JPWO2017216859A1 - 電子部品装着機および電子部品切離し方法 - Google Patents

Abstract

電子部品装着機（１０）は、回路基板（ＰＢ）に装着する複数の電子部品（Ｐ）を収容する部品収容部に収容された電子部品（Ｐ）を吸着する吸着ノズル（３５）と、電子部品（Ｐ）を吸着する際には吸着ノズル（３５）のノズル孔（３５ａ）に供給するエアを負圧エアに切替えるとともに、吸着ノズル（３５）に吸着した電子部品（Ｐ）を回路基板（ＰＢ）に装着する際には吸着ノズル（３５）のノズル孔（３５ａ）に供給するエアを正圧エアに切替える切替装置（５５）と、切替装置（５５）によってノズル孔（３５ａ）に正圧エアを供給する際に、少なくとも第１のブローを吸着ノズル（３５）に所定時間供給し、所定時間経過後は第１のブローを停止するとともに第1のブローより低圧の第２のブローを吸着ノズル（３５）に供給するように構成されたブロー供給装置（５８）とを備える。

Description

本発明は、回路基板に装着する複数の電子部品を収容する部品収容部に収容された電子部品を吸着する吸着ノズルを備えた電子部品装着機および電子部品切離し方法に関するものである。

電子部品を吸着する吸着ノズルを備えた電子部品装着機においては、例えば、テープフィーダによって送られるキャリアテープの部品収容部に収容された電子部品を吸着ノズルにより負圧を利用して吸着し、回路基板上の所定の位置に装着するようになっている。

そして、吸着ノズルに吸着した電子部品を回路基板に装着する際には、吸着ノズルに真空破壊用の正圧のエアを供給して吸着ノズルの先端圧力を大気圧に戻すことにより、吸着ノズルから部品を切り離すようにしている。この際、吸着ノズルに供給したエアの圧力が高いと、回路基板に装着したばかりの電子部品や、その周辺に位置する電子部品を吹き飛ばしてしまう恐れがあるため、吸着ノズルに供給するエアの圧力を低圧に調整するようにしている。

一方、この種の装置として、特許文献１に記載されているように、吸着ノズルと正・負圧切替え電磁弁との配管経路の長短による真空破壊状態の応差をなくする目的で、真空破壊用正圧のエアを所定量蓄えるエアチャンバーを設け、吸着ノズルから部品を切り離す際に、エアチャンバー内のエアを瞬時に開放するものが提案されている。

特開２００２−２９９８９１号公報

しかしながら、前者の低圧のエアを供給するものにあっては、真空破壊に要する時間が長くなり、電子部品装着の作業効率を向上するうえでの制約となる問題がある。
また、後者の特許文献１に記載のものでは、吸着ノズルと正・負圧切替え電磁弁との配管経路に見合った量のエアを蓄えるエアチャンバーを設ける必要がある。そのため、電子部品装着機の種類あるいは大きさ等に応じて、容量の異なるエアチャンバーを用意しなければならないとともに、エアの圧力を制御するものでないため、十分な真空破壊効果を得ることが難しい問題がある。

本発明は、上記した課題に鑑みてなされたもので、真空破壊を短時間で確実に行うことができる電子部品装着機および電子部品切離し方法を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明の電子部品装着機は、回路基板に装着する複数の電子部品を収容する部品収容部に収容された前記電子部品を吸着する吸着ノズルと、前記電子部品を吸着する際には前記吸着ノズルのノズル孔に供給するエアを負圧エアに切替えるとともに、前記吸着ノズルに吸着した前記電子部品を前記回路基板に装着する際には前記吸着ノズルの前記ノズル孔に供給するエアを正圧エアに切替える切替装置と、前記切替装置によって前記ノズル孔に正圧エアを供給する際に、少なくとも第１のブローを前記吸着ノズルに所定時間供給し、所定時間経過後は前記第１のブローを停止するとともに前記第1のブローより低圧の第２のブローを前記吸着ノズルに供給するように構成されたブロー供給装置とを備えたものである。

