CN106104053A - 反向输入阻断离合器 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于，在设有外圈构件和螺旋弹簧的反向输入阻断离合器中，抑制因烧结构件制的外圈构件与螺旋弹簧之间的摩擦滑动而产生的振动。反向输入阻断离合器在自输出轴(13)作用有反向输入的情况下使滚动构件(17)卡在外圈构件(14)的内壁上而成为锁定状态，但在本发明的反向输入阻断离合器中，在利用输入轴(12)使输出轴(13)旋转时，保持锁定状态而使输出轴(13)与外圈构件(14)一体地旋转从而防止间断的旋转。此时，外圈构件(14)在与螺旋弹簧(19)之间进行摩擦滑动，但由于本发明的外圈构件(14)的外表面被实施了用于减小表面粗糙度的加工，因此，不会产生振动、噪音。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将来自输入轴的输入传递至输出轴、而不将来自输出轴的反向输入传递至输入轴的反向输入阻断离合器。
背景技术
反向输入阻断离合器是用于将来自输入轴的双向的驱动力传递至输出轴、而阻止来自输出轴的回转力向输入轴传递的装置。阻止来自输出轴的回转力(输出轴的反向输入)的功能是通过以下方式实现的，即，使设于反向输入阻断离合器的传递机构的辊卡在输出轴的输出卡合片与反向输入阻断离合器的外圈构件之间而成为锁定状态。
在安装有这样的反向输入阻断离合器的产品、例如弹子机那样的游戏机中，存在以下情况：将被称作“机关(日文：役物)”的棒状的负载结合于输出轴，自输入轴驱动该负载而使其以输出轴为中心摆动或沿上下方向移动。在进行这样的动作的反向输入阻断离合器中，在反向输入施加于输出轴并阻止来自该输出轴的反向输入传递至输入轴的状态下，与作用于输出轴的反向输入的方向相同的方向的输入施加于输入轴时，原本必须将输入轴的输入连续地传递至输出轴，可存在输入轴的输入向输出轴的传递发生间断的情况。
例如，在输出轴上结合有上下移动的负载的情况下，由负载的重量产生的下方向的载荷始终施加于输出轴，因此，施加于输出轴的反向输入的方向是下方向。在该状态下，在利用输入轴驱动负载而使负载向下方向移动时，也就是说，在施加于输入轴的输入的方向与作用于输出轴的反向输入的方向相同的情况下，分别作用于输入轴和输出轴的力均朝下，为相同方向。
在朝下的驱动力施加于输入轴时，辊的锁定状态因该输入而被解除，输出轴连同输入轴一起旋转。但是，在作用于输出轴的下方向的负载载荷较大时，输出轴的旋转会快于输入轴的旋转，其结果，有时辊再次卡在输出卡合片与外圈构件之间而成为锁定状态，使输出轴停止。之后，在输入轴赶上停止中的输出轴而推动辊时，锁定被解除，输出轴和负载进行移动，但在重复进行该动作而经由反向输入阻断离合器驱动负载时，负载未被连续地驱动，负载向下方向的移动发生间断。
因此，公知有如下一种反向输入阻断离合器：将外圈构件以能够旋转的方式设置于固定的壳体内，且设有用于对外圈构件的外表面施加摩擦力的螺旋弹簧，从而防止该间断动作(例如，参照专利文献1)。专利文献1的反向输入阻断离合器构成为，即使由朝下的负载载荷产生的扭矩(反向输入)作用于输出轴，仅在该扭矩的作用下，辊卡在输出卡合片与外圈构件之间的锁定状态也不会解除。在与输出轴的反向输入相同方向的输入扭矩施加于输入轴时，利用合计的扭矩克服螺旋弹簧的摩擦力而使外圈构件旋转，并使输出轴与外圈构件一体地旋转。另一方面，在与输出轴的反向输入相反方向的输入扭矩施加于输入轴时，将该输入扭矩直接传递至输出轴而使输出轴旋转。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－142443
