JP4653892B2 - 電極チップのドレッシング異常検出方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接ガンに設けられた電極チップのドレッシング異常を検出するための電極チップのドレッシング異常検出方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ロボットに装着された溶接ガンを、ワークの複数の溶接打点部位に順次移動させて溶接作業を自動的かつ連続的に行う抵抗溶接機が、広く採用されている。この種の抵抗溶接機では、一対の電極チップでワークの各溶接打点部位を挟持して前記ワークに複数の溶接作業を行っている。その際、電極チップにより良好な溶接作業を遂行可能にするため、所定の溶接打点数毎に前記電極チップにドレッシング作業が施されている。
【０００３】
そこで、通常、電極チップの限界損耗量（摩耗量）を予め設定しておき、各電極チップの損耗量を検出していずれかの電極チップが前記限界損耗量に達した時点で、前記電極チップを交換する作業が行われている。なお、電極チップの損耗量の検出は、前記電極チップに対してドレッシング作業が施された後に行われている。
【０００４】
この損耗量検出は、電極チップが摩耗した長さに応じて前記電極チップ間の距離を補正し、前記電極チップの加圧到達距離を一定に維持して加圧時間を一定に確保すること、加圧時の一対の電極チップの面圧差を一定に保つために、固定側の電極チップの摩耗量分だけロボットを移動させること、および、前記電極チップの交換時期を検知させること、等を目的として行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、上記の損耗量検出は、電極チップのドレッシング作業が、常に、正確に行われていることを前提としている。ところが、一般的なドレッシング装置では、研削処理が継続されることにより、ドレッサー刃に刃詰まりや刃欠け等が惹起してドレッシング不足（ドレス不足）が発生したり、ドレッシング時間の長尺化やドレッシング位置不良等による過剰ドレッシング（過剰ドレス）が生じたりし易い。
【０００６】
しかしながら、上記の損耗量検出では、この種のドレッシング不良を検出することができず、電極チップに対して好適なドレッシング作業が確実に行われないおそれがある。これにより、ドレッシング不良が惹起された電極チップが組み込まれた溶接ガンでは、溶接精度が著しく低下するという問題が指摘されている。
【０００７】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な工程および構成で、電極チップのドレッシング不良を容易かつ確実に検出することができ、高精度な溶接作業が遂行可能な電極チップのドレッシング異常検出方法および装置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】
本発明に係る電極チップのドレッシング異常検出方法および装置では、電極チップにより溶接作業が所定の回数だけ行われると、前記電極チップにドレッシング作業が施された後、前記電極チップの摩耗量が検出される。次いで、前記検出された摩耗量が、ドレッシング作業前に検出された電極チップの摩耗量に基づいて設定される基準摩耗範囲内にあるか否かが判断される。そして、検出された摩耗量が、基準摩耗範囲外である際に、電極チップにドレッシング異常が発生したことが検出される。
【０００９】
このように、ドレッシング作業の前後で電極チップの摩耗量を検出することにより、簡単な工程および構成で、前記電極チップのドレッシング不良を容易かつ確実に検出することができる。
【００１０】
また、摩耗量に対する一方の電極チップと他方の電極チップの摩耗比率が予め設定され、前記電極チップ同士を空打ちして前記摩耗量が検出された後、前記摩耗比率に基づいて各電極チップそれぞれの摩耗限界およびドレッシング異常が検出される。これにより、各電極チップ毎に摩耗量を個別に検出する必要がなく、制御および構成が有効に簡素化されるとともに、各電極チップそれぞれの摩耗限界およびドレッシング異常を、精度よくかつ迅速に検出することが可能になる。
