DE202015104350U1 - Hinterer Längsträger, der geeignet ist, bei einem Heckaufprall die Rotation des Reserverads herbeizuführen - Google Patents
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Abstract
Fahrzeugaufbau-Struktur, umfassend: eine Stoßstange; ein Reserveradfach, das vertikal zur Stoßstange ausgerichtet ist; und ein Paar hintere Längsträger mit einem hinteren Segment, das vertikal zur Stoßstange ausgerichtet ist, und einem mittleren Segment, das sich vertikal versetzt über dem hinteren Segment befindet, wobei das hintere Segment bei einem Heckaufprall einen hinteren Teil des Reserveradfachs nach unten unter die Stoßstange dreht.
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Diese Offenbarung betrifft die Struktur eines hinteren Längsträgers eines Fahrzeugs, der ein Reserverad zur Rotation prädisponiert, um bei einem Heckaufprall eine zusätzliche Knautschzone zu bieten.
- HINTERGRUND
- Gemäß den geltenden Sicherheitsstandards für Motorfahrzeuge werden Kraftfahrzeuge einem Heckaufpralltest mit 50 mph, 70 % Überdeckung und einer beweglichen, verformbaren Barriere (MDB – Moving Deformable Barrier) unterzogen. Mit dem Test soll die Unversehrtheit der Kraftstoffanlage bei einem Heckaufprall geprüft werden. Bei dem Testverfahren prallt eine 1,368 kg schwere verformbare Barriere mit 70 % Überdeckung und 80 km/h auf das Fahrzeugheck.
- Ein wichtiger Faktor für das Bestehen des MDB-Tests ist die Schaffung einer ausreichend großen Knautschzone in dem Fahrzeug, um die Aufprallkraft zu absorbieren. Eine mögliche Lösung ist die Reduzierung des Kraftstofftankvolumens, doch dies ist nicht wünschenswert, da es die Reichweite des Fahrzeugs zwischen den Tankvorgängen verringert. Bei vielen Fahrzeugausführungen ist unter dem hinteren Kofferraumboden ein Reserverad an dem Fahrzeug befestigt. Das Reserverad verkleinert die verfügbare Knautschzone und führt zu zusätzlicher Verformung, größerer plastischer Dehnung und höherem Druck auf den Kraftstofftank. Das Reserverad wird gewöhnlich in dem MDB-Test in der Knautschzone seitlich gequetscht und verkleinert die verfügbare Knautschzone.
- In
1 ist ein hinterer Längsträger "R" eines Fahrzeugs in einer Seitenansicht dargestellt. Der hintere Längsträger ist auf derselben Höhe ausgerichtet wie die Pralltöpfe “C” und die hintere Stoßstange “RB” und befindet sich ungefähr 137 mm über dem Rahmen “F” am Fahrgastraum. Diese Anordnung bewirkt, dass das Reserverad in dem MDB-Test seitlich gequetscht wird. - Diese Offenbarung soll die oben genannten und sonstige Probleme wie nachstehend kurz dargestellt lösen.
- KURZE DARSTELLUNG
- Gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung wird eine Fahrzeugaufbau-Struktur offenbart, die einen hinteren Stoßstangenträger, ein Reserverad und ein Paar hintere Längsträger umfasst. Die hinteren Längsträger haben jeweils ein hinteres Segment, das vertikal zur Stoßstange ausgerichtet ist, und ein mittleres Segment, das sich vertikal versetzt über dem hinteren Segment befindet. Der Durchmesser des Reserverads ist vertikal zum Stoßstangenträger ausgerichtet. Bei einem Heckaufprall dreht sich das Reserverad mit dem hinteren Segment, um einen hintere Teil des Reserverads nach unten unter den hinteren Stoßstangenträger zu bewegen.
- Gemäß einem anderen Aspekt dieser Offenbarung wird eine Fahrzeugaufbau-Struktur zur Absorption einer Last bei einem Heckaufprall offenbart. Die Fahrzeugaufbau-Struktur umfasst einen Stoßstangenträger, der die Last aufnimmt, und zwei hintere Längsträger, die jeweils ein hinteres Segment und ein über dem hinteren Segment angeordnetes mittleres Segment umfassen. Zwischen den hinteren Längsträgern ist ein Reserverad angeordnet. Die Last des Heckaufpralls krümmt den hinteren Längsträger an einer Verbindungsstelle des mittleren Segments und des hinteren Segments, um einen hintere Teil des Reserverads nach unten unter das mittlere Segment zu bewegen.
