JP4255701B2 - 液材の吐出方法およびその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液材を吐出口より定量的に吐出する分野において、液材を微量に吐出する技術、さらに前記微量に吐出される液材を飛滴させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液材を吐出する一般的な装置としては、例えば特許文献１、２がある。
特許文献１の図１に開示されている装置は、プランジャロッド４がプランジャロッド取付板３に接続されており、モータ１の回転駆動がプランジャロッド取付板３の進退運動に変換されて、プランジャロッド４がシリンダ５に内接して進退動作するものであり、モータ１を制御してプランジャロッド４を後退移動させてシリンダ５内に所望する量の液体を吸入した後に、バルブ操作によりシリンダとノズルとを連通して、モータ１を制御してプランジャロッド４を前進移動させ、前記シリンダ５に吸入した液体をノズル９先端の吐出口から吐出させるものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２２７４５６号公報
【特許文献２】
特開２００２−２８２７４０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
液材を飛滴する技術としては、本出願人が特願２００１−３２８３１３号にて提案している。これによると、液材を貯留する液材貯留部と、液材を吐出するノズル部と、前記貯留部と前記ノズル部とを連通する液送路と、前記液送路の内面に密着して摺動するシール部を有するプランジャー部と、前記プランジャー部を進退移動するプランジャー移動手段と、で構成され、液送路のノズル側末端近傍と液送路の液材貯留部近傍又は液材貯留部とを連通する液送路２と前記液送路２の液送路末端、または液送路２途中に配設された液送弁と、を備える装置であり、前記出願の図１においては吐出動作として、モータ２を作動させてプランジャーを規定量だけ急速前進及び急速停止させて、計量管４内の液材に慣性力を与えてノズル６先端の吐出口７より液滴として吐出させる、ことが記載されている。
【０００５】
上記出願の発明は、所期の目的は達成できたが、さらなる高精度化および微量化を求め、次のような改善点を見出した。
すなわち、前記従来例においては、公報に記載されているように、または図に図示されているように、モータの回転に連動してプランジャーが進退移動して液材に作用するので、プランジャーの進出量はモータの回転量に比例し、プランジャーの進出速度はモータの回転速度に比例する。
このように、プランジャーの位置制御およびプランジャーの移動速度制御の両方を同一のアクチュエータが行っている。
【０００６】
しかしながら、前記のような吐出装置は、
モータの単位回転量におけるプランジャーの移動距離を大きくすると、モータのわずかな回転でも大きくプランジャー移動するので、短時間に多量の液材を吐出することができ、作業効率が向上して好ましい、または液材を飛滴させるために必要なプランジャー移動速度を瞬時に得ることができ、微少量の液材を飛滴させることができて好ましいが、プランジャーの位置精度（移動量精度）は低く、ひいては吐出量精度が得られない。
一方で、モータの単位回転量におけるプランジャーの移動距離を小さくすると、モータを大きく回転させてもプランジャーはわずかにしか移動しないので、プランジャーの位置精度（移動量精度）を向上することができ、液材を精度よく吐出することができて好ましいが、プランジャーの移動速度は低く、短時間に多量の液材を吐出させることができず作業効率が低下する、または飛滴に必要なプランジャー速度が得られなくなる。
従って、前記のような吐出装置においては、プランジャーの移動速度を上昇させること、およびプランジャーの位置精度（移動量精度）を向上させること、を同時に満たすことはできなかった。すなわち、ばらつきの無い高精度な吐出量を得て、かつ高速に作業を行うことは不可能であった。
加えて、飛滴して吐出する場合においては、微少量の液材を精度良く飛滴させるために、プランジャーをわずかにかつ高速に移動させることが必要であるが、プランジャーの移動量があまりにも短いため、モータの回転速度が所望とする速度に達する前に減速してしまい、結果として飛滴に必要なプランジャー速度が得られないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決し、液材を微量にかつ精度良く吐出する吐出方法およびその装置を提供することを目的とする。前記吐出には、液材を飛滴させて吐出することを含む。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、液材の吐出方法の発明は、計量管内を摺動するプランジャーが進出移動して吐出口から液材を吐出する吐出方法において、
