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機(jī)械專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)說明書弧焊作業(yè)工業(yè)機(jī)器人離線編程與虛擬仿真學(xué)院(系):機(jī)電工程學(xué)院專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化目錄239181弧焊作業(yè)機(jī)器人工作站構(gòu)成 1305372機(jī)器人I/O通信設(shè)置 2230283弧焊常用數(shù)據(jù) 3198203.1WeIdData:焊接參數(shù) 3235653.2SeamData:起弧收弧參數(shù) 37063.3WeaveData:擺弧參數(shù) 3117214常用弧焊指令的應(yīng)用 4190604.1線性焊接開始指令“ArcLStart" 4270414.2線性焊接指令“ArcL'" 43214.3線性焊接結(jié)束指令“ArcLEnd" 573864.4圓弧焊接開始指令“ArcCStart" 573804.5圓弧焊接指令“ArcC" 6302144.6圓弧焊接結(jié)束指令“ArcCEnd" 6109455弧焊清槍機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 7103776弧焊示教任務(wù)實(shí)施 811426.1解壓并初始化 8136456.2I/O配置 10183386.3程序模板導(dǎo)入 1325666.4坐標(biāo)系標(biāo)定 21242866.5示教目標(biāo)點(diǎn) 23PAGE2–PAGE9–1弧焊作業(yè)機(jī)器人工作站構(gòu)成本作站模擬汽車弧焊,演示的是一條焊縫的焊接過程。本工作站中已經(jīng)預(yù)設(shè)動(dòng)畫效果,需要在此工作站中依次完成I/O口配置、焊接參數(shù)設(shè)置、程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建、目標(biāo)點(diǎn)示教,程序編寫及調(diào)試,最終完成整個(gè)過程?;『笝C(jī)器人工作臺(tái)布局如圖1.1所示圖1.1弧焊機(jī)器人工作隨著汽車、軍工及重工等行業(yè)的飛速發(fā)展,這些行業(yè)中的.維飯金零部件的焊接加工呈現(xiàn)小批量化、多樣化的趨勢(shì)。工業(yè)機(jī)器人和焊接電源所組成的機(jī)器人自動(dòng)化焊接系統(tǒng),能夠自由、靈活地實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜三維曲線加工軌跡,并且能夠把員工從惡劣的工作環(huán)境中解放出來以從事更高附加值的工作。

與碼垛、搬運(yùn)等應(yīng)用所不同的是,弧焊是基于連續(xù)工藝狀態(tài)下的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用,這對(duì)工業(yè)機(jī)器人提出了更高的要求。ABB利用自身強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力開發(fā)了一系列的焊接技術(shù),來滿足市場的需求。所開發(fā)的ArcWare弧焊包可匹配當(dāng)今市場大多數(shù)知名品牌的焊機(jī),TrochServies清槍系統(tǒng)和PathRecovery(路徑恢復(fù))讓機(jī)器人的工作更加智能化和自動(dòng)化,SmartTac探測系統(tǒng)則更好地解決了產(chǎn)品定位精確不足的問題。2機(jī)器人I/O通信設(shè)置機(jī)器人需要與焊接設(shè)備進(jìn)行通信(信號(hào)名稱和信號(hào)地址劃自定義),常用信號(hào)見表2.1表2.1設(shè)置完相關(guān)信號(hào)后,需要將這些信號(hào)與焊接參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián),見表2.2表2.2

3弧焊常用數(shù)據(jù)在弧焊的連續(xù)工藝過程由,需要根據(jù)材質(zhì)或焊縫的特性來調(diào)整焊接電壓或電流的大小,或焊槍是否需要擺動(dòng)、擺動(dòng)的形式和幅度大小等參數(shù)。在弧焊機(jī)器人系統(tǒng)中,用程序數(shù)據(jù)采控制這些變化的因素。需要設(shè)定的三個(gè)參數(shù)如下。3.1WeIdData:焊接參數(shù)焊接參數(shù)(WeIdData)用夾控制焊接過程中機(jī)器人的焊接速度,以及焊機(jī)輸出的電壓和電流的大小。需要設(shè)定的參數(shù)見表3.1表3.13.2SeamData:起弧收弧參數(shù)起弧收弧參數(shù)(SeamData)用采控制焊接開始前和結(jié)束后的吹保護(hù)氣的時(shí)間同長度,以保證焊接剛的穩(wěn)定性和焊縫完整性。需要設(shè)定的參數(shù)見表3.2表3.23.3WeaveData:擺弧參數(shù)擺弧參數(shù)(WeaveData)用夾控制機(jī)器人焊接過程中焊槍的擺動(dòng)。通常在焊縫的寬度超過焊絲直徑較多時(shí)通過焊槍的擺動(dòng)夾填充焊縫。該參數(shù)屬于可選項(xiàng),如果焊縫寬度較小,機(jī)器人線性焊接可以滿足的情況下不選用該參數(shù)。