(57)【要約】【課題】簡単な構成で、部品を交換する必要が生じたときに、容易にダイインサートを補強リングから抜き出して交換し、交換不要な部品は再使用することができる成形用金型と、その交換方法を提供する。【解決手段】成形用金型のダイス１は、成形部１０ａを有するダイインサート１０と、ダイインサート１０を所定の締結力で保持する補強リング１１と、ダイインサート１０と補強リング１１との間に配置されるインナーリング１２とを備えており、インナーリング１２が、ダイインサート１０の成形部１０ａの温度と、ダイインサート１０と補強リング１１の熱軟化温度との間の温度で溶融または軟化する材料により構成されている。補強リング１１には、所定温度に調整された熱媒体を流通させるための流路１１ａが設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形部を有するダイインサートと、該ダイインサートが圧入されて所定の締結力で保持する補強リングとを備えた成形用金型であって、
前記成形部の温度以上、前記ダイインサートと補強リングの熱軟化温度以下で溶融または軟化する材料により構成され、前記ダイインサートと補強リングとの間に配置されたインナーリングを備えていることを特徴とする成形用金型。
【請求項２】
成形部を有するダイインサートと、該ダイインサートが圧入されて所定の締結力で保持する補強リングとを備え、前記ダイインサートを補強リングから抜き出して少なくとも一方を交換する成形用金型の交換方法であって、
前記成形部の温度以上、前記ダイインサートと補強リングの熱軟化温度以下で溶融または軟化する融点材料により構成されてなるインナーリングを前記ダイインサートと補強リングとの間に配置して成形用金型を予め構成し、
前記ダイインサートと補強リングの少なくとも一方を交換するに際して、前記インナーリングが溶融または軟化する温度に加熱して、前記ダイインサートを補強リングから抜き出すことを特徴とする成形用金型の交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば冷間鍛造や圧粉体の成形などに用いられる成形用金型およびその交換方法に関し、さらに詳しくは、成形部を有するダイインサートと、該ダイインサートが圧入されて所定の締結力で保持する補強リングとを備え、ダイインサートと補強リングの少なくとも一方を必要に応じて交換することが可能な成形用金型と、このような成形用金型の部品を交換する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高い成形圧力がかけられる金型においては、主に引張応力による損壊を防止するため、一般に、ダイインサートを補強リングで締りばめすることによって、周方向の圧縮応力をダイインサートに予め付与し、ダイインサートに発生する周方向の引張応力を緩和することが知られている（たとえば、特許文献１）。ダイインサートを補強リング内に組み付ける際には、ダイインサートの外径と補強リングの内径とが所定の締め代となるように設定されており、たとえばプレス機などを用いてダイインサートを補強リングに圧入する。また、たとえば熱間鍛造など、成形に際して成形部を所定の温度に加熱・保持する必要がある場合には、所定温度に調整された熱媒体を流通させる流路を補強リングに設けることも行われている。
【０００３】
特許文献１には、圧縮加工金型において、ダイインサート１と補強リング２の間に縦弾性係数のより大きな材質である補助補強リング３を配置した構造が開示されている。特許文献１では、金型の横割れ防止をねらったものであること、そして、横割れの原因となるダイインサート１の使用時の変形を、より変形しにくい補助補強リング３で受けることで少なくすることなどが記載されている。また、特許文献１には、締りばめ、または、機械的な結合や溶接によってダイインサート１と補助補強リング３を結合することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−３４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術にあっては、ダイインサートを補強リング内に圧入して成形に使用すると、両者の間の面圧が上昇することにより、固着することがある。そして、このような成形用金型においては、成形圧力が高いほど、両者の間の面圧が上昇して固着が発生し易くなる。
【０００６】
一方、ダイインサートが摩耗したり、成形時の圧力によってダイインサートと補強リングの一方が割れなどの破損が生じた場合、例えばプレス機などを用いてダイインサートを補強リングから抜き出し、これらのうちの必要部品を交換する。このように部品を交換するに際して、上述したようにダイインサートの外周面と補強リングの内周面とが固着していると、ダイインサートを補強リングから抜き出すためのプレス機に比較的大きな荷重が必要となる。このような大きな荷重を発生することができるプレス機は一般に大規模なものとなり、コストがかかるなどの問題があった。そして、ダイインサートを補強リングから抜き出すことができたとしても、固着していた状態から抜き出すために、ダイインサートの外周面と補強リングの内周面の双方に所謂カジリが生じ、交換の必要ない部品であっても、カジリを修正するための研磨加工が必要となって交換に手間や時間がかかり、また、再利用することができなくなってコストがかかるなどの問題もあった。
