DE19748242A1 - Verfahren zum Herstellen von Drahtspulen auf in konvexen Ebenen angeordneten Wickelkörpern - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von Drahtspulen auf in konvexen Ebenen angeordneten WickelkörpernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Drahtspulen auf in
konvexen Ebenen angeordneten Wickelkörpern unter Verwendung von
Drahtzuführungen mittels Windarm und Aufschieben der hergestellten
Drahtwicklung auf den Wickelkörper, wie es im Elektromaschinenbau
insbesondere zum rationellen Herstellen von Elektromotoren benötigt wird.
Erheblichen Arbeitsaufwand erfordert das Einbringen von Drahtwicklungen
in die Pakete von Wickelkörpern, insbesondere der Statoren von
Nabenmotoren bzw. der Anker von Elektromotoren.
Nach dem Stand der Technik wird das mechanisierte Herstellen der
Wicklungen um Wickelkörper auf vielfältige Weise realisiert. Dominierend
sind Führungselemente in Form von Führungsnadeln, mit deren Hilfe der
Draht zur Herstellung einer Wicklung um den jeweiligen Wickelkörper
jeweils durch die Nut zwischen zwei nebeneinander liegenden
Wickelkörpern geführt wird.
Auf den Einsatz von Führungsnadeln verzichten Verfahren, beispielsweise
gemäß DE-OS 32 13 061 A1, die das Herstellen der kompletten Spule
außerhalb des Pakets von Wickelkörpern und das Verwenden von Stößeln
zum Eindrücken der vorgewickelten Spulen in die Nuten des Paketes
vorsehen.
Der Nachteil dieser technischen Lösung besteht darin, daß die komplette
vorgefertigte Spule mit besonderen Einrichtungen so auf den entsprechenden
Wickelkörper aufgeschoben werden muß, daß die Gefahr einer Verletzung
einzelner Drahtwicklungen beim Aufschieben erhöht ist. Darüber hinaus
werden zusätzliche technische Einrichtungen benötigt, um diesen
Aufschiebevorgang zu bewirken. Schließlich müssen Vorkehrungen
zusätzlich getroffen werden, um das Abgleiten der aufgeschobenen
Drahtspule vom Wickelkörper sicher zu verhindern.
Eine weitere technische Lösung für das Herstellen von Spulen auf
Wickelkörpern eines Ankers wird mit der DE PS 42 09 532 C1 bekannt
gemacht. Auch diese Lösung bedient sich einer Vorrichtung zur Führung
des Wickeldrahtes durch die Nuten zwischen den Wickelkörpern. Zusätzlich
sieht dieser technische Lösungsvorschlag vor, Vorrichtungen zum
Niederhalten der einzelnen Drahtwicklungen einzusetzen, die jeweils bis
zum Aufbringen der nächstfolgenden Wicklung im Einsatz bleiben.
Die Vielzahl der erforderlichen Prozeduren erfordert in der Regel einen
rechnergestützten Robotereinsatz. Zugleich besteht auch hierbei die Gefahr
des Bewirkens von Isolationsschäden infolge des Einsatzes von
Drahtführungseinrichtungen in den Nuten zwischen den Wickelkörpern.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb im Schaffen einer technischen
Lösung, die die Mängel des Standes der Technik überwindet und vor allem
mit geringem gerätetechnischen Aufwand das kostengünstige Herstellen von
Drahtwicklungen auf Wickelkörpern ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Danach werden Drahtspulen auf in konvexen Ebenen angeordneten
Wickelkörpern, insbesondere Ankern von Gleichstrommaschinen oder
Statoren von Nabenmotoren, dadurch hergestellt, daß mittels Windarm
Drahtwicklungen geformt und anschließend auf den Wickelkörper
aufgeschoben werden.
Erfindungsgemäß werden dazu mit Hilfe eines Windarm zunächst auf einer
Wickelschablone einzelne Drahtwicklungen hergestellt.
