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Pistolas GMAW para soldadura

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Pistolas GMAW para soldadura
SOLDADURA
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Foto: blogsdir.cms.rrcdn.com
Pistolas GMAW para soldadura
Jose Luis Ordóñez Jiménez
Periodista
Para procesos
manuales o
automáticos
con ciclos de
hasta 100%.
Las pistolas para soldadura
GMAW son utilizadas en
industrias que tienen como
prioridad la optimización de
los tiempos de producción,
puesto que este sistema
permite un proceso manual
o automatizado, ágil y
confiable. Por ello conocer
los parámetros necesarios
para desarrollar un trabajo
de soldadura efectivo con
pistolas de alta tecnología es
fundamental.
Las pistolas de soldadura son herramientas utilizadas
para la unión de piezas metálicas con el apoyo de gases
de protección, electrodos en forma de alambre y la habilidad por parte del operario para crear cordones de soldadura en trabajos como la fabricación de estructuras,
automóviles y maquinaria, o la unión o reparaciones de
tuberías, en sectores como la construcción; el metalmecánico; el automotriz; el petrolero y naviero, entre otros.
Si bien un proceso efectivo de soldeo requiere de experiencia por parte del operario, establecer los parámetros
necesarios para una correcta elección de la pistola es un
punto primordial, por lo que se deben tener en cuenta características como el grado de amperios máximos a
utilizar, la temperatura y los ciclos de trabajo que soporta el sistema en general.
Además, conocer las partes que componen una pistola de
soldadura, sus consumibles y los adelantos desarrollados
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para este tipo de herramienta, es
ideal en un proceso con pistolas
para soldadura GMAW, y alcanzar
una competitividad y productividad
industrial de calidad.
Al momento de realizar un proceso
de soldeo, con el apoyo de pistolas de
soldadura, lo que un operario busca
es que la herramienta tenga un desempeño continuo, que minimice los
tiempos muertos por el cambio de
consumibles, y que a su vez permita
una fluidez en el trabajo con amperajes que no excedan la temperatura
que perjudique la salud del operario,
la vida útil de la pistola (por recalentamiento), y las características físicas
de los metales a trabajar.
Para alcanzar dicha fluidez en un
proceso de soldadura, las pistolas
han sido diseñadas con características para fácil manejo, con mangos
ergonómicamente funcionales; fácil
cambio de consumibles y un peso
que permita una buena maniobrabilidad por parte del operario.
Y para un desempeño óptimo con
este tipo de herramienta, el operario debe conocer la clasificación de
las pistolas, las cuales están definidas
por el rango de amperaje y el tipo de
refrigeración. Además, debe tenerse
en cuenta que las pistolas cuentan
con ciclos de trabajo definidos en
porcentajes, que les permite trabajar de manera estable por un espacio
determinado de tiempo, por lo que,
dependiendo del tipo de trabajo a
desarrollar, se debe escoger la pistola con el ciclo de trabajo adecuado.
Por otra parte, el diámetro del electrodo a utilizar en el proceso, es otro
de los parámetros a tener en cuenta
en el momento de elección de una
pistola.
A continuación se especificarán cada
una de las anteriores características
para una buena elección de una pistola para soldadura, con el propósito de que el operario tenga una
guía que le sirva como referencia al
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Foto: image.mustangandfords.com
Una correcta elección
Dentro de los factores que se deben tener en cuenta para
una correcta elección se encuentran, el amperaje, el tipo de
refrigeración y diámetro del electrodo.
momento de iniciar un trabajo que
requiera del uso de una pistola para
soldadura GMAW.
• Amperaje: Conocer el amperaje
(A) o la intensidad de corriente
con la que trabajan los sistemas
de alimentación de energía para
las pistolas, es de vital importancia
puesto que este es el encargado de
controlar la velocidad de salida del
electrodo.
Un mayor nivel de amperaje permite genera cordones de soldadura
más gruesos –ideales para rellenar
grandes espacios en uniones– debido a que un incremento en la potencia, aumenta la velocidad de alimentación del material de aporte;
y un menor amperaje generará cordones de soldadura más delgados.
