DE20013349U1 - Cone clamping set - Google Patents
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Description
KÖNIG ■ PALGEN ■ SCHUIViACRER'■ KLIJIKIKING ■ PALGEN ■ SCHUIViACRER'■ KLIJIKI
DÜSSELDORF·ESSEN PATENTANWÄLTEDÜSSELDORF·ESSEN PATENT ATTORNEYS
UNSER ZEICHEN: 100 468 PP/SCh Düsseldorf, den 02. AugUSt 2000OUR SIGN: 100 468 PP/SCh Düsseldorf, 02 August 2000
Akten-Nr. 29File No. 29
Die Erfindung bezieht sich auf einen Konusspannsatz der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.The invention relates to a conical clamping set of the type corresponding to the preamble of claim 1.
Derartige Konusspannsätze sind in verschiedenen Versionen bekannt. Ein Beispiel ist Gegenstand der US-PS 3 958 888. Hierbei handelt es sich um einen sogenannten Doppelkonusspannsatz, bei welchem der Hauptkonusring als Doppelkonusring ausgebildet ist, dessen Wandstärke in der Mitte am größten ist und der zwei von der Mitte ausgehende Konusflächen derart aufweist, daß sich die Wandstärken axial nach außen verringern. Auf den beiden Konusflächen ist jeweils ein Konusring angeordnet. Die Verspannung erfolgt mittels axialer, von einer Seite eingeschraubter Kopf-Spannschrauben, die die Konusringe axial gegeneinander ziehen.Such cone clamping sets are known in various versions. One example is the subject of US-PS 3,958,888. This is a so-called double-cone clamping set in which the main cone ring is designed as a double-cone ring, the wall thickness of which is greatest in the middle and which has two conical surfaces extending from the middle in such a way that the wall thicknesses decrease axially outwards. A cone ring is arranged on each of the two conical surfaces. The clamping is carried out by means of axial head clamping screws screwed in from one side, which pull the cone rings axially against each other.
Ein anderes Beispiel ergibt sich aus der EP143 999 Al Hierbei ist der Hauptkonusring als einfacher Konusring mit einer zylindrischen Innenumfangsfläche und einer Konus-Umfangsfläche ausgebildet, auf der zwei Konusringe hintereinander angeordnet sind. Die Spannschrauben erstrecken sich durch einen am dickwandigen Ende des Hauptkonusrings angeordneten Radialflansch zu einem Teil in den dem Radialflansch benachbarten Konusring, ziä ejrjeTni anderer} Jejl in ide,rfi:äyß$fen Kofiusjirtg.Another example is given in EP143 999 A1. Here, the main cone ring is designed as a simple cone ring with a cylindrical inner circumferential surface and a cone circumferential surface on which two cone rings are arranged one behind the other. The clamping screws extend through a radial flange arranged at the thick-walled end of the main cone ring to a part of the cone ring adjacent to the radial flange , for example into the other cone ring.
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Beim Anziehen der Spannschrauben können die Konusringe unterschiedliche Belastungen erfahren. Bei dem vorgenannten Doppelkonusspannsatz wird - bedingt durch die Reibungsverhältnisse - beim Anziehen der Spannschrauben der den Schraubenköpfen benachbarte Konusring höher belastet. Bei dem als einfacher Konusring ausgebildete Hauptkonusring muß der dem Radialflansch benachbarte Konusring wegen der dort größeren Wandstärke des Hauptkonusrings höhere radiale Klemmkräfte erzeugen, um an der Welle eine ausreichende Flächenpressung bereitzustellen. Dieser Konusring erhält daher mehr oder stärkere Spannschrauben und wird dadurch stärker belastet.When tightening the clamping screws, the cone rings can experience different loads. In the double cone clamping set mentioned above, the cone ring next to the screw heads is subjected to greater loads when the clamping screws are tightened due to the friction conditions. In the main cone ring designed as a simple cone ring, the cone ring next to the radial flange must generate higher radial clamping forces due to the greater wall thickness of the main cone ring in order to provide sufficient surface pressure on the shaft. This cone ring therefore receives more or stronger clamping screws and is therefore subjected to greater loads.
