CN113890283A - 一种汽车驱动电机柔性化自动合装机构及方法 - Google Patents

一种汽车驱动电机柔性化自动合装机构及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车驱动电机柔性化自动合装机构及方法。该合装机构包括用于放置定子合件的定子定位工装、用于放置转子合件的转子定位工装、用于将定子定位工装和转子定位工装分别移动至合装工位的工装移动机构,以及合装电机机构,合装电机机构包括压板、用于驱动压板沿合装电机轴向方向往复运动的定子移动机构和导向杆,压板设置在合装工位的顶部,压板的底面设置有用于夹紧固定定子合件的定子夹紧机构,导向杆滑动贯穿压板,且可以伸缩调节长度。在合装时,先将导向杆伸长与转子合件的转轴同轴固定,保持转轴不会晃动,也能对压板和定子合件的移动进行导向,有效避免定、转子合装过程的吸附刮擦,提高装配质量。

Description

一种汽车驱动电机柔性化自动合装机构及方法
技术领域
本发明涉及电机装配技术领域,具体涉及一种汽车驱动电机柔性化自动合装机构及方法。
背景技术
目前单电机定、转子合装的方式为:先采用定子与端盖合件中的后端盖旋变室作中心定位,然后将其轴向固定,再通过三爪以及顶尖形式夹取转子,通过转子上下移动实现定、转子合装,此装配方式只能在转子转轴的一端固定,由于定子的永磁体具有强磁性,会导致定、转子吸附刮擦,以及转子轴头承受杠杆力,无法保证电机装配质量。
另外目前主流的二合一驱动电机,通常是转子与减速器合体利用减速器悬置孔作仿形定位及轴向支撑,在定子合件外圆设计定位孔及装夹凸台,通过抱夹机构夹紧定子组件外圆,带动定子组件上下移动,实现定转子合装,此种合装方式在合装过程中,转子合件的转轴不固定,也存在定、转子相吸刮擦的风险,且定子合件外圆必须具备装夹定位凸台,装配质量得不到保证以及设备柔性化低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种汽车驱动电机柔性化自动合装机构及方法,利用一个与转子合件的转轴同轴固定的导向杆固定转轴,并对定子合件的移动进行导向,能够有效避免定、转子合装过程的吸附刮擦,提高装配质量。
为了解决上述技术问题,本发明的一种汽车驱动电机柔性化自动合装机构,包括定子定位工装、转子定位工装、工装移动机构和合装电机机构,所述定子定位工装用于放置定子合件,并按照合装时的姿态对定子合件进行周向定位,所述转子定位工装用于放置转子合件,并按照合装时的姿态对转子合件进行周向定位,所述工装移动机构用于将定子定位工装和所述转子定位工装分别移动至合装工位,所述合装电机机构包括压板、定子移动机构和导向杆,所述压板设置在所述合装工位的顶部,且所述压板的平面垂直于合装电机轴向方向布置,所述定子移动机构用于驱动所述压板沿合装电机轴向方向往复运动,所述压板的底面设置有定子夹紧机构,所述定子夹紧机构用于夹紧固定定子合件,所述导向杆滑动贯穿所述压板,且可以伸缩调节长度,所述导向杆伸长后能够与转子合件的转轴同轴固定。
在上述合装机构中,在合装工位进行电机合装的时候,通过伸长导向杆,使导向杆沿着定子合件的轴线穿过压板,与转子合件的转轴同轴固定,然后保持导向杆固定,实现对定子合件的合装移动的导向。进而使合装过程中定、转子的轴线始终重合在一起,保持良好的同轴度,而且固定转子合件的转轴固定不动,有效避免定、转子之间的吸附刮擦,提高装配的质量。
作为本发明合装机构的改进,所述压板的底面上设置有导向座,所述导向座能够与定子合件的后端盖旋变室嵌合。通过在定子夹紧机构夹取定子合件前,利用导向座作为定位结构,与定子合件的后端盖旋变室嵌合,从而对定子合件进行轴线的中心定位,保证定位准确。另外,在夹取后移动的过程中,相互嵌合的结构,使定子合件也能够始终保持着合装的姿态,提高电机合装的质量。
