CN105605101A - 滚动轴承 - Google Patents

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Abstract

在用于支持机床主轴等的滚动轴承中，在外圈(2)上设有贯穿轴承空间内的油气润滑用供油孔(5)。在外圈(2)幅宽方向的两端面上设有向轴承轴向内侧凹陷的油气排气用缺口凹部(9)，该缺口凹部(9)从内径面(2b)延伸至外径面(2c)。此外，在外圈(2)的外径面上，设置有与供油孔(5)连通的圆周槽(6)，同时在圆周槽(6)的两侧位置上分别设置有环状槽(7、7)，在各环状槽(7)上分别设有环状的密封部件(8)。

Description

滚动轴承
本发明是2012年6月27日申请的发明名称为“滚动轴承”的第201280030846.9号发明专利申请的分案申请。
相关申请
本申请主张2011年6月30日申请的JP特愿2011-146142的优先权，参照其整体，将其作为本申请的一部分而进行引用。
技术领域
本发明涉及比如用于支持机床主轴等的滚动轴承。
背景技术
图16为现有的带有喷嘴垫圈的滚动轴承的纵截面图。在该轴承上，垫圈70上设有排气用缺口71、71，提供轴承润滑的润滑剂从排气用缺口71、71排出到轴承外部。轴承中，在外圈上设有从外径部连通到内径部的供油孔，则有从该供油孔供油的方式(专利文献1)。该方式中，在将轴承进行背面组合而使用的场合，需要在轴承之间形成有供油气排气用的排气口(缺口)的垫圈。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP实开昭63-180726号公报
发明内容
发明要解决的课题
如图18所示那样，将如图17所示的于外圈72上设有供油孔73的轴承以在背面组合、没有垫圈而进行使用的场合，由于在轴承间没有供油气排出的排气口，故而在运行中于轴承内部产生润滑油的滞留或卷入，在温度不稳定化或最糟的场合下有导致过度升温的可能。
本发明的目的在于提供一种滚动轴承，其在对外圈上设有供油孔的轴承以无垫圈方式进行组合使用的场合下，能够使供给到轴承空间内的油气顺畅地排出到轴承外部。
解决课题的方法
本发明的滚动轴承为下述轴承，在该滚动轴承中，滚动体夹设于内圈及外圈的滚动面之间，上述外圈上设置有贯穿轴承空间内的用于油气润滑的供油孔，在上述外圈的幅宽方向端面中的任意一者或两者上，设有向轴承轴向内侧凹陷的油气排气用的缺口凹部，该缺口凹部从内径面延伸至外径面。
根据该构成，油气从轴承外部通过外圈的供油孔供给到轴承空间内，供轴承润滑。之后，油气从外圈的缺口凹部顺畅地被排出。如此，则使供给到轴承空间内的油气在轴承空间内不做滞留，可顺畅地排出到轴承外部。由此，可防止运行中轴承温度不稳定地产生位移、过度升温。进而不需要已设有排气用缺口的垫圈，可将轴承互相邻接组合使用。在该场合，比如由于可将轴承集中地配置于主轴前方，相较于现有的在轴承间设置垫圈的场合，在主轴刚性变高的方面是有利的。
在上述外圈的外径面上设有连通供油孔的圆周槽，同时，可以在该外圈的外径面中的上述圆周槽的两侧位置上分别设有环状槽，在各环状槽上分别设有环状的密封部件。通过这些环状的密封部件，能够防止不希望发生的油气从外圈的外径面的泄漏。
多个滚动轴承组合时，可以将各轴承缺口凹部的圆周方向的相位进行同相位配置。在该场合，能很大程度地确保缺口凹部的排出面积，即截面积。由此，在各轴承中提供润滑的油气在相邻轴承的轴承空间内几乎不移动，而从缺口凹部迅速地被排出。像这样能够针对油气，实现有效的排气及排油流动。进而能够确实地消除轴承温度的不稳定变化。
