JP2015132349A - 無端状平ベルトおよびその製造方法 - Google Patents

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Haruhide Okamura
東英 岡村
良寛 小西
Yoshihiro Konishi
良寛 小西
武士 窪田
Takeshi Kubota
武士 窪田
小野 充昭
Mitsuaki Ono
充昭 小野
祥吾 山路
Shogo Yamaji
祥吾 山路
優嗣 藤井
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優嗣 藤井
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Tadashi Matsumoto
匡史 松本
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英太 野村
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Yasuyori Ishikiriyama
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Abstract

【課題】コード心線を埋設させた無端状平ベルトにおいて、継手部の厚さ段差を解消し、且つ高速伝動時のベルトの振動を低減させると共に、周長の長いベルトであっても容易に作製することができる無端状平ベルトを提供する。【解決手段】内部ゴム層1と、この内部ゴム層1内に埋設されかつベルト幅方向に所定のピッチで螺旋状に巻回されたコード心線11と、前記内部ゴム層1に貼付された補強布2とを備えた無端状平ベルトであって、前記補強布2の一方の端部は、ベルト長手方向に突出する凸部4aを有すると共に、他方の端部は前記凸部4aに対応する形状の凹部4bを有し、前記凸部4aは前記凹部4bの内部に配置されて接着される。【選択図】図5

Description

本発明は、例えば高速伝動や精密伝動等の用途に適した無端状平ベルトおよびその製造方法に関する。
従来、高速伝動用ベルトとして使用されている平ベルトには、ポリアミドフィルムを心体とした帯状のベルトの両端を接合したベルトが用いられる。この場合、ベルトの端部同士を重ね合わせて接合すると、継手部に段差ができ、ベルトの高速走行に支障が起きやすい。そこで、ベルトの両端をスカイバー継手、フィンガー継手等の継手形状に加工した後、接着剤や熱接着を用いて一体に接着して無端状ベルトとするのが一般的である。
しかしながら、接着剤は通常、柔軟性が乏しいので、継手部でベルトが部分的に硬くなり、その部分に応力が集中しやすく、そのためベルトの耐久性、特に耐屈曲性が低下しやすくなり、寿命に至るケースが発生してしまう。また、熱接着の場合、熱をかけることで、ポリアミドの延伸結晶構造の配列が乱れ、継手部の強度が低下する。さらに、継手部は他のベルト部分と比べて厚さ差が発生しやすく、高速伝動時のベルト走行において、ベルトの震動や騒音、蛇行や斜行といったベルト走行の不具合原因となる。
一方、継手部がない無端平ベルトがあるが、従来の製法として、補強布を繋ぎ合せてベルト寸法に応じた円筒状金型外面に被せ、コード心線を配列し、さらにゴムシート等を被せて加硫成形させる方法で行われている。ベルト自体に継手がなく、耐屈曲性に優れるといった利点がある。ただ、補強布は繋ぎ合わせていることが多く、方法として、補強布両端部を、ミシン縫いや融着で加工することが従来より行われているが、継ぎ合わせ部分が凸形状となり、その部分がベルト心体とプーリ間の距離をばらつかせる原因となり、特に高速伝動や精密伝動用途においてはベルト走行の不安定原因になってしまうことがある。さらに、ミシン縫い加工はベルト走行時に摺動による糸のほつれによる不具合や、融着加工は円筒状金型に補強布を被せる際に繋ぎ合わせ強度が弱いと破断に至ってしまう。また、無端状平ベルトの製法として、円筒状金型外面に材料を積層してベルト成形しているため、ベルト周長は金型周長に依存し、各周長に対して円筒状金型を所有する必要がある。特許文献1,2には、筒状横編布(丸編布)を2本のロール間に伸長状態で巻き掛け、ベルト幅方向に一定のピッチで巻糸を巻いて、一体に接着した無端ベルトが開示されている。補強布の繋ぎ合わせ部がないため、前記したような問題が発生しないが、ベルト周長は、使用する筒状横編布の周長によって決まるため、長さの異なる種々の無端状平ベルトを製造することが困難である。特に周長の長いベルトを作製することは困難であった。
