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文档简介

1、目录一、零件的分析2(一)、零件的用途介绍2(二)、零件的工艺分析2二、工艺规程设计2(一)、确定毛坯的制造形式2(二)、基准的选择2(三)、拟定工艺路线3(四)、机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定5(五)、确定切削用量及基本工时9三、夹具设计17(一)、设计要求17(二)、铣削切削力计算17(三)、确定铣床夹具的结构方案18参考文献19一、零件的分析(一)、零件的用途介绍。CA10B 解放牌汽车“前刹车调整臂外壳” , 它的主要作用是对前刹车调整臂进行支撑和保护,它的中心是一个花键孔,外面是蜗轮齿。侧面有一个蜗杆轴,头上有一个四方,调整刹车用。最外头有一个孔,装销子连接刹车分泵。孔及键槽

2、和轴配合传递扭矩达到调整刹车的作用。(二)、零件的工艺分析。本零件用于支撑和保护前刹车调整臂, 同时也传递力矩, 因此对零件有一定强度要求。选用 KT350 ,抗拉强度达到 300Mpa,而且可锻铸铁可以承受震动或冲击,这些铸件大批量生产,成本较低。本零件有两组主要的加工表面。它们是:( 1)以 62mm 孔为中心的加工表面。这一组的加工表面包括 62mm 孔, 12mm 二孔及它们的两个端面,键槽。 62mm 中心孔和键槽起到定位和传递力矩的作用, 所以它们的表面加工要求相对较高。62mm 孔,12mm 二孔的中心轴线和它们的外端面要有一定的垂直度。( 2)、以 13.8mm 孔为中心的加工

3、表面。这一组的加工表面包括 13.8mm 通孔, 13mm 通孔, 16mm 阶梯孔,左右两个端面和 M10 螺纹。 13.8mm 通孔, 13mm 通孔, 16mm 阶梯孔要保证一定的同轴度。二、工艺规程设计(一)、确定毛坯的制造形式。毛坯的选择应根据生产批量的大小, 零件的形状和尺寸, 零件的受力情况, 工厂现有的设备和技术水平及技术经济性等来决定。 我们这个加工 “前刹车调整臂外壳”的加工任务为大批量生产,材料为可锻铸铁,为了使铸件的加工余量小,一模多用(模可重复使用,减少造模时间),提高生产效率,所以选用金属型铸造。(二)、基准的选择。( 1)粗基准的选择:按照粗基准的选择原则,即当零

4、件有不加工表面时,应当以这些不加工表面作为粗基准, 这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有一定的相对位置关系。在这里我们选择了以 62mm 孔, 12mm 二孔的外轮廓为粗基准,选用两个 V 型块定位,限制五个自由度,加上一个支撑板对 62mm 孔, 12mm 二孔的端面起支撑左右,达到完全定位。选用这个粗基准一方面便于零件的装夹,另一方面又能达到很好的定位要求。( 2)精基准的选择:应尽可能选择所加工表面的工序基准为精基准,这样可以避免由于基准不重合引起的定位误差。 但当设计基准和工序基准不重合时, 应该进行尺寸换算。(三)、拟定工艺路线。拟定工艺路线是设计工艺规程最为关键的一步,它的出发

5、点是保证零件的几何形状、尺寸精度、 位置精度和表面质量等技术要求。 同时也要考虑经济和环境效果,努力降低生产成本,实现大批量快速生产,提高生产效率 ,因此工艺路线拟定要合理,机床和夹具的选择要与工艺路线合理配合。 我们这个小组拟定了两个加工方案, 我们通过对加工工艺性, 经济性的讨论和分析, 最后确定了一种最为合理的工艺路线加工方案。1. 工艺路线方案一:工序:铣左侧端面(以 62mm 孔, 12mm 孔外轮廓为基准)工序:扩,镗 62mm 孔工序:粗铣,精铣上下端面(以左侧端面为定位基准)(以左侧端面和 62mm 中心孔为基准)工序:钻 12mm 孔,钻 4.3mm 孔。工序:铣 30mm