【００１１】
さらに、ドレッシング作業後に検出された電極チップの摩耗量を記憶しておき、前回のドレッシング作業後に検出された前記電極チップの摩耗量と、今回のドレッシング作業後に検出された前記電極チップの摩耗量とに基づいて、前記電極チップにドレッシング異常が発生したか否かが検出される。従って、電極チップのドレッシング異常が、簡単かつ確実に検出される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係る電極チップのドレッシング異常検出方法を実施するためのドレッシング異常検出装置を組み込む抵抗溶接システム１０の概略構成説明図である。
【００１３】
抵抗溶接システム１０は、多間接型の溶接ロボット１２と、本実施形態に係るドレッシング異常検出装置である制御装置１４と、前記制御装置１４からドレッシング異常を受信してこのドレッシング異常を表示するとともに、作業者がデータ入力等の各種作業を行う操作装置１６と、前記溶接ロボット１２に装着される電動式溶接ガン１８を構成する電極チップ２０ａ、２０ｂのドレッシング作業を行うチップドレッサ２２とを備える。
【００１４】
溶接ロボット１２の先端部にはスプリング２４ａ、２４ｂを有するイコライズ機構２６が設けられており、前記イコライズ機構２６を介して電動式溶接ガン１８が取り付けられている。電動式溶接ガン１８は、いわゆるＣ型溶接ガン構造に設定されており、内部のサーボモータ２８を介して上下方向に駆動される可動型の電極チップ２０ａと、略Ｃ字状のアーム３０に固着される固定型の電極チップ２０ｂとを備え、この一対の電極チップ２０ａ、２０ｂによりワークＰが把持可能である。
【００１５】
サーボモータ２８は、図２に示すように、モータハウジング３２と、前記モータハウジング３２の下部内側に環状に配置される複数の電磁石３４と、前記電磁石３４と対向した環状の永久磁石３６が固着される中空状のロータ３８と、ハウジングカバー４０とを有している。ロータ３８は、複数のベアリング４２を介して回転自在に支持されている。
【００１６】
ロータ３８内にナット部材４４が挿入されるとともに、前記ナット部材４４に中空ロッド４６の上端部が固着される。この中空ロッド４６の下端部には、ホルダ４８を介して電極チップ２０ａが装着される。中空ロッド４６内には、ナット部材４４と螺合する送りねじ５０が挿入され、前記ナット部材４４と前記送りねじ５０とによって、ロータ３８の回転を前記中空ロッド４６の上下動に変換する送りねじ機構５２が構成される。
【００１７】
サーボモータ２８の上部には、ロータ３８の回転角度を検知するためのエンコーダ５４が配置されており、このエンコーダ５４を介して電極チップ２０ａのストローク量が検出される。
【００１８】
図３に示すように、制御装置１４はＣＰＵ６０を備え、このＣＰＵ６０にメモリ６２が接続されている。ＣＰＵ６０には、エンコーダ５４からエンコーダインターフェース６４を介して電極チップ２０ａの位置データ６６が入力される。位置データ６６は、サーボモータ２８を制御するためのチップ位置制御部６８にも入力されるとともに、このチップ位置制御部６８は、ＣＰＵ６０に接続されている。ＣＰＵ６０は、外部インターフェース７０を介して操作装置１６に異常信号を出力する。
【００１９】
ＣＰＵ６０は、電極チップ２０ａ、２０ｂにドレッシング作業を施した後、前記電極チップ２０ａ、２０ｂの摩耗量を検出する摩耗量検出処理部（摩耗量検出手段）７２と、前記検出された摩耗量が、前記ドレッシング作業前に検出された前記電極チップ２０ａ、２０ｂの摩耗量に基づいて設定される基準摩耗範囲内にあるか否かを判断し、前記基準摩耗範囲外である際に、前記電極チップ２０ａ、２０ｂにドレッシング異常が発生したことを検出する異常判定部（異常判定手段）７４とを備える。
【００２０】