在上述具有导向座的技术方案中,所述导向座包括圆柱状主体,且所述导向杆同轴滑动嵌合于所述导向座的中心孔。由于定子合件的后端盖旋变室为圆柱腔体,且旋变室的轴线即为定子合件的轴线,因此导向座也必须有圆柱形的主体,通过使导向杆滑动穿过导向座的中心孔,即可保证导向杆与定子合件的转轴对齐,从而使定子合件和转子合件在合装时,具有良好的同轴度。
作为本发明合装机构的另一种改进,所述定子移动机构包括伺服电缸机构和第一导轨,所述第一导轨沿合装电机轴向方向布置在所述压板的一侧,所述伺服电缸机构驱动所述压板沿着所述第一导轨往复滑动。
采用伺服电缸机构进行驱动,获得精确速度、位置、推力控制,实现高精度直线运动,保证移动定子合件后依然合装姿态,轴线定位准确。另外,在移动定子合件进行合装的过程中,可以实时监控伺服液压***的压力与位移的对应关系,进而识别合装过程中是否有异物卡滞、是否压装到位等,判断合装产品是否合格,避免不良品流转到下道工序。
作为本发明合装机构的又一种改进,所述定子夹紧机构包括径向气缸组和轴向气缸组,所述径向气缸组用于径向夹紧定子合件的外圆,所述轴向气缸组用于与所述压板一起轴向夹紧定子合件。采用气缸组件进行夹紧固定,响应快速,且根据产品外形更换对应的气缸夹爪,配合定位工装的快换,可满足不同产品的快速使用,柔性化程度高。另外,气缸的固定方式灵活,可以轻松的实现固定位置的调整,适应不同的电机型号,进一步提高设备利用的柔性化。
在上述采用径向气缸组的定子移动机构技术方案中,所述径向气缸组包括沿定子合件周向间隔布置的三个径向气缸,所述径向气缸与所述压板之间设置有连接杆,所述径向气缸的缸体固定在所述连接杆上,所述径向气缸的滑块沿定子合件的径向滑动。采用三个径向气缸对定子合件的外圆进行固定,能够自动对心,保持定子合件的合装姿态,且动作快速,夹持可靠。
在上述采用轴向气缸组的定子移动机构技术方案中,所述轴向气缸组包括沿定子合件周向间隔布置的三个旋转气缸,所述旋转气缸的缸体与所述压板固定连接,所述旋转气缸的旋转块旋转后,沿定子合件的轴向滑动。当电机定子合件的侧壁上具有凸台结构时,采用三个旋转气缸先转动旋转块,嵌合凸台,然后向上收缩拖住定子合件,并使定子合件在压板的底面上固定牢固。整个轴向固定结构简单,柔性化程度高,且夹持可靠。
作为本发明合装机构的再一种改进,所述工装移动机构包括驱动机构、第二导轨和托盘,所述第二导轨铺设在所述压板的底部,且所述第二导轨平面平行所述压板平面,所述驱动机构驱动所述托盘在所述第二导轨上移动,所述托盘上固定有所述定子定位工装和所述转子定位工装。优选的,所述驱动机构采用伺服电机丝杆传动机构进行驱动。整个工装移动机构采用伺服丝杆传动,能够保证移动后的定位准确,另外,利用同一托盘同步的移动定子定位工装和转子定位工装,同步完成上料、移位、出料等动作,缩短合装工序节拍,提高效率。
为了解决上述技术问题,本发明的一种基于上述合装机构的汽车驱动电机柔性化自动合装方法,包括:
在上料工位,将定子合件和转子合件分别放置到定子定位工装和转子定位工装上;
移动携带有定子合件的定子定位工装至合装工位;
定子移动机构驱动压板向下运动,直至压板通过导向座对定子合件的后端盖旋变室进行中心定位,然后定子夹紧机构夹持定子定位工装上的定子合件,再驱动压板向上回位;
移动携带有转子合件的转子定位工装至合装工位;
伸缩气缸驱动导向杆穿过导向座向下伸出,直至与转子合件的转轴端部接触嵌合;
保持导向杆固定不动,定子移动机构驱动压板沿着导向杆向下移动,带着定子合件向转子合件移动,完成合装。
在上述合装方法中,合装移动定子合件前,先在转子合件的转轴上同轴固定一个导向杆,然后沿着导向杆向下移动定子合件,这期间导向杆和转轴都固定不动,可以保证合装过程中定、转子具有良好的同轴度,无吸附刮擦,提高装配质量。
