KR102634144B1 - 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구 및 이를 이용한 트랙부시 외주면 고주파 열처리 방법 - Google Patents

트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구 및 이를 이용한 트랙부시 외주면 고주파 열처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구 및 이를 이용한 트랙부시 외주면 고주파 열처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수공급부와의 결합이 용이하고, 트랙부시 내주면에 대한 냉각의 효율성을 향상시킨 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구 및 이를 이용한 트랙부시 외주면 고주파 열처리 방법에 관한 것이다. 본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
즉, 본 발명의 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구에 따르면, 냉각수공급부와의 결합이 용이하고, 트랙부시 내주면에 대한 냉각의 효율성이 향상되는 장점이 있다.

Description

트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구 및 이를 이용한 트랙부시 외주면 고주파 열처리 방법 {Jig for track bush induction heat treatment and induction heat treatment method for outer peripheral surface of track bush using the same}
본 발명은 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구 및 이를 이용한 트랙부시 외주면 고주파 열처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수공급부와의 결합이 용이하고, 트랙부시 내주면에 대한 냉각의 효율성을 향상시킨 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구 및 이를 이용한 트랙부시 외주면 고주파 열처리 방법에 관한 것이다.
건설 중장비, 탱크, 농기계의 경우 무한궤도 차량으로 구현되는 경우가 많다. 이와 같은 무한궤도 차량은 여러 개의 부품이 연속적으로 연결 조립되어 있는 트랙체인(track chain)으로 구성되는 무한궤도에 의해 장비의 중량 전체가 지탱되면서 주행하게 된다.
트랙체인을 이루는 트랙슈(track shoe)는 트랙링크(track link)의 좌측과 우측에 천공된 2개의 홀에 배치되는 트랙 볼트와 너트에 의해 상호 연결되고, 좌우측의 트랙링크는 트랙핀(track pin)에 의하여 상호 연결된다. 여기서, 트랙핀은 트랙부시(track bush)에 의해 감싸지면서 마모가 방지되도록 하는데, 트랙부시는 내부에 트랙핀이 삽입되어야 함으로 관 형상으로 제조된다.
이와 같은 트랙체인의 수명은 스프로켓(sprocket)의 견인력을 직접 전달받는 트랙부시의 외부 표면의 마모 정도에 영향을 많이 받게 된다. 이에 따라, 트랙부시의 기계적 특성을 향상시키기 위하여 종래에는 중탄소 저합금강(중탄소+크롬+브론 합금강) 환봉에 대한 내경 보링 절삭가공으로 트랙부시를 제조하거나, 소재 인발을 통해 관 형상을 성형한후 담금질 열처리와 고주파 열처리를 수행하여 트랙부시를 제조하였다.
이외에도 트랙부시의 기계적 특성 향상을 위한 다양한 열처리 기법들이 적용되고 있는데, 트랙부시 소재에 대한 ??칭(quenching) 및 템퍼링(tempering) 열처리, 트랙부시 소재에 대한 전면경화(through hardening) 및 템퍼링(tempering) 열처리 등의 담금질 열처리 기법이 적용되고 있으며, 트랙부시 소재의 표면경화를 위한 침탄열처리나 트랙부시 소재의 내경/외경에 대한 고주파 열처리 등도 현재 적용되고 있다.
여기서, 트랙부시 소재에 대한 고주파 열처리는 유도자기장을 이용하여 트랙부시 소재의 표면을 급속 가열후 냉각시키는 것으로서, 열처리시 소재 중심부에 연한 소프트존(연화 구간)이 형성되면서 소재의 내외주면 표면에 경화층을 얻는 열처리 기법이다.
