ES2227147T3 - Nusillo con un elemento de almacenamiento de datos. - Google Patents
Nusillo con un elemento de almacenamiento de datos.Info
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Abstract
Husillo (9) para una máquina herramienta, especialmente husillo de motor con una carcasa (12) para alojar un motor eléctrico (11) y un árbol (13) accionable por éste, especialmente con un alojamiento para una herramienta (10) destinada a la mecanización de piezas de trabajo, estando previsto al menos un elemento de adquisición de datos (2a, 2b) para recoger datos de funcionamiento y/o de estado del husillo, caracterizado porque está previsto al menos un elemento de almacenamiento de datos (1) integrado en el husillo para almacenar los datos recogidos del elemento de adquisición de datos (2a, 2b).
Description
Husillo con un elemento de almacenamiento de
datos.
La invención concierne a un husillo para una
máquina herramienta con las características del preámbulo de la
reivindicación 1. Asimismo, la invención concierne a un
procedimiento para hacer funcionar un husillo para una máquina
herramienta con las características del preámbulo de la
reivindicación 9.
Como estado de la técnica se conocen husillos
para máquinas herramientas en donde el husillo está unido con un
sistema de control de la máquina herramienta para activar el motor
eléctrico y para adquirir los datos de los elementos de adquisición
de datos (sensores) del husillo. No es posible una adquisición o
elaboración separada de los datos de los sensores, por ejemplo por
parte del fabricante del husillo, sin intervención en el sistema de
control de la máquina herramienta.
La invención se basa en el problema de ofrecer un
husillo para una máquina herramienta y un procedimiento para hacer
funcionar un husillo para una máquina herramienta, en los que se
haga posible una adquisición separada de los datos de funcionamiento
y/o de estado del husillo sin intervención en el sistema de control
de la máquina herramienta.
El problema se resuelve para el husillo con las
características de la parte caracterizante de la reivindicación 1 en
unión de las características del preámbulo. Formas de ejecución
ventajosas del husillo se describen en las demás reivindicaciones 2
a 8. Respecto del procedimiento, el problema se resuelve con las
características de la parte caracterizante de la reivindicación 9 en
unión de las características del preámbulo. Variantes ventajosas del
procedimiento se describen en las demás reivindicaciones 10 a
17.
En lo que sigue, el término "husillo" ha de
entenderse en general y comprende, por ejemplo, un husillo de motor
con una carcasa para el alojamiento de un motor eléctrico, así como
un husillo impulsado por correa con un motor de accionamiento
externo. Asimismo, el husillo puede emplearse para el alojamiento de
herramientas (por ejemplo, para máquinas rectificadoras) o para el
alojamiento de piezas de trabajo (por ejemplo, para tornos).
En el husillo según la invención está previsto al
menos un elemento de almacenamiento de datos integrado en el husillo
para almacenar los datos recogidos del o los elementos de
adquisición de datos (sensores) del husillo. Bajo el término
"integrado en el husillo" ha de entenderse aquí tanto una
integración del elemento de almacenamiento de datos en la carcasa
del husillo como su instalación en el lado exterior de la carcasa
del husillo.
A diferencia del estado de la técnica, el
elemento de almacenamiento de datos no está asociado al sistema de
control del motor de la máquina herramienta ni está integrado
espacialmente en dicho sistema de control del motor. En el caso de
un cambio del husillo, el elemento de almacenamiento de datos puede
ser leído por separado por el personal de asistencia técnica, es
decir, por el fabricante del husillo, y se pueden unir sistemas de
diagnostico adecuados con el elemento de almacenamiento de datos,
sin que sea necesaria una intervención en el sistema de control de
la máquina herramienta. Por tanto, se puede bloquear también parcial
o totalmente - en caso de que se desee - una acceso del sistema de
control de la máquina (y, por tanto, del fabricante o del usuario de
la máquina herramienta) al elemento de almacenamiento de datos para
hacer que datos internos y secretos relacionados con el husillo sean
accesibles solamente al fabricante del husillo. Esto puede ser de
importancia, por ejemplo, en relación con perturbaciones funcionales
y eventuales reclamaciones de garantía ligadas a ellas del
fabricante o usuario de la máquina herramienta frente al fabricante
del husillo.
