JP3577462B2 - パウダースラッシュ成形装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂粉末成形法（パウダースラッシュ成形法）に用いられるパウダースラッシュ成形装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にパウダースラッシュ法などの樹脂粉末成形法では、加熱された金型面上に熱可塑性の樹脂粉末を装填し、その金型の熱を利用してその樹脂粉末を熱溶融させて金型の成形面上に、その樹脂の熱溶融物を形成させ、その後にその熱溶融物を冷却固化して金型の成形面形状の成形物を得る成形法であり、かかる樹脂粉末成形法での従来の加熱炉は、たとえば特開平９−２４８８３２号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、かかる樹脂粉末成形法に用いられる加熱炉では、加熱炉内に熱風を吹き込むことにより加熱炉内を高温雰囲気にして、その雰囲気中に金型を所定時間滞在させて、熱伝導により金型を加熱し、加熱された金型は、次の工程のパウダリング装置へと搬送されるが、その際に金型は、加熱炉内で熱効率よく加熱され、しかも加熱された金型は、極力その温度低下を抑制しつつパウダリング装置へと搬送されることが望ましいが、前記従来の加熱炉では、その上面部に、金型を搬入・搬出するための大きな搬出入口が開口され、しかも加熱された金型は、前記大きな搬出入口の開口により、ロボットなどの搬送手段により、パウダリングステーションへと搬送されるようになっているので、金型の搬出入時に、加熱炉内の熱が、上部の搬出入口を通って外部に放散されて、熱を無駄に消費する傾向にあり、また金型の加熱炉からパウダリング装置へ搬送中に金型の温度低下が大きくなるという問題がある。
【０００４】
本発明はかかる実情に鑑みてなされたもので、前記問題を解決できるようにした、新規なパウダースラッシュ成形装置を提供することを主な目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、樹脂粉末成形用の金型を加熱するための金型加熱装置と、この金型加熱装置により加熱された金型の成形面に熱可塑性の樹脂粉末を装填し該金型の熱でその粉末を熱溶融させて成形面上に樹脂熱溶融物を成形させるパウダリング装置と、そのパウダリング装置で成形された熱溶融物を冷却固化させる金型冷却装置と、その金型冷却装置で冷却固化させた樹脂成形物を金型より脱型する金型脱型装置とが、この順序で相互に縦列配置されており、それら金型加熱装置、パウダリング装置、金型冷却装置及び金型脱型装置の一側に沿う案内レール上を往復自走可能な汎用トラバーサと、金型加熱装置及びパウダリング装置間を往復移動可能な専用トラバーサとを備えるパウダースラッシュ成形装置であって、金型加熱装置の加熱炉本体は、密閉の箱状に形成されていて、その１つのコーナー部を挟んで隣接配置される２つの側壁の一方には、金型の搬入口が案内レール上の汎用トラバーサと対面し得る向きに開口され、またその他方には金型の搬出口が開口されており、パウダリング装置の入口側は、加熱炉本体内で加熱された金型を専用トラバーサにより該パウダリング装置に搬入可能とすべく前記搬出口に対面していると共に、そのパウダリング装置の出口側は、該パウダリング装置から案内レール上の汎用トラバーサに移載可能とすべく、該案内レール上の汎用トラバーサと対面し得る向きに開口していることを特徴とする。かかる特徴によれば、加熱炉への金型の搬入、搬出に際しての、加熱炉からの熱の放散による加熱炉の温度低下を極力抑制し、また、金型のパウダリングへの搬送時の金型の温度低下をも極力抑制して、熱効率のよい金型の温度管理を行うことができ、その結果樹脂粉末の成形コストの低減を図ることができる。