한편, 트랙부시 소재에 대한 고주파 열처리 과정이 진행되는 중에 트랙부시에 대한 냉각 및 부시고정지그로부터 이탈을 방지하기 위하여, 트랙부시와 냉각수공급부 사이에 별도의 치구가 결합되는데, 종래의 치구는 냉각수공급부와의 결합이 불편하고, 트랙부시 내주면에 대한 냉각이 효율적이지 못한 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 본 출원인은 냉각수공급부와의 결합이 용이하고, 트랙부시 내주면에 대한 냉각의 효율성을 향상시킨 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구 및 이를 이용한 트랙부시 외주면 고주파 열처리 방법을 연구·개발하게 된 것이다.
등록특허 제10-0639598호 (2006.10.23)
본 발명은 냉각수공급부와의 결합이 용이하고, 트랙부시 내주면에 대한 냉각의 효율성을 향상시킨 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구 및 이를 이용한 트랙부시 외주면 고주파 열처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 내부에 냉각수 공급을 위한 제1관통유로(110)가 형성된 관 형상의 몸체부(100); 상기 몸체부(100)의 일단부에 형성되고, 내부에 상기 제1관통유로(110)의 일단부로부터 연장되는 제2관통유로(210)가 형성되며, 냉각수를 하측으로 분사하는 냉각수분사부(10)에 결합되는 결합부(200); 상기 몸체부(100)의 타단부에 형성되고, 내부에 상기 제1관통유로(110)의 타단부로부터 연장되는 제3관통유로(310)가 형성되며, 부시고정지그(20)에 수직으로 세워 고정된 관 형상의 트랙부시(1)의 상측 내부공간(S)에 배치되는 삽입부(300);를 포함하고, 상기 결합부(200)의 외주면에는 냉각수분사부(10)의 내주면에 형성된 암나사(11)에 나사결합하는 수나사(220)가 형성된 것을 특징으로 하고, 상기 삽입부(300)는 제3관통유로(310)를 통과하여 트랙부시(1)의 내주면(C)으로 냉각수를 배출함과 동시에, 부시고정지그(20)의 회전에 의해 트랙부시(1)가 함께 회전될 때 트랙부시(1)의 내주면(C)과의 간섭에 의하여 트랙부시(1)의 이탈을 방지하는 것을 특징으로 하며, 상기 삽입부(300)는 몸체부(100)의 외경(b1)보다는 크고, 트랙부시(1)의 내경(a3)보다는 작은 외경(b2)을 가지는 이탈방지부(320)와, 상기 이탈방지부(320)의 하단에서부터 하방으로 외경이 작아지도록 연장되어, 트랙부시(1)와 이탈방지부(320) 사이의 공간을 지나는 냉각수의 유속상승을 유도하는 유속상승유도부(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구 및 상기 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구를 이용하여 트랙부시의 외주면을 고주파 열처리하는 방법에 있어서, 냉각수분사부(10)에 치구의 결합부(200)를 결합하는 치구 결합단계(S100); 상기 냉각수분사부(10)에 결합된 치구의 삽입부(300)를 트랙부시(1)의 상측 내부공간(S)에 배치시킴과 동시에 트랙부시(1)를 부시고정지그(20)의 경사면(E)에 수직으로 세워 고정하는 부시 고정단계(S200); 상기 부시고정지그(20)의 경사면(E)에 고정된 트랙부시(1)를 둘러싸면서 배치되는 링 형상의 고주파가열부(30)가 트랙부시(1)의 하단에서부터 상단으로 상향 이동하면서 트랙부시(1)의 외주면(D)을 고주파 유도가열하는 고주파 열처리 단계(S300);를 포함하고, 상기 S300 단계가 이루어지는 동안에, 부시고정지그(20)의 등속 회전에 의하여 트랙부시(1)가 등속 회전되는 한편, 냉각수분사부(10)에 의하여 분사된 냉각수가 트랙부시(1) 내부로 공급되어 트랙부시(1)의 내주면(C)을 냉각시킨 후에 트랙부시(1)와 이탈방지부(320) 사이의 공간(S') 및 부시고정지그(20)의 관통공(21a)으로 배출되는 것을 특징으로 하고, 상기 고주파가열부(30)의 내경(a4)은 트랙부시(1)의 외경(b3)보다 크게 형성되고, 상기 부시고정지그(20)는 하단에서부터 상방으로 외경이 작아지는 원추형으로 형성되어, 그 외주면은 경사면(E)으로 이루어지는 고정부재(21)와, 상기 고정부재(21)의 하부에 수직방향으로 결합되고, 구동모터와 연결되어 고정부재(21)의 회전을 유도하는 회전부재(22)를 포함하고, 상기 고정부재(21)는 트랙부시(1) 내부로 공급된 냉각수를 배출하기 위하여, 고정부재(21)의 상면에서부터 경사면(E)까지 관통형성되는 관통공(21a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙부시 외주면 고주파 열처리 방법을 제시한다.
본 발명의 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구에 따르면, 냉각수공급부와의 결합이 용이하고, 트랙부시 내주면에 대한 냉각의 효율성이 향상되는 장점이 있다.
