TWI811595B - 螺釘頭驅動裝置、用於在螺釘頭中形成螺釘頭插口的成型工具及螺釘和螺釘頭驅動裝置的套件 - Google Patents
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Abstract
一種針對螺釘的螺釘頭插口,其中螺釘頭插口具有外區段以及跟隨外區段之內區段,其中外區段具有較內區段更大的直徑,以及,外區段係大體構建為朝向內區段縮窄之截錐,以及,內區段係構建為用於抗旋地容置螺釘頭驅動裝置的嚙合幾何結構。
Description
本發明係有關於一種根據請求項1之前言所述的螺釘頭驅動裝置,一種根據請求項6之前言所述的用於形成螺釘頭插口的成型工具以及一種包括螺釘及螺釘頭驅動裝置的套件。
螺釘頭插口係形成於螺釘頭中之幾何結構,並用於抗旋地容置螺釘頭驅動裝置。藉由螺釘頭驅動裝置能夠將轉矩傳遞至螺釘,從而將螺釘旋入材料或自材料旋出。在先前技術中已知針對螺釘頭驅動裝置及螺釘頭插口的一系列幾何結構,例如十字、一字或Torx幾何結構。此等幾何形狀常被稱作螺釘驅動裝置。諸如Torx幾何結構的幾何結構係優化成將高轉矩自螺釘頭驅動裝置傳遞至螺釘頭插口。
許多螺釘驅動裝置的缺點在於,在螺釘頭驅動裝置相對螺釘頭插口之對準的居中度不足或傾斜的情況下,在螺釘頭驅動裝置與螺釘頭插口之間僅不充分地建立形狀配合,故螺釘頭驅動裝置可能在螺釘頭插口中滑動。螺釘頭插口及/或螺釘頭驅動裝置可能因此受損,致使不再能傳遞為將配設有螺釘頭驅動裝置之螺釘旋入或旋出所需的轉矩。這導致涉及的螺釘不再能旋入,或不再能藉由簡單的工具自材料移除,故螺釘所旋入至的工件受損,或其功能可能受到負面影響。
在先前技術中已知,並且在US 3,951,158 B1中公開過TTAP螺釘驅動裝置,其為用於改善螺釘頭驅動裝置在螺釘頭插口中之對準的幾何結構。TTAP螺釘驅動裝置之螺釘頭插口包括外區段及內區段,其中內區段包括定心錐。藉此實現螺釘頭驅動裝置在螺釘頭插口中的居中對準。
本發明之目的在於,提供一種針對螺釘驅動裝置的替代性的幾何結構,其確保高程度的轉矩傳遞,並且還實現螺釘頭驅動裝置在螺釘頭插口中的定心。
本發明用以達成上述目的之解決方案在於一種具有請求項1之特徵的螺釘頭驅動裝置,一種具有請求項6之特徵的用於形成螺釘頭插座的成型工具以及一種具有請求項11之特徵的包括螺釘及螺釘頭驅動裝置的套件。
用於螺釘之螺釘頭插口的根據本發明的實施方案包括外區段以及跟隨外區段之內區段。外區段在至少一個沿螺釘頭插口之深度之法向的第一軸線上具有較內區段更大的直徑,並且大體構建為朝向內區段縮窄的截錐。內區段係構建為用於抗旋地容置螺釘頭驅動裝置的嚙合幾何結構。透過呈錐形縮窄之外區段提供針對螺釘頭驅動裝置的導引,從而防止螺釘頭驅動裝置被傾斜地插入螺釘頭插口。此外,實施為嚙合幾何結構的內區段位於外區段後,或處於較外區段更大的深度處,從而確保在螺釘頭驅動裝置卡入嚙合幾何結構前,透過外區段將此螺釘頭驅動裝置定心式對準。藉此防止嚙合幾何結構因螺釘頭驅動裝置的不當嵌入而耗損。
較佳地,外區段包括相對圓柱面傾斜2.5°至10°的截錐面。藉此實現以下優點:毋需較大施力便將傾斜地附接的螺釘頭驅動裝置定心式對準。
根據較佳實施方式,本發明之螺釘頭插口還包括設於外區段與內區段之間的具有插入面的插入區域,其中等插入面具有相對外區段之截錐之基面的大致10°的傾角。藉此,螺釘頭驅動裝置之攻入幾何結構能夠更加容易地滑入螺釘頭插口之嚙合幾何結構。
