apuntes neumática tema 6

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Neumática: Tema 6

Circuitos Básicos

Sistemes Oleohidràulics i Pneumàtics

Código 372

Ingeniería Industrial. 5º CursoIngeniería Industrial. 5º Curso

Área Mecánica de Fluidos.

Universitat Jaume I

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La disposición gráfica de los diferentes elementos que constituyen un circuito neumático es análoga a la representación esquemática de la cadena de mando (figura adjunta), es decir, que las señales deben dirigirse de abajo arriba. La alimentación es recomendable representarla con sus elementos necesarios, en la parte inferior y de manera ascendente. Para circuitos relativamente grandes se puede simplificar su símbolo mediante:

Tema 6: Circuitos Básicos

Circuitos Básicos: Disposición en esquemas neumáticos

Disposición en los esquemas de circuitos neumáticos

El esquema de conexiones se dibuja sin tener en cuenta la disposición real de los elementos, siendo aconsejable representar todos los cilindros y válvulas direccionales horizontalmente.

3Tema 6: Circuitos Básicos

Circuitos Básicos: Disposición en esquemas neumáticos

Ejemplo:

El ejemplo se ha realizado siguiendo la cadena de mando. Así la válvula V1 se encuentra al final del recorrido del vástago, pero como se trata de un elemento de entrada, se dibuja en la parte inferior del esquema, pero indicándose también su posición real junto al cilindro. Si se tratara de un rodillo escamoteable, se dibujaría con una flecha indicando el sentido de actuación.


Circuitos Básicos: Gobierno Básico de Cilindros

Circuitos Básicos

Válvula de accionamiento manual de 2 posiciones y 3 vías sobre cilindro de simple efecto. Si el

accionamiento tiene enclavamiento puede hacer que se mantenga en

posición extendida.

Válvula de accionamiento manual de 2 posiciones y 4 vías sobre cilindro de doble efecto. Si el

accionamiento tiene enclavamiento puede hacer que se mantenga en

una posición determinada

A.-Gobierno Básico de Cilindros



No es conveniente ya que podría activarse ambos mandos a la vez, lo que daría una señal que bloquearía el cilindro.



Hay veces en las que no se puede gobernar directamente un cilindro, bien sea porque es muy grande y necesita de mucha presión, porque está lejos, porque el control ha de ser pequeño u ocupar poco espacio, etc… Asíque lo que se hace es utilizar un distribuidor intermedio, el cual se gobierna desde el mando. La “microválvula” de control envía una señal “pequeña” que mueve la válvula distribuidor. En este caso del ejemplo la válvula corredera es de 5 vías y 2 posiciones, y es pilotada por la válvula de 3 vías y dos posiciones.



Una variante de la anterior sería esta del ejemplo en la que existen dos válvulas para el pilotaje del distribuidor. Hay otra diferencia importante, aquí la válvula corredera es biestable, es decir, se mantiene constante en ambas posiciones, lo que hace que sea necesaria otra orden para el cambio de posición del vástago. Es decir, la válvula tiene “memoria”. Un problema de este montaje es si se pulsan ambos botones a la vez y mandan simultáneamente la orden de pilotaje. Seráun problema que habrá que resolver.


Circuitos Básicos: Regulación de velocidad avance/retroceso

B.- Regulación de la velocidad de avance y/o retroceso de un cilindro

La regulación de la velocidad se hace controlando el caudal de aire que entra o sale del cilindro. Por tanto, en general se deberá ser generoso con las medidas de válvulas y tuberías para no limitar la velocidad disponible del cilindro. Lo usual es regular la velocidad mediante dispositivos como válvulas de regulación colocadas en las entradas y salidas del cilindro.

Flujo libre en

Flujo restringido en

Regulado a la salida Regulado a la entrada

En el caso de querer regular la velocidad en solo uno de los sentidos, se tiene la optación de ubicar el regulador a la conexión de entrada o a la salida del cilindro.

Mejor regulación y poco dependiente de la carga

Arranque más suave, pero regulación dependiente de la carga



Muchas veces el problema está en que el aire sale del cilindro y debe recorrer la conexión hasta el distribuidor y de allí al escape. Así, es posible incrementar la velocidad colocando una válvula que saque el aire directamente desde la salida del cilindro, evitando todo el recorrido.