6、的右端面工序:钻,扩 13.8mm 孔, 13mm 孔, 16mm 孔,钻 M10 螺纹孔,钻Rc1/8 孔工序:修整 R11 的端面工序:刨槽,成形刨刀。工序:攻 M10 螺纹孔,攻 Rc1/8 孔工序:检查。2.工艺路线方案二:工序 :粗铣,精铣 62mm 孔, 12mm 二孔的两个端面。工序:钻,扩,精扩62mm 孔, 12mm。工序:钻 4.3mm 孔。工序:粗铣 13.8mm 孔和 13mm 孔的端面。工序:钻,扩 13.8mm 孔, 13mm 孔, 16mm 孔。工序:修整 R11 端面。工序:钳工去毛刺,倒角。工序:钻 M10 螺纹孔。工序:刨槽 26+0.28+0.14 ,成形

7、刨刀。工序:攻 M10 螺纹孔,攻 Rc1/8 孔工序 XI :检查。3.工艺路线的分析和比较。方案一以 62mm 孔的外轮廓为粗基准加工左侧端面, 再以左侧端面为精基准加工 62mm 中心孔,再以 62mm 中心孔和端面为定位基准加工其它表面。选择这种基准定位方式考虑的是互为基准的原则这种加工方法容易保证加工表面之间的位置精度, 但是由于左侧端面面积小, 铸造时可能也会存在缺陷, 造成支撑面积不够, 工件定位不稳,夹紧不可靠等问题。因此我们废除了这个方案。 方案二基本是合理的, 基准的选择和加工顺序也基本能达到生产的要求,但也有些地方要改正。如工序加工以 62mm 孔的外轮廓为粗基准,不符合

8、粗基准一般不重复使用的原则,因此端面的粗,精铣应分开,以保证端面和其它表面之间的位置要求。 工序将加工两个孔的工位分开, 分别成为一个工序,对设备要求就会降低而且生产效率也会提高。经过以上的分析和讨论确定的最优方案为:工序:粗铣 62mm, 12mm 二孔上下两个端面。以 62mm,12mm 二孔的外轮廓为基准,选用 X53 型立式铣床。工序 :钻,扩,精扩 62mm 孔; 以 62mm 孔的外轮廓和端面为基准。以端面为主要定位基准, 限制三个自由度 x , y , z ,有以 62mm 孔外轮廓为定位基准,限制两个自由度 x , y ,加上用 V 型块配合夹紧 12mm 孔外轮廓限制一个自由

9、度 z ,从而实现完全定位。选用Z575 立式钻床钻床。工序: 钻,扩,精扩 12mm 孔和钻 4.3mm 孔。 以 62mm 孔的外轮廓和端面为基准, Z2518 立式钻床。工序: 半精铣上下两端面。 以 62m 和端面为基准。以 62mm 中心孔和端面为定位基准, 短销和大支撑端面组合, 定位以大支撑端面为主, 限制三个自由度 x , y , z 。选用 X53 型立式铣床。工序: 铣左右两个 30 端面 。以 62mm, 12mm 二孔为基准,保证两端面的对称度,选用 X63 型卧式铣床。工序:钻,扩,精扩通孔 13.8mm, 13mm 和台阶孔 16mm 孔,钻锥螺纹 Rc1/8 底孔

10、。 以 62mm,12mm 二孔和端面(一面两销)为基准,选用 Z3025摇臂钻床。工序: 修整 R11 端面。以 13.8mm, 13mm 二孔为基准,端面磨床。工序 :钳工去毛刺,倒角。工序: 钻 M10 螺纹孔。 以右端面和 62mm 孔端面为基准,选用 Z525 立式钻床及专用夹具加工。工序: 刨槽,成形刨刀刨26+0.28+0.14 键槽。以 62mm 端面和 30 凸台为基准,采用拍板固定。工序 XI :攻 M10 螺纹孔,攻 Rc1/8 孔。工序 X : 检查。(四)机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定。“前刹车调整臂外壳”的零件材料为 KT350 ,硬度小于 150HB,毛坯

11、重量为2.5KG,生产类型为大批量生产,采用金属型浇铸方法铸造该毛坯。根据上述原始资料和加工工艺分别确定各加工表面的机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下:1 加工 62mm, 12 00.1806 mm 二个孔的上下两个端面。加工余量的计算长度为 3200.17 mm, 1200.24 mm,表面粗糙度要求为 Ra6.3.( 1).按照机械加工余量手册表 4-1, 3200.17 的铸件尺寸公差等级为 IT7-IT9 ,取加工余量等级为 F 级,公差等级为IT9 ,则 62mm 孔的外端面加工余量为2.0-2.5mm,取 Z 2mm。 1200.24 mm 的铸件尺寸公差等级为 IT7-IT9

