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1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目 _帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)(2周)_學(xué) 院 _礦業(yè)工程學(xué)院_ 班 級(jí) _工業(yè)工程07-2 設(shè) 計(jì) 者 _ _ 完成時(shí)間 _ 2010.01.18 指導(dǎo)老師 _ 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2010年01月18日 目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 .3二、電動(dòng)機(jī)的選擇.4三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比.6四、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算10五、滾動(dòng)軸承的選擇及聯(lián)軸器的選擇18六、鍵連接的選擇及校核計(jì)算20七、減速器潤(rùn)滑與密封22八、減速器附件選擇.23第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書計(jì)算過程及相關(guān)說明結(jié)果1.1 方案圖:設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置(單級(jí)圓柱齒輪減速器和v帶傳動(dòng))1.2設(shè)計(jì)條件:帶式輸送機(jī)連續(xù)單向運(yùn)
2、輸,工作平穩(wěn)無(wú)過載,輸送帶速度允許誤差不超過7%;使用10年,每年350天,每天8小時(shí),小批量生產(chǎn),中小型機(jī)械制造廠。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù):輸送帶拉力:f=7kn;輸送帶速度:v=1.3m/s;滾筒直徑:d=210mm。機(jī)械設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容1.3設(shè)計(jì)工作量:1)減速器裝配圖1張(三視圖,a1圖紙);2)零件圖兩張(高速軸,低速級(jí)大齒輪,a3圖紙)3)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份;4)計(jì)算:齒輪基本參數(shù),齒輪強(qiáng)度計(jì)算,軸強(qiáng)度校核,鍵強(qiáng)度校核。第二章 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算過程及相關(guān)說明結(jié)果1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇:根據(jù)條件可選擇常用的封閉式y(tǒng)(ip44)系列小型三相異步電動(dòng)機(jī)2、電動(dòng)機(jī)功率選擇:選取v帶傳動(dòng)帶=0.96,軸承軸承
3、=0.99,齒輪齒輪=0.97,聯(lián)軸器聯(lián)軸器=0.99,滾筒滾筒=0.96。(1) 工作條件:使用年限10年,工作為二班工作制,載荷平穩(wěn)。(2) 原始數(shù)據(jù):滾筒圓周力f=7 kn;帶速v=1.3m/s;滾筒直徑d=210mm。二、電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇: y(ip44)系列小型三相異步電動(dòng)機(jī)2、電動(dòng)機(jī)功率選擇:(1)傳動(dòng)裝置的總功率:總=帶2軸承齒輪聯(lián)軸器滾筒 =0.960.990.990.970.990.96=0.8674注:齒輪在機(jī)械制造中對(duì)精度無(wú)特殊要求精度等級(jí)選用7級(jí),效率0.97(2)電機(jī)所需的工作功率:p工作=fv/總=71.3/0.8674=10.5 kw3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)