上述外圈的内径面可以形成为下述截面形状，该截面形状以直径尺寸按照从滚动面侧向幅宽方向端面侧靠近而变大的方式倾斜。在轴承运转中，在轴承空间内提供润滑的油气通过内圈旋转产生的离心力以及伴随该离心力的排气和排油流动，从内圈侧向外圈侧供给。虽然会存在油气的一部分滞留于外圈的内径面的场合，但如前所述，因使外圈的内径面倾斜，所以油气不会在外圈的内径面滞留，而是沿着倾斜面流畅地被排出。
在上述内圈的外径面上形成有沉孔部，可以在该沉孔部的轴向端部上设有向外径侧突出的突出部。在轴承运转时，留在突出部附近的油气从突出部的内径侧部分沿外径侧部分流动，向缺口凹部靠近。由此，能够有效地实现排气及排油流动。
在上述内圈外径面的上述滚动面的轴向两侧部分的任意一侧上形成有沉孔部，在另外一侧上形成不具有沉孔部的反沉孔部。该反沉孔部可形成为下述截面形状，该截面形状以直径尺寸按照从上述内圈的滚动面侧向幅宽方向端面侧靠近而变大的方式倾斜。在轴承运行时，留在反沉孔部的油气从该反沉孔部的倾斜面的滚动面侧沿幅宽方向端面侧流动，向缺口凹部靠近。由此，能够有效地实现排气及排油流动。
在上述内圈的外径面上形成有沉孔部，在多个滚动轴承组合时，可以将环状部件夹设于轴承之间，所述环状部件具有比沉孔部的内圈沉孔径更大的直径。上述环状部件的厚度比如可以是小于1mm的薄板状。通过在轴承之间夹入内圈沉孔径更大的环状部件，在各轴承中提供润滑的油气被环状部件遮挡，几乎不向相邻轴承的轴承空间内移动，迅速地从切口凹部排出。
可以将上述外圈的缺口凹部与供油孔的圆周方向的相位进行同相位配置。较之缺口凹部与供油孔的圆周方向的相位不同的情况，在该场合下，能够缩小轴承中供油与排油之间的距离，能够更有效地实现排气及排油流动。可在上述外圈的缺口凹部与该外圈的外径面所形成的角部设置有倒角。在该场合，排气出口的截面积能够大于排气入口的截面积，能够更有效地实现排气及排油流动。
上述滚动轴承可以是角接触滚珠轴承。可具有对多个滚动体在其圆周方向上以一定间隔进行保持的保持器，该保持器为外圈导向形式或滚动体导向形式。比如，在高速旋转中使用的角接触滚珠轴承中，通过使保持器为外圈导向形式，能够进一步抑制高速旋转时的保持器的振摆。
上述保持器为滚动体导向形式，上述保持器的外径面为下述截面形状，该截面形状以直径尺寸按照从保持滚动体的兜孔侧向保持器端面侧靠近而变大的方式倾斜。轴承运转时，留在保持器外径面附近的油气从倾斜面的小直径侧沿大直径侧流动，顺畅地向缺口凹部靠近。
上述滚动轴承可以是带有内圈轴环的圆柱滚子轴承。也可以具有保持器，该保持器在圆周方向上以一定间隔对多个滚动体进行保持，可将该保持器作为外圈导向形式和滚动体导向形式。
本发明的机床用主轴使用涉及上述任何构成的滚动轴承。在该场合，主轴的高速化以及温度的增减是可能的。
权利要求书及/或说明书及/或附图中公开的至少两个构成的无论何种组合均包含在本发明中。特别是权利要求书中的各权利要求的两个以上的无论何种组合，均包含在本发明中。
附图说明
通过参考附图的下述适合的实施方式的说明，可更清晰地理解本发明。但是，实施方式以及附图只是为了图示和说明，不应该用来确定本发明的范围。本发明的范围通过所附加的权利要求书来确定。在附图中，多张附图上的同一符号表示同一个或与之相当的部分。
图1(A)为涉及本发明第1实施方式的滚动轴承的纵截面图，图1(B)为从图1(A)的箭头A方向观看同一轴承的俯视图；
图2(A)为同一滚动轴承的外圈的一个侧面图，图2(B)为同一外圈的另一个侧面图；
图3为表示同一滚动轴承作为背面组合例子的纵截面图；
图4为表示有无外圈的缺口凹部的比较试验数据的图；
图5为涉及本发明第2实施方式的滚动轴承的纵截面图；
