(57)【要約】溶接条件調整方法は、アーク溶接中に、溶接トーチ（２４）にて、溶接電流および溶接電圧の少なくとも一つを含むアークの出力条件の調整を行う。溶接条件調整方法は、作業者が、溶接トーチ（２４）を保持し、溶接トーチ（２４）に設けられたトーチスイッチ（４１）をＯＮまたはＯＦＦして、アーク出力のＯＮまたはＯＦＦの操作を行う第１ステップを備える。溶接条件調整方法は、さらにアーク出力のＯＮの状態で、トーチスイッチ（４１）をさらに押し込み、トーチスイッチの押圧力に応じて、アーク出力を増減する第２ステップを備える。第２ステップで押圧力が増加すれば、アーク出力を増加させ、押圧力が減少すれば、アーク出力を減少させて、アーク溶接中にアーク出力をダイレクトに増減させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチを用いて被溶接物にアーク溶接を行うアーク溶接中に、溶接トーチにて、溶接電流および溶接電圧の少なくとも一つを含むアークの出力条件の調整を行う溶接条件調整方法であって、
作業者が、前記溶接トーチを保持し、前記溶接トーチに設けられたトーチスイッチをＯＮまたはＯＦＦして、アーク出力のＯＮまたはＯＦＦの操作を行う第１ステップと、前記アーク出力のＯＮの状態で、前記トーチスイッチをさらに押し込み、前記トーチスイッチを押す押圧力に応じて、前記アーク出力を増減する第２ステップとを備え、
前記第２ステップで前記押圧力が増加すれば、前記アーク出力を増加させ、前記押圧力が減少すれば、前記アーク出力を減少させて、アーク溶接中に前記アーク出力をダイレクトに増減させる溶接条件調整方法。
【請求項２】
前記第１ステップにおいて、前記トーチスイッチをＯＮした後、１秒以内にＯＦＦをする動作を１回行う単発押しを行う場合、本溶接の設定電流より小さい溶接電流でのアーク出力を行う請求項１記載の溶接条件調整方法。
【請求項３】
前記第２ステップにおいて、前記トーチスイッチを押す押圧力をＯＦＦにすると前記アーク出力がＯＦＦされる請求項１または２に記載の溶接条件調整方法。
【請求項４】
前記第２ステップにおいて、前記アーク出力がＯＦＦされた後、２秒以内で前記トーチスイッチを再度押し込むと前記トーチスイッチを押す押圧力に応じて、前記アーク出力を増減する請求項３記載の溶接条件調整方法。
【請求項５】
被溶接物に対してアーク溶接を行う溶接装置であって、
溶接電源部と前記溶接電源部に接続された溶接トーチとを備え、前記溶接電源部は、溶接電流および溶接電圧の少なくとも一つを含むアークの出力条件を制御する制御部を有し、前記溶接トーチは、トーチボディ部と前記トーチボディ部に設けられたトーチスイッチと前記トーチスイッチに印加される押圧力を検出する圧力センサとを有し、
前記トーチボディ部は、作業者により保持可能であり、前記トーチスイッチは、前記作業者による前記アーク出力のＯＮまたはＯＦＦの操作を受け付け、前記圧力センサは、前記アーク出力のＯＮの状態で、前記トーチスイッチのさらなる押し込みを検出したときに、前記トーチスイッチに印加された押圧力に応じた圧力変化信号を前記制御部に送信し、前記制御部は、前記トーチスイッチの押圧力が増加すれば、前記アーク出力を増加させ、前記押圧力が減少すれば、前記アーク出力を減少させて、アーク溶接中に前記アーク出力をダイレクトに増減させる溶接装置。
【請求項６】
前記圧力センサは、前記トーチボディ部に内蔵または、外付けされる請求項５に記載の溶接装置。
【請求項７】
前記トーチスイッチは、第１方向および前記第１方向とは反対の第２方向に変位可能な操作部を有するスイッチである、請求項５または６に記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、被溶接物へのアーク溶接中にリアルタイムで溶接条件を調整する溶接条件調整方法および溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４に、消耗電極として溶接ワイヤを用いた従来のアーク溶接装置を示す。この溶接装置は、溶接電源部１と、ワイヤ送給装置９と、操作リモコン２と、溶接トーチ６と、を有する。溶接トーチ６は、トーチボディ部６ａと、トーチスイッチ１１と、を有する。溶接電源部１あるいは操作リモコン２を用いて溶接条件（電流値、電圧値等）や溶接モードを調整する。トーチスイッチ１１のＯＮ操作またはＯＦＦ操作により溶接電流の出力または出力停止の制御を行う。【０００３】