本発明によれば、吸着ノズルに吸着した電子部品を回路基板に装着する際には、少なくとも第１のブローを吸着ノズルに所定時間供給し、所定時間経過後は第１のブローを停止するとともに第1のブローより低圧の第２のブローを吸着ノズルに供給するようにしたので、真空破壊を短時間で確実に行うことができる。しかも、回路基板に装着したばかりの電子部品や、その周辺に位置する電子部品を吹き飛ばしたりすることを抑制できる。

本発明の実施の形態を示す電子部品装着機の概略平面図である。 電子部品装着機の部品装着装置を示す断面図である。 正圧供給源および負圧供給源を示す図である。 ブロー供給装置を示すエア回路図である。 ブロー供給装置によって制御される吸着ノズル先端の圧力特性を示す線図である。 図５に示す吸着ノズル先端の圧力特性との比較例を示す線図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態に係る電子部品装着機１０は、図１に示すように、基台２１上に配設され、回路基板ＰＢを搬送する基板搬送装置１１と、基板搬送装置１１に沿って配設され、回路基板ＰＢに装着する電子部品を供給する部品供給装置１３と、基台２１の上方に配設され、部品供給装置１３によって供給された電子部品を吸着して回路基板ＰＢ上に搬送し、装着する部品装着装置１５と、これら基板搬送装置１１、部品供給装置１３、部品装着装置１５等を制御するコントローラ２０を備えている。なお、以下の説明においては、回路基板ＰＢの搬送方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向に直角な水平方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸およびＹ軸に直交する上下方向をＺ軸方向とする。

基板搬送装置１１は、回路基板ＰＢを部品装着位置Ａに搬入してクランプし、回路基板ＰＢへの電子部品の装着後、回路基板ＰＢを部品装着位置Ａより搬出する。基板搬送装置１１は、一対のガイドレール１１ａ、１１ｂに沿って回路基板ＰＢを搬送する一対のコンベアベルト（図示せず）などで構成されている。

部品供給装置１３は、例えば、電子部品を収容する複数の部品収容部を一定の間隔に配置したキャリアテープを送り可能に装着できる複数のテープフィーダ２３によって構成され、複数のテープフィーダ２３は、基台２１上にＸ軸方向に並べて着脱可能に配設される。

部品装着装置１５は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に水平移動可能なロボットからなっている。部品装着装置１５は、Ｙ軸方向に延在する一対のレール２４と、一対のレール２４に跨ってＹ軸方向に移動可能に支持されたＹ軸スライダ２５と、Ｙ軸スライダ２５にＸ軸方向に移動可能に支持されたＸ軸スライダ２６と、Ｘ軸スライダ２６に取付けられた装着ヘッド３０とを備えている。

Ｙ軸スライダ２５は、レール２４に設置された図略のＹ軸駆動モータによって、送りねじ機構を介して送り駆動されるようになっており、また、Ｘ軸スライダ２６は、Ｙ軸スライダ２５に設置された図略のＸ軸駆動モータによって、送りねじ機構を介して送り駆動されるようになっている。

Ｘ軸スライダ２６上には、基板認識用カメラ２７が取付けられ、基板認識用カメラ２７は、部品装着位置Ａに位置決めされた回路基板ＰＢに付与された基準マーク等を上方より撮像し、基板位置基準情報等を取得するようになっている。また、基板搬送装置１１と部品供給装置１３との間の基台２１上には、部品認識用カメラ２８が配設され、部品認識用カメラ２８は、吸着ノズル３５で吸着された電子部品を撮像し、吸着ノズル３５に対する電子部品のＸＹ軸方向およびθ軸回りの位置ずれ量を取得するようなっている。

図２において、部品装着装置１５は、Ｘ軸スライダ２６に取付けられた装着ヘッド３０の本体３０ａと、本体３０ａにＺ軸に平行なθ軸線の回りに回転のみ可能に支持された筒状の回転体４０と、回転体４０にＺ軸に沿って昇降のみ可能に支持されたノズル保持体３１と、ノズル保持体３１を昇降させる昇降装置３２と、ノズル保持体３１を回転させる回転装置３３等を備えている。ノズル保持体３１の下端には、電子部品Ｐ（図４参照）を吸着保持する吸着ノズル３５が保持されており、吸着ノズル３５の先端には、後述する正圧エアあるいは負圧エアが供給されるノズル孔３５ａ（図４参照）が開口されている。

