轮胎拆装机说明书.docx
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轮胎拆装机说明书
1绪论3
1.1选题的目的和意义3
1.1.1选题目的3
1.1.2现实意义3
1.1.3理论意义5
1.2．车轮拆装机的现状及发展趋势5
1.2.1．现状：
5
1.2.2．趋势：
5
2拆胎机的结构分析及总体方案确定7
2.1拆胎机动力方案的拟定7
2.2拆胎机的结构分析7
2.2.1轮胎拆装机的总体结构示意图8
2.2.2拆装机的结构设计拟定9
2.2.3回转工作台的要求11
2.3轮胎拆装机主要技术规格的确定11
2.3.1主要技术规格的内容11
2.3.2主要技术规格的确定12
2.4.动力系统的设计15
2.4.1选择传动机构类型15
2.4.2电机的选择15
2.4.3.计算传动装置总传动比和分配各级传动比17
2.4.4V带传动的设计计算18
2.4.5蜗轮蜗杆的设计计算20
2.4.6轴承的校核24
2.4.7主轴的强度校核25
2.4.8大气缸的设计26
2.4.9平键连接（动连接）校核26
2.5.0电路系统的组成27
2.5.1.作台动作的说明28
2.5.2电气连锁电气保护装置28
2.5.3气动控制系统设计29
3安装与调试31
3.1轮胎拆装机的安装顺序31
3.2.设备的初始调试31
3.3卡爪夹紧系统的调试32
3.3.1卡爪运动的原理32
3.4分离铲调试32
3.5六方杆的锁紧调整33
3.6拆装头的调整33
3.7气源三联件的调试与调整35
3.8常见故障及排除方法36
3.9维护和安全操作规程37
3.9.1.维护和保养37
3.9.2.安全操作规程37
总结39
致谢40
参考文献41
1绪论
1.1选题的目的和意义
1.1.1选题目的
毕业设计是我们在大学期间所有课程中的最后一门课程，也是大学里面最重要最关键的一个环节。
它要求我们把在这将近四年的大学生涯所学到的东西都融会到此次毕业设计中，目的是想让我们在进入社会工作之前来进行一次全方位训练和提高，因此，它要求选择设计题目的难易程度和工作量都是比较高的，它不管是对于我们将来要从事的工作还是巩固我们所学过的知识都有着非常重要的意义。
针对本次毕业设计，老师安排我们到一些汽修店或4S店进行了实习。
为了能顺利成功的完成这次毕业设计。
首先，我们必须把所学的知识真正的应用到实践中去，这样可以锻炼和提高我们解决实际情况的能力；其次，这次设计的题目是《轮胎拆装机的设计》，这样可以使我了解到拆胎机的结构和其他设计要求等等；此次设计的拆胎机结构虽然不是很复杂，但对从机器外形我们不能对其内部结构有确切的了解，而面临的困难还有我之前对轮胎性能了解较少等。
因此本次设计对我以后工作有很重要的指导意义：
培养我们运用机械制造及有关课程（机械设计、机械原理、液压传动与气压传动、公差与技术测量等）知识，结合生产实习、毕业实习中学到的实践知识，独立地分析和解决问题。
②能根据轮胎的定位进行对应夹具的设计，运用学过的机械设计和机械原理的相关理论知识，学会拟定设计方案，完成传动机构的设计，提高结构设计能力。
③培养我们熟悉并运用有关手册、标准与规范、图表等技术资料的能力。
④进一步培养我们识图、制图、运算和编写技术文件等的基本技能。
1.1.2现实意义
汽车是发展国民经济的重要交通工具之一,随着我国国民经济的持续高速增长,汽车的保有量与日俱增,汽车维修行业也有了长足的发展,已形成了集车辆修理、维护、检测和配件供应等多种功能于一体的车辆技术状况保障体系。
已成为道路运输行业的重要组成部分,对确保车辆安全行驶、高效低耗的运作,促进道路运输业的发展,发挥了有力的保障作用,随着经济体制改革的不断深入,我国汽车维修企业呈现出良好的发展趋势。
十年来,我国的汽车保有量增长迅速,技术水平和档次也大大提高,原有的维修作业方式和生产经营管理模式,越来越不适应社会各方面对汽车维修的要求。