また、出力電流値によって、ワイヤ送給装置９のモータの回転速度が変化し、溶接ワイヤの送給速度を制御する溶接装置が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５９-４９４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アーク溶接中、被溶接物の各状態が変化することがある。例えば、アークの入熱により被溶接物の温度が上昇し、この温度上昇により被溶接部の形状が変化する。溶接品質を確保するためには、アーク溶接中にアーク出力しながら被溶接物の変化に追従して溶接条件を即時的に適切に調整することが望ましい。【０００６】
通常は、アーク出力しながら溶接条件を調整する場合は、作業者は、片手で溶接トーチを保持し、もう一方の片手で例えばダイヤル式の調整器を操作するというような両手での操作を強いられる。さらに、溶接電源部あるいは操作リモコンを作業者の身近な場所に設置する必要がある。従って、作業者単独で、アーク溶接中にアーク出力を適宜調整することは極めて面倒であり、一人で自在に作業することが困難である。【０００７】
また、作業者による溶接中のアーク出力の調整は、溶接トーチの手ブレを招く可能性がある。溶接トーチの手ブレは、溶接品質の低下の要因となる。【０００８】
本開示は、アーク溶接中のアークを出力した状態において、リアルタイムでアークの出力条件を調整でき、かつ、調整時に手ブレが抑えられる溶接条件調整方法および溶接装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一態様に係る溶接条件調整方法は、溶接トーチを用いて被溶接物にアーク溶接を行うアーク溶接中に、溶接トーチにて、溶接電流および溶接電圧の少なくとも一つを含むアークの出力条件の調整を行う溶接条件調整方法であって、作業者が、溶接トーチを保持し、溶接トーチに設けられたトーチスイッチをＯＮまたはＯＦＦして、アーク出力のＯＮまたはＯＦＦの操作を行う第１ステップと、アーク出力のＯＮの状態で、トーチスイッチをさらに押し込み、トーチスイッチを押す押圧力に応じて、アーク出力を増減する第２ステップとを備え、第２ステップで押圧力が増加すれば、アーク出力を増加させ、押圧力が減少すれば、アーク出力を減少させて、アーク溶接中にアーク出力をダイレクトに増減させるものである。【００１０】
また上記に加えて、溶接条件調整方法は、第１ステップにおいて、トーチスイッチをＯＮした後、１秒以内にＯＦＦをする動作を１回行う単発押しを行う場合、本溶接の設定電流より小さい溶接電流でのアーク出力を行うこととしてもよい。【００１１】
また上記に加えて、溶接条件調整方法は、第２ステップにおいて、トーチスイッチを押す押圧力をＯＦＦにするとアーク出力がＯＦＦされるものとしてもよい。【００１２】
また上記に加えて、溶接条件調整方法は、第２ステップにおいて、アーク出力がＯＦＦされた後、２秒以内でトーチスイッチを再度押し込むとトーチスイッチを押す押圧力に応じて、アーク出力を増減するものとしてもよい。【００１３】
本開示の一態様に係る溶接装置は、被溶接物に対してアーク溶接を行う溶接装置であって、溶接装置は、溶接電源部と溶接電源部に接続された溶接トーチとを備え、溶接電源部は、溶接電流および溶接電圧の少なくとも一つを含むアークの出力条件を制御する制御部を有し、溶接トーチは、トーチボディ部とトーチボディ部に設けられたトーチスイッチとトーチスイッチに印加される押圧力を検出する圧力センサとを有し、トーチボディは、作業者により保持可能であり、トーチスイッチは、作業者によるアーク出力のＯＮまたはＯＦＦの操作を受け付け、圧力センサは、アーク出力のＯＮの状態で、トーチスイッチのさらなる押し込みを検出したときに、トーチスイッチに印加された押圧力に応じた圧力変化信号を制御部に送信し、制御部は、トーチスイッチの押圧力が増加すれば、アーク出力を増加させ、押圧力が減少すれば、アーク出力を減少させて、アーク溶接中にアーク出力をダイレクトに増減させるものである。【００１４】
