CN103312059A - 由旋转轴及与该旋转轴牢固嵌合的磁轭构成的电动机转子 - Google Patents
由旋转轴及与该旋转轴牢固嵌合的磁轭构成的电动机转子 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供由旋转轴及与该旋转轴牢固嵌合的磁轭构成的电动机转子。根据本发明,在由旋转轴和嵌合至该旋转轴的外周面的磁轭构成的电动机转子中,磁轭的内周面与旋转轴的外周面之间的嵌合是过盈配合。另外,形成于旋转轴的外周面的凸部(或凹部)与形成于磁轭的内周面的凹部(或凸部)之间的嵌合也同样是过盈配合。
Description
技术领域
本发明涉及由旋转轴和牢固地与该旋转轴嵌合的磁轭构成的电动机转子。
背景技术
在电动机转子中,一般通过热胀配合(焼嵌め)进行磁轭和轴之间的紧固。但在小型的电动机转子中,磁轭较薄,为了在弹性变形区域内进行热胀配合,需要在狭窄的范围管理过盈量。因此,需要高精度地形成磁轭的内径以及轴的外径。这样的高精度加工成为成本增加的主要因素。另外,将磁轭作为钢板的层叠体形成的情况下利用钢板的冲裁加工,难以提高冲裁加工的精度。在不能够确保充分的精度的情况下,存在磁轭发生塑性变形,紧固力降低,产生磁轭位置偏移的问题。
另外,已知通过粘接来紧固磁轭与轴之间的方法。但粘接剂的使用量、磁轭以及轴的洗净、多余的粘接剂的去除等管理繁杂,难以使品质稳定化。另外,公知将键嵌合至键槽来使磁轭和轴紧固的方法。但对基于键构造的紧固方法而言,旋转方向的紧固力大,与此相对,轴方向的紧固力小。因此,另外需要轴方向的固定单元,构造变得复杂。针对现有例参照日本特开昭61-266041号公报以及日本特开2002-295500号公报。
因此,期望在由旋转轴和嵌合至该旋转轴的磁轭构成的电动机转子中,不使用粘接剂,且不需要另外的固定单元。
发明内容
根据本申请的第一个发明,提供如下电动机转子,该电动机转子包括具有圆柱状的轮廓且能够绕轴线旋转的旋转轴、以及嵌合至该旋转轴的外周面的磁轭,在上述旋转轴的外周面上沿与上述轴线平行的方向形成有至少一个凹部或凸部,在上述磁轭的内周面上沿与上述轴线平行的方向上形成有与上述旋转轴的上述至少一个凹部或凸部嵌合的凸部或凹部,上述旋转轴的上述外周面与上述磁轭的上述内周面之间的嵌合是过盈配合,且上述旋转轴的上述凹部或凸部与上述磁轭的上述凸部或凹部之间的嵌合是过盈配合。
根据本申请的第二个发明,提供如下电动机转子,在第一个发明中,形成于上述旋转轴或上述磁轭的上述凹部具有扩大部,该扩大部的与上述轴线正交的方向的宽度朝向该凹部的至少一端逐渐扩大。
根据本申请的第三个发明,提供如下电动机转子,在第二个发明中,形成于上述旋转轴或上述磁轭的上述凹部具有宽幅部,该宽幅部从上述扩大部的末端延伸且在与上述轴线正交的方向上恒定。
根据本申请的第四个发明,提供如下电动机转子,在第一个至第三个中的任意一个的发明中,上述旋转轴在该旋转轴的至少一端具备小径部,该小径部具有比上述磁轭的内径小的外径。
根据本申请的第五个发明,提供如下电动机转子,在第二个或第三个发明中,上述旋转轴在该旋转轴的至少一端具备小径部,该小径部具有比上述磁轭的内径小的外径,该小径部从上述旋转轴的上述至少一端至少延伸至相对于该至少一端位于远处的上述扩大部的端部。
根据本申请的第六个发明,提供如下电动机转子,在第四个或第五个发明中,上述小径部具有朝向形成该小径部的上述至少一端外径逐渐变小的锥状。
根据本申请的第七个发明,提供如下电动机转子,在第一至第六中的任意一个发明中,在上述旋转轴的上述外周面或上述磁轭的上述内周面上分别等间隔地形成多个上述凹部以及上述凸部。
根据本申请的第八个发明,提供如下电动机转子,在第一个至第七个中的任意一个发明中,上述磁轭由钢板的层叠体形成。