加大技术投入和技术改造的力度,走内涵发展的道路,振兴汽车维修业,已经成为汽车维修界有识之士的共识,人们越来越体会到设备对维修能力的决定性。
一些骨干维修企业千方百计地筹措资金,实施技术改造,改善作业体系。
购置了汽车举升机、电子调漆机、轮胎平衡机、汽车喷烤漆房等先设备。
同时,具有现代最新技术水平的发动机故障诊断仪、电子燃汽喷射系统检测诊断装置,车身校正测量仪、四轮定位仪、测功机和测滑仪等检测设备也开始广泛应用。
从而,提高了企业在市场中的竞争能力,增加了行业发展后劲。
通过技术改造行业内部结构得到调整和优化,改变了过去整车大修的单一模式,开始形成汽车大修、总成维修、汽车维修、汽车小修、汽车专项修理、汽车制造厂特约维修等门类齐全、分工合理的市场结构体系。
基本满足了目前不同类型和不同作业项目的维修需要,汽车维修网点由大、中城市向外延伸,辐射各地形成网络。
国内汽车维修业的发展在宏观上得到调控,维修能力不断提高,布局趋向合理。
维修企业分布均衡,方位合理、方便。
同时可以保证质量,维修需求也相对平衡。
在市场经济的竞争与自行调节中,求得了生存与发展,彻底解决了维修市场不均衡的问题。
即:
修汽油车的企业多,修柴油车的企业少;修货车的企业多,修客车的企业少;变通型的修理企业多,特种车的企业少;修中型的多,修小型、重型汽车维修企业少。
由于解决了此类问题,引导了一些企业向专业方向发展,彻底解决了维修高档车、轻型车、重型车难的问题。
基本上形成以专业分工为主,布局合理,修理结构配套的汽车修理体系。
促进汽车维修行业由计划经济向市场经济转轨的进程,建立完善了汽车维修市场,使汽车维修行业成为一个与国民经济发展相适应的技术先进、结构合理、专业分工明确、优质方便、秩序良好的维修体系,并以其良好的运行机制服务于各行各业。
本课题探讨的是适用于社区汽车维修服务的一种新型轮胎拆装机。
据有关资料显示，高速路事故90％是由轮胎引起的，作为最为重要的汽车易损件之一的轮胎的保养维修显得犹为重要。
在维修轮胎的时候，一般都要把其拆解。
传统的做法是用撬杠直接把外胎撬开，这种方法既费时费力又会对轮胎造成损伤。
这种轮胎拆装机是适用四轮汽车维修使用的一种现代气压技术专用产品.轮胎拆装机作为一种自动化程度高且安全可靠的新产品开发设计研究,有助与改善日益兴旺发达的汽车维修产业界劳动者的工作条件,降低劳动强度和维修成本,提高汽车维修保养整体服务质量，对于改善汽车维修行业工作条件具有现实意义。
本课题设计生产的机器—轮胎拆装机兼拆胎、装胎一体，其主要工作为卡爪和拆装头，卡盘的转动由电机直接提供动力，卡爪的夹紧、松开等动作均由气压系统提供动力支持。
这是又于气压系统相对于其他机械系统来说具有结构简单，易制造以及容易实现自锁等优点，并且，可以简单地把充气功能附加上去。
拆装机主要由机械动力系统、气压系统以及控制系统组成。
如何使机械的结构合理分配是影响到拆装机的性能的主要原因。
车轮拆装机高效率和不伤胎的特点使其在汽车维修行业中占有越来越重要的地位，并且逐渐成为每个维修厂不可或缺的工具。
1.1.3理论意义
带动设计相关行业的发展，如气缸，电机，蜗轮蜗杆，换向阀。
使机械传动技术和电气控制系统技术往快速、自动化、人性化的方面发展
1.2．车轮拆装机的现状及发展趋势
1.2.1．现状：
随着汽车数目的大量增加，汽车行业的发展给汽车维修保养行业带来了新的发展机会，轮胎拆装机需求在不断扩大，但我国的拆装机和发达国家相比还存在着很大的差距，主要表现为产品可靠性差，寿命短，性能不够稳定，故障多；自动化水平低，有些设备至今还采用手工操作，操作费力；品种不全，更新慢，技术含量低，附加价值率低。
1.2.2．趋势：
随着汽车数量的迅速增加汽车维修技术的不断发展与推广，拆装机的技术水平也正在迅速地提高。
当前拆装机的发展水平和趋势具体表现在一下几个方面：
（1）系列化。