도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구가 냉각수분사부와 부시고정지그 사이에 배치되는 위치를 나타내는 도면이다.
도 5는 내지 도 12는 본 발명에 따른 트랙부시 외주면 고주파 열처리 방법을 나타내는 도면이다.
도 13은 도 11의 단면도이다.
도 14는 도 13의 A부 확대도이다.
도 15는 도 14와의 비교를 위한 도면이다.
도 16은 도 13의 B부 확대도이다.
이하 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 다만 본 발명의 권리범위는 특허청구범위 기재에 의하여 파악되어야 한다. 또한 본 발명의 요지를 모호하게 하는 공지기술의 설명은 생략한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
또한, 본 발명의 설명 중 "상", "하" 등의 방향 한정은 이해를 돕기 위해 도 1의 형태를 기준으로 지시하는 것일 뿐, 기준선(또는 도면)을 달리하면 방향도 달리 지시될 것임을 밝혀둔다.
본 발명은 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구 및 이를 이용한 트랙부시 외주면 고주파 열처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수공급부와의 결합이 용이하고, 트랙부시 내주면에 대한 냉각의 효율성을 향상시킨 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구 및 이를 이용한 트랙부시 외주면 고주파 열처리 방법에 관한 것이다.
도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구가 냉각수분사부와 부시고정지그 사이에 배치되는 위치를 나타내는 도면이고, 도 5는 내지 도 12는 본 발명에 따른 트랙부시 외주면 고주파 열처리 방법을 나타내는 도면이고, 도 13은 도 11의 단면도이고, 도 14는 도 13의 A부 확대도이고, 도 15는 도 14와의 비교를 위한 도면이고, 도 16은 도 13의 B부 확대도이다.
본 발명에 따른 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구는 몸체부(100)와, 결합부(200)와, 삽입부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
몸체부(100)에 대해 설명한다. 몸체부(100)는 관 형상으로 형성된 부분으로서, 냉각수 공급을 위한 제1관통유로(110)가 형성된 부분이다. 후술할 냉각수분사부(10)에서 분사된 냉각수는 상기 제1관통유로(110)를 통하여 하방으로 유동된다.
결합부(200)에 대해 설명한다. 결합부(200)는 상기 몸체부(100)의 일단부에 형성되는 부분으로서, 냉각수를 하측으로 분사하는 냉각수분사부(10)에 결합되는 부분이다. 결합부(200)의 내부에는 상기 제1관통유로(110)의 일단부로부터 연장되는 제2관통유로(210)가 형성된다.
상기 결합부(200)의 외주면에는 냉각수분사부(10)의 내주면에 형성된 암나사(11)에 나사결합하는 수나사(220)가 형성되도록 구성할 수 있다.
삽입부(300)에 대해 설명한다. 삽입부(300)는 상기 몸체부(100)의 타단부에 형성되는 부분으로서, 부시고정지그(20)에 수직으로 세워 고정된 관 형상의 트랙부시(1)의 상측 내부공간(S)에 배치되는 부분이다. 삽입부(300)의 내부에는 상기 제1관통유로(110)의 타단부로부터 연장되는 제3관통유로(310)가 형성된다.
상기 삽입부(300)는 제3관통유로(310)를 통과하여 트랙부시(1)의 내주면(C)으로 냉각수를 배출함과 동시에, 부시고정지그(20)의 회전에 의해 트랙부시(1)가 함께 회전될 때 트랙부시(1)의 내주면(C)과의 간섭에 의하여 트랙부시(1)의 이탈을 방지하는 것을 특징으로 한다.
상기 삽입부(300)의 일실시예로서, 그 외경(b2)은 몸체부(100)의 외경(b1)보다는 크고, 트랙부시(1)의 내경(a3)보다는 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 삽입부(300)의 다른 실시예로서, 몸체부(100)의 외경(b1)보다는 크고, 트랙부시(1)의 내경(a3)보다는 작은 외경(b2)을 가지는 이탈방지부(320)와, 상기 이탈방지부(320)의 하단에서부터 하방으로 외경이 작아지도록 연장되어, 트랙부시(1)와 이탈방지부(320) 사이의 공간(S)을 지나는 냉각수의 유속상승을 유도하는 유속상승유도부(330)를 포함하여 구성될 수 있다(도 13 참조).
