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类型吸尘器设计说明书.doc

  • 上传人:精品资料
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  • 上传时间:2019-11-24
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    1、 贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页目录摘要 IIIAbstractIV第一章 前言 11.1 设计的目的和意义 11.2 CAD/CAM 技术发展趋势 .41.2.1 CAD/CAM 技术发展的特点 .51.2.2 我国 CAD/CAM 技术发展概况 81.3 制造仿真技术在制造业中的应用 111.4 设计中需要解决的主要问题及难点 .111.5 设计的流程 .12第二章 制造平台的构建 132.1 设计仿真平台 132.1.1 计算机 132.1.2 软件的选用 132.2 加工平台 132.3 信息传送平台 14第三章 材料的选用 153.1 吸尘器外壳的材料选用 153.2 模具钢的

    2、材料选用 15第四章 CAD 设计部分 .164.1 CAD 建模 .164.1.1 目标零件分析 164.1.2 建模 164.2 装配 244.3 分模设计 254.3.1 抽壳 254.3.2 压凹分模 274.3.3 装配 31第五章 CAM 设计部分 .335.1 CAM 软件的选取 .335.2 目标零件加工工艺分析(数控工艺) 335.2.1 加工中心工艺分析 355.2.2 零件结构工艺性分析 355.2.3 零件的定位与装夹 355.3 虚拟加工流程 365.3.1 数控编程简述 .365.4 数控加工工艺分析 375.5 吸尘器外壳凹模的模拟加工过程 375.6 程序生成

    3、.45第六章 程序 47贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 I第七章 实际加工 50结论 54致谢 56附录 57贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 II摘要针对现在阶段我国机械行业发展的现状,系统地分析我国机械行业发展趋势及计算机辅助技术(CAD/CAM)的要求,对国内外各种 CAD/CAM 设计软件的特点及其应用进行了分析和使用,指出了 CAD/CAM 系统应用在生产中的重要性。阐述了数字化设计制造技术的发展及应用对我国机械制造业的意义所在。数字化设计制造打破了传统的生产模式,步入无图纸化的设计生产模式的新时代。在模具设计方面,很多结构复杂的模具只有在设计制造一体化的系统中才能高效率、

    4、高质量地生产,在大批量生产中降低了成本。关键词:机械行业,数字化,无图化,新时代贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 IIIAbstractIn view of the situation of stage machinery industry development in our country now, systematically analyzes the machinery industry development trend and computer-aided technology (CAD/CAM), requirements, both at home and abroad o

    5、f various CAD/CAM design software and its application are analyzed and the characteristics of use, points out the importance of CAD/CAM systems used in production. Expounded the development and application of CAD/CAM technology to the meaning of machinery manufacturing industry in our country. Digit

    6、al design and manufacturing has broken the traditional mode of production, into no drawings of the design mode of production of the new age. In terms of mold design, many complex mould only in design and manufacture of integrated systems for their high efficiency, high quality production, reduce the

    7、 cost in mass production. Keywords: mechanical industry, digital, no PIC, a new era贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 0第一章 前言1.1 设计的目的和意义设计是产品生命周期中的第一个环节,也是最重要的环节。工程研究与实践表明:整个产品生命周期约 80的费用是由产品设计阶段(从产定义到制造之前)的工作所决定的,而这一阶段本身所需费用则占不到总费用的 3。人类的创造性活动在整个产品设计过程中最为活跃,其工作对后续工作具有决定性影响。设计方法学是在深入研究设计过程本质的基础上,以系统工程的观点。三维设计 soil

    8、dworks 的优点有:1三维设计对于初学设计的人员具有上手快,立体感强的优点。而二维设计需要很强的立体想象能力,这种能力对于初学者比较困难,容易出错。 2三维设计可以采用参数化设计,相对二维设计修改方便、快速、简单。 3三维设计一般采用模块化设计,同时利用装配将整个模具通过对应关系组合在一起更加直观清楚。4利用干涉检查功能可以避免复杂模具设计是经常回出现的“干涉”问题。避免存在结构性错误。模具设计的准确性。这个功能是二维设计不能具备的。 5在具有三维实体的环境下出二维工程图保证平面图、断面图、局部图等准确可靠。6三维模具在设计阶段就可以计算出模具的重量,准确控制成本。 7利用三维实体加工制作