- Gemäß noch einem weiteren Aspekt dieser Offenbarung wird eine Fahrzeugaufbau-Struktur zur Absorption einer Last bei einem Heckaufprall offenbart. Die Fahrzeugaufbau-Struktur umfasst einen Stoßstangenträger, der anfänglich die Last aufnimmt, und ein Paar hintere Längsträger, die an dem Stoßstangenträger befestigt sind. Die hinteren Längsträger umfassen jeweils ein mittleres Segment, das über dem vorderen Segment angeordnet ist. Die Last des Heckaufpralls hebt den hinteren Längsträger an einer Verbindungsstelle des mittleren Segments und des vorderen Segments an, um das Ausmaß des Eindringens in einen Fahrgastraum zu reduzieren.
- In Übereinstimmung mit sonstigen alternativen Aspekten dieser Offenbarung kann der hintere Längsträger ein vorderes Segment umfassen, das sich von dem mittleren Segment zu dem Schweller erstreckt, der unter der vertikalen Ebene der Stoßstange angeordnet ist. In dem hinteren Längsträger, wo das vordere Segment und das mittlere Segment zusammentreffen, kann eine Krümmung ausgebildet sein, wobei das mittlere Segment so ausgelegt ist, dass es bei einem Heckaufprall an der Krümmung nach oben gelenkt wird. Der vertikale Schwerpunkt des Reserverads ist unter dem mittleren Segment angeordnet.
- Die Querschnitte des vorderen Segments, des mittleren Segments und des hinteren Segments des hinteren Längsträgers können identisch sein. An der Verbindungsstelle des vorderen Längsträgersegments und des mittleren Segments kann eine Krümmung vorgesehen sein, die eine Belastungszone erzeugt, die das mittlere Segment dazu prädisponiert, bei einem Heckaufprall angehoben zu werden. An der Verbindungsstelle des hinteren Längsträgersegments und des mittleren Segments kann eine zweite Krümmung vorgesehen sein, die eine Belastungszone erzeugt, die den hinteren Längsträger dazu prädisponiert, sich bei einem Aufprall mit einer nach unten gerichteten Schwenkbewegung relativ zu dem mittleren Segment zu krümmen.
- Das Reserverad kann in einer horizontalen Ebene angeordnet sein, die sich bei einem Heckaufprall in eine Position dreht, in der ein hinteres Ende des Reserverads unter ein vorderes Ende des Rads bewegt wird.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist ein fragmentarischer Seitenanfriss eines Fahrzeugs, der eine dem Stand der Technik entsprechende Anordnung aus einem hinterem Längsträger, einem Radkasten und einer Stoßstange zeigt. -
2 ist ein fragmentarischer Seitenanfriss eines Fahrzeugs, der eine Anordnung aus einem in Übereinstimmung mit dieser Offenbarung gefertigten hinteren Längsträger, einem Radkasten und einer Stoßstange zeigt. -
3 ist eine fragmentarische perspektivische Unteransicht des Fahrzeugs, die eine Anordnung aus einem in Übereinstimmung mit dieser Offenbarung gefertigten hinteren Längsträger, einem Radkasten und einer Stoßstange zeigt. - Die
4A –4D sind eine Reihe von Seitenaufrissen des Fahrzeugs, die eine Anordnung aus einem in Übereinstimmung mit dieser Offenbarung gefertigten hinteren Längsträger, einem Radkasten und einer Stoßstange zu vier verschiedenen Zeitpunkten während eines Heckaufpralls zeigen. -
5A ist eine Draufsicht von unten der in1 gezeigten, dem Stand der Technik entsprechenden Ausgestaltung nach einem Heckaufprall. -
5B ist eine Draufsicht von unten, die einen in Übereinstimmung mit der Ausführungsform von2 gefertigten hinteren Längsträger nach einem Heckaufprall zeigt. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
- Die dargestellten Ausführungsformen werden mit Bezug auf die Zeichnungen offenbart. Selbstverständlich sollen die offenbarten Ausführungsformen jedoch reine Beispiele sein, die in verschiedenen und alternativen Ausgestaltungen verkörpert sein können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht, und einige Merkmale können übertrieben oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Die offenbarten spezifischen baulichen und funktionalen Details sind nicht als Beschränkung, sondern als repräsentative Grundlage auszulegen, um einen Fachmann zu lehren, wie die offenbarten Konzepte anzuwenden sind.
