CN111706646B - 钢带传动机构及其带轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢带传动机构及其带轮，该钢带传动机构包括主动轮、从动轮和钢带传动带，主动轮和/或从动轮包括：带轮外圈、多个滚动体以及与带轮外圈同轴的带轮内衬；带轮外圈的周向方向上均匀分布有多个限位通孔，用于容纳多个滚动体，各个限位通孔的位于带轮外圈外表面的一端孔径收缩，用于防止滚动体从带轮外圈外表面滑出；带轮外圈的内表面上具有周向排布的第一齿形结构，带轮内衬的外表面上具有与第一齿形结构相啮合的第二齿形结构；各个限位通孔内的滚动体由所述带轮内衬阻挡，以使得滚动体的一部分凸出于带轮外圈的外表面；传动带套置在带轮外圈的外表面上，且传动带的内表面具有用于与滚动体的凸出部分贴合的凹部。

Description

钢带传动机构及其带轮

技术领域

本发明涉及机械传动技术领域，尤其涉及一种钢带传动机构及其带轮。

背景技术

机械传动在机械工程中应用非常广泛，主要是指利用机械方式传递动力和运动的传动。常用的精密机械传动主要有齿轮传动、带传动、链传动、蜗轮蜗杆传动及螺旋传动等。而在较长的距离传动中一般使用带传动、链传动、齿条传动和钢丝绳传动。现有的远距离精密机械传动中，链传动和齿条传动占用空间较大、重量较重，并且回差间隙较大，因此不适用于往复运动的精密传动中。传统的采用皮带传动和钢丝绳传动具有一定的挠性，在距离较长时挠性特性会放大，因此会影响传送的精密性。相比而言，现有的钢带传动结构紧凑，占用空间小，传动方式简单，而且传动精度高，传递力矩大，能够远距离传送运动和动力，在对空间、重量有一定要求的精密机械传动中应用日益广泛。

但是，钢带传动结构在负载较大时可能会出现打滑的现象，针对往复运动会出现回差，从而也会影响精密机械传动的精度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钢带传动机构及其带轮，以解决现有传送系统中存在的一个或更多个问题。

本发明的一个方面，提供了一种钢带传动机构，包括传动轮和钢带传动带，所述传动轮包括主动轮和从动轮，所述主动轮和/或从动轮包括：带轮外圈、多个滚动体以及与所述带轮外圈同轴的带轮内衬；

所述带轮外圈的周向方向上均匀分布有多个限位通孔，用于容纳所述多个滚动体，各个限位通孔的位于所述带轮外圈外表面的一端孔径收缩，用于防止所述滚动体从所述带轮外圈外表面滑出；

所述带轮外圈的内表面上具有周向排布的第一齿形结构，所述带轮内衬的外表面上具有与所述第一齿形结构相啮合的第二齿形结构；

各个限位通孔内的滚动体由所述带轮内衬阻挡，以使得所述滚动体的一部分凸出于所述带轮外圈的外表面；

所述传动带套置在所述带轮外圈的外表面上，且所述传动带的内表面具有用于与所述滚动体的凸出部分贴合的凹部。

在本发明一些实施例中，所述主动轮和/或从动轮的带轮内衬与对应的传动轴连接。

在本发明一些实施例中，所述传动机构还包括：电机，其输出轴与所述主动轮的带轮内衬连接，并用于驱动所述主动轮；电机支架，用于固定所述电机；从动轮输出轴，其与所述从动轮的带轮内衬连接；以及从动轮输出轴支架，用于支撑所述从动轮输出轴。

