TWI389789B - Sheet forming device and sheet forming method - Google Patents
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Description
本發明係關於薄片成形裝置及薄片成形方法,特別是關於將從模具送出的樹脂藉由輥成形為薄片狀的技術。
習知的薄片成形裝置,係將從模具送出的樹脂用第1輥和第2輥挾持後,讓其與第2輥在第2輥的周方向以既定的長度接觸,且能使用相對於第2輥進行公轉的第3輥來改變前述既定長度。該技術例如揭示於日本專利公報:特開平8-230018號(專利文獻1)。
另外,各輥具有將從模具送出的樹脂冷卻的功能,而在熱塑性樹脂、特別是PP、PE等的烯烴系樹脂,為了防止結晶化以確保透明性和均質性,必須適當地改變前述既定的長度(樹脂與第2輥的接觸長度)。
然而,前述習知的薄片成形裝置的第3輥,是被連結構件支承而能繞第2輥進行公轉,若採用這種支承形態,在第2輥和第3輥以高壓力來挾持樹脂時,可能發生第3輥的定位精度惡化的問題。
本發明是有鑑於前述問題點而開發完成者。針對:將從模具送出的樹脂用第1輥和第2輥挾持後,讓其與第2輥在第2輥的周方向以既定的長度接觸,且能使用相對於
第2輥進行公轉的第3輥來改變前述既定長度之薄片成形裝置。本發明是為了提供讓第3輥的定位精度變佳的薄片成形裝置及薄片成形方法。
為了達成上述目的,本發明的請求項1之薄片成形裝置,係將熔融樹脂施以冷卻固化而獲得薄片狀成形品的薄片成形裝置,其包含:第1輥,可相對於框架進行旋轉;第2輥,可相對於前述框架進行旋轉,且和前述第1輥協力挾持從模具吐出的薄片狀的熔融樹脂;連結構件,一端部側被前述框架或前述第2輥支承,設置成能以前述第2輥的旋轉中心軸為中心而相對於前述框架或前述第2輥進行轉動;第3輥,在前述連結構件的另一端部側以能旋轉自如的方式設置於前述連結構件,藉由前述連結構件的轉動而以前述第2輥的旋轉中心軸為轉動中心來進行轉動,並和前述第2輥協力挾持樹脂(被前述第1輥和前述第2輥挾持後,藉由前述第2輥的旋轉而沿前述第2輥的外周搬送的樹脂);以及連結構件支承手段,在前述連結構件的中間部或另一端部側支承前述連結構件,而使前述連結構件能相對於前述框架進行前述轉動;該連結構件支承手段是設置於前述框架。
請求項2的發明,是在請求項1記載的薄片成形裝置中,進一步包含:連結構件轉動定位手段,藉由在前述連結構件的中間部或另一端部側對前述連結構件施加轉矩,以將前述連結構件施以轉動定位。
請求項3的發明,是在請求項2記載的薄片成形裝置中,前述第2輥,在旋轉中心軸的延伸方向的兩端部側,透過軸承被前述框架支承成旋轉自如;前述連結構件是具備第1連結構件和第2連結構件;前述第1連結構件的一端部側,是透過軸承而被前述框架支承,該軸承,在前述第2輥的旋轉中心軸的延伸方向上,是設置在用來支承前述第2輥的一端部側的軸承設置部位或該部位附近;前述第2連結構件的一端部側,是透過軸承而被前述框架支承,該軸承,在前述第2輥的旋轉中心軸的延伸方向上,是設置在用來支承前述第2輥的另一端部側的軸承設置部位或該部位附近;藉由前述連結構件轉動定位手段,使前述第1連結構件和前述第2連結構件進行同步轉動。
請求項4的發明,是在請求項1至請求項3的任一項中記載的薄片成形裝置中,前述各輥的旋轉中心軸是朝水平方向延伸,前述模具是設置在前述第1輥和前述第2輥的上方;前述模具的熔融樹脂吐出口是位於前述第1輥和前述第2輥的接觸部的正上方;並具備調節手段,以調整從前述第1輥和前述第2輥的接觸部至前述模具間的距離。
