Projet fraiseuse CN 3+2 axes portique fixe

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V
vres
Compagnon
Je ne comprend pas:smt017 si une broche fait 2.2kW à 24000tr/min elle fait 1.1kW à 12000 tr/mn et 550W a 6000tr/min pour le même courant.
Si tu demandes un couple plus élève que le couple nominal, la broche va le fournir mais elle va être en surcharge. En revanche le variateur lui peut être plus ou moins tolèrent sur la surcharge.
 
B
Brioche76
Nouveau
Je t'avoue que je ne connais pas trop la manière dont se comportent les broches lorsque l'on est en surcharge de couple mais je sais juste que je préfère ne pas tester ^^

Sinon on s'éloigne un peu du sujet, pour les guidages je vais regarder chez d'autres fournisseur ce qui existe de pas trop cher et je continue ma prospection sur les cartes 5 axes..

Je pense commencer à modéliser un châssis d'ici une semaine et ensuite je ferais quelques analyses EF pour voir comment ça réagit.
 
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ingenieu59
ingenieu59
Compagnon
Bonjour,

Quelle formule emploies-tu pour la puissance requise ? Et pour l' effort de coupe ?.
parce que sur le net, il y a plusieurs formules qui circulent .
 
B
Brioche76
Nouveau
Bonjour,

J'utilise la formule précédement citée : P(Kw) = (ar*a*fz*Kc*Z*Vc)/(pi*D*3*10^3)
J'ai des résultats à peu près similaires que ceux que je trouve avec le logiciel Coupe.
Pour l'effort de coupe : Fc=Kc*a*fz
 
Momoclic
Momoclic
Compagnon
Bonjour,

Pour tes rails j'ai un peu de peine à te suivre, pour des valeurs d'usinage équivalente HIWIN France m'a fait une devis de 600 € environ en 15mm (cf. le lien de ma signature) avec les patins et sans les vis. Par ailleurs j'y présente d'autres devis très inférieurs. Pour tout l'équipement rails HIWIN 20mm, vis à billes double-écrou, electro-broche 2,2 kw, bride, refroidissement et VFD, moteurs pas-à-pas et drivers je n'en ai pas eu pour plus de 1200 €, douane comprise. Tout y est détaillé...
 
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ingenieu59
ingenieu59
Compagnon
Bonjour,

J'utilise la formule précédement citée : P(Kw) = (ar*a*fz*Kc*Z*Vc)/(pi*D*3*10^3)
J'ai des résultats à peu près similaires que ceux que je trouve avec le logiciel Coupe.
Pour l'effort de coupe : Fc=Kc*a*fz

Ton effort de coupe , c' est sur une dent .

Ce qui est étrange, c' est que j' ai trouvé à peu près la même formule , mais elle donne ceci : ( largeur fraisé*profondeur*fz*Z*Kc*Vc*rdt machine)/(PI*D*60*100)
 
V
vres
Compagnon
Ton effort de coupe , c' est sur une dent .
Regarde la forme du copeau sur coupe. Ce n'est parce qu'une fraise a 4 dents que les quatre dents prennent du copeaux.
Si les effort est sur les quatre dents par exemple en perçage, les quatre forces vont s'annuler.
 
B
Brioche76
Nouveau
Ton effort de coupe , c' est sur une dent .

Ce qui est étrange, c' est que j' ai trouvé à peu près la même formule , mais elle donne ceci : ( largeur fraisé*profondeur*fz*Z*Kc*Vc*rdt machine)/(PI*D*60*100)

C'est pareil sauf que tu y mets directement le rendement de la broche dedans.
 
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ingenieu59
ingenieu59
Compagnon
Bonjour,

En fait , en page 2 tu as mis ( PI*D*6*10^3) et plus haut, tu as marqué ( PI*D*3*10^3)
C' est pour cela que je pigeai plus rien .
 
B
Brioche76
Nouveau
Bonjour,

En fait , en page 2 tu as mis ( PI*D*6*10^3) et plus haut, tu as marqué ( PI*D*3*10^3)
C' est pour cela que je pigeai plus rien .

