车间设计.docx
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车间设计
车间设计
车间设计目的：
为了建设新的企业、扩建或改建老企业。
车间设计任务：
对需建设的企业做出技术与经济的详细规划，确定出企业的生产经济状况，技术经济指标及施工的组织方法等。
车间工艺设计主要任务：
①技术任务。
确定产品品种、规格、质量标准及年产量；确定产品的生产方案及生产工艺过程，选取主要设备并确定其必要的数量；选择与计算机辅助设备；计算完成年计划产量所需的原料、材料及动力消耗；提出动力、运输、照明、采暖、通风、供水排水等各项设计要求；计算车间所需面积，车间内主要设备与辅助设备的布置；确定厂房形式和主要尺寸，画出车间平面布置图，提出安全、环保等措施②组织任务。
研究车间的成产劳动组织，确定职工人数及编制，制定劳动定额等③经济任务：
计算及制定基本建设投资额，生产预算，计划单位产品成本及综合技术经济指标等内容。
车间设计内容：
包括生产工艺、设备、土建、供水和排水、供气、供电、运输、采暖与通风等设计。
车间设计的阶段：
（可行性性研究、初步设计、施工设计）①初步设计②技术设计③施工设计。
初步设计：
是按照设计任务书给定的条件，在可行性研究的基础上进行的设计，目前把技术设计的有关更详细计算和规定等内容也放在初步设计中使其变为一个扩大的初步设计。
施工设计：
是设计的最后阶段，根据已批准的初步设计绘制施工图，把设计内容变为施工文件和图纸，据此进行企业建设。
设计工作的原则：
①遵守国家的法律、法规，贯彻执行国家的经济建设方针与政策，提高经济效益与社会效益，为社会主义现代化建设服务②从全局出发，服从国家或地区对产品的需要③从实际出发，确定设计标准，对生产工艺、主要设备和主体工程设计要做到先进、合理、可靠。
对非生产性的建设，应坚持适用、经济，在可能的条件下注意美观④注意综合利用与环境保护，造福人民⑤节约能源⑥合理使用劳动力⑦节约建厂用地，应尽量利用荒地、劣地，少占耕地，总平面图的布置要紧凑合理⑧立足于自力更生
车间设计主体：
车间工艺设计。
车间设计依据：
设计任务书。
任务书内容：
①车间的生产规模、生产的品种②车间的生产方案③建厂地址、厂区范围与资源、水文地质、原材料、燃料、动力、供水、供电以及运输等情况④达到的经济效益和技术水平⑤投资以及劳动定员⑥环保情况。
厂址选择工作：
包括建厂地区的确定、建厂地址的选择。
设计说明书：
指将设计的任务与内容用文字和图纸的形式加以阐明的极为重要的设计文件。
初步设计说明书内容：
①总论②生产方案③生产工艺过程和设备选择④工艺计算与金属平衡⑤设备负荷计算⑥平面布置及内部运输⑦车间电气、动力、机修设备的选择及负荷计算⑧劳动组织⑨技术经济指标⑩附表与附图（11施工设计文件）
可行性研究：
是对所提工程项目从有关的各方面进行调查的综合论证，为拟建项目提供科学依据，从而保证所建项目在技术上先进可行，经济上合理有利。
（是一门运用多种科学成果保证实现工程建设最佳经济效果的综合性科学）
可行性研究的任务：
对为什么要建设这个项目，资源情况如何，市场条件怎样，厂址在哪里为好，规模多大为宜，采用什么工艺技术，需要哪些外部条件，预计投资效果如何，成功的把握多大等，进行调查研究和综合论证，做出明确的结论，作为投资决策的依据。
可行性研究的作用：
①作为确定建设项目，编制初步设计的基础②作为向银行贷款筹集资金的依据③作为向有关部门互相签订协议、合同和互相承担的责任、建立协作关系的依据④作为向当地政府申请建设执照的依据⑤座位安排科研和设备试制的依据
可行性研究的内容：