Ventajosamente, en el husillo están previstos
varios sensores, por ejemplo para establecer la temperatura de los
cojinetes y del motor, la posición angular, el recorrido de
oscilación, las fugas, etc., los cuales almacenan los datos de
funcionamiento y de estado recogidos en el elemento de
almacenamiento de datos integrado en el husillo. Durante el
funcionamiento del husillo, la reparación o el cambio del mismo, se
pueden sacar conclusiones sobre el comportamiento de funcionamiento
del husillo por lectura del elemento de almacenamiento de datos
integrado en el husillo y se pueden establecer o analizar las causas
de perturbaciones funcionales.
En otra forma de ejecución ventajosa el husillo
posee al menos un elemento de tratamiento de datos integrado en el
husillo, unido con el elemento de almacenamiento de datos, para
tratar o procesar los datos de los sensores del husillo almacenados
en el elemento de almacenamiento de datos. Por tanto, el husillo
puede presentar una unidad integrada de proceso electrónico de
datos en la que se pueden digitalizar y tratar los datos de los
sensores. Se pueden procesar aquí también en forma combinada
magnitudes de medida individuales de sensores diferentes, de modo
que, por ejemplo, vinculando datos de temperatura con datos de
número de revoluciones se pueda establecer como indicación
micrométrica un desplazamiento axial correspondiente del árbol del
husillo. Asimismo, los datos de los sensores pueden ser tratados
para producir una estructura de bus de datos.
En una forma de ejecución especialmente ventajosa
el elemento de proceso de datos sirve para comprimir los datos
recogidos por el elemento de adquisición de datos, especialmente de
señales de oscilación recogidas. Esta compresión de datos puede
conseguirse con un codificador integrado en el elemento de proceso
de datos, con lo que se reduce la cantidad de datos recogida por el
elemento de adquisición de datos debido a que se desprecian partes
no esenciales de esta cantidad de datos. Por tanto, se obtienen
paquetes de datos reducidos que pueden ser retransmitidos a través
del interfaz integrado en el husillo para la transmisión de datos,
por ejemplo, a una estación externa de proceso electrónico de datos,
pudiendo tener lugar allí un análisis de frecuencia de las señales
de oscilación recogidas. Mediante la compresión de datos en el
elemento de proceso de datos se pueden transmitir las señales de
oscilación recogidas dentro de un corto período de tiempo tolerable
desde el elemento de proceso de datos hasta la estación externa de
proceso electrónico de datos.
El elemento de almacenamiento de datos y/o el
elemento de proceso de datos del husillo pueden estar unidos con el
sistema de control de la máquina herramienta para retransmitir
algunos o un número determinado de datos de sensor deseados al
sistema de control de la máquina. Se puede suprimir entonces una
retransmisión de datos de sensor determinados que deban estar
destinados solamente al fabricante del husillo.
Según otra forma de ejecución ventajosa, el
elemento de almacenamiento de datos y/o el elemento de proceso de
datos del husillo poseen un interfaz integrado en el husillo para
hacer posible una transmisión de datos, especialmente hacia una
estación externa de proceso electrónico de datos.
En este contexto, está previsto especialmente un
elemento de módem integrado en el husillo, por ejemplo a la manera
de una tarjeta enchufable para ordenadores personales, para que se
pueda seleccionar en el husillo respectivo desde una estación
externa de proceso electrónico de datos (por ejemplo, un ordenador
personal del fabricante del husillo) a través de un servidor y se
haga posible una transmisión de datos entre la estación externa de
proceso electrónico de datos y la unidad constituida por el elemento
de almacenamiento de datos y/o el elemento de proceso de datos y el
elemento de módem.
Se puede efectuar entonces una transmisión de
datos entre el husillo y la estación externa de proceso electrónico
de datos a través del interfaz integrado en el husillo según un
protocolo de datos de Internet. La unión entre la estación externa
de proceso electrónico de datos y el husillo puede establecerse, en
caso necesario, a través de una línea telefónica o bien puede estar
presente como línea fija. Asimismo, todos los sistemas de líneas
(por ejemplo, también la red eléctrica) pueden ser empleados para la
transmisión de datos.
