KR20200140598A - 사출금형을 위한 핫 러너 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출금형을 위한 핫 러너 장치에 관한 것으로서, 그 구성은 사출금형을 위한 핫 러너 장치는 내부에 수지가 이동되는 수지공급통로가 형성되는 매니폴드; 상기 매니폴드의 저면에는 나사산이 형성되어 수지공급통로가 하향절곡되는 경로를 형성되는 결합홀을 구비하고; 내부에 수지주입공이 형성되고, 상기 매니폴드의 저면에서 용융되어 유입되는 수지를 사출금형에 공급하는 노즐; 상기 노즐의 상단은 상기 결합홀의 내경보다 작게 외경이 단턱지게 확장되어 결합홀의 내경 사이에 제1 유격공간을 형성하는 걸림단턱부를 구비하며; 상부 외경에는 나사산이 형성된 결합홀과 체결되고, 내경은 상기 걸림단턱부의 외경보다 작고 노즐의 결림단턱부와 인접한 외경보다 크게 형성되어 노즐의 외경과의 사이에 제2 유격공간을 형성하며, 하단 외경은 단턱지게 확장되는 안착단턱부를 구비하고, 하단 내경이 단턱지게 확장되는 블럭 삽입단턱이 형성되는 고정링; 상기 매니폴드의 하부로 노즐이 삽입 관통하도록 하고 상단에는 고정링의 안착단턱부의 외경보다 크게 형성되어 제3 유격공간을 형성하도록 외경이 단턱지게 확장되는 고정단턱부를 구비하는 백플레이트; 내경은 노즐의 외경에 상응하되 중간은 내경이 확장되었다가 축소되는 제1 함몰홈이 형성되고, 상단 외경은 상기 블럭 삽입단턱의 내경보다 작도록 단턱지게 축소되어 블럭 삽입단턱의 내경과의 사이에 제4 유격공간을 형성하며, 중간 외경면은 백플레이트의 내측에 밀착하였다가 하부로 갈수록 외경이 테이퍼지게 축소되고, 하단은 노즐의 외경면에 장착된 스냅링에 의하여 하강하지 못하게 고정되는 고정 가이드블럭 및 내경이 상기 노즐의 외경에 상응하되 중간은 내경이 확장되었다가 축소되는 제2 함몰홈이 형성되고, 외경은 걸림단턱부 보다 작게 형성되되 상단 외경은 걸림단턱부 보다 크고 결합홀 보다 작도록 단턱지게 확장되는 확장 단턱부가 형성되는 고정부시를 포함하여 구성된다.
이에 따라 본 발명은 매니폴드와 결합하는 노즐이 매니폴드의 열팽창에도 노즐의 파손 우려를 줄이면서 수지누출을 방지할 수 있고 핫 러너 장치 내부의 각 부품이 열에 의하여 팽창되더라도 노즐이 흔들리지 않고 정확한 위치를 유지하여 원할한 수지공급 및 수지의 누출을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

사출금형을 위한 핫 러너 장치{The hot runner device for injection molding machine}

본 발명은 사출금형을 위한 핫 러너 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 내부에 수지공급통로를 통해 용융된 수지가 이동하는 매니폴드와 수지주입공이 형성되어 매니폴드에서 유입된 용융된 수지를 수지주입공으로 유입받는 노즐과 견고한 결합을 통해 매니폴드의 열팽창에 의한 노즐의 파손을 방지하고 연결부를 통한 수지의 누출을 방지할 수 있는 사출금형을 위한 핫 러너 장치에 관한 것이다.

일반적으로 사출금형은 사출기에서 가열 연화되어 탄성을 잃고 가소성을 갖는 용융화된 수지를 제품(사출물)으로 성형하기 위한 일정 공간인 주형공간(Cavity)를 갖는 금형에 사출하여 냉각, 고화시키는 장치이다.

