CN104235129A - 用于可配合部件的弹性固持组件和组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于可配合部件的弹性固持组件和组装方法。一种用于可配合部件的弹性固持组件包括具有第一表面的第一部件。还包括被构造成与第一部件配合的第二部件，第二部件包括第二表面。还包括形成在第二部件的接合侧面附近的容纳特征，容纳特征具有第一弯曲度。还包括可弹性变形突起，其操作性地联接到第一部件并远离第一部件延伸，可弹性变形突起具有不同于容纳特征的第一弯曲度的第二弯曲度，其中，可弹性变形突起由可弹性变形材料形成并被构造成当与容纳特征接合时弹性变形。
Description
技术领域
本发明涉及可配合的部件，更具体地涉及用于这类可配合部件的弹性固持组件以及组装可配合部件的方法。
背景技术
目前，在制造过程中待配合在一起的部件基于部件之间的匹配布置而经历位置变化。一种常见布置可包括：通过2向和/或4向凸出对准特征来相对彼此相互定位的部件；通常，凸出对准特征是尺寸较小的结构，其收纳在对应的尺寸较大的凹入对准特征中，如在孔和/或槽口形式的孔口中。替代性地，可采用双面胶、粘合剂或焊接过程来配合零件。不论精确的匹配布置如何，在对准特征的至少一部分之间都存在间隙，其被预先确定以匹配由制造(或制作)变化引起的匹配特征的预期的尺寸和位置变化公差。因此，可能在配合部件之间产生显著的位置变化，这导致存在不期望的大的变化的间隙和其它不良配合。对齐和附接特征之间的空隙会引起配合部件之间的相对运动，这导致不良的感知质量。其它不期望的效果可包括例如配合部件的吱吱声和咔哒声。
发明内容
在一个示例性实施例中，一种用于可配合部件的弹性固持组件包括具有第一表面的第一部件。还包括被构造成与第一部件配合的第二部件，第二部件包括第二表面。还包括形成在第二部件的接合侧面附近的容纳特征，容纳特征具有第一弯曲度。还包括可弹性变形突起，其操作性地联接到第一部件并远离第一部件延伸，可弹性变形突起具有不同于容纳特征的第一弯曲度的第二弯曲度，其中，可弹性变形突起由可弹性变形材料形成并被构造成当与容纳特征接合时弹性变形。
在另一示例性实施例中，一种用于可配合部件的弹性固持组件包括第一部件。还包括被构造成与第一部件配合的第二部件。还包括形成在第二部件的接合侧面附近的容纳特征，容纳特征包括主要部分和在容纳特征的端部附近的保持部分。还包括可弹性变形突起，其操作性地联接到第一部件并远离第一部件延伸，其中，可弹性变形突起由可弹性变形材料形成并被构造成当与容纳特征接合时弹性变形。
在另一示例性实施例中，提供一种组装可配合部件的方法。所述方法包括：将第一部件的可弹性变形突起插入第二部件的容纳特征中。所述方法还包括：使可弹性变形突起的外表面与容纳特征接触以在第一部件和第二部件之间形成接触过盈状态。所述方法还包括：使可弹性变形突起在插入容纳特征中期间弯曲离开突起的自然弯曲度。所述方法还包括：使可弹性变形突起在与容纳特征接触时弹性变形。所述方法还可包括：安置在对其进行固持的端部凹口中。
本发明还可包括下列方案。
1. 一种用于可配合部件的弹性固持组件，包括：
具有第一表面的第一部件；
被构造成与所述第一部件配合的第二部件，所述第二部件包括第二表面；
形成在所述第二部件的接合侧面附近的容纳特征，所述容纳特征具有第一弯曲度；以及
可弹性变形突起，所述可弹性变形突起操作性地联接到所述第一部件并远离所述第一部件延伸，所述可弹性变形突起在未配合状态具有不同于所述容纳特征的第一弯曲度的第二弯曲度，其中，所述可弹性变形突起由可弹性变形材料形成并被构造成当与所述容纳特征接合时弹性变形。
2. 根据方案1所述的弹性固持组件，还包括第一部件的完全接合位置，其中，所述完全接合位置包括所述可弹性变形突起的外表面与所述容纳特征之间的接触过盈，其中，在整体上平均沿所述外表面的变形量。
