CN103174786A - 一种麦弗逊式空气弹簧减振器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空气弹簧减振器，特别涉及一种适应麦弗逊式悬架系统的空气弹簧减振器，属于车辆工程领域。包括阻尼减振器活塞杆、阻尼减振器外筒、缓冲块、空气弹簧旋顶座，充气孔，皮囊紧箍，空气弹簧皮囊，空气弹簧底座上半部，空气弹簧底座下半部，空气弹簧底座锁紧螺母，转向节安装座锁紧螺母，垫片，转向节安装座，螺母，转推力轴承，密封O型圈。本发明可以方便的实现麦弗逊式悬架车辆配备空气弹簧减振器，从根本上解决了麦弗逊式空气弹簧减振器的转向旋转密封问题，极大提高车辆的行驶舒适性与操纵稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气弹簧减振器，特别涉及一种适应麦弗逊式悬架系统的空气弹簧减振器，属于车辆工程领域。
背景技术
如今随着人们对车辆的需求大幅增加，同时对车辆的舒适性和操控性的要求也越来越高，但是舒适性和操控性在理论上是一对矛盾的性能，传统的螺旋弹簧减振器根本没办法满足两种性能都达到最佳。
利用空气弹簧的非线性刚度的特性组成的空气弹簧减振器，可以很好的解决舒适性和操控性的同时优化。从而近些年来空气弹簧在车俩中使用得越来越广泛，但是多数是运用到客车和载货车辆上，对于乘用车来说，只有高档豪华轿车和SUV的越野车上运用，其相对应的悬架形式是双横臂式，多连杆式或者非独立悬架，但是现在乘用车上配备最多最广泛的是麦弗逊式悬架，但是市场上没有针对麦弗逊式悬架的集成一体的空气弹簧减振器，并且麦弗逊式悬架的前悬架的减振器同时兼顾转向的工作，车辆在转向时活塞杆相对减振器外筒会转动，从而集成一体的麦弗逊式空气弹簧减振器就遇到旋转密封问题，同时空气弹簧底座与减振器连接处的密封问题也为技术难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是当缓冲车辆受到的路面冲击时如何使其舒适性和操纵性达到最佳，并同时解决麦弗逊式空气弹簧减振器的旋转密封问题。本发明公开的一种麦弗逊式空气弹簧减振器，可使车辆的舒适性和操纵性达到最佳，并可解决空气弹簧底座与减振器连接处的密封问题。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
本发明公开的一种麦弗逊式空气弹簧减振器，包括阻尼减振器活塞杆、阻尼减振器外筒、缓冲块、空气弹簧旋顶座、充气孔、皮囊紧箍、空气弹簧皮囊、空气弹簧底座上半部、空气弹簧底座下半部、空气弹簧底座锁紧螺母、转向节安装座锁紧螺母、垫片、转向节安装座、螺母、转推力轴承、密封O型圈。
阻尼减振器活塞杆为表面镀铬且光滑的钢材质的长圆柱形阶梯轴，阻尼减振器活塞杆的顶部加工有外螺纹；阻尼减振器外筒为内表面镀铬且光滑的钢材质的圆柱筒，外壁有连续的细牙螺纹，内壁光滑；缓冲块上部为圆锥台，底部有略突出的圆盘，圆盘中间设有方便阻尼减振器活塞杆穿过的孔，圆锥台材质优选橡胶，并且底部圆盘材质为钢；空气弹簧顶座为有顶无底的圆柱体，为了让空气弹簧皮囊与空气弹簧顶座之间有更好的气密性，且为增大空气弹簧皮囊与空气弹簧顶座之间的摩擦力，空气弹簧顶座底部外筒壁上有一段锯齿形表面。