Es kommt häufig vor, daß beim Anziehen der Spannschrauben und insbesondere bei überlagerter Biegeumlaufspannung der Konusring mit der höheren Belastung unter Überschreitung der Streckgrenze sich plastisch zu verformen beginnt. Dadurch kann das übertragbare Drehmoment absinken. Ein dauerhaft verformter Konusring läßt sich überdies schwerer demontieren, weil er deformiert und verzogen ist.It often happens that when tightening the clamping screws, and especially when there is superimposed bending stress, the conical ring with the higher load begins to plastically deform, exceeding the yield point. This can cause the transmittable torque to drop. A permanently deformed conical ring is also more difficult to dismantle because it is deformed and distorted.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine plastische Verformung der stärker belasteten Konusringe bei gattungsgemäßen Klemmspannsätzen zu vermeiden.The invention is based on the object of avoiding plastic deformation of the more heavily loaded conical rings in clamping sets of this type.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst. This object is solved by the invention set out in claim 1.
Die Konusringe werden hierbei also mit unterschiedlichen Streckgrenzen versehen, wobei der Konusring mit der höheren Belastung die höhere Streckgrenze erhält. Auf diese Weise wird einem vorzeitigen plastischen Nachgeben des höhere belasteten Konusrings vorgebeugt.The cone rings are therefore given different yield points, with the cone ring with the higher load receiving the higher yield point. In this way, premature plastic yielding of the cone ring with the higher load is prevented.
stst
Bei der Ausführungsform nach Anspruch 2 wird die höhere Streckgrenze durch Vergütung des entsprechend gewählten Stahles erzeugt, wobei beide Konusringe an sich aus dem gleichen Stahl bestehen können.In the embodiment according to claim 2, the higher yield strength is produced by tempering the correspondingly selected steel, whereby both conical rings can consist of the same steel.
Gemäß Anspruch 3 kann eine höhere Streckgrenze auch durch entsprechende Materialwahl für den betreffenden Konusring bereitgestellt werden, so daß die Konusringe also aus verschiedenen Stählen bestehen.According to claim 3, a higher yield strength can also be provided by appropriate choice of material for the cone ring in question, so that the cone rings consist of different steels.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
10The drawing shows embodiments of the invention.
10
Fig. 1 ist ein Teillängsschnitt durch eine mit einem als DoppelkonusFig. 1 is a partial longitudinal section through a double cone
spannsatz ausgebildeten Spannsatz versehene Spannanordnung; clamping arrangement provided with a clamping set;
Fig. 2 ist eine Ansicht des in Fig. 1 linken Konusrings nach der LinieFig. 2 is a view of the left cone ring in Fig. 1 along the line
H-Il in Fig. 1;H-II in Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Ansicht des in Fig. 1 rechten Konusrings nach der LinieFig. 3 is a view of the right cone ring in Fig. 1 along the line
Ill-Ill in Fig. 1;
20III-III in Fig. 1;
20
Fig. 4 ist ein durch die Achse gehender Längsschnitt einer weiterenFig. 4 is a longitudinal section through the axis of another
Ausführungsform;embodiment;
Fig. 5 ist eine Ansicht des in Fig. 4 linken Konusrings nach der LinieFig. 5 is a view of the left cone ring in Fig. 4 along the line
V-V in Fig. 4;V-V in Fig. 4;
Fig. 6 ist eine Ansicht des in Fig. 4 rechten Konusrings nach der LinieFig. 6 is a view of the right cone ring in Fig. 4 along the line
Vl-Vl in Fig. 4.Vl-Vl in Fig. 4.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist ein äußeres Bauteil 1 in Gestalt einer Nabe mit einer Ausnehmung 42 mit einer zylindrischen Innenumfangsfläche 2 vorgesehen. In der Ausnehmunq 42 jst ein inneres Bauteil 3 in Gestalt eiijei· VVeIIe £n<3e<i>rjdriet, fle/ep zylindrische zli eier: Achse A konzentri-In the embodiment of Fig. 1, an outer component 1 in the form of a hub with a recess 42 with a cylindrical inner circumferential surface 2 is provided. In the recess 42, an inner component 3 in the form of a hub is mounted, with four cylindrical inner circumferential surfaces: axis A concentric.
