JP2014084185A - 振動式ボウルフィーダ - Google Patents

Abstract

【課題】水平方向に延び、水平回転方向に振動する弾性部材を備えた振動式ボウルフィーダにおいて、その弾性部材への応力負担を低減して部品供給能力の向上を図る。
【解決手段】水平方向に延び、水平回転方向に振動する回転振動用板ばね（弾性部材）３を、上部振動体２および下部振動体６の回転中心Ｚから放射状に延びる水平な仮想基準線Ｘに対して、内側の固定位置が外側の固定位置よりも近接するように水平面内で所定の角度θをつけて配することにより、仮想基準線Ｘと平行に配した場合に比べて、振動時における回転振動用板ばね３の外側の固定位置の仮想的な自由状態での軌跡が実際の固定状態での軌跡に近づくようにして、振動時に回転振動用板ばね３やこれを固定する各弾性部材取付部２ａ、４ａに作用する引張力を小さくし、これらの部品への応力負担を低減して、高速供給化を図ったものである。
【選択図】図５

Description

本発明は、加振機構の駆動により螺旋状の部品搬送路に沿って部品を搬送する振動式ボウルフィーダに関する。

振動式ボウルフィーダは、一般に、内面に螺旋状の部品搬送路が形成されたボウルと、ボウルが取り付けられる上部振動体と、上部振動体の下方に設置される下部振動体と、両振動体を連結する弾性部材と、両振動体に振動を付与する加振機構とを備え、加振機構の駆動によりボウルを振動させて部品を搬送路に沿って搬送するものである。このような振動式ボウルフィーダには、上部振動体と下部振動体を連結する弾性部材として、両振動体の回転中心から放射状に延びる水平な仮想基準線に沿い、かつ鉛直面に対して傾斜するように配される板ばねを用いることにより、ボウルを水平回転方向と鉛直方向に振動させるものがある（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、上記のように板ばね等の弾性部材を水平方向に延びるように配する場合、鉛直方向の剛性を確保するために、上記仮想基準線に沿って上部振動体と下部振動体の弾性部材取付部を内外に設け、各弾性部材取付部の回転方向の両側に弾性部材を配置し、弾性部材の両端部をそれぞれ各弾性部材取付部の回転方向側面に形成した取付面に固定することが考えられる。

例えば、本出願人は、このような弾性部材の配置をとった複合振動式のボウルフィーダを、本願に先立つ出願（特願２０１１−１６９１５５）において開示している。このボウルフィーダは、本発明の第１実施形態でもある図１乃至図３に示すように、内面に螺旋状の部品搬送路１ａが形成されたボウル１を円盤状の上部振動体２の上面に取り付け、その上部振動体２の下方に、上部振動体２に回転振動用の弾性部材としての第１の板ばね（回転振動用板ばね）３で連結される十字状の可動フレーム４と、この可動フレーム４に鉛直振動用弾性部材としての第２の板ばね５で連結される下部振動体６とからなる下部振動部７を設置し、上部振動体２と下部振動体６との間に、水平回転方向の振動を発生させる第１の加振機構８と鉛直方向の振動を発生させる第２の加振機構９を設けたものである。

そして、図１２に示すように、上部振動体２の弾性部材取付部としての脚２ａと、下部振動部７の可動フレーム４の弾性部材取付部としてのアーム４ａとを、両振動体２、６の回転中心Ｚから放射状に延びる水平な仮想基準線Ｘに沿って内外に設け、その脚２ａおよびアーム４ａの回転方向両側に回転振動用板ばね３を水平方向に延びるように配して、その回転振動用板ばね３の両端部をそれぞれ脚２ａおよびアーム４ａの回転方向側面に形成した取付面２ｂ、４ｂに固定することにより、剛性を確保するようにしている。

特開昭５７−６７４１０号公報

上記先行出願の振動式ボウルフィーダでは、図１２に示したように、水平方向に延びる回転振動用板ばね３が、両振動体２、６の回転中心Ｚから放射状に延びる仮想基準線Ｘと平行にかつ水平方向の距離をおいて配置されている。

