CN115815764A - 具有布气结构的焊接导电嘴和导电嘴布气方法及焊接枪 - Google Patents
具有布气结构的焊接导电嘴和导电嘴布气方法及焊接枪 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种具有布气结构的焊接导电嘴和导电嘴布气方法及焊接枪，涉及气焊技术领域，包括管体、分流体、导咀和护套，分流体通过布气圈连接管体。通过在分流体右侧设置布气圈，使得保护气体经过布气圈时不会发生垂直撞击，还能通过布气圈上的导流槽对从送气管喷出的保护气体进行分流，使保护气体快速进入到布气圈的气孔中，当保护气体经过布气圈后，保护气体能够沿直线进入护套的腔体，均匀分布到护套的腔体中，而后快速从护套左侧的开口喷出，在工件的焊接点周围形成保护氛围。无需提供附加的压力和额外的保护气体，推动护套中的保护气体快速在焊接点周围形成保护氛围。
Description
技术领域
本发明涉及气焊技术领域，特别涉及一种具有布气结构的焊接导电嘴。
背景技术
MIG焊接所使用的焊接导电嘴结构如图1所示，包含有管颈1、分流器2、导电咀3和管套4，管套4包围分流器2与导电咀3，焊丝100从管颈1与分流器2送丝孔5穿过，再从导电咀3穿出，其中，分流器2采用径向孔6作为保护气体（惰性气体）的输出孔。
现有的焊接导电嘴在进行MIG焊接时，保护气体从管颈1的送气管道流出，经送丝孔5后从径向孔6喷出，接着被推送到焊接点周围形成保护氛围，保护焊接点免受大气的氧化干扰。之后焊接用电流流向导电咀3，电流通过导电咀3送到不断从导电咀3伸出的焊丝100上，带电的焊丝100与带电的被焊接工件接触，产生电弧和高热将焊丝100和工件的焊接点熔化，以达到金属连接的目的。
现有的MIG焊接方案中，从径向孔6喷出的保护气体会有与管套4内壁会发生垂直撞击，发生多次折射，部分折射的保护气体还会与径向孔6喷出的保护气体发生撞击，这样会形成不规则且相互抵抗的涡流，这对保护气体的流速是不利的，因此，现有技术经常会提供附加的压力以消除这种不利影响，但这意味着需消耗更多的保护气体。
发明内容
本发明目的之一是解决现有技术采用径向孔喷出保护气体时会产生涡流，影响保护气体流速，需提供附加压力消除保护气体流速影响，进而导致消耗更多保护气体的问题。
本发明目的之二是提供一种导电嘴布气方法。
本发明目的之三是提供一种焊接枪。
为达到上述目的之一，本发明采用以下技术方案：一种具有布气结构的焊接导电嘴，包含有管体、分流体、导咀和护套，所述管体与护套相连，所述分流体与所述导咀相连，所述分流体与所述导咀均位于所述护套的腔体内，所述分流体通过布气圈连接所述管体。
所述管体中设有进丝腔，所述进丝腔中接有送气管，所述分流体中具有与进丝腔连通的镗孔，所述导咀中具有与所述镗孔连通的送丝孔，所述进丝腔、所述镗孔与所述送丝孔同轴，所述进丝腔、所述镗孔与所述送丝孔皆用于导出焊丝。
所述布气圈套设在所述分流体的外壁上，所述布气圈的外壁紧贴所述护套的腔体内壁，所述布气圈上设有导流槽，所述导流槽沿圈形排布，所述导流槽两端高低不一，形成倾斜结构的所述导流槽，所述导流槽中设有多个气孔，所述进丝腔通过所述导流槽与所述气孔连通。
在上述技术方案中，本发明实施例在需要焊接时，通过管体中的送气管送出保护气体，保护气体沿进丝腔左侧移动，与布气圈进行接触。