En este sentido, las pistolas de soldadura son clasificadas por los amperios máximos a los que se puede
trabajar, desde 150 A hasta 600 A.
“No se puede colocar una pistola
de bajo amperaje en una máquina
de alto amperaje porque la pistola
se recalienta; pero si se podría colocar una pistola de alto amperaje en
un sistema de bajo amperaje puesto que la antorcha trabajaría más
refrigerada, más fría, y el operario
no sentirá el calentamiento de la
antorcha”, resalta Francisco Rivera
director de línea de West Arco.
El rango de los precios para este tipo
de pistolas se encuentran entre los
US$ 350 para las de 250 amperios,
y US$ 450 para la de 450 amperios.
• Ciclos de trabajo: Determinar cuáles son los ciclos de trabajo a los
que puede operar una pistola, o el
tiempo efectivo que puede trabajar el dispositivo, sin llegar a exceder la temperatura óptima para su
funcionamiento, es fundamental
para definir el tipo de trabajo a
desarrollar.
Los periodos de trabajo efectivo
son de 10 minutos, lo que equivalen a un rango de 100%. Algunos
tipos de pistolas son diseñadas
para trabajos manuales de 80%
con mezcla de gases; si se utiliza
CO2 el ciclo de trabajo es del 100%,
debido a que el CO2 es un gas frío,
por lo que los tiempos de refrigeración son menores.
Los ciclos de trabajo de los operarios no superan los 10 minutos. Por
lo que se estima que un operario
puede trabajar de manera fluida y
continua en un promedio cuatro a
cinco minutos.
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La refrigeración de pistolas por
aire utiliza el gas de protección
existente en el proceso para hacer
descender la temperatura de la
herramienta.
Foto: weaponsman.com
“Los sistemas refrigerados por aire,
son menos costosos, ya que no requieren un sistema de refrigeración independiente ni mangueras
adicionales que están asociados
con los sistemas refrigerados por
agua. Son más fáciles de operar,
montar, mantener y brindar soporte técnico. Estas pistolas generalmente están disponibles en una
gama de amperajes entre los 150 A
a 400 A, aunque se fabrican incluso
hasta 600 A.”, resalta Elkin Mejia
Cortes, de Codinter.
Los cuellos de las pistolas pueden variar entre los 45º y 60º
Si el soldeo se realiza en un ciclo de
60%, esto indica que tanto el operario como la pistola pueden trabajar
seis minutos de manera continua,
con un periodo de cuatro minutos
para descanso y refrigeración del sistema. En este sentido se debe determinar el ciclo de trabajo a desarrollar, para elegir la pistola indicada.
Por su parte, las máquinas o robots
de soldadura, son diseñadas para
realizar ciclos completos (100%),
debido a que los robots mantienen
un ritmo de trabajo constante y no
depende del estado físico del operario, por lo que las pistolas en este
proceso están diseñadas para resistir el tiempo y las temperaturas a
las que se están expuestas.
en un proceso de 100%, generalmente automatizado, es un proceso
en el que el líquido circula por un cable que llega al difusor de gas ubicado al extremo de la antorcha, lo que
genera una reducción en la temperatura en el sistema. También se utilizan líquidos libres de cloro, con el
propósito de evitar la oxidación en
algunos componentes de la pistola.
En el país el rango de precios de
las pistolas se encuentra entre los
$300.000 y $700.000 lo que depende de la marca y del amperaje a
trabajar. En Europa, según datos
referidos por Fernando López Perez, ingeniero de Auseba Importaciones con sede en la ciudad de
Gijón, España, las pistolas con refrigeración por aire oscilan entre
los €65 hasta los €250; y entre €250
hasta los €500 para las refrigeradas
por agua. En el país el 95% del proceso de soldeo es manual, por lo
que dicho sistema de refrigeración
es el más popular.
