CN1129318A - 变速器 - Google Patents

Abstract

本发明通过一个开关可对变速器是否处于空档位置或与哪个齿轮啮合的状态进行严密的检测，并可对与变速器相关的自动控制装置进行精确控制。电气回路装置包括含有与变速轴相接触的压杆的检测开关。在空档位置和齿轮啮合位置时，变速轴的压杆接触位置的轴径因设有级差而不同。检测开关包括两个接点回路，分别用于变速轴处于不同直径位置的检测。

Description

变速器

本发明应用于汽车及其它领域，具体涉及对变速器处于空档位置及齿轮啮合位置分别进行电气检测的装置。

尽管本发明原先是为了在车辆坡道上停车且离合器处于适合滑动状态时对自动解除制动的坡道起动辅助装置进行控制而开发的，但可广泛用于对变速器的状态进行检测。

通过电气对变速器处于空档位置进行检测的空档开关已为公知技术(日本特许公开1989年第60459号公报)。这种开关部件包括通过弹簧力对被作用的变速轴在该轴纵向及垂直方向进行推压的杆，以及根据这个杆的位置进行开闭的电气回路；它被安装在变速器上，把变速器处于空档位置作为已知信息并作为其检测输入连接到自动变速控制装置，坡道动起辅助装置等各种电气控制装置。

发明人在坡道起动辅助装置的开发过程中注意到在上述结构的空档开关中根据变速轴的回转角度无法进行严密的控制。这是因为现有的空档开关是对变速器确实处在空档位置进行检测的开关，而不是检测齿轮啮合的开关。即，在空档开关并不表示空档时，就是说空档开关并不在空档位置时，变速器的齿轮往往处于正在啮合或者即将要啮合的状态。

在坡道起动辅助装置中是按照车辆在坡道上停车后进行坡道起动时一旦检测出齿轮确已进入起动啮合且离合器处于适合滑动状态即自动解除制动来进行控制的。此时如齿轮并未确实起动啮合，则制动解除时车辆即后退。由于现有的空档开关是对确实处于空档位置的情况进行检测，最恶劣的情况是齿轮中途一半啮合。

为了解决这个问题，尽管也可考虑稍微扩大现有空档开关的动作范围，但由于现有空档开关已被应用于需要变速器确实处于空档位置信息的各种控制，故无法对此进行变更。例如在起动回路和自动变速控制装置中，变速器处于空档位置的信息是进行安全和正确控制所不可缺少的。即使对于各种报警回路，也需要变速器处于空档位置的信息。而对于坡道起动辅助装置来说，变速器确实处于空档位置的信息对于在变速器处于空档位置时禁止坡道起动动作以及为提高并保证安全性也是必需的。

本专利申请人为解决上述问题，在日本特许专利1994年第130573号中(本专利申请时尚未公开)提出了一种能对变速器的状态进行严密检测并传送给控制回路的变速器，可对与变速器相关的自动控制装置进行精确控制而无需扩大开关部件的种类，即能对变速器确实处于空档位置及变速器与哪个齿轮啮合的情况正确进行检测的方案。

发明人反复研究了变速器的状态检测问题，进一步注意到把作为检测装置的空档开关和齿轮啮合开关合用一个开关能得到与原先申请的变速器同样的效果。

本发明的目的在于对原先申请的变速器进行改进，提供一种用一个开关即能对变速器处于空档位置及变速器与哪个齿轮啮合的情况正确进行检测的装置。本发明的目的还在于提供一种在因采用一个开关而减少零件数和装配工时的同时并能减少维护保养所需工作量的变速器。

本发明通过对变速器是处于空档位置还是处于齿轮啮合位置分别进行检测而正确掌握其状态，变速器包括可对空档位置和齿轮啮合位置分别进行单个检测的电气回路装置，其特征在于，所述电气回路装置包括包含有一个与变速轴2相接触的压杆11的检测开关3，而在所述变速轴2的所述压杆11的接触位置上设有有级差，以使其处于空档位置和处于齿轮啮合位置时的轴径实际上有所不同；所述检测开关包括随所述压杆11的变位作相应动作的两个接点回路12、13，第一接点回路对所述变速轴处于小直径位置进行检测，第二接点回路对所述变速轴处于大直径位置进行检测。

