JP2014233650A - Coating head and coating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、塗装ヘッド及び塗装装置に関する。 The present invention relates to a coating head and a coating apparatus.
一般に、吹付け塗装の塗着効率は、刷毛やローラー塗装と比較して非常に低く、通常50〜60%程度である。塗着効率を向上させるには、スプレーパターンを極力絞って霧化された塗料粒子の被塗物方向への慣性力を高くする必要があり、その一つの手段として至近距離で吹付けることが有効である。即ちスプレーガンを数センチメートルの塗装距離で移動させながら吹付け塗装すれば、霧化された塗料粒子を高い塗着速度で被塗物へ衝突させることが可能となり、その結果、塗着効率を90%以上確保することも可能である。 In general, the coating efficiency of spray coating is very low compared with brushes or roller coating, and is usually about 50 to 60%. In order to improve the coating efficiency, it is necessary to reduce the spray pattern as much as possible to increase the inertial force of the atomized paint particles in the direction of the object to be coated. It is. In other words, if spray coating is performed while moving the spray gun at a coating distance of several centimeters, it is possible to make the atomized paint particles collide with the object to be coated at a high coating speed. It is also possible to ensure 90% or more.
ところが、このようにスプレー距離を近づけるとスプレーパターン幅が極端に小さくなってしまう。一回のスプレーガン移動操作で吹付けられるウェット塗膜を適度に薄くするには、吐出量を小さくする必要がある。このため、複数のノズルを具備した多ノズル式の塗装ヘッドを用いることがある(例えば、特許文献1参照)。 However, when the spray distance is reduced in this way, the spray pattern width becomes extremely small. In order to make the wet coating film sprayed by one spray gun movement operation moderately thin, it is necessary to reduce the discharge amount. For this reason, a multi-nozzle type coating head having a plurality of nozzles may be used (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、従来の塗装ヘッドでは、塗装面からはね返った塗料が霧化エア噴射口の周辺を含むノズル先端に付着しやすく、この付着塗料が洗浄装置では除去が難しいという問題がある。霧化エア噴射口の周辺に付着塗料が堆積すると、霧化エアの噴射流に乱れが生じると共に、他のノズルの塗料及び霧化エアのバランスも崩れて、塗装パターンに乱れが生じる。塗装パターンが乱れると塗装膜厚が不均一になり所定の性能を確保できない。 However, in the conventional coating head, there is a problem that the paint that has rebounded from the paint surface tends to adhere to the tip of the nozzle including the periphery of the atomizing air injection port, and this attached paint is difficult to remove with a cleaning device. When the adhering paint accumulates around the atomizing air injection port, the atomizing air jet flow is disturbed, and the paint and atomizing air balance of other nozzles is broken, resulting in disturbance of the coating pattern. If the coating pattern is disturbed, the coating film thickness becomes non-uniform and the predetermined performance cannot be ensured.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、付着塗料を低減することが可能な塗装ヘッド及び塗装装置を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the coating head and coating device which can reduce adhesion paint.
前記課題を解決するため、本発明は、ヘッド本体から先端部が突出したノズルを複数有する塗装ヘッドであって、前記ノズルは、塗料流路を囲む塗料流路用細管と、この塗料流路用細管の外周に設けられる霧化エア流路を囲む霧化エア流路用細管とを有し、前記ヘッド本体から前記ノズルの先端部までの距離が11.8mm以上であることを特徴とする塗装ヘッドを提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a coating head having a plurality of nozzles with tip portions protruding from the head body, the nozzles being a paint channel narrow tube surrounding the paint channel, and the paint channel And an atomizing air passage narrow tube surrounding the atomizing air passage provided on the outer periphery of the thin tube, and the distance from the head body to the tip of the nozzle is 11.8 mm or more Provide the head.
前記霧化エア流路の途中で前記塗料流路用細管と前記霧化エア流路用細管とが接触している接触構造を有することが好ましい。 It is preferable to have a contact structure in which the fine tube for the paint channel and the narrow tube for the atomized air channel are in contact with each other in the middle of the atomized air channel.
