機(jī)床加工中心的選型

駱駝草

機(jī)床加工中心的選型

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在企業(yè)的技術(shù)改造中，為提高競(jìng)爭(zhēng)力,，都把加工中心放在優(yōu)先選擇的地位，都希望用最少的投資獲得業(yè) 高,、功能強(qiáng),、運(yùn)行可靠的機(jī)床,。由于加工中心一次性大，技術(shù)復(fù)雜,，給用戶(hù)選型訂貨造成許多不便,；同時(shí)價(jià)格、功能和精度是一個(gè)對(duì)立的統(tǒng)一體,。因此,，用戶(hù)如何選擇適合的機(jī)床顯得十分重要。機(jī)床選型不僅是以機(jī)床技術(shù),、加工技術(shù)為基礎(chǔ)的實(shí)際綜合應(yīng)用技術(shù),，而且是一種受自身經(jīng)濟(jì)實(shí)力約束的應(yīng)用技術(shù)。加工中心的選型,，由于價(jià)格遠(yuǎn)較普通機(jī)床較貴,，所以受到制約因素很多，機(jī)床選擇合理與否就更顯突出,。正確選型是用好加工中心,，使加工中心發(fā)揮效益的關(guān)鍵。

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1,、選型程序正確,、全面地認(rèn)識(shí)加工中心是選型訂貨的基礎(chǔ),，要對(duì)加工中心的性能,、特征、類(lèi)型,、主要參數(shù),、功能、適用范圍,、不足等有全面,、詳盡的了解和掌握。在充分認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,，可按下述程序展開(kāi),。

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(1)正確選擇加工對(duì)象在企業(yè)生產(chǎn)的眾多零件中選擇典型加工對(duì)象，即零件族選擇,。加工中心適宜于多品種,、小批量生產(chǎn)。批量的形成不僅按零件的幾何尺寸和數(shù)量來(lái)決定,，還應(yīng)考慮工藝的成組性,。采用成組技術(shù)，可以有效地增加相似零件的加工批量,，以接近大批量生產(chǎn)的效率和效益,，實(shí)現(xiàn)中、小批量的生產(chǎn)。零件族選擇的是否合適,，對(duì)充分發(fā)揮投資效益有著十分重要的影響,。

 

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 (2)制定工藝方案對(duì)確定的零件族的典型零件(主樣件)進(jìn)行工藝分析，制定工藝方案,。選擇規(guī)格,、精度、功能符合要求的機(jī)床,，并考慮企業(yè)今后的發(fā)展,，決定是否需要功能預(yù)留。同時(shí),，加工中心的加工工時(shí)費(fèi)用高,，在考慮工序負(fù)荷時(shí)，不僅要考慮機(jī)床加工的可能性,，還要考慮加工的經(jīng)濟(jì)性,。

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2、選型

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(1)類(lèi)型選擇考慮加工工藝,，設(shè)備的最佳加工對(duì)象,、范圍和價(jià)格等因素，根據(jù)所選零件族進(jìn)行選擇,。如,，加工兩面以上的工件或在四周呈徑向輻射狀排列的孔系、面的加工,，如各種箱體,，應(yīng)選臥式加工中心；單面加工的工件,，如各種板類(lèi)零件等,，宜選立式加工中心；加工復(fù)雜曲面時(shí),，如導(dǎo)風(fēng)輪,、發(fā)動(dòng)機(jī)上的整體葉輪等，可選擇五面加工中心,；當(dāng)工件尺寸較大時(shí),，如機(jī)床床身、立柱等,，可選龍式加工中心,。當(dāng)然上述各點(diǎn)不是絕對(duì)的，特別是數(shù)控機(jī)床正朝著復(fù)合化方向發(fā)展,，最終還是要在工藝要求和資金平衡的條件下做出決定,。

 