一方、例えば、紡績機械における空気精紡機やリング精紡機のような用途では、ベルトの周長が30m以上で使用される場合もあり、走行安定性、高寿命化等に優れたベルトが求められている。
特開2005−314850号公報 特開2013−180832号公報
本発明は、コード心線を埋設させた無端状平ベルトにおいて、継手部の厚さ段差を解消し、且つ高速伝動時のベルトの振動を低減させると共に、周長の長いベルトであっても容易に作製することができる無端状平ベルトおよびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下の構成からなる。
(1)内部ゴム層と、この内部ゴム層内に埋設されかつベルト幅方向に所定のピッチで螺旋状に巻回されたコード心線と、前記内部ゴム層に貼付された補強布とを備え、前記補強布の一方の端部は、ベルト長手方向に突出する凸部を有すると共に、他方の端部は前記凸部に対応する形状の凹部を有し、前記凸部は、前記凹部の内部に配置されて接着されることを特徴とする無端状平ベルト。
(2)片面または両面に表面ゴム層を有することを特徴とする(1)記載の無端状平ベルト。
(3)内部ゴム層は、前記補強布と反対側に他の補強布が貼付されている(1)または(2)記載の無端状平ベルト。
(4)前記表面ゴム層は、前記補強布が貼付された面と反対側の内部ゴム層表面に貼付されている(2)または(3)記載の無端状平ベルト。
(5)前記表面ゴム層の表面に微細な凹凸形状が施された(2)〜(4)のいずれかに記載の無端状平ベルト。
(6)補強布の表面にゴムシートを貼付するか、あるいは補強布の表面に液状ゴムを塗布乾燥させ補強布の表面に内部ゴム層を形成する工程と、前記補強布の両端にそれぞれ互いに対応する形状の凸部と凹部とを形成する工程と、前記補強布の一端の凸部を他端の凹部内に配置し接着して無端状にする工程と、無端状にした補強布の表面にコード心線を補強布の幅方向に所定のピッチで螺旋状に巻回し、前記内部ゴム層内に埋設して補強布と内部ゴム層との積層体を得る工程と、前記積層体を加熱加圧して加硫成形を行う工程とを含むことを特徴とする無端状平ベルトの製造方法。
(7)無端状に形成した前記補強布を、少なくとも2つの回転ロール間に巻き掛け、この回転ロールを回転させてコード心線を補強布の幅方向に所定のピッチで螺旋状に巻回することを特徴とする(6)に記載の無端状平ベルトの製造方法。
(8)ベルト表面に表面ゴム層形成用のゴムシートを重ねあわせ、加圧下で加硫成形することを特徴とする(6)または(7)記載の無端状平ベルトの製造方法。
本発明の無端状平ベルトによれば、あらかじめ、補強布の一方の端部に形成した凸部を、他方の端部に形成した凹部の内部に配置して接着することにより、従来のようにベルト同士を接合する場合に発生する継手部の厚さ段差を解消し、且つ高速伝動時のベルトの振動を低減させることができるため、耐久性や耐屈曲性に優れ、さらにベルトの周長の長さを自由に設計でき、周長の長いベルトであっても容易に作製することができるという効果がある。
本発明の一実施形態に係る無端状平ベルトを示す概略横断面図である。 本発明の他の実施形態に係る無端状平ベルトを示す概略横断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る無端状平ベルトを示す概略横断面図である。 本発明の製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。 (a)〜(c)は本発明における補強布の接合工程を示す説明図である。 本発明における補強布の継手部形状を示す斜視図である。 (a)〜(e)は本発明における補強布の他の継手形状を示す斜視図である。 本発明におけるコード心線の巻き掛け工程を示す説明図である。 比較例1の継手形状を示す斜視図である。 比較例2における継手形状を示す斜視図である。 比較例2の無端状平ベルトを示す概略横断面図である。