Los tipos de refrigeración utilizados
son agua y aire. La refrigeración por
agua, utilizada para ciclos de trabajo
Foto: www.capacitaciongratis.cl
• Refrigeración: Debido a las altas
temperaturas que manejan estas
herramientas, ya sea manual o automática, las pistolas de soldadura requieren de una refrigeración
en medio de cada ciclo de trabajo
para que los consumibles no excedan la temperatura a la que pueden trabajar, y lleguen a presentar
problemas en la continuidad de los
cordones de soldadura.
Los sistemas de refrigeración permiten disminuir la
temperatura de la pistola en medio de los ciclos de trabajo.
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• Diámetro del electrodo: La elección del diámetro del
electrodo depende del espesor del cordón de soldadura que se requiere depositar, el cual está ligado al tipo
de material a unir y el espacio ente ellos; por lo que el
operario debe tener en cuenta el rango de amperios a
los que puede trabajar la pistola, para elegir el diámetro
del electrodo indicado, y con ello realizar el cordón de
soldadura requerido. (Véase tabla 1)
Tabla 1
Amperios y diámetros
Hasta 160 amperios para alambre con diámetro de 0.6 – 0.8 mm
Hasta 250 amperios para alambre con diámetro de 0.8 - 1.0 mm
Hasta 350 amperios para alambre con diámetro de 1.0 - 1.2 mm
Hasta 400 amperios para alambre con diámetro de 1.2 – 1.6 mm
Hasta 400 amperios para alambre con diámetro de 1.2 – 1.6 mm
Hasta 500 amperios para alambre con diámetro de 1.2 – 1.6 mm
Hasta 600 amperios para alambre con de más de diámetro de 1.6 mm
La definición de los anteriores parámetros permitirá a
los operarios tener un concepto claro del tipo de pistola
a utilizar; el debido ajuste de los consumibles; y los amperajes permitidos, para desarrollar con confianza cordones de soldadura carentes de porosidad y problemas
de cohesión en la soldadura.
Una mirada al interior de las pistolas
Si bien es de suma importancia conocer las diferentes
características de las pistolas para elegir la adecuada
en determinado proceso, se debe tener una idea clara
de los componentes que hacen posible el proceso de
soldeo en un pistola de soldadura GMAW, con el propósito de detectar los posibles inconvenientes que se
presenten en medio de un proceso y realizar los ajustes
correspondientes.
Las partes que componen una pistolas de soldadura son:
mango o empuñadura; Gatillo o accionador, y un cuello
metálico –por el que se direcciona el alambre (electrodo),
el gas protector y la corriente hacia la zona de soldadura– con un ángulo que puede variar entre los 60º y 45º. 37
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SOLDADURA
que su cuidado y correcto funcionamiento definirá el tipo de cordón de
la soldadura. Estos elementos son:
rango de precio entre los $ 2.500 y
$ 4.000; las toberas y difusores ente
los $ 15.000 y $ 40.000.
• Los contac tip o puntas de contacto, hechas de cobre, que permiten
la transferencia de corriente al
alambre consumible.
Por otra parte, las pistolas de soldadura cuentan con un terminal que
le permite conectarse con el equipo
o fuente de corriente con el que se
realizará el trabajo. Cada uno de los
equipos de soldar existentes en el
mercado, dependiendo del amperaje que esta maneje, poseen un tipo
de conexión diferente.
En un trabajo de producción continua, estos pueden durar unas
ocho horas con arco encendido
–contando solo el tiempo durante el cual el soldador hace arco–;
posteriormente deben ser remplazados. Si el operario toca el metal
a soldar con el contac tip, este consumible se funde y debe cambiarse
inmediatamente.
En los más recientes modelos de
pistolas, existentes en el mercado
nacional, los contac tip tienen una
duración de hasta cuatro semanas, entre cinco y seis veces más
que los consumibles de un modelo
estándar.
Foto: www.tregaskiss.com
• La tobera, fabricadas de cobre o
latón semiduro con acabados lisos
para minimizar la acumulación de
salpicaduras de soldadura, tiene
como función enfocar el flujo de
gas para proteger el arco de soldadura. El cambio de este consumible
se hace después de realizar entre
diez a veinte cambios de contac tip.