ここで、図１２において、回転振動用板ばね３の固定スパンＬの基端位置をＯ点、先端位置をＡ点とすると、図１３に示すように、仮に回転振動用板ばね３が上部振動体２に固定されていないとした場合、Ｏ点を中心とする板ばね３側のＡ点の回転振動の軌跡Ｔは、両振動体２、６の回転中心Ｚを中心とする上部振動体２側のＡ点の回転振動の軌跡Ｔ’と振動のない位置で交差するものとなる。しかし、実際の回転振動用板ばね３は上部振動体２に固定されているため、振動時には板ばね３側のＡ点が上部振動体２側のＡ点に一致するように変形し、Ａ点が仮想基準線Ｘに近づくときに引張力が作用し、Ａ点が仮想基準線Ｘから離れるときに圧縮力が作用する。そして、振動の振幅が大きくなると回転振動用板ばね３の変形およびそれによる応力も大きくなるので、その引張力によって回転振動用板ばね３への応力負荷が大きくなることがある。また、回転振動用板ばね３の両端部が固定される弾性部材取付部、すなわち上部振動体２の脚２ａおよび可動フレーム４のアーム４ａも、回転振動用板ばね３から引張力を受けて、応力が増大することがある。このため、この振動式ボウルフィーダでは、振幅を大きくして部品供給能力の向上を図ることは困難であった。

そこで、本発明は、水平方向に延び、水平回転方向に振動する弾性部材を備えた振動式ボウルフィーダにおいて、その弾性部材への応力負担を低減して部品供給能力の向上を図ることを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、螺旋状の部品搬送路が形成されたボウルと、前記ボウルが取り付けられる上部振動体と、前記上部振動体の下方に設置される下部振動体を含む下部振動部と、前記上部振動体と下部振動部とを連結する弾性部材と、前記上部振動体と下部振動体に振動を付与する加振機構とを備え、前記上部振動体および下部振動部に、前記両振動体の回転中心から放射状に延びる水平な仮想基準線に沿って内外に弾性部材取付部を設け、これらの各弾性部材取付部の回転方向側面に取付面を形成し、前記弾性部材は、水平方向に延び、その両端部をそれぞれ前記各弾性部材取付部の取付面に固定されて水平回転方向に振動するようにした振動式ボウルフィーダにおいて、前記弾性部材を、前記仮想基準線に対して、内側の弾性部材取付部への固定位置が外側の弾性部材取付部への固定位置よりも近接するように水平面内で所定の角度をつけて配した構成を採用したものである。

上記の構成によれば、図１４に示すように、弾性部材の固定スパンの基端位置をＯ点、先端位置をＡ点とし、仮に弾性部材が外側の弾性部材取付部に固定されていないとした場合、Ｏ点を中心とする弾性部材側のＡ点の回転振動の軌跡Ｔは、従来のように弾性部材を仮想基準線Ｘと平行に配した場合（図１３参照）に比べて、上下の振動体の回転中心Ｚを中心とする外側の弾性部材取付部側のＡ点の回転振動Ｔ’の軌跡に近くなるので、実際の弾性部材が外側の弾性部材取付部に固定された状態で振動するときには、図１３の場合よりも弾性部材に作用する引張力が小さくなり、弾性部材や弾性部材取付部の応力負荷を低減することができる。

ここで、前記弾性部材とその配置については、前記各弾性部材取付部の取付面を前記仮想基準線と前記所定の角度をなすように形成し、前記弾性部材を平板状の板ばねとすることができる。一方、前記各弾性部材取付部の取付面を前記仮想基準線と平行に形成し、前記弾性部材を、互いに平行に形成された両端部の間に、その両端部と前記所定の角度をなす平板部を有する板ばねとするか、あるいは、前記各弾性部材取付部の取付面を前記仮想基準線と平行に形成し、前記弾性部材を平板状の板ばねとし、この板ばねを弾性変形させた状態で前記各弾性部材取付部に固定するようにすれば、各弾性部材取付部の取付面の加工が容易になり、加工コストの削減が図れる。

また、前記外側の弾性部材取付部を、その取付面を形成するスペーサと取付部本体とで構成して、その取付部本体が弾性部材と直接に接触しないようにすれば、取付部本体の摩耗を防止し、メンテナンスをスペーサの交換だけで行えるようになる。