通过布气圈中倾斜的导流槽对保护气体进行导流，导流槽深度低的一端接收来自保护气体的冲击，因导流槽深度低，保护气体易沿着导流槽深度低的一端扩散到导流槽深度高的一端中，使得保护气体快速分布到导流槽中的气孔中。
而后保护气体通过气孔后，沿直线扩散到护套的腔体，从护套左侧的开口喷出，在工件的焊接点周围形成保护氛围。
进一步地，在本发明实施例中，所述分流体设有内螺纹，所述导咀设有外螺纹，所述分流体的内螺纹与所述导咀的外螺纹相接形成螺纹连接。通过这种螺纹连接，可便于更换坏了的导咀。
进一步地，在本发明实施例中，所述布气圈与所述分流体为一体式结构，或所述布气圈与所述分流体为分离式的可拆卸连接。
进一步地，在本发明实施例中，所述护套包含有第一圆柱段与第二圆柱段，所述第一圆柱段与所述分流体之间形成导流腔，所述布气圈位于所述导流腔中。
所述第二圆柱段与所述分流体之间形成过流间隙，所述过流间隙的径向长度小于所述导流腔的径向长度。
当保护气体从导流腔进入到过流间隙中时，因过流间隙的径向长度小于导流腔的径向长度，通过过流间隙的保护气体流速会变快，既有利于快速在工件的焊接点形成保护氛围。
更进一步地，在本发明实施例中，所述护套还包含有锥形段，所述锥形段包围所述导咀的左端部分。锥形段的护套能够将保护气体束集在工件的焊接点周围，这样能够减少保护气体的输出量。
进一步地，在本发明实施例中，所述镗孔中安装有陶瓷套，所述陶瓷套设有供所述焊丝通过的轴孔。陶瓷套采用高导热材料，如聚晶金刚石（PCD）、碳化硅（SiC）等。通过导导热材料能够有效吸收导咀的热量，为导咀降温。陶瓷套还能对焊丝进行导向固定作用，这为现有技术中常用方案，在此不作详细描述。
更进一步地，在本发明实施例中，所述镗孔设有与所述过流间隙或所述导流腔连通的冷却孔，所述镗孔中安装有永磁体与固定架，所述永磁体为环形，所述固定架上滑动连接有圈形骨架，所述环形骨架位于所述永磁体的空腔中，所述骨架上绕有绕组线圈，所述环形骨架左侧安装有弹性膜。
由于导咀的需要有很好的导电性，现有的导咀多是用铜的或是铜合金制成。当导咀进行焊接时，导咀容易受热膨胀，致使导咀***，这不利于导出焊丝，焊丝与导咀的间隙为0.3mm左右，极易发生摩擦（所以经常会发生堵料），这样会磨损导咀。所以为了保证导咀使用时长，保证效率，不能放弃对导咀的散热，故采用以下方案：
向导咀通电的同时向导流体中的绕组线圈通电，使绕组线圈产生磁场，该磁场与环绕在线圈周围的永磁体磁场发生相互作用，使圈形骨架带着线圈与弹性膜沿轴向进行左右运动，进而使弹性膜鼓动导流体中镗孔的空气，最终使得镗孔的空气在弹性膜的鼓动下通过冷却孔与过流间隙或导流腔的保护气体发生热交换，冷却陶瓷套与导咀（陶瓷套对导咀吸热，冷却陶瓷能够间接冷却导咀）。
本发明的有益效果是：
本发明通过在分流体右侧设置布气圈，使得保护气体经过布气圈时不会发生垂直撞击，还能通过布气圈上的导流槽对从送气管喷出的保护气体进行分流，使保护气体快速进入到布气圈的气孔中，当保护气体经过布气圈后，保护气体能够沿直线进入护套的腔体，均匀分布到护套的腔体中（保护气体从气孔喷出呈锥形），而后快速从护套左侧的开口喷出，在工件的焊接点周围形成保护氛围。无需提供附加的压力和额外的保护气体，推动护套中的保护气体快速在焊接点周围形成保护氛围。
另外，当保护气体从导流腔进入到过流间隙中时，因过流间隙的径向长度小于导流腔的径向长度，通过过流间隙的保护气体流速会变快，这样也有利于快速在工件的焊接点形成保护氛围。
