸及びＣ軸の２つの回転軸で回転可能にした工作機械によって機械加工を行う機械加工設備であって、前記工作機械の基台となるベッドと、前記ベッド上の後部に設けられ、左右方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動するコラムと、前記コラムの前部に設けられ、前記工具を装着する主軸を有し、上下方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動する主軸頭と、前記ベッド上の前部に設けられ、前後方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動するサドルと、前記サドルの上に設けられ、垂直軸線回りに回転可能に設けられた回転ユニットと、前記回転ユニットの上に設けられ、ワークパレットのワーク取付け面が垂直になるようにワークパレットをクランプし、かつ水平軸線回りに回転可能に設けられたワークパレット取付け台と、前記ベッドの中央部に前記サドルの前後方向の移動範囲の全域にわたって設けられた凹溝部と、前記ベッドの凹溝部の下部に前記サドルの前後方向の移動範囲の全域にわたって設けられ、落下した切屑を受容する凹形状の薄板部材で成るトラフと、を具備し、ワークパレットをワークパレット取付け台に装着してワークを加工する機械加工設備が提供される。

前述のように、ワークと工具とをＸ、Ｙ、Ｚ軸に相対移動させると共にＢ軸の回転軸の上にＣ軸の回転軸を設け、そのＣ軸の回転軸にワークパレット取付け台を設け、ワークパレットが水平軸線回りに回転するように構成したので、機械加工によって発生する切屑が容易に落下する。そして、ベッドの中央部にサドルの前後方向の移動範囲の全域にわたって凹溝部を設け、その凹溝部の下部にサドルの前後方向の移動範囲の全域にわたって切屑を受容するトラフを設けたので、切屑が機械各部に堆積することがなく、切屑が確実に排出できる。

また、工作機械とその近傍に配置されたワークパレットストッカとの間で、ワークパレットチェンジャによってワークパレットを交換する機械加工設備であって、前記ワークパレットチェンジャの枠体であるフレームと、前記フレームに上下方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動するキャリアと、前記キャリアに設けられ、少なくとも９０度の角度範囲で揺動運動が可能に設けられた揺動アームと、前記揺動アームの先端部に設けられ、ワークパレットを把持する把持手段と、を具備し、工作機械のワークパレット取付け台とワークパレットストッカのワークパレット受渡し位置との間で、揺動アームの上下移動と揺動運動によってワークパレットを交換する機械加工設備が提供される。

前述のように、ワークパレットチェンジャのフレームに対して上下移動するキャリアとそのキャリアに揺動運動が可能に設けられた揺動アームとその揺動アームの先端部に設けられたワークパレットを把持する把持手段とを具備し、把持手段がワークパレットを把持して、上下移動と揺動運動を行う揺動アームによってワークパレットを交換するように構成されている。このような構成であるから、工作機械側のワークパレット取付け台の位置が高くても、ワークパレットストッカ側のワークパレット受渡し位置の高さを低くして、作業性を良くした状態でワークパレットの交換が容易に行える。

更に、ワークと工具とをＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸方向に相対移動可能にすると共にワークをＢ軸及びＣ軸の２つの回転軸で回転可能にした工作機械と、その近傍に配置されたワークパレットストッカとの間で、ワークパレットチェンジャによってワークパレットを交換して機械加工を行う機械加工設備であって、前記工作機械は、前記工作機械の基台となるベッドと、前記ベッド上の後部に設けられ、左右方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動するコラムと、前記コラムの前部に設けられ、前記工具を装着する主軸を有し、上下方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動する主軸頭と、前記ベッド上の前部に設けられ、前後方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動するサドルと、前記サドルの上に設けられ、垂直軸線回りに回転可能に設けられた回転ユニットと、前記回転ユニットの上に設けられ、ワークパレットのワーク取付け面が垂直になるようにワークパレットをクランプし、かつ水平軸線回りに回転可能に設けられたワークパレット取付け台と、前記ベッドの中央部に前記サドルの前後方向の移動範囲の全域にわたって設けられた凹溝部と、前記ベッドの凹溝部の下部に前記サドルの前後方向の移動範囲の全域にわたって設けられ、落下した切屑を受容する凹形状の薄板部材で成るトラフとを具備し、前記ワークパレットストッカは、前記工作機械の前方に配置され、複数のワークパレットを水平に載置し、所望のワークパレットをワークパレット受渡し位置に位置決めする装置を具備し、前記ワークパレットチェンジャは、前記ワークパレットチェンジャの枠体であるフレームと、前記フレームに上下方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動するキャリアと、前記キャリアに設けられ、少なくとも９０度の角度範囲で揺動運動が可能に設けられた揺動アームと、前記揺動アームの先端部に設けられ、ワークパレットを把持する把持手段とを具備し、工作機械のワークパレット取付け台とワークパレットストッカのワークパレット受渡し位置との間で、揺動アームの上下移動と揺動運動によってワークパレットを交換して機械加工を行う機械加工設備が提供される。

