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課程設(shè)計(jì)論文
論文題目：牽引頭零件加工工藝及鉆孔鉆床夾具
班 級(jí)：
專 業(yè)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
日 期:
摘 要
本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差合
與測(cè)量等多方面的知識(shí)。
牽引頭零件加工工藝及鉆孔鉆床夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。
ABSTRCT
This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.
The reduction gear box body components technological process and its the processing ￠ 140 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.
Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error
任務(wù)書
I、設(shè)計(jì)(論文)題目：
牽引頭零件加工工藝及鉆孔鉆床夾具設(shè)計(jì)
II、畢 業(yè)設(shè)計(jì)使用的原始資料及設(shè)計(jì)技術(shù)要求
（1）牽引頭零件工作圖，附圖見后一頁
（2）完成該零件的機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)
（3）完成指定工序的專用夾具設(shè)計(jì)（指定鉆孔的底孔鉆削鉆床夾具的設(shè)計(jì)）
（4）生產(chǎn)類型：大批量生產(chǎn)
（5）生產(chǎn)車間條件：無專用設(shè)備，常規(guī)通用加工設(shè)備齊全
（6）要求所有圖紙加起來要有兩張A0圖紙那么大
（7） 零件材料：45
(8) 繪制牽引頭體零件工作圖
（9）編制牽引頭加工工藝過程卡
(10) 撰寫課程設(shè)計(jì)說明書
目 錄
序言………………………………………………………………………………… 1
一. 零件分析 ……………………………………………………2
1.1 零件作用 ………………………………………………2
1.2零件的工藝分析 …………………………………………2
二. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)…………………………………………………2
2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………2
2.2基面的選擇傳 ……………………………………………2
2.3制定工藝路線 ……………………………………………2
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定………… 4
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)………………………………4
三 夾具設(shè)計(jì)…………………………………………………… 8
3.1夾具設(shè)計(jì)概述……………………………………………8
3.2方案設(shè)計(jì)…………………………………………………9
3.3定位基準(zhǔn)的選擇…………………………………………9
3.4切削力及夾緊力計(jì)算……………………………………9
3.5定位誤差分析……………………………………………10
3.6導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)……………………………………………10
3.7夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說明………………………………11
總 結(jié)………………………………………………………………12
致 謝………………………………………………………………13
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………14
序 言
牽引頭零件加工工藝及鉆孔鉆床夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下，進(jìn)行的一個(gè)全面的考核。正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。
一、 零件的分析
1.1 零件的作用
牽引頭是整體裝置的重要零件，它支撐中心部分，承受著部分靜載荷，因?yàn)闋恳^與整個(gè)機(jī)體連接，并且中心部分與該零件是螺紋連接，因而該零件的螺紋承受著一定載荷，以及一定的沖擊力，所以該零件承受著靜、動(dòng)載荷。
1.2 零件的工藝分析
牽引頭有3個(gè)加工面他們有位置度要求。這三個(gè)加工面的分別為：
1，以底面為基準(zhǔn)的加工面，這組加工面包括，上端面，和直徑為20的孔。
2：以直徑為20孔的軸線為基準(zhǔn)，這組面包括上端面，下端面
3：以右端臺(tái)階軸為主的各個(gè)臺(tái)階外圓。
二. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
零件的材料為45，根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)以及零件在工作過程中所受的載荷情況，選用圓鋼。
2.2 基面的選擇的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出。
粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)牽引頭這樣的零件來說，選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要。以零件的上端面加工平面作為粗基準(zhǔn)。選取已加工的內(nèi)圓為精基準(zhǔn)。
2.3 制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求后，制定以下兩種工藝方案：
方案一
工序Ⅰ：鍛造毛坯時(shí)效處理；
工序Ⅱ：車上端面；
工序Ⅲ：車下端面；
工序Ⅳ：車右端面
工序Ⅴ：車外圓Φ50
工序Ⅵ：車外圓Φ40
工序Ⅶ：鉆孔Φ12
工序VIII：質(zhì)檢
工序IX：入庫
方案二
方案一
工序Ⅰ：鍛造毛坯時(shí)效處理；
工序Ⅱ：車上端面；
工序Ⅲ：車下端面；
工序Ⅳ：車右端面
工序Ⅴ：鉆孔Φ12
工序Ⅵ：車外圓Φ50
工序Ⅶ：車外圓Φ40
工序VIII：質(zhì)檢
工序IX：入庫
工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一加工的時(shí)間在一個(gè)定位的情況下，把可以加工的孔全部加工完然后攻絲，這樣可以保證加工的質(zhì)量和精度，同時(shí)也能提高生產(chǎn)效率，適合于大批量生產(chǎn)，因此我們綜合考慮選擇方案一
具體的方案如下：
工序Ⅰ：鍛造毛坯時(shí)效處理；
工序Ⅱ：車上端面；
工序Ⅲ：車下端面；
工序Ⅳ：車右端面
工序Ⅴ：車外圓Φ50
工序Ⅵ：車外圓Φ40
工序Ⅶ：鉆孔Φ12
工序VIII：質(zhì)檢
工序IX：入庫
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
牽引頭零件材料為45，，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采鍛造毛坯。
1、 不加工表面毛坯尺寸
不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。