사출 성형이란 합성수지를 가공 성형하는 방법의 하나로서, 가열한 실린더 속에 열가소성 수지(熱可塑性樹脂)를 가열, 유동화하여 이것을 사출 램으로 금형 속에 넣고 플런저로 압입하여 사출하는 성형법을 말한다.

이러한 사출 성형을 위한 사출성형기는 종래에는 금형과 노즐이 단순 연결되어 있는 단순한 구조를 가진 것이 대부분이었으나, 이러한 종래의 사출기는 고온의 용융된 수지가 공급되면 열에 의한 각 부품이 팽창되어 부속이 손상되거나 연결부분이 벌어져 노즐이 아닌 다른 경로로 수지가 누출되는 등의 여러 가지 문제점이 발생하여 부품의 내구성이 급격히 저하되고 또한 생산되는 제품의 불량이 발생하는 경우가 많았다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 최근에 사용되는 사출성형기에는 사출성형기에는 수지가 공급되는 수지공급통로를 구비하는 상기 매니폴드를 가열하기 위한 구조로 핫러너(Hot runner)가 구비되는 경우가 증가하고 있다.

일반적으로, 금형장치에서 핫러너 장치는 금형의 캐비티로 용융수지를 주입시키기 위한 장치로, 고온의 용융수지가 이동하는 러너를 구비하고 러너의 용융수지의 주입을 개폐하는 밸브를 구비하고 있으며, 밸브는 노즐을 통해 용융수지를 금형으로 주입시킨다.

즉, 핫 러너는, 융융된 수지를 사출 금형 내부로 주입 시 수지의 온도를 고온으로 유지하면서 금형 내부에 고압으로 분사시키기 위한 장치로서, 용융수지를 여러 위치로 분할 공급하기 위한 매니폴드와, 매니폴드에 연결 설치되는 노즐, 그리고 노즐을 개폐시키는 실린더를 포함하는 형태로 구성된다.

종래 노즐은 매니폴드에 외팔보 형상으로 금형의 수지주입구로 투입되는데, 매니폴드에 밸브노즐부가 조립된 상태에서 수지의 주입으로 인해 밸브노즐부가 가열되면 노즐의 센터가 변경된다. 이로 인해 설치하고자 하는 현장에서 매니폴드와 밸브노즐부를 반복하여 프리가열 후 노즐의 센터를 맞추는 작업을 해야 하므로 설치를 위한 전문 인력이 설치 현장에 투입되어야 하는 문제점이 있었다.

또한, 밸브는 노즐의 게이트를 개폐하는 밸브핀을 구비하고 있는데, 종래에는 밸브핀의 선단 위치를 조정하기 위해서는 매니폴드로부터 피스톤과 밸브핀을 분해해야만 되는 문제점이 있었다.

한편, 종래에는 밸브핀의 작동을 사출신호와 연동하여 제어할 수 없어 사출신호의 오작동시에도 밸브핀이 작동하여 용융수지가 토출되는 문제점이 있었다.

아울러, 종래의 밸브는 공압을 사용하여 피스톤을 동작시키게 되는데, 공압의 경우 반응속도가 늦은 문제점이 있으나, 이를 해소하기 위해 유압을 사용할 경우 매니폴드의 온도가 상승하게 되어 공압을 사용할수 밖에 없는 문제점이 있었다.