前記弾性部材を、前記各弾性部材取付部の回転方向の両側に配置すること、また、前記仮想基準線に沿って内外に設けられた二つの弾性部材取付部と、その二つの弾性部材取付部の取付面に固定された弾性部材とを一組とする弾性連結機構を、前記両振動体の回転方向に等間隔で配置することは、部品搬送動作の安定性向上につながり望ましい。

前記内側の弾性部材取付部を、互いに高さ方向位置の異なる根元部と先端部とが一体に形成されたものとし、その先端部に前記取付面を形成したり、前記内側の弾性部材取付部の根元部を、先端部の前記取付面が形成された部位よりも細く形成したりすれば、振動時の内側の弾性部材取付部のたわみが大きくなって、弾性部材および各弾性部材取付部に作用する引張力の低減が図れ、振動の振幅をさらに大きくすることができる。

前記加振機構としては、電磁石と可動鉄心とで構成した電磁式加振機構、または前記弾性部材に貼り付けた圧電素子で駆動する圧電駆動式加振機構を用いることができる。

本発明は、前記弾性部材を板ばねとし、この板ばねを鉛直面に対して傾斜させ、下部振動部を下部振動体のみで構成した振動式ボウルフィーダや、前記下部振動部が、前記水平回転方向に振動する弾性部材で前記上部振動体に連結される可動フレームと、この可動フレームに鉛直振動用の第２弾性部材で連結される下部振動体とからなる複合振動式のボウルフィーダに有効に適用することができる。

本発明の振動式ボウルフィーダは、上述したように、水平方向に延び、水平回転方向に振動する弾性部材を、上部振動体および下部振動体の回転中心から放射状に延びる水平な仮想基準線に対して、内側の固定位置が外側の固定位置よりも近接するように水平面内で所定の角度をつけて配したものであるから、仮想基準線と平行に配した場合に比べて、振動時に弾性部材に作用する引張力が小さく、弾性部材への応力負荷が小さくなる。したがって、振動の振幅を大きくとって部品搬送を高速化し、部品供給能力の向上を図ることができる。

第１実施形態のボウルフィーダの一部切欠き正面図 図１のII−II線に沿った断面図 図２のIII−III線に沿った要部拡大正面断面図（加振機構を除く） 図１の可動フレームの斜視図 図１の回転振動用板ばねの配置を示す平面図 回転振動用板ばねの配置の変形例を示す平面図 回転振動用板ばねの配置の別の変形例を示す平面図 可動フレームの形状の変形例を示す斜視図 ａ、ｂは、それぞれ図８の正面図および平面図 第２実施形態のボウルフィーダの一部切欠き正面図 加振機構の変形例を示す斜視図 従来の回転振動用板ばねの配置を示す平面図 従来の回転振動用板ばねの挙動を説明する模式図 本発明の水平回転方向に振動する弾性部材の挙動を説明する模式図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この第１実施形態の振動式ボウルフィーダの基本的な構造は、前述のように先行出願（特願２０１１−１６９１５５）のものと同じである。すなわち、図１乃至図３に示すように、内面に螺旋状の部品搬送路１ａが形成されたボウル１を円盤状の上部振動体２の上面に取り付け、その上部振動体２の下方に、上部振動体２に回転振動用の弾性部材としての第１の板ばね３で連結される十字状の可動フレーム４と、この可動フレーム４に鉛直振動用の第２弾性部材としての第２の板ばね５で連結される下部振動体６とからなる下部振動部７を設置し、上部振動体２と下部振動体６との間に、水平回転方向の振動を発生させる第１の加振機構８と鉛直方向の振動を発生させる第２の加振機構９を設けている。その下部振動体６は、基台１０の上面に取り付けられた防振ゴム１１によって支持されている。

前記ボウル１は、その底部を形成する分離底１２と、上部振動体２に取り付けられるボウル本体１３とに分離されており、分離底１２とボウル本体１３との間には隙間が設けられ、運転中も両者が接触しないようになっている。また、分離底１２は、その中央部に筒部１２ａを有しており、この筒部１２ａが下部振動体６の上面に立てられた支軸１４に回転自在に嵌め込まれて、下部振動体６に支持されている。

前記上部振動体２は、その外周部の下面側に脚（弾性部材取付部）２ａが周方向に等間隔で４本設けられ、各脚２ａの回転方向両側の側面全体が第１の板ばね３を固定するための取付面２ｂとなっている。