需要設(shè)定的參數(shù)見表1.6表3.34常用弧焊指令的應(yīng)用任何焊接程序都必須以ArcLStart或者ArcCStar開始,通常運(yùn)用ArcLStart作為起始語句;任何焊接過程都必須以ArcLEnd或者ArcCEnd結(jié)束,焊接中間點(diǎn)用ArcL\ArcC語句焊接過程中,不同的語句可以使用不同的焊接參數(shù)(SeamData和WeldData)。4.1線性焊接開始指令“ArcLStart"ArcLStat用于直線焊縫的焊接開始,工具中心點(diǎn)線性移動(dòng)到指定目標(biāo)位置,整個(gè)焊接過程通過參數(shù)監(jiān)控和控制。程序如下ArcLStartp1,、100,scaml.weld5.fine,gunl;如圖4.1所示,機(jī)器人線性運(yùn)行到p1點(diǎn)起弧,焊接開始圖4.14.2線性焊接指令“ArcL'"ArcL用直線焊縫的焊接,工具中心點(diǎn)線,性移動(dòng)到指定目標(biāo)位置,焊接過程通過參數(shù)控制。程序如下ArcL*,v100,seatml,weld5\Weave:=Weavel/z10,gunl;如圖4.2所示,機(jī)器人線性焊接的部分應(yīng)使用ArcL指令。圖4.24.3線性焊接結(jié)束指令“ArcLEnd"ArcLEnd用于直線焊縫的焊接結(jié)束,工具中心點(diǎn)線,性移動(dòng)到指定目標(biāo)位置,整個(gè)焊接過程通過參數(shù)監(jiān)控和控制。程序如下ArcLEndp2,、v100,seaml,weld5.Fine.gunl如圖4.3所示,機(jī)器人在p2點(diǎn)使用ArcLEnd指令結(jié)束焊接。圖4.34.4圓弧焊接開始指令“ArcCStart"ArcCStart用于圓弧焊縫的焊接開始,工具中心點(diǎn)圓周運(yùn)動(dòng)到指定日標(biāo)位置,整個(gè)焊接過程通過參數(shù)監(jiān)控和控制。程序如下ArcCStartp1,p2.、v100.seaml,weld5.fine,gunl執(zhí)行以上指令,機(jī)器人圓弧運(yùn)動(dòng)至p2點(diǎn),在p2點(diǎn)開始焊接。4.5圓弧焊接指令“ArcC"ArcC用干圓弧焊縫的焊接,工具中心點(diǎn)線性移動(dòng)到指定目標(biāo)位置,焊接過程通過參數(shù)控制。程序如下ArcC'*.*.v100.seam1.weldI\Weave:=Weavel.z10.gunl;如圖4.5所示,機(jī)器人圓弧焊接的部分應(yīng)使用ArcC指令。圖4.54.6圓弧焊接結(jié)束指令“ArcCEnd"ArcCEnd用于圓弧焊縫的焊接結(jié)束,工具中心點(diǎn)圓周運(yùn)動(dòng)到指定口標(biāo)位置,整個(gè)焊接過程通過參數(shù)監(jiān)控和控制。程序如下ArcEndp2,p3,v100.seam1.welds,fine,gun1如圖4.6所示,機(jī)器人在p3點(diǎn)使用ArcEnd指令結(jié)束焊接。圖4.65弧焊清槍機(jī)構(gòu)的應(yīng)用在焊接過程中可以利用噴霧裝置清理焊渣.使用剪絲裝置去掉焊絲的球頭,以保證焊接過的順利進(jìn)行,減少人為的干預(yù),讓整個(gè)自動(dòng)化焊接工站流暢運(yùn)轉(zhuǎn)。使用最簡單的控制原理,用輸出信號(hào)控制對(duì)應(yīng)動(dòng)作的啟動(dòng)停止。清槍機(jī)構(gòu)如圖5.1所示。圖5.16弧焊示教任務(wù)實(shí)施6.1解壓并初始化雙擊壓縮包文件“SituationalTeaching_ArcWeld.rspag。如圖所示,根據(jù)解壓向?qū)Ы鈮涸摴ぷ髡?。圖6.1.1完成解壓后,進(jìn)行仿真運(yùn)行圖6.1.2程序首次執(zhí)行時(shí),會(huì)立即執(zhí)行清槍任務(wù),隨后機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng),等待焊接啟動(dòng)信號(hào)。操作者可通過人為仿真啟動(dòng)信號(hào),在“I/O仿真器”的工作站信號(hào)中找到該信號(hào)“di01ArcEst”,如圖6.1.2所示圖6.1.2在機(jī)器人開始執(zhí)行弧焊任務(wù)時(shí),工作站中簡單模擬兩個(gè)圓弧焊縫的焊接。焊縫效果占用較大的系統(tǒng)內(nèi)存,為保證系統(tǒng)運(yùn)行流暢,在設(shè)置弧焊動(dòng)畫效果時(shí)只將其設(shè)為仿真狀態(tài)下臨時(shí)顯示。當(dāng)仿真停止后,會(huì)白動(dòng)清除。若在仿真過程中出現(xiàn)長頓,屬十?,F(xiàn)象。在初始化機(jī)器人的操作中,先將機(jī)器人恢復(fù)為出廠設(shè)置,然后存此工作站基礎(chǔ)上依次完成1/O配置、程序?qū)?、坐?biāo)系標(biāo)定、目標(biāo)點(diǎn)示教等操作,最終將機(jī)器人工作站復(fù)原至之前可正常運(yùn)行的狀態(tài)。存初始化之前,最好做好機(jī)器人備份,以備后面使用。備份完成,存“控制器”菜單中執(zhí)行“I一啟動(dòng)”,完成機(jī)器人的初始化。6.2I/O配置在“控制器”菜單由打開虛擬“示教器”,將界面語言改為中文,然后依次羊擊“ABB菜單”一“控制面板’一“配置”,進(jìn)入“I/O主題”,配置I/O信號(hào)。