当处于空档位置和齿轮啮合位置的中间区域时，前述两个接点回路12、13设置有同时开放状态或闭合状态的区域，所述检测开关包括第一弹簧14和第二弹簧15，其构造最好是第一弹簧14在所述压杆11与所述变速轴2接触时产生作用力的同时向其压杆11与变速轴2的小直径位置接触时闭合的接点回路控制推压力，而所述第二弹簧15则在对于前述压杆11以小于上述第一弹簧14的力产生与第一弹簧相对抗的力的同时向所述压杆11与所述变速轴2的大直径位置接触时闭合的接点回路提供推压力。

在第一接点回路和第二接点回路同时处于开放状态的区域时，例如，空档位置一旦形成检测开关的压杆前端如图5(a)和图6(a)所示嵌入设在变速轴上的凹部的状态，则可动部通过第一弹簧的作用力向下方移动，第一可动接点与第一固定接点闭合便可送出表示空档位置的信息。

当进行变速器变速操作的变速轴左右回转时，如图5(b)和图6(b)所示，压杆前端即开始从凹部上移。此时可动部因第二弹簧的作用力被向上抬，第一固定接点与第一可动接点开放并将表示空档位置信号的送出遮断。压杆前端从凹部到完全上移的过程中是处于空档位置还是齿轮啮合位置，它是一种模糊状态。在这种模糊状态时，由于第二可动接点与第二固定接点尚未闭合，故成为一种无信号状态，不能送出控制信息。

在确切地进行齿轮啮合时，由于压杆前端上移到变速轴的外周，如图5(c)及图6(c)所示，可动部移动，且第二可动接点与第二固定接点闭合，可送出表示处于齿轮啮合位置的信号。

而在如图11和图12所示的空档位置处在检测开关的压杆前端位于变速轴上所设的凸部顶上的状态时，虽然接点的开闭与前述相反，但同样能送出空档位置及齿轮啮合位置的信号。

在设置有第一接点回路和第二接点回路同时成为闭合状态区域的场合，当同时成为闭合状态时表示空档位置和齿轮啮合位置不能确定，而当某一方开放时则可表示处于空档位置或齿轮啮合位置。

本发明可通过一个检测开关对是否处于空档位置和齿轮啮合位置作出明确识别并进行分别检测，能避免把齿轮中途一半啮合作为完全啮合而作出的不正确判定。

以下结合附图对本发明的实施例进行说明。

对于附图的简单说明。

图1为表示本发明实施例中检测开关在上盖上安装情况的示意图。

图2为表示本发明实施例中检测开关安装状态的部分剖面图。

图3(a)为本发明实施例中作为变速轴级差设置凹部情况下的剖面图，(b)为设置凸部情况下的剖面图。

图4为表示本发明第一实施例中检测开关结构的剖面图。

图5(a)、(b)、(c)为说明本发明第一实施例中变速轴向左回转时压杆位置变化的示意图。

图6(a)、(b)、(c)为说明本发明第一实施例中变速轴向右回转时压杆位置变化的示意图。

图7为说明本发明第一实施例中变速轴处在小直径位置时检测开关状态的示意图。

图8为表示本发明第一实施例中变速轴上的空档位置与齿轮啮合位置关系的示意图。

图9为表示本发明第一实施例中空档位置和齿轮啮合位置时的检测开关的开闭位置关系的示意图。

图10为说明本发明第一实施例中变速轴处在大直径位置时检测开关状态的示意图。

图11(a)、(b)、(c)为说明本发明第二实施例中变速轴向左回转时压杆位置变化的示意图。

图12(a)、(b)、(c)为说明本发明第二实施例中变速轴向右回转时压杆位置变化的示意图。

图13为表示本发明第三实施例中检测开关结构的剖面图。

图14为说明本发明第三实施例中变速轴处在小直径位置时检测开关状态的示意图。

图15为说明本发明第三实施例中变速轴处在大直径位置时检测开关状态的示意图。

图16为表示参考例构成情况的立体图。

图17(a)和(b)为说明参考例动作的示意图。

本发明第一实施例具有对空档位置和齿轮啮合位置分别进行单个检测的电气回路装置，该电气回路装置包括含有一个与变速轴2相接触的压杆11的检测开关3，而在变速轴2的压杆11的接触位置上设置有级差，以使其处于空档位置和处于齿轮啮合位置时变速轴2的直径实际上有所不同；检测开关3包括随压杆11的变位而作相应动作并对变速轴2处于小直径位置进行检测的第一接点回路12和对变速轴2处于大直径位置进行检测的第二接点回路13。