12、 ,按照机械加工余量手册表 4-1取加工余量等级为 F 级,公差等级为 IT9 ,则 12 00.0618mm 孔的外端面单边加工余量为2.0-2.5mm,取 Z=2mm。()铣削余量:半精铣单边余量查金属切削手册Z=0.5-1.0 mm,取 Z=0.5mm。公差即为零件公差 -0.17mm 或-0.24mm。粗铣余量:粗铣的单边公称余量为Z=2-0.5=1.5mm。粗铣公差:现规定本工序的精度等级为IT13 ,因此可知本工序的加工公差为-0.39mm( 320 0.17 mm 端面)和 -0.27mm( 120 0.24 mm 端面)。由于本设计规定的零件为大批量生产应该采用调整加工,因此在

13、计算最大,最小加工余量时,应调整加工方式予以确定。 62mm, 12mm 二孔的外端面加工余量工序间余量和公差分布如下:精粗铣铣孔外端面工序间尺寸公差分布图(图 2) 12mm 孔的部分:毛坯名义尺寸为: 122×216mm毛坯最大尺寸为 161.6217.6 mm21.6毛坯最小尺寸为 16214.4 mm粗铣后最大尺寸: 120.5213mm粗铣后最小尺寸: 130.27212.73mm20由图 2 可知 62mm 孔台阶端面部分:毛坯名义尺寸: 322236mm毛坯最大尺寸: 361.8237.8mm2毛坯最小尺寸: 361.8234.2mm2粗铣后最大尺寸: 32+0.523

14、3mm0.392 32.61mm粗铣后最小尺寸: 332半精铣后尺寸为 3200.17 mm。最后将上述计算的工序间尺寸和公差整理成下表:工序加工尺寸及公差加工前尺寸最大最小加工后尺寸最大最小加工余量(单边)(mm)加工公差(单边) (mm) 62mm 孔外端面12mm 孔外端面毛坯粗铣半精铣毛坯粗铣半精铣37.83317.61334.232.6114.412.7337.8333217.6131234.232.6131.83144.412.7311.762最大2.40.522.30.5最小0.7950.390.8050.4850.9-0.39/2-0.17/20.8-0.27/2-0.24/2

15、0.90.82 .62mm 孔。62mm 孔公差虽无标出,而由表面粗糙度为Ra6.3 可考虑其精度等级为IT8-IT9 ,取 IT9 则其尺寸为6200.074 。毛坯中 62mm 孔铸出,由金属型铸造铸件。查简明机械加工工艺手册(简称工艺手册)可知该铸件精度界于IT7-IT9之间,查机械加工余量与公差手册 表 10-8 得铸件机械加工余量为5.0-7.0mm,取 2Z=5.0mm,确定工序尺寸及余量为:扩钻孔: 60mm2Z60mm-(62-5) mm3mm扩孔: 61.5mm2Z1.5mm精扩孔:620 0.0742Z0.5mm3. 12mm 孔。 12mm 孔不铸出,毛坯为实心。精度等级

16、界于 IT11-IT12 之间,参照机械加工余量与公差手册表 4-23 确定工序尺寸及余量为:钻孔: 11.0扩孔: 11.85mm2Z0.85mm精扩孔:1200.18062Z 0.15mm4. 13.8mm 和 13mm 两通孔的端面 .由两端面的表面粗糙度为25,设其精度等级为IT10 查机械加工余量与公差手册表 5-47 知,两通孔端面的单边加工余量为 Z=1mm。因此铣削余量2Z=2mm。一次铣削 即可满足要求。5. 13.8mm 孔, 13mm 孔和 16mm 孔。毛坯为实心,通孔 13.8mm 孔,13mm 孔不铸出,精度等级介于 IT11-IT12之间,参照机械加工余量与公差手

