JP6735103B2 - 製袋包装機 - Google Patents

Description

本発明は、袋体に被包装物を充填するための製袋包装機に関するものである。

製袋包装機の一例である縦形製袋充填包装機は、鉛直筒状の充填筒内に被包装物を落下させ、ボトムシールされた筒状のフィルムに被包装物を充填して包装するものである（例えば特許文献１参照）。充填筒に沿って下降したフィルムは、縦シーラであるセンタシーラにより縦方向に合掌状に重ね合わされた部分をセンタシールされて筒状フィルムが成形される。充填筒の下側には横シーラであるエンドシーラが備えられている。

エンドシーラは、充填筒の下側から繰り出される筒状フィルムを水平方向にエンドシールし、被包装物が充填された袋体を形成する。
特許文献１のエンドシーラは、１つの駆動モータによって１つのクランク軸を回転させ、クランク軸に連結されたクランクアームが上下に傾動する開閉装置を備えている。この開閉装置は、対向するヒータブロック等の各シール部材からなるシーラユニットを開閉させ、各シール部材を離接することで、筒状フィルムを水平方向にシールしている。

特開２００６−１８２４２４号公報

特許文献１のエンドシーラの開閉装置では、１つの駆動モータによって１つのクランク軸を回転させて作動するため、筒状フィルムをその幅方向に異なるシール圧でエンドシールすることができない。これでは、センタシール部が幅方向の片側にずれて形成される筒状フィルムや、片側のみにガゼットが形成される筒状フィルムなど、幅方向の厚みが異なったり非対称形状となる筒状フィルムの横シールを適切に行うことができない。この場合には、幅方向に対称形状となる限られた形状の袋体の製造しか行えず、エンドシーラひいては製袋包装機の汎用性に欠ける。

また、１つの駆動モータによって１つのクランク軸を回転させる開閉装置では、シール部材の幅方向の一方側のみに噛み込みが生じても、これを検出することはできないため、袋体の品質が低下するおそれもある。
本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、フィルムにエンドシールを行う場合に、幅方向の厚みが異なったり非対称形状となる袋体のエンドシール及び噛み込み検出を可能とすることにより、多様な袋体を製造可能とするべく汎用性を高めながら、袋体の品質を向上することができる製袋包装機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明では、製袋されるべきフィルムが走行する走行経路に沿ってフィルムを繰り出しながら筒状フィルムに成形し、筒状フィルム内に被包装品を包装する製袋包装機であって、筒状フィルムを走行経路の幅方向にエンドシールして袋体に成形するエンドシーラを具備し、エンドシーラは、走行経路を挟んで対向配置された一対のシール部材を含むシーラユニットと、一対のシール部材を離接方向に互いに筒状フィルムを介して離接させるべくシーラユニットを開閉作動させる開閉装置とを含み、開閉装置は、各シール部材の幅方向両側に配置された第１及び第２駆動モータと、各シール部材の幅方向両側にて第１及び第２駆動モータとシーラユニットとをそれぞれ連結し、第１及び第２駆動モータの駆動により各シール部材を離接方向に互いに離接させる第１及び第２リンク機構とを有し、エンドシーラは、第１駆動モータを駆動制御する第１制御手段と、第２駆動モータを駆動制御する第２制御手段とをさらに備え、第１及び第２制御手段は、第１及び第２駆動モータを個別に駆動制御することにより、一対のシール部材の幅方向の異なる領域に異なる押圧力を発生させ、筒状フィルムの幅方向の異なる領域を異なるシール圧力でシール可能である、縦形製袋充填包装機を提供する。

好ましくは、エンドシーラは、開閉装置が閉作動したとき、第１駆動モータの負荷又は回転位置若しくは負荷及び回転位置の両方を検出することによりシーラユニットの第１駆動モータ側の領域の被包装物の噛み込みの有無を判定する第１判定手段と、開閉装置が閉作動したとき、第２駆動モータの負荷又は回転位置若しくは負荷及び回転位置の両方を検出することによりシーラユニットの第２駆動モータ側の領域の被包装物の噛み込みの有無を判定する第２判定手段とをさらに備える。

