DE102008026506A1 - Gripping and transporting device for gripping, transporting and stacking of large, square-cut shaped workpieces using robot, has interface and/or clamping arms connected with distance measuring system over which position of arms is detected - Google Patents

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Abstract

The device (10) has a low pressure reservoir or a low pressure source, and a suction device (20) connected to the reservoir or the source for suction of large, square-cut shaped workpieces (24). Clamping arms (26) are attached laterally to the workpieces and movable laterally in a direction of the workpieces. An interface (12) and/or the arms are connected with a distance measuring system over which a position of the arms is detected. The arms are pivotable around a horizontal axis and/or a vertical axis. A pneumatic drive (32) i.e. piston-cylinder-drive, displaces the clamping arms.

Description

Die Erfindung betrifft eine Greif- und Transportvorrichtung für Werkstücke.The The invention relates to a gripping and transporting device for workpieces.

Es ist bekannt, dass Werkstücke zum Beispiel mittels automatisch betriebener Vorrichtungen ergriffen, transportiert und gegebenenfalls aufeinander gestapelt werden. Insbesondere bei großen und schweren, quaderförmigen Werkstücken werden hierfür Saugvorrichtungen verwendet, mit denen die Oberseite des Werkstücks angesaugt wird und das Werkstück mittels Unterdruck angehoben wird. Um ein präzises Absetzen des Werkstücks zu erreichen, muss das Werkstück nicht nur genau ergriffen und transportiert werden, sondern das Werkstück muss hierfür auch an einem vorgegebenen Ort exakt ausgerichtet bereitgestellt werden. Insbesondere dann, wenn die Werkstücke manuell abgestellt werden und anschließend automatisch ergriffen werden sollen, ist die exakte Bereitstellung nicht immer gewährleistet.It is known that workpieces for example, by means of automatically operated devices, be transported and optionally stacked on each other. Especially at big and heavy, cuboid workpieces be for this Suction devices used with which sucked the top of the workpiece and the workpiece is raised by means of negative pressure. In order to achieve a precise settling of the workpiece, must the workpiece not just gripped and transported, but that workpiece must do this also provided in a predetermined location exactly aligned become. In particular, when the workpieces are turned off manually and subsequently automatically be taken, is the exact provision not always guaranteed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit welcher ein automatisch ergriffenes Werkstück anschließend exakter abgesetzt werden kann.Of the Invention has for its object to provide a device with which an automatically gripped workpiece are then placed more accurately can.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mittels einer Greif- und Transportvorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.The solution this task is carried out by means of a gripping and transport device, having the features of claim 1.

Diese Greif- und Transportvorrichtung ist mit einer Schnittstelle für einen Roboterarm versehen, so dass sie automatisch, z. B. von einer Maschinensteuerung, bedient werden kann. Außerdem ist die mit einem Unterdruckreservoir oder einer Unterdruckquelle, einer daran angeschlossenen Saugvorrichtung zum Ansaugen eines oder mehrerer Werkstücke, und mit wenigstens einem seitlich an das oder die Werkstücke anzulegenden Klemmarm versehen, welcher seitlich in Richtung auf das oder die Werkstücke hin verlagerbar ist, wobei die Schnittstelle und/oder der Klemmarm mit einem Wegmesssystem verbunden ist, über welches die Position des Klemmarms erfassbar ist.These Gripping and transport device is with an interface for a Robot arm provided so that they automatically, z. From a machine control, can be served. Furthermore is the one with a vacuum reservoir or a vacuum source, a suction device connected thereto for sucking one or several workpieces, and at least one laterally to be applied to the one or more workpieces Provided clamping arm, which laterally toward the or workpieces is displaceable, wherein the interface and / or the clamping arm is connected to a position measuring system, via which the position of the Clamping arm is detected.

Das Werkstück beziehungsweise die Werkstücke werden wie üblich mittels einer Saugvorrichtung angesaugt, so dass sie ab- beziehungsweise angehoben werden können. Jedoch weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich einen Klemmarm auf, der sich seitlich an das beziehungsweise an die Werkstücke anlegt und dadurch die Position des Werkstücks oder der Werkstücke ertastet. Der Klemmarm kann lose oder mit einem vorgebbaren Anpressdruck am Werkstück anliegen. Die Position des Klemmarms wird über ein Wegmesssystems erfasst, so dass über die Position des Klemmarms auf die Position des Werkstücks beziehungsweise der Werkstücke rückgeschlossen werden kann. Über das Wegmesssystem wird also indirekt die Position des Werkstücks erfasst, so dass mit den Informationen des Wegmesssystems der Roboterarm so angesteuert werden kann, dass das Werkstück lagerichtig am gewünschten Ort abgesetzt werden kann.The workpiece or the workpieces be as usual sucked by a suction device, so that they are off or raised can be. However, the device according to the invention additionally a clamping arm, which laterally to the or on the workpieces and thus the position of the workpiece or workpieces feels. The clamping arm can be loose or with a predefinable contact pressure on workpiece issue. The position of the clamping arm is detected by a position measuring system, so that over the position of the clamping arm on the position of the workpiece or the workpieces inferred can be. about the displacement measuring system thus indirectly detects the position of the workpiece, so that with the information of the position measuring system of the robot arm can be controlled so that the workpiece in the correct position on the desired Place can be discontinued.