17、册表4-23 确定工序尺寸和余量为:钻孔: 13mm扩钻孔: 13.5mm2Z=0.5mm精扩: 13.800.122Z0.3mm钻孔: 12mm扩钻孔: 12.85mm2Z=0.85mm精扩:1300.122Z 0.15mm钻孔 15mm扩钻孔: 15.85mm2Z0.85mm精扩: 16 00.122Z0.15mm6.键槽 26 00.1428 mm 。以 62mm, 12mm 二孔及端面和 13.8 孔为基准,牛头刨床(拆除原来拍板的刀排,加装刨槽工具) 。(五)确定切削用量及基本工时。工序 :粗铣 62mm,12mm 二孔的两个端面,保证尺寸 330 0.39 mm 和 1300.27

18、 mm 。加工条件:毛坯材料是KT350 ,硬度小于 150HB,b350Mpa .铣床: X53 型立式铣床。刀具 :采用高速钢镶齿三面刃铣刀。查金属切削手册表9-12 得进给量 f2 0.08mm齿。铣削深度 t 1.5mm。查金属切削手册表9-14 得切削速度 V=45m/min ,铣刀外径 dw225mm,齿数 Z=20,一次铣削即可达到尺寸要求。则铣刀每分钟转速:1000V1000 * 4563.7(r / min)n225 dw现采用 X53型立式铣床,根据机械制造工艺设计手册附表4-16-1 取nw 60r / min ,则实际切削速度为 Vnwdw60 X 22542.4(m

19、/ min)10001000工作台每分钟进给量fm f 2znw0.0820 6096(mm / min)由附表 4-16-2 得: f m100mm / min切削工时:因为铣刀的行程为 ll1 l21001641 157mm ,所为机动切削工l l1l2 157min 1.57 min ,由于铣削两个端面故 tm2t1 3.14min时 t1100f m工序 :钻,扩,精扩 6200.074 mm 孔 .62mm 铸出,根据有关资料介绍,利用钻头进行扩钻时,其进给量与切削量与切速度与钻同样尺寸的实心孔时的关系为:进给量: f( 1.21.8) f,切削速度: V=(11)V钻钻f 钻 23

20、1.扩钻孔 60mm.利用 60mm 的钻头对铸件孔进行扩钻。因加工本孔时属于低刚度零件,故进给量要乘以系数 0.75,根据机械制造工艺设计手册 (简称设计手册 )表 3-38 查得 f 钻 1.0 1.2mm r,取 f 钻 1.0mmr,由设计手册表 3-4 查得 V钻 0.7m s42mmin。则 f( 1.21.8) f 钻 ( 1.21.8) 0.9 1.35(mm r)11V()x42 2114( mmin).根据设计手册附表 4-5-2,取 f 1.09mmr,根据机床说明书取 nw 64rmin。nw dw60 64故实际切削速度为: V12.1(m / min)1000100

21、0l32切削工时: L32mm, t0.46(min)nwf64*1.092.扩孔 61.5mm用套式扩孔钻来加工 61.5mm 孔。查简明机械加工工艺手册 (简称工艺手册)表 11 15 得:f(2.22.4) f 钻 ,查切削用量简明手册表2-10 得 f 钻 2.0 2.4mm r,取f 钻 2.0 mmr,故 f 4.44.8mm,根据设计手册附表4-5-2 取 f 4.8mm r。由上步骤知 V 2114mm min。根据机床说明书取主轴转速n 122r min , 则 实 际 转 速 为 :nwdw23.6m / minV1000切削工时: l 32mm, l1 3mm, l2 3

22、mm323338tmnf0.065min122 4.83.精扩孔 6200.074 mm 孔 .同步骤 2 取 f 4.8mmr,取 n 172rmin则转速为Vnwdw33.5(m/ min)1000切削工时:l l1l238tm0.046(min)nf172 4.8工序: 钻,扩,精扩12 00.1806 mm 孔。12 00.1806 mm 孔不铸出。1.钻 11mm 孔。进给量:查设计手册表3-38 得 f 0.52-0.64mmr,查设计手册表4-5,Z2018 机床说明书,取f0.2mmr切削速 度:由设计 手册表 3-42 查 得 V=0.7m s 42m min ,所以1000