    9、保丽龙,有效地提高了实型制作效率。并且保证机械加工余量均匀、可控,是“无人化”数控加工生产的前提。 8三维实体模具可以使 CNC 的一次、二次加工面编编程加工。减少机械加工出错的节点,彻底实现“无图化”生产。 9在钳工装配极端,因为三维实体的直观的特点,可以大大减少工人识图的时间,缩短了生产周期。 贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 110利用三维设计,在最初阶段就能够实现上游部门和下游部门数据共享,这样有利于下游工序产生问题意识或提出技巧,并将其反映给设计部门。 11三维实体设计是一种可以尝试前所未有的、全新的构思的工具。因为它可以任意试验在实物上不允许的失败,使设计人员不怕失败,勇于创新

    10、。所以,soildworks 等三维设计在工业上已经普遍使用,在工业领域将得到一个相当重之地位。CAD 整体解决方案系列产品由以中望为龙头发起的“国产 CAD 软件联盟”推出,其尽最大限 度优化整合优秀的国产软件资源,通过各厂商之间的优势互补,集一流智慧,为企业打造出 拥有极高性价比的一体化方案,彻底解决了企业低成本应用 CAD 软件的难题。 中望与各联盟成员的最新产品研发计划正在紧锣密鼓的推进之中。相信不久的将来,联盟将为制造企业带来越来越多的创新成果,为实现中国制造业走向世界的目标贡献力量。本次峰会是 e-works 自 2005 年以来第四次成功举办的 PLM 领域高峰论坛。这一覆 盖了

    11、军工、汽车、机械、电子电器等相关领域的年度专业盛筵,吸引了包括华为、TCL、三 一重工、上汽集团、中兴通信等国内数百家著名制造企业参加。未来,以中望为首的国产 CAD 软件厂商将把更先进的 CAD 技术深入应用到制造业各领域, 帮助国内企业解决产品研发 中的实际问题,以一流的技术和服务助力企业调整和改善产品结构、提高产品技术含量,让 “中国创造”遍布世界的每一个角落。而 EdgeCAM 等软件将作为设计的后盾,在机械行业引导向前进。如今,CATIA 是法国 Dassault System 公司的 CAD/CAE/CAM 一体化软件,居世界 CAD/CAE/CAM 领域的领导地位。广泛应用于航空

    12、航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器、消费品行业,它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域,其特有的 DMU 电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA 提供方便的解决方案,迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要。包括:从大型的波音 747 飞机、火箭发动机到化妆品的包装盒,几乎涵盖了所有的制造业产品。在世界上有超过 13,000 的用户选择了CATIA。CATIA 源于航空航天业,但其强大的功能以得到各行业的认可,在欧洲汽车业,已成为事实上的标准。CATIA 的著名用户包括波音、克莱斯勒、宝马、贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 2奔驰等一大批知名

    13、企业。其用户群体在世界制造业中具有举足轻重的地位。波音飞机公司使用 CATIA 完成了整个波音 777 的电子装配,创造了业界的一个奇迹,从而也确定了 CATIA 在 CAD/CAE/CAM 行业内的领先地位 CATIA 是法国Dassault System 公司的 CAD/CAE/CAM 一体化软件,居世界 CAD/CAE/CAM 领域的领导地位,广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器、消费品行业,它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域,其特有的DMU 电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA 提供方便的解决方案,迎合所有工业领域的大