综上所述,采用上述汽车驱动电机柔性化自动合装机构及方法,在合装过程中,通过导向杆对转子合件的转轴进行固定,避免定合装过程出现转、定子之间吸附刮擦,并且导向杆也能对定子合件的合装移动进行导向,保证合装时,转、定子之间具有良好的同轴度,提高电机的装配质量。另外,对定子合件采用后端盖旋变室中心定位,定位准确可靠,且定子合件外圆采用气缸自动对心夹持固定,通过夹爪快换,定子夹紧机构可以实现不同电机的通用,柔性化程度高;采用伺服装置作为工装移动机构和定子移动机构的驱动部件,使滑台和安装板能准确移位,且移动后保证定位准确,进一步提高装配质量。
附图说明
在附图中:
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的伸缩气缸驱动导向杆的局部放大图。
图3为本发明的压板底面的结构示意图。
图4为本发明的定子夹紧机构的结构示意图。
图5为本发明的工装移动机构的结构示意图。
图中,1、定子定位工装;2、转子定位工装;3、工装移动机构;31、驱动机构;32、第二导轨;33、托盘;41、定子合件;42、转子合件;51、压板;52、定子移动机构;521、伺服电缸机构;522、第一导轨;53、导向杆;531、套筒;54、定子夹紧机构;541、径向气缸;542、连接杆;543、旋转气缸;55、伸缩气缸;56、导向座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是,对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明,但并不构成对本发明的限定。
此外,需要说明的是,下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“上”和“下”指的是附图中的方向,词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1所示,本发明一种汽车驱动电机柔性化自动合装机构,包括定子定位工装1、转子定位工装2、工装移动机构3和合装电机机构,定子定位工装1用于放置定子合件41,并按照合装时的姿态对定子合件41进行周向定位,转子定位工装2用于放置转子合件42,并按照合装时的姿态对转子合件42进行周向定位,工装移动机构3用于将定子定位工装1和转子定位工装2分别移动至合装工位,合装电机机构包括压板51、定子移动机构52和导向杆53,压板51设置在合装工位的顶部,且压板51的平面垂直于合装电机轴向方向布置,定子移动机构52用于驱动压板51沿合装电机轴向方向往复运动,压板51的底面设置有定子夹紧机构54,定子夹紧机构54用于夹紧固定定子合件41,导向杆53滑动贯穿压板51,且可以伸缩调节长度,导向杆53伸长后能够与转子合件42的转轴同轴固定。其中,定子合件41包括电机定子和后端盖部分,转子合件42包括电机转子和减速器部分。
为方便理解这个合装过程,在图1中共展示了三个定子合件41,分别是在整个合装过程的出现的是三个位置:第一个是上料工位,在定子定位工装1上放置有一个定子合件41;第二个是合装工位的顶部,即在压板51的底部用定子夹紧机构54夹持着一个定子合件41;第三个是出料工位(也是上料工位),在转子定位工装2上放置着合装好的电机,顶部是一个定子合件41。
使用时,首先用机械手将定子合件41放置在定子定位工装1上,在定子定位工装1上设有与定子合件41的端面相契合的放置槽,或根据装配基准设置若干支撑点,用来盛放定子合件41,并使定子合件41的轴线呈竖直状态。同样,用机械手将转子合件42盛放到转子定位工装2上,并保持其转轴竖直,这样定子合件41和转子合件42周向均固定不动,实现预定位。接着工装移动机构3将放置好定子合件41的定子定位工装1移动到合装工位上(即压板51的底部);紧接着向下移动压板51,利用定子夹紧机构54向下移动将定子合件41抓取,再移动压板51返回到合装工位的顶部。然后工装移动机构3将放置好转子合件42的转子定位工装2移动到合装工位;紧接着先伸长导向杆53,使导向杆53沿定子合件41的轴线穿过压板51,与转子合件42的转轴端部固定。再然后,沿着固定的导向杆53下移压板51,完成定子合件41合装在转子合件42上。最后利用工装移动机构3移动转子定位工装2上,将合装完成的电机移出合装工位,进行卸料。
