JP2018183859A - Method for forming narrow groove to metal plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属材の一方面に、複数条の微細な幅と深さを有する微細溝を形成する微細溝の形成方法に関する。 The present invention relates to a fine groove forming method for forming fine grooves having a plurality of fine widths and depths on one surface of a metal material.
各種の機器、或いは機器に使用される部品等において、金属材の少なくとも一方面に、幅および深さが小さい細溝を形成することが要求される。このような、金属材に細溝を形成する方法としては、エッチング加工、プレス加工、切削加工等の各種の工法が検討されている。エッチング加工は、上記寸法の微細な細溝を形成することは可能であるが、多くの加工時間を必要とするために、大量生産には不向きであり、しかも、コストが高くなる問題がある。また、プレス加工は、金属材の一方面に微細な細溝を形成したときに、金属材に加わる大きな応力のために変形させてしまい、この変形を矯正することが困難となる問題がある。 In various devices or parts used in the devices, it is required to form narrow grooves having a small width and depth on at least one surface of the metal material. Various methods such as etching, pressing, and cutting have been studied as methods for forming such narrow grooves in a metal material. Etching can form fine grooves with the above dimensions, but requires a long processing time, and is therefore unsuitable for mass production and has a problem of high cost. Further, the press working has a problem that when a fine fine groove is formed on one surface of the metal material, it is deformed due to a large stress applied to the metal material, and it becomes difficult to correct the deformation.
この問題を解決するための複数条の微細な細溝を形成する微細溝の形成方法として、特許第4596235号公報(特許文献1)には、掘り起こし工具により微小の間隔で離間させながらフィンを形成する工程を順次繰り返して複数のフィンを形成した後、これら複数のフィンの頂部をカッター等の切削工具により切削して、複数のフィンの上端面を平坦に形成することにより、各フィンの間に複数条の細溝を形成する方法が開示されている。 Japanese Patent No. 4596235 (Patent Document 1) discloses a fine groove forming method for forming a plurality of fine fine grooves to solve this problem, and fins are formed while being spaced apart by a digging tool at a minute interval. The steps are sequentially repeated to form a plurality of fins, and then the tops of the plurality of fins are cut with a cutting tool such as a cutter to form the upper end surfaces of the plurality of fins flatly. A method of forming a plurality of narrow grooves is disclosed.
上記特許文献1に開示されている細溝を形成する方法は、金属材の一方面に、掘り起こし工具を用い、順次繰り返して形成することにより、各フィンの間に所定の幅と深さを有する複数条の細溝を形成することができる。しかしながら、このように、複数のフィンの頂部をカッター等の切削工具により切削した場合には、切り屑や切削粉が発生する。この切り屑や切削粉は比較的微細なことから、細溝の内部に入り込むことが多々ある。細溝は微細なことから、一旦入り込んだ切り屑や切削粉が内部に挟まるために、取り出すことができない問題がある。細溝の内部に少量でも切り屑や切削粉が入った場合には、細溝としての機能を失うことから、細溝を形成した金属材そのものが不良品となり、廃棄せざるを得ない重大な問題となる。 The method of forming the narrow groove disclosed in
本発明が解決しようとする課題は、金属材に所定の細溝を所定の間隔で容易に形成することができ、しかも、細溝を形成するときに微細な切削片が発生させないようにすることが可能な金属材への細溝の形成方法を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is that a predetermined fine groove can be easily formed at a predetermined interval in a metal material, and that a fine cutting piece is not generated when the fine groove is formed. It is an object of the present invention to provide a method for forming a narrow groove in a metal material that can be used.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、金属材の一方面に複数条の細溝を形成する形成方法であって、移動方向の先端に刃部が形成された掘り起こし工具を所定の角度を有した状態で他方面方向に掘り下げて板状のフィンを一体に起立形成するフィン形成工程を所定間隔離間させながら順次繰り返して、前記金属板の他方面側を基端とする複数枚のフィンを形成する掘り起こし工程の後、先端の刃部が複数条の前記フィンの面と直行する方向から切削工具を所定の角度を有した状態で、複数条の前記フィンを所定の寸法毎に分割して一方面まで切削するフィン切削工程を順次繰り返し、前記フィンが前記金属材の一方面と同一面となるように切削し、隣接する前記フィンの間に所定の深さの複数条の細溝を形成することを要旨としている。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
また、請求項2に記載の発明は、掘り起こし工具の横幅は金属材の幅よりも小さく形成され、前記金属材と上記掘り起こし工具とを所定の角度を有した状態で前記金属材の一端側よりも離間した所定位置に前記掘り起こし工具を挿入し、基部が前記金属材に連結した小寸な複数枚の小形フィンを順次形成した後、続いて掘り起こし工具を所定の角度を有した状態で他方面方向に掘り下げて板状のフィンを一体に起立形成するフィン形成工程を所定間隔離間させながら順次繰り返して、前記金属材の他端側よりも離間した所定位置まで複数枚の前記フィンを形成した後、フィン切削工程を順次繰り返して隣接する前記フィンの間に所定の深さの複数条の細溝を形成し、前記金属材の周囲に複数条の細溝を囲む鍔部を形成することを要旨としている。 In the invention according to