图6为涉及本发明第3实施方式的滚动轴承的纵截面图；
图7为涉及本发明第4实施方式的滚动轴承的纵截面图；
图8为涉及本发明第5实施方式的滚动轴承的纵截面图；
图9为涉及本发明第6实施方式的滚动轴承的纵截面图；
图10为涉及本发明第7实施方式的滚动轴承的纵截面图；
图11(A)为涉及本发明第8实施方式的滚动轴承的纵截面图，图11(B)为从图11(A)的箭头A方向观看同一轴承的俯视图；
图12(A)为涉及本发明第9实施方式的滚动轴承外圈的一个侧面图，图12(B)为同一滚动轴承外圈的另一个侧面图；
图13(A)为涉及本发明第10实施方式的滚动轴承的纵截面图，图13(B)为从图13(A)的箭头A方向观看同一轴承的俯视图；
图14(A)为涉及本发明第11实施方式的滚动轴承的纵截面图，图14(B)为从图14(A)的箭头A方向观看同一轴承的俯视图；
图15为使用了涉及本发明任意一个实施方式的滚动轴承的机床用主轴的纵截面图；
图16为现有技术的带有喷嘴垫圈的滚动轴承的纵截面图；
图17为其他现有技术的滚动轴承的纵截面图；
图18为表示同一滚动轴承作为背面组合例子的纵截面图。
具体实施方式
对本发明第1实施方式和图1(A)、图1(B)～图4(A)、图4(B)一同进行说明。涉及该实施形态的滚动轴承，比如用于支持机床主轴，通过油气润滑而被使用。但是，并不限于机床主轴的用途。如图1(A)所示，该滚动轴承具有内圈1、外圈2、夹设于该内外圈1、2的滚动面1a、2a间的多个滚动体3。该例子的滚动轴承为角接触滚珠轴承，上述滚动体3由滚珠构成。在环状的保持器4的兜孔4a内，各滚动体3在圆周方向以一定间隔分别被保持。保持器4比如适用于向外圈2的内径面2b进行导向的外圈导向形式。
图1(B)为从图1(A)的箭头A方向观看的俯视图。如图1(B)所示，在外圈2上设有油气润滑用的供油孔5以及圆周槽6。上述供油孔5为贯穿孔，其在直径方向上对外圈2的外径面2c及外圈内径面2b上的滚动面附近位置进行连通，并且也是向轴承空间内供给油气的孔。上述滚动面附近位置是指：外圈内径面2b中，比转动体中心更位于滚动体3与外圈2的接触相反侧，从供油孔5吐出的油气到达滚动体3的位置。另外上述“接触相反侧”是指，外圈2上与相对滚动面2a而成接触角的作用线L1靠近侧所相反一侧。如图2(A)所示，供油孔5设置在外圈2上180°的对角的两个位置上。
如图1(B)所示，在外圈2的外径面2c上设有圆周槽6，该圆周槽6分别连通上述两个位置的供油孔5、5。换言之，在外圈2的外径面2c上，将两个位置的供油孔5、5的开口前端的某处设置为通过圆周槽6。如图1(A)所示，该圆周槽6形成有圆弧形状的截面，比如，将圆周槽6的槽底位置配设为与供油孔5、5的中心轴线相一致。此外在该例中设置为：在圆周槽6内收纳供油孔5、5的各开口前端。
如图1(A)所示，在外圈2的外径面2c的圆周槽6的两侧位置，分别设有环状槽7、7，在各环状槽7、7上分别设有由O形圈构成的环状密封部件8、8。即，在外罩Hs的内周面与外圈2的外径面2c之间的圆周槽6及供油孔5、5的两侧位置上，通过分别设有环状密封部件8、8，谋求防止油气的泄漏。
在外圈2的两个幅宽方向端面上，分别设有油气排气用的缺口凹部9、9。如图2(A)及图2(B)所示，外圈2的两个幅宽方向端面上的缺口凹部9、9互相在同一相位且为同一形状，因此只对一侧幅宽方向端面的缺口凹部9、9进行说明，对于另一侧幅宽方向端面的缺口凹部9、9冠以相同符号，省略详细的说明。此外，有将上述“幅宽方向端面”称为“端面”的场合。