Según una forma de ejecución ventajosa, se puede
establecer también, en caso necesario, un enlace de datos desde el
husillo hasta una estación externa de proceso electrónico de datos,
de modo que, partiendo del husillo, se obtenga por selección de la
dirección IP de la estación externa de proceso electrónico de datos
un enlace de datos como entre dos ordenadores personales.
En una transmisión de datos según un protocolo de
datos de Internet se pueden emplear como complemento o como
alternativa un protocolo de datos TCP/IP (Transmission Control
Protocol/Internet Protocol), un protocolo de datos SMTP (Simple Mail
Transfer Protocol), un protocolo de datos POP (Post Office
Protocol), un protocolo de datos HTTP (Hypertext Transfer Protocol),
un protocolo de datos NNTP (Network News Transfer Protocol), un
protocolo de datos FTP (File Transfer Protocol) y/o un protocolo de
datos WAP (Wireless Application Protocol).
La selección del respectivo protocolo de datos se
ajusta, entre otros factores, a la clase y cantidad de los datos que
han de transmitirse. En caso de que se desee el personal de
asistencia técnica consulte por un teléfono móvil determinados
valores característicos del husillo contenidos en el elemento de
almacenamiento de datos, podría tener lugar, por ejemplo, una
transmisión de datos según el protocolo de datos WAP (Wireless
Application Protocol).
El interfaz integrado en el husillo puede estar
construido para la transmisión de datos por cable o sin cable (por
ejemplo, a través de señales de radio, señales de infrarrojos,
etc.). En el caso de una transmisión de datos sin cable, puede tener
lugar, por ejemplo por parte del personal de asistencia técnica, una
lectura de los datos de sensor almacenados en el elemento de
adquisición de datos integrado en el husillo a través de un lector
de datos adecuado controlado por radio o controlado por
infrarrojos.
El interfaz integrado en el husillo puede estar
construido, por ejemplo, como un interfaz RS232/RS485, con lo que,
por ejemplo, una estación externa de proceso electrónico de datos
que se utilice in situ como ordenador de diagnóstico por
parte del personal de asistencia técnica puede ser enlazada con el
elemento de almacenamiento de datos y/o el elemento de adquisición
de datos integrados en el husillo para leer los datos de sensor
presentes.
Asimismo, el interfaz puede estar construido como
un interfaz de bus de datos, por ejemplo para la transmisión de
protocolos de bus de datos según las normas USB (PC),
PROFI-BUS-DP,
INTERBUS-S, CAN-BUS y SERCOS.
El interfaz integrado en el husillo puede unirse
entonces, por ejemplo, con la estación externa de proceso de datos,
pero también - en caso de que se desee - con el sistema de control
de la máquina herramienta para hacer posible un acceso (limitado)
del sistema de control de la máquina al elemento de almacenamiento
de datos y/o al elemento de adquisición de datos integrados en el
husillo. El interfaz integrado en el husillo puede poseer una
función de comprobación y puede emplearse tanto para la transmisión
de datos de respectivos flujos de datos diferentes hacia el sistema
de control de la máquina herramienta como también, por ejemplo,
hacia la estación externa de proceso electrónico de datos.
Como alternativa, pueden estar previstos también
dos interfaces integrados en el husillo, uno como enlace con el
sistema de control de la máquina y el otro como enlace con la
estación externa de proceso electrónico de datos.
En conjunto, bajo el término "estación externa
de proceso electrónico de datos" se designa cualquier elemento
técnico que sea adecuado para la recepción y/o la emisión de datos
con miras a la transmisión de los mismos. Esto puede ser, por
ejemplo, un sistema de diagnóstico local por procesamiento
electrónico de datos del personal de asistencia técnica, un teléfono
móvil o un ordenador personal unido con el husillo por transmisión a
distancia de datos (por ejemplo, a través de un enlace de Internet)
o un sistema de proceso electrónico de datos del fabricante del
husillo.
En el procedimiento según la invención para hacer
funcionar un husillo de una máquina herramienta se efectúa un
almacenamiento de los datos recogidos de un elemento de adquisición
de datos (sensor) del husillo a través de al menos un elemento de
almacenamiento de datos integrado en el husillo. Además, puede estar
previsto un elemento de proceso de datos integrado en el husillo a
través del cual se efectúa un proceso de los datos de sensor
almacenados en la memoria de datos.