しかも一連の樹脂粉末成形装置（即ち金型加熱装置、パウダリング装置、金型冷却装置及び金型脱型装置）と、金型搬送手段（即ち汎用トラバーサが往復自走する案内レール）とを並列配置することができ、成形装置全体のコンパクト化を可能とし、かつ金型の加熱および搬送を一層効率よく行うことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【０００７】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すものであり、図１はパウダースラッシュ成形装置における金型の搬送・搬出系を示す概略系統図、図２は加熱炉の側面図、図３は加熱炉の縦断面図、図４は、図３の４−４線に沿う拡大縦断面図、図５は図３の５−５線に沿う拡大横断面、図６は図３の６−６線に沿う拡大横断面図、図７は図３の７−７線に沿う拡大横断面図である。
【０００８】
パウダースラッシュ成形法は、金型加熱工程、パウダリング工程、金型冷却工程および脱型工程の各工程からなっており、この実施例では、図１に示すように、それらの工程に対応する金型加熱装置Ｈ、パウダリング装置Ｐ、金型冷却装置Ｃ、および金型脱型装置Ｓが直列に配設され、また、金型Ｍを搬送するための金型搬送手段Ｔは、前記各装置に並列して配置され、また脱型後の金型Ｍを、搬出するための搬出ラインＯは、前記各装置の配列方向に対して略直交して配列されている。
【０００９】
つぎに、金型加熱装置Ｈにおいて、金型Ｍを加熱するための、この実施例の特徴である金型Ｍの加熱炉１の構造を、図２〜７を参照して説明する。
【００１０】
この加熱炉１は、金型Ｍを、その成形面Ｍｆに装填される熱可塑性樹脂が熱溶融する温度に加熱するためのものであって、その主体部を構成する加熱炉本体２は、密閉の直方体の箱状に形成され、その大きさは、一つの金型Ｍが収容できる程の比較的小容積に形成されていて、金型Ｍの搬送方向に沿う左右両側壁３，４と、これらと直交する前後壁５，６と、上壁７と、下壁８とを備えている。そして、図２に明瞭に示すように、加熱炉１の、金型搬送手段Ｔと隣接する側の右側壁４の上部には、金型Ｍを搬入するための搬入口１０が開口され、また、加熱炉１の後壁（パウダリング装置Ｐの入口側に対面する壁）の上部には、搬出口１１が開口されている。そして、前記搬入口１０と搬出口１１とは、加熱炉本体２のコーナ部を挟んで相互に隣接しており、また、搬入口１０は、搬出口１１よりも開口面積が大きい。
【００１１】
図２に示すように、前記搬入口１０には、透明な搬入蓋１２がそこに設けたガイド１３に沿って上下に開閉可能に設けられる。搬入蓋１２は、開閉駆動機構１４により開閉制御される。搬入口１０の上縁には、複数本の牽引索条１５の一端が連結され、これらの牽引索条１５は、加熱炉本体２１の上部に設けた架台１６に支持される案内シーブ１７を経由して、それらの他端が駆動手段すなわち単動の伸縮シリンダ１８に連結されており、その伸縮シリンダ１８の収縮作動によれば、牽引索条１５の牽引により搬入蓋１２は開いて搬入口１０は開放される。また、伸縮シリンダ１８をフリーにすれば、搬入蓋１２はその自重により下降して、搬入口１０は閉じられる。しかして、搬入蓋１２の開放によれば、後に述べるように、金型Ｍは、汎用トラバーサ８１（図１参照）により金型フレーム２８と共に図２の紙面と直交する方向より加熱炉本体２内に搬入される。
【００１２】
また、前記搬出口１１にも、透明な搬出蓋２０がそこに設けたガイド２１に沿って上下に開閉可能に設けられる。搬出蓋２０は、前記搬入蓋１２の開閉駆動機構と同じ構造の、他の開閉駆動機構２２により開閉制御されるものであるので、この機構２２の詳細な説明を省略する。しかして、搬出蓋２０の開放によれば、後に述べるように、所定温度に加熱された金型Ｍは、金型フレーム２８と共に図２の左方向に搬出される。そして、後に述べるように、専用トラバーサ８２（図１参照）によりパウダリング装置Ｐの入口へと搬送される。
