三通管的塑料模設(shè)計

1、第1章 緒論本課題設(shè)計題目為側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)分析及ABS三通管注塑模的設(shè)計第1.1節(jié) 注塑成型概述近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的騰飛，塑料成型加工機(jī)械和成型模具發(fā)展十分迅速，高效，自動化，大型，微型，精密，高壽命的模具在整個模具行業(yè)中所占的比例越來越大。我國大型、復(fù)雜、精密、高效和長壽命模具又上了一個新臺階，不少種類模具已能替代進(jìn)口模具，模具CAD/CAM技術(shù)得到了較快推廣應(yīng)用并取得了良好效果，快速成形制造技術(shù)和設(shè)備有了長足發(fā)展并已開始進(jìn)入實用推廣階段，高速銑等新一代制造技術(shù)已被人們重視并開始應(yīng)用。從模具使用角度來說，要求高效，自動化，操作簡便；從模具制造角度，要求結(jié)構(gòu)合理，制造容易，低成本?，F(xiàn)代塑料制品生

2、產(chǎn)中，合理的加工工藝，高效的設(shè)備，先進(jìn)的模具是必不可少的三項重要因素。模具與其他機(jī)械產(chǎn)品比較，一個重要特點就是技術(shù)含量高、凈產(chǎn)值比重大。隨著化工、輕工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國的模具工業(yè)近年來一直以每年1315左右的增長速度高速發(fā)展，而各行業(yè)對模具的要求也越來越高。面對市場的變化，有著高技術(shù)含量的模具正在市場上嶄露頭角。隨著工業(yè)發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來越多；對產(chǎn)品質(zhì)量和外觀的要求，更是日趨精美，華氣。因此，結(jié)合中國具體情況，學(xué)習(xí)國外模具工業(yè)建設(shè)和模具生產(chǎn)的經(jīng)驗，宣傳、推行科學(xué)合理化的模具生產(chǎn)，才能推進(jìn)模具技術(shù)的進(jìn)步。注塑成型是熱塑性塑料制件最重要的加工方法。用此方法加工成型的塑料制件，其品種與

3、樣式之多是其他成型方法無可比擬的。起過程是借助與螺桿的推力，將已塑化的塑料熔體注入閉合的模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻固化定型后開模得到塑件。因此，構(gòu)成注塑成型的三個必要條件：一是塑件必須以熔融狀態(tài)進(jìn)入模腔；二是塑料溶體必須要有足夠的壓力和流速，以確保及時的充滿整個模腔的各個角落；三是需有符合制件形狀和尺寸并滿足成型工藝的要求的模具。注塑成型技術(shù)與其他成型技術(shù)相比較有其獨特的優(yōu)勢，表現(xiàn)在以下幾個方面：其一是成型物料的熔融塑化和流動造型是分別是在塑料筒和模腔兩處進(jìn)行，模具可以始終處于是溶體很快冷凝或交聯(lián)固化的狀態(tài)，從而有利于縮短成型周期；其二是先鎖緊模具然后才將塑料溶體注入，加之具有良好的流動性的溶體對模腔

4、的磨損很小，因而可以用一套模具大批量成型復(fù)雜零件，表面圖形與標(biāo)記清晰和尺寸精度較高的制品；其三是成型過程的合模、加料、塑化、注塑、啟模和頂出制品等全部成型操作均由注塑機(jī)自動完成，從而使注塑工藝容易全自動化和實現(xiàn)程序控制。但我們也要看到注塑成型的不足之處，由于冷卻條件的限制，很難用這種技術(shù)制的無缺陷、壁厚的變化又較大的熱塑性塑料制品，另外由于注塑機(jī)和注塑模具的造價很高，成型設(shè)備的啟始投資較大，所以注塑技術(shù)不適合于小批量制品的生產(chǎn)。注塑成型又稱注射模塑或注射成型，是熱塑性塑料制品成型的一種重要方法。除極少數(shù)幾種熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型塑件。注塑成型可以成型各種形狀、滿足

