EP0907437A1 - Verfahren zum walzen von kegelrädern auf einer axial-gesenkwalzmaschine und werkzeuganordnung zu dessen durchführung - Google Patents

Verfahren zum walzen von kegelrädern auf einer axial-gesenkwalzmaschine und werkzeuganordnung zu dessen durchführung

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EP0907437A1
EP0907437A1 EP97922945A EP97922945A EP0907437A1 EP 0907437 A1 EP0907437 A1 EP 0907437A1 EP 97922945 A EP97922945 A EP 97922945A EP 97922945 A EP97922945 A EP 97922945A EP 0907437 A1 EP0907437 A1 EP 0907437A1
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rolling
workpiece
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bandage
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    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/28—Making machine elements wheels; discs
    • B21K1/30—Making machine elements wheels; discs with gear-teeth

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and an apparatus for performing this method according to the preamble of claim 5.
  • a machine for rolling or rolling teeth on bevel gears is also known, the tooth-rolling tool being fastened to a progressively displaceable spindle which interacts with a spindle carrying the blank and in which one of the spindles around The joint can be swiveled, the axis of which is at right angles to the plane that passes through the spindle axes.
  • the invention is based on the object of proposing a generic method and a device for carrying out this method, in which the shape of the profiling to be produced is improved, in particular in the edge regions or corners of the tooth tips, and the cycle times are reduced.
  • the workpiece is preferably only partially heated in the forming area and by a remotely operated one
  • the workpiece is heated outside the rolling station in such a way that continuous operation is possible without waiting for the heating.
  • the rolling station is loaded directly from the integrated heating device and with the same length of time required for loading, so that fluctuations in the process result are minimized.
  • the precise loading of the heating device takes place fully automatically from a transport device used as a buffer line. The invention is explained in more detail, for example, with the aid of the attached FIGS. 1 to 3.
  • Fig. 1 shows an example in section of the rolling station according to the invention.
  • Fig. 2 shows schematically in plan view the loading (B), rolling
  • FIG. 3 shows a side view of FIG. 2
  • the upper tool 3 and the locking device 4, 5 are arranged inclined by the angle ⁇ , the infeed direction 8 of the upper tool corresponding to the line of symmetry of the upper bearing unit.
  • the angle ⁇ it is ensured that the rolling line of the machine (generating rolling line) matches the operating rolling line of the profile to be generated at all times.
  • the tool 3 meshes with the generated profile on the workpiece comparable to a known bevel gear toothing.
  • the closing device 4 closes, for example, the tooth gaps of the upper tool 3, the infeed 7 of the inner bandage 4 of the closing device in the direction of the feed direction 8 such that, ideally, there is a relative movement to the upper tool 3 without touching the workpiece 10 in the infeed direction during the forming.
  • the outer bandage 5 of the closing device is firmly connected to the lower tool, which in turn is not axially advanced.
  • the deformation of the workpiece 10 is determined by the profile of the tool 3, which is moved towards the tool 2 in the feed direction 8 until the final shape of the workpiece 10 is reached and the material has flowed into the cavities of the tool 3 in a predominantly axial direction.
  • the clamping device 1 with the infeed direction 9 protrudes from the tool 2 and holds the workpiece 10 in a central position. At the same time, the workpiece 10 tilts or rotates relative to it the tools prevented.
  • the rolling station is unloaded with rotating tools using a conventional unloading device.
  • the rolling station W corresponding to FIG. 1 is shown schematically, with a loading device 15 and a
  • Unloading device 17 for the rolling station W are arranged. Outside the rolling station W is in the riffsbe range of the loading device 15, the heating device 13, which in turn is loaded via the stations B1 and the loading device 12.
  • the heating device 13 has one or more heating stations 14, under which the workpieces, after having been picked up in the correct position by one or more holders, pass one after the other, for example by rotating the transport plane above the feed device 18.
  • the number of heating stations 14 results from the required heating time and the cycle time of the machine. If necessary, the design of the heating device 13 enables heating in a closed space, for example under protective gas.
  • a transport device 11 for the workpieces 10 to be heated is connected upstream of the heating device 13.
  • the setting of the generating rolling line of the machine to the operating rolling line of the profiling to be generated is carried out around the pivot point 22 in such a way that different angles ⁇ can be set in the adjustment range ⁇ , the device for generating the infeed direction 8 of the upper tool 3 being adjusted at the same time.
  • the feed force always acts in the direction of the line of symmetry of the upper tool.
  • the upper exchange unit 21 contains the tool 3 and the closing device 4.
  • the lower exchange unit 20 contains the tool 2, the clamping device 1 and the closing device 5.
