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教育資料教育資料《設(shè)計原理與方法I》綜合訓(xùn)練計算說明書——一級蝸輪蝸桿減速器設(shè)計姓名學(xué)號設(shè)計地點指導(dǎo)教師日期一、《設(shè)計原理與方法》課程綜合訓(xùn)練任務(wù)書設(shè)1計題.目帶式輸送機傳動裝置。第3題,第11組2.工作條件及設(shè)計要求帶式傳送機工作裝置如下圖所示,主要完成由傳送帶運送機器零、部件的工作。該機室內(nèi)工作,單向運轉(zhuǎn),工作有輕微振動,兩班制。要求使用期限十年,大修期三年。輸送帶速度允許誤差±5%。在中小型機械廠批量生產(chǎn)。3.原始數(shù)據(jù)傳動帶工作拉力0運輸帶工作速度 ,滾筒直徑二、傳動方案的擬定與分析

用一級蝸輪蝸桿減速器和一級鏈傳動達(dá)到減速要求,傳動方案圖已經(jīng)給出:摘要通過這段時間的獨立計算并繪制裝配及零件圖,我學(xué)習(xí)到了很多東西。比如學(xué)習(xí)如何進(jìn)行機械設(shè)計,了解機械傳動裝置的原理及參數(shù)搭配。學(xué)習(xí)運用工具,直觀的呈現(xiàn)在平面圖上。通過對蝸桿減速器的設(shè)計,對蝸桿減速器有個簡單的了解與認(rèn)知。減速器是機械傳動裝置中不可缺少的一部分。機械傳動裝置在不斷的使用過程中,會不同程度的磨損,因此要經(jīng)常對機械予以維護(hù)和保養(yǎng),延長其使用壽命,高效化的運行,提高生產(chǎn)的效率,降低生產(chǎn)的成本,獲得最大的使用效率。通過對減速器的簡單了解,開始學(xué)習(xí)設(shè)計齒輪減速器,嘗試設(shè)計增強感性認(rèn)知和對社會的適應(yīng)能力,及進(jìn)一步鞏固已學(xué)過的理論知識,提高綜合運用所學(xué)知識發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,以求把理論和實踐結(jié)合一起,為以后的工作和更好的學(xué)習(xí)積累經(jīng)驗。 計算部分: 1電機選擇:工作機所需輸入功率所需電動機的輸出功率n傳遞裝置總效率nn*2)3nnn式中:n:蝸桿的傳動效率 (此處選用雙頭蝸桿,效率初估值為)1n:每對軸承的傳動效率2n:鏈條的傳動效率3n:聯(lián)軸器的效率4n:卷筒的傳動效率5P>p因載荷輕微振動,實際效率應(yīng)該稍高于假設(shè)效率,電動機edd即可,故選電動機的額定功率為確定電機轉(zhuǎn)速:日表第 n= 39 *27符合這一要求的同步轉(zhuǎn)速為 的電機,故選擇:電動機。額定功率:滿載轉(zhuǎn)速:2選擇傳動比總傳動比=總 97*=3減速裝置的傳動比分配由課本可查得:蝸輪蝸桿傳動比一般在i蝸二5-80之間。鏈傳動比一般在< <鏈。所以 E溺客 53各軸的參數(shù)將蝸輪蝸桿減速器的蝸桿軸和渦輪軸依次定為軸和軸,則:各軸的轉(zhuǎn)速= 各軸的功率輸入:I軸1=*科篝善II軸 2菽*?簌修科*簿受*溪輪輸出:各軸的轉(zhuǎn)矩輸入:輸出:

蝸輪蝸桿的選擇選擇蝸輪蝸桿的傳動類型根據(jù)根據(jù),擬采用阿基米德蝸桿(A選擇選擇材料蝸桿選 鋼,齒面要求表面淬火,硬度為蝸輪用鑄錫青銅金屬模制造。為了節(jié)約材料齒圈選青銅,而輪芯用灰鑄鐵制造按計齒面接觸疲勞強度計算進(jìn)行設(shè)()根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計進(jìn)行計算,先按齒面接觸疲勞強度計進(jìn)行設(shè)計,再校對齒根彎曲疲勞強度。由文獻(xiàn) 式5 ),傳動中心距a士'IK(等)2