本発明によれば、フィルムにエンドシールを行う場合に、幅方向に非対称形状となる袋体のエンドシールを可能とし、シール部材の幅方向の異なる領域の噛み込み検出を可能とすることにより、多様な袋体を製造可能とするべく汎用性を高めながら、袋体の品質を向上することができる。

本発明の一実施形態に係る縦形製袋充填包装機の概略斜視図である。 横シーラの概略斜視図である。 シーラユニットが開動作したときの横シーラとその制御装置の概略平面図である。 シーラユニットが閉動作したときの横シーラとその制御装置の概略平面図である。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態に係る製袋包装機の一例である縦形製袋充填包装機１について説明する。
図１に示すように、縦形製袋充填包装機１は、充填筒２と、縦シーラ３と、横シーラ（エンドシーラ）４とを備えている。また、縦形製袋充填包装機１の外方側（図１の左側）には、オペレータが操作するスイッチ類やタッチパネル式ディスプレイ等の操作装置（不図示）が配されている。充填筒２は、鉛直な円筒形状に形成されている。充填筒２の上方には、被包装物を投入するためのホッパー（不図示）が備えられている。被包装物は、ホッパーを介して充填筒２内に投入され、充填筒２の内側を落下する（矢印Ａ）。

充填筒２の上部外側には、フォーマ６が設けられている。フォーマ６は、帯状のフィルムｆを充填筒２を囲うようにガイドして筒状にするものである。フィルムｆは、リール７から複数のローラ８ａ〜８ｅを介して走行経路５に沿って走行し、フォーマ６に繰り出される。具体的には、走行経路５では、フィルムｆは複数のローラ８ａ〜８ｅに巻付きながら繰り出される。その後、フィルムｆは、フォーマ６にて充填筒２の外周を覆うように筒状に成形され、その両側縁は互いに合掌状に重ね合わされる。

充填筒２にはフィルムｆの繰り出し手段として繰り出し装置９が配設されている。繰り出し装置９は、無端状の一対の繰り出しベルト１０を有している。これら繰り出しベルト１０は、サクションユニット（不図示）によってフィルムｆを吸着しながら充填筒２に沿ってその下方に向けて繰り出す。

充填筒２の近傍であってフォーマ６の下側に縦シーラ３が配設されている。この縦シーラ３は、超音波式であって、水平方向に走行経路５を介して対向配置されたアンビル１１及びホーン１３を有している。ホーン１３は所定周波数にて振動する。縦シーラ３は、充填筒２の外周回りに筒状とされ且つ充填筒２の長手方向に沿って繰り出される筒状のフィルムｆの合掌状に重ね合わされた両側縁をアンビル１１とホーン１３との間に挟み込んで鉛直方向にヒートシール（縦シール、センタシール）して接着して筒状フィルムｆｃに成形する。

また、充填筒２の下方に横シーラ４が配設されている。この横シーラ４は、超音波式であって、横シーラ４は、走行経路５を挟んで対向配置されたアンビル（シール部材）１６及びホーン（シール部材）１７を含むシーラユニット１８と、ホーン１７を振動させる振動素子１９とを備えている。

横シーラ４は、充填筒２の下端から繰り出される筒状フィルムｆｃを水平方向にヒートシール（横シール、エンドシール）して接着する。この際、横シーラ４は後述する昇降軸受部２０ａ、２０ｂを介して図１に矢印で示すように上下動することにより、走行経路５に順次繰り出される筒状フィルムｆｃの適所が連続的に横シールされるとともに切断され、次々に袋体１２が製造される。このとき、横シールにおける切断箇所の下側は前回の製袋工程での袋体１２のトップを形成し、その切断箇所の上側は今回の製袋工程での袋体１２のボトムを形成する。

図２に示すように、アンビル１６側から順に、ホーン１７、ブースタ２２、１つの振動素子１９が離接方向Ｘに直列接続され、ホーンユニット２５を形成している。振動素子１９は発振制御部３９（図３参照）からの指令により振動される。振動素子１９は、高周波電気エネルギーを機械振動エネルギーに変換する。機械振動エネルギーは、ブースタ２２で増幅された後、ホーン１７を介して筒状フィルムｆｃを溶着する。

