JP4267269B2 - プレス成形金型及びダブルヘリカルギヤの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス成形金型及びダブルヘリカルギヤの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヘリカルギヤを製造する手段の一として、プレス成形によるものがある。上型と下型とに分割して構成されたプレス成形金型でプレス成形して素材をヘリカルギヤに形成する場合、下型に対して上型がヘリカルギヤの軸線の回りに固定されていると、プレス成形時に金型内部で素材がダイスに付設されたヘリカル歯形のリードに沿って軸線回りに捩れるように回動して、歯形精度の悪化や型の破損の虞がある。そこで従来から、成形時に下型に対して上型をヘリカルギヤの軸線の回りに回動させることで素材に生じる捩れモーメントを吸収することが行われている。例えば、特公平６−８５９７１号公報には、内周面にヘリカル歯形形成用内歯を有する貫通孔が設けられた回動自在なダイスと、上記貫通孔の軸心上に軸方向へ進退可能に配置されたエジェクタピンとを備え、まず、略円筒状の素材をパンチによってダイスの貫通孔内へ押し込んで素材を回動させることなく一方向へ通過させ、次に、エジェクタピンによりダイスの貫通孔内に押し込まれた素材を回動させることなく逆方向へ通過させることにより、素材の外周面にヘリカル歯形を形成するヘリカルギヤの製造方法が開示されている。
【０００３】
上記先行技術文献では、素材がダイスの貫通孔を通過する際のパンチの押し込み作用により、素材の外周面にダイスのヘリカル歯形形成用内歯との圧接面側が高精度となるヘリカル歯形が成形される。また、素材がエジェクタピンにより押し出される際にヘリカル歯形の不完全な面、即ち上記圧接面と反対側の面が高精度に成形されることとなる。そして、押し込み、押し出しのいずれの場合も、素材を回動させずにダイス（可動ダイス）を回動させている。ところで、ヘリカルギヤには同一の軸に二つのヘリカル歯形が形成されるダブルヘリカルギヤがある。該ダブルヘリカルギヤをプレス成形により形成する場合、二つのヘリカル歯形の相互の軸線回りの位相角度は、上型と下型とに分割された各型の単体精度とこれらの型の組付け精度とで保証される。
【０００４】
しかしながら、上述した理由から、高精度のヘリカル歯形を得るためには、成形時に下型（上型）に対して上型（下型）をヘリカルギヤの軸線の回りに回動（以下、単に回動と称す）させる必要がある。そして、成形時に下型に対して上型を回動させた場合、下型に対する上型のヘリカルギヤの軸線の回りの角度位相（以下、単に角度位相と称す）を成形前の角度位相（以下、初期位相と称す）に復帰させる必要がある。ところが、素材の機械的な特性や潤滑条件等により型の転写性や下型に対する上型の回動量に差が生じるので、下型に対する上型の初期位相は、同一形状のダブルヘリカルギヤを成形する場合であっても一様ではない。従って、下型に対する上型の初期位相を諸条件に応じて補正する必要があるが、下型に対する上型の初期位相を補正可能な技術は従来皆無であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、素材の機械的な特性や潤滑条件等の成形条件に応じて上型と下型との軸線の回りの初期の角度位相を補正することで高い精度のダブルヘリカルギヤを得ることができるプレス成形金型を提供することにある。
また、第２の目的は、素材の機械的な特性や潤滑条件等の成形条件に応じて上型と下型との軸線の回りの初期の角度位相を補正して高い精度のダブルヘリカルギヤを得ることができるダブルヘリカルギヤの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、捩れが同一方向の二つのヘリカル歯形が形成されるダブルヘリカルギヤの一方のヘリカル歯形の像を有する上型とダブルヘリカルギヤの他方のヘリカル歯形の像を有する下型とを備え、成形時に素材に生じる捩れモーメントを利用して上型と下型とを相対回動動作させるプレス成形金型であって、相対回動動作された上型と下型との角度位相を初期の角度位相に復帰させる初期位相復帰手段と、上型と下型との初期の角度位相を補正する初期位相補正手段と、を備え、初期位相復帰手段は、上型又は下型と一体でダブルヘリカルギヤの軸線の回りに回動可能な回動部材と、上型又は下型をダブルヘリカルギヤの軸線の回りに回動可能に支持するホルダに固定され、回動部材を当接させて回動部材の回動動作を規制して上型と下型との角度位相を初期の角度位相に復帰させる規制部材と、を備え、回動部材は、規制部材の基準面に当接可能な当接面が形成された当接部と、該当接部を着脱可能に支持する支持部と、を備え、規制部材は、基準面が形成された基準ブロックと、該基準ブロックを回動可能に支持する支持ブロックと、を備え、初期位相補正手段は、当接部と支持部との間にシムを介在させて上型と下型との初期の角度位相を補正することを特徴とする。
【０００７】
上記第２の目的を達成するために、本発明のうち請求項２に記載の発明は、捩れが同一方向の二つのヘリカル歯形が形成されるダブルヘリカルギヤの一方のヘリカル歯形の像を有する上型とダブルヘリカルギヤの他方のヘリカル歯形の像を有する下型とを備えるプレス成形金型を用いて素材をプレス成形してダブルヘリカルギヤを形成するダブルヘリカルギヤの製造方法であって、成形時に素材に生じる捩れモーメントを利用して上型と下型とをダブルヘリカルギヤの軸線の回りに相対回動動作させてダブルヘリカルギヤを形成する工程と、成形終了後、該ダブルヘリカルギヤをプレス成形金型から取り出し、次に上型と下型とをダブルヘリカルギヤの軸線の回りに相対回動動作させて、上型又は下型と一体でダブルヘリカルギヤの軸線の回りに回動する回動部材の当接面を、上型又は下型をダブルヘリカルギヤの軸線の回りに回動可能に支持するホルダに固定された規制部材の基準面に面接触で当接させて、上型と下型とのダブルヘリカルギヤの軸線の回りの角度位相を成形前の初期の角度位相に復帰させる工程と、を含み、成形前の初期の角度位相に復帰させる工程は、当接面が形成された回動部材の当接部と該当接部を着脱可能に支持する支持部との間に、シムを介在させて上型と下型との初期の角度位相を補正する工程を含むことを特徴とする。
【０００８】
従って、請求項１に記載の発明では、成形時にダブルヘリカルギヤの軸線の回りに相対回動動作された上型と下型との角度位相を初期位相復帰手段により初期の角度位相に復帰させることができる。また、上型と下型との初期の角度位相を必要に応じて初期位相補正手段により補正することができる。さらに、初期位相復帰手段は、回動部材を規制部材に当接させて回動部材の回動動作を規制することで、上型と下型との角度位相を初期の位相角度に復帰させることができる。そして、初期位相補正手段は、当接部と支持部との間に介在させるシムの厚みを調節することで上型と下型との初期の角度位相を補正することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、プレス成形時に、上型と下型とをダブルヘリカルギヤの軸線の回りに相対回動動作させ、成形終了後、該ダブルヘリカルギヤをプレス成形金型から取り出し、次に上型と下型とをダブルヘリカルギヤの軸線の回りに相対回動動作させて上型と下型とのダブルヘリカルギヤの軸線の回りの角度位相を成形前の初期の角度位相に復帰させるので、高い精度のダブルヘリカルギヤをプレス成形により形成することが可能となる。また、回動部材を規制部材に当接させることにより、上型と下型とのダブルヘリカルギヤの軸線の回りの角度位相を成形前の初期の角度位相に復帰させることができる。そして、規制部材の当接部と支持部との間に介在させるシムの厚みを調節して上型と下型との初期の角度位相を補正することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。