本発明によれば、金属材の一方面に細溝を形成するときに、掘り起こし工具により、所定のピッチで連続して金属材の一方面側を掘り起こし、複数のフィンと細溝を形成するので、掘り起こしのピッチを所定の間隔に設定しておくことにより、細溝を容易に形成することができる。しかも、金属材の一方面側を掘り起こし工具により掘り起こすので、切削片を発生させることなく細溝を形成することが可能となる。さらに、複数条のフィンを切削工具によって直行する方向から所定の寸法毎に分割して切削するので、金属材の一方面側に、所定の深さを有する所定間隔の細溝を容易に形成することが可能となる。また、フィン切削工程によって複数条のフィンを直行する方向から切削するので、フィンに与えるストレスを小さくすることができるので、フィンが変形しないことから、細溝の間隔を一定に形成することができる。しかも、複数条のフィンを切削するとき、切り屑がほぼ糸状になり、切削工具の先端の刃部の上方に逃避するので、切り屑が細溝に侵入することを防止することが可能となる。 According to the present invention, when forming a narrow groove on one side of a metal material, the digging tool continuously digs up one side of the metal material at a predetermined pitch to form a plurality of fins and narrow grooves. By setting the digging pitch at a predetermined interval, the narrow groove can be easily formed. In addition, since one side of the metal material is dug up and dug up with a tool, it is possible to form a narrow groove without generating a cutting piece. Further, since the plurality of fins are divided and cut in predetermined dimensions from the direction orthogonal to the cutting tool, narrow grooves having a predetermined depth are easily formed on one side of the metal material. It becomes possible. In addition, since the plurality of fins are cut from the direction orthogonal to each other by the fin cutting process, the stress applied to the fins can be reduced, and the fins are not deformed, so that the interval between the narrow grooves can be formed constant. . Moreover, when cutting a plurality of fins, the chips become almost thread-like and escape above the cutting edge at the tip of the cutting tool, so that it is possible to prevent the chips from entering the narrow groove. .
また、請求項2に記載の発明によれば、金属材の幅よりも小さい横幅の掘り起こし工具によって、金属材の一方面を掘り下げて板状のフィンを一体に起立形成するフィン形成工程を繰り返して、所定間隔の複数のフィンを形成することにより、金属材の周囲に、複数のフィン囲む鍔部を形成することができる。さらに、金属材の内方に形成された複数のフィンをフィン切削工程によって直行する方向から切削することにより、金属材の周囲の鍔部に囲まれた複数条の細溝を形成することができる。このように形成された複数条の細溝は、周囲の鍔部によって保護されるので、側方から外圧を加えられることによる損傷を防止することが可能となる。 According to the invention described in
金属材の一方面に複数条の細溝を形成する形成方法は、移動方向の先端に刃部が形成された掘り起こし工具を所定の角度を有した状態で他方面方向に掘り下げて板状のフィンを一体に起立形成するフィン形成工程を所定間隔離間させながら順次繰り返して、前記金属板の他方面側を基端とする複数枚のフィンを形成する掘り起こし工程の後、先端の刃部が複数条の前記フィンの面と直行する方向から切削工具を所定の角度を有した状態で、複数条の前記フィンを所定の寸法毎に分割して一方面まで切削するフィン切削工程を順次繰り返し、前記フィンが前記金属材の一方面と同一面となるように切削し、隣接する前記フィンの間に所定の深さの複数条の細溝を形成する。 A forming method for forming a plurality of narrow grooves on one surface of a metal material is a plate-like fin formed by digging a digging tool having a blade formed at the tip in the moving direction in the direction of the other surface with a predetermined angle. After the digging and raising step of forming a plurality of fins having the other surface side of the metal plate as a base end, the fin forming step for integrally standing and forming the plurality of fins with the other side of the metal plate as a base end is sequentially repeated. A fin cutting step of dividing a plurality of fins into predetermined dimensions and cutting to one surface in a state where the cutting tool has a predetermined angle from a direction perpendicular to the surface of the fins of the fins is sequentially repeated. Are cut to be flush with the one surface of the metal material, and a plurality of narrow grooves having a predetermined depth are formed between the adjacent fins.