また、横シーラ４は、アンビル１６とホーン１７とを水平な離接方向Ｘに互いに筒状フィルムｆｃを介して離接させるべくシーラユニット１８を開閉作動させる開閉装置２１を備えている。
図３にも示すように、開閉装置２１は、ホーンユニット２５、第１及び第２駆動モータ２６ａ、２６ｂ、第１及び第２リンク機構２７ａ、２７ｂを有している。第１及び第２駆動モータ２６ａ、２６ｂと、第１及び第２リンク機構２７ａ、２７ｂとは、それぞれホーンユニット２５の水平方向両側（つまり走行経路５の幅方向両側）にシーラユニット１８を基準として線対称に配置されている。

第１及び第２リンク機構２７ａ、２７ｂは、第１及び第２駆動モータ２６ａ、２６ｂとシーラユニット１８とをそれぞれ連結し、第１及び第２駆動モータ２６ａ、２６ｂの駆動によりアンビル１６とホーン１７とを水平な離接方向Ｘに互いに離接させる。

また、開閉装置２１は、第１スライドバー２８、第２スライドバー２９、第３スライドバー３０、一対の第１及び第２スライドロッド３１ａ、３１ｂ、ベースプレート３６（図２参照）をさらに有している。
詳しくは、第１スライドバー２８は、離接方向Ｘと交差する交差方向Ｙ（例えば直交方向）に延び、ホーンユニット２５が連結されるとともに第１及び第２リンク機構２７ａ、２７ｂを構成する後述の第１リンク（一端）３２ａ、３２ｂの一端が揺動自在に連結されている。

第２スライドバー２９は、交差方向Ｙに延びるとともにアンビル１６が固定されている。第３スライドバー３０は、交差方向Ｙに延びるとともに第１及び第２リンク機構２８、２９を構成する後述の第２リンク（他端）３３ａ、３３ｂの一端が揺動自在に連結されている。第３スライドバー３０の長手方向中央には挿通孔３０ａが貫通されている。挿通孔３０ａには、シーラユニット１８の開閉作動に伴いホーン１７が離接方向Ｘに挿通される。

また、ベースプレート３６は、第１及び第２駆動モータ２６ａ、２６ｂが取り付けられるとともに、第１及び第２スライドロッド３１ａ、３１ｂを離接方向Ｘにスライド自在に支持している。第１及び第２スライドロッド３１ａ、３１ｂは、離接方向Ｘに延びるとともに第２及び第３スライドバー２９、３０の両端部をそれぞれ支持している。これら第１〜第３スライドバー２８、２９、３０は何れもシーラユニット１８の開閉作動に伴い離接方向Ｘにスライドする。また、第１及び第２スライドロッド３１ａ、３１ｂは、シーラユニット１８の開閉作動に伴い離接方向Ｘにスライドして第１スライドバー２８に対し離接する。

また、第１及び第２リンク機構２７ａ、２７ｂは、前述した第１リンク３２ａ、３２ｂ及び第２リンク３３ａ、３３ｂと、レバー３４ａ、３４ｂとからそれぞれ構成されている。
詳しくは、レバー３４ａ、３４ｂの中央部には、第１及び第２駆動モータ２６ａ、２６ｂの出力軸がそれぞれ連結されている。

レバー３４ａ、３４ｂのそれぞれの一端部には、第２リンク３３ａ、３３ｂの一端部が揺動自在に連結されている。第２リンク３３ａ、３３ｂの他端部には、第３スライドバー３０が揺動自在に連結されている。第３スライドバー３０には、第１及び第２スライドロッド３１ａ、３１ｂが連結されている。第１及び第２スライドロッド３１ａ、３１ｂには、第２スライドバー２９が連結され、第２スライドバー２９にアンビル１６が固定されている。

一方、レバー３４ａ、３４ｂのそれぞれの他端部には、第１リンク３２ａ、３２ｂの一端部が揺動自在に連結されている。第１リンク３２ａ、３２ｂの他端部には、第１スライドバー２８が揺動自在に連結されている。第１スライドバー２８には、ホーンユニット２５が連結されている。

第１リンク３２ａ、３２ｂ、第２リンク３３ａ、３３ｂは、それぞれ、ホーンユニット２５（或いはシーラユニット１８）の水平方向両側にホーンユニット（或いはシーラユニット１８）２５を基準として線対称形状をなすリンク部材であり、また、レバー３４ａ、３４ｂは同一形状をなすリンク部材である。第１及び第２リンク機構２７ａ、２７ｂを構成するこれらの線対称形状又は同一形状の各リンク部材は、ホーンユニット２５の水平方向両側にホーンユニット２５を基準として線対称に配置、連結されている。