請求項5的發明之薄片成形方法,其特徵在於:是使用請求項1至請求項4的任一項中記載的薄片成形裝置。
依據本發明,針對:將從模具送出的樹脂用第1輥和第2輥挾持後,讓其與第2輥在第2輥的周方向以既定的長度接觸,且能使用相對於第2輥進行公轉的第3輥來改變前述既定長度之薄片成形裝置。能讓第3輥的定位精度變佳。
以下根據圖式來說明本發明的實施形態。
又在以下的說明,將水平方向的一方向設定為X軸方向(圖中以「X」表示),將水平方向的另一方向設定為與X軸方向垂直的Y軸方向(圖中以「Y」表示),將鉛垂方向設定為Z軸方向(圖中以「Z」表示)。
薄片成形裝置1,是將熔融樹脂ST施以冷卻固化以獲得薄片狀成形品的裝置,係具備第1輥3、第2輥5、第3輥7和連結構件9。
第1輥3是形成圓柱狀,能以朝X軸方向延伸的中心軸θ3為旋轉中心而相對於框架11進行旋轉(自轉)。
第2輥5是形成圓柱狀,能以朝X軸方向延伸的中心軸θ1為旋轉中心而相對於框架11進行旋轉(自轉)。從其長軸朝X軸方向延伸的模具TD吐出(朝第1圖的箭頭A1方向吐出)的薄片狀的熔融樹脂ST,是由第1輥3和第2輥5協力挾持。
連結構件9的一端部(基端部)側被框架11支承,且設置成能以第2輥5的旋轉中心軸θ1為中心而相對於框架11進行轉動(擺動)。此外,連結構件9的一端部側被第2輥5支承,且使連結構件9能相對於第2輥5轉動亦可。
第3輥7是形成圓柱狀,以朝X軸方向延伸的中心軸θ4為旋轉中心,在連結構件9的另一端部(前端部)側以可旋轉(自轉)的方式設置於連結構件9。而且,藉由連結構件9的轉動,第3輥7能以第2輥5的旋轉中心軸θ1為轉動中心而進行轉動(公轉)。被第1輥3和第2輥5挾持後藉由第2輥5的旋轉而沿第2輥5的外周搬送的樹脂ST,是由第2輥5和第3輥7來協同挾持。
另外,被第2輥5和第3輥7挾持的樹脂ST,接著如第1圖的箭頭A2所示朝離開各輥3、5、7的方向搬送。
另外,在薄片成形裝置1設置連結構件支承手段13。連結構件支承手段13,是在連結構件9的中間部或是另一端部側(在第2輥5的旋轉中心軸θ1和第3輥7的旋轉中心軸θ4互相連結的方向上的中間部或旋轉中心軸θ4側,例如在比第2輥5的外周更外側)支承連結構件9,以使連結構件9能相對於框架11繞中心軸θ1轉動。
另外,在用各輥3、5、7來挾持樹脂ST時,是藉由馬達M等的致動器讓各輥3、5、7旋轉而將薄片狀的樹脂ST拉入並送出。
另外,在薄片成形裝置1設置連結構件轉動定位手段15。連結構件轉動定位手段15,是在連結構件9的中間部或另一端部側(例如,比第2輥5的外周更外側,甚至是比連結構件支承手段13的支承部更外側)對連結構件9施加轉矩,以將連結構件9施以轉動定位。
接著進一步詳細的說明薄片成形裝置1。
第2輥5,是在旋轉中心軸θ1的延伸方向的兩端部側,透過軸承17被框架11支承成可旋轉。連結構件9係具備:位於第2圖的右側之第1連結構件9A和位於第2圖的左側之第2連結構件9B。
第1連結構件9A的一端部側(旋轉中心軸θ1和旋轉中心軸θ4互相連結的方向上的一端部側,輥5或輥7之徑方向的一端部側),是透過軸承19(19A)而被框架11支承。軸承19(19A),在第2輥5的旋轉中心軸θ1的延伸方向上,是設置在用來支承第2輥5的一端部側的軸承17(17A)設置部位或該部位附近。
第2連結構件9B,是和第1連結構件9A同樣的,透過軸承19(19B)(在第2輥5的旋轉中心軸θ1的延伸方向上,設置在用來支承第2輥5的另一端部側的軸承17(17B)設置部位或該部位附近),而被框架11支承著。
藉由連結構件轉動定位手段15,使第1連結構件9A和第2連結構件9B進行同步轉動。
