KR101033308B1 - 공구용 척 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공구용 척에 관한 것으로, 보다 상세하게는 척(chuck)에 탭이나 드릴 등과 같은 공구를 회전체의 나사이동에 의해 조임 캡을 슬라이드 이동시켜 결속 해지시킴으로써, 공구의 결속력이 견고하게 이루어지게 되어 가공물의 절삭가공시 가공 정밀도를 높이고, 간편하게 공구를 교체할 수 있도록 한 공구용 척에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 테이퍼 상부체와, 조임 하부체와, 상부체와 하부체의 사이에 형성된 플랜지부와, 조임 하부체의 외측에 구비되는 조임 캡으로 이루어지는 공구용 척에 있어서, 상기 조임 하부체 외측에 구비되되, 플랜지부와 조임 캡에 양측부가 각각 결합되어 조임 캡을 슬라이드 이동시키는 회전체가 구비된 것을 특징으로 한다.
공구, 척, 공작기계, 조임 캡, 회전체

Description

공구용 척{Chuck for tool}
본 발명은 공구용 척에 관한 것으로, 보다 상세하게는 척(chuck)에 탭이나 드릴 등과 같은 공구를 회전체의 나사이동에 의해 조임 캡을 슬라이드 이동시켜 결속 해지시킴으로써, 공구의 결속력이 견고하게 이루어지게 되어 가공물의 절삭가공시 가공 정밀도를 높이고, 간편하게 공구를 교체할 수 있도록 한 공구용 척에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 절삭가공 공작기계에 있어서의 밀링이나 머시닝 센터와 같은 공작기계의 경우에는 척에 드릴, 엔드밀, 사이드 밀링커터와 같은 절삭날을 갖는 봉상의 절삭공구를 끼워 체결한 후 척을 공작기계의 헤드부 스핀들에 장착하여 회전 이동 시키면서 테이블의 지그에 고정시킨 가공물을 절삭가공 하게 된다.
이와 같이 절삭공구와 공작기계와의 연결 매체인 척은 절삭공구를 홀딩함에 있어 정확한 진원도를 확보하는 것이 최상의 목적이며, 가공중의 진동, 틀어짐 등이 없는 완벽한 고정 상태를 유지하여야만 정밀한 가공품을 얻을 수 있으며, 기계적인 수명 또한 정삭공구 수명을 연장할 수 있는 것으로 체결 정밀도 확보가 최대의 관건이다.
따라서, 종래에는 도 1과 같은 "공구용 척"이 널리 사용되고 있으며, 도 1을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 공구용 척은 공작기계의 헤드부 스핀들에 장착되는 테이퍼 상부체(12)와 외측에 조임 캡(14)이 끼워지는 조임 하부체(13)로 구성되는 밀링 척(10)에 있어서, 공구(T) 의 상부측 봉체가 끼워지는 조임 내경부(17)에는 등간격으로 분할하여 수직으로 6개의 슬롯트 홈(18)을 형성하고, 조임 하부체(13)의 외측을 포감하여 체결되는 조임 캡(14)의 내측에는 작은 봉상의 볼들이 경사각으로 층층이 배열 설치된 니이들 베어링(15)을 끼우고, 그 내측 상, 하부에 스냅링(16a)(16b)을 체결하여 베어링의 이탈 및 베어링에 주입된 그리스 오일이 누출되지 않도록 한 상태에서 조임 작용될 수 있도록 하며, 조임 캡(14)의 상단이 접촉되는 중앙의 플랜지부(19)와 조임 하부체(13)가 접하는 지점 둘레에는 플랜지부쪽으로 상향 되게 오링(20)을 끼워 체결된 구성으로 이루어져 있다.
이와 같이 구성된 종래의 공구용 척은 조임 하부체의 내경부에 공구를 삽입시킨 후 조임 캡을 회전시키게 되면 경사각으로 배열된 니이들 베어링의 가이드에 의해 조임 캡이 이동하면서 조임 하부체를 외측에서 가압하여 공구가 고정되도록 하고 있다,
이렇게 구성된 척을 공작기계에 고정시킨 후 니이들 베어링의 안내에 의해 조임 캡이 이동되면서 공구를 고정시킴으로써, 기계적 진동이 그대로 조임 캡에 전달되어 내측의 니이들 베어링이 파손되는 문제점이 있었다.