これより、第１及び第２リンク機構２７ａ、２７ｂは、ホーンユニット２５の水平方向両側にホーンユニット２５を基準として全体として線対称形状をなしている。また、第１及び第２駆動モータ２６ａ、２６ｂも、ホーンユニット２５の水平方向両側にホーンユニット２５を基準として線対称となる位置に配置されている。

また、第１及び第２スライドロッド３１ａ、３１ｂは、第１スライドバー２８側の一端に、シーラユニット１８の開閉作動に伴い第１スライドバー２８に当接し得る緩衝部３５ａ、３５ｂをそれぞれ有している。緩衝部３５ａ、３５ｂは離接方向Ｘが径方向となる円筒状をなし、弾性部材から形成されている。

また、図２に示すように、ベースプレート３６には、軸受部３７ａ、３７ｂ、前述した昇降軸受部２０ａ、２０ｂが設けられている。
軸受部３７ａ、３７ｂは、第１及び第２スライドロッド３１ａ、３１ｂをそれぞれ離接方向Ｘにスライド自在に支持している。
昇降軸受部２０ａ、２０ｂは、鉛直方向Ｚに延び、図示しないロッドで昇降軸受部２０ａ、２０ｂを上下にスライド自在に支持する昇降装置（不図示）によって、横シーラ４を図１に矢印で示すように上下動させながら、開閉装置２１がシーラユニット１８を開閉作動させることにより、走行経路５に順次繰り出される筒状フィルムｆｃから袋体１２を形成する。

以下、図３及び図４を参照して、開閉装置２１によるシーラユニット１８を開閉作動について詳しく説明する。シーラユニット１８は制御装置３８を有し、制御装置３８は、第１及び第２駆動モータ２６ａ、２６ｂ及び振動素子１９に電気的に接続されている。制御装置３８は、振動素子１９が接続された発振制御部３９、第１駆動モータ２６ａが接続された第１駆動モータ制御部（第１制御手段）４０ａ、第２駆動モータ２６ｂが接続された第２駆動モータ制御部（第２制御手段）４０ｂ、第１駆動モータ２６ａが接続された第１噛み込み判定部（第１判定手段）４２ａ、第２駆動モータ２６ｂが接続された第２噛み込み判定部（第２判定手段）４２ｂを備えている。

開閉装置２１は、第１及び第２駆動モータ制御部４０ａ、４０ｂからの指令により、第１及び第２駆動モータ２６ａ、２６ｂを個別に駆動制御し、レバー３４ａ、３４ｂを図３の矢印の向きに回転させる。レバー３４ａ、３４ｂの当該回転により、第１リンク３２ａ、３２ｂはホーン１７側に移動し、これに伴い第１スライドバー２８は図３の矢印の向き（第３スライドバー３０側の向き）に引っ張られて図４の状態となる。

一方、レバー３４ａ、３４ｂの当該回転により、第２リンク３３ａ、３３ｂは第１スライドバー２８側に移動し、これに伴い第３スライドバー３０は図３の矢印の向き（第１スライドバー２８側の向き）に引っ張られて図４の状態となる。第３スライドバー３０は第１及び第２スライドロッド３１ａ、３１ｂに連結され、また、第１及び第２スライドロッド３１ａ、３１ｂは第２スライドバー２９に連結されている。

このことから、シーラユニット１８の開閉作動に伴い第２、第３スライドバー２９、３０、及び、第１及び第２スライドロッド３１ａ、３１ｂは一体となって、それぞれ図３の矢印の向き（第１スライドバー２８側の向き）にスライドする。この際、第１及び第２スライドロッド３１ａ、３１ｂは第１スライドバー２８に緩衝部３５ａ、３５ｂにて当接されて押圧される。この押圧時には、緩衝部３５ａ、３５ｂが径方向に湾曲することにより押圧による衝撃力が吸収される。