상기 이탈방지부(320)에 의해 회전하는 트랙부시(1)의 이탈이 방지되고, 유속상승유도부(330)에 의해 트랙부시(1) 내부로 유입되었다가 트랙부시(1)와 이탈방지부(320) 사이의 공간(S)으로 빠져나가는 냉각수의 유속 상승이 유도된다.
즉, 도 14에 도시된 바와 같이, 이탈방지부(320)의 하단에서부터 하방으로 외경이 작아지도록 연장되는 유속상승유도부(330)가 형성됨으로써, 냉각수가 빠져나가는 트랙부시(1)와 이탈방지부(320) 사이의 공간(S)이 서서히 좁아지도록 형성된 경우에는, 벤추리 효과에 의해 냉각수의 유속이 상승될 수 있다. 이에 따라, 트랙부시(1)의 내주면(C)에 대한 냉각 효율이 향상되는 것이다.
이에 반하여, 도 15에 도시된 바와 같이, 이탈방지부(320)가 원통형으로만 형성된 경우에는, 냉각수가 트랙부시(1)와 이탈방지부(320) 사이의 공간(S')으로 빠져나가기 힘들고, 트랙부시(1)의 내부에서 와류가 발생되어 트랙부시(1)의 내주면(C)에 대한 냉각 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
트랙부시(1) 내부로 유입된 냉각수는 상기 트랙부시(1)와 이탈방지부(320) 사이의 공간(S) 뿐만 아니라, 부시고정지그(20)의 관통공(21a)으로도 배출되는데, 이는 도 13 및 도 16에 도시된 바와 같다.
상술한 구성을 토대로, 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구를 이용하여 트랙부시의 외주면을 고주파 열처리하는 방법을 설명한다. 트랙부시의 외주면을 고주파 열처리 과정은 치구 결합단계(S100), 부시 고정단계(S200), 고주파 열처리 단계(S300)의 순서대로 이루어질 수 있다.
치구 결합단계(S100)에 대해 설명한다. 치구 결합단계(S100)는 냉각수분사부(10)에 치구의 결합부(200)를 결합하는 단계이다. 예를 들어, 냉각수분사부(10)의 내측면에 형성된 암나사(11)에 결합부(200)의 수나사(220)를 나사결합할 수 있다.
부시 고정단계(S200)에 대해 설명한다. 부시 고정단계(S200)에는 상기 냉각수분사부(10)에 결합된 치구의 삽입부(300)를 트랙부시(1)의 상측 내부공간(s)에 배치시킴과 동시에 트랙부시(1)를 부시고정지그(20)의 경사면(E)에 수직으로 세워 고정하는 단계이다.
여기서, 트랙부시(1)를 부시고정지그(20)의 경사면(E)에 세우는 이유는 트랙부시(1)의 하단면이 부시고정지그(20)와 접촉되는 면적을 최소화함으로써, 후술할 고주파 열처리 단계(S300)에서 트랙부시(1)의 하단면까지 고주파 유도가열이 이루어지도록 하기 위함이다.
상기 부시고정지그(20)는 하측은 원통형으로 형성되되, 상측은 상방으로 외경이 작아지는 원추형으로 형성되어, 상측 외주면이 경사면(E)으로 이루어지는 고정부재(21)와, 상기 고정부재(21)의 하부에 수직방향으로 결합되고, 구동모터와 연결되어 고정부재(21)의 회전을 유도하는 회전부재(22)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 고정부재(21)는 트랙부시(1) 내부로 공급된 냉각수를 배출하기 위하여, 고정부재(21)의 상면에서부터 하측 외주면(F)까지 관통형성되는 관통공(21a)을 포함하여 구성될 수 있다.
고주파 열처리 단계(S300)에 대해 설명한다. 고주파 열처리 단계(S300)는 상기 부시고정지그(20)의 경사면(E)에 고정된 트랙부시(1)를 둘러싸면서 배치되는 링 형상의 고주파가열부(30)가 트랙부시(1)의 하단에서부터 상단으로 상향 이동하면서 트랙부시(1)의 외주면(D)을 고주파 유도가열하는 단계이다.
여기서, 고주파가열부(30)의 내경(a4)은 트랙부시(1)의 외경(b3)보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 S300 단계가 이루어지는 동안에, 부시고정지그(20)의 등속 회전에 의하여 트랙부시(1)가 등속 회전되는 한편, 냉각수분사부(10)에 의하여 분사된 냉각수가 트랙부시(1) 내부로 공급되어 트랙부시(1)의 내주면(C)을 냉각시킨 후에 트랙부시(1)와 이탈방지부(320) 사이의 공간(S') 및 부시고정지그(20)의 관통공(21a)을 통하여 배출되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
100 : 몸체부
110 : 제1관통유로
200 : 결합부
210 : 제2관통유로
220 : 수나사
300 : 삽입부
310 : 제3관통유로
320 : 이탈방지부
330 : 유속상승유도부
10 : 냉각수분사부
11 : 암나사
20 : 부시고정지그
21 : 고정부재
21a : 관통공
22 : 회전부재
30 : 고주파가열부
1 : 트랙부시