Juste une faute de frappe désolé..
Sinon une petite question sur les axes, quel est l'intérêt d'une table croisée par rapport à une machine qui a juste un axe sur le plateau ?
 
ingenieu59
ingenieu59
Compagnon
OK , si c' est une faute de frappe, je ne modifie pas mon application .

Une table croisée , comme son nom l' indique a deux axes . Son défaut, c' est le déport que tu risques de lui mettre . Ou, faire une très grande base pour éviter le porte à faux .
Ce qui permet d' avoir un portique fixe, sans l' axe Y , mais, avec l' axe Z .
En fait, ni plus ni moins qu' une fraiseuse conventionnelle .
 
Momoclic
Momoclic
Compagnon
Bonjour,
L’axe Z avec une table croisée peut offrir une plus grande rigidité et aussi il est plus facile d’avoir une broche « lourde ». Mais ce gain peut se traduire par un manque de rigidité de ladite table croisée. Pour lui assurer la stabilité nécessaire une masse importante est un bon moyen.
 
J
Jmr06
Compagnon
Bonjour.
L’axe Z avec une table croisée peut offrir une plus grande rigidité et aussi il est plus facile d’avoir une broche « lourde ».
Bien d'accord.
Mais ce gain peut se traduire par un manque de rigidité de ladite table croisée. Pour lui assurer la stabilité nécessaire une masse importante est un bon moyen.
Un peu moins d'accord : avec une table croisée, la solution classique permet d'avoir toujours la fraise entre les 4 patins de la table croisée. On a donc facilement un grande rigidité entre la fraise et la pièce. Bien sur, si la table est très longue (grande course en X), l'extrémité de la table peut vibrer et induire un petit mouvement de la pièce au niveau de la fraise. Il faut donc néanmoins un minimum de rigidité de la table. Mais c'est "au deuxième ordre" par rapport à un défaut de rigidité d'un portique, par exemple, qui se répercute directement sur la position de la fraise par rapport à la pièce.
Le principale défaut que je vois d'une solution avec table croisée, c'est que la masse des pièces en mouvement peut être importante, limitant les vitesses de déplacement. ou des moteurs d'axe puissant.
L'autre "défaut", c'est que l'encombrement générale de la machine est important, mais cela n'est pas forcement gênant en fonction de la place qu'on a dans l'atelier.
Enfin ceci dit, il n'y a pas "une" bonne solution, tout cela est affaire de compromis. et puis d'avis personnel ...
Jean-Michel
 
B
Brioche76
Nouveau
Bonsoir tout le monde,

Après avoir fais quelques croquis, voici une première version CAO du châssis tel que je l'ai en tête.
La modélisation n'étant pas du tout finie (manque encore beaucoup de perçages, de vis, ainsi que les vis à bille et supports moteurs), le but est uniquement de faire une ébauche de ce que pourra être le châssis final et éventuellement par la suite faire quelques calculs EF sur la structure pour voir les points à améliorer ou pas.

Pour le moment tout est assemblé avec des vis en M8. Il s'agit de plaques d'acier de 15mm (sauf la plaque horizontale du portique qui fait 20 ainsi que le plateau).
Quelques images :

Chassis V1 - 1.png


Chassis V1 - 2.png


Chassis V1 - 3.png
 
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B
Brioche76
Nouveau
Selon les résultats de la simulation EF il est possible que je fasse varier l'épaisseur des plaques pour gagner en rigidité et/ou sur les fréquence propre.
Pour les rails ce sont des rails HGW 15 de chez Hiwin.

Au niveau des pieds je vais en mettre deux à l'avant, deux au milieu et deux à l'arrière (je pense à des pieds anti-vibration notamment).
Aussi pour la machine finale je pense installer des soufflets pour protéger les guidages et les VAB.

Reste aussi à faire les perçages pour fixer les accessoires (chaines pour câbles, contacteurs de butée,...) et aussi à faire un boitier ventilé pour l’électronique.
 
B
Brioche76
Nouveau
Bonjour.

Bien d'accord.