    14、、中、小型企业需要。包括:从大型的波音 747 飞机、火箭发动机到化妆品的包装盒,几乎涵盖了所有的制造业产品。在世界上有超过 13,000 的用户选择了 CATIA。CATIA 源于航空航天业,但其强大的功能以得到各行业的认可,在欧洲汽车业,已成为事实上的标准。CATIA 的著名用户包括波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等一大批知名企业。其用户群体在世界制造业中具有举足轻重的地位。波音飞机公司使用 CATIA 完成了整个波音 777 的电子装配,创造了业界的一个奇迹,从而也确定了 CATIA 在 CAD/CAE/CAM 行业内的领先地位所以,在将来的机械行业,数字化设计与制造永远不被淘汰,更会带着我们

    15、的社会一步步发展。此次设计的主要内容:1、实现无图纸化的数字化设计制造的平台。 2、使用 soildworks 软件插入图片来构建吸尘器三维模型,是一个设计难点。3、根据模具的特点进行分模,做模具装配动画。4、确定模具,选择加工工艺、夹具及其刀具。用 EdgeCAM 模拟加工,自动生成 G 代码,并做模具仿真动画。5、将 G 代码传送到加工中心,加工模具。贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 31.2 CAD/CAM 技术发展趋势计算机辅助设计与制造(CAD、CAM)技术产生于 20 世纪 50 年代后期发达国家航空和军事的工业中,随着计算机信息的发展,CAD、CAM 技术在全球迅速普及开来,

    16、带来了一个新时代。CAD/CAM 对于制造业来说,它不仅给设计人员带来了简便,也提高了设计品质和制造品质,缩短了设计的开发周期,降低了设计成本和开发的强有力手段。为制造商赢得市场的制胜法宝。因此,研究我国机械行业,利用 CAD、CAM 技术的应用现状,探讨其发展前景,对加快我国机械行业 CAD、CAM 技术推广应用步伐,提高我国机械制造业在国际的竞争力有深远的意义。CAD 技术是当今世界发展最快的技术之一。它不仅促使了生产模式的转变,同时也促进了市场的发展。如今,CAD/CAM 技术已经在许多领域中得到应用,这里只讨论在制造业中的应用,设计知识、 产品开发计划、 零件图、装配图、产品功能需求。

    17、根据产品开发计划和对产品功能的要求,不再仅仅是依靠设计者个人的知识和能力去设计,而是运用包括设计者本人和存储在计算机中的多种知识,在 CAD 系统和数据库的支持下进行工作。这种工作方式设计出的产品大大优于单个设计师凭个人脑力和能力设计出的产品。另外,CAD 输出的结果也不仅仅是装配图和零件图,还包括设计、制造过程中应用计算机所需的各种信息。 CAM 技术概念 。CAM 技术主要是围绕着数控编程技术开始发展的。数控加工是 CAD/CAM 发挥效益最直接最明显的环节之一。加工对象的形状越复杂,加工精度越高,设计更改越频繁,数控加工的优越性越容易得到发挥。因此数控编程技术受到高度重视。然而从制造的全

    18、过程看,应用计算机作为辅助手段的不仅仅是数控编程,还有许多技术和方法归类于 CAM 的范畴,如计算机辅助工艺规划(CAPP)、计算机辅助生产管理(CAPM)、生产活动控制(PAC)和模具的设计及其 G 代码贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 4的生成等。其中有些内容已经超出了制造过程和间接制造过程;狭义 CAM 则是指制造过程中某个环节上应用计算机。是对狭义 CAM 的一种概念性解释,其中在制造全过程的数控编程环节上应用了计算机。加工设备、工艺路线文件、工序、数控加工程序、内容文件、零件信息、CAM 数控检测程序、数据库和 CAM系统 CAD/CAM 技术概念 实际应用中,CAD/CAM 是

    19、以系统方式出现的,包括商品化 CAD/CAM 系统和企业根据应用目标构件的 CAD/CAM 系统。系统中包括设计与制造过程的三个主要环节,即 CAD、CAPP(Computer Aided Process Planning)和 NCP(Numerical Control Programming)。其中 CAPP 和 NCP 属于CAM 范畴。完善的 CAD/CAM 系统一般包括产品设计、工程分析、工艺过程规划、数控编程、工程数据库以及系统接口几个部分。这些部分以不同的形式组合集成就构成各种类型的系统。1.产品设计 产品设计包括产品的方案设计和结构设计,它们均在计算机的辅助下完成。在结构设计中,

