JP2015175606A - 標線スタンプ装置および材料試験機 - Google Patents

Abstract

【課題】 試験片の表面に均一かつ鮮明な標線を確実に付すことが可能な標線スタンプ装置および材料試験機を提供する。
【解決手段】 スタンプ５０は、昇降シリンダのロッド６４の下端に、ボルト６５を介して配設されている。スタンプ５０は、２枚の薄板を保持するホルダ５３と、所望の標線間距離ＧＬだけ離間させて標線を付すために所定の間隔でホルダ５３を配置したホルダ支持部５２と、ホルダ支持部５２を係合させるとともに昇降シリンダ６３のロッド６４の下端に連結されたボルト６５を貫通して上下動自在に配設された支持板部材５１とから成る。前記２枚の薄板の間に保持したインクを試験片に押し付けて転写し標線とする。
【選択図】 図５

Description

この発明は、標線スタンプ装置および材料試験機に関する。

樹脂材料などの品質評価のための材料試験において、試験に供される試験片を、試験位置に供給するところから、試験終了後に試験位置から試験片を取り外すまで、機械動作により自動的に行うことにより、複数の試験片を連続して試験することができる材料試験機が知られている（特許文献１参照）。このような材料試験機で引張試験を行うときには、試験片に標線を付した後に、上つかみ具と下つかみ具とに把持させた状態で試験片に引張負荷を与え、そのときの標線間の距離を非接触式伸び計で計測している。このため、このような材料試験機では、試験片のサイズに応じた間隔の一対の標線を、試験片を収納パレットから取り出して試験位置に配置するまでに、標線スタンプを用いて試験片の表面に付している。

図８は、従来のスタンプによる試験片ＴＰへの標線付与を模式的に示す概要図である。図８（ａ）は、試験片ＴＰの表面にスタンプ１５０により標線Ｍを付す動作を示す模式図である。図８（ｂ）は、試験片ＴＰの表面に付された標線Ｍを示す平面図である。図８（ｃ）は、試験片ＴＰの表面とスタンプ１５０のインク付け部材１５１の接触部分の拡大図であり、図８（ｄ）は、試験片ＴＰに付された標線Ｍの拡大図である。

従来のスタンプ１５０は、試験片ＴＰのサイズに合わせた所定の標線間距離ＧＬだけ離隔した、一対の先端がＲ形状のインク付け部材１５１を有する。そして、インク付け部材１５１をスタンプ台１５９に押し付けることで先端にインクを付着させ、しかる後、インク付け部材１５１を試験片ＴＰの表面に押し付ける（図８（ａ）参照）。これにより、試験片ＴＰの表面の所定の標線間距離ＧＬだけ離隔した位置にインクが転写され、試験片ＴＰに標線Ｍが付された状態となる（図８（ｂ）参照）。

特開平８−１９３９３２号公報

ところで、引張試験においてビデオカメラなどを利用した非接触式伸び計により安定した伸びの計測を行うための好ましい標線Ｍとして、試験片ＴＰ表面へのインクの付着が均一で、細く、かつ、鮮明なものであることが要求されている。しかしながら、試験片ＴＰが小型のゴムなどの弾性材料である場合（例えば、ＪＩＳＫ６２５１：加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムの引張試験方法における７号ダンベル試験片）、試験片ＴＰへのスタンプ１５０の押し付け力の影響などにより、標線Ｍが太くなったり、インクの付着が不均一になったりすることがある。