Die Wickelschablone besteht dabei aus zwei Zungen, die stirnseitig am
jeweiligen mit einer Drahtspule auszustattenden Wickelkörper angeordnet
und vorzugsweise konisch ausgebildet sind.
Außerhalb des Wickelkörpers ist die Schablone zum Zwecke des
Verhinderns des Abgleitens des Wickeldrahtes von den Zungen so gestaltet,
daß sich zwischen den Zungen und der übrigen Wickelschablone eine
Haltekante ausbildet.
Die Wickelebene des Windarms befindet sich unterhalb der unteren Kante
des Nutzahnes. Die Haltekante der Wickelschablone befindet sich etwa in
Höhe der unteren Kante des Nutzens.
In der gleichen Wickelebene wird sodann auf der Wickelschablone eine
weitere Drahtwicklung bei gleichzeitigem Verdrängen der zuvor
hergestellten Drahtwicklung unter Inkaufnahme eines Spiels zwischen der
Drahtlage und dem Wickelkörper hergestellt. Dabei wird jeweils die
verdrängte Drahtwicklung zum Nuttiefsten hin verschoben.
Nach dem Erreichen der Sollwicklungsanzahl wird wenigstens die letzte
Drahtwicklung mit erhöhter Drahtzugkraft bei Minimierung des Spiels
zwischen Drahtwicklung und Wickelkörper erzeugt, wodurch das
Zurückgleiten der letzten hergestellten Drahtwicklung der jeweiligen Spule
verhindert wird.
Nach dem Herstellen aller erforderlichen Wicklungen der Spule wird die
Wickelschablone vom Wickelkörper entnommen und am nächsten
Wickelkörper neu positioniert.
Mit diesem Vorgehen wird die jeweilige Drahtwicklung hergestellt, ohne
daß eine Drahtführungseinrichtung die Nut zwischen den Wicklekörpern
passieren muß. Damit werden wesentliche Voraussetzungen für das
Verhindern von Isolationsschäden an den Spulenkörpern beim Herstellen
gewährleistet.
Eine ähnliche Wirkung hat der Verzicht auf die sogenannten
Stopfvorrichtungen, die für die Anwendung der technischen Lösungen nach
dem Stand der Technik unerläßlich sind.
Mit der Wahl der konstruktiven Merkmale der Wickelschablone lassen sich
auf einfachste Weise die maßlichen Spiele zwischen Wickelkörper und
lichten Abmessungen der Spule bestimmen. Gleichzeitig wird mit der
Wickelschablone das Verdrängen der zuvor hergestellten Wicklungen in die
Nuten zwischen den Wickelkörpern unterstützt.
Allein durch das Anwenden einer erhöhten Drahtzugkraft bei der
Herstellung der letzten Drahtwicklung einer Drahtspule wird das
Positionieren des Spulenkörpers auf dem jeweiligen Wickelkörper unterhalb
des Nutzahns sichergestellt.
Die Leitbleche, die dem Herausheben des Spulendrahtes beim Herstellen der
einzelnen Drahtwicklungen aus den Nuten dienen, sind so angeordnet, daß
sie nicht nur die benachbarten Wickelkörper abdecken und dabei eine
Gleitfläche für den zu formenden Spulendraht bilden sondern auch seitlich
an den Wickelkörpern so abgekantet sind, daß sie bedarfsweise auch beim
Neupositionieren des Paketes in dieser Stellung verbleiben können. Die
Abkantungen reichen dabei wenigstens bis unterhalb der vom Windarm
beschriebenen Wickelebene. Da sich die Haltekante der Schablone ebenfalls
unterhalb der Oberkante der Wickelkörper befindet, dient die weitere
Gestaltung der Wickleschablone außerhalb des Zungenbereichs dazu, daß
beim Herausheben des Spulendrahtes aus der Nut der bereits geformte Teil
der Drahtwicklung in der Ebene der Haltekante verbleibt. Mit der Führung
des Spulendrahtes durch den Wickelarm in der unterhalb der Haltekante
angeordneten Wickelebene wird das Verschieben der zuletzt in der Ebene
der Haltekante hergestellten Drahtwicklung unterstützt.