①市场销售情况的研究②原料和工艺技术的研究③工程条件的研究④对劳动力的来源和费用、人员培训、项目实施计划的研究，确定合理的建设进度和工厂组织机构⑤资金和成本的研究⑥经济效果研究
可行性研究的步骤：
①调查研究、收集资料②对收集的资料进行分析研究提出方案③方案比选④编制可行性研究报告
建设项目的可行性研究报告的内容：
①总说明②承办企业的基本情况与条件③生产规划④物料供应规划⑤厂址选择⑥技术与设备⑦土建工程内容与工作量⑧人员培训计划⑨项目实施计划与进度的要求⑩建设资金⑪经济分析⑫经济效果评价（13另附图、14附件）
研究项目可行性研究报告内容：
①项目背景②项目研究开发内容、方法、技术路线③项目的组织实施和运行机制④项目实施的计划进度⑤产学研合作优势分析⑥以往承担项目完成情况及主要成果⑦资金筹措及使用⑧相关附件列表
产品方案：
指所设计的工厂或车间拟生产的产品名称、品牌、规格、状态及年计划产量。
编制产品方案原则（如何编制）：
①国民经济发展对产品的要求②产品的平衡③建厂地区的
条件、生产资源、自然条件、投资等的可能性。
生产方案：
指为完成设计任务中所规定的产品的生产任务而采取的生产方法。
生产方案选择的依据：
①金属与合金的品种、规格、状态及质量要求②年产量的大小③投资、建设速度、机械化与自动化程度、劳动条件、工人与管理人员的数量以及将来的发展。
板带钢规格：
40mm以上者为中厚板（其中4~20mm为中板、20~60mm为厚板、60mm以上为特厚板）；0.2~0.4mm为薄板；0.2mm以下为极薄带材或箔材。
板带钢生产A中厚板生产方式：
单机架轧制、双机架轧制、连轧（半连轧全连轧）B热轧薄板带钢生产：
热连轧法、叠轧法、炉卷轧制法、薄板带坯连铸-连轧及连续铸轧C冷轧板带钢生产：
单机冷轧、连轧。
型钢：
生产方法分为热轧型材、冷弯型材、冷轧型材、冷拔型材、挤压型材、锻压型材、热弯型材、焊接型材和特殊轧制型材等。
现今主要方法是热轧。
因为热轧具有生产规模大、生产效率高、能量消耗少和生产成本低等优点。
型钢轧制方法：
普通轧制法、多辊轧制法、热弯轧法、热轧-纵剖法、热轧-冷拔（轧）法。
金属平衡表：
反映在某一时期（通常一年），制品金属材料的收支情况的表格。
金属消耗（影响金属成材率因素）：
1.烧损：
金属在高温状态下的氧化损失、有色金属在熔炼过程中金属的氧化损失。
金属在加热过程中的烧损与加热温度有关，加热温度越高，时间越长，烧损量就越大。
2.溶损：
指在酸、碱洗或化学处理等过程中的溶解损失。
3.几何损失：
①切损：
指切头、切尾、切边等大块残料损失②残屑：
指有色金属锭坯的铣面、铣侧边、锯切、车皮、镗孔等损失。
4.工艺损失（技术损失）：
指各工序生产中由于设备和工具、技术操作以及表面介质问题所造成的不符合质量要求的产品。
提高成品率措施：
深入现场实际调查研究，分析同类车间的生产情况、成品率及各种损失情况，根据先进水平定出所设计车间的平均成品率及各种计算产品的成品率和各种损失率。
同时还必须在设计中吸收现有生产中的先进技术和经验，改进和强化工艺，采取各种措施保证制定的先进的成品率指标得到实现，以求达到先进的设计水平和技术经济指标。
产品标准分为：
国家标准、冶金工业部标准、企业标准等。
产品标准内容：
①规格标准：
规定产品的牌号、形状、尺寸及表面质量，并且附有供使用参考的有关参数等②性能标准：
规定产品的化学成分、物理机械性能、热处理性能、晶粒度、抗腐蚀性、工艺性能及其他特殊性能要求等③试验标准：
规定做实验时的取样部位、试样形状和尺寸、实验条件以及试验方法等④交货标准：
规定产品交货、验货时的包装、标志方法及部位等。
产品技术要求：
对产品的牌号、规格、表面质量、以及组织性能等方面的要求。
典型性产品：