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1的反向输入阻断离合器中，在阻止来自输出轴的反向输入的传递的状态下，即使与输出轴的反向输入相同方向的输入施加于输入轴时，也就是说，在输入轴向与输出轴因负载载荷欲旋转的方向相同的方向旋转时，也能够在不产生间断动作的情况下将输入轴的输入(旋转)连续地传递至输出轴。但是，此时，外圈构件相对于螺旋弹簧进行摩擦滑动，因此有时产生振动而产生异常声响。
这是因为，与螺旋弹簧接触的外圈构件为烧结零件，在存在于多孔(多孔质)的烧结零件上的无数细孔的影响下，外圈构件的表面粗糙度为相对较大的状态。也就是说，因表面粗糙度较大的外圈构件的外周面与螺旋弹簧摩擦滑动，从而产生振动，导致产生异常声响。
本发明的目的在于，提供一种能够抑制随着表面粗糙度较大的外圈构件与螺旋弹簧之间的摩擦滑动而产生的振动、从而能够抑制产生异常声响的反向输入阻断离合器。
用于解决问题的方案
本发明的反向输入阻断离合器的特征在于，“一种反向输入阻断离合器，其包括：输入轴，其供回转力输入；输出轴，其用于输出回转力；传递机构部，当输入施加于所述输入轴时，该传递机构部容许该输入传递至所述输出轴，当自所述输出轴施加反向输入时，该传递机构部阻止该反向输入传递至所述输入轴；以及壳体构件，其被固定，用于容纳所述传递机构部，其中，在所述传递机构部设有外圈构件和螺旋弹簧，该外圈构件是烧结构件且成形为圆筒状，该外圈构件以能够旋转的方式支承于所述壳体，该螺旋弹簧围绕所述外圈构件并与该外圈构件的外周面相接触，该螺旋弹簧的端部卡定于所述壳体构件，并且，所述外圈构件的外周面被实施了用于减小表面粗糙度的表面加工，在所述传递机构部阻止了来自所述输出轴的反向输入的传递的状态下，与所述输出轴的反向输入相同方向的输入施加于所述输出轴时，在该输入的作用下，使所述外圈构件克服所述螺旋弹簧的摩擦力而旋转，从而使所述输出轴与所述外圈构件一体地旋转，另一方面，在与所述输出轴的反向输入相反方向的输入施加于所述输入轴时，在该输入的作用下，利用所述输入轴直接使所述输出轴旋转”。
发明的效果
采用本发明，是烧结构件且成形为圆筒状的外圈构件的外周面被实施用于减小表面粗糙度的表面加工而形成，因此能够使外圈构件的表面状态平滑化。因而，能够抑制因外圈构件与螺旋弹簧之间的摩擦滑动而产生的振动，从而能够抑制产生异常声响。另外，在外圈构件的外表面与所述螺旋弹簧之间的接触面上涂敷了直链系氟素润滑脂的情况下，能够改善外圈构件与螺旋弹簧之间的耐磨损性，从而能够提高外圈构件的耐久性。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的反向输入阻断离合器的一个例子的说明图。
图2是本发明的实施方式的反向输入阻断离合器11的动作说明图。
图3是外圈构件的表面粗糙度的图表。
图4是表示改变了润滑油时的、外圈构件14的耐久性与润滑油的基础油运动粘度之间的关系的图表。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的实施方式的反向输入阻断离合器的一个例子的说明图，图1的(a)是结构图，图1的(b)是结合于输入轴12的输入构件12A的立体图，图1的(c)是输出轴13的立体图。在图1的(a)中，利用剖视图示出了上半部分。
反向输入阻断离合器11是用于将输入到输入轴12(在图1的实施方式中，输入轴12以不能相对旋转的方式嵌入到输入构件12A的中央孔)的正转方向和反转方向的双向的回转力传递至输出轴13的装置，其将来自输入轴12的双向的回转力传递至输出轴13，而不将来自输出轴13的回转力传递至输入轴12。在固定的壳体构件20内收纳有用于实现该功能的传递机构部，传递机构部包括以能够旋转的方式支承于壳体构件20内的圆筒状的外圈构件14。在壳体构件20的靠输入轴12侧的位置设有输入侧屏蔽构件15，在壳体构件20的靠输出轴13侧的位置形成有输出侧屏蔽构件16。