模具TD設置在第1輥3和第2輥5的上方,模具TD的熔融樹脂吐出口(朝與各輥3、5的旋轉中心軸θ3、θ1的延伸方向相同的方向(X方向)延伸的熔融樹脂吐出口),是位在第1輥3和第2輥5的接觸部(挾持從模具TD吐出的熔融樹脂ST的部位)的正上方。
另外,在薄片成形裝置1設置調節手段21,藉由該調節手段21來調節模具TD與第1輥3和第2輥5的接觸部之間的距離,以使模具TD的熔融樹脂吐出口位在第1輥3和第2輥5的接觸部之正上方。
另外,在各輥3、5、7設置用來冷卻樹脂ST的冷卻機構(亦可為用來加熱樹脂ST的加熱機構,或是用來調節溫度的溫度調節機構)。例如,在第2輥5的一端部側設置旋轉接頭RJ,透過該旋轉接頭RJ將冷媒(亦可為溫媒或溫度調節媒體)供應給第2輥5或從第2輥5回收。冷媒,是循環於設置在薄片成形裝置1的外部之冷卻裝置(亦可為加熱裝置或溫度調節裝置)和各輥3、5、7之間。
另外,薄片成形裝置1,如第2圖及第4圖所示,是相對於各輥3、5、7的中心面(YZ平面)形成大致對稱。
第1輥3的一端部側,如第4圖所示是透過設置在軸承保持具23的軸承25而被框架11所支承。軸承保持具23是和框架11設置成一體。第1輥3的另一端部也是同樣的被支承著。另外,第2輥5,也是和第1輥3同樣的,透過設置在軸承保持具27的軸承17而被支承著(參照第1圖)。
第1輥3的外徑是比第2輥5的外徑更小,第1輥3的旋轉中心軸θ3和第2輥5的旋轉中心軸θ1之間的距離,為了挾持從模具TD送出的熔融樹脂ST而成為與第1輥3的半徑和第2輥5的半徑的和大致相等。
在用來支承第2輥5的一端部側(第2圖的右側)之軸承保持具27A,呈一體地設置環狀的軸承軸構件29,連結構件9的一端部側是透過軸承19而被軸承軸構件29支承著,藉此使連結構件9能以第2輥5的旋轉中心軸θ1為中心而相對於框體11進行轉動。
若更詳細的說明,軸承軸構件29是設置在軸承保持具27A的兩端部,以內環卡合於各軸承軸構件29的方式設置軸承(例如角接觸滾珠軸承)19(19A),且在該等軸承19各個的外環卡合連結構件9的一端部側。在第2輥5的一端部側(第2圖的右側),設置2個板狀的連結構件構成零件31,該等連結構件構成零件31是透過連接構件33連接成一體而構成第1連結構件9A。用來支承第1連結構件9A的各軸承19A,在第2輥5的旋轉中心軸θ1的延伸方向(X軸方向),是位在比用來支承第2輥5的軸承17A稍外側。
用來支承第2輥5的另一端部的軸承保持具27B,也是和第2輥5的一端部側的情況同樣的,設有軸承軸構件29、軸承19B、連結構件構成零件31和連接構件33。
第3輥7的一端部側(第2圖的右側),是透過軸承35(35A)而被軸承保持具37(37A)支承成可旋轉。軸承保持具37A是設置在位於第2輥5一端部側的2個連結構件構成零件31之間,透過未圖示的線性導引軸承而被第1連結構件(各連結構件構成零件31)9A支承著,在第2輥5的徑方向(第1連結構件9A的長邊方向)能相對於第1連結構件9A進行移動。
另外,用來支承第3輥7的一端部側之軸承保持具37A,是藉由未圖示的氣缸等的致動器,而能在第2輥5的徑方向(相對於第2輥5接近或遠離的方向)進行移動。
第3輥7的另一端部側(第2圖的左側),也是和第3輥7的一端部側同樣的,被軸承35(35B)和軸承保持具37(37B)支承著,且藉由未圖示的致動器而能在第2輥5的徑方向(第5圖所示的箭頭A3方向)相對於第2連結構件9B進行移動。
依據上述構造,能在第3輥7的旋轉中心軸θ4和第2輥5的旋轉中心軸θ1保持平行的狀態下,使第3輥7在與第2輥5大致接觸的位置(和第2輥5協同挾持樹脂ST的位置)和遠離第2輥5的位置之間移動。