3. 根据方案2所述的弹性固持组件，其中，所述第一弯曲度和所述第二弯曲度在所述完全接合位置时大致相等。
4. 根据方案1所述的弹性固持组件，还包括至少一个立柱，其操作性地联接到所述第一部件并远离所述第一部件延伸并且被构造成与所述第二部件的第二表面接合。
5. 根据方案1所述的弹性固持组件，其中，所述容纳特征还包括主要部分和保持部分，所述主要部分具有主要部分宽度，所述保持部分包括大于所述主要部分宽度的保持宽度。
6. 根据方案1所述的弹性固持组件，还包括被构造成与多个容纳特征接合的多个可弹性变形突起。
7. 根据方案6所述的弹性固持组件，其中，所述第一弯曲度是大致平直的。
8. 根据方案6所述的弹性固持组件，其中，所述第二弯曲度是大致平直的。
9. 根据方案6所述的弹性固持组件，还包括至少一个立柱，其操作性地联接到所述第一部件并远离所述第一部件延伸并且被构造成与所述第二部件的第二表面接合。
10. 根据方案6所述的弹性固持组件，还包括所述第一部件的完全接合位置，其中，所述完全接合位置包括所述多个可弹性变形突起的外表面与所述多个容纳特征之间的接触过盈，其中，针对所述多个可弹性变形突起在整体上平均变形量。
11. 根据方案1所述的弹性固持组件，其中，所述第一部件和所述第二部件是车辆部件。
12. 根据方案11所述的弹性固持组件，其中，所述第一部件包括导流板，并且所述第二部件包括装饰板。
13. 一种用于可配合部件的弹性固持组件，包括：
包括第一表面的第一部件；
被构造成与所述第一部件配合的第二部件，所述第二部件包括第二表面；
形成在所述第二部件的接合侧面附近的容纳特征，所述容纳特征包括主要部分和在所述容纳特征的端部附近的保持部分；以及
可弹性变形突起，其操作性地联接到所述第一部件并远离所述第一部件延伸，其中，所述可弹性变形突起由可弹性变形材料形成并被构造成当与所述容纳特征接合时弹性变形。
14. 根据方案13所述的弹性固持组件，还包括所述第一部件的完全接合位置，其中，所述完全接合位置包括所述可弹性变形突起的外表面与所述容纳特征之间的接触过盈，其中，在整体上平均沿所述外表面的变形量。
15. 根据方案13所述的弹性固持组件，还包括至少一个立柱，其操作性地联接到所述第一部件并远离所述第一部件延伸并且被构造成与所述第二部件的第二表面接合。
16. 根据方案13所述的弹性固持组件，其中，所述主要部分具有主要部分宽度，并且所述保持部分包括大于所述主要部分宽度的保持宽度。
17. 根据方案13所述的弹性固持组件，还包括被构造成与多个容纳特征接合的多个可弹性变形突起。
18. 根据方案17所述的弹性固持组件，还包括所述第一部件的完全接合位置，其中，所述完全接合位置包括所述多个可弹性变形突起的外表面与所述多个容纳特征之间的接触过盈，其中，针对所述多个可弹性变形突起在整体上平均变形量。
19. 一种组装可配合部件的方法，包括：
将第一部件的可弹性变形突起插入第二部件的容纳特征中；
使所述可弹性变形突起的外表面与所述容纳特征接触以在所述第一部件和所述第二部件之间形成接触过盈状态；
使所述可弹性变形突起在插入所述容纳特征中期间弯曲离开突起的自然弯曲度；以及
使所述可弹性变形突起在与所述容纳特征接触时弹性变形。
20. 根据方案19所述的方法，其中，所述可弹性变形突起包括多个可弹性变形突起，所述方法还包括：针对所述多个可弹性变形突起执行弹性变形的弹性平均，以解决所述多个可弹性变形突起的位置变化。
通过结合附图进行的本发明的以下详细描述，本发明的以上特征和优点以及其它特征和优点将显而易见。
附图说明
其它特征、优点和细节仅以举例方式出现在实施例的以下详细描述中，参照附图进行详细描述，在附图中：
图1是处于完全接合位置的弹性固持组件的平面图；
图2是弹性固持组件的第一部件的平面图；
图3是弹性固持组件的第二部件的平面图；
图4是处于部分接合位置的弹性固持组件的平面图；
图5是根据本发明的另一方面的第一部件的立体图；