参照附图表示的本发明的例示的实施方式的详细的说明,更加明确这些以及其他的本发明的目的、特点以及优点。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的由旋转轴和磁轭构成的转子的立体图。
图2是表示图1的实施方式的磁轭的剖视图。
图3是表示图1的实施方式的旋转轴的剖视图。
图4是表示本发明的其他实施方式的磁轭的剖视图。
图5是表示与图4的磁轭一起使用的旋转轴的剖视图。
图6是表示本发明的变形例的转子的磁轭以及旋转轴的分解立体图。
图7是表示本发明的其他变形例的转子的磁轭以及旋转轴的分解立体图。
图8是表示本发明的其他变形例的转子的磁轭以及旋转轴的分解立体图。
图9是表示图8的磁轭以及旋转轴的剖视图。
图10是表示本发明的其他变形例的转子的磁轭以及旋转轴的分解立体图。
图11是表示图10的磁轭以及旋转轴的剖视图。
图12是表示其他变形例的转子的磁轭的剖视图。
图13是表示其他变形例的转子的磁轭的剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式进行说明。在图示的实施方式中,考虑附图的可视性或为便于说明,从合乎实用的尺寸对各构成要素进行了适当变更。图1是表示本发明的一个实施方式的由旋转轴10和磁轭12构成的转子14的立体图。图2是表示图1的实施方式中的磁轭12的剖视图。图3是表示图1的实施方式中的旋转轴10的剖视图。
转子14是用于电动机(未图示)的转子。如图1所示,转子14具备:旋转轴10,其具有圆柱状的轮廓且能够绕轴线X旋转;磁轭12,其嵌合在该旋转轴10的外周面10a。在旋转轴10的外周面10a沿相对于轴线X平行的方向形成有凸部10b。在图2中更加明了表示,在磁轭12的内周面12a上,沿相对于轴线X平行的方向形成有凹部12b。旋转轴10的凸部10b以与磁轭12的凹部12b嵌合的方式形成。
参照图2,磁轭12是除了形成凹部12b的地方具有恒定大小的内径D1的圆筒状部件。磁轭12由磁性材料形成,且在电动机动作时形成磁路。例如,磁轭12能够由钢板的层叠体形成。层叠钢板而形成的磁轭在抑制涡电流的产生方面有效。并且,其结果铁损降低,从而作为电动机的效率增大。除此之外,由于各钢板通过廉价的冲裁加工形成,所以能够降低整体的生产成本。在磁轭12的内周面12a以槽状延伸的凹部12b形成为在与轴线X平行的方向上遍及磁轭12的全长具有大致相同的剖面。凹部12b在与轴线X正交的方向上具有宽度W1。
参照图3,旋转轴10具有除了形成凸部10b的地方大小恒定的外径D2的大致圆形的剖面。旋转轴10例如是电动机转子的轴。转子在电动机动作时,与未图示的定子协同作用,通过磁作用绕轴线X旋转,产生动力。凸部10b从旋转轴10的外周面10a向半径方向外侧突出。凸部10b形成为在与轴线X平行的方向上遍及旋转轴10的全长具有大致相同的剖面。凸部10b在与轴线X正交的方向上具有宽度W2。
在本实施方式中,D1<D2且W1<W2的关系成立。即,以旋转轴10的外周面10a和磁轭12的内周面12a之间的嵌合为过盈配合的方式决定旋转轴10以及磁轭12的尺寸。并且,旋转轴10的凸部10b与磁轭12的凹部12b之间的嵌合也同样成为过盈配合。考虑旋转轴10以及磁轭12的材料、各部件的尺寸,尤其考虑磁轭12的厚度来适当决定各自的配合量。
如上所述,在本实施方式中,两个嵌合作用均通过过盈配合进行。作为过盈配合例如能够利用热胀配合、冷缩配合或压入。因此,根据本发明,与通过粘接剂将磁轭固定于旋转轴的转子相比,能够提供稳定品质的转子。另外,例如与需要去除多余的粘接剂等追加的工序的使用粘接剂的情况相比,本实施方式的转子的组装作业比较简单。因此,也容易实现生产自动化。