- In
2 ist ein Fahrzeugaufbau teilweise gezeigt, der allgemein mit dem Bezugszeichen10 gekennzeichnet ist und den hinteren Stoßstangenträger12 bzw. die Stoßstange, ein Reserveradfach16 , einen hinteren Längsträger18 und einen Radkasten20 umfasst. Abwandlungen der offenbarten Ausgestaltung im Vergleich zu der in1 gezeigten, dem Stand der Technik entsprechenden Struktur betreffen die Struktur des hinteren Längsträgers18 . Der hintere Längsträger18 umfasst einen vorderen/hinteren Längsträger22 bzw. ein vorderes Segment, einen mittleren/hinteren Längsträger24 bzw. ein mittleres Segment und einen hinteren/hinteren Längsträger26 bzw. ein hinteres Segment. - Das vordere Segment
22 erstreckt sich von einem Schweller28 zu dem mittleren Segment24 . Das mittlere Segment24 erstreckt sich von dem vorderen Segment22 in horizontaler Richtung zu dem hinteren Segment26 . Das mittlere Segment24 der in2 dargestellten Ausführungsform befindet sich 171 mm über einer Mittellinie des Rahmens des Fahrgastraums. Zwischen dem vorderen Segment22 und dem mittleren Segment24 ist eine vordere/mittlere Krümmung30 vorgesehen, die hier auch als vordere Verbindungsstelle oder vordere Belastungszone bezeichnet werden kann. In2 ist in Phantomlinien ein Reserverad32 gezeigt. - An der Verbindungsstelle des mittleren Segments
24 und des hinteren Segments26 ist eine mittlere/hintere Krümmung36 vorgesehen, die hier auch als mittlere/hintere Verbindungsstelle oder hintere Belastungszone bezeichnet werden kann. In der verbesserten Ausgestaltung befindet sich der Kraftstofftank38 zwischen den Radkästen20 in dem Bereich des vorderen Segments22 , der vorderen/mittleren Krümmung30 und des mittleren Segments24 . Wenn sich der Kraftstofftank verglichen mit dem Stand der Technik weiter hinten in dem Fahrzeug befindet (wie in1 gezeigt), besteht ein größerer Bedarf an zusätzlicher Knautschzone zwischen dem Kraftstofftank38 und dem hinteren Stoßstangenträger12 . - In
3 ist der hintere Teil des Fahrzeugs10 gezeigt, das den hinteren Stoßstangenträger12 und das Reserveradfach16 umfasst. Es ist zu sehen, dass der hintere Längsträger18 das vordere Segment22 , mittlere Segment24 und hintere Segment26 umfasst. Der hintere Längsträger18 umspannt den Radkasten20 und ist an seinem vorderen Ende mit dem Schweller28 verbunden. Zwischen dem vorderen Segment22 und dem mittleren Segment24 ist eine vordere Belastungszone30 vorgesehen, und zwischen dem mittleren Segment24 und dem hinteren Segment26 ist eine hintere Belastungszone36 vorgesehen. -
3 ist eine perspektivische Unteransicht und zeigt einen hinteren Hilfsrahmenarm40 , der zwischen einem vorderen Verbindungsteil42 des Hilfsrahmenarms und einem hinteren Verbindungsteil44 des Hilfsrahmenarms befestigt ist. Das vordere Verbindungsteil42 des Hilfsrahmenarms ist in der Nähe des Schwellers28 an dem hinteren Längsträger18 befestigt. Das hintere Verbindungsteil44 des Hilfsrahmenarms ist vor der hinteren Belastungszone36 an dem hinteren Längsträger18 befestigt. Der hintere Hilfsrahmenarm40 sorgt für zusätzliche Festigkeit und verstärkt den hinteren Längsträger18 in einem Bereich, der das vordere Segment22 und das mittlere Segment24 umfasst. Der hintere Hilfsrahmenarm40 verstärkt den hinteren Längsträger18 vor der hinteren Belastungszone36 und ermöglicht, dass das hintere Segment26 bei einem Heckaufprall nach unten schwenken kann, wie dies nachstehend mit Bezug auf die4A –4D genauer beschrieben wird. - In den