本プレス成形金型１は、略円柱状の素材２を成形して、図６に示すように、同一軸に二つのヘリカル歯形３，４が形成されたダブルヘリカルギヤ５を形成するもので、成形時に、パンチ６（上型）をダイス７（下型）に対して、パンチ６とダイス７とが素材２の軸線（以下、単に軸線と称す）の回りの角度位相が図１及び図４に示す初期位相の状態から軸線の回りに図１における紙面視で時計回り方向へ回動させる。そして、パンチ６とダイス７とを脱離させた後、初期位相復帰手段によりダイス７に対してパンチ６を軸線の回りに成形時と反対回りに回動させて、図１に示すように、パンチ６とダイス７との軸線の回りの角度位相を成形前の初期位相に復帰させるように構成されている。また、本プレス成形金型１は、初期位相補正手段によりパンチ６とダイス７との初期位相を補正して、ダブルヘリカルギヤ５の二つのヘリカル歯形３，４の軸線の回りの角度位相を適正に調節させる構造になっている。
【００１１】
本プレス成形金型１は、図３に示すように、プレス成形機のラムに取付けられた型上部９と、プレス成形機のテーブルに設置された型下部１０と、に分割して構成されている。上記型下部１０は、ダブルヘリカルギヤ５のヘリカル歯形４の像が付設されたダイス７を備え、該ダイス７をダイスホルダ３４で保持している。また、型下部１０には、素材２と同軸上に配置されたノックアウトピン１１が上下にスライド移動可能に設けられており、成形が完了して型上部９を上昇させた後、ノックアウトピン１１を上方へ駆動して、当該ノックアウトピン１１でダイス７に嵌合された素材２（ダブルヘリカルギヤ５）を押し出すことで、素材２（ダブルヘリカルギヤ５）がダイス７から抜き取られる構造になっている。
【００１２】
また、上記型上部９は、プレス成形機のラムに固定されるベースプレート８に取付けられたパンチホルダ１２と、略円柱状に形成されてスラストベアリング１３を介することで上記パンチホルダ１２により軸線の回りに回動可能に支持された回動ブロック１４と、を具備し、該回動ブロック１４にダブルヘリカルギヤ５のヘリカル歯形３の像が付設されたパンチ６が装着されている。そして、上記回動ブロック１４には、素材２と同軸上に配置されたパンチピン１５が設けられ、成形完了後、パンチ６の上昇に同期させてパンチピン１５を駆動してパンチピン１５でパンチ６に嵌合された素材２（ダブルヘリカルギヤ５）を押し出すことで、素材２（ダブルヘリカルギヤ５）がパンチ６から抜き取られる構造になっている。また、上記回動ブロック１４には、図１〜図３に示すように、当該回動ブロック１４の直径上に配置されて両端部を回動ブロック１４から半径方向へ突出させた回動アーム１６が設けられている。また、該回動アーム１６の両端面には、図３に示すように、対向する側壁２４，２５の一対が上下方向に配置される溝２６が形成されている。
【００１３】
さらに、回動アーム１６の各溝２６には、各流体圧シリンダ２７のロッド２８の先端部に取付けられたジョイントブロック２９を貫通して当該回動アーム１６と各ジョイントブロック２９とを連結させるジョイントピン３０が設けられている。また、図１及び図２に示すように、各流体圧シリンダ２７の基部には取付ブラケット３１が設けられており、各取付ブラケット３１はベースプレート８の所定位置に立設された軸３２により回動可能に支持されている。そして、本プレス成形金型１は、各流体圧シリンダ２７を駆動して各ロッド２８を突出側へ動作させることにより、回動ブロック１４を図１及び図２における紙面視で軸線の回りに反時計回り方向へ回動させる構造になっている。
【００１４】
また、上記回動ブロック１４には、当該回動ブロック１４の略半径方向に向けて突出して、図１及び図２における紙面視で上記回動アーム１６に対して所定の角度位相をなして配置された回動部材１７が設けられている。また、上記回動部材１７は、図１及び図２に示すように、後述する規制部材１８の基準面２１ａに当接可能な当接面１９ａが形成されたプレート１９（当接部）と、該プレート１９を着脱可能に保持して基部が回動ブロック１４に固定された支持部２０と、で構成されている。そして、上記パンチホルダ１２の所定位置には、上記回動部材１７のプレート１９が当接して当該回動部材１７の軸線の回りの回動動作を規制する規制部材１８が設けられている。該規制部材１８は、図１及び図２に示すように、略円筒状の部材の一側を軸線と平行な面で切欠いて形成された基準面２１ａを有する基準ブロック２１と、パンチホルダ１２に固定され上記基準ブロック２１を軸２２の回りに回動可能に支持する支持ブロック２３と、で構成されている。
