(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極上のワークの溶接位置にボルトを供給し、該ワークとボルトとを下部電極と上部電極との間に挟み通電することによって該ボルトをワークに溶接するようにしたボルト用プロジェクション溶接装置の上部電極装置であって、
下端に上記上部電極が取付けられ、上記下部電極と向かい合って上下動する電極ホルダと、
上記電極ホルダに対して昇降自在に且つ該電極ホルダから両側に離れるように開いた状態と該電極ホルダを挟むように閉じた状態とに開閉自在に設けられ、各々の下部が当該閉状態で上記上部電極の下側で出会って上記ボルトの頭部を受ける先窄みの受けを形成する一対のボルト受けと、
上記一対のボルト受けのうちの一方に設けられ、ボルト供給源から供給される溶接すべきボルトを上記先窄み受けに該ボルトの頭部が該両ボルト受けに跨って載るように導入するシュート部と、
当該溶接をするときに上記上部電極が上記先窄み受けのボルトを押し当該両ボルト受けを両側に開いて該ボルトを上記ワークに供給するように、上記電極ホルダの下降に伴って上記ボルト受けを該電極ホルダに対して相対的に上昇させる駆動手段とを備え、
上記駆動手段は、上記一対のボルト受けを支持し上記電極ホルダに昇降自在に外嵌めされたシリンダと、該シリンダ内に設けられ且つ上記電極ホルダに固定された固定ピストンとを備え、該シリンダ内のピストンによって仕切られた両側の室に対するエアの出し入れによって上記一対のボルト受けをシリンダと共に昇降させることを特徴とするボルト用プロジェクション溶接装置の上部電極装置。
【請求項２】
請求項１に記載されているボルト用プロジェクション溶接装置の上部電極装置において、
上記一対のボルト受けは、上記シリンダの下端に水平軸によって開閉自在に支持されていて、各々の上部に外側へ下降傾斜した傾斜面を備えており、
上記シリンダ内には上記固定ピストンの下側において上記電極ホルダに昇降自在に嵌められた可動ピストンが設けられ、
上記可動ピストンには該ピストンが上記シリンダ内を下降端に下降したときに上記一対のボルト受けの各々の傾斜面に当接して該両ボルト受けを閉方向に付勢する一対の押えが設けられ、
上記駆動手段は、上記ボルトを一対のボルト受けに導入するときに上記シリンダが上記電極ホルダに対して相対的に下降し且つ上記可動ピストンが上記下降端に位置付けられるように上記固定ピストンと可動ピストンとの間にエアを供給し、上記ボルト受けのボルトをワークに溶接するときは上記シリンダが上昇し且つ上記ボルト受けに対する上記押えの付勢が解除されるように上記固定ピストンと可動ピストンとの間のエアを抜くとともに固定ピストン上側の室にエアを供給することを特徴とするボルト用プロジェクション溶接装置の上部電極装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークとボルトとを上部電極と下部電極との間に挟み通電することによって該ボルトをワークに溶接するボルト用プロジェクション溶接装置の上部電極装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に従来のボルト用プロジェクション溶接装置を示す。同図において、符号１は溶接装置、２はワークに溶接すべきボルトの供給源、３はボルト供給装置であり、供給源２からホース４によって送られるボルトを溶接装置１の上部電極ホルダ５の下端の上部電極（図示省略）と下部電極ホルダ６の上端の下部電極（図示省略）との間に供給するものである。溶接装置１の上部には上部電極ホルダ５を昇降させる駆動シリンダ７が設けられていて、該シリンダ７のピストンロッドの下端に上部電極ホルダ５を支持するホルダ取付部８が設けられている。溶接装置１の下部には下部電極ホルダ６を支持するホルダ取付部９が設けられている。また、同図において、１０は足踏みスイッチである。
【０００３】
