FR2479390A1 - Systeme et procede de suspension pour monter un moteur sur un chassis, permettant de reduire le bruit ou la resonance induits dans l'habitacle du vehicule, par les vibrations du moteur - Google Patents

Systeme et procede de suspension pour monter un moteur sur un chassis, permettant de reduire le bruit ou la resonance induits dans l'habitacle du vehicule, par les vibrations du moteur Download PDF

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FR2479390A1 FR8104005A FR8104005A FR2479390A1 FR 2479390 A1 FR2479390 A1 FR 2479390A1 FR 8104005 A FR8104005 A FR 8104005A FR 8104005 A FR8104005 A FR 8104005A FR 2479390 A1 FR2479390 A1 FR 2479390A1
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Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN SYSTEME DE SUSPENSION POUR MONTER UN MOTEUR A UN CHASSIS. SELON L'INVENTION, IL COMPREND UN MONTAGE 14 DU MOTEUR AYANT UN ORGANE ISOLANT EN ELASTOMERE 18 INTERPOSE ENTRE LE MOTEUR 10 ET LE CHASSIS 12, ET UN MOYEN 22 DEFINISSANT UN MECANISME D'AMORTISSEMENT DYNAMIQUE AYANT DES PREMIERE ET SECONDE FREQUENCES DE RESONANCE DE FACON QUE, QUAND LE MOTEUR VIBRE A UNE FREQUENCE INFERIEURE A UNE PREMIERE FREQUENCE DE VIBRATIONS PREDETERMINEE SENSIBLEMENT EGALE A LA PREMIERE FREQUENCE DE RESONANCE, LE MODULE EFFECTIF D'ELASTICITE DE L'ORGANE ISOLANT EN ELASTOMERE ET DU MECANISME DYNAMIQUE D'AMORTISSEMENT AUGMENTE ET LORSQUE LA FREQUENCE DE VIBRATIONS DU MOTEUR S'APPROCHE OU DEPASSE LA PREMIERE FREQUENCE DE VIBRATIONS, LE MODULE D'ELASTICITE DES DEUX ORGANES DIMINUE JUSQU'A CE QUE LA FREQUENCE DE VIBRATIONS DU MOTEUR S'APPROCHE ETOU ATTEIGNE UNE SECONDE FREQUENCE PREDETERMINEE DE VIBRATIONS, LAQUELLE EST SENSIBLEMENT EGALE A LA SECONDE FREQUENCE DE RESONANCE. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A L'INDUSTRIE AUTOMOBILE.

Description

La présente invention se rapporte généralement à un véhicule automobile et
plus particulièrement à un agencement pour monter le moteur sur son châssis afin que la résonance induite, dans l'habitacle, par les vibrations
du moteur, soit réduite.
Dans un agencement connu, une tige d'amortissement est ajoutée à l'agencement normal de montage du moteur, pour augmenter la raideur de ce montage dans un effort pour réduire les vibrations transmises à la carrosserie du véhicule par le moteur, lesquelles vibrations ont I tendance à induire un bruit et/ou une résonance gênants dans l'habitacle du véhicule pendant des conditions
fréquemment employées des vitesses moyennes du véhicule.
Cependant, cet agencement ne peut être efficace parce que, pour éviterà la tige d'amortissement elle-même de is résonner pendant un fonctionnement à vitessEsmoyenne et rapide, il est nécessaire de choisir les caractéristiques de vibrations de façon que sa fréquence de rcsonance soit supérieure à la fréquence maximum des vibrations du moteur pendant un fonctionnement à vitesse rapide, ce qui conduit à son tour au phénomène que les forces de vibrations transmises à la carrosserie du véhicule par les montages
normaux du moteur et par la tige d'amortissement se ren-
forcent les unes les autres pour augmenter, en réalité,
le bruit et/ou la résonance dans l'habitacle du véhicule.
