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1、中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書中北大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書學(xué)生姓名: 趙文強(qiáng) 學(xué) 號(hào): 0602014117 學(xué) 院: 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 題 目: 矩形花鍵拉刀及矩形花鍵銑刀設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師: 龐學(xué)慧 職稱: 教授 指導(dǎo)教師: 武文革 職稱: 教授 2009年6月3日 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 2008/2009 學(xué)年第 2 學(xué)期學(xué) 院: 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名: 趙文強(qiáng) 學(xué) 號(hào):0602014117 課程設(shè)計(jì)題目: 矩形花鍵拉刀及矩形花鍵銑刀設(shè)計(jì) 起 迄 日 期: 6月4日6月12日 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn): 工字樓 指
2、導(dǎo) 教 師: 龐學(xué)慧、武文革 系 主 任: 王 彪 下達(dá)任務(wù)書日期: 2009年6月3日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書1設(shè)計(jì)目的:金屬切削刀具課程設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)完“金屬切削原理及刀具”等有關(guān)課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),其目的是使學(xué)生鞏固和深化課堂理論教學(xué)內(nèi)容,鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論的能力,是對(duì)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立分析、解決問(wèn)題能力的強(qiáng)化訓(xùn)練。 通過(guò)金屬切削刀具課程設(shè)計(jì),具體應(yīng)使學(xué)生做到: (1) 掌握金屬切削刀具的設(shè)計(jì)和計(jì)算的基本方法; (2) 學(xué)會(huì)運(yùn)用各種設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)和國(guó)家標(biāo)難;(3) 學(xué)會(huì)繪制符合標(biāo)準(zhǔn)要求的刀具工作圖,能標(biāo)注出必要的技術(shù)條件。2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求(包括原始數(shù)據(jù)、
3、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等):完成成形車刀、成形銑刀、拉刀其中兩種刀具的設(shè)計(jì)和計(jì)算工作,繪制刀具工作圖和必要的零件圖以及編寫一份正確、完整的設(shè)計(jì)說(shuō)明書。刀具工作圖應(yīng)包括制造及檢驗(yàn)該刀具所需的全部圖形、尺寸、公差、粗糙度要求及技術(shù)條件等;說(shuō)明書應(yīng)包括設(shè)計(jì)時(shí)所涉及的主要問(wèn)題以及設(shè)計(jì)計(jì)算的全部過(guò)程;設(shè)計(jì)說(shuō)明書中的計(jì)算必須準(zhǔn)確無(wú)誤,所使用的尺寸、數(shù)據(jù)和計(jì)量單位,均應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法定計(jì)量單位;使用A4紙打印,語(yǔ)言簡(jiǎn)練,文句通順。具體設(shè)計(jì)要求見(jiàn)附頁(yè)。3設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(論文)、圖紙、實(shí)物樣品等:1刀具圖紙 2張(A1或A2,計(jì)算機(jī)繪制)2課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1份(打印,A4紙