4、速:計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速:n筒=601000v/(d)=6010001.3/(210)=118.2 r/min 按手冊(cè)推薦的傳動(dòng)比合理范圍,取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍=35。取v帶傳動(dòng)比=24,則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為=620。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為=n筒=(620)118.2=709.22364r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速,由有關(guān)手冊(cè)查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào),因此有三種傳動(dòng)比方案。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比,選用n=1000r/min。4、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào):根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定功率p和輸出功率p1
5、關(guān)系: kp1p取k=1,因此根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類型,所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速,選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為y160l-6。其主要性能:額定功率:11kw,滿載轉(zhuǎn)速970r/min,額定轉(zhuǎn)矩2.0,最大轉(zhuǎn)矩2.0。選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為y160l-6第三章 傳動(dòng)方案的擬定計(jì)算過程及相關(guān)說明結(jié)果一、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比1、總傳動(dòng)比:i總=n電動(dòng)/n筒=970/118.2=8.212、分配各級(jí)傳動(dòng)比(1) 取齒輪i齒輪=5(單級(jí)減速器i=35合理)(2) i總=i齒輪i帶i帶=i總/i齒輪=8.21/5=1.64二、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速(r/min)ni=n電機(jī)=970r/minnii
6、=ni/i帶=970/1.64=591.5(r/min)niii=nii/i齒輪=591.5/5=118.3(r/min)2、 計(jì)算各軸的功率(kw)pi=p工作=10.5kwpii=pi帶=10.50.96=10.08kwpiii=pii軸承齒輪=10.080.980.97 =9.58kw3、 計(jì)算各軸扭矩(nm)ti=9.55103pi/ni=9.5510310.5/970=103.376nmtii=9.55103pii/nii=9.5510310.08/591.5 =162.75nmtiii=9.55103piii/niii=9.551039.58/118.3 =733.36nmv=d1
7、n1/(601000)=3.1480425.4/(601000)=1.78m/sni= 970r/minnii=591.5(r/min)niii= 18.3(r/min)ti=103.376nmtii=162.75nmtiii=733.36nmv=1.78m/s第四章齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算過程及相關(guān)說明結(jié)果(1)選擇齒輪材料及許用接觸應(yīng)力計(jì)算 考慮減速器傳遞功率不大,所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40mnb調(diào)質(zhì),齒面硬度為241286hbs,=730mpa,=600 mpa。大齒輪選用zg35simn調(diào)質(zhì),齒面硬度241269hbs,=620mpa,=510mpa。選用7級(jí)精度。sh =1.1,sf
8、 =1.25許用接觸應(yīng)力計(jì)算如下: (2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由于載荷比較平穩(wěn)故取載荷系數(shù)k=1齒寬系數(shù)小齒輪上的轉(zhuǎn)矩t1=tii=162.75nm 由d1 = =69.1mm確定有關(guān)參數(shù)如下:傳動(dòng)比i齒=5 取小齒輪齒數(shù)z1=18。則大齒輪齒數(shù):z2=iz1=518=90 實(shí)際傳動(dòng)比i0=90/18=5傳動(dòng)比誤差:i-i0/i=5-5/5=0%2.5% 可用齒數(shù)比:u=i0=5模數(shù):m=d1/z1=69.1/18=3.838mm根據(jù)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù):m=4mm確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑:d1=mz1=418mm=72mmd2=mz2=490mm=360mm基圓直徑:齒寬:b=dd1=0.8