【００１３】
図３，４に示すように、加熱炉本体２内の上部には、加熱室２４が形成され、この加熱室２４の底部には、金型支持部材２７が横架固定されている。この金型支持部材２７上には、金型Ｍが、金型フレーム２８に取り付けられた状態で載設される。図３に鎖線で示すフック部材２９は、汎用トラバーサ８１に開閉可能に設けられており、このフック部材２９に支持されて金型フレーム２８は加熱室２４内に搬入される。金型フレーム２８は、金型Ｍの移動および操作のために、その金型Ｍに取り付けられるものであり、その取付状態では、金型Ｍは、その成形面Ｍｆは下向きである。図３，７に示すように、前記金型支持部材２７には、その中間部に、１つの主熱風口３１が、また、その周囲に複数の補助熱風口３２が開口されており、主熱風口３１を通過した熱量の多い熱風（図３，４太線白矢印）は、金型Ｍの成形面Ｍｆに直接吹き付けられて流れ、また、複数の補助熱風口３２を通過した熱量の少ない熱風は、金型フレーム２８の外周部を流れるようになっている。また加熱室２４の上壁の中央部には、熱風排出ダクト３４が開設され、金型Ｍの加熱後の熱風は、この熱風排出ダクト３４を通って、後に述べる熱エネルギ回収回路Ｒへと流れる。
【００１４】
図３，４に示すように、加熱炉本体２の中間部、すなわち前記加熱室２４の下には、熱風制御室２５が形成され、さらに、加熱炉本体２の下部、すなわち前記熱風制御室２５の下には、熱風貯留室２６が層状に形成されており、そして、その熱風貯留室２６の前壁には、熱風流入ダクト３５が開設され、熱風発生装置７５からの熱風は、この熱風流入ダクト３５を通って熱風貯留室２６に貯留される。
【００１５】
図３，４において、熱風制御室２５と、熱風貯留室２６とは境界壁３７により仕切られており、この境界壁３７の中央部には、一次主熱風口３９が開口され、また、その周囲には、一次熱風制御手段Ｃ１が設けられる。この一次熱風制御手段Ｃ１は、主として熱風の圧力および整流制御を行うものであり、その構造を、図３〜５を参照して説明するに、前記境界壁３７の周囲には、前記一次主熱風口３９を取り囲むようにして、複数の一次副熱風口４０が開口されている。各一次副熱風口４０には、２枚の上、下風圧制御板４１，４２が、互いにスライド可能に重ね合わされて固定される。２枚の上、下風圧制御板４１，４２は、同じ構造に形成されており、何れも長方形の板部材に多数の長孔よりなる風圧調整孔４３が２列に並列され、また、その四隅には、長孔よりなる取付孔がそれぞれ穿設されている。２枚の上、下風圧制御板４１，４２は、互いに重ね合わせて一次副熱風口４０上に積層して、前記長孔よりなる取付孔を介して取付ネジ４４により固定される。そして、取付ネジ４４を緩めたのち、２枚の上、下風圧制御板４１，４２を手動により相互にスライド調整することにより、風圧調整孔４３の開口面積を変更して、複数の一次副熱風口４０を通る熱風の風圧をそれぞれ整流調整することができる。
【００１６】
加熱炉本体２の上下中間部に設けられる熱風制御室２５内には、二次熱風制御手段Ｃ２が設けられる。つぎに、この二次熱風制御手段Ｃ２の構造を、図３，４および６を参照して説明するに、これは、主として加熱室２４に供給される熱風の風向きおよび風量を調整するためのものであり、風向調整ノズル４６、風量調整ダンパ４７およびガラリ機構４８とより構成されている。前記境界壁３７の中央部には、前記一次主熱風口３９に連通する支柱４９が、熱風制御室２５に向けて一体に立設され、この支柱４９の上には支持フレーム５０をもって複数（３組）の前記風量調整ダンパ４７が設けられる。そして熱風はこの支柱４９の内外を流れるようになっている。これらの風量調整ダンパ４７は、何れも同じ構造であるので、その一つについて説明すると、図４に示すように、支持フレーム５０には、熱風貯留室２６と、熱風制御室２５とを連通する一対のダクト５１が固定され、各ダクト５１内には、羽根５２が回動軸５３を介して開閉自在に軸支されている。各回動軸５３から一体に延びるアーム５４の先端には、連結部材５６を介して操作杆５５がそれぞれ連結されており、この操作杆５５は、加熱炉１の外まで延長されていて、これを手動で操作することにより、一対の羽根５２を同調して開閉できるようになっている。かくして３組の風量調整ダンパ４７は、加熱炉１の外部から手動により選択的に操作することができ、熱風貯留室２６から熱風制御室２５を通って加熱室２４に送られる熱風の風量を調整することができる。
