JP4638696B2 - フラットな材料のための打ち抜き装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に未焼成のセラミック基板、いわゆるグリーンシートを打ち抜き加工するために設けられた打ち抜き装置に関する。

グリーンシートは、多くの場合焼成前に幾つかの孔を設ける必要があり、この場合孔の数および位置、つまり孔パターンは、時々またはものによって変化するように所望されている。したがって可動に支承された複数のポンチを備えた工具が公知であり、これらのポンチのうちその都度選択された一群のポンチが打ち抜き過程を実施する。

米国特許第５０２４１２７号明細書から、複数のポンチを備えた打ち抜き工具が公知であり、これらのポンチにそれぞれ独自のマグネットコイル駆動装置が対応配置されている。各マグネットコイルの通電によって、接続されたポンチが軸方向運動ひいては打ち抜き過程を実施する。

コイルにとって必要な構成スペースは、隣接するポンチの最小ポンチ間隔を規定する。ポンチ分割配置は、任意に小さくすることができない。さらにそのような工具は、コイル駆動装置に発生する損失熱に基づいて冷却する必要がある。

金属薄板に様々な孔パターンを打ち抜くために、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１３５７８７号明細書から打ち抜き加工装置が公知であり、この打ち抜き加工装置は、切断プレートを備えた下工具と、軸方向可動に支承されたポンチを備えた上工具とを有している。上工具は、プレスの押圧ロッドに取り付けられていて、かつ運転中に鉛直方向往復運動を行う。各ポンチに、ヘッドの上部に配置された、ポンチに対して横方向可動に支承されたロッキング部材が対応配置されており、ロッキング部材はポンチを軸方向位置でロックするか、またはロック解除する。各ロッキング部材は、特別な形式のニューマチック式アクチュエータのピストンロッドと結合されており、アクチュエータは外側で上工具に載設されている。

達成可能な分配間隔は、ニューマチック式アクチュエータのサイズに関連している。
米国特許第５０２４１２７号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１３５７８７号明細書

したがって本発明の課題は、冒頭で述べたような形式の打ち抜き装置を改良して、必要な場合にフラットな材料に様々な孔パターンを形成することができ、しかも構造が簡単で、確実に作動し、かつ孔打ち抜き工具の分配間隔の小さなものを提供することである。

この課題を解決するための本発明の装置によれば、ポンチ支持装置が設けられており、ポンチ支持装置が駆動装置と結合されており、ポンチ支持体が打ち抜き運動を行うようになっており、複数のポンチが設けられており、これらのポンチが、ポンチ支持装置に関して、ポンチ軸方向可動に保持されており、制御可能な連結装置が設けられており、連結装置によって、ポンチが、軸方向で堅固にポンチ支持装置と結合されるようになっており、制御ユニットが設けられており、制御ユニットが、ポンチ支持装置から離れて配置されていて、かつ連結装置を運動させるための出力部材を備えており、出力部材によって、ポンチが作業状態または非作業状態にされるようになっており、フレキシブルで機械的な結合手段が設けられており、結合手段が、制御ユニットと連結装置との間に配置されており、制御ユニットと連結装置とが互いに結合されるようになっている。

本発明のように構成されていると、打ち抜き装置は、軸方向可動に保持されたポンチを有するポンチ支持装置を備えており、この場合ポンチは連結装置によって軸方向でロックすることができる。連結装置は、フレキシブルで機械的な結合手段を介して制御ユニットと結合されており、この場合各ポンチは遠隔操作でロックするか、またはロック解除することができる。フレキシブルな結合装置は、ポンチもしくはポンチに対応配置された連結装置と制御装置とを空間的に分離している。制御装置は定置に配置することができ、またポンチおよび所属の連結装置とは全く異なる寸法を有することができる。制御装置の駆動装置の分割配置もまた、ポンチの分割配置に一致させる必要はない。フレキシブルな結合手段のポンチ側の接続部は、フレキシブルな結合手段の別の端部が配置された、制御ユニットの出力部材と比べて、互いに極めて密に、つまり僅かな分配間隔で配置することができる。したがって連結装置を作動させるために比較的大きなアクチュエータを用いることができ、しかも特に小さな横方向ポンチ間隔が達成される。

