CN112238910B - 一种转向装置及使用该转向装置的转向总成和工件周转车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转向装置及使用该转向装置的转向总成和工件周转车，转向装置包括：上转向板，用于与工件周转车的车架固定连接；下转向板，用于与车轮轴固定连接；转轴，上下贯穿上转向板和下转向板，上转向板和下转向板能够以转轴为中心发生相对转动；转动体，设置在上转向板和下转向板之间，用于承重且能够自转，以减小上转向板和下转向板之间的转动摩擦力；转轴与上转向板和/或下转向板之间安装有推力轴承，推力轴承和转动体一起共同承重。有益效果在于：利用推力轴承可以承受轴向力的特性，可以和转动体一起共同承重，分担转动体所承受的重量，因此可以减小转动体的受力，减少转动体的变形和磨损，延长其使用寿命。

Description

一种转向装置及使用该转向装置的转向总成和工件周转车

技术领域

本发明涉及一种转向装置及使用该转向装置的转向总成和工件周转车。

背景技术

工件周转车在工厂厂区内部被广泛使用，是厂区内部必不可少的一种转运装备。由于重工业厂区内部周转的工件往往比较大型或者较为笨重，因此周转车在满足日常周转需求的基础上，必须兼具有大角度转向功能以应对复杂多变的道路环境。

授权公告号为CN207450066U的中国实用新型专利公开了一种带护栏周转车，包括牵引杆、车架、前轮转向盘、前轮轴和后轮轴、车轮，其中牵引杆、前轮转向盘、前轮轴和车轮构成转向总成，转向总成通过转向盘与车架转动连接。具体的，转向盘包括上转动板、下转动板以及贯穿上、下转动板的转动轴，转动轴与上、下转动板的接触部位分别设有轴承，上、下转动板相对的端面上分别设有钢珠槽，钢珠槽内排列有滚动钢珠，上下转动板通过钢珠实现相对转动。

上述转向总成是利用上转动板和钢珠来对车架以及车架上的工件进行承重，同时也由钢珠来负责转向，钢珠相当于是支撑式的转动体，在下转动板相对于上转动板转动时，转动体即起支撑作用，同时又利用自身转动来减小转动摩擦力，这样转动体的受力就比较大，使用一段时间后容易发生变形，使用寿命比较短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转向装置，以解决现有技术中的转动体受力较大容易产生变形的问题；本发明的目的还在于提供一种可以减小转动体受力、从而减少其变形并延长使用寿命的转向总成；本发明的目的还在于提供一种可以减小转动体受力、从而减少其变形并延长使用寿命的工件周转车。

为实现上述目的，本发明中的转向装置采用如下技术方案：

一种转向装置，包括：

上转向板，用于与工件周转车的车架固定连接；

下转向板，用于与车轮轴固定连接；

转轴，上下贯穿上转向板和下转向板，上转向板和下转向板能够以转轴为中心发生相对转动；

转动体，设置在上转向板和下转向板之间，用于承重且能够自转，以减小上转向板和下转向板之间的转动摩擦力；

所述转轴与上转向板和/或下转向板之间安装有推力轴承，推力轴承和转动体一起共同承重。

上述转向装置的技术方案的有益效果在于：采用推力轴承安装在转轴与上转向板和/或下转向板之间，利用推力轴承可以承受轴向力的特性，从而可以和转动体一起共同承重，分担转动体所承受的重量，因此可以减小转动体的受力，从而减少转动体的变形，延长其使用寿命。

进一步的，为了方便推力轴承的安装，所述推力轴承安装在转轴与下转向板之间，下转向板包括转向板本体和固定在转向板本体上的呈阶梯状的固定台，固定台包括穿过转向板本体的小径段以及与转向板本体的上端面挡止配合的大径段，固定台上设置有供转轴穿过以及安装推力轴承的安装孔。

进一步的，为了使推力轴承在承受轴向力的同时，也可以承受一部分径向载荷，同时方便推力轴承的安装，所述推力轴承为圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承有两个，分别是对称设置的上圆锥滚子轴承和下圆锥滚子轴承，所述安装孔内设置有隔开上圆锥滚子轴承和下圆锥滚子轴承的环台。