严格遵从意大利轮胎拆装机中大系列规范。
工作盘装夹范围从10in～26in，能够覆盖规定车型的任意扁平比的所有轮胎。
（2）模块化。
辅助臂，工作盘，打气表，鸟头，快速充气装置及其他附件可以实现多种模块组合搭配，更换灵活方便，予留有较大的升级空间，满足不同用户的不同需求。
（3）自动化：
1）在轮胎拆装过程中，模拟轮胎在拆装过程的脱胎和装胎力学模型，既保证了不会造成撕裂轮胎，又避免了拆装臂在自由状态受力反弹造成人身伤害．提高了使用安全性。
2）压胎轮和压胎块根据轮胎大小可在不同位置自动锁紧，操作高效方便且性能可靠。
（4）控制系统的发展
目前国内外的车轮拆装机的控制系统一般都是利用换向开关和气压换向阀来实现，其发展趋势是简单化、智能化。
（5）气压系统的集成化
随着电气化控制系统集成化的推广和完善，以及气压技术的进步，气压系统的集成化也得到了迅速发展。
近十年来相继发展了板式集成、块式集成和插装集成等多种形式，而其中插装集成系统将会得到更广泛的应用。
（6）气压机的宜人化
随着汽车数量的迅速增加汽车维修技术的不断发展与推广，拆装机的技术水平也正在迅速地提高。
当前拆装机的发展水平和趋势具体表现在一下几个方面：
（1）系列化。
严格遵从意大利轮胎拆装机中大系列规范。
工作盘装夹范围从10in～26in，能够覆盖规定车型的任意扁平比的所有轮胎。
（2）模块化。
辅助臂，工作盘，打气表，鸟头，快速充气装置及其他附件可以实现多种模块组合搭配，更换灵活方便，予留有较大的升级空间，满足不同用户的不同需求。
（3）自动化：
1）在轮胎拆装过程中，模拟轮胎在拆装过程的脱胎和装胎力学模型，既保证了不会造成撕裂轮胎，又避免了拆装臂在自由状态受力反弹造成人身伤害．提高了使用安全性。
2）压胎轮和压胎块根据轮胎大小可在不同位置自动锁紧，操作高效方便且性能可靠。
（4）控制系统的发展
目前国内外的车轮拆装机的控制系统一般都是利用换向开关和气压换向阀来实现，其发展趋势是简单化、智能化。
（5）气压系统的集成化
随着电气化控制系统集成化的推广和完善，以及气压技术的进步，气压系统的集成化也得到了迅速发展。
近十年来相继发展了板式集成、块式集成和插装集成等多种形式，而其中插装集成系统将会得到更广泛的应用。
（6）气压机的宜人化
随着拆装机的自动化，限制噪声和振动，防止环境污染消除人身事故、保证拆装机安全可靠地进行生产就更为重要了。
为此，许多国家都制订了有关轮胎保养维护的安全标准与法律。
2拆胎机的结构分析及总体方案确定
车轮拆装机是汽车维修行业的主要设备之一，七八十年代在发达国家就已经有产品出现。
我过八十年代中期开始这方面的研制。
至今我国已有多家汽修工具厂专门生产，品种繁多，结构和复杂程度差别很大。
但不论设计哪一种车轮拆装机，设计方法和程序都有共性的一面，即第一，对需拆装的轮胎进行详细的分析，了解车轮的形状、尺寸、材料、重量和拆装过程对机器的要求，包括压力、速度、位移、工作空间、工作效率、自动化程度以及国内汽修厂普遍使用的空压机功率等等。
总之，通过工艺分析达到明确本机拆装过程，即一个工作循环中每一个动作的详细要求和必要的调整范围。
第二，调查研究。
任何设计都应该尽力达到满足用户单位使用要求；制造工艺性好和具有先进的技术经济指标。
因此认真调查研究用户单位、制造单位的要求和意见。
并尽可能搜集和研究国内外同类产品的结构、性能的有关资料，在此基础上初步设计出一个设计方案。
经过会审，广泛征求改进意见以后，确定一个最佳方案，作为施工设计的基础。
第三，最后完成全部施工设计和编制制造验收等全部技术文件。
第四，通过样机试制，性能实验和工艺实验，验证设计是否符合预期的要求，并对设计做必要的修改。
快速轮胎拆装机设计过程的主要内容是：
确定主要技术规格，动作线图，气压系统和电气系统，主机设计，各零部件设计和总体布局。
全部零件图，使用说明书和制造验收技术文件。