本發明之螺釘頭插口之嚙合幾何結構較佳為十字幾何結構、Torx幾何結構或一字幾何結構。尤佳地,嚙合幾何結構為在沿螺釘頭插口之深度之法向的不同於第一軸線的第二軸線上穿過螺釘頭插口的一字幾何結構。藉此實現以下優點:在本發明之範圍內可使用數個不同的螺釘驅動裝置幾何結構。
螺釘頭驅動裝置之根據本發明的實施方案包括外區段以及跟隨外區段之內區段,其中內區段在至少一個沿螺釘頭驅動裝置之高度之法向的第一軸線上具有較外區段更大的直徑。內區段係大體構建為朝向外區段縮窄的截錐,以及,外區段包括攻入幾何結構,其構建成抗旋地卡入螺釘頭插口之嚙合幾何結構。透過螺釘頭驅動裝置之呈錐形縮窄的內區段提供導引,從而防止螺釘頭驅動裝置之攻入幾何結構傾斜地插入螺釘頭插口之嚙合幾何結構。
較佳地,本發明之螺釘頭驅動裝置之內區段包括相對圓柱面傾斜2.5°至10°的截錐面。藉此實現以下優點:毋需較大施力便將傾斜地附接的螺釘頭驅動裝置定心式對準。
本發明之螺釘頭驅動裝置還包括設於外區段與內區段之間的具有插入面的插入區域,其中等插入面具有相對內區段之截錐之基面的大致10°的傾角。藉此,螺釘頭驅動裝置之攻入幾何結構能夠更加容易地滑入螺釘頭插口之嚙合幾何結構。
本發明之螺釘頭驅動裝置之攻入幾何結構較佳為十字幾何結構、Torx幾何結構或一字幾何結構。尤佳地,攻入幾何結構為在沿螺釘頭驅動裝置之高度之法向的不同於第一軸線的第二軸線上穿過螺釘頭驅動裝置的一字幾何結構。藉此實現以下優點:在本發明之範圍內可使用數個不同的螺釘驅動裝置幾何結構。
本發明之用於在螺釘頭中形成螺釘頭插口的成型工具包括外區段以及跟隨外區段之內區段,其中內區段在至少一個沿成型工具之高度之法向的第一軸線上具有較外區段更大的直徑。內區段係大體構建為朝向外區段縮窄的截錐,以及,外區段包括攻入幾何結構,其構建成在螺釘頭中形成用於抗旋地容置螺釘頭驅動裝置的嚙合幾何結構。藉此實現以下優點:可在螺釘坯件中形成本發明之螺釘頭插口。
本發明之成型工具之內區段較佳包括相對圓柱面傾斜2.5°至10°的截錐面。根據本發明之成型工具之一較佳實施方式,此成型工具還包括設於外區段與內區段之間的具有插入面的插入區域,其中等插入面具有相對內區段之截錐之基面的大致10°的傾角。藉此實現螺釘頭驅動裝置在螺釘頭插口中的簡單的插入及定心。
較佳地,本發明之成型工具之攻入幾何結構係十字幾何結構、Torx幾何結構或一字幾何結構。尤佳地,攻入幾何結構為在沿成型工具之高度之法向的不同於第一軸線的第二軸線上穿過成型工具的一字幾何結構。藉此實現以下優點:在本發明之範圍內可使用數個不同的螺釘驅動裝置幾何結構。
本發明之螺釘包括本發明之螺釘頭插口,其較佳藉由本發明之成型工具形成。
本發明之套件包括本發明之螺釘以及本發明之螺釘頭驅動裝置。與本發明之套件之螺釘之螺釘頭插口之外區段的截錐面相比,本發明之套件之螺釘頭驅動裝置之內區段的截錐面相對圓柱面的傾角更大。藉此在螺釘之螺釘頭插口與螺釘頭驅動裝置之間實現摩擦配合,從而提供保持力。透過保持力,螺釘牢固地留在或插在螺釘頭驅動裝置上,並且可被輕鬆地附接在工件上。在將螺釘頭驅動裝置自螺釘頭插口拔出的過程中輕鬆地克服此保持力。透過套件之根據本發明的構建方案實現以下優點:毋需增設先前技術中習知之磁性元件便能提供作用於螺釘之保持力。