ノズル保持体３１の上端には、上方に向かって延在する円筒状の軸部３６が設けられ、軸部３６の外周にはスプライン部３６ａが形成されている。ノズル保持体３１の軸部３６に形成されたスプライン部３６ａは、回転体４０の内周に形成されたスプライン穴４０ａに摺動のみ可能にスプライン係合されている。

回転体４０の下端は、装着ヘッド３０の本体３０ａの下方へ突出され、その突出端にギヤ４１が固定されている。ギヤ４１は回転装置３３の駆動源をなす図略の回転用モータによって回転され、ギヤ４１とともに回転体４０、および吸着ノズル３５を保持したノズル保持体３１がθ軸線の回りに回転される。

昇降装置３２は、装着ヘッド３０の本体３０ａに昇降可能に支持された昇降部材４３と、本体３０ａにＺ軸に平行な軸線の回りに回転のみ可能に設けられたボールねじ４４と、昇降部材４３に固定されボールねじ４４に螺合するボールナット４５と、ボールねじ４４を回転駆動する図略の昇降用モータとによって構成されている。ノズル保持体３１の軸部３６の上部は、昇降部材４３に相対回転可能かつ軸方向に相対移動不能に保持されており、ボールねじ４４が図略の昇降用モータにより回転されることにより、昇降部材４３とともにノズル保持体３１が昇降されるようになっている。

ノズル保持体３１の軸部３６の中心部には、正圧供給用および負圧供給用の流通路５０を形成した管路５１が挿通され、管路５１に形成された流通路５０は吸着ノズル３５のノズル孔３５ａに連通されている。管路５１の上端部は、昇降部材４３に相対回転のみ可能に嵌合され、その流通路５０の上端は閉塞されている。管路５１には、図３に詳細図示するように、昇降部材４３に形成された環状溝５２に開口する半径方向通路５３が形成され、半径方向通路５３は、昇降部材４３に形成された供給通路５４に連通されている。

供給通路５４には、切替装置５５を介してコンプレッサ等の正圧供給源５６および真空ポンプ等の負圧供給源５７が接続され、これにより、正圧供給源５６あるいは負圧供給源５７より供給通路５４、環状溝５２および半径方向通路５３を介して、正圧エアあるいは負圧エアが、管路５１内に導入される。

切替装置５５は、コントローラ２０からの指令に基づいて切替えられるようになっており、吸着ノズル３５によって電子部品Ｐを吸着する場合には、供給通路５４を負圧供給源５７に接続するように切替えられ、また、吸着ノズル３５に吸着した電子部品Ｐを切り離す場合には、供給通路５４を正圧供給源５６に接続するように切替えられる。

切替装置５５と正圧供給源５６との間には、ブロー供給装置５８が設けられ、このブロー供給装置５８によって、供給通路５４より管路５１に供給される正圧のエア圧、すなわち、吸着ノズル３５の先端より噴出されるブローの圧力を調整できるようにしている。すなわち、ブロー供給装置５８は、図４に示すように、互いに並列に接続された第１のブロー供給通路６１および第２のブロー供給通路６２を備え、これら第１および第２のブロー供給通路６１、６２の各一端は、正圧供給源５６に接続されている。また、第１および第２のブロー供給通路６１、６２の各他端は、切替装置５５を介して吸着ノズル３５側に接続されている。

第１のブロー供給通路６１中には、第１のブローを流通するための第１開閉弁６３が設けられ、また、第２のブロー供給通路６２中には、第１のブローよりも低圧の第２のブローを流通するための第２開閉弁６４が設けられている。これら第１開閉弁６３および第２開閉弁６４は、開閉可能な電磁切替弁によってそれぞれ構成されている。

また、第２のブロー供給通路６２中には、第２開閉弁６４の上流側、すなわち、第２開閉弁６４と正圧供給源５６との間に、正圧供給源５６からの元圧を減圧するレギュレータ６５が配設されている。これにより、第２のブローの圧力は、レギュレータ６５による減圧作用によって、第１のブローの圧力より低圧に保たれる。