Die Einfachheit des Vorgehens führt außerdem zu der angestrebten
Kostensenkung.
Die Leitbleche sind beidseitig jeweils über den benachbarten Wickelkörpern
angeordnet und besitzen gegenüber dem Nutzahn des zu bewickelnden
Wickelkörpers lediglich einen lichten Abstand, der nur geringfügig über der
Drahtdicke für die aufzubringenden Drahtwicklungen liegt.
Auf diese Weise wird ausgeschlossen, daß es bei zeitweilig unzureichender
Drahtspannung zu Berührungen mit benachbarten Wickelkörpern oder zur
Behinderung des Hineingleitens der jeweiligen Drahtwicklung in die Nuten
zwischen den Wickelkörpern kommt.
In einer weiteren Variante der Erfindung wird die hergestellte
Drahtwicklung vor dem Verdrängen durch die darauffolgend hergestellte
Drahtwicklung an der Haltekante der Wickelschablone zwischenpositioniert.
Die Haltekante der Wickelschablone ist dabei jener Bereich der stirnseitig
an den Wickelkörpern angeordneten Wickelschablonen, in dem die größere
Konizität der Wickelschablone in eine wesentlich geringere Konizität bzw.
in den Bereich der parallel zur Stirnseite des Wickelkörpers angeordneten
Zungen der Wickelschablonen übergeht. Auf diese Weise wird ein
vorzeitiges Hineingleiten der Drahtwicklung in die Nuten zwischen den
Wickelkörpern verhindert. Gleichzeitig kommt es zu einer bemerkenswert
maßhaltigen Anordnung der einzelnen Drahtwicklungen im herzustellenden
Spulenkörper.
Das benötigte Spiel zwischen Drahtwicklung und dem Wickelkörper als
Folge der Anordnung der Wickelschablone an den Stirnseiten des
Wickelkörpers wird bevorzugt überwiegend außerhalb des Paketes
hergestellt. Es entsteht dadurch, daß die einzelne Drahtwicklung etwa in der
Ebene der Haltekanten der Wickelschablone hergestellt wird und von dort
über die sich zum Ende der Wickelschablone hin verjüngende Zunge auf den
Wickelkörper gleitet.
Bei der Herstellung der letzten Drahtwicklung eines Spulenkörpers wird
bevorzugt mit einer erhöhten Drahtzugkraft gearbeitet, wodurch die
Anordnung dieser Drahtwicklung des Spulenkörpers unter dem Nutzalm
bewirkt wird. Die erhöhte Drahtzugkraft ist in einer besonderen
Ausführungsform die Folge der Neupositionierung des Paketes der
Wickelkörper gegenüber der Wickelvorrichtung. Damit entfallen
gegebenenfalls aufwendige Spannvorrichtungen. Dennoch wird auf diese
Weise das sichere Fixieren des erzeugten Spulenkörpers auf dem
Wickelkörper unterhalb des Nutzahns gewährleistet.
Es ist auch möglich, diesen Fixiervorgang durch das kurzzeitige Absenken
des Windarms in Richtung des Nuttiefsten nach Abschluß des Herstellens
eines Spulenkörpers zu bewirken. Dazu befindet sich der Windarm etwa in
der Ebene der Nuten bzw. der Längsachse des Wickelkörpers.
Vor dem jeweiligen Neupositionieren der Wickelschablone an einem
Wickelkörper erfolgt das Entnehmen der Wickelschablone bevorzugt
dadurch, daß die Wickelschablone wenigstens um das Maß ihres Eingreifens
in den Radius des Paketes herausgehoben wird.
Nach erfolgter Neupositionierung wird die Wickelschablone am zu
bewickelnden Wickelkern erneut in ihre Arbeitsstellung gebracht. Das
Neupositionieren kann vorteilhafterweise durch die Lageveränderung des
Paketes gegenüber der Wickelvorrichtung, beispielsweise durch einfaches
Verdrehen um ein festes Winkelmaß, erreicht werden.