1:螺釘
2:螺釘頭插口
3:外區段
4:內區段
5:頂面
6:螺釘頭驅動裝置
7:插入區域
8:插入面
9:外區段
10:內區段
11:插入區域
12:插入面
13:成型工具
14:區段
α:角度
β:角度
γ:角度
δ:角度
A1:第一軸線
A2:第二軸線
D:直徑
H:高度
L:縱軸線
T:深度
[圖1a]係包含本發明之螺釘頭插口的本發明之螺釘的螺釘頭的橫向剖視圖。
[圖1b]係根據圖1a之螺釘頭插口的另一橫向剖視圖。
[圖1c]係根據圖1a及圖1b之螺釘頭插口的俯視圖。
[圖2a及圖2b及圖2c]示出本發明之螺釘頭插口之包含形式為十字幾何結構的嚙合幾何結構的另一實施方案。
[圖3a、圖3b及圖3c]示出本發明之螺釘頭插口之包含形式為一字幾何結構的嚙合幾何結構的另一實施方案。
[圖4a]係本發明之螺釘頭驅動裝置的側視圖。
[圖4b]係根據圖4a之螺釘頭驅動裝置的透視圖。
[圖4c]係根據圖4a及圖4b之螺釘頭驅動裝置的俯視圖。
[圖5a、圖5b及圖5c]示出本發明之螺釘頭驅動裝置之包含形式為十字幾何結構的攻入幾何結構的另一實施方案。
[圖6a、圖6b及圖6c]示出本發明之螺釘頭驅動裝置之包含形式為一字幾何結構的攻入幾何結構的另一實施方案。
[圖7a及圖7b]示出包含形式為Torx幾何結構的攻入幾何結構的本發明的成型工具。
[圖8a及圖8b]示出包含形式為十字幾何結構的攻入幾何結構的本發明的成型工具。
[圖9a及圖9b]示出包含形式為一字幾何結構的攻入幾何結構的本發明的成型工具。
圖1係本發明之螺釘1之螺釘頭的橫向剖視圖,用於闡釋設於本發明之螺釘1中之本發明的螺釘頭插口2。本發明之螺釘頭插口2具有外區段3以及跟隨外區段3之內區段4。外區段3在螺釘頭之頂面5上開始,其中為了將螺釘1旋入,透過外區段3將如圖4a至圖4c所示之本發明之螺釘頭驅動裝置6插入內區段4。外區段3在至少一個如圖1c所示之沿螺釘頭插口2之深度之法向的第一軸線A1上具有較內區段4更大的直徑D。藉此簡化螺釘頭驅動裝置6在螺釘頭插口2中的插入。外區段3大體具有朝向內區段4縮窄的截錐的形狀。藉此提供針對螺釘頭驅動裝置6的導引。內區段4係構建為用於抗旋地容置螺釘頭驅動裝置6的嚙合幾何結構。在本發明的範圍內,嚙合幾何結構可為先前技術中習知之任何針對螺釘驅動裝置的幾何結構。特別是較佳將十字幾何結構、Torx幾何結構或一字幾何結構用作嚙合幾何結構。在圖1a至圖1c中示出Torx幾何結構。藉由外區段3及內區段4之根據本發明的配置,能夠在插入螺釘頭插口2的過程中改善對螺釘頭驅動裝置6的導引,並且在螺釘頭驅動裝置完全卡入嚙合幾何結構前實現螺釘頭驅動裝置6
在螺釘頭插口2中的定心。藉此防止嚙合幾何結構因螺釘頭驅動裝置6的不當嵌入而耗損。圖1b為包含如圖1a所示之螺釘頭插口2的螺釘1的螺釘頭的另一橫向剖視圖,其與圖1a相比圍繞螺釘頭插口2之縱軸線L進行了旋轉。在圖1a至圖1c中示出之嚙合幾何結構係Torx幾何結構,其中在圖1a中可看出Torx幾何結構之最大直徑。圖1c係圖1a及圖1b中之螺釘頭之俯視圖,其中以俯視圖示出嚙合幾何結構。
本發明之螺釘頭插口之外區段3較佳具有相對圓柱面傾斜2.5°至10°的截錐面。截錐面之傾角係在圖1a及圖1b中用角度α標示。經證明,此角度範圍特別有助於將螺釘頭驅動裝置6插入。