如图1(A)所示，上述一侧幅宽方向端面的缺口凹部9、9分别向轴承的周方向内侧凹陷，且从外圈2的内径面2b设置至外径面2c。如图2(A)所示，上述缺口凹部9、9配设于外圈2的180°对角位置，同时将这些缺口凹部9、9的宽尺寸H1、H1设为同一尺寸。缺口凹部9、9分别形成有与底面深度D1、D1(图1(B))等深的截面凹形状。如图2(A)所示，外圈2的缺口凹部9、9设有相对供油孔5、5的相位，具有规定角度α1相位。
图3所示为将两个滚动轴承以无垫圈的方式背面组合(DB组合)作为例子的纵截面图。在该例中，各轴承的缺口凹部9、9的圆周方向的相位以同相位配置。在此，在两个滚动轴承以无垫圈的方式背面组合的场合下，进行缺口凹部9、9有无的比较试验。分别对于本实施品的具有缺口凹部9的组合轴承与比较品的没有缺口凹部组合轴承，在经过规定的运转时间的同时逐步提高轴承旋转数，比较轴承温度与运转时间之间的关系。
图4(A)为实施品的具有缺口凹部的组合轴承的实验数据，图4(B)为比较品的没有缺口凹部组合轴承的实验数据。用于实验的实施品的缺口凹部9设置在外圈2的两个幅宽方向端面上。另外各幅宽方向端面在180°对角位置上设有两个位置缺口凹部9、9。上述缺口凹部9的尺寸为：轴承内径直径Φ100mm的情况下，宽30mm、深2mm。根据实验结果，在图4(B)所示的没有缺口凹部的比较品中，轴承温度t不稳定地位移，即无法消除常说的温度失稳，图4(A)所示的设有缺口凹部9的实施品消除了轴承温度t的温度失稳。且实施品中轴承温度没有过度升温。此外，宽30mm，深1mm的缺口凹部的尺寸中，残留有温度失稳，需要确保某种程度上的排出面积。在本次试验中，设有两处的供油孔5、5，各供油孔5的直径为Φ1.5mm。对于从该供油孔5的供油，实施品的缺口凹部9为深×宽2mm×30mm的四处。
根据以上说明的滚动轴承，将油气从轴承外部通过外圈2的供油孔5向轴承空间内进行供给，提供给轴承的润滑。之后，油气从外圈2的缺口用凹部9顺畅地被排气。像这样，能够不使供给轴承空间内的油气在轴承空间内滞留，顺畅地排出到轴承外部。因此，在运行中，能够防止轴承温度不稳定地变化而过度升温。由此，不需要设有排气用缺口的垫圈，轴承之间相邻组合使用变为可能。
多个滚动轴承组合时，在各轴承缺口凹部9、9的圆周方向的相位进行同相位配置的场合，能很大程度地确保缺口凹部9的排出面积，即截面积。由此，在各轴承中提供润滑的油气在相邻轴承的轴承空间内几乎不移动，而从缺口凹部9迅速地被排出。像这样，能够针对油气实现有效的排气及排油流动。进而能够确实地消除轴承温度的不稳定变化。此外通过使保持器4为外圈导向形式，可进一步抑制高速旋转时保持器4的振摆。
以下对本发明第2～第11实施方式和图5～图14(A)、图14(B)一同进行说明。此外，在图5～图14(A)、图14(B)所示的第2～第11实施方式中，与图1(A)、图1(B)所示的第1实施方式相同或相当的部分标注相同的符号，省略对其详细的说明。
首先针对第2实施方式和图5一并进行说明。如该图所示，对滚动轴承进行背面组合，上述外圈2的内径面2b可以形成下述截面形状，以直径尺寸按照从滚动面侧向幅宽方向端面侧靠近而变大的方式倾斜。在该例子中，在轴承运转中，在轴承空间内提供润滑的油气通过内圈旋转产生的离心力以及伴随该离心力的排气和排油流动，从内圈1一侧靠近外圈2一侧。虽然会有油气的一部分滞留于外圈2的内径面2b的场合，但如前所述，由于外圈2的内径面2b倾斜，故油气不会在外圈2的内径面2b滞留，而是沿着倾斜面2b流畅地被排出。
如图6所示的第3实施方式那样，将在内圈1的外径面上形成了沉孔部10的滚动轴承进行背面组合，可以在上述沉孔部10中的轴向端部上设置向外径侧突出的突出部11。在该例子中，在轴承运行时，留在突出部11附近的油气从突出部11的内径侧部分沿外径侧部分流动，向缺口凹部9靠近。由此，能够有效地实现排气及排油流动。