또한, 슬립의 발생 및 진동이 그대로 공구에 전달되어 가공면을 초 고정밀도 로 가공하기에 한계가 있으며, 진동 상태에서 가공함에 따라 공구의 마모율이 커 자주 공구를 교체하여야 하며, 밀링 척의 수명에 있어서도 상기에서와 같은 현상에 의해 베어링의 파손과 더불어 상부측 공작기계로부터 흘러내리는 오일 및 절삭유가 미세 틈으로 흘러들어 조임 캡 내부 베어링에 주입된 그리스 오일을 녹여 내리기 때문에 실제적인 척의 수명단축의 주요인이 되는 등 척과 공구의 수명단축은 물론 가공 정밀도 불량으로 고정밀 제품의 생산이 어렵게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 플랜지부에 연장 형성된 연장부재에 회전체가 유동 가능하게 체결 고정되고, 회전체의 하부에는 조임 캡이 나사 결합되어 이 회전체의 회전에 의해 조임 캡이 나사 이동되어 조임 하부체의 외주면에서 슬라이드 이동함으로써, 공구의 체결 고정이 간편하게 이루어짐과 동시에 공구를 견고하게 고정시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 회전체와 플랜지부의 연장부재 사이에 회전체가 다수개의 볼에 의해 서로 체결 고정되어 있어 회전이 원활하게 이루어짐으로써, 조임 캡을 용이하게 슬라이드 이동시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
그리고, 조임 하부체의 외부면과 조임 캡의 내측면 사이 접촉면에 마찰 저항을 감소시키는 시트가 더 구비됨으로써, 조임 캡의 슬라이드 이동시에 발생되는 마찰로 인해 조임 하부체 및 조임 캡의 마모 및 파손을 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또는, 조임 하부체의 외주면이나 조임 캡의 내주면에 코팅층을 더 형성함으로써, 조임 하부체의 외주면과 조임 캡과의 마찰로 인하여 마모가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 조임 하부체의 외주면을 볼록한 형상으로 형성함으로써, 조임 캡의 슬라이드 동작시 조임 하부체에 가해지는 가압력을 상승시켜 조임 하부체의 내측에 삽입된 공구를 더욱 견고하게 결속시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
그리고, 조임 하부체에 길이 방향으로 다수개의 절개홈을 형성함으로써, 조임 캡의 슬라이드에 의해 조임 하부체를 가압할 때 가압력이 향상되도록 하여 조임 하부체의 내측에 삽입된 공구를 견고하게 결속시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 테이퍼 상부체와, 조임 하부체와, 상부체와 하부체의 사이에 형성된 플랜지부와, 조임 하부체의 외측에 구비되는 조임 캡으로 이루어지는 공구용 척에 있어서, 상기 조임 하부체 외측에 구비되되, 플랜지부와 조임 캡에 양측부가 각각 결합되어 조임 캡을 슬라이드 이동시키는 회전체가 구비된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 회전체는 일측부 외주면에 제1결합홈이 형성되고, 플랜지부에는 조임 하부체 방향으로 연장되는 연장부재가 형성되되, 연장부재의 내주면에는 제1결합홈에 대응되는 제2결합홈이 형성되며, 제1결합홈과 제2결합홈의 사이에는 볼이 구비되며, 상기 회전체의 제1결합홈 반대 방향의 내주면에는 제1나사산이 형성되고, 회전체에 체결되는 조임 캡의 외주면에는 제1나사산에 나사 결합되는 제2나사산이 형성된 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 조임 하부체와 조임 캡의 사이에 시트가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 조임 캡의 내주면이 밀착되는 조임 하부체의 외주면에는 코팅층이 형성된 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 조임 하부체의 외주면이 밀 착되는 조임 캡의 내주면에 코팅층이 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 조임 하부체의 길이 방향으로 다수개의 절개홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조임 하부체의 외주면에 볼록면이 형성된 것을 특징으로 한다.