前記接触構造では、前記塗料流路用細管の周方向の3か所以上において前記塗料流路用細管と前記霧化エア流路用細管とが接触していることが好ましい。 In the contact structure, it is preferable that the paint channel narrow tube and the atomizing air channel narrow tube are in contact with each other at three or more locations in the circumferential direction of the paint channel narrow tube.
また、本発明は、前記塗装ヘッドを有する塗装装置を提供する。 Moreover, this invention provides the coating device which has the said coating head.
本発明によれば、ノズルの突出長を長くすることにより、塗装面とヘッド本体との間に周囲からエアが流入する空間が得られるので、霧化エア噴射口の周辺に塗料が付着することを抑制することができる。
また、霧化エア流路の途中に接触構造を設けることにより、ノズルの突出長を長くしても、ノズルの曲がりを抑制することができる。
According to the present invention, by extending the protruding length of the nozzle, a space for air to flow in from the surroundings is obtained between the painted surface and the head body, so that the paint adheres around the atomizing air injection port. Can be suppressed.
Further, by providing a contact structure in the middle of the atomizing air flow path, it is possible to suppress the bending of the nozzle even if the protruding length of the nozzle is increased.
以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図1に、本発明の塗装ヘッドの使用状態の一例を示す。この塗装ヘッド10は、ヘッド本体11から先端部12aが突出したノズル12を複数有する。図示例では、ヘッド本体11の前面11aに複数のノズル12が2列に配置されている。例えば、各列は図1の紙面に垂直な方向に8つ程度のノズルを有するが、特にこれに限定されない。
The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings.
In FIG. 1, an example of the use condition of the coating head of this invention is shown. The
塗装ヘッド10は、ヘッド本体11に、ノズル12に塗料を供給する塗料供給系の流路を接続する例えば単一の塗料供給口と、ノズル12に霧化エアを供給する霧化エア供給系の流路を接続する例えば単一の霧化エア供給口とを有する。ヘッド本体11内には、塗料供給口から複数のノズルに分岐して各ノズル12の塗料流路13に至る塗料供給分岐流路が形成されると共に、霧化エア供給口から複数のノズルに分岐して各ノズル12の霧化エア流路15に至る霧化エア供給分岐流路が形成される。なお、塗装ヘッド10に設けられるノズル12の数や配列等は種々選択可能である。
The
各ノズル12は、図2〜4に示すように、塗料流路13の外周に霧化エア流路15を並列に配置した構成を有する。図3に示すように、塗料流路13の先端開口である塗料噴射口13aの周囲には、霧化エア流路15の先端開口である霧化エア噴射口15aが配置される。
As shown in FIGS. 2 to 4, each
塗料供給系は、塗料タンクからポンプ等を用いて、各ノズル12の塗料流路13に向けて塗料を送液する。霧化エア供給系は、コンプレッサ等から各ノズル12の霧化エア流路15に向けて霧化エア(圧縮空気)を供給する。
各ノズル12は、塗料流路13に塗料が供給されると共に、霧化エア流路15に霧化エア(圧縮空気)が供給されることで、塗料噴射口13aから噴射した塗料を霧化エア噴射口15aから噴射した霧化エアによって霧化して噴霧する。噴霧された塗料粒子は、各ノズル12の噴射方向に例えば円錐状のスプレーパターンを形成しつつ、図1に示すように、塗装面1に吹き付けられる。
The paint supply system feeds the paint from the paint tank toward the
Each
ノズル12から噴出された塗料2の流れは、塗装面1に向かって進行し、大部分の塗料粒子は塗装面1に付着する。しかしながら、塗料粒子を輸送する霧化エアが塗装面1に反射して戻る流れの中には若干の塗料が含まれている。塗装面1とヘッド本体11の前面11aとの間において、噴霧された塗料が塗装ヘッド10から塗装面1に向かって流れると、ヘッド本体11の前面11aに周囲より気圧が低い負圧の領域が生じる。この負圧の領域に流れ込む空気が、塗装面1から反射して戻ってくる塗料を含む霧化エアであると、多くの塗料がヘッド本体11やノズル12の先端部12a等に付着するおそれがある。
The flow of the
上述したように、霧化エア噴射口の周辺に付着塗料が堆積すると、霧化エアの噴射流に乱れが生じると共に、他のノズルの塗料及び霧化エアのバランスも崩れて、塗装パターンに乱れが生じる。塗装パターンが乱れると塗装膜厚が不均一になり所定の性能を確保できない。 As described above, when the adhering paint accumulates around the atomizing air injection port, the jet flow of the atomizing air is disturbed, and the balance between the paint of the other nozzles and the atomizing air is disturbed, and the paint pattern is disturbed. Occurs. If the coating pattern is disturbed, the coating film thickness becomes non-uniform and the predetermined performance cannot be ensured.