空气弹簧顶座筒壁上设有方便阻尼减振器活塞杆穿过的孔，孔的内部有环形槽，所述孔的内部至少有一道环形槽，密封O型圈内嵌环形槽中；皮囊紧箍为具有延展性的金属环；空气弹簧皮囊为圆柱筒形的橡胶皮囊；空气弹簧底座上半部为中空的圆柱体，为了让空气弹簧皮囊与空气弹簧底座上半部之间有更好的气密性，并为增大了空气弹簧皮囊与空气弹簧底座上半部之间的摩擦力，空气弹簧底座顶部外壁设有锯齿形表面；空气弹簧底座下半部分为中空的圆锥体，为了与空气弹簧底座下半部进行螺纹连接，空气弹簧底座底部外壁设有细牙外螺纹；空气弹簧底座下半部为无顶有底的圆筒，空气弹簧底座顶部内壁有细牙螺纹，空气弹簧底座筒底中间孔壁有细牙螺纹；空气弹簧底座锁紧螺母为薄圆盘形，外围有均匀分布的方形槽，以便锁紧扳手进行锁紧，圆心有细牙内螺纹的孔；空气弹簧顶座，空气弹簧皮囊，空气弹簧底座上半部，空气弹簧底座下半部和皮囊紧箍组成了空气弹簧总成；转向节安装座锁紧螺母的形状与空气弹簧底座锁紧螺母相同；转向节安装座为中空圆柱筒体，圆柱筒内壁有细牙内螺纹，转向节安装座下半部分平行焊接长方形耳片，耳片上有对称的孔以便与转向节进行螺栓固连。
一种麦弗逊式空气弹簧减振器的零部件间的连接关系为：
阻尼减振器活塞杆与阻尼减振器外筒的连接方式与普通单筒减振器相同，阻尼减振器活塞杆穿过阻尼减振器筒的上盖实现往复运动。转向节安装座的细牙内螺纹与阻尼减振器外筒的细牙外螺纹进行螺纹连接，并由转向节安装座锁紧螺母进行锁紧固定，转向节安装座的细牙内螺纹与阻尼减振器外筒的细牙外螺纹间有垫片增加锁紧力度并防松。空气弹簧底座下半部底部的细牙内螺纹与阻尼减振器外筒的细牙外螺纹进行螺纹连接并被空气弹簧底座锁紧螺母锁紧固定，空气弹簧底座下半部底部的细牙内螺纹与阻尼减振器外筒的细牙外螺纹间 设有密封O型圈密封；空气弹簧底座上半部底部的细牙外螺纹与空气弹簧底座下半部顶部的细牙内螺纹进行螺纹紧固连接，空气弹簧底座上半部底部的细牙外螺纹与空气弹簧底座下半部顶部的细牙内螺纹间有密封O型圈密封；空气弹簧皮囊底部被皮囊紧箍压紧在空气弹簧底座上半部顶部的锯齿表面上；空弹簧顶座套在阻尼减振器活塞杆上，并由阻尼减振器活塞杆的阶梯处进行下方向限位，内嵌在顶部孔内密封O型圈与阻尼减振器活塞杆紧密贴合，皮囊紧箍将空气弹簧皮囊顶部压紧在空气弹簧顶座底部的锯齿表面上，以便密封并且承受空气弹簧拉伸时的拉力，空气弹簧顶座侧面的充气孔连接用于充放气的接头；旋转推力轴承套在阻尼减振器活塞杆上，并压在空气弹簧顶座顶部，同时缓冲块也套在阻尼减振器活塞杆上由阶梯处限制其位置，缓冲块压在旋转推力轴承上，最终螺母锁紧缓冲块固定其位置。麦弗逊式空气弹簧减振器的缓冲块顶在车身上并由盖板和螺母锁紧在车身上，转向节安装座与车辆的转向节通过螺栓紧固在一起。
本发明所述麦弗逊式空气弹簧减振器的工作过程为：
当车轮受到路面的冲击时，冲击力由车轮传递给转向节，转向节传递给转向节安装座进而传递给减振器外筒，减振器带动空气弹簧压缩，空气弹簧压缩将冲击的动能转化为气体的弹性势能储存起来，同时减振器凭借阻尼力将部分动能耗散成热能耗散掉，然后当冲击动能全部转化为弹性势能和热能时，空气弹簧开始回弹将弹性势能转化成动能，同时阻尼减振器将动能耗散成热能，最终将冲击动能全耗散掉。空气弹簧的非线性刚度特性，保证了车辆在各种不同路况的道路上行驶时兼顾舒适性和操纵稳定性。通过对空气弹簧底座的不同形状设计，可以改变空气弹簧非线性刚度特性特征，得到针对不同车型的独特匹配。