連結構件支承手段13,例如具備導件(翼、翅)39而構成。導件39是形成圓弧狀,且以圓弧中心和第2輥5的旋轉中心軸θ1一致的方式呈一體地設置在第1連結構件9A。導件39的曲率半徑例如是大致等於第2輥5的半徑,或比第2輥5的半徑稍大或稍小。導件39,是透過圓弧運動用的導引軸承(將線性導引軸承的軌道形成圓弧狀而構成)41而被支承著,導件39(連結構件9A)相對於框架11能以第2輥5的旋轉中心軸θ1為中心而進行轉動。
若更詳細的說明,圓弧運動用的導引軸承41的軸承部43是呈一體地設置在導件39,圓弧運動用的導引軸承41的軌道45是呈一體地設置在托架47(和框架11設置成一體),藉此使和第1連結構件9A設置成一體的導件39受框架11的支承。
另外,導件39和圓弧運動用的導引軸承41分別設置於第2輥5的一端部側、另一端部側(參照第2圖)。亦即,第2連結構件9B,也是和第1連結構件9A同樣的,透過導件39和圓弧運動用的導引軸承41而被框架11支承著。
藉此,連結構件9的一端側(第2輥5側)是透過軸承19而被支承著,且連結構件9的另一端側(第3輥7側)是透過圓弧運動用的導引軸承41而被支承著。
連結構件轉動定位手段15,例如是具備:伺服馬達等的致動器(未圖示)、小齒輪49、與該小齒輪49嚙合之圓弧狀的大齒輪51而構成。
圓弧狀的大齒輪51,是以圓弧中心與第2輥5的旋轉中心軸θ1一致的方式,呈一體地設置於導件39(設置於第2輥5的一端部側)。大齒輪51是設置在導件39的外周,因此大齒輪51的節圓的曲率半徑稍大於導件39的曲率半徑。
設置於第2輥5的另一端部側的導件39,也是同樣的,設有大齒輪51和小齒輪49。設置於第2輥5的一端部側的小齒輪49、和設置於第2輥5的另一端部側的小齒輪49,是經由連結用軸構件53來連結,以使彼此同步旋轉。設置於第2輥5的一端部側的小齒輪49,是藉由前述伺服馬達等的致動器而以旋轉中心軸θ5為中心進行旋轉。另外,連結用軸構件53是透過未圖示的軸承而被框架11支承成可旋轉。
藉此,使設置於第2輥5的一端部側之第1連結構件9A、和設置於第2輥5的另一端部側之第2連結構件9B同步地進行轉動定位,而在第3輥7的旋轉中心軸θ4和第2輥5的旋轉中心軸θ1保持平行的狀態下,使第3輥7以第2輥5的旋轉中心軸θ1為中心而進行公轉定位。
另外,亦可取代連結用軸構件53的設置,而分別藉由致動器,使設置於第2輥5的一端部側之導件39和設置於第2輥5的另一端部側之導件39進行轉動。此外,亦可取代齒輪,而使用連桿機構來使導件39(連結構件9)旋轉。
調節手段21係具備:相對於設有薄片成形裝置1的地板面FL,使框架11朝與各輥3、5、7的旋轉中心軸θ3、θ1、θ4正交的水平方向(Y軸方向)進行移動定位的手段;使框架11以與各輥3、5、7的旋轉中心軸θ3、θ1、θ4平行的軸(朝X軸方向延伸的軸)為中心而進行轉動定位的手段。
若更具體的說明,藉由使設置於框架11下部之滾輪56在設置於地板面FL的軌道55上滾動,以使框架11沿Y軸方向移動,且藉由未圖示的馬達等來旋轉滾輪56,以使框架11在Y軸方向進行移動定位。另外,亦可採用操作者以手動來進行移動定位的構造。
另外,框架11係具備致動器(例如包含伺服馬達和直線運動機構,也可以是手動操作的千斤頂等)57,藉由驅動該等致動器57來適當地改變滾輪56和框架11的距離,使框架11以朝X軸方向延伸的軸為中心而進行旋轉定位(參照第8圖、第9圖)。致動器57雖是在Y軸方向設置在框架11的兩端部,但僅在一端部設置致動器57亦可。
接下來說明薄片成形裝置1的動作。
以下說明,要使模具TD和各輥3、5的接觸部之間的距離L1比第1圖所示的狀態更短的情況。