5、眾多要求的塑料制件。注塑成型已經(jīng)成功地運用于某些熱固性塑料制件、甚至橡膠制品的工業(yè)生產(chǎn)中。注塑成型的過程是，將粒狀或粉狀塑料從注射機(jī)的料斗送入加熱的料筒，經(jīng)加熱塑化成熔融狀態(tài)，由螺桿（或柱塞）施加壓力而通過料筒底部的噴嘴注入低溫的、閉合的模具型腔中，經(jīng)冷卻硬化而保持模腔所賦予的形樣，開模取得所注塑成型塑件，在操作上完成了一個周期。注塑成型是塑料模塑成型的一種重要方法，生產(chǎn)中已有廣泛的應(yīng)用。它具有以下幾方面的特點：成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸準(zhǔn)確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件。對成型各種塑料的適應(yīng)性強。目前，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型，某些熱固性塑料也可以采用注

6、塑成型。生產(chǎn)效率高，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。注塑成型所需設(shè)備昂貴，模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本高，所以注塑成型特別適合大批量生產(chǎn)。第1.2節(jié) ABS塑料的現(xiàn)狀和前景ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，中國是世界最大的ABS消費國，自20世紀(jì)80年代以來，由于家用電器和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展ABS消費量也迅速增長。中國國產(chǎn)ABS的市場占有率一直在10%左右，2002年最高才占21.76%，產(chǎn)量的增長遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足消費的增長。進(jìn)口ABS逐年增長，2002年進(jìn)口量又創(chuàng)歷史新高達(dá)到163.76萬噸。為了滿足國內(nèi)市場對ABS需求的增長，國內(nèi)現(xiàn)有裝置將繼續(xù)擴(kuò)能。中國ABS消費結(jié)構(gòu)的特點是高度集中在各種家電配

7、件上，其比例占80%左右，玩具等輕工業(yè)領(lǐng)域也消費ABS較多，交通工業(yè)是ABS未來消費新增長點，前景較樂觀，汽車工業(yè)的迅速崛起，將給ABS的發(fā)展帶來新的發(fā)展機(jī)遇。目前，中國ABS產(chǎn)業(yè)所需的三種主要原料均存在不同程度的缺口，每年需要大量進(jìn)口，嚴(yán)重制約了ABS行業(yè)的發(fā)展。隨著我國大乙烯工業(yè)的發(fā)展，原料問題將得到一定的緩解。從下游需求來看，由于ABS下游制品直接與人們生活，企業(yè)，生產(chǎn)息息相關(guān)，所以宏觀經(jīng)濟(jì)對ABS的需求影響較大。目前中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，近期內(nèi)仍將是中國經(jīng)濟(jì)的高增長期，因此中國市場自行消化ABS的能了將繼續(xù)快速增長。而與此同時隨著中國作為世界家電制造基地的地位進(jìn)一步加強，從世界各地轉(zhuǎn)移而來

8、的ABS需求也將明顯增加。第1.3節(jié) ABS塑料注塑工藝分析ABS塑料由于具有較大的機(jī)械強度和良好的綜合性能，在電子工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、交通運輸、建筑材料、玩具制造等工業(yè)中占有重要地位，特別是稍微大點的箱體結(jié)構(gòu)以及受力元件，需要電鍍的裝飾件更是離不開這種塑料。這里對ABS塑料注塑工藝分析如下：（1）ABS塑料的干燥ABS塑料的吸濕性和對水分的敏感性較大，在加工前進(jìn)行充分的干燥預(yù)熱，不但能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲，而且還有助于塑料的塑化，減少制件表面的色斑和云紋。ABS原料要控制水分在0.3%以下，注塑前的干燥條件是：干冬季節(jié)在7580以下，干燥23h，夏季雨水天在8090以下，干燥4