当转向时，阻尼减振器活塞杆和缓冲块被车体压紧，从而阻尼减振器活塞杆和缓冲块与车体相对静止，而阻尼减振器外筒和空气弹簧总成要随着车轮和转向节转动。空气弹簧顶座内嵌的多层密封O型圈会在空气弹簧顶座相对阻尼减振器活塞杆转动时很好地保证空气弹簧的旋转气体密封，旋转推力轴承在缓冲块和空气弹簧顶座之间承担两者之间的压力的同时润滑地完成两者之间的相对转动，使空气弹簧总成与阻尼减振器活塞杆之间相对旋转顺利，从而解决了麦弗逊式空气弹簧减振器的旋转密封问题。
有益效果
1、本发明公开的一种麦弗逊式空气弹簧减振器，可以解决目前最流行悬架形式麦弗逊式悬架无相对应空气弹簧减振器的技术空缺，由于空气弹簧的非线性刚度特性可以满足不同路面冲击下的车辆弹簧刚度需要，可以很好地兼顾车辆的舒适性和操纵稳定性。
2、本发明公开的一种麦弗逊式空气弹簧减振器，当车辆转向时，空气弹簧总成与阻尼减振器外筒相互紧固相对静止，空气弹簧总成与减振器活塞杆相对转动，此时空气弹簧顶座内嵌的多层密封O型圈保证气密性，旋转推力轴承保证转向时的旋转顺畅，从而解决了旋转密封问题。
附图说明
图1为麦弗逊式空气弹簧减振器的总体结构图；
图2为空气弹簧顶座处涉及旋转密封的具体结构图；
图3为空气弹簧底座处与减振器外筒连接处具体结构图；
图4为空气弹簧底座处与减振器外筒连接处具体结构图。
图中，1-阻尼减振器活塞杆，2-阻尼减振器外筒，3-缓冲块，4-空气弹簧顶座，5-充气孔，6-皮囊紧箍，7-空气弹簧皮囊，8-空气弹簧底座上半部，9-空气弹簧底座下半部，10-空气弹簧底座锁紧螺母，11-转向节安装座锁紧螺母，12-垫片，13-转向节安装座，14-螺母，15-旋转推力轴承，16-密封O型圈。
具体实施方式
下面结合附图，具体说明本发明的优选实施方式。
实施例1
本发明提供了一种麦弗逊式空气弹簧减振器，包括阻尼减振器活塞杆1、阻尼减振器外筒2、缓冲块3、空气弹簧旋顶座4，充气孔5，皮囊紧箍6，空气弹簧皮囊7，空气弹簧底座上半部8，空气弹簧底座下半部9，空气弹簧底座锁紧螺母10，转向节安装座锁紧螺母11，垫片12，转向节安装座13，螺母14，转推力轴承15，密封O型圈16。
阻尼减振器活塞杆1为表面镀铬且光滑的钢材质的长圆柱形阶梯轴，最顶处最细处有外螺纹；阻尼减振器外筒2为外壁有连续的细牙螺纹内表面镀铬且光滑的钢材质的圆柱筒；缓冲块3外形基本为圆锥台形，底部有略突出的圆盘， 圆盘中间有孔，圆锥台部分材质优选为刚度较大的橡胶，并且底部圆盘材质为钢；空气弹簧顶座4外形为有顶无底的圆柱形内部中空，底部外筒壁上有一段锯齿形表面，为了让空气弹簧皮囊7与空气弹簧顶座4之间有更好的气密性并增大了两者之间的摩擦力，空气弹簧顶座4筒壁上有一个圆孔为充气孔5，顶部有孔以便阻尼减振器活塞杆1穿过，孔的内部有三道环形槽，密封O型圈16内嵌其中；皮囊紧箍6为一个具有一定延展性的金属环；空气弹簧皮囊7外形为圆柱筒形的橡胶皮囊；空气弹簧底座上半部8为圆柱与圆锥台结合的外形，无顶无底内部中空，上半部分为圆柱型，顶部外壁有锯齿形表面，为了让空气弹簧皮囊7与空气弹簧底座上半部8之间有更好的气密性并增大了两者之间的摩