Circuito con tres posibilidades de regulación

Válvulas de escape rápido

válvula 4/2 de gobierno

válvula 4/3 de selector de velocidades de escape

En este esquema hay hasta tres posibles velocidades de escape en función de la selección de la válvula 4/3 con selector con enclavamiento. Según salgan por R, la posibilidad más rápida o por 6, válvula regulada.


Circuitos Básicos: Mando simultáneo

C.- Mando Simultáneo

Mando de un cilindro en serie.

Hay muchos casos en los que se debe disponer de un doble mando, sobre todo en situaciones de riego de accidente, de tal manera que sean necesarios dos mandos para accionar un sistema

Es necesario pulsar ambos dispositivos a la vez para que la válvula pueda mover el cilindro

Mando de válvula de simultaneidad.


Circuitos Básicos: Mando desde diferentes puntos

D.- Mando desde diferentes puntos

Otro caso diferente es cuando se quiere actuar desde varios puntos, de forma que en cualquiera de los puntos sea posible actuar sobre el cilindro.


Circuitos Básicos: Control de fuerza y mando por presión

E.- Control de fuerza y Mando por presión

Son muchos los casos en los que es necesario controlar la presión que ejerce el cilindro, por el proceso en sí o bien por seguridad. Esto se puede hacer controlando la presión de alimentación o mediante una válvula limitadora de la presión, de tal manera que cuando la presión alcance cierto valor sea liberado al exterior

Válvula limitadora de la presión. Escape por R cuando la presión en P alcance un valor determinado, mientas el mulle mantiene el escape cerrado

Con este circuito se produce un ciclo de avance y retroceso automático, si la presión en el cilindro es mayor que la de tarado.


Circuitos Básicos: Control de fuerza y mando por presión

Con este circuito se puede controlar dos cilindros


Circuitos Básicos: Mando temporizado

F.- Mando Temporizado

Son esquemas que sirven para producir un cierto retraso en la señal. Por lo general se trata de sistemas que poseen una cámara para almacenar aire, y que en función del tiempo que tarda el aire en llenar la cámara y alcanzar cierta presión, se produce el retraso en la transmisión de la señal.

La señal entra al deposito y hasta que la presión en el piloto no alcanza el valor de consigna la válvula no se abrirá



De forma manual se inicia la secuencia sacando el cilindro. Cuando el cilindro sale activa el final de carrera “a1” desplazando la válvula que da paso al aire que llena el depósito. Cuando la presión de pilotaje es alcanzada, desplaza la válvula que pilota la corredera que gobierna el pistón



En este circuito, una vez iniciado el pulsador, el sistema de forma automática inicia un movimiento de retroceso gobernado por el retardo provocado en el circuito temporizador y la capacidad del depósito.


Circuitos Básicos: Anulación de señales

G.- Anulación de Señales de Presión (interferencia de señales)

Uno de los grandes problemas que se presentan cuando se diseñan circuito neumáticos es la presión de aire indeseable en uno de los lados de la corredera. Mientas esta existe no se puede desplazar la misma o si lo hace lo hace lentamente y mal. Así será necesario en muchos casos incluir sistema que sean capaces de eliminar dichas presiones indeseables. Hay varios métodos comunes:

• Mediante válvulas neumáticas de rodillo escamoteable o abatible.

• Mediante uso de temporizadores anuladores de señal.

• Válvulas vías (diseño de circuitos por método sistemático).

• Válvulas con señal dominante (válvulas accionadas por presión diferencial).

• Montaje de regulador de presión (en el lado no preferente)

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Ejemplo anulación señal con válvula de rodillo escamoteable



Válvula de rodillo

Válvula de rodillo escamoteable

La diferencia con la anterior es que en la posición 4 no produce señal en

la válvula



En la figura se observa que una señal constante aplicada a la entrada del temporizador se transforma en un impulso corto cuya duración está en función del ajuste realizado.

Aunque se trata de un sistema seguro en cuanto a la eliminación de señal permanente puede tener los siguientes inconvenientes:

- La salida queda anulada al final de la temporización, con lo que ya no es posible utilizar la señal, que es su momento se ha proporcionado, para operaciones posteriores.