图6是根据本发明的另一方面的第二部件的平面图；
图7是根据本发明的另一方面的第一部件的立体图；
图8是根据本发明的另一方面的第二部件的平面图；
图9是图示组装可配合部件的方法的流程图。
具体实施方式
参照图1-3，图示了弹性固持组件10。弹性固持组件10包括被构造成互相配合和对齐的可配合部件，诸如第一部件12和第二部件14。在一个实施例中，在车辆应用中采用弹性固持组件10。然而，应该理解，部件可与许多其它应用和领域相关，诸如家用电器和航空航天应用。在诸如上述车辆应用的示例性实施例中，第一部件12包括汽车导流板，第二部件14包括汽车装饰板。
尽管以具体的几何形状被图示，但第一部件12和第二部件14可被构造成无数几何形状。无论第一部件12和第二部件14的精确的几何形状，第一部件12都被构造成与第二部件14对齐和匹配地配合，下文将进行详细描述。在另一实施例中，弹性固持组件10除了包括两个部件之外，还可包括额外的或中间的层或部件。应该明白，采用弹性固持组件10是为了提供部件（诸如，第一部件12和第二部件14）彼此之间的自对齐关系，同时还有助于使部件彼此以紧密、匹配的方式牢固地配合，这减少了部件之间的振动和/或相对运动。
第一部件12包括底部16，底部16具有通常是大体平坦表面的第一表面18。第一部件12还包括可弹性变形的突起20（在图5中详细示出），所述突起沿与第一表面18所处平面相对正交的方向从底部16延伸。可弹性变形的突起20操作性地联接到底部16并可与底部16一体形成。第二部件14包括作为切口部分或凹口形成在接合侧面24附近并从接合侧面24向内延伸的容纳特征22，容纳特征22被构造成在第一部件12和第二部件14配合时接合和容纳可弹性变形的突起20。尽管引用了单个可弹性变形突起和单个容纳特征，但弹性固持组件10的实施例可包括多个可弹性变形突起和多个容纳特征，如下文将更详细地描述的。
可弹性变形的突起20和容纳特征22可形成为许多预期的实施例。在示例性实施例中，可弹性变形的突起20包括大体平坦的直立壁，但预期具有小度数的弯曲。替代性地，可弹性变形的突起20形成为相对圆柱形或管状构件，其可以是实心管状构件或具有中空部分的管状构件。在另一实施例中，可弹性变形的突起20是完全的或部分的球形。在一个实施例中，包括销部分和头部分，其中，头部分由球茎状结构形成，所述球茎状结构与销部分平滑地结合。之前实施例的描述仅是说明性的，而非意在限制可弹性变形突起20可包括的许多形状。
容纳特征22包括从接合侧面24向内延伸并由第一边缘26和第二边缘28限定的凹入切口（图3）。第一边缘26和第二边缘28均从接合侧面24延伸并可包括插入导引部分30，其作为“引入结构”进行操作以便当可弹性变形突起20平移到容纳特征22的主要部分31中时平稳地插入可弹性变形突起20。尽管未示出，但是当第一边缘26和第二边缘28从接合侧面24向内延伸时，预期第一边缘26和第二边缘28中的一个或两者朝向彼此并且朝向与大体平直的可弹性变形突起20大体共轴的轴线32向内成角度。在所示实施例中，容纳特征22还包括保持部分34。保持部分34由在几何形状上与可弹性变形突起20大体一致的保持部分表面限定。保持部分34大于主要部分31。更具体地，保持部分34包括保持部分宽度36，并且主要部分31包括主要部分宽度38，其中，保持部分宽度36大于主要部分宽度38。容纳特征22有效地形成从第二表面40延伸通过第二部件14而到达第三表面42的开口。
如通过本文的描述显而易见的，通过解决由于制造过程而固有存在的第一部件12和第二部件14的固持和/或安置特征的位置变化，突起的可弹性变形性质以及上述特定定向有助于相对于第二部件14来精确对齐第一部件12。下面将详细描述与弹性固持组件10相关的自对齐的益处。