これにより、第１開閉弁６３が開側に切替えられると、正圧供給源５６より供給された元圧、すなわち、比較的高圧の正圧エアが第１のブロー供給通路６１を介して吸着ノズル３５のノズル孔３５ａより噴出される。一方、第２開閉弁６４が開側に切替えられると、レギュレータ６５によって減圧された低圧の正圧エアが第２のブロー供給通路６２を介して吸着ノズル３５のノズル孔３５ａより噴出される。

上記した切替装置５５ならびにブロー供給装置５８の第１および第２開閉弁６３、６４は、電子部品装着機１０の制御サイクルに応じて、コントローラ２０からの信号に基づいて切替え制御される。

次に、上記した構成における電子部品装着機１０の動作について説明する。部品装着装置１５の装着ヘッド３０が図略のＸ軸およびＹ軸駆動モータによってＸ軸およびＹ軸方向に移動され、吸着ノズル３５が部品供給装置１３の上方に移動される。吸着ノズル３５が、テープフィーダ２３の所定位置に送られた電子部品Ｐの上方位置に位置決めされると、コントローラ２０からの指令に基づいて切替装置５５が切替えられ、供給通路５４が負圧供給源５７に接続され、吸着ノズル３５のノズル孔３５ａに負圧が供給される。その状態で、昇降装置３２によってノズル保持体３１が所定量下降されると、吸着ノズル３５が吸着すべき電子部品Ｐの上面に接触し、電子部品Ｐが負圧によって吸着ノズル３５の先端に吸着される。

吸着ノズル３５に電子部品Ｐが吸着されると、昇降装置３２によってノズル保持体３１が上昇され、装着ヘッド３０が部品装着位置Ａに位置決めされた回路基板ＰＢに向かって移動される。この移動の途中で、吸着ノズル３５に吸着された電子部品Ｐが部品認識用カメラ２８により撮像され、吸着ノズル３５によって吸着された電子部品Ｐの吸着位置の誤差が検出される。検出されたＸ軸，Ｙ軸方向の位置誤差は、装着ヘッド３０のＸ軸、Ｙ軸移動によって補正され、回転位置誤差は回転装置３３によるノズル保持体３１の回転によって補正される。そして、装着ヘッド３０が回路基板ＰＢ上の定められた位置まで移動されると、ノズル保持体３１が下降され、吸着ノズル３５に吸着された電子部品Ｐが回路基板ＰＢ上の所定の位置に装着される。

この際、コントローラ２０からの指令に基づいて切替装置５５が切替えられて、供給通路５４が正圧供給源５６側に接続され、吸着ノズル３５のノズル孔３５ａへの負圧の供給が停止される。同時に、コントローラ２０からの指令に基づいて、ブロー供給装置５８の第１および第２開閉弁６３、６４が切替えられ、正圧供給源５６と供給通路５４とが第１のブロー供給通路６１および第２のブロー供給通路６２を介してそれぞれ接続される。

これにより、正圧供給源５６より第１のブロー（エアの元圧）が第１のブロー供給通路６１、切替装置５５、供給通路５４および流通路５０を介して吸着ノズル３５に供給され、ノズル孔３５ａの先端より噴出される。同時に、正圧供給源５６より第２のブローが第２のブロー供給通路６２、レギュレータ６５、切替装置５５、供給通路５４および流通路５０を介して吸着ノズル３５に供給され、ノズル孔３５ａの先端より噴出される。

すなわち、図５に示すように、時点ｔ１において、切替装置５５の切替えにより、吸着ノズル３５への負圧の供給が停止されると同時に、第１および第２開閉弁６３、６４がそれぞれ開側に切替えられる。第１開閉弁６３の開側への切替えによって、第１のブロー（高圧のブロー）が第１のブロー供給通路６１を介して吸着ノズル３５の先端より噴出されると同時に、第２開閉弁６４の開側への切替えによって、レギュレータ６５にて減圧された第２のブロー（低圧のブロー）が第２のブロー供給通路６２を介して吸着ノズル３５の先端より噴出される。

第２開閉弁６４は、時点ｔ１より所定時間ｔｍ（例えば、１０ｍｓｅｃ）が経過した時点ｔ２において閉側に切替えられ、これにより、吸着ノズル３５への第１のブロー（高圧のブロー）の供給が停止される。従って、時点ｔ１より所定時間ｔｍが経過した後は、吸着ノズル３５には第２のブロー（低圧のブロー）のみが引き続き供給される。