第１の移動手段によりプランジャー停止手段とプランジャーとが相対的に移動して前記プランジャーの移動量を規定する第１の工程と、
第２の移動手段によりプランジャーが移動を開始する第２の工程と、
前記プランジャーが前記プランジャー停止手段に当接して移動を停止する第３の工程と、
により液材を吐出することを特徴とする液材の吐出方法である。
本方法においては、前記プランジャーが移動を開始する前に、予めプランジャーが移動すべき移動量が規定される。
これは、前記第１の工程によって行われ、プランジャー停止手段を、前記プランジャーが移動を開始するプランジャー移動開始位置から、前記プランジャーが移動を停止するプランジャー移動停止位置に移動して前記プランジャーの移動量を規定するか、または、前記プランジャーを、計量管の末端から前記プランジャーが移動を開始する位置に移動して前記プランジャーの移動量を規定すること、により行うことが好ましい。
また、前記プランジャーを、計量管の末端から前記プランジャーが移動を開始する位置に移動して前記プランジャーの移動量を規定する際に、液材を計量管内に吸入することがより効率の良い作業が行えて好ましい。
【０００９】
前記第２の工程においては、前記第２の移動手段が前記プランジャーを押進することにより前記プランジャーが移動を開始することが好ましく、また、前記第２の工程から前記第３の工程に至るまでの間、前記押進手段と前記プランジャーとは接触を維持することが、前記プランジャーにおける前記プランジャー停止手段までの移動を確実にすることができて好ましい。
ここで、前記第３の工程を完了した後は、プランジャーが後退移動して計量管に液材を吸引する第４の工程を行う。
前記第４の工程の後に、前記第１の工程から前記第３の工程を順次繰り返すことにより、第４の工程で計量管に吸引した液材を連続的に複数回にわたり吐出することができて好ましい。
これまでに記載した通り、前記第１の工程で、プランジャー停止手段を、前記プランジャーが移動を開始するプランジャー移動開始位置から、前記プランジャーが移動を停止するプランジャー移動停止位置に移動して前記プランジャーの移動量を規定する際に、液材を計量管内に吸入した後に、第２工程及び第３の工程を経て再び第１の工程を行うことにより、吐出毎に計量管に液材を吸入して吐出することもできる。
また、第４の工程は、プランジャーおよびプランジャー停止手段が一体的に移動して計量管に液材を吸引することが好ましい。
さらに、第４の工程は、プランジャー停止手段がプランジャーを支持して行うことが好ましい。
【００１０】
上記課題を解決するため、液材の吐出装置の発明は、
プランジャーが計量管内を進出移動して吐出口から液材を吐出する液材の吐出装置において、
前記プランジャーの進出移動量を規定する移動量規定手段と、
前記プランジャーを進出移動させるプランジャー進出手段と、
前記プランジャーが衝止して前記プランジャーの進出移動を停止するプランジャー停止手段と、
を備える。
前記プランジャー停止手段は、前記プランジャーの進出移動を停止する位置を規定することが好ましい。
【００１１】
さらに、前記移動量規定手段を移動する第１の移動手段と、
前記プランジャー進出手段を移動する第２の移動手段と、
を備えることが好ましい。
【００１２】
前記第１の移動手段は、プランジャー停止手段およびプランジャー進出手段を移動することが好ましい。
【００１３】
前記プランジャー停止手段は、
前記プランジャーが進出移動する方向には前記プランジャーと離間して移動し、
前記プランジャーが後退移動する方向には前記プランジャーの後端との距離を小さくするように移動する、または前記プランジャーを支持して前記プランジャーと一体的に移動することが好ましい。
【００１４】
このように、本発明の装置は、
液材を吐出する吐出口と、
前記吐出口と連通する計量管と、
前記計量管の内部を移動するプランジャーと、
前記プランジャーの移動を停止するプランジャー停止手段と、
前記プランジャーを押進手段と、
前記プランジャー支持体と前記押進手段とを移動する移動手段と、