上記供給装置３は、ボルトを把持するチャック１１と、該チャック１１を上下の電極間とその側方の待機位置とに移動させるシリンダ装置１２とを備えており、この待機位置の上に上記ホース４の出口が臨んでいる。チャック１１は図２に示されており、基部１３に水平ピン１４によって開閉自在に支持され且つスプリング１５によって閉方向に付勢された一対のアーム１６，１６と、該アーム１６，１６の各々の先端に垂直ピン１７によって開閉自在に且つスプリング１８によって閉方向に付勢された一対の把持部１９，１９とを備えてなる。把持部１９，１９は、閉状態において溶接用ボルトＢを受ける受け孔２０を形成するようになっている。
【０００４】
溶接に際しては、作業者がワークＷを下部電極上に位置づけ、足踏みスイッチ１０を作動させる。これにより、待機位置でボルトＢを受けているチャック１１が上下の電極間に進出し、この進出が検出器（図示省略）で検出されて上部電極が下降しボルトＢを押すことになる。ボルトＢは、上記スプリング付勢に抗してチャック１１を開き上部電極と共に下降してワークＷの上に位置付けられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の如きボルトの供給態様では、例えば図３に示すようなチャンネル形ワークＷであれば、チャック１１が該ワークＷの溝の側壁に干渉するため該ワーク側方からボルトＢを供給することができない。ワークＷの向きをその溝方向をチャック１１の進退方向に合うようにすればよいが、ワークＷが周辺機器と干渉してそのような向きにすることができない場合がある。また、ワークＷの溝が狭い場合には、チャック１１が開いたときに溝の側壁に干渉するから、当該供給装置３を使用することができない場合もある。そのような場合には作業者が手作業でボルトＢをワークＷに供給することになるが、手が溝内に入らない場合もあり、作業が難しくなる。
【０００６】
また、上述の如きボルトの供給態様では、溶接すべきボルトを溶接部位に位置付けるために、上記供給源２から供給装置２に送り、該供給装置２によって溶接部位へ供給する、という２つのステップを必要とし、しかも上部電極を下降させるには供給装置２のチャック１１及びボルトが上部電極の直下に位置することを検出する必要があることから、１つのボルトを溶接するために要するサイクルタイムが長くなり、生産性を高めることが難しいという問題がある。
【０００７】
さらに、上記上下動する電極ホルダ５を有する溶接装置１に対して、側方より進退するチャック１１を備えた供給装置２を組み込む必要があるから、溶接設備が複雑になり、また、上記チャック１１にはコイルスプリングなど多くの部品を必要とし、しかも、それらの繰り返し使用によるへたり、損傷を考慮して、また上記検出器に誤作動を生ずるおそれがあることを考慮して、頻繁にメンテナンスを行なう必要がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、下部電極上のワークの溶接位置にボルトを供給し、該ワークとボルトとを下部電極と上部電極との間に挟み通電することによって該ボルトをワークに溶接するようにしたボルト用プロジェクション溶接装置の上部電極装置であって、
下端に上記上部電極が取付けられ、上記下部電極と向かい合って上下動する電極ホルダと、
上記電極ホルダに対して昇降自在に且つ該電極ホルダから両側に離れるように開いた状態と該電極ホルダを挟むように閉じた状態とに開閉自在に設けられ、各々の下部が当該閉状態で上記上部電極の下側で出会って上記ボルトの頭部を受ける先窄みの受けを形成する一対のボルト受けと、
上記一対のボルト受けのうちの一方に設けられ、ボルト供給源から供給される溶接すべきボルトを上記先窄み受けに該ボルトの頭部が該両ボルト受けに跨って載るように導入するシュート部と、
当該溶接をするときに上記上部電極が上記先窄み受けのボルトを押し当該両ボルト受けを両側に開いて該ボルトを上記ワークに供給するように、上記電極ホルダの下降に伴って上記ボルト受けを該電極ホルダに対して相対的に上昇させる駆動手段とを備え、