在电机合装的过程中,通过保持导向杆53固定,使定子合件41沿着导向杆53向着转子合件42移动,从而实现利用一个与转子合件42的转轴同轴固定的导向杆53,对定子合件41的合装移动进行导向,保证合装的定子合件41和转子合件42具有可靠的同心度,且转子合件42的转轴在合装的过程中也固定不动,可保证合装过程中定、转子无吸附刮擦。
如图2和图3所示,压板51的底面上设置有导向座56,导向座56能够与定子合件41的后端盖旋变室嵌合。优选的,导向座56包括圆柱状主体,且导向杆53同轴滑动嵌合于导向座56的中心孔。
定子合件41的后端盖旋变室是电机转轴的端部位置,合装电机时旋转变压器还尚未安装,因此空出相应的圆柱状的旋变室。在从定子定位工装1上抓取定子合件41时候,先利用该旋变室与突出压板51的导向座56配合,保证定子的中心定位准确。另外,导向座56也呈圆柱状,导向杆53从其中心孔同轴的滑动穿过,使得导向杆53的轴线即与定子合件41的轴线重合,在导向杆53向下伸长的过程中,自动与转子合件42的转轴嵌套,结构设计巧妙,保证合装的定子合件41与转子合件42轴线始终对齐,具有良好的同轴度。
如图2所示,定子移动机构52包括伺服电缸机构521和第一导轨522,第一导轨522沿合装电机轴向方向布置在压板51的一侧,伺服电缸机构521驱动压板51沿着第一导轨522往复滑动。伺服电缸机构521和伸缩气缸55并排固定在设备的顶板上,驱动轴穿过顶板固定在压板51上,两个第一导轨522固定在压板51的背部,进行导向。采用伺服电缸机构521进行驱动,获得精确速度、位置、推力控制,实现高精度直线运动,保证移动定子合件41后依然轴线定位准确。另外,在移动定子合件41进行合装的过程中,可以实时监控伺服液压***的压力与位移的对应关系,进而识别合装过程中是否有异物卡滞、是否压装到位,判断合装产品是否合格。
如图2所示,导向杆53的顶端设置有伸缩气缸55,伸缩气缸55推动导向杆53伸缩,导向杆53的底端设置有套筒531,套筒531可以与转子合件42的转轴端部嵌合。通过竖直固定在设备顶板上的伸缩气缸55,带动导向杆53上下移动,使其伸缩。在合装时,先向下移动导向杆53使其沿着定子合件41的轴线穿过压板51,然后与合装工位上的转子合件42的转轴接触,并通过末端的套筒531结构与转轴嵌套固定,然后再沿着导向杆53移动压板51,使定子合件41与转子合件42合装成电机。从而保证合装的定子合件41和转子合件42具有可靠的同心度,且转子合件42的转轴在合装的过程中也固定不动,有效避免合装过程中定、转子的吸附刮擦。导向杆53通过气缸驱动,动作响应快速,结构简单易行,端部的套筒531结构,与转轴嵌套容易。
如图4所示,定子夹紧机构54包括径向气缸组和轴向气缸组,径向气缸组用于径向夹紧定子合件41的外圆,轴向气缸组用于与压板51一起轴向夹紧定子合件41。从定子定位工装1上抓取定子合件41时,从径向和轴向两个方向来固定夹紧定子合件41,确保抓取过程固定牢固,且保证定子合件41的合装姿态不变,轴线定位准确。
可选的,如图3所示,径向气缸组包括沿定子合件41周向间隔布置的三个径向气缸541,径向气缸541与压板51之间设置有连接杆542,径向气缸541的缸体固定在连接杆542上,径向气缸541的滑块沿定子合件41的径向滑动。径向气缸541通过L型板固定在竖直的连接杆542上,使径向气缸541主体保持水平,推动滑块水平运动,从而使三个径向气缸541沿定子合件41一周的三个方向同时夹紧其外圆,具有自动定心的功能,保证定子合件41的轴线保持竖直。