另外，传递机构部具有结合于输入轴12的输入构件12A、设于输出轴13的输出构件13A、与外圈构件14的内表面相抵接的滚动构件17以及用于沿轴线方向按压滚动构件17而对滚动构件17的动作进行制动的制动构件18，这些构件容纳在外圈构件14的内部。制动构件18由波形垫圈和平垫片组合而成，其沿轴线方向按压滚动构件17而对滚动构件17的动作施加较小的制动力，以可靠地进行在阻断反向输入时的输出卡合部13B的锁定动作、锁定解除动作。
在外圈构件14的外周面卷绕有螺旋弹簧19，螺旋弹簧19的端部卡定于壳体构件20。螺旋弹簧19与外圈构件14的外表面相接触而对该外圈构件14的外表面施加摩擦力，在作用于外圈构件14的扭矩达到规定值之前，螺旋弹簧19保持外圈构件14而不使其旋转。在该实施方式的反向输入阻断离合器中，该扭矩的规定值被设定为比因朝下的负载载荷而施加于输出轴13的反向输入的扭矩大的值。
由此，在阻止了来自输出轴13的反向输入的状态下，与输出轴13的反向输入相同方向的输入(扭矩)施加于输入轴12时，作用于外圈构件14的扭矩超过所述规定值，外圈构件14克服螺旋弹簧19的摩擦力进行旋转。由于滚动构件17为锁定状态，因此，设置在外圈构件14的内部的输出轴13与外圈构件14一体地旋转。另一方面，在阻止了来自输出轴13的反向输入的状态下，与输出轴13的反向输入相反方向的输入施加于输入轴12时，将该输入直接传递至输出轴13(参照后述的图2的说明)。
这样，在该实施方式的反向输入阻断离合器中，即使由朝下的负载载荷产生的反向输入作用于输出轴12，仅靠此也无法解除锁定状态，因此能够防止负载的间断的朝下移动。
在本发明中，外圈构件14是烧结构件且成形为圆筒状，在进行渗碳处理等热处理之后，对外圈构件14的外周面实施用于减小表面粗糙度的表面加工。由此，使外圈构件14的表面状态平滑化，抑制因外圈构件14与螺旋弹簧19之间的摩擦滑动而产生的振动，从而抑制产生异常声响。作为用于减小表面粗糙度的表面加工，能够采用研磨加工或滚筒抛光等，在该研磨加工中，使外圈构件14的外周面与散布有磨粒的研磨盘互相摩擦，在该滚筒抛光中，将多个外圈构件14放入到容纳有混合了研磨用磨粒的液体的滚筒内，对滚筒施加旋转、振动来进行研磨。当采用滚筒抛光时，能够在短时间内对多个外圈构件14同时进行表面加工。
另外，优选在外圈构件14的外表面与螺旋弹簧之间的接触面上涂敷运动粘度为规定值以下的直链系氟素润滑脂作为润滑油。由此，能够改善外圈构件14与螺旋弹簧19之间的耐磨损性而提高外圈构件14的耐久性，并能够抑制产生振动，从而能够抑制产生异常声响。在后面详细叙述外圈构件14的表面加工、润滑脂的涂敷。
如图1的(b)所示，在结合于输入轴12的输入构件12A上设有多个输入卡合部12B。如图1的(c)所示，输出轴13具有输出构件13A，在该输出构件13A上设有多个输出卡合部13B。对于输入构件12A和输出轴13来说，多个输入卡合部12B和多个输出卡合部13B交错地嵌合(对于这些详细的截面形状，请参照图2)，输入构件12A的平面部和输出构件13A的平面部以平坦面接触状态相抵接。
在此，利用图2来详细说明本发明的实施方式的反向输入阻断离合器11的动作。图2的(a)是回转力既未施加于输入轴12又未施加于输出轴13的静止状态时的滚动构件17、输入卡合部12B、输出卡合部13B的位置关系的说明图。另外，图2的(b)是顺时针方向的回转力施加于输出轴13的状态时的位置关系的说明图，图2的(c)是在顺时针方向的回转力施加于输出轴13并阻止了来自输出轴13的反向输入的状态下与输出轴13的反向输入相同方向(顺时针方向)的输入施加于输出轴12时的位置关系的说明图。图2的(d)和图2的(e)是在顺时针方向的回转力施加于输出轴13并阻止了来自输出轴13的反向输入的状态下与输出轴13的反向输入相反方向(逆时针方向)的输入施加于输入轴12时的位置关系的说明图。