    20、可以应用当前较成熟的曲面造型技术、实体造型技术和特征造型技术。另外,在设计阶段就要考虑零件的几何特征和制造工艺特征,使产品设计的数据能在其他环节中使用。 2.产品分析产品分析包括对产品的性能,材料的选择等。3.工艺过程规划 工艺过程规划是将产品设计阶段的几何特性和制造工艺特性等数据信息转换为各种加工和制造管理信息。零件加工过程的计算机辅助设计包括完成工艺路线与工序设计、产生工序图和工艺文件、向 CAM 提供数控编程所需的工艺信息。CAPP 一般采用样件法和创成法原理。特征造型技术完整地描述了零件的几何与工艺特征信息。CAPP 首先要建立一个工艺路线设计、工序设计规划、工艺决策方法等知识建立知识

    21、库。工艺数据库包括机床、刀具、夹具和切削参数等。4.数控编程 加工零件需要来自 CAD 方面的几何信息和来自 CAPP 方面的工艺信息。利用贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 5这些信息完成零件的数控加工编程及仿真,并提供数控加工指令文件和加工时间信息。 1.2.1 CAD/CAM 技术发展的特点如今,CAD/CAM 的代表软件有很多,在机械行业,计算机辅助设计(CAD)主要用 AutoCAD,而计算机辅助制造(CAM)主要有 MasterCAM、EdgeCAM 等。它们的发展状况直接影响机械行业的效率和制造质量。CAD/CAM 技术经过几十年的发展,先后走过大型机、小型机、工作站、微机时代

    22、,每个时代都有当时流行的 CAD/CAM 软件。现在,工作站和微机平台CAD/CAM 软件已经占据主导地位,并且出现了一批比较优秀、比较流行的商品化软件。这类软件的特点是优越的参数化设计、变量化设计及特征造型技术与传统的实体和曲面造型功能结合在一起,加工方式完备,计算准确,实用性强,深受设计者好赞,爱不释手。21 世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化,追求的目标是提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周期,降低生产成本,最大限度地提高模具制造业的应变能力,满足用户需求。具体表现出以下几个特征。 (1)标准化CAD/CAM 系统可建立标准零件数据库,非标准零件数据库

    23、和模具参数数据库。标准零件库中的零件在 CAD 设计中可以随时调用,并采用 GT(成组技术)生产。非标准零件库中存放的零件,虽然与设计所需结构不尽相同,但利用系统自身的建模技术可以方便地进行修改,从而加快设计过程,典型模具结构库是在参数化设计的基础上实现的,按用户要求对相似模具结构进行修改,即可生成所需要的结构。 (2)集成化技术现代模具设计制造系统不仅应强调信息的集成,更应该强调技术、人和管理的集成。在开发模具制造系统时强调“多集成”的概念,即信息集成、智能集成、贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 6串并行工作机制集成及人员集成,这更适合未来制造系统的需求。 (3)智能化技术应用人工智能技

    24、术实现产品生命周期(包括产品设计、制造、使用)各个环节的智能化,实现生产过程(包括组织、管理、计划、调度、控制等)各个环节的智能化,以及模具设备的智能化,也要实现人与系统的融合及人在其中智能的充分发挥。 (4)网络技术的应用网络技术包括硬件与软件的集成实现,各种通讯协议及制造自动化协议,信息通讯接口,系统操作控制策略等,是实现各种制造系统自动化的基础。目前早已出现了通过 Internet 实现跨国界模具设计的成功例子。 (5)多学科多功能综合产品设计技术未来产品的开发设计不仅用到机械科学的理论与知识,而且还用到电磁学、光学、控制理论等知识。产品的开发要进行多目标全性能的优化设计,以追求模具产品