根据本实施方式的构造,旋转轴10的外周面10a和磁轭12的内周面12a之间的嵌合作用、以及凸部10b和凹部12b之间的嵌合作用相互补充,结果带来稳定的紧固作用。例如,在磁轭12发生塑性变形时,磁轭12的内周面12a和旋转轴10的外周面10a之间的紧固力降低。即便在这样的情况下,通过凸部10b和凹部12b之间的嵌合作用,也会大致维持转子14的旋转方向的紧固力。另外,一般仅通过凸部10b和凹部12b之间的嵌合作用,转子14的轴线X方向的紧固力不高。但根据本实施方式,通过旋转轴10的外周面10a和磁轭12的内周面12a之间的过盈配合,能够在轴线X方向也得到充分的紧固力。因此,由于不需要在轴线方向追加支承单元,所以能够减少部件数量且使构造简单化。
另外,在电动机转子中,在轴线X方向所需要的紧固力与旋转方向相比可以显著变小。所以,即便在磁轭12发生塑性变形的情况下,根据本实施方式,也会在旋转方向以及轴线X方向上都维持充分的紧固力。另外,由于凸部10b和凹部12b之间是过盈配合,所以能够防止在旋转轴10和磁轭12之间,在旋转方向产生位置偏移。由此,能够有效防止微动,能够提高转子的耐久性。
以下,对本发明的其他实施方式以及变形例进行说明。不对与上述的实施方式相关联且已经叙述的事项进行反复记载,在以下的说明中适当省略。另外,除明确说明的情况外,上述的事项在以下说明的实施方式以及变形例中也同样适用。
图4是表示本发明的其他实施方式的磁轭20的剖视图。图5是表示与该磁轭20一起使用的旋转轴22的剖视图。在本实施方式中,在磁轭20的内周面20a形成有沿半径方向内侧延伸的凸部20b,凸部20b遍及磁轭20的全长具有大致恒定的宽度W3。与此相对,在旋转轴22的外周面22a形成有与磁轭20的凸部20b嵌合的凹部22b。在本实施方式中,在磁轭20的内径D3和旋转轴22的外径D4之间D3<D4的关系成立。另外,在磁轭20的凸部20b的宽度W3和旋转轴22的凹部22b的宽度W4之间W4<W3的关系成立。
即,在本实施方式中,磁轭20的内周面20a和旋转轴22的外周面22a之间的嵌合也是过盈配合,且磁轭20的凸部20b和旋转轴22的凹部22b之间的嵌合也成为过盈配合。与上述的实施方式相同,利用由该两个过盈配合得到的紧固力使磁轭20和旋转轴22在旋转方向以及轴线方向均充分稳固地相互连结。
图6是表示本发明的变形例的转子中的磁轭30以及旋转轴32的分解立体图。在该变形例中,与参照图4以及图5所上述的实施方式相同,在磁轭30的内周面30a形成有凸部34,且在旋转轴32的外周面32a形成有凹部36。更具体而言,在磁轭30形成有如图所示那样大致相互对置配置的一对凸部34、34。同样,在旋转轴32形成有如图所示那样大致相互对置配置的一对凹部36、36。由图6可知,凹部36还具有:嵌合部38,其尺寸设定为以通过过盈配合与凸部34嵌合;扩大部40,其从嵌合部38的末端延伸。扩大部40形成为与旋转轴32的轴线正交的方向的宽度朝向凹部36的端部36a逐渐扩大。扩大部40的宽度被逐渐扩大至具有至少比磁轭30的凸部34的宽度宽的宽度。该扩大部40作为将磁轭30组装于旋转轴32时的导向件发挥作用,磁轭30的凸部34被顺畅地导入至旋转轴32的凹部36。因此,组装工序变得容易,作业效率提高,有效地降低生产成本。
图7是表示本发明的其他变形例的转子的磁轭30以及旋转轴32的分解立体图。在图7中,对与图6所示的构成要素相同或对应的构成要素赋予相同的参照符号,适当地省略与那些构成要素相关的重复说明。在该变形例中,形成于旋转轴32的凹部36除了具有以与旋转轴32的轴线正交的方向的宽度朝向凹部36的端部36a逐渐扩大的方式形成的扩大部40外,还具有从扩大部40的末端延伸的宽幅部42。宽幅部42在与旋转轴32的轴线正交的方向具有恒定的宽度,且具有比磁轭30的凸部34的宽度以及旋转轴32的嵌合部38的宽度宽的宽度。在该变形例中,与图6的变形例相同,扩大部40以及宽幅部42协同作用,作为将磁轭30组装于旋转轴32时的导向件发挥作用。因此,组装工序变得容易,作业效率提高,有效降低了生产成本。