  • the rolling station 16 is driven by at least one rotary drive in such a way that an uninterrupted kinematic coupling of the two the angle ⁇ to each other inclined axes at a certain transmission ratio of the speeds of the upper and lower tool axis.
  • a mechanical coupling takes place, for example, with a drive by arranging a crown wheel at the pivot point 22, into which the pinion shafts that follow the lines of symmetry of the upper and lower tool axes mesh.
  • An electrical coupling naturally takes place with separate drives for the upper and lower tool axes.
  • Heating device 13 such that preferably only the areas of the workpiece to be formed on the end face are heated.
  • the workpiece is then transferred from the loading station B2 to the loading station B3 and then reaches the rolling station 16.
  • the clamping device 1 With the clamping device 1, the inner diameter of the workpiece 10 is clamped centrally to the tool 2.
  • the closing device 4 is withdrawn.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ringwalzen der Verzahnung von Kegelrädern, vorzugsweise Kegelrädern mit Hypoidverzahnung, in einem geschlossenen Gesenk, wobei von einem vorbehandelten Rohteil ausgegangen wird, dessen außerhalb des Umformbereiches der profilierten Werkzeuge liegende Kontur bereits im wesentlichen der Fertigkontur entspricht, vor dem Walzen die umzuformende Kontur erwärmt wird, das profilierte Werkzeug zusammen mit mindestens einer sich mitdrehenden Schließvorrichtung einen hinsichtlich der erwärmten Kontur des Werkstückes geschlossenen Raum bildet, das Umformen zwischen zwei rotierenden Werkzeugen geschieht und das geneigte obere Werkzeug in Richtung seiner Symmetrielinie zugestellt wird. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die Schließvorrichtung während des Walzvorganges entlang der Symmetrielinie des oberen profilierten Werkzeuges axial verschoben wird. Die Werkzeuganordnung zur Durchführung des Verfahrens besteht erfindungsgemäß aus zwei rotierenden Werkzeugen, die entsprechend den Konturen des zu erzeugenden Kegelrades zueinander geneigt angeordnet sind, wobei das obere profilierte Werkzeug in Richtung seiner Symmetrielinie axial zustellbar ist und die umzuformende Kontur des Werkstücks während des Walzvorganges in einem geschlossenen Raum angeordnet ist, der von dem oberen profilierten Werkzeug und mindestens einer sich mitdrehenden Schließvorrichtung gebildet wird, wobei die Schließvorrichtung (4, 5) aus einer inneren (4) und einer äußeren (5) Bandage besteht, die während des Walzvorganges in Zustellrichtung relativ zu dem oberen profilierten Werkzeug (3) verschiebbar sind.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Walzen von Kegelrädern auf einer Axial-Gesenkwalzmaschine und Werkzeuganordnung zu dessen Durchführung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruches 5.
Aus der DE 35 26 796 C2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Werkstücke durch Zustellen des oberen Werkzeuges in Richtung der durch die Maschine fest vorgebene Neigung des oberen Werkzeuges erfolgt. Naturgemäß fehlt eine VerStellvorrichtung für den Neigungswinkel. Die radiale Begrenzung des Materialflusses erfolgt durch starr angebundene Bandagen. Die Synchronisation der Werkzeudrehzahlen erfolgt mit verzahnten Synchronisatoren im Werkzeugraum, wobei die Zahnräder unter Last gemäß dem Walzvorschub verstellt werden müssen, was naturgemäß mit entsprechendem Verschleiß verbunden ist.
Aus der DE-OS 26 11 568 ist weiterhin ein Verfahren zum Hersteilen von ringförmigen Werkstücken mit stark profiliertem Querschnitt und ein Walzwerk zu dessen Durchführung bekannt, wobei zwei gegeneinander zustellbare und im festen Winkel gegeneinander geneigte Walzen, von denen zumindest eine angetrieben ist, das Negativ des zu walzenden Profiles aufweisen. Der Winkel ist durch die Maschine fest vorgegeben und naturgemäß fehlt eine Verstellvorrichtung zur Einstellung des Neigungswinkels. Bei diesem sogenannten axialen Gesenkwalzen (AGW) ist allerdings nicht die Herstellung einer tangentialen Profilierung auf der Stirnseite des Werkstückes vorgesehen und es fehlen naturgemäß Werkzeuge entsprechender Profilierung sowie eine Schließvorrichtung und die kinematische Kopplung der Werkzeuge.