【００１５】
また、本プレス成形金型１では、成形時に、各流体圧シリンダ２７に所要の流体圧の流体が供給されており、これにより回動ブロック１４は図１及び図２における紙面視で軸線の回りに反時計回り方向へ回動するように付勢されている。そして、成形時に素材２に生じる捩れモーメントが各流体圧シリンダ２７が回動ブロック１４を回動させる力に打ち勝って、図２に示すように、回動ブロック１４が軸線の回りに時計回り方向へ回動される構造になっている。そして、成形完了後、型上部９が上昇して回動ブロック１４が軸線の回りに回動可能となることで、当該回動ブロック１４は各流体圧シリンダ２７の駆動により反時計回り方向へ回動する。そして、回動部材１７と一体で軸線の回りに回動するプレート１９が規制部材１８の基準面２１ａに当接することで、回動ブロック１４の軸線の回りの回動動作が規制され、これにより本プレス成形金型１は、パンチ６（上型）とダイス７（下型）との軸線の回りの角度位相を初期位相に復帰させることができる構造になっている。
【００１６】
そして、上記初期位相復帰手段は、上記回動アーム１６、回動部材１７、規制部材１８、及び流体圧シリンダ２７により主要な構成がなされている。また、本プレス成形金型１では、上記回動部材１７のプレート１９と支持部２０との間にシム３３を介挿させており、該シム３３（初期位相補正手段）の厚みＴ（図１参照）を調節することでパンチ６（上型）とダイス７（下型）との初期位相を補正して、ダブルヘリカルギヤ５の各ヘリカル歯形３，４の軸線の回りの角度位相を適正に保持する構造になっている。
【００１７】
次に、本プレス成形金型１（以下、単に金型１と称す）を用いて、図６に示すダブルヘリカルギヤ５を形成する際の作用を説明する。まず、図４に示すように、金型１に略円柱状の素材２をセットする。この状態での金型１は、図１に示すように、回動部材１７のプレート１９（当接部）の当接面１９ａが規制部材１８の基準ブロック２１の基準面２１ａに当接されており、パンチ６とダイス７との素材２の軸線の回りの角度位相が初期位相となるようにパンチ６がダイス７に対して素材２の軸線の回りに位置決めされている。次に、金型１で素材２を加圧して、図５に示すように、素材２にパンチ６とダイス７とに付設されたヘリカル歯形３，４の像を転造させることによりダブルヘリカルギヤ５を形成する。この時、素材２にヘリカル歯形３，４が成形（転造）されるのに伴い、当該素材２には軸線の回りの捩れモーメントが生じて、該捩れモーメントは、回動ブロック１４を図１及び図２における紙面視で軸線の回りに反時計回り方向へ付勢させる各流体圧シリンダ２７の力に打ち勝ち、回動ブロック１４を、図１に示す状態から図２に示す状態へ時計回り方向へ回動させることとなる。
【００１８】
次に、型上部９を上昇させてパンチ６を上昇させると共にパンチ６の上昇に同期させてパンチピン１５を駆動して当該パンチピン１５で素材２の上端面を押圧し、素材２（ヘリカル歯形３）をパンチ６から脱離させる。この時、パンチ６とヘリカル歯形３とが軸線方向へ相対移動するに伴い、回動ブロック１４は成形時と反対方向（軸線の回りに反時計回り方向）へ回動する。そして、素材２（ヘリカル歯形３）とパンチ６とが脱離すると、各流体圧シリンダ２７のロッド２８が突出して回動ブロック１４が軸線の回りに反時計回り方向へ回動し、回動ブロック１４と一体で回動する規制部材１８のプレート１９の当接面１９ａが型上部９のベースプレート８に設けられた基準ブロック２１の基準面２１ａに当接する。これにより、回動ブロック１４の回動動作が制止され、図１に示すように、パンチ６（上型）とダイス７（下型）との軸線の回りの角度位相が初期位相に復帰する。
【００１９】