(2)參數(shù)選擇加工中心最主要的參數(shù)為工作臺(tái)尺寸,，根據(jù)確定的零件族的典型零件進(jìn)行選擇。工作臺(tái)尺寸：這是加工中心的主參數(shù),，主要取決于典型零件的外廓尺寸,、裝夾方式等。應(yīng)選典型零件稍大一些的工作臺(tái),，以便留出安裝夾具所需的空間,，還應(yīng)考慮工作臺(tái)的承載能力，承載能力不足時(shí)應(yīng)考慮加大工作臺(tái)尺寸,，以提高承載能力,。坐標(biāo)軸的行程：最基本的坐標(biāo)軸是X、Y,、Z,，其行程和工作臺(tái)尺寸有相應(yīng)的比例關(guān)系。工作臺(tái)的尺寸基本上決定了加工空間的大小,。如個(gè)別工件的尺寸大于機(jī)床坐標(biāo)行程,，則必須要求工件的加工區(qū)處在機(jī)床的行程范圍之內(nèi)。主軸電動(dòng)機(jī)功率與轉(zhuǎn)矩：它反映了數(shù)控機(jī)床的切削效率,，也從一個(gè)側(cè)面反映了機(jī)床的剛性,。同一規(guī)格的不同機(jī)床，電動(dòng)機(jī)功率可以相差很大,。應(yīng)根據(jù)工件毛坯余量,、所要求的切削力、加工精度和刀具等進(jìn)行綜合考慮,。主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度：需要高速切削或超低速切削時(shí),，應(yīng)關(guān)注主軸的轉(zhuǎn)速范圍,。特別是高速切削時(shí),，既要有高的主軸轉(zhuǎn)速，還要具備與主軸轉(zhuǎn)速相匹配的進(jìn)給速度,。

 

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 (3)精度選擇機(jī)床的精度等級(jí)主要根據(jù)典型零件關(guān)鍵部位精度來(lái)確定,。主要是定位精度、重復(fù)定位精度,、銑圓精度,。數(shù)控精度通常用定位精度和重復(fù)定位精度來(lái)衡量，特別是重復(fù)定位精度,，它反映了坐標(biāo)軸的定位穩(wěn)定性,，是衡量該軸是否穩(wěn)定可靠工作的基本指標(biāo)。特別值得注意的是,，選型訂貨時(shí)必須全面分析,，不能簡(jiǎn)單地看產(chǎn)品樣本所列的精度數(shù)值,，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)不同，規(guī)定數(shù)值不同,、檢測(cè)方法不同,，數(shù)值的涵義就不同�,？���,、樣本、合格證所列出的單位長(zhǎng)度上允許的±值(如：±0.01/300)常是不明確的,，訂貨時(shí)要特別注意,，一定要弄清是ISO標(biāo)準(zhǔn)、VDI/DGQ344182(德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)),、JIS(日本標(biāo)準(zhǔn))還是NMTBA(美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)),。進(jìn)而分析各種不同標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的檢測(cè)計(jì)算方法和檢測(cè)環(huán)境條件，才不會(huì)產(chǎn)生誤解,。銑圓精度是綜合評(píng)價(jià)數(shù)控機(jī)床有關(guān)數(shù)控軸的伺服跟隨運(yùn)動(dòng)特性和數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)功能的主要指標(biāo)之一,。一些大孔和大圓弧可以采用圓弧插補(bǔ)用立銑刀銑削，不論典型工件是否有此需要,，為了將來(lái)可能的需要及更好地控制精度,，必須重視這一指標(biāo)。數(shù)控精度對(duì)加工質(zhì)量有舉足輕重的影響,，同時(shí)要注意加工精度與機(jī)床精度是兩個(gè)不同的概念,。將生產(chǎn)廠樣本上或產(chǎn)品合格證上的位置精度當(dāng)作機(jī)床的加工精度是錯(cuò)誤的。樣本或合格證上標(biāo)明的位置精度是機(jī)床本身的精度,，而加工精度是包括機(jī)床本身所允許誤差在內(nèi)的整個(gè)工藝系統(tǒng)各種因素所產(chǎn)生的誤差總和,。整個(gè)工藝系統(tǒng)的誤差，原因是很復(fù)雜的,，很難用線(xiàn)性關(guān)系定量表達(dá),。在選型時(shí)，可參考工序能力kp的評(píng)定方法作為精度的選型依據(jù),。一般說(shuō)來(lái),，計(jì)算結(jié)果應(yīng)大于1.33。機(jī)床的剛度直接影響到生產(chǎn)率和加工精度,。加工中心的加工速度大大高于普通機(jī)床,，電動(dòng)機(jī)功率也高于同規(guī)格的普通機(jī)床，因此其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的剛度也遠(yuǎn)高于普通機(jī)床,。剛性是機(jī)床質(zhì)量的一個(gè)重要特征,，但對(duì)選型而言，由用戶(hù)對(duì)所選機(jī)床進(jìn)行剛性評(píng)價(jià)尚無(wú)可借鑒的標(biāo)準(zhǔn),。實(shí)際上用戶(hù)有選型時(shí),，綜合自己的使用要求,，對(duì)機(jī)床主要參數(shù)和精度的選擇都包含了對(duì)機(jī)床剛性要求的含義。訂貨時(shí)可按工藝要求,、允許的扭矩,、功率、軸力和進(jìn)給力量大值,，根據(jù)制造商提供的數(shù)值進(jìn)行驗(yàn)算,。用于難切削材料加工的機(jī)床，應(yīng)對(duì)剛性予以特殊關(guān)注,，往往不局限于零件尺寸,，而選用相對(duì)零件尺寸大1至2個(gè)規(guī)格的機(jī)床。