このように、開閉装置２１によりシーラユニット１８の開閉動作を行うことで、図３に示す筒状フィルムｆｃの中心位置Ｃを基準としたとき、図４に示すように、アンビル１６が筒状フィルムｆｃに接触する位置まで引っ張られるとともに、ホーン１７が第３スライドバー３０の挿通孔３０ａから完全に抜け出て筒状フィルムｆｃに接触する位置まで引っ張られ、横シーラ４による筒状フィルムｆｃの横シールが行われる。

筒状フィルムｆｃの横シールの終了後は、制御装置３８からの指令により第１及び第２駆動モータ２６ａ、２６ｂを駆動し、レバー３４ａ、３４ｂを図３の向きとは逆回転となる図４の矢印の向きに回転させる。レバー３４ａ、３４ｂの当該回転により、第１リンク３２ａ、３２ｂはホーン１７と反対側に移動し、これに伴い第１スライドバー２８は図４の矢印の向き（開閉装置２１の外側の向き）に押されて図３の状態となる。

一方、レバー３４ａ、３４ｂの当該回転により、第２リンク３３ａ、３３ｂは第１スライドバー２８と反対側に移動し、これに伴い第３スライドバー３０は図４の矢印の向き（第２スライドバー２９側の向き）に押されて図３の状態となる。こうして、シーラユニット１８の開閉作動に伴い第２、第３スライドバー２９、３０、及び、第１及び第２スライドロッド３１ａ、３１ｂは一体となって、それぞれ図４の矢印の向き（第１スライドバー２８と反対側の向き）にスライドする。

この結果、図４に示す筒状フィルムｆｃの中心位置Ｃを基準としたとき、図３に示すように、アンビル１６が筒状フィルムｆｃから離間する位置まで移動されるとともに、ホーン１７が第３スライドバー３０の挿通孔３０ａに位置付けられるまで筒状フィルムｆｃから離間した位置に移動され、順次繰り出される筒状フィルムｆｃの次の横シールの待機状態となる。

ここで、第１及び第２駆動モータ２６ａ、２６ｂは、１及び第２駆動モータ制御部４０ａ、４０ｂにより個別に駆動制御される。従って、縦シール部が幅方向の片側にずれて形成される筒状フィルムｆｃや、片側のみにガゼットが形成される筒状フィルムｆｃなど、幅方向の厚みが異なったり非対称形状となる筒状フィルムｆｃの横シールを行う場合には、第１及び第２駆動モータ制御部４０ａ、４０ｂにより、第１及び第２駆動モータ２６ａ、２６ｂの駆動力に差を持たせることで、筒状フィルムｆｃは幅方向に異なる押圧力（シール圧力）で適切に横シールされる。

また、第１噛み込み判定部４２ａは、開閉装置２１が閉作動したとき、第１駆動モータ２６ａの負荷や回転位置を検出することで、シーラユニット１８の第１駆動モータ２６ａ側の領域における被包装物の噛み込みの有無を判定する。また、第２噛み込み判定部４２ｂは、開閉装置２１が閉作動したとき、第２駆動モータ２６ｂの負荷や回転位置を検出することで、シーラユニット１８の第２駆動モータ２６ｂ側の領域における被包装物の噛み込みの有無を判定する。

以上のように本実施形態の横シーラ４の開閉装置２１では、第１及び第２駆動モータ２６ａ、２６ｂは、第１及び第２駆動モータ制御部４０ａ、４０ｂにより個別に駆動制御される。このため、筒状フィルムｆｃは幅方向に異なる押圧力（シール圧力）で適切に横シール可能となる。従って、多様な袋体を製造可能とする汎用性の高い縦形製袋充填包装機１を実現することができる。

また、第１及び第２リンク機構２７ａ、２７ｂを構成する第１リンク３２ａ、３２ｂ、第２リンク３３ａ、３３ｂ、レバー３４ａ、３４ｂのリンク部材は、シーラユニット１８の水平方向両側にシーラユニット１８を基準として線対称に配置、連結されている。これにより、第２リンク機構２７ａ、２７ｂは、シーラユニット１８の水平方向両側にシーラユニット１８を基準として全体として線対称構造となる。従って、シーラユニット１８にて交差方向Ｙに作用する力を打ち消されるため、アンビル１６と、ホーン１７とが接触時にこじれたり、筒状フィルムｆｃにおける横シール部がずれて不均衡になるのを防止しながら、適切な横シールを施した高品質の袋体１２を製造することができる。