を備え、
前記プランジャーの後退移動は、
前記プランジャー停止手段が前記プランジャーを保持して、前記プランジャー停止手段と前記プランジャーとが一体的に移動し、
前記プランジャーの進出移動は、
前記プランジャー停止手段と前記プランジャーとが離間して前記プランジャー停止手段が前記プランジャーの進出位置まで移動した後に、前記押進手段により押進された前記プランジャーが前記プランジャー停止手段に衝接して停止する、ように構成することが好ましい。
【００１５】
【作用】
本発明の吐出方法は、プランジャーが計量管内を進出移動して吐出口から液材を吐出する液材の吐出方法において、
第1の移動手段によりプランジャー停止手段とプランジャーとが相対的に移動して前記プランジャーの移動量を規定した後に、第２の移動手段によりプランジャーを移動させ、前記プランジャーが前記プランジャー停止手段に当接して移動を停止することにより液材を吐出する液材の吐出方法である。
このように、プランジャーの位置制御およびプランジャーの移動速度制御の両方を同一のアクチュエータが行っていた従来の技術と比べ、本発明は、吐出動作におけるプランジャーの計量管内の液材に対する作用を、プランジャーの移動量と液材の吐出量との関連と、プランジャーの移動速度と吐出速度および飛滴性との関連と、の２つに明確に分割して、さらにこれら前記作用に対しそれぞれ独立した移動手段を設けて分担させ、すなわち、プランジャーの移動量およびプランジャーの移動終了位置を規定する第１の手段、およびプランジャーを移動させる第２の手段と、を設けて分担することで、プランジャーの移動速度を上昇させること、およびプランジャーの位置精度（移動量精度）を向上させること、を同時に満たし、ばらつきの無い高精度な吐出量を得て、かつ高速に作業を行うことを可能とした。
また、飛滴して吐出する場合においても、従来技術においては、微少量の液材を精度良く飛滴させるために、プランジャーをわずかに、かつ高速に移動させることが必要であるにも関わらず、プランジャーの移動量があまりにも短いと、モータの回転速度が所望とする速度に達する前に減速してしまい、結果として飛滴に必要なプランジャー速度が得られないという課題を持っていたが、本発明においては、それぞれ異なる移動手段にて制御されるから、わずかにプランジャーを移動させることが必要な微小飛滴においても、プランジャーの移動速度を司る第２の移動手段によって、所望なるプランジャー速度を得ることができ、かつ第１の移動手段によってプランジャーの移動量および移動停止位置が予め規定されているから、微少量の液材を精度良く飛滴吐出することができる。
すなわち、プランジャーの位置制御と、プランジャーの移動速度と、を異なる移動手段を備え、さらにそれぞれを独立して制御することができるので、第１の手段によりプランジャーの移動量、プランジャーの停止位置を所望の精度で制御することが可能となり、さらに、第２の手段により所望とするプランジャーの移動速度を得ることができる。
【００１６】
本発明は、弁体と弁座との間に間隙が無く、バルブ部が吐出部と計量部に密着して摺動する構成となっているから、不要な液材占有空間を効果的に排除し、急峻な圧力上昇を得て、適正な飛滴圧力を得ることができる。
また、計量管から吐出口に至る流路は、吐出口に向かって常に同径または小径となっているので、適正な液材の飛滴流速を得ることができる。
さらに、前記密着して摺動する構成によって、吐出量の安定性を妨げる要因であった前記間隙に入り込む液材が無くなるため、極めて安定した吐出を行うことができ、一定した吐出量を得ることができる。
加えて、バルブ部のみを吐出装置より着脱可能に構成できるから、バルブ部の取り外しを容易とし、また、バルブ部をシンプルな構造とすることができるため、洗浄作業を容易とし、洗浄作業時間を短くすることができるだけでなく、洗い残しが無くなるため、液材の種類を交換してもコンタミすることなく、クリーンな液材を飛滴することができる。
【実施例】
本発明の詳細を実施例で説明する。本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。
【００１７】
実施例１
図１にもとづき本発明の実施例を説明するが、本発明は、同実施例により限定されるものではない。
実施例の液材の吐出装置は、液材計量手段と、液材吐出手段と、液材の吐出量を規定する移動量規定手段と、プランジャーを前進させ計量管内に供給された液材を吐出口から吐出させるプランジャー進出手段と、それらを保持する支持手段と、で構成されており、以下各手段の詳細を説明する。