機械的な制御ユニットと連結装置との空間的な分離に基づく別の利点によれば、打ち抜き装置における運動量が減少される。このことは特に１分あたりの極めて大きなストローク数で顕著である。個々のグリーンシートの加工時間を短縮することができる。

制御ユニットと連結装置との空間的な分離に基づく別の利点によれば、制御ユニットによる打ち抜き装置の可動部分への熱伝達が生じない。制御装置がたとえばマグネットコイルまたは別の通電装置、（弁など）を備えている場合、これらの装置の加熱は実際の打ち抜き工具に影響を与えない。

さらに制御ユニットの機械的なアクチュエータは、応答時間に関して最適化することができる。アクチュエータと、アクチュエータに対応配置された制御エレメントとのサイズおよび形状を規定する際に、打ち抜き工具におけるスペース条件を考慮する必要はない。

打ち抜き装置は、有利には非作業状態のポンチを非作業位置で把持するための保持装置を備えている。この保持装置は、たとえばばね手段によって形成することができ、このばね手段は、ポンチを上位の後退位置で把持するか、または磁石よって、非作業状態のポンチを着脱可能に保持部材と結合する。選択的に適当に作用する連結手段を設けることもできる。

作業状態のポンチを打ち抜きストロークに際して軸方向運動させるために、連結装置は、各ポンチのために、ポンチ支持装置に関して可動に支承された連結部材を備えており、この連結部材は、フレキシブルな結合手段を介して可動である。連結部材は、たとえばポンチに対して縦方向で可動に支承することができ、したがって打ち抜き力がポンチに伝達される。このような構造形式では特に僅かな側方構造スペースしか必要でなく、したがって特に小さな分配間隔が実現される。さらに連結部材はポンチに対して横方向で運動できるので、連結部材の調節力は伝達しようとする打ち抜き力とは無関係である。このような構造形式は、特に比較的困難な打ち抜き作業に適している。

フレキシブルな結合手段は、有利には少なくとも１つのケーブルを備えており、このケーブルは場合によってはボーデンケーブルとして呼ぶこともできる。ケーブルは、フレキシブルなスリーブ内で、フレキシブルで、しかしながら比較的折れ曲がりにくい芯を有している。芯はスリーブ内で軸方向可動に支承されていて、たとえばばね鋼線材によって形成されている。スリーブは、有利にはフレキシブルな鋼管によって形成されている。芯の端部は、特にアキシャル構造形式、つまり連結部材がポンチに対して軸方向運動されるような構造形式では、芯の自由端部によって形成することができる。このような構造形式では、特に短い切換過程が達成され、しかも有利には、作業状態から非作業状態へ、もしくはその逆のポンチの切換が、必ずしもポンチ支持装置の上死点で終了させる必要はない。むしろ連結部材は、ポンチ支持装置が既に上死点を通過した時点で、ポンチを連結手段から引き離すようにすることもできる。

制御ユニットは、有利にはニューマチック式のアクチュエータを備えている。このアクチュエータは、室内で支承された球によって形成することができ、この球はニューマチックシリンダにおけるピストンと同様に圧縮空気によって押圧ロッドに向かって運動される。押圧ロッド運動は、フレキシブルな結合手段を介して連結装置に伝達することができる。選択的に連結装置の切換運動だけでなく、ニューマチック式のアクチュエータによる打ち抜き運動もポンチに伝達することができる。このような実施形態では、ポンチを加速するために伝達される全出力を、フレキシブルな結合手段から伝達することができる。したがって有利には、ポンチ支持装置は、リニア式駆動装置、たとえば単数または複数の偏心駆動装置、リニアモータ、カム駆動装置またはそれに類するものと結合することができるので、全てのポンチの、打ち抜きに必要な出力は、ポンチ支持装置と直接的に結合された単個の駆動装置に起因するものとなっている。