如图2的(a)所示，在回转力既未施加于输入轴12又未施加于输出轴13的静止状态时，滚动构件17位于输出卡合部13B的大致中央。另外，滚动构件17以保持微小距离的方式面对输出卡合部13B，滚动构件17以保持微小间隔的方式面对外圈构件14的内壁面21。
输入卡合部12B的、与滚动构件17和输出卡合部13B接触的侧面以左右不对称的方式形成。即，在输入卡合部12B沿顺时针方向旋转时，如图2的(a)的左侧的输入卡合部12B所示，与滚动构件17和输出卡合部13B接触的侧面先于滚动构件17与输出卡合部13B接触。另一方面，在输入卡合部12B沿逆时针方向旋转时，如图2的(a)的右侧的输入卡合部12B所示，与滚动构件17和输出卡合部13B接触的侧面先于输出卡合部13B而与滚动构件17相接触。
现在，当从图2的(a)的静止状态起将顺时针方向的回转力施加于输出轴13时，如图2的(b)所示，回转力沿右箭头方向施加于输出卡合部13B，输出卡合部13B沿右箭头方向移动。由于输出卡合部13B在一定旋转范围(相邻的输入卡合部12B之间的间隔)内自由且平滑地独立动作，因此，输入卡合部12B不会进行动作。因而，随着输出卡合部13B沿右箭头方向移动，滚动构件17被输出卡合部13B的左侧斜面向上方顶起(此时，图1的制动构件18防止滚动构件17与输出卡合部13B一体地移动，从而可靠地进行顶起)。于是，输出卡合部13B与外圈构件14的内壁面21之间的间隙变窄，滚动构件17卡在输出卡合部13B与外圈构件14的内壁面21之间而成为锁定状态。这样一来，施加于输出轴13的回转力被阻止而不会传递至输入轴12(螺旋弹簧19的摩擦力作用于外圈构件14，对外圈构件14进行约束的扭矩被设定为比因朝下的负载载荷而施加于输出轴13的反向输入的扭矩大的值，因此，外圈构件14不会旋转)。
当从图2的(b)的锁定状态起将顺时针方向的回转力施加于输入轴12时，如图2的(c)所示，输入卡合部12B沿右箭头方向转动，输入卡合部12B的侧面先抵接于输出卡合部13B的侧面。未产生滚动构件17被输入卡合部12B推动而解除锁定的情况，因而，在维持利用滚动构件17进行的、输出卡合部13B与外圈构件14的内壁面21之间的锁定状态的状态下，驱动输出卡合部13B。此时，输出轴13的反向输入的扭矩和输入轴12的扭矩叠加作用于外圈构件14，外圈构件14连同输出卡合部13B一起克服螺旋弹簧19的摩擦力进行旋转。由此，将输入轴12的输入传递至输出轴13。
也就是说，若从图2的(b)的锁定状态起使输入轴12沿顺时针方向旋转，则输出轴13与输入轴12一起旋转，施加于输入轴12的回转力传递至输出轴13。在该情况下，虽然施加于外圈构件14的回转力必须要克服螺旋弹簧19的摩擦力，但由于负载的载荷沿与施加于输入轴12的回转力相同方向的顺时针方向施加于输出轴13，因此，自输入轴12传递至输出轴13的回转力不需要为过大的回转力。
在图2的(c)中，说明了从图2的(b)的锁定状态起将顺时针方向的回转力施加于输入轴12的情况，但在从图2的(a)的静止状态(反向输入的扭矩未作用于输出轴13的状态)起将顺时针方向的回转力施加于输入轴12的情况下，与图2的(c)的情况同样地，输出轴13也与输入轴12一起旋转，施加于输入轴12的回转力传递至输出轴13。