9、8小時如制件要達(dá)到特別良好的光澤或制件本身復(fù)雜，干燥時間更長，達(dá)816h。因微量水汽的存在導(dǎo)致制件表面霧斑是往往被忽略的一個問題。最好將機(jī)臺的料斗改裝成熱風(fēng)料斗干燥器，以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮，但這種料斗要加強濕度監(jiān)控，在生產(chǎn)偶然中斷時，防止料的過熱。（2）注射溫度ABS塑料的溫度與熔融粘度的關(guān)系有別于其他無定型塑料。在融化過程溫度升高時，其熔融實際上降低很小，但一旦達(dá)到塑化溫度.（適宜加工的溫度范圍）如果繼續(xù)盲目升溫必將導(dǎo)致耐熱性不太高的ABS的熱降解反應(yīng)而使熔融粘度增大，注塑更困難，塑件的機(jī)械性能也下降了。所以ABS的注塑溫度雖然比聚苯乙烯等塑料的更要高，但不能像后者那樣有較寬松

10、的升溫范圍。某些溫控不良的注塑機(jī)，當(dāng)生產(chǎn)ABS制件到一定數(shù)量時往往或多或少地在制件上發(fā)現(xiàn)嵌有黃色或褐色的焦化粒，而且很難利用加新料對空注射等方法將其清除排出。究其原因，是ABS塑料含有丁二烯成分，當(dāng)某塑料顆粒在較高的溫度下牢牢地粘附在螺槽中一些不易沖刷的表面上，受到長時間的高溫作用時，將造成降解和碳化。既然偏高溫操作對ABS可能帶來問題，故有必要對料通各段爐溫進(jìn)行限制。當(dāng)然，不同類型和構(gòu)成的ABS的適用爐溫也不同。如柱塞式績，爐溫維持在180230；螺桿機(jī)，爐溫維持在160220。特別值得提出的是，由于ABS的加工溫度較高，對各種工藝因素的變化是敏感的。所以料筒前端和噴嘴部分的溫度控制十分重要

11、。實踐證明，這兩部分的任何微笑變化都將在制件上反映出來。溫度變化越大將會帶來熔接縫、光澤不佳、飛邊、粘模、變色等缺陷。（3）注射壓力ABS熔融件的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，所以注射時采用較高的注射壓力。當(dāng)然并非所有的ABS制件都要施加高壓，對小型、構(gòu)造簡單、厚度大的制件可以用較低的注射壓力。注射過程中，澆口封閉瞬間型腔內(nèi)的壓力大小往往決定了制件的表面質(zhì)量及銀絲狀缺陷的程度。壓力鍋小，塑料收縮率大，與型腔表面脫離接觸的機(jī)會較大，制件表面霧化。壓力過大，塑料與型腔表面摩擦作用強烈，容易造成粘模。（4）注射速度ABS料采用中等注射速度效果較好。當(dāng)注射速度過快時，塑料易燃焦或分解析出氣化物，從而

12、在制件上出現(xiàn)熔接縫、光澤差及澆口附近塑料發(fā)紅等缺陷。但在生產(chǎn)薄壁及復(fù)雜制件時，還是要保證有足夠高的注射速度，否則難以充滿。（5）模具溫度ABS的成型溫度相對較高，模具溫度也較高。一般調(diào)節(jié)模溫為7585，當(dāng)生產(chǎn)具有較大投影面積制件時，定模溫度要求7080，動定模溫度要求5060。在注射較大的、構(gòu)型復(fù)雜的、薄壁的制件時，應(yīng)考慮專門對模具加熱。為了縮短生產(chǎn)周期，維持模具溫度的穩(wěn)定，在制件取出后可采用冷水浴、熱水浴或其他機(jī)械定型法來補償原來在型腔內(nèi)冷固定型的時間。（6）料量控制一般注塑機(jī)注ABS塑料時，其每次注射量僅達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射量的75%，為了提高制件質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定，表面光澤，色調(diào)的均勻，要求注射量為標(biāo)