メモリ６２は、電極チップ２０ａ、２０ｂのドレッシング研削量を記憶するドレッシング研削量格納部７８と、溶接作業前に未使用の電極チップ２０ａ、２０ｂ同士を空打ちした際、エンコーダ５４からの位置データ６６に基づいて電極チップ２０ａ、２０ｂの初期位置状態を記憶するチップ位置初期状態格納部８０と、ドレッシング作業後に検出された各電極チップ２０ａ、２０ｂの摩耗量を記憶するチップ位置前回状態格納部８２と、摩耗量に対する一方の電極チップ２０ａと他方の電極チップ２０ｂの摩耗比率を記憶する摩耗比率格納部８４とを備える。
【００２１】
このように構成される抵抗溶接システム１０の動作について、本実施形態に係るドレッシング異常検出方法との関連で、図４および図５に示すフローチャートに沿って以下に説明する。
【００２２】
まず、未使用の電極チップ２０ａ、２０ｂが溶接ガン１８に装着されるとともに、この電極チップ２０ａ、２０ｂの摩耗限界および摩耗比率が予め設定される（ステップＳ１）。電極チップ２０ａ、２０ｂの摩耗比率は、例えば、可動側の電極チップ２０ａ：固定側の電極チップ２０ｂが６：４に設定されている。
【００２３】
そこで、制御装置１４からの指令により電動式溶接ガン１８が駆動され、電極チップ２０ａ、２０ｂが溶接開始前に空打ちを行う（ステップＳ２）。具体的には、チップ位置制御部６８からサーボモータ２８に駆動信号が送られ、図２に示すように、複数の電磁石３４に通電されて前記電磁石３４と永久磁石３６の作用下に磁界が発生する。このため、サーボモータ２８のロータ３８が回転し、送りねじ機構５２を構成する送りねじ５０が回転する。
【００２４】
送りねじ５０には、ナット部材４４が螺合しており、前記ナット部材４４に固着された中空ロッド４６は、前記送りねじ５０の軸方向に沿って矢印Ａ方向に移動する。従って、中空ロッド４６の先端部に固着されたホルダ４８に保持されている電極チップ２０ａが電極チップ２０ｂに当接し、前記電極チップ２０ａ、２０ｂの空打ちが行われる。
【００２５】
その際、サーボモータ２８の上部に配置されているエンコーダ５４は、このサーボモータ２８を構成するロータ３８の回転角度を検知し、電極チップ２０ａのストローク量を検出する。このエンコーダ５４からのパルス信号は、エンコーダインターフェース６４で位置データ６６に変換され、この位置データ６６がＣＰＵ６０およびチップ位置制御部６８に送られる。ＣＰＵ６０では、入力された位置データ６６を電極チップ２０ａ、２０ｂの初期位置状態としてチップ位置初期状態格納部８０に記憶する（ステップＳ３）。
【００２６】
次いで、溶接ロボット１２が動作され、電動式溶接ガン１８がワークＰの所定の溶接部位に移動される。そして、電動式溶接ガン１８に装着されている電極チップ２０ａが、サーボモータ２８の作用下にワークＰに対して進退することにより、電極チップ２０ａ、２０ｂを介して前記ワークＰに溶接作業が開始される（ステップＳ４）。
【００２７】
電極チップ２０ａ、２０ｂを介してワークＰに所定の回数だけ溶接作業が行われると（ステップＳ５中、ＹＥＳ）、溶接ガン１２がチップドレッサ２２側に移動し、前記電極チップ２０ａ、２０ｂにドレッシング作業が施される（ステップＳ６）。この電極チップ２０ａ、２０ｂの先端部は、チップドレッサ２２を介して同時または個別にドレッシングされる。
【００２８】
ドレッシング作業終了後に、上記と同様に、電極チップ２０ａ、２０ｂが空打ちされ（ステップＳ７）、エンコーダ５４からのパルス信号に基づいて、前記電極チップ２０ａ、２０ｂの摩耗量の演算が行われる（ステップＳ８）。ここで、ＣＰＵ６０の摩耗量検出処理部７２で演算される摩耗量は、電極チップ２０ａ、２０ｂ全体の摩耗量である。
【００２９】
このため、予めステップＳ１で設定された摩耗比率に基づいて、電極チップ２０ａ、２０ｂそれぞれの摩耗量が演算される。具体的には、検出された全体の摩耗量が１０ｍｍである場合、電極チップ２０ａ、２０ｂの摩耗比率が６：４に設定されているため、前記電極チップ２０ａの摩耗量が６ｍｍとして認識され、かつ前記電極チップ２０ｂの摩耗量が４ｍｍとして認識される。