本発明の別の有利な実施形態は、以下の実施例の説明、図面ならびに従属請求項に記載した。

次に本発明の実施の形態を図示の実施例を用いて詳しく説明する。

図１には、打ち抜き装置１を概略的に示した。この打ち抜き装置は、グリーンシートを打ち抜き加工する、つまりグリーンシートに孔を打ち抜くために用いられる。この打ち抜き装置１に切断プレート２が属しており、この切断プレートはフレーム３に保持されていて、かつ下工具（下型）を形成する。切断プレート２に図示していないグリーンシートが載設するようになっており、この切断プレート２は一群の切断孔を備えており、これらの切断用孔にポンチ４，５，６，７が対応配置されている。ポンチ４〜７ならびに符号を付していないさらに別のポンチは、図１には詳しく示していないポンチ支持装置８に保持されている。ポンチ支持装置８はポンチと共に上工具（上型）を形成し、この上工具はフレーム３に沿って鉛直方向可動に案内されている。グリーンシートを打ち抜き加工するために、ポンチ支持装置８は鉛直方向運動を行い、このポンチ支持装置８は、ポンチ４〜７を、少なくとも作業状態である間は、各ポンチに対応配置された切断用孔に周期的に進入させることができる。ポンチ支持装置を駆動するのに駆動装置９が役立ち、この駆動装置９は、図１では２つの偏心駆動装置１１，１２によって形成されており、これらの偏心駆動装置１１，１２は連接棒を介してポンチ支持装置８と結合されている。

ポンチを選択的に作業状態にするかまたは非作業状態にするために制御ユニット１３が役立ち、この制御ユニット１３は個々のアクチュエータ１４を備えている。図２から判るように、これらのアクチュエータの出力部材は、たとえばケーブル１６，１７の構成をしたフレキシブルで機械的な結合手段１５を介して連結手段１８と結合されている。ポンチ４〜７は、ポンチ支持装置８の適当な案内孔２１〜２４において、単列または複列式に相並んで軸方向可動に支承されている。ポンチ４〜７は円筒形のシャフト部分５８から形成されており、このシャフト部分５８は、上位領域で、ポンチヘッドを形成するリング状のブシュ５９によって取り囲まれている。この実施例では、ポンチヘッド５９はポンチシャフト５８の端部から間隔を有して配置されているので、第２のポンチ案内区分６０が形成される。ブシュ５９とポンチシャフト５８とは、従来の形式でたとえばはんだ付けによって互いに結合されている。また一体的に成形されたポンチを設けることもできる。ブシュ５９がポンチシャフトエンドと同一平面を成して終わるようにすることもでき、この場合第２の案内区分６０は設けられていない。そのような実施例は図３〜図６に示した。この実施例は、本発明の思想に関して不都合に働くことはない。ポンチ４〜７はポンチヘッド５９で、実質的に扁平な当接面２５に当接するようになっており、この当接面２５は通常横断面でＵ字形のポンチ支持装置８に設けられている（図３参照）。連結装置１８に連結部材２６，２７，２８，２９が所属しており、これらの連結部材２６〜２９はそれぞれ個別的にポンチ４〜７に対応配置されている。連結部材２６〜２９は軸方向可動に支承されているので、連結部材２６〜２９は、ポンチ４〜７のヘッド５９を当接面２５に押し付けるか、ヘッド５９を解放することができる。判りやすく図示するために連結部材２９は解放位置で示した。連結部材２６〜２９は芯３１，３２，３３，３４の端部によって形成することができ、これらの芯３１〜３４はケーブル１６，１７，１６ａ，１７ａに所属している。これらの芯３１〜３４の端部は、ポンチ４〜７に対して共軸的に配置されていて、かつポンチ支持装置８の上位脚部の適当な孔を通って延びている。さらにこの脚部に、ケーブル１６，１７，１６ａ，１７ａのスリーブ３６，３７，３８，３９が取り付けられている。

図３には、全てのポンチおよびケーブルを代表するものとして、ケーブル１６およびポンチ４を横断面図で示した。さらに図３には保持装置４１を示した。この保持装置４１は、たとえばＵ字形プロフィールの上位脚部の構成をした、定置に支承された支持体４２を備えている。支持体４２は、各連結部材２６〜２９のために案内孔４３を備えており、この案内孔４３に、該当する連結部材２６が軸方向可動に保持されている。案内孔４３は、ポンチ４と整合している。支持体４２は、Ｕ字形プロフィールを有するポンチ支持装置８の両脚部の間の中間スペースに係合しており、この場合ポンチ支持装置８の鉛直方向運動は、ポンチ支持装置８が実施する打ち抜きストロークよりも大きくなっている。