Se hace posible una transmisión de datos y
comunicación entre el husillo y especialmente una estación externa
de proceso electrónico de datos a través de un interfaz del husillo
mediante el cual, partiendo del husillo o partiendo de la estación
externa de proceso electrónico de datos, se puede establecer y
mantener un enlace de datos.
Según una variante especialmente ventajosa del
procedimiento, en el elemento de proceso de datos tiene lugar una
compresión de datos de las señales de oscilación recogidas por el
elemento de adquisición de datos, reduciéndose considerablemente el
volumen de datos y pudiendo tener lugar una transmisión uniforme de
la cantidad de datos restante a través del interfaz de datos
integrado en el husillo, por ejemplo, hasta una estación externa de
proceso electrónico de datos para el análisis o la vigilancia de
frecuencia. Como procedimiento de compresión de datos se puede
recurrir aquí a procedimientos que son ya conocidos para la
compresión de datos de señales de audio (por ejemplo, procedimiento
de compresión según la norma "MPEG-1, Parte
3").
En una variante de un procedimiento de compresión
según la norma "MPEG-1, Parte 3" el modelo
psicoacústico allí empleado para la compresión de datos, que se
orienta a la impresión auditiva subjetiva del usuario, es sustituido
ventajosamente por otro modelo de compresión, por ejemplo por un
modelo acústico a máquina, un modelo de generación de oscilaciones o
un modelo de dinámica de máquina.
Por tanto, se pueden comprimir y retransmitir
frecuencias características de los elementos de soporte (por
ejemplo, cojinetes de bolas) del sistema de sustentación del árbol
del husillo. En relación con la vigilancia de la frecuencia de
cojinetes de bolas, se presentan, por ejemplo, frecuencias de
rotación de la jaula, frecuencias de rodadura del aro interior/aro
exterior y bandas laterales originadas por modulación de estas
oscilaciones, etc. Las frecuencias características de cojinetes de
bolas están prefijadas estructuralmente por la estructura
constructiva del cojinete de bolas y pueden emplearse para un modelo
de compresión en un codificador integrado en el elemento de proceso
de datos.
De este modo, se puede reducir considerablemente
la información de oscilación recogida por los elementos de
adquisición de datos, con lo que se logra una transmisión de datos
más rápida a través de un interfaz de datos del husillo hasta una
estación externa de proceso electrónico de datos en la que puede
tener lugar una descompresión de los datos transmitidos por parte de
un descodificador.
En un ejemplo concreto se puede presentar durante
el funcionamiento del husillo según la invención, a un número de
revoluciones del husillo de aproximadamente 60.000 rpm, una
frecuencia de perturbación de aproximadamente 8 kHz del motor de
accionamiento del husillo. Al mismo tiempo, se pueden presentar
frecuencias de rotación a captar y vigilar en la jaula de los
elementos de cojinete del árbol del husillo del orden de
aproximadamente 0,4 kHz. En un modelo de compresión acústico a
máquina se puede suprimir ahora la frecuencia de perturbación no
deseada de 8 kHz y ésta no puede ser tenida en cuenta durante la
descompresión de datos en el codificador del elemento de proceso de
datos.
En general, son imaginables a voluntad múltiples
y refinados modelos de compresión y éstos pueden adaptarse a la
respectiva construcción del husillo y a las respectivas condiciones
de funcionamiento.
Se explica la invención con más detalle haciendo
referencia a un ejemplo de ejecución representado en la Figura del
dibujo.
La Figura del dibujo muestra en una
representación en sección esquemática un husillo 9 con una carcasa
12 en la que está alojado un motor eléctrico 11 que acciona un árbol
13 con herramienta 10 alojado en los cojinetes 14, 15.
Según la Figura del dibujo, el calor producido
durante el funcionamiento en la zona del motor eléctrico 11 y de los
cojinetes 14, 15 es evacuado a través de los sistemas de
refrigeración 16, 17.
Asimismo, está prevista una unidad hidráulica 18
que puede ser activada para el cambio de la herramienta 10.