また、前記下部振動部７の可動フレーム４は、図２および図４に示すように、ボウル１の分離底１２の筒部１２ａを通す中心部から放射状に延びる４本のアーム（弾性部材取付部）４ａを周方向に等間隔で形成した十字状のもので、各アーム４ａの回転方向両側の側面に第１の板ばね３を固定するための取付面４ｂが形成されている。一方、前記下部振動体６の上面には、第２の板ばね５を固定するための高さの異なるばね受け部６ａ、６ｂが、２つずつ設けられている（図３参照）。

前記第１の板ばね３は、表裏面を水平方向に向けた２枚の帯状ばねで形成された平板状のもので、可動フレーム４の各アーム４ａの回転方向両側に１つずつ水平方向に延びるように配されている。そして、その一端部を可動フレーム４の各アーム４ａの取付面４ｂに固定され、他端部を上部振動体２の脚２ａの取付面２ｂに固定されて、上部振動体２を水平回転方向に振動可能に支持する回転振動用板ばねとなっている。

ここで、図５に示すように、上部振動体２の脚２ａおよび下部振動部７の可動フレーム４のアーム４ａは、両振動体２、６の回転中心Ｚから放射状に延びる水平な仮想基準線Ｘに沿って内外に設けられ、それぞれの取付面２ｂ、４ｂが仮想基準線Ｘと所定の角度θをなすように形成されている（図中ではＸと平行な直線となす角度を示す）。これにより、回転振動用板ばね３は、仮想基準線Ｘに対して、可動フレーム４のアーム（内側の弾性部材取付部）４ａへの固定位置が上部振動体２の脚（外側の弾性部材取付部）２ａへの固定位置よりも近接するように、水平面内で前記所定の角度θをなす状態で配されている。

前記第２の板ばね５は、表裏面を鉛直方向に向けた８枚の帯状のばねを２枚ずつ重ねて矩形枠状に組んだもので、その四隅部では隣り合う２辺をなす帯状ばねの端部どうしが重ね合わされている。そして、上下一対で可動フレーム４を挟むように水平に配され、それぞれの四隅部を可動フレーム４の各アーム４ａの先端の上下面にねじ止めされている。また、各辺の中央部とその上下間隔を保持するためのパイプ１５ａ、１５ｂにボルト１６を通され、そのボルト１６が下部振動体６のばね受け部６ａ、６ｂにねじ込まれることにより、各辺の中央部が下部振動体６に固定されて、可動フレーム４を鉛直方向に振動可能に支持する鉛直振動用板ばねとなっている（図３参照）。

前記第１の加振機構８は、下部振動体６の上面に設置される交流電磁石１７と、この電磁石１７と所定の水平方向間隔をおいて対向するように上部振動体２の下面に取り付けられる可動鉄心１８とで構成される電磁式のもので、その電磁石１７と可動鉄心１８とが回転振動用板ばね３と同一の水平面上で電磁吸引力が作用するように配されている。一方、前記第２の加振機構９は、下部振動体６の上面に設置される交流電磁石１９と、この電磁石１９と所定の鉛直方向間隔をおいて対向するように上部振動体２の下面に取り付けられる可動鉄心２０とで構成される電磁式のものである。

各加振機構８、９の電磁石１７、１９に通電すると、それぞれの電磁石１７、１９と可動鉄心１８、２０との間に断続的な電磁吸引力が作用し、これらの電磁吸引力と回転振動用板ばね３および鉛直振動用板ばね５の復元力により、上部振動体２およびボウル１に水平回転方向および鉛直方向の振動が発生し、ボウル１に供給された部品が螺旋状の搬送路１ａに沿って搬送される。

この振動式ボウルフィーダは、上記の構成であり、回転振動用板ばね３を、両振動体２、６の回転中心Ｚから放射状に延びる水平な仮想基準線Ｘに対して、内側の固定位置が外側の固定位置よりも近接するように水平面内で所定の角度θをつけて配しているので、仮想基準線Ｘと平行に配した場合に比べて、振動時における回転振動用板ばね３の外側の固定位置の仮想的な自由状態での軌跡が実際の固定状態での軌跡に近いものとなる（図１３、図１４参照）。このため、振動時に回転振動用板ばね３やこれを固定する各弾性部材取付部２ａ、４ａに作用する引張力が小さく、これらの部品への応力負担を小さくできるので、振動の振幅を大きくとって部品搬送を高速化し、部品供給能力の向上を図ることができる。