2、 牽引頭的底面
由于牽引頭底面要與其他接觸面接觸，所以要進(jìn)行車，其加工余量為3mm。
3、牽引頭的孔直徑為12、孔毛坯為實(shí)心?？椎木纫蠼橛贗T7—IT8之間，參照參數(shù)文獻(xiàn)，確定工藝尺寸余量為
鉆 孔
表面粗糙度均為1.6
1、 孔Ⅰ端面
采用銑一次走刀完表面加工，表面粗糙度為3.6，根據(jù)參考文獻(xiàn)，其余量為Z=3mm
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)
工序Ⅰ：鍛造毛坯時(shí)效處理
工序II：車外圓和端面
選硬質(zhì)合金車刀
工步一：車外圓端面
1） 車削深度，因?yàn)槌邎A弧面沒有精度要求，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》f=0.14~0.27mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=254min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》，查得 Vc＝98mm/s，n=479r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床
車床參數(shù)，選擇nc=480r/min,Vfc=480mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14×80×480/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=480/(300×10)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=1.0mm，nc=480r/min,Vfc=480mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(12+15)/480=0.052min。
工步二：車φ48外圓
選擇硬質(zhì)合金車刀
1） 車削深度，因?yàn)槌邎A弧面沒有精度要求，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》f=0.14~0.27mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=254min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》，查得 Vc＝98mm/s，n=479r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床
車床參數(shù)，選擇nc=480r/min,Vfc=480mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14×80×480/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=480/(300×10)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=1.0mm，nc=480r/min,Vfc=480mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(12+25)/480=0.054min。
工步II：車外圓Φ50、外圓Φ40
按機(jī)床選取，則
機(jī)動(dòng)時(shí) ，，
工序III：鉆孔
鉆孔
確定進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-7，當(dāng)鋼的，時(shí)，。由于本零件在加工孔時(shí)屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘以系數(shù)0.80，則
根據(jù)Z525機(jī)床說明書，現(xiàn)取
切削速度：根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以
根據(jù)機(jī)床說明書，取，故實(shí)際切削速度為
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
其他的車床，銑床的計(jì)算如上，在此不在累述
第三章：夾具設(shè)計(jì)
3.1概述
在機(jī)床對(duì)零件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為保證工件加工精度，首先要
保證工件在機(jī)床上占有正確的位置，然后通過夾緊機(jī)構(gòu)使工件
正確位置固定不動(dòng)，這一任務(wù)就是由夾具來完成。
對(duì)于單件、小批生產(chǎn)，應(yīng)盡量使用通用夾具，這樣可以降低工件
的生產(chǎn)成本。但由于通用夾具適用各種工件的裝夾，所以夾緊時(shí)
往比較費(fèi)時(shí)間，并且操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低。
本零件屬于大量生產(chǎn)，零件外形也不適于使用通用夾具，為了保證
工件精度， 提高生產(chǎn)效率，設(shè)計(jì)專用夾具就顯得非常必要。
3.2方案設(shè)計(jì)
方案設(shè)計(jì)是夾具設(shè)計(jì)的第一步，也是夾具設(shè)計(jì)關(guān)鍵的一步，方案
設(shè)計(jì)的好、壞將直接影響工件的加工精度、加工效率，稍不注意就
會(huì)造成不能滿足工件加工要求，或加工精度不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，因
此必須慎重考慮。
設(shè)計(jì)方案的擬定必須遵循下列原則：
1、 定位裝置要確保工件定位準(zhǔn)確和可靠，符合六位定位原理。
2、 夾具的定位精度能滿足工件精度的要求。
3、 夾具結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，操縱力小而夾緊可靠，力爭(zhēng)造價(jià)低
3.3定位基準(zhǔn)的選擇
我們采用已經(jīng)加工好的孔及其端面作為定位基準(zhǔn)，孔和端面
共限制5個(gè)自由度，這樣還有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的自由度沒有限制，為了保證空
間工件定位準(zhǔn)確，我們需要限制6個(gè)自由度，因此我們采用一擋銷來限
制旋轉(zhuǎn)方向的自由度。這樣空間6個(gè)自由度就限制完了。
3.4切削力和夾緊力的計(jì)算
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊(cè)》得：
鉆削力 式（5-2）
鉆削力矩 式（5-3）
式中
代入公式（5-2）和（5-3）得
本道工序加工工藝孔時(shí)，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進(jìn)行夾緊力計(jì)算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強(qiáng)度、剛度適當(dāng)即能滿足加工要求。
這樣能較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度。用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對(duì)與刀具的位置由夾具保證，基本不受工人技術(shù)水平的影響，因而能較容易、教穩(wěn)定地保證工件的加工精度。能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用夾具后，工件不需劃線找正，裝夾方便迅速，顯著地減少了輔助時(shí)間，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。