【００３０】
次に、一方の電極チップ２０ａが、摩耗限界であるか否かが判断される（ステップＳ９）。図６に示すように、溶接作業が所定の回数（Ｗ１〜Ｗ４）だけ行われた後、電極チップ２０ａにドレッシング作業（Ｄ１）が施されると、この電極チップ２０ａの摩耗量Ｔ１が、予め設定されている摩耗限界Ｔ０を超えているか否かが判断される。電極チップ２０ａの摩耗量Ｔ１が、摩耗限界Ｔ０以下である際に（ステップＳ９中、ＮＯ）、ステップＳ１０に進んで、前記電極チップ２０ａに摩耗異常が発生しているか否かが判断される。
【００３１】
すなわち、図６において、ドレッシング作業（Ｄ１）後に摩耗量検出（Ｋ１）で検出された電極チップ２０ａの摩耗量Ｔ１と、ドレッシング作業前に摩耗量検出（Ｋａ）（または、初期状態検出（Ｋ０））で検出された前記電極チップ２０ａの摩耗量Ｔ２との差が、予め設定された基準摩耗範囲内にあるか否かが判断される。
【００３２】
具体的には、ドレッシング作業後の摩耗量Ｔ１が、ドレッシング作業前の摩耗量Ｔ２に基づいて設定される摩耗量Ｔ３〜摩耗量Ｔ４の範囲内にあれば、電極チップ２０ａのドレッシングが正常に行われていると判断する（図７Ａ参照）。一方、前記摩耗量Ｔ１が摩耗量Ｔ３以下あるいは摩耗量Ｔ４以上である際には、前記電極チップ２０ａにドレッシング異常が発生したと判断する。
【００３３】
ドレッシング作業後の摩耗量Ｔ１が摩耗量Ｔ３以下である際には、チップドレッサ２２の刃欠け等によるドレス不足が惹起される（図７Ｂ参照）。一方、前記ドレッシング作業後の摩耗量Ｔ１が摩耗量Ｔ４以上である際には、ドレッシング時間が長くなったりドレッシング位置に不良が発生しており、ドレッシング異常（過剰ドレス）であることが検出される（図７Ｃ参照）。
【００３４】
そこで、電極チップ２０ａに摩耗異常が発生していると、ステップＳ１１に進んで、ＣＰＵ６０が外部インターフェース７０を介して操作装置１６にドレッシング異常を送信し、この操作装置１６にドレッシング異常を表示して作業者に通知する。一方、電極チップ２０ａに摩耗限界および摩耗異常が発生していない際には、ステップＳ１２に進んで、他方の電極チップ２０ｂに摩耗限界が発生しているか否かが判断される。
【００３５】
電極チップ２０ｂに摩耗限界が発生していなければ（ステップＳ１２中、ＮＯ）、ステップＳ１３に進んで、この電極チップ１２ｂに摩耗異常が発生しているか否かの判断が行われる。そして、摩耗異常が発生していれば、ステップＳ１１に進んで、摩耗異常警報がなされる一方、摩耗異常が発生していなければ、ステップＳ１４に進んで、電極チップ２０ａ、２０ｂの摩耗状態が前回状態として格納される。さらに、ステップＳ５に戻り、電極チップ２０ａ、２０ｂによるワークＰの溶接作業が所定の回数（Ｗ５〜Ｗ８）行われた後、チップドレッサ２２を介して前記電極チップ２０ａ、２０ｂのドレッシング作業（Ｄ２）が行われる。
【００３６】
次いで、電極チップ２０ａ、２０ｂに摩耗異常が発生しているか否かの判断（Ｋ２）は、チップ位置前回状態格納部８２に格納されている前回状態、すなわち、摩耗量Ｔ１と、今回の摩耗量Ｔ５とに基づいて行われる（図６参照）。この摩耗量Ｔ５が摩耗量Ｔ６〜Ｔ７の間に存在していれば、前記電極チップ２０ａ、２０ｂに摩耗異常が発生していないことが検出される。
【００３７】
同様にして、電極チップ２０ａ、２０ｂの溶接作業とドレッシング作業が行われた後、前記電極チップ２０ａ（あるいは電極２０ｂ）に摩耗限界（Ｔ０）が発生すると（ステップＳ９中、ＹＥＳ、または、ステップＳ１２中、ＹＥＳ）、ステップＳ１５に進んで、限界警報が発せられる。このため、作業者は、電極チップ２０ａまたは２０ｂを、新たな電極チップ２０ａまたは２０ｂと交換する作業を行う（ステップＳ１６）。
【００３８】