En conséquence, il est nécessaire d'augmenter la masse et la dimension des organes en élastomère utilisés dans les montages du moteur, ce qui, à son tour, rend difficile sa disposition dans un compartiment moteur encombré, et augmente le poids total du véhicule. Par ailleurs, cette mesure s'est révélée comme n'étant que partiellement efficace. En termes généraux, la présente invention concerne une tige d'amortissement qui produit un effet dynamique d'amortissement. La.tige a deux fréquences de résonance dont la première est légèrement inférieure à la fréquence de vibrationsdu moteur à laquelle peut commencer un bruit de résonance. dans l'habitacle du véhicule, tandis que
la seconde est proche de la fréquence maximum des vibra-
tions du moteur. Le phénomène d'amortissement dynamique est produit par un premier changement de la phase de vibrations transmisE nar la tige d'amortissement à ou à peu prèsàla première fréquence de résonance, tandis que pendant un fonctionnement du moteur produisant des vibrations à basse fréquence (c'est-à-dire secousses), la tige d'amortissement sert à augmenter la rigidité de l'agencement de montage du moteur dans son ensemble jusqu'à ce que la fréquence des vibrations du moteur s'approche et/ou dépasse la première fréquence à laquelle résonne la tige d'amortissement. La tige sert alors à réduire la rigidité Le l'agencement de montage du moteur dans son ensembleet à induire des conditions appropriées pour empêcher la transmission des vibrations à haute fréquence qui produisent un son. Plus particulièrement, le changement de la phase des vibrations transmises par la tige d'amortissement à ou à peu près à sa première fréquence de résonance, force les vibrations transmises par les montages du moteur et les vibrations transmises par la tige d'amortissement à se combiner pour s'annuler juste avant la fréquence à laqnelle l'habitacle du véhicule sera soumis à un bruit de résonance. Ce phénomène est maintenu par l'effet de la seconde résonance qui recouvre la première, et continue jusqu'à ce que la fréquence ces vibrations du moteur s'approche et/ou atteigne la sec =de
fréquence de résonance quand se produit un second Ch:-
ment de phase. Ce second changement de phase augment: 'a rigidité de l'agencement de montage du moteur dans son ensemble, mais il se produit au-dessus des fréquences normalement rencontrées et/ou à proximité de la fréquence maximum du moteur, ainsi on obtient un amortissement très amélioré des vibrations du moteur, sur toute la gamme des fonctionnements à vitesse basse, moyenne et sensiblement rapide, ce qui améliore notablement l'environnement de
l'habitacle du véhicule pendant ces vitesses.
La présente invention a par conséquent pour objet une tige d'amortissement permettant de faire varier le module d'élasticité de l'agencement de montage du moteur Juans son ensemble pendant une gamme de fréquences choisie,et de réd3.uire en conséquence la production d'un bruit de a--ance dans l'habitacle du véhicule sans devoir r<-courir à de grands isolateurs en élastomère dans les
pattes principales supportant le moteur.
