DE10047782A1 - Spring device to control vibration ratio of vibration machine, with two air springs, overall spring rigidity of which can be varied - Google Patents
Spring device to control vibration ratio of vibration machine, with two air springs, overall spring rigidity of which can be variedInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Federanordnung zur Steuerung des Schwingunsverhaltens von Vibrationsmaschinen gemäß der Gattung der Patentansprüche.The invention relates to a spring arrangement for controlling the Vibration behavior of vibration machines according to the genus Claims.
Die Nutzung harmonischer mechanischer Schwingungen in Anordnungen zum Fördern oder Klassifizieren von Schüttgütern sowie zur Formgebung und Verdichtung des Bodens oder von Gemengen - vorzugsweise von Betongemengen - ist allgemein bekannt.The use of harmonic mechanical vibrations in arrangements for conveying or classifying bulk goods and for shaping and compaction of the soil or mixtures - preferably of Concrete quantities - is well known.
Vibrationsmaschinen, wie z. B. Schwingsiebe, Schwingförderer und Vibrationstische, die mechanische harmonische Schwingungen nutzen, müssen auf Grund technologischer Erfordernisse Bewegungsparameter in bestimmter Größe und Verteilung realisieren.Vibration machines, such as B. vibrating screens, vibratory feeders and Vibrating tables that use mechanical harmonic vibrations, Due to technological requirements, movement parameters in certain size and distribution.
Üblicherweise werden die Bewegungsgrößen solcher Maschinen für die Herstellung bestimmter Produkte so eingestellt, daß sie die erwarteten Ergebnisse, bspw. in der Formgebung und Verdichtung sicher erreichen. Dieser Vorgang einer Arbeitspunktbestimmung ist mehr oder weniger aufwändig und wird teilweise auch empirisch erreicht.Usually, the movement quantities of such machines for the Manufacture of certain products adjusted to the expected Achieve results, for example in shaping and compression. This process of determining the working point is more or less elaborate and is partly achieved empirically.
Solange sich die Bedingungen des Prozesses nicht ändern, d. h. solange eine Vibrationsmaschine stabil im gewählten Arbeitspunkt arbeitet und die schwingungsbestimmenden Einflußfaktoren hinreichend konstant sind, kann der Schwingvorgang reproduzierbar erfolgen.As long as the conditions of the process do not change, i.e. H. as long as a vibration machine works stably at the selected working point and the influencing factors determining the vibration are sufficiently constant, the oscillation process can be reproducible.
Die schwingende Masse, zu der auch das zu verarbeitende Gemenge zählt, und deren Schwerpunktlage sind schwingungsbestimmende Einflußfaktoren. Eine Veränderung dieser Einflußfaktoren, beispielsweise eine Änderung der Massebelegung durch wechselnde Produkte, führt zu unerwünschten Veränderungen der Bewegungsgrößen. Zur Erreichung des gewünschten Ergebnisses des Prozesses ist es jedoch erforderlich, die notwendigen Bewegungsgrößen durch Anpassung der Vibrationserregung der schwingenden Maschine neu einzustellen. Eine derartige Einstellung kann erfolgen durch die Änderung der Erregerfrequenz, z. B. mit Hilfe von frequenzstellbaren Vibrationsantrieben. Diese Einstellmöglichkeit weist mehrere Nachteile auf. So erfordert das zu schwingende Gemenge für eine optimale Verarbeitung bestimmte Frequenzen. Eine Änderung der Erregerfrequenz hat deshalb auch eine Verschlechterung des Wirkungsgrades der Vibrationsmaschine bis zur Nichtfunktion zur Folge. Weiterhin bedingen die erforderlichen Frequenzsteller Kostennachteile für diese Lösung.The vibrating mass, including the batch to be processed counts, and their focus is on vibration Influencing factors. A change in these influencing factors, for example a change in the mass assignment due to changing products leads to undesirable changes in movement quantities. To achieve However, the desired outcome of the process requires that necessary movement quantities by adjusting the vibration excitation of the vibrating machine. Such an attitude can be done by changing the excitation frequency, e.g. B. with the help of frequency-adjustable vibration drives. This setting option points several disadvantages. So the mixture to be vibrated requires for optimal processing of certain frequencies. A change in Excitation frequency therefore has a deterioration in Efficiency of the vibration machine to the point of failure. Furthermore, the required frequency controllers cause cost disadvantages for this solution.