4、不少于20頁(yè))課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書4主要參考文獻(xiàn):1劉華明主編金屬切削刀具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.72樂(lè)兌謙主編金屬切削刀具北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1984.65設(shè)計(jì)成果形式及要求:1刀具工作圖 2張(A1或A2,計(jì)算機(jī)繪制)2課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1份(計(jì)算機(jī)打印,A4紙不少于20頁(yè))6工作計(jì)劃及進(jìn)度:2009年6月4 日 消化資料、方案設(shè)計(jì) 6月6 日 結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)及校驗(yàn)計(jì)算6月8 日 6月10日 工作圖設(shè)計(jì)6月11日 編寫說(shuō)明書6月12日 答辯系主任審查意見(jiàn): 簽字: 年 月 日矩形花鍵拉刀,矩形花鍵銑刀的設(shè)計(jì)說(shuō)明書目 錄引言6金屬切削刀具課程設(shè)計(jì)的目的6設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求
5、7矩形花鍵拉刀的設(shè)計(jì)7原始數(shù)據(jù)9設(shè)計(jì)步驟9矩形花鍵銑刀的設(shè)計(jì)14原始數(shù)據(jù)15設(shè)計(jì)步驟16總結(jié)19致謝20參考文獻(xiàn)20引 言大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束,在我們即將進(jìn)入大四,踏入社會(huì)之前,通過(guò)課程設(shè)計(jì)來(lái)檢查和考驗(yàn)我們?cè)谶@幾年中的所學(xué),同時(shí)對(duì)于我們自身來(lái)說(shuō),這次課程設(shè)計(jì)很貼切地把一些實(shí)踐性的東西引入我們的設(shè)計(jì)中和平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)相關(guān)聯(lián)。為我們無(wú)論是在將來(lái)的工作或者是繼續(xù)學(xué)習(xí)的過(guò)程中打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我的課程設(shè)計(jì)課題是矩形花鍵拉刀,矩形花鍵銑刀的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中,我通過(guò)查閱有關(guān)資料和運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)或有關(guān)知識(shí),比如零件圖設(shè)計(jì)、金屬切削原理、金屬切削刀具、以及所學(xué)軟件AUTOCAD、PRO/E的運(yùn)用,
6、設(shè)計(jì)了零件的工藝、編制了零件的加工程序等。我利用此次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)對(duì)以往所有所學(xué)知識(shí)加以梳理檢驗(yàn),同時(shí)又可以在設(shè)計(jì)當(dāng)中查找自己所學(xué)的不足從而加以彌補(bǔ)。使我對(duì)專業(yè)知識(shí)得到進(jìn)一步的了解和系統(tǒng)掌握。由于編者等水平有限,設(shè)計(jì)編寫時(shí)間也比較倉(cāng)促,在我們?cè)O(shè)計(jì)的過(guò)程中會(huì)遇到一些技術(shù)和其它方面的問(wèn)題,再加上我們對(duì)知識(shí)掌握的程度,所以設(shè)計(jì)中我們的設(shè)計(jì)可能會(huì)有一些不盡如人意的地方, 為了共同提高今后設(shè)計(jì)編寫的質(zhì)量,希望在考核和答辯的過(guò)程中得到各位指導(dǎo)老師的諒解與批評(píng)指正,不勝感激之至.0602014117 趙文強(qiáng) 2009年6月10日金屬切削刀具課程設(shè)計(jì)的目的金屬切削刀具課程設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)完“金屬切削原理及刀具”