在本发明一些实施例中，所述电机支架和所述从动轮输出轴支架的高度被设置为使得电机输出轴和所述从动轮输出轴在同一水平线。

在本发明一些实施例中，所述第一齿形结构和所述第二齿形结构均包括齿部和齿槽部，所述第二齿形结构的齿部阻挡所述限位通孔内的滚动体。

在本发明一些实施例中，所述滚动体为滚珠，各个限位通孔的位于所述带轮外圈外表面的一端的边缘为圆弧状收口结构。

在本发明一些实施例中，所述多个滚动体包括3个以上的滚珠，所述传动带的内表面上的凹部为圆弧槽。

在本发明一些实施例中，所述传动带由多层薄钢带叠加而成。

在本发明一些实施例中，所述钢带传动带的至少一个位置处在宽度方向上具有上压板和下压板，所述上压板和下压板之间通过螺钉紧固。

本发明的另一方面，还提供了一种钢带传动机构的带轮，所述钢带传动机构的传动带的内表面具有沿传送带的传送方向均匀排布的凹部；所述带轮包括：带轮外圈、多个滚动体以及与所述带轮外圈同轴的带轮内衬；所述带轮外圈的周向方向上均匀分布有多个限位通孔，用于容纳所述多个滚动体，各个限位通孔的位于所述带轮外圈外表面的一端孔径收缩，用于防止所述滚动体从所述带轮外圈外表面滑出；所述带轮外圈的内表面上具有周向排布的第一齿形结构，所述带轮内衬的外表面上具有与所述第一齿形结构相啮合的第二齿形结构；各个限位通孔内的滚动体由所述带轮内衬阻挡，以使得所述滚动体的一部分凸出于所述带轮外圈的外表面；所述滚动体的凸出部分用于与所述传动带内表面上的凹部相配合。

本发明实施例提供的钢带传动机构：优化了较长距离传送的运动和动力，该传动机构使用钢带传送，在相对紧凑的空间内大大提高了传动机构的承载能力，并在传动轮与钢带之间采用滚珠与凹部的配合进行精准定位，不仅同步性能好、不打滑，还实现了钢带往复运动无回差。

进一步地，本发明实施例中还可采用多层钢带结构一体设计，在相对紧凑的空间内进一步提高了传动机构的承载能力。

本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本发明一实施例中钢带传动机构的总体结构示意图。

图2为图1所示钢带传动机构的A-A剖视图示例1。

图3为图2所示剖视图中Ⅰ处的局部放大图。

图4为图1所示钢带传动机构的A-A剖视图示例2。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含/具有”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，本说明书内容中所出现的“上部”、“下部”等方位名词是相对于附图所示的位置方向；如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。直接连接为两个零部件之间不借助中间部件进行连接，间接连接为两个零部件之间借助其他零部件进行连接。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件。

本发明公开了一种钢带传动机构，该传动机构可包括传动轮(或称带轮)和钢带传动带，传动轮包括主动轮和从动轮，主动轮可由电机输出轴(第一传动轴，也称为主动轮输入轴)驱动，并驱动传动带运转，通过传动带带动从动轮，从动轮与从动轮输出轴(第二传动轴)连接从而将运动和动力输出至负载。在本发明实施例中，主动轮和/或从动轮通过设置从其外表面突出的滚珠或其他滚动体结构，并在传动带内表面设置与滚珠或其他滚动体配合(如贴合)的凹部，来消除或基本消除回差，从而提高精密机械传动的精度，该钢带传动机构尤其适用于往复运动的精密传动中。

在本发明一些实施例中，钢带传动机构的传动轮(主动轮和从动轮)被设计为包括：带轮外圈、多个滚动体以及与带轮外圈同轴的带轮内衬。主动轮和从动轮的带轮内衬与对应的传动轴连接，即主动轮的带轮内衬与电机输出轴连接，从动轮的带轮内衬与从动轮输出轴连接。