1. 사출기용 핫 러너 시스템(RESIN CONTROL DEVICE OF HOT RUNNER SYSTEM FOR INJECTION MOLDING MACHINE)(특허등록번호 제10-0877910호) 2. 사출기용 핫 러너(HOT RUNNER FOR INJECTION MOLDING MACHINE)(실용신안등록번호 제20-0464316호) 3. 사출기용 핫 러너 시스템(COOLING PIN CYLINDER OF HOT RUNNER SYSTEM FOR INJECTION MOLDING MACHINE)(특허등록번호 제10-0855933호)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적은 내부에 수지공급통로를 통해 용융된 수지가 이동하는 매니폴드와 수지주입공이 형성되어 매니폴드에서 유입된 용융된 수지를 수지주입공으로 유입받는 노즐과 견고한 결합을 통해 매니폴드의 열팽창에 의한 노즐의 파손을 방지하고 연결부를 통한 수지의 누출을 방지할 수 있는 사출금형을 위한 핫 러너 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 매니폴드와 결합하는 노즐이 매니폴드의 열팽창에도 노즐의 파손 우려를 줄이면서 수지누출을 방지할 수 있고 핫 러너 장치 내부의 각 부품이 열에 의하여 팽창되더라도 노즐이 흔들리지 않고 정확한 위치를 유지할 수 있도록 하는 사출금형을 위한 핫 러너 장치을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 사출금형을 위한 핫 러너 장치는 내부에 수지가 이동되는 수지공급통로가 형성되는 매니폴드; 상기 매니폴드의 저면에는 나사산이 형성되어 수지공급통로가 하향절곡되는 경로를 형성되는 결합홀을 구비하고; 내부에 수지주입공이 형성되고, 상기 매니폴드의 저면에서 용융되어 유입되는 수지를 사출금형에 공급하는 노즐; 상기 노즐의 상단은 상기 결합홀의 내경보다 작게 외경이 단턱지게 확장되어 결합홀의 내경 사이에 제1 유격공간을 형성하는 걸림단턱부를 구비하며; 상부 외경에는 나사산이 형성된 결합홀과 체결되고, 내경은 상기 걸림단턱부의 외경보다 작고 노즐의 결림단턱부와 인접한 외경보다 크게 형성되어 노즐의 외경과의 사이에 제2 유격공간을 형성하며, 하단 외경은 단턱지게 확장되는 안착단턱부를 구비하고, 하단 내경이 단턱지게 확장되는 블럭 삽입단턱이 형성되는 고정링; 상기 매니폴드의 하부로 노즐이 삽입 관통하도록 하고 상단에는 고정링의 안착단턱부의 외경보다 크게 형성되어 제3 유격공간을 형성하도록 외경이 단턱지게 확장되는 고정단턱부를 구비하는 백플레이트; 내경은 노즐의 외경에 상응하되 중간은 내경이 확장되었다가 축소되는 제1 함몰홈이 형성되고, 상단 외경은 상기 블럭 삽입단턱의 내경보다 작도록 단턱지게 축소되어 블럭 삽입단턱의 내경과의 사이에 제4 유격공간을 형성하며, 중간 외경면은 백플레이트의 내측에 밀착하였다가 하부로 갈수록 외경이 테이퍼지게 축소되고, 하단은 노즐의 외경면에 장착된 스냅링에 의하여 하강하지 못하게 고정되는 고정 가이드블럭 및 내경이 상기 노즐의 외경에 상응하되 중간은 내경이 확장되었다가 축소되는 제2 함몰홈이 형성되고, 외경은 걸림단턱부 보다 작게 형성되되 상단 외경은 걸림단턱부 보다 크고 결합홀 보다 작도록 단턱지게 확장되는 확장 단턱부가 형성되는 고정부시를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 사출금형을 위한 핫 러너 장치의 상기 고정링의 내경은 상기 확장단턱부 보다 작고 고정부시의 외경 보다 크도록 하여 고정부시와의 사이에 제5 유격공간을 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 사출금형을 위한 핫 러너 장치는 내부에 수지공급통로를 통해 용융된 수지가 이동하는 매니폴드와 수지주입공이 형성되어 매니폴드에서 유입된 용융된 수지를 수지주입공으로 유입받는 노즐과 견고한 결합을 통해 매니폴드의 열팽창에 의한 노즐의 파손을 방지하고 연결부를 통한 수지의 누출을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 사출금형을 위한 핫 러너 장치는 매니폴드와 결합하는 노즐이 매니폴드의 열팽창에도 노즐의 파손 우려를 줄이면서 수지누출을 방지할 수 있고 핫 러너 장치 내부의 각 부품이 열에 의하여 팽창되더라도 노즐이 흔들리지 않고 정확한 위치를 유지하여 원할한 수지공급 및 수지의 누출을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 사출금형을 위한 핫 러너 장치의 단면도
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 열팽창 전 상태를 나타낸 부분단면도
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 열팽창 후 상태를 나타낸 부분단면도
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 열팽창 전 상태를 나타낸 부분단면도
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 열팽창 후 상태를 나타낸 부분단면도
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 열팽창 전 상태를 나타낸 부분단면도
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 열팽창 후 상태를 나타낸 부분단면도