Zusammengefaßt bestehen die Vorzüge der Erfindung darin, daß mit
vergleichsweise geringem gerätetechnischen und verfahrenstechnischen
Aufwand qualitätsgerechte Drahtspulen auf in Paketen angeordneten
Wickelkörpern hergestellt werden können. Die Gefahr von
Isolationsverletzungen der in Spulen anzuordnenden Drähte kann
entscheidend vermindert werden. Die Produktivität bei der Herstellung der
Drahtspulen auf in konvexen Ebenen angeordneten Wickelkörpern läßt sich
gegenüber dem bekannten Stand der Technik entscheidend erhöhen.
Als beachtlicher weiterer Vorzug der Erfindung ist die Möglichkeit der
Verwendung von standardisierten Drahtführungseinrichtungen und
der Drahtwicklung herstellenden Windarmkonstruktionen für eine Vielzahl
von unterschiedlichsten Wicklungsaufgaben zu betrachten. Die individuellen
Anforderungen für die konkrete Wicklungsaufgabe sind im wesentlichen
durch spezielle Wickelschablonen und Leitblechkonstruktionen zu
realisieren.
Es ist ebenso unproblematisch möglich, Wickelkörper mit verschränkten
Nuten und größtmöglicher Packungsdichte zu bewickeln.
Die Erfindung soll nachstehend mit einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden.
In der beiliegenden Zeichnung zeigt:
Fig. 1 den schematischen Längsschnitt eines Wickelkörpers mit daran
stirnseitig angeordneter Wickelschablone und umlaufendem
Windarm;
Fig. 2 den schematischen Querschnitt eines Wickelkörpers mit
Anordnung von Leitblechen über den benachbarten
Wickelkörpern.
Gemäß der Fig. 1 und 2 werden die Wickelkörper 7 des Stators eines
Nabenmotors mit Spulenkörpern 3 ausgestattet.
Dazu wird eine Wickelvorrichtung eingesetzt, die ortsunveränderlich
oberhalb des Paketes 10 der in einer konkaven Ebene angeordneten
Wickelkörper 7 positioniert wird.
Die eingesetzte Wickelvorrichtung besteht aus einer Wickelschablone 2 und
einem angetriebenen Windarm 1 zur Führung des Wickeldrahtes, ergänzt um
Leitbleche 11. Die Wickelschablone 2 besitzt zwei Arme, die mit
geringfügig größerer Breite als der Breite der Wickelkörper 7 in der Ebene
der Nutzähne 8 an den Stirnseiten 13 der Wickelkörper 7 angeordnet sind.
Die Wickelvorrichtung ist so ausgeführt, daß es wahlweise zu einer
Höhenverstellung der Wickelschablone 2 und der Leitbleche 11 oder zu
einem bedarfsweisen Absenken der Drehachse des mit Spulenkörpern 3
auszustattenden Paketes 10 kommen kann.
Der Windarm 1 der Wickelvorrichtung besitzt eine Drahtführung, deren
Wickelebene 5 sich unterhalb der Haltekanten 12 der Wickelschablone 2
und innerhalb des Bereichs der seitlichen Abkantungen der Leitbleche 1 1
befindet.
In der Wickelebene 5 verfügen die Arme der Wickelschablone 2 über eine
Konizität, die bis zur Haltekante mit mehr als 15 Grad zur Verjüngung der
Schablonenenden beiträgt.
Die Haltekanten 12 an den Armen der Wickelschablone 2 befinden sich
etwa in der Höhe des unteren Endes der Nutzähne 8.
Die mit einem Spulenkörper 3 auszustattenden benachbarten Wickelkörper 7
sind jeweils mit nahezu ebenen Leitblechen 11 abgedeckt. Sie ragen bis zu
den Nutzähnen 8 des zu bewickelnden Wickelkörpers 7, daß sich zwischen
den Enden der Leitbleche 11 und den Nutzähnen 8 ein Abstand von wenig
mehr als der Dicke des verwendeten Spulendrahtes ergibt.