また、回転振動用板ばね３は、１本の仮想基準線Ｘに沿って内外に設けられた弾性部材取付部、すなわち上部振動体２の脚２ａおよび可動フレーム４のアーム４ａの回転方向両側の取付面２ｂ、４ｂに固定されており、この二つの弾性部材取付部２ａ、４ａと二つの回転振動用板ばね３とを一組とする弾性連結機構が、両振動体２、６の回転方向に等間隔で配置されているので、部品搬送動作の安定性も高い。

上述した第１実施形態では、平板状の回転振動用板ばね３を、仮想基準線Ｘと所定の角度θをなす各弾性部材取付部２ａ、４ａの取付面２ｂ、４ｂに固定したが、図６に示す変形例のように、各取付面２ｂ、４ｂを仮想基準線Ｘと平行に形成し、回転振動用の弾性部材として、互いに平行に形成された両端部２１ａ、２１ａの間に、その両端部２１ａ、２１ａと所定の角度θをなす平板部２１ｂを有する板ばね２１を用いることもできる。このようにすれば、各弾性部材取付部２ａ、４ａの取付面２ｂ、４ｂの加工が容易になり、加工コストの削減が図れる。

また、図７に示す変形例では、上記の図６の例と同様に各取付面２ｂ、４ｂを仮想基準線Ｘと平行に形成したうえ、平板状の回転振動用板ばね３を、その中央部が両端部と所定の角度θをなすように弾性変形させた状態で、各取付面２ｂ、４ｂに固定している。ここで、外側の弾性部材取付部すなわち上部振動体２の脚２ａは、その取付面２ｂを形成するスペーサ２ｃと取付部本体２ｄとで構成されている。したがって、図６の例と同じく各弾性部材取付部２ａ、４ａの加工コストの削減が図れるとともに、上部振動体２の脚２ａは、取付部本体２ｄが振動時の回転振動用板ばね３との摩擦による摩耗を生じなくなり、メンテナンスをスペーサ２ｃの交換だけで行えるようになる。

図８および図９（ａ）、（ｂ）は、可動フレームの形状の変形例を示す。この変形例では、可動フレーム２２のアーム（内側の弾性部材取付部）２２ａを、互いに高さ方向位置の異なる根元部２２ｂと先端部２２ｃとが一体に形成されたものとし、その先端部２２ｃの回転方向両側の側面に回転振動用板ばね３の一端部を固定するための取付面２２ｄを形成している。また、その根元部２２ｂの幅寸法Ｂ１は、先端部２２ｃの取付面２２ｄが形成された部位の幅寸法Ｂ２よりも細く形成している。この構成によれば、アーム２２ａの先端部２２ｃがアーム底（図９（ｂ）中のＹ点）を支点として径方向外側に変位しやすくなるとともに、根元部２２ｂの剛性が低減されるので、振動時におけるアーム２２ａ全体のたわみが大きくなって、回転振動用板ばね３およびその両端部が固定される各弾性部材取付部２ａ、２２ａに作用する引張力をさらに低減することができる。

図１０は第２の実施形態を示す。この振動式ボウルフィーダは、第１実施形態の可動フレーム４と第２の板ばね５と第２の加振機構９とを省略して下部振動体６のみで下部振動部７を構成し、第１の板ばね３を鉛直面に対して傾斜させて、その一端部を下部振動体６上面から上方に延びるアーム（内側の弾性部材取付部）６ｃに固定したもので、第１の板ばね３と第１の加振機構８でボウル１を水平回転方向と鉛直方向に振動させるようになっている。なお、第１の板ばね３を傾斜した状態で固定するために、上部振動体２の脚２ａおよび下部振動体６のアーム６ｃは、第１の板ばね３の姿勢に合わせて傾斜した状態で形成されている。