4A –4D ist eine Reihe von CAE-Simulationen eines Heckaufpralls dargestellt, der den in2 gezeigten Fahrzeugaufbau betrifft.4A zeigt die Anordnung des hinteren Längsträgers bei 0 Millisekunden, vor dem Heckaufprall.4B zeigt die Struktur des hinteren Längsträgers zum Zeitpunkt 20 Millisekunden,4C zeigt die Anordnung der Struktur des hinteren Längsträgers zum Zeitpunkt 60 Millisekunden, und4D zeigt die Anordnung des hinteren Längsträgers zum Zeitpunkt 120 Millisekunden nach dem Heckaufprall. - Die in den
4A –4D gezeigten Fahrzeugteile umfassen den hinteren Längsträger18 , den Radkasten20 und die hintere Stoßstange12 . Der hintere Längsträger umfasst den vorderen/hinteren Längsträger22 , den mittleren/hinteren Längsträger24 und den hinteren/hinteren Längsträger26 . Die vordere/mittlere Krümmung30 ist zwischen dem vorderen Segment22 und dem mittleren Segment24 vorgesehen. Die mittlere/hintere Krümmung36 ist zwischen dem mittleren Segment24 und dem hinteren Segment26 vorgesehen. - In
4A erstreckt sich das Reserveradfach16 vor einem Heckaufprall von dem hinteren Ende des hinteren Längsträgers18 zu einer mittleren Position an dem mittleren Segment24 . Der Fahrgastraum ist allgemein mit dem Bezugszeichen48 gekennzeichnet und befindet sich über dem Schweller28 und vor dem Radkasten20 . - In
4B ist das Ergebnis des Heckaufpralls zum Zeitpunkt 20 Millisekunden gezeigt, zu dem die hintere Stoßstange12 zusammengepresst ist und an der hinteren Belastungszone36 eine erste Krümmung verursacht. Zu diesem Zeitpunkt wird das Reserveradfach16 bei beginnender Rotation oder Schwenkbewegung nach unten gezeigt. - In
4C ist das Ergebnis des Heckaufpralls zum Zeitpunkt 60 Millisekunden gezeigt, zu dem der Versatz an der vorderen/mittleren Krümmung30 und der Versatz an der mittleren/hinteren Krümmung36 bewirkt, dass sich der hintere Längsträger an der vorderen Belastungszone30 und der hinteren Belastungszone36 verformt. Das Reserveradfach16 , welches das Reserverad32 enthält, wird gedreht, um den hinteren Teil50 des Reserveradfachs16 unter den vorderen Teil52 des Reserveradfachs16 zu bewegen. - In
4D ist das Ergebnis des Heckaufpralls zum Zeitpunkt 120 Millisekunden gezeigt, zu dem das Rad noch stärker gedreht wird. Der hintere Teil50 des Reserveradfachs16 ist unter dem vorderen Teil52 des Reserveradfachs16 dargestellt. Außerdem ist in4D zu sehen, dass doppelte Krümmungen in dem hinteren Längsträger18 bewirken, dass der vordere/hintere Längsträger22 relativ zu dem Schweller28 abknickt, was wiederum bewirkt, dass sich der mittlere/hintere Längsträger24 bzw. das mittlere Segment während des Heckaufpralls hebt. Das Anheben des mittleren/hinteren Längsträgers führt zu einem im Vergleich zum Stand der Technik geringeren Eindringen in den Fahrgastraum48 , wie in1 gezeigt. - In
5A ist das Fahrzeug10 , das in Übereinstimmung mit dem in1 dargestellten Stand der Technik gefertigt ist, nach einem Heckaufpralltest mit 50 mph, 70 % Überdeckung und einer beweglichen, verformbaren Barriere (MDB) dargestellt. Das Reserverad32 ist axial zwischen dem Stoßstangenträger12 und der Hinterachse53 zusammengepresst. Ein vorderer Teil54 des Reserverads32 greift in der Darstellung in die Hinterachse53 ein und ein hinterer Teil56 des Reserverads32 steht in der Darstellung in Eingriff mit der Stoßstange12 . Das Reserverad32 bleibt horizontal zu der hinteren Stoßstange12 ausgerichtet. Die Knautschzone zwischen der ursprünglichen Position der Stoßstange und der Hinterachse53 betrug in einem simulierten Test 254 mm. - In