通过朝向第二部件14平移第一部件12，安置第一部件12的可弹性变形突起20并使其与第二部件14的容纳特征22接合（图4）。以此方式，通过使可弹性变形突起20与容纳特征22的主要部分31接合，将第一部件12压配合到第二部件14中。更具体地，可弹性变形突起20的外表面44与第一边缘26和第二边缘28接合。外表面44包括外表面宽度46，外表面宽度46大于主要部分宽度38，由此确保可弹性变形突起20在进一步插入容纳特征22的主要部分31中时的接触和变形。图4图示处于变形状态并且处于第一部件12的部分插入位置的可弹性变形突起20。通过包括中空部分的实施例可进一步促进可弹性变形突起20的弹性变形。在中空部分附近没有材料会提高可弹性变形突起20的易弯曲性。无论可弹性变形突起20是实心或中空的，可弹性变形突起20都进一步平移通过主要部分31并进入保持部分34中。在达到保持部分34时，可弹性变形突起20的一部分稍微膨胀以与保持部分34的形状相一致。可弹性变形突起20的膨胀可倾向于仍然变形状态或大体返回至初始位置。无论膨胀程度如何，保持部分34都在可弹性变形突起20上提供额外的保持力，由此增加第一部件12相对于第二部件14的稳定性。
现在参照图6，图示根据替代性实施例的第二部件14。具体地，第二部件的容纳特征22包括具有第一弯曲度的成角度或弯曲形状。在所示实施例中，可弹性变形突起20包括与容纳特征22的第一弯曲度不同的第二弯曲度。在操作中，当将可弹性变形突起20插入容纳特征22中时，可弹性变形突起20在与容纳特征22接合时被迫弹性变形。在本实施例中，变形由两个主要因素导致。第一，与上述实施例的情形相同，外表面宽度46大于主要部分宽度38。第二，不同的弯曲度使得可弹性变形突起20在与容纳特征22接合时弯曲。额外的接触过盈提高组件的保持性能。当达到完全接合位置时，可弹性变形突起20弯曲至容纳特征22的第一弯曲度和可弹性变形突起20的第二弯曲度大致相等的程度。为了说明起见，示出处于以上三种状态的可弹性变形突起20。具体地，用虚线示出了预插入状态、部分插入状态和完全插入状态。
在又另一实施例中，预期容纳特征22缺少结合其它实施例在上文详细描述的保持特征34（图8）。在这种实施例中，在可弹性变形突起20的外表面44的部分和容纳特征22之间建立的接触过盈状态足以固持可弹性变形突起20，并因此可固持第一部件12。需要重申的是，这受益于，可弹性变形突起20相对于容纳特征22的较大宽度以及在可弹性变形突起20的包括相对于可弹性变形突起20和容纳特征22来说不同的弯曲度的实施例中的弯曲。在另一实施例中，如果采用不那么顺从的材料，则可弹性变形突起20不宽于容纳特征22。可弹性变形突起20和容纳特征22之间的不同弯曲导致过盈，该过盈导致两个可弹性变形突起20弯曲并起作用以具有向心作用或推动到另一个的一侧以具有方向效应。
任何合适的可弹性变形材料都可用于可弹性变形突起20。术语“可弹性变形”是指部件或部件的一部分（包括部件特征）包括具有大致弹性变形特性的材料，其中，该材料被构造成响应于施加的力而经历在其形状、尺寸或两者方面可回弹可逆的变化。导致材料的可回弹可逆变形或弹性变形的力可包括拉力、压缩力、剪力、弯曲或扭转力或这些力的各种结合。可弹性变形的材料可展现线性弹性变形（例如根据胡克定律所描述的）或非线性弹性变形。
可至少部分地形成部件的材料的许多例子包括各种金属、聚合物、陶瓷、无机材料或玻璃，或任何上述材料的复合物，或它们的任何其它组合。可构想出许多复合材料，包括各种填充聚合物，包括玻璃、陶瓷、金属和无机材料填充的聚合物，特别是玻璃、金属、陶瓷、无机物或碳纤维填充的聚合物。可使用任何适合的填料形态，包括所有形状和尺寸的颗粒或纤维。更具体而言，可使用任何适合类型的纤维，包括连续和不连续的纤维、织造和非织造的布、毡或丝束，或它们的组合。可使用任何适合的金属，包括各种等级和合金的钢、铸铁、铝、镁或钛，或它们的复合物，或它们的任何其它组合。聚合物可包括热塑性聚合物或热固性聚合物两者，或它们的复合物，或其任何其它组合，包括多种共聚物或聚合物混合物。