そして、図示は省略するが、第１実施形態と同様に、第１の板ばね３が両振動体２、６の回転中心から放射状に延びる水平な仮想基準線に対して所定の角度をなす状態で配されているので、第１の板ばね３やその両端部が固定される各弾性部材取付部２ａ、６ｃへの応力負荷を小さくでき、振動の振幅を大きくとって部品供給能力の向上を図ることができる。

なお、上述した各実施形態では、第１および第２の加振機構として、電磁石と可動鉄心とで構成した電磁式加振機構を用いたが、図１１に示すように、板ばねに貼り付けた圧電素子２３で駆動する圧電駆動式加振機構を用いることもできる。

１ ボウル
１ａ 搬送路
２ 上部振動体
２ａ 脚（弾性部材取付部）
２ｂ 取付面
２ｃ スペーサ
２ｄ 取付部本体
３ 第１の板ばね（回転振動用板ばね、弾性部材）
４ 可動フレーム
４ａ アーム（弾性部材取付部）
４ｂ 取付面
５ 第２の板ばね（鉛直振動用板ばね、第２弾性部材）
６ 下部振動体
７ 下部振動部
８ 第１の加振機構
９ 第２の加振機構
１７、１９ 電磁石
１８、２０ 可動鉄心
２１ 回転振動用板ばね
２１ａ 端部
２１ｂ 平板部
２２ 可動フレーム
２２ａ アーム（弾性部材取付部）
２２ｂ 根元部
２２ｃ 先端部
２２ｄ 取付面
２３ 圧電素子
Ｘ 仮想基準線
Ｚ 回転中心

Claims (9)

1. 螺旋状の部品搬送路が形成されたボウルと、前記ボウルが取り付けられる上部振動体と、前記上部振動体の下方に設置される下部振動体を含む下部振動部と、前記上部振動体と下部振動部とを連結する弾性部材と、前記上部振動体と下部振動体に振動を付与する加振機構とを備え、前記上部振動体および下部振動部に、前記両振動体の回転中心から放射状に延びる水平な仮想基準線に沿って内外に弾性部材取付部を設け、これらの各弾性部材取付部の回転方向側面に取付面を形成し、前記弾性部材は、水平方向に延び、その両端部をそれぞれ前記各弾性部材取付部の取付面に固定されて水平回転方向に振動するようにした振動式ボウルフィーダにおいて、前記弾性部材を、前記仮想基準線に対して、内側の弾性部材取付部への固定位置が外側の弾性部材取付部への固定位置よりも近接するように水平面内で所定の角度をつけて配したことを特徴とする振動式ボウルフィーダ。
2. 前記各弾性部材取付部の取付面を前記仮想基準線と前記所定の角度をなすように形成し、前記弾性部材を平板状の板ばねとしたことを特徴とする請求項１に記載の振動式ボウルフィーダ。
3. 前記各弾性部材取付部の取付面を前記仮想基準線と平行に形成し、前記弾性部材を、互いに平行に形成された両端部の間に、その両端部と前記所定の角度をなす平板部を有する板ばねとしたことを特徴とする請求項１に記載の振動式ボウルフィーダ。
4. 前記各弾性部材取付部の取付面を前記仮想基準線と平行に形成し、前記弾性部材を平板状の板ばねとし、この板ばねを弾性変形させた状態で前記各弾性部材取付部に固定したことを特徴とする請求項１に記載の振動式ボウルフィーダ。
5. 前記外側の弾性部材取付部を、その取付面を形成するスペーサと取付部本体とで構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の振動式ボウルフィーダ。
6. 前記弾性部材を、前記各弾性部材取付部の回転方向の両側に配置したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の振動式ボウルフィーダ。
7. 前記仮想基準線に沿って内外に設けられた二つの弾性部材取付部と、その二つの弾性部材取付部の取付面に固定された弾性部材とを一組とする弾性連結機構を、前記両振動体の回転方向に等間隔で配置したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の振動式ボウルフィーダ。
8. 前記内側の弾性部材取付部を、互いに高さ方向位置の異なる根元部と先端部とが一体に形成されたものとし、その先端部に前記取付面を形成したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の振動式ボウルフィーダ。
9. 前記内側の弾性部材取付部の根元部を、先端部の前記取付面が形成された部位よりも細く形成したことを特徴とする請求項８に記載の振動式ボウルフィーダ。

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