Nach erfolgter Positionierung der Wickelvorrichtung an dem mit einem
Spulenkörper 3 auszustattenden Wickelkörper 7 führt der Windarm 1 den
zum Spulenkörper 3 zu formenden Draht in der Wickelebene 5 so um die
Wickelschablone 2, daß sich eine vorgeformte Drahtwicklung 4 ergibt.
Während der zu formende Draht im Falle der Ausrichtung des Windarmes 1
parallel zur Längsachse des Wickelkörpers 7 etwa in der Ebene der
Haltekanten 12 positioniert ist, wird beim weiteren Verdrehen des
Windarms 1 der Draht aus dieser Ebene durch das Aufgleiten auf die
Leitbleche 11 herausgehoben. Dabei wird stirnseitig der bereits geformte
Draht an der Haltekante 12 der Wickelschablone 2 gehalten. Anschließend
gleitet der Spulendraht vom Leitblech 11 erneut an die Wickelschablone 2,
wobei der dort positionierte Draht der vorher hergestellten Drahtwicklung 4
verdrängt wird. Dieser Verdrängungsprozeß wird dadurch unterstützt, daß
der Windarm 1 den Draht in der unterhalb der Ebene der Haltekanten 12
angeordneten Wickelebene 5 führt.
Der Transport der auf diese Weise hergestellten und an den Haltekanten 12
der Wickelschablone 2 zwischenpositionierten Drahtwicklung 4 bis zu ihrer
vorgesehenen Endlage erfolgt allein durch das Herstellen der weiteren
benötigten Drahtwicklungen 4 des Spulenkörpers 3, wobei durch das
Herstellen einer weiteren Drahtwicklung 4 die zuvor hergestellten
Drahtwicklungen 4 in Richtung der Achse der Paketes 10 von
Wickelkörpern 7 verschoben werden. Vorzugsweise sind die Enden der
Wickelschablone 2 unterhalb der Haltekanten 12 als Zungen 14 mit einer
geringfügigen Konizität von etwa 3 Grad ausgebildet.
Nach dem Herstellen der letzten Drahtwicklung 4 und deren
Zwischenpositionierung in der Ebene der Haltekanten 12 wird die
Wickelschablone 2 aus dem Paket 10 herausgehoben und zugleich das Paket
10 um ein festes Winkelmaß verdreht, wobei es infolge der kurzeitig
erhöhten Drahtzugkraft zu einer Verringerung des Spiels 6 der zuletzt
hergestellten Drahtwicklung 4 auf dem Wickelkörper 7 und damit zu einem
Positionieren dieser Drahtwicklung 4 unterhalb der Nutzähne 8 kommt.
Ein nachträgliches Abgleiten des Spulenkörpers 3 vom Wickelkörper 7 wird
damit sicher verhindert.
1
Windarm
2
Wickelschablone
3
Spulenkörper
4
Drahtwicklung
5
Wickelebene
6
Spiel
7
Wickelkörper
8
Nutzahn
9
Wickelnut
10
Paket
11
Leitblech
12
Haltekante
13
Stirnseite
14
Zunge
Claims (7)
1. Verfahren zum Herstellen von Drahtspulen auf in konvexen Ebenen
angeordneten Wickelkörpern unter Verwendung von
Drahtzuführungen mittels Windarm und Aufschieben der hergestellten
Drahtwicklung auf den Wickelkörper, dadurch gekennzeichnet,
daß mit Hilfe des Windarms (1) zunächst auf einer Wickelschablone (2) eine einzelne Drahtwicklung (4) hergestellt wird, wobei sich die Wickelebene (5) unterhalb der unteren Kante des Nutzahnes (8) befindet und der Spulendraht mittels Leitblechen (11) über die benachbarten Wickelkörper (7) gehoben wird,
daß in der gleichen Wickelebene (5) auf der Wickelschablone (2) eine weitere Drahtwicklung (4) bei gleichzeitigem Verdrängen der zuvor hergestellten Drahtwicklung (4) unter Inkaufnahme eines Spiels (6) zwischen der Drahtlage und dem Wickelkörper (7) hergestellt wird, wobei die verdrängten Drahtwicklungen (4) zum Nuttiefsten hin verschoben werden,
daß nach dem Erreichen der Sollwicklungsanzahl wenigstens die letzte Drahtwicklung (4) mit erhöhter Drahtzugkraft bei Minimierung des Spiels (6) zwischen Drahtwicklung (4) und Wickelkörper (7) das Zurückgleiten der letzten hergestellten Drahtwicklung (4) verhindernd hergestellt wird,
daß die Wickelschablone (2) danach vom Wickelkörper (7) entnommen und am nächsten Wickelkörper (7) neu positioniert wird.