【００１８】
《枠体》
枠体10は図１に示すように、吐出装置のバルブ部を支持する下部支持板11と、モータ、計量管、案内杆の下部を支持する第１の中間支持板12と、ネジ軸の下部を回転自在に支持する第２の中間支持板13と、ネジ軸の上部を回転自在に、案内杆の上部を支持する上部支持板14と、それらの支持板を一体的に結合する縦枠15とで構成されている。
また、第１の中間板12と上部支持板14との間には、後記の昇降ブロック33の昇降を案内する案内杆16が設けられている。
【００１９】
《液材吐出手段》
液材吐出手段20は、下部支持板11の下面に取付けられ、計量管21とノズル27とを連通する第１の流路、および、液材供給管29を介して液材貯留容器に連通する第２の流路を備える液材供給ブロック24と、上部が第１の中間支持板12に支持され、下部が下部支持板11を貫通して液材供給ブロック24に固定された計量管21と、計量管21内を密接して進退移動するプランジャー22と、で構成されている。
【００２０】
上記プランジャー22は、後記の昇降ブロック33と一体の支持腕35に設けた透孔を遊嵌状態で貫通し支持腕35の上方に延出され、上端部に透孔より大径の頭部23が形成されている。
【００２１】
上記構成により、支持腕35の上昇時には、支持腕35の上面とプランジャー22の頭部23下面とは当接して、支持腕35の上昇に伴いプランジャー22を後退（上昇）させることができ、支持腕35の下降時には、支持腕35上面とプランジャー22の頭部23下面とは離間して、支持腕35の下降運動はプランジャー22に伝わることがなく、プランジャー進出手段40の前進（下降）運動によりプランジャー22を作動させることができる。
【００２２】
上記計量管21の下部には液材供給ブロック24が設けられ、エアシリンダー28により駆動され、液材供給管29を介して液材貯留容器（図示せず）から計量管21に液材を供給する状態と、計量管21内に供給された液材を吐出する状態に切り替えるバルブ25が設けられており、また、液材供給ブロック24の下面には、ノズルベース26を介して、先端に吐出口を設けられたノズル27が取付けられている。
【００２３】
《移動量規定手段》
移動量規定手段30は、上部支持板14と第２の中間支持板13に回転自在に設けられ、第２の中間支持板13の下面に取付けられたモータ31により正逆転されるネジ軸32と、ネジ軸32に螺合されており、ネジ軸32の回転により案内杆16に沿って昇降する昇降ブロック33と、昇降ブロック33と一体に形成され、エアシリンダー保持部34と、プランジャー22が貫通する透孔を備えた支持腕35とで構成されている。
ネジ軸32を正転させると昇降ブロック33は案内杆16に沿って上昇し、一体の支持腕35によりプランジャー22を後退させ計量管内に液材を吸い込む。
【００２４】
《プランジャー進出手段》
プランジャー進出手段40は、昇降ブロック33の支持部34に取付けられた、ピストン42、ピストンロッド43からなるエアシリンダー41と、エアシリンダー41に作動用エアーを供給するエアー供給管44、44とで構成されており、ピストン42の上方または下方にエアーを供給することにより、ピストンロッド43を前進（下降）または後退（上昇）させる。
ロッド43後退時には、ロッド43先端とプランジャー22の頭部上面との間は離間しており、ロッド43進出時には、ロッド43先端はプランジャー22の頭部上面に当接し、プランジャー22を前進させてノズル26の先端の吐出口から液材を吐出させる。
【００２５】
《吐出作業》
モータ31を逆転動作させ昇降ブロック33を、所望とする吐出量が得られる規定量降下させる。支持腕35およびプランジャー進出手段40も昇降ブロック33と一体的に降下移動する。
プランジャー22は、支持腕35に設けた透孔を遊嵌状態で貫通しているから、支持腕35の下降により支持腕35の上面とプランジャー22の頭部23下面とは離間する。（第１の工程）
エアー供給管44からエアシリンダ41のピストン42上部にエアーを供給すると、ピストンロッド43が下降動作を始める。（第２の工程）
その後、ピストンロッド43が下降動作してプランジャー頭部43の上面に接触した後、ピストンロッド43下面がプランジャーヘッド23上面を押進する。
プランジャーヘッド23と連接するプランジャー22は、ピストンロッド43より押進力を得て下降移動し液材を加圧し、液材は吐出口27より吐出され始める。