【０００７】
さらに、上述したように、補強リングの内周面とダイインサートの外周面との間にカジリが発生し、このカジリを研磨するなどして補修した上で、新たな部品と交換して補強リングにダイインサートを圧入すると、補強リングの内周面とダイインサートの外周面との密着性を保証することが困難となる。そして、成形に際して成形部を所定の温度に加熱または冷却するために所定温度に調整された熱媒体を流通させる流路を補強リングに設けた場合にあっては、補強リングの内周面とダイインサートの外周面との密着性が悪いと、流路に流通される熱媒体が保有する熱を補強リングからダイインサートの成形部へ良好に伝導することができず、成形部を所定の温度に加熱または冷却することができないという問題もあった。
【０００８】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、部品を交換する必要が生じたときに、容易にダイインサートを補強リングから抜き出して交換し、交換不要な部品は再使用することができる成形用金型と、その交換方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の成形用金型に係る発明は、上記目的を達成するため、成形部を有するダイインサートと、該ダイインサートが圧入されて所定の締結力で保持する補強リングとを備えた成形用金型であって、前記成形部の温度以上、前記ダイインサートと補強リングの熱軟化温度以下で溶融または軟化する材料により構成され、前記ダイインサートと補強リングとの間に配置されたインナーリングを備えていることを特徴とするものである。
また、請求項２の成形用金型の交換方法に係る発明は、上記目的を達成するため、成形部を有するダイインサートと、該ダイインサートが圧入されて所定の締結力で保持する補強リングとを備え、前記ダイインサートを補強リングから抜き出して少なくとも一方を交換する成形用金型の交換方法であって、前記成形部の温度以上、前記ダイインサートと補強リングの熱軟化温度以下で溶融する融点材料により構成されてなるインナーリングを前記ダイインサートと補強リングとの間に配置して成形用金型を予め構成し、前記ダイインサートと補強リングの少なくとも一方を交換するに際して、前記インナーリングが溶融または軟化する温度に加熱して、前記ダイインサートを補強リングから抜き出すことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、ダイインサートと補強リングとの間に配置されたインナーリングを備えており、該インナーリングが、ダイインサートの成形部の温度以上、ダイインサートと補強リングの熱軟化温度以下で溶融または軟化する材料により構成されていることにより、ダイインサートと補強リングとの間にインナーリングが配置された状態で補強リングにより周方向の圧縮応力がインナーリングを介してダイインサートに予め付与されるため、ダイインサートに発生する周方向の引張応力を緩和することができる。そして、ダイインサートと補強リングの少なくとも一方を交換する必要がある場合には、インナーリングが溶融または軟化する温度に加熱することにより、容易に少ない荷重で無理なくダイインサートを補強リングから抜き出し、必要な部品を確実に交換し、交換が必要ない部品は確実に再使用することが可能な成形用金型を提供することができる。
請求項２の発明によれば、成形用金型は、ダイインサートと補強リングとの間にインナーリングが配置された状態で補強リングにより、周方向の圧縮応力がインナーリングを介してダイインサートに予め付与されているため、ダイインサートに発生する周方向の引張応力が緩和される。そして、ダイインサートと補強リングの少なくとも一方を交換する必要がある場合には、インナーリングが溶融または軟化する温度に加熱して、ダイインサートを補強リングから抜き出す。このとき、インナーリングが加熱されて溶融または軟化している状態となっているため、従来の技術のように固着したダイインサートを補強リングから無理に抜き出してカジリを発生させることなく、容易に少ない荷重で無理なくダイインサートを補強リングから抜き出すことができる。そのため、必要な部品を確実に交換し、また、交換が必要ない部品は確実に再使用することが可能な成形用金型の交換方法を提供することができる。
【００１１】
（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、（４）項が請求項２に相当する。
【００１２】
（１）  成形部を有するダイインサートと、該ダイインサートが圧入されて所定の締結力で保持する補強リングとを備えた成形用金型であって、
前記成形部の温度以上、前記ダイインサートと補強リングの熱軟化温度以下で溶融または軟化する材料により構成され、前記ダイインサートと補強リングとの間に配置されたインナーリングを備えていることを特徴とする成形用金型。