Un peu moins d'accord : avec une table croisée, la solution classique permet d'avoir toujours la fraise entre les 4 patins de la table croisée. On a donc facilement un grande rigidité entre la fraise et la pièce. Bien sur, si la table est très longue (grande course en X), l'extrémité de la table peut vibrer et induire un petit mouvement de la pièce au niveau de la fraise. Il faut donc néanmoins un minimum de rigidité de la table. Mais c'est "au deuxième ordre" par rapport à un défaut de rigidité d'un portique, par exemple, qui se répercute directement sur la position de la fraise par rapport à la pièce.
Le principale défaut que je vois d'une solution avec table croisée, c'est que la masse des pièces en mouvement peut être importante, limitant les vitesses de déplacement. ou des moteurs d'axe puissant.
L'autre "défaut", c'est que l'encombrement générale de la machine est important, mais cela n'est pas forcement gênant en fonction de la place qu'on a dans l'atelier.
Enfin ceci dit, il n'y a pas "une" bonne solution, tout cela est affaire de compromis. et puis d'avis personnel ...
Jean-Michel

Merci Jean Michel pour ces précisions, effectivement cela semble logique pour les efforts de garder la fraise entre les 4 patins. Après le problème c'est que cela prend plus de place de faire une table croisée par rapport à portique, et cela crée plus de porte à faux.. Je vais regarder quels sont les résultats en déformation avec cette configuration et je verrais alors si c'est une bonne solution ou pas par rapport à une table croisée. Aussi, peut être que pour augmenter la rigidité de la table je pourrai rapprocher un peu les guidages entre-eux. Dans l'idéal il faudrait que je fasse un petit calcul de flexion pour trouver l'entre-axe qui minimise le plus les déformations de la table. Je ferai ça quand j'aurai un peu de temps :meganne:
 
J
Jmr06
Compagnon
Bonsoir.
Je suis sceptique sur la raideur de la reprise avant du portique. N'as-tu pas peur que le plat reliant le portique aux longerons supportant les rails ne sollicite ces longerons en torsion ? Je ferais l'échancrure beaucoup plus petite dans la traverse qui est au droit de cette liaison portique/longeron. Juste de quoi passer la vis à billes.
Par ailleurs :
- pourquoi des échancrures si importantes sur toutes les traverses entre les longerons ?
- L'épaisseur des patins ne permet pas de passer les vis à billes. Pour résoudre cela, je ne ferais pas une saignée sur toute la longueur des plaques du X et du Z comme tu as fait. J'aurais peur de la déformation en planéité de la plaque. J'ajouterai des cales sous les patins pour récupérer l'épaisseur suffisante. Mais bon, c'est plus personnel qu'autre chose.
- La plaque du Z va-t-elle être assez rigide ? Personnellement, je préfère l'autre solution : patins du Z fixes (au droit des patins du X) et rails mobiles (en gros, tu inverses la petite plaque carrée et la grand plaque où il y a les rails). On a qu'une seule plaque à rigidifier, et c'est facile à faire en faisant une espèce de U dans lequel on place la broche. Mais c'est une façon de voir perso, il y a plein d'exemple de machine dans les 2 solutions. Un inconvénient de la solution que je propose, c'est que le moteur est sur la partie mobile et c'est plus compliqué pour les câbles.
- et pour finir, l'analyse RDM te montrera où placer des nervures de renfort !

Du points de vu de la technologie de construction, je trouve cela bien, le système de plaques acier vissées. Qu'est-ce que tu as comme moyens pour découper et usiner tout cela ? Et puis, il faut un bon foret, un bon taraud et du courage, vu le nombre de vis ! Mais cela donne une super solution. Et permet d'obtenir facilement une machine super rigide.

Jean-Michel
 
B
Brioche76
Nouveau
Bonsoir,

au niveau des échancrures j'ai fait cela comme ça pour laisser un maximum de place sous le plateau pour la vis à bille et les supports ainsi que le moteur qui viendra au fond (je fixerai le support de l'écrou à l'avant du plateau pour avancer au maximum ma vis à bille et laisser de la place derrière pour le moteur afin qu'il ne dépasse pas derrière). Et aussi par économie de matière pour ne pas mettre inutilement de grandes plaques pour supporter les axes alors que deux plaques assez étroites suffisent.