这些过程是整个设计有机的组成部分，在进行每一个步骤时，都不能孤立的考虑，而应综合比较，互相协调。
2.1拆胎机动力方案的拟定
本课题设计的拆装机集轮胎拆装、充气于一身，拆装轮胎需要的力并不太大，而它对工作的平稳性和抗震性要求相对比较大。
所以拆装机转盘的转动采用电机驱动。
另外，为了简化结构，本次设计将松胎、卡爪的松紧两部分的动力设备统一为气压机。
2.2拆胎机的结构分析
2.2.1轮胎拆装机的总体结构示意图
2.2.2拆装机的结构设计拟定
拆装机主要由主机和控制系统、管路及电气装置联系起来组成的一个整体。
主机部分由机身、气压装置、电机等组成。
控制部分由动力机构、限程装置、管路及电气操作部分组成。
各部分结构如下：
（1）机身部分
机身由底座、转盘、分离铲、立柱、六方杆、踏脚控制器、手动控制器等组成。
底座为主架，转盘卡爪装在底座正上方，分离铲位于右侧以便松胎，立柱在正后方，横臂用以连接立柱和六方杆，脚踏安装在底座前方，方便操作。
（2）夹紧机构部分
车轮在拆装前应被夹紧在转盘上，转盘上安装由夹紧用的卡爪，参照国内外的拆胎机资料，得知拆胎机的卡爪有三爪及四爪2种，三卡爪结构如图（a）。
虽然说三卡爪在结构上会比四卡爪的成本要低，但三卡爪传递的扭矩不大，只能夹持尺寸较小的轮辋，适用范围小。
四爪卡盘的夹紧力大，可夹持的轮辋尺寸范围较三卡爪的大，这样可使拆胎机在工作时更加安全可靠，避免了拆装轮胎时卡不紧轮辋而损伤轮辋的或转盘空转的现象。
本次设计采用四卡爪，其结构如图（b）
（a）（b）
（4）动力机构部分
动力机构主要由电动机、大小皮带轮、蜗轮蜗杆减速器、卡爪夹紧气缸和分胎铲气缸等组成。
皮带轮蜗轮蜗杆减速器
大气缸动力机构
（5）拆装头部分
拆装头是拆装机实现拆装轮胎的一个非常重要部件，拆装头设计的合理性已经选用材料的直接影响到拆装轮胎的效果和机器的使用寿命。
其形状是根据拆装轮胎外胎和轮毂的力学要求设计的。
拆装头
2.2.3回转工作台的要求
为了使设计出来后的轮胎拆装机结构能更合理，更能满足汽车维修人员对拆装轮胎时的一些要求，我查阅了一些关于回转机构的书籍和杂志，同时也到汽车维修店去询问和上网去查找有关这方面的资料，最后得出回转机构的一些基本要求。
参数要求：
满足人体工程学的要求，即在维修人员在维修过程应保证工人操作比较舒适；
要求方便、快速、合理；
④能满足不同类型轮胎的在拆装时的使用要求；
⑤回转机构的旋转速度在6r/min~8rmin，防止转动速度过快，以免卡爪夹紧不够造成轮辋滑动而伤到轮辋，但也不能太低而影响工作效率。
2.3轮胎拆装机主要技术规格的确定
确定轮胎拆装机主要技术规格是设计工作中最重要的步骤之一。
因为它直接关系到所设计的机器是否满足轮胎拆装的质量和拆装效率要求。
同时它也是设计各零部件的依据，它对零部件的尺寸、要求加工设备的能力和整机成本有极大的影响。
因此，必须仔细分析机器所拆装轮胎的工艺动作程序；仔细分析所使用拆装头和分离铲尺寸和安装要求；仔细分析各动作要求的压力、速度、相对位置关系，工作行程和行程停止点的位置精度要求。
在确定主要技术规格时，我们还应深入调查研究同类型设备的结构，主要技术规格、操作性能等相关资料，并应充分重视用户单位的要求和改进意见
2.3.1主要技术规格的内容
主要技术规格是表示机器工作性能的指标。
通常包括以下部分：
第一，主要规格又称主要参数，它是表示轮胎拆装机主要特性的参数。
第二，各执行机构个动作的力。
第三，工作空间，包括各执行机构运动的最大距离和最小距离，工作台尺寸等。
第四，各拆装动作的速度。
第五，机器外形尺寸，总功率和总重量。
2.3.2主要技术规格的确定
确定主要技术规格时,基本的方法是工艺分析和统计分析相结合的方法。
通过对轮胎拆装过程的分析和必要的工艺试验,可以确定整个拆装过程动作和关系和各动作要求的压力,速度和工作空间等。
同时，可以依据经验和有关计算公式决定有关参数.