プランジャーヘッド23下面が支持腕35上面と当接すると、プランジャー22は移動を停止し吐出口27より吐出されていた液材は吐出を終了する。（第３の工程）
【００２６】
ピストンロッド43が下降動作してピストンロッド43下面がプランジャー頭部43の上面に接触してから、プランジャー頭部23下面が支持腕35の上面と当接してプランジャー22が移動を停止するまでの間、ピストンロッド43下面とプランジャー頭部43の上面とは接触を保持することが、確実にプランジャー22を移動させるため好ましい。
【００２７】
また、プランジャーヘッド23下面が支持腕35上面と当接する直前のプランジャーの速度を向上させると、その次の瞬間に支持腕35と当接して移動を停止するプランジャー22から得られる慣性力によって液材は吐出口27より飛滴される。
【００２８】
吐出口27より液材を吐出した後に、再び吐出させるには、先の吐出のように第１の工程から順に第３の工程を繰り返す。
第１の工程から第３の工程を繰り返し、計量管21内の液材量が少量となった後は、モータ31を正転させ昇降ブロック33を上昇させる。
これにより、支持腕35の上面がプランジャー頭部23の下面を支持してプランジャー22を上昇移動させ計量管21内に液材を充填させることができる。
もちろん、充填作業は吐出毎に行うこともできる。
【００２９】
実施例２
図３に示す実施例は、図１で示した実施例の装置において、支持腕35の透孔をピストンロッド43が貫通して進出移動し、プランジャー22の頭部23の上面をピストンロッド43の下面で押進してプランジャー22を移動させるものであり、計量管21の上端がプランジャー22の停止手段として作用するものであり、プランジャー22の上昇移動時に、プランジャー22の頭部23を支持する支持腕35が、プランジャー22の停止手段として作用する。
【００３０】
この実施例では、支持腕35の底面に磁石を配設すると共に、プランジャー22の頭部23を磁石に吸引力を示す金属材料で構成する。
プランジャー22の頭部23上面と支持腕35下面を接触させた後、モータ31を正転させて昇降ブロック33を所望とする吐出量が得られる規定量上昇させると、プランジャー22の頭部23と支持腕35の底面とが磁力に吸着されプランジャー23が上昇移動する。（第１の工程）
このとき、バルブ24を作動させて計量管21内に液材を吸入する。
【００３１】
実施例１と同様に、エアー供給管44にエアーを供給するとピストンロッド43が下降を開始する。（第２の工程）
下降を始めたピストンロッド43は、支持腕35の透孔を貫通し、プランジャー22の頭部23の上面と当接してプランジャー22の頭部23底面が計量管21上端と当接してプランジャー22の頭部23と連接するプランジャー22の移動が停止する。
【００３３】
【発明の効果】
このように本発明は、
精度良くプランジャーの移動開始位置および移動終了位置を決められ、かつ高速にプランジャーを移動させることができるから、微量に精度良く液材を吐出することができる。また、飛滴させるためにさらに高速にプランジャーを移動させても精度良くプランジャーの位置を制御することができるから、微量に精度良く飛滴することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】装置の全体図である。
【図２】作動説明図である。
【図３】他の実施例の装置全体図である。
【図４】他の実施例の作動説明図である。
【符号の説明】
１０ 枠体
１１ 下部支持板
１２ 第１の中間支持板
１３ 第２の中間支持板
１４ 上部支持板
１５ 縦枠
２０ 吐出手段
２１ 計量管
２２ プランジャー
２３ プランジャー頭部
２４ 液材供給ブロック
２５ バルブ
２６ ノズルベース
２７ ノズル
２８ エアシリンダー
２９ 液材供給管
３０ 移動量規定手段（第１の移動手段）
３１ モータ
３２ ネジ軸
３３ 昇降ブロック
３４ エアシリンダー保持部
３５ 支持腕
４０ プランジャー進出手段（第２の移動手段）
４１ エアシリンダー
４２ ピストン
４３ ピストンロッド
４４ エアー供給管
４５ 磁石

Claims (15)

1. 計量管内を摺動するプランジャーが進出移動して吐出口から液材を吐出する液材の吐出方法において、
   第１の移動手段によりプランジャー停止手段とプランジャーとが相対的に移動して前記プランジャーの移動量を規定する第１の工程と、
   第２の移動手段によりプランジャーが移動を開始する第２の工程と、