可选的,轴向气缸组包括沿定子合件41周向间隔布置的三个旋转气缸543,旋转气缸543的缸体与压板51固定连接,旋转气缸543的旋转块旋转后,沿定子合件41的轴向滑动。旋转气缸543的缸体直接竖直固定在压板51上,使用时,旋转气缸543向下伸出摆动旋转块,使其与定子合件41侧壁上的凸台嵌合对齐,旋转块在下;接着向上收回旋转块,托住定子合件41,并将定子合件41轴向固定在压板51的底面上。
如图5所示,工装移动机构3包括驱动机构31、第二导轨32和托盘33,第二导轨32铺设在压板51的底部,且第二导轨32平面平行压板51平面,驱动机构31驱动托盘33在第二导轨32上移动,托盘33上固定有定子定位工装1和转子定位工装2。优选的,驱动机构31采用伺服电机丝杆传动机构。
第二导轨32平直的铺设在水平工作台上,在第二导轨32的一侧设置伺服电机丝杆传动机构,驱动托盘33往复的移动,从上料工位移动到合装工位。由于定子定位工装1和转子定位工装2固定在同一个托盘33上,因此在上料工位同时上料后,先将定子合件41移动到合装工位,利用合装电机机构的定子夹紧机构54进行抓取,然后再将转子合件42移动到合装工位,进行压合,最后整体移动到上料工位,将成品电机出料后再上料。采用伺服电机驱动,可保证移动后的定位准确,同时定子合件41和转子合件42一次上料,完成合装,大大提高效率,节省工序时间。
本发明的一种基于上述合装机构的汽车驱动电机柔性化自动合装方法,包括:
S01:上料。在上料工位,将定子合件41和转子合件42分别放置到定子定位工装1和转子定位工装2上。在定子定位工装1上设有与定子合件41的端面相契合的放置槽,或根据装配基准设置若干支撑点,用来盛放定子合件41,使定子合件41的轴线呈竖直状态,保持合装姿态。同理,转子定位工装2也能保持转子合件42的合装姿态。
S02:入料。移动携带有定子合件41的定子定位工装1至合装工位。将定子合件41送到合装工位上。
S03:抓取定子合件41。定子移动机构52驱动压板51向下运动到合装工位,直至压板51通过导向座56对定子合件41的后端盖旋变室进行中心定位,然后通过定子夹紧机构54夹持定子定位工装上1的定子合件41,再驱动压板51向上回位,夹取定子合件41。合装电机机构将定子合件41抓取到合装工位的顶部,为合装动作做物料准备。
S04:入料。移动携带有转子合件42的转子定位工装2至合装工位。将转子合件42送到合装工位上,为合装动作做物料准备。
S05:连接导向杆53。伸缩气缸55驱动导向杆53穿过导向座56中心孔,向下伸出,直至与转子合件42的转轴端部接触嵌合。将导向杆53伸长后与转子合件42的转轴同轴固定,为合装动作做导向准备。
S06:合装成电机。保持导向杆53固定不动,定子移动机构52驱动压板51沿着导向杆53向下移动,带着定子合件41向转子合件42移动,完成合装。在导向杆53的导向下,进行合装。
S07:成品出料。工装移动机构3将转子定位工装2移出合装工位,进行电机下料。
需要说明的是,以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车驱动电机柔性化自动合装机构,其特征在于,包括定子定位工装(1)、转子定位工装(2)、工装移动机构(3)和合装电机机构,所述定子定位工装(1)用于放置定子合件(41),并按照合装时的姿态对定子合件(41)进行周向定位,所述转子定位工装(2)用于放置转子合件(42),并按照合装时的姿态对转子合件(42)进行周向定位,所述工装移动机构(3)用于将定子定位工装(1)和所述转子定位工装(2)分别移动至合装工位,所述合装电机机构包括压板(51)、定子移动机构(52)和导向杆(53),所述压板(51)设置在所述合装工位的顶部,且所述压板(51)的平面垂直于合装电机轴向方向布置,所述定子移动机构(52)用于驱动所述压板(51)沿合装电机轴向方向往复运动,所述压板(51)的底面设置有定子夹紧机构(54),所述定子夹紧机构(54)用于夹紧固定定子合件(41),所述导向杆(53)滑动贯穿所述压板(51),且可以伸缩调节长度,所述导向杆(53)伸长后能够与转子合件(42)的转轴同轴固定。