さらにＵ字形プロフィールを成す保持装置４１は下位脚部を備えており、この下位脚部は、ポンチ４（別の各ポンチについても同様である）のために孔４４を備えており、この孔４４を通ってポンチ４のポンチシャフト５８が延びている。

ポンチ４に、有利には連結装置４５が作用しており、この連結装置４５はポンチ４を、図３に示した上位の昇降位置で弾性的に保持する。連結装置４５は、たとえば下位のポンチ支持装置８とポンチヘッドとの間で支持作用を及ぼすばねによって、または図３に示したように、たとえばリング磁石として案内孔４３に対して同心的に配置された永久磁石４６によって形成することができる。永久磁石４６は、ポンチ４のポンチヘッドに作用しているので、ポンチヘッドは永久磁石に固定される。

図７には、制御ユニット１３の全てのアクチュエータを代表するニューマチック式のアクチュエータ１４を示した。アクチュエータ１４の出力部材４７にケーブル１６が接続されている。アクチュエータ１４は、管状の基本体４８によって形成されており、この基本体４８にほぼ円筒形状の内室４９が形成されている。端面側で内室４９は円錐形の座５１によって終了している。内室つまり室４９に球５０が配置されており、この球５０の直径は内室４９の直径よりも僅かに小さくなっている。座５１は内室４９に対して共軸的かつ中央を同じくして円筒形状の孔５２に移行しており、この孔５２を通って押圧ロッド５３が突出している。押圧ロッド５３は孔５２内で軸方向可動に支承されている。球５０とは反対側の端部で押圧ロッド５３は芯３１と結合されている。押圧ロッド５３に作用する押圧ばね５４は、押圧ロッド５３を球５０に向かって、押圧ロッド５３に設けられた肩部５５がリング状の対抗当接面５６に当接するまで押圧する。この対抗当接面５６は孔５２を取り囲んでいる。室４９に、図示していない電気制御式の弁が接続されており、これによって室４９を意図的に圧縮空気で充填し、かつ排気することができる。

記載の打ち抜き装置１は以下のように作動する。

運転中に駆動装置もしくはリニア式駆動装置９がポンチ支持装置８を周期的に上下運動させ、これによってポンチは切断プレート２に載設しているグリーンシートを打ち抜く。この場合作業状態のポンチしか作動せず、非作業状態のポンチはこの運動過程に関与しない。個々のポンチの作業化および非作業化は、制御ユニット１３によって詳しくは以下のようにして行われる。

制御ユニット１３は、フレキシブルな結合手段１５を介して個々のポンチの作業化および非作業化を制御する。このような制御は、個々のケーブル１５，１６，１６ａ，１７，１７ａの芯３１〜３４が前進または後退することによって行われる。これについては図３〜図６にポンチ４に基づいて示した。

図３では、ポンチ支持装置８が上死点に位置しており、また図４では、下方ストローク中または下死点の直前に位置している。ここではポンチ４は非作業状態である。このポンチ４に対応配置されたアクチュエータ１４は排気されている。したがってばね５４（図７）は押圧ロッド５３を受動位置に押圧し、この受動位置では肩部５５が対抗当接面５６に接触している。これによってケーブル１６の芯３１は、後退位置に移動され、この後退位置では、芯は、図３に示したようにポンチ４のポンチシャフトエンドに接触していない。芯３１がポンチシャフトエンドに接触するようにすることもできるが、この場合芯の接触は非力伝達式の接触である。ポンチ支持装置８が下方に走行する場合、図４に示したように、ポンチヘッド５９は永久磁石４６によって上位の位置で保持され、つまりポンチ４は下方に案内されず、グリーンシートに載設されない。ポンチ支持装置８は、ポンチ４を運動させることなしに、任意の数のストロークを実施することができる。

ポンチ４を作業状態にしようとすると、このポンチ４に対応配置されたアクチュエータ１４が圧縮空気で負荷される。この場合球５０はミリ秒範囲で押圧ロッド５３の端面に押し付けられ、この押圧ロッド５３を軸方向で前方に、球が座５１に当接するまで押し出す。この場合芯３１を形成する耐圧縮性のスプリングワイヤが、図５に示した位置に移動される。このようなスプリングワイヤの移動は、有利にはポンチ支持体８が上死点または上死点近くに位置している場合に行われる。