한편, 테이퍼 상부체와, 조임 하부체로 이루어지는 공구용 척에 있어서, 상기 조임 하부체의 외주면은 테이퍼지되, 이 테이퍼면에는 볼록면이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 플랜지부에 연장 형성된 연장부재에 회전체가 유동 가능하게 체결 고정되고, 회전체의 하부에는 조임 캡이 나사 결합되어 이 회전체의 회전에 의해 조임 캡이 나사 이동되어 조임 하부체의 외주면에서 슬라이드 이동함으로써, 공구의 체결 고정이 간편하게 이루어짐과 동시에 공구를 견고하게 고정시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 회전체와 플랜지부의 연장부재의 사이에 회전체가 다수개의 볼에 의해 서로 체결 고정되어 있어 회전이 원활하게 이루어짐으로써, 조임 캡을 용이하게 슬라이드 이동시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
그리고, 조임 하부체의 외부면과 조임 캡의 내측면 사이 접촉면에 마찰 저항을 감소시키는 시트가 더 구비됨으로써, 조임 캡의 슬라이드 이동시에 발생되는 마찰로 인해 조임 하부체 및 조임 캡의 마모 및 파손을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또는, 조임 하부체의 외주면이나 조임 캡의 내주면에 코팅층을 더 형성함으로써, 조임 하부체의 외주면과 조임 캡과의 마찰로 인하여 마모가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 조임 하부체의 외주면을 볼록한 형상으로 형성함으로써, 조임 캡의 슬라이드 동작시 조임 하부체에 가해지는 가압력을 상승시켜 조임 하부체의 내측에 삽입된 공구를 더욱 견고하게 결속시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
그리고, 조임 하부체에 길이 방향으로 다수개의 절개홈을 형성함으로써, 조임 캡의 슬라이드에 의해 조임 하부체를 가압할 때 가압력이 향상되도록 하여 조임 하부체의 내측에 삽입된 공구를 견고하게 결속시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 공구용 척에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 공구용 척을 보인 단면도이고, 도 3은 도 2의 A-A선을 보인 단면도이고, 도 4는 본 발명의 조임 하부체를 보인 요부 확대이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 공구용 척(100)은 상단 부에 테이퍼 상부체(102)가 형성되고, 하부에는 공구(T)가 결속 고정되는 결속공(104a)이 형성된 조임 하부체(104)가 형성되며, 테이퍼 상부체(102)와 조임 하부체(104)의 사이에는 플랜지부(106)가 형성되고, 이 조임 하부체(104)의 외측에 구비되어 조임 하부체(104)의 외측을 가압하여 결속공(104a)에 끼워진 공구(T)를 결속시키는 조임 캡(108)이 구비된다.
여기서, 상기 조임 하부체(104)의 길이 방향으로는 다수개의 절개홈(104b)이 형성되고, 조임 하부체(104)의 외주면은 결속공(104a)의 입구쪽이 직경이 감소되는 테이진 형상으로 이루어진다.
나아가, 상기 조인 하부체(104)의 외주면에 볼록면(104c)을 형성하는 것이 바람직하므로, 이하에서는 볼곡면(104c)이 형성된 구성을 기본으로 설명한다.
따라서, 상기 조임 하부체(104)에 절개홈(104b)을 형성함과 동시에 조임 하부체(104)의 외주면을 테이퍼진 상태에서 볼록하게 형성함으로써, 조임 캡(108)이 상부로 슬라이드 이동시에 절개홈(104b)과 볼록면(104c)에 의해 가압력이 증가되게 되어 결속공(104a)에 끼워진 공구(T)를 더욱 견고하게 가압지지할 수 있게 된다.
나아가, 상기 조임 하부체(104)의 외주면과 조임 캡(108)의 내주면 사이에는 조임 캡(108)이 조임 하부체(104)의 길이 방향으로 슬라이드 동작을 수행할 때 마찰을 방지하는 시트(110)가 구비된다.
이때, 상기 시트(110)는 원통형상으로 형성되되, 시트(110)의 길이 방향으로 절개부가 형성된 "C"자 형상으로 형성된다.
따라서, 상기 조임 하부체(104)와 조임 캡(108)의 사이에 시트(110)를 구비 함으로써, 조임 캡(108)이 슬라이드 동작을 수행할 때 조임 하부체(104)의 외주면과 조임 캡(108)의 내부면 사이에 발생되는 마찰을 감소시키게 되어 공구용 척(100)의 부품, 즉 조임 하부체(104) 및 조임 캡(108)의 동작이 원활해지고 마모 및 파손 등을 방지할 수 있게 된다.
그리고, 상기 플랜지부(106)의 하부로 원통 형상으로 연장되는 연장부재(106a)가 형성되고, 이 연장부재(106a)의 내주면에는 제1결합홈(106b)이 형성되어 상기 연장부재(106a)의 내주면에 회전 가능하게 체결 고정되되, 상기 연장부재(106a)의 제1결합홈(106b)과 대응되게 외주면에는 제2결합홈(122)이 형성된 회전체(120)가 구비된다.
여기서, 상기 연장부재(106a)의 제1결합홈(106b)과 회전체(120)의 제2결합홈(122) 사이에는 다수개의 볼(130)이 구비된다.
나아가, 상기 회전체(120)의 하단부 내주면에 조임 캡(108)이 체결 고정되어 회전체(120)의 회전에 의해 조임 캡(108)이 슬라이드 이동을 수행하게 된다.