Alternativ oder kumulativ kann ein zusätzliches Wegmesssystem an der Schnittstelle für den Roboterarm vorgesehen sein, so dass bei einer schwimmend gelagerten Schnittstelle und beim Anlegen des Klemmarms die Position des Werkstücks ermittelbar ist. Legt sich der Klemmarm am Werkstück an, wird die gesamte Vorrichtung bezüglich der Schnittstelle beziehungsweise bezüglich des Roboterarms verschoben, was vom Wegmesssystem erfasst wird. Somit kann auch diese Information gegebenenfalls zusätzlich mit der Information des Wegmesssystems des Klemmarms für die Ansteuerung des Roboterarms verwendet werden. Bei kumulativ vorgesehenen Wegmesssystemen werden unterschiedliche Versatzrichtungen erfasst.alternative or cumulatively, an additional Position measuring system provided at the interface for the robot arm be so with a floating interface and When creating the clamping arm, the position of the workpiece can be determined is. When the clamp arm engages the workpiece, the entire device becomes in terms of the interface or moved with respect to the robot arm, what is detected by the position measuring system. Thus, this information can also optionally in addition with the information of the position measuring system of the clamping arm for the control of Robot arm can be used. For cumulatively provided path measuring systems different directions of displacement are recorded.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass vier Klemmarme vorgesehen sind, wobei an jeder Seitenfläche des Werkstücks ein Klemmarm zur Anlage kommt. Auf diese Weise kann ein Längsversatz und kann ein Querversatz des Werkstücks erfasst werden. Dabei ist jeder Klemmarm mit einem, insbesondere eigenen Wegmesssystem verbunden. Alternativ kann die Schnittstelle für den Roboterarm mit zwei winklig, insbesondere orthogonal zueinander stehenden Messsystemen verbunden werden, so dass über diese Messsysteme die Lageermittlung erfolgt.at a further development is provided that four clamping arms provided are, taking on each side surface of the workpiece a clamping arm comes to rest. In this way, a longitudinal offset and can be a lateral offset of the workpiece be recorded. In this case, each clamping arm with a, in particular connected to their own position measuring system. Alternatively, the interface for the Robot arm with two angular, in particular orthogonal to each other Measuring systems are connected, so that the measurement of these measuring systems he follows.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Klemmarm verschiebbar und/oder verschwenkbar ist. Unabhängig davon, ob die Klemmarme verschwenkbar oder verschiebbar sind, kommen sie zur Anlage am Werkstück und werden dadurch in ihrer Bewegung gehindert, d. h. sie erreichen ihre Endlage. Diese Endlage wird vom Wegmesssystem erfasst. Sind die Klemmarme verschwenkbar, können diese gemäß bevorzugter Ausführungsbeispiele um eine Horizontalachse und/oder um eine Vertikalachse verschwenkbar sein. Hierfür sind sie zumindest über ein Gelenk flexibel aufgehängt, so dass sie das Werkstück nicht nur punktförmig beziehungsweise linienförmig, sondern unter Umständen sogar flächig, berühren. Auf diese Weise wird die Positionsbestimmung des Werkstücks noch präziser erfasst.at A development of the invention is provided that the clamping arm is displaceable and / or pivotable. Regardless of whether the clamping arms are pivotable or movable, they come to rest on the workpiece and be thereby hindered in their movement, d. H. they reach their final position. This end position is detected by the position measuring system. Are the clamp arms swiveling, can these according to preferred embodiments pivotable about a horizontal axis and / or about a vertical axis be. Therefor At least they are over a joint hung flexibly, so that they are the workpiece not only punctiform or linear, but maybe even area, touch. In this way, the position of the workpiece is still more precise detected.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Schnittstelle und/oder der Klemmarm mit wenigstens zwei Wegmesssystemen verbunden ist. Insbesondere bei der Verwendung von zwei Wegmesssystemen kann die Position des verschiebbar und/oder verschwenkbar gelagerten Klemmarms beziehungsweise der schwimmend gelagerten Schnittstelle einfach ermittelt werden.In a further development it is provided that the interface and / or the clamping arm is connected to at least two path measuring systems. In particular, when using two displacement measuring systems, the position of the displaceably and / or pivotally mounted clamping arm or the floating-mounted interface a be determined.