为了减少设计工作量，加快进度，同时又不影响整个设计质量，可将各类产品进行分类编组，从中选出的具有代表性、与实际相接近、留有一定的调整余量的通过全部工序的产品即为典型产品。
计算产品（典型产品）的选择：
①有代表性②通过所有的工序③所选的计算产品要与实际相接近④计算产品要留一定的调整余量。
生产工艺流程：
把产品的生产工序按次序排列起来。
制定生产工艺流程的主要依据：
①根据生产方案的要求。
由于产品的产量、品种、规格及质量的不同，所采取的生产方案就不同，那么主要工序就有很大的差别。
因此，生产方案是编制生产工艺流程的依据②根据产品的质量要求。
为了满足产品技术条件的要求，就要有相应的工序给以保证。
因此，满足产品标准的要求是设计生产工艺流程的基础③根据车间生产率的要求。
由于车间的生产规模不同，所要求的工艺过程复杂程度也不同。
在生产同一产品情况下，生产规模越大的车间，其工艺过程越复杂。
因此，设计设计时生产率的要求是设计工艺过程的出发点
钢材（金属压力加工产品）生产工艺流程的主要工序：
铸锭与坯料的准备；加热；轧制；轧制后冷却；热处理；精整。
钢材生产工艺流程的基本形式：
①普碳钢生产工艺流程②合金钢~③冷加工~
轧钢生产用的坯料有：
连铸坯、初轧坯、钢锭。
坯料预处理内容：
①表面缺陷的清理。
火焰清理、风铲清理、砂轮清理、机床清理等②表面氧化铁皮的清理。
机械法：
喷砂、弯折；化学法：
酸洗、碱洗③坯料的预先热处理。
其作用是消除内应力，防止开裂；成分均匀，消除某些合金钢粗大树枝状结晶组织；防止白点产生等。
轧制工艺设计的任务及内容：
确定合理的工艺参数，主要是制定变形程度、轧制速度以及轧制温度。
①变形程度。
主要是制定总的变形量和道次变形量，进行工具设计（孔型、辊型）②轧制速度。
根据轧机生产率、轧机结构、轧制品种、轧机机械化和自动化程度以及轧制工艺过程本身性质确定③轧制温度。
指轧件的开轧温度和终轧温度④轧制力。
（是确定轧制工艺参数之一，轧制力是决定轧制设备和动力的原始数据，在工艺设计时必须进行计算，）确定方法有计算法、实测法。
总变形量对金属的组织和性能影响很大，因此，总变形量设计要根据所轧金属的特点及技术条件要求确定。
道次变形量的确定主要考虑金属的塑性、设备能力、咬入条件以及工具形状等，一般说，道次变形量的分配主要考虑金属的组织及咬入条件。
加热时间的意义及影响因素：
加热时间指金属装炉后加热到加工要求温度所需要的时间。
（要根据经验公式或者现场的实践经验确定。
）料装炉的温度高低对加热时间的长短有很大影响。
钢料入炉温度愈高，允许的加热时间愈短，炉子产量也愈高，不同钢种装炉温度不同加热时间也不同，根据经验确定。
工艺流程中主要工序：
坯料——加热——轧制——冷却——剪切——矫直——检查——包装——入库。
设备选择主要内容：
确定车间设备的种类、型式、结构、规格、数量及能力
金属压力加工车间的生产设备分为：
主要设备与辅助设备。
对主要设备，应在预选的基础上进行必要的设备负荷计算以及零部件强度校核计算；对于辅助设备，一般不进行验算，可在主要设备确定后，再确定与之配套的辅助设备。
主设备选择原则：
①要满足产品方案的要求，保证获得高质量产品②要满足生产方案及生产工艺流程的要求③要注意设备的先进性和经济上的合理性④要考虑设备间的合理配置与平衡。
主要设备：
①熔铸设备（应根据加工车间对铸锭形状、尺寸、重量及质量的要求提供合格的铸锭）②轧机③挤压机④拉拔机
轧机种类：
二辊轧机、三辊轧机、四辊轧机及多机架连轧机、多辊轧机、复合式多辊轧机、万能轧机。
典型轧机主要技术参数：
①开坯机：
轧辊尺寸、方坯尺寸、板坯尺寸、异形板尺寸、钢锭重量、年产量②型材轧机：
轧辊直径、辊身长度、轧制速度、最大轧制压力、轧制材料、坯料尺寸、成品尺寸③线材轧机：