当处于空档位置和齿轮啮合位置的中间区域时，第一接点回路12和第二接点回路13设置有同时成为开放状态的区域，检测开关3包括第一弹簧14和第二弹簧15，其结构为第一弹簧14在压杆11与变速轴2接触时产生作用力的同时向其压杆11与变速轴2的小直径位置接触时闭合的第一接点回路12提供推压力，而第二弹簧15则在对于压杆11以小于第一弹簧14的力产生与第一弹簧14相对抗的力的同时向压杆11与变速轴2的大直径位置接触时闭合的第二接点回路13提供推压力。

作为前述级差，如图3所示，在变速轴2上设有可嵌入压杆11前端的凹部2a，该凹部2a可以形成为球状孔、或是具有一定轴向长度的球面状槽、或是截面为四角形状的槽。在本第一实施例中对设置的球状孔加以说明。

而在第一接点回路12和第二接点回路13中配置有受第一弹簧14和第二弹簧15作用的可动部16。该可动部16的一端形成支承第一弹簧14作用力的圆盘状的座，另一端形成圆筒状，该圆筒内设置有压入压杆11的连接端11a的绝缘筒16a，而在该绝缘筒16a上依次叠装有固定两个第二可动接点13a的第二接点板16d，对该第二接点板16d进行绝缘的绝缘板16c，与该绝缘板16c邻接并固定有两个第一可动接点12a的第一接点板16b，以及支承第二弹簧15端面的绝缘座17。

第一接点回路12和第二接点回路13系放置在壳体4中，然后盖上盖子5并加以密闭。壳体4内与第一可动接点12a相对应的位置上固着有两个第一固定接点18，而在与盖子5的第二可动接点13a相对应的位置上固着有两个第二固定接点19。第一固定接点18和第二固定接点19均与导线连接，该导线分别通过盖子5连接到接头20。

本发明第一实施例的特点在于当变速轴2处于空档位置和齿轮啮合位置的中间区域时第一接点回路12和第二接点回路13设置有同时开放状态的区域。

以下说明上述组成的本发明第一实施例的动作。图5(a)、(b)、(c)为说明本发明第一实施例中变速轴向左回转时压杆位置变化的示意图，图6(a)、(b)、(c)为说明本发明第一实施例中变速轴向右回转时压杆位置变化的示意图，图7为说明本发明第一实施例中变速轴处在小直径位置时检测开关状态的示意图，图8为表示本发明第一实施例中变速轴上的空档位置与齿轮啮合合位置关系的示意图，图9为表示本发明第一实施例中空档位置和齿轮啮合位置时的检测开关的开闭位置关系的示意图，图10为说明本发明第一实施例中变速轴处在大直径位置时检测开关状态的示意图。

变速轴2处于空档位置时，压杆11如图5(a)或图6(a)所示，其前端对应于变速轴2的凹部2a如图7所示，可动部16因第一弹簧14的作用而向下顶出，成为压杆11的前端嵌入变速轴2的凹部2a中的状态。此时可动部16的第一可动接点12a与第一固定接点18为闭合状态，可送出表示处于空档位置的信号。

使变速器向左或向右换档，变轴速2如图5(b)或图6(b)所示开始回转，压杆11的前端即在凹部2a的表示滑动并向上部移动，而当变速器换档结束时则如图5(c)或图6(c)所示在变速轴2的外周面上移动。

在该压杆11的移动过程中，通过压杆11向上方顶压并通过绝缘筒16a使第一弹簧14压缩的同时第二弹簧15也向上方顶压，可动部16因第二弹簧15力的作用并随该第二弹簧15的伸张而向上方顶压。

在该压杆11的移动过程中，第二弹簧15向上顶压，通过这种顶压作用于可动部16并挤压第一弹簧14。第一弹簧14藉此压缩并将可动部16向上顶压，从而将第一固定接点18与第一可动接点12a变为开放状态。由于这一开放而将表示处于空档位置的信号送出遮断。由于此时第二可动接点13a与第二固定接点19尚未成为闭合状态，从而使表示空档位置或齿轮啮合位置的信号不能送出。