为达到上述目的之二，本发明采用以下技术方案：一种焊接枪，所述焊接枪具有上述发明目的之一中所述的具有布气结构的焊接导电嘴。
为达到上述目的之三，本发明采用以下技术方案：一种导电嘴布气方法，应用于上述发明目的之一中所述的具有布气结构的焊接导电嘴，所述导电嘴布气方法包括以下步骤：
当需要焊接时，通过管体中的送气管送出保护气体，保护气体沿进丝腔左侧移动，与布气圈进行接触。
通过布气圈中倾斜的导流槽对保护气体进行导流，导流槽深度低的一端接收来自保护气体的冲击，因导流槽深度低，保护气体易沿着导流槽深度低的一端扩散到导流槽深度高的一端中，使得保护气体快速分布到导流槽中的气孔中。
而后保护气体通过气孔后，沿直线扩散到护套的腔体，从护套左侧的开口喷出，在工件的焊接点周围形成保护氛围。
进一步地，在本发明实施例中，在工件的焊接点周围形成保护氛围后，向导咀通电，使得带电的焊丝与带电的被焊接工件接触，产生电弧和高热将焊丝和工件的焊接点熔化，以达到金属连接的目的。
向导咀通电的同时向导流体中的绕组线圈通电，使绕组线圈产生磁场，该磁场与环绕在线圈周围的永磁体磁场发生相互作用，使圈形骨架带着线圈与弹性膜沿轴向进行左右运动，进而使弹性膜鼓动导流体中镗孔的空气，最终使得镗孔的空气在弹性膜的鼓动下通过冷却孔与过流间隙或导流腔的保护气体发生热交换，冷却陶瓷套与导咀。
附图说明
图1为现有技术中焊接导电嘴的结构示意图。
图2为本发明实施例焊接导电嘴的结构示意图。
图3为本发明实施例布气圈的结构示意图。
图4为本发明实施例焊接导电嘴的另一结构示意图
附图中
1、管颈，2、分流器，3、导电咀，4、管套，5、送丝孔，6、径向孔；
10、管体，11、进丝腔，12、送气管；
20、分流体，21、镗孔，22、陶瓷套，23、冷却孔，24、永磁体，25、固定架，26、圈形骨架，27、绕组线圈，28、弹性膜；
30、导咀；
40、护套，41、第一圆柱段，42、第二圆柱段，43、导流腔，44、过流间隙，45、锥形段；
50、布气圈，51、导流槽，52、气孔；
100、焊丝。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是。对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知导电嘴布气方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。
实施例一：
需先说明的是,说明书附图作为说明书的内容，说明书附图中能够毫无疑义得到的结构形状，连接关系，配合关系，位置关系都应作为说明书的内容进行理解。
一种具有布气结构的焊接导电嘴，如图2所示，包含有管体10、分流体20、导咀30和护套40，管体10与护套40相连，分流体20与导咀30相连，分流体20与导咀30均位于护套40的腔体内，分流体20通过布气圈50连接管体10。
管体10中设有进丝腔11，进丝腔11中接有送气管12，分流体20中具有与进丝腔11连通的镗孔21，导咀30中具有与镗孔21连通的送丝孔，进丝腔11、镗孔21与送丝孔同轴，进丝腔11、镗孔21与送丝孔皆用于导出焊丝100。
如图2、3所示，布气圈50套设在分流体20的外壁上，布气圈50的外壁紧贴护套40的腔体内壁，布气圈50上设有导流槽51，导流槽51沿圈形排布，导流槽51两端高低不一，形成倾斜结构的导流槽51，导流槽51中设有多个气孔52，进丝腔11通过导流槽51与气孔52连通。