首先,如第8圖所示,使框架11的一端相對於地板面FL上昇。又在此狀態下,各輥3、5的接觸部不是在模具TD的正下方,因此須將框架11沿Y軸方向適當地移動,而如第9圖所示使各輥3、5的接觸部位在模具TD的正下方。
接著,使第3輥7進行公轉定位,讓冷媒流過各輥3、5、7且使各輥3、5、7旋轉,從模具TD吐出樹脂ST而進行薄片狀樹脂ST的成形。另外,第3輥7,是在第1圖所示的位置PS1和位置PS2之間(例如90°的角度範圍)進行轉動定位。
依據薄片成形裝置1,不僅是藉由軸承19來支承連結構件9的一端部,且藉由軸承(圓弧運動用的導引軸承)41來支承連結構件9的中間部,因此連結構件9的支承剛性變高。因此,即使在第2輥5和第3輥7以高壓力來挾持樹脂ST時或第3輥7的外徑大的情況,仍可防止第3輥7的定位精度惡化。而且,能將樹脂ST正確地挾持,可防止樹脂ST的結晶化而確保透明性和均質性。
另外,依據薄片成形裝置1,在連結構件9的中間部對連結構件9施加轉矩而使其轉動,因此能用比習知更小的力來獲得大轉矩(讓連結構件9轉動的轉矩),而能使連結構件9的轉動和定位變佳。另外,也容易維持定位後的第3輥7的位置。再者,即使大齒輪51和小齒輪49之間存在有齒隙,也能減低該齒隙所造成的不良影響(第3輥7的公轉方向的偏移量)。
另外,依據薄片成形裝置1,用來支承第2輥5的軸承17的位置和用來支承連結構件9的端部側的軸承19的位置,由於在第2輥5的旋轉中心軸θ1的延伸方向是位於大致相同的位置,且是藉由4個連結構件構成零件31和用來支承該等連結構件構成零件31的各軸承19和圓弧運動用的導引軸承41來支承連結構件9(第3輥7),因此即使是因某些原因而造成繞X軸的轉矩施加於連結構件9的情況,仍可儘量防止連結構件9(第3輥7)發生移位。
另外,從第1圖可知,由於導件39形成圓弧狀,導件39的形狀不會發生多餘的部位而使薄片成形裝置1變得緊致。
再者,依據薄片成形裝置1,由於具有調節手段21,容易按照樹脂ST的性質來調整模具TD與第1輥3和第2輥5的接觸部間的距離,而維持模具TD的吐出口位於第1輥3與第2輥5的接觸部正上方的狀態。
然而,上述薄片成形裝置1的導件39等,雖是在第2輥5或第3輥7的徑方向上位於旋轉中心軸θ1和旋轉中心軸θ4之間(參照第1圖),但將導件39等的半徑加大,而將導件39等設置在旋轉中心軸θ4的外側亦可。
接著說明本發明的第2實施形態。第10圖係顯示將導件39等的半徑加大之薄片成形裝置1a的概略構造的側視圖,是對應於第1圖的圖式。第11圖係顯示第10圖之X1-θ1-θ4-θ2-X1截面,是對應於第2圖的圖式。
薄片成形裝置1a,與第1圖等所示的薄片成形裝置1的不同點在於:將導件39、大齒輪51的半徑加大,而將導件39、大齒輪51在連結構件9的另一端部側設置成一體,其他方面是和薄片成形裝置1具有大致相同的構造而能達成大致相同的效果。
如前述般,導件39、大齒輪51,是以旋轉中心軸θ1為中心而位在比繞中心軸θ4旋轉時所得的圓弧更外側(遠離中心軸θ1的側)。
本發明,除了上述說明之外,並不限於前述發明的實施形態的說明,可進行適當的改變而以其他各種不同的態樣來實施。
另外,日本特願第2008-139631號(2008年5月28日申請)的全部內容,是併入本說明書中來作為參考。
1、1a...薄片成形裝置
3...第1輥
5...第2輥
7...第3輥
9...連結構件
11...框架
13...連結構件支承手段
15...連結構件轉動定位手段
17、19...軸承
21...調節手段
第1圖係顯示本發明的實施形態之薄片成形裝置1的概略構造的側視圖。
第2圖係顯示第1圖的II-θ1-θ4-θ2-II截面的圖。