在这种无信号状态时，压杆11的前端如图5(b)或图6(b)所示位于凹部2a与变速轴2的外周面的交界附近，处于一种不能确定属于空档位置还是齿轮啮合位置的区域。由图8可知，变速轴2向左右回转θ₁的范围表示空档位置，超过角度θ₂的范围表示齿轮啮合位置，而在该空档位置与齿轮啮合位置交界处的Δθ范围即为不确定区域。该Δθ的范围为图9中斜线所示区域，在该区域中检测开关不成为闭合状态，也就不能送出模糊信号。

当压杆11的前端上升到变速轴2的外周面上时，如图10所示，因压杆11而被压缩的第二弹簧15的作用力使第二可动接点13a与第二固定接点19闭合，同时绝缘筒16a对于可动部16在上部形成带有空隙的状态，通过绝缘筒16a使第一弹簧14成为受压缩状态。这样，当第二可动接点13a与第二固定接点19一闭合，即可送出表示处于齿轮啮合位置的信号。

从齿轮啮合位置回到空档位置时，则进行相反动作，但不能送出模糊位置上的信号，在确切到达空档位置后可送出信号。

以下说明本发明的第二实施例。

图11(a)、(b)、(c)为说明本发明第二实施例中变速轴向左回转时压杆位置变化的示意图。图12(a)、(b)、(c)为说明本发明第二实施例中变速轴向右回转时压杆位置变化的示意图。

如图3(b)所示，本发明第二实施例是通过在变速轴2上设置凸部2b来形成级差的。这个凸部2b可以通过嵌入球或嵌入上面为半圆状的键来形成，在本第二实施例中采用的是球。其它结构情况与第一实施例相同。

在第二实施例的情况下，变速轴2处于空档位置时，压杆11的前端如图11或图12所示与变速轴2的凸部2b相对应，可动部16因第二弹簧15作用而向上方顶压，如第一实施例中图10所示，可动部16的第二可动接点13a与第二固定接点19成为闭合状态，可送出表示处于空档位置的信号。

使变速器向左或向右换档，变速轴2如图11(b)或图12(b)所示开始回转，压杆11的前端即在凸部2b的表面滑动并下降，而当变速器换档线束时则如图11(c)或图12(c)所示在变速轴2的外周面上移动。

在该压杆向下方移动的过程中，由于在第一弹簧14通过绝缘筒16a将压杆11和可动部16向下方顶压的同时，第二弹簧15也在向下方顶压，因此随压杆11向下方顶压的动作，可动部16也向下方顶压，从而将第二固定接点19和第二可动接点13a变为开放状态。由于此时第一可动接点12a与第一固定接点18尚未闭合，故不能送出表示处于空档位置或齿轮啮合位置的信号。

在这种无信号状态时，压杆11的前端如图11(b)或图12(b)所示位于凸部2b与变速轴2的外周面的交界附近，处于一种不能确定属于空档位置还是齿轮啮合位置的区域。这和第一实施例中用图8和图9说明的内容是相同的。

当压杆11的前端下降到变速轴2的外周面上时，如第一实施例中图7所示，第一弹簧14通过绝缘筒16a对压杆11和可动部16起作用。通过该作用力使第一可动接点12a与第一固定接点18闭合，同时使第二弹簧15变为压缩状态。这样即可送出表示处于齿轮啮合位置的信号。

从齿轮啮合位置回到空档位置时，则进行相反动作，但不能送出模糊位置上的信号，在确切到达空档位置后可送出信号。

在第二实施例的场合，第一接点回路12和第二接点回路13的开闭动作与第一实施例相反，但其它动作则全部相同，并能取得相同效果。

以下说明本发明的第三实施例。

图13为表示本发明第三实施例中检测开关结构的剖面图。

本发明第三实施例中可动部26中间隔有绝缘板16c并由弹性体形成的第一接点板26b和第二接点板26d组成。在第一接点板26b上固定有与第一实施例同样的第一可动接点，在第二接点板26d上则固定有第二可动接点。并设置有图3(a)所示的凹部，作为变速轴2的级差。第三实施例的特点在于，在变速轴2处于空档位置和齿轮啮合位置的中间区域时，第一接点回路22和第二接点回路23设置有同时成为闭合状态的区域。