以下、本考案の実施形態に係る無端状平ベルトを、図1〜3を参照して説明する。図1〜3はそれぞれ形態が異なる無端状平ベルトを示している。
図1に示す無端状平ベルト15は、無端状平ベルト15の幅方向(矢印wで示す)に所定のピッチで螺旋状に巻回されたコード心線11を埋設した内部ゴム層1と、この内部ゴム層1の片面に貼付された補強布2と、両面に貼付された表面ゴム層3とからなる。
図2に示す無端状平ベルト16は、表面ゴム層3が片面にのみ貼付された他は上記無端状平ベルト15と同様の構造を有する。
図3に示す無端状平ベルト17は、コード心線11を埋設した内部ゴム層1の両面に補強布2、2’を貼付し、この補強布2の内部ゴム層1と反対側の面にそれぞれ表面ゴム層3を貼付した構造を有し、その他は上記無端状平ベルト15と同様の構造を有する。
(内部ゴム層1)
内部ゴム層1は、補強布2の少なくとも片面にゴムシートを貼り合わせるか、あるいは液状ゴムを補強布2の面に塗布乾燥させることにより形成され、内部にコード心線11が埋設される。
このような内部ゴム層1の材質としては、例えば、ニトリルゴム、カルボキシル化ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、ポリブタジエンゴム、天然ゴム、EPM、EPDM、ウレタンゴム、アクリルゴムからなる群より選択される少なくとも1種が挙げられる。この内部ゴム層1の厚さは0.1〜2.0mmであるのがよい。
(コード心線11)
前記内部ゴム層1中には、ベルトの長さ方向にコード心線11が埋設される。このコード心線11は、ベルトの幅方向に所定のピッチで螺旋状に巻回される。コード心線11は、ベルト走行時の斜行抑制のために、S撚に撚られたコード心線11aとZ撚に撚られたコード心線11bとを交互に配列するのが好ましい。
コード心線11の材質としては、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維からなる群より選択される少なくとも1種が挙げられる。コード心線11の太さは、通常110〜11000dtex、好ましくは220〜8330dtexであるのがよい。
(補強布2)
補強布2は、ベルトに耐久性を付与するものである。このような補強布2は、前記内部ゴム層1の少なくとも片面に貼付されるものである。補強布2の材質としては、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維、綿などの織布や編布が挙げられる。
後述するように、少なくとも片面の補強布2は、両端がフィンガー継手等により接合されている。
(表面ゴム層3)
表面ゴム層3は、無端状平ベルト15の表面において、ベルトと搬送物や動力伝達装置との間で安定した伝達能力を持つ摩擦伝動に適したものが好ましい。このような表面ゴム層3の材質としては、例えばニトリルゴム、カルボキシル化ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、ポリブタジエンゴム、天然ゴム、EPM、EPDM、ウレタンゴム、アクリルゴム、シリコンゴムなどが挙げられる。表面ゴム層3の厚さは0.1〜10mm、好ましくは0.2〜3mmであるのがよい。
前記表面ゴム層3は、搬送物との摩擦係数の低下を防止するため、表面に微細な凹凸形状のパターン(いわゆる目付形状のパターン)が形成されていてもよい。
前記表面ゴム層3の表面に設けられる上記パターンは、加硫成形時に形成することができるが、加硫前または加硫後であってもよい。形成方法としては、例えば、未加硫の状態の前記表面ゴム層3の表面に布パターン素材を載置し、ついで加圧加硫して前記布パターン素材を前記表面ゴム層3の表面に強く押し付け、そのまま加硫をすすめて加硫完了後に前記布パターン素材をはがすことで布パターンの凹凸を表面ゴム層3の表面に設けることができる。