El sistema de control 4 de la máquina herramienta
no representada con más detalle, en la cual está alojado el husillo
9, sirve para activar, por ejemplo, un elemento de cambio de
herramienta 19, un aparato de engrase 20, un convertidor estático de
frecuencia 21 y un grupo de refrigeración 22, cada uno de los cuales
está unido - como se ilustra - con, entre otros elementos, la unidad
hidráulica 18, el motor eléctrico 11 y los sistemas de refrigeración
16, 17.
Por último, es husillo 9 presenta aún unos
elementos de adquisición de datos (sensores) 2, por ejemplo sensores
de temperatura, de oscilación, de ángulo o de número de
revoluciones, etc.
En husillos según el estado de la técnica tales
elementos de adquisición de datos 2 están unidos directamente, tal
como, por ejemplo, el elemento de adquisición de datos 2b (sensor de
número de revoluciones), con el sistema de control 4 de la máquina,
por ejemplo, con el convertidor estático de frecuencia 21, para
almacenar los datos de sensor (no ilustrado).
Según la invención, los datos para los elementos
de adquisición de datos 2, aquí ilustrados a título de ejemplo como
sensor de temperatura 2a y sensor de número de revoluciones 2b,
están unidos también o solamente con el elemento de almacenamiento
de datos 1 integrado en el husillo.
En el elemento de almacenamiento de datos 1 se
almacenan los datos de sensor de los elementos de adquisición de
datos 2a, 2b, así como de otros elementos de adquisición de datos no
ilustrados, y - en caso de que se desee - estos datos son tratados o
combinados en el elemento de proceso de datos 3 integrado también en
el husillo.
Por último, el elemento de almacenamiento de
datos 1 y el elemento de adquisición de datos 2 pueden ser leídos a
través del interfaz 5, empleando - en caso de que se desee - un
elemento de módem 7 integrado también en el husillo.
A través del interfaz 5 se puede establecer un
enlace de datos 24 con una estación externa 6 de proceso electrónico
de datos o un terminal telefónico 8.
Un intercambio de datos entre la estación 6 de
proceso electrónico de datos y el elemento de almacenamiento de
datos 1 y/o el elemento de adquisición de datos 2 puede efectuarse -
como se ha descrito - según los diferentes protocolos de datos (de
Internet) y puede tener lugar sin cable (por ejemplo, por radio o
infrarrojos, etc.) o bien por cable.
La estación 6 de proceso electrónico de datos
puede encontrarse aquí en el entorno inmediato del husillo 9 y, por
ejemplo, puede ser utilizada como un ordenador de diagnóstico por
parte del personal de asistencia técnica. Asimismo, la estación 6 de
proceso electrónico de datos construida como ordenador personal o
como sistema de proceso electrónico de datos, por ejemplo del
fabricante del husillo 9, puede comunicarse con el elemento de
almacenamiento de datos 1 o el elemento de adquisición de datos 2
por medio de una transmisión de datos a distancia a través del
enlace de datos 24 (por ejemplo, a través de un enlace de
Internet).
Según la invención, se consigue así que los datos
recogidos de los elementos de adquisición de datos 2, es decir, de
los sensores integrados en el husillo, puedan ser recogidos y leídos
por separado sin que tenga que presentarse una intervención en el
sistema de control 4 de la máquina y, por tanto, un consentimiento
del fabricante o del usuario de la máquina herramienta.
El interfaz 5 puede estar unido también con el
sistema de control 4 del motor a través del enlace 25, pudiendo
determinarse, a través de una codificación correspondiente u otra
identificación de los datos del elemento de almacenamiento de datos
1 y del elemento de adquisición de datos 2, qué datos de sensor de
los elementos de adquisición de datos 2 se retransmiten al sistema
de control 4 de la máquina o a la estación 6 de proceso electrónico
de datos.
En conjunto, se hace posible con el husillo 9
según la invención registrar en el elemento de almacenamiento de
datos 1, discrecionalmente en forma interna al husillo, datos de
sensor internos al husillo recogidos en los elementos de adquisición
de datos 2 (por ejemplo, para su ulterior procesamiento en el
elemento de proceso de datos 3) o bien retransmitir estos datos al
sistema de control 4 de la máquina.