【００１３】
（１）項の発明では、ダイインサートと補強リングとの間にインナーリングが配置された状態で補強リングにより周方向の圧縮応力がインナーリングを介してダイインサートに予め付与されるため、ダイインサートに発生する周方向の引張応力を緩和することができる。そして、ダイインサートと補強リングの少なくとも一方を交換する必要がある場合には、インナーリングが溶融または軟化する温度に加熱する。これにより、従来の技術のように固着したダイインサートを補強リングから無理に抜き出してカジリを発生させることなく、容易に少ない荷重で無理なくダイインサートを補強リングから抜き出し、必要な部品を確実に交換し、交換が必要ない部品は確実に再使用することができる。
【００１４】
（２）前記補強リングに、所定温度に調整された熱媒体を流通させるための流路を設けたことを特徴とする（１）項に記載の成形用金型。
【００１５】
（２）項の発明では、（１）項に記載の発明において、部品を交換する際にはインナーリングを加熱して溶融または軟化させることによりカジリを発生させることなくダイインサートを補強リングから無理なく抜き出すことができ、ダイインサートと補強リングとの間にインナーリングが配置された状態で補強リングにより周方向の圧縮応力がインナーリングを介してダイインサートに予め付与されているため、ダイインサートとインナーリングと、および、補強リングとインナーリングとが確実に密着することとなることから、成形時に、補強リングに設けられた流路を流通される熱媒体の熱を確実にダイインサートの成形部に伝導して、成形部を所望の温度に加熱または冷却するよう正確に調整することができる。
【００１６】
（３）  前記インナーリングの融点は１５０〜５００°Ｃであることを特徴とする（１）または（２）項に記載の成形用金型。
【００１７】
（３）項の発明では、（１）または（２）項に記載の発明において、インナーリングを、融点が１５０〜５００°Ｃの素材によって構成することにより、部品の交換が必要となったときに、インナーリングを１５０〜５００°Ｃに加熱することで、確実にインナーリングが溶融または軟化し、したがって、従来の技術のように固着したダイインサートを補強リングから無理に抜き出してカジリを発生させることなく、容易に少ない荷重で無理なくダイインサートを補強リングから抜き出し、必要な部品を確実に交換し、交換が必要ない部品は確実に再使用することができる。
【００１８】
（４）  成形部を有するダイインサートと、該ダイインサートが圧入されて所定の締結力で保持する補強リングとを備え、前記ダイインサートを補強リングから抜き出して少なくとも一方を交換する成形用金型の交換方法であって、
前記成形部の温度以上、前記ダイインサートと補強リングの熱軟化温度以下で溶融または軟化する融点材料により構成されてなるインナーリングを前記ダイインサートと補強リングとの間に配置して成形用金型を予め構成し、
前記ダイインサートと補強リングの少なくとも一方を交換するに際して、前記インナーリングが溶融または軟化する温度に加熱して、前記ダイインサートを補強リングから抜き出すことを特徴とする成形用金型の交換方法。
【００１９】
（４）項の発明では、成形用金型は、ダイインサートと補強リングとの間にインナーリングが配置された状態で補強リングにより、周方向の圧縮応力がインナーリングを介してダイインサートに予め付与されており、ダイインサートに発生する周方向の引張応力が緩和されている。そして、ダイインサートと補強リングの少なくとも一方を交換する必要が発生した場合には、インナーリングが溶融または軟化する温度に加熱して、ダイインサートを補強リングから抜き出す。このとき、インナーリングが溶融または軟化した状態となっていることにより、従来の技術のように固着したダイインサートを補強リングから無理に抜き出してカジリを発生させることなく、容易に少ない荷重で無理なくダイインサートを補強リングから抜き出すことができるため、必要な部品を確実に交換し、また、交換が必要ない部品は確実に再使用することができる。
【００２０】
（５）  前記インナーリングを、その融点が１５０〜５００°Ｃの素材により構成することを特徴とする（４）項に記載の成形用金型の交換方法。
【００２１】
（５）項の発明では、（４）項に記載の発明において、インナーリングを、その融点が１５０〜５００°Ｃの素材により構成することにより、部品を交換するときに、インナーリングを１５０〜５００°Ｃに加熱すると、インナーリングが溶融または軟化した状態となるため、従来の技術のように固着したダイインサートを補強リングから無理に抜き出してカジリを発生させることなく、容易に少ない荷重で無理なくダイインサートを補強リングから抜き出し、必要な部品を確実に交換し、交換が必要ない部品は確実に再使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の成形用金型の断面図である。
【図２】図１に示したダイスの斜視図である。
【図３】本発明の成形用金型において、インナーリングを補強リングと一体に成形するための鋳型を説明するために示した断面図である。