- Se trata de una solución más cara, especialmente si se deben eliminar varias señales.

- El espacio ocupado es significativo.

Ejemplo anulación señal con temporizador neumático


Circuitos Básicos: Ejemplos con uno o dos actuadores

Circuitos con uno o dos actuadores



Accionamiento continuo de un cilindro

Con un pulsador se inicia el funcionamiento ininterrumpido de avance y retroceso, hasta que otro segundo pulsador lo detiene.

1.1 Distribuidor: válvula 4/2 pilotada reumáticamente en ambos lados

1.2 y 1.3 microválvulas 3/2 con palpador mecánico colocadas al inicio y final de la carrera del vástago del cilindro A

1.5 y 1.6 microválvulas3/2 con pulsador y monoestables con retorno por muelle

1.4 válvula 3/2 con pilotaje neumático en ambas vías

Enchufe rápido con antiretorno

La válvula 1.5 inicia la maniobra y la 1.6 la interrumpe

Equipo tratamiento de aire



Elevadora de una plataforma

Al accionar la válvula de pedal (1.2) se pilota la parte izquierda del distribuidor (1.1) del cilindro y el aire pasa al conducto de la cámara de avance del vástago. Para llenar dicha cámara de aire y evacuar el de retroceso, es preciso que las válvulas (1.4) y (1.5) dejen el paso libre. A través del selector de circuito (1.6) se produce el pilotaje de las válvulas y, por tanto, la apertura de las respectivas vías.

Mientras dura el accionamiento del pedal, la plataforma asciende hasta el límite. En el momento en que se deja de accionar, el distribuidor (1.1) debido a la acción de los resortes, manda la corredera a la posición central y se bloquea el paso del fluido, parándose la plataforma en cualquier posición.

Para descender, se acciona la válvula de pulsador (1.3). Al igual que en el caso anterior, el selector de circuito (1.6) permite el desbloqueo del paso de aire de las válvulas (1.4) y (1.5).

Válvulas de bloqueo, su función es mantener el

cilindro en cualquier posición



Apertura puerta neumático con sistema automático de cierre temporizado

Al accionar cualquiera de las dos válvulas de llave (1.2) o (1.4) desde el exterior o interior del edificio se pilotará el distribuidor (1.1) y la puerta comenzará a abrirse. Desde este mismo momento el aire comienza a actuar sobre el temporizador (1.3). Transcurrido un tiempo (mayor al de la apertura de la puerta) el temporizador conmuta la vía de aire a través de la propia válvula y pilotará la otra parte del distribuidor (1.1); cerrándose la puerta.



“Prensa” y “Máquina de ensayos alternativa” Funcionamiento como prensa:Mediante los pulsadores manuales (1.2) y (1.3) se podrá accionar el cilindro en uno u otro sentido. Mediante los reguladores de flujo (1.6) y (1.7) se logra controlar la velocidad del vástago cuando se utilice como prensa (en este montaje las válvula de regulación de caudal están montadas a la entrada en lugar de a la salida para conseguir un arranque más suave de la prensa).

La razón de ser de las válvulas de escape rápido (1.4) y (1.5) es lograr una evacuación rápida de las cámaras del cilindro para lograr la máxima frecuencia en el movimiento del vaivén del vástago. Los selectores de circuito (1.10) y (1.11) se han montado para pilotar el distribuidor (1.1) del cilindro, desde los dos elementos diferentes por cada lado.

Las válvulas de 3 vías con bloqueo (1.8) y (1.9) sirven para interrumpir el paso del fluido hacia los temporizadores (1.3.1) y (1.2.1.) respectivamente. La válvula (1.12), del mismo tipo que las anteriores, protege el manómetro (1.13) cuando la máquina trabaja con movimiento alternativo.

El grupo (0.1) consiste en el quipo de filtraje, regulación de presión y lubricación (unidad de manteniendo).

Funcionamiento como máquina de ensayos alternativa:

Al accionar las válvulas (1.8) y (1.9) se da paso de aire hacia los temporizadores. En la posición indicada, el aire irá penetrando en el temporizador (1.2.1) hasta que, transcurrido un tiempo muy breve, éste enviará la señal de presión al pilotaje del distribuidor (1.1) a través del selector del circuito (1.10) De esta forma el vástago del cilindro avanzará. El aire entrará ahora por (1.8) hacia (1.3.1) y se repetirá el proceso alternándose los dos temporizadores. La frecuencia de l vibración depende de la regulación del dichos temporizadores.