本形態例の塗装ノズルの場合、ヘッド本体11からノズル12が突出する長さ、すなわち、ヘッド本体11の前面11aからノズル12の先端部12aまでの距離(ノズルの突出長)Lが11.8mm以上である。これにより、ヘッド本体11と塗装面1との距離も大きくなり、図1に示すように、ノズル12から噴霧された塗料が塗装ヘッド10から塗装面1に向かって流れる間に、ヘッド本体11の周囲から前面11a上の負圧の領域に向けて外気3が流れ込む空間が得られる。これにより、ヘッド本体11やノズル12の先端部12a、特に塗料噴射口13aや霧化エア噴射口15aの周辺に塗料が付着することを抑制することができる。ノズルの突出長Lは、例えば、11.8mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm等であってもよい。
In the case of the coating nozzle of this embodiment, the length that the
図2〜4にノズルの詳細構造を示す。図2(a)はノズルの正面図、図2(b)はノズルを先端側から見た端面図である。図3(a)は図2(b)のA−A線に沿う断面図、図3(b)は図2(b)のB−B線に沿う断面図、図4(a)は図2(a)のC−C線に沿う断面図、図4(b)は図2(a)のD−D線に沿う断面図である。図3(a)及び図4(a)は後述する接触構造17を含む部分を示す断面図であり、図3(b)及び図4(b)は接触構造を含まない部分を示す断面図である。
2 to 4 show the detailed structure of the nozzle. 2A is a front view of the nozzle, and FIG. 2B is an end view of the nozzle as viewed from the tip side. 3A is a sectional view taken along line AA in FIG. 2B, FIG. 3B is a sectional view taken along line BB in FIG. 2B, and FIG. 4A is FIG. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 4A, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 3 (a) and 4 (a) are cross-sectional views showing a portion including a
ノズル12は、塗料流路13を囲む塗料流路用細管14と、この塗料流路用細管14の外周に設けられる霧化エア流路15を囲む霧化エア流路用細管16とを有する。塗料流路用細管14の先端部14aは、霧化エア流路用細管16の先端部16aに対して、霧化エア噴射口15aを確保できる隙間を介した非接触状態で挿入されている。
The
ノズル12の基端部12bには、塗料流路13に塗料が導入される塗料導入口13bが形成されている。基端側の塗料導入口13bと先端側の塗料噴射口13aの間には、塗料流路13の断面積が先端側に向かって縮小するテーパ部13tが形成されている。テーパ部13tより先端側では塗料流路13は同一内径の略直線状である。
The
ノズル12の長手方向の中間部には、フランジ部12fが形成されている。このフランジ部12fは、塗料流路用細管14の外周に突設されたフランジ部14f上に形成された凸部14bを、霧化エア流路用細管16の基端部16bに嵌合させることにより、形成されている。
ノズル12のフランジ部12f(詳しくは塗料流路用細管14のフランジ部14f)には、霧化エア流路15に霧化エアが導入される霧化エア導入口15bが形成されている。基端側の霧化エア導入口15bと先端側の霧化エア噴射口15aの間には、霧化エア流路15の断面積が先端側に向かって縮小するテーパ部15tが形成されている。
A
An atomizing
フランジ部12fは、ノズル12の基端部12bがヘッド本体11内に配置されるときに抜け止めとなるものであり、フランジ部12fの先端側の面が、ヘッド本体11の前面11aを構成する壁体の裏面に当接する。よって、ノズル12のうち、ヘッド本体11の前面11aから突出する部分の範囲は、フランジ部12fよりも先端側に存在する。
The
霧化エア流路15の途中で、塗料流路用細管14と霧化エア流路用細管16とが接触している接触構造17を有する。この接触構造17では、塗料流路用細管14の外周(あるいは霧化エア流路用細管16の内周)の周方向の一部において塗料流路用細管14と霧化エア流路用細管16とが接触している。また、接触構造17の前後では、塗料流路用細管14の外周全体にわたって塗料流路用細管14と霧化エア流路用細管16との間に霧化エア流路15となる隙間が形成されている。