Chassis V1 - 4.png


Chassis V1 - 5.png


Pour les axes X et Z effectivement je m'en suis rendu compte après coup mais je vais devoir rajouter des cales sous les patins pour laisser de quoi passer les vis à bille. Au moins ça rajoutera un peu de rigidité sur le portique.. Sur l'axe Z je vois ce que tu veux dire mais au final cela revient un peu au même non ? Car lorsque que ma broche sera baissée ce sera sur la plaque sur laquelle est fixée la broche que j'aurai un grand porte à faux. Sinon pourquoi pas carrément inverser les axes Z et X en mettant le X sur le Z ?

Pour la fabrication j'ai accès à des centres d'usinages 3 et 5 axes, des tours, électro à fil et enfoncage et je pourrai même jouer avec une MMT pour vérifier mes cotes :-D Je peux aussi souder mais c'est un peu plus compliqué et je préférerai m'en passer si possible.
Après pour les taraudages je pense que le plus simple sera de faire les cycles de perçage sur la CN et de tarauder à la main.. Par contre je me demande comment je vais faire pour percer mes plaques sur les tranches..:???:
 
Dernière édition:
J
Jmr06
Compagnon
pourquoi pas carrément inverser les axes Z et X en mettant le X sur le Z ?
Je trouve que c'est la meilleure solution du point de vue rigidité. Mais elle est nécessite deux vis à billes et est donc plus chère. Donc à toi de voir.

Sur l'axe Z je vois ce que tu veux dire mais au final cela revient un peu au même non ?
oui et non. Lorsque la broche est au plus bas, effectivement on retrouve le même porte-à-faux. Mais souvent on est sur un étaux et la broche n'est jamais au plus bas. Et l'autre remarque, c'est que la plaque est bien plus facile à rigidifier par deux nervures, car on a toutes la place pour disposer ces nervures (on n'est pas entre deux mouvements). Mais comme indiqué, les deux solutions existes et sont aussi souvent utilisées l'une que l'autre.

Pour la vis à bille du Y, le palier fixe est entre les deux traverses ? Ces traverses ont donc 3 fonctions : rigidifier la liaison entre les deux longerons du Y, rigidifier le point d'appuis avant du portique, tenir la vis du Y. Quand on cumule des fonctions sur une même pièce, c'est souvent plus économique à réaliser, mais induit souvent plus de risque d'erreur de conception. Il faut donc bien étudier la chose.

Je ne vois pas comment tu comptes mettre tes soufflets de protection de la vis à bille, du moteur et des rails du Y. Compte tenu des courses, j'ai l'impression qu'il n'y a plus la place du soufflet comprimé quand on est en bout de course. Je suppose que tu as déjà regardé la chose ?

En tous cas, comme tu vois, je suis cela avec intérêt.
Jean-Michel
 
ingenieu59
ingenieu59
Compagnon
Bonjour,

Maintenant, si tu veux éviter le porte à faux de ta table croisée, il faudrait que ta plaque d' alu fasse toute la longueur - un espace entre les 2 montants du portique. ( sens du Y sur une fraiseuse conventionnelle ).
Et, pour aller dans l' autre sens ( sens du X sur une fraiseuse conventionnelle ) , il te faut des rails de la longueur maxi de ta table mais, un plateau qui ne fasse que la moitié de la longueur de ta table .

Genre, un plateau de 1000 ( X ) x 500 ( Y ) sur lequel tu rajoutes un plateau de 500 x 500 .

Ainsi, en laissant ta broche fixe, et au centre du portique , tu pourrais avoir une surface de travail de 500 x 500

J' espère avoir été clair . Sinon, j' ai un traducteur attitré .:-D
 
ingenieu59
ingenieu59
Compagnon
Soit, une table de 1000 x 500 ( dessous ) + petite table de 500 x 500 ( dessus )
l' espacement entre les montants du portique = 1020
Un socle de 1020 x 1200 ( Y )
 
J
Jmr06
Compagnon
Bonjour @ingenieu59
Bon là, je ne te suis plus !
@Brioche76 est parti sur une solution avec une table mobile sur un seul axe, donc pas une table croisée.
Et si tu parles de la géométrie classique, avec une table croisée et une broche mobile en Z, a priori, il n'y a pas de portique. Donc ????