接下来,参照图8以及图9,对本发明的其他变形例进行说明。图8是表示该变形例的转子70的磁轭30以及旋转轴72的分解立体图。图9是表示图8的磁轭30以及旋转轴72的剖视图。在该变形例中,与图6以及图7所示的变形例相同,在磁轭30的内周面30a形成有凸部34,且在旋转轴72的外周面72a形成有凹部74。磁轭30的构成与图6以及图7所示的变形例相同,所以省略详细的说明。旋转轴72的凹部74与图6的变形例中的旋转轴32的凹部36相同,具有嵌合部74a以及扩大部74b。即,嵌合部74a的尺寸设定为:通过过盈配合与磁轭30的凸部34嵌合,且具有比凸部34的宽度窄的宽度。另外,扩大部74b的在与旋转轴72的轴线X正交的方向上的宽度朝向凹部74的端部74c逐渐扩大。
在图9中更加明了地表示,旋转轴72朝向导入磁轭30的方向的端部72b具备小径部76,小径部76具有比磁轭30的内径D5小的外径D6。因此,在磁轭的内径D5、小径部76的外径D6和旋转轴72的外径D7之间D6<D5<D7的关系成立。若采用这样的转子70,则将磁轭30组装于旋转轴72时,小径部76作为导向件发挥作用。因此,组装工序变得容易,作业效率提高,有效地降低生产成本。优选小径部76从旋转轴72的端部72b至少延伸至相对于该端部72b位于远处的扩大部74b的端部74d。根据这样的构成,扩大部74b和小径部76在整个扩大部74b的范围协同作用,所以能够顺畅地进行磁轭30的组装工序。另外,小径部76也可以超过扩大部74b的端部74d而延伸。该情况下,首先使磁轭30的凸部34和旋转轴72的凹部74嵌合后,使磁轭30的内周面30a和旋转轴72的外周面72a嵌合。因此能够防止磁轭30的位置偏移,且能够防止较大的力突然作用于磁轭30或旋转轴72。
图10是表示本发明的其他变形例的转子80的磁轭30以及旋转轴82的分解立体图。图11是表示图10的磁轭30以及旋转轴82的剖视图。在该变形例中,与图6以及图7所示的变形例相同,在磁轭30的内周面30a形成凸部34,且在旋转轴82的外周面82a形成有凹部84。省略磁轭30的详细的说明。旋转轴82的凹部84与图7的变形例中的旋转轴32的凹部36相同,具有嵌合部84a、扩大部84b以及宽幅部84c。即,嵌合部84a的尺寸设定为:以通过过盈配合与磁轭30的凸部34嵌合,且具有比凸部34的宽度窄的宽度的。扩大部84b的与旋转轴82的轴线X正交的方向上的宽度朝向凹部84的端部84d逐渐扩大。宽幅部84c在与旋转轴82的轴线X正交的方向具有恒定的宽度。宽幅部84c的宽度比磁轭30的凸部34的宽度宽,且具有旋转轴82的扩大部84b的宽度以上的大小。
在图11中更加明了地表示,旋转轴82在朝向导入磁轭30的方向的端部82b具备小径部86,小径部86具有比磁轭30的内径D5小的外径D8。小径部86具有外径D8朝向旋转轴82的端部82b逐渐变小的锥状。另外,在小径部86的末端、即在旋转轴82的端部82b,以与磁轭30的内径D5相比变小的方式形成有小径部86的外径D81。因此,在磁轭的内径D5、小径部86的末端的外径D81和旋转轴82的外径D9之间D81<D5<D9的关系成立。若采用这样的转子80,则将磁轭30组装于旋转轴82时,小径部86作为导向件发挥作用。因此,组装工序变得容易,作业效率提高,有效降低生产成本。优选小径部86从旋转轴的端部82b延伸至相对于该端部82b位于远处的扩大部84b的端部84e。根据这样的构成,扩大部84b和小径部86在整个扩大部84b的范围内协同作用,能够顺畅地进行磁轭30的组装工序。另外,在该变形例中,小径部86也可以在超过扩大部84b的端部84e的整个范围内延伸。