En termes plus spécifiques, la présente invention concerne un système de suspension pour monter un moteur sur un châssis qui comprend: au moins un montage du moteur ayant un organe isolant en élastomère interposé entre ce
moteur et ce châssis; et un moyen définissant un mécanis-
me d'amortissement dynamique ayant des première et seconde fréquencesde résonance, ce mécanisme d'amortissement dynamique reliant le moteur et le châssis pour coopérer avec le montage du moteur afin que, quand le-moteur vibre à une fréquence inférieure à une première fréquence prédéterminée de vibrations du moteur qui est sansiblement égale à la première fréquence de résonance, le module effectif d'élasticité de l'organe isolant en élastomère et du mécanisme d'amortissement dynamique augmente, et que lorsque la fréquence des vibrations du moteur s'approche et/ou dépasse la première fréquence prédéterminée de vibrations du moteur, le module effectif d'élasticité de
2-2 l'organe isolant en élastomère et du mécanisme d'amortis-
sement dynamique diminue jusqu'à ce que la fréquence des vibrations du moteur s'approche et/ou atteigne une seconde fréquence prédéterminée de vibrations du moteur, laquelle seconde fréquence est sensiblement égale à la seconde
fréquence de résonance.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts,
caractéristiques, détails et avantages de celle-ci appa-
raîtront plus clairement au cours de la description expli-
cative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donné uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation de face d'un premier mode de réalisation de la présente invention, illustré comme reliant opérativement un moteur et un châssis sur lequel est monté le moteur; - la figure 2 est une vue en élévation latérale de l'agencement de la figure 1; - les figures 3 et 4 sont respectivement des vues
en élévation de face et latérale de la tige d'amortisse-
ment selon le premier mode de réalisation de l'invention - la figure 5 est une vue en perspective d'une partie de la ti.fe d'amortissement des figures 1 à 4 - leE figures 6 et 7 montrent des modèles fonctionnels de la patte principale de montage du moteur et de la tige d'amortissement, respectivement;
- la figure 8 montre un modale fonctionnel de l'agen-
cement de montage du moteur dans son ensemble, c'est-à-
dire de la combinaison de la patz- principalede montage du moteur et de la tige d'amortissemewnt; - la figure 9 est un graphique montrant le changement de module d'élasticité de la tige d'amortissement, sur l'axe des ordonnées, par rapport à la fréquence des vibrations la traversant, sur l'axe des abscisses; - la figure 10 est un graphique montrant le changement de phase des vibrations traversant la tige d'amortissement, sur l'axe des ordonnées par rapport à la fréquence, sur l'axe des abscisses ' - la figure 11 est un graphique montrant le changement
de module d'élasticité de l'agencement de montage du motn"--
dans son ensemble, sur l'axe des ordonnées, par rapport à la fréquence, sur l'axe des abscisses - les figures 12 et 13 sont des vues en élévation de ---a et latérale respective d'un second mode de réalisation de la présente invention et - la figure 14 est une vue éclatée de l'agencement
des figures 12 et 13.-
En se référant maintenant aux figures 1: 5, on peut y voir un premier mode de réalisation de l'invention. Sur ces figures, un moteur 10 est monté sur un châssis 12 par un certain nombre de patte principales de montage 14 (dont une seule est illustrée). La patte principale de montage comporte un bras de montage ou pate 16 qui est fixé solidement au moteur 10, un isolateur en élastomère 18 et des plaques 20 en forme de L disposées de chaque côté de l'isolateur 18 et interposées entre le bras et le châssis. Une tige d'amortissement 22 est reliée, à une extrémité, au bras de montage 16 et à son autre extrémité, au châssis 12. La tige 22 se compose de deux moitiés essentiellement identiques 24, 24, dont une est clairement représentée sur la figure 5. Chaque moitié comprend une patte 28 ayant un organe formant logement cylindrique 30 fixé à l'une de ses extrémités, et o est disposé un premier isolateur annulaire en élastomère 32. Un manchon cylindrique 34 est disposé très précisément à travers l'organe annulaire isolant 32. Un second isolateur 38 est fixé solidement en le collanten le vulcanisant ou analogue, par une face, à l'autre extrémité de la patte et à son tour, il comporte une plaque 40 qui est fixée solidement à sa face opposée par une technique semblable. Cette plaque porte un arbre fileté 42 qui fait saillie essentiellement à angle droit par rapport à elle. La patte comporte également une fente allongée 44 pour recevoir l'arbre fileté de la moitié 2j correspondante. La tige d'amortissement est ainsi formée en inversant les moitiés et en les fixant l'une à l'autre comme on peut mieux le voir sur les figures 3 et 4, en
appliqut des écrou 46 à chacun des arbres filetés.
Subséuemment, la tige d'amortissement 22 *est montée-
entre le moteur et le châssis en reliant les boulons 48
et 50, comme on peut le voir sur la figure 2.