Vorteilhaft ist für die Verlagerung des Klemmarms ein Linearantrieb vorgesehen, der insbesondere ein pneumatischer, mit Vorzug ein auf Unterdruck basierender Kolben-Zylinder-Antrieb ist. Da für die Saugvorrichtung entweder ein Unterdruckreservoir oder eine Unterdruckquelle vorgesehen sind, kann hieran auch der Linearantrieb angeschlossen werden. Außerdem sind mit derartigen Antrieben die Verstellkräfte und dadurch auch die Anlagekräfte feinfühlig regelbar.Advantageous is for the displacement of the clamping arm provided a linear drive, the in particular a pneumatic, preferably a vacuum based Piston-cylinder drive is. As for the Suction either a vacuum reservoir or a vacuum source are provided, this can also be connected to the linear drive. Furthermore With such drives, the adjusting forces and thus the contact forces can be controlled sensitively.

Das Wegmesssystem ist vorteilhaft mit einer Auswerteeinheit verbunden, die mit der Steuerung des Roboterarms gekoppelt ist. Messarten können auf diese Weise direkt in die Steuerung des Roboterarms eingeschleust werden.The Position measuring system is advantageously connected to an evaluation unit, which is coupled to the control of the robot arm. Messages can open introduced this way directly into the control of the robot arm become.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the dependent claims as well as the following description, with reference to FIG the drawing particularly preferred embodiments in detail are described. It can those shown in the drawing and in the description and in the claims mentioned features each individually or be essential to the invention in any combination.

In der Zeichnung zeigen:In show the drawing:

1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung; 1 a perspective view of an embodiment of the invention;

2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit einer steifen Verbindung des Wegmesssystems mit dem Klemmarm; und 2 a schematic representation of a first embodiment of the invention with a rigid connection of the displacement measuring system with the clamping arm; and

3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, eine gelenkige Verbindung des Wegmesssystems mit dem Klemmarm zeigend. 3 a schematic representation of a second embodiment of the invention, showing a hinged connection of the displacement measuring system with the clamping arm.

In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer insgesamt mit 10 bezeichneten Greif- und Transportvorrichtung dargestellt, die an ihrer Oberseite eine Schnittstelle 12 aufweist, an welcher zum Beispiel ein (nicht dargestellter) Roboterarm befestigt werden kann. Unterhalb einer Greiferabdeckung 14 befindet sich eine Vakuumkammer 16 mit welcher eine Vielzahl einzelner Sauggreifer 18, welche insgesamt eine Saugvorrichtung 20 bilden, verbunden sind. Diese Sauggreifer 18 liegen auf der Oberseite 22 eines Werkstücks 24 auf und saugen dieses an. Auf diese Weise kann das Werkstück 24 nicht nur gegriffen, sondern auch transportiert werden.In the 1 is an embodiment of a total with 10 designated gripping and transport device shown, which at its top an interface 12 at which, for example, a robot arm (not shown) can be attached. Below a gripper cover 14 there is a vacuum chamber 16 with which a large number of individual suction pads 18 , which in total a suction device 20 form, are connected. These suction pads 18 lie on the top 22 a workpiece 24 and suck on this. In this way, the workpiece can 24 not only gripped, but also transported.

Ferner sind Klemmarme 26 erkennbar, die mittels Klemmbacken 28 an den Seitenflächen 30 des Werkstücks 24 anliegen. Die Klemmarme 26 werden mittels eines pneumatischen Antriebs 32 verlagert, das heißt in Längsrichtung 34 des Werkstücks 24 beziehungsweise in dessen Querrichtung 36 verschoben. Der Klemmarm 26 läuft mittels geeigneter Schlitten 38 in Führungsschienen 40 und wird von diesen abgestützt.Furthermore, clamp arms 26 recognizable by means of jaws 28 on the side surfaces 30 of the workpiece 24 issue. The clamp arms 26 be by means of a pneumatic drive 32 displaced, that is in the longitudinal direction 34 of the workpiece 24 or in its transverse direction 36 postponed. The clamp arm 26 runs by means of suitable slides 38 in guide rails 40 and is supported by these.