擦力，下半部分为圆锥台外形，底部外壁有细牙外螺纹的圆柱为了与空气弹簧底座下半部9进行螺纹连接；空气弹簧底座下半部9为无顶有底的圆筒，顶部内壁有细牙螺纹，筒底中间孔壁有细牙螺纹；空气弹簧底座锁紧螺母10为薄圆盘形，外围有均匀分布的方形槽，以便锁紧扳手进行锁紧，圆心有具有细牙内螺纹的孔；空气弹簧顶座4，空气弹簧皮囊7，空气弹簧底座上半部8，空气弹簧底座下半部9和皮囊紧箍6组成了空气弹簧总成；转向节安装座锁紧螺母11的形状与空气弹簧底座锁紧螺母10相同；转向节安装座13为中空圆柱筒形，圆柱筒内壁有细牙内螺纹，下半部分平行焊接两片长方形耳片，两个耳片上有对称的孔以便与转向节进行螺栓固连。如图1、图2所示
一种麦弗逊式空气弹簧减振器，连接关系：
首先阻尼减振器活塞杆1与阻尼减振器外筒2的连接方式与普通单筒减振器完全一样，阻尼减振器活塞杆1穿过阻尼减振器筒的上盖实现往复运动，如图2所示。转向节安装座13的细牙内螺纹与阻尼减振器外筒2的细牙外螺纹进行螺纹连接，并由转向节安装座锁紧螺母11进行锁紧固定，其间有垫片12增加锁紧力度并防松，如图1所示。空气弹簧底座下半部9底部的细牙内螺纹与阻尼减振器外筒2的细牙外螺纹进行螺纹连接并被空气弹簧底座锁紧螺母10锁紧固定，其间有密封O型圈进行密封；空气弹簧底座上半部8底部的细牙外螺纹与空气弹簧底座下半部9顶部的细牙内螺纹进行螺纹紧固连接，其间有密封O型圈进行密封，如图4所示。空气弹簧皮囊7底部被皮囊紧箍6压紧在空气弹簧底座上半部8顶部的锯齿表面上，如图2所示。空弹簧顶座4套在阻尼减振器活塞杆1上，并由阻尼减振器活塞杆1的阶梯处进行下方向限位，内嵌在顶 部孔内密封O型圈16与阻尼减振器活塞杆1紧密贴合，皮囊紧箍6将空气弹簧皮囊7顶部压紧在空气弹簧顶座4底部的锯齿表面上以便密封并且承受空气弹簧拉伸时的拉力，空气弹簧顶座4侧面的充气孔5连接相应的接头可以进行充放气；旋转推力轴承15套在阻尼减振器活塞杆1上，并压在空气弹簧顶座顶部4，同时缓冲块3也套在阻尼减振器活塞杆1上由阶梯处限制其位置，缓冲块3压在旋转推力轴承15上，最终螺母14锁紧缓冲块3固定其位置，如图3所示。麦弗逊式空气弹簧减振器的缓冲块3顶在车身的上并由一个盖板和螺母锁紧在车身上，转向节安装座13与车辆的转向节通过螺栓紧固在一起。
本发明所述麦弗逊式空气弹簧减振器的工作原理为：
当车轮受到路面的冲击时，冲击力由车轮传递给转向节，转向节传递给转向节安装座13进而传递给减振器外筒2，减振器带动空气弹簧压缩，空气弹簧压缩将冲击的动能转化为气体的弹性势能储存起来，同时减振器凭借阻尼力将部分动能耗散成热能耗散掉，然后当冲击动能全部转化为弹性势能和热能时，空气弹簧开始回弹将弹性势能转化成动能，同时阻尼减振器将动能耗散成热能，最终将冲击动能全耗散掉。空气弹簧的非线性刚度特性，保证了车辆在各种不同路况的道路上行驶时兼顾舒适性和操纵稳定性。通过对空气弹簧底座的不同形状设计，可以改变空气弹簧非线性刚度特性特征，得到针对不同车型的独特匹配。