Eine weitere Möglichkeit zur Anpassung an flexible Fertigungsbedingungen besteht in der Steuerung der Erregerkraft der Vibrationsmaschine nach Größe und Einwirkungsort in Abhängigkeit von den Lastbedingungen. Diese prinzipielle Lösung erfordert aufwendige elektronische und elektromechanische Anordnungen, die nur für extrem hochwertige Produkte wirtschaftlich zu betreiben sind.Another way to adapt to flexible Manufacturing conditions consist in controlling the excitation force of the Vibration machine depending on size and place of action the load conditions. This basic solution requires complex electronic and electromechanical arrangements that are only for extreme high-quality products can be operated economically.
Eine dritte Möglichkeit der Einstellung optimaler Bewegungsgrößen an Vibrationsmaschinen ist die Abstimmung der Federeigenschaften des schwingenden Systems. Zur Gewährleistung der Schwingfähigkeit sind die Vibrationseinrichtungen, die sowohl starre als auch elastische Systeme in Bezug zur Erregerfrequenz darstellen können, auf Federelementen gelagert. Diese können z. B. Gummifederelemente, Stahlfedern oder auch Luftfedern sein. Die Federeigenschaften beeinflussen je nach Abstimmung mehr oder weniger das Schwingungsverhalten. Eine gezielte Steuerung der Federeigenschaften ist jedoch schwierig.A third possibility of setting optimal movement sizes Vibration machines is the coordination of the spring properties of the vibrating system. To ensure the ability to vibrate the vibration devices, both rigid and elastic Systems can represent in relation to excitation frequency Spring elements stored. These can e.g. B. rubber spring elements, Steel springs or air springs. The spring properties influence more or less depending on the vote Vibration behavior. A targeted control of the spring properties is however difficult.
Eine Luftfeder besitzt bei verschiedenen Luftdrücken unterschiedliche Federeigenschaften. Somit könnten durch eine Veränderung des Luftdruckes in der Feder die Federeigenschaften derart verändert werden, daß die Einstellung der optimalen Bewegungsgrößen der Vibrationsmaschine in Abhängigkeit von den Lastbedingungen erfolgt. Bei bekannten Anordnungen der Luftfedern eines Schwingtisches besteht jedoch nur wenig Spielraum für die Veränderung der Federeigenschaften, da der Luftdruck in den Federn im Gleichgewicht mit den Auflagerkräften der Vibrationseinrichtung mit den Vibratoren stehen muß.An air spring has different air pressures Spring properties. Thus, by changing the Air pressure in the spring the spring properties are changed in such a way that the setting of the optimal movement sizes of the Vibration machine takes place depending on the load conditions. In known arrangements of the air springs of a vibrating table but little scope for changing the spring properties, because the air pressure in the springs is in balance with the support forces the vibrator must stand with the vibrators.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Luftfederanordnung für Vibrationsmaschinen zu schaffen, bei der die Einstellung des Luftdruckes in den Luftfedern und damit der Federeigenschaften des schwingenden Systems unabhängig von der Einstellung des statischen Gleichgewichtszustandes der jeweiligen Vibrationseinrichtung erfolgt.The object of the invention is therefore to provide an air spring arrangement for To create vibration machines in which the adjustment of air pressure in the air springs and thus the spring properties of the vibrating System regardless of the setting of the static Equilibrium state of the respective vibration device takes place.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Durch die erfindungsgemäße Luftfederanordnung wird erreicht, daß die Einstellung der gewünschten Federeigenschaften zur Gewährleistung der technisch erforderlichen Bewegungsgrößen in Abhängigkeit von den wechselnden Lastbedingungen auf einfache Art und Weise möglich ist, ohne den statischen Gleichgewichtszustand der Vibrationseinrichtung zu verändern. Das Schwingverhalten eines Schwingsystems kann unter wechselnden Lastbedingungen so eingestellt werden, dass in jedem Fall die optimalen Bewegungsgrößen eingehalten werden. Außerdem kann die Einstellung sehr schnell geschehen, weil nur eine Änderung des Luftdruckes in den Luftfedern nötig ist, um die Zielgrößen zu erreichen.According to the invention, this object is achieved by the characterizing Features of the first claim solved. By the invention Air spring arrangement is achieved that the setting of the desired Spring properties to ensure the technically required Movement sizes depending on the changing Load conditions is possible in a simple manner without the to change the static equilibrium state of the vibration device. The vibration behavior of a vibration system can vary Load conditions are set so that the optimal in each case Movement quantities are observed. In addition, the setting happen very quickly because only a change in air pressure in the Air springs is necessary to achieve the target sizes.