辊径、辊身长、轧制速度、最大轧制压力、机架数、坯料尺寸、成品尺寸④板带材轧机：
坯料尺寸、成品尺寸、轧辊尺寸、轧制力、轧制速度、年产量、电机功率、重量、外形尺寸
影响轧机小时产量的因素：
①锭坯的重量。
适当增加锭坯重量，轧机小时产量增加，但有一定限度，有一个最佳值②轧制节奏。
缩短轧制节奏时间可以提高轧机小时产量③成品率。
成品率越高，轧机小时产量越大。
挤压机分类：
①按结构形式分为立式和卧式②按传动方式分为机械传动和液压传动③按穿孔系统分为有带穿孔系统和不带穿孔系统的挤压机
挤压机技术参数：
槽轮直径、额定轮速、最大轮速、驱动功率、驱动方式、最大运转转矩、最大启动转矩、最大坯料直径
拉拔机分类：
常用有链式和卷盘式。
辅助设备：
加热及热处理设备、切断设备、矫直设备、冷却设备、酸洗与铣面设备、起重运输设备、（机修设备）等。
辅助设备选择原则：
①必须满足生产工艺流程的要求；②必须保证有较高的工作效率，充分发挥主要设备的能力，通常辅助设备能力可按大于主要设备能力的百分之十至二十考虑；③尽量选择重量轻、体积小的辅助设备，以节约车间投资。
加热炉炉型选择：
A均热炉；B均匀化炉；C连续式加热炉（推进式加热炉、步进式加热炉、环形加热炉、感应加热炉）
加热炉特点：
1.均热炉。
①加热室内留有充分的燃烧室空间，可避免燃烧气体冲击钢锭而发生局部过热危险；②加热操作容易；③总造价低2.步进式加热炉。
优点：
①炉长不受推钢比限制，不产生拱钢、粘钢现象②生产能力大，单位炉底面积产量较推钢式高③易维护，修炉；④加热均匀表面磨损少，质量高⑤氧化损失少，为0.5%~1.5%⑥坯料种类、规格、材质及温度易调配，可加热推钢式加热炉无法加热的异型件和薄小规格的坯料，易排空维修⑦自动化程度高，与主轧机配合好；缺点：
二次性投资大3.环形加热炉。
可连续生产，生产效率高，占地面积小，沿外环及内环设有水封，易控制炉内气氛，加热时间短，加热温度均匀，燃烧自动控制设备简单，检修成本低，适用于加热钢锭坯及铜锭4.感应加热炉。
加热速度快、体积小、耗电低、可完全实现机械化与自动化等优点。
切断设备：
主要有锯机、剪机和折断机三类。
矫直机：
辊式矫直机、压力矫直机、张力矫直机。
冷却设备：
主要是冷床。
工艺计算：
指在确定各种计算产品的工艺流程和初选设备的基础上，根据产品产量的要求、制品的工艺性能以及设备特点，对各主要设备或工序进行具体的科学分析和必要的理论计算，从而确定出各种产品在各工序的准确而具体的生产工艺流程、工艺参数及其各种消耗定额，并确定各部分及各环节之间的协作配套关系。
工艺计算内容：
主要加工工序的工艺规程的制定；编制生产工艺流程定额卡。
制定工艺规程的目的：
充分利用被加工金属及合金的塑性，并达到技术条件的要求；正确的选择和使用设备、充分发挥设备潜力，并保证设备的安全；进行高效率的生产。
制定工艺规程的内容：
根据各种计算产品生产工艺流程，确定各工序的工艺规程和工艺参数。
生产工艺流程定额卡的主要内容：
把生产工艺流程具体化并制定出各种消耗定额。
目的：
为设备负荷计算、平衡设备、编制金属平衡表及技术经济指标提供依据。
成品率：
指成品重量与投料量之比的百分数。
提高轧机产量的途径：
1.合理增加锭坯重量。
随着锭坯更重，轧机小时产量增加，但是有一定限度，它有一个最佳值。
其实质是，随着锭坯重量的增加（断面不变，长度由小到大；或长度不变，断面由小到大），改变了轧制总延续时间内纯轧时间与间隙时间的比例关系，纯轧时间所占比例上升，间隙时间所占比例下降，但上升的趋势是愈趋缓和的。
此外，锭坯重量的增加，也受工艺和设备条件的制约，如设备强度、炉子宽度、辊道长度等，因此只能合理增加锭坯重量2.缩短轧制节奏时间。
缩短轧制节奏时间的方法有：