Aus der DE-AS 18 12 423 ist darüber hinaus eine Maschine zum Rollen oder Anwalzen von Zähnen an Kegelrädern bekannt, wobei das Zahnrollwerkzeug auf einer fortschreitend verschiebbaren Spindel befestigt ist, die mit einer den Rohling tragenden Spindel zusammenwirkt und in der eine der Spindeln um ein Gelenk schwenkbar ist, dessen Achse rechtwinkling auf der Ebene steht, die durch die Spindelachsen geht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen, bei dem die Ausformung der zu erzeugenden Profilierung, insbesondere in den Randbereichen bzw. Ecken der Zahnköpfe verbessert und die Taktzeiten verringert werden.
Die Lösung der Aufgabe ist im Kennzeichen der Ansprüche 1 und 5 angegeben. Die Unteransprüche 2 bis 4 und 6 bis 10 enthalten sinnvolle Ergänzungen dazu.
Die erfindungsgemäße Anwendung des AGW-Verfahrens mit gegeneinander schräggestellten Werkzeugen zur Herstellung von ringförmigen Werkstücken mit tangentialer Profilierung auf der Oberseite ermöglicht es, daß beim Walzen jeweils nur ein Teil der Ringfläche des Werkstückes beaufschlagt wird, so daß erheblich geringere Anpreßkräfte aufzubringen sind. Die tangentiale Profilierung wird ausschließlich dadurch erzeugt, daß der Werkstoff überwiegend axial in das tangential profilierte Oberwerkzeug fließt. Mit Zustellen des Oberwerkzeuges wird gleichzeitig mindestens die innere Bandage der Schließeinrichtung zurückgezogen, um die Ausformung der zu erzeugenden Profilierung 82 PCΪ7EP97/02255
3 dadurch sicherzustellen, daß eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeug und der Schließvorrichtung stattfindet. Durch die damit verbesserten Reibungsverhältnisse wird Werkstoff in die Ecken „gezogen". Die innere Bandage wird parallel zur Drehachse des Oberwerkzeuges verschoben. In die AGW wird ein vorgeformter Rohling gelegt, der bis auf den Bereich der Verzahnung im wesentlichen dem fertiggewalzten Kegelrad entspricht. Bei Zustellung des Oberwerkzeuges setzt die innere Bandage auf dem Steg des Kegelrades auf und bildet gemeinsam mit der äußeren Bandage, die durch das axial nicht verschiebbare Unterwerkzeug gebildet wird, einen geschlossenen Raum für die Umformung. Anschließend dringt die Matrize in den Rohling ein und formt die Verzahnung aus. Durch den Vorschub der Matrize (Oberwerkzeug) zur feststehenden äußeren Matrize (Unterwerkzeug) als auch zur durch einen mitrotierenden Hydraulikzylinder rückziehbaren inneren Bandage (ebenfalls Oberwerkzeug) kommt es zu
Relativbewegungen zwischen Bandagen und Matrize, die zu einer verbesserten Formfüllung in den Ecken führen.
Das Werkstück wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise nur partiell im Umformbereich erwärmt und durch eine fernbetätigte
Klemmvorrichtung gegen Kippen und Drehen gesichert. Die Erwärmung des Werkstückes erfolgt außerhalb der Walzstation derart, daß ein kontinuierlicher Betrieb ohne Wartezeit auf die Erwärmung möglich wird. Die Beladung der Walzstation erfolgt direkt aus der integrierten Erwärmungvorrichtung und mit immer gleich langer zur Beladung erforderlichen Zeit, so daß Schwankungen im Prozeßergebnis minimiert werden. Die taktgenaue Beladung der Erwärmungsvorrichtung erfolgt vollautomatisch von einer als Pufferstrecke genutzten Transporteinrichtung aus. Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren 1 bis 3 beispielsweise näher erläutert.