9、69.1mm=55.28mm取b2=60mm b1=65mm(3)按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度校核根據(jù)齒數(shù)z1=18,z2=90由手冊(cè)得:yfa1=2.85 ysa1=1.53yfa2=2.20 ysa2=1.71 =82.137mpa故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠 (4)計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩aa=m/2(z1+z2)=4/2(18+90)=196mm (5)計(jì)算齒輪的圓周速度v滿足7級(jí)的要求小齒輪選用40mnb調(diào)質(zhì),齒面硬度為241286hbs,=730mpa,=600 mpa。大齒輪選用zg35simn調(diào)質(zhì),齒面硬度241269hbsz1=18z2=90m=4mmd1=72mmd2=360mmb2=60
10、mm b1=65mmha=4mmhf=5mmp=12.56mm第五章軸的設(shè)計(jì)及校核計(jì)算過程及相關(guān)說明結(jié)果輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、輪齒上的作用力齒輪分度圓直徑:d1=72mm扭矩:t11=162.75nm求圓周力:ft,求徑向力:fr,法向力:2、按扭矩計(jì)算軸徑選用45#鋼,調(diào)質(zhì),硬度217255hbs按扭矩初算直徑d,公式如下:式中c僅決定于材料許用剪應(yīng)力的系數(shù),由設(shè)計(jì)手冊(cè)取c=110,n為輸入軸的轉(zhuǎn)速,p為輸入軸的功率。代入數(shù)據(jù)可得計(jì)算如下:其上應(yīng)開有鍵槽,應(yīng)適當(dāng)增大直徑,增大5%,則,取值30mm。3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央,相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布,齒輪用與軸連在一起的齒輪
11、軸,聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定,兩軸承分別以軸肩和套筒定位,則采用過渡配合固定。確定軸各段直徑和長(zhǎng)度軸結(jié)構(gòu)草圖如下:左端為最小徑,安裝帶輪,第二段安裝軸承端蓋,按照的原則,軸肩為612mm,取,第三段安裝軸承及套筒,為減少裝配軸承處的精加工面長(zhǎng)度設(shè)置軸肩為13mm,又軸承寬為18mm,故?。?208c型角接觸球軸承)四段由于齒根圓與軸的差距不大,因此選用齒輪軸,直徑取,。為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰及拆卸方便,齒輪端面與箱體內(nèi)壁間應(yīng)留有一定間隙,按照“減速器箱體的結(jié)構(gòu)尺寸表”計(jì)算得齒輪端面與內(nèi)箱壁距離,取,為保證軸承含在箱體軸承孔內(nèi),并考慮軸承的潤(rùn)滑方式,計(jì)算:,所以選用脂潤(rùn)滑,取軸承端面距箱
12、體內(nèi)壁距離為15m,軸段6長(zhǎng)度取,退刀槽為2mm,故,軸段4的長(zhǎng)度即為齒輪的寬度,軸段3安裝軸承,軸段2裝軸承端蓋,選擇凸緣式軸承蓋并查表15-3“外裝式軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸表”,可得軸承端蓋厚度:,選取軸段2長(zhǎng)度,軸段1安裝帶輪,取。4、按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算已知d1=72mm,已知tii=162.75nm求圓周力:ft,求徑向力:fr,法向力:因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱,所以:la=lb=75.5mm。(1)繪制軸受力簡(jiǎn)圖如下(2)繪制垂直面彎矩圖如下軸承支反力:由兩邊對(duì)稱,知截面c的彎矩也對(duì)稱。截面c在垂直面彎矩為 (3)繪制水平面彎矩圖如下截面c在水平面上彎矩為: (4)繪制合彎矩圖如上 (5)繪制
13、扭矩圖如上轉(zhuǎn)矩:t=162.75nm (6)當(dāng)量彎矩計(jì)算轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力按脈動(dòng)循環(huán)變化,取=0.6,截面c處的當(dāng)量彎矩: (7)校核危險(xiǎn)截面c的強(qiáng)度判定危險(xiǎn)截面為第四段輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算:1、按扭矩初算軸徑選用45調(diào)質(zhì)鋼,硬度(217255hbs)并查表14-2取c=110 取d=50mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)軸的零件定位,固定和裝配 單級(jí)減速器中,可以將齒輪安排在箱體中央,相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布,齒輪右面用軸肩定位,左面用套筒軸向定位,周向定位采用鍵和過渡配合,兩軸承分別以軸承肩和套筒定位,周向定位則用過渡配合或過盈配合,軸呈階狀,左軸承和皮帶輪依次從左面裝入,齒輪套筒,右軸承從右面裝入。(2)