この場合、本実施形態では、電動式溶接ガン１８を構成する電極チップ２０ａ、２０ｂによる溶接作業が所定の回数だけ行われ、この電極チップ２０ａ、２０ｂにチップドレッサ２２を介してドレッシング作業が施された後、前記電極チップ２０ａ、２０ｂの摩耗量が検出される。そして、検出された摩耗量が、ドレッシング作業前に検出された電極チップ２０ａ、２０ｂの摩耗量に基づいて設定される基準摩耗範囲内にあるか否かが判断され、前記電極チップ２０ａ、２０ｂにドレッシング異常が発生した否かの検出が行われている。
【００３９】
このように、電極チップ２０ａ、２０ｂの摩耗限界（Ｔ０）の他、ドレッシング異常の有無が検出されるため、チップドレッサ２２の刃詰まりや刃欠け等が惹起してドレス不足（図７Ｂ参照）が発生したり、ドレッシング時間の長尺化やドレッシング位置不良による過剰ドレス（図７Ｃ参照）が発生したりしても、この種のドレッシング不良を容易かつ確実に検出することができる。
【００４０】
これにより、ドレッシング不良が惹起している電極チップ２０ａ、２０ｂを用いてワークＰの溶接作業が行われることがなく、電動式溶接ガン１８による溶接精度を、常時、高く維持することが可能になるという効果が得られる。しかも、電極チップ２０ａ、２０ｂのドレッシング作業前後における摩耗量を検出し、各摩耗量を比較するだけでよく、制御および構成が有効に簡素化するとともに、ドレッシング異常が迅速に検出され、高精度かつ効率的な溶接作業が遂行可能になる。
【００４１】
さらに、電極チップ２０ａ、２０ｂの摩耗比率を予め設定しておき、エンコーダ５４から得られるパルス信号に基づいて、前記電極チップ２０ａ、２０ｂ全体の摩耗量を検出するだけで、各電極チップ２０ａ、２０ｂそれぞれの摩耗量が容易かつ確実に検出される。これにより、各電極チップ２０ａ、２０ｂの摩耗限界（Ｔ０）および摩耗異常（ドレッシング異常）を、簡単かつ迅速に検出することができるという利点がある。
【００４２】
なお、本実施形態では、図６に示すように、ドレッシング作業（Ｄ２）の後に行われる摩耗量検出（Ｋ２）で検出された摩耗量Ｔ５は、前回摩耗量である摩耗量検出（Ｋ１）で検出された摩耗量Ｔ１と比較されているが、これに代替し、前回摩耗量としてドレッシング作業（Ｄ２）の直前における摩耗量検出（Ｋｂ）で検出される摩耗量を使用してもよい。
【００４３】
また、本実施形態では、図５のフローチャートに示すように、摩耗限界（Ｔ０）の有無を検出した後、摩耗異常（ドレッシング異常）の有無を検出しているが、これとは逆に、摩耗異常を検出後に摩耗限界の検出を行ってもよい。
【００４４】
さらに、本実施形態では、電極チップ２０ａ、２０ｂの摩耗量をエンコーダ５４からのパルス信号に基づいて検出しているが、これに限定されるものではなく、外部に取り付けた、例えば、光電管やタッチセンサ等の検出手段を用いることができる。さらにまた、溶接ガンとしてＣ型溶接ガン構造に設定される電動式溶接ガン１８を用いて説明したが、加圧シリンダの作用下に開閉可能な一対のガンアームにそれぞれ電極チップが取り付けられたＸ型溶接ガン構造等を用いてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に係る電極チップのドレッシング異常検出方法および装置では、電極チップにドレッシング作業が施された後、この電極チップの摩耗量が検出されて前記検出された摩耗量が基準摩耗範囲内にあるか否かが判断され、この基準摩耗範囲内である際に、前記電極チップにドレッシング異常が発生したことが検出される。このため、ドレッシング作業の前後における電極チップの摩耗量を検出するだけで、前記電極チップのドレッシング不良を容易かつ確実に検出することができ、溶接不良の発生を可及的に阻止して高精度かつ効率的な溶接作業が遂行可能になる。しかも、電極チップの摩耗量を検出するだけでよく、工程および構成が有効に簡素化され、経済的なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電極チップのドレッシング異常検出方法を実施するためのドレッシング異常検出装置を組み込む抵抗溶接システムの概略構成説明図である。
