JPH0910979A - 水中レーザ溶接方法 - Google Patents
水中レーザ溶接方法Info
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- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高能率で高品質な溶接を行い得る水中レーザ
溶接方法を提供する。 【構成】 水１中に没したワークである配管３の溶接部
をシールドガス２４の噴射により強制排水し、前記溶接
部に対し溶接用ワイヤ２０を随時送給しつつＹＡＧレー
ザ発振器からのレーザ光１０を照射して溶接を行う際
に、前記配管３とワイヤ２０とに電源電圧を印加してワ
イヤ２０に電流を流し、抵抗発熱によりワイヤ２０を予
熱する。このようにすれば、従来より低いレーザ入熱に
よっても十分な溶着量を確保することができ、且つ溶接
時間も大幅に短縮することができ、しかも、予熱された
ワイヤ２０には水分が付着し難くなることからワイヤ２
０のドライ状態を確実に保持することができる。
溶接方法を提供する。 【構成】 水１中に没したワークである配管３の溶接部
をシールドガス２４の噴射により強制排水し、前記溶接
部に対し溶接用ワイヤ２０を随時送給しつつＹＡＧレー
ザ発振器からのレーザ光１０を照射して溶接を行う際
に、前記配管３とワイヤ２０とに電源電圧を印加してワ
イヤ２０に電流を流し、抵抗発熱によりワイヤ２０を予
熱する。このようにすれば、従来より低いレーザ入熱に
よっても十分な溶着量を確保することができ、且つ溶接
時間も大幅に短縮することができ、しかも、予熱された
ワイヤ２０には水分が付着し難くなることからワイヤ２
０のドライ状態を確実に保持することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水中レーザ溶接方法に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、水中に没しているワーク（被溶接
材）をレーザ溶接する手段として、水中に没したワーク
の溶接部をシールドガスの噴射により局所的に強制排水
し、前記溶接部に対して溶接用ワイヤを随時送給しつつ
ＹＡＧレーザ発振器からのレーザ光を照射して溶接を行
う技術の開発が検討されている。
材）をレーザ溶接する手段として、水中に没したワーク
の溶接部をシールドガスの噴射により局所的に強制排水
し、前記溶接部に対して溶接用ワイヤを随時送給しつつ
ＹＡＧレーザ発振器からのレーザ光を照射して溶接を行
う技術の開発が検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水中で
レーザ溶接作業を行う場合においては、低温且つ高湿度
の特殊環境下での作業となる為、溶接用ワイヤを溶かし
て十分な溶着量を確保するのに比較的高いレーザ入熱が
必要となる上、溶接時間も長くかかって作業能率が悪く
なるという不具合があり、しかも、水中ではワイヤを確
実にドライ状態に保持することが困難である為、ワイヤ
がウェット状態となることにより溶接欠陥が生じ易くな
るという不具合もあった。
レーザ溶接作業を行う場合においては、低温且つ高湿度
の特殊環境下での作業となる為、溶接用ワイヤを溶かし
て十分な溶着量を確保するのに比較的高いレーザ入熱が
必要となる上、溶接時間も長くかかって作業能率が悪く
なるという不具合があり、しかも、水中ではワイヤを確
実にドライ状態に保持することが困難である為、ワイヤ
がウェット状態となることにより溶接欠陥が生じ易くな
るという不具合もあった。
【０００４】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、高能率で高品質な溶接を行い得る水中レーザ溶接方
法を提供することを目的としている。
で、高能率で高品質な溶接を行い得る水中レーザ溶接方
法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、水中に没した
ワークの溶接部をシールドガスの噴射により強制排水
し、前記溶接部に対し溶接用ワイヤを随時送給しつつＹ
ＡＧレーザ発振器からのレーザ光を照射して溶接を行う
水中レーザ溶接方法であって、前記ワークとワイヤとに
電源電圧を印加してワイヤに電流を流し、抵抗発熱によ
りワイヤを予熱することを特徴とするものである。
ワークの溶接部をシールドガスの噴射により強制排水
し、前記溶接部に対し溶接用ワイヤを随時送給しつつＹ
ＡＧレーザ発振器からのレーザ光を照射して溶接を行う
水中レーザ溶接方法であって、前記ワークとワイヤとに
電源電圧を印加してワイヤに電流を流し、抵抗発熱によ
りワイヤを予熱することを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】従って本発明では、ワークとワイヤとに電源電
圧を印加してワイヤに電流を流すと、抵抗発熱によりワ
イヤが予熱されるので、従来より低いレーザ入熱で十分
な溶着量が確保され、且つ溶接時間も大幅に短縮される