13、定注射量的50%為宜。本設(shè)計綜合ABS的性能和現(xiàn)狀及將來的發(fā)展方向，考慮到ABS的成型工藝將通過查閱各方面資料設(shè)計出一套制造方便、結(jié)構(gòu)合理的模具。第2章 注塑模側(cè)分型機(jī)構(gòu)分析當(dāng)塑料有側(cè)壁孔、凹穴、凸臺結(jié)構(gòu)時，采用側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。此產(chǎn)品由于帶有側(cè)壁孔，故采用側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。側(cè)分型機(jī)構(gòu)可分為三類：（1）手動側(cè)分型與抽芯機(jī)構(gòu)操作麻煩、工人勞動強度大、生產(chǎn)效率低，但模具結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，常用于產(chǎn)品試制、小批量生產(chǎn)或無法采用其他側(cè)分型機(jī)構(gòu)的場合。（2）液壓或氣動側(cè)分型與抽芯機(jī)構(gòu)用于抽拔力較大，側(cè)拔距離較長的場合，例如大型管狀塑件生產(chǎn)，抽拔動作比較平穩(wěn)，但液壓或氣動裝置成本較高。（3）機(jī)動側(cè)分型與抽芯機(jī)構(gòu)利用

14、注塑機(jī)開模力作動力，通過有關(guān)傳動零件施力于側(cè)向成型零件，將模具側(cè)向分型，合模時又靠它使側(cè)向成型零件復(fù)位。這類機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但分型無需手工操作、生產(chǎn)效率高。根據(jù)傳動零件的不同，又可分為斜導(dǎo)柱、彎銷、斜導(dǎo)槽、斜滑塊等許多不同類型機(jī)構(gòu)。第2.1節(jié) 斜導(dǎo)柱側(cè)分型機(jī)構(gòu) 圖2-1頂出式斜銷抽芯，錐套鎖緊機(jī)構(gòu)1定模板 2斜銷 3滑塊 4動模定板 5型芯 6錐桿 頂出時，推桿6推動動模套版4，同時斜銷2拔動滑塊3完成抽芯并將制品從型芯5上脫出。定模板1帶有錐形套對滑塊鎖緊，適用于具有較大脹型力的場合斜導(dǎo)柱側(cè)分型機(jī)構(gòu)是利用斜導(dǎo)柱等零件把開模傳遞給側(cè)向成型塊使之產(chǎn)生側(cè)向運動完成分型動作。這類側(cè)向分型機(jī)構(gòu)的

15、特點是結(jié)構(gòu)緊湊、動作安全可靠、加工制造方便，是注塑模常用的分型機(jī)構(gòu)但它的抽拔力和抽拔距離受到模具結(jié)構(gòu)的限制，一般使用于抽拔力不大及抽拔距離小于6080mm的場合。第2.2節(jié) 彎銷側(cè)分型機(jī)構(gòu) 圖2-2 彎銷抽芯1擋板2鎖緊塊3彎銷4滑塊彎銷側(cè)分型機(jī)構(gòu)的工作原理和斜導(dǎo)柱側(cè)分型機(jī)構(gòu)相似，所不同的是在結(jié)構(gòu)上以矩形截面的彎銷代替了斜導(dǎo)柱，因此，彎銷側(cè)分型機(jī)構(gòu)衽離不開滑塊得道滑、注射時側(cè)型芯得鎖緊和側(cè)抽芯結(jié)束時滑塊的定位這三大要素。圖2.2所示是彎銷側(cè)分型機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)。開?？招谐涕g隙后，彎銷3撥動滑塊4完成抽芯，鎖緊塊2對滑塊鎖緊，擋板1對滑塊限位。通常，彎銷及其導(dǎo)滑孔的制造困難一些，但彎銷側(cè)抽芯也有斜