Fig. 1 zeigt beispielhaft im Schnitt die erfindungsgemäße Walzstation Fig. 2 zeigt schematisch in der Draufsicht das Beladen (B), Walzen
(W) und Entladen (E)
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht zu Fig. 2
Gemäß Fig. 1 ist das Oberwerkzeug 3 und die Schließvorrichtung 4,5 um den Winkel α geneigt angeordnet, wobei die Zustellrichtung 8 des oberen Werkzeuges mit der Symmetrielinie der oberen Lagereinheit übereinstimmt. Durch veränderbare Einstellung des Winkels α ist sichergestellt, daß die Wälzlinie der Maschine (Erzeugungswälzlinie) jederzeit mit der Betriebswälzlinie des zu erzeugenden Profiles übereinstimmt. Beim Ende des Walzvorganges kämmt das Werkzeug 3 mit dem erzeugten Profil am Werkstück vergleichbar mit einer bekannten Kegelrad-Verzahnung. Die Schließvorrichtung 4 verschließt beispielsweise die Zahnlücken des Oberwerkzeuges 3, wobei die Zustellung 7 der inneren Bandage 4 der Schließvorrichtung in Richtung der Zustelirichtung 8 derart erfolgt, daß idealerweise ohne Berührung des Werkstückes 10 in Zustellrichtung während der Umformung eine Relativbewegung zum Oberwerkzeug 3 entsteht. Die äußere Bandage 5 der Schließvorrichtung ist fest mit dem unteren Werkzeug verbunden, das wiederum axial nicht zugestellt wird. Die Verformung des Werkstückes 10 wird bestimmt durch das Profil des Werkzeuges 3, das in Zustellrichtung 8 auf das Werkzeug 2 zubewegt wird, bis die endgültige Form des Werkstückes 10 erreicht ist und der Werkstoff in überwiegend axialer Richtung in die Hohlräume des Werkzeuges 3 geflossen ist. Die Klemmvorrichtung 1 mit der Zustellrichtung 9 ragt aus dem Werkzeug 2 heraus und hält das Werkstück 10 in zentrischer Lage, gleichzeitig wird damit ein Ankippen des Werkstückes 10 oder ein relatives Verdrehen zu den Werkzeugen verhindert. Das Entladen der Walzstation bei drehenden Werkzeugen erfolgt mit einer üblichen Entladevorrichtung.
In den Fig. 2 und Fig. 3 ist die Walzstation W entsprechend Fig. 1 schematisch dargestellt, wobei eine Beladevorrichtung 15 und eine
Entladevorrichtung 17 für die Walzstation W angeordnet sind. Außerhalb der Walzstation W befindet sich im Zug riffsbe reich der Beladevorrichtung 15 die Erwärmungseinrichtung 13, die ihrerseits über die Stationen B1 und die Beladevorrichtung 12 beladen wird.
Darüber hinaus besitzt die Erwärmungseinrichtung 13 eine oder mehrere Erwärmungsstationen 14, unter die die Werkstücke, nachdem sie lagerichtig von einem oder mehreren Haltern aufgenommen worden sind, nacheinander, zum Beispiel durch Drehen der Transportebene oberhalb der ZuStelleinrichtung 18, gelangen. Die Anzahl der Erwärmungsstationen 14 ergibt sich aus der erforderlichen Erwärmungszeit und der Taktzeit der Maschine. Bei Erfordernis ermöglicht die Ausführung der Erwärmungseinrichtung 13 die Erwärmung in einem geschlossenen Raum, beispielsweise unter Schutzgas. Der Erwärmungseinrichtung 13 vorgeschaltet ist eine Transporteinrichtung 11 für die zu erwärmenden Werkstücke 10.
Die Einstellung der Erzeugungswälzlinie der Maschine auf die Betriebswäzlinie der zu erzeugenden Profilierung erfolgt um den Drehpunkt 22 derart, daß im Verstellbereich ß verschiedene Winkel α eingestellt werden können, wobei die Einrichtung zur Erzeugung der Zustellrichtung 8 des oberen Werkzeuges 3 gleichzeitig mit verstellt wird. Dadurch wirkt die Zustellkraft stets in Richtung der Symmetrielinie des oberen Werkzeuges. Die obere Wechseleinheit 21 beinhaltet das Werkzeug 3 und die Schließvorrichtung 4. Die untere Wechseleinheit 20 beinhaltet das Werkzeug 2, die Klemmvorrichtung 1 und die Schließvorrichtung 5. Der Antrieb der Walzstation 16 erfolgt mit mindestens einem Drehantrieb derart, daß eine ununterbrochene kinematische Kopplung der beiden um den Winkel α zueinander geneigten Achsen bei einem bestimmten Übersetzungsverhältnis der Drehzahlen von oberer und unterer Werkzeugachse erfolgt.
Eine mechanische Kopplung erfolgt beispielsweise mit einem Antrieb durch Anordnung eines Kronenrades im Drehpunkt 22, in das den Symmetrielinien der oberen und unteren Werkzeugachsen folgende Ritzelwellen kämmen. Eine elektrische Kopplung erfolgt naturgemäß mit getrennten Antrieben für die obere und untere Werkzeugachse.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren finden im wesentlichen folgende Arbeitabläufe statt:
1. Das Werkstück wird in der Beladestation B1 aufgenommen und auf die Beladestation B2 umgesetzt. Es durchläuft die
Erwärmungseinrichtung 13 derart, daß vorzugsweise nur die auf der Stirnseite umzuformenden Bereiche des Werkstückes erwärmt werden.