以下说明上述结构的本发明第三实施例的动作。图14为说明本发明第三实施例中变速轴处在小直径位置时检测开关状态的示意图，图15为说明本发明第三实施例中变速轴处在大直径位置时检测开关状态的示意图。

当变速轴2处于空档位置时，如第一实施例的图5(a)或图6(a)所示，压杆11的前端对应于凹部2a，可动部26如图14所示因第一弹簧14的作用而向下方顶压，压杆11的前端处于嵌入变速轴2的凹部的状态。此时可动部26的第一可动接点12a与第一固定接点18为闭合状态，另一方面，第二可动接点13a与第二固定接点19为开放状态，可送出表示处于空档位置的信号。

使变速器向左或向右换档，变速轴2如第一实施例的图5(b)或图6(b)所示开始回转，压杆11的前端即在凹部2a的表面上滑动并向上部移动，而当变速器换档结束时则如图5(c)或图6(c)所示在变速轴2的外周面上移动。

在该压杆11移动的过程中，由于压杆11向上方顶压，在通过绝缘筒使第一弹簧14压缩的同时，第二弹簧15也向上方顶压，可动部26由于第二弹簧15的作用也向上顶压并将第二可动接点13a与第二固定接点19变为闭合状态。此时如图13所示第一可动接点12a与第一固定接点18仍处于闭合状态，因此可送出从第一接点回路22和第二接点回路23两个系统来的信号。

在按此方法送出从第一接点回路22和第二接点回路23来的信号时，压杆11的前端如图5(b)或图6(b)所示位于凹部2a与变速轴2的外周面的交界附近，处于一种不能确定属于空档位置还是齿轮啮合位置的区域。这和第一实施例中用图8和图9说明的内容是相同的。

当压杆11的前端上升到变速轴2的外周面上时，如图15所示，因压杆11而被压缩的第二弹簧15的作用力而使第二可动接点13a与第二固定接点19维持闭合状态，同时使第一固定接点18与第一可动接点12a变为开放状态，而且绝缘筒16a对于可动部26在上部形成带有空隙的状态，通过绝缘筒16a使第一弹簧14成为受压缩状态。因此可送出表示处于齿轮啮合位置的信号。

从齿轮啮合位置回到空档位置时，则进行相反动作，但同样不能送出模糊位置上的信号，在确切到达空档位置后可送出信号。

以下说明本发明的第四实施例。

本发明第四实施例系在第三实施例中变速轴2上设有与图3(b)所示第二实施例同样的凸部，其它结构则与第三实施例相同。在第四实施例的情况下，当变速轴2处于空档位置时，压杆11的前端对应于第二实施例中图11或图12所示变速轴2的凸部2b，可动部26因第二弹簧15的作用而向上方顶压，如第三实施例中图15所示，在可动部26的第二可动接点13a与第二固定接点19为闭合状态的同时，第一可动接点12a与第一固定接点18为开放状态，即可送出表示空档位置的信号。

使变速器向左或向右换档，变速轴2如第二实施例的图11(b)或图12(b)所示开始回转，压杆11的前端即在凸部2b的表面滑动并下降，而当变速器换档结束时则如图11(c)或图12(c)所示在变速轴2的外周面上移动。

在该压杆11向下方移动的过程中，由于在第一弹簧14通过绝缘筒16a将压杆11和可动部26向下方顶压的同时，第二弹簧15也向下方顶压，因此在随压杆11向下方顶压的动作，可动部26也向下方顶压；但由于第二固定接点19与第二可动接点13a为闭合状态时第一可动接点12a与第一固定接点18还处在闭合状态，送出的是从第一接点回路12和第二接点回路13两个系统来的信号，而不是表示空档位置或齿轮啮合位置的信号。

在按此方法送出从两个系统来的信号时，压杆11的前端如图11(b)或图12(b)所示位于凸部2b与变速轴2的外周面的交界附近，处于一种不能确定属于空档位置还是齿轮啮合位置的区域。这与第一实施例中用图8和图9说明的内容是相同的。

当压杆11的前端下降到变速轴2的外周面上时，如第二实施例中图14所示，第一弹簧14通过绝缘筒16a对压杆11和可动部26起作用。通过该作用力使第一可动接点12a与第一固定接点18闭合，第二、可动接点13a与第二固定接点19开放，同时使第二弹簧15变为压缩状态。这样即可送出表示处于齿轮啮合位置的信号。