圧力センサは、トーチボディ部に内蔵または、外付けされることとしてもよい。【００１５】
トーチスイッチは、第１方向および第１方向とは反対の第２方向に変位可能な操作部を有するスイッチとしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
これにより、アーク溶接中にアーク出力しながらトーチスイッチを押す押圧力を調整することで、アークの出力条件を調整することができる。アーク溶接中にアークの出力条件を調整できるので、アーク溶接中の被溶接物の変化に即時的に対応可能である。また、押圧力は、例えば、溶接トーチを片手で保持しつつトーチスイッチを握る力の加減を調整することで調整できる。このように容易にアークの出力条件を調整できるので、アーク溶接中の手ブレを回避して溶接品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本開示の実施の形態１におけるアーク溶接の溶接装置の概略図である。
【図２】図２は、トーチスイッチについての第１の変形例に係る溶接トーチを示す上面図である。
【図３】図３は、トーチスイッチについての第２の変形例に係る溶接トーチを示す上面図である。
【図４】図４は、従来のアーク溶接の溶接装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施の形態１）
図１を用いて、本開示の実施の形態１に係るアーク溶接の溶接装置について説明する。
【００１９】
図１に示すように、アーク溶接の溶接装置は、溶接電源部２１と、ワイヤ送給装置２２と、操作リモコン２３と、溶接トーチ２４と、を有する。操作リモコン２３は、信号線Ｓ１および信号線Ｓ３を介して溶接電源部２１に接続されている。溶接トーチ２４は、信号線Ｓ１および信号線Ｓ２を介して溶接電源部２１に接続されている。また、溶接電源部２１は、溶接電流および溶接電圧の少なくとも一つを含むアークの出力条件を制御する制御部２０を有する。溶接トーチ２４は、トーチボディ部２４ａとトーチスイッチ４１と圧力センサ４２と、を有する。トーチボディ部２４ａは、作業者により保持可能である。トーチスイッチ４１は、トーチボディ部２４ａに設けられている。トーチスイッチ４１は、作業者によるアーク出力のＯＮまたはＯＦＦの操作を受け付け可能である。ＯＮの操作は、例えば、トーチスイッチ４１を押圧する操作である。ＯＦＦの操作は、例えば、トーチスイッチ４１の押圧を解放する操作である。圧力センサ４２は、トーチボディ部２４ａに設けられており、トーチスイッチ４１に印加される押圧力を検出する。圧力センサ４２は、さらに、アーク出力のＯＮの状態で、トーチスイッチ４１のさらなる押し込みを検出したときに、トーチスイッチ４１に印加された押圧力に応じた圧力変化信号を制御部２０に送信する。
【００２０】
制御部２０は、信号線Ｓ１と、信号線Ｓ２と、を介して、トーチスイッチ４１のＯＮ信号、ＯＦＦ信号、及び、圧力センサ４２からの圧力変化信号を受信する。また、制御部２０は、信号線Ｓ３と、信号線Ｓ１と、を介して、操作リモコン２３による溶接電流および溶接電圧を含むパラメータを調整するための信号を受信する。さらに、制御部２０は、信号線Ｓ１を介して、ワイヤ送給装置２２にワイヤ送給速度、出力電流値、出力電圧値などを含む出力命令を送信する。
【００２１】
なお、手棒溶接や非消耗電極のＴＩＧ溶接の場合、アーク溶接の溶接装置がワイヤ送給装置２２を有しない。この場合、溶接トーチ２４の信号線Ｓ２と操作リモコン２３の信号線Ｓ３はワイヤ送給装置２２を介さず制御部２０に接続されるものであっても良い。