实施步骤：当需要焊接时，通过管体10中的送气管12送出保护气体，保护气体沿进丝腔11左侧移动，与布气圈50进行接触。
通过布气圈50中倾斜的导流槽51对保护气体进行导流，导流槽51深度低的一端接收来自保护气体的冲击，因导流槽51深度低，保护气体易沿着导流槽51深度低的一端扩散到导流槽51深度高的一端中，使得保护气体快速分布到导流槽51中的气孔52中。
而后保护气体通过气孔52后，沿直线扩散到护套40的腔体，从护套40左侧的开口喷出，在工件的焊接点周围形成保护氛围。
本发明通过在分流体20右侧设置布气圈50，使得保护气体经过布气圈50时不会发生垂直撞击，还能通过布气圈50上的导流槽51对从送气管12喷出的保护气体进行分流，使保护气体快速进入到布气圈50的气孔52中，当保护气体经过布气圈50后，保护气体能够沿直线进入护套40的腔体，均匀分布到护套40的腔体中（保护气体从气孔52喷出呈锥形），而后快速从护套40左侧的开口喷出，在工件的焊接点周围形成保护氛围。无需提供附加的压力和额外的保护气体，推动护套40中的保护气体快速在焊接点周围形成保护氛围。
如图2所示，分流体20设有内螺纹，导咀30设有外螺纹，分流体20的内螺纹与导咀30的外螺纹相接形成螺纹连接。通过这种螺纹连接，可便于更换坏了的导咀30。
布气圈50与分流体20为一体式结构，或布气圈50与分流体20为分离式的可拆卸连接。
护套40包含有第一圆柱段41与第二圆柱段42，第一圆柱段41与分流体20之间形成导流腔43，布气圈50位于导流腔43中。
如图2所示，第二圆柱段42与分流体20之间形成过流间隙44，过流间隙44的径向长度小于导流腔43的径向长度。
当保护气体从导流腔43进入到过流间隙44中时，因过流间隙44的径向长度小于导流腔43的径向长度，通过过流间隙44的保护气体流速会变快，既有利于快速在工件的焊接点形成保护氛围。
护套40还包含有锥形段45，锥形段45包围导咀30的左端部分。锥形段45的护套40能够将保护气体束集在工件的焊接点周围，这样能够减少保护气体的输出量。
镗孔21中安装有陶瓷套22，陶瓷套22设有供焊丝100通过的轴孔。陶瓷套22采用高导热材料，如聚晶金刚石（PCD）、碳化硅（SiC）等。通过导导热材料能够有效吸收导咀30的热量，为导咀30降温。陶瓷套22还能对焊丝100进行导向固定作用，这为现有技术中常用方案，在此不作详细描述。
如图4所示，镗孔21设有与过流间隙44或导流腔43连通的冷却孔23，镗孔21中安装有永磁体24与固定架25，永磁体24为环形，固定架25上滑动连接有圈形骨架26，环形骨架位于永磁体24的空腔中，骨架上绕有绕组线圈27，环形骨架左侧安装有弹性膜28。
由于导咀30的需要有很好的导电性，现有的导咀30多是用铜的或是铜合金制成。当导咀30进行焊接时，导咀30容易受热膨胀，致使导咀30***，这不利于导出焊丝100，焊丝100与导咀30的间隙为0.3mm左右，极易发生摩擦（所以经常会发生堵料），这样会磨损导咀30。所以为了保证导咀30使用时长，保证效率，不能放弃对导咀30的散热，故采用以下方案：
向导咀30通电的同时向导流体中的绕组线圈27通电，使绕组线圈27产生磁场，该磁场与环绕在线圈周围的永磁体24磁场发生相互作用，使圈形骨架26带着线圈与弹性膜28沿轴向进行左右运动，进而使弹性膜28鼓动导流体中镗孔21的空气，最终使得镗孔21的空气在弹性膜28的鼓动下通过冷却孔23与过流间隙44或导流腔43的保护气体发生热交换，冷却陶瓷套22与导咀30（陶瓷套22对导咀30吸热，冷却陶瓷能够间接冷却导咀30）。