これによって連結部材２６は、図５に示したように、ポンチシャフトエンド６０に接近するか、またはこれに当接する。ポンチ支持装置８が、図６に示したように、支持体４２に向かってポンチ４の軸方向で下死点に運動する場合、連結部材２６はポンチ４のヘッド５９を押圧して永久磁石４６から離間させる。

球５０が押圧ロッド５３を移動させる距離は、連結部材２６がポンチ４のヘッドに向かって移動される距離と一致する。ポンチ支持装置８が下方運動に際してケーブル１６のスリーブ３６を下方へ連行するので、芯３１も同様に下方運動を行い、その結果連結部材２６もまたポンチ４のヘッド５９を当接面２５に押圧したまま保持する。したがってポンチ４は作業状態になっており、ポンチ４は作業状態を、球５０が座５１に押圧されている間維持する。

長さ誤差を補償するために、スリーブ１６は、図７に示したように、押圧ばねエレメント５７を備えるか、または弾性的に支承された保持体に取り付けることができる。このような補償手段は、特に球５０によって急速に行われるストロークが、連結部材２６がポンチ４のポンチシャフトエンド６０に当接するのに必要な距離よりも僅かに大きくなっている場合に有利である。押圧ばねエレメント５７によって、連結エレメント２６は弾性的にポンチシャフトエンド６０に対してプレロード（予荷重）をかけられ、ポンチヘッド５９は当接面２５に対してプレロードをかけられる。

個々のポンチ４〜７の、アクティブな作業位置とパッシブな非作業位置との間の切換は、数ミリ秒以内で行われる。芯３１は長手方向で堅固であり、かつスリーブ３６を形成するフレキシブルな鋼管において少ない摩擦で支承されている。横方向で必要な構成スペースは、ポンチヘッド５９の幅よりもそれ程大きくはないので、極めて小さなポンチ分割配置を達成することができる。実際の打ち抜き装置（ポンチおよびポンチ支持装置）への熱伝達は認められない。ニューマチック式のアクチュエータ１４、または別形式のアクチュエータ１４、たとえば電気力学式、電磁石式もしくはこれに類する形式のアクチュエータ１４を使用することもできる。

特に未焼成のセラミック基板を打ち抜くのに設けられた打ち抜き装置１は、複数のポンチ４〜７を備えたポンチ支持装置８を備えており、これらのポンチ４〜７は、作業状態にするためにポンチ支持装置８にロックすることができ、次いでポンチ支持装置８と共に軸方向打ち抜き運動を行う。ポンチをロックするために、遠隔操作される連結装置１８が役立つ。操作運動を遠隔伝達するために、フレキシブルで機械的な結合手段、たとえば有利にはケーブル１６が役立つ。

打ち抜き装置を概略的に示すブロック図である。

図１の打ち抜き装置の１部分を概略的に示す断面図である。

図１および図２の打ち抜き装置の１作業状態を示す断面図である。

図１および図２の打ち抜き装置の１作業状態を示す断面図である。

図１および図２の打ち抜き装置の１作業状態を示す断面図である。

図１および図２の打ち抜き装置の１作業状態を示す断面図である。

図１の打ち抜き装置における制御ユニットのニューマチック式のアクチュエータを示す断面図である。

符号の説明

１ 打ち抜き装置、 ２ 切断プレート、 ３ フレーム、 ４，５，６，７ ポンチ、 ８ ポンチ支持装置、 ９ 駆動装置、 １１，１２ 偏心駆動装置、 １３ 制御ユニット、 １４ アクチュエータ、 １５ 結合手段、 １６，１６ａ，１７，１７ａ ケーブル、 １８ 連結装置、 ２１，２２，２３，２４ 案内孔、 ２６，２７，２８，２９ 連結部材、 ３０，３１，３２，３３，３４ 芯、 ３６，３７，３８，３９ スリーブ、 ４１ 保持装置、 ４２ 支持体、 ４３ 案内孔、 ４４ 孔、 ４５ 連結装置、 ４６ 永久磁石、 ４７ 出力部材、 ４８ 基本体、 ４９ 内室、 ５０ 球、 ５１ 座、 ５２ 孔、 ５３ 押圧ロッド、 ５４ 押圧ばね、 ５５ 肩部、 ５６ 対抗当接面、 ５７ 押圧ばねエレメント、 ５８ ポンチシャフト、 ５９ ヘッド、 ６０ 案内区分