次に、ノックアウトピン１１を上昇させて当該ノックアウトピン１１で素材２の下端面を押圧し、ダイス７から素材２（ヘリカル歯形４）を脱離させて金型１からダブルヘリカルギヤ５を取り出す。これにより、ヘリカル歯形３とヘリカル歯形４との軸線の回りの角度移動が高い精度で形成されたダブルヘリカルギヤ５を得ることができる。なお、上記パンチ６とダイス７との初期位相は、同一形状（角度位相）の製品（ダブルヘリカルギヤ５）を成形する場合であっても、素材２の機械的な特性や潤滑状態等の諸条件の差異により型転写性、回動ブロック１４の回動量が異り、これら諸条件により生じる誤差は、テストピース成形後、製品の精度チェックを行い、正規値との誤差に応じて回動部材１７のプレート１９と支持部２０との間にシム３３を介挿させることで容易に補正することが可能である。
【００２０】
この実施の形態では以下の効果を奏する。
パンチホルダ１２で回動ブロック１４を回動可能に支持して該回動ブロック１４にパンチ６を装着し、成形時にパンチ６を素材２の軸線２の回りに回動させて素材２に作用する捩れモーメントを解放させた。従って、成形時に各ヘリカル歯形３，４に無理な力が作用することがなく、高い精度のダブルヘリカルギヤ５を得ることができる。
回動ブロック１４に当該回動ブロック１４と一体で回動する回動部材１７を設け、またベースプレート８に上記規制部材１８を設けておいて、回動部材１７のプレート１９を規制部材１８の基準ブロック２１に当接させてパンチ６とダイス７との軸線の回りの角度位相を初期位相に復帰させた。従って、パンチ６とダイス７とを確実に、且つ高い精度で初期位相に復帰させて、各ヘリカル歯形３，４間の軸線の回りの角度位相が高い精度で形成されたダブルヘリカルギヤ５を得ることができる。
回動ブロック１７に半径方向へ延びる回動アーム１６を設け、該回動アーム１６を流体圧シリンダ２７で押圧して回動ブロック１４を回動させたので、構造が簡易で、機構としての信頼性が高く、また金型製作費を低く抑えて製造コストの増大を抑制することができる。
回動ブロック１４を回動駆動させる流体圧シリンダ２７の駆動力を、成形時に素材２に生じる軸線の回りの捩れモーメントが当該流体圧シリンダ２７の駆動力に打ち勝って、該捩れモーメントにより回動ブロック１４が回動されるように設定したので、成形時にパンチ６を素材２の軸線の回りに回動させることが可能となり、ヘリカル歯形３，４が高い精度で成形されたダブルヘリカルギヤ５を形成することができる。
回転部材１７のプレート１９と支持部２０との間に介挿されるシム３３の厚みを調節してパンチ６とダイス７との初期位相が補正されるので、素材２の機械的な特性、潤滑状態等の諸条件の差異により生じる各ヘリカル歯形３，４間の軸線の回りの角度位相の誤差を補正して、高い精度のダブルヘリカルギヤ５を形成することができる。
【００２１】
なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
本実施の形態では、回動ブロック１４を２つの流体圧シリンダ２７で駆動して素材２の軸線の回りに回動させたが、１つの流体圧シリンダ２７で回動ブロック１４を回動させてもよい。
回動アーム１６に流体圧シリンダ２７のロッド２８を連結して回動ブロック１４を回動させる機構を構成したが、回動ブロック１４と一体で素材２の軸線の回りに回動可能なピニオンギヤを設け、また該ピニオンギヤにラックギヤを噛合させて、当該ラックギヤを流体圧シリンダでスライド移動させて回動ブロック１４を回動させてもよい。
回動ブロック１４をサーボモータで素材２の軸線の回りに回動及び位置決めさせてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、素材の機械的な特性や潤滑条件等の成形条件に応じて上型と下型との軸線の回りの初期の角度位相を補正することで高い精度のダブルヘリカルギヤを得ることができるプレス成形金型を提供することができる。また、本発明によれば、素材の機械的な特性や潤滑条件等の成形条件に応じて上型と下型との軸線の回りの初期の角度位相を補正して高い精度のダブルヘリカルギヤを得ることができるダブルヘリカルギヤの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態の説明図で、特に、パンチとダイスとの素材の軸線の回りの角度位相が初期位相に復帰した状態を示す金型の一部の平面図である。