Sur une fraiseuse classique, avec une table croisée et une broche uniquement mobile en Z, la fraise est toujours dans le rectangle défini par les 4 patins de la table croisée. Il n'y a donc pas de porte-à-faux pour les efforts de fraisage. Et c'est l'intérêt de cette géométrie, selon ma compréhension. Après, concernant les porte-à-faux de la table à droite et à gauche du guidage, comme il n'y a pas d'effort à cet endroit autre que le poids, c'est moins critique. Enfin, c'est comme cela que je comprend l'intérêt de cette géométrie.
Maintenant, si on utilise une broche à haute vitesse et des petites fraises, c'est sûr que les efforts de fraisage deviennent petits et que les efforts d'inertie importants, ce qui fait que l'intérêt de cette géométrie s’estompe.

Mais bon, le beau projet de @Brioche76 n'est pas partie dans cette voie de table croisée, il a choisi un portique fixe, ce qui est je pense une très bonne solution. Et compte tenu des moyens d'usinage et de contrôle dont il dispose, il pourra faire une très belle machine.

Nota : pour les perçages sur les bords des plaques de grande dimension, j'ai eu à faire cela et voici comment je m'y suis pris. J'ai une perceuse à colonne sur une colonne ronde. J'ai tourné la tête pour que la broche s'écarte de la table et s'aligne sur le bord du bâti sur lequel est la perceuse. Et je bride la plaque sur les montants du bâti avec des serre-joint. La plaque est alignée au niveau à bulle pour avoir une perpendicularité du foret par rapport à la plaque. C'est un peu long, mais cela a très bien fonctionné et m'a permis de faire correctement des trous profonds sur la tranche d'une plaque de grandes dimensions. Si cela peut de donner des idées....
 
ingenieu59
ingenieu59
Compagnon
Pour une table croisée, il faut aussi un portique fixe , et la broche serait fixe , au centre.
 
B
Brioche76
Nouveau
Bonjour tout le monde,

merci pour vos réponses effectivement je vois que vous suivez cela fait plaisir :)
Pour revenir sur le problème de portique, en effet mettre l'axe X sur le Z semble être la meilleure solution mais aussi la plus onéreuse. Et cela pose également un autre problème, au niveau des collisions si je veux fraiser une pièce assez profonde et haute et que je souhaite descendre bas sur l'avant de la pièce, le portique va risque d'entrer en collision avec la pièce (vu que l'axe X tout entier monte et descend). En plus, le coût sera aussi plus élevé que si on rajoute une vis à bille, il faut rajouter les fixations, un moteur, un driver et une alim... Donc pour le moment je pense que je vais rester sur une solution classique avec le Z sur le X.

Pour ce qui est de l'axe Y, je me pose la question de savoir si je fais juste un montage fixe fixe entre le moteur et le plateau (donc avec l'autre extrémité de la vis libre) ou si je rajoute un support qui viendra se fixer derrière la face avant... D'un point de vue du montage, mettre uniquement une fixation au niveau du moteur et du plateau permettrai d'être isostatique et de ne pas trop forcer sur la bille en cas de défaut de parallélisme avec les rails. Par contre lorsque le plateau est au plus près du moteur cela veut dire qu'une grande partie de la vis se retrouve dans le vide et sans support.. Pour la réalisation je pense que je vais faire simple, je vais monter mon châssis et ensuite usiner directement la partie qui viendra accueillir le support de vis à bille (visible sur la photo). Pour le plateau je partirai d'une plaque un peu plus épaisse que 20mm et je la surfacerai en direct sur la machine pour être sur de bien être parallèle à mes axes et de compenser mes éventuels défauts de montage (je ne sais pas si je suis clair sinon dites le moi ).

La solution table croisée est intéressante dans le sens ou en restant en permanence entre les 4 patins, on est sur de la précision de l'usinage car en fait, même si le plateau se déforme lorsqu'il est en porte à faux, la partie qui sera sous la fraise sera toujours bien positionnée car elle sera toujours entre les patins. Cependant par rapport à ce que je souhaite faire il y a deux gros désavantages qui font que je ne partirai pas dessus. Le premier est qu'une table croisée amène un encombrement beaucoup plus important or je souhaite faire une machine assez compacte. Le deuxième est que la masse en mouvement est plus importante et donc cela nuis au dynamisme de la machine.