如图7所示的第4实施方式，在内圈1外径面的背面侧形成有沉孔部10，在正面侧上形成了反沉孔部12的滚动轴承背面组合，反沉孔部12可以形成下述截面形状，以直径尺寸按照从内圈1的滚动面1a侧向幅宽方向端面侧靠近而变大的方式倾斜。在该例子中，在轴承运行时，留在反沉孔部12的油气从该反沉孔部12倾斜面的滚动面1a侧沿幅宽方向端面侧流动，向缺口凹部9靠近。由此，能够有效地实现排气及排油流动。
如图8所示的第5实施方式那样，将两个滚动轴承进行背面组合，可以在内圈端面之间加入比内圈沉孔部10的内圈沉孔径D2更大的环状部件13。该环状部件13由薄板状的钢板等构成，环状部件13的内径基本与内圈内径的尺寸相同，环状部件13的外径被定为比内圈沉孔径D2大且比外圈内径小。且在外圈端面之间同样夹有薄板状的钢板等构成的环状部件14。该环状部件14与内圈端面之间的环状部件13的厚度相同，被定为比外圈内径大且与外圈外径尺寸基本相同。根据该构成，通过在内圈端面之间夹入大于内圈沉孔径D2的环状部件13，在各轴承中提供润滑的油气被环状部件13遮挡，几乎不向相邻轴承的轴承空间内移动，迅速地从切口凹部9被排出。
图9所示的第6实施方式中，将两个滚动轴承进行背面组合，各轴承的保持器4A为外圈导向形式，该保持器4A的内径面4Aa可以形成下述截面形状，以直径尺寸按照从兜孔4a侧向保持器端面侧靠近而变大的方式倾斜。在该例子中，轴承运转时，留在保持器4A内径面附近的油气从保持器倾斜面的小直径侧向大直径侧流动，顺畅地向缺口凹部9靠近。
图10所示的第7实施方式中，将两个滚动轴承进行背面组合，各轴承的保持器4B为滚动体导向形式，该保持器4B的外径面4Bb可以形成下述截面形状，以直径尺寸按照从兜孔4a侧向保持器端面侧靠近而变大的方式倾斜。保持器4B的内径面4Ba作为与上述外径面4Bb平行的倾斜面。轴承运转时，留在保持器4B的外径面附近和内径面附近的油气从各倾斜面的小直径侧向大直径侧流动，顺畅地向缺口凹部9靠近。
图11(A)、图11(B)所示的第8实施方式中，将两个滚动轴承进行背面组合，在各外圈2的缺口凹部9与该外圈2的外径面2c所形成的角部上设置有倒角15。在该场合，排气出口的截面积能够大于排气入口的截面积，能够有效地实现排气及排油流动。
如图12(A)所示的第9实施方式，外圈2的缺口凹部9与供油孔5的圆周方向的相位可配置为同相位。在该场合，相较于图12(B)的缺口凹部9与供油孔5的圆周方向的相位呈90度相异的形态，能缩小轴承中供油与排油之间的距离，能够更有效地实现排气和排油流动。
如图13(A)所示的第10实施方式，在外圈2的外径面2c上没有圆周槽，如图13(B)所示，可在该外径面2c的供油孔5的排气出口的外周部分上设置环状槽16。在该环状槽16上，设有用于防止油气泄漏的由O型环构成的环状密封部件8A。在该场合，与形成两列圆周槽6、6的场合相比，可谋求减少加工工序和部件数量。
如图14(A)、图14(B)所示的第11实施方式，滚动轴承可以是带有内圈轴环的圆柱滚子轴承。在该场合，外圈2的供油孔5的轴向位置设置与滚动体3的一个端面3a一致。由此，能够将油气确实地引导至保持器兜孔4a以及内圈1的轴环面1c，能提高润滑效果。起到了与其它各实施方式的同样的作用效果。
上述各实施方式中作为角接触滚珠轴承的组合的例子，示出了背面组合的例子，但也可以是正面组合或者并列组合。可以将外圈导向形式的保持器变更为滚动体导向形式的保持器，反之也可以将滚动体导向形式的保持器变更为外圈导向形式的保持器。