此外,螺釘頭插口2較佳包括設於外區段3與內區段4之間之具有插入面8的插入區域7。圖1a、圖1b及圖1c示出此等插入面。根據本發明之螺釘頭插口2之較佳實施方式,插入面8具有如圖1a所示之相對外區段3之截錐之基面的大致10°的傾角β。藉此,螺釘頭驅動裝置6之攻入幾何結構能夠更加容易地滑入螺釘頭插口2之嚙合幾何結構。
圖2a、圖2b及圖2c示出本發明之螺釘頭插口2之包含形式為十字幾何結構的嚙合幾何結構的替代性實施方案,以及,圖3a、圖3b及圖3c示出本發明之螺釘頭插口2之包含形式為一字幾何結構的嚙合幾何結構的另一實施方案。
如圖3c所示,嚙合幾何結構可為在沿螺釘頭插口2之深度T之法向的不同於第一軸線A1的第二軸線A2上穿過螺釘頭插口2的一字幾何結構。藉此實現以下優點:可使用先前技術中習知之一字螺釘旋具來對配設有本發明之螺釘頭插口2的螺釘1進行驅動。
在圖4a、圖4b及圖4c中示出本發明的螺釘頭驅動裝置6。本發明之螺釘頭驅動裝置6具有外區段9以及跟隨外區段9之內區段10,其中內區段10在至
少一個如圖4c所示的沿螺釘頭驅動裝置6之高度H之法向的第一軸線A1上具有較外區段9更大的直徑D。內區段10係大體構建為朝向外區段9縮窄的截錐。外區段9具有攻入幾何結構,其構建成抗旋地卡入本發明之螺釘頭插口2之嚙合幾何結構。在本發明的範圍內,攻入幾何結構可為先前技術中習知之任何針對螺釘驅動裝置的幾何結構。此攻入幾何結構係在圖4b及圖4c中詳細示出。在圖4a至圖4c中示出Torx幾何結構。特別是較佳將十字幾何結構、Torx幾何結構或一字幾何結構用作攻入幾何結構。螺釘頭驅動裝置6與螺釘頭插口2為大體彼此互補之幾何形狀。透過螺釘頭驅動裝置6之呈錐形縮窄的內區段10,結合螺釘頭插口2之外區段3之錐形構建方案提供導引,從而防止螺釘頭驅動裝置6之攻入幾何結構傾斜地插入螺釘頭插口2之嚙合幾何結構。藉此防止螺釘頭驅動裝置6被不當地嵌入螺釘頭插口2,並且避免螺釘頭驅動裝置6在螺釘頭插口2中打滑。
本發明之螺釘頭驅動裝置6之內區段10包括相對圓柱面傾斜2.5°至10°的截錐面。在圖4a中,此傾角係用傾角γ標示。經證明,此角度範圍特別有助於將螺釘頭驅動裝置6插入。
此外,螺釘頭驅動裝置6較佳包括設於外區段9與內區段10之間之具有插入面12的插入區域11。圖4b及圖4c示出此等插入面12。插入面12較佳具有如圖4b所示之相對內區段10之截錐之基面的大致10°的傾角δ。藉此,螺釘頭驅動裝置6之攻入幾何結構能夠更加容易地滑入螺釘頭插口2之嚙合幾何結構。
圖5a、圖5b及圖5c示出本發明之螺釘頭驅動裝置6之包含形式為十字幾何結構的攻入幾何結構的替代性實施方案,以及,圖6a、圖6b及圖6c示出本發明之螺釘頭驅動裝置6之包含形式為一字幾何結構的攻入幾何結構的另一實施方案。
如圖6c所示,攻入幾何結構可為在沿螺釘頭驅動裝置6之高度H之法向的不同於第一軸線A1的第二軸線A2上穿過螺釘頭驅動裝置6的一字幾何結構。
本發明之用於在螺釘頭中形成螺釘頭插口2的成型工具13被應用在螺釘生產中,用以在螺釘坯件之螺釘頭中形成本發明之螺釘頭插口2。此成型工具13之幾何結構大體與本發明之螺釘頭驅動裝置6相同。因此,成型工具13與螺釘頭插口2為大體彼此互補之幾何形狀。因此,圖4a、4b及4c,圖5a、5b及5c,以及圖6a、6b及6c亦示例性地示出本發明之成型工具13之上區段。