2. Anschließend wird das Werkstück von der Beladestation B2 auf die Beladestation B3 umgesetzt und gelangt anschließend in die Walzstation 16. Mit der Klemmvorrichtung 1 wird der innere Durchmesser des Werkstückes 10 zentrisch zum Werkzeug 2 geklemmt. Mit Zustellung des Werkzeuges 3 während des Walzvorganges wird die Schließvorrichtung 4 zurückgezogen. Nach
Beendigung des Walzvorganges und Aufeinanderfahren der Werkzeuge fährt die Entladevorrichtung 17 in die Walzstation und die Klemmvorrichtung 1 wird gelöst.
3. Nach dem Ausschwenken der Entladevorrichtung 17 wird das Werkstück der Entladestation übergeben.

Claims

Bezugszeichenliste:1 Klemmvorrichtung für 102 unteres Werkzeug (ohne Zustellung) 3 oberes Werkzeug4 innere Bandage der Schließvorrichtung5 äußere Bandage der Schließvorrichtung7 Zustellrichtung für 48 Zustellrichtung von 3 (senkrecht zu 2) 9 Zustellrichtung von 110 Werkstück11 Transporteinrichtung für 1012 Beladevorrichtung für 1313 Erwärmungseinrichtung für 10 14 Erwärmungsstationen für 1015 Beladevorrichtung für 1616 Walzstation17 Entladevorrichtung für 1618 ZuStelleinrichtung für 14 20 Träger von 1 und 2, untere Wechseleinheit21 Träger von 3 und 4, obere Wechseleinheit22 Drehpunkt für 323 VerStelleinrichtung für α cc Winkel zwischen 8 und Vz ß ß Verstellbereich für αW Walzstation B1 , B2 Beladestation von 13B3 Beladestation von 16E Entladestation von 16 Patentansprüche:
1. Verfahren zum Ringwalzen der Verzahnung von Kegelrädern, vorzugsweise Kegelrädern mit Hypoidverzahnung, in einem geschlossenen Gesenk, wobei von einem vorbehandelten Rohteil ausgegangen wird, dessen außerhalb des Umformbereiches der profilierten Werkzeuge liegende Kontur bereits im wesentlichen der Fertigkontur entspricht, - vor dem Walzen die umzuformende Kontur erwärmt wird, das profilierte Werkzeug zusammen mit mindestens einer sich mitdrehenden Schließvorrichtung einen hinsichtlich der erwärmten Kontur des Werkstückes geschlossenen Raum bildet, das Umformen zwischen zwei rotierenden Werkzeugen geschieht und das geneigte obere Werkzeug in Richtung seiner Symmetrielinie zugestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließvorrichtung während des Walzvorganges entlang der Symmetrielinie des oberen profilierten Werkzeuges axial verschoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die innere Bandage der Schließvorrichtung während der Zustellung des oberen Werkzeuges entgegen der Zustellrichtung dieses Werkzeuges zurückgezogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe der beiden rotierenden Werkzeuge außerhalb des Werkzeugraumes mechanisch oder elektrisch gekoppelt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Rohteile vor dem Walzen außerhalb der Walzvorrichtung erwärmt werden.
5. Werkzeuganordnung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche bestehend aus zwei rotierenden Werkzeugen, die entsprechend den Konturen des zu erzeugenden Kegelrades zueinander geneigt angeordnet sind, wobei das obere profilierte Werkzeug in Richtung seiner
Symmetrielinie axial zustellbar ist und die umzuformende Kontur des Werkstücks während des Walzvorganges in einem geschlossenen Raum angeordnet ist, der von dem oberen profilierten Werkzeug und mindestens einer sich mitdrehenden Schließvorrichtung gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließvorrichtung aus einer inneren (4) und einer äußeren (5) Bandage besteht, die während des Walzvorganges in Zustellrichtung relativ zu dem oberen profilierten Werkzeug (3) verschiebbar sind.
6. Werkzeuganordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die innere Bandage (4) der Schließvorrichtung eine mechanische oder hydraulisch wirkende Versteileinrichtung besitzt.
7. Werkzeuganordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließvorrichtung (4,5) mindestens die
Zahnlücken des oberen Werkzeuges (3) umschließt.
8. Werkzeuganordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Bandage (4) sich zu Walzbeginn auf dem Werkstück (10) abstützt.
9. Werkzeuganordnung nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere
Bandage (5) fest mit dem unteren Werkzeug (2) verbunden ist.
EP97922945A 1996-05-02 1997-05-02 Verfahren zum walzen von kegelrädern auf einer axial-gesenkwalzmaschine und werkzeuganordnung zu dessen durchführung Expired - Lifetime EP0907437B1 (de)

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