   前記プランジャーが前記プランジャー停止手段に当接して移動を停止する第３の工程と、
   により液材を吐出することを特徴とする液材の吐出方法。
2. 前記第１の工程は、プランジャー停止手段を、前記プランジャーが移動を開始するプランジャー移動開始位置から、前記プランジャーが移動を停止するプランジャー移動停止位置に移動して前記プランジャーの移動量を規定することを特徴とする請求項１記載の液材の吐出方法。
3. 前記第１の工程は、前記プランジャーを、計量管の末端から前記プランジャーが移動を開始する位置に移動して前記プランジャーの移動量を規定することを特徴とする請求項１記載の液材の吐出方法。
4. 前記第１の工程により、液材が計量管内に吸入されることを特徴とする請求項３記載の液材の吐出方法。
5. 前記第２の工程は、前記第２の移動手段が前記プランジャーを押進することにより前記プランジャーが移動を開始することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液材吐出方法。
6. 前記第２の工程から前記第３の工程に至るまで、押進手段とプランジャーとが接触を維持して行われることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の液材の吐出方法。
7. 前記第３の工程の後に、プランジャーが後退移動して計量管に液材を吸引する第４の工程を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の液材の吐出方法。
8. 前記第４の工程の後に、前記第１の工程から前記第３の工程を順次繰り返して吐出することを特徴とする請求項７記載の液材の吐出方法。
9. 前記第４の工程は、プランジャーおよびプランジャー停止手段が一体的に移動して計量管に液材を吸引することを特徴とする請求項７または請求項８のいずれかに記載の液材の吐出方法。
10. 前記第４の工程は、プランジャー停止手段がプランジャーを支持して行うことを特徴とする請求項９記載の液材の吐出方法。
11. プランジャーが計量管内を進出移動して吐出口から液材を吐出し、かつ吐出前後において吐出口と計量管とが連通を保持する液材の吐出装置において、
    前記プランジャーの進出移動量を規定する移動量規定手段と、
    前記プランジャーを進出移動させるプランジャー進出手段と、
    前記プランジャーが衝止して前記プランジャーの進出移動を停止するプランジャー停止手段と、
    前記移動量規定手段を移動する第１の移動手段と、
    前記プランジャー進出手段を移動する第２の移動手段と、
    を備えることを特徴とする液材の吐出装置。
12. 前記プランジャー停止手段は、前記プランジャーの進出移動を停止する位置を規定することを特徴とする請求項１１記載の液材吐出装置。
13. 前記第１の移動手段は、プランジャー停止手段およびプランジャー進出手段を移動することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の液材の吐出装置。
14. 前記プランジャー停止手段は、
    前記プランジャーが進出移動する方向には前記プランジャーと離間して移動し、
    前記プランジャーが後退移動する方向には前記プランジャーを支持して前記プランジャーと一体的に移動することを特徴とする 請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の液材の吐出装置。
15. 液材を吐出する吐出口と、前記吐出口と連通する計量管と、
    前記計量管の内部を移動するプランジャーと、前記プランジャーの移動を停止するプランジャー停止手段と、前記プランジャーを押進する押進手段と、前記プランジャー停止手段と前記押進手段とを移動する移動手段と、を備え、
    前記プランジャーの後退移動は、前記プランジャー停止手段が前記プランジャーを保持して、前記プランジャー停止手段と前記プランジャーとが一体的に移動し、
    前記プランジャーの進出移動は、前記プランジャー停止手段と前記プランジャーとが離間して前記プランジャー停止手段が前記プランジャーの進出位置まで移動した後に、前記押進手段により押進された前記プランジャーが前記プランジャー停止手段に衝接して停止することを特徴とする液材の吐出装置。

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