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 사출금형을 위한 핫 러너 장치는 크게 매니폴드(1), 노즐(2), 고정링(4), 백플레이트(5), 고정 가이드블럭(6) 및 고정부시(7)로 구성된다.

이하, 첨부된 도 1 내지 7을 참조하여 본 발명에 따른 사출금형을 위한 핫 러너 장치의 열팽창 전후 상태의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 사출금형을 위한 핫 러너 장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열팽창 전 상태를 나타낸 부분단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열팽창 후 상태를 나타낸 부분단면도를 도시한 것으로서, 상기 매니폴드(1)는 내부에 수지가 이동되는 수지공급통로(11)가 형성되고, 상기 매니폴드(1)의 저면에는 나사산이 형성되어 수지공급통로(11)가 하향절곡되는 경로를 형성되는 결합홀(14)을 구비한다.

상기 노즐(2)은 내부에 수지주입공이 형성되고, 상기 매니폴드(1)의 저면에서 용융되어 유입되는 수지를 사출금형에 공급하게 된다.

이때, 상기 노즐(2)의 상단은 상기 결합홀(14)의 내경보다 작게 외경이 단턱지게 확장되어 결합홀(14)의 내경과의 사이에 제1 유격공간(100)을 형성하는 걸림단턱부(21)를 구비된다.

상기 고정링(4)은 상부 외경에는 나사산이 형성되고, 상기 결합홀(14)과 결합되고, 내경은 상기 걸림단턱부(21)의 외경보다 작고 노즐(2)의 결림단턱부(21)와 인접한 외경보다 크게 형성되어 노즐(2)의 외경과의 사이에 제2 유격공간(200)을 형성하며, 하단 외경은 단턱지게 확장되는 안착단턱부(41)를 구비한다.

상기 백플레이트(5)는 상기 매니폴드(1)의 하부로 노즐(2)이 삽입 관통하도록 하고 상단에는 상기 고정링(4)의 안착단턱부(41)의 외경보다 크게 형성되어 제3 유격공간(300)을 형성하도록 외경이 단턱지게 확장되는 고정단턱부(51)를 구비한다.

상기의 구조와 같이 본원의 핫 러너 장치는 노즐(2)이 직접 매니폴드(1)와 결합하는 것이 아니라 나사결합하는 고정링(4)에 의하여 간접 결합되는 것으로 나사결합은 일반적으로 매니폴드(1)의 열팽창에도 결합부를 통한 수지의 누수가 없게 된다.

한편, 이때 가장 문제가 되는 것은 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 매니폴드(1)가 열팽창이 이루어지면 가장자리 부분을 나타낸 도면에서 좌에서 우로 팽창을 하게 되며 일반적인 결합은 결합된 노즐(2)도 같이 이동하나 노즐(2)의 단은 일정한 위치이어야 하므로 노즐(2)은 휘어짐 압력이 작용하게 되는데, 본원의 핫 리더 장치는 노즐(2)의 걸림단턱부(21)가 상면은 매니폴드(1)의 결합홀(14)의 내측 천정부에 밀착하고 저면은 고정링(4)의 상면에 밀착되어 고정링(4)에 의하여 가압되는 상태로 가압력에 의하여 수지의 누출은 방지되나 제1 내지 제2 유격공간(100, 200)에 의하여 상단이 측방향으로 이동가능한 결합이라고 할 수 있다.