前述のように、ワークと工具とをＸ、Ｙ、Ｚ、Ｂ、Ｃ軸の５軸の相対移動を可能にした工作機械と複数のワークパレットを水平に載置したワークパレットストッカとの間で、フレームに対して上下移動と揺動運動が可能に設けられた揺動アームによってワークパレットを交換するワークパレットチェンジャを具備して構成されている。このような構成であるから、ワークパレットを搬送する揺動アームが上下移動と揺動運動が可能になっているので、ワークパレットストッカのワークパレット受渡し位置の高さと工作機械のワークパレット取付け台の高さとが異なっていても、ワークパレットの交換が容易に行える。

本発明によれば、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｂ、Ｃ軸の５軸又は４軸の工作機械と、複数のワークパレットを水平に載置したワークパレットストッカと、上下移動と揺動運動を行う揺動アームによってワークパレットを交換するワークパレットチェンジャとを設けて構成されている。このような構成であるから、ワークパレットストッカ側のワークパレット受渡し位置の高さと工作機械側のワークパレット取付け台の高さが異なっていても、ワークパレットの交換が容易に行える。また、ワークパレットを水平軸線回りに回転するようにして、切屑が落下し易すくして、ベッドの中央部にサドルの前後方向の移動範囲の全域にわたって凹溝部を設け、その下部に切屑を受容するトラフをサドルの前後方向の移動範囲の全域にわたって設けたので、切屑が機械各部に堆積することなく切屑を容易に機外に排出することができる。更に、ワークパレットチェンジャのフレームに対して上下移動するキャリアとそのキャリアに揺動運動する揺動アームを設けてワークパレットを交換するように構成したので、工作機械側のワークパレット取付け台の高さに係わりなく、ワークパレットストッカ側の高さを作業性の良い高さに適宜設定することができ、安全でコンパクトな機械加工設備が得られた。

以下、本発明による機械加工設備の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の好ましい実施の形態を示す機械加工設備の右側面図である。図２は、本発明の好ましい実施の形態を示す機械加工設備の平面図である。図３は、本発明の機械加工設備のワークパレット把持手段の平面図である。

図１及び図２において、本発明の好ましい実施の形態の機械加工設備は、工作機械１とワークパレットストッカ４１とワークパレットチェンジャ５１とを備えている。工作機械１は、図１において左側を機械の正面とする。基台となるベッド３は、前部３ａに前後方向（紙面左右方向）に伸長してガイド５が設けられ、そのガイド５にサドル７が係合されて、図示せず駆動モータにより前後方向に、すなわち、矢印Ｚ方向に移動可能になっている。ベッド３の後部３ｂに左右方向（紙面垂直方向）に伸長してガイド９が設けられ、そのガイド９にコラム１１が係合されて、図示せず駆動モータにより左右方向に、すなわち、矢印Ｘ方向に移動可能になっている。コラム１１の前面に上下方向に伸長してガイド１３が設けられ、そのガイド１３に主軸頭１５が係合されて、駆動モータ１７により上下方向に、すなわち、矢印Ｙ方向に移動可能になっている。主軸頭１５には工具を装着する主軸１９が回転自在に設けられている。

サドル７の上には、図示せず駆動モータにより垂直軸線回りに回転する、すなわち、矢印Ｂの回転をするロータリテーブル２１が設けられている。そのロータリテーブル２１の上には、ブラケット２３が設けられ、そのブラケット２３に図示せず駆動モータにより水平軸線回りに回転する、すなわち、矢印Ｃの回転をする回転軸（図示せず）が設けられている。その回転軸にワークパレットをクランプ、アンクランプするワークパレット取付け台２５が設けられている。ワークパレット取付け台２５は公知の装置である。ベッド３の前部３ａの中央部にサドル７の前後方向の移動範囲の全域にわたって凹溝部２９が設けられている。その凹溝部２９の下部に、落下した切屑を受容する凹形状の薄板部材でなるトラフ３１がサドル７の前後方向の移動範囲の全域にわたって設けられている。なお、ガイド５及び送りねじなどは、図示せずテレスコピックカバーによって覆われ、落下した切屑がトラフ３１に受容されるようになっている。トラフ３１内に受容された切屑は、図示せずチップコンベアによって機外に排出される。