14、確定軸各段直徑左端為最小徑,安裝帶輪,第二段安裝軸承端蓋,按照的原則,軸肩為612mm,取,第三段安裝軸承及套筒,為減少裝配軸承處的精加工面長(zhǎng)度設(shè)置軸肩為13mm,又軸承寬為18mm,故取(7011c型角接觸球軸承)第四段段比第三段段寬13mm,直徑取,第五段比第四段大612mm故取,第六段和第七段之間有砂輪越程槽(3)確定軸的各段長(zhǎng)度為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰及拆卸方便,齒輪端面與箱體內(nèi)壁間應(yīng)留有一定間隙,按照“減速器箱體的結(jié)構(gòu)尺寸表”計(jì)算得齒輪端面與內(nèi)箱壁距離,取,為保證軸承含在箱體軸承孔內(nèi),并考慮軸承的潤(rùn)滑方式,計(jì)算:,所以選用脂潤(rùn)滑,取軸承端面距箱體內(nèi)壁距離為15m,軸段7長(zhǎng)度取,
15、退刀槽為2mm,故,軸段4的長(zhǎng)度即為,軸段3安裝軸承,軸段2裝軸承端蓋,選擇凸緣式軸承蓋并查表15-3“外裝式軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸表”,可得軸承端蓋厚度:,選取軸段2長(zhǎng)度,取。因?yàn)榇簖X輪的分度圓的直徑為400mm,故將大齒輪做成輔板式結(jié)構(gòu),其草圖如下,具體的參數(shù)已經(jīng)在齒輪設(shè)計(jì)部分給出。 (4)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算已知d2=360mm,已知tiii=733.36nm圓周力徑向力法向力因兩軸承對(duì)稱la=lb=74.5mm(1) 求支反力fax、fby、faz、fbz軸承支反力:(2) 由兩邊對(duì)稱,知截面c的彎矩也對(duì)稱。截面c在垂直面彎矩為 截面c在水平面上彎矩為:(3)(4)計(jì)算合成彎矩 (5)當(dāng)量彎
16、矩計(jì)算 (6)校核危險(xiǎn)截面c的強(qiáng)度該軸強(qiáng)度足夠。選用45#鋼,調(diào)質(zhì),硬度217255hbs選用45調(diào)質(zhì)鋼,硬度(217255hbs)第六章 滾動(dòng)軸承的選擇及聯(lián)軸器的選擇計(jì)算過程及相關(guān)說明結(jié)果1、滾動(dòng)軸承的選擇 對(duì)于輸入軸的軸承選擇,首先考慮角接觸球軸承。初選用7208c型角接觸球軸承,其內(nèi)徑為40mm,外徑為80mm,寬度為18mm,極限轉(zhuǎn)速(脂):7500r/min;極限轉(zhuǎn)速(油):10000r/min。對(duì)于輸出軸的軸承選擇,考慮角接觸球軸承,初選7011c型角接球軸承,其內(nèi)徑為55mm,外徑為90mm,寬度為18mm,極限轉(zhuǎn)速(脂):6000r/min;極限轉(zhuǎn)速(油):8000r/min。
17、第一個(gè)軸承:因軸承工作溫度不高、載荷平穩(wěn),查“溫度系數(shù)表”及“載荷系數(shù)表”得取。當(dāng)量動(dòng)載荷,軸承轉(zhuǎn)數(shù),。查“常用向心軸承的徑向基本動(dòng)載荷和徑向額定靜載荷表”得, 選用角接觸球軸承7208c合適第二個(gè)軸承:由于軸只受徑向力,所以選擇角接觸球軸承,暫選7011c當(dāng)量動(dòng)載荷,軸承轉(zhuǎn)數(shù)。因軸承工作溫度不高、載荷平穩(wěn),查“溫度系數(shù)表”及“載荷系數(shù)表”得取。查“常用向心軸承的徑向基本動(dòng)載荷和徑向額定靜載荷表”得,所以,選用角接觸球軸承7011c合適。2、聯(lián)軸器的選擇 在此減速器中,需要用聯(lián)軸器將輸出軸和滾筒所在的軸聯(lián)接起來(lái),下面對(duì)所需的聯(lián)軸器進(jìn)行選擇。計(jì)算轉(zhuǎn)矩按下式計(jì)算:式中 t名義轉(zhuǎn)矩;nmm; ka工
18、作情況系數(shù);取ka=1.5,則:=1.5733.36=1100輸出軸轉(zhuǎn)速為,輸出軸輸出段直徑為d=50mm??蛇x擇tl9型彈性聯(lián)軸器 gb4323-84。角接觸球軸承7208c合適角接觸球軸承。7011c當(dāng)量動(dòng)載荷可選擇tl9型彈性聯(lián)軸器 gb4323-84第七章 鍵連接的選擇及校核計(jì)算計(jì)算過程及相關(guān)說明結(jié)果1、軸與帶輪連接部分的鍵的選擇。(1)選擇鍵型:該鍵為靜聯(lián)接,為了便于安裝固定,選擇普通a型平鍵。(2) 確定鍵的尺寸:該軸上最小直徑為,軸長(zhǎng),按(gb/t1095-2003)查得,用于此處連接的鍵的尺寸為,(3) 強(qiáng)度校核:軸所受轉(zhuǎn)矩,鍵連接的擠壓強(qiáng)度r ,滿足要求。該鍵標(biāo)記為:鍵 2、