このように、吸着ノズル３５への第１のブロー（高圧のブロー）の供給により、電子部品Ｐを負圧によって吸着していた吸着ノズル３５に対し、急速に真空破壊が行われ、吸着ノズル３５（ノズル孔３５ａ）の先端圧力は、図５に示すように、第１および第２開閉弁６３、６４が開側に切替えられてから比較的短かい時間ＴＡ後に大気圧まで回復されるようになる。従って、吸着ノズル３５に吸着した電子部品Ｐを迅速に切り離すことが可能となる。しかも、所定時間ｔｍ経過後は、低圧の第２のブローのみが吸着ノズル３５に供給されるので、回路基板ＰＢに装着したばかりの電子部品Ｐや、その周辺に位置する電子部品Ｐを吹き飛ばしたりすることがない。

図６は、真空破壊における本実施の形態との比較例として、吸着ノズル３５に低圧のブロー（本実施の形態における第２のブロー）のみを供給した場合の、吸着ノズル３５（ノズル孔３５ａ）先端圧力の変化を示すものである。すなわち、吸着ノズル３５に低圧のブローのみを供給した場合には、同図に示すように、低圧のブローを供給してから大気圧に回復するまでに要する時間ＴＢは、本実施の形態における時間ＴＡより相当長い時間となる（ＴＢ＞ＴＡ）。

上記した実施の形態によれば、吸着ノズル３５のノズル孔３５ａに正圧エアを供給する際に、少なくとも第１のブローを吸着ノズル３５に所定時間供給し、所定時間経過後は第１のブローを停止するとともに第1のブローより低圧の第２のブローを吸着ノズル３５に供給するように構成されたブロー供給装置５８を備えている。

これにより、高圧の第１のブローにより、真空破壊を短時間で確実に行うことができる。従って、吸着ノズル３５に吸着した電子部品Ｐを迅速に切り離すことができ、電子部品装着の作業効率を向上することができる。しかも、所定時間経過後は、低圧の第２のブローを吸着ノズル３５に供給するようにしたので、回路基板ＰＢに装着したばかりの電子部品Ｐや、その周辺に位置する電子部品Ｐを吹き飛ばしたりすることを抑制できる。

また、上記した実施の形態によれば、ブロー供給装置５８は、第1のブローを停止する前に第２のブローの供給を開始するように構成されているので、第１ブローによる真空破壊後も切れ目なく第２ブローを供給し続けることができ、吸着ノズルより電子部品Ｐを安定して切り離すことができる。

また、上記した実施の形態によれば、ブロー供給装置５８は、吸着ノズル３５と正圧供給源５６との間に設けられ、第１のブローを供給するための第１開閉弁６３と、吸着ノズル３５と正圧供給源５６との間に第１開閉弁６３と並列に設けられ、第２のブローを供給するための第２開閉弁６４と、第２開閉弁６４と正圧供給源５６との間に設けられ、正圧供給源５６からの元圧を減圧して吸着ノズル３５に供給するレギュレータ６５とを備えている。これにより、第１開閉弁６３と第２開閉弁６３の開閉によって、吸着ノズル３５に供給するブローの圧力を的確に調整することができる。

さらに、上記した実施の形態によれば、吸着ノズル３５のノズル孔３５ａに正圧エアを供給する際に、少なくとも第１のブローを吸着ノズル３５に所定時間供給し、所定時間経過後は第１のブローを停止するとともに第1のブローより低圧の第２のブローを吸着ノズル３５に供給するようにした電子部品切離し方法であるので、高圧の第１のブローにより、真空破壊を短時間で確実に行うことができる切離し方法を得ることができる。

上記した実施の形態においては、切替装置５５の切替えによって、供給通路５４を正圧側あるいは負圧側のいずれかに接続するように構成した例について述べたが、切替装置５５を正圧ポート、負圧ポート、大気開放ポートの３ポジションに切替え可能なバルブにて構成すれば、第２ブローを供給する第２のブロー供給通路６２を、開閉弁を介することなく切替装置５５の正圧ポートに直に接続することができ、これにより、第２のブロー供給通路６２中の第２開閉弁６４を無くすることが可能となる。