HH由前面的設(shè)計知作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩2按1 2估取為 ,8:三 ?()確定載荷系數(shù)對因有輕微震動,由表 選取使用系數(shù)對.()確定彈性影響系數(shù)zE因選用的是鋼的蝸桿和蝸輪用 匹配的緣故,有Z=160MPa2E()確定接觸系數(shù)ZP先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d和中心距a的比值da=0.35,從圖 中可查到i rZ=2.9p()確定許用接觸應(yīng)力G]H根據(jù)選用的蝸輪材料為 ,金屬模制造,蝸桿的螺旋齒面硬度〉 H可從表 中查蝸輪的基本許用應(yīng)力%力應(yīng)力循環(huán)次數(shù)060 *L17雙班制時間tXXX)h壽命系數(shù)=8 2x再按 由圖查得% 采用油浴潤滑。再由圖查得滑動速度影響系數(shù)4則許用接觸應(yīng)力aHP()計算中心距a>JKT(Z^)23xx——X——HH校核二和%...取,由,則從表中查取,模數(shù) 蝸桿分度圓直徑d=80mm。分度圓導(dǎo)程角Y° ′ 〃。這時/ ;從圖中中TOC\o"1-5"\h\z1 -可查% ,由于Z<Z,即符合要求。P' P%n 0 6 〃 ;由圖查得21s;修正的如「 復(fù)算中心距0因此計算結(jié)果可用。蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸()蝸桿軸向尺距P=兀maTOC\o"1-5"\h\z直徑系數(shù) dim齒頂圓直徑d=d+2h*m=96mma1 1a\o"CurrentDocument"齒根圓直徑d=d-2(h*m+c)=60.8mmf1 1a分度圓導(dǎo)程角 y=arctanz1=5.71。q1蝸桿軸向內(nèi)厚s=m兀=12.5664mma2TOC\o"1-5"\h\z蝸桿的法向齒厚s=s-cosy=12.5664義cos5.71=12.5040mmna 0()蝸輪蝸輪齒數(shù)聲 變位系數(shù)X=-0.5一 2驗算傳動比 4/21 ,這時傳動比誤差為: ,故在誤差允許值內(nèi)。蝸輪分度圓直徑&Zm喉圓直徑d=d+2h=a2 2 a2齒根圓直徑dzz-I/...咽喉母圓半徑 r=a-1dg2 2a2。驗算總效率n=(0.95-0.96)一tanl一

tan(y+①)V

根據(jù)滑動速度V等,由課本表S由'" 由①二。,〃 -x(尸。,總效率tanyTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"n=nnn=0.95義 :—123 tan(y+①)vXXX實際總效率XXXP=2復(fù)算需要的電機輸出功率d 1000n咨,總于是,預(yù)選型電機的額定功率>,該電機可用。()工作油溫)箱體散熱面積估計x10-5a1.88 x-x m2)實際面積m2)需要散熱面積m2)工作油溫取t℃,0a w/(m2?。C)dn=nnnnn總聯(lián)軸器軸承蝸輪蝸桿滾筒滾子鏈TOC\o"1-5"\h\ziooop(1-n) /x—t +1( iaS0 xd故在裝配圖中加散熱片和風(fēng)扇精度等級公差和表面粗糙度的確定考慮到所設(shè)計的蝸桿傳動是動力傳動,屬于通用機械減速器,從圓柱蝸桿,蝸輪精度選擇級精度,側(cè)隙種類為,標(biāo)注為。然后由有關(guān)手冊查得要求的公差項目及表面粗糙度,此處從略。詳細(xì)情況見零件圖。?鏈傳動的設(shè)計P=號空氽*號篝承*號君,鏈條齒數(shù)由表選取則,大鏈輪齒數(shù)二二則,實際轉(zhuǎn)動比,故取,誤差遠(yuǎn)小于由表選取則,大鏈輪齒數(shù)二二則,實際轉(zhuǎn)動比,故取,誤差遠(yuǎn)小于,故允許鏈條節(jié)數(shù)初步定中心距。由式,得:pZpZ-Z、