2.根据权利要求1所述的一种汽车驱动电机柔性化自动合装机构,其特征在于,所述压板(51)的底面设置有导向座(56),所述导向座(56)能够与定子合件(41)的后端盖旋变室嵌合。
3.根据权利要求2所述的一种汽车驱动电机柔性化自动合装机构,其特征在于,所述导向座(56)包括圆柱状主体,且所述导向杆(53)同轴滑动嵌合于所述导向座(56)的中心孔。
4.根据权利要求1所述的一种汽车驱动电机柔性化自动合装机构,其特征在于,所述定子移动机构(52)包括伺服电缸机构(521)和第一导轨(522),所述第一导轨(522)沿合装电机轴向方向,布置在所述压板(51)的一侧,所述伺服电缸机构(521)驱动所述压板(51)沿着所述第一导轨(522)往复滑动。
5.根据权利要求1所述的一种汽车驱动电机柔性化自动合装机构,其特征在于,所述导向杆(53)的顶端设置有伸缩气缸(55),所述伸缩气缸(55)推动所述导向杆(53)伸缩,所述导向杆(53)的底端设置有套筒(531),所述套筒(531)可以与转子合件(42)的转轴端部嵌合。
6.根据权利要求1所述的一种汽车驱动电机柔性化自动合装机构,其特征在于,所述定子夹紧机构(54)包括径向气缸组和轴向气缸组,所述径向气缸组用于径向夹紧定子合件(41)的外圆,所述轴向气缸组用于与所述压板(51)一起轴向夹紧定子合件(41)。
7.根据权利要求6所述的一种汽车驱动电机柔性化自动合装机构,其特征在于,所述径向气缸组包括沿定子合件(41)周向间隔布置的三个径向气缸(541),所述径向气缸(541)与所述压板(51)之间设置有连接杆(542),所述径向气缸(541)的缸体固定在所述连接杆(542)上,所述径向气缸(541)的滑块沿定子合件(41)的径向滑动。
8.根据权利要求6所述的一种汽车驱动电机柔性化自动合装机构,其特征在于,所述轴向气缸组包括沿定子合件(41)周向间隔布置的三个旋转气缸(543),所述旋转气缸(543)的缸体与所述压板(51)固定连接,所述旋转气缸(543)的旋转块旋转后,沿定子合件(41)的轴向滑动。
9.根据权利要求1所述的一种汽车驱动电机柔性化自动合装机构,其特征在于,所述工装移动机构(3)包括驱动机构(31)、第二导轨(32)和托盘(33),所述第二导轨(32)铺设在所述压板(51)的底部,且所述第二导轨(32)平面平行所述压板(51)平面,所述驱动机构(31)驱动所述托盘(33)在所述第二导轨(32)上移动,所述托盘(33)上固定有所述定子定位工装(1)和所述转子定位工装(2)。
10.一种基于权利要求1-9任一项所述合装机构的汽车驱动电机柔性化自动合装方法,其特征在于,包括:
在上料工位,将定子合件和转子合件分别放置到定子定位工装和转子定位工装上;
移动携带有定子合件的定子定位工装至合装工位;
定子移动机构驱动压板向下运动,直至压板通过导向座对定子合件的后端盖旋变室进行中心定位,然后定子夹紧机构夹持定子定位工装上的定子合件,再驱动压板向上回位;
移动携带有转子合件的转子定位工装至合装工位;
伸缩气缸驱动导向杆穿过导向座中心孔向下伸出,直至与转子合件的转轴端部接触嵌合;
保持导向杆固定不动,定子移动机构驱动压板沿着导向杆向下移动,带着定子合件向转子合件移动,完成合装。
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