ことになり、しかも、予熱されたワイヤには水分が付着
し難くなることからワイヤのドライ状態が確実に保持さ
れる。
圧を印加してワイヤに電流を流すと、抵抗発熱によりワ
イヤが予熱されるので、従来より低いレーザ入熱で十分
な溶着量が確保され、且つ溶接時間も大幅に短縮される
ことになり、しかも、予熱されたワイヤには水分が付着
し難くなることからワイヤのドライ状態が確実に保持さ
れる。
【０００７】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。
する。
【０００８】図１及び図２は本発明の一実施例を示すも
のであり、水１を貯留した金属製の大型容器２の底部に
貫通配置した配管３をワークとして前記大型容器２の底
部に隅肉溶接する場合を例示しており、前記配管３の実
質的な溶接作業を行う為の加工ヘッド４が、支持ロッド
５により水中に吊り降ろされた多関節マニピュレータ６
により支持され、前記支持ロッド５は、大型容器２の上
部に架設した門型クレーン７により三軸方向（上下、前
後、左右の互いに直角な三方向）に移動可能に支持され
ており、この門型クレーン７による支持ロッド５の移動
と前記多関節マニピュレータ６による操作とによって、
前記加工ヘッド４が所定の溶接方向（配管３の円周方
向）に移動されるようになっている。
のであり、水１を貯留した金属製の大型容器２の底部に
貫通配置した配管３をワークとして前記大型容器２の底
部に隅肉溶接する場合を例示しており、前記配管３の実
質的な溶接作業を行う為の加工ヘッド４が、支持ロッド
５により水中に吊り降ろされた多関節マニピュレータ６
により支持され、前記支持ロッド５は、大型容器２の上
部に架設した門型クレーン７により三軸方向（上下、前
後、左右の互いに直角な三方向）に移動可能に支持され
ており、この門型クレーン７による支持ロッド５の移動
と前記多関節マニピュレータ６による操作とによって、
前記加工ヘッド４が所定の溶接方向（配管３の円周方
向）に移動されるようになっている。
【０００９】前記加工ヘッド４の基端には、水１の外に
配置されたＹＡＧレーザ発振器８から導いた光ファイバ
９が接続されており、前記ＹＡＧレーザ発振器８から発
振されるレーザ光１０が光ファイバ９を介して伝送され
るようになっている。
配置されたＹＡＧレーザ発振器８から導いた光ファイバ
９が接続されており、前記ＹＡＧレーザ発振器８から発
振されるレーザ光１０が光ファイバ９を介して伝送され
るようになっている。
【００１０】前記加工ヘッド４内には、複数枚の集光レ
ンズ１１からなる光学レンズ系１２が保持されており、
前記光ファイバ９により加工ヘッド４まで伝送されたレ
ーザ光１０が、前記光学レンズ系１２を介し集光されて
加工ヘッド４の先端から前記配管３の溶接部に向け照射
されるようになっている。
ンズ１１からなる光学レンズ系１２が保持されており、
前記光ファイバ９により加工ヘッド４まで伝送されたレ
ーザ光１０が、前記光学レンズ系１２を介し集光されて
加工ヘッド４の先端から前記配管３の溶接部に向け照射
されるようになっている。
【００１１】また、前記加工ヘッド４のケーシング１３
の先端は、レーザスポット１４付近まで延びる先細り形
状のノズル部１５として形成されており、該ノズル部１
５を含む加工ヘッド４のケーシング１３には、加工ヘッ
ド４の基端から前記ノズル部１５の先端まで貫通するワ
イヤ送給ノズル１６が穿設され、該ワイヤ送給ノズル１
６の基端には、水１の外に配置されたワイヤ送給装置１
９から導いたテフロンなどの絶縁物からなるワイヤコン
ジット１８が接続されており、前記ワイヤ送給装置１９
から送給される溶接用ワイヤ２０が、前記ワイヤコンジ
ット１８内に挿通されてワイヤ送給ノズル１６の先端か
ら前記レーザ光１０のレーザスポット１４に向け案内さ
れるようにしてある。
の先端は、レーザスポット１４付近まで延びる先細り形
状のノズル部１５として形成されており、該ノズル部１
５を含む加工ヘッド４のケーシング１３には、加工ヘッ
ド４の基端から前記ノズル部１５の先端まで貫通するワ
イヤ送給ノズル１６が穿設され、該ワイヤ送給ノズル１
６の基端には、水１の外に配置されたワイヤ送給装置１
９から導いたテフロンなどの絶縁物からなるワイヤコン
ジット１８が接続されており、前記ワイヤ送給装置１９
から送給される溶接用ワイヤ２０が、前記ワイヤコンジ
ット１８内に挿通されてワイヤ送給ノズル１６の先端か
ら前記レーザ光１０のレーザスポット１４に向け案内さ
れるようにしてある。
【００１２】ここで、前記加工ヘッド４のノズル部１５
は、ワイヤ送給ノズル１６を通してレーザスポット１４
に案内される溶接用ワイヤ２０が、レーザ光１０の軸心
に対し適切な挿入角度θで案内されるような適切な先細
り形状を付しておくと良い。
は、ワイヤ送給ノズル１６を通してレーザスポット１４
に案内される溶接用ワイヤ２０が、レーザ光１０の軸心
に対し適切な挿入角度θで案内されるような適切な先細
り形状を付しておくと良い。
【００１３】更に、前記加工ヘッド４のケーシング１３