一(;1)2

a 2兀0caZ+ZL=2—o+—l Pp2取鏈條數(shù)為偶數(shù),則LP鏈條節(jié)距工況為有輕微震動由課本表取工作情況系數(shù)KA=1.1由課本圖取齒數(shù)系數(shù)采用帶排鏈由課本表其節(jié)距實際中心距由公式選擇潤滑方式鏈,按照鏈,由圖時,由課本圖查得,鏈條能傳遞需要的功率,,由課本圖查得應(yīng)采用滴油潤滑(區(qū))。查得應(yīng)該采用油浴或飛濺潤滑(區(qū))。作用在軸上的壓力

= Xn=蝸輪 蝸= xnxnxn=滾筒 鏈 軸承 滾筒3計算各軸扭矩T X106Pn蝸桿 蝸桿 蝸桿?T X106Pn蝸輪 蝸輪 蝸輪?T X106P n滾筒軸 滾筒軸滾筒軸?軸名功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳動比效率n電動機軸蝸桿軸蝸輪軸滾筒軸軸的設(shè)計計算i選擇軸的材料考慮到減速器為普通中用途中小功率減速傳動裝置,軸主要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn)矩。選用號鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,硬度為 5由課本表 查得對稱循環(huán)許用應(yīng)力O 8-12初步估計軸徑取P,并由課本表 選系數(shù) 1得巳3 X3軸伸部位有鍵并安裝鏈齒輪,一方面消弱了軸的強度,另一方面增加了軸的徑向載荷,故增加軸徑至 m3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計C)擬定軸上零件布置方案根據(jù)軸上軸承、蝸輪、端蓋、鏈齒輪的裝配方向、順序和相互關(guān)系,軸的直徑選擇方案如圖所示。()軸上零件定位及軸的主要尺寸的確定)軸端鏈齒輪選用和定位鏈條選擇單排滾子鏈,鏈齒輪選擇鏈輪軸孔長 。取軸端長為m按軸徑選擇用普通平鍵XX,鍵長( 。擋圈取厚度6緊固軸端擋圈螺栓為X( 2)軸承及蝸輪的定位及軸段主要尺寸軸受中等載荷,有軸向力,選取滾動軸承。其尺寸為XXXX7與其配合的軸段的軸徑為 ,查手冊配合為m左端軸承也選用,由于要加擋油環(huán),長度無法確定。如圖軸徑逐步加大,安裝蝸輪處直徑取 ,查手冊配合為 配合軸段長應(yīng)比蝸輪寬度小一些,取8蝸輪處鍵根據(jù)軸徑查手冊選XX,鍵長。軸肩定位,軸肩直徑取,寬度取m)軸結(jié)構(gòu)的工藝性取軸端倒角為X5按規(guī)定確定軸肩的圓角半徑,鍵槽位于同一軸線上。4按彎扭合成校核軸的強度()畫軸空間受力簡圖如下,將軸上作用力分解為垂直面受力圖和水平面受力圖。取集中力作用于蝸輪、鏈輪和軸承寬度的中點。()、軸上受力分析蝸輪圓周力=——蝸輪軸向力蝸輪徑向力計算作用于軸上的支反力水平面內(nèi)的支反力對點取矩由力平衡 F+F=F+FTOC\o"1-5"\h\zHAHB r求得 =垂直面內(nèi)的支反力二= - =計算軸的彎矩,并畫彎矩圖計算、中點蝸輪處的彎矩分別畫出垂直面和水平面的彎矩圖;求合成彎矩并畫出其彎矩圖)畫扭矩圖