进一步的，为了方便上转向板的加工，同时使上转向板和上圆锥滚子轴承之间保持设定的间距，上转向板和上圆锥滚子轴承之间设置有套设在转轴外部的套筒，以使上转向板和上圆锥滚子轴承之间保持设定的间距。

进一步的，为了方便转动体的设置，所述转动体为转动轴承，转动轴承的旋转轴线与转轴的轴线垂直且相交，上转向板和下转向板中的其中一个上设置有用于安装转动轴承的轴承座，转动轴承包括固定在轴承座上的内圈以及与上转向板和下转向板中的另一个滚动接触的外圈。

进一步的，为了方便轴承座的设置，所述轴承座包括两个间隔设置的支板、以及穿过两个支板的固定轴，转动轴承位于两个支板之间且其内圈固定在固定轴上。

进一步的，为了方便固定轴的加工和安装固定，固定轴的一端为大头端、另一端为小头端，固定轴的大头端与其中一个支板的端面挡止配合、小头端穿过两个支板，小头端穿出支板的穿出部分的外周面上设置有卡槽，支板上固定有卡入卡槽中的卡板，以限制固定轴的轴向移动和周向转动。

进一步的，为了方便固定轴的加工以及转动轴承的安装，固定轴呈阶梯轴状，固定轴包括外径依次减小的第一轴段、第二轴段和第三轴段，所述大头端由第一轴段构成，小头端由第三轴段构成，第二轴段和第三轴段分别穿过两个支板，转动轴承安装在第三轴段上，第二轴段与转动轴承的内圈挡止配合。

为实现上述目的，本发明中的转向总成采用如下技术方案：

一种转向总成，包括车轮轴和安装在车轮轴上的车轮，转向总成还包括与车轮轴固定连接的转向装置，转向装置包括：

上转向板，用于与工件周转车的车架固定连接；

下转向板，与车轮轴固定连接；

转轴，上下贯穿上转向板和下转向板，上转向板和下转向板能够以转轴为中心发生相对转动；

转动体，设置在上转向板和下转向板之间，用于承重且能够自转，以减小上转向板和下转向板之间的转动摩擦力；

所述转轴与上转向板和/或下转向板之间安装有推力轴承，推力轴承和转动体一起共同承重。

上述转向总成的技术方案的有益效果在于：采用推力轴承安装在转轴与上转向板和/或下转向板之间，利用推力轴承可以承受轴向力的特性，从而可以和转动体一起共同承重，分担转动体所承受的重量，因此可以减小转动体的受力，从而减少转动体的变形，延长其使用寿命。

进一步的，为了方便推力轴承的安装，所述推力轴承安装在转轴与下转向板之间，下转向板包括转向板本体和固定在转向板本体上的呈阶梯状的固定台，固定台包括穿过转向板本体的小径段以及与转向板本体的上端面挡止配合的大径段，固定台上设置有供转轴穿过以及安装推力轴承的安装孔。

进一步的，为了使推力轴承在承受轴向力的同时，也可以承受一部分径向载荷，同时方便推力轴承的安装，所述推力轴承为圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承有两个，分别是对称设置的上圆锥滚子轴承和下圆锥滚子轴承，所述安装孔内设置有隔开上圆锥滚子轴承和下圆锥滚子轴承的环台。

进一步的，为了方便上转向板的加工，同时使上转向板和上圆锥滚子轴承之间保持设定的间距，上转向板和上圆锥滚子轴承之间设置有套设在转轴外部的套筒，以使上转向板和上圆锥滚子轴承之间保持设定的间距。

进一步的，为了方便转动体的设置，所述转动体为转动轴承，转动轴承的旋转轴线与转轴的轴线垂直且相交，上转向板和下转向板中的其中一个上设置有用于安装转动轴承的轴承座，转动轴承包括固定在轴承座上的内圈以及与上转向板和下转向板中的另一个滚动接触的外圈。

进一步的，为了方便轴承座的设置，所述轴承座包括两个间隔设置的支板、以及穿过两个支板的固定轴，转动轴承位于两个支板之间且其内圈固定在固定轴上。

进一步的，为了方便固定轴的加工和安装固定，固定轴的一端为大头端、另一端为小头端，固定轴的大头端与其中一个支板的端面挡止配合、小头端穿过两个支板，小头端穿出支板的穿出部分的外周面上设置有卡槽，支板上固定有卡入卡槽中的卡板，以限制固定轴的轴向移动和周向转动。