7、等有關(guān)課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),其目的是使學(xué)生鞏固和深化課堂理論教學(xué)內(nèi)容,鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論的能力,是對(duì)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立分析、解決問(wèn)題能力的強(qiáng)化訓(xùn)練。 通過(guò)金屬切削刀具課程設(shè)計(jì),具體應(yīng)使學(xué)生做到: (1) 掌握金屬切削刀具的設(shè)計(jì)和計(jì)算的基本方法; (2) 學(xué)會(huì)運(yùn)用各種設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)和國(guó)家標(biāo)難;(3) 學(xué)會(huì)繪制符合標(biāo)準(zhǔn)要求的刀具工作圖,能標(biāo)注出必要的技術(shù)條件。設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求完成矩形花鍵銑刀、矩形花鍵拉刀兩種刀具的設(shè)計(jì)和計(jì)算工作,繪制刀具工作圖和必要的零件圖以及編寫一份正確、完整的設(shè)計(jì)說(shuō)明書。刀具工作圖應(yīng)包括制造及檢驗(yàn)該刀具所需的全部圖形、尺寸、公差、粗糙度要求及技術(shù)條
8、件等;說(shuō)明書應(yīng)包括設(shè)計(jì)時(shí)所涉及的主要問(wèn)題以及設(shè)計(jì)計(jì)算的全部過(guò)程;設(shè)計(jì)說(shuō)明書中的計(jì)算必須準(zhǔn)確無(wú)誤,所使用的尺寸、數(shù)據(jù)和計(jì)量單位,均應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法定計(jì)量單位;使用A4紙打印,語(yǔ)言簡(jiǎn)練,文句通順。具體設(shè)計(jì)要求見(jiàn)附頁(yè)。矩形花鍵拉刀的設(shè)計(jì)前言拉刀是一種高生產(chǎn)率的刀具,可以用來(lái)加工各種形狀的通孔、直槽、螺旋槽以及直線或曲線外表面,廣泛的用于大量和成批生產(chǎn)中。 拉刀的種類如圖(1) 用于拉削的成形刀具。刀具表面上有多排刀齒,各排刀齒的尺寸和形狀從切入端至切出端依次增加和變化。當(dāng)拉刀作拉削運(yùn)動(dòng)時(shí),每個(gè)刀齒就從工件上切下一定厚度的金屬,最終得到所要求的尺寸和形狀。拉刀常用于成批和大量生產(chǎn)中加工圓孔、花鍵孔、
9、鍵槽、平面和成形表面等, 生產(chǎn)率很高。拉刀按加工表面部位的不同,分為內(nèi)拉刀和外拉刀;按工作時(shí)受力方式的不同,分為拉刀和推刀。推刀常用于校準(zhǔn)熱處理后的型孔。 拉刀的種類雖多,但結(jié)構(gòu)組成都類似。如普通圓孔拉刀的結(jié)構(gòu)組成為:柄部,用以?shī)A持拉刀和傳遞動(dòng)力;頸部,起連接作用;過(guò)渡錐,將拉刀前導(dǎo)部引入工件;前導(dǎo)部,起引導(dǎo)作用,防止拉刀歪斜;切削齒,完成切削工作,由粗切齒和精切齒組成;校準(zhǔn)齒,起修光和校準(zhǔn)作用,并作為精切齒的后備齒;后導(dǎo)部,用于支承工件,防止刀齒切離前因工件下垂而損壞加工表面和刀齒;后托柄,承托拉刀。 拉刀的結(jié)構(gòu)和刀齒形狀與拉削方式有關(guān)。拉削方式通常分為分層拉削和分塊拉削兩類。前者又分成形式
10、和漸成式;后者又分輪切式和綜合輪切式。成形式拉刀各刀齒的廓形均與被加工表面的最終形狀相似;漸成式拉刀的刀齒形狀與工件形狀不同,工件的形狀是由各刀齒依次切削后逐漸形成。輪切式拉刀由多組刀齒組成,每組有幾個(gè)直徑相同的刀齒分別切去一層金屬中的一段,各組刀齒輪換切去各層金屬。綜合輪切式拉刀的粗切齒采用輪切式,精切齒采用成形式。輪切式拉刀切削厚度較分層拉削的拉刀大得多,具有較高的生產(chǎn)率,但制造較難。 拉刀常用高速鋼整體制造,也可做成組合式。硬質(zhì)合金拉刀一般為組合式,因生產(chǎn)率高、壽命長(zhǎng),在汽車工業(yè)中常用于加工缸體和軸承蓋等零件,但硬質(zhì)合金拉刀制造困難。原始數(shù)據(jù) 花鍵孔尺寸 外徑 內(nèi)徑 鍵寬 倒角 c=0.
11、5mm鍵數(shù) n=8 拉削長(zhǎng)度 l=60mm工件材料 45#鋼 硬度HBS175 強(qiáng)度b =600Mpa設(shè)計(jì)步驟1. 拉刀材料選擇 2. 加工順序 倒角圓孔花鍵3. 選擇切削的幾何參數(shù) 前腳 后腳(粗) (細(xì)) (校) (其它見(jiàn)圖紙)4. 確定校準(zhǔn)齒直徑 倒角不設(shè)校準(zhǔn)齒查表347,花健齒、圓形齒的擴(kuò)張量均為5m,則花鍵齒校準(zhǔn)齒和圓形齒校準(zhǔn)齒直徑為mm mm5. 計(jì)算倒角參數(shù) =9 , =0.21416mm =32.6339mm =17.6953mm =21.0282mm 0.190, =42.810mm=42.3mm6. 計(jì)算拉削余量 按表41圓形的拉削余量為1,預(yù)制空的直徑41mm 實(shí)際的拉削