■]Nii2Nh3■]NVZFr憶Fa()校核軸的強度危險截面多為承受最大彎矩和扭矩的截面,通常只需要該截面進(jìn)行校核。必要時也對其他截面進(jìn)行校核。由于轉(zhuǎn)矩不變,故選取?!鯹Nii2Nh3■]NVZFr憶Fa()校核軸的強度危險截面多為承受最大彎矩和扭矩的截面,通常只需要該截面進(jìn)行校核。必要時也對其他截面進(jìn)行校核。由于轉(zhuǎn)矩不變,故選取。=6實心軸P,則有M2+(aT)2o=工__1 c 0.1d3+7 5 3XFd1Fd2<[Fro故安全。蝸桿軸的設(shè)計計算1選擇軸的材料選用 號鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,硬度為 5由課本表 查得對稱循環(huán)許用應(yīng)力O 8-12初步計算軸徑取P,并由課本表 選系數(shù),得由于軸頭要與電機頭用聯(lián)軸器連接,故取軸頭最小直徑與電機輸出軸軸徑相同為。3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計()、擬定軸上零件布置方案根據(jù)軸上軸承、聯(lián)軸器、端蓋()、軸上零件的定位及主要尺寸的確定軸端聯(lián)軸器選用和定位蝸桿扭矩^根據(jù) ,選用型聯(lián)軸器,根據(jù)孔徑。由于與電動機軸徑完全相等,轉(zhuǎn)速又低,轉(zhuǎn)矩又小,故有很多種聯(lián)軸器均可選用。如可選用L,可選軸頭長度為。擋圈直徑。擋圈厚度5緊固軸端擋圈螺栓為X。按軸徑選擇用普通平鍵XX,鍵長( 9)軸承軸承及蝸輪的定位及軸段主要尺寸軸受輕載荷,有軸向力,選取兩枚 滾動軸承,組成兩個固定端,其尺寸為與其配合的軸段的軸徑為,查手冊配合為6與其配合的軸段的軸徑為兩個圓螺母鎖死軸承,長度為擋)軸結(jié)構(gòu)的工藝性

取軸端倒角為X)軸結(jié)構(gòu)的工藝性

取軸端倒角為X,按規(guī)定確定軸肩的圓角半徑。、按彎扭合成校核軸的強度蝸桿軸為輕載,故強度達(dá)標(biāo),不用校核。滾動軸承的選擇及校核計算根據(jù)條件,兩班制,大修期三年。三年更換一次軸承。軸承預(yù)計壽命:XX 小時。1計算蝸輪軸軸承蝸輪已選軸承 2查手冊得C.Cr 0由表得f (機器有輕微震動,軸承所受載荷較為平穩(wěn))p()、計算附加軸向力F、FS1S2由蝸輪軸的校核知FaF=、F2+F2r1HHA VAF=FF2+F2r2 ''HB VB擦手冊得 ;F=F/2YSrFS1FS2