따라서, 도 3에 도시된 것과 같이 매니폴드(1)가 열팽창하게 되면 노즐(2)의 상부는 상대적으로 왼쪽으로 이동하면서 왼쪽의 제1 내지 제2 유격공간(100, 200)은 축소되고 오른쪽의 제1 내지 제2 유격공간(100, 200)는 확장되는 것이다.

또한 반대로 백플레이트(5)는 노즐(2)을 잡아주면서 매니폴드(1)에 대하여 상대적으로 왼쪽으로 이동하기에 제3 유격공간(300)은 왼쪽은 확장되고 오른쪽이 축소된다.

이러한 구조로 본원은 수지의 누출을 방지하면서 매니폴드(1)의 열팽창에도 기밀성을 유지하면서 노즐(2)이 이동할 수 있도록 결합되어 노즐(2)의 손상을 방지하도록 한 것이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 열팽창 전 상태를 나타낸 부분단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 열팽창 후 상태를 나타낸 부분단면도로서, 상기 고정링(4)은 하단 내경이 단턱지게 확장되는 블럭 삽입단턱(42)이 추가로 형성되는데, 상기 내경은 노즐(2)의 외경에 상응하되 중간은 내경이 확장되었다가 축소되는 제1 함몰홈(61)이 형성되고, 상단 외경은 상기 블럭 삽입단턱(42)의 내경보다 작도록 단턱지게 축소되어 블럭 삽입단턱(42)의 내경과의 사이에 제4 유격공간(400)을 형성하며, 중간 외경면은 백플레이트(5)의 내측에 밀착하였다가 하부로 갈수록 외경이 테이퍼지게 축소되고, 하단은 노즐(2)의 외경면에 장착된 스냅링(62)에 의하여 하강하지 못하게 고정되는 고정 가이드블럭(6)을 추가로 구비한다.

상기 실시 예에 제시된 바와 같이 상기 노즐(2)의 상단이 매니폴드(1)의 열에 따는 팽창과 수축에도 일정한 위치에서 슬라이딩하면서 고정되는 구조에서 정지마찰력에 의하여 노즐(2)의 상단이 원활하게 슬라이딩되지 않을 경우에 노즐(2)이 백플레이트(5)에서 일정한 위치에 고정될 수 있도록 하여 휘어짐 압력을 받지 않도록 하는 것이며, 또한 슬라이딩되는 과정에서 걸림단턱부(21)의 저면과 고정링(4)의 상면이 밀착된 부분을 통하여 미량의 수지가 묻어 누출되더라도 고정 가이드블럭(6)에 의한 이중의 기밀구조를 가지게 된다.

또한 고정 가이드블럭(6)이 고정링(4)에 대하여 상대적으로 측방향 움직임이 발생하므로 제4 유격공간(400)을 두었으며, 탄성복원력을 가지고 노즐(2)의 외면을 가압하도록 내경에서의 제1 함몰홈(61)과 외경에서의 테이퍼진 부분에 의하여 외측에서 내측으로 가압된 상태에서 결합되도록 하여 보다 견고한게 노즐(2)을 고정할 수 있도록 한 것이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 열팽창 전 상태를 나타낸 부분단면도이고, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 열팽창 후 상태를 나타낸 부분단면도로서, 내경이 상기 노즐(2)의 외경에 상응하되 중간은 내경이 확장되었다가 축소되는 제2 함몰홈(71)이 형성되고, 외경은 걸림단턱부(21) 보다 작게 형성되되 상단 외경은 걸림단턱부(21) 보다 크고 결합홀(14) 보다 작도록 단턱지게 확장되는 확장 단턱부(72)가 형성되는 고정부시(7)를 구비한다.

상기 고정링(4)의 내경은 상기 확장단턱부(72) 보다 작고 고정부시(7)의 외경 보다 크도록 하여 고정부시(7)와의 사이에 제5 유격공간(500)을 형성함을 특징으로 한다.