【図４】図３に示した鋳型によりインナーリングが一体に成形された補強リングに対して、ダイインサートを圧入する状態を説明するために示した断面図である。
【図５】本発明の成形用金型において、インナーリングをダイインサートと一体に成形するための鋳型を説明するために示した断面図である。
【図６】図５に示した鋳型によりインナーリングが一体に成形されたダイインサートを、補強リングに対して圧入する状態を説明するために示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
最初に、本発明の成形用金型の実施の一形態を、金属粉末などの焼結用材料を所定形状の圧紛体に成形するためのものである場合により、図１および図２に基づいて詳細に説明する。なお、図において同じ符号は、同様または相当する部分を示すものとする。
本発明の成形用金型は、概略、成形部１０ａを有するダイインサート１０と、ダイインサート１０を所定の締結力で保持する補強リング１１と、ダイインサート１０と補強リング１１との間に配置されるインナーリング１２とを備えており、インナーリング１２が、ダイインサート１０の成形部１０ａの温度と、ダイインサート１０と補強リング１１の熱軟化温度との間の温度で溶融または軟化する材料により構成されている。
そして、補強リング１１には、所定温度に調整された熱媒体を流通させるための流路１１ａが設けられている。
【００２４】
この実施の形態における成形用金型は、ダイス１と、ダイス１の成形部１０ａに嵌挿されるパンチ２，３とにより構成されており、ダイス１が、ダイインサート１０と、インナーリング１２と、補強リング１１とにより構成されている。
【００２５】
ダイインサート１０はほぼ円柱状に形成されており、そのほぼ中央には、所定断面形状の成形部１０ａが軸方向（図の上下方向）に貫通するように形成されている。また、パンチ２，３は、ダイインサート１０の成形部１０ａの断面形状と対応する断面形状に成形されており、成形部１０ａに対して下方から嵌挿される下パンチ２と、成形部１０ａに対して上方から嵌挿されると共に抜き出される上パンチ３とにより構成されている。ダイス１と下パンチ２は相対的に昇降可能に支持されており、上パンチ３は、例えばプレス機のラムなどに支持されている。
【００２６】
補強リング１１は、ダイインサート１０の外径よりも大きい内径を有するほぼ円筒状に成形されており、その下方には径方向外側に向かって突出するフランジが一体に形成されている。所定温度（常温よりも高い場合（加熱）と低い場合（冷却）が含まれる）に調整された熱媒体を流通させるための流路１１ａは、フランジを貫通するように複数形成されている。
【００２７】
インナーリング１２は、例えば錫やビスマスなどの金属、および、これらの金属の少なくとも一方を含む合金などからなる素材によって構成されている。インナーリング１２は、その融点が１５０〜５００°Ｃの素材により構成することが望ましい。
【００２８】
ダイス１は、図１に示した実施の形態の場合、ダイインサート１０の外周面と補強リング１１の内周面が上方から下方に向かってほぼ同様に拡径するように成形されており、ダイス１の中心軸線Ｃ（図１を参照）に対して所定の勾配が形成されている。また、インナーリング１２は、その肉厚がほぼ一定となるように成形されており、内周面および外周面がダイインサート１０の外周面および補強リング１１の内周面とそれぞれ対応するように、ダイス１の中心軸線Ｃに対して所定の勾配が形成されている。
【００２９】
ここで、上述したように構成されたダイス１の製造方法を説明する。本発明のダイス１は、インナーリング１２をダイインサート１０および補強リング１１と別に成形し、ダイインサート１０の図の上方からインナーリング１２と補強リング１１を順次を同心上に配置し（つまり、ダイインサート１０の外周面が小径となっている方を、インナーリング１２の両周面と補強リング１１の内周面が大径となっている方から挿入して）、全体をプレスすることなどによって、ダイインサート１０がインナーリング１２を介して補強リング１１内に圧入されるようにして組み立てることができる。また、図３に示すように、型閉じすることにより補強リング１１と協働してインナーリング１２を成形するためのキャビティ６を形成する第１鋳型４および第２鋳型５を構成し、インナーリング１２を補強リング１１と一体に成形して、図４に示すように補強リング１１と一体に成形されたインナーリング１２に対してダイインサート１０を圧入することによりダイス１を組み立ててもよい。さらにまた、図５に示すように、型閉じすることによりダイインサート１０と協働してインナーリング１２を成形するためのキャビティ６を形成する第１鋳型４および第２鋳型５を構成し、インナーリング１２をダイインサート１０と一体に成形して、図６に示すように補強リング１１に対してダイインサート１０と一体に成形されたインナーリング１２を圧入することによりダイス１を組み立ててもよい。
【００３０】
次に、本発明の成形用金型の交換方法の実施の一形態を、上述したように構成された成形用金型に適用する場合により詳細に説明する。