、計算軸承所受軸向載荷因為分析得知,軸承n被壓緊,軸承I被放松。由此可得、計算當(dāng)量動載荷查手冊知系數(shù)軸承I軸承Ia1Fr1則有手冊知軸承nF—02軸承nr2則由手冊知()、軸承壽命L計算h因為P<P因為P<P,所以按照軸承n計算軸承壽命一直蝸輪軸轉(zhuǎn)速n210660n(C)所選軸承>壽命足夠,合格。、計算蝸桿軸軸承蝸桿軸為輕載,故軸承壽命足夠,此處不再計算。、計算蝸桿軸軸承蝸桿軸為輕載,故軸承壽命足夠,此處不再計算。鍵連接的選擇及校核計算、鏈齒輪與輸出軸連接采用平鍵連接機器有輕微震動,所以查課本表 選擇O軸徑 6查設(shè)計手冊選用型平鍵,得:即:根據(jù)課本公式得a4 XXP該鍵可靠強度達(dá)標(biāo)。、輸入軸與蝸桿連接采用平鍵連接機器有輕微震動,所以查課本表 選擇a軸徑 8查設(shè)計手冊選用型平鍵,得:即:根據(jù)課本公式得a4 XX<a強度達(dá)標(biāo)。、蝸輪軸與蝸輪連接用平鍵連接機器有輕微震動,所以查課本表選擇機器有輕微震動,所以查課本表選擇[軸徑查設(shè)計手冊選用型平鍵,得:查設(shè)計手冊選用型平鍵,得:即:根據(jù)課本公式得<a強度達(dá)標(biāo)。聯(lián)軸器的選擇及校核計算蝸桿端聯(lián)軸器的選擇、類型選擇:為了隔離振動與沖擊,選用非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器。、載荷計算:公稱轉(zhuǎn)矩:T=9.55x106xp=n由課本表查得K 。故計算轉(zhuǎn)矩為:Aca、型號選擇:依據(jù)蝸桿軸的設(shè)計與計算中知:查選型彈性銷柱聯(lián)軸器,標(biāo)準(zhǔn)孔徑8即軸伸直徑為減速器的潤滑與密封在以上設(shè)計選擇的基礎(chǔ)上,對該減速器的結(jié)構(gòu),減速器箱體的結(jié)構(gòu),軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸,減速器的潤滑與密封,減速器的附件作一簡要的闡述。因為是下置式蝸桿減速器,且其傳動的圓周速度V<12m/s,故蝸桿采用浸油潤滑,取浸油深度 ;潤滑油使用號機械潤滑油。蝸桿軸承采用潤滑油潤滑,渦輪軸承使用潤滑脂潤滑,因為軸承轉(zhuǎn)速 ,所以選擇潤滑脂的填入量為軸承空隙體積的以在試運轉(zhuǎn)過程中,所有聯(lián)接面及軸伸密封處都不允許漏油。剖分面允許涂以密封膠或水玻璃,不允許使用任何碘片。軸伸處密封應(yīng)涂上潤滑脂。當(dāng)然,渦輪軸承處需要密封圈,防止?jié)櫥魇А?拆裝和調(diào)整的說明在安裝調(diào)整滾動軸承時,必須保證一定的軸向游隙,因為游隙大小將影響軸承的正常工作。在安裝齒輪或蝸桿蝸輪后,必須保證需要的側(cè)隙及齒面接觸斑點,側(cè)隙和接觸斑點是由傳動精度確定的,可查手冊。當(dāng)傳動側(cè)隙及接觸斑點不符合精度要求時,可以對齒面進(jìn)行刮研、跑合或調(diào)整傳動件的嚙合位置。也可調(diào)整蝸輪軸墊片,使蝸桿軸4線通過蝸輪中間平面。3減速箱體的附件說明機座和箱體等零件工作能力的主要指標(biāo)是剛度,箱體的一些結(jié)構(gòu)尺寸,如壁厚、凸緣寬度、肋板厚度等,對機座和箱體的工作能力、材料消耗、質(zhì)量和成本,均有重大影響。但是由于其形狀的不規(guī)則和應(yīng)力分布的復(fù)雜性,未能進(jìn)行強度和剛度的分析計算,但是可以根據(jù)經(jīng)驗公式大概計算出尺寸,加上一個安全系數(shù)也可以保證箱體的剛度和強度。箱體的大小是根據(jù)內(nèi)部傳動件的尺寸大小及考慮散熱、潤滑等因素后確定的。1減速器的結(jié)構(gòu)本課題所設(shè)計的減速器主要由傳動零件(蝸輪蝸桿),軸和軸承,聯(lián)結(jié)零件(鍵,銷,螺栓,螺母等)。箱體和附屬部件以及潤滑和密封裝置等組成。箱體為剖分式結(jié)構(gòu),由上箱體和下箱體組成,其剖分面通過蝸輪傳動的軸線;箱蓋和箱座用螺栓聯(lián)成一體;采用圓錐銷用于精確定位以確保和箱座在加工軸承孔和裝配時的相互位置;起蓋螺釘便于揭開箱蓋;箱蓋頂部開有窺視孔用于檢查齒輪嚙合情況及潤滑情況并用于加住箱體內(nèi)加潤滑油,窺視孔平時被封?。煌馄饔脕砑皶r排放因發(fā)熱膨脹的空氣,以放高氣壓沖破隙縫的密封而致使漏油;副標(biāo)尺用于檢查箱內(nèi)油面的高低;為了排除油液和清洗減速器內(nèi)腔,在箱體底部設(shè)有放放油器;吊環(huán)螺栓用來提升箱體;減速器用地腳螺栓固定在機架或地基上。、減速箱體的結(jié)構(gòu)該減速器箱體采用鑄造的剖分式結(jié)構(gòu)形式,具體結(jié)構(gòu)詳見裝配圖。、軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸具體尺寸本設(shè)計不予說明,大概尺寸可見裝配圖。