如同螺釘頭驅動裝置6那般,用於在螺釘頭中形成螺釘頭插口2的成型工具13包括外區段9以及跟隨外區段9之內區段10,其中內區段10在至少一個沿成型工具13之高度H之法向的第一軸線A1上具有較外區段9更大的直徑。內區段10係大體構建為朝向外區段9縮窄的截錐,以及,外區段9包括攻入幾何結構,其構建成在螺釘頭中形成用於抗旋地容置螺釘頭驅動裝置6的嚙合幾何結構。在本發明的範圍內,攻入幾何結構或嚙合幾何結構可為先前技術中習知之任何針對螺釘驅動裝置的幾何結構。
成型工具13之內區段10較佳包括相對圓柱面傾斜2.5°至10°的截錐面。在圖4a中,此傾角係用傾角γ標示。經證明,此角度範圍特別有助於將螺釘頭驅動裝置6插入。
根據本發明之成型工具13之較佳實施方式,此成型工具包括設於外區段9與內區段10之間之具有插入面12的插入區域11。插入面12較佳具有如圖4b所示之相對內區段10之截錐之基面的大致10°的傾角δ。藉此,螺釘頭驅動裝置6之攻入幾何結構能夠更加容易地滑入螺釘頭插口2之嚙合幾何結構。
圖5a、圖5b及圖5c示出本發明之成型工具13之包含形式為十字幾何結構的攻入幾何結構的替代性實施方案,以及,圖6a、圖6b及圖6c示出本發明之成型工具13之包含形式為一字幾何結構的攻入幾何結構的另一實施方案。
如圖6c所示,攻入幾何結構可為在沿螺釘頭驅動裝置6之高度H之法向的不同於第一軸線A1的第二軸線A2上穿過成型工具13的一字幾何結構。
圖7a至圖9b係本發明之成型工具13之大體完整的示意圖,其中成型工具13包括用於將成型工具13固定在螺釘生產裝置中的區段14。圖7a及圖7b示出兩個包含尺寸不同的形式為Torx幾何結構的攻入幾何結構的本發明之成型工具13。圖8a及圖8b示出兩個包含尺寸不同的形式為十字幾何結構的攻入幾何結構的本發明之成型工具13,以及,圖9a及圖9b示出兩個包含尺寸不同的形式為一字幾何結構的攻入幾何結構的本發明之成型工具13。
本發明之套件包括本發明之螺釘1以及本發明之螺釘頭驅動裝置6。與本發明之螺釘1之螺釘頭插口2之外區段3的截錐面相比,本發明之套件之螺釘頭驅動裝置6之內區段10的截錐面相對圓柱面的傾角γ更大。藉此,在將螺釘頭驅動裝置6插入螺釘1之螺釘頭插口2的過程中在螺釘頭插口2之截錐面與螺釘頭驅動裝置6之截錐面之間實現形狀配合,且螺釘1牢固地插在螺釘頭驅動裝置6上。此方案之優點在於,能夠以毋需保持的方式將螺釘1簡單地附接在工件上並旋入。此外,藉此毋需在螺釘頭驅動裝置6中設置磁體元件。試驗表明,目前市售之螺釘頭驅動裝置通常規格過大。例如,就直徑4mm的木螺釘而言,先前技術中習知之TX25驅動裝置能夠傳遞螺釘之斷裂轉矩之多倍的值,因為此驅動裝置具有相對較大之深度。在本發明之範圍內利用此認識,因為由此可見,為了將螺釘旋入,並不需要驅動裝置之整個深度。因此,根據本發明,將深度之一部分
用於自附著式形狀配合,從而將螺釘1保持在螺釘頭驅動裝置6上。在此,透過螺釘頭驅動裝置6及螺釘頭插口2之兩個截錐面之不同的角度α及γ,例如螺釘頭插口2上之5°以及螺釘頭驅動裝置6上之10°,實現極有效之形狀配合,其將螺釘1保持在螺釘頭驅動裝置6上。此創造性效應可應用於任何形式的螺釘驅動裝置幾何結構。另一優點在於,實現沿螺釘頭驅動裝置6之軸向的工整導引。藉此防止螺釘頭驅動裝置6傾斜地或歪斜地附接在螺釘1上,進而儘可能減小甚或完全避免螺釘頭插口2之意外磨耗以及/或者螺釘頭驅動裝置6之過度耗損。