Decapado de piezas por inmersión Se trata aquí de producir mediante un cilindro neumático de doble efecto, un movimiento del vástago de dos velocidades, y un movimiento rápido de retroceso del mismo a su posición inicial. Es decir, la aproximación de las piezas al ácido del depósito se efectuará de forma rápida; se sumergirán después lentamente en la cuba y se mantendrá un tiempo determinado en el interior hasta lograrse el decapado; trascurrido dicho tiempo retornará a su posición de reposo de forma más rápida.

En posición de reposo, el vástago del cilindro se encuentra replegado en retroceso. Al pulsar el válvula (1.2) se conmutan las vías del distribuido (1.1) y se produce el avance del cilindro de forma rápida, pero controlada por el regulador (1.8). El aire de la cámara delantera del cilindro seráexpulsado directamente al exterior, a través de (1.1) y (1.4). Inmediatamente antes de entrar las piezas en contacto con el líquido, el vástago del cilindro acciona la válvula de ruleta abatible (1.5), y la corredera de la válvula (1.4) conmuta las vías del paso del fluido. En este caso, el aire del escape del cilindro es obligado a pasar por el regulador (1.6), que estrangula su paso haciendo que el vástago con su carga se desplace lentamente y sin salpicar al entrar en contacto con el líquido.

En el momento en que se inicia el descenso del cilindro desde la posición de reposo, el temporizador (1.3) comienza a actuar y transcurrido el tiempo programado para que se produzca el decapado de las piezas, el vástago retorna a su posición original a velocidad rápida, controlada únicamente por el regulador unidireccional (1.7).



Mando mediante captadores de proximidad

Preamplificadorde señal presión

Captatores de señal neumático



Torneado de pieza de aluminio


Circuitos Básicos: Identificación de componentes de un circuito neumático.

Identificación de los componentes de un circuito

Para la identificación de los distintos elementos que constituyen un esquema neumático o electroneumático se emplean distintos sistemas, entre los que sobresalen:

a) Identificación por cifras con una numeración continua.

b) Identificación por cifras con una numeración compuesta.

c) Identificación por letras.

d) Identificación por cifras y letras según lo indicado en la norma ISO 1219-2.

El empleo de uno u otro sistema depende lógicamente de quién diseña el esquema, observándose una tendencia a utilizar normalmente el sistema (b), mientras que el (c) es utilizado en los esquemas cuyo mando es programado en función del desplazamiento, como ocurre con el llamado sistema cascada empleado para la confección de esquemas neumáticos secuenciales.



a) Identificación por cifras con una numeración continua.

Se emplean en mandos muy complicados cuando es problemático el aplicar los otros métodos.

Consiste en ir numerando a los distintos componentes del esquema siguiendo la serie de números naturales 1, 2, 3,

b) Identificación por cifras con una numeración compuesta.

Se trata de dividir el proceso en GRUPOS que se numeran de forma correlativa. A continuación cada COMPONENTE de cada grupos se numera de forma continua.

La identificación se forma indicando primero el número del grupo y a continuación el número de componente separados por un punto.



Número del grupo:

Número del componente:

En la parte superior de la figura se indican cuatro componentes de trabajo que formaría los grupos 1, 2, 3 y 4; numerándose de izquierda a derecha de 1 a 4.

En la parte inferior de la figura se muestra el sistema de alimentación de aire (equipo de mantenimiento y válvula general) que forma el grupo 0.

En tabla adjunta se muestra la clasificación de la numeración de los componentes.



Ejemplo de identificación de componentes de un circuito neumático según numeración compuesta.



c) Identificación por letras.

Se suele utilizar cuando el esquema de mando es programado en función del desplazamiento.

• A los elementos de trabajo ( motores, cilindros, etc… ) se les asigna letras mayúsculas siguiendo el orden alfabético, con el signo “+” si se refiere a la carrera de avance, o “-” si es de retorno.