例えば、図８（ｃ）に示すように、インク付け部材１５１を試験片ＴＰに当接させたときに、ゴムの撓みにより試験片ＴＰにＲ形状のインク付け部材１５１の先端が沈みこむことがある。そうすると、インクがインク付け部材１５１のＲ形状に沿って押し出されてインク付け部材１５１の先端部の両側に溜まるため、試験片ＴＰの表面に付された標線Ｍには、中央にインクの薄い部分（図８（ｄ）にハッチングで示す）ができ、その両側にインクが濃く広がった部分が形成される。このようなインクが不均一で線幅が太い標線Ｍは、試験中に試験片ＴＰが伸びるに従ってさらに線幅方向に広がり、線そのものがかすれた状態となりやすい。そして、試験途中で標線Ｍを見失うなど、非接触式伸び計による標線補足を不安定化させていた。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、試験片の表面に均一かつ鮮明な標線を確実に付すことが可能な標線スタンプ装置および材料試験機を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、上下一対のつかみ具に挟持された試験片に引張荷重を与える引張試験において、非接触式伸び計により前記試験片の伸びを計測するための一対の標線を前記試験片に付す標線スタンプ装置であって、先端が前記試験片の表面と接触する一対の平板部を有する接触部材と、前記接触部材を保持する保持部材と、を有するスタンプを備え、前記スタンプには、所定の標線間距離だけ離隔した位置に前記接触部材が一対配設されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、異なるインク色の複数のスタンプ台を載置するテーブルと、所定のスタンプ台を前記スタンプのインク付け位置に移動させるテーブル移動機構と、を備える標線スタンプ装置。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記テーブルに前記スタンプをクリーニングするクリーニング部材を配置した。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記スタンプは、自重を利用して前記試験片の表面に前記接触部材を接触させることにより標線を付す。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記接触部材は、前記試験片の表面と接触する先端とは逆側端に屈曲部が形成された薄板から成り、前記保持部材には、前記接触部材の屈曲部が挿入される孔部と、前記一対の平板部が挿入されるスリットが形成されている。

請求項６に記載の発明は、試験片を挟持する上下一対のつかみ具を有する試験機本体と、収納カセットに収容された複数の試験片を一片ずつ試験機本体に搬送する搬送機構と、前記試験片の伸びを計測する非接触式伸び計とを備え、自動で引張試験を行う材料試験機において、前記収納カセットから前記試験機本体に搬送される前記試験片に標線を付す請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の標線スタンプ装置を備える。

請求項１から請求項６に記載の発明によれば、先端が試験片の表面と接触する一対の平板部を有する接触部材と、接触部材を保持する保持部材と、を有するスタンプにより、線幅が細く、インク濃度が均一な鮮明な標線を、試験片の表面に確実に付すことが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、テーブル移動機構により、試験片の地色の変更に対応させて標線のインク色を変更する場合でも、スタンプへのインク付着位置に配置するスタンプ台の変更を容易に行うことが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、テーブルにクリーニング部材を配置したことから、試験片の地色の変更に対応させて標線のインク色を変更する場合に、スタンプのクリーニングを容易に行うことができ、インク色の混色を防止することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、スタンプは、自重を利用して試験片の表面に接触部材を接触させることにより標線を付すことから、標線を付すときに必要以上に試験片に押圧力を与えることがなく、ゴムなどの弾性のある試験片を接触部材により傷つけることを防止することができる。

請求項５に記載の発明によれば、接触部材は、試験片の表面と接触する先端とは逆側端に屈曲部が形成された薄板であることから、スタンプの移動方向である上下方向に接触部材の動きしろを持たせることができ、スタンプ台に先端を接触させたときの毛細管現象による一対の平板部間へのインクの浸み込みと、試験片に先端を当接させたときの一対の平板部間からのインクの浸み出しとを向上させることができる。

請求項６に記載の発明によれば、複数の試験片に対して連続して自動で引張試験を行う材料試験機においても、収納カセットから試験機本体に搬送される試験片の各々に、線幅が細く、かつ、インク濃度が均一な鮮明な標線を確実に付すことが可能となる。

この発明に係る材料試験機の正面概要図である。 この発明に係る標線スタンプ装置４の要部を、試験片ＴＰを標線付与位置まで移動させる移動機構とともに示す平面概要図である。 この発明に係る標線スタンプ装置４の要部を示す正面図である。 この発明に係る標線スタンプ装置４の要部を示す右側面図である。 スタンプ５０の拡大図である。 ホルダ５３への薄板５６の配設を説明する分解斜視図である。 スタンプ５０における接触部材の変形例を示す概要図である。 従来のスタンプによる試験片ＴＰへの標線付与を模式的に示す概要図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る材料試験機の概要図である。

