JP3783520B2 - プレス加工用カムユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷重をかける方向とは異なった方向に加工工具を操作して、ワークに加工を施すためのプレス加工用カムユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばプレス装置を使ってワークに横方向から穴明けを行う場合には、上下方向に作用するプレス機械の加圧荷重で横向きの加工工具を操作するようにするため、カム構造を利用したプレス加工用カムユニットが利用されている。図８は、従来のプレス加工用カムユニットを示した断面図である。プレス加工用カムユニット１００は、ユニットブロック１０１に一対のスライドカムが組み込まれたものである。ユニットブロック１０１は箱形をしたものであって、縦カム１０２と横カム１０３とが摺動自在にはめ込まれている。縦カム１０２と横カム１０３とは、互いが摺動し合うように傾斜した摺動面１０２Ａ，１０３Ａ同士が重ね合わせられている。ユニットブロック１０１は、縦カム１０２と横カム１０３とをガイドし、それぞれが鉛直方向及び水平方向に直線移動できるようにガイドとして機能している。また、横カム１０３にはパンチ１０５を突設したブロック１０６が固定されている。そして、そのパンチ１０５の周りには、ウレタンゴムからなる戻しゴム１０７がはめられている。
【０００３】
そこで、こうしたプレス加工用カムユニット１００では、縦カム１０２に対して鉛直下向きに加圧荷重Ｐが作用すると、その力は水平方向に９０度向きを変えて伝達される。縦カム１０２が上方から加圧荷重を受けると、その力によってユニットブロック１０１内を下降し、それに伴って横カム１０３が縦カム１０２との傾斜した摺動面１０２Ａ，１０３Ａが滑り合って、ユニットブロック１０１から押し出される。そのため、パンチ１０５がダイ２００に対して打ち込まれ、ワークＷに穴明けが行われる。
こうした穴明けの際、パンチ１０５の入り込みに伴って戻しゴム１０７が押し潰される。従って、その後加圧荷重Ｐを解除して縦カム１０２をフリーにすると、戻しゴム１０７の弾性によって横カム１０３が押し戻され、縦カム１０２は、横カム１０３との摺動面１０２Ａ，１０３Ａが再び滑り合って上に押し戻される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
こうしたプレス加工用カムユニット１００は、穴明けを行うパンチ１０５がその横カム１０３と一体に動いて加工を行うので、パンチ１０５の加工方向は横カム１０３の移動方向によって決定される。従って、正確な加工を行うには横カム１０３の正確な移動の確保が必要であり、そのためにはユニットブロック１０１を含め、プレス加工用カムユニット１００全体の寸法精度が要求される。このことは逆に、寸法精度の悪いユニットでは、穴明け精度など加工精度が悪くなることを示している。そのため、加工精度を上げるためにはプレス加工用カムユニット１００自身に高い品質ベルが要求され、ユニットのコストアップにつながっている。
【０００５】
また、こうしたプレス加工用カムユニットは従来から市販されているものであるが、市販されるものの大半は加圧荷重Ｐの方向を９０度変換させるものであるため、それ以外の角度で加工が必要な場合には、その都度プレス加工用カムユニットを設計していた。例えば、図９に示すように上向きのパンチ１１５で傾いたワークＷに穴明けを行う場合には、縦カム１１２及び横カム１１３、更にこれらをガイドするユニットブロック１１１を新たに設計する必要があった。そして、こうしたプレス加工用カムユニット１１０など、新たにユニットの設計変更を行う場合、加工方向の違いによって全体形状が大きく変わってしまうので、ユニット毎の部品の共通が困難で、ユニットの製造コストが負担になっていた。
【０００６】