此工作站配置了1個(gè)DSQC651通信板卡(數(shù)字量8進(jìn)8出,2個(gè)模擬量輸出)則需要在Unit中設(shè)置此I/O單元的相關(guān)參數(shù),配置見表6.1表6..2.1此工作站I/O配置如下:數(shù)字輸出信號(hào)Do32_WeldOn,用于起弧控制;數(shù)寧輸出信號(hào)Do33_GasOn,用于送氣控制;數(shù)字輸出信號(hào)Do34_FeedOn,用于點(diǎn)動(dòng)送絲控制;數(shù)字輸出信號(hào)Do35_TorchCut,用于剪絲控制;數(shù)字輸出信號(hào)Do36_TorchOil,用丁噴霧控制,數(shù)字輸入信號(hào)Di00_ArcEst,起弧信號(hào),焊接電源通知機(jī)器人起弧成功數(shù)亨輸入信號(hào)Di01_Start,弧焊啟動(dòng)信號(hào);模擬輸七信號(hào)A()WeldingVoltage,用于控制焊接電源。I/O信號(hào)參數(shù)見表6.2.2表6.2.2模擬輸出信號(hào)AoWeIdingC'urrent用于控制焊接電流或送絲速度,其參數(shù)配置見表6.2.3,該表的參數(shù)只是示例值,具體參數(shù)值要結(jié)合焊機(jī)及工藝需求進(jìn)行設(shè)定表6.2.3模擬輸出信號(hào)AOWeIdingVoltage用于控制焊接源,其信配置見表6.2.4,該表中只是示例值,具體參數(shù)值需要結(jié)合焊機(jī)及工藝需求進(jìn)行設(shè)定表程序模板導(dǎo)入I/O配置完成后,將程序模板導(dǎo)入該機(jī)器人系統(tǒng)中,在示教器的程序編輯器中可進(jìn)行程序模塊的加載,依次單擊“ABB菜單”-“程序編輯器”,如圖6.3.1所示圖6.3.1圖6.3.2圖6.3.3加載完成后,選中該模塊,單擊“顯示例行程序”,查看對(duì)應(yīng)的程序。程序注釋如下:MODULEMainModulePERStooldateAW_Gun:=[[-36.957453681,0,288.5552455],[0.955613217,0,0.294624131,0]],[1,[0,0,1],[1,0,0,0],0,0,0]];!定義工具數(shù)據(jù)AW_GunPERSseamdataseam1:=[0.02,0.05,[0,0,0,0,0,0,0,0,0],0,0,0,0,0,[0,0,0,0,0,0,0,0,0],0,0,[0,0,0,0,0,0,0,0,0,],0.1,0,[0,0,0,0,0,0,0,0,0],0,0.05];!定義起弧收弧參數(shù)PERSweldataweld1:=[40,10,[0,0,12,0,0,30,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0,0]];!定義焊接參數(shù)PERSrobtargetpHome:=[[447.386721189,-231.716916197,9013.168192254],[[0.008257853,0.000000206,-0.999965903,0.000000205],[-1,0,-1,0],[9E9,9E9.9E9,9E9,9E9,9E9]];!定義機(jī)器人工作原位pHomePERSrobtargetppCutWire:=[[-95.87913021,-1272.2990194017,899.951506953],[[0.0015606331,-0.734469637,-0.676569636,-0.006065171],[-2,-1,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]]:!定義剪絲位置PERSrobtargetppSpary:=[[-103.269474957,-1346.613546743,918.885490532],[0.005604946,-0.73446999,-0.678569269,-0.006065171],[-2,-1,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];!定義噴霧位置PERSrobtargetppAW_10:=[[1034.150358812,-640,311.226398458],[0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904],[-1,-1,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];!定義焊接起點(diǎn)PERSrobtargetppAW_20:=[[1034.150358812,-580,311.226398458],[0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904],[-1,-1,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];!定義焊接過程位置點(diǎn),下同PERSrobtargetppAW_30:=[[1034.150358812,-520,311.226398458],[0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904],[-1,-1,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];PERSrobtargetppAW_40:=[[1034.150358812,-460,311.226398458],[0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904],[-1,-1,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];PERSrobtargetppAW_50:=[[1034.150358812,-400,311.226398458],[0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904],[-1,-1,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];PERSrobtargetppAW_60:=[[1034.150358812,-340,311.226398458],[0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904],[-1,-1,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];PERSrobtargetppAW_60:=[[1034.150358812,-280,311.226398458],[0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904],[-1,-1,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];PERSrobtargetppAW_60:=[[1034.150358812,-220,311.226398458],[0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904],[-1,-1,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];PERSrobtargetppAW_60:=[[1034.150358812,-160,311.226398458],[0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904],[-1,-1,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];PERSrobtargetppAW_60:=[[1034.150358812,-100,311.226398458],[0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904],[-1,-1,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];PERSrobtargetppAW_60:=[[1034.150358812,-40,311.226398458],[0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904],[-1,-1,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];PERSspeeddatavWeldSpeed:=[100,100,5000,1000];PERSspeeddatavWeldSpeed:=[200,100,5000,1000];PERSspeeddatavWeldSpeed:=[8000,100,5000,1000];PERSspeeddatavWeldSpeed:=[2000,100,5000,1000];!定義不同的速度數(shù)據(jù),便于在程序中針對(duì)不同的動(dòng)作過程采用合適的數(shù)據(jù)PERSnumClieanNum:=0;!定義工具焊接個(gè)數(shù),通過此計(jì)數(shù)來響應(yīng)清槍程序執(zhí)行VARboolbReady:=FALSE;!定義焊接工作站準(zhǔn)備就緒標(biāo)志位:當(dāng)為TRUE時(shí),則機(jī)器人可以執(zhí)行焊接任務(wù)VARintnumiStart;!定義中斷數(shù)據(jù),用于響應(yīng)工作站準(zhǔn)備就緒標(biāo)志位的操作PROCmain()!主程序rlnitAll!調(diào)用初始化程序,信號(hào)復(fù)位,機(jī)器人置復(fù)位,數(shù)據(jù)復(fù)位等WhileTRUEDO;!利用WHILETRUEDO循環(huán)將機(jī)器人實(shí)際任務(wù)程序隔離開IFbReadyTHEN;!當(dāng)工作站準(zhǔn)備就緒時(shí),則執(zhí)行焊接任務(wù)rArcWeld;!調(diào)用焊接程序CleanNum:=CleanNUM+1;!焊接次數(shù)加1;rTorchClean!調(diào)用清槍程序,認(rèn)完成10個(gè)工件,則執(zhí)行一次清槍任務(wù)ELSEWaitTime0.3!若未準(zhǔn)備就緒,則每隔0.03s掃描一次當(dāng)前狀態(tài)ENDIFENDWHILEENDPROCPROCrlnitAll()!初始化程序AccSet70,70;!設(shè)置機(jī)器人加速度,70%最大及速度值,70%坡度值VelSet100,2000;!設(shè)置機(jī)器人速度限制,100%,最高限速2000mm/sIDeleteiStart;CONNECTiStartWITHIntStart;IsignalDI01_Start,1,iStart!中斷設(shè)置,當(dāng)信號(hào)di01_start上升沿時(shí)觸發(fā)中斷,執(zhí)行中斷程序iStartResetDO33_GasOn;!復(fù)位送氣信號(hào)ResetDO34_FeedOn;!復(fù)位點(diǎn)動(dòng)送絲信號(hào)ResetDO35_TorchCut;!復(fù)位剪絲信號(hào)ResetDO36_TorchOil;!