①合理分配轧制道次，使机组间各机架负荷均匀而有较短的节奏时间②提高自动化程度，如实行自动喂料、自动翻钢以缩短轧制节奏时间③在横列式轧机上轧制型材或线材时，实行交叉轧制，以缩短轧制节奏时间。
3.提高成品率。
成品率越高，轧机小时产量越大
车间平面布置：
主要是指设备和设施按选定的生产工艺流程确定平面位置，平面布置的合理与否对于设备生产能力的发挥、工人操作安全、生产周期的长短及生产率的高低有着很大的影响，在平面布置时应当从实际出发求得最大合理的布置。
车间平面布置的原则：
①应满足生产工艺要求，使生产流水线合理②既有利于生产，又使占地面积小，运输线最短，以求缩短周期，提高生产率和单位面积产量③保证操作方便，安全生产和工人的健康④使人行道与工作线平行，避免金属流线、金属废料流线以及其他材料的运输线的互相交叉⑤考虑将来的发展，要留有余地
车间平面布置的内容：
金属流程线的布置、生产设备的布置、车间内通道的布置、车间内仓库设施的布置、其他设施的布置、车间内部运输设备的布置、生活间及办公室
金属流程线（车间平面）布置的形式：
①直线式②直线横移式③曲折式④放射式⑤汇聚式⑥过渡式⑦分枝式
车间工作制度：
连续工作制（周休息日不停工）和非连续工作制（周休息日和节假日休息）
车间面积的分类：
①生产面积：
是指安放设备进行生产所占面积。
包括生产设备本身与设备间隔所占的面积，以及通向生产场地的主要通道和进行生产操作的面积，另外包括半成品及成品仓库所占的面积。
②辅助面积：
指车间维修设施所占的面积。
如机修室，电修室③服务面积：
指生活间及办公室等非生产用房所占的面积。
车间平面尺寸确定：
跨度：
指车间横向上两柱中心线间的距离，实际上是一跨厂房的宽度，又称跨距①柱距：
指相邻两立柱间的中心距离②长度
车间立面布置：
指根据生产工艺的要求，确定车间的工艺高度和所有设备工作面的高度为建筑设计者所进行的厂房剖面、立面设计提供参数。
车间工艺高度：
是地面到吊车轨道面的距离
影响工艺高度的主要因素：
设备高度、操作和检修所需的空间、吊车类型及被吊物件尺寸等
车间设备标高：
指设备工作面高度
车间设备标高决定于：
①工艺上要求②设备主要部件的维护，检查及检修方便③人身的平均高度，考虑工作人员有良好的工作条件
车间劳动组织：
指在生产劳动过程中科学地组织人们进行劳动，合理使用劳动力，处理好工人与领导之间、工人与工人之间、工人与劳动对象之间、工人与劳动手段之间的关系，使其成为一个协调的统一整体。
加强和改善劳动组织的目的：
充分发挥劳动者的积极性，尽可能节约劳动时间，获得较高的劳动生产率，确保生产任务的完成。
劳动定额：
指在一定的生产技术和组织条件下，生产一定产品或完成一定工作所规定的劳动量标准，它是车间劳动定员的基础。
劳动定额的形式：
①工时定额：
指完成单位产品所必须消耗的工时②产量定额：
指工人在单位时间内应完成的产品数量③看管定额：
指一个或一组工人，同时看管的设备数量或看管操作岗位的数目。
制定劳动定额的方法：
①统一分析法：
在生产同类产品或大体相同的产品时，参考过去的工时统计资料，分析当前生产条件的变化，结合现实的生产组织制定订额②经验估算法：
按照工艺规程和技术文件的要求，以及考虑所使用设备、工具和其他生产条件，直接估算出时间消耗量。
劳动定员：
指根据产品方案和生产规模，规定必须配备具有一定质量（或等级）的各类人员的数量标准。
要求在保证生产需要的前提下，合理使用劳动力。
车间人员包括：
①生产工人②辅助工人③勤杂工人④行政管理及技术人员
车间人员分类：
直接生产人员和非直接生产人员。
直接生产人员指生产工人和直接从事生产技术工作的人员；非直接生产人员是指保证车间生产经营活动正常进行的人员，一般指管理人员和服务人员。