また、プレス加工用カムユニット１００などで示す従来のものの場合、摺動面１０２Ａ，１０３Ａに作用する垂直応力によって縦カム１０２及び横カム１０３が押されて移動する。そのため、縦カム１０２や横カム１０３の移動方向と摺動面１０２Ａ，１０３Ａとの角度が小さくなると、垂直応力が小さくなる一方で剪断応力が大きくなり、縦カム１０２及び横カム１０３の移動が困難になる。更に、加圧加重Ｐの方向と１８０゜反転させた方向にパンチ１０５を打ち出すようにすることは当然にできない。従って、従来のプレス加工用カムユニットの場合、加工工具を移動させる加工方向の設計変更には一定の制限があった。
更に、近接した位置に穴明けを行う場合など、例えばプレス加工用カムユニット１００を２個並べ、同一のプレス機械によって加工を行うことが考えられる。しかし、各ユニットにはある程度の幅があるため、並べて配置させた場合、加工位置の間隔を狭めるには制約があり、あまり近くの位置に同時に加工を行うことができなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、加工精度を確保したプレス加工用カムユニットを簡易に提供すること、低コストで加工角度の設定が容易に変更可能なプレス加工用カムユニットを提供すること、また近接した二以上の加工を同時に行うことが可能なプレス加工用カムユニットを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のプレス加工用カムユニットは、円弧状のガイド面を有するユニットブロックと、前記ガイド面と同じ曲率半径の円弧状の摺動面を有し、該摺動面を前記ガイド面に摺動させてその円周方向に摺動可能で、該摺動方向の両端に摺動方向に略直交する当接面を有する円弧カムと、前記ユニットブロックに前記円弧カムの一方の当接面に対して略直交する方向に摺動自在に支持され、一端をプレス機械に押圧されることにより摺動し、該摺動により他端が前記円弧カムの一方の当接面を押圧して前記円弧カムを摺動させる加圧ピンと、前記ユニットブロックに前記円弧カムの他方の当接面に対して略直交する方向に摺動自在に支持され、一端に加工工具が設けられ、他端を前記円弧カムの他方の当接面に押圧されることにより摺動し、該摺動により前記加工工具にてワークに所定の加工を施す加工ピンとを有することを特徴とする。
【０００９】
よって、本発明によれば、加圧ピン、円弧カム、そして加工ピンを分離して構成しているため、円弧カム等の影響を受けにくく、ワークに直接加工を施す加工ピンの調整によってのみ加工精度を上げることができる。
また、本発明によれば、円弧カムの円弧の大きさを任意に変更し、加工ピンの移動方向を調整することによって加工角度を容易に変えることができる。そして多くの場合、部品の共有が可能であり、低コストで加工角度の設定が容易に変更可能となる。更に、従来のスライドカムに比べて荷重伝達の際の抵抗が小さく、しかも加圧ピンと加工ピンとの間の角度によって大きく変わらない。
【００１０】
また、本発明のプレス加工用カムユニットは、前記円弧カムが、ユニットブロックに対して前記ガイド面の曲率中心で軸支されていることを特徴とする。
よって、本発明によれば、円弧カムに作用する力で円周方向に摺動する当該円弧カムの運動にズレが生じることなく、支持された軸を中心にして安定した運動を行うことができる。
【００１１】
また、本発明のプレス加工用カムユニットは、複数の円弧カムが前記ガイド面の曲率中心の軸方向で重ね合わされて、かつ互いに独立して摺動可能に配設され、各円弧カムに対応して前記加圧ピンと加工ピンとを複数有することを特徴とする。
よって、本発明によれば、一つのユニットで複数の加工を同時に行うことができ、特に隣り合う加工ピンとの間隔が円弧カムの厚さ分なので、近接した位置に二箇所以上の加工を行うことが可能となる。
【００１２】
また、本発明のプレス加工用カムユニットは、複数ある前記加工ピンはその摺動方向が異なるものを含み、複数ある前記加圧ピンはその摺動方向が全て同じであることを特徴とする。
よって、本発明によれば、一つのユニットで複数の加工を同時に行うことができ、特に隣り合う加工部分の加工方向を任意に調整することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るプレス加工用カムユニットの一実施形態について図面を参照して説明する。図１及び図２は、第１実施形態のプレス加工用カムユニットを示した断面図であり、特に図１は加工前、図２は加工時を示している。