图15为使用了涉及本发明任意一个实施方式的滚动轴承的机床用主轴的纵截面图。该图15的例子的电动机内藏于罩内，即俗称的内装电动机驱动式的机床用主轴。电动机18的辊19安装于主轴17，该电动机18的定子20安装于罩Hs上。辊19由永久磁铁等构成，定子20由线圈及线芯等构成。在主轴17的前端侧上，配置有涉及实施方式的圆柱滚子轴承BR1和背面组合的角接触滚珠轴承BR2，在主轴17的后端侧上同样配置有涉及实施方式的圆柱滚子轴承BR1。
各轴承BR1、BR2的内圈1嵌合于主轴17的外周面，外圈2嵌合于罩Hs的内周面，该内圈1和外圈2通过内圈压板21及外圈压板22等分别固定在主轴17和罩Hs上。在罩Hs上设有油气供给路23，该油气供给路23连接在图中未示出的油气供给源上。上述油气供给路23与各外圈2的供油孔5连通。且在罩Hs上，分别设有与各外圈2的缺口凹部9连通的油气排气槽24，同时设有与各油气排气槽24相连的油气排气路25。油气从该油气排气路25排出。在该场合，可将轴承集中配置在主轴17的前端侧，与现有的在轴承间设有垫圈的场合相比较，可谋求主轴17的短小化，提高主轴刚性。与此同时，还能够防止轴承温度的不稳定变化和过度升温，并能够谋求主轴17的高速化和高精度化。
如上，参照附图对优选的实施方式进行了说明，但作为本领域技术人员在看到本申请说明书后，在显而易见的范围内，容易想到各种变更及修正。因此，这种变更及修正应被解释为在权利要求书所确定的发明范围内。
符号的说明
1为内圈，
2为外圈，
1a、2a为滚动面，
2b为内径面，
2c为外径面，
3为滚动体，
5为供油孔，
6为圆周槽，
7为环状槽，
8、8A为密封部件，
10为沉孔部，
11为突出部，
12为反沉孔部，
13为环状部件，
15为倒角。

Claims (11)

1.一种滚动轴承，在该滚动轴承中，滚动体夹设于内圈及外圈的滚动面之间，上述滚动轴承以多个组合的方式使用，上述外圈上设置有贯穿轴承空间内的用于油气润滑的供油孔，在上述外圈的幅宽方向端面中的任意一者或两者上，设有向轴承轴向内侧凹陷的油气排气用的缺口凹部，该缺口凹部从内径面延伸至外径面，上述缺口凹部所设置的幅宽方向端面至少包含：相对上述滚动体而位于上述供油孔所设置一侧的相反侧的幅宽方向端面，在上述外圈的外径面上设有连通供油孔的圆周槽。
2.权利要求1所述的滚动轴承，其中，在该外圈的外径面中的上述圆周槽的两侧位置上分别设有环状槽，在各环状槽上分别设有环状的密封部件。
3.权利要求1所述的滚动轴承，其中，多个滚动轴承进行组合时，对各轴承缺口凹部的圆周方向的相位进行同相位配置。
4.权利要求1所述的滚动轴承，其中，上述外圈的内径面形成为下述截面形状，该截面形状以直径尺寸按照从滚动面侧向幅宽方向端面侧靠近而变大的方式倾斜。
5.权利要求1所述的滚动轴承，其中，上述外圈的缺口凹部与供油孔的圆周方向的相位为同相位配置。
6.权利要求1所述的滚动轴承，其中，上述外圈的缺口凹部与该外圈的外径面所形成的角部上设有倒角。
7.权利要求1所述的滚动轴承，其中，上述滚动轴承为角接触滚珠轴承。
8.权利要求7所述的滚动轴承，其中，具有对多个滚动体在圆周方向上以一定间隔进行保持的保持器，该保持器为外圈导向形式或滚动体导向形式。
9.权利要求1所述的滚动轴承，其中，上述滚动轴承为带有内圈轴环的圆柱滚子轴承。
10.权利要求9所述的滚动轴承，其中，具有对多个滚动体在圆周方向上以一定间隔进行保持的保持器，该保持器为外圈导向形式或滚动体导向形式。
11.使用了权利要求1的滚动轴承的机床用主轴。
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