4減速器的潤滑與密封()、蝸輪蝸桿傳動部分潤滑油的選取潤滑油種類的選擇考慮載荷為中載,載荷平穩(wěn),選取 復(fù)合型蝸輪蝸桿油。)作油溫必須加散熱片?,F(xiàn)加散熱片的高度;只在機體正面和背面合理添加散熱片共片,經(jīng)TOC\o"1-5"\h\z測得總長度 X 4鑄鐵按含碳量 %碳鋼查傳熱學(xué)課本可得九 ?W由之前的假設(shè) w/(m2?℃);散熱片平均厚度可以取。 5AcHmm2 mm2H, 。L由傳熱學(xué)課本公式(H,)3/2[h/(九A)]1/2%。L%。查傳熱學(xué)課本圖 散熱片散熱效率”f故增加的散熱面積snxxx(雙面)散熱fmm2 m2所以加完散熱片后的散熱面積m2 m2復(fù)算實際工作油溫1000p(1-n)

al

d( ( +mX℃<℃油溫正常,設(shè)計可用。)潤滑油牌號的選取計算力速度因子E=查課本圖 得潤滑油動力粘度為為V<mm2/s,并查表 得蝸桿50。C蝸輪油牌號為 ,潤滑方式油浴潤滑。C)、蝸桿軸軸承的潤滑蝸桿軸周向速度 ,速度較大,故箱體內(nèi)的潤滑油可以摔倒軸承內(nèi),軸承用箱底內(nèi)的潤滑油潤滑。()、蝸輪軸軸承的潤滑蝸輪軸轉(zhuǎn)速慢,無法用箱體內(nèi)潤滑油潤滑,故使用脂潤滑,軸承端加擋油環(huán),防止稀油污染軸承。5減速器附件簡要說明該減速器的附件含窺視孔,窺視孔蓋,排油孔與油蓋,通氣空,油標(biāo),吊環(huán)螺釘,起蓋螺釘,其結(jié)構(gòu)及裝配詳見裝配圖。箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、減速器結(jié)構(gòu)減速器由箱體、軸系部件、附件組成,其具體結(jié)構(gòu)尺寸見裝配圖及零件圖。采用上置剖分式蝸桿減速器鑄造箱體,材料 13注意事項()裝配前,所有的零件用煤油清洗,箱體內(nèi)壁涂上兩層不被機油浸蝕的涂料;()圓錐滾子軸承及深溝球軸承的軸向游隙均為 ? ;()箱體與接觸面之間禁止用任何墊片,允許涂密封膠和水玻璃,各密封處不允許漏油;()減速器裝置內(nèi)裝 潤滑油,工業(yè)用油至規(guī)定的油面高度范圍;()減速器外表面涂灰色油漆;()按減速器的實驗規(guī)程進(jìn)行試驗。教育資料教育資料教育資料設(shè)計小結(jié)連續(xù)4周的一級蝸輪蝸桿減速器設(shè)計讓我受益匪淺。機械設(shè)計課程設(shè)計是機械設(shè)計課程的一個重要環(huán)節(jié),它可以讓我們進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)的理論知識,通過設(shè)計把機械設(shè)計及其他有關(guān)先修課程(如機械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、熱力學(xué)等)中所獲得的理論知識在設(shè)計實踐中加以綜合運用,使理論知識和生產(chǎn)實踐密切的結(jié)合起來。而且,本次設(shè)計是我們學(xué)生首次進(jìn)行完整綜合的機械設(shè)計,它讓我樹立了正確的設(shè)計思想,培養(yǎng)了我對機械工程設(shè)計的獨立工作能力;讓我具有了初步的機構(gòu)選型與組合和確定傳動方案的能力;為我今后的設(shè)計工作打了良好的基礎(chǔ)。第一階段,設(shè)計計算階段。在這一階段中在老師的開題講座中,我明白了我們本課程設(shè)計要設(shè)計什么,那一階段該干些什么。在設(shè)計計算階段中,我遇到了最大的一個問

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