sehe Außenumfangsfläche 4 einen geringeren Durchmesser als die Innenumfangsfläche 2 aufweist. In dem radialen Zwischenraum zwischen den Umfangsflächen 2 und 4 ist ein als Ganzes mit 10 bezeichneter Konusspannsatz vorgesehen, der aus drei einzelnen Konusringen besteht. Der Hauptkonsuring 5 weist eine zylindrische Außenumfangsfläche 6 auf, die von innen an der Innenumfangsfläche 2 anliegt. In der Mitte - axial gesehen - besitzt der Hauptkonusring 5 einen radial nach innen vorspringenden Zentriersteg 7, der mit seiner zylindrischen Innenumfangsfläche 8 auf der Außenumfangsfläche 4 des inneren Bauteils 3 (Welle) anliegt. Von dem Zentriersteg 7 gehen in seinem radial äußeren Bereich nach beiden'Seiten hin Innenumfangsflächen bildende Konusflächen 9 bzw. 11 aus, die so angeordnet sind, daß die größte Wandstärke sich in der Mitte befindet. Die Konusflächen 9,11 sind zur Achse A konzentrisch und haben im allgemeinen einen im Selbsthemmungsbereich, d.h. unter 7°, gelegenen Konuswinkel.see outer circumferential surface 4 has a smaller diameter than the inner circumferential surface 2. In the radial space between the circumferential surfaces 2 and 4 there is a conical clamping set, designated as a whole by 10, which consists of three individual conical rings. The main conical ring 5 has a cylindrical outer circumferential surface 6, which rests on the inner circumferential surface 2 from the inside. In the middle - viewed axially - the main conical ring 5 has a centering web 7 which projects radially inwards and which rests with its cylindrical inner circumferential surface 8 on the outer circumferential surface 4 of the inner component 3 (shaft). From the centering web 7 in its radially outer region on both sides there extend conical surfaces 9 and 11 which form inner circumferential surfaces and which are arranged so that the greatest wall thickness is in the middle. The conical surfaces 9,11 are concentric with the axis A and generally have a conical angle in the self-locking range, i.e. less than 7°.
Mit dem einen sogenannten Doppelkonusring bildenden Hauptkonusring 5 wirken zwei weitere, einfache Konusringe 12,13 zusammen, die jeweils eine innere zylindrische Umfangsfläche 14,15 aufweisen, die auf der Außenumfangsfläche 4 des inneren Bauteils 3 anliegen. Die Außenumfangsflächen 16,17 der Konusringe 12,13 sind als Konusflächen ausgebildet, die den gleichen Konuswinkel aufweisen wie die Konusflächen 9,11 und im Durchmesser so gewählt sind, daß die Konusflächen 9 und 16 bzw. 11 und 17 aufeinander anliegen.Two further, simple cone rings 12, 13 cooperate with the main cone ring 5, which forms a so-called double cone ring, each having an inner cylindrical peripheral surface 14, 15 that rests on the outer peripheral surface 4 of the inner component 3. The outer peripheral surfaces 16, 17 of the cone rings 12, 13 are designed as cone surfaces that have the same cone angle as the cone surfaces 9, 11 and are selected in diameter so that the cone surfaces 9 and 16 or 11 and 17 rest on one another.
Die Konusringe 12,13 sowie der Zentriersteg 7 weisen fluchtende Bohrungen auf, in die zu der Achse A parallele Spannschrauben 18 eingeschraubt sind, von denen über den Umfang verteilt mehrere vorhanden sind. Die Spannschrauben 18 besitzen Köpfe 19, die links von dem Konusring 12 gelegen sind und an dessen Stirnseite anliegen. Sie durchgreifen Durchgangsbohrungen 20 und 21 in dem Konusring 12 bzw. dem Zentriersteg 7 und greifen mit ihrem Gewinde in Gewindebohrungen 22 des Konusrings 13 ein. Beim Anziehen der Spannschrauben werden die Konusnnqe 12,13 aufeinander zuThe conical rings 12, 13 and the centering bar 7 have aligned holes into which clamping screws 18 are screwed, parallel to the axis A, of which there are several distributed around the circumference. The clamping screws 18 have heads 19, which are located to the left of the conical ring 12 and rest against its front side. They pass through through holes 20 and 21 in the conical ring 12 and the centering bar 7 and engage with their thread in threaded holes 22 of the conical ring 13. When the clamping screws are tightened, the conical rings 12, 13 are pulled towards each other.