【００２２】
また、圧力センサ４２は、トーチボディ部２４ａに対して内蔵または、外付けされるものであっても良い。トーチボディ部２４ａに対して内蔵されることにより、コンパクトな溶接トーチ２４となり、作業者による溶接トーチ２４の操作性が向上する。トーチボディ部２４ａに対して外付けされることにより、従来の溶接トーチに対して後付けで圧力センサ４２が追加可能となり、機能向上のセットアップが容易に行える。
【００２３】
トーチボディ部２４ａは、作業者が手で握るためのグリップ部を有している。トーチスイッチ４１は、グリップ部が握られることにより押圧されるように、グリップ部に設けられていてもよい。すなわち、作業者がトーチボディ部２４ａを握ることがトーチスイッチ４１を押圧することにもなるような態様で、トーチスイッチ４１がトーチボディ部２４ａに設けられていてもよい。例えば、トーチスイッチ４１の一部がグリップ部に埋設され、残りの一部がグリップ部から突出していてもよい。これにより、溶接トーチ２４を片手で保持しつつトーチボディ部２４ａを握る力の加減を調整することで、トーチスイッチ４１の押圧力を調整できる。
【００２４】
作業者が溶接トーチ２４のトーチボディ部２４ａを保持し、トーチスイッチ４１をＯＮまたはＯＦＦすることで、アーク出力をＯＮまたはＯＦＦする操作を行う。また、アーク出力がＯＮの状態で、トーチスイッチ４１がさらに押し込まれると、圧力センサ４２が連動して動作する。
【００２５】
圧力センサ４２の検出値は、作業者のトーチスイッチ４１を握る力、言い換えると押圧力に応じて変化する。溶接トーチ２４は、圧力センサ４２の検出値に対応して変化する圧力変化信号を溶接電源部２１の制御部２０に送信する。溶接電源部２１の制御部２０は、圧力センサ４２からの圧力変化信号を受信し、それに基づきアーク出力の増減を行う。制御部２０は、加えて、圧力変化信号に基づきワイヤ送給速度の制御を行うこととしてもよい。
【００２６】
具体的には、制御部２０は、トーチスイッチ４１の押圧力に応じてアーク出力を増減する。より詳しくは、制御部２０は、圧力センサ４２の圧力の検出値が高まれば、アーク出力を増加させ、圧力の検出値が弱まれば、アーク出力を減少させる。これにより、制御部２０は、アーク溶接中にアーク出力をダイレクトに増減させるように制御することができる。
【００２７】
また、トーチスイッチ４１をＯＮした後、１秒以内にＯＦＦをする動作を１回行う単発押しを行う場合、アーク出力をＯＦＦにせずに、本溶接の設定電流よりも小さな設定電流でのアーク出力を行うこととしてもよい。設定電流とは、溶接電流の平均電流の設定値である。これにより、本溶接の設定電流より小さい設定電流でアーク出力がされるため、溶接電流の調整がより安全側で行うことが出来る。
【００２８】
また、アーク出力がＯＮ状態でトーチスイッチ４１に印加される押圧力に応じてアーク出力の制御を行う際において、トーチスイッチ４１を押し込む押圧力をＯＦＦにするとアーク出力をＯＦＦすることとしてもよい。言い換えると圧力センサ４２を押し込む力をＯＦＦにするとアーク出力がＯＦＦされる。これにより、安全側でアーク出力のＯＦＦ動作が出来る。
【００２９】
また、このアーク出力がＯＦＦされた後、２秒以内でトーチスイッチ４１を再度押し込むとトーチスイッチ４１を押し込む押圧力に応じて、アーク出力を増減することとしてもよい。低出力でのアーク出力時に、誤ってアーク出力をＯＦＦしてしまう場合が生じ得る。誤操作によるアーク出力のＯＦＦからアーク出力がＯＮの状態へと素早く復帰するために、アーク出力がＯＦＦされてから一定の再開時間を設ける。例えば、アーク出力としての溶接電流がＯＦＦしてから２秒以内に圧力センサ４２を押し込むだけで溶接電流がＯＮ可能とする。これは、もし溶接電流の微小な調整時に誤って溶接電流の出力が切れた場合に、即座に出力再開できるような機能となる。
【００３０】