12、余量 =(42.025-41)mm=1.025mm 倒角余量 =(42.3-41.00)mm=1.3mm花鍵余量 = 48.1-(42.3-0.1)mm=5.9mm7. 選擇齒升量 倒角齒:=0.1mm(槽拉刀和鍵槽拉刀欄)花鍵齒:=0.07mm(矩形花鍵拉刀欄)圓形齒:=0.05mm(綜合式拉刀欄)8. 設(shè)計(jì)容屑槽 I 齒距的計(jì)算 按表47 =9.6811.61 取=11mm ll 選擇容屑槽 按表48 粗切齒用深槽,h=4.5 g=4 r=2.3 R=7 精切齒用基本槽=4 =4 =2 =7 III 校核容屑條件 查表49得容屑系數(shù)k=3.倒角齒升量大時(shí),應(yīng)校驗(yàn)之,應(yīng)使?jié)M足 =4.01mm
13、 h=4.5 校驗(yàn)合格 IV 校驗(yàn)同時(shí)工作齒數(shù) =6,滿足的校驗(yàn)條件9. 花鍵齒截形設(shè)計(jì) 花鍵的鍵寬,精確到0.001mm 其中,為拉削擴(kuò)張量(查表416得=0.005mm);為拉刀鍵齒寬公差帶,為保證鍵齒尺寸耐用度的提高,應(yīng)在制造條件允許范圍內(nèi)取小值,所以=0.010mm,則 =(8.036-0.005)mm=8.031mm = (8.031-0.010)mm =8.021mm 拉刀鍵齒側(cè)面制出的修光角,其下應(yīng)磨出側(cè)隙角。工廠常在齒高為 1.25mm及以下的刀齒上磨出側(cè)隙,副偏角,在圖中已經(jīng)標(biāo)出。 10. 確定分屑槽參數(shù) 除校準(zhǔn)齒和與其相鄰的一個(gè)精齒外,拉刀切削齒均磨制三角形分屑槽(表413
14、)。由于在每個(gè)圓形齒上都存在著不工作的刃段,圓形齒段不必磨分屑槽 s=2.5 11. 選擇拉刀前柄 按表417 選擇I型A無(wú)周向定位面的圓柱形前柄,公稱尺寸,卡爪底徑, 其余見(jiàn)圖。12. 校驗(yàn)拉刀強(qiáng)度和拉床載荷 通過(guò)計(jì)算分析,確認(rèn)倒角齒拉削力最大,因而計(jì)算拉刀倒角齒拉削力(查表420,421和422) =8(8.031+20.5)mm=72.25mm =153.59KN 拉力最小截面積在卡槽頸處,則拉應(yīng)力為: =0.2173GP(表425),拉力強(qiáng)度校驗(yàn)合格。根據(jù)表424,選用L6120拉床,拉床拉力為2000.8KN=160KN153.59KN,拉床載荷校驗(yàn)合格。13. 確定拉到齒數(shù)及每齒直
15、徑 I 倒角齒齒數(shù) 取=25 II花鍵齒齒數(shù) 初擬花鍵過(guò)渡齒與精切齒的齒升量為0.04,0.03,0.02,0.01,0.005mm,逐步遞減,共切削余量=0.21mm,花鍵的切削齒數(shù)為 取16齒,多取了0.070.072mm的余量,應(yīng)減去0.0098的齒升量,應(yīng)此,減去一個(gè)精切齒并將齒升量調(diào)整0.04,0.03,0.0125,0.005mm,最后齒升量小于0.5,為精切齒,則前兩齒為過(guò)渡齒。 III 圓形齒齒數(shù) 初擬方案與花鍵相同,即擬切去=0.21mm余量,計(jì)算圓形粗齒齒數(shù)為 取8齒,少切了0.150.0052mm的余量,需加一個(gè)精切齒,其齒升量為0.0075mm。這樣,圓形齒段具有粗切齒
16、8個(gè),過(guò)渡齒3個(gè),精切齒3個(gè)。 IV 校準(zhǔn)齒齒數(shù) 倒角齒不設(shè)校準(zhǔn)齒,圓形齒和花間齒齒數(shù)查表414,得 花鍵校準(zhǔn)齒齒數(shù) 圓形校準(zhǔn)齒齒數(shù) 14. 拉刀齒部長(zhǎng)度 (參照?qǐng)D紙) 倒角齒段長(zhǎng)度 花鍵齒段長(zhǎng)度 圓形齒段長(zhǎng)度 拉刀的齒部長(zhǎng)度 15.設(shè)計(jì)刀具其他部分 按表 417,419,423計(jì)算: 前柄 頸部, 過(guò)渡錐=20mm 前導(dǎo)部=60mm 前柄伸入夾頭長(zhǎng)度=105mm 前柄端部至第一刀齒的距離mm =295mm 后導(dǎo)部 后柄 16. 拉刀的總長(zhǎng)度及校驗(yàn) 查表4-26,由于允許拉刀總長(zhǎng)為1600mm,故拉刀長(zhǎng)度校驗(yàn)合格17. 制定技術(shù)條件 拉刀技術(shù)條件: (1) 拉刀材料: W6Mo5Cr4V2。