上記駆動手段は、上記一対のボルト受けを支持し上記電極ホルダに昇降自在に外嵌めされたシリンダと、該シリンダ内に設けられ且つ上記電極ホルダに固定された固定ピストンとを備え、該シリンダ内のピストンによって仕切られた両側の室に対するエアの出し入れによって上記一対のボルト受けをシリンダと共に昇降させることを特徴とする。
【０００９】
この発明においては、溶接すべきボルトは、上下動する電極ホルダに設けられたボルト受けに供給されるから、該ボルト受けに受けられると上部電極と共に下部電極上のワークに向かって下降することになる。従って、ワークのボルト溶接部位の周囲に壁があっても、該壁はボルトの供給の支障にはならない。また、溶接すべきボルトはその頭部が両ボルト受けに跨って載り、また該ボルトを受ける部分は先窄みになっているから、下降する上部電極がボルトを押すと、両ボルト受けは両側に開いて該ボルトが上部電極と共に下降することを許容する。
【００１０】
そうして、溶接すべきボルトをボルト受けに導入するときには、固定ピストン下側の室にエアを供給することによって、ボルト受けを電極ホルダに対して下降させて一対のボルト受けが上部電極の下側で上記先窄み受けを形成することができるようにし、当該ボルトの溶接をするときには、固定ピストン上側の室にエアを供給することによって、ボルト受けを電極ホルダに対して上昇させ、上部電極がボルトを介して先窄み受けを押し開き該ボルトをワークの上に供給することができるようにすることになる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載されているボルト用プロジェクション溶接装置の上部電極装置において、
上記一対のボルト受けは、上記シリンダの下端に水平軸によって開閉自在に支持されていて、各々の上部に外側へ下降傾斜した傾斜面を備えており、
上記シリンダ内には上記固定ピストンの下側において上記電極ホルダに昇降自在に嵌められた可動ピストンが設けられ、
上記可動ピストンには該ピストンが上記シリンダ内を下降端に下降したときに上記一対のボルト受けの各々の傾斜面に当接して該両ボルト受けを閉方向に付勢する一対の押えが設けられ、
上記駆動手段は、上記ボルトを一対のボルト受けに導入するときに上記シリンダが上記電極ホルダに対して相対的に下降し且つ上記可動ピストンが上記下降端に位置付けられるように上記固定ピストンと可動ピストンとの間にエアを供給し、上記ボルト受けのボルトをワークに溶接するときは上記シリンダが上昇し且つ上記ボルト受けに対する上記押えの付勢が解除されるように上記固定ピストンと可動ピストンとの間のエアを抜くとともに固定ピストン上側の室にエアを供給することを特徴とする。
【００１２】
この発明においては、固定ピストンと可動ピストンとの間にエアを供給すると、シリンダが下降することによって、上記一対のボルト受けが上部電極下方において先窄み受けを形成することが可能になるとともに、可動ピストンが下降端に位置付けられることによって、該可動ピストンの押えが上記一対のボルト受けの傾斜面に当接し、該両ボルト受けが閉じられて先窄み受けが形成されることになる。そして、上記固定ピストンと可動ピストンとの間のエアを抜くとともに固定ピストン上側の室にエアを供給すると、電極ホルダの下降に伴って上記シリンダが該電極ホルダに対して相対的に上昇し上部電極がボルトを押すことになるとともに、一対のボルト受けは上記押えによる閉方向の付勢が解除されて、ボルトが上部電極と共に下降することを許容することになる。
【００１３】
【発明の効果】