Die 2 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 sowie die Umrisslinie 42 des Werkstücks 24, an welcher die Klemmbacken 28 der Klemmarme 26 zu liegen kommen. Neben dem Antrieb 32 für jeden Klemmarm 26 sind auch Wegmesssysteme 44 erkennbar, von denen ein Fühler 46 an der Klemmbacke 28 beziehungsweise am Klemmarm 26 und ein Sensor 48 an der Greiferabdeckung 14 oder an der Vakuumkammer 16 befestigt sind. Eine Verstellung des Klemmarms 26 über den Antrieb 32 bewirkt eine Verlagerung des Fühlers 46 im Sensor 48, wodurch ein Sensorsignal erzeugt wird, welches an eine Auswerteeinheit weitergeleitet wird, die mit der Steuerung des Roboterarms in Verbindung steht. Über das Sensorsignal kann die Position des Fühlers 46 und somit des Klemmarms 26 ermittelt werden.The 2 shows a schematic representation of the device according to the invention 10 as well as the outline 42 of the workpiece 24 on which the jaws 28 the clamping arms 26 to come to rest. Next to the drive 32 for each clamp arm 26 are also path measuring systems 44 recognizable, one of which is a feeler 46 on the jaw 28 or on the clamping arm 26 and a sensor 48 on the gripper cover 14 or at the vacuum chamber 16 are attached. An adjustment of the clamping arm 26 over the drive 32 causes a displacement of the sensor 46 in the sensor 48 whereby a sensor signal is generated, which is forwarded to an evaluation unit, which is in communication with the control of the robot arm. The sensor signal can be used to determine the position of the sensor 46 and thus the clamping arm 26 be determined.

Liegt das Werkstück 24, wie in 2 dargestellt, exzentrisch zu einer mit strichpunktierter Linie dargestellten vorgegebenen Stelle 50 und ist die Greif- und Transportvorrichtung 10 zur Stelle 50 ausgerichtet, dann kann der Versatz mittels der Wegmesssysteme 44 erfasst werden, da die einzelnen Klemmarme 26 unterschiedlich weit von der Greiferabdeckung 14 oder vom Zentrum der Greif- und Transportvorrichtung 10 entfernt sind, wenn die Klemmbacken 28 an den Seitenflächen 30, das heißt an der Umrisslinie 42 des Werkstücks 24 anliegen. Dieser über die Wegmesssysteme 44 ermittelter Versatz in Längsrichtung 34 und in Querrichtung 36 kann über die Auswerteeinheit an die Steuerung des Roboterarms weitergegeben werden, so dass beim Absetzen des Werkstücks 24 die Position des Roboterarms entsprechend korrigiert wird, so dass das Werkstück 24 dann lagerichtig abgesetzt wird. Bei der in der 2 dargestellten Variante sind die Fühler 46 starr (Bezugszeichen 52) mit dem Klemmarm 26 gekoppelt. Es kann also ein Versatz des Werkstücks 24 in Querrichtung 36 und/oder in Längsrichtung 34 ermittelt werden.Is the workpiece lying 24 , as in 2 represented, eccentric to a predetermined point indicated by a dotted line 50 and is the gripping and transporting device 10 to the spot 50 aligned, then the offset by means of the displacement measuring systems 44 be recorded, since the individual clamping arms 26 different from the gripper cover 14 or from the center of the gripping and transporting device 10 are removed when the jaws 28 on the side surfaces 30 that is on the outline 42 of the workpiece 24 issue. This over the Wegmesssysteme 44 determined offset in the longitudinal direction 34 and in the transverse direction 36 can be passed through the evaluation unit to the controller of the robot arm, so that when settling the workpiece 24 the position of the robot arm is corrected accordingly so that the workpiece 24 then sold in the correct position. When in the 2 variant shown are the feelers 46 rigid (reference numeral 52 ) with the clamp arm 26 coupled. So it may be an offset of the workpiece 24 in the transverse direction 36 and / or in the longitudinal direction 34 be determined.