* ♦ t A a* ♦ t A a
bewegt und verklemmen dabei das äußere Bauteil 1 und das innere Bauteil 2 durch ihre radiale Aufweitung aneinander.moves and clamps the outer component 1 and the inner component 2 together due to their radial expansion.
In dem Konusring 12 und dem Zentriersteg 7 sind Lösegewinde 23 bzw. 24 vorgesehen, denen bohrungsfreie Stellen in dem Zentriersteg 7 bzw. dem Konusring 13 entsprechen und mit denen der Konusring 12 von dem Hauptkonusring 5 und der Konusring 13 von dem Hauptkonusring 5 abgedrückt werden können.Release threads 23 and 24 are provided in the cone ring 12 and the centering web 7, respectively, which correspond to hole-free locations in the centering web 7 and the cone ring 13, respectively, and with which the cone ring 12 can be pressed off the main cone ring 5 and the cone ring 13 can be pressed off the main cone ring 5.
Wie aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, sind in dem Ausführungsbeispiel elf über den Umfang verteilte Spannschrauben mit den entsprechenden Gewindebohrungen 22 in dem Konusring 13vorgesehen. Hinzu kommen fünf Abdrückschrauben mit den Gewindebohrungen 23 und fünf weitere Durchgangsbohrungen 24' so daß in dem Konusring 12, die den Zugang zu den Abdrückgewinden 24 ermöglichen.As can be seen from Fig. 2 and 3, in the embodiment eleven clamping screws distributed over the circumference with the corresponding threaded holes 22 are provided in the conical ring 13. In addition, there are five forcing screws with the threaded holes 23 and five further through holes 24' in the conical ring 12, which allow access to the forcing threads 24.
Der in Fig. 1 linke Konusring 12 wird beim Anziehen der Spannschrauben 18 stärker belastet. Um plastische Verformungen insbesondere bei überlagerter Biegeumlaufspannung zu vermeiden, hat der Konusring 12 eine gegenüber dem Konusring 13 erhöhte Streckgrenze, die dadurch erreicht worden ist, daß der an sich für die Konusringe 12 und 13 gleiche Vergütungsstahl bei dem Konusring 12 durch Vergüten von einer Streckgrenze von z.B. 700 N/mm2 auf eine Streckgrenze von 900 N/mm2 gebracht worden ist, während der Konsring 13 unvergütet geblieben ist. Die gleiche Wirkung kann erzielt werden, indem für den Konusring 12 ein anderer Stahl als für den Konusring 13 gewählt wird und dieser Stahl von Haus aus eine höhere Streckgrenze als der Stahl des Konusrings 13 aufweist.The conical ring 12 on the left in Fig. 1 is subjected to greater stress when the clamping screws 18 are tightened. In order to avoid plastic deformations, particularly when there is superimposed bending stress, the conical ring 12 has a higher yield strength than the conical ring 13. This has been achieved by tempering the heat-treatable steel, which is the same for the conical rings 12 and 13, from a yield strength of 700 N/mm 2 to a yield strength of 900 N/mm 2 for the conical ring 12, for example, while the conical ring 13 remained untempered. The same effect can be achieved by choosing a different steel for the conical ring 12 than for the conical ring 13, and by this steel having a higher yield strength than the steel of the conical ring 13.