在一个实施例中，优选的塑料材料为具有弹性性质以便弹性地变形而不会破裂的一种，例如，包括丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）聚合物的材料，且更具体是聚碳酸酯ABS聚合物混合物（PC/ABS），如ABS腈纶。材料可为任何形式，且由任何适合的工艺形成或制成，包括模压或成形金属、复合物或其它片材、锻件、挤出零件、冲压零件、铸件或模制件等，以包括本文所述的可变形特征。材料或多种材料可选择成提供可弹性变形突起20的预定弹性响应特征。预定弹性响应特征可包括例如预定弹性模量。
外表面44和容纳特征22之间出现接合所在的精确位置将根据由制造因素所强加的位置变化而改变。由于包括可弹性变形突起20的弹性材料的可弹性变形特性，降低了初始接合位置的重要性。将可弹性变形突起20进一步插入容纳特征22中最终实现可弹性变形突起20的完全接合位置。在完全接合位置，通过外表面44和容纳特征22之间的接触界面实现可弹性变形突起20和容纳特征22之间的紧密、匹配的接合。这种状态通过使突起定尺寸成具有比容纳特征大的宽度来确保。外表面44与容纳特征22的第一边缘26和第二边缘28之间的过盈引起外表面44附近的弹性变形。材料的延展性减少与位置变化相关的问题。更具体地，与如下刚性插入件相对比，所述刚性插入件通常会导致在插入件和容纳结构之间在插入件的圆周或外表面周围的部分处产生间隙，可弹性变形突起20有利地变形以保持第一部件12和第二部件14对齐，同时还减小或消除与制造中的挑战相关的间隙。
本文描述的任何实施例都可包括至少一个（但通常是多个）中间结构构件，其被称作立柱48（图7），其操作性地联接到第一表面18和/或第二表面40（图3）。第一部件12朝向和进入第二部件14中的平移致使它们在立柱48附近互相接触。这种接合有助于安装操作者确保在将可弹性变形突起20平移到容纳特征22中时相对于第二部件14匹配地安置第一部件12，由此产生更牢固的组装状态。立柱48沿柱向上移动接触点以允许它们弯曲，并且立柱48的高度基于装置部件的材料性质，由此避免过近地接触第一表面18。在与第一表面18过近的区域处接触会导致可弹性变形突起20存在过度刚硬的部分。
参照图7和8，第一部件12可包括多个可弹性变形的突起，而第二部件14可包括多个容纳特征。多个容纳特征被安置为按以上详细描述的方式相应地容纳相应突起。具体地，可弹性变形突起20响应于与容纳特征22的边缘相互作用而向内或向外弯曲。多个可弹性变形突起的弹性变形弹性地平均第一部件12和第二部件14的任何位置误差。换言之，通过利用其它可弹性变形突起的过度约束状态来抵消间隙，消除了否则会因与第一部件12和第二部件14的部分或区段（尤其是安置和固持特征）相关的位置误差而存在的间隙。具体地，通过其余突起整体地平均每个突起的位置变化来抵消每个突起和/或容纳特征的位置变化。
弹性平均提供了匹配部件之间的分界面的弹性变形，其中平均变形提供精确对准，制造位置变化最大限度地减小至Xmin，这由 限定，其中X为匹配构件的安置特征的制造位置变化，而N为插入的特征的数目。为了获得弹性平均，可弹性地变形的部件构造成具有至少一个特征及其接触表面，所述接触表面受过度约束，且提供了与另一部件及其接触表面的匹配特征的过盈配合。过度约束的状态和过盈配合使至少一个特征或匹配特征中的至少一者或两个特征回弹性可逆地（弹性地）变形。部件的这些特征的回弹性可逆性质允许部件的可重复插入和取出，从而便于所述部件的组装和拆卸。部件的位置变化可导致变化的力施加在接触表面的区域上，所述接触表面在过盈状态中在部件插入期间被过度约束和接合。将认识到的是，单个插入部件可相对于部件的周长的长度弹性地平均。弹性平均的原理在共同拥有的共同在审美国专利申请第13/187,675号中被详细描述，该专利的公开内容通过引用以其整体并入本文中。上文公开的实施例提供了将与上述弹性平均原理不相容的现有部件转换为确实有助于弹性平均及其相关益处的组件的能力。