プレス加工用カムユニット１０は、図１に示すような円弧カム１を軸支するものであり、組み付けられたユニットブロック２内に設けられている。扇形をした円弧カム１は、円弧状の摺動面１Ａが同一の曲率半径で形成されたユニットブロック２のガイド面１６Ａに載せられるように配置され、またそのユニットブロック２に対し、ガイド面１６Ａの曲率中心位置でアンカーピン３によって軸支されている。
【００１４】
そして、ユニットブロック２には上方から加圧ピン４が貫通し、その下端が円弧カム１の一方の当接面１Ｂに当てられ、横方向からは加工ピン５が所定の角度で貫通し、その先端が円弧カム１の他方の当接面１Ｃに当てられている。加圧ピン４及び加工ピン５は、いずれも軸ズレすることなく軸方向に移動するようにブッシュ６，７を介して摺動自在に嵌挿されており、更にガイド面１６Ａに沿って円周方向に摺動する円弧カム１は、その当接面１Ｂ，１Ｃが当該摺動方向に略直交する方向に形成され、加圧ピン４及び加工ピン５が、その当接面１Ｂ，１Ｃに対して略直交する方向から当てられている。
また、加工ピン５は、ワークＷに穴明けを行うための加工工具であるパンチ５Ａを備えるものであり、そこにはウレタンゴムからなる戻しゴム８がはめられている。
【００１５】
ここで、図３は、プレス加工用カムユニット１０の分解斜視図である（加圧ピン４及び加工ピン５を省略）。ユニットブロック２は、図示するように上ブロック１１と下ブロック１２とが一体に組み合わされたものである。上ブロック１１は、固定プレート１３の底面に、ピンガイドブロック１４を挟んで両サイドに軸支ブロック１５，１５が固定されたものであり、下ブロック１２は、一つのブロック体の中央にガイド溝１６が形成されたものである。ガイド溝１６は、円弧カム１と同一の曲率半径のガイド面１６Ａを有し、円弧カム１の横ブレを受けるようにその円弧カム１の厚さに合わせた溝幅で形成されている。
プレス加工用カムユニット１０は、こうした軸支ブロック１５，１５に円弧カム１をアンカーピン３で支持し、その円弧カム１をガイド面１６Ａに載せるようにして上ブロック１１と下ブロック１２とを組み合わせ、両者をネジ止めして一体のユニットブロック２とする。
【００１６】
続いて、本実施形態のカムユニット１０を利用してワークＷに穴明け加工を行う場合について説明する。
加圧ピン４には、上方からプレス機械によって軸方向に加圧荷重Ｐが加えられる。そのため、上から押さえ付けられて加圧ピン４が下がると、その加圧ピン４の先端に当てられた円弧カム１が押されて円弧運動を行う。円弧運動は、支軸のアンカーピン３を中心にした円弧カム１の円周方向（矢印Ａ及び矢印Ｂ）への移動であり、その摺動面１Ａが円周方向の移動を案内するガイド溝１６のガイド面１６Ａに沿って摺動する。従って、加圧荷重Ｐを受けた円弧カム１は、下ブロック１２によって支持され、その上を滑って円弧運動が行われる。
【００１７】
そして、図１に示す状態で加圧された円弧カム１は、円弧運動によって加圧ピン４とは反対側の当接面１Ｃに当てられた加工ピン５を、その運動方向（矢印Ａ）に押し出す。円弧カム１に押された加工ピン５は、戻しゴム８を押し潰しながらパンチ５Ａをダイ５０に打ち込み、そのパンチ５ＡによってワークＷに穴明けが行われる。
こうしてワークＷへの穴明けが行われると、次に加圧ピン４に対する加圧荷重Ｐが解除され、その加圧ピン４や円弧カム１、そして加工ピン５による一連の荷重伝達系が逆方向（矢印Ｂ）にフリーとなる。そのため、押し潰された戻しゴム８の復元力によって加工ピン５が押し戻され、ダイ５０及びワークＷからパンチ５Ａが抜き取られる。そして、円弧カム１は、加工ピン５の戻りによって逆方向（矢印Ｂ）に円弧運動を行い、加圧ピン４を押し上げて図１に示す状態へと戻る。
【００１８】
従って、本実施形態のプレス加工用カムユニット１０によれば、従来の課題を解決した次のような効果を奏する。