5B ist das in Übereinstimmung mit der Ausführungsform von2 gefertigte Fahrzeug10 nach einem Heckaufpralltest mit 50 mph, 70 % Überdeckung und einer beweglichen, verformbaren Barriere (MDB) dargestellt. Das Reserverad ist in der Darstellung mit dem vorderen Teil54 des Reserverads32 über den hinteren Teil56 des Reserverads32 gedreht (oder nach unten geschwenkt). Die Knautschzone zwischen der ursprünglichen Position der Stoßstange und der Hinterachse53 betrug in einem simulierten Test 371 mm. Nach Vorausberechnungen beträgt die Vergrößerung der Knautschzone mit der Ausführungsform von2 im Vergleich zu der in5A gezeigten Ausgestaltung mehr als 45 %. - Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind spezielle Beispiele, die nicht alle möglichen Formen der Offenbarung beschreiben. Die Merkmale der dargestellten Ausführungsformen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der offenbarten Konzepte zu bilden. Die in der Patentschrift verwendeten Wörter sind eher beschreibende denn beschränkende Wörter. Der Umfang der nachstehenden Ansprüche ist größer als die konkret offenbarten Ausführungsformen und umfasst auch Abwandlungen der dargestellten Ausführungsformen.
Claims (17)
- Fahrzeugaufbau-Struktur, umfassend: eine Stoßstange; ein Reserveradfach, das vertikal zur Stoßstange ausgerichtet ist; und ein Paar hintere Längsträger mit einem hinteren Segment, das vertikal zur Stoßstange ausgerichtet ist, und einem mittleren Segment, das sich vertikal versetzt über dem hinteren Segment befindet, wobei das hintere Segment bei einem Heckaufprall einen hinteren Teil des Reserveradfachs nach unten unter die Stoßstange dreht.
- Fahrzeugaufbau nach Anspruch 1, wobei die hinteren Längsträger ein vorderes Segment umfassen, das sich von dem mittleren Segment zu einem Schweller erstreckt, der unter einer vertikalen Ebene der Stoßstange angeordnet ist.
- Fahrzeugaufbau nach Anspruch 2, wobei in den hinteren Längsträgern, wo das vordere Segment und das mittlere Segment zusammentreffen, eine vordere-mittlere Krümmung ausgebildet ist, wobei in den hinteren Längsträgern, wo das mittlere Segment und das hintere Segment zusammentreffen, eine mittlere-hintere Krümmung ausgebildet ist, und wobei das mittlere Segment so ausgebildet ist, dass es bei einem Heckaufprall zwischen der vorderen-mittleren Krümmung und der mittleren-hinteren Krümmung nach oben gelenkt wird.
- Fahrzeugaufbau nach Anspruch 3, wobei die vordere-mittlere Krümmung eine vordere Belastungszone erzeugt, die das mittlere Segment dazu prädisponiert, bei dem Heckaufprall angehoben zu werden.
- Fahrzeugaufbau nach Anspruch 4, wobei die mittlere-hintere Krümmung eine hintere Belastungszone erzeugt, welche die hinteren Längsträger dazu prädisponiert, sich bei dem Heckaufprall mit einer nach unten gerichteten Schwenkbewegung relativ zu dem mittleren Segment zu krümmen.
- Fahrzeugaufbau nach Anspruch 3, wobei die mittlere-hintere Krümmung eine hintere Belastungszone erzeugt, welche die hinteren Längsträger dazu prädisponiert, sich bei einem Heckaufprall mit einer nach unten gerichteten Schwenkbewegung relativ zu dem mittleren Segment zu krümmen.