상기 실시 예는 슬라이딩되는 과정에서 걸림단턱부(21)의 저면과 고정링(4)의 상면이 밀착된 부분이 마모될 우려가 있으며 이를 본원의 고정부시(7)를 통하여 주요부품의 직접적인 마모를 방지하고 고정부시(7)는 일부 마모시 필요에 따라 고정링(4)을 더욱 조이는 작업으로도 일정한 압력으로 기밀성을 유지하도록 하는 작업이 가능하게 된다.

1 : 매니폴드
11 : 수지공급통로 12 : 암나사
13 : 숫나사 14 : 결합홀
2 : 노즐
21 : 걸림단턱부
3 : 가이드블럭
4 : 고정링
41 : 안착단턱부 42 : 블럭 삽입단턱
5 : 백플레이트
51 : 고정단턱부
6 : 고정 가이드블럭
61 : 제1 함몰홈 62 : 스냅링
7 : 고정부시
71 : 제2 함몰홈 72 : 확장 단턱부
100 : 제1 유격공간
200 : 제2 유격공간
300 : 제3 유격공간
400 : 제4 유격공간
500 : 제5 유격공간

Claims (2)

1. 내부에 수지가 이동되는 수지공급통로(11)가 형성되는 매니폴드(1);
   상기 매니폴드(1)의 저면에는 나사산이 형성되어 수지공급통로(11)가 하향절곡되는 경로를 형성되는 결합홀(14)을 구비하고;
   내부에 수지주입공이 형성되고, 상기 매니폴드(1)의 저면에서 용융되어 유입되는 수지를 사출금형에 공급하는 노즐(2);
   상기 노즐(2)의 상단은 상기 결합홀(14)의 내경보다 작게 외경이 단턱지게 확장되어 결합홀(14)의 내경 사이에 제1 유격공간(100)을 형성하는 걸림단턱부(21)를 구비하며;
   상부 외경에는 나사산이 형성된 결합홀(14)과 체결되고, 내경은 상기 걸림단턱부(21)의 외경보다 작고 노즐(2)의 결림단턱부(21)와 인접한 외경보다 크게 형성되어 노즐(2)의 외경과의 사이에 제2 유격공간(200)을 형성하며, 하단 외경은 단턱지게 확장되는 안착단턱부(41)를 구비하고, 하단 내경이 단턱지게 확장되는 블럭 삽입단턱(42)이 형성되는 고정링(4);
   상기 매니폴드(1)의 하부로 노즐(2)이 삽입 관통하도록 하고 상단에는 고정링(4)의 안착단턱부(41)의 외경보다 크게 형성되어 제3 유격공간(300)을 형성하도록 외경이 단턱지게 확장되는 고정단턱부(51)를 구비하는 백플레이트(5);
   내경은 노즐(2)의 외경에 상응하되 중간은 내경이 확장되었다가 축소되는 제1 함몰홈(61)이 형성되고, 상단 외경은 상기 블럭 삽입단턱(42)의 내경보다 작도록 단턱지게 축소되어 블럭 삽입단턱(42)의 내경과의 사이에 제4 유격공간(400)을 형성하며, 중간 외경면은 백플레이트(5)의 내측에 밀착하였다가 하부로 갈수록 외경이 테이퍼지게 축소되고, 하단은 노즐(2)의 외경면에 장착된 스냅링(62)에 의하여 하강하지 못하게 고정되는 고정 가이드블럭(6); 및
   내경이 상기 노즐(2)의 외경에 상응하되 중간은 내경이 확장되었다가 축소되는 제2 함몰홈(71)이 형성되고, 외경은 걸림단턱부(21) 보다 작게 형성되되 상단 외경은 걸림단턱부(21) 보다 크고 결합홀(14) 보다 작도록 단턱지게 확장되는 확장 단턱부(72)가 형성되는 고정부시(7)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사출금형을 위한 핫 러너 장치
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 고정링(4)의 내경은 상기 확장단턱부(72) 보다 작고 고정부시(7)의 외경 보다 크도록 하여 고정부시(7)와의 사이에 제5 유격공간(500)을 형성함을 특징으로 하는 사출금형을 위한 핫 러너 장치.

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