従って、請求項１に係る発明によれば、上下動する電極ホルダに一対のボルト受けを昇降自在に且つ開閉自在に設け、該両ボルト受けが上部電極の下側で出会って先窄み受けを形成するようにし、一方のボルト受けに溶接すべきボルトを上記先窄み受けに導入するシュート部を設けて、溶接すべきボルトをその供給源からワークの溶接部位に対して、特別な供給装置を介さずに、しかも側方からではなく上方から供給することができるようにするとともに、上記一対のボルト受けを支持し上記電極ホルダに昇降自在に外嵌めされたシリンダと、該シリンダ内に設けられ且つ上記電極ホルダに固定された固定ピストンとを設け、該シリンダに対するエアの出し入れによって上記一対のボルト受けをシリンダと共に昇降させるようにしたから、部品点数の削減、作業環境の向上、溶接サイクルタイムの短縮、並びにメンテナンスの簡素化を図ることができ、しかもワークのボルト溶接部位の周囲に壁その他の物があっても、ボルトの供給及び溶接を行なうことができ、さらに電極ホルダをガイドとしてボルト受けを円滑に且つ正確に昇降させることができる、という格別な効果が得られる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載されているボルト用プロジェクション溶接装置の上部電極装置において、上記両ボルト受けを上記シリンダの下端に水平軸によって開閉自在に支持し且つ各々の上部に傾斜面を形成し、上記シリンダ内に可動ピストンを設けてこれに上記両ボルト受けの各傾斜面に当接して該両ボルト受けを閉方向に付勢する一対の押えを設け、上記シリンダ内へのエアの出し入れによって該シリンダの昇降及び上記可動ピストンの昇降を行なうようにしたから、上記両ボルト受けにそれらを閉方向に付勢するスプリングを設けずとも、上記エアの出し入れのみで該ボルト受けの閉動及びその解除を行なうことができ、部品点数の削減、ボルト受けの確実・円滑な作動を得るうえで有利になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図４乃至図１１に基づいて説明する。
【００１６】
図４に示すボルト用プロジェクション溶接装置の上部電極装置２１において、符号２２は下端に上部電極２３が取付けられたロッド状（円柱状）の電極ホルダ、２４は該電極ホルダ２２に昇降自在に外嵌めされた円筒状のシリンダ、２５，２５は該シリンダ２４の下端に支持された一対のボルト受けである。電極ホルダ２２はその上部の取付部２６が図１に示す溶接装置１の駆動シリンダ７のピストンロッドに結合されるものである。また、電極ホルダ２２の上端面には上部電極２３を冷却するための冷却水の入口２７及び出口２８が開口している。そして、上記ボルト受け２５には、図１に示すボルト供給源２から延設されたボルト供給ホース４が接続されている。
【００１７】
図５に示すように、電極ホルダ２２は、上部３１が大径に、下部３２が小径に形成されていて、小径下部３２の下端に上部電極２３が取付けられている。シリンダ２４は、上端部が電極ホルダ２２の大径上部３１に対して環状シールを介して昇降自在に嵌められているとともに、小径下部３２に対して上側の固定ピストン３３と下側の可動ピストン３４とを介して昇降自在に嵌められている。
【００１８】
固定ピストン３３は、電極ホルダ２２の小径下部３２の上端に止め輪５５によって固定されており、その内周部は該小径下部３２の周面に、その外周部はシリンダ２４の内周面にそれぞれ環状シールを介して接触している。可動ピストン３４は、その内周部が電極ホルダ２２の小径下部３２の周面に環状シールを介して昇降自在に嵌められている一方、その外周部は環状シールを介してシリンダ２４の内周面に摺動自在に接触している。
【００１９】
可動ピストン３４は、図６に示すように下方へ突出した一対の押え２９，２９を備えている。この押え２９，２９は、上記ボルト受け２５，２５を後述する閉状態に保持するためのものであり、各々の下面は内側から外側へいくに従って下方への突出量が大きくなるように傾斜している。
【００２０】
シリンダ２４の上端部には上部エア口３５が開口し、シリンダ２４の下端部には下部エア口３６が開口している。上部エア口３５は、固定ピストン３３で仕切られたシリンダ上側の室に対してエアを出し入れするためのものであり、下部エア口３６は、固定ピストン３３と可動ピストン３４とによって形成される室に対してエアを出し入れするためのものである。シリンダ２４の下端面にはシリンダヘッド３７が固定されている。
【００２１】