次に、本発明の無端状平ベルトの製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の一実施形態に係る無端状平ベルト15の製造方法は、図4に示すように、下記工程(I)ないし(V)を含み、工程(I)〜(V)の順で行う。
(I)補強布2にゴムシートを貼付または液状ゴムを塗布乾燥する補強布処理工程
(II)両端部にそれぞれ互いに対応する凸部と凹部とを形成する補強布2の打ち抜き加工工程
(III)補強布2を無端状にする両端接着工程
(IV)無端状にした補強布2の表面にコード心線11を巻き掛けて積層体を得る巻き掛け工程
(V)積層体を加熱加圧して加硫成形を行う工程
<工程(I)>
図5(a)に示すように、帯状の補強布2の表面にゴムシートを貼付するか、あるいは液状ゴムを塗布乾燥させた後、所定の長さに切断する。ゴムシートの貼付は、接着剤を使用してもよく、あるいは加熱加圧による接着でもよい。使用するゴムシートの厚さまたは液状ゴムの塗布量は、形成される内部ゴム層2の厚さに応じて調整する。
<工程(II)>
図5(b)に示すように、補強布2のそれぞれの端面同士の凹凸部が嵌合して接着される、いわゆるフィンガー継手形状4の凸部4aと凹部4bを形成するために、補強布打ち抜き加工を行う。フィンガー継手形状4では、補強布2の一端にベルトの長手方向に突出する複数の略二等辺三角形の凸部4aが幅方向に連続して鋸刃状に形成され、他端に凸部4aに対応する形状の凹部4bを設けた形状を有する。図6は、このようにして接合された継手形状を示している。
図6に示す凸部4aと凹部4bの幅Wは、通常5〜100mm、好ましくは10〜30mmであり、長さLは、通常10〜200mm、好ましくは50〜150mmであるのがよい。
また、図6に示すフィンガー継手形状では、継手は補強布2の長さ方向に直交して形成されているが、図7(a)に示すように、補強布2の長さ方向に対して傾斜して形成されたフィンガー継手形状(矢印F1で示す)であってもよい。またフィンガー継手形状は、前記した凸部4aや凹部4bが二等辺三角形以外の形状、例えば図7(b)〜(e)に矢印F2〜F5で示すような、四角形、略半円形、台形、凸形等の凹凸形状であってもよい。
前記補強布2にフィンガー継手形状4を形成する方法としては、打ち抜き加工が挙げられるが、切削加工にて形成してもよい。打ち抜き加工後、次の接着工程に送られる。
<工程(III)>
図5(c)に示すように、フィンガー継手形状4で嵌合された補強布2の継手部をプレス機5にて加熱加圧し、両端を接着させて無端状にする。
<工程(IV)>
図8に示すように、無端状の補強布2を、駆動プーリ7aと受動プーリ7bの少なくとも2軸からなるコード巻き装置7に巻き掛けて適正な張力を与えながら、コード張力制御装置6にて張力を制御したコード心線11を、補強布2の幅方向に所定のピッチで螺旋状に巻き回す(ワインディング加工)。これにより、コード心線11は補強布2に巻き付けられて、補強布2と内部ゴム層1とコード心線11からなる積層体20を得る。この積層体20は、内部ゴム層1の両面に補強布2を設けるものであってもよい。
前記コード心線11は、S撚に撚られたコード心線11aとZ撚に撚られたコード心線11bとが交互に補強布2の幅方向に配列されるように巻き付けるのが、ベルトの斜行を防止するうえで好ましい。
また、無端状の補強布2の周長が長い場合、コード巻き装置7の駆動プーリ7aと受動プーリ7bとの間に1または2以上のガイドローラ(図示せず)を設けて、行程を長くすればよい。
<工程(V)>
積層体20の両面に、表面ゴム層3形成用のシート状のゴム素材を重ね合わせ、加熱加圧して、内部ゴム層1および表面ゴム層3の加硫成形を同時に行う。ゴム素材の重ね合わせと、加硫成形とは、連続的に行うようにしてもよい。かくして、図1に示す無端状平ベルト15が得られる。