Claims (13)

1. グリーンシートを打ち抜き加工するための打ち抜き装置において、
   ポンチ支持装置（８）が設けられており、該ポンチ支持装置（８）が、駆動装置（９）と結合されており、
   ポンチ支持装置（８）に複数のポンチ（４，５，６，７）が設けられており、これらのポンチ（４，５，６，７）が、ポンチ支持装置（８）に関して、ポンチ軸方向可動に保持されており、
   駆動装置（９）が、ポンチ支持装置（８）を周期的に上下運動させて、ポンチ（４，５，６，７）がグリーンシートを打ち抜くようになっており、
   制御可能な連結手段（１８）が設けられており、該連結手段（１８）が、個々のポンチ（４，５，６，７）に対応配置された連結部材（２６，２７，２８，２９）を備えており、該連結部材（２６，２７，２８，２９）が、ポンチ軸方向でポンチ（４，５，６，７）の上方に配置されていて、ポンチ（４，５，６，７）を、軸方向で堅固にポンチ支持装置（８）と結合するか、またはポンチ支持装置（８）から解放するようになっており、
   制御ユニット（１３）が設けられており、該制御ユニット（１３）が、ポンチ支持装置（８）から離れて配置されていて、かつ連結手段（１８）を運動させるための出力部材（４７）を備えており、該出力部材（４７）によって、ポンチ（４，５，６，７）が、作業状態または非作業状態にされるようになっており、
   フレキシブルな結合手段（１５）が設けられており、該結合手段（１５）が、制御ユニット（１３）と連結手段（１８）との間に配置されており、該結合手段（１５）を介して、制御ユニット（１３）と連結手段（１８）とが互いに結合されるようになっており、
   ポンチ（４，５，６，７）に、非作業状態のポンチを保持するための保持装置（４１）が対応配置されており、
   保持装置（４１）が、保持部材（４２）ならびに連結装置（４５）を備えており、該連結装置（４５）が、ポンチ（４，５，６，７）と保持部材（４２）との間またはポンチ（４，５，６，７）とポンチ支持装置（８）との間で作用して、ポンチ（４，５，６，７）を保持部材（４２）に保持するようになっていることを特徴とする、打ち抜き装置。
2. 連結装置（４５）が、ばね手段を備えている、請求項１記載の装置。
3. 連結装置（４５）が、磁石（４６）を備えている、請求項１記載の打ち抜き装置。
4. 連結部材（２６，２７，２８，２９）が、ポンチ支持装置（８）に関して可動に支承されており、該連結部材（２６）が、結合手段（１５）と結合されていて、かつ該結合手段（１５）によって可動に形成されている、請求項１記載の打ち抜き装置。
5. 連結部材（２６，２７，２８，２９）が、ポンチ（４）に対して縦方向で可動に支承されている、請求項４記載の打ち抜き装置。
6. 連結部材（２６，２７，２８，２９）が、駆動状態に応じて結合手段（１５）と結合されている、請求項１記載の打ち抜き装置。
7. 結合手段（１５）が、芯（３１）とスリーブ（３６）とを備えた少なくとも１つのケーブル（１６）を有している、請求項１記載の打ち抜き装置。
8. ケーブル（１６）の芯（３１）が、連結部材（２６，２７，２８，２９）を形成する端部を備えている、請求項６または７記載の打ち抜き装置。
9. ケーブル（１６）の芯（３１）が、線材である、請求項７記載の打ち抜き装置。
10. ケーブル（１６）のスリーブ（３６）が、ポンチ支持装置（８）と結合されている、請求項６または７記載の打ち抜き装置。
11. ケーブル（１６）のスリーブ（３６）が、フレキシブルな鋼管である、請求項７記載の打ち抜き装置。
12. 制御ユニット（１３）が、ニューマチック式の複数のアクチュエータ（１４）を備えており、これらのアクチュエータ（１４）が、それぞれ制御装置（１３）の出力部材（４７）と結合されている、請求項１記載の打ち抜き装置。
13. ニューマチック式のアクチュエータ（１４）が、空気で負荷可能な室（４９）に支承された球（５０）によって形成されている、請求項１２記載の打ち抜き装置。

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