In the middle of the atomizing
本形態例では、塗料流路用細管14の途中(図3(a)の符号Sで示す範囲)に、塗料流路用細管14の外周が、図4(a)に示すように、一部が霧化エア流路用細管16の内径と同程度の円弧状とされた突出部17a,17a,・・が設けられている。隣接する突出部17a,17aの間が略四角形となっている。すなわち、接触構造17では、塗料流路用細管14の周方向の4か所の突出部17aにおいて塗料流路用細管14と霧化エア流路用細管16とが接触している。接触構造17における塗料流路用細管14の外径は、突出部17a上で最大外径をとり、霧化エア流路15に接する部分で最小外径(略四角形の外形における対辺の間隔)をとる。
In the present embodiment, the outer periphery of the paint channel
本形態例の場合、接触構造17は、霧化エア流路15のテーパ部15tで内径が最小となる位置から開始し、数mm程度の長さを有している。図4(b)に示すように、接触構造17より先端部12a側では、霧化エア流路15は0.1〜0.3mm程度の幅の狭い均一な円環状の断面を有する。接触構造17より先端側の霧化エア流路15が、塗料流路用細管14の外周全体にわたって形成されることにより、先端部から噴出する霧化エアを均一にすることができる。
接触構造17より先端部12a側における霧化エア流路15の幅(霧化エア流路用細管16の内径と塗料流路用細管14の外径との差の半分)は、接触構造17における霧化エア流路15の幅(霧化エア流路用細管16の内径と塗料流路用細管14の最小外径との差の半分)と等しくしてもよい。あるいは、接触構造17における霧化エア流路15の断面積の縮小を抑制するため、周方向の流路寸法が突出部17aによって狭くなった分、径方向の流路寸法をより大きくしてもよい。
In the case of this embodiment, the
The width of the atomizing
接触構造17より基端側(フランジ部12fのある側)では、塗料流路用細管14の外面は、接触構造17と同様に頂点に丸みを有する四角形の断面形状を有していてよい。霧化エア流路15の断面がテーパ部15tにより広がることで、接触構造17より基端側では、塗料流路用細管14と霧化エア流路用細管16とが接触しないようになっている。接触構造17より基端側の霧化エア流路15が、塗料流路用細管14の外周全体にわたって形成されることにより、霧化エア導入口15bから導入される霧化エアのばらつきを抑制することができる。
なお、ノズル12のフランジ部12fにおいても、塗料流路用細管14と霧化エア流路用細管16の一部(フランジ部14f及び凸部14bと基端部16b)が接触しているが、この部分では全周にわたり隙間が閉じており、霧化エア流路15は形成されていない。
On the base end side (the side with the
In addition, in the
接触構造17を有しない場合、塗料流路用細管14と霧化エア流路用細管16は、基端側のフランジ部12f(塗料流路用細管14のフランジ部14f及び凸部14bと霧化エア流路用細管16の基端部16b)が接触するのみで、それより先端側では塗料流路用細管14と霧化エア流路用細管16とが接触しない構造となる。このような構造の場合、上述したようにノズル12の突出長Lが長くなると、塗料流路用細管14のフランジ部14fから先端部14aまでの長さも長くなる。塗料流路用細管14の先端部14aは片持ち状に突出しているため、僅かでも曲がると先端部14aのズレにより霧化エア流路用細管16の内面に接触し、霧化エア流路15の一部を塞いでしまう。この場合。塗料噴射口13aから噴出される塗料の周りで、霧化エアの噴出が周方向に不均一となり、適正に霧化された塗料が得られないおそれがある。
When the
これに対して、流路の途中に接触構造17を有すると、塗料流路用細管14(特にフランジ部14fより先端部14aの側にある部分)の曲がりを抑制することができる。これにより、ノズル12の部品点数を多くすることなく、突出長Lが長くても霧化エア流路15の断面が均一なノズル12を容易に作製することができる。
On the other hand, when the
霧化エア流路用細管16で囲まれる塗料流路用細管14(特にフランジ部14fより先端部14aの側にある部分)の長さは、霧化エア流路の長さa(図示せず)、すなわち霧化エア流路用細管16の長さ(基端部16bから先端部16aまでの長さ)に略等しい。塗料流路用細管14の先端部14aがフランジ部14fから曲がる角度をα(図示せず)とすると、霧化エア流路15の長さaに対する霧化エア噴射口15aの開口幅b(図示せず)との比、b/aがtanαに等しければ、塗料流路用細管14の先端部14aが霧化エア流路用細管16の先端部16aに接触することになる。霧化エア噴射口15aの開口幅は、略円筒状である細管の径方向の幅である。