    25、动静态特性、效率、精度、使用寿命、制造成本与制造周期的最佳组合。(6)逆向工程技术的应用 在许多情况下,一些产品并非来自设计概念,而是起源于另外一些产品或实物,要在只有产品原型或实物模型,而没有产品图样的条件下进行模具的设计和制造以便制造出产品。此时需要通过实物的测量,然后利用测量数据进行实物的CAD 几何模型的重新构造,这种过程就是逆向工程 RE(ReverseEngineering)。逆向工程能够缩短从设计到制造的周期,是帮助设计者实现并行工程等现代设计概念的一种强有力的工具,目前在工程上正得到越来越广泛的应用。 (7)快速成形技术快速成形制造技 RPM(RapidPrototyping面

    26、向制造工艺和装备的仿真;面向生产管理的仿真;面向企业其它环节的仿真.本文将从以上四个方面,介绍计算机仿真在制造业中的具体应用.本文最后还介绍了虚拟现实和拟实制造的概念,作为计算机仿真在制造业中应用的展望.现在,面向制造系统的仿真出现了一体化支撑软件,实现了仿真建模、仿真运行、输出分析的集成环境,仿真监控运用了并发执行机制,在数据库管理的基础上实现了模型数据、实验数据、仿真结果的统一管理,人工智能技术也应用在仿真建模、仿真运行和仿真结果的分析中。1.4 设计中需要解决的主要问题及难点首先,对于我们的设计研究,怎么才能工件吸尘器的模型,怎么进行分模和加工,生成 G 代码后怎么传送到加工中心加工。这

    27、是设计中所面对的重点和贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 11难点要对专业知识的巩固和了解,设计软件的熟悉掌握,如 CAD,soildworks 及EdgeCAM,对制造仿真生成 G 代码的学习。在设计的过程中,有一个好的思绪去准备,为设计理一个大概的提纲,这样在设计过程中就有条理地进行。建模是我们的一大难点,以图片建模,相当考验我们对软件的熟练程度,曲面的构建,对命令的使用和认识。在建模中认识到许多不足的地方,不停的学习和练习,在知道老师和同学的帮助和指导下,终于还是完成了建模部分。1.5 设计的流程1、第一周进行开题报告的书写,查阅收集相关资料。并对模型的结构进一步地了解。2、第二周进行

    28、模型分析,尝试开始建立模型。3、第三周进行模型确定和分模。4、第四周完成模具的三维模型,并附带二维图纸,图纸根据要求选择合适的模板格式。5、第五周和第六周完成模具的 CAM 部分加工设计及 G 代码的生成。6、第七周、第八周在加工中心制造吸尘器外壳凹模的模具。7、第九周和第十周完成吸尘器外壳图模模具的装配仿真,分模仿真和加工仿真。8、第十一周到第十四周书写毕业设计说明书。贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 12第二章 制造平台的构建2.1 设计仿真平台关于对模具的设计,首先,我们必须有一台计算机和设计软件。这是我们必不可少的。数字化设计制造在社会工业上得到尤为迅速的发展,仿真平台渐渐地和实际

    29、生产相吻合,使生产得到质量上和效率上的到保障。从设计到生产,主要需要这些过程:设计建模分模工艺分析CAM 加工仿真G 代码生成加工中心2.1.1 计算机计算机是设计的基本核心,所有的设计都离不开它,它带给我们方便和设计的平台,所有需要一台计算机必须和所选用的软件想兼容,这样才能使设计顺利完成。2.1.2 软件的选用设计软件我们使用 soildworks 和 EdgeCAM 三个软件。在设计的软件中,比如 AutoCAD、UG、proe、Catia、soildEdge 等这些都是比较常见的三维设计软件,而制造仿真软件中 MasterCAM 也是常见的,但是,在此次设计中,考虑很多的问题,最后选定