におけるワイヤ送給ノズル１６とは円周方向に異なる位
相に、加工ヘッド４の基端からノズル部１５付近まで延
びて該ノズル部１５内に貫通するガス流路２１が穿設さ
れており、該ガス流路２１の基端には、水１の外に配置
されたシールドガスボンベ２２（ガス供給源）から導い
たガス供給管２３が接続されており、前記シールドガス
ボンベ２２から供給されるシールドガス２４（アルゴン
ガス等の不活性ガス）が、前記ガス供給管２３内を流れ
てガス流路２１からノズル部１５内に流入し該ノズル部
１５の先端から配管３の溶接部に向け噴射されるように
なっている。
におけるワイヤ送給ノズル１６とは円周方向に異なる位
相に、加工ヘッド４の基端からノズル部１５付近まで延
びて該ノズル部１５内に貫通するガス流路２１が穿設さ
れており、該ガス流路２１の基端には、水１の外に配置
されたシールドガスボンベ２２（ガス供給源）から導い
たガス供給管２３が接続されており、前記シールドガス
ボンベ２２から供給されるシールドガス２４（アルゴン
ガス等の不活性ガス）が、前記ガス供給管２３内を流れ
てガス流路２１からノズル部１５内に流入し該ノズル部
１５の先端から配管３の溶接部に向け噴射されるように
なっている。
【００１４】更に、前記ワイヤ送給装置１９とワイヤコ
ンジット１８の基端とを接続する銅製のコンジットコネ
クタ２５には、水の外に配置された直流電源２６の正極
側が導電線２７を介して接続されており、且つ前記直流
電源２６の負極側は導電線２８を介して前記配管３と通
電可能な部位に接続されている。
ンジット１８の基端とを接続する銅製のコンジットコネ
クタ２５には、水の外に配置された直流電源２６の正極
側が導電線２７を介して接続されており、且つ前記直流
電源２６の負極側は導電線２８を介して前記配管３と通
電可能な部位に接続されている。
【００１５】即ち、ワイヤ送給装置１９から送給される
ワイヤ２０は、コンジットコネクタ２５の内周面に対し
少くとも部分的に摺接しながらワイヤコンジット１８へ
と送り出されているので、ワイヤ２０は直流電源２６に
対し電気的に接続された状態となる。
ワイヤ２０は、コンジットコネクタ２５の内周面に対し
少くとも部分的に摺接しながらワイヤコンジット１８へ
と送り出されているので、ワイヤ２０は直流電源２６に
対し電気的に接続された状態となる。
【００１６】また、配管３と通電可能な部位とは、例え
ば図示する例の如く配管３が大型容器２の底部に貫通配
置されているのであれば、配管３の一部が自体が水中に
没していても前記大型容器２の水１の外にある上端部分
を直流電源２６に対して電気的に接続すれば良いのであ
る。
ば図示する例の如く配管３が大型容器２の底部に貫通配
置されているのであれば、配管３の一部が自体が水中に
没していても前記大型容器２の水１の外にある上端部分
を直流電源２６に対して電気的に接続すれば良いのであ
る。
【００１７】尚、図中２９は前記ガス供給管２３のシー
ルドガスボンベ２２側に備えた電磁弁である。
ルドガスボンベ２２側に備えた電磁弁である。
【００１８】而して、電磁弁２９を開けてシールドガス
ボンベ２２からシールドガス２４をワイヤ送給ノズル１
６に導入すると、該ワイヤ送給ノズル１６の先端からシ
ールドガス２４がレーザスポット１４に向け噴射され、
配管３の溶接部周囲が前記シールドガス２４により局所
的に強制排水されて溶接可能な状態となる。
ボンベ２２からシールドガス２４をワイヤ送給ノズル１
６に導入すると、該ワイヤ送給ノズル１６の先端からシ
ールドガス２４がレーザスポット１４に向け噴射され、
配管３の溶接部周囲が前記シールドガス２４により局所
的に強制排水されて溶接可能な状態となる。
【００１９】次いで、ワイヤ送給装置１９から送給され
るワイヤ２０をコンジットコネクタ２５及びワイヤコン
ジット１８を介して加工ヘッド４のワイヤ送給ノズル１
６に導き、該ワイヤ送給ノズル１６の先端から前記配管
３の溶接部に対しワイヤ２０を随時送給すると共に、Ｙ
ＡＧレーザ発振器８から発振されるレーザ光１０を光フ
ァイバ９を介して水中の加工ヘッド４に導き、該加工ヘ
ッド４内の光学レンズ系１２を介して集光したレーザ光
１０を前記加工ヘッド４先端から水中の配管３の溶接部
に向け照射して溶接作業を行う。
るワイヤ２０をコンジットコネクタ２５及びワイヤコン
ジット１８を介して加工ヘッド４のワイヤ送給ノズル１
６に導き、該ワイヤ送給ノズル１６の先端から前記配管
３の溶接部に対しワイヤ２０を随時送給すると共に、Ｙ
ＡＧレーザ発振器８から発振されるレーザ光１０を光フ
ァイバ９を介して水中の加工ヘッド４に導き、該加工ヘ
ッド４内の光学レンズ系１２を介して集光したレーザ光
１０を前記加工ヘッド４先端から水中の配管３の溶接部
に向け照射して溶接作業を行う。
【００２０】このとき、配管３とワイヤ２０とには直流
電源２６の電圧が印加されているので、前記ワイヤ２０
が配管３の溶接部に当接した際にワイヤ２０に電流が流
れ、抵抗発熱によりワイヤ２０が予熱されることにな
り、従来より低いレーザ入熱によっても十分な溶着量が