16、導(dǎo)柱不及的優(yōu)點：一、強度高，可采用較大的傾斜角。彎銷一般采用矩形截面，抗彎截面系數(shù)比斜導(dǎo)柱大，因此抗彎強度較高，可以采用較大的傾斜角，所以在開模距相同的條件下，使用彎銷可比斜導(dǎo)柱獲得較大的抽拔距。利用彎銷的高抗彎強度，在注射熔料對側(cè)型芯總壓力不大時，可在彎銷前端設(shè)置一個支承塊，對側(cè)型芯滑塊起到鎖緊作用，而簡化模具結(jié)構(gòu)；但在熔料對側(cè)型芯總壓力較大時，仍應(yīng)考慮設(shè)置楔緊塊，以鎖緊彎銷或直接鎖緊滑塊。二、可以延時分型。由于塑件的特殊或模具結(jié)構(gòu)的需要，彎銷還可以延時側(cè)抽芯。 第2.3節(jié) 液壓側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 圖2-3 液壓抽芯機(jī)構(gòu) 1液壓缸 2支架 3滑塊 4拉桿 5動模板液壓缸1，通過支架2固定于動模板5，

17、液壓缸1的話賽桿通過拉桿4于滑塊3的T型槽直接連接?；瑝K3在動模板5的槽中滑動，并通過液壓缸1中活塞的往復(fù)運動，實現(xiàn)抽芯及復(fù)位。此種結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊。第2.4節(jié) 斜導(dǎo)槽側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)圖2-4 滾輪式滑板抽芯機(jī)構(gòu)1鎖緊塊 2滑塊 3滑板 4滾輪滾輪4套在穿過滑塊4的軸上，開模過程中，滾輪4沿滑塊3的斜槽運動，與此同時，滑塊2做側(cè)向移動完成抽芯。閉模狀態(tài)時，鎖緊塊1對滑塊進(jìn)行縮進(jìn)。特點：模具結(jié)構(gòu)緊湊，抽芯穩(wěn)定可靠，選取大抽拔角度，能滿足較長的抽拔距離，滾動軸承與滑板導(dǎo)滑槽相配，摩擦阻力小。第3章 工藝分析及工藝方案的確定第3.1節(jié) 工藝分析圖3.1 塑件塑件的材料采用ABS。3.1.1 ABS的物

18、理性能ABS是一種具有良好綜合性能的工程塑料，它具有聚苯乙烯的良好成型性，聚丁二烯的韌性，聚丙烯的化學(xué)穩(wěn)定性和表面硬度，其抗拉強度可達(dá)3550MP。ABS的粘度適中，流動性好。他的另一個優(yōu)點是耐氣候性，其制品的使用溫度范圍為40100。ABS塑料具有一定的吸濕性，含水量為0.3%0.8%，成型時會產(chǎn)生斑痕、云紋、氣泡等缺陷，在注射成型之前應(yīng)先進(jìn)行干燥處理。ABS粘度適中、流動性好。設(shè)定料溫在200240之間，模溫在60左右。ABS塑料密度1.01.1，彈性模量E1.4×10，成型收縮率0.3%0.8%，泊松比0.35。 3.1.2 塑件形狀分析 三通管接頭如圖3.1所示，直型管長15

19、0mm，且兩端有M50mm的式中： 注射機(jī)合模部件允許的最小模厚；注射機(jī)合模部件允許的最大模厚。150340550模具厚度校核合格。6.2.2 模板尺寸校核 考慮到模具的安裝，應(yīng)進(jìn)行模版尺寸的校核。由于在模板尺寸中動、定模座板尺寸最大，這里只校核動、定模座板尺寸315×400。注塑機(jī)拉桿內(nèi)間距尺寸為415×415，完全可以滿足動、定座板的安裝要求。6.2.3 開模行程校核因為本模具為雙分型面模具，則校核合格條件為HH1H2a+510 （6.5）式中：H注射機(jī)動模板開模行程；H1塑件推出距離；H2塑件高度，計算得36035+50+45+10=160所以，開模行程校核合格。綜上