进一步的，为了方便固定轴的加工以及转动轴承的安装，固定轴呈阶梯轴状，固定轴包括外径依次减小的第一轴段、第二轴段和第三轴段，所述大头端由第一轴段构成，小头端由第三轴段构成，第二轴段和第三轴段分别穿过两个支板，转动轴承安装在第三轴段上，第二轴段与转动轴承的内圈挡止配合。

为实现上述目的，本发明中的工件周转车采用如下技术方案：

一种工件周转车，包括转向总成和与转向总成相连的车架，转向总成包括车轮轴和安装在车轮轴上的车轮，转向总成还包括与车轮轴固定连接的转向装置，转向装置包括：

上转向板，与车架固定连接；

下转向板，与车轮轴固定连接；

转轴，上下贯穿上转向板和下转向板，上转向板和下转向板能够以转轴为中心发生相对转动；

转动体，设置在上转向板和下转向板之间，用于承重且能够自转，以减小上转向板和下转向板之间的转动摩擦力；

所述转轴与上转向板和/或下转向板之间安装有推力轴承，推力轴承和转动体一起共同承重。

上述工件周转车的技术方案的有益效果在于：采用推力轴承安装在转轴与上转向板和/或下转向板之间，利用推力轴承可以承受轴向力的特性，从而可以和转动体一起共同承重，分担转动体所承受的重量，因此可以减小转动体的受力，从而减少转动体的变形，延长其使用寿命。

进一步的，为了方便推力轴承的安装，所述推力轴承安装在转轴与下转向板之间，下转向板包括转向板本体和固定在转向板本体上的呈阶梯状的固定台，固定台包括穿过转向板本体的小径段以及与转向板本体的上端面挡止配合的大径段，固定台上设置有供转轴穿过以及安装推力轴承的安装孔。

进一步的，为了使推力轴承在承受轴向力的同时，也可以承受一部分径向载荷，同时方便推力轴承的安装，所述推力轴承为圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承有两个，分别是对称设置的上圆锥滚子轴承和下圆锥滚子轴承，所述安装孔内设置有隔开上圆锥滚子轴承和下圆锥滚子轴承的环台。

进一步的，为了方便上转向板的加工，同时使上转向板和上圆锥滚子轴承之间保持设定的间距，上转向板和上圆锥滚子轴承之间设置有套设在转轴外部的套筒，以使上转向板和上圆锥滚子轴承之间保持设定的间距。

进一步的，为了方便转动体的设置，所述转动体为转动轴承，转动轴承的旋转轴线与转轴的轴线垂直且相交，上转向板和下转向板中的其中一个上设置有用于安装转动轴承的轴承座，转动轴承包括固定在轴承座上的内圈以及与上转向板和下转向板中的另一个滚动接触的外圈。

进一步的，为了方便轴承座的设置，所述轴承座包括两个间隔设置的支板、以及穿过两个支板的固定轴，转动轴承位于两个支板之间且其内圈固定在固定轴上。

进一步的，为了方便固定轴的加工和安装固定，固定轴的一端为大头端、另一端为小头端，固定轴的大头端与其中一个支板的端面挡止配合、小头端穿过两个支板，小头端穿出支板的穿出部分的外周面上设置有卡槽，支板上固定有卡入卡槽中的卡板，以限制固定轴的轴向移动和周向转动。

进一步的，为了方便固定轴的加工以及转动轴承的安装，固定轴呈阶梯轴状，固定轴包括外径依次减小的第一轴段、第二轴段和第三轴段，所述大头端由第一轴段构成，小头端由第三轴段构成，第二轴段和第三轴段分别穿过两个支板，转动轴承安装在第三轴段上，第二轴段与转动轴承的内圈挡止配合。