The length of the paint flow passage narrow tube 14 (particularly the portion closer to the
そこで、霧化エア流路15の長さをa、ノズル12の先端部12aにおける霧化エア流路15の開口幅をbとするとき、θ=tan−1(b/a)となる角度θが先端部14aの曲がる角度αより小さければ、細管の先端部14a,16a同士の接触を防ぐことができる。先端部14aの曲がる角度αを1°程度とすれば、θ=tan−1(b/a)となる角度θ(なお、b>0であることから、θは0°より大きい。)が、1°より小さいことが好ましい。
Therefore, when the length of the atomizing
以上、本発明を好適な形態例に基づいて説明してきたが、本発明は上述の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
ノズルを構成する各部材としては、水や有機溶剤等に対する耐久性や洗浄性、機械的強度の観点から、ステンレスやブリキ等の金属が挙げられる。
As mentioned above, although this invention has been demonstrated based on the suitable form example, this invention is not limited to the above-mentioned form example, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
Examples of the members constituting the nozzle include metals such as stainless steel and tinplate from the viewpoint of durability against water, organic solvents, etc., detergency, and mechanical strength.
ノズル12、塗料流路13、塗料流路用細管14、霧化エア流路15、霧化エア流路用細管16の横断面(ノズル長手方向に垂直な断面)の形状は、上述の形態例では図4に示すように円形であるが、三角形、四角形、六角形、八角形等の多角形や、楕円形等とすることもできる。多角形は、頂点付近に円弧などで丸みを持たせた形状であってもよい。接触構造17における塗料流路用細管14と霧化エア流路用細管16との接触箇所の数は、対向する2カ所あるいは周方向の3か所以上とすることができ、周方向の3か所以上がより好ましい。
The shape of the cross section (cross section perpendicular to the nozzle longitudinal direction) of the
図1では塗装面1の向きが鉛直面とされているが、塗装面が水平面や傾斜面である場合にも本発明を適用することが可能である。塗装ヘッドから塗装面に塗料を吹き付ける向きは、横向き、上向き、下向き、斜め向き等、任意である。
本発明は、自動車、機械等の各種構造物、あるいは橋梁、ガスタンク、建物、船舶等の大型構造物への塗装にも適用可能である。
In FIG. 1, the orientation of the painted surface 1 is a vertical surface, but the present invention can also be applied when the painted surface is a horizontal surface or an inclined surface. The direction in which the paint is sprayed from the painting head onto the painting surface is arbitrary, such as laterally, upwardly, downwardly, and obliquely.
The present invention can also be applied to various structures such as automobiles and machines, or coating on large structures such as bridges, gas tanks, buildings, and ships.
以下、比較例と実施例の対比により、本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by comparing a comparative example and an example.