シリンダヘッド３７は、図６に示すように下方へ突出した一対の軸受け３８，３８を備えている。図７に示すように、シリンダヘッド３７は円板状のものであって、その中央に円形の中央孔３９を有し、該中央孔３９から相対する一対のスロット４０，４０が直径方向に延びている。円形中央孔３９は電極ホルダ２２の小径下部３２を挿入するためのものであり、スロット４０，４０は可動ピストン３４の押え２９，２９を挿入するためのものである。軸受け３８，３８は、スロット４０，４０の各々に対応して設けられている。すなわち、各軸受け３８はスロット４０を挟んで対峙する突起によって形成されており、各突起にスロット４０を存して相対する軸孔が水平に形成されている。シリンダヘッド３７の周囲には該ヘッド３７をシリンダ２４に固定するためのボルト孔４２が形成されている。
【００２２】
ボルト受け２５，２５の各々は、図６及び図８に示すように、上下方向に延びる基部材４３，４３と、該基部材４３，４３の下端面に結合された受け部材４４，４４とからなる。
【００２３】
基部材４３，４３は、図９に示すように互いの対向する内面４３ａ，４３ａが断面円弧状に形成されたプレート状のものであり、図８に示すように上端に該プレート幅方向に間隔をおいて上方へ突出した突出部４５，４５を備え、該突出部４５，４５の各々に相対する軸孔が形成されている。この突出部４５，４５間に上記軸受け３８が嵌まり、該軸受け３８と突出部４５，４５とが水平軸によって回動自在に連結されるものである。すなわち、この連結により、ボルト受け２５，２５は、その下部が電極ホルダ２２から両側に離れるように開いた状態と、該電極ホルダ２２を挟むように閉じた状態とに開閉することができるものである。また、基部材４３における突出部４５，４５間には内側から外側へ向かって下降傾斜した傾斜面４６が形成されている。この傾斜面４６は、上記押え２９の傾斜した下面を当接させて当該ボルト受け２５を閉方向に付勢するためのものである。
【００２４】
また、一方のボルト受け２５の基部材４３に外面から内面に向かって下降傾斜したシュート孔４７が形成されている。また、この基部材４３の外面には図５に示すようにシュート孔４７に合致する同様に傾斜したシュート孔４９を有するシュート部材４８が固定されている。このシュート部材４８の上部はスリットを有する締付け部５０に形成されていて、該締付け部５０に上記ボルト供給ホース４が挿入されて締付けられるようになっている。
【００２５】
受け部材４４，４４は、図５に示すように互いに突き合わされることによって下方へ先窄みになった先窄み受け５１を形成するものであり、各々は図６及び図１０に示すように半割りの漏斗形（あさがお形）に形成されている。
【００２６】
＜プロジェクション溶接＞
図１に示すボルト供給源２からボルトＢを供給するときは、図５に示すように、シリンダ２４の下部エア口３６から矢符Ｉｎで示すように固定ピストン３３と可動ピストン３４との間に給気する一方、上部エア口３５から矢符Ｅｘで示すように排気する。これにより、シリンダ２４はボルト受け２５，２５と共に電極ホルダ２２に対して相対的に下降し、また、可動ピストン３４もシリンダ２４における下降端に下降する。このとき、可動ピストン３４の押え２９，２９はボルト受け２５，２５の傾斜面４６，４６に押し当てられる。これにより、ボルト受け２５，２５は電極ホルダ２２を挟むような形で閉じた状態になり、各々の下端の受け部材４４，４４同士が出会って先窄み受け５１を形成する。
【００２７】
そこで、図１に示すボルト選別供給源２からホース４を介してボルトＢを送ると、該ボルトＢは、ホース４からシュート部材４８のシュート孔４７、ボルト受け２５のシュート孔４６を経て上記先窄み受け５１に導入される。このボルトＢは、大径になった円形のボルト頭部が受け部材４４，４４に跨った状態になり、軸部が先窄み受け５１の下端の孔から突出した状態になる。この状態で、電極ホルダ２２を図１に示す駆動シリンダ７により下降させ、図１１に示すように、ボルトＢの軸端を下部電極５２の案内ピン５３に当てる。この案内ピン５３は、下部電極５２よりスプリングで突き出されているものであり、ワークＷは、そのボルト取付孔を案内ピン５３に嵌めることによって位置決めされている。