夾緊力的計(jì)算:因采用的是手動(dòng)夾具故夾緊力無須計(jì)算。
3 .5 定位誤差分析
（1） 定位元件尺寸及公差確定。
夾具的主要定位元件為一平面和兩V型塊，間隙配合。
（2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，孔徑為最小時(shí)，孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在銑床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動(dòng)量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin
本工序采用一平面，兩V型塊定位，工件始終靠近兩V型塊的一面，而定位銷的會(huì)使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進(jìn)而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。
由資料[10]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得：
① 定位誤差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，這里的方向與加工方向一致。即：故
② 夾緊安裝誤差，對(duì)工序尺寸的影響均小。即：
③ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
④ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：鉆套孔之間的距離公差，按工件相應(yīng)尺寸公差的五分之一取。即
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.6 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)
因?yàn)槲覀兯庸さ目资锹菁y孔，因此我們需要先鉆螺紋底孔，然后攻絲，且我們是批量生產(chǎn)，因此用固定和可換鉆套難以滿足要求，為了能很好的提高生產(chǎn)效率，我們采用快換鉆套，當(dāng)我們加工完螺紋底孔后，通過壓緊螺釘迅速取出鉆套，然后開始攻絲，查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)知，快換鉆套的結(jié)構(gòu)和具體尺寸如下
3.7夾具設(shè)計(jì)及操作說明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，為提高生產(chǎn)率，首先想到是怎么樣方便的安裝和拆卸，本道工序就是采用了星形壓緊的方式。由于本夾具是對(duì)工件進(jìn)行鉆削加工面，因此工件的主要受力是鉆削力，因?yàn)殂@削力是向下的，我們采用的是鉸鏈壓板壓緊，壓緊力也是向下的，鉆削力和壓緊力方向相同。
總 結(jié)
通過此次設(shè)計(jì)，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟等。學(xué)會(huì)了查相關(guān)手冊(cè)、選擇使用工藝裝備等等。
總的來說，這次設(shè)計(jì)，使我們?cè)诨纠碚摰木C合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好的基礎(chǔ)。
加工工藝的編制和專用夾具的設(shè)計(jì)，使對(duì)零件的加工過程和夾具的設(shè)計(jì)有進(jìn)一步的提高。在這次的設(shè)計(jì)中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時(shí)，對(duì)所需加工面的先后順序編排，對(duì)零件的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率都有相當(dāng)大的影響。在對(duì)某幾個(gè)工序進(jìn)行專用夾具設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，為達(dá)到零件能在保證精度的前提下進(jìn)行加工，而且方便快速，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，針對(duì)這些問題查閱了大量的相關(guān)資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動(dòng)夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。因此手動(dòng)夾緊滿足夾緊要求。
通過做這次的設(shè)計(jì)，使對(duì)專業(yè)知識(shí)和技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
致 謝
經(jīng)過了的很長(zhǎng)時(shí)間，終于比較圓滿完成了設(shè)計(jì)任務(wù)?；仡欉@日日夜夜，感覺經(jīng)過了一場(chǎng)磨練，通過圖書、網(wǎng)絡(luò)、老師、同學(xué)等各種可以利用的方法，鞏固了自己的專業(yè)知識(shí)。對(duì)所學(xué)知識(shí)的了解和使用都有了更加深刻的理解。
此時(shí)此刻，我要特別感謝我的導(dǎo)師的精心指導(dǎo)，不僅指導(dǎo)我們解決了關(guān)鍵性技術(shù)難題，更重要的是為我們指引了設(shè)計(jì)的思路并給我們講解了設(shè)計(jì)中用到的實(shí)際工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從而使我們?cè)O(shè)計(jì)中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學(xué)會(huì)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛崗敬業(yè)，導(dǎo)師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。
同時(shí)也要感謝其他同學(xué)、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的重視和關(guān)心，為我們提供了作圖工具和場(chǎng)所，使我們能夠全身心的投入到設(shè)計(jì)中去，為更好、更快的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了重要保障。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 陳宏鈞．實(shí)用金屬切削手冊(cè)［Ｍ］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005．1．
[2] 強(qiáng) 毅．設(shè)計(jì)制圖實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)［Ｍ］．北京：科學(xué)出版社，2000．1．
[3] 李 洪．機(jī)械加工工藝手冊(cè)［Ｍ］．北京出版社，1996．1．
[4] 陳宏鈞．實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)［Ｍ］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003．1．
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