Claims (17)
1. Husillo (9) para una máquina herramienta,
especialmente husillo de motor con una carcasa (12) para alojar un
motor eléctrico (11) y un árbol (13) accionable por éste,
especialmente con un alojamiento para una herramienta (10) destinada
a la mecanización de piezas de trabajo, estando previsto al menos un
elemento de adquisición de datos (2a, 2b) para recoger datos de
funcionamiento y/o de estado del husillo, caracterizado
porque está previsto al menos un elemento de almacenamiento de datos
(1) integrado en el husillo para almacenar los datos recogidos del
elemento de adquisición de datos (2a, 2b).
2. Husillo según la reivindicación 1,
caracterizado porque está previsto al menos un elemento de
proceso de datos (3) integrado en el husillo y unido con el elemento
de almacenamiento de datos (1).
3. Husillo según la reivindicación 2,
caracterizado porque el elemento de proceso de datos (3) está
previsto para la compresión de datos recogidos del elemento de
adquisición de datos (2a, 2b).
4. Husillo según una de las reivindicaciones 1 a
3, caracterizado porque el elemento de almacenamiento de
datos (1) y/o el elemento de proceso de datos (3) están unidos con
un sistema de control (4) de la máquina herramienta para la
transmisión de datos.
5. Husillo según una de las reivindicaciones 1 a
4, caracterizado porque el elemento de almacenamiento de
datos (1) y/o el elemento de proceso de datos (3) presentan al menos
un interfaz (5) integrado en el husillo para la transmisión de
datos, especialmente hacia una estación externa (6) de proceso
electrónico de datos.
6. Husillo según una de las reivindicaciones 1 a
5, caracterizado porque está previsto un elemento de módem
(7) integrado en el husillo para establecer un enlace de datos,
especialmente con un terminal telefónico (8).
7. Husillo según una de las reivindicaciones 5 ó
6, caracterizado porque el interfaz (5) está previsto para la
transmisión de datos según un protocolo de datos de Internet.
8. Husillo según la reivindicación 7,
caracterizado porque el elemento de almacenamiento de datos
(1) y/o el elemento de proceso de datos (3) poseen una dirección IP
asignada.
9. Procedimiento para hacer funcionar un husillo,
especialmente un husillo para una máquina herramienta, con una
carcasa para alojar un motor eléctrico y un árbol accionable por
éste, especialmente con un alojamiento para una herramienta
destinada a mecanizar piezas de trabajo, estando previsto al menos
un elemento de adquisición de datos para recoger datos de
funcionamiento y/o de estado del husillo, especialmente
procedimiento para hacer funcionar un husillo según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se efectúa a
través de al menos un elemento de almacenamiento de datos integrado
en el husillo un almacenamiento de los datos recogidos del elemento
de adquisición de datos.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque se efectúa en un elemento de proceso de
datos integrado en el husillo un procesamiento de los datos
almacenados en la memoria de datos.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque se efectúa una
transmisión de datos con una estación externa de proceso electrónico
de datos a través de un interfaz del elemento de almacenamiento de
datos y/o del elemento de proceso de datos.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque se efectúa un
autodiagnóstico del husillo a través del elemento de almacenamiento
de datos y/o del elemento de proceso de datos.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 11 ó 12, caracterizado porque se transmiten
señales de datos del husillo a la estación externa de proceso
electrónico de datos a través del interfaz, por ejemplo en el caso
de una perturbación funcional.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque se consultan
datos de estado y/o de funcionamiento del husillo, por medio de
transmisión de datos, por parte de la estación externa de proceso
electrónico de datos.
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque en el elemento
de proceso de datos se efectúa una compresión de los datos recogidos
por el elemento de adquisición de datos.
16. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque la compresión de los datos se efectúa
por medio de procedimientos de compresión de datos adecuados
especialmente para la compresión de datos de señales de oscilación
recogidas.
17. Procedimiento según la reivindicación 16,
caracterizado porque se efectúa una compresión de datos por
medio de un procedimiento de compresión de datos según la norma
"MEPG-1, Parte 3" o según un procedimiento de
compresión comparable.
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