实施例二：
一种焊接枪，焊接枪具有上述实施例一中的具有布气结构的焊接导电嘴。
实施例三：
一种导电嘴布气方法，应用于上述实施例一中的具有布气结构的焊接导电嘴，导电嘴布气方法包括以下步骤：
当需要焊接时，通过管体10中的送气管12送出保护气体，保护气体沿进丝腔11左侧移动，与布气圈50进行接触。
通过布气圈50中倾斜的导流槽51对保护气体进行导流，导流槽51深度低的一端接收来自保护气体的冲击，因导流槽51深度低，保护气体易沿着导流槽51深度低的一端扩散到导流槽51深度高的一端中，使得保护气体快速分布到导流槽51中的气孔52中。
而后保护气体通过气孔52后，沿直线扩散到护套40的腔体，从护套40左侧的开口喷出，在工件的焊接点周围形成保护氛围。
当保护气体从导流腔43进入到过流间隙44中时，因过流间隙44的径向长度小于导流腔43的径向长度，通过过流间隙44的保护气体流速会变快，这样也有利于快速在工件的焊接点形成保护氛围。
要知道，平常在焊接时，一般打开焊接枪的按钮就要焊接了，如保护气体不能快速在焊接点周围形成保护氛围，是会造成影响的。
采用现有的MIG焊接技术进行焊接试验，对缝宽为16mm，缝长为173mm的工件进行焊接：焊丝100材料采用HS301，焊丝100直径为1.6mm，焊接电流采用280-300A，电弧电压采用25-27V，焊丝100伸长的长度为16-20mm，焊接速度为201-350mm每分钟，而保护气体的流量控制在24-26L每分钟。
采用本申请的MIG焊接技术进行焊接试验，当采用与现有的MIG焊接技术相同的参数时，发现焊接点保护气体流量要高点，而后将保护气体的流量控制在大约20L每分钟后，发现焊接点的保护气体流量与现有的MIG焊接技术的保护气体流量近似，由此得出，采用这种方式每分钟可减少12%的保护气体损耗。
在工件的焊接点周围形成保护氛围后，向导咀30通电，使得带电的焊丝100与带电的被焊接工件接触，产生电弧和高热将焊丝100和工件的焊接点熔化，以达到金属连接的目的。
由于导咀30的需要有很好的导电性，现有的导咀30多是用铜的或是铜合金制成。当导咀30进行焊接时，导咀30容易受热膨胀，致使导咀30***，这不利于导出焊丝100，焊丝100与导咀30的间隙为0.3mm左右，极易发生摩擦（所以经常会发生堵料），这样会磨损导咀30。所以为了保证导咀30使用时长，保证效率，不能放弃对导咀30的散热，故采用以下方案：
向导咀30通电的同时向导流体中的绕组线圈27通电，使绕组线圈27产生磁场，该磁场与环绕在线圈周围的永磁体24磁场发生相互作用，使圈形骨架26带着线圈与弹性膜28沿轴向进行左右运动，进而使弹性膜28鼓动导流体中镗孔21的空气，最终使得镗孔21的空气在弹性膜28的鼓动下通过冷却孔23与过流间隙44或导流腔43的保护气体发生热交换，冷却陶瓷套22与导咀30（陶瓷套22对导咀30吸热，冷却陶瓷能够间接冷却导咀30）。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (10)
1.一种具有布气结构的焊接导电嘴，包含有管体、分流体、导咀和护套，所述管体与护套相连，所述分流体与所述导咀相连，所述分流体与所述导咀均位于所述护套的腔体内，其特征在于，所述分流体通过布气圈连接所述管体；