Los contac tip, las toberas
y los difusores consumibles
son los consumibles que más
cambio requieren.
La variación del ángulo en el cuello
de la pistola está sujeta al tipo de
posición en la que se vaya a realizar
el soldeo. En la industria nacional el
ángulo más utilizado es el de 60º ya
que permite trabajar en todo tipo
de posición para soldeo.
En el extremo de la pistola se encuentran los componentes de mayor
cuidado, debido a que son los que
están en contacto permanente con
los metales a soldar y altas temperaturas en medio del proceso; por lo
• Los difusores de gas, en cobre aleado para que tenga resistencia al
calor, a las altas temperaturas y a
la abrasión, son los encargados de
conducir el gas de protección a la
zona de soldadura. Generalmente
tienen una relación de un difusor
por 50 a 100 puntas de contacto
Dichas piezas son clasificadas como
consumibles, y son las que más cambio requieren, por lo que deben ser
remplazadas con un intervalo de
tiempo que depende directamente
del uso y cuidado que se le de a la
pistola.
Si bien dichos consumibles son de
medida estándar, se debe tener en
cuenta la marca y modelos de la antorcha, puesto que cada fabricante
maneja sus propios tipos acople y no
existe compatibilidad entre marcas.
En Colombia los contac tip tienen un
Dicho acople, está acompañado de
un cable de potencia de diferentes
medidas, que va desde los 10 pies (3
m) el más corto, hasta el más largo
de 25 pies (7.5 m).
En Colombia la longitud más utilizada es la de 15 pies (4.6 m), pero su
elección depende del tipo de trabajo
a realizar. Si la operación de soldeo
se hace en lugares de difícil acceso
es recomendable una extensión de
cable larga para la pistola, para que
el operario pueda desarrollar diferentes posiciones de soldadura sin
inconvenientes.
Otro componente importante en las
pistolas, que no presenta un desgaste constante a comparación de los
consumibles, es la guaya, un cable
encargado de transporta el alambre
o material de aporte al interior de
la pistola, el cual puede encontrase
en diámetros desde 0.6 mm hasta
los 3 mm, –con un precio promedio
de US$ 15– y que se encuentran en
modelos para trabajos de aceros al
carbono y otros para aluminio o aceros inoxidables. Las guayas pueden
llegar a durar entre seis meses a un
año, y pueden durar más si se les
hace un mantenimiento regular.
Finalmente, una parte fundamental para el manejo de la pistola es la
empuñadura, la cual es fabricada en
plástico dieléctrico, con un diseño
que varía por la marca de la pistola. Esta pieza cuenta con un switch o
gatillo, colocado en la parte inferior
del mango, con el objetivo de activar
el circuito para que la máquina inicie
la alimentación del alambre, y a su
vez, de paso al gas de protección.
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NS
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13b
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Partes
Funda roscada de acero inoxidable
Collarín de tobera
Resorte de arandela de presión
Retenedor de resorte de arandela de presión
Conjunto de tubo conductor
Mango – Spray Master estándar
Mango – Programación doble (interruptor basculante)
Mango – Accionador con bloqueo
Accionador – Estándar y programación doble
Accionador – Con bloqueo
Interruptor basculante de programación doble
Conjunto de cuchilla del accionador
Conjunto Cablehoz - 10 pies (3 m)
Conjunto Cablehoz - 12 pies (4 m)
Conjunto Cablehoz - 15 pies (5 m)
Conjunto Cablehoz - 25 pies (8 m)
Conector mecánico delantero Cablehoz Juego de repuesto
Conector mecánico trasero Cablehoz Juego de repuesto
Conector mecánico trasero Cablehoz Juego de repuesto para Estilo Europeo
Conector trasero
Alambre de control y enchufe
Alambre de control y enchufe Miller de programación doble
Conector trasero
Alambre de control
Alambre de control y enchufe de programación doble
Conector trasero Lincoln
Alambre de control y enchufe Lincoln
Conjunto de conexión
Tuerca
Caja de conector
Conducto
Tornillo de la funda
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En algunos sistemas, el mango está
equipado con un display que permite ver valores como el amperaje
con el que se está desarrollando el
proceso de soldeo. Este dispositivo
visual está equipado con un cable
de operación unido a la pistola que
permite a las máquinas tener un acceso rápido a los ajustes del sistema,
como la velocidad óptima de alimentación del alambre para la aplicación concreta.