20、所述前面選擇的SZ-60/40型注塑機(jī)符合要求。63 模具安裝和試模1.清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物、毛刺。2.因模具外形尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機(jī)器下面兩根導(dǎo)軌上墊好板，模具從側(cè)面進(jìn)入機(jī)架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定動模，然后慢速開閉模具，找正動模，應(yīng)保證開閉模具時平穩(wěn)、靈活，無卡住現(xiàn)象，然后固定動模。3.調(diào)節(jié)鎖模機(jī)構(gòu)，保證有足夠開模距及鎖模力，使模具閉合適當(dāng)。4.慢速開啟模板直至模板停止后退為止，調(diào)節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開閉模具觀察頂出機(jī)構(gòu)運動情況，動作是否平衡、靈活、協(xié)調(diào)。5.模具裝好后，待料筒及噴嘴溫度上升

21、到距離預(yù)定溫度2030，即可校正噴嘴澆口套的相對位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，必須使松緊合適，校正后擰緊注射座定位螺釘，緊固定位。6.開空車運轉(zhuǎn)，觀察模具各部分運行是否正常，然后才可注射試模。雖然是在選定成型材料、成型設(shè)備時，在預(yù)想的工藝條件下進(jìn)行模具設(shè)計，但是人們的認(rèn)識往往是不完善的，因此必須在模具加工完成以后，進(jìn)行試模試驗，看成型的制件質(zhì)量如何。試模時，塑件上?？赡艹霈F(xiàn)各種弊病，為此必須進(jìn)行原因分析、排除故障。造成次、廢品的原因很多，有時是單一的，但經(jīng)常是多方面綜合的原因。需按成型條件、成型設(shè)備、模具結(jié)構(gòu)及制造精度、塑件結(jié)構(gòu)及形狀等因素

22、逐個分析找出其中主要矛盾，然后再采取調(diào)節(jié)成型工藝參數(shù)、修整模具等方法加以解決。因為成型條件容易改變，所以一般的做法是先變更成型條件，當(dāng)變更成型條件不能解決問題時，才考慮修理模具。第7章 結(jié)論經(jīng)過十幾周的設(shè)計，襯筒注塑模二次推出機(jī)構(gòu)設(shè)計基本完成了。從拿到畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書起，我查閱了大量書籍、期刊和電子資料，盡可能多的了解目前國內(nèi)塑料模具行業(yè)和PVC塑料的現(xiàn)狀和發(fā)展前景。充分運用自己所學(xué)知識、借鑒前人的資料，對給定的塑件進(jìn)行認(rèn)真分析，最終確定成型工藝方案。并進(jìn)一步選擇設(shè)備、確定模具結(jié)構(gòu)、動作原理分析、計算零件尺寸、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計。中期檢查過后，我對自己的思路和設(shè)計做了一些調(diào)整，最終確定了整個模具的結(jié)構(gòu)

23、。并涉獵了相關(guān)英語資料，翻譯了其中一部分。由于模具要求精度高，形狀、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。進(jìn)行設(shè)計時，不僅用到模具制造工藝學(xué)的知識，而且要用到大量機(jī)械制造方面的內(nèi)容。比如機(jī)械制圖、機(jī)械工程材料、塑性成型設(shè)備、公差、計算機(jī)制圖及Pro/E等。通過這次的設(shè)計對以前所學(xué)的知識進(jìn)行了回顧和溫習(xí)，可以說這次畢業(yè)設(shè)計是對四年大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識的檢驗和練習(xí)。由于所學(xué)知識有限且缺乏實際工作經(jīng)驗，難免有不足和錯誤之處。希望老師給予指正。參考文獻(xiàn)1 王文平，池成忠. 塑料成型工藝與模具設(shè)計. 北京大學(xué)出版社. 20052 唐志玉. 塑料模具設(shè)計師指南. 國防工業(yè)出版社. 19993 塑料模具設(shè)計手冊編寫組. 塑料模設(shè)計手冊

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