在参照图6至图11说明的变形例中,以凹部形成于旋转轴为例进行了说明。但当然也同样适用于凹部不是形成于旋转轴而形成于磁轭的实施方式。即便在该情况下,当然知道形成于凹部的扩大部40、74b、84b、宽幅部42、84c以及小径部76、86具有与图示的变形例相同的导向件作用。另外,扩大部40、74b、84b、宽幅部42、84c以及小径部76、86同样也可以形成于未图示的另一端。若在两端形成扩大部40、74b、84b、宽幅部42、84c以及小径部76、86,则容易从旋转轴32、72、82的任意一端部组装磁轭30。其结果,具有组装作业的自由度增大的有利点。
图12以及图13是表示其他变形例的转子的磁轭50、60的剖视图。在这些变形例中,将上述的凹部和凸部之间的嵌合作用均等地赋予在多个地方。即,沿磁轭的内周面或旋转轴的外周面分别等间隔地形成凹部以及凸部。
图12所示的磁轭50,在磁轭50的内周面52上形成有两个凸部54、54。凸部54、54相互对置配置。在未图示的旋转轴上同样相互对置地形成有与凸部54、54对应的两个凹部。另外,在图13所示的磁轭60,在磁轭60的内周面62上以周向等间隔的方式配置有3个凸部64,即以相互相隔120度的角度的方式进行配置。当然,也可以在磁轭上、在周向上均等地配置多个凹部。该情况下,以与磁轭的凹部对应的方式在旋转轴上、在周向上均等地形成多个凸部。
如参照图12以及图13所例示那样,通过在周向上均等地配置相互嵌合的凸部以及凹部,能够维持转子旋转时的平衡。另外,虽图示分别形成了两个或三个凸部以及凹部的变形例,但本发明并不局限于这些具体例,也可以等间隔地配置四个以上的凸部以及凹部。另外,本领域的技术人员当然明白本发明在与其他的实施方式的关系中,并不局限于在本说明书中明示地说明的具体例。例如,能够对在本说明书中说明的实施方式及其变形例的构成进行任意组合,从而实施本发明。
根据第一个发明,旋转轴的外周面和磁轭的内周面之间的嵌合是过盈配合,且形成于旋转轴以及磁轭的凸部和凹部之间的嵌合是过盈配合。由此,提供了即使不使用粘接剂以及另外的固定单元,也在转子的旋转方向以及轴线方向的任意一个方向都被充分牢固地嵌合的转子。另外,根据这样的构成,即便假设在使轴嵌合时发生塑性变形,通过凹部和凸部之间的过盈配合,轴和磁轭也被相互牢固地固定。另一方面,在现有技术中,一般进行的凹部和凸部之间的嵌合即便是最紧密的组装型,也是过渡配合。因此,有在凹部和凸部之间产生间隙的可能性。其结果,若磁轭产生塑性变形,则紧固力降低。另外,由于凹部和凸部之间的存在间隙,产生微动。
根据第二个发明,由于在使凹部和凸部嵌合时,扩大部作为导向件发挥作用,所以将磁轭组装于旋转轴的作业变得容易。
根据第三个发明,由于除扩大部外,宽幅部也作为导向件发挥作用,所以将磁轭组装于旋转轴的作业变得容易。另外,由于宽幅部具有恒定的宽度,所以能够比较容易地形成。
根据第四个发明,形成于旋转轴的小径部作为使旋转轴和磁轭嵌合时的导向件发挥作用。因此,不使磁轭倾斜就能够顺畅地进行磁轭的导入作业。
根据第五个发明,以至少在凹部的扩大部的范围内延伸的方式形成小径部。因此,在使凹部和凸部嵌合时,小径部以及扩大部协同工作作为导向件发挥作用,所以将磁轭组装于旋转轴的作业变得容易。
根据第六个发明,小径部为锥状。所以,能够顺畅地进行磁轭的导入作业。
根据第七个发明,凹部以及凸部被均等地配置在转子上。因此,能够维持转子的旋转时的平衡。
根据第八个发明,由于层叠通过冲裁加工形成的钢板来形成磁轭,所以制造比较容易。另外,若是由层叠体构成的磁轭,则能够抑制涡流的产生,所以结果能够降低损失。
以上,使用本发明的例示的实施方式图示、说明本发明,但本领域技术人员应该理解,不脱离本发明的精神以及范围,能够进行上述或各种的变更、省略、追加。
Claims (8)