当转向时，阻尼减振器活塞杆1和缓冲块3被车体压紧，从而阻尼减振器活塞杆1和缓冲块3与车体相对静止，而阻尼减振器外筒2和空气弹簧总成要随着车轮和转向节转动。空气弹簧顶座内嵌的多层密封O型圈16会在空气弹簧顶座4相对阻尼减振器活塞杆1转动时很好地保证空气弹簧的旋转气体密封，旋转推力轴承15在缓冲块3和空气弹簧顶座之间承担两者之间的压力的同时润滑地完成两者之间的相对转动，使空气弹簧总成与阻尼减振器活塞杆1之间相对旋转顺利，从而解决了麦弗逊式空气弹簧减振器的旋转密封问题。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例，用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种麦弗逊式空气弹簧减振器，其特征在于：包括阻尼减振器活塞杆(1)、阻尼减振器外筒(2)、缓冲块(3)、空气弹簧旋顶座、充气孔(5)、皮囊紧箍(6)、空气弹簧皮囊(7)、空气弹簧底座上半部(8)、空气弹簧底座下半部(9)、空气弹簧底座锁紧螺母(10)、转向节安装座锁紧螺母(11)、垫片(12)、转向节安装座(13)、螺母(14)、旋转推力轴承(15)、密封O型圈(16)；阻尼减振器活塞杆(1)为长圆柱形阶梯轴，阻尼减振器活塞杆(1)的顶部加工有外螺纹；阻尼减振器外筒(2)为圆柱筒，外壁有连续的细牙螺纹，内壁光滑；缓冲块(3)上部为圆锥台，底部有略突出的圆盘，圆盘中间设有方便阻尼减振器活塞杆(1)穿过的孔；空气弹簧顶座(4)为有顶无底的圆柱体，空气弹簧顶座(4)底部外筒壁上有锯齿形表面；空气弹簧顶座(4)筒壁上设有方便阻尼减振器活塞杆(1)穿过的孔，孔的内部有环形槽，密封O型圈(16)内嵌环形槽中；空气弹簧皮囊(7)为圆柱筒形皮囊；空气弹簧底座上半部(8)为中空的圆柱体，空气弹簧底座顶部外壁设有锯齿形表面；空气弹簧底座下半部(9)分为中空的圆锥体，为了与空气弹簧底座下半部(9)进行螺纹连接，空气弹簧底座底部外壁设有细牙外螺纹；空气弹簧底座下半部(9)为无顶有底的圆筒，空气弹簧底座顶部内壁有细牙螺纹，空气弹簧底座筒底中间孔壁有细牙螺纹；空气弹簧底座锁紧螺母(10)为薄圆盘形，外围有均匀分布的方形槽，圆心有细牙内螺纹的孔；空气弹簧顶座(4)，空气弹簧皮囊(7)，空气弹簧底座上半部(8)，空气弹簧底座下半部(9)和皮囊紧箍(6)组成了空气弹簧总成；转向节安装座锁紧螺母(11)的形状与空气弹簧底座锁紧螺母(10)相同；转向节安装座(13)为中空圆柱筒体，圆柱筒内壁有细牙内螺纹，转向节安装座(13)下半部分平行焊接长方形耳片，耳片上有对称的孔以便与转向节进行螺栓固连；阻尼减振器活塞杆(1)与阻尼减振器外筒(2)的连接方式与普通单筒减振器相同，阻尼减振器活塞杆(1)穿过阻尼减振器筒的上盖实现往复运动；转向节安装座(13)的细牙内螺纹与阻尼减振器外筒(2)的细牙外螺纹进行螺纹连接，并由转向节安装座锁紧螺母(11)进行锁紧固定，转向节安装座(13)的细牙内螺纹与阻尼减振器外筒(2)的细牙外螺纹间有垫片(12)增加锁紧力度并防松；空气弹簧底座下半部(9)底部的细牙内螺纹与阻尼减振器外筒(2)的细牙外螺纹进行螺纹连接并被空气弹簧底座锁紧螺母(10)锁紧固定，空气弹簧底座下半部(9)底部的细牙内螺纹与阻尼减振器外筒(2)的细牙外螺纹间设有密封O型圈(16)密封；空气弹簧底座上半部(8)底部的细牙外螺纹与空气弹簧底座下半部(9)顶部的细牙内螺纹进行螺纹紧固连接，空气弹簧底座上半部(8)底部的细牙外螺纹与空气弹簧底座下