プレス加工用カムユニット１０は、ワークＷに直接加工を行う加工ピン５と円弧カム１とが分離しているため、加工ピン５の寸法精度を上げるだけで、円弧カム１等の影響を受けずに正確な角度で加工を行うことができる。そして、方向を変えて加圧荷重を伝達する場合、その荷重伝達部分の精度を上げることが最も困難であったため、その円弧カム１に高いレベルの寸法精度が要求されなければ、ユニット構成部品の加工が簡単になり、製造コストを抑えることもできる。
また、本実施形態のカムユニットの構成によれば、加工ピン５の移動方向の調整によって加工角度を変えることができるので、多くの場合部品の共有が可能となり、低コストで加工角度の設定が容易に変更できるようになった。
【００１９】
本実施形態の円弧カムを利用したカムユニットによれば、前記の如く異なる角度で穴明けするカムユニットを簡易に設計変更して提供することができる。そこで、次に加工角度を変えたカムユニットの変更例について簡単に説明する。図４及び図５は、それぞれ加工角度を変えたプレス加工用カムユニット２０，３０を示した断面図である。
先ず、図４のプレス加工用カムユニット２０は、加圧ピン２１に作用する下向きの加圧荷重Ｐを円弧カム２２によって９０度変換させて伝達し、加工ピン２３を水平方向に移動させるようにしたものである。
【００２０】
このプレス加工用カムユニット２０は、ピンガイドブロック２４の形状と、円弧カム２２の中心角θが広くなっている点を除けば、図１のプレス加工用カムユニット１０と同じ部材によって構成されている。従って、所定範囲内の角度変更の場合には、各ユニットにおいて部材を共通にすることができ、各ユニットのコストを抑えることができる。
また、僅かな角度の変更であれば、加工精度を出すのは加工ピン２３の動きだけなので、例えば、図１に示す円弧カム１を交換することなく、加圧ピン２１の軸方向の移動量を調整するようにしてもよい。
【００２１】
一方、大きく角度を変更する場合には、図５のプレス加工用カムユニット３０のように、ユニット全体について設計変更が必要になる。プレス加工用カムユニット３０は、加圧ピン３１に作用する下向きの加圧荷重Ｐを円弧カム３２によって１８０度反転させて加工ピン３３を上に突き上げるようにしたものである。このプレス加工用カムユニット３０は、図１で示したものとの部品の共通化はできないが、加工精度を決定するのが加工ピン３３の移動方向だけなので、プレス加工用カムユニットのコストを抑えることはできる。
従って、本実施形態のプレス加工用カムユニット１０，２０，３０によれば、加工角度を任意に変えることができ、特に従来のスライドカムでは不可能であった１８０度の方向変換も可能となった。更に、加圧ピンと加工ピンとが鋭角の関係になる場合にでも、円弧カムの摺動抵抗が極端に大きくなるわけではないので、いずれの角度の加工もスムーズに行うことができる。
【００２２】
次に、本発明のプレス加工用カムユニットの構成によれば、複数の加工を一つのユニットで行うようにすることもできる。図６は、２箇所の加工を同時に行うことを可能とした本発明に係るプレス加工用カムユニットの第２実施形態を示した断面図である。特に、異なる角度で穴明けを同時に行うようにしたプレス加工用カムユニットである。
このプレス加工用カムユニット４０は、曲率半径が同一で中心角（θ１，θ２）が異なる２つの円弧カム４１，４２を有するものであり、それらがユニットブロック４３内に並べられている。扇形をした円弧カム４１，４２は、重ねられた両カムの中心がアンカーピン４４によって軸支され、同一の曲率半径で形成されたガイド面６７Ａを摺動するように設けられている。
【００２３】
また、ユニットブロック４３には、円弧カム４１，４２に対応して上方から加圧ピン４５，４６が貫通し、その下端がそれぞれ円弧カム４１，４２の一方の当接面に当てられている。一方、横方向からは、加工ピン４７，４８がそれぞれ所定の角度でユニットブロック４３を貫通し、両加工ピン４７，４８とも先端が各円弧カム４１，４２の他方の当接面に当てられている。加圧ピン４５，４６及び加工ピン４７，４８は、いずれも軸ズレすることなく軸方向に移動できるように、ブッシュ４９，４９，５０，５０を介して摺動自在に嵌挿されている。加工ピン４７，４８は、ワークに穴明けを行うためのパンチ４７Ａ，４８Ａを備えるものであり、そこにはウレタンゴムからなる戻しゴム５１，５１がはめられている。