在本发明一些实施例中，带轮外圈的周向方向上均匀分布有多个限位通孔，用于容纳多个滚动体，并且各个限位通孔的位于带轮外圈外表面的一端(即外端)孔径收缩，使得通孔能够容纳滚动体，同时对滚动体有限位作用，即能阻挡滚动体脱离通孔，用于防止滚动体从带轮外圈外表面滑出。在本发明实施例中，传动轮上的滚动体可以是滚珠或轴线与传动轮的传动轴平行的滚柱等，但本发明并不限于此。带轮外圈的内表面上具有周向排布的第一齿形结构，带轮内衬的外表面上具有与第一齿形结构相配合(如相啮合)的第二齿形结构。在将各滚动体装入各个限位通孔中之后，可将带轮外圈与带轮内衬同轴安装在一起，此时，各个限位通孔内的滚动体由带轮内衬阻挡住，或者说滚动体由带轮内衬托住，以使得滚动体的一部分凸出于带轮外圈的外表面。传动带套置在带轮外圈的外表面上，且传动带的内表面具有用于与滚动体的凸出部分贴合的凹部(如弧形槽)。

在现有的带传动过程中，当主动轮转速变化或改变旋转方向时，从动轮相对于主动轮会出现一个滞后或超前，经过多次的旋转方向的变化，滞后或超前量会逐渐增大。而本发明实施例中，通过滚动体与传动带内表面凹部的配合(如贴合)，能够有效防止从动轮产生滞后或超前量，从而保证传动带在往复运动过程中无传动回差。

这样，在钢带传动机构运行时，通过滚珠与传动带上凹部的密切贴合，可以有效消除或基本消除传动回差，防止打滑，大大提高了精密机械传动的精度。

进一步地，在本发明一些实施例中，钢带传动带由多层薄钢带叠加而成。作为一示例，钢带传动带的多层结构可在预定位置用上压板和下压板夹住，并在上压板和下压板之间通过螺钉紧固，使多层钢带压紧成为一整体，从而大大提升了钢带的承载能力。

图1所示为本发明一实施例中钢带传动机构的总体结构示意图。图2为图1所示钢带传动机构中的A-A剖视图示例1，如图1和图2所示，该传动机构可包括：电机100、主动轮700、从动轮800以及从动轮输出轴300。此外，还可包括电机支架200和从动轴支架400。电机100的输出轴与主动轮700的带轮内衬730连接，用于驱动主动轮700；电机支架200用于固定电机100。从动轮输出轴300与从动轮的带轮内衬连接。从动轮输出轴支架400用于支撑从动轮输出轴300。在本发明一些实施例中，电机支架200和从动轴支架400二者的高度优选地可被设置为使得电机输出轴和从动轮输出轴在同一水平线。

图1和图2所示的传动机构中的主动轮700和从动轮800均被设计为分体结构，主动轮700和从动轮800各自可包括带轮外圈710、多个滚珠720以及与带轮外圈同轴的带轮内衬730。带轮外圈710的周向方向上均匀分布有多个限位通孔，图2中为6个，但本发明并不限于此，还可以是更多或更少的数量，优选为3个以上。如图2所示，各个限位通孔711的位于带轮外圈710外表面的一端的边缘为圆弧状收口结构，用于防止滚珠720从带轮外圈710外表面滑出。带轮外圈710的内表面上具有周向均匀排布的第一齿形结构，带轮内衬730的外表面上具有与第一齿形结构相啮合的第二齿形结构。第一齿形结构和第二齿形结构均包括齿部和齿槽部。在本发明一些实施例中，第一齿形结构和第二齿形结构的齿部和齿槽部可以是弧形齿和齿槽，如图2所示，但本发明并不限于此。

安装主动轮700和从动轮800时，将滚珠720从收口限位通孔711的位于带轮外圈710内表面的一端安装在带轮外圈710中，再将带轮内衬730与带轮外圈710通过齿轮齿槽相啮合，使带轮外圈710、滚珠720、带轮内衬730安装为一体，在带轮外圈710、滚珠720、带轮内衬730为一体状态时，各个限位通孔711内的滚珠720由带轮内衬730阻挡，更优选的由第二齿形结构的齿部阻挡，以使得滚珠720的一部分凸出于带轮外圈710的外表面。滚珠720由于带轮内衬730与收口限位通孔711开口位置的限位，只在带轮外圈710的收口限位通孔711内做旋转运动。