daß mit Hilfe des Windarms (1) zunächst auf einer Wickelschablone (2) eine einzelne Drahtwicklung (4) hergestellt wird, wobei sich die Wickelebene (5) unterhalb der unteren Kante des Nutzahnes (8) befindet und der Spulendraht mittels Leitblechen (11) über die benachbarten Wickelkörper (7) gehoben wird,
daß in der gleichen Wickelebene (5) auf der Wickelschablone (2) eine weitere Drahtwicklung (4) bei gleichzeitigem Verdrängen der zuvor hergestellten Drahtwicklung (4) unter Inkaufnahme eines Spiels (6) zwischen der Drahtlage und dem Wickelkörper (7) hergestellt wird, wobei die verdrängten Drahtwicklungen (4) zum Nuttiefsten hin verschoben werden,
daß nach dem Erreichen der Sollwicklungsanzahl wenigstens die letzte Drahtwicklung (4) mit erhöhter Drahtzugkraft bei Minimierung des Spiels (6) zwischen Drahtwicklung (4) und Wickelkörper (7) das Zurückgleiten der letzten hergestellten Drahtwicklung (4) verhindernd hergestellt wird,
daß die Wickelschablone (2) danach vom Wickelkörper (7) entnommen und am nächsten Wickelkörper (7) neu positioniert wird.
2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß vor dem Neupositionieren der Wickelschablone (2) an einem
Wickelkörper (7) die Wickelschablone (2) wenigstens um das Maß
ihres Eingreifens in den Radius des Paketes (10) herausgehoben
wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die hergestellte Drahtwicklung (4) vor dem Verdrängen durch
die darauffolgend hergestellte Drahtwicklung (4) an der Haltekante
(12) der Wickelschablone (2) zwischenpositioniert wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Spiel (6) zwischen Drahtwicklung (4) und dem
Wickelkörper (7) als Folge der Anordnung der Wickelschablone (2)
an den Stirnseiten (13) des Wickelkörpers (7) überwiegend außerhalb
des Paketes (10) an den beiden Stirnseiten (13) des mit einem
Spulenkörper (3) auszustattenden Wickelkörpers (7) hergestellt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die erhöhte. Drahtzugkraft für die Anordnung der letzten
Drahtwicklung (4) des Spulenkörpers (3) unter dem Nutzahn (8)
durch das Neupositionieren des Pakets (10) bewirkt wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die erhöhte Drahtzugkraft für die Anordnung der letzten
Drahtwicklung (4) des Spulenkörpers (3) unter dem Nutzahn (8)
durch das Absenken des Windarms (1) in einer parallel zur Wickelnut
(9) ausgerichteten Stellung bewirkt wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Neupositionieren der Wickelschablone (2) am nächsten
Wickelkörper (7) durch Lageveränderung des Paketes (10) von
Wickelkörpern (7) vorgenommen wird.
Priority Applications (1)
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DE19748242A DE19748242B4 (de) | 1997-11-01 | 1997-11-01 | Verfahren zum Herstellen von Drahtspulen auf in konvexen Ebenen angeordneten Wickelkörpern |
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Publications (2)
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DE19748242A1 true DE19748242A1 (de) | 1999-05-06 |
DE19748242B4 DE19748242B4 (de) | 2005-12-01 |
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DE (1) | DE19748242B4 (de) |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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