Los equipos que cuentan con esta
opción de display permiten controlar las variables de soldadura sin que
el operario deba desplazarse hasta
la máquina, lo que mejora los tiempos en el proceso de soldadura.
Tanto los consumibles, como las diferentes partes que componen una
pistola de soldadura, deben tener
Recomendaciones de uso
El conservar un voltaje constante en el proceso mantiene la estabilidad del arco eléctrico,
pero ello es importante que el soldador evite
los movimientos bruscos oscilantes, y mantenga una distancia entre la pistola y la pieza de
trabajo de ± 7 mm.
Cuando el cable de energía llegue a fracturarse o golpearse, y presente un mal funcionamiento, se recomienda cambiar la pistola en su
totalidad para un mejor desempeño. Además
el valor del cable es casi el 70 % del valor de
la antorcha.
Si a una pistola con sistema de refrigeración
por agua, no se le aplica algún líquido y se
activa el sistema, el cable se recalentaría y la
antorcha se fundiría. Por lo que se recomienda
verificar el nivel de líquido en el sistema principal, antes de accionar la pistola.
Revistar los parámetros de las máquinas de
soldadura en cuanto a amperaje y voltaje el
sistema, antes de activar la pistola, evitará
problemas al interior de la herramienta.
No exceder los ciclos de trabajo de las pistolas, para permitir la refrigeración del sistema.
Con ello se evitará que los consumibles se
fundan, y que el operario presente desgastes
físicos.
No se debe forrar el cuello de la pistola con
cintas o mangueras puesto que estos elementos reducen la capacidad de refrigeración de la
pistola, y transfiere el calor al mango.
Foto: globalsoldas.com.br
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Los operarios deben conocer cada unos de las características de
los materiales a trabajar, para elegir el tipo de pistola adecuado.
un constante monitoreo y mantenimiento, con el fin de tener una
herramienta con un desempeño
óptimo.
Los tiempos de revisión del sistema,
ya sean diarios, semanales o mensuales, son determinados por el operario, –puesto que es él quien está
en contacto permanente con la herramienta– y deben incluir el mantenimiento de los mangos y gatillos; el
estado de la guaya; los tornillos de
acople, y del cable de energía.
Inconvenientes de operación
Durante el proceso de soldeo se
pueden presentar problemas como
las salpicaduras o porosidad en los
cordones de soldadura –los cuales
generan uniones que no cumplen
las normas de calidad requeridas–,
que deben ser resueltos de manera
inmediata para obtener un soldeo
de calidad.
Una excesiva salpicadura de metal
fundido en medio del proceso de
soldeo, es causada por la alta generación de calor, o por la variación en
la velocidad de aporte del alambre.
Para evitar este problema, se debe
verificar los parámetros de voltaje y
amperaje con los que se está desarrollando el proceso.
La porosidad de los cordones de soldadura puede ser generada por una
interrupción en el suministro de gas
a la pistola de soldadura, por lo que
se recomienda verificar el estado de
las mangueras, para que no exista
interrupción en el fluido del gas, y
revisar el nivel de gas en el sistema
antes de iniciar el proceso.
La interrupción del suministro de
gas también se puede presentar
por algún tipo de obstrucción en el
extremo de la pistola, por ello, se
debe comprobar el buen estado de
los contac tip, las toberas y los difusores, antes y durante el proceso de
soldeo.
Avances
Debido a que lo operarios al momento de trabajar con una pistolas de
soldadura, buscan que estas presenten un alto rendimiento, con consumibles de larga vida, que les permita
minimizar los tiempos muertos en
medio del proceso, la tendencia en
el desarrollo de las pistolas de soldadura está dirigido a que el operario
dedique más tiempo a la aplicación
de soldadura, y no al cambio de los
consumibles.