该钢带传动机构中的传动带900套置在带轮外圈的外表面上，该传动带900内表面的与传动轮相贴合的部位具有与滚珠720的凸出部分相贴合的凹部，如弧形槽，使钢带900与滚珠720完全贴合。如图3所示，滚珠720凸出于传动轮的表面，凸出的部分嵌入钢带900的圆弧槽内，当钢带的圆弧槽与滚珠的配合，可使得主动轮带动钢带传送，并且钢带带动从动轮旋转。这保证了钢带900在往复运动传递运动和动力过程中无回差。应当理解的是，在整个传动机构中，也可以将主动轮700和从动轮800中的任意一个传动轮设计为带有滚珠720的结构，同样能实现所要达到的效果。

在本发明的一个实施例中，该钢带传动机构中传动轮上的带轮内衬730与传动轴连接。传动轴可带动带内内衬730旋转，由于带轮内衬730与带轮外圈710通过齿形结构连接为一体，因此带轮外圈710可与带轮内衬730同步旋转。如图2所示，带轮内衬730的中心设有安装传动轴的通孔，传动轴与带轮内衬730间的周向固定方式可选择键连接，轴向固定方式可选用轴肩固定和轴端挡圈固定等，但本发明并不限于此。除此之外，传动轴也可以固定在带轮外圈710上，如带轮外圈710的端部可具有端盖，传动轴通过与端盖固定，可将转动轴与带轮外圈710连接为一体，传动轴带动带轮外圈710旋转，带轮内衬730与带轮外圈做同步旋转。由上述的连接方式可知，传动轴即可以与带轮内衬730连接为一体，也可以与带轮外圈710连接为一体，并且它们之间的连接方式也不唯一，所以在实际使用时，不应限制传动轴与带轮间的连接方式，只要能实现传动轴与传动轮之间的同步旋转即可。

如图3所示，限位通孔711的外侧边缘被设置为圆弧状结构来实现对滚珠的限位，由图3可以看出，圆柱通孔的靠近带轮外圈710外表面的端部侧壁为圆弧状结构，从而该圆柱通孔与带轮外圈710外表面相贯线的直径小于滚珠的直径，以确保滚珠不会从带轮外圈710的外表面滑落。通过上述方式的设置，滚珠处于安装在通孔内时，该滚珠小于二分之一半部会凸出带轮外圈710的外表面。

除上述滚动体720采用滚珠之外，滚动体720也可选用圆柱滚子，即滚柱。若滚动体720选用圆柱滚子，则收口限位通孔711的垂直于带轮外圈710法线方向的横截面可以是矩形通孔。通孔位于带轮外圈外表面的一端孔径逐渐收缩，形成了收口限位通孔711，以能够漏出滚柱的一部分又能防止滚柱从通孔中滑出。

在本发明的一个实施例中，位于带轮外圈710内表面的齿槽结构形状为圆弧状，由于带轮外圈710与带轮内衬730通过齿形结构配合为一体，则位于带轮内衬730外表面上上轮齿相应的应设计为圆弧状，带轮外圈710与带轮内衬730的轮齿均匀分布，且同一零部件上的相邻的齿宽与齿槽宽尺寸可以相等也可以不相等。

如图2所示，带轮外圈710上的齿槽与收口限位通孔711连通，滚珠720自带轮外圈710内表面的齿槽嵌入到收口限位通孔711中，再将带有圆弧状轮齿的带轮内衬730安装在带轮外圈710的中空部，使带轮内衬730的轮齿与带轮外圈710的齿槽啮合。此时，带轮内衬730的轮齿与滚珠720相接触。