23、v100042ns111216r / mindw根据机床说明书表4-5 取 nw 1200r min故实际切削速度为Vnwdw11 120041.4(m / min)10001000切削工时: l 12l1 +l 2 4t ll1 l2120.07(min)nw f12000.22.扩钻孔 11.85mm。查设计手册表4-5 机床说明书得f 0.2mm r。由上工序步骤2 知,V钻 =42m/min11V= ()V钻 21 14m/min1000v100018取 V=18m/min ,则 ndw11.85484( r / min)tm = l+l 1 +l 212 330.19(min)n f

24、4840.23.精扩孔12 00.1806根据机床说明书取f 0.2mmr, n 484r mindwn18.2(m / min)V 1000tm = l+l 1 +l 212 330.19(min)n f4840.24 钻 5× 4mm 孔。同本工序步骤 1 取进给量 f 0.2mm r, n 1200rmin,V 41.4m/min,l+l 1 +l 212 33tm =512000.8(min)n f0.25扩钻 5×00.16 mm 孔查工艺手册 表 11-15 得 f(1.2-1.8) f钻 ,V= ( 1 1)V钻 ,根据机床说明书 f 钻23 0.2mm r,

25、V 42mmin故 f 0.240.36(mmr), V 21 14(mmin ),取 f 0.3mm r,取 n1200rmin,故实际切削速度 Vdwn 16.2mmin1000t1= l+l 1+l 2380.106(min)nf0.3 1200tm =5t1 0.53(min)工序 :半精铣 62mm, 12mm 二孔的两个端面,保证尺寸3200.17 mm 和12 00.24 mm( 1) 切削深度:半精铣的的单边切削余量等于切削深度为t 0.5mm,一次走刀即可满足要求。( 2) 进给量:查金属切削手册表 9-12 取进给量 f 2 0.10mm齿,查金属切削手册表 9-14 铣削

26、速度推荐围得 V42m / min ,取铣刀外径为 dw 1000v100042100mm,齿数 Z=14,则每分钟转速 ns100133.8(r / min)dw根据 X53 型立式铣床说明书,取 nw150r / min故实际切削速度Vnw dw47.1(/ min)1000m工作台每分钟进给量f m f zznw 0.1×14× 150210(mm min)查设计手册附表4-16-2 取 fm 200mm min( 3) 切削工时: tm 2 f m 21571.57(min)200工序 :铣左右两端面( 1) 切削深度:两端的单边切削深度t 1mm。采用高速钢镶齿三

27、面刃铣刀。( 2) 进给量和切削速度:查金属切削手册表 9-12 取进给量 f20.10mm齿。查金属切削手册表 330 取铣削速度 V 18m min|,查金属切削手册表9 7取 dw 32mm , Z8,则1000v100018179.1( r / min)ns32dw根据 X63 型卧式铣床说明书取 nw 190rmin故实际切削速度 Vdwnw 1000 1819.1 mmin100032工作台每分钟进给量f m f 2 Z nw 0.10× 8× 190152( mmmin),查设计手册附表 4-17-2 取 fm 150mm min( 3) 切削工时: l30,

28、 l1l 2 6tm 2 ll1l2 2 3060.48(min)f m150工序 :钻、扩、精扩通孔13.8 00.12 mm , 1300.12 mm 和台阶孔 1600.12 mm 孔。钻 Rc1/8 孔。采用 Z3025 摇臂钻床,高速钢钻头钻孔。1加工 13.8 00.12 mm 孔。( 1)钻 13mm 孔。采用 Z3025 摇臂钻床,高速钢钻头钻孔。查设计手册表 3-38 得 f 0.520.64mmr,因孔深与孔径之比小于 3,因此不用乘于修正系数。查设计手册附表4-4-2, Z3052 摇臂钻床说明书取f0.63mmmin,查设计手册表3-42 得 V 42mmin故 ns

29、1000 42 1028.9( rmin) 13根据 Z3025 摇臂钻床说明书(设计手册附表4-4-1)取 nw 1000rmin, 故实际切削速度 Vdwnw 1000 1340.82(m / min)10001000切削加工时: l 2(4726, l1 3mm。) 68(mm)2tm ll1 710.112(min)nw f1000 0.63( 2)扩钻 13.5mm 孔。查工艺手册 表 1115 得 f(1.21.8)f 钻 ,切削速度: V=(11)V钻,f钻 2 3查设计手册表3-117 得 f钻,取 f钻 0.3mm r,V钻 0.2660.20.4mm r0.4ms15.96