- Fahrzeugaufbau nach Anspruch 1, wobei ein Reserverad in einer horizontalen Ebene in dem Reserveradfach angeordnet ist und sich bei dem Heckaufprall in eine Position dreht, in der sich der hintere Teil des Reserverads unter einem vorderen Teil des Rads befindet.
- Fahrzeugaufbau nach Anspruch 1, wobei ein vertikaler Schwerpunkt des Reserveradfachs, das ein Reserverad enthält, unter dem mittleren Segment angeordnet ist.
- Fahrzeugaufbau-Struktur, welche die Last eines Heckaufpralls absorbiert, umfassend: eine Stoßstange, welche die Last aufnimmt; hintere Längsträger, die ein hinteres Segment und ein über dem hinteren Segment angeordnetes mittleres Segment umfassen; und ein Reserverad, das zwischen den hinteren Längsträgern an der Struktur befestigt ist, wobei die Last die hinteren Längsträger an einer Verbindungsstelle des mittleren Segments und des hinteren Segments krümmt, um einen hinteren Teil des Reserverads nach unten unter das mittlere Segment zu bewegen.
- Fahrzeugaufbau-Struktur nach Anspruch 9, wobei die hinteren Längsträger jeweils ein vorderes Segment umfassen, das unter dem mittleren Segment angebracht ist und sich nach unten zu einem Schweller erstreckt, wobei die zu dem mittleren Segment übertragene Last den hinteren Längsträger an der Verbindungsstelle des mittleren Segments und des vorderen Segments anhebt, um ein Ausmaß des Eindringens in einen Fahrgastraum zu reduzieren.
- Fahrzeugaufbau-Struktur nach Anspruch 10, wobei eine vordere-mittlere Krümmung an der Verbindungsstelle des vorderen Segments und des mittleren Segments eine vordere Belastungszone erzeugt, die das mittlere Segment dazu prädisponiert, bei dem Heckaufprall angehoben zu werden.
- Fahrzeugaufbau-Struktur nach Anspruch 11, wobei eine mittlere-hintere Krümmung an der Verbindungsstelle des hinteren Segments und des mittleren Segments eine hintere Belastungszone erzeugt, welche die hinteren Längsträger dazu prädisponiert, sich bei dem Heckaufprall mit einer nach unten gerichteten Schwenkbewegung relativ zu dem mittleren Segment zu krümmen, um eine Knautschzone, die für Stöße gegen die Stoßstange vorhanden ist, zu vergrößern.
- Fahrzeugaufbau-Struktur nach Anspruch 9, wobei eine mittlere-hintere Krümmung an der Verbindungsstelle des hinteren Segments und des mittleren Segments eine Belastungszone erzeugt, welche die hinteren Längsträger dazu prädisponiert, sich bei dem Heckaufprall mit einer nach unten gerichteten Schwenkbewegung relativ zu dem mittleren Segment zu krümmen.
- Fahrzeugaufbau-Struktur zur Absorption einer Last bei einem Heckaufprall, umfassend: einen Stoßstangenträger, der anfänglich die Last aufnimmt; und hintere Längsträger, die an dem Stoßstangenträger befestigt sind und jeweils ein mittleres Segment umfassen, das über einem vorderen Segment angeordnet ist, wobei die zu dem mittleren Segment übertragene Last die hinteren Längsträger dazu prädisponiert, an einer Verbindungsstelle des mittleren Segments und des vorderen Segments angehoben zu werden, um ein Ausmaß eines Eindringens in einen Fahrgastraum zu reduzieren.
- Fahrzeugaufbau-Struktur nach Anspruch 14, wobei sich das vordere Segment nach unten zu einem Schweller erstreckt.
- Fahrzeugaufbau-Struktur nach Anspruch 14, wobei eine Krümmung an der Verbindungsstelle des vorderen Segments und des mittleren Segments eine Belastungszone erzeugt, die das mittlere Segment dazu prädisponiert, bei dem Heckaufprall angehoben zu werden.
- Fahrzeugaufbau-Struktur nach Anspruch 14, wobei ein vertikaler Querschnitt des vorderen Segments, des mittleren Segments und eines hinteren Segments der hinteren Längsträger identisch sind.
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