 

 (4)數(shù)控系統(tǒng)選擇數(shù)控功能分為基本功能與選擇功能,，可以從控制方式,、驅(qū)動(dòng)形式、反饋形式,、檢測(cè)與測(cè)量,、用戶(hù)功能、操作方式,、接口形式和診斷等方面去衡量,。基本功能是必然提供的,，而選擇功能只有當(dāng)用戶(hù)選擇了這些功能后,，廠家才會(huì)提供，需另行加價(jià),，且定價(jià)一般較高,。對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的功能一定要根據(jù)機(jī)床的性能需要來(lái)選擇，訂購(gòu)時(shí)既要把需要的功能訂全,，不能遺漏,，同時(shí)避免使用率不高造成浪費(fèi)，還需注意各功能之間的關(guān)聯(lián)性,。在可供選擇的數(shù)控系統(tǒng)中,，性能高低差別很大,，價(jià)格也可相差數(shù)倍,。應(yīng)根據(jù)需要選擇，不能片面追求高指標(biāo),，以免造成浪費(fèi),。多臺(tái)機(jī)床選型時(shí)，盡可能選用同一廠家的數(shù)控系統(tǒng),，這樣操作,、編程,、維修都比較方便。同時(shí)要注意,，再好的系統(tǒng),，必須要有機(jī)床可靠的零件質(zhì)量和裝配質(zhì)量支持，才能發(fā)揮效能,。

 

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(5)坐標(biāo)軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)軸數(shù)的選擇坐標(biāo)軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)軸數(shù)均應(yīng)滿(mǎn)足典型工件加工要求,。一般坐標(biāo)軸的數(shù)量也是機(jī)床檔次的一個(gè)標(biāo)志。一般情況下,，同廠家,、同規(guī)格、同等精度的機(jī)床,，增加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軸,，價(jià)格約增加35%左右。 盡管增加軸數(shù)可強(qiáng)化機(jī)床的功能,，最終還是要注意工藝要求和資金平衡,。

 

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 (6)工作臺(tái)功能選擇臥式加工中心有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)�,；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)有兩種,，用于分度的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。用于分度的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的分度定位間距有一定的限制,，而且工作臺(tái)只起分度與定位作用,，在回轉(zhuǎn)過(guò)程中不能參與切削。分度角有：0.5,。times;720,、5。Times;72,、3,。Times;120和1。Times;360等,，須根據(jù)具體工件的加工要求選擇,。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)任意分度，作為B軸與其它軸聯(lián)動(dòng)控制,。立式加工中心也可配置數(shù)控分度頭,。但必須根據(jù)實(shí)際需要確定，以經(jīng)濟(jì),、實(shí)用為目的,。

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(7)自動(dòng)換刀裝置(ATC)和刀庫(kù)容量的選擇 ATC的工作質(zhì)量和刀庫(kù)容量直接影響機(jī)床的使用性能、質(zhì)量及價(jià)格,。刀庫(kù)容量以滿(mǎn)足一個(gè)復(fù)雜加工零件對(duì)刀具的需要為原則,。應(yīng)根據(jù)典型工件的工藝分析算出加工零件所需的全部刀具數(shù),，由此來(lái)選擇刀庫(kù)容量。當(dāng)要求的數(shù)量太大時(shí),，可適當(dāng)分解工序,，將一個(gè)工件分解為兩個(gè)、三個(gè)工序加工,，以減小刀庫(kù)容量,。同時(shí)要關(guān)注最大刀具尺寸、最大刀具重量,。 ATC的選擇主要考慮換刀時(shí)間與可靠性,。換刀時(shí)間短可提高生產(chǎn)率，但換刀時(shí)間短,，一般換刀裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、故障率高、成本高,，過(guò)分強(qiáng)調(diào)換刀時(shí)間會(huì)使價(jià)格大幅度提高并使故障率上升,。據(jù)統(tǒng)計(jì)加工中心的故障中約有50%與ATC有關(guān)，因此在滿(mǎn)足使用要求的前提下,，盡量選用可靠性高的ATC,，以降低故障率和整機(jī)成本。