このように、本開示の一態様に係る溶接条件調整方法は、溶接トーチ２４を用いて被溶接物にアーク溶接を行うアーク溶接中に、溶接トーチ２４にて、溶接電流および溶接電圧の少なくとも一つを含むアークの出力条件の調整を行うものである。この方法は、作業者が、溶接トーチ２４を保持し、溶接トーチ２４に設けられたトーチスイッチ４１をＯＮまたはＯＦＦして、アーク出力のＯＮまたはＯＦＦの操作を行う第１ステップを備える。この方法は、さらに、アーク出力のＯＮの状態で、トーチスイッチ４１をさらに押し込み、トーチスイッチ４１を押す押圧力に応じて、アーク出力を増減する第２ステップを備える。第２ステップで押圧力が増加すれば、アーク出力を増加させ、押圧力が減少すれば、アーク出力を減少させて、アーク溶接中にアーク出力をダイレクトに増減させる。
【００３１】
また、本開示の一態様に係る溶接装置は、被溶接物に対してアーク溶接を行う。溶接装置は、溶接電源部２１と、溶接電源部２１に接続された溶接トーチ２４とを備える。溶接電源部２１は、溶接電流および溶接電圧の少なくとも一つを含むアークの出力条件を制御する制御部２０を有する。溶接トーチ２４は、トーチボディ部２４ａと、トーチボディ部２４ａに設けられたトーチスイッチ４１と、トーチスイッチ４１に印加される押圧力を検出する圧力センサ４２とを有する。トーチボディ部２４ａは、作業者により保持可能である。トーチスイッチ４１は、作業者によるアーク出力のＯＮまたはＯＦＦの操作を受け付ける。圧力センサ４２は、アーク出力のＯＮの状態で、トーチスイッチ４１のさらなる押し込みを検出したときにトーチスイッチ４１に印加された押圧力に応じた圧力変化信号を制御部２０に送信する。制御部２０は、トーチスイッチ４１の押圧力が増加すれば、アーク出力を増加させ、押圧力が減少すれば、アーク出力を減少させて、アーク溶接中にアーク出力をダイレクトに増減させる。
【００３２】
以上のように、溶接トーチ２４は、作業者がトーチスイッチ４１をＯＮにしたとき、ＯＮ信号を制御部１０に送信する。制御部１０は、ＯＮ信号を受信して出力命令を出力し、アーク出力を開始させる。この状態において、トーチスイッチ４１がさらに押し込まれることによって、圧力センサ４２の検出値が変化し、圧力センサ４２の検出値に応じた圧力変化信号が制御部２０に送信される。制御部２０は、圧力変化信号を受信して、それに基づきアーク出力の増減を行う。
【００３３】
これにより、アーク溶接中にアーク出力をしながら安定的に溶接出力条件を調整することが出来る。また、溶接条件出し工程や、作業現場の被溶接物の溶接中の変化に即時的に対応が出来る。例えば、アーク出力の最適値は、被溶接物の種類、厚み、または、継手の種類など種々の条件により異なる。従って、初期の段階でアーク出力の最適値を探索する溶接条件出し工程が実施される。従来の方法では、溶接条件調整、アーク出力、アーク出力の停止、ビード確認という一連の試し溶接作業を何回か繰り返す必要がある。しかし、本実施の形態の方法では、一度のアーク溶接中のアーク出力で、アークの発生状態、ビードの状態などを見ながらリアルタイムで溶接条件を調整することができる。従って、試し溶接作業の回数を大幅に削減可能であり、その結果、溶接条件出し工程の時間を短縮することができる。また、押圧力は、例えば、溶接トーチ２４を片手で保持しつつトーチスイッチ４１を握る力の加減を調整することで調整できる。このように容易にアーク出力を調整できるので、溶接中の手ブレを回避して溶接品質を向上させることが出来る。
【００３４】
トーチスイッチ４１は、アーク出力のＯＮまたはＯＦＦの操作に加えて、アーク出力の調整の操作を受け付ける。アーク出力の調整は、トーチスイッチ４１の押圧力の調整により実施される。また、アーク出力のＯＮまたはＯＦＦは、トーチスイッチ４１の押圧または押圧の解放により実施される。つまり、アーク出力の調整の操作は、アーク出力のＯＮまたはＯＦＦの操作と同じアクション（押圧または押圧の解放）で実施される。このことも、溶接中の手ブレ回避に貢献している。
【００３５】