図１及び図２に示す実施の形態では、ワークパレットストッカ４１及びワークパレットチェンジャ５１が工作機械１の前方側（紙面左側）に設けられているが、それらを工作機械１の左側又は右側の側方に設けて構成してもよい。また、サドル７の上に垂直軸線回りに回転するロータリテーブル２１（Ｂ軸）を設け、そのロータリテーブル２１の上に水平軸線回りに回転するＣ軸を設けて、そのＣ軸にワークパレット取付け台２５が設けられているが、Ｃ軸を設けずにロータリテーブル２１の上にイケールを設置して、そのイケールにワークパレット取付け台２５を設けて構成してもよい。

ワークパレットストッカ４１は、複数枚のワークパレット２７を水平に載置して、所望のワークパレット２７をワークパレット受渡し位置４３に図示せず駆動モータにより位置決め可能になっている。ワークパレットチェンジャ５１は、枠体であるフレーム５３に上下方向に伸長してガイド５５が設けられ、そのガイド５５にキャリア５７が係合されて、キャリア５７は駆動モータ５９及び送りねじにより上下方向に移動可能になっている。キャリア５７には揺動アーム６３が設けられ、その揺動アーム６３はアクチェータ６１の駆動により、少なくとも９０度の角度範囲で矢印Ｅの揺動運動が可能になっている。揺動アーム６３の先端部にはワークパレット２７を把持又は開放するワークパレット把持手段６５が設けられている。図３はワークパレット把持手段６５の詳細を示す。ワークパレット２７に設けられた係止部材６７の内孔にシリンダ６９ピストン７１装置のピストン７１が係合して、更に、係止部材７３の内孔にシリンダ７５ピストン７７装置のピストン７７が係合してワークパレット２７を把持するようになっている。

ワークパレットチェンジャ５１は、フレーム５３に対してキャリア５７が上下方向に移動可能になっており、そのキャリア５７に揺動アーム６３が矢印Ｅの方向に揺動可能に設けられている。ワークパレットの交換は、揺動アーム６３の先端部に設けられた把持手段６５によって、ワークパレット受渡し位置に位置決めされたワークパレット２７を把持する。そして、揺動アーム６３が矢印Ｅの方向に９０度旋回して、工作機械のワークパレット取付け台２５の前面にワークパレット２７を搬送する。このときワークパレット取付け台２５の位置が高い場合は、キャリア５７を上昇させてワークパレット２７をワークパレット取付け台２５の位置に合わせる。ワークパレット２７はワークパレット取付け台２５の図示せずクランプ装置によりワークパレット取付け台２５にクランプされる。加工終了後は、ワークパレット把持手段６５がワークパレット取付け台２５にクランプされているワークパレット２７を把持して、ワークパレット取付け台２５のクランプ装置がワークパレット２７をアンクランプして、揺動アーム６３が矢印Ｅの旋回を行い、ワークパレット２７を搬送し、ワークパレット２７をワークパレット受渡し位置４３に載置する。そして、次に加工するワークが取付けられたワークパレット２７をワークパレット受渡し位置４３に位置決めして、同様に工作機械側に搬送する。

本発明の好ましい実施の形態を示す機械加工設備の右側面図である。 本発明の好ましい実施の形態を示す機械加工設備の平面図である。 本発明の機械加工設備のワークパレット把持手段の平面図である。

符号の説明

１ 工作機械
３ ベッド
７ サドル
１１ コラム
１５ 主軸頭
２１ ロータリテーブル
２５ ワークパレット取付け台
２７ ワークパレット
２９ 凹溝部
３１ トラフ
４１ ワークパレットストッカ
５１ ワークパレットチェンジャ
５７ キャリア
６３ 揺動アーム
６５ 把持手段

Claims (4)