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 (8)冷卻裝置選擇冷卻裝置形式較多,，部分帶有全防護(hù)罩的加工中心配有大流量的淋浴式冷卻裝置,，有的配有刀具內(nèi)冷裝置(通過(guò)主軸的刀具內(nèi)冷方式或外接刀具內(nèi)冷方式)，部分加工中心上述多種冷卻方式均配置,。精度較高,、特殊材料或加工余量較大的零件，在加工過(guò)程,，必須充分冷卻,。否則，加工引起的熱變形,，將影響精度和生產(chǎn)效率,。一般應(yīng)根據(jù)工件、刀具及切削參數(shù)等實(shí)際情況進(jìn)行選擇,。

 

(9)自動(dòng)交換工作臺(tái)選擇為了提高機(jī)床利用率,，可選擇交換工作臺(tái)，以便機(jī)床正常工作時(shí),，仍可在交換工作臺(tái)上安裝工作,。如機(jī)床要納入FMC、FMS,，則自動(dòng)交換工作臺(tái)是必須的,，這樣便于機(jī)床進(jìn)入自動(dòng)物流系統(tǒng)。

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 (10)配備必要的附件,、刀具為了充分發(fā)揮機(jī)床的作用,，在選型訂貨時(shí)，除考慮基本功能和基本備件外,，還應(yīng)選用一些選擇功能,、選擇件及附件，以免因缺少一個(gè)幾萬(wàn)元錢(qián)就能購(gòu)買(mǎi)的附件而影響機(jī)床的正常運(yùn)行,。而且,，單獨(dú)簽訂合同購(gòu)買(mǎi)附件的單價(jià)大大高于隨同主機(jī)一起供貨的附件單價(jià)。慎重選擇刀柄和刀具是保證機(jī)床正常運(yùn)行的關(guān)鍵,。國(guó)外金屬切削專(zhuān)家認(rèn)為“1臺(tái)價(jià)值25萬(wàn)美元的數(shù)控機(jī)床其效率的發(fā)揮在很大程度上取決于1把價(jià)值30美元的立銑刀的性能”,。可見(jiàn),，配備性能良好的刀具,，是降低成本，獲得最大綜合經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵措施之一,。但刀柄和刀具的需要量大,，占設(shè)備投資的比例很大，有時(shí)甚至超過(guò)設(shè)備本身的投資,。因此,，最佳的選擇方法還是根據(jù)典型工件所需的品種和數(shù)量確定，并在使用中陸續(xù)添置,。配備刀柄時(shí),，要注意機(jī)床主軸孔的標(biāo)準(zhǔn)、拉釘標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械手夾持部位的標(biāo)準(zhǔn),。許多廠商在樣本和說(shuō)明書(shū)中只列出主軸標(biāo)準(zhǔn),，忽略了拉釘、機(jī)械手夾持部位的標(biāo)準(zhǔn),，訂貨時(shí)要特別注意,。考慮不同機(jī)床之間刀具的通用性,，在訂貨時(shí),，應(yīng)盡量減少種類(lèi)、型式,。既可資源共享,，降低在刀具方面的投資，也便于管理。機(jī)床的構(gòu)成中,，排屑裝置,、防護(hù)裝置和對(duì)刀儀等均是必須的。同時(shí)注意配套性,，對(duì)一些盡管不是必須選擇件,，但如果價(jià)格不高，對(duì)使用帶來(lái)很多方便,，也應(yīng)盡量選用,。不能因?yàn)樯僖粋�(gè)價(jià)值很低的附件而使昂貴的機(jī)床運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生不便。

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3,、需要注意的問(wèn)題注意功能與加工的適應(yīng)性雖然加工中心可進(jìn)行鉆,、銑、鏜等多種加工,。但是在具體選擇時(shí),，還應(yīng)根據(jù)需要考慮機(jī)床功能是否適應(yīng)。要注意以下幾點(diǎn)：

 