Die Luftfederanordnung gemäß der Erfindung kann bei Schwingungssystemen, die mehr als eine Schwingungsrichtung aufweisen, prinzipiel für jede Schwingungsrichtung vorgesehen sein.The air spring arrangement according to the invention can be Vibration systems that have more than one direction of vibration, in principle be provided for each direction of vibration.
Die prinzipielle schwingungstechnische Anordnung der
erfindungsgemäßen Lösung besteht in der grundsätzlich paarweisen
Ankopplung von Luftfedern an eine schwingfähige Einrichtung, wobei
folgende Randbedingungen einzuhalten sind:
The basic arrangement in terms of vibration technology of the solution according to the invention consists in the coupling of air springs in principle to an oscillating device, the following boundary conditions being observed:
- - die Luftfederelemente sind schwingungstechnisch aus der Sicht des schwingenden Teils (Schwingtisches) eine Parallelschaltung von Federn zur starren Basis;- The air suspension elements are vibration engineering from the perspective of oscillating part (oscillating table) a parallel connection of springs to the rigid base;
- - die Summe aller statischen Kräfte (Federkräfte, Gewichtskräfte) ist an jedem Ankoppelungspunkt mindestens zweier Luftfedern am schwingenden Teil gleich Null;- The sum of all static forces (spring, weight) is on each coupling point of at least two air springs on vibrating part zero;
- - es sind mindestens zwei im wesentlichen gegensätzliche wirkende Luftfedern erforderlich.- there are at least two essentially opposite effects Air springs required.
An sich können die mindestens zwei Federn unmittelbar auf das schwingende Teil einwirken. Aus konstruktiven und technologischen Gründen ist es von Vorteil, am schwingenden Teil (Vibrationstisch) Lagerteile zu befestigen, von denen jedes wenigstens teilweise zwischen zwei zumindest an einem zugehörigen festen Maschinenteil befestigten Luftfedern (einem Luftfederpaar) angeordnet ist. Ist der Vibrationstisch über Beine mit einer Basis verbunden, so ist vorteilhaft für jedes Bein ein Lagerteil zwischen zwei in Schwingungsrichtung angeordneten Luftfedern vorgesehen.As such, the at least two springs can directly on the act on the vibrating part. From constructive and technological For reasons it is advantageous to use the vibrating part (vibration table) To attach bearing parts, each of which at least partially between two attached at least to an associated fixed machine part Air springs (a pair of air springs) is arranged. Is the vibration table connected by legs to a base, so it is beneficial for each leg Bearing part between two air springs arranged in the direction of vibration intended.
Im Bedarfsfall kann die erfindungsgemäße Luftfederanordnung mit einer anders gearteten Federanordnung (Gummifedern, Schraubenfedern o. ä.) zur Aufnahme von Teilkräften in einem schwingfähigen System kombiniert sein.If necessary, the air spring arrangement according to the invention with a different kind of spring arrangement (rubber springs, coil springs or similar) for absorbing partial forces in an oscillating system be combined.