Soweit bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 bis 6 funktionell entsprechende Teile vorkommen, sind die Bezugszahlen gleich. Auch hier ist ein Spannsatz 30 zwischen den Umfangsflächen 2,4 des äußeren Bauteils 1 bzw. des inneren Bauteils 3 angeordnet. Der Sp^annsatz#30 umfaßt einen Hauptkonusring 25:mjt;etnem.pa<3iag j/oj-sprtnge*Bden:lMifängss£ecj 2Ö; einer zylindrischenAs far as functionally corresponding parts occur in the embodiment of Fig. 4 to 6, the reference numbers are the same. Here too, a clamping set 30 is arranged between the circumferential surfaces 2,4 of the outer component 1 and the inner component 3. The clamping set # 30 comprises a main conical ring 25: with a cylindrical
Innenumfangsfläche 27, die auf der Außenumfangsfläche 4 anliegt, und einer einzigen eine Außenumfangsfläche bildenden Konusfläche 28, die an einigen Stellen in einer durch die Achse A gehenden Ebene geschlitzt sein kann, was durch die fehlende Schraffur angedeutet sein soll. Die Wandstärke des Hauptkonusrings 25 nimmt gegen den Umfangssteg 26 hin zu. Auf der Konusfläche 28 sind zwei in Achsrichtung benachbarte Konusringe 32,33 angeordnet, deren Innenumfangsflächen 34,35 als mit der Konusfläche 28 zusammenwirkende Konusflächen gleichen Konuswinkels und im wesentlichen gleichen Durchmessers ausgebildet sind. Die Außenumfangsflächen 39,40 der Konusringe 32,33 sind zylindrisch und liegen an der Innenumfangsfläche 2 des äußeren Baueils 1 an.Inner circumferential surface 27, which rests on the outer circumferential surface 4, and a single conical surface 28 forming an outer circumferential surface, which can be slotted in some places in a plane passing through the axis A, which is indicated by the lack of hatching. The wall thickness of the main conical ring 25 increases towards the circumferential web 26. Two axially adjacent conical rings 32, 33 are arranged on the conical surface 28, the inner circumferential surfaces 34, 35 of which are designed as conical surfaces interacting with the conical surface 28, having the same cone angle and essentially the same diameter. The outer circumferential surfaces 39, 40 of the conical rings 32, 33 are cylindrical and rest on the inner circumferential surface 2 of the outer component 1.
Die Spannschrauben 18 durchgreifen Durchgangsbohrungen 29 in dem Umfangssteg 26 und 31 in dem Konusring 32 und greifen in fluchtende Gewindebohrungen 36 in dem Konusring 33 ein. Beim Anziehen der Spannschrauben 18 wird also der Konusring 33 gegen den Umfangssteg 26 angezogen und somit verspannt.The clamping screws 18 pass through through holes 29 in the circumferential web 26 and 31 in the conical ring 32 and engage in aligned threaded holes 36 in the conical ring 33. When the clamping screws 18 are tightened, the conical ring 33 is pulled against the circumferential web 26 and thus clamped.
Für den Konusring 32 sind kürzere aber stärkere Spannschrauben 18' vorgesehen, die Durchgangsbohrungen 29' in dem Umfangssteg 26 durchgreifen und in Gewindebohrungen 37 des Konusrings 32 eingreifen. Weil der Konusring 32 wegen der in seinem Bereich größeren Wandstärke des Hauptkonusrings 25 größere Radialkräfte aufbringen muß, wenn an der Innenumfangsfläche 27, wie gewünscht, über die axiale Erstreckung des Spannsatzes 30 einigermaßen gleichmäßige Flächenpressungen vorhanden sein sollen, ist er im Betriebszustand stärker belastet. Um plastische Verformungen zu vermeiden, hat der auf dem dickwandigen Ende des Hauptkonusrings 25 sitzende Konusring 32 eine höhere Streckgrenze als der Konusring 33, was in der gleichen Weise realisiert werden kann, wie bei den Konusringen 12, 13 der Fig. 1 bis 3 beschrieben.Shorter but stronger clamping screws 18' are provided for the conical ring 32, which pass through through holes 29' in the circumferential web 26 and engage in threaded holes 37 of the conical ring 32. Because the conical ring 32 has to apply greater radial forces due to the greater wall thickness of the main conical ring 25 in its area if, as desired, reasonably uniform surface pressures are to be present on the inner circumferential surface 27 over the axial extent of the clamping set 30, it is subjected to greater stress in the operating state. In order to avoid plastic deformation, the conical ring 32 sitting on the thick-walled end of the main conical ring 25 has a higher yield point than the conical ring 33, which can be achieved in the same way as described for the conical rings 12, 13 in Figs. 1 to 3.