確保され、且つ溶接時間も大幅に短縮される。
電源２６の電圧が印加されているので、前記ワイヤ２０
が配管３の溶接部に当接した際にワイヤ２０に電流が流
れ、抵抗発熱によりワイヤ２０が予熱されることにな
り、従来より低いレーザ入熱によっても十分な溶着量が
確保され、且つ溶接時間も大幅に短縮される。
【００２１】しかも、予熱されたワイヤ２０には水分が
付着し難くなることからワイヤ２０のドライ状態が確実
に保持されることになる。
付着し難くなることからワイヤ２０のドライ状態が確実
に保持されることになる。
【００２２】尚、ワイヤ２０に流すべき電流値として
は、約５０Ａ程度であれば良い。
は、約５０Ａ程度であれば良い。
【００２３】従って上記実施例によれば、ワイヤ２０に
電流を流すことによりワイヤ２０を予熱することができ
るので、従来より低いレーザ入熱によっても十分な溶着
量を確保することができ、且つ溶接時間も大幅に短縮す
ることができ、しかも、予熱されたワイヤ２０には水分
が付着し難くなることからワイヤ２０のドライ状態を確
実に保持することができるので、高能率で高品質な溶接
を行うことができる。
電流を流すことによりワイヤ２０を予熱することができ
るので、従来より低いレーザ入熱によっても十分な溶着
量を確保することができ、且つ溶接時間も大幅に短縮す
ることができ、しかも、予熱されたワイヤ２０には水分
が付着し難くなることからワイヤ２０のドライ状態を確
実に保持することができるので、高能率で高品質な溶接
を行うことができる。
【００２４】図３は本発明の他の実施例を示すもので、
加工ヘッド４に対しワイヤ送給ノズル１６を外部付けと
し、且つガス供給管２３をノズル部１５の側部に直接接
続すると共に前記ガス供給管２３を途中から分岐してコ
ンジットコネクタ２５にも接続し、前記ワイヤ送給ノズ
ル１６の先端からもシールドガス２４を噴射し得るよう
にした装置構造について、水１の外に配置された直流電
源２６の正極側を導電線２７を介してコンジットコネク
タ２５に接続し、且つ前記直流電源２６の負極側を導電
線２８を介して前記配管３と通電可能な部位に接続して
本発明の水中レーザ溶接方法を先の実施例と同様に適用
した例であり、この場合も前述と同様の効果を奏し得
る。
加工ヘッド４に対しワイヤ送給ノズル１６を外部付けと
し、且つガス供給管２３をノズル部１５の側部に直接接
続すると共に前記ガス供給管２３を途中から分岐してコ
ンジットコネクタ２５にも接続し、前記ワイヤ送給ノズ
ル１６の先端からもシールドガス２４を噴射し得るよう
にした装置構造について、水１の外に配置された直流電
源２６の正極側を導電線２７を介してコンジットコネク
タ２５に接続し、且つ前記直流電源２６の負極側を導電
線２８を介して前記配管３と通電可能な部位に接続して
本発明の水中レーザ溶接方法を先の実施例と同様に適用
した例であり、この場合も前述と同様の効果を奏し得
る。
【００２５】尚、本発明の水中レーザ溶接方法は、上述
の実施例にのみ限定されるものではなく、実施例におい
ては直流電源を用いて説明してあるが交流電源を用いて
も良いこと、また、本発明の水中レーザ溶接方法を実施
する為の装置構造には図示の例以外にも種々の構造を採
用し得ること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において種々変更を加え得ることは勿論である。
の実施例にのみ限定されるものではなく、実施例におい
ては直流電源を用いて説明してあるが交流電源を用いて
も良いこと、また、本発明の水中レーザ溶接方法を実施
する為の装置構造には図示の例以外にも種々の構造を採
用し得ること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】上記した本発明の水中レーザ溶接方法に
よれば、ワイヤに電流を流すことによりワイヤを予熱す
ることができるので、従来より低いレーザ入熱によって
も十分な溶着量を確保することができ、且つ溶接時間も
大幅に短縮することができ、しかも、予熱されたワイヤ
には水分が付着し難くなることからワイヤのドライ状態
を確実に保持することができるので、高能率で高品質な
溶接を行うことができるという優れた効果を奏し得る。
よれば、ワイヤに電流を流すことによりワイヤを予熱す
ることができるので、従来より低いレーザ入熱によって
も十分な溶着量を確保することができ、且つ溶接時間も
大幅に短縮することができ、しかも、予熱されたワイヤ
には水分が付着し難くなることからワイヤのドライ状態
を確実に保持することができるので、高能率で高品質な
溶接を行うことができるという優れた効果を奏し得る。
【図１】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図２】図１の加工ヘッドの断面図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す断面図である。