Im Zusammenwirken mit einer entsprechenden Sensorik an den interessierenden Stellen der Vibrationseinrichtung ist es leicht möglich, teil- und vollautomatisch arbeitende Regeleinrichtungen zu schaffen, die auf die wechselnden Produktionsbedingungen sofort reagieren.In cooperation with an appropriate sensor system to the points of interest of the vibration device, it is easily possible to create partially and fully automatic control devices that react immediately to changing production conditions.
Vibrationsmaschinen mit der erfindungsgemäßen Luftfederanordnung sind überall dort vorteilhaft einsetzbar, wo durch häufig sich ändernde Lastbedingungen in einer flexiblen Produktion eine ständige Neueinstellung der Bewegungsgrößen für eine qualitätsgerechte Fertigung erforderlich ist.Vibration machines with the air spring arrangement according to the invention can be used advantageously wherever frequently changing Constant load conditions in a flexible production Readjustment of the movement quantities for a quality-oriented production is required.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung 74 näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below with the aid of schematic drawing 74 explained in more detail. Show it:
Fig. 1 einen Vibrationstisch mit sechs erfindungsgemäßen Luftfederanordnungen in perspektivischer Darstellung, Fig. 1 a vibration table with six air spring arrangements according to the invention in perspective view;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Ausschnittes A aus Fig. 1, ein Bein des Vibrationstisches, teilweise in Ansicht, teilweisweise im Schnitt und Fig. 2 is a side view of section A of Fig. 1, a leg of the vibration table, partially in view, partially in section and
Fig. 3 ein Diagramm zur Wirkungsweise der Erfindung. Fig. 3 is a diagram of how the invention works.
In Fig. 1 hat eine Vibrationsmaschine 10 zur Formgebung und Verdichtung von Betongemenge einen Vibrationstisch 11, an dessen Unterseite sechs Lagerteile 12 befestigt sind, mit deren Hilfe der Vibrationstisch 11 auf mit Rippen 14 verstärkten Beinen 13 ruht. Eine Vibrationseinrichtung 16 wirkt so auf den Tisch 11 ein, dass er in vertikaler Richtung 16 in Schwingungen versetzt wird. Da jedem der Beine 13 eine eigene Luftfederanordnung 25 zugeordnet ist, können durch Veränderung des Luftdruck in den einzelnen Anordnungen 25 das Schwingungsverhalten des Tisches 11 und die Bewegungsgrößen beeinflusst werden. In Fig. 1 has a vibration machine 10 are attached to the shaping and compacting of concrete mixture a vibrating table 11, on the underside of six bearing members 12, rests with the aid of the vibration table 11 reinforced with ribs 14 legs. 13 A vibrating device 16 acts on the table 11 in such a way that it is vibrated in the vertical direction 16 . Since each of the legs 13 is assigned its own air spring assembly 25, the air pressure, the vibration behavior of the table 11 and the movement variables can be influenced by changing the individual assemblies 25th