附图说明

图1为本发明中工件周转车的主视图；

图2为图1中转向总成的主视图；

图3为图2的俯视图（未示出上转向板和转动轴承）；

图4为图1和图2中转向装置的侧视图（未示出上转向板）；

图5为图1和图2中转向装置的俯视图（未示出上转向板和转动轴承）；

图6为图1中轴承座部位的放大图。

图中：100.转向总成；101.连接板；102.牵引架；103.下转向板；104.上转向板；105.转轴；106.顶板；107.前车轮；108.轴承座；1081.底板；1082.左支板；1083.右支板；1084.卡板；1085.螺栓；1086.固定轴；1087.螺纹孔；109.轮轴固定板；110.螺母；111.垫板；112.套筒；113.垫片；114.下圆锥滚子轴承；115.固定台；116.上圆锥滚子轴承；117.前轮轴；118.转动轴承；200.车架。

具体实施方式

本发明中工件周转车的一个实施例如图1所示，包括前方的转向总成100和后方的车架200，车架200包括后轮轴和安装在后轮轴上的后车轮，转向总成100包括前轮轴117和安装在前轮轴117上的前车轮107，前轮轴117固定在轮轴固定板109上，两侧轮轴固定板109的顶部固定有顶板106。

转向总成100还包括固定在顶板106上的转向装置，结合图2和图4所示，转向装置包括上转向板104和下转向板103，上转向板104与车架200固定连接，下转向板103固定在顶板106上，下转向板103相当于通过顶板106、轮轴固定板109与前轮轴117固定连接。

转向装置还包括上下贯穿上转向板104和下转向板103的转轴105，上转向板104和下转向板103能够以转轴105为中心发生相对转动。如图4所示，下转向板103包括转向板本体和固定在转向板本体中心的固定台115，固定台115呈阶梯状，固定台115包括穿过转向板本体的小径段以及与转向板本体的上端面挡止配合的大径段，固定台115内设置有供转轴105穿过且用于安装圆锥滚子轴承的安装孔，安装孔的中部凸设有环台，环台上下各安装有一个圆锥滚子轴承，分别是上圆锥滚子轴承116和下圆锥滚子轴承114，圆锥滚子轴承属于推力轴承，可以同时承受轴向载荷和径向载荷，并且两个轴承属于背对背的对称安装方式，这种安装方式刚性更好，承载力矩更大。

如图4所示，转轴105呈阶梯轴状，其直径自下而上依次减小从而形成有多个台阶，转轴105最下部的台阶与下圆锥滚子轴承114的内圈之间设置有垫片113，下圆锥滚子轴承114的外圈固定在固定台115内。上转向板104和上圆锥滚子轴承116之间设置有套设在转轴105外部的套筒112，套筒112具有设定的长度，能够使上转向板104和上圆锥滚子轴承116之间保持设定的间距，从而使车架200以及车架200上工件的重量能够通过上转向板104、套筒112作用在上圆锥滚子轴承116上，使轴承起到承重作用。

上圆锥滚子轴承116的外圈固定在固定台115内，内圈和套筒112之间设置有垫片113。转轴105最上端的小径段为螺纹段，上转向板104的上方于转轴105的外部套设有垫板111，转轴105的螺纹段上连接有螺母110，从而将上转向板104夹设固定在垫板111和套筒112之间。

转向装置还包括设置在上转向板104和下转向板103之间的转动体，本实施例中的转动体为安装在下转向板103上的转动轴承118，下转向板103上设置有用于安装转动轴承118的轴承座108。轴承座108包括固定在下转向板103上的底板1081，底板1081上间隔设置有两个支板，分别是左支板1082和右支板1083，固定轴1086穿过两个支板，两个支板上均设置有穿孔。

固定轴1086呈阶梯轴状，包括自左至右外径依次减小的第一轴段、第二轴段和第三轴段，第一轴段形成大头端，第三轴段形成小头端，大头端与左支板1082的端面挡止配合，第二轴段和第三轴段分别穿过两个支板，第三轴段穿出右支板1083的穿出部分的外周面上设置有卡槽，如图5所示，右支板1083上设置有两个螺纹孔1087，结合图6所示，右支板1083上通过两个螺栓1085与螺纹孔1087的配合固定有一个卡板1084，卡板1084的下部卡入固定轴1086上的卡槽内，从而能够阻止固定轴1086的轴向移动和周向转动。

转动轴承118为深沟球轴承，转动轴承118位于左支板1082和右支板1083之间，转动轴承118的内圈固定在固定轴1086上，内圈与固定轴1086的第二轴段挡止配合，外圈与左支板1082和右支板1083之间均具有间隙，从而方便转动轴承118的转动，避免卡死。