• Las válvulas con accionamiento mecánico actuadas por los elementos anteriores se designan con la letra minúscula correspondiente a cada uno de estos elementos, con el subíndice “1” ó “+” cuando el vástago está salido o en posición de trabajo, y “0” ó “-” cuando está en posición de reposo.

• Para las válvulas de potencia de los cilindros, sus accionamientos se identifican con las mismas mayúsculas anteriores junto con el signo “+” o “-” según realicen el movimiento de avance o retorno.

• Puede ir acompañada de identificación numérica.



Ejemplos de circuitos designados por letras



Número de grupo funcional (I): Esta parte del código de identificación se compone de cifra(s), empezando por 1. Este número será utilizado en sistemas o instalaciones que dispongan más de un grupo funcional.

Número del circuito (II): Esta parte del código se compone de cifra(s). Es preferible empezar por 0 para todos los componentes dispuestos sobre el grupo generador o las fuentes de alimentación, numerando en forma continua para cada circuito.

Código del componente (III): Cada componente será identificado por una letra conforme a la tabla

Número del componente (IV): Esta parte del código de identificación se compone de cifras, empezando por 1 con numeración continua. Los orificios deben estar identificados en el esquema del circuito por las letras o números indicados sobre los componentes, las envolventes o los bloques de distribución.

d) Identificación de circuitos por cifras y letras según lo indicado en la norma ISO 1219-2



d) Identificación de circuitos por cifras y letras según lo indicado en la norma ISO 1219-2


Circuitos Básicos: Realización del esquema de un circuito neumático.

Componente: Es una unidad (por ejemplo, bomba, motor, distribuidor, filtro) que comprende una o más partes destinadas a intervenir en la funcionalidad de un sistema hidráulico o neumático.

Convertidor de señal: Componente que transforma un tipo de señal (por ejemplo, mecánica, neumática, eléctrica, etc.) en otro tipo.

Elemento de trabajo: componente que transforma la energía fluídica en un movimiento rectilíneo o de rotación (por ejemplo, motor, cilindro, etc.).

• El esquema del circuito debe ser claro y permitir seguir los movimientos y los mandos de las diferentes secuencias durante el ciclo.

• El conjunto de equipamiento neumático o hidráulico con su conexionado será representado conjuntamente con los componentes que influyen sobre el funcionamiento.

• En el esquema no es necesario tener en cuenta la disposición real, en el espacio, de los componentes.

Realización de esquema de un circuito neumático.



• Los conductos o conexiones entre las diferentes partes de los componentes serán trazados con los mínimos puntos de intersección o cruce. En función de la complejidad del sistema puede ser necesario proceder a un reparto por grupos según las funciones de mando, procurando que una función completa de mando, con sus elementos de trabajo, se representen en una sola hoja; en estos casos debe identificarse en cada hoja los puntos de conexión que enlazarán con las hojas anteriores o sucesivas.

• Los límites de un solo conjunto serán representados por un trazo mixto

• Los componentes activados por elementos de trabajo se representan con un trazo y con su código de identificación junto al elemento de trabajo que las activa (por ejemplo, unas válvulas con accionamiento mecánico junto al cilindro que las activa), y si las válvulas son con accionamiento unidireccional (por ejemplo del tipo con rodillo escamoteable) debe añadirse una flecha ( ) a la representación en el sentido del accionamiento.

• Las válvulas con sus conexiones respectivas podrán situarse posteriormente en el lugar del esquema más idóneo y afectado por su código de identificación.



• Los símbolos de las transmisiones hidráulicas y neumáticas deben disponerse en principio desde abajo hacia arriba y de izquierda a derecha como sigue:

• Alimentación de energía: Abajo a la izquierda.

• Elementos de mando: En orden secuencial hacia arriba y de izquierda a derecha.

• Elementos de trabajo: En lo alto y de izquierda a derecha.

Identificación de los orificios:



La información técnica que debe ser indicada en el esquema al lado de cada símbolo o bloque debe ser:

Acumuladores hidráulicos:- Capacidad máxima en dm3.- Capacidad mínima de seguridad de funcionamiento en dm3.- Tipo, categoría y clase de viscosidad del fluido.

Acumuladores neumáticos:- Capacidad máxima en dm3.- Presión máxima admisible en Mpa (bar).