Gemäß Fig. 2 ist das Lagerteil 12 mit einer Abkröpfung 12' versehen, die zwischen einer unteren Luftfeder 17 und einer oberen Luftfeder 18 angeordnet ist. Beide Luftfedern 17, 18 sind am rippenverstärkten Bein 13 befestigt und über Druckluftleitungen 21, 22 mit Niveaureglern 19, 20 verbunden. Hinsichtlich ihrer statischen Tragfähigkeit sind die unteren Luftfedern 17 so dimensioniert, dass sie eine deutlich höhere Last als das Eigengewicht eines zu verdichtenden, zu fördernden oder zu klassifizierenden Gutes, seiner Form und des Tisches 11 aufnehmen können. Sie sollten mindestens das 1,5 bis 2-fache des genannten Eigengewichts aufnehmen können. Die oberen Luftfedern 18 sind so dimensioniert, dass sie die gleiche Kraft wie die unteren Luftfedern 17 abzüglich der Kraft zur Herstellung und Erhaltung des statischen Gleichgewichts des schwingenden Systems, des Vibrationstisches erzeugen. Im Ausgangszustand ist die obere Luftfeder 18 drucklos; die untere Luftfeder 17 wird mittels des Niveaureglers 19 mit einem Druck beaufschlagt, der einen Kräftegleichgewichtszustand und eine Mittellage des Vibrations- oder Schwingtisches 11 herstellt. Für die Einstellung der erforderlichen Bewegungsgrößen ist die Kenntnis der Schwingungseigenformen der Vibrationsmaschine 11 vorteilhaft. Diese können u. a. sowohl mit der üblichen Finite-Elemente-Methode (siehe Zienkiewicz, O. C.: Methode der finiten Elemente. Carl Hanser Verlag, 2. Auflage. München, Wien 1984) als auch experimentell, bspw. mit einer bekannten Modalanalyse, ermittelt werden.Referring to FIG. 2, the bearing part 12 is provided with a bend 12 'which is arranged between a lower air spring 17 and an upper air spring 18. Both air springs 17 , 18 are attached to the rib-reinforced leg 13 and connected to level regulators 19 , 20 via compressed air lines 21 , 22 . With regard to their static load-bearing capacity, the lower air springs 17 are dimensioned in such a way that they can bear a significantly higher load than the weight of a good to be compressed, conveyed or classified, its shape and the table 11 . You should be able to absorb at least 1.5 to 2 times the weight mentioned. The upper air springs 18 are dimensioned so that they generate the same force as the lower air springs 17 minus the force for establishing and maintaining the static balance of the vibrating system, the vibration table. In the initial state, the upper air spring 18 is depressurized; The lower air spring 17 is pressurized by means of the level controller 19 , which creates a state of equilibrium of forces and a central position of the vibration or vibrating table 11 . Knowledge of the natural modes of vibration of the vibration machine 11 is advantageous for setting the required movement quantities. These can be determined using the usual finite element method (see Zienkiewicz, OC: Method of finite elements. Carl Hanser Verlag, 2nd edition. Munich, Vienna 1984 ) as well as experimentally, for example using a known modal analysis.
Es ist weiterhin erforderlich, den Betriebsfrequenzbereich in der Nähe einer Schwingungseigenfrequenz festzulegen. Umgekehrt ist es auch möglich, durch Dimensionierung der schwingungsbestimmenden Komponenten der Vibrationsmaschine (Veränderung der Steifigkeit der Stahlbaugruppe, der Massen, der Federanzahl, der Federanbringung und der Bemessung der Federn) in bestimmten Grenzen Einfluß auf die Größe der Schwingungseigenfrequenz zu nehmen.It is also necessary to close the operating frequency range to set a natural vibration frequency. The reverse is also true possible by dimensioning the vibration determining Components of the vibration machine (change in the rigidity of the Steel assembly, the masses, the number of springs, the spring attachment and the dimensioning of the springs) influence the size within certain limits to take the natural vibration frequency.