また、上記した実施の形態においては、吸着ノズル３５へ第１ブローと第２ブローを同時に供給開始する例について述べたが、第１ブローの供給開始後に第２ブローの供給を開始するようにしてもよい。その場合、第１ブローの供給停止前に第２ブローの供給を開始してもよいし、第１ブローの供給停止後に第２ブローの供給を開始してもよい。

また、上記した実施の形態においては、回転かつ昇降可能なノズル保持体３１に単一の吸着ノズル３５を保持した部品装着装置１５について説明したが、本発明は、ノズル保持体３１に複数の吸着ノズル３５を保持した部品装着装置１５にも適用できるものである。また、上記した実施の形態において述べた部品装着装置１５は、本発明の実施に好適な一例を示したものにすぎず、実施の形態で述べた構成に限定されるものではない。

また、上記した実施の形態においては、部品供給装置１３として、電子部品Ｐを収容する複数の部品収容部を一定の間隔に配置したキャリアテープを送り可能に装着したテープフィーダ２３にて構成した例について述べたが、部品供給装置１３を、テープフィーダ以外の、例えば、複数の部品収容部を備えたトレイ等によって構成することもできるものである。

斯様に、本発明は実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の形態を採り得るものである。

本発明に係る電子部品装着機および電子部品切離し方法は、吸着ノズルに電子部品を負圧によって吸着し、吸着ノズルに吸着した電子部品を正圧によって切り離すものに用いるのに適している。

１０…電子部品装着機、１１…基板搬送装置、１３…部品供給装置、１５…部品装着装置、２０…コントローラ、３０…装着ヘッド、３１…ノズル保持体、３５…吸着ノズル、３５ａ…ノズル孔、５５…切替装置、５６…正圧供給源、５７…負圧供給源、５８…ブロー供給装置、６３、６４…開閉弁、６５…レギュレータ、ＰＢ…回路基板、Ｐ…電子部品。

Claims (4)

1. 回路基板に装着する複数の電子部品を収容する部品収容部に収容された前記電子部品を吸着する吸着ノズルと、
   前記電子部品を吸着する際には前記吸着ノズルのノズル孔に供給するエアを負圧エアに切替えるとともに、前記吸着ノズルに吸着した前記電子部品を前記回路基板に装着する際には前記吸着ノズルの前記ノズル孔に供給するエアを正圧エアに切替える切替装置と、
   前記切替装置によって前記ノズル孔に正圧エアを供給する際に、少なくとも第１のブローを前記吸着ノズルに所定時間供給し、所定時間経過後は前記第１のブローを停止するとともに前記第1のブローより低圧の第２のブローを前記吸着ノズルに供給するように構成されたブロー供給装置と、
   を備えた電子部品装着機。
2. 前記ブロー供給装置は、前記第1のブローを停止する前に前記第２のブローの供給を開始するように構成された、請求項１に記載の電子部品装着機。
3. 前記ブロー供給装置は、
   前記吸着ノズルと正圧供給源との間に設けられ、前記第１のブローを供給するための第１開閉弁と、
   前記吸着ノズルと前記正圧供給源との間に前記第１開閉弁と並列に設けられ、前記第２のブローを供給するための第２開閉弁と、
   前記第２開閉弁と前記正圧供給源との間に設けられ、前記正圧供給源からの元圧を減圧して前記吸着ノズルに供給するレギュレータと、
   を備えてなる請求項１または請求項２に記載の電子部品装着機。
4. 回路基板に装着する複数の電子部品を収容する部品収容部に収容された前記電子部品を吸着する吸着ノズルを備えた電子部品装着機に用いる電子部品切離し方法にして、
   前記電子部品を吸着する際には前記吸着ノズルのノズル孔に供給するエアを負圧エアに切替えるとともに、前記吸着ノズルに吸着した前記電子部品を前記回路基板に装着する際には前記吸着ノズルの前記ノズル孔に供給するエアを正圧エアに切替え、
   前記ノズル孔に正圧エアを供給する際に、少なくとも第１のブローを前記吸着ノズルに所定時間供給し、所定時間経過後は前記第１のブローを停止するとともに前記第1のブローより低圧の第２のブローを前記吸着ノズルに供給するようにした、
   電子部品切離し方法。

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