转动轴承118的旋转轴线与转轴105的轴线垂直且相交，转动轴承118的外圈与上转向板104的底面滚动接触，从而与上圆锥滚子轴承116和下圆锥滚子轴承114一起共同承重，并且在上转向板104和下转向板103做相对转动时，转动轴承118既可以绕转轴105公转，又可以绕自身旋转轴线自转，因此可以减小上转向板104和下转向板103之间的转动摩擦力。

如图3和图5所示，本实施例中的轴承座108共有两组，每一组均包含两个轴承座，并且每一组轴承座上所安装的两个转动轴承的旋转轴线为同一直线，两组轴承座上所安装的四个转动轴承位于同一圆周上，并且两组轴承座上转动轴承的旋转轴线的夹角为40度，该夹角的角平分线在工件周转车未转向时沿前后方向延伸。这样的布置一方面可以保证支撑的稳定，另一方面是考虑到当车架200上放置重物后，车架200对转向总成100的压力主要集中在转向总成100的后部，因此后部的两个转动轴承紧靠布置，夹角仅有40度，既保证有足够的安装空间，又可以起到共同支撑的作用，两个轴承均匀受力，不会出现单个轴承受力过大而提前出现损坏的问题，避免了轴承卡死。

此外，转向总成100还包括与轮轴固定板109固定连接的牵引架102以及设置在牵引架102前端的连接板101，连接板101上设置有销孔，利用连接销可以实现与其他车辆之间的连接。

本发明中的工件周转车在使用时，转向总成100可以相对于车架200做大角度旋转，同时中心的圆锥滚子轴承和周向上的深沟球轴承共同承重，共同分担车架以及车架上工件的重量，避免了只有一个承重时容易变形受损的问题，从而可以延长使用寿命。并且，采用深沟球轴承来作为转动体，深沟球轴承是标准件，方便配置，并且承载能力大。此外，轴承座的结构也比较简单，方便加工制造，也便于轴承的安装。

在工件周转车的其他实施例中，当轴承座有两组时，四个轴承座也可以圆周均布；在其他实施例中，轴承座也可以设置三组或者更多；在其他实施例中，轴承座也可以只有一组，此时只有两个转动轴承，并且可以将两个转动轴承布置成在工件周转车未转向时旋转轴线沿前后方向延伸，当然也可以布置成与前轮轴的轴线平行；在其他实施例中，当只有两个转动轴承时，两个转动轴承的旋转轴线也可以不在同一直线上，而是稍有偏移。

在工件周转车的其他实施例中，卡板也可以焊接固定在支板上而不可拆。

在工件周转车的其他实施例中，也可以不是通过卡板和卡槽的形式来限制固定轴的轴向移动和周向转动，例如可以将固定轴的一端设置成螺纹段，通过螺母将其拧紧固定在支板上，或者直接将其焊接固定在支板上。

在工件周转车的其他实施例中，轴承座也可以不包括底板，两个支板直接固定在下转向板上。

在工件周转车的其他实施例中，当固定轴为阶梯轴时，固定轴也可以仅由外径依次减小的第一轴段和第二轴段构成，此时第一轴段构成大头端、第二轴段构成小头端，第二轴段穿过两个支板，转动轴承安装在第二轴段上，卡槽也设置在第二轴段上。

在工件周转车的其他实施例中，轴承座也可以只有一个支板，固定轴直接焊接固定在支板上，安装完转动轴承后，可以在固定轴的端部安装一个开口销或者焊接一个挡板，以避免转动轴承脱落。

在工件周转车的其他实施例中，也可以在上转向板上设置轴承座，从而将转动轴承安装在上转向板上，此时转动轴承的内圈固定在轴承座上，外圈与下转向板滚动接触。

在工件周转车的其他实施例中，转动轴承也可以是角接触球轴承。

在工件周转车的其他实施例中，转动体也可以不是转动轴承，而是滚珠，此时需要在上转向板和下转向板相对的端面上加工滚道。

在工件周转车的其他实施例中，上转向板和上圆锥滚子轴承之间也可以不设置套筒，例如可以在上转向板的下表面上一体设置一个凸台，也即上转向板和套筒是一体件，套筒属于上转向板的一部分。