Das Diagramm in Fig. 3 zeigt in einem kartesischen Koordinatensystem mit den Achsen f (Erregerfrequenz), s (Wegamplitude) die typische Weg- Frequenz-Funktion eines fremderregten schwingfähigen Systems. Die durchgezogene Kurve 23 soll den Ausgangszustand des schwingenden Systems darstellen. Eine Schwingungseigenfrequenz liegt bei f1. Bei Fremderregung mit dieser Erregerfrequenz tritt Resonanz ein. In der Betriebsfrequenz fB, die in diesem Beispiel an der rechten Flanke der Kurve 23 angenommen wird, stellt sich im Ausgangszustand (durchgezogene Kurve) eine Wegamplitude s1 ein. Eine Erhöhung des Luftfederdruckes in der oberen und unteren Luftfeder unter Beibehaltung des statischen Gleichgewichtes und eine damit verbundene Erhöhung der Federsteifigkeit ergibt die Weg-Frequenz-Kurve 24 (gestrichelte Kurve). Damit ändert sich die Schwingungseigenfrequenz zu f2. Bei gleicher Betriebsfrequenz fB wird sich unter diesen Bedingungen eine Wegamplitude s2 einstellen. Die Wegamplituden s1 und s2 legen den Stellbereich der Wegamplitude fest.The diagram in FIG. 3 shows in a Cartesian coordinate system with the axes f (excitation frequency), s (displacement amplitude) the typical displacement-frequency function of an externally excited oscillating system. The solid curve 23 is intended to represent the initial state of the vibrating system. A natural vibration frequency is f 1 . With external excitation with this excitation frequency, resonance occurs. At the operating frequency f B , which is assumed on the right flank of curve 23 in this example, a path amplitude s 1 is established in the initial state (solid curve). An increase in the air spring pressure in the upper and lower air springs while maintaining the static balance and an associated increase in the spring stiffness results in the displacement-frequency curve 24 (dashed curve). The natural vibration frequency thus changes to f 2 . With the same operating frequency f B , a path amplitude s 2 will occur under these conditions. The path amplitudes s 1 and s 2 determine the setting range of the path amplitude.
Abweichend vom vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann im Ausgangszustand ein höherer Luftdruck in beiden Lultfedern 17, 18 vorhanden sein und der Stellbereich in Richtung einer geringeren Schwingungseigenfrequenz durch Druckreduzierung für die Veränderung der Wegamplitude genutzt werden. Neben der Erhöhung der Wegamplitude kann ebenso eine Reduzierung erreicht werden, wenn dies erforderlich ist.In a departure from the exemplary embodiment described above, a higher air pressure can be present in both reading springs 17 , 18 in the initial state and the adjustment range in the direction of a lower natural oscillation frequency can be used to change the displacement amplitude by reducing the pressure. In addition to increasing the path amplitude, a reduction can also be achieved if this is necessary.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. All in the description, the following claims and the Features shown in the drawing can be used both individually and in any combination with each other be essential to the invention.
1010th
Vibrationsmaschine
Vibration machine
1111
Vibrationstisch
Vibrating table
1212th
Lagerteile
Stock parts
1212th
' Abkröpfung
'Bend
1313
Beine
legs
1414
Rippen
Ribs
1515
Vibrationseinrichtung
Vibrating device
1616
vertikale Richtung
vertical direction
1717th
, ,
1818th
Luftfedern
Air springs
1919th
, ,
2020th
Niveauregler
Level control
2121
, ,
2222
Druckluftleitungen
Compressed air lines
2323
, ,
2424th
Kurven
fi Curves
f i
;Schwingungseigenfrequenzen
fB ; Natural vibration frequencies
f B
Betriebsfrequenz
si Operating frequency
s i
;Wegamplituden
A Ausschnitt
; Path amplitudes
A neckline
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10047782A DE10047782A1 (en) | 1999-09-22 | 2000-09-21 | Spring device to control vibration ratio of vibration machine, with two air springs, overall spring rigidity of which can be varied |
Applications Claiming Priority (2)
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DE19946221 | 1999-09-22 | ||
DE10047782A DE10047782A1 (en) | 1999-09-22 | 2000-09-21 | Spring device to control vibration ratio of vibration machine, with two air springs, overall spring rigidity of which can be varied |
Publications (1)
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---|---|
DE10047782A1 true DE10047782A1 (en) | 2001-05-10 |
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ID=7923433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE10047782A Withdrawn DE10047782A1 (en) | 1999-09-22 | 2000-09-21 | Spring device to control vibration ratio of vibration machine, with two air springs, overall spring rigidity of which can be varied |
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DE (1) | DE10047782A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104648912A (en) * | 2013-11-22 | 2015-05-27 | 昕芙旎雅有限公司 | Workpiece Conveying Device |
-
2000
- 2000-09-21 DE DE10047782A patent/DE10047782A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104648912A (en) * | 2013-11-22 | 2015-05-27 | 昕芙旎雅有限公司 | Workpiece Conveying Device |
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