Claims (5)

  1. 내부에 냉각수 공급을 위한 제1관통유로(110)가 형성된 관 형상의 몸체부(100);
    상기 몸체부(100)의 일단부에 형성되고, 내부에 상기 제1관통유로(110)의 일단부로부터 연장되는 제2관통유로(210)가 형성되며, 냉각수를 하측으로 분사하는 냉각수분사부(10)에 결합되는 결합부(200);
    상기 몸체부(100)의 타단부에 형성되고, 내부에 상기 제1관통유로(110)의 타단부로부터 연장되는 제3관통유로(310)가 형성되며, 부시고정지그(20)에 수직으로 세워 고정된 관 형상의 트랙부시(1)의 상측 내부공간(S)에 배치되는 삽입부(300);를 포함하고,

    상기 결합부(200)의 외주면에는
    냉각수분사부(10)의 내주면에 형성된 암나사(11)에 나사결합하는 수나사(220)가 형성된 것을 특징으로 하고,

    상기 삽입부(300)는
    제3관통유로(310)를 통과하여 트랙부시(1)의 내주면(C)으로 냉각수를 배출함과 동시에, 부시고정지그(20)의 회전에 의해 트랙부시(1)가 함께 회전될 때 트랙부시(1)의 내주면(C)과의 간섭에 의하여 트랙부시(1)의 이탈을 방지하는 것을 특징으로 하고,

    상기 삽입부(300)는
    몸체부(100)의 외경(b1)보다는 크고, 트랙부시(1)의 내경(a3)보다는 작은 외경(b2)을 가지는 이탈방지부(320)와,
    상기 이탈방지부(320)의 하단에서부터 하방으로 외경이 작아지도록 연장되어, 트랙부시(1)와 이탈방지부(320) 사이의 공간을 지나는 냉각수의 유속상승을 유도하는 유속상승유도부(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구.
  2. 제1항의 트랙부시 고주파 열처리 작업용 치구를 이용하여 트랙부시의 외주면을 고주파 열처리하는 방법에 있어서,
    냉각수분사부(10)에 치구의 결합부(200)를 결합하는 치구 결합단계(S100);
    상기 냉각수분사부(10)에 결합된 치구의 삽입부(300)를 트랙부시(1)의 상측 내부공간(S)에 배치시킴과 동시에 트랙부시(1)를 부시고정지그(20)의 경사면(E)에 수직으로 세워 안착시키는 부시 안착단계(S200);
    상기 부시고정지그(20)의 경사면(E)에 안착된 트랙부시(1)를 둘러싸면서 배치되는 링 형상의 고주파가열부(30)가 트랙부시(1)의 하단에서부터 상단으로 상향 이동하면서 트랙부시(1)의 외주면(D)을 고주파 유도가열하는 고주파 열처리 단계(S300);를 포함하고,

    상기 S300 단계가 이루어지는 동안에, 부시고정지그(20)의 등속 회전에 의하여 트랙부시(1)가 등속 회전되는 한편, 냉각수분사부(10)에 의하여 분사된 냉각수가 트랙부시(1) 내부로 공급되어 트랙부시(1)의 내주면(C)을 냉각시킨 후에 트랙부시(1)와 이탈방지부(320) 사이의 공간(S') 및 부시고정지그(20)의 관통공(21a)으로 배출되는 것을 특징으로 하고,

    상기 고주파가열부(30)의 내경(a4)은
    트랙부시(1)의 외경(b3)보다 크게 형성되고,

    상기 부시고정지그(20)는
    하측은 원통형으로 형성되되, 상측은 상방으로 외경이 작아지는 원추형으로 형성되어 상측 외주면이 경사면(E)으로 이루어지는 고정부재(21)와,
    상기 고정부재(21)의 하부에 수직방향으로 결합되고, 구동모터와 연결되어 고정부재(21)의 회전을 유도하는 회전부재(22)를 포함하고,

    상기 고정부재(21)는
    트랙부시(1) 내부로 공급된 냉각수를 배출하기 위하여, 고정부재(21)의 상면에서부터 하측 외주면(F)까지 관통형성되는 관통공(21a)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    트랙부시 외주면 고주파 열처리 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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