在工件周转车的其他实施例中，推力轴承也可以是平面推力球轴承，此时可以只设置一个平面推力球轴承，具体的，平面推力球轴承的紧环与转轴固定、松环设置在固定台上。

在工件周转车的其他实施例中，下转向板也可以不包括固定台，而仅有转向板本体构成，此时可以直接在转向板本体上加工出用来安装推力轴承的安装结构。

在工件周转车的其他实施例中，推力轴承也可以安装在转轴与上转向板之间，或者转轴与上转向板之间、以及转轴与下转向板之间均安装有推力轴承。

在工件周转车的其他实施例中，可以在下转向板的底面上设置固定架，使固定架直接与前轮轴固定连接。

本发明中转向总成的实施例为：转向总成的具体结构与上述工件周转车实施例中的转向总成相同，在此不再重复赘述。

本发明中转向装置的实施例为：转向装置的具体结构与上述工件周转车实施例中的转向装置相同，在此不再重复赘述。

Claims (7)

1.一种转向装置，包括：

上转向板，用于与工件周转车的车架固定连接；

下转向板，用于与车轮轴固定连接；

转轴，上下贯穿上转向板和下转向板，上转向板和下转向板能够以转轴为中心发生相对转动；

转动体，设置在上转向板和下转向板之间，用于承重且能够自转，以减小上转向板和下转向板之间的转动摩擦力；

其特征在于：所述转轴与上转向板和/或下转向板之间安装有推力轴承，推力轴承和转动体一起共同承重；

所述转动体为转动轴承，转动轴承的旋转轴线与转轴的轴线垂直且相交，上转向板和下转向板中的其中一个上设置有用于安装转动轴承的轴承座，转动轴承包括固定在轴承座上的内圈以及与上转向板和下转向板中的另一个滚动接触的外圈；

所述轴承座包括两个间隔设置的支板、以及穿过两个支板的固定轴，转动轴承位于两个支板之间且其内圈固定在固定轴上；

所述转动轴承的外圈与固定所述轴承座的转向板之间具有一定的间隙；

固定轴的一端设置成螺纹段，通过螺母将固定轴拧紧固定在支板上，或者，固定轴焊接固定在支板上，或者，固定轴的一端为大头端、另一端为小头端，固定轴的大头端与其中一个支板的端面挡止配合、小头端穿过两个支板，小头端穿出支板的穿出部分的外周面上设置有卡槽，支板上固定有卡入卡槽中的卡板，以限制固定轴的轴向移动和周向转动。

2.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于：所述推力轴承安装在转轴与下转向板之间，下转向板包括转向板本体和固定在转向板本体上的呈阶梯状的固定台，固定台包括穿过转向板本体的小径段以及与转向板本体的上端面挡止配合的大径段，固定台上设置有供转轴穿过以及安装推力轴承的安装孔。

3.根据权利要求2所述的转向装置，其特征在于：所述推力轴承为圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承有两个，分别是对称设置的上圆锥滚子轴承和下圆锥滚子轴承，所述安装孔内设置有隔开上圆锥滚子轴承和下圆锥滚子轴承的环台。

4.根据权利要求3所述的转向装置，其特征在于：上转向板和上圆锥滚子轴承之间设置有套设在转轴外部的套筒，以使上转向板和上圆锥滚子轴承之间保持设定的间距。

5.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于：固定轴呈阶梯轴状，固定轴包括外径依次减小的第一轴段、第二轴段和第三轴段，所述大头端由第一轴段构成，小头端由第三轴段构成，第二轴段穿过一个支板，第三轴段穿过两个支板，转动轴承安装在第三轴段上，第二轴段与转动轴承的内圈挡止配合。

6.一种转向总成，包括车轮轴和安装在车轮轴上的车轮，其特征在于：转向总成还包括与车轮轴固定连接的如上述权利要求1~5中任意一项所述的转向装置。

7.一种工件周转车，包括转向总成和与转向总成相连的车架，转向总成包括车轮轴和安装在车轮轴上的车轮，其特征在于：转向总成还包括与车轮轴固定连接的如上述权利要求1~5中任意一项所述的转向装置。

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