以下、本発明による金属材への細溝の形成方法について、図面により詳細に説明する。図1、図2は、本発明による形成方法によって、金属材の周囲に形成された鍔部の内方に、複数条の細溝が形成された金属材の一例を示している。金属材1は切削可能であり、しかも、所定の粘性を有し、しかも、細溝を形成した金属材1を使用する部品や製品として必要な特性を有する、例えば鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、等の金属素材、或いは、これらの金属を主成分とする合金から選択される。図1に示す金属材1としては、所定の板厚を有するとともに、一方面側が平坦に形成された金属板である。なお、以下に説明する実施例においては、金属板を金属材1として説明する。 Hereinafter, a method for forming a narrow groove in a metal material according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 and FIG. 2 show an example of a metal material in which a plurality of narrow grooves are formed inward of a collar portion formed around the metal material by the forming method according to the present invention. The
金属材1の一方面側に形成された複数条の細溝2は、所定の幅と深さ、および、所定のピッチで等間隔に形成されている。各細溝2の間には、後述するフィンからなる隔壁3によって仕切られている。そして、隔壁3の頂部は、図2に示すように、複数条の細溝2を囲む金属材1の鍔部4の平面と同一面に形なるように形成されている。因みに、細溝2の幅と深さは、各々0.1mm〜数mm、各細溝2の間の間隔は、0.05mmから数mmとしている。この細溝2の幅と深さ及び間隔は、後述する形成方法によって任意に設定可能である。 The plurality of
次に、金属材への細溝の形成方法に、まず、板状のフィンを一体に起立形成するフィン形成工程について説明する。細溝2を形成する金属材1は、銅合金やステンレス鋼或いはアルミニウム等が選択される。金属材1は、必要な板厚及び幅を有し、図示しない装置に載置される。その後、図4に示すように、掘り起こし工具5により小形フィン6a及びフィン6を起立形成する。 Next, in the method for forming a narrow groove in a metal material, a fin forming step for integrally standing up plate-like fins will be described. As the
掘り起こし工具5は、底面側の先端に移動方向と直角な刃部5aが形成されていて、その幅は、金属材1の幅よりも小さく設定されている。また、この掘り起こし工具5は、金属材1の一方面に対して後端側が高くなるように所定の角度θで傾斜させて図示しない駆動装置に取り付けられる。この傾斜角度θは、フィン6の高さ、板厚、或いは、金属材1の材質等によって適宜に設定されるが、概ね5度から20度に設定される。上記掘り起こし工具5の幅方向両側はほぼ直角に形成されている。 The
まず、図4(A)において二点鎖線で示すように、掘り起こし工具5の刃部5aを金属材1の一端側1aよりも離間した一方面の所定位置に当接させた後、掘り起こし工具5を駆動装置により所定の角度θで矢示の方向で金属材1に挿入させると、掘り起こし工具5の刃部5aが金属材1の一方面に食い込み、図4(A)において実線で示すように、高さが低く肉薄な小形フィン6aが起立形成される。このとき、掘り起こし工具5を金属材1に挿入する圧力は、金属材1に対して変形或いはストレスを与えない程度に設定することが望ましい。このため、掘り起こし工具5を挿入する深さd1が浅いことから、小形フィン6aの高さは低くなる。そして、第1の小形フィン6aの起立形成によって、金属材1には、掘り起こし工具5の傾斜角度に等しい傾斜した被加工面1bが形成される。 First, as shown by a two-dot chain line in FIG. 4 (A), after the blade portion 5a of the
次いで、図4(B)に示すように、金属材1と掘り起こし工具5とを相対的に移動し、刃部5aを被加工面1bよりも上流側の掘り起こし代tが得られる位置に当接させる。掘り起こし代tは、0.1mm乃至3.0mm程度に設定している。そして、図4(C)に示すように、掘り起こし工具5を所定の角度で矢示の方向に移動させ、第1の小形フィン6aを形成したときよりも深い、深さd2まで食い込ませることにより、第1の小形フィン6aよりも高い第2の小形フィン6aが起立形成される。その後、小形フィン6aの起立形成によって形成される被加工面1bよりも上流側の掘り起こし代tが得られる位置から掘り起こし工具5を移動させ、その前に形成される小形フィン6aの起立形成時よりも深く食い込ませて、より高い小形フィン6aの起立形成を繰り返す。このような小形フィン6aの形成工程は、図4(D)に示すように、刃部5aが所定の深さd3に達した時点で終了させる。 Next, as shown in FIG. 4B, the