第3圖係第2圖的III部的放大圖。
第4圖係顯示第1圖的IV-IV截面圖。
第5圓係連結構件9和軸承保持具37的說明圖,是對應於第1圖。
第6圖係導件39和導引軸承41和大齒輪51和小齒輪49和連結用軸構件53的說明圖,是對應於第1圖。
第7圖係第6圖的側視概略圖。
第8圖係為了調整模具TD和各輥3、5的接觸部間的距離L1的情況之說明圖。
第9圖係為了調整模具TD和各輥3、5的接觸部間的距離L1的情況之說明圖。
第10圖係將導件39等的半徑加大的薄片成形裝置1a的概略構造的側視圖,是對應於第1圖。
第11圖係顯示第10圖之X1-θ1-θ4-θ2-X1截面圖,是對應於第2圖。
1...薄片成形裝置
3...第1輥
5...第2輥
7...第3輥
9...連結構件
11...框架
13...連結構件支承手段
15...連結構件轉動定位手段
21...調節手段
39...導件
41...圓弧運動用的導引軸承
43...軸承部
45...軌道
49...托架
51...大齒輪
53...連結用軸構件
55...軌道
56...滾輪
57...致動器
FL...地板面
ST...樹脂
TD...模具
θ1~θ4...旋轉中心軸
Claims (5)
- 一種薄片成形裝置,係將熔融樹脂施以冷卻固化而獲得薄片狀成形品的薄片成形裝置,其包含:第1輥,可相對於框架進行旋轉;第2輥,可相對於前述框架進行旋轉,且和前述第1輥協力挾持從模具吐出的薄片狀的熔融樹脂;連結構件,一端部側被前述框架或前述第2輥支承,設置成能以前述第2輥的旋轉中心軸為中心而相對於前述框架或前述第2輥進行轉動;第3輥,在前述連結構件的另一端部側以能旋轉自如的方式設置於前述連結構件,藉由前述連結構件的轉動而以前述第2輥的旋轉中心軸為轉動中心來進行轉動,並和前述第2輥協力挾持樹脂(被前述第1輥和前述第2輥挾持後,藉由前述第2輥的旋轉而沿前述第2輥的外周搬送的樹脂);以及連結構件支承手段,在前述連結構件的中間部或另一端部側支承前述連結構件,而使前述連結構件能相對於前述框架進行前述轉動;該連結構件支承手段是設置於前述框架。
- 如申請專利範圍第1項記載的薄片成形裝置,係進一步包含:連結構件轉動定位手段,藉由在前述連結構件的中間 部或另一端部側對前述連結構件施加轉矩,以將前述連結構件施以轉動定位。
- 如申請專利範圍第2項記載的薄片成形裝置,其中,前述第2輥,在旋轉中心軸的延伸方向的兩端部側,透過軸承被前述框架支承成旋轉自如;前述連結構件是具備第1連結構件和第2連結構件;前述第1連結構件的一端部側,是透過軸承而被前述框架支承,該軸承,在前述第2輥的旋轉中心軸的延伸方向上,是設置在用來支承前述第2輥的一端部側的軸承設置部位或該部位附近;前述第2連結構件的一端部側,是透過軸承而被前述框架支承,該軸承,在前述第2輥的旋轉中心軸的延伸方向上,是設置在用來支承前述第2輥的另一端部側的軸承設置部位或該部位附近;藉由前述連結構件轉動定位手段,使前述第1連結構件和前述第2連結構件進行同步轉動。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項記載的薄片成形裝置,其中,前述各輥的旋轉中心軸是朝水平方向延伸,前述模具是設置在前述第1輥和前述第2輥的上方;前述模具的熔融樹脂吐出口是位於前述第1輥和前述第2輥的接觸部的正上方;並具備調節手段,以調整從前述第1輥和前述第2輥 的接觸部至前述模具間的距離。
- 一種薄片成形方法,其特徵在於:是使用申請專利範圍第1至4項中任一項記載的薄片成形裝置。
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