復(fù)位噴霧信號(hào)MoveJpHome,vMinSpeed,fine,AW_Gun;!機(jī)器人位置復(fù)位,移動(dòng)至工作原位pHomerTorchClean\Initial;!調(diào)用清槍程序,增加參數(shù)Initial,首次執(zhí)行任務(wù)則直接運(yùn)行清槍程序ENDPROCPROCrArcWeld()!焊接程序TPEraseTPWrite“RobotisinArcWeldingProcess!”;!清屏并顯示“當(dāng)前機(jī)器人處于焊接任務(wù)中”MoveJOffs(pAW_10,0,0,100),vMidSpeed,z10,AW_Gun;!機(jī)器人移至焊接起始點(diǎn)正上方100mm處ArcLpAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;!焊接啟動(dòng)ArcLpAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;!焊接執(zhí)行過程,移動(dòng)至下一目標(biāo)點(diǎn),下同ArcLpAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;ArcLpAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;ArcLpAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;ArcLpAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;ArcLpAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;ArcLpAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;ArcLpAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;ArcLpAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;!焊接停止MoveJOffs(pAW_10,0,0,100),vMidSpeed,z10,AW_Gun;!移動(dòng)至焊接終點(diǎn)正上方100mm處bReady:=FALSE;!準(zhǔn)備就緒標(biāo)識(shí)位置為FALSEMoveJpHome,vMaxSpeed,tine,AW-Gun;!機(jī)器人位置復(fù)位,移動(dòng)平工作原位pHomeTPErase;!清屏ENDPROC'PROCrTorchClean(\switchInitial)!清槍程序,并增加廠關(guān)量InitialIFPresent(Initial)ORCleanNum>=10THEN!首次執(zhí)行或者完成焊接10次后執(zhí)行次清槍仟?jiǎng)?wù)TPErase;TPWrite"RohotisinAWGuncleaningProcess!"!清屏并顯示“當(dāng)前機(jī)器人處于清槍仟?jiǎng)?wù)中”MoveJpHome,vMaxSpeed,zl00,AW-Gun;!機(jī)器人付置復(fù)位,移動(dòng)至工作原位pHomeMoveLOffs(pSpary,0,0,100),vMaxSpeed,z20,AW-Gun;!機(jī)器人移至噴霧位置正上方100mm處MoveLOffs(pSpary,0,0,50),vMidSpeed,zS,AW-Gun;!機(jī)器人移至噴霧位置正上方50mm處MoveLpSpary,vMinSpeed,fine,AW_Gun;!機(jī)器人移動(dòng)至噴霧位置WaitTime\InPos,0.1,!等待0.1s待完全穩(wěn)定SetDO36TorchOil;!置位噴霧信號(hào),執(zhí)行噴霧WaitTime\InPos,2;!等待2s.待噴霧完成ResetDO36TorchOil;!完成后,復(fù)位噴霧信號(hào)MoveLOffs(pSpary,0,0,50),vMinSpeed,z5,AW_Gun;!機(jī)器人移至噴霧位置正上為50mm處MoveLOffs(pSpary,0,0,100),vMidSpeed,z20,AWGun;!機(jī)器人移至噴霧位置正下方方100mm處MoveLOffs(pCutWire,0,0,100),vMidSpeed,z20,AW_Gun;!機(jī)器人移至剪絲位置正上方100mm處MoveLOffs(pC'utWire,0,0,50),vMidSpeed,zS,AW_Gun;!機(jī)器人移至剪絲位置正廠方50mm處MoveLpCutWire,vMinSpeed,tine,AW_Gun;!機(jī)器人移至剪絲位置SetDO34_FeedOn:!置位送絲信號(hào),開始送絲WaitTime\InPos,0.2;!等待0.2s.待送絲完成ResetD034FeedOn!復(fù)位送絲信號(hào)WaitTime\InPos,0.1;!等待0.1sSetD035TorchCut;!置位剪絲信號(hào),執(zhí)行剪絲WaitTimeUnPos,0.5;!等待0.5、等待剪絲完成ResetD035TorchCut!復(fù)位剪絲信號(hào)MoveLOffs(pCutWire,0,0,50),vMinSpeed,zS,AW_Gun;!機(jī)器人移至剪死亡位置正上方50mm處MoveLOffs(pCutWire,0,0,100),v

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