【図２】 本実施の形態の説明図で、特に、図１の状態から回動ブロックが素材の軸線の回りに回動した成形完了時の状態を示す一部の平面図である。
【図３】 本プレス成形金型の主要部を断面で示した図である。
【図４】 本プレス成形金型の一部を断面で示した図で、特に、素材が金型にセットされた状態を示す図である。
【図５】 本プレス成形金型の一部を断面で示した図で、特に、成形完了時の状態（パンチが下降端位置に位置する状態）を示す図である。
【図６】 ダブルヘリカルギヤの説明図である。
【符号の説明】
１ プレス成形金型、２ 素材、３，４ ヘリカル歯形、５ ダブルヘリカルギヤ、６ パンチ（上型）、７ ダイス（下型）、１６ 回動アーム（初期位相復帰手段）、１７ 回動部材（初期位相復帰手段）、１８ 規制部材（初期位相復帰手段）、２７ 流体圧シリンダ（初期位相復帰手段）、３３ シム（初期位相補正手段）

Claims (2)

1. 捩れが同一方向の二つのヘリカル歯形が形成されるダブルヘリカルギヤの一方のヘリカル歯形の像を有する上型と前記ダブルヘリカルギヤの他方のヘリカル歯形の像を有する下型とを備え、成形時に素材に生じる捩れモーメントを利用して前記上型と前記下型とを相対回動動作させるプレス成形金型であって、
   相対回動動作された前記上型と前記下型との角度位相を初期の角度位相に復帰させる初期位相復帰手段と、前記上型と前記下型との初期の角度位相を補正する初期位相補正手段と、を備え、
   前記初期位相復帰手段は、前記上型又は前記下型と一体で前記ダブルヘリカルギヤの軸線の回りに回動可能な回動部材と、前記上型又は前記下型を前記ダブルヘリカルギヤの軸線の回りに回動可能に支持するホルダに固定され、前記回動部材を当接させて前記回動部材の回動動作を規制して前記上型と前記下型との角度位相を初期の角度位相に復帰させる規制部材と、を備え、
   前記回動部材は、前記規制部材の基準面に当接可能な当接面が形成された当接部と、該当接部を着脱可能に支持する支持部と、を備え、
   前記規制部材は、前記基準面が形成された基準ブロックと、該基準ブロックを回動可能に支持する支持ブロックと、を備え、
   前記初期位相補正手段は、前記当接部と前記支持部との間にシムを介在させて前記上型と前記下型との初期の角度位相を補正することを特徴とするプレス成形金型。
2. 捩れが同一方向の二つのヘリカル歯形が形成されるダブルヘリカルギヤの一方のヘリカル歯形の像を有する上型と前記ダブルヘリカルギヤの他方のヘリカル歯形の像を有する下型とを備えるプレス成形金型を用いて素材をプレス成形してダブルヘリカルギヤを形成するダブルヘリカルギヤの製造方法であって、
   成形時に素材に生じる捩れモーメントを利用して前記上型と前記下型とを前記ダブルヘリカルギヤの軸線の回りに相対回動動作させてダブルヘリカルギヤを形成する工程と、成形終了後、該ダブルヘリカルギヤを前記プレス成形金型から取り出し、次に前記上型と前記下型とを前記ダブルヘリカルギヤの軸線の回りに相対回動動作させて、前記上型又は前記下型と一体で前記ダブルヘリカルギヤの軸線の回りに回動する回動部材の当接面を、前記上型又は前記下型を前記ダブルヘリカルギヤの軸線の回りに回動可能に支持するホルダに固定された規制部材の基準面に面接触で当接させて、前記上型と前記下型との前記ダブルヘリカルギヤの軸線の回りの角度位相を成形前の初期の角度位相に復帰させる工程と、を含み、
   前記成形前の初期の角度位相に復帰させる工程は、前記当接面が形成された前記回動部材の前記当接部と該当接部を着脱可能に支持する支持部との間に、シムを介在させて前記上型と前記下型との初期の角度位相を補正する工程を含むことを特徴とするダブルヘリカルギヤの製造方法。

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