この材料試験機は、複数の試験片ＴＰを積層して収容する収納パレット２と、試験片ＴＰの厚みを計測する測寸装置３と、試験片ＴＰに標線Ｍを付す標線スタンプ装置４と、引張試験を実行する試験機本体１と、を備える。この材料試験機は、収納パレット２からロボットアームなどの搬送機構の作用により一片ずつ試験片ＴＰを取り出し、測寸装置３および標線スタンプ装置４を経て、試験機本体１の試験位置に試験片ＴＰを配置して試験を実行することで、複数の試験片ＴＰに対して、連続して引張試験を自動的に行うものである。

試験機本体１の基台１８には、一対のフレーム１２が立設されており、フレーム１２内には、図示しない駆動機構により同期して回転する一対のねじ棹が配設されている。ねじ棹にはクロスヘッド１１に内設されたナットが螺合しており、ねじ棹の回転によりクロスヘッド１１は昇降する。このクロスヘッド１１の昇降動作は、試験機本体１に接続された制御回路１７により制御される。

この試験機本体１においては、クロスヘッド１１に試験力を検出するロードセル１６を介して上つかみ具１４が連結され、基台１８に下つかみ具１５が配設されており、上つかみ具１４と下つかみ具１５とにより両端を把持した試験片ＴＰに対して、クロスヘッド１１を上昇させることにより、引張試験を行う構成となっている。

フレーム１２には試験片ＴＰに付された一対の標線Ｍの移動を追跡するビデオカメラ１９が配設されている。このビデオカメラ１９は、標線間距離ＧＬの可変範囲全体を、１つの視野の映像として取得できるものである。

試験片ＴＰの収納パレット２から試験機本体１の上つかみ具１４および下つかみ具１５による試験片ＴＰの把持位置（試験位置）への搬送は、例えば、試験片ＴＰを吸着パッドにより吸着保持する搬送アームやベルトコンベアなどの搬送機構（図示せず）により行われる。なお、この材料試験機では、引張試験を所定の温度で行うときには、上つかみ具１４および下つかみ具１５を恒温槽内に配置し、上つかみ具１４および下つかみ具１５により試験片ＴＰを把持させる前に、試験片ＴＰを搬送速度が調整された与熱コンベアを通過させることで与熱し、恒温試験を行うことも可能である。

試験片ＴＰが上つかみ具１４および下つかみ具１５により把持されると、試験機本体１においては、制御回路１７の制御によりクロスヘッド１１が上昇し、試験片ＴＰに引張負荷が加えられる。その時の試験力は、クロスヘッド１１に配設されたロードセル１６により検出され、その検出信号は、制御回路１７に送られる。

試験片ＴＰが破断すると、制御回路１７の制御によりクロスヘッド１１の上昇が停止し、引張試験は終了する。しかる後、上つかみ具１４および下つかみ具１５に把持されたままとなっている破断した試験後の試験片ＴＰは、試験片取り外し装置５により上つかみ具１４および下つかみ具１５から取り除かれる。

図２から図４は、標線スタンプ装置４を説明する図である。図２は、標線スタンプ装置４の要部を、試験片ＴＰを標線付与位置まで移動させる移動機構とともに示す平面概要図である。図３は、標線スタンプ装置４の要部を示す正面図であり、図４は、その右側面図である。

標線スタンプ装置４は、測寸装置３と試験機本体１との間に介在し、ガイドレール３１に沿って移動する搬送テーブル３２上に載置された試験片ＴＰに対して、スタンプ５０により標線Ｍを付すものである。標線スタンプ装置４は、複数のスタンプ台４９ａ、４９ｂを載置するテーブル４１と、テーブル４１を回転させて所定のスタンプ台４９ａまたは４９ｂをスタンプ５０へのインク付け位置に移動させるテーブル移動機構と、スタンプ５０を移動させるスタンプ移動機構と備える。

テーブル移動機構は、テーブル４１を回転させるモータ４５を有する。テーブル４１は、軸筒４２がベアリング４３を介して回転軸４４に接続されており、モータ４５の駆動により、鉛直方向を向く回転軸４４を中心に回転する。なお、テーブル４１は、軸筒４２とモータ４５を、接続部材４６を介して支柱４７に接続することで、所定の高さ位置に水平支持される。テーブル４１上には、試験片ＴＰの地色に合わせて標線色が選択できるように、盤面に銀色のインクを染み込ませたスタンプ台４９ａと黒色のインクを染み込ませたスタンプ台４９ｂが配置されている。