In der 3 ist eine Variante dargestellt, bei der die Fühler 46 gelenkig (Bezugszeichen 54) mit dem Klemmarm 26 verbunden sind. Auf diese Weise können sich die Klemmarme 26 flächig an den Seitenflächen 30 beziehungsweise an der Umrisslinie 42 des Werkstücks 24 auch dann anlegen, wenn das Werkstück 24 nicht nur einen Versatz in Längsrichtung 34 und/oder Querrichtung 36 besitzt, sondern auch einen rotativen Versatz bezüglich der Stelle 50 aufweist, d. h. verdreht abgesetzt ist. In diesem Falle sind die beiden Fühler 46 eines Klemmarms 26 unterschiedlich weit in die entsprechenden Sensoren 48 eingeschoben, wodurch die Winkellage ermittelt werden kann. Auch bei dieser Variante werden die Sensordaten über die Auswerteeinheit der Steuerung des Roboterarms übermittelt, so dass beim Absetzen des Werkstücks 24 dieses nicht nur in Längsrichtung 34 und/oder Querrichtung 36 verschoben, sondern auch gedreht wird. Ein korrektes Absetzen des Werkstücks 24 wird also mit der erfindungsgemäßen Greif- und Transportvorrichtung 10 problemlos erzielt.In the 3 is shown a variant in which the feeler 46 articulated (reference numeral 54 ) with the clamp arm 26 are connected. In this way, the clamping arms can 26 flat on the side surfaces 30 or on the outline 42 of the workpiece 24 create even when the workpiece 24 not just an offset in the longitudinal direction 34 and / or transverse direction 36 but also has a rotational offset with respect to the location 50 has, that is offset twisted. In this case, the two feelers 46 a clamping arm 26 different distances in the corresponding sensors 48 inserted, whereby the angular position can be determined. Also in this variant, the sensor data are transmitted via the evaluation of the controller of the robot arm, so that when settling the workpiece 24 this not only in the longitudinal direction 34 and / or transverse direction 36 moved, but also rotated. A correct settling of the workpiece 24 So it is with the gripping and transport device according to the invention 10 easily achieved.

Claims (11)

Greif- und Transportvorrichtung (10) mit einer Schnittstelle (12) für einen Roboterarm, mit einem Unterdruckreservoir oder einer Unterdruckquelle, einer daran angeschlossenen Saugvorrichtung (20) zum Ansaugen eines oder mehrerer Werkstücke (24), und mit wenigstens einem seitlich an das oder die Werkstücke (24) anzulegenden Klemmarm (26), welcher seitlich in Richtung auf das oder die Werkstücke (24) hin verlagerbar ist, wobei die Schnittstelle (12) und/oder der Klemmarm (26) mit einem Wegmesssystem (44) verbunden ist, über welches die Position des Klemmarms (26) erfassbar ist.Gripping and transport device ( 10 ) with an interface ( 12 ) for a robot arm, with a vacuum reservoir or a vacuum source, a suction device connected thereto ( 20 ) for sucking one or more workpieces ( 24 ), and with at least one laterally to the workpiece or pieces ( 24 ) to be applied clamping arm ( 26 ), which laterally towards the one or more workpieces ( 24 ) is displaceable, wherein the interface ( 12 ) and / or the clamping arm ( 26 ) with a position measuring system ( 44 ), via which the position of the clamping arm ( 26 ) is detectable. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (12) schwimmend gelagert ist.Device according to claim 1, characterized in that the interface ( 12 ) is floating. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vier Klemmarme (26) vorgesehen sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that four clamping arms ( 26 ) are provided. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmarm (26) verschiebbar und/oder verschwenkbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping arm ( 26 ) is displaceable and / or pivotable. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmarm (26) um eine Horizontalachse und/oder um eine Vertikalachse verschwenkbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping arm ( 26 ) is pivotable about a horizontal axis and / or about a vertical axis. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (12) und/oder der Klemmarm (26) mit wenigstens zwei Wegmesssystemen (44) verbunden ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the interface ( 12 ) and / or the clamping arm ( 26 ) with at least two displacement measuring systems ( 44 ) connected is. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Linearantrieb (32) für die Verlagerung des Klemmarms (26) vorgesehen ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a linear drive ( 32 ) for the displacement of the clamping arm ( 26 ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (32) ein pneumatischer, insbesondere ein auf Unterdruck basierender Kolben-Zylinder-Antrieb ist.Apparatus according to claim 7, characterized in that the linear drive ( 32 ) is a pneumatic, in particular a vacuum-based piston-cylinder drive. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegmesssystem (44) starr oder gelenkig mit dem Klemmarm (26) und/oder der Schnittstelle (12) verbunden ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement measuring system ( 44 ) rigid or articulated with the clamping arm ( 26 ) and / or the interface ( 12 ) connected is. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegmesssystem (44) mit einer Auswerteeinheit verbunden ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement measuring system ( 44 ) is connected to an evaluation unit. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit mit der Steuerung des Roboterarms verbunden ist.Device according to claim 10, characterized in that that the evaluation unit is connected to the control of the robot arm is.
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