【００２８】
次に上記電極ホルダ２２の下降を続けながら、図１１に矢符Ｉnで示すように今度はシリンダ２４の上部エア口３５から固定ピストン３３の上側の室に給気する一方、矢符Ｅｘで示すようにシリンダ２４の下部エア口３６から排気する。これにより、シリンダ２４及びボルト受け２５，２５を下降させることなく電極ホルダ２２を下降させる（シリンダ２４及びボルト受け２５，２５を電極ホルダ２２に対して相対的に上昇させる）ことができるようになる。また、可動ピストン３４に対する下降方向のエア圧が作用しなくなるため、押え２９，２９はボルト受け２５，２５に対する閉方向の付勢を解除することになる。
【００２９】
このため、図１２に示すように、電極ホルダ２２の下降により上部電極２３がボルトＢに当接すると、ボルト受け２５，２５はその下端の受け部材４４，４４のテーパ部が下降するボルトＢに押されて電極ホルダ２２の両側に開く。このとき、可動ピストン３４は、ボルト受け２５，２５の傾斜面４６，４６によって少し押し上げられる。よって、電極ホルダ２２は、その下降によって上部電極２３をボルトＢと共にワークＷの溶接部位に押し付け、該上部電極２３と下部電極５２とによってボルトＢの頭部とワークＷとを加圧することができる。この状態で通電することになる。固定ピストン３３の上側の室にエアが供給されているから、図１３に示すように、シリンダ２４及びボルト受け２５，２５は、電極ホルダ２２に対してさらに上昇することになる。
【００３０】
以上のように、溶接すべきボルトＢは、供給源２からホース４によって上部電極２３の直下に直接導入され、上部電極２３の下降に伴ってワークＷの上方から溶接部位に供給されるから、ワークＷの溶接部位のまわりに側壁があっても、ボルト供給の支障にはならない。また、ボルト受け２５，２５を溶接部位に対して側方から出し入れする必要がないから、溶接サイクルタイムを短縮することができる。また、ボルト受け２５，２５の閉方向への付勢及びその解除は可動ピストン３４の昇降で行なわれるから、従来のようなスプリング等の摩耗・へたりの問題がなく、メンテナンスの簡素化が図れる。さらに、別途ボルト供給手段を設ける必要がなく、このボルト供給手段の作動を確認する検出器及びそのための信号系も不要になるから、プロジェクション溶接装置の構造が簡単になるとともに、コスト低減に有利になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のボルト用プロジェクション溶接装置の正面図。
【図２】  従来のボルト供給装置のボルトチャックの斜視図。
【図３】  チャンネル形ワークと上部電極との関係を示す断面図。
【図４】  本発明の実施形態に係る上部電極装置の正面図。
【図５】  同装置の要部の縦断面図。
【図６】  同装置のボルト受けと押えとを示す分解正面図。
【図７】  同装置のシリンダヘッドの底面図。
【図８】  同装置におけるシュート孔を有するボルト受け基部材の正面図。
【図９】  図６のＡ−Ａ線断面図。
【図１０】  同装置の先窄み受けの平面図。
【図１１】  同装置の加圧開始前における要部の縦断面図。
【図１２】  同装置の加圧状態における要部の縦断面図。
【図１３】  同装置の通電時における要部の縦断面図。
【符号の説明】
１  溶接装置
２  ボルト供給源
４  ボルト供給ホース
２１  ボルト用プロジェクション溶接装置の上部電極装置
２２  電極ホルダ
２３  上部電極
２４  シリンダ
２５  ボルト受け
２９  押え
３３  固定ピストン
３４  可動ピストン
３７  シリンダヘッド
４６  傾斜面
４８  シュート部材
５１  先窄み受け
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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