    30、 soildworks 和 EdgeCAM 两个软件作为设计的工具和软件研究的对象。贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 132.2 加工平台加工中心最适合加工形状复杂、工序较多、要求较高的零件,这类零件常需使用多种类型的通用机床、刀具和夹具,经多次装夹和调整才能完成加工。对于机构比较复杂的吸尘器,曲面的加工是非常复杂的,虽然不需要二次夹具,但是它在加工时候需要的步骤太多。所以,我们必须有一个加工的平台,就是加工中心,只需要 CNC 代码和正确的选择夹具及其刀具。在模拟加工的过程中,让设计更明白地展现在我们实现里,加工过程和 G代码的生成。2.3 信息传送平台将模拟加工中生成的 G 代码通过

    31、RS232 瑞口用传输线从电脑传到机器中,但是,机械的种类不同和系统选择不一,所以传送选择的端口等不同。系统接好机器与电脑连接线后,在电脑里设定好传输参数(要与机器内置参数一样)如传输速率,停止位元,结束位元等。贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 14第三章 材料的选用3.1 吸尘器外壳的材料选用吸尘器的材料选择亚克力,我们选择亚克力,是有一定的根据,首先,它有很多的有点:1.加工可塑性大,可制成各种所需要的形状与产品,造型变化大,加工成型容易2.具有高透明度,透光率达 92,有“塑胶水晶“之美誉,做出来的产品视觉上美观。3.耐候及耐酸碱性能好,不会因常年累月的日晒雨淋,而产生泛黄及水解的现

    32、象;4.抗冲击力强,是普通玻璃的十六倍5.绝缘性能优良,适合各种电器设备;但是,它也有缺点:首先,它价格昂贵,不利于运输,对于大批量生产,运输过程很容易损坏。加工时摩擦产生异味,钻孔容易滑丝。但对于我们只是选择研究,用亚克力来代替模具钢作为研究对象,不会因为它一些缺点而不选择它的优点。3.2 模具钢的材料选用用亚克力来模拟模具钢来做模具,代替模具钢作为研究对象,容易加工,美观。贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 15第四章 CAD 设计部分4.1 CAD 建模开始建模,开始进入设计的重要环节。4.1.1 目标零件分析吸尘器是很常见的,但是它的外形种类不胜枚举。贵州大学本科毕业论文(设计) 第

    33、 页 16零件图片一个很多曲面构成的吸尘器模具。首先对模具的分析了解,这样只有一张图片的模型,要对它的大小尺寸的固定我们必须用图片来建模。它是由一个个曲面构成,而有些曲面我们根本无法去建,只能先建出与它相邻且连接的两个曲面,然后放样生成。4.1.2 建模选择建模的软件我选择 soildworks2012.首先,选择模具的正视图插入到 soildworks 软件中,选择前视基准面,如图所示:贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 17零件图片 1然后选择右视基准面插入右视图零件图片 2插入图片完成后,构建模具的轮廓和所需的曲面。贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 18零件图片 3如图所示是根据插

    34、入的图片所建出的曲面,然后经过分割、放样等命令构建出。贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 19零件图片 4用两个曲面放样得到:贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 20零件图片 5因为吸尘器是个对称模具,所以建模的时候只需要它的一半,镜像然后实体完成建模。如图:贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 21前视图上视图贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 22右视图贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 23模具图模具的工程图示例图片如下图所示:贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 24工程图4.2 装配关于它的配合,这个建模的时候是一个实体的一半镜像而成,所以在配合的时候不会出错,如图:贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页 25装配图4.3 分模设计分模设计这一块,因为它是一个对称的模具,所以在分模的时候选择一半来做,如果用整个实体来做,复杂且不好选分型面。对于这样一个不规则的模具做分模时,抽壳是一个很大的问题,曲率分析,曲率太小的曲面抽壳时厚度不能大于曲率的半径,所以要选择一个适合的厚度来抽壳,这样才能完成抽壳这一部分。4.3.1 抽壳将模具的一半来作为抽壳和设计的研究对象。如图:

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