즉, 상기 플랜지부(106)의 연장부재(106a)에 체결된 반대 방향의 회전체(120) 내주면에 제1나사산(124)이 형성되고, 상기 조임 캡(108)에는 외주면에 제1나사산(124)과 대응되게 형성되어 나사 결합되는 제2나사산(108a)이 형성된다.
아울러, 상기 회전체의 외주면에는 회전체를 용이하게 회전시킬 수 있도록 회전 공구를 체결되는 다수개의 공구 걸림홈(126)이 형성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 공구용 척에 대한 작용관계를 설명하면 다 음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 공구용 척의 제1실시예에 대한 작용관계를 보인 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 공구용 척(100)을 공작기계의 헤드부에 설치 고정시킨 후 조임 하부체(104)의 결속공(104a)에 공구(T)를 끼운 다음 공구 걸림홈(126)에 회전 공구를 걸어 회전체(120)를 일 방향으로 회전시키게 되면 회전체(120)는 볼(130)에 의해 플랜지부(106)의 연장부재(106a)에 장착된 상태에서 회전을 하게 되고, 회전체(120)의 제1나사산(124)에 나사 결합된 조임 캡(108)은 나사 이동되면서 상기 조임 하부체(104)의 외주면에서 슬라이드 되어 상부로 이동하게 된다.
이렇게 상기 조임 캡(108)이 상부로 슬라이드 이동되면서 조임 하부체(104)를 가압함에 따라 조임 하부체(104)에 형성된 절개홈(104b)이 수축되면서 결속공(104a)에 끼워진 공구(T)를 가압하게 됨으로써, 결속공(104a)에 끼워진 공구(T)를 견고하게 결속시킬 수 있게 된다.
이와 같이 공구용 척(100)에 공구(T)를 견고하게 결속시킨 후에 테이블의 지그에 고정시킨 가공물을 절삭가공 함으로써, 정밀한 가공을 할 수 있게 됨과 동시에 공구(T)의 유동을 방지하게 되어 공구용 척(100) 및 공구(T)의 수명이 연장되어 공구용 척(100)의 교체 및 공구(T)의 구입 비용을 절감할 수 있게 된다.
반대로, 공구용 척(100)에 결속된 공구(T)를 다른 공구(T)로 교체 및 분리시키고자 하는 경우에는 회전체(120)를 공구(T)를 결속시킬 때의 반대 방향으로 회전 시키게 되면 조임 캡(108)의 제2나사산(108a)은 회전체(120)의 제1나사산(124)의 안내에 따라 하부로 나사 이동하게 되고, 이 조임 캡(108)이 하부로 슬라이드 이동함에 따라 조임 하부체(104)의 외주면을 가압하는 가압력이 소실되게 되어 결속공(104a)에 끼워진 공구(T)의 결속력이 해지되게 되므로 공구(T)를 용이하게 인출시킬 수 있게 된다.
이와 같이 조임 하부체(104)의 결속공(104a)에 끼워진 공구(T)를 분리시키고 다른 공구(T)를 결속공(104a)에 끼운 후에 회전체(120)를 회전시켜 조임 캡(108)을 상승 슬라이드 시켜 공구(T)를 견고하게 결속시켜 작업을 수행할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 제1실시예의 다른 예를 보인 확대 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이 상기 조임 하부체(104)와 조임 캡(108)의 접촉부에 마찰을 방지할 수 있도록 조임 하부체(104)의 외주면에 코팅층(104d)을 더 형성할 수도 있다.
따라서, 상기 회전체(120)의 회전에 의해 조임 캡(108)이 회전체(120)의 제1나사산(124)의 안내에 따라 나사 이동하여 조임 캡(108)이 슬라이드 동작을 수행할 때 조임 하부체(104)의 외주면과 조임 캡(108)의 내주면 사이에서 발생되는 마찰을 감소시킴으로써, 이 조임 하부체(104)와 조임 캡(108)의 마찰로 인해 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 제1실시예의 또 다른 예를 보인 확대 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이 상기 조임 하부체(104)와 조임 캡(108)의 접촉부에 마찰을 방지할 수 있도록 조임 캡(108)의 내주면에 코팅층(108b)을 형성할 수도 있다.