 (1)進(jìn)行復(fù)雜曲線(xiàn)加工：要考慮CNC是否有所需要的曲線(xiàn)插補(bǔ)功能,，或選擇什么方式逼近加工曲線(xiàn)并保證要求的粗糙度,。

 

 (2)進(jìn)行三維加工：要考慮選擇適合的刀具結(jié)構(gòu)，還要考慮程序編制的能力,。有的還必須配備自動(dòng)編程裝置或后置處理編程裝置,。

 

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 (3)進(jìn)行螺紋切削(非攻絲方式)：不僅要看是否有螺紋切削功能、螺旋線(xiàn)插補(bǔ)功能和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給同步功能,，還要考慮機(jī)床是否有徑向進(jìn)給裝置,、是否有主軸在旋轉(zhuǎn)方向上任意角度位置準(zhǔn)確定位功能。?則,，僅在數(shù)控系統(tǒng)中用了螺紋切削功能仍然無(wú)法進(jìn)行螺紋切削,。

 

(4)錐孔加工(非成形加工方式)：機(jī)床要具有三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)功能或刀具要有徑向進(jìn)給功能。

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(5)采用金剛鉸,、浮動(dòng)鏜和擠壓加工等特種加工：既要考慮適宜自動(dòng)換刀的條件,，又要考慮選擇合適的刀具結(jié)構(gòu)和切削用量。盡可能在購(gòu)買(mǎi)主機(jī)時(shí)一并購(gòu)置部分易損部件及其它附件,。

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(6)如果企業(yè)有應(yīng)用DNC,、FMS、CIMS的規(guī)劃,，或要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)制造：要注意通訊功能,，選擇具有RSffice:smarttags" />-232C、甚至MAP(manufacturing automation protocol)網(wǎng)絡(luò)通訊接口的系統(tǒng),。

 

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(7)注意供貨商：是否具有良好的技術(shù)服務(wù)能力,，如程序編制人員、操作人員、機(jī)械和電氣維修人員的培訓(xùn),，一定期限的←保修,，長(zhǎng)期迅速的維修服務(wù)，供貨方協(xié)助對(duì)典型工件做工藝分析,，進(jìn)行加工可行性工藝試驗(yàn),、試切工件以及承擔(dān)成套技術(shù)服務(wù),，直至全面投入生產(chǎn),。

 

(8)機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性決定了機(jī)床的全部質(zhì)量：加工中心使用中，故障發(fā)生時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于軸承的第一次更換期,。數(shù)控系統(tǒng)由于某一塊插件板故障造成停機(jī)數(shù)月的現(xiàn)象不少見(jiàn),，一個(gè)傳感器失效造成機(jī)床喪失部分功能也多有發(fā)生。在現(xiàn)有的條件下,，用戶(hù)選型過(guò)程中,，可通過(guò)對(duì)老用戶(hù)進(jìn)行走訪(fǎng)，多了解機(jī)床的一些使用情況,。

 

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(9)機(jī)床的噪聲和造型：綠色制造和清潔生產(chǎn)是現(xiàn)代化制造重要的內(nèi)容之一,。對(duì)于機(jī)床噪聲，各國(guó)都有明確的標(biāo)準(zhǔn),。目前聲音品質(zhì)也被列為評(píng)價(jià)機(jī)床質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一,。不少機(jī)床不但控制噪聲等級(jí)，而且對(duì)雜音控制也提出了要求,。即機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),，除噪聲等級(jí)不允許超標(biāo)外，還不應(yīng)該有不悅耳雜音產(chǎn)生,。不悅耳雜音一般指雖不超出噪聲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的等級(jí),，但是卻可以聽(tīng)到的怪異音響。機(jī)床造型也可以統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)床的觀感質(zhì)量,，機(jī)床造型技術(shù)是人機(jī)工程學(xué)在機(jī)床行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用,。機(jī)床造型對(duì)工業(yè)安全、人體衛(wèi)生和生產(chǎn)效率產(chǎn)生著潛在的,，但又非常重要的影響,。fficeffice" />

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設(shè)備的選型對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)布置和生產(chǎn)能力、生產(chǎn)適應(yīng)性很重要,，而且對(duì)工人的影響也較大,，是在采購(gòu)之前應(yīng)多方面調(diào)研和考察的。
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哈雷

是一篇不錯(cuò)的文章，但是密密麻麻看完之后我眼睛都花了,，所以我把這篇文章復(fù)制到Word中重新排版在上傳上來(lái),，給大家下載。

frinkpu

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liqiang260

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