如图9所示，并参照图1-8，还提供弹性组装可配合部件的方法100。之前已经描述了弹性固持组件10以及可弹性变形突起20的可弹性变形性质，并且不需要进一步详细描述具体的结构部件。方法100包括：将第一部件12的可弹性变形突起20插入第二部件14的容纳特征22中（步骤102）。方法100还包括：使可弹性变形突起20的外表面44与容纳特征22接触以在第一部件12和第二部件14之间形成接触过盈状态（步骤104）。方法100还包括：在插入容纳特征22中期间使可弹性变形突起20弯曲以使得突起20离开突起的自然弯曲度（步骤106）。方法100还包括：使可弹性变形突起20在步骤104与容纳特征22接触时弹性变形（步骤108）。
尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，但本领域的技术人员将理解的是，可作出各种变化且等同方案可替代其元件，而并未脱离本发明的范围。此外，可作出许多改型，以使特定情形或材料适合本发明的教导，而不脱离本发明的实质范围。因此，期望本发明不限于公开的特定实施例，而是本发明将包括落入本申请的范围内的所有实施例。
Claims (10)
1. 一种用于可配合部件的弹性固持组件，包括：
具有第一表面的第一部件；
被构造成与所述第一部件配合的第二部件，所述第二部件包括第二表面；
形成在所述第二部件的接合侧面附近的容纳特征，所述容纳特征具有第一弯曲度；以及
可弹性变形突起，所述可弹性变形突起操作性地联接到所述第一部件并远离所述第一部件延伸，所述可弹性变形突起在未配合状态具有不同于所述容纳特征的第一弯曲度的第二弯曲度，其中，所述可弹性变形突起由可弹性变形材料形成并被构造成当与所述容纳特征接合时弹性变形。
2. 根据权利要求1所述的弹性固持组件，还包括第一部件的完全接合位置，其中，所述完全接合位置包括所述可弹性变形突起的外表面与所述容纳特征之间的接触过盈，其中，在整体上平均沿所述外表面的变形量。
3. 根据权利要求2所述的弹性固持组件，其中，所述第一弯曲度和所述第二弯曲度在所述完全接合位置时大致相等。
4. 根据权利要求1所述的弹性固持组件，还包括至少一个立柱，其操作性地联接到所述第一部件并远离所述第一部件延伸并且被构造成与所述第二部件的第二表面接合。
5. 根据权利要求1所述的弹性固持组件，其中，所述容纳特征还包括主要部分和保持部分，所述主要部分具有主要部分宽度，所述保持部分包括大于所述主要部分宽度的保持宽度。
6. 根据权利要求1所述的弹性固持组件，还包括被构造成与多个容纳特征接合的多个可弹性变形突起。
7. 根据权利要求6所述的弹性固持组件，其中，所述第一弯曲度是大致平直的。
8. 根据权利要求6所述的弹性固持组件，其中，所述第二弯曲度是大致平直的。
9. 一种用于可配合部件的弹性固持组件，包括：
包括第一表面的第一部件；
被构造成与所述第一部件配合的第二部件，所述第二部件包括第二表面；
形成在所述第二部件的接合侧面附近的容纳特征，所述容纳特征包括主要部分和在所述容纳特征的端部附近的保持部分；以及
可弹性变形突起，其操作性地联接到所述第一部件并远离所述第一部件延伸，其中，所述可弹性变形突起由可弹性变形材料形成并被构造成当与所述容纳特征接合时弹性变形。
10. 一种组装可配合部件的方法，包括：
将第一部件的可弹性变形突起插入第二部件的容纳特征中；
使所述可弹性变形突起的外表面与所述容纳特征接触以在所述第一部件和所述第二部件之间形成接触过盈状态；
使所述可弹性变形突起在插入所述容纳特征中期间弯曲离开突起的自然弯曲度；以及
使所述可弹性变形突起在与所述容纳特征接触时弹性变形。
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