また、この実施形態では、試験片ＴＰの地色が変わり、標線Ｍを付すためのインク色を変更するときに、インクの混色を防ぐとともに後述するスタンプ５０の清掃を容易に行えるように、インクの代わりにスポンジにアルコールなどの洗浄液を染み込ませたクリーニング台４８をテーブル４１上に配置している。図２から図４においては、テーブル４１上に載置された２つのスタンプ台４９ａ、４９ｂおよびクリーニング台４８のうちスタンプ台４９ａが、スタンプ５０へのインク付け位置に配置されている場合を示している。なお、この実施形態では、スタンプ台４９ａ、４９ｂをスタンプ５０のインク付け位置に移動させるテーブル移動機構として回転式のものを採用しているが、試験片ＴＰを載置して移動する搬送テーブル３２と同様の直線搬送式のものであってもよい。

スタンプ移動機構は、支柱４７に接続された移動シリンダ６１と、下端にスタンプ５０を配設した昇降シリンダ６３から構成される。移動シリンダ６１は、昇降シリンダ６３を図３に実線で示す位置と、仮想線で示す位置（搬送テーブル３２上に載置された試験片ＴＰの直上位置）との間で移動させるものである。また、昇降シリンダ６３は、スタンプ５０を図３において実線で示す位置と、仮想線で示すスタンプ台４９ａに接触させてインクを付着させる位置との間で上下に移動させるものである。なお、この実施形態では、移動シリンダ６１および昇降シリンダ６３に空圧式のものを使用している。

図５は、スタンプ５０の拡大図である。図６は、スタンプ５０におけるホルダ５３への薄板５６の配設を説明する斜視図である。

スタンプ５０は、昇降シリンダ６３のロッド６４の下端に、ボルト６５を介して配設されている。スタンプ５０は、２枚の薄板５６を保持するホルダ５３と、所望の標線間距離ＧＬだけ離間させて標線Ｍを付すために所定の間隔でホルダ５３を配置したホルダ支持部５２と、ホルダ支持部５２を係合させるとともに昇降シリンダ６３のロッド６４の下端に連結されたボルト６５を貫通して所定の距離ｄだけ上下動自在に配設された支持板部材５１とから成る。すなわち、スタンプ５０は、昇降シリンダ６３のロッド６４の下端に対して所定の距離ｄだけ隙間が開くように配設される。なお、この実施形態では、薄板５６を保持するホルダ５３と、ホルダ５３を支持するホルダ支持部５２と、ホルダ支持部５２を係合させる支持板部材５１とを別々部材としているが、これらを一体的に形成してもよい。

ホルダ５３は、スリット５５が形成された側とは逆側となる面に形成された連結穴５９に図示を省略したボルトが締結されることにより、ホルダ支持部５２に固定される。このホルダ５３には、孔部５４とスリット５５が形成されている。この孔部５４とスリット５５に２枚の薄板５６を挿入することにより、薄板５６の先端がホルダ５３から僅かに突出した状態で、薄板５６がホルダ５３に配置される。ホルダ５３から僅かに突出した２枚の薄板５６の先端（一対の平板部５８の先端）は、インクが付着するペン先の役割を果たす。２枚の薄板５６は、バネ材料として使用されるリン青銅板であり、この発明における先端が試験片ＴＰの表面と接触する一対の平板部５８を有する接触部材に相当する。接触部材の材質としては、薄板状とすることができる材質であればよく、リン青銅に限定されるものではない。なお、この実施形態では、接触部材にリン青銅などの可撓性金属を採用することで、繰り返し試験片ＴＰに標線Ｍを付着させる動作を行うスタンプ５０の耐久性を向上させている。