【００１７】
図３，４に示すように、前記風量調整ダンパ４７のダクト５１の上方には、前記風向調整ノズル４６がそれぞれ配設される。支持フレーム５０には、前記ダクト５１の直上において筒状のノズル本体５８が、首振り軸５９をもって前後方向（図４、左右方向）に首振り自在に軸支されており、複数の首振り軸５９からそれぞれ一体に延びるアーム６０の先端には、連結部材６１を介して操作杆６１がそれぞれ連結されており、この操作杆６１は、加熱炉１の外まで延長されていて、これを手動で操作することにより、一対のノズル本体５８を同調して前後方向に首振り作動させることができる。筒状のノズル本体５８は、その下部が前記ダクト５１に向かって末広状に拡開されていて、ダクト５１の上部に重なりあっており、ノズル本体５８の首振り位置の如何に拘らずダクト５１からの熱風がノズル本体５８に導かれるようになっている。また、ノズル本体５８の開口上端、すなわちその出口には、多数の整流板６３が設けられて、金型支持部材２７の主通風口３１を通って加熱室２４に連通されている。したがって、風量調整ダンパ４７により風量を調整された熱風は、風向調整ノズル４６により風向きを変更調整され、整流されて前記金型Ｍの成形面Ｍｆに直接吹き付けることができる。
【００１８】
図３，４および６に示すように、前記風向調整ノズル４６および風量調整ダンパ４７の外周部には、それを取り囲むように、複数の前記ガラリ機構４８が配設され、これらのガラリ機構４８は、前記支柱４９上の支持フレーム５０に取り付けられている。複数のガラリ機構４８はいずれも同じ構造であるので、以下に、その一つについて説明すると、前記支柱４９の上部外周において、支持フレーム５０には、通風口６５が開口され、この通風口６５上には、上、下ルーバ６６，６７が、相互に直交して、２段に重ね合わせて着脱可能に固定されている。上、下ルーバ６６，６７は、いずれも同じ構造を備えており、四角なルーバ枠６８に、複数のルーバ羽根６９が手動で偏向調整可能に設けて構成され、互いに直交して配置される、これら上、下ルーバ６６，６７を手動により調整制御することにより、支柱４９の外側において、通風口６５を流れる熱風の向きを、左右、前後方向に調整することができる。かくして、前記二次熱風制御手段Ｃ２によれば、熱風を風量調整したのち、風向きを変向して、加熱室２４に圧送することができ、該室２４内の金型Ｍに能率よく吹き付けることができる。
【００１９】
また、図３，４に示すように、加熱室２４内の、金型フレーム２８の上方には、複数（３つ）の吸気口７２を開口した吸気板７１が横架され、各吸気口７２はそれぞれ開閉板７３により個別に手動で開閉制御できるようになっている。そして、それらの開閉板７３の選択的な開閉制御により加熱室２４を流れる熱風の流れ方向を制御できるようになっており、金型Ｍの成形面Ｍｆの一部、たとえば熱風の流れにくいアンダーカット部を含む熱風滞留部ａ（図４参照）への熱風量を多くすることができる。
【００２０】
図３に示すように、熱風排出ダクト３５と、前記熱風発生装置７５の入口間は、熱エネルギ回収回路Ｒにより接続される。この熱エネルギ回収回路Ｒの途中には、熱風循環ファン７６が接続される。そしてこの熱風循環ファン７６と熱風発生装置７５とを継ぐ回路７８から大気放出回路７７が分岐され、そこに切換弁７９が介在されている。そして、必要に応じて切換弁７９を開弁制御することにより、熱風の一部が大気に放出制御される。