30、24 mmin,故 f( 1.21.8)× 0.30.36 0.54(mm r),取 V钻 18mmin, V= ( 1 1) 钻 96mmin,查设计手册附表 4-4-223V取 f 0.4mm r故 ns1000v1000 (96)dw13.5666.7444.4( rmin)查 Z3025 摇臂钻床说明书(附表4-4-1)取 nw 500rmin 则实际切削速度为:Vdwnw50013.521.2mmin10001000机动工时: tmll1 710.40.355minnw f500( 3)精扩 13.800.12 mm 孔。同上取进给量 f 0.4mmr,n 630r min

31、 则Vdwnw 63013.827.3(m / min)10001000ll171机动工时: tm0.282 minnw f 630 0.42.加工 1300.12 mm 孔( 1)钻孔 12mm.步骤同本工序 1-(1)取 f 0.63mmr,V 42mmin故 ns1000v 1000 421114.6r / mindw12取 nw 1000rmin故实际切削速度 Vdwnw 1000 1237.68( m / min)10001000切削工时: l 2×( 37-26 2) 48mm, l1 3mml l1483tm10000.081minnw f0.63(2)扩钻 12.85

32、mm 孔步骤同本工序 1-(2)取 f 0.4mm r,V 9 6mmin1000v1000(96)223.1 148.7r / min ,取 nw 200r min ,则实际切故 ns12.85dw削速度为 Vdwnw12.8520010008.07(m / min)1000机动工时:l l1510.64 mintmnw f200*0.4(3)精扩 1300.12 mm同上取 f 0.4mmr, ndw nw8.16(m / min)200rmin ,故 V1000机动工时:l l1510.64(min)tmnw f200*0.43.加工 1600.12 mm 的孔( 1)扩钻 15mm 孔

33、。由本工序 1-( 2)得 f ( 1.21.8) f钻 , V=( 1 1) V钻 ,23取 f钻 0.3mm r, V钻 18mmin故 f( 1.21.8)× 0.30.36 0.54mmr, V=( 1 1)V钻 96mmin 2 3取 f 0.5mm r1000v1000 (9 6), ns191.1 127.4( r / min)dw15查 Z3025 摇臂钻床说明书取 nw 200r min故实际切削速度dwnw15 200V9.42(m / min)10001000机动工时: l 2× 24mm, l1 3mml l143tm0.07 minnw f200*

34、0.5( 2)扩钻 15.85mm 孔步骤同上取 f 0.5mmr,n200r min 。dw nw152009.95(m / min)V10001000ll1430.07 mintmf2000.5n( 3)精扩 1600.12 mm 孔步骤同上,取 f 0.25mmr,n200r min,Vdwn16 200100010.05(m / min)1000l l170.14(min)tmnw f200*0.254.钻 Re18 孔( 8.8mm)。用 Z3025 摇臂钻床及专用钻模查设计手册表3-38 得 f 0.47 0.57mmr,查 Z3025 摇臂钻床说明书(设计手册表4-4-2)取 f

35、 0.5mm r查切削用量简明手册表2-17 取 V=20mmin故1000v100020ns8.8723.8( r / min)dw查 机 床说 明 书 取 nw 630r min,故实际切削速度Vdw nw8.863017.4(m / min)10001000切削工时:ll1l2 41 311 10.038mintmnw f6300.5工序 : 修整 R11 端面工序 :去毛刺,倒角手动进给取与扩孔时转速相同。n 200rmin工序 :钻螺纹孔 8.8mm,选用 Z525 立式钻床及专用夹具加工。步骤同上,取 f0.5mmr, nw 630r minV 17.4mmin31711切削工时: tm0.083min630*0.5工序 :刨削 26 00.2814 mm 键槽。牛头刨床 BC6063 经过改装,采用特制成形刀具,通过一次刨削即可成形。切削速度: Vc=10m/s切削深度: ap=0.05mm工序 :攻 M10mm 螺纹孔及 Rc18 孔.经查资料知钻孔后攻螺纹要乘以系数0.5查设计手册表 3-38 得 f( 0.470.57)× 0.50.2350.114( mmr),查机床说明书

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