1.一种电动机转子(14、70、80),该电动机转子(14、70、80)包括具有圆柱状的轮廓且能够绕轴线(X)旋转的旋转轴(10、22、32、72、82)、以及嵌合至该旋转轴(10、22、32、72、82)的外周面(10a、22a、32a、72a、82a)的磁轭(12、20、30、50、60),在上述旋转轴(10、22、32、72、82)的外周面(10a、22a、32a、72a、82a)上沿与上述轴线(X)平行的方向形成有至少一个凹部(22b、36、74、84)或凸部(10b),在上述磁轭(12、20、30、50、60)的内周面(12a、20a、30a、52、62)上沿与上述轴线(X)平行的方向上形成有与上述旋转轴(10、22、32、72、82)的上述至少一个凹部(22b、36、74、84)或凸部(10b)嵌合的凸部(20b、34、54、64)或凹部(12b),
上述电动机转子(14、70、80)的特征在于,
上述旋转轴(10、22、32、72、82)的上述外周面(10a、22a、32a、72a、82a)与上述磁轭(12、20、30、50、60)的上述内周面(12a、20a、30a、52、62)之间的嵌合是过盈配合,且上述旋转轴(10、22、32、72、82)的上述凹部(22b、36、74、84)或凸部(10b)与上述磁轭(12、20、30、50、60)的上述凸部(20b、34、54、64)或凹部(12b)之间的嵌合是过盈配合。
2.根据权利要求1所述的电动机转子(70、80),其特征在于,
形成于上述旋转轴(32、72、82)或上述磁轭(12)的上述凹部(12b、36、74、84)具有扩大部(40、74b、84b),该扩大部(40、74b、84b)的与上述轴线(X)正交的方向的宽度朝向该凹部(36、74、84)的至少一端(36a、74c、84d)逐渐扩大。
3.根据权利要求2所述的电动机转子(80),其特征在于,
形成于上述旋转轴(32、82)或上述磁轭(12)的上述凹部(36、84)具有宽幅部(42、84c),该宽幅部(42、84c)从上述扩大部(40、84b)的末端延伸且宽度在与上述轴线(X)正交的方向上恒定。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的电动机转子(70、80),其特征在于,
上述旋转轴(72、82)在该旋转轴(72、82)的至少一端(72b、82b)具备小径部(76、86),该小径部(76、86)具有比上述磁轭(30)的内径(D5)小的外径(D6、D8)。
5.根据权利要求2或3所述的电动机转子(70、80),其特征在于,
上述旋转轴(72、82)在该旋转轴(72、82)的至少一端(72b、82b)具备小径部(76、86),该小径部(76、86)具有比上述磁轭(30)的内径(D5)小的外径(D6、D8),该小径部(76、86)从上述旋转轴(72、82)的上述至少一端(72b、82b)至少延伸至相对于该至少一端(72b、82b)位于远处的上述扩大部(74b、84b)的端部(74e、84e)。
6.根据权利要求4或5所述的电动机转子(80),其特征在于,
上述小径部(86)具有朝向形成该小径部(86)的上述至少一端(82b)外径逐渐变小的锥状。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的电动机转子,其特征在于,
在上述旋转轴的上述外周面或上述磁轭(50、60)的上述内周面(52、62)上分别等间隔地形成多个上述凹部以及上述凸部(54、64)。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的电动机转子,其特征在于,
上述磁轭(12、20、30、50、60)由钢板的层叠体形成。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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