半部(9)顶部的细牙内螺纹间有密封O型圈(16)密封；空气弹簧皮囊(7)底部被皮囊紧箍(6)压紧在空气弹簧底座上半部(8)顶部的锯齿表面上；空弹簧顶座套在阻尼减振器活塞杆(1)上，并由阻尼减振器活塞杆(1)的阶梯处进行下方向限位，内嵌在顶部孔内密封O型圈(16)与阻尼减振器活塞杆(1)紧密贴合，皮囊紧箍(6)将空气弹簧皮囊(7)顶部压紧在空气弹簧顶座(4)底部的锯齿表面上，以便密封并且承受空气弹簧拉伸时的拉力，空气弹簧顶座(4)侧面的充气孔(5)连接用于充放气的接头；旋转推力轴承(15)套在阻尼减振器活塞杆(1)上，并压在空气弹簧顶座(4)顶部，同时缓冲块(3)也套在阻尼减振器活塞杆(1)上由阶梯处限制其位置，缓冲块(3)压在旋转推力轴承(15)上，最终螺母(14)锁紧缓冲块(3)固定其位置；麦弗逊式空气弹簧减振器的缓冲块(3)顶在车身上并由盖板和螺母(14)锁紧在车身上，转向节安装座(13)与车辆的转向节通过螺栓紧固在一起。
2.如权利要求1所述的一种麦弗逊式空气弹簧减振器，其特征在于：工作过程为：当车轮受到路面的冲击时，冲击力由车轮传递给转向节，转向节传递给转向节安装座(13)进而传递给减振器外筒，减振器带动空气弹簧压缩，空气弹簧压缩将冲击的动能转化为气体的弹性势能储存起来，同时减振器凭借阻尼力将部分动能耗散成热能耗散掉，然后当冲击动能全部转化为弹性势能和热能时，空气弹簧开始回弹将弹性势能转化成动能，同时阻尼减振器将动能耗散成热能，最终将冲击动能全耗散掉；空气弹簧的非线性刚度特性，保证了车辆在各种不同路况的道路上行驶时兼顾舒适性和操纵稳定性；通过对空气弹簧底座的不同形状设计，可以改变空气弹簧非线性刚度特性特征，得到针对不同车型的独特匹配；当转向时，阻尼减振器活塞杆(1)和缓冲块(3)被车体压紧，从而阻尼减振器活塞杆(1)和缓冲块(3)与车体相对静止，而阻尼减振器外筒(2)和空气弹簧总成要随着车轮和转向节转动；空气弹簧顶座(4)内嵌的多层密封O型圈(16)会在空气弹簧顶座(4)相对阻尼减振器活塞杆(1)转动时很好地保证空气弹簧的旋转气体密封，旋转推力轴承(15)在缓冲块(3)和空气弹簧顶座(4)之间承担两者之间的压力的同时润滑地完成两者之间的相对转动，使空气弹簧总成与阻尼减振器活塞杆(1)之间相对旋转顺利，从而解决了麦弗逊式空气弹簧减振器的旋转密封问题。
3.如权利要求1所述的一种麦弗逊式空气弹簧减振器，其特征在于：所述的阻尼减振器活塞杆(1)为表面镀铬且光滑的钢材质的长圆柱形阶梯轴。
4.如权利要求1所述的一种麦弗逊式空气弹簧减振器，其特征在于：所述的阻尼减振器外筒(2)为内表面镀铬且光滑的钢材质的圆柱筒。
5.如权利要求1所述的一种麦弗逊式空气弹簧减振器，其特征在于：所述的圆锥台材质优选橡胶，并且底部圆盘材质为钢。
6.如权利要求1所述的一种麦弗逊式空气弹簧减振器，其特征在于：所述孔的内部至少有一道环形槽。
7.如权利要求1所述的一种麦弗逊式空气弹簧减振器，其特征在于：所述的皮囊紧箍(6)为具有延展性的金属环。
8.如权利要求1所述的一种麦弗逊式空气弹簧减振器，其特征在于：所述的空气弹簧皮囊(7)为圆柱筒形的橡胶皮囊。
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