从齿轮啮合位置回到空档位置时，则进行相反动作，但不能送出模糊位置上的信号，在确切到达空档位置后可送出信号。

在第四实施例的场合，第一接点回路12和第二接点回路13的开闭动作与第二实施例相反，但其它动作则全部相同，并能取得相同效果。

以下说明本发明的参考例。

图16为表示参考例构成情况的立体图。本例中对变速轴2处于空档位置进行电气检测的空档开关31被安装在上盖10上，并包括对变速轴2处于齿轮啮合位置进行电气检测的两个齿轮啮合开关32。

空档开关31和齿轮啮合开关32分别受弹簧力作用。空档开关31包括将变速轴2在其曲线方向和垂直方向进行推压的杆和根据该杆的位置进行开闭的电气回路，齿轮啮合开关32安装在托架33上，杆34为相对配置。在变速轴2上与实施例同样形成有空档开关31的杆的前端在空档位置时嵌入的凹部或凸部。而且，在变速轴2上还装有带コ字形推压具35的手柄36，推压具35在处于齿轮啮合位置时推压相对配置的齿轮啮合开关32的杆34。空档开关31的前端嵌入变速轴2的凹部的状态即为电气回路通导状态。

在本参考例的场合，当变速轴2回转时，手柄36即作连动回转并推压齿轮啮合开关32的杆34。如图17所示，变速轴2一旦向右回转，则手柄36向左回转，推压具35与杆34接触。按照该接触时的角度θ₁回转，空档开关31成为关闭状态，可停止送出表示空档位置的信号。

齿轮啮合开关32在该θ₁的角度时还处于关闭状态，而只要再转动Δθ时即为打开状态。与这个角度Δθ相对应的区域是一个不能确定属于空档位置还是齿轮啮合位置的范围，在这个范围内表示空档和齿轮啮合的信号一概不能送出。从角度θ₁再转动Δθ的位置，即角度θ₂回转位置时齿轮啮合开关32为打开状态，可送出表示已确实进行齿轮啮合的信号。

变速轴2向右回转时也进行同样的动作。并且也可以不设空档开关31而只用齿轮啮合开关32来对齿轮啮合状态进行检测和控制。这种情况下虽然没有表示空档位置的信号送出但却能确实检测到处于齿轮啮合状态，故可按照将无信号状态时作为处于空档位置来进行控制。

在本参考例的情况下，由于齿轮啮合开关32系安装在上盖10的外部，维修保养方便，还具有能避免杆和变速轴磨损的优点。

如上所述，若采用本发明则其效果是可通过一个开关对变速器是否处于空档位置，或与哪个齿轮啮合的状态进行严密的检测，并可对与变速器相关的自动控制装置进行精确控制。

Claims (3)

1.一种变速器，包括可对空档位置和齿轮啮合位置分别进行单个检测的电气回路装置，其特征在于，所述电气回路装置包括包含有一个与变速轴(2)相接触的压杆(11)的检测开关(3)；在所述变速轴(2)的所述压杆(11)的接触位置上设置有级差，以使其处于空档位置和处于齿轮啮合位置时的轴径实际上有所不同；所述检测开关包括随所述压杆(11)的变位作相应动作的两个接点回路(12、13)，第一接点回路对所述变速轴处于小直径位置进行检测，第二接点回路对所述变速轴处于大直径位置进行检测。

2.如权利要求1所述的变速器，其特征在于，当处于空档位置与齿轮啮合位置的中间区域时，所述两个接点回路(12、13)设置有同时开放或同时闭合状态的区域。

3.如权利要求2所述的变速器，其特征在于，所述检测形状包括第一弹簧(14)和第二弹簧(15)，其构造为所述第一弹簧(14)在所述压杆(11)与所述变速轴(2)接触时产生作用力的同时向其压杆(11)与变速轴(2)的小直径位置接触时闭合的接点回路提供推压力，而所述第二弹簧(15)则在对于所述压杆(11)以小于所述第一弹簧(14)的力产生与所述第一弹簧相对抗的力的同时向所述压杆(11)与所述变速轴(2)的大直径位置接触时闭合的接点回路提供推压力。

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