Nota: 1 bar = 105 Pa; 10 bar = 1 Mpa

Bombas a cilindrada fija:-Caudal nominal en dm3 y/o cilindrada en cm3.

Bombas a cilindrada fija:- Caudal mínimo y máximo en dm3 / min y/o cilindrada en cm3.- Valores de ajuste del pedido.

Compresores:- Caudal nominal en dm3 y/o cilindrada en cm3.



Aparatos para regulación de la presión y presostatos:-Presión/es de regulación en Mpa (bar).

Cilindros:- Diámetro del cilindro, diámetro del vástago y carrera máxima en mm (p.ej. ø100/55/50).- Especificar la función (sujeción, elevación, avance)

Motores semirrotativos:- Cilindrada por movimiento en cm3.- Momento en daNm.- Ángulo en º.- Velocidad de rotación en min-1.- Especificar la función (oscilación, rotación).

Motores de cilindrada constante:- Cilindrada en cm3.

Motores de cilindrada variable:- Cilindrada mínima y máxima en cm3.- Momento en daNm, velocidad de rotación en m/segy sentido de rotación- Especificar la función (taladro, conducción).

Acumulador de gas- Presión de precarga en Mpa (bar) a una temperatura especificada en ºC.- Presión de funcionamiento mínima y máxima en Mpa (bar)- Tipo de gas.- Volumen en dm3.

Filtros- Índice de filtración.

Tuberías y tubos - Diámetro nominal exterior y grosor en mm (p.ej. ø38x5)

Tubos flexibles- Diámetro nominal interior en mm.

Regulación de temperatura- Valor de ajuste en ºC.

Temporizadores:- Tiempo de retardo o gama de ajuste en seg.

Manómetros- Gama de presión en Mpa (bar).



Los componentes del circuito neumático con sus conexiones se dibujan sobre el formato elegido entre varios niveles que se inician por un nivel inferior que representa el circuito de alimentación de presión y finalizan en un nivel superior donde van los elementos de trabajo. Es decir, que la presión de aire o alimentación de energía del sistema fluye desde el nivel más bajo hasta el más alto a través de los distintos componentes del circuito.

Se debe tener en cuenta que en un circuito no necesariamente existirán componentes en todos los niveles, sino que ello dependerá de sus características. Obsérvese también que las válvulas con accionamiento mecánico (por ejemplo un final de carrera) se sitúan en el segundo nivel y alejadas de los elementos de trabajo que las accionan y que se encuentran en el sexto nivel. En este caso la posición de la válvula debe indicarse con un trazo vertical y con su código de identificación junto al cilindro o en el lugar donde vaya a ser accionada.

Distribución de componentes en un esquema neumático.



El vástago de un cilindro de simple efecto (1A) avanza cuando se acciona una válvula con accionamiento manual por pulsador 3/2 vías y retrocede cuando se deja de accionar. En esta aplicación únicamente existen componentes en los niveles 1º, 2º y 6º

El vástago de un cilindro de simple efecto (1A) avanza cuando se accionan simultáneamente las dos válvulas con accionamiento manual por pulsador 3/2 vías y retrocede cuando se deja de accionar una de ellas. En esta aplicación únicamente existen componentes en los niveles 1º, 2º, 3º y 6º

Ejemplos de circuitos



Estando en posición inicial dada por 1S2 se acciona la válvula con accionamiento manual por pulsador 3/2 vías (1S1) y se conmuta la válvula doble pilotada (1V3). Avanza el cilindro de doble efecto (1A), cuando 1A acciona la válvula 3/2 vías con accionamiento mecánico 1S3, se manda la señal de activación al temporizador 1V2, y cuando está llega a su presión de ajuste conmuta a la válvula 1V3 y hace retroceder el cilindro. La salida y entrada del cilindro 1A se regula a través de las válvulas 1V4 y 1V5. En esta aplicación existen componentes en todos los niveles.



Ejemplo genérico de una instalación formada por tres grupos funcionales. Los el primero dispone de dos circuitos 1-1 y 1-2, el segundo de uno y el tercero dos

Los tres componentes forman parte del grupo funcional 4 y pertenecen al circuito 2.

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Hay veces en los que se agrupa en cuatro niveles por comodidad



Anotaciones

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