このように、金属材1の一端側1aよりも離間した一方面の所定位置に第1の小形フィン6aを形成した後、順次掘り起こし工具5を食い込ませる深さを変えながら複数の小形フィン6aを順次形成すると、複数の小形フィン6aの高さが徐々に大きくなり、複数枚の小形フィン6aの頂部によって仮想的な斜面が形成される。 Thus, after forming the 1st small fin 6a in the predetermined position of one surface spaced apart rather than the one end side 1a of the
その後、小形フィン6aの起立形成に続いてフィン形成工程に移行し、等しい高さを有するフィン6を形成する。すなわち、図4(E)に示すように、最後に形成された小形フィン6aによって形成された被加工面1bよりも上流側の掘り起こし代tが得られる位置から掘り起こし工具5の刃部5aが所定の深さd3に達するまで移動させることにより、所定の高さを有するフィン6が起立形成される。次いで、図4(F)に示すように、掘り起こし工具5を被加工面1bよりも上流側の位置に移動すると共に、所定の深さd3に達するまで移動させる掘り起こし工程を順次繰り返すことにより、複数枚の放熱フィン6が同一角度、かつ、同一間隔に起立形成される。そして、複数枚のフィン6の形成によって、図5に示すように、金属材1には底面が薄く形成された凹所1cが形成され、図6に示すように、両側には内壁1dが形成される。 Thereafter, the fin formation process is performed following the standing formation of the small fins 6a, and the
このフィン形成工程において、掘り起こし工具5によって金属材1にフィン6を起立形成すると、図6に示すように、フィン6の両側は、矢示のように両側方向にも膨出する。このため、フィン6の基端側が内壁1dに圧接的に接合する。この結果、フィン6の板厚を0.05mm程度に薄く形成しても、フィン6の両側が金属材1の内壁1dに保持されるので、機械的な強度を大きくすることが可能となり、さらに、フィン6の両側が内壁1dに押圧されるので、各細溝2を個々に断絶することが可能となる。 In this fin formation process, when the
一方、上記小形フィン6aとは反対側のフィン6の上流側には、図2に示すように、凹所1cの底面から金属材1の一方面に至る傾斜した被加工面1bが残されている。この被加工面1bであった傾斜面は、放熱面として作用させることができる。また、被加工面1bの後方には、金属材1と同じ板厚の鍔部4が形成される。 On the other hand, on the upstream side of the
また、金属材1に形成された複数枚のフィン6の両側には、金属材1と同じ板厚の鍔部4が形成される。この鍔部4は、掘り起こし工具5の幅を金属材1の幅よりも狭く設定することにより形成することができる。この結果、図2に示すように、複数枚のフィン6が鍔部4によって囲まれるように形成される。 Further, on both sides of the plurality of
以上説明したフィン形成工程の次に、図7、図8に示すフィン切削工程によってフィン6が金属材1の一方面と同一面となるように切削する。フィン6を切削するための切削工具7は、実質的に前述した掘り起こし工具5と同様であり、底面側の先端に移動方向と直角な刃部7aが形成されていて、その幅は、フィン6及び小形フィン6aの幅と同じかやや大きく設定されている。また、この切削工具7は、金属材1の一方面に対して後端側が高くなるように所定の角度θで傾斜させて図示しない駆動装置に取り付けられる。この傾斜角度θは、概ね5度から20度に設定される。 Following the fin forming process described above, the
まず、図8(A)に示すように、切削工具7の刃部7aをフィン6の面と直行するように、一端側よりも離間した位置に当接させた後、切削工具7を駆動装置により所定の角度θで矢示の方向で金属材1の一方面と同一面となるまで移動することにより、フィン6の角部を切削する。 First, as shown in FIG. 8 (A), the
次いで、切削工具7を図8(B)に示すように切削代が得られる位置tに移動して当接させる。切削代は、フィン6の厚さや材質によって適宜設定されるが、概ね0.1mm乃至3.0mm程度が好適である。その後、図8(B)に示すように、切削工具7を所定の角度θで矢示の方向で金属材1の一方面と同一面となるまで移動することにより、フィン6を切削する。これにより、フィン6の一端に切り屑8が生ずることから、図8(D)に示すように、切削工具7を金属材1の一方面と同一面となる水平方向に移動する。この結果、切り屑8が切除される。このように、フィン6を面と直行する方向から切削すると、フィン6の剛性が高くなるので、フィン6を変形させることなく切削することができる。しかも、フィン6自体が肉薄であり、切削によるストレスが小さいことから、円滑に切削することができる。 Next, the