薄板５６は、図６に示すように、平板部５８と屈曲部５７から形成され、２枚の薄板５６の屈曲部５７のくぼみ側が向い合せとなる向きで、平板部５８を板の厚み方向に重ね合わせて一対としている。屈曲部５７の断面形状はおよそ半円形である。そして、屈曲部５７がホルダ５３の孔部５４に、一対の平板部５８がホルダ５３のスリット５５に収容されるように、２枚の薄板５６をホルダ５３に挿入している。平板部５８の屈曲部５７とは逆側の端部は、ホルダ５３より僅かに突出させており、この突出部分によりスタンプ台４９ａからのインクの吸い上げと試験片ＴＰの表面へのインクの付着を行う構成となっている。なお、薄板５６の屈曲部５７の断面形状は、この実施形態に示す半円形状に限定されない。

図７は、スタンプ５０における接触部材の変形例を示す概要図である。

図７（ａ）に示すように、屈曲部６７の断面形状が略くの字形状である薄板６６を、上述した薄板５６と同様に、２枚の薄板６６の屈曲部６７のくぼみ側が向い合せとなる向きで、平板部６８を板の厚み方向に重ね合わせて一対とし、屈曲部６７がホルダ５３の孔部５４に、一対の平板部６８がホルダ５３のスリット５５に収容されるように、２枚の薄板６６をホルダ５３に挿入してもよい。

また、図７（ｂ）に示すように、平板部７８が一対形成できるものであれば、ホルダ５３に保持させたときの屈曲部７７の断面形状が向い合せの略くの字形状となるように一枚の板を曲げ成型した薄板７６を、ホルダ５３に保持させてもよい。なお、板を成型するときの便宜、および、ホルダ５３から突出させる先端部の位置合わせの観点からすれば、図６に示す薄板５６や図７（ａ）に示す薄板６６のように、同一形状の２枚の薄板をホルダ５３に保持させる方がより好ましい。

上述した構成の標線スタンプ装置４により、試験片ＴＰに標線Ｍを付す動作を説明する。

収納パレット２に収容された試験片ＴＰのサイズに応じた標線間距離ＧＬで標線Ｍを付着できる間隔で２つのホルダ５３を配置したスタンプ５０を、ボルト６５により昇降シリンダ６３のロッド６４の下端に接続する。そして、モータ４５の駆動によりテーブル４１を回転させて、収納パレット２に収容されている試験片ＴＰの地色に対してコントラストが明確となるインク色のスタンプ台４９ａまたは４９ｂを、スタンプ５０の直下に移動させる。例えば、試験片ＴＰの地色が黒であれば銀色のスタンプ台４９ａをスタンプ５０の直下に移動させる。

スタンプ５０が、昇降シリンダ６３のロッド６４の伸張によりスタンプ台４９ａに押し付けられると、ホルダ５３に挿入された２枚の薄板５６によって形成された一対の平板部５８において、毛細管現象によりスタンプ台４９ａからインクが吸い上げられる。すなわち、インクが一対の平板部５８の間に保持された状態となる。しかる後、昇降シリンダ６３のロッド６４を収縮させ、さらに移動シリンダ６１によりスタンプ５０を試験片ＴＰの上方に移動させる。試験片ＴＰは、搬送テーブル３２を移動させる直線搬送機構により標線付着位置に順次搬送される。試験片ＴＰが標線付着位置に配置されると、昇降シリンダ６３のロッド６４を伸張させ、スタンプ５０におけるホルダ５３より突出させた薄板５６の先端が試験片ＴＰに接触する位置までスタンプ５０を下降させる。

この実施形態では、支持板部材５１を昇降シリンダ６３のロッド６４に対して、ボルト６５の締結により密着させているのではなく、所定の長さｄだけ両部材間に隙間をもたせることで、支持板部材５１を上下動自在としている。したがって、スタンプ５０全体としても、昇降シリンダ６３のロッド６４に対して、上下動自在となる。このため、昇降シリンダ６３のロッド６４の下降によって生じさせる押し付け力ではなく、ホルダ５３から僅かに突出させた薄板５６の先端を試験片ＴＰの表面に接触させた後は、ホルダ５３、ホルダ支持部５２および支持板部材５１を含むスタンプ５０の自重により、試験片ＴＰの表面に標線Ｍを付している。このため、試験片ＴＰがゴムなどの弾性材料であっても、薄板５６が余分な押し付け力によって試験片ＴＰに食い込むことがなく、試験片ＴＰに傷がつくことがない。