また、積層体20の片面のみに、表面ゴム層3形成用のシート状のゴム素材を重ね合わせ、加熱加圧すると、図2に示す無端状平ベルト16が得られる。
さらに、図8に示す工程(IV)において、コード心線11を、補強布2の幅方向に所定のピッチで螺旋状に巻き掛けた後、内部ゴム層1の補強布2を貼付した面とは反対面に他の補強布2’を貼付し、それら補強布2、2’の外面に表面ゴム層3を形成すると、図3に示す無端状平ベルト17が得られる。
以下、実施例を挙げて本発明の無端状平ベルトおよびその製造方法を説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
(実施例1)
ポリエステル帆布に厚さが0.4mmのニトリルゴムシートを貼付した後(図5(a)参照)、鋸刃状に打ち抜き加工して、それぞれ凸部と凹部とを形成し(図5(b)参照)、前記凸部を凹部の内部に配置させて100℃でプレス加工を行い(図5(c)参照)、図6に示すような幅Wが15mm、長さLが70mmのフィンガー継手形状で接着された無端状の帆布を形成した。
次に、図8に示すようなコード巻き装置7の駆動プーリ7aと受動プーリ7bに無端状の帆布を巻き掛け、2200dtexのポリエステルコード心線を、コード心線の張力制御装置にて張力制御しながら、無端状の帆布のニトリルゴムシート中に螺旋状に埋没させ、帆布とゴム層とコード心線からなる無端状の積層体を得た。
次に、前記積層体の両面に、カルボキシル化ニトリルゴムのシートを貼付して加硫成形を行い、図1に示すような構造を有する厚さ2mm、周長1500mmの無端状平ベルトを得た。
(実施例2)
ポリアミド帆布にニトリルゴムを層厚が0.2mmになるように塗布乾燥した後、実施例1と同様に継手部の打ち抜き加工とプレス加工を行い、無端状の帆布を形成した。
次に、得た無端状の帆布を円筒状金型外面に装着し、5000dtexのポリエステルコード心線を前記無端状の帆布のニトリルゴムに螺旋状に埋没させた後、外面にポリアミド帆布を巻き、さらに積層体の両面にカルボキシル化ニトリルゴムシートを重ねて、加硫成形し、図3に示すような構造を有する厚さ3.0mm、周長1500mmの無端状平ベルトを得た。
(実施例3)
ポリエステル帆布に0.4mmのニトリルゴムシートを貼り合せ、実施例1と同様にフィンガー継手形状で接着された無端状の帆布を形成し、その後、実施例1と同様の方法で、帆布とゴム層とコード心線からなる無端状の積層体を得た。次に、加硫成形時にポリエステル帆布とカルボキシル化ニトリルゴムシートを挿入して、図3に示すような構造を有する厚さ2.7mm、周長1500mmの無端状平ベルトを得た。
(実施例4)
ポリエステル帆布に厚さが0.4mmのニトリルゴムシートを貼り合せ、実施例3と同様の方法で、帆布とゴム層とコード心線からなる無端状の積層体を得た。次に、加硫成形時にポリアミド帆布とカルボキシル化ニトリルゴムシートを挿入して、図3に示すような構造を有する厚さ2.7mm、周長1500mmの無端状平ベルトを得た。
(実施例5)
ポリアミド帆布に液状のニトリルゴムを層の厚さが0.2mmになるように塗布乾燥した後、前記帆布の両端部を斜めの凹凸形状になるよう打ち抜き加工して凸部と凹部とを形成し、前記凸部を凹部の内部に配置させて100℃でプレス加工を行い、図7(a)に示すように、幅W’が10mm、長さL’が80mmである斜めの凹凸形状で接着された無端状の帆布を形成し、その後は実施例1と同様の方法で、図1に示すような構造を有する厚さ2.0mm、周長1500mmの無端状平ベルトを得た。
(比較例1)
図9に示すように、0.4mmのニトリルゴムシートを貼付したポリアミド帆布9の両端部31、32を、5mm重ね合わせてプレス加工行い接着した後、円筒状金型外面にセットし、5000dtexのポリエステルコード心線をニトリルゴムシート中に螺旋状に埋没させた後、ポリアミド帆布、およびカルボキシル化ニトリルゴムシートをさらにこの順で積層して加硫成形し、図3に示すような構造を有する厚さ3.0mm、周長1500mmの無端状平ベルトを得た。