【００２４】
次に、図７は、プレス加工用カムユニット４０の分解斜視図である（加圧ピン４５，４６及び加工ピン４７，４８を省略）。先ず、ユニットブロック４３は、上ブロック６１と下ブロック６２とが一体に組み合わされたものである。上ブロック６１は、固定プレート６３の底面に、２個のピンガイドブロック６４，６５と、これらを挟んだ軸支ブロック６６，６６とが平行に固定され、一方の下ブロック６２には、ブロック体の中央にガイド溝６７が切り欠かれている。ガイド溝６７は、円弧カム４１，４２の横ブレを受けるように、ほぼ２枚の円弧カム４１，４２を重ねた板厚の幅で形成されている。即ち、円弧カム４１，４２は、下ブロック６２の横壁にガイドされ、更に円弧カム４１，４２同士が互いにガイドし合うようになっている。ガイド面６７Ａは、円弧カム４１，４２と同一の曲率半径で形成され、各円弧カム４１，４２に合わせたそれぞれの円弧長さで形成されている。
こうしたプレス加工用カムユニット４０は、上ブロック６１にアンカーピン４４で円弧カム４１，４２を図６に示すように軸支し、その円弧カム４１，４２の円弧状に形成された摺動面４１Ａ，４２Ａが下ブロック６２のガイド面６７Ａを摺動するようにして、上ブロック６１と下ブロック６２とをネジ止めして一体のユニットとする。
【００２５】
そこで、このプレス加工用カムユニット４０を利用した穴明けは次のようにして行われる。加圧ピン４５，４６には、上方から同一のプレス機械によって軸方向に加圧荷重Ｐが加えられる。上から押し付けられた加圧ピン４５，４６は軸方向に下降し、その加圧ピン４５，４６の先端に当てられた円弧カム４１，４２が、加圧荷重Ｐによって円弧運動を行うことになる。円弧運動は、アンカーピン４４を中心にした円弧カム４１，４２の円周方向への移動であり、その摺動面４１Ａ，４２Ａが円周方向の移動を案内するガイド面６７Ａに沿って摺動する。従って、加圧荷重Ｐを受けた円弧カム４１，４２は、下ブロック６２によって支持され、ガイド面６７Ａを滑って円弧運動が行われる。
【００２６】
そして、加圧された円弧カム４１，４２は、円弧運動によって加圧ピン４５，４６とは反対側の当接面に当てられた加工ピン４７，４８を、その運動方向（矢印Ａ）に押し出す。円弧カム４１，４２に押された加工ピン４７，４８は、不図示のワークへと突き出されてパンチ４７Ａ，４８Ａが所定箇所に打ち込まれる。
パンチ４７Ａ，４８Ａがワークに打ち込まれ、穴明けが完了すると、加圧ピン４５，４６に対する加圧荷重Ｐが解除されて、その加圧ピン４５，４６や円弧カム４１，４２、そして加工ピン４７，４８による一連の荷重伝達系が逆方向（矢印Ｂ）にフリーになる。そのため、戻しゴム５１，５１の復元力によって押し戻された加工ピン４７，４８は、パンチ４７Ａ，４８Ａがワークから抜き取られる。更に加工ピン４７，４８は、円弧カム４１，４２を矢印Ｂ方向に押し、それによって円弧カム４１，４２が円弧運動を行って加圧ピン４５，４６を押し上げ、再び図６に示す状態へと戻る。
【００２７】
よって、こうした本実施形態のプレス加工用カムユニット４０によれば、一つのユニットで複数の加工を行うことができるようになる。説明では２枚の円弧カム４１，４２を設けて２箇所の加工を行うようにしたが、更に多くの加工を行うようにすることも可能である。また、加工角度を同一にしたり、異なる角度にすることも自由に設計変更することが可能である。
更に、一つのユニット内に設けたので、加工間隔、即ちパンチ４７Ａ，４８Ａの間隔を狭くすることができ、また広くすることも自由である。
【００２８】