即，当从图2的(a)的静止状态起将顺时针方向的回转力施加于输入轴12时，图2的(a)的左侧的输入卡合部12B先于滚动构件17与输出卡合部13B接触，因此，输出卡合部13B将滚动构件17向上方顶起，滚动构件17卡在输出卡合部13B与外圈构件14的内壁面21之间而成为锁定状态。该状态与图2的(c)的状态基本相同。也就是说，在从图2的(a)的静止状态起将顺时针方向的回转力施加于输入轴12的情况下，在输入轴12的回转力的作用下成为图2的(c)的状态，之后，与图2的(c)的情况同样地，输出轴13与输入轴12和外圈构件14一起旋转，施加于输入轴12的回转力传递至输出轴13。
另一方面，当从图2的(b)的锁定状态起将逆时针方向的回转力施加于输入轴12时，如图2的(d)所示，输入卡合部12B沿左箭头方向转动，首先，输入卡合部12B的侧面抵接于输出卡合部13B的侧面，从而使输出卡合部13B沿逆时针方向移动并使滚动构件17位于两斜面的中央部，解除输出卡合部13B与外圈构件14的内壁面21之间的锁定状态。接着，如图2的(e)所示，输入卡合部12B的侧面还与滚动构件17的侧面抵接而将滚动构件17保持于两斜面的中央部的位置，防止成为锁定状态。由此，输入卡合部12B一边推动输出卡合部13B一边使输出卡合部13B沿逆时针方向直接旋转。在该情况下，由负载的载荷产生的扭矩沿顺时针方向作用于输出卡合部13B，输入轴12的逆时针方向的回转力克服负载的载荷而将输入轴12的输入传递至输出轴13。
接下来，详细说明本发明的实施方式中的外圈构件14的表面状态的平滑化。图3是外圈构件的表面粗糙度的图表，图3的(a)是利用烧结构件成形为圆筒状并进行渗碳处理后通过实施减小表面粗糙度的加工而形成的本发明的外圈构件的表面粗糙度的图表，图3的(b)是利用烧结构件成形为圆筒状之后仅进行渗碳处理而形成的以往的外圈构件的表面粗糙度的图表。
在图3的(a)、图3的(b)中，纵轴表示外圈构件14的表面的纵向上的距离(μm)，横轴表示外圈构件14的轴线方向上的距离(mm)。在该实施方式中，作为减小表面粗糙度的加工，使用了滚筒抛光，未对烧结构件的外圈构件14实施滚筒抛光的图3的(b)的算术平均粗糙度(Ra)为1.02μm，相对于此，实施了滚筒抛光的图3的(a)的算术平均粗糙度为0.64μm，通过进行滚筒抛光，明显改善了表面粗糙度。并且，未被实施滚筒抛光的外圈构件14在反向输入阻断离合器的工作中因与螺旋弹簧19之间的摩擦滑动而产生异常声响，相对于此，在被实施了滚筒抛光的外圈构件14中，没有产生异常声响。
为了使外圈构件14的外周面的状态平滑化而减小表面粗糙度，能够替代滚筒抛光而采用研磨加工等。另外，为了防止随着与螺旋弹簧19之间的摩擦滑动而产生振动、发出异响，需要使加工后的算术平均粗糙度(Ra)为0.8μm以下，优选使加工后的算术平均粗糙度(Ra)减小到0.65μm以下。
接下来，说明通过改变润滑油而使外圈构件14的耐久性的提高的情况。图4是表示改变了润滑油的情况下的、外圈构件14的耐久性与润滑油的基础油运动粘度之间的关系的图表，纵轴表示外圈构件14的耐久性(旋转圈数)，横轴表示温度为40℃时的润滑油的基础油运动粘度。纵轴的外圈构件14的耐久性(旋转圈数)表示能够维持能够作为外圈构件14使用的状态的、外圈构件14的旋转圈数。
图4的黑色菱形是将直链系氟素润滑脂用作润滑油的基础油的情况下的数据，点A1是直链系氟素润滑脂的基础油运动粘度为25cst(40℃)时的旋转圈数，点A2是直链系氟素润滑脂的基础油运动粘度为90cst(40℃)时的旋转圈数，点A3是直链系氟素润滑脂的基础油运动粘度为100cst(40℃)时的旋转圈数，另外，点A4是直链系氟素润滑脂的基础油运动粘度为140cst(40℃)时的旋转圈数。另一方面，图4的黑圆点是将由直链系氟素润滑脂与侧链系氟素润滑脂混合成的混合氟素润滑脂用作润滑油的基础油的情况下的数据，点B1是混合氟素润滑脂的基础油运动粘度为45cst(40℃)时的旋转圈数，点B2是混合氟素润滑脂的基础油运动粘度为200cst(40℃)时的旋转圈数。