图4为图1所示钢带传动机构的A-A剖视图示例2。如图4所示，带轮外圈710的齿槽可布置在相邻的收口限位通孔711之间。此时，可以理解为滚动体720与带轮内衬730的外表面接触，或者说滚动体720与带轮内衬730的齿槽接触。此时由于带轮内衬730上的轮齿没有位于滚动体720的正下方，滚动体720与带轮内衬730的轮齿之间形成不了磨损，则此时轮齿形状不仅可以设计为圆弧状轮齿，也可设计为梯形轮齿或三角形轮齿等。

如图3所示，钢带900可可由多层薄钢带套置叠加而成，外层薄钢带内圈尺寸等于与之相邻的内层薄钢带外圈尺寸，通过多层薄钢带叠加组合成一体形成的多层钢带，在相对紧凑的空间内能大大的提高传动机构的承载能力。如图2所示，本实施例中对多层薄钢带采用压板固定，多层薄钢带置于钢带上压板910和钢带下压板920之间，钢带上压板910和钢带下压板再通过固定螺钉930进行固定。多层薄钢带通过钢带上压板910和钢带下压板920形成一体连接，能保证在传输运动和动力时多层薄钢带共同作用，避免了单层薄钢带的应力集中，大大提升了钢带900的承载能力。压板固定方式仅为示例，本发明并不限于此。该传动机构在传动时，由电机100通过电机输出轴驱动主动轮700旋转，主动轮700旋转驱动钢带900运转，钢带900带动从动轮800转动，从动轮800通过从动轴300将运动和动力输出至负载。

本发明实施例提供的多层钢带传动机构，在较长距离传送运动和动力过程中能够保证较强的刚性，伸缩性小；并且传动钢带为多层钢带结构一体设计，在相对紧凑的空间内大大提高了传动机构的承载能力；此外，钢带与传动轮之间用滚珠定位，传动精度高，同步性能好、不打滑，钢带往复运动无回差。

相应地，本发明还公开了一种钢带传动机构的带轮。该带轮包括带轮外圈、滚动体和带轮内衬。该带轮外圈的周向方向上均匀布置有用于容纳滚动体且防止滚动体从带轮外圈的外表面滑出的收口限位通孔。各个限位通孔位于带轮外圈外表面一端的孔径收缩，用于防止滚动体从带轮外圈的外表面滑出。该带轮外圈的内表面具有第一齿形结构，带轮内衬的外表面上具有与该第一齿形结构相啮合的第二齿形结构。安装时，将滚动体从带轮外圈的内部安装在通孔中，再将带轮内衬与带轮外圈通过齿轮齿槽相啮合，进而将带轮外圈、滚动体、带轮内衬固定为一体，在带轮外圈、滚动体、带轮内衬为一体状态时，滚动体与带轮内衬相接触，且滚动体的一小部分凸出与带轮外圈的外表面。当传动带套置在该带轮外圈的外表面时，滚动体的凸出部分用于与钢带传动机构的传动带内表面上的槽贴合。

该带轮同上述钢带传动机构中所列举的实施例类似的是，滚动体可选用滚珠或滚柱。滚动体选用滚珠时，用于容纳滚珠的收口限位通孔相应的设置为柱形通孔，滚动体若选用滚柱，则收口限位通孔可被设置为矩形通孔。

上述可知，根据本发明公开的一种钢带传动机构和带轮，至少可获得的有益效果包括：

1.将传动轮设置为分体结构，带轮中的滚动体与钢带凹槽有效的贴合，保证了主动轮与从动轮正反转过程中无回差；

2.钢带与传动轮之间通过滚动体定位，使钢带与带轮之间同步性能好、不打滑；

3.钢带为多层钢带结构一体设计，在相对紧凑的空间内提高了传动机构的承载能力。

本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

上述所列实施例，显示和描述了本发明的基本原理与主要特征，但本发明不受上述实施例的限制，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下对本发明做出的修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种钢带传动机构，包括带轮和钢带传动带(900)，所述带轮包括主动轮(700)和从动轮(800)，其特征在于，所述主动轮(700)和/或从动轮(800)包括：带轮外圈(710)、多个滚动体(720)以及与所述带轮外圈(710)同轴的带轮内衬(730)；