所述管体中设有进丝腔，所述进丝腔中接有送气管，所述分流体中具有与进丝腔连通的镗孔，所述导咀中具有与所述镗孔连通的送丝孔，所述进丝腔、所述镗孔与所述送丝孔同轴，所述进丝腔、所述镗孔与所述送丝孔皆用于导出焊丝；
所述布气圈套设在所述分流体的外壁上，所述布气圈的外壁紧贴所述护套的腔体内壁，所述布气圈上设有导流槽，所述导流槽沿圈形排布，所述导流槽两端高低不一，形成倾斜结构的所述导流槽，所述导流槽中设有多个气孔，所述进丝腔通过所述导流槽与所述气孔连通。
2.根据权利要求1所述具有布气结构的焊接导电嘴，其特征在于，所述分流体设有内螺纹，所述导咀设有外螺纹，所述分流体的内螺纹与所述导咀的外螺纹相接形成螺纹连接。
3.根据权利要求1所述具有布气结构的焊接导电嘴，其特征在于，所述布气圈与所述分流体为一体式结构，或所述布气圈与所述分流体为分离式的可拆卸连接。
4.根据权利要求1所述具有布气结构的焊接导电嘴，其特征在于，所述护套包含有第一圆柱段与第二圆柱段，所述第一圆柱段与所述分流体之间形成导流腔，所述布气圈位于所述导流腔中；
所述第二圆柱段与所述分流体之间形成过流间隙，所述过流间隙的径向长度小于所述导流腔的径向长度。
5.根据权利要求4所述具有布气结构的焊接导电嘴，其特征在于，所述护套还包含有锥形段，所述锥形段包围所述导咀的左端部分。
6.根据权利要求1所述具有布气结构的焊接导电嘴，其特征在于，所述镗孔中安装有陶瓷套，所述陶瓷套设有供所述焊丝通过的轴孔。
7.根据权利要求4所述具有布气结构的焊接导电嘴，其特征在于，所述镗孔设有与所述过流间隙或所述导流腔连通的冷却孔，所述镗孔中安装有永磁体与固定架，所述永磁体为环形，所述固定架上滑动连接有圈形骨架，所述环形骨架位于所述永磁体的空腔中，所述骨架上绕有绕组线圈，所述环形骨架左侧安装有弹性膜。
8.一种焊接枪，其特征在于，所述焊接枪具有上述权利要求1-7中任一所述的具有布气结构的焊接导电嘴。
9.一种导电嘴布气方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-7中任一所述的具有布气结构的焊接导电嘴，所述导电嘴布气方法包括以下步骤：
当需要焊接时，通过管体中的送气管送出保护气体，保护气体沿进丝腔左侧移动，与布气圈进行接触；
通过布气圈中倾斜的导流槽对保护气体进行导流，导流槽深度低的一端接收来自保护气体的冲击，因导流槽深度低，保护气体易沿着导流槽深度低的一端扩散到导流槽深度高的一端中，使得保护气体快速分布到导流槽中的气孔中；
而后保护气体通过气孔后，沿直线扩散到护套的腔体，从护套左侧的开口喷出，在工件的焊接点周围形成保护氛围。
10.根据权利要求9所述导电嘴布气方法，其特征在于，在工件的焊接点周围形成保护氛围后，向导咀通电，使得带电的焊丝与带电的被焊接工件接触，产生电弧和高热将焊丝和工件的焊接点熔化，以达到金属连接的目的；
同时向导流体中的绕组线圈通电，使绕组线圈产生磁场，该磁场与环绕在线圈周围的永磁体磁场发生相互作用，使圈形骨架带着线圈与弹性膜沿轴向进行左右运动，进而使弹性膜鼓动导流体中镗孔的空气，最终使得镗孔的空气在弹性膜的鼓动下通过冷却孔与过流间隙或导流腔的保护气体发生热交换，冷却陶瓷套与导咀。
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