(比較例2)
厚さ1.1mmのポリアミドフィルムの両面にそれぞれポリアミド帆布とカルボキシル化ニトリルゴムシートを貼り合せて加硫成形後、図10に示すようなスカイバー継手8を形成した両端部を接着剤により接合して、図11に示すような構造を有する厚が2.6mm、周長1500mmの無端状平ベルトを得た。図11において、符号21はポリアミドフィルムを示しており、両面にそれぞれポリアミド帆布22およびカルボキシル化ニトリルゴムシート23がこの順に積層されている。
得られた実施例1〜5と比較例1,2の各無端状平ベルトを用いて、以下の試験を行った。
<振動性測定>
周長が1500mmで製作された実施例1〜5と比較例1,2の無端状平ベルトを、プーリ径が100mmの駆動プーリと従動プーリとに巻き掛けし、1%ベルト伸長させた状態で取付け、120m/分の速度で走行させ、ベルト上部に設置したレーザー変位計((株)キーエンス製、LK-G85、LK-GD500)を用いてベルトの振動幅を測定した。その結果を表1に示す。
<厚さ段差測定>
実施例1〜5と比較例1,2の無端状平ベルトにおけるベルトの継手部と本体との厚さ段差を、φ10ダイヤルゲージで測定した。その結果を表1に示す。
Figure 2015132349
表1から、実施例1〜5で得た無端状平ベルトは、比較例1,2のベルトと比較して、ベルトの継手部と本体との厚さ段差が小さく、且つベルトの振動幅が大幅に低減されていることがわかる。
従って、本発明の無端状平ベルトは、例えば、紙葉類等の搬送から、繊維機械や一般の工作機械等の伝動用等の幅広い用途で好適に使用することができる。
1 内部ゴム層
2 補強布
3 表面ゴム層
4 フィンガー継手形状
4a 凸部
4b 凹部
15 無端状平ベルト
16 無端状平ベルト
17 無端状平ベルト
11 コード心線
20 積層体

Claims (8)

  1. 内部ゴム層と、この内部ゴム層内に埋設されかつベルト幅方向に所定のピッチで螺旋状に巻回されたコード心線と、前記内部ゴム層に貼付された補強布とを備え、
    前記補強布の一方の端部は、ベルト長手方向に突出する凸部を有すると共に、他方の端部は前記凸部に対応する形状の凹部を有し、前記凸部は、前記凹部の内部に配置されて接着されることを特徴とする無端状平ベルト。
  2. 片面または両面に表面ゴム層を有することを特徴とする請求項1記載の無端状平ベルト。
  3. 内部ゴム層は、前記補強布と反対側に他の補強布が貼付されている請求項1または2記載の無端状平ベルト。
  4. 前記表面ゴム層は、前記補強布が貼付された面と反対側の内部ゴム層表面に貼付されている請求項2または3記載の無端状平ベルト。
  5. 前記表面ゴム層の表面に微細な凹凸形状が施された請求項2〜4のいずれかに記載の無端状平ベルト。
  6. 補強布の表面にゴムシートを貼付するか、あるいは補強布の表面に液状ゴムを塗布乾燥させ、補強布の表面に内部ゴム層を形成する工程と、
    前記補強布の両端にそれぞれ互いに対応する形状の凸部と凹部とを形成する工程と、
    前記補強布の一端の凸部を他端の凹部内に配置し接着して無端状にする工程と、
    無端状にした補強布の表面にコード心線を補強布の幅方向に所定のピッチで螺旋状に巻回し、前記内部ゴム層内に埋設して、補強布と内部ゴム層との積層体を得る工程と、
    前記積層体を加熱加圧して加硫成形を行う工程と
    を含むことを特徴とする無端状平ベルトの製造方法。
  7. 無端状に形成した前記補強布を、少なくとも2つの回転ロール間に巻き掛け、この回転ロールを回転させてコード心線を補強布の幅方向に所定のピッチで螺旋状に巻回することを特徴とする請求項6に記載の無端状平ベルトの製造方法。
  8. ベルト表面に表面ゴム層形成用のゴムシートを重ねあわせ、加圧下で加硫成形することを特徴とする請求項6または7記載の無端状平ベルトの製造方法。
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