直链系氟素润滑脂的基础油运动粘度为25cst(40℃)时的外圈构件14的旋转圈数是1550万圈(点A1)，直链系氟素润滑脂的基础油运动粘度为90cst(40℃)时的外圈构件14的旋转圈数是1128万圈(点A2)，直链系氟素润滑脂的基础油运动粘度为100cst(40℃)时的外圈构件14的旋转圈数是500万圈(点A3)，直链系氟素润滑脂的基础油运动粘度为140cst(40℃)时的外圈构件14的旋转圈数是300万圈(点A4)。另外，混合氟素润滑脂的基础油运动粘度为45cst(40℃)时的外圈构件14的旋转圈数是800万圈(点B1)，混合氟素润滑脂的基础油运动粘度为200cst(40℃)时的外圈构件14的旋转圈数是240万圈(点B2)。
在为直链系氟素润滑脂和混合氟素润滑脂中的任意一者的情况下，均是基础油运动粘度越小外圈构件14的耐久性(旋转圈数)越是提高。另外，当对直链系氟素润滑脂和混合氟素润滑脂进行比较时，直链系氟素润滑脂的耐久性(旋转圈数)更高。因此，作为本发明的反向输入阻断离合器的润滑油，优选使用基础油运动粘度为规定值以下的直链系氟素润滑脂。具体而言，适当的是使用基础油运动粘度为90cst以下的直链系氟素润滑脂，更优选使用基础油运动粘度为25cst(40℃)的直链系氟素润滑脂。
以上，说明了本发明的实施方式，但该实施方式是作为例子提出的，其目的不在于限定发明的范围。该新的实施方式能够以其他各种形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换以及变更。该实施方式、该实施方式的变形不但包括在发明的范围、主旨中，还包含在权利要求书所记载的技术方案和与该技术方案等同的范围内。
附图标记说明
11、反向输入阻断离合器；12、输入轴；13、输出轴；14、外圈构件；15、输入侧屏蔽构件；16、输出侧屏蔽构件；17、滚动构件；18、制动构件；19、螺旋弹簧；20、壳体构件；21、内壁面。
Claims (4)
1.一种反向输入阻断离合器，其包括：输入轴，其供回转力输入；输出轴，其用于输出回转力；传递机构部，当输入施加于所述输入轴时，该传递机构部容许该输入传递至所述输出轴，当自所述输出轴施加反向输入时，该传递机构部阻止该反向输入传递至所述输入轴；以及壳体构件，其被固定，用于容纳所述传递机构部，该反向输入阻断离合器的特征在于，
在所述传递机构部设有外圈构件和螺旋弹簧，该外圈构件是烧结构件且成形为圆筒状，该外圈构件以能够旋转的方式支承于所述壳体，该螺旋弹簧围绕所述外圈构件并与该外圈构件的外周面相接触，该螺旋弹簧的端部卡定于所述壳体构件，并且，所述外圈构件的外周面被实施了用于减小表面粗糙度的表面加工，
在所述传递机构部阻止了来自所述输出轴的反向输入的传递的状态下，与所述输出轴的反向输入相同方向的输入施加于所述输出轴时，利用该输入，使所述外圈构件克服所述螺旋弹簧的摩擦力而旋转，从而使所述输出轴与所述外圈构件一体地旋转，另一方面，在与所述输出轴的反向输入相反方向的输入施加于所述输入轴时，利用该输入，利用所述输入轴直接使所述输出轴旋转。
2.根据权利要求1所述的反向输入阻断离合器，其中，
用于减小表面粗糙度的所述表面加工是研磨加工。
3.根据权利要求1所述的反向输入阻断离合器，其中，
用于减小表面粗糙度的所述表面加工是滚筒抛光。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的反向输入阻断离合器，其中，
在所述外圈构件的外周面与所述螺旋弹簧之间的接触面上涂敷有40℃时的运动粘度为90cst以下的直链系氟素润滑脂。
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