以上、本発明に係るプレス加工用カムユニットの一実施形態について説明したが、本発明は、こうした実施形態のものに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、穴明け加工を行う場合のプレス加工用カムユニットを示したが、加工ピンを張出し成形用のパンチを備えるものにするなど、各種の加工に対応させることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、円弧カムが、その摺動面でユニットブロックのガイド面を円周方向に摺動するようにし、プレス機械に押圧された加圧ピンが円弧カムの一方の当接面を押圧して当該円弧カムを円周方向に摺動させ、その摺動した円弧カムが更に加工ピンを押圧してワークに所定の加工を施すようにしたので、ワークに直接加工を行う加工ピンの調整によってのみ加工精度を上げることができるため、加工精度を確保したプレス加工用カムユニットを簡易に提供することが可能となった。また、加工角度の設計変更を簡易に行うことができ、低コストで加工角度の変更ができるようになった。
また、本発明は、独立して円弧運動を行う複数の円弧カムと、その円弧カムに対応して加圧ピン及び加工ピンとを備える構成としたので、一つのユニットで複数の加工を同時に行うことができ、特に隣り合う加工ピンの間隔が円弧カムの厚さ分なので、近接した位置に二以上の加工を行うことができるプレス加工用カムユニットを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る第１実施形態のプレス加工用カムユニットを示した加工前の断面図である。
【図２】 本発明に係る第１実施形態のプレス加工用カムユニットを示した加工時の断面図である。
【図３】 本発明に係る第１実施形態のプレス加工用カムユニットを示した分解斜視図である。
【図４】 第１実施形態のプレス加工用カムユニットにおける変更例を示した断面図である。
【図５】 第１実施形態のプレス加工用カムユニットにおける変更例を示した断面図である。
【図６】 本発明に係る第２実施形態のプレス加工用カムユニットを示した断面図である。
【図７】 本発明に係る第２実施形態のプレス加工用カムユニットを示した分解斜視図である。
【図８】 従来のプレス加工用カムユニットを示した断面図である。
【図９】 従来のプレス加工用カムユニットを示した断面図である。
【符号の説明】
１ 円弧カム
１Ａ 摺動面
２ ユニットブロック
３ アンカーピン
４ 加圧ピン
５ 加工ピン
５Ａ パンチ
１０ プレス加工用カムユニット
１１ 上ブロック
１２ 下ブロック
１４ ピンガイドブロック
１６ ガイド溝
１６Ａ ガイド面

Claims (4)

1. 円弧状のガイド面を有するユニットブロックと、
   前記ガイド面と同じ曲率半径の円弧状の摺動面を有し、該摺動面を前記ガイド面に摺動させてその円周方向に摺動可能で、該摺動方向の両端に摺動方向に略直交する当接面を有する円弧カムと、
   前記ユニットブロックに前記円弧カムの一方の当接面に対して略直交する方向に摺動自在に支持され、一端をプレス機械に押圧されることにより摺動し、該摺動により他端が前記円弧カムの一方の当接面を押圧して前記円弧カムを摺動させる加圧ピンと、
   前記ユニットブロックに前記円弧カムの他方の当接面に対して略直交する方向に摺動自在に支持され、一端に加工工具が設けられ、他端を前記円弧カムの他方の当接面に押圧されることにより摺動し、該摺動により前記加工工具にてワークに所定の加工を施す加工ピンとを有することを特徴とするプレス加工用カムユニット。
2. 請求項１に記載のプレス加工用カムユニットにおいて、
   前記円弧カムは、ユニットブロックに対して前記ガイド面の曲率中心で軸支されていることを特徴とするプレス加工用カムユニット。
3. 請求項１又は請求項２に記載のプレス加工用カムユニットにおいて、
   複数の円弧カムが前記ガイド面の曲率中心の軸方向で重ね合わされて、かつ互いに独立して摺動可能に配設され、各円弧カムに対応して前記加圧ピンと加工ピンとを複数有することを特徴とするプレス加工用カムユニット。
4. 請求項３に記載のプレス加工用カムユニットにおいて、
   複数ある前記加工ピンはその摺動方向が異なるものを含み、複数ある前記加圧ピンはその摺動方向が全て同じであることを特徴とするプレス加工用カムユニット。

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