Los consumibles tradicionales se diseñaban con un sistema de acople
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con rosca, y para que estos permanecieran fijos en su
lugar, era necesario el uso de herramientas. Actualmente, los consumibles no cuentan con roscas que requieran
de un acople con herramientas, lo que permite un ajuste manual a presión, con un sellamiento que mejora la
transmisión de la corriente de soldadura, sin pérdidas de
corriente, con lo que se optimiza los tiempos requeridos
para el cambio de los consumibles.
El avance de las pistolas a permito desarrollar, además,
consumibles como los contac tip con nuevos materiales
que permiten extender su vida útil.
En el caso de los sistema robóticos, estas piezas se desarrollan en aleaciones de cobre zirconio o cobre zirconio
plata, debido a que el proceso automatizado permite
trabajos con ciclos del 100%, por lo que el desarrollo de
los contac tip tiende a ser cada vez más resistentes, lo
que además incremente su valor, pues una punta de contacto para robot, puede costar entre cinco y seis veces
más que uno de uso tradicional.
En cuanto al peso y optimización de los consumibles, en
algunos modelos de última generación, el difusor de gas
ya no se utiliza, lo que adquirir este tipo de pistolas representará ahorros, no solo en el tiempo de cambio de
esta pieza, si no en su inversión económica, debido a que
se pueden alcanzar ahorros de hasta US$ 300 al año por
pistola.
Además, los nuevos modelos de antorchas pueden ser
utilizados en aplicaciones con alambres tubulares auto
protegidos que no requieren de protección gaseosa.
Para realizar soladuras en piezas de aluminio existen dos
tipos de pistolas que pueden desarrollar este procedimiento, las SpoolGun y las Push-Pull.
Los sistemas SpoolGun son pistolas MIG de carrete en el
mango que mejora la alimentación de alambres blandos, mediante la localización de una pequeña bobina de
alambre, por lo general alrededor de una libra y cuatro pulgadas de diámetro. El alambre recorre solo unos
centímetros antes de que toque el charco de soldadura,
para eliminar los posibles problemas creados al empujar
alambres blandos a través de una pistola normal.
En cuanto a los sistemas Push-Pull, este tipo de pistola es
utilizada para unir aleaciones blandas como el aluminio;
alambres inoxidables de diámetro pequeño; bronce al
silicio y alambres tubulares. Este sistema dispone de un
motor que empuja el alambre en el alimentador y funciona sincronizada mente con un motor de tracción en la
pistola, lo que permite que el alambre pase a través de la
guaya con mínima resistencia.
Para Elkin Mejia Cortes, de Codinter, uno de los adelantos sobresalientes en el tema de pistolas para soldadura
se encuentra en las equipadas con sistema de extracción
de humos. “Las pistolas con este sistema se conectan a
un sistema de extracción de humos de alto vacío, con
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control ajustable para no afectar el flujo de gas, el cual
captura el humo producido en el procesol”.
Este mismo sistema, para el caso de los países europeos,
como lo resalta el Ingeniero Fernando López de Auseba
Importaciones, “desafortunadamente no ha tenido demasiado éxito, debido a que son muy pesadas”.
En Colombia ya se pueden encontrar pistolas con consumibles de alta calidad, de mayor duración y con mangos
anatómicamente más cómodos para los operarios, por
lo que se espera que en los próximos años se desarrollen pistolas más livianas que permitan a los operarios
desarrollar ciclos de soldadura más largos y con menores
tiempos de refrigeración entre pases.
Fuentes
• Francisco Rivera. Director de línea de West Arco - Esab Pacifico [email protected]
westarco.com
• Fernando J. Lopez Perez. Auseba Importaciones / Loanfer S.L. [email protected]
gmail.com
• Elkin Mejia Cortes. Codinter. [email protected]
• Raúl Parra Puentes. Director Nacional de Máquinas. Lincoln Electric
Colombia. [email protected]
• www.thefabricator.com - www.materialesdesoldadura.es – www.
tregaskiss.co
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