その後、図8(E)に示すように、切削工具7を切削代が得られる位置tに移動して当接させる。このときの切削代は、図8(B)と同じに設定することが望ましい。そして、切削工具7を所定の角度θで矢示の方向で金属材1の一方面と同一面となるまで移動することによりフィン6を切削し、次いで、図8(D)と同様に、切削工具7を金属材1の一方面と同一面となる水平方向に移動して切り屑8を切除する。 Thereafter, as shown in FIG. 8E, the
以後、図8(B)から(D)に示す工程を繰り返すことにより、フィン6が金属材1の一方面と同一面になるように切削される。そして、最後に残ったフィン6は、図8(F)に示すように、切削工具7を金属材1の一方面と同一面となる水平方向に移動して切り屑8を切除する。 Thereafter, the steps shown in FIGS. 8B to 8D are repeated, so that the
以上のようなフィン切削工程によって、各フィン6によって形成される隔壁3の上面が金属材1の一方面と同一面となるまで切削することにより、図1、図2に示すように、金属材1の一方面側には、各フィン6によって形成される隔壁3によって仕切られた複数条の細溝2が、所定の幅と深さ、および、所定のピッチで等間隔に形成される。また、上述した実施例においては、複数条の細溝2の周囲は、金属材1の鍔部4によって囲まれ、隔壁3の上面は、金属材1の鍔部4の平面と同一面に形成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the metal material is cut by the fin cutting process as described above until the upper surface of the partition wall 3 formed by each
以上説明した実施例においては、金属材1の周囲に複数条の細溝2を囲む鍔部4を形成するようにしたが、鍔部4が不要の場合には、金属材1の幅と複数条の細溝2の幅を同じにすることもできる。すなわち、板状のフィンを一体に起立形成するフィン形成工程において、金属材1の幅と同じか、それよりも大きい幅の刃部5aを有する掘り起こし工具5を用いて、前述の図4に示した工程によって複数枚のフィン6を起立形成する。この各フィン6の間隔は、細溝2の深さ及び間隔となるように設定される。このフィン形成工程の後に、前述の図8に示したフィン切削工程により、各フィン6によって形成される隔壁3の上面が金属材1の一方面と同一面となるまで切削する。この結果、金属材1の一方面側に金属材1の幅と同じ幅の複数条の細溝2が形成される。このように形成した細溝2の両側は、各々開口している。 In the embodiment described above, the
以上説明した本発明は、これら実施例に限定されることなく本発明を逸脱しない範囲において種々変更できる。前述した実施例においては、金属材の一方面に複数条の細溝を等ピッチで連続して形成したが、不等間隔に形成することや、所定数の細溝を金属材の複数個所に部分的に形成するようにしても良い。また、細溝を直線状形成する他、曲率半径が大きな円弧状やS字状、或いは、波状に形成するように変形しても良い。さらに、金属材としては、金属板の他に、ブロック状の金属材であっても良い。 The present invention described above is not limited to these embodiments and can be variously modified without departing from the present invention. In the embodiment described above, a plurality of narrow grooves are continuously formed at an equal pitch on one surface of the metal material. However, it is possible to form the grooves at unequal intervals, or to form a predetermined number of narrow grooves at a plurality of locations on the metal material. You may make it form partially. In addition to forming the narrow groove in a straight line, the narrow groove may be deformed so as to be formed in an arc shape, S shape, or wave shape having a large curvature radius. Further, the metal material may be a block-shaped metal material in addition to the metal plate.