所述带轮外圈(710)的周向方向上均匀分布有多个限位通孔(711)，用于容纳所述多个滚动体(720)，各个限位通孔(711)的位于所述带轮外圈(710)外表面的一端孔径收缩，用于防止所述滚动体(720)从所述带轮外圈(710)外表面滑出；

所述带轮外圈(710)的内表面上具有周向排布的第一齿形结构，所述带轮内衬(730)的外表面上具有与所述第一齿形结构相啮合的第二齿形结构；

各个限位通孔(711)内的滚动体(720)由所述带轮内衬(730)阻挡，以使得所述滚动体(720)的一部分凸出于所述带轮外圈(710)的外表面；其中,所述第一齿形结构和所述第二齿形结构均包括齿部和齿槽部，所述第二齿形结构的齿部阻挡所述限位通孔(711)内的滚动体(720)；

所述传动带套置在所述带轮外圈(710)的外表面上，且所述传动带的内表面具有用于与所述滚动体(720)的凸出部分贴合的凹部。

2.根据权利要求1所述的钢带传动机构，其特征在于，所述主动轮(700)和/或从动轮(800)的带轮内衬(730)与对应的传动轴连接。

3.根据权利要求1所述的钢带传动机构，其特征在于，所述传动机构还包括：

电机(100)，其输出轴与所述主动轮(700)的带轮内衬连接，并用于驱动所述主动轮；

电机支架(200)，用于固定所述电机(100)；

从动轮输出轴(300)，其与所述从动轮(800)的带轮内衬连接；以及

从动轮输出轴支架(400)，用于支撑所述从动轮输出轴(300)。

4.根据权利要求3所述的钢带传动机构，其特征在于，所述电机支架(200)和所述从动轮输出轴支架(400)的高度被设置为使得电机输出轴和从动轮输出轴在同一水平线。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的钢带传动机构，其特征在于，所述滚动体(720)为滚珠，各个限位通孔(711)的位于所述带轮外圈(710)外表面的一端的边缘为圆弧状收口结构。

6.根据权利要求1所述的钢带传动机构，其特征在于，所述多个滚动体(720)包括3个以上的滚珠，所述传动带的内表面上的凹部为圆弧槽。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的钢带传动机构，其特征在于，所述传动带(900)由多层薄钢带叠加而成。

8.根据权利要求7所述的钢带传动机构，其特征在于，所述钢带传动带的至少一个位置处在宽度方向上具有上压板和下压板，所述上压板和下压板之间通过螺钉紧固。

9.一种用于钢带传动机构的带轮，其特征在于，所述钢带传动机构的传动带的内表面具有沿传送带的传送方向均匀排布的凹部；所述带轮包括：带轮外圈(710)、多个滚动体(720)以及与所述带轮外圈(710)同轴的带轮内衬(730)；

所述带轮外圈(710)的周向方向上均匀分布有多个限位通孔(711)，用于容纳所述多个滚动体(720)，各个限位通孔(711)的位于所述带轮外圈(710)外表面的一端孔径收缩，用于防止所述滚动体(720)从所述带轮外圈(710)外表面滑出；

所述带轮外圈(710)的内表面上具有周向排布的第一齿形结构，所述带轮内衬(730)的外表面上具有与所述第一齿形结构相啮合的第二齿形结构；

各个限位通孔(711)内的滚动体(720)由所述带轮内衬(730)阻挡，以使得所述滚动体(720)的一部分凸出于所述带轮外圈(710)的外表面；其中,所述第一齿形结构和所述第二齿形结构均包括齿部和齿槽部，所述第二齿形结构的齿部阻挡所述限位通孔(711)内的滚动体(720)；

所述滚动体(720)的凸出部分用于与所述传动带内表面上的凹部相配合。

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