本発明の成形用金型の交換方法は、概略、成形部１０ａを有するダイインサート１０と、このダイインサート１０が圧入されて所定の締結力で保持する補強リング１１とを備え、ダイインサート１０を補強リング１１から抜き出して少なくとも一方１０、１１を交換するものであって、成形部１０ａの温度以上、ダイインサート１０と補強リング１１の熱軟化温度以下で溶融する融点材料により構成されてなるインナーリング１２をダイインサート１０と補強リング１１との間に配置して成形用金型を予め構成し、ダイインサート１０と補強リング１１の少なくとも一方１０，１１を交換するに際して、インナーリング１２が溶融または軟化する温度に加熱して、ダイインサート１０を補強リング１１から抜き出し、新たなダイインサート１０と補強リング１１の少なくとも一方１０，１１と他方１１，１０とを圧入して組み立てるものである。
【００３１】
この実施の形態における成形用金型は、上述したように、ダイス１が、ダイインサート１０と補強リング１１との間にインナーリング１２を介在させた構成とされている。そして、インナーリング１２は、ダイインサート１０の成形部１０ａの温度以上、ダイインサート１０と補強リング１１自体の熱軟化温度以下で溶融または軟化する融点材料により構成されている。ダイス１は、インナーリング１２が介在された状態でダイインサート１０を補強リング１１に所定の締結力となるように圧入されているため、周方向の圧縮応力がインナーリング１２を介してダイインサート１０に予め付与されている。
【００３２】
この実施の形態では、図１に示すように、下パンチ２がダイインサート１０の成形部１０ａに嵌挿され、また上パンチ３が成形部１０ａから抜き出された状態で、所定量の金属粉末などの焼結用材料を成形部１０ａ内に充填し、上パンチ３をダイインサート１０の成形部１０ａ内に嵌挿して比較的大きな圧力を掛けて所定形状の圧粉体を成形する。このとき、成形部１０ａ内において下パンチ２と上パンチ３との間で焼結用材料に掛けられる比較的大きな圧力により、ダイインサート１０は径方向外側に膨張しようとし、その結果、その周方向に引張応力が発生することとなる。しかしながら、ダイス１は、補強リング１１によってインナーリング１２を介してダイインサート１０に所定の締結力で径方向内側に収縮させるよう周方向の圧縮応力が予め付与されているため、成形時の比較的大きな圧力によるダイインサート１０の周方向の引張応力が緩和されることとなる。
【００３３】
また、この実施の形態では、圧粉体を成形するときに、成形部１０ａを所定の温度に調整された熱媒体を流路１１ａに流通させている。一方、ダイインサート１０と補強リング１１との間にインナーリング１２が配置された状態で補強リング１１により所定の締結力で周方向の圧縮応力がインナーリング１２を介してダイインサート１０に予め付与されており、しかもインナーリング１２がダイインサート１０（図５、図６を参照）または補強リング１１（図３、図４を参照）と一体に成形されているため、ダイインサート１０とインナーリング１２と、および、補強リング１１とインナーリング１２とがそれぞれ確実に密着することとなる。そのため、圧粉体を成形するときに、補強リング１１に設けられた流路１１ａを流通される熱媒体の熱が確実にダイインサート１０の成形部１０ａに伝導されて、成形部１０ａを所望の温度に加熱または冷却するよう正確に調整することができる。
【００３４】
そして、成形を繰り返すなどにより、例えばダイインサート１０の成形部１０ａが磨耗したり破損するなどして交換が必要になった場合には、ダイス１を炉に入れるなどしてインナーリング１２が溶融または軟化する温度に加熱する。これにより、ダイインサート１０と補強リング１２との間に介在されたインナーリング１２が流動可能な状態となるため、加熱される前には補強リング１１に圧入されることよって締め付けられていたダイインサート１０を少ない荷重で容易に無理なく補強リング１１から確実に抜き出すことができ、また、ダイインサート１０の外周面と補強リング１１の内周面にカジリが発生することがないため、交換が必要のない部品（たとえばダイインサート１０のみを交換する場合における補強リング１１）をそのまま再度使用することができる。また、インナーリング１２も、再度溶融して鋳型４，５に流し込み成形することにより、繰り返し使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、貫通する成形部を有するダイスと、この成形部にそれぞれ嵌挿されるパンチとを備えており、焼結される圧紛体の成形に用いられる成形用金型に限定されることはなく、ダイインサートに対して型開き・型閉じされる他の成形用金型と協働してキャビティを形成する例えば熱間鍛造に用いられる成形用金型にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１：ダイス、  ２：下パンチ、  ３：上パンチ、  １０：ダイインサート、  １０ａ：成形部、  １１：補強リング、  １１ａ：流路、  １２：インナーリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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