(比較例1)
ヘッド本体からノズルの先端部までの距離(突出長)が1.8mm、塗料流路用細管が霧化エア流路用細管で囲まれる部分の長さが6mmであるノズルを有し、接触構造を有しない、比較例1の塗装ヘッドを作製した。霧化エア流路の開口幅は約0.15mmであり、塗料流路用細管の先端部が霧化エア流路用細管の先端部に接触する最小の曲がり角度αは、tan−1(0.15/6)により、約1.43°である。
比較例1の塗装ヘッドを有する塗装装置を用いて、5m2の面積を、420g/minの吐出量で塗装した。このとき、塗料の吐出総量は1165g(固形分換算814g)である。塗料の吐出総量に対するヘッド本体11への塗料の付着量の割合は約0.020%であった。
(Comparative Example 1)
It has a nozzle with a distance (projection length) from the head body to the tip of the nozzle of 1.8 mm, and the length of the portion surrounded by the fine tube for the paint flow channel is 6 mm, and the contact structure A coating head of Comparative Example 1 was prepared without having any. The opening width of the atomizing air channel is about 0.15 mm, and the minimum bending angle α at which the tip of the paint channel narrow tube contacts the tip of the atomizing air channel narrow tube is tan −1 (0 .15 / 6) is about 1.43 °.
Using a coating apparatus having the coating head of Comparative Example 1, an area of 5 m 2 was coated at a discharge rate of 420 g / min. At this time, the total amount of paint discharged is 1165 g (814 g in terms of solid content). The ratio of the amount of paint adhered to the
(実施例1)
ヘッド本体11からノズル12の先端部12aまでの距離(突出長)Lが11.8mm、塗料流路用細管14が霧化エア流路用細管16で囲まれる部分の長さaが16mm、接触構造17の長さ(図3(a)の符号S)が2mmであるノズル12を有する、実施例1の塗装ヘッド10を作製した。霧化エア流路15の開口幅bは約0.15mmであり、接触構造17がない場合に塗料流路用細管14の先端部14aが霧化エア流路用細管16の先端部16aに接触する最小の曲がり角度αは、tan−1(0.15/16)により、約0.54°である。
実施例1の塗装ヘッドを有する塗装装置を用いて、5m2の面積を、420g/minの吐出量で塗装した。このとき、塗料の吐出総量は1165g(固形分換算814g)である。塗料の吐出総量に対するヘッド本体11への塗料の付着量の割合は約0.0035%であった。
Example 1
The distance (projection length) L from the
Using the coating apparatus having the coating head of Example 1, an area of 5 m 2 was coated at a discharge rate of 420 g / min. At this time, the total amount of paint discharged is 1165 g (814 g in terms of solid content). The ratio of the amount of paint adhered to the
実施例1によれば、塗料流路用細管14の先端部14aが1°程度曲がるだけで塗料流路用細管14の先端部14aが霧化エア流路用細管16の先端部16aに接触し得るほどノズルが長くても、接触構造17を有することにより曲がりを防ぐことができ、ほぼ均一な円環状の霧化エア噴射口15aを有するノズル12を作製することができた。また、塗料の付着量が、比較例1に比べて約1/6に減少した。
According to the first embodiment, the
1…塗装面、2…塗料、3…外気、10…塗装ヘッド、11…ヘッド本体、12…ノズル、13…塗料流路、14…塗料流路用細管、15…霧化エア流路、16…霧化エア流路用細管、17…接触構造。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Paint surface, 2 ... Paint, 3 ... Outside air, 10 ... Paint head, 11 ... Head main body, 12 ... Nozzle, 13 ... Paint flow path, 14 ... Fine tube for paint flow path, 15 ... Atomization air flow path, 16 ... fine tube for atomizing air flow path, 17 ... contact structure.
Claims (4)
前記ノズルは、塗料流路を囲む塗料流路用細管と、この塗料流路用細管の外周に設けられる霧化エア流路を囲む霧化エア流路用細管とを有し、
前記ヘッド本体から前記ノズルの先端部までの距離が11.8mm以上であることを特徴とする塗装ヘッド。 A coating head having a plurality of nozzles with tips protruding from the head body,
The nozzle has a paint channel narrow tube surrounding the paint channel, and an atomizing air channel narrow tube surrounding the atomizing air channel provided on the outer periphery of the paint channel narrow tube,
The coating head, wherein a distance from the head body to the tip of the nozzle is 11.8 mm or more.
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