17、(2) 拉刀熱處理硬度:刀齒及后導(dǎo)部 6366HRC;前導(dǎo)部 6066HRC;前柄 4558HRC。 (3) 拉刀表面不得有裂紋,碰傷,銹跡等影響使用性能的缺陷。 (4) 拉刀切削刃應(yīng)鋒利,不得有毛刺,崩刃和磨削燒傷。 (5) 拉刀容屑槽的連接應(yīng)圓滑,不允許有臺(tái)階,一般應(yīng)磨光槽底。 (6) 拉刀其余刀齒對(duì)G-H基準(zhǔn)的徑向圓跳動(dòng)公差0.04mm。 (7) 拉刀各部份的徑向圓跳動(dòng)應(yīng)在同一個(gè)方向。 (8) 花鍵齒等分累積誤差0.015mm。 (9) 花鍵齒側(cè)面沿縱向?qū)禛-H基準(zhǔn)軸線的平行度公差0.012 。 18. 繪制拉刀工作圖矩形花鍵銑刀的設(shè)計(jì)前 言銑刀是一種應(yīng)用很廣泛的多齒多刃回轉(zhuǎn)刀具。銑
18、削加工時(shí),銑刀饒起軸線轉(zhuǎn)動(dòng),而工件做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。銑削加工與刨削加工相比較,銑削時(shí)同時(shí)參加工作的切削刃總長(zhǎng)度較長(zhǎng),且無(wú)空行程,而使用的的切削也叫高,故加工生產(chǎn)效率也一般較高,表面的粗糙度也較小。銑刀的種類很多 原始數(shù)據(jù)花鍵軸尺寸 外徑 內(nèi)徑 鍵數(shù) Z8 鍵寬 鍵底圓角半徑 r1拉削長(zhǎng)度 L=60mm工件材料 45#鋼 硬度 HBS175 強(qiáng)度b =600Mpa設(shè)計(jì)步驟1. 材料的選擇及熱處理銑刀材料一般用高速鋼(W18Cr4V),熱處理后硬度應(yīng)為HRC63-66,在銑刀的工作部分不得有脫碳和軟點(diǎn)。2. 計(jì)算齒槽半角3. 計(jì)算圓弧中心半角4. 計(jì)算齒頂寬5. 齒廓高度h6. 銑刀寬度B,取整7. 齒
19、頂圓半徑 取,其中為鍵底圓角半徑8. 銑刀前角由于所加工的工件需要精加工,故取9. 銑刀孔徑d 根據(jù)銑削寬度確定 根據(jù)B=10,強(qiáng)度b = 600Mpa,重切削查表3-4得d=22mm10. 銑刀外徑 由d=22mm及h=5mm查表3-5得11. 銑刀圓周齒數(shù)為了測(cè)量方便,齒數(shù)盡量采用偶數(shù),查表3-6得12. 銑刀后角的選擇一般取然后根據(jù)驗(yàn)算公式進(jìn)行演算,取,驗(yàn)算,滿足條件不小于,故滿足要求。13. 鏟齒量及地確定當(dāng)選用I型鏟齒形式時(shí),可按下式計(jì)算:14. 容屑槽的設(shè)計(jì)(1) 容屑槽形式:由工件的廓型確定為平底型(2) 容屑槽的圓角半徑其半徑可按式:計(jì)算,其中A為系數(shù),一般鏟磨齒背的成型銑刀,
20、或齒廓高度h較大的成形銑刀,可??;不鏟磨齒背的或h較小的,可取A=6,由于本刀采用型鏟背形式,故取A=4。計(jì)算出的r應(yīng)圓整為0.5mm的整數(shù)倍。(3)容屑槽的深度H對(duì)于有平底形容屑槽的齒背需鏟磨的成形銑刀用下面的公式計(jì)算(4)容屑槽間角一般,當(dāng)銑刀圓周齒數(shù)少時(shí)可取大值,取15. 分屑槽尺寸當(dāng)銑刀寬度B<20mm時(shí),切削刃上不需做分屑槽。16. 鍵槽尺寸的確定由,查機(jī)械設(shè)計(jì)表6-1得鍵的尺寸如下:鍵寬,鍵高,具體形狀見(jiàn)圖1 圖217. 技術(shù)條件 公差要求見(jiàn)表31銑刀外徑2銑刀寬度3銑刀孔徑4銑刀鍵槽寬度5內(nèi)孔至鍵底距離表3形位公差見(jiàn)表41切削刃的徑向及端面跳動(dòng)0.032刀體端面跳動(dòng)0.023前面的徑向性(只允許凹入)0.06表418. 技術(shù)要求1. 材料W18ACAr4V2. 硬度HRC63663前面的徑向偏差(只允許凹入)小于等于0.064. 其余按制造廠技術(shù)要求19. 繪制銑刀工作圖總 結(jié)課程設(shè)計(jì)作為工科院校大學(xué)生的必修環(huán)節(jié),不僅是鞏固大學(xué)生大學(xué)所學(xué)知識(shí)的重要環(huán)節(jié),而且也是在檢驗(yàn)畢業(yè)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力、自學(xué)能力、獨(dú)立操作能力和培養(yǎng)創(chuàng)新能力,是大學(xué)生參加工作前的一次實(shí)踐性鍛煉。大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束,在我們即將進(jìn)入大四,踏入社會(huì)之前,通過(guò)課程設(shè)計(jì)來(lái)檢查和考驗(yàn)我們?cè)谶@幾年的所學(xué)的知識(shí),同時(shí)對(duì)于我
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