Aus Fig. 5 und 6 ist zu ersehen, daß sieben Spannschrauben 18 in die entsprechend^ Ge\^n(je£>i>hjun*cjen 'iji rfenvKonösring:Steingreifer An denFrom Fig. 5 and 6 it can be seen that seven clamping screws 18 are screwed into the corresponding grooves of the conical ring: stone gripper on the
entsprechenden Stellen des Konusrings 32 finden sich Durchgangsbohrungen 31. Es sind auch sieben Spannschrauben 18' für den Konusring 32 vorhanden. Through holes 31 are located at the corresponding points on the conical ring 32. There are also seven clamping screws 18' for the conical ring 32.
Claims (3)
mit einem Hauptkonusring (5, 25) mit einer zylindrischen Umfangsfläche (6, 27) und mindestens einer zu dieser koaxialen konischen Umfangsfläche (16, 17; 28),
mit mindestens zwei weiteren Konusringen (12, 13; 32, 33) mit je einer zylindrischen Umfangsfläche (14, 15; 39, 40), die an der zylindrischen Umfangsfläche (4; 2) anliegt, und je einer konischen Umfangsfläche (16, 17; 34, 35), die an der konischen Umfangsfläche (9, 11; 28) des Hauptkonusrings (5, 25) gleichen Konuswinkels und entsprechenden Durchmessers anliegt,
mit über den Umfang verteilten, einen Kopf (19) aufweisenden achsparallelen Spannschrauben (18, 18'), von denen mindestens ein Teil mit ihrem Gewinde in Gewindebohrungen (22, 36) der dem Kopf (19) der Schrauben (18, 18') abgewandten Konusrings (13, 33) eingreifen und mittels derer die Konusringe (12, 13; 32, 33) unter Abgleiten über die Konusflächen auf die Konusflächen (9, 11; 28) des Hauptkonusrings (5, 25) axial aufziehbar sind, wobei sie sich radial aufweiten und eine Verklemmung der Konusringe (5, 12, 13; 25, 32, 33) an den zylindrischen Umfangsflächen (2, 4) herbeiführen, dadurch gekennzeichnet, daß der Konusring mit der durch beim Verspannen auftretende Druckspannungen sich ergebenden höheren Belastung eine höhere Streckgrenze seines Materials als der andere Konusring aufweist. 1. Conical clamping set for connecting an inner component ( 3 ) with a cylindrical outer circumferential surface ( 4 ), in particular a shaft, to an outer component ( 1 ), in particular a hub, having a recess with a cylindrical inner circumferential surface ( 2 ) of larger diameter, which is arranged in the radial space between the outer circumferential surface ( 4 ) and the inner circumferential surface ( 2 ),
with a main cone ring ( 5 , 25 ) with a cylindrical peripheral surface ( 6 , 27 ) and at least one conical peripheral surface ( 16 , 17 ; 28 ) coaxial therewith,
with at least two further conical rings ( 12 , 13 ; 32 , 33 ), each with a cylindrical peripheral surface ( 14 , 15 ; 39 , 40 ) which rests on the cylindrical peripheral surface ( 4 ; 2 ), and each with a conical peripheral surface ( 16 , 17 ; 34 , 35 ) which rests on the conical peripheral surface ( 9 , 11 ; 28 ) of the main conical ring ( 5 , 25 ) of the same cone angle and corresponding diameter,
with axially parallel clamping screws ( 18 , 18 ') distributed over the circumference and having a head ( 19 ), at least some of which engage with their thread in threaded holes ( 22 , 36 ) of the conical ring ( 13 , 33 ) facing away from the head ( 19 ) of the screws ( 18 , 18 ') and by means of which the conical rings ( 12 , 13 ; 32 , 33 ) can be pulled axially onto the conical surfaces ( 9 , 11 ; 28 ) of the main conical ring ( 5 , 25 ) while sliding over the conical surfaces, whereby they expand radially and prevent the conical rings ( 5 , 12 , 13 ; 25 , 32 , 33 ) from becoming jammed on the cylindrical peripheral surfaces ( 2 , 4 ) ), characterized in that the conical ring with the higher load resulting from compressive stresses occurring during clamping has a higher yield strength of its material than the other conical ring.
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