在设计专用产品时,往往对拆装轮胎只有工艺设想,缺乏实际试验或者因试验条件限制而不能较为准确地提供参数要求;就是在设计标准系列时,也常常遇到很多困难,例如机器不能设计的过于庞大、复杂致使机器成本增加等。
因此，我们必须较为准确地确定所设计产品拆装轮胎的尺寸范围，典型轮胎的直径和宽度以确定有关参数。
在确定参数时，应尽可能的收集国内外同类型产品的有关资料，应用统计分析的方法，得出各参数的范围和它们之间的关系，以帮助正确制定所设计产品的主要技术规格。
根据轮胎尺寸、形状、材料所需拆装力等，初步选定本次设计的拆装机工作台为540mm,夹紧汽缸夹紧力3000N,分离铲拉力为14000N。
经过在各汽车维修厂调查分析，初步确定其主要技术规格如下：
工作台夹紧汽缸夹紧力：
2800N
工作压力：
1MP
分离铲拉力：
14000N
工作台最小扭矩：
800N.m
工作台直径：
540mm
工作台转速：
6r/min~8rmin
卡爪活动范围：
250mm——700mm
分离铲最大张开尺寸：
450mm
工作台夹紧气缸速度：
伸出：
30mm/min
收缩：
30mm/min
分离铲速度：
顶出：
30mm/min
收回：
40mm/min
拆装头离工作台距离
最高：
500mm
最底：
50mm
四方立柱活动范围：
工作台中心——正右侧
工作台距地面高度：
700mm
控制手柄距地面高度：
650mm
电机总功率：
1.1KW
机器总质量：
220kg
参考外观图如下：
拆装机外观图
由图可看出，拆装机由四大部分组成：
机箱、工作台、立柱拆装头组件以及分离铲组件。
动力系统几控制系统皆安排于机箱之内，控制操作部分为机箱正下方的三个踏脚。
机器集松胎、拆胎、装胎于一体。
松胎功能由机器右侧的分离铲实现：
将轮胎滚放到右侧压胎板→调整分离铲位置→踩下最右侧踏板使分离铲向左夹紧实现松胎。
拆胎过程：
将轮胎放在工作台上面→踩下中间踏板→卡爪张开卡紧轮毂→将六方杆压下并扳下紧锁手柄→将拆装头放进轮胎与轮毂间→踩下左侧踏板→工作台转动→轮胎与轮毂分离。
装胎过程与装胎过程操作类似，不同点仅为将拆装头放在外胎之上压紧，工作台转动时将外胎压进轮毂。
根据所拆装轮胎外胎直径和宽度可设计出工作台的直径以及分离铲的最大活动范围，根据轮胎轮毂的尺寸范围可确定卡爪的张合活动范围，这样就可以进一步确定拆装头立柱高度、六方压杆的最高和最底位置。
而根据轮胎材料、重量、轮毂和外胎的黏合力，则可得出工作台最小扭矩，拆装轮胎时工作台气缸所需的夹紧力、松胎时大气缸所需的压力、速度和行程等。
经调查，市场上的拆台机存在一些问题，根据国内外相关参考资料，本设计将机器做了如下改进：
（1）针对皮带经常容易松动的缺点，将V带定期张紧装置带到设计中来，
（2）工作台和蜗轮轴的连接部分,大部分拆胎机的工作台与蜗轮轴是直接用平键连接，本设计将在工作台下焊接一个轴套以加强连接部分强度
2.4.动力系统的设计
2.4.1选择传动机构类型
根据拆装机工作要求，可以知道，拆装机最后一级的转速为6r/min~8r/min。
要在保证扭矩要求的情况下达到底转速，方案有三种：
第一种，采用气动马达或者液压马达的一级传动，根据调节气流或液流来实现大扭矩低转速。
第二种，采用普通电机。
第三种，采用特殊电机。
经比较，第二种是最经济简易的方案。
目前一般电机额定转速为1400r/min，从电机到工作台的总转速比i高达200，而要达到如此高的转速比，常见的形式有二：
一为行星轮减速器，二为蜗轮蜗杆减速器。
但行星轮减速器制造和装配都比较困难，成本极高。