确定各类人员数量的原则：
从实际出发，保证正常生产和工作的需要，合理安排生产人员和非直接生产人员的比例关系；对行政管理人员和技术人员要本着精兵简政的原则加以确定。
建设投资概算的构成：
建设工程费；设备购置费；设备安装费；工具、器具购置费；其他费用。
流动资金：
用于购买劳动对象、支付职工工资和产品销售等，为保证生产经营活动所需要的资金。
车间的管理组织：
车间检查站、车间主任和职能机构、车间安全技术组织。
产品成本：
指工业企业用于生产某种产品所需费用的总和，也就是企业生产产品所耗用的以货币量反映的人力、物力的总和。
产品成本分类（按性质）：
实际成本、目标成本、设计成本、质量成本
产品成本构成：
①原材料：
指构成产品实体的原料和主要材料②辅助材料：
指产品加工过程中扣除原材料和主要材料以外所必须的材料和物料③燃料和动力：
燃料指直接用于产品生产的外购和自制的为生产提供热能的各种燃料；动力指用于产品生产，为生产提供动能的各种动力④生产工人工资及工资附加费⑤车间经费：
车间固定资产的折旧费、维修费；车间管理费⑥企业管理费：
指全厂范围内为管理和组织生产而发生的各项管理费用和业务费用及其他费用⑦销售费：
指产品在销售过程中所发生的各项费用
投资回收期：
自项目正式投产之日起到提供收益总额达到建设投资总额之日所需的时间
厂房基本要求：
1.通风和自然采光：
①工艺设计者在作车间平面布置时，保证厂房有良好的通风和采光条件②根据加工车间的特点，合理的建造厂房，选择结构③车间的位置和方位，一般沿着与太阳照射方向垂直布置2.采暖：
根据生产过程中散热量的大小和生产的要求，以及车间所在地区的气候条件，合理的选择厂房保温等级3.防火：
加工车间厂房是属于高温性厂房，所以应采用防火性建筑
厂房主要构成部分：
房顶、梁、柱、天窗、侧窗、门、墙、地坪等
车间厂房与辅助设施包括：
厂房设计，电力设施、车间供水与排水、供热与供气、环境保护
环保对车间设计的要求：
①在厂房建筑和总图布置时要留有绿化区②保证车间内有良好的通风；注意车间厂房纵轴布置成东西向；厂房主要迎风面一般应与夏季主导风向成60~90°角；放散热量大的设备应放在下风位置或者采取通风措施③污水要处理后排放或循环使用④有毒有害物质应回收，有回收设施，不允许外排⑤粉尘要有集尘设施、集中处理⑥尽量实现工艺过程机械化自动化。
车间设计时一定要注意改善劳动条件，保障环境卫生。
工厂大气污染的防治：
①硫氧化物的控制：
燃料的低硫化；对煤气进行脱硫；设置排烟脱硫装置②氮氧化合物的控制：
目前有的工厂采用对加热炉和锅炉等改善燃烧设备来控制氮氧化物的产生③粉尘防止：
改善生产条件，防治烟尘的发生，在烟尘发生处设置高性能的集尘装置对烟尘进行处理。
④油雾的控制⑤酸雾的控制
工厂水质的处理：
①为了高度利用水资源，尽量减少废水排出，工厂可设置回水设备，循环使用，保护水的资源②设置含油排水处理设备以及适应各个生产设备和排出水质的处理设备，加强对排水的管理③为工业企业设计时依据国家标准，结合本地区的实际制定企业的排污标准。
工厂噪音的防治：
尽量选用低噪音的设备；采取防振和隔音措施；安放隔音罩，建造隔音建筑物；装设消音器；改变设备操作规程等
废物处理：
有用的物质回收，确定无用的废弃物埋掉
绿化：
厂内要求设绿化林带，空地和道路两侧均种植树木，在车间四周种灌木和花草，土地不裸露，形成整个企业的绿化环境。
环保的内容与对策是什么？
绿化，水质处理，噪音防治，大气污染防治，有害废弃物处理
设备运转系数：
用于生产的有效时间系数。
设备利用系数：
设备台时系数与设备运转系数乘积
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