【００２１】
熱風発生装置７５は、外部から供給される空気と、熱エネルギ回収回路Ｒを通って加熱炉１から回収される熱エネルギを用いて熱風発生装置７５により熱風を発生させ、その熱風を熱風吸入ダクト３５より熱風貯留室２６に導く。
【００２２】
ところで、熱風貯留室２６内に貯留された熱風は熱風制御室２５へと流れるが、そのうち、比較的大風量の熱風は支柱４９を通り、風量調整ダンパ４７から風向調整ノズル４６へと流れ（図３，４太線白矢印）、そこで前述したように風量と風向きを調整され、整流されて加熱室２４へと流れ、金型Ｍに吹き付けられ、この金型Ｍを直接加熱する。一方、熱風制御室２５内の比較的小風量の熱風は、一次熱風制御手段Ｃ１、さらにガラリ機構４８を通って、加熱室２４へと流れ（図３，４実線矢印）、前述のように、風圧と風向き調整され、整流されて、金型フレーム２８の外周部を流れ、金型Ｍをその外側から加熱することができる。したがって、金型Ｍは、熱風貯留室２６内の貯留熱風を概ね２つの流れに分流し、その熱風を、風量、風圧、風向き、および整流制御して、その制御熱風により金型Ｍをその内外より効率よく加熱することができる。
【００２３】
再び、図１に戻って、金型搬送手段Ｔは、縦列される金型加熱装置Ｈ、パウダリング装置Ｐ、金型冷却装置Ｃおよび金型脱型装置Ｓの一側に沿う一対の案内レール８０を備えており、この案内レール８０上を前記汎用トラバーサ８１が往復自走制御できるように設けられており、金型加熱装置Ｈと、パウダリング装置Ｐとの間には、それら間を往復移動可能に専用トラバーサ８２が配置される。
【００２４】
図１において、金型Ｍを載せた汎用トラバーサ８１が、加熱炉１の搬入口１０と対面する位置までくると、金型Ｍは、前記搬入口１０の開口により加熱炉１内に搬送((1)-(2)) される。加熱炉１内で所定温度に加熱された金型Ｍは、前記搬出口１１の開口により、専用トラバーサ８２に移載((2)-(3)) され、該専用トラバーサ８２の移動により、パウダリング装置Ｐの入口に搬入((3)-(4)) される。パウダリング装置Ｐでは、加熱された金型Ｍの成形面Ｍｆに熱可塑性の樹脂粉末を層状に装填して、金型Ｍの熱でその粉末を熱溶融させて成形面Ｍｆ上に樹脂熱溶融物を成形させる。そして、その後、金型Ｍをパウダリング装置の出口から、その一側に待機している汎用トラバーサ８１に移載((4)-(5)) する。汎用トラバーサ８１の移動により、これが金型冷却装置Ｃに移動((5)-(6)) したところで、金型Ｍをそこから金型冷却装置Ｃに移載((6)-(7)) する。金型冷却装置Ｃでは、その成形面Ｍｆに装填されている熱溶融物を冷却固化させる。冷却された金型Ｍは、金型冷却装置Ｃに待機している汎用トラバーサ８１に再び移載((7)-(8)) した後、該汎用トラバーサ８１を金型脱型装置Ｓまで移動((8)-(9)) し、ここで、その金型脱型装置Ｓに移載((9)-(10))し、ここで樹脂成形物Ｍ′を脱型した金型Ｍは、そこに待機している汎用トラバーサに移載((10)-(11)) する。一方、脱型された樹脂成形物Ｍ′は、搬出ラインＯに移載((10)-(11 ′))して外部に取り出す。
【００２５】
樹脂成形物Ｍ′を脱型した金型Ｍは、再び加熱装置Ｈのところまで移動((11)-(1))する。
【００２６】
しかして、前記の樹脂粉末成形工程において、金型Ｍは、加熱炉１の一側壁、すなわち右側壁４に開口された搬入口１０より、該金型Ｍ内に搬送されて搬入口１０の閉成により加熱され、また所定温度に加熱した後は、金型Ｍの他側壁、すなわち左側壁３に開口した搬出口１１より、そこに隣接して対面するパウダリング装置Ｐの入口へ素早く移載することができるので、金型Ｍの、加熱炉１への搬入、および該加熱炉１外への搬出に際して、加熱炉１からの熱の放散を極力抑えることができるとともに加熱された金型Ｍの温度低下をも極力抑えながら隣接するパウダリング装置Ｐに短時間のうちに搬送することができ、その結果、熱効率のよい金型の加熱と、加熱された金型の短時間での搬送による、その温度低下の抑制とが相俟ってパウダースラッシュ成形法による成形コストを大幅に低減することができる。