1. ワークと工具とをＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸方向に相対移動可能にすると共にワークをＢ軸及びＣ軸の２つの回転軸のうち少なくとも１つの回転軸で回転可能にした工作機械と、その近傍に配置されたワークパレットストッカとの間で、ワークパレットチェンジャによってワークパレットを交換して機械加工を行う機械加工設備であって、
   前記工作機械の基台となるベッドと、
   前記ベッド上の後部に設けられ、左右方向又は前後方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動するコラムと、
   前記コラムの前部に設けられ、前記工具を装着する主軸を有し、上下方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動する主軸頭と、
   前記ベッド上の前部に設けられ、前後方向又は左右方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動するサドルと、
   前記サドルの上に設けられ、垂直軸線回りに回転可能に設けられた回転ユニットと、
   前記回転ユニットの上に設けられ、ワークパレットのワーク取付け面が垂直になるようにワークパレットをクランプするワークパレット取付け台と、
   前記工作機械の前方又は側方に配置され、複数のワークパレットを水平に載置し、所望のワークパレットをワークパレット受渡し位置に位置決め可能に設けられたワークパレットストッカと、
   前記工作機械と前記ワークパレットストッカとの間に配置され、先端部にワークパレットを把持する把持手段を有し、フレームに対して上下移動と揺動運動が可能に設けられた揺動アームによってワークパレットを交換するワークパレットチェンジャと、
   を具備し、工作機械のワークパレット取付け台とワークパレットストッカのワークパレット受渡し位置との間で、ワークパレットを交換して機械加工を行う機械加工設備。
2. ワークと工具とをＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸方向に相対移動可能にすると共にワークをＢ軸及びＣ軸の２つの回転軸で回転可能にした工作機械によって機械加工を行う機械加工設備であって、
   前記工作機械の基台となるベッドと、
   前記ベッド上の後部に設けられ、左右方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動するコラムと、
   前記コラムの前部に設けられ、前記工具を装着する主軸を有し、上下方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動する主軸頭と、
   前記ベッド上の前部に設けられ、前後方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動するサドルと、
   前記サドルの上に設けられ、垂直軸線回りに回転可能に設けられた回転ユニットと、
   前記回転ユニットの上に設けられ、ワークパレットのワーク取付け面が垂直になるようにワークパレットをクランプし、かつ水平軸線回りに回転可能に設けられたワークパレット取付け台と、
   前記ベッドの中央部に前記サドルの前後方向の移動範囲の全域にわたって設けられた凹溝部と、
   前記ベッドの凹溝部の下部に前記サドルの前後方向の移動範囲の全域にわたって設けられ、落下した切屑を受容する凹形状の薄板部材で成るトラフと、
   を具備し、ワークパレットをワークパレット取付け台に装着してワークを加工する機械加工設備。
3. 工作機械とその近傍に配置されたワークパレットストッカとの間で、パレットチェンジャによってワークパレットを交換する機械加工設備であって、
   前記ワークパレットチェンジャの枠体であるフレームと、
   前記フレームに上下方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動するキャリアと、
   前記キャリアに設けられ、少なくとも９０度の角度範囲で揺動運動が可能に設けられた揺動アームと、
   前記揺動アームの先端部に設けられ、ワークパレットを把持する把持手段と、
   を具備し、工作機械のワークパレット取付け台とワークパレットストッカのワークパレット受渡し位置との間で、揺動アームの上下移動と揺動運動によってワークパレットを交換する機械加工設備。
4. ワークと工具とをＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸方向に相対移動可能にすると共にワークをＢ軸及びＣ軸の２つの回転軸で回転可能にした工作機械と、その近傍に配置されたワークパレットストッカとの間で、ワークパレットチェンジャによってワークパレットを交換して機械加工を行う機械加工設備であって、
   前記工作機械は、
   前記工作機械の基台となるベッドと、
   前記ベッド上の後部に設けられ、左右方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動するコラムと、
   前記コラムの前部に設けられ、前記工具を装着する主軸を有し、上下方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動する主軸頭と、
   前記ベッド上の前部に設けられ、前後方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動するサドルと、
   前記サドルの上に設けられ、垂直軸線回りに回転可能に設けられた回転ユニットと、
   前記回転ユニットの上に設けられ、ワークパレットのワーク取付け面が垂直になるようにワークパレットをクランプし、かつ水平軸線回りに回転可能に設けられたワークパレット取付け台と、
   前記ベッドの中央部に前記サドルの前後方向の移動範囲の全域にわたって設けられた凹溝部と、
   前記ベッドの凹溝部の下部に前記サドルの前後方向の移動範囲の全域にわたって設けられ、落下した切屑を受容する凹形状の薄板部材で成るトラフとを具備し、
   前記ワークパレットストッカは、
   前記工作機械の前方に配置され、複数のワークパレットを水平に載置し、所望のワークパレットをワークパレット受渡し位置に位置決めする装置を具備し、
   前記ワークパレットチェンジャは、
   前記ワークパレットチェンジャの枠体であるフレームと、
   前記フレームに上下方向に伸長して設けられたガイドに沿って移動するキャリアと、
   前記キャリアに設けられ、少なくとも９０度の角度範囲で揺動運動が可能に設けられた揺動アームと、
   前記揺動アームの先端部に設けられ、ワークパレットを把持する把持手段とを具備し、
   工作機械のワークパレット取付け台とワークパレットストッカのワークパレット受渡し位置との間で、揺動アームの上下移動と揺動運動によってワークパレットを交換して機械加工を行う機械加工設備。

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