Enfin pour le soufflet je vais regarder un peu ce qui existe et je pense que le plus simple sera de venir fixer le soufflet d'un coté sur la table et de l'autre sur le chassis (pour ce faire je pense utiliser des pièces imprimer en 3D qui viendront maintenir le soufflet aux deux extrémités). Le but c'est que le soufflet vienne recouvrir les deux guidages prismatiques ainsi que la vis à bille. Il faudra que je regarde de quelle place j'ai besoin pour le mettre lorsqu'il est replié au maximum.

@Jmr06 merci pour l'astuce pour les perçages, je vais voir comment je peux me débrouiller avec les moyens à disposition :wink: Heureusement les plaques ne sont pas trop grandes..
D'ailleurs, j'aurai aimé avoir un ordre de pris pour les matières premières mais je ne trouve pas de vendeurs qui font des plaques comme ça en acier de 15 ou 20mm d'épaisseur, est-ce que vous en connaissez ? Le prix au m² est pas trop élevé ?

Ce week end je vais être un peu pris mais normalement la semaine pro je vais pouvoir avancer un peu sur ma maquette numérique. Après le but n'est vraiment pas de me lancer tête baissée dans la réalisation de la machine. Avec ma petite expérience de la conception de mon imprimante 3D je sais que je préfère prendre le temps de bien étudier la question avant de me lancer dans la fabrication, pour éviter les mauvaises surprises et ne pas regretter un éventuel défaut de conception. En plus j'ai le temps car je n'ai pas encore le budget comme je l'avais dis au début, donc je pense que l'aurai d'ici plusieurs mois et cela me laisse alors le temps de bien réfléchir à ma conception.
 
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ingenieu59
ingenieu59
Compagnon
Bonjour,

je vois que ça cogite grave !!:lol:
C' est sûr, une table croisée, c' est encombrant ( L , l , h )

Pour du plat, tout dépend où tu habites et ce que tu veux comme fer plat ( dimensions, qualité ).
 
fred03800
fred03800
Compagnon
D'ailleurs, j'aurai aimé avoir un ordre de pris pour les matières premières mais je ne trouve pas de vendeurs qui font des plaques comme ça en acier de 15 ou 20mm d'épaisseur, est-ce que vous en connaissez ? Le prix au m² est pas trop élevé ?
Une tôle de 20mm en 2 x 1 m => environ 320kg, pour le prix entre 300 ou 350€
 
J
Jmr06
Compagnon
Bonjour @ingenieu59
Pour moi, la solution classique avec table croisée correspond à ton premier lien, sur aliexpress. Mais là, il n'y a pas de portique pour le Z, j’appelle cela une colonne :-D.

Pour l'achat de tôle, il y ce lien, mais ce n'est pas le plus économique :
http://www.metalaladecoupe.com/francais/toles.asp?tbout=acier
Probablement que tu connais, on tombe dessus de suite si on recherche sur le net
Mais je pense que c'est utile surtout pour avoir un ordre de grandeur du prix. On doit trouver mieux, j'imagine.
 
ingenieu59
ingenieu59
Compagnon
Bonjour Jmr06,

Oui, je sais que c' est une colonne, mais , si on ne veut pas avoir d' axe Y, pourquoi s' embêter avec un portique .
Et puis, sur le net, on trouve un truc, on le met en mémoire ( parce que vu ) , et , plus moyen de le retrouver .
C' était pas celle là que je voulais mettre, mais à défaut d' autre chose , ça peut donner des idées .
 
B
Brioche76
Nouveau
Bonjour,

J'ai été voir les liens que vous m'avez envoyé, j'en avais déjà vu quelques uns en fouillant sur le net. Par contre je n'avais pas vu le site pour les plaques, mais je viens d'aller jeter un œil et c'est assez cher ^^ (plus de 900 euros pour une plaque de 200*100*2). Je vais essayer de voir avec mon école si ils ont des fournisseurs pour ce type de plaques. J'ai eu aussi Hiwin au téléphone pour le devis que je leur ai demandé, et il y aura quelques modifs sur les références que j'avais demandé mais j'attend leur retour par mail pour chiffrer les guidages prismatiques.
 

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