1:螺釘
2:螺釘頭插口
3:外區段
4:內區段
5:頂面
7:插入區域
8:插入面
α:角度
β:角度
D:直徑
L:縱軸線
T:深度
Claims (15)
- 一種螺釘頭驅動裝置,具有外區段以及跟隨該外區段之內區段,其中該內區段在至少一個沿該螺釘頭驅動裝置之高度之法向的第一軸線上具有較該外區段更大的直徑;其中,該內區段係大體構建為朝向該外區段縮窄的截錐,以及;該外區段包括攻入幾何結構,其構建成抗旋地卡入螺釘頭插口之嚙合幾何結構。
- 如請求項1所述之螺釘頭驅動裝置,其中,該內區段包括相對圓柱面傾斜2.5°至10°的截錐面。
- 如請求項1或2所述之螺釘頭驅動裝置,其中,該螺釘頭驅動裝置包括設於該外區段與該內區段之間之具有插入面的插入區域,其中該等插入面具有相對內區段之截錐之基面的大致10°的傾角。
- 如請求項1所述之螺釘頭驅動裝置,其中,該攻入幾何結構係十字幾何結構、Torx幾何結構或一字幾何結構。
- 如請求項1所述之螺釘頭驅動裝置,其中,該攻入幾何結構為在沿該螺釘頭驅動裝置之高度之法向的不同於該第一軸線的第二軸線上穿過該螺釘頭驅動裝置的一字幾何結構。
- 一種用於在螺釘頭中形成螺釘頭插口的成型工具,包括外區段以及跟隨該外區段之內區段,其中該內區段在至少一個沿該成型工具之高度之法向的第一軸線上具有較該外區段更大的直徑;其中, 該內區段係大體構建為朝向該外區段縮窄的截錐,以及,該外區段包括攻入幾何結構,其構建成在螺釘頭中形成用於抗旋地容置螺釘頭驅動裝置的嚙合幾何結構。
- 如請求項6所述之成型工具,其中,該內區段包括相對圓柱面傾斜2.5°至10°的截錐面。
- 如請求項6或7所述之成型工具,其中,該成型工具包括設於該外區段與該內區段之間之具有插入面的插入區域,其中該等插入面具有相對該內區段之截錐之基面的大致10°的傾角。
- 如請求項6所述之成型工具,其中,該攻入幾何結構係十字幾何結構、Torx幾何結構或一字幾何結構。
- 如請求項6所述之成型工具,其中,該攻入幾何結構為在沿該成型工具之高度之法向的不同於該第一軸線的第二軸線上穿過該成型工具的一字幾何結構。
- 一種套件,包括螺釘以及如請求項1至5中任一項所述之螺釘頭驅動裝置,該螺釘包括螺釘頭插口,該螺釘頭插口具有外區段以及跟隨該外區段之內區段,其中該外區段在至少一個沿該螺釘頭插口之深度之法向的第一軸線上具有較該內區段更大的直徑;其中,該外區段係大體構建為朝向該內區段縮窄之截錐;該內區段係構建為用於抗旋地容置該螺釘頭驅動裝置的該嚙合幾何結構; 其中,與該螺釘之該螺釘頭插口之該外區段的截錐面相比,該螺釘頭驅動裝置之該內區段的截錐面相對圓柱面的傾角更大。
- 如請求項11所述之套件,其中,該外區段包括相對圓柱面傾斜2.5°至10°的截錐面。
- 如請求項11或12所述之套件,其中,該螺釘頭插口包括設於該外區段與該內區段之間之具有插入面的插入區域,其中該等插入面具有相對該外區段之截錐之基面的大致10°的傾角。
- 如請求項11所述之套件,其中,該嚙合幾何結構係十字幾何結構、Torx幾何結構或一字幾何結構。
- 如請求項11所述之套件,其中,該嚙合幾何結構為在沿該螺釘頭插口之該深度之法向的不同於該第一軸線的第二軸線上穿過該螺釘頭插口的一字幾何結構。
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