따라서, 상기 조임 캡(108)의 내주면에 코팅층(108b)을 형성하여 조임 캡(108)이 슬라이드 동작을 수행하도록 함으로써, 조임 하부체(104)와 조임 캡(108)의 접촉부 사이에서 발생되는 마찰을 감소시키게 되고, 이 조임 하부체(104)와 조임 캡(108)의 마찰로 인해 부품의 마모를 저감시키고 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편, 상기 조임 하부체(104)의 외주면에 코팅층(104d)을 형성하거나, 조임 캡(108)의 내주면에 코팅층(108b)을 형성하면 시트(110)의 구성이 없어도 무방하나, 상기 시트(110)를 코팅층(104d)(108b)과 동시에 사용하면 마찰력을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있음은 물론이다.
상기에서는 본 발명에 따른 공구용 척에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
본 발명은 공구용 척에 관한 것으로, 보다 상세하게는 척(chuck)에 탭이나 드릴 등과 같은 공구를 회전체의 나사이동에 의해 조임 캡을 슬라이드 이동시켜 결 속 해지시킴으로써, 공구의 결속력이 견고하게 이루어지게 되어 가공물의 절삭가공시 가공 정밀도를 높이고, 간편하게 공구를 교체할 수 있도록 한 공구용 척에 관한 것이다.
도 1은 종래의 공구용 척을 보인 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 공구용 척을 보인 단면도.
도 3은 도 2의 A-A선을 보인 단면도.
도 4는 본 발명의 조임 하부체를 보인 요부 확대도
도 5는 본 발명에 따른 공구용 척의 작용관계를 보인 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 공구용 척의 다른 실시예를 보인 요부확대 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 공구용 척의 또 다른 실시예를 보인 요부확대 단면도.
[도면의 주요 부분에 대한 보호의 설명]
100 : 척 102 : 테이퍼 상부체
104 : 조임 하부체 104a : 결속공
104b : 절개홈 104c : 볼록면
104d, 108b : 코팅층 106 : 플랜지부
106a : 연장부재 106b : 제1결합홈
108 : 조임 캡 108a : 제2나사산
110 : 시트 120 : 회전체
122: 제2결합홈 124 : 제1나사산
130 : 볼 T : 공구

Claims (8)

  1. 테이퍼 상부체와, 조임 하부체와, 상부체와 하부체의 사이에 형성된 플랜지부와, 조임 하부체의 외측에 구비되는 조임 캡으로 이루어지는 공구용 척에 있어서,
    상기 조임 하부체 외측에 구비되되, 플랜지부와 조임 캡에 양측부가 각각 결합되어 조임 캡을 슬라이드 이동시키는 회전체가 구비되고, 이 회전체는 일측부 외주면에 제1결합홈이 형성되고,
    상기 플랜지부에는 조임 하부체 방향으로 연장되는 연장부재가 형성되며, 연장부재의 내주면에는 제1결합홈에 대응되는 제2결합홈이 형성되고, 제1결합홈과 제2결합홈의 사이에는 볼이 구비되며,
    상기 회전체의 제1결합홈 반대 방향의 내주면에는 제1나사산이 형성되고, 회전체에 체결되는 조임 캡의 외주면에는 제1나사산에 나사 결합되는 제2나사산이 형성된 것을 특징으로 하는 공구용 척.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조임 하부체와 조임 캡의 사이에 시트가 더 구비된 것을 특징으로 하는 공구용 척.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 조임 캡의 내주면이 밀착되는 조임 하부체의 외주면에는 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 공구용 척.
  5. 제 1 항에 있어서
    상기 조임 하부체의 외주면이 밀착되는 조임 캡의 내주면에 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 공구용 척.
  6. 테이퍼 상부체와, 조임 하부체와, 상부체와 하부체의 사이에 형성된 플랜지부와, 조임 하부체의 외측에 구비되는 조임 캡으로 이루어지는 공구용 척에 있어서,
    상기 조임 하부체 외측에 구비되되, 플랜지부와 조임 캡에 양측부가 각각 결합되어 조임 캡을 슬라이드 이동시키는 회전체가 구비되고,
    상기 조임 하부체의 길이 방향으로 다수개의 절개홈이 형성된 것을 특징으로 하는 공구용 척.
  7. 테이퍼 상부체와, 조임 하부체와, 상부체와 하부체의 사이에 형성된 플랜지부와, 조임 하부체의 외측에 구비되는 조임 캡으로 이루어지는 공구용 척에 있어서,
    상기 조임 하부체 외측에 구비되되, 플랜지부와 조임 캡에 양측부가 각각 결합되어 조임 캡을 슬라이드 이동시키는 회전체가 구비되고,
    상기 조임 하부체의 외주면에 볼록면이 형성된 것을 특징으로 하는 공구용 척.
  8. 삭제
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