また、薄板５６には屈曲部５７を設けているため、薄板５６のホルダ５３からの脱落が防止される。さらに、屈曲部５７を形成したことで、スタンプ５０の移動方向である上下方向に薄板５６の動きしろを持たせることができることから、スタンプ台４９ａ、４９ｂに先端を接触させたときの毛細管現象による一対の平板部５８間へのインクの浸み込みと、試験片ＴＰに先端を当接させたときの一対の平板部５８間からのインクの浸み出しとを向上させることができる。

また、屈曲部５７の作用により、ホルダ５３から突出させた薄板５６の端部（一対の平板部５８の先端）が試験片ＴＰの表面に当接して、薄板５６の全体が一時的にホルダ５３の中に押し込まれたとしても、部材同士の接触による押圧力が解除されれば、ホルダ５３から突出させた薄板５６の端部は元の位置に戻る。これにより、ホルダ５３より突出させた薄板５６の先端の長さが安定し、線幅が細く、インク濃度が均一な鮮明な標線Ｍを、試験片ＴＰの表面に確実に付着させることが可能となる。

１ 試験機本体
２ 収納パレット
３ 測寸装置
４ 標線スタンプ装置
５ 試験片取り外し装置
１１ クロスヘッド
１２ フレーム
１４ 上つかみ具
１５ 下つかみ具
１６ ロードセル
１７ 制御回路
１８ 基台
１９ ビデオカメラ
３１ ガイドレール
３２ 搬送テーブル
４１ テーブル
４２ 軸筒
４３ ベアリング
４４ 回転軸
４５ モータ
４６ 接続部材
４７ 支柱
４８ クリーニング台
４９ａ スタンプ台
４９ｂ スタンプ台
５０ スタンプ
５１ 支持板部材
５２ ホルダ支持部
５３ ホルダ
５４ 孔部
５５ スリット
５６ 薄板
５７ 屈曲部
５８ 平板部
５９ 連結穴
６１ 移動シリンダ
６３ 昇降シリンダ
６４ ロッド
６５ ボルト
１５０ スタンプ
１５１ インク付け部材
１５９ スタンプ台
ＴＰ 試験片
ＧＬ 標線間距離
Ｍ 標線

Claims (6)

1. 上下一対のつかみ具に挟持された試験片に引張荷重を与える引張試験において、非接触式伸び計により前記試験片の伸びを計測するための一対の標線を前記試験片に付す標線スタンプ装置であって、
   先端が前記試験片の表面と接触する一対の平板部を有する接触部材と、
   前記接触部材を保持する保持部材と、
   を有するスタンプを備え、
   前記スタンプには、所定の標線間距離だけ離隔した位置に前記接触部材が一対配設されることを特徴とする標線スタンプ装置。
2. 請求項１に記載の標線スタンプ装置において、
   異なるインク色の複数のスタンプ台を載置するテーブルと、
   所定のスタンプ台を前記スタンプのインク付け位置に移動させるテーブル移動機構と、
   を備える標線スタンプ装置。
3. 請求項２に記載の標線スタンプ装置において、
   前記テーブルに前記スタンプをクリーニングするクリーニング部材を配置した標線スタンプ装置。
4. 請求項１に記載の標線スタンプ装置において、
   前記スタンプは、自重を利用して前記試験片の表面に前記接触部材を接触させることにより標線を付す標線スタンプ装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の標線スタンプ装置であって、
   前記接触部材は、前記試験片の表面と接触する先端とは逆側端に屈曲部が形成された薄板から成り、
   前記保持部材には、前記接触部材の屈曲部が挿入される孔部と、前記一対の平板部が挿入されるスリットが形成されている標線スタンプ装置。
6. 試験片を挟持する上下一対のつかみ具を有する試験機本体と、収納カセットに収容された複数の試験片を一片ずつ試験機本体に搬送する搬送機構と、前記試験片の伸びを計測する非接触式伸び計とを備え、自動で引張試験を行う材料試験機において、
   前記収納カセットから前記試験機本体に搬送される前記試験片に標線を付す請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の標線スタンプ装置を備える材料試験機。

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