综合各种考虑，最终确定选择皮带加蜗轮蜗杆减速器的传动机构。
2.4.2电机的选择
1.电机的类型及结构型式选择
工业上一般用三相交流电源，无特殊要求一般应选择三相交流异步电动机。
最常用的电动机是Y系列笼型三相异步交流电动机。
其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、价格低廉，适用于不易燃烧，无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。
由于启动性能好，也适合用于某些要求较高起动转矩的机械需要经常起动、制动和反转的机械要求电动机有效小的转动惯量和较强的过载能力，应选用起重及冶金用的YZ系列或YZR系列异步电动机。
电动机的机构形式，按安装的位置不同，有卧式和立式两种；按防护方式不同有开启式，防护式。
根据设计的具体要求确定电动机的类型为三相异步，由于本拆装机需要经常起动、制动和反转，并要求有较小的转动惯量和较强的过载能力。
选择Y系列异步电机。
参照《机械设计手册》第40篇《电力传动》（P40-118）确定电机结构型式为卧式，安装型式为B3型。
2.电机容量的选择
１）工作所需功率PW
据《机械设计基础》P7工作主轴所需功率：
主机所需功率Pd：
式中η为电机至工作主轴的总效率
η=η1η2η3。
。
。
。
。
。
。
。
。
ηn
本拆装机有两级减速机构，根据《机械设计基础》P7表2-4取值如下
皮带轮η1=0.95
蜗轮蜗杆η2=0.75
滚动轴承η3=0.99
代入数据T=1200Nm ，nw＝7r/min，得Pd＝0.98KW
确定电机功率为1.1kw
3.选择电机转速
据经验公式
式中：
——电机转速可选范围
——各级传动的传动范围
取=2；=80；又主轴转速=7r\min得=1225r\min
4.确定电机型号
由《机械设计手册》第40篇《电力传动》（P40-132）确定电机型号为Y-90s安装形式为B3型
2.4.3.计算传动装置总传动比和分配各级传动比
1．传动装置总传动比
i=nm/nw=1440/7=200
2．分配各级传动比
取v带传动的传动比=2，则单级蜗轮蜗杆减速器的传动比为
i2=i/i1=80
所得值符合一般蜗轮蜗杆传动比的允许范围。
3．计算传动装置的运动和动力参数
1）各轴转速
电机轴为o轴，减速器高速轴为I轴，低速轴为II轴，各轴转速为
==1440r\min
720r\min
720/80=7r\min
2）各轴输入功率
按电机额定功率计算各轴输入功率，即
3）各轴转矩
2.4.4V带传动的设计计算
1.确定计算功率Pca
由《机械设计》表8-6查得工作情况系数KA=1.1，故
2.选取V带带型
根据Pca、n1由《机械设计》图8-9确定选用A型。
3.确定带轮基准直径
由《机械设计》表8-3和表8-7取主动轮基准直径
根据式（8-15），从动轮基准直径。
dd2=id1=2*75=150mm
根据表8-7取=150mm
按式（8-13）验算带的速度
带的速度合适。
4.确定v带的基准长度和传动中心距
根据，初步确定中心距=160mm
根据式（8-20）计算带所需的基准长度
=675mm
由表8-2选带的基准长度=710mm
由表（8-21）计算实际中心距a
177.5mm
5.验算
主动轮上的包角
由式（8-6）得
主动轮上的包角合适。
6.计算V带的根数
由式（8-22）知
由==1440r\min，，
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