また、第１及び第２噛み込み判定部４２ａ、４２ｂにより、シーラユニット１８の片側の領域のみの噛み込み検出が可能となるため、被包装物の噛み込み検出を精度良く行うことができ、袋体１２の品質を向上することができる。

以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、第１及び第２リンク機構２７ａ、２７ｂと、これらに連動する第１〜第３スライドバー２８、２９、３０、及び、第１及び第２スライドロッド３１ａ、３１ｂとを含む開閉装置２１の構成は、上記実施形態に限定されず、種々の機構が考えられるのは勿論である。

また、横シーラ４のシーラユニット１８は、超音波式に限定されず、一対のヒータブロックやインパルスシーラ等のシーラユニットにしても良い。

また、本発明は、縦形製袋充填包装機１に限らず、横形製袋包装機にも適用することができる。この場合には、複数のローラから繰り出されたフィルムを水平な走行経路に走行させながらフォーマにより走行経路の幅方向に折り畳んで被包装物を包み込む。そして、折り畳んだフィルムの両端をセンタシーラによりシールした後に、エンドシーラによりシールして切断することにより、次々にピロー形状の袋体が製造される。

１ 縦形製袋充填包装機
４ 横シーラ（エンドシーラ）
５ 走行経路
１２ 袋体
１６ アンビル（シール部材）
１７ ホーン（シール部材）
１８ シーラユニット
２１ 開閉装置
２５ ホーンユニット
２６ａ 第１駆動モータ
２６ｂ 第２駆動モータ
２７ａ 第１リンク機構
２７ｂ 第２リンク機構
４０ａ 第１駆動モータ制御部（第１制御手段）
４０ｂ 第２駆動モータ制御部（第２制御手段）
４２ａ 第１噛み込み判定部（第１判定手段）
４２ｂ 第２噛み込み判定部（第２判定手段）
ｆ フィルム
ｆｃ 筒状フィルム

Claims (2)

1. 製袋されるべきフィルムが走行する走行経路に沿って前記フィルムを繰り出しながら筒状フィルムに成形し、前記筒状フィルム内に被包装品を包装する製袋包装機であって、
   前記筒状フィルムを前記走行経路の幅方向にエンドシールして袋体に成形するエンドシーラを具備し、
   前記エンドシーラは、
   前記走行経路を挟んで対向配置された一対のシール部材を含むシーラユニットと、
   前記一対のシール部材を離接方向に互いに前記筒状フィルムを介して離接させるべく前記シーラユニットを開閉作動させる開閉装置と
   を含み、
   前記開閉装置は、
   前記シーラユニットの前記幅方向両側に配置された第１及び第２駆動モータと、
   前記シーラユニットの前記幅方向両側にて前記第１及び第２駆動モータと前記シーラユニットとをそれぞれ連結し、前記第１及び第２駆動モータの駆動により前記各シール部材を前記離接方向に互いに離接させる第１及び第２リンク機構と
   を有し、
   前記エンドシーラは、
   前記第１駆動モータを駆動制御する第１制御手段と、
   前記第２駆動モータを駆動制御する第２制御手段と
   をさらに備え、
   前記第１及び第２制御手段は、前記第１及び第２駆動モータを個別に駆動制御することにより、前記一対のシール部材の前記幅方向の異なる領域に異なる押圧力を発生させ、前記筒状フィルムの前記幅方向の異なる領域を異なるシール圧力でシール可能である、製袋包装機。
2. 前記エンドシーラは、
   前記開閉装置が閉作動したとき、前記第１駆動モータの負荷又は回転位置若しくは前記負荷及び前記回転位置の両方を検出することにより前記シーラユニットの前記第１駆動モータ側の領域の前記被包装物の噛み込みの有無を判定する第１判定手段と、
   前記開閉装置が閉作動したとき、前記第２駆動モータの負荷又は回転位置若しくは前記負荷及び前記回転位置の両方を検出することにより前記シーラユニットの前記第２駆動モータ側の領域の前記被包装物の噛み込みの有無を判定する第２判定手段と
   をさらに備える、請求項１に記載の製袋包装機。

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