19、 輸出軸上聯(lián)接用平鍵聯(lián)接1)最小直徑處:(1)選擇鍵型:該鍵為靜聯(lián)接,為了便于安裝固定,選擇普通a型平鍵。(2)確定鍵的尺寸:該軸上最小直徑為,軸長(zhǎng),按(gb/t1096-2003)查得,用于此處連接的鍵的尺寸為,(4) 強(qiáng)度校核:軸所受轉(zhuǎn)矩,鍵連接的擠壓強(qiáng)度,強(qiáng)度滿足要求。該鍵標(biāo)記為:鍵 2)齒輪處(1)選擇鍵型:該鍵為靜聯(lián)接,為了便于安裝固定,選擇普通a型平鍵。(2)確定鍵的尺寸:該軸上最小直徑為,軸長(zhǎng),按(gb/t1096-2003)查得,用于此處連接的鍵的尺寸為,(3)強(qiáng)度校核:鍵連接的擠壓強(qiáng)度,強(qiáng)度滿足要求。該鍵標(biāo)記為:鍵 鍵 鍵 鍵 第八章減速器潤(rùn)滑與密封計(jì)算過程及相關(guān)說明結(jié)果1、
20、潤(rùn)滑:齒輪圓周速度,采用油池潤(rùn)滑,圓柱齒輪浸入油的深度約一個(gè)齒高,大齒輪的齒頂?shù)接偷酌娴木嚯x3060mm。由前面計(jì)算可知:軸承潤(rùn)滑采用油潤(rùn)滑。2、密封:為了防止?jié)櫥突蛑┏龊拖潴w外雜質(zhì)、水及灰塵等侵入,減速器在軸的伸出處、箱體的結(jié)合面處和軸承蓋、窺視孔及放油孔與箱體的結(jié)合面處需要密封。軸伸出處的滾動(dòng)軸承密封裝置采用毛氈圈密封,其中第一、二軸按密封圈密封處直徑和第九章 減速器附件選擇計(jì)算過程及相關(guān)說明結(jié)果1、軸承端蓋軸承端蓋全部采用外裝式軸承端蓋第一根軸的軸承端蓋軸承外徑80,螺栓直徑,端蓋上螺栓數(shù)目4,取,第二根軸的軸承端蓋軸承外徑90,螺栓直徑,端蓋上螺栓數(shù)目4,2、 通氣器減速器工作時(shí),
21、由于箱體內(nèi)部溫度升高,氣體膨脹,壓力增大,使得箱體內(nèi)外壓力不等。為使箱體內(nèi)受熱膨脹的氣體自由排出,以保持箱體內(nèi)外壓力平衡,不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件處向外滲漏,需要頂部或直接在窺視孔蓋板上設(shè)置通氣器。本設(shè)計(jì)將通氣器安裝在窺視孔蓋板上。選用通氣帽。3、 窺視孔窺視孔用于檢查傳動(dòng)零件的嚙合、潤(rùn)滑及齒輪損壞情況,并兼做注油孔,可向減速器箱體內(nèi)注入潤(rùn)滑油,觀察孔應(yīng)設(shè)置在減速器箱蓋上方的適當(dāng)位置,以便直接進(jìn)行觀察并使手能伸入箱體內(nèi)進(jìn)行操作,平時(shí)觀察孔用蓋板蓋住。窺視孔孔蓋的結(jié)構(gòu)尺寸100mm 140mm 120mm 箱體寬-(15-20) m8 6個(gè)8h11mm4、 油標(biāo)為指示減速器內(nèi)油面的高度符
22、合要求,以便保持箱內(nèi)正常的油量,在減速器箱體上需設(shè)置油面指示裝置。本設(shè)計(jì)選用桿式油標(biāo)。油標(biāo)尺中心線與水平面成45度。注意加工油標(biāo)凸臺(tái)和安裝油標(biāo)時(shí),不與箱體凸緣或吊鉤相干涉。油標(biāo)選擇m205、 放油孔及放油螺塞為排放減速器箱體內(nèi)油污和便于清洗箱體內(nèi)部,在箱座油池的最低處設(shè)置放油孔,箱體內(nèi)底面做成斜面、向放油孔方向傾斜1度到2度,油孔附近作成凹坑,以便污油排盡。平時(shí)用放油螺塞將放油孔堵住圓柱螺紋油塞自身不能防止露油,在六角頭與放油孔接觸處加油封墊片。螺塞直徑為減速器壁厚22.5倍。選取m2426、 定位銷對(duì)由箱蓋和箱座通過聯(lián)接而組成的剖分式箱體,為保證其各部分在加工及裝配時(shí)能夠保持精確位置,特別是
23、為保證箱體軸承座孔的加工精度及安裝精度,并保證減速器每次裝拆后軸承座的上下半孔始終保持加工時(shí)的位置精度,在箱體與箱座的聯(lián)接凸緣上設(shè)置兩個(gè)定位銷。定位銷孔是在減速器箱蓋與箱座用螺栓連接緊固后,鏜銷軸承孔之前加工。定位銷直徑取凸緣連接螺栓直徑的0.8倍。定位銷直徑為10。a=1.27、 啟蓋螺釘由于裝配減速器時(shí)在箱體剖分面上涂有密封用的水玻璃或密封膠,因而在拆卸時(shí)難于開蓋,因此,在箱蓋凸緣的適當(dāng)位置加工一個(gè)螺孔。裝入起蓋用的圓柱端螺釘,旋動(dòng)起蓋螺釘可將箱蓋頂起。起蓋螺釘為m128、 地腳螺栓為防止減速器傾倒和振動(dòng),減速器底座下部凸緣應(yīng)設(shè)有地腳螺釘與地基連接。地腳螺釘為m20 取六個(gè)。9、 箱體設(shè)計(jì)箱
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