【００２７】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、樹脂粉末成形において、加熱炉への金型の搬入、搬出に際しての、加熱炉からの熱の放散による加熱炉の温度低下を極力抑制し、また、金型のパウダリング装置への搬送時の金型の温度低下をも極力抑制して、熱効率のよい金型の温度管理を行うことができ、その結果、樹脂粉末の成形コストの低減を図ることができる。しかも一連の樹脂粉末成形装置（即ち金型加熱装置、パウダリング装置、金型冷却装置及び金型脱型装置）と、金型搬送手段（即ち汎用トラバーサが往復自走する案内レール）とを並列配置することができ、成形装置全体のコンパクト化を可能とし、かつ金型の加熱および搬送を一層効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パウダースラッシュ成形装置における金型Ｍの搬送・搬出系を示す概略系統図
【図２】加熱炉の側面図
【図３】加熱炉の縦断面図
【図４】図３の４−４線に沿う拡大縦断面図
【図５】図３の５−５線に沿う拡大横断面
【図６】図３の６−６線に沿う拡大横断面図
【図７】図３の７−７線に沿う拡大横断面図
【符号の説明】
１・・・加熱炉
２・・・加熱炉本体
４・・・側壁（右側壁）
３・・・側壁（左側壁）
１０・・搬入口
１１・・搬出口
８０・・案内レール
８１・・汎用トラバーサ
８２・・専用トラバーサ
Ｍｆ・・成形面
Ｃ・・・金型冷却装置
Ｈ・・・金型加熱装置
Ｍ・・・金型
Ｍｆ・・成形面
Ｐ・・・パウダリング装置
Ｔ・・・金型搬送装置

Claims (1)

1. 樹脂粉末成形用の金型（Ｍ）を加熱するための金型加熱装置（Ｈ）と、この金型加熱装置（Ｈ）により加熱された金型（Ｍ）の成形面（Ｍｆ）に熱可塑性の樹脂粉末を装填し該金型（Ｍ）の熱でその粉末を熱溶融させて成形面（Ｍｆ）上に樹脂熱溶融物を成形させるパウダリング装置（Ｐ）と、そのパウダリング装置（Ｐ）で成形された熱溶融物を冷却固化させる金型冷却装置（Ｃ）と、その金型冷却装置（Ｃ）で冷却固化させた樹脂成形物（Ｍ′）を金型（Ｍ）より脱型する金型脱型装置（Ｓ）とが、この順序で相互に縦列配置されており、
   それら金型加熱装置（Ｈ）、パウダリング装置（Ｐ）、金型冷却装置（Ｃ）及び金型脱型装置（Ｓ）の一側に沿う案内レール（８０）上を往復自走可能な汎用トラバーサ（８１）と、金型加熱装置（Ｈ）及びパウダリング装置（Ｐ）間を往復移動可能な専用トラバーサ（８２）とを備えるパウダースラッシュ成形装置であって、
   金型加熱装置（Ｈ）の加熱炉本体（２）は、密閉の箱状に形成されていて、その１つのコーナー部を挟んで隣接配置される２つの側壁（４，６）の一方には、金型（Ｍ）の搬入口（１０）が案内レール（８０）上の汎用トラバーサ（８１）と対面し得る向きに開口され、またその他方には金型（Ｍ）の搬出口（１１）が開口されており、
   パウダリング装置（Ｐ）の入口側は、加熱炉本体（２）内で加熱された金型（Ｍ）を専用トラバーサ（８２）により該パウダリング装置（Ｐ）に搬入可能とすべく前記搬出口（１１）に対面していると共に、そのパウダリング装置（Ｐ）の出口側は、該パウダリング装置（Ｐ）から案内レール（８０）上の汎用トラバーサ（８１）に移載可能とすべく、該案内レール（８０）上の汎用トラバーサ（８１）と対面し得る向きに開口していることを特徴とする、パウダースラッシュ成形装置。

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