図２に、トーチスイッチについての第１の変形例を示す。トーチスイッチ６６は、溶接トーチ６４のトーチボディ部６４ａに設けられる。トーチスイッチ６６は、時計方向（第１方向）６１、および、反時計方向（第２方向）６２に変位可能なホイール（操作部）を有する。トーチスイッチ６６は、作業者によるアーク出力のＯＮまたはＯＦＦの操作を受け付け可能である。ＯＮの操作は、例えば、ホイールを時計方向６１に押圧して時計方向６１に回転させる操作である。ＯＦＦの操作は、例えば、ホイールを反時計方向６２に押圧して反時計方向６２に回転させる操作である。圧力センサは、さらに、アーク出力のＯＮの状態で、ホイールのさらなる押し込み（すなわち、時計方向６１または反時計方向６２への押圧力）を検出したときに、ホイールに印加された押圧力に応じた圧力変化信号を制御部２０に送信する。
【００３６】
図３に、トーチスイッチについての第２の変形例を示す。トーチスイッチ７５は、溶接トーチ７４のトーチボディ部７４ａに設けられる。トーチスイッチ７５は、前方（第１方向）７１および後方（第２方向）７２に変位可能なスティックレバー（操作部）７６を有する。トーチスイッチ７５は、作業者によるアーク出力のＯＮまたはＯＦＦの操作を受け付け可能である。ＯＮの操作は、例えば、スティックレバー７６を第１方向７１に押圧して第１方向７１に傾ける操作である。ＯＦＦの操作は、例えば、スティックレバー７６を第２方向７２に押圧して第２方向７２に傾ける操作である。圧力センサは、さらに、アーク出力のＯＮの状態で、スティックレバー７６のさらなる押し込み（すなわち、第１方向７１または第２方向７２への押圧力）を検出したときに、スティックレバー７６に印加された押圧力に応じた圧力変化信号を制御部２０に送信する。
【００３７】
また、スティックレバー７６は、第３方向７３に押下可能としてもよい。スティックレバー７６が第３方向７３に押下されたとき、そのときのアーク出力を維持することとしてもよい。
【００３８】
なお、図２および図３の例では、トーチスイッチ６６，７５がアーク出力のＯＮまたはＯＦＦの操作とアーク出力の調整の操作の両方に利用される。しかしながら、本開示の技術はこれに限られない。例えば、トーチスイッチ６６，７５はアーク出力の調整の操作に利用され、別のスイッチがアーク出力のＯＮまたはＯＦＦの操作に利用されることとしてもよい。
【００３９】
また、図１から図３の例では、トーチスイッチに印加される押圧力が検出されているが、これに限られない。例えば、押圧力に代えて、トーチスイッチの変位量が検出されてもよい。変位量は、例えば、図１の例では移動量、図２の例では回転角、図３の例では傾斜角である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本開示の一態様に係る溶接装置および溶接方法は、溶接トーチ（トーチスイッチ）の握り度合いによりアーク溶接中のアーク出力の溶接条件を調整する方法を提供する。アーク溶接中にアーク出力をしながら安定的に溶接出力条件を調整することで、溶接条件出し工程や、作業現場の被溶接物の溶接中の変化に即時的に対応できる。その結果、溶接条件出しの時間を短縮させることができる。また、容易にアーク出力を調整できるので、溶接中の手ブレを回避して溶接品質を向上させることができる。このような溶接装置および溶接方法は、産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１、２１  溶接電源部
２、２３  操作リモコン
６、２４、６４、７４  溶接トーチ
６ａ、２４ａ、６４ａ、７４ａ  トーチボディ部
９、２２  ワイヤ送給装置
１１、４１、６６、７５  トーチスイッチ
４２  圧力センサ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３  信号線
【図１】
2018180825.tif 000003
【図２】
2018180825.tif 000004
【図３】
2018180825.tif 000005
【図４】
2018180825.tif 000006
【国際調査報告】
2018180825.tif 000007
2018180825.tif 000008