1 金属材
1a 一端側
1b 被加工面
2 細溝
3 隔壁
4 鍔部
5 掘り起こし工具
5a 刃部
6 フィン
6a 小形フィン
7 切削工具
8 切り屑DESCRIPTION OF
Claims (2)
移動方向の先端に刃部が形成された掘り起こし工具を所定の角度を有した状態で他方面方向に掘り下げて板状のフィンを一体に起立形成するフィン形成工程を所定間隔離間させながら順次繰り返して、前記金属板の他方面側を基端とする複数枚のフィンを形成する掘り起こし工程の後、
先端の刃部が複数条の前記フィンの面と直行する方向から切削工具を所定の角度を有した状態で、複数枚の前記フィンを所定の寸法毎に分割して一方面まで切削するフィン切削工程を順次繰り返し、前記フィンが前記金属材の一方面と同一面となるように切削し、
隣接する前記フィンの間に所定の深さの複数条の細溝を形成することを特徴とする金属板への細溝の形成方法。A forming method for forming a plurality of narrow grooves on one surface of a metal material,
A fin forming step of digging up a digging tool having a blade portion formed at the tip in the moving direction in the direction of the other surface in a state having a predetermined angle and integrally standing up plate-like fins is sequentially repeated while being spaced apart by a predetermined interval. , After the digging process to form a plurality of fins with the other side of the metal plate as the base end,
Fin cutting in which a plurality of fins are divided into predetermined dimensions and cut to one surface in a state where the cutting tool has a predetermined angle from the direction in which the blade portion at the tip is orthogonal to the surfaces of the fins. The process is repeated sequentially, and the fin is cut so that it is flush with one surface of the metal material,
A method of forming narrow grooves on a metal plate, comprising forming a plurality of narrow grooves having a predetermined depth between adjacent fins.
前記金属材と上記掘り起こし工具とを所定の角度を有した状態で前記金属材の一端側よりも離間した所定位置に前記掘り起こし工具を挿入し、基部が前記金属材に連結した小寸な複数枚の小形フィンを順次形成した後、続いて掘り起こし工具を所定の角度を有した状態で他方面方向に掘り下げて板状のフィンを一体に起立形成するフィン形成工程を所定間隔離間させながら順次繰り返して、前記金属材の他端側よりも離間した所定位置まで複数枚の前記フィンを形成した後、フィン切削工程を順次繰り返して隣接する前記フィンの間に所定の深さの複数条の細溝を形成し、
前記金属材の周囲に複数条の細溝を囲む鍔部を形成した請求項1に記載の金属板への細溝の形成方法。The width of the digging tool is formed smaller than the width of the metal material,
A plurality of small pieces in which the metal tool and the digging tool are inserted at a predetermined position spaced apart from one end side of the metal material in a state having a predetermined angle, and a base portion is connected to the metal material. After sequentially forming the small fins, the fin forming step of digging and raising the tool in the direction of the other surface in a state having a predetermined angle and integrally standing up the plate-like fins is sequentially repeated while being spaced apart by a predetermined interval. After forming the plurality of fins to a predetermined position separated from the other end side of the metal material, a fin cutting process is sequentially repeated to form a plurality of narrow grooves having a predetermined depth between the adjacent fins. Forming,
The method for forming a narrow groove on a metal plate according to claim 1, wherein a collar portion surrounding the plurality of narrow grooves is formed around the metal material.
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