１ 水 ３ 配管（ワーク） ８ ＹＡＧレーザ発振器 １０ レーザ光 ２０ 溶接用ワイヤ ２４ シールドガス ２６ 直流電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金澤 祐孝 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 土屋 和之 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 平田 末美 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 前田 圭之介 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内
Claims (1)
- 【請求項１】 水中に没したワークの溶接部をシールド
ガスの噴射により強制排水し、前記溶接部に対し溶接用
ワイヤを随時送給しつつＹＡＧレーザ発振器からのレー
ザ光を照射して溶接を行う水中レーザ溶接方法であっ
て、前記ワークとワイヤとに電源電圧を印加してワイヤ
に電流を流し、抵抗発熱によりワイヤを予熱することを
特徴とする水中レーザ溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7161191A JPH0910979A (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 水中レーザ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7161191A JPH0910979A (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 水中レーザ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0910979A true JPH0910979A (ja) | 1997-01-14 |
Family
ID=15730323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7161191A Pending JPH0910979A (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 水中レーザ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0910979A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6060686A (en) * | 1996-10-15 | 2000-05-09 | General Electric Company | Underwater laser welding nozzle |
| EP2548693A1 (fr) * | 2011-07-20 | 2013-01-23 | Commissariat À L'Énergie Atomique Et Aux Énergies Alternatives | Système pour créer une zone de fusion avec apport de matière dans un liquide ambiant |
-
1995
- 1995-06-27 JP JP7161191A patent/JPH0910979A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6060686A (en) * | 1996-10-15 | 2000-05-09 | General Electric Company | Underwater laser welding nozzle |
| EP2548693A1 (fr) * | 2011-07-20 | 2013-01-23 | Commissariat À L'Énergie Atomique Et Aux Énergies Alternatives | Système pour créer une zone de fusion avec apport de matière dans un liquide ambiant |
| FR2978074A1 (fr) * | 2011-07-20 | 2013-01-25 | Commissariat Energie Atomique | Systeme pour creer une zone de fusion avec apport de matiere dans un liquide ambiant |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040713 |
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| A02 | Decision of refusal |
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