【図２】前記抵抗溶接システムを構成する電動式溶接ガンの一部断面説明図である。
【図３】前記ドレッシング異常検出装置の概略構成図である。
【図４】前記ドレッシング異常検出方法を説明するフローチャート（その１）である。
【図５】前記ドレッシング異常検出方法を説明するフローチャート（その２）である。
【図６】前記ドレッシング異常検出方法の説明図である。
【図７】図７Ａは、正常なドレッシング処理が行われた電極チップの説明図であり、図７Ｂは、ドレス不足の電極チップの説明図であり、図７Ｃは、過剰ドレスされた電極チップの説明図である。
【符号の説明】
１０…抵抗溶接システム １２…溶接ロボット
１４…制御装置 １６…操作装置
１８…電動式溶接ガン ２０ａ、２０ｂ…電極チップ
２２…チップドレッサ ２６…イコライズ機構
２８…サーボモータ ３８…ロータ
５２…送りねじ機構 ５４…エンコーダ
６０…ＣＰＵ ６６…位置データ
６８…チップ位置制御部 ７２…摩耗量検出処理部
７４…異常判定部 ７８…ドレッシング研削量格納部
８０…チップ位置初期状態格納部 ８２…チップ位置前回状態格納部
８４…摩耗比率格納部

Claims (5)

1. 溶接ガンに設けられた電極チップのドレッシング異常を検出するための電極チップのドレッシング異常検出方法であって、
   前記電極チップにより溶接作業を所定の回数だけ行った後、前記電極チップの摩耗量を検出し、検出された前記電極チップの摩耗量に基づいて基準摩耗範囲を設定する工程と、
   該電極チップにドレッシング作業を施す工程と、
   前記ドレッシング作業後に、前記電極チップの摩耗量を検出する工程と、
   前記検出された摩耗量が、前記基準摩耗範囲内にあるか否かを判断する工程と、
   前記検出された摩耗量が、前記基準摩耗範囲外である際に、前記電極チップにドレッシング異常が発生したことを検出する工程と、
   を有することを特徴とする電極チップのドレッシング異常検出方法。
2. 請求項１記載のドレッシング異常検出方法において、前記摩耗量に対する一方の電極チップと他方の電極チップの摩耗比率を設定する工程と、
   前記電極チップ同士を空打ちして前記摩耗量を検出した後、前記摩耗比率に基づいて各電極チップそれぞれの摩耗限界およびドレッシング異常を検出する工程と、
   を有することを特徴とする電極チップのドレッシング異常検出方法。
3. 請求項１または２記載のドレッシング異常検出方法において、ドレッシング作業後に検出された前記電極チップの摩耗量を記憶する工程と、
   前回のドレッシング作業後に検出された前記電極チップの摩耗量と、今回のドレッシング作業後に検出された前記電極チップの摩耗量とに基づいて、前記電極チップにドレッシング異常が発生したか否かを検出する工程と、
   を有することを特徴とする電極チップのドレッシング異常検出方法。
4. 溶接ガンに設けられた電極チップのドレッシング異常を検出するための電極チップのドレッシング異常検出装置であって、
   前記電極チップにドレッシング作業前、および前記ドレッシング作業を施した後、該電極チップの摩耗量をそれぞれ検出する摩耗量検出手段と、
   前記ドレッシング作業前に検出された前記電極チップの摩耗量に基づいて基準摩耗範囲を設定するとともに、前記検出された摩耗量が、前記基準摩耗範囲内にあるか否かを判断し、前記検出された摩耗量が、前記基準摩耗範囲外である際に、前記電極チップにドレッシング異常が発生したことを検出する異常判定手段と、
   を備えることを特徴とする電極チップのドレッシング異常検出装置。
5. 請求項４記載のドレッシング異常検出装置において、前記摩耗量に対する一方の電極チップと他方の電極チップの摩耗比率を記憶するとともに、ドレッシング作業後に検出された各電極チップの摩耗量を記憶するメモリを備えることを特徴とする電極チップのドレッシング異常検出装置。

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