Les figures 6,. 7 et 8 montrent, respectivement, le modèle fonctionnel de la patte principale de montage du moteur, de la tige d'amortissement et de l'ensemble des
deux.
Sur la figure 6, le ressort représente l'isolateur en élastomère 18. Dans les conditions o cet organe formant ressort est déplacé sur une distance (x) à une fréquence donnée (f) et en ignorant l'effet d'amortissement de l'isolateur en élastomère, alors la force (Fe) exercée auxpoint de connexion au moteur et au châssis peut être exprimée par l'équation qui suit: Fe = Ke.x o ke est le module d'élasticité de l'isolateur en
élastomère 18.
Sur la figure 7, chaque masse M1 et M2 représente la masse combinée d'une patte 28, d'un logement cylindrique d'une plaque 40, d'un arbre fileté 42 et d'un écrou 46. L'organe élastique interconnectant les deux masses et ayant un module d'élasticité (k1) représente les deux secondsisolateurs38, tandis que lesressortssupérieur et inférieur (modules d'élasticité k0 et k2 respectivement)
représentent chacun un isolateur annulaire 32.
Ainsi quand la tige d'amortissement est soumise à des conditions induisant un déplacement de (x) à une fréquence donnée (f)ila force (Fs) se produisant auî pointsde con.-, nexIn au moteur et au châssis peut être exprimée par l'équation qui suit: Fs = IM1.M2.4 Ml1 2M21'2 M2 1
- - - - + - + - +_ ± ±
k'-kl 'k2 k. lkl kok 2 k1k2 ko k1 k2 o C) = 2flf
La figure 8 montre un modèle qui représente l'agence-
ment de montage du moteur dans son ensemble, c'est-à-
dire la combinaison du montage principal et de la tige d'amortissement. Comme on peut le voir sur la figure 9, le module d'élasticité (Fs/x) de la tige d'amortissement varie avec la fréquence. Par ailleurs, du fait de la
présence deldeux masses suspendues i1,,2etIa tire 1amortis-
sement a deux points de résonance. Comme le montre la
courbe de la figure a. aus oint de résonance qui respec-
tivement se préSs ntà(f1) et (f2), le module d'élastici-
te de la tige a tendance à être au maximum. Cependant, comme le montre la figure 10, au premier point de résonance les vibrations traversant la tige d'amortissement subissent un changement de phase de 180 . Au second point de résonance nance)les vibrations subissent un autre changement de phase de 180 . Ce premier changement de phase a pour effet de forcer les vibrations passant par la patte principaledemontge du moteur et la tige d'amortissement à interférer les unes Y> avec les autres et à induire une réduction brusque du module effectif d'élasticité (Ft/x) ou "amollissement"
de l'agencement de montage du moteur dans son ensemble.
Avant le premier changement de phase, la tige et- la patte principale de montage du moteur se renforcent 1-' on peut normalement s'y attendre. Subséquemment à "l'amollissement" brusque de l'agencement du montange du moteur dans son ensemble, le module d'élasticité a tendance à augementer lentement, cepe:;dant, du fait de l'effet de recouvrement de la seconde résonance de la k0 tige d'amortissement et du module d'élasticité dans-son
ensemble qui s'adoucit de nouveau jusqu'au second chan-
gement de phase, l'interférence entre les vibrations cesse et le module d'élasticité augmente brusquement
presque jusqu'à son niveau d'origine.
En utilisant les modèles fonctionnels, on peut voir.
que si les modules d'élasticité des isolateurs annulaires (k0 es k2) sont égaux et que l'on a M1 = M2, alors f k 2 7r= M et 1 k + 2k1 f2
2 \ M
o k = k0 = k2 et M = M1 = M2
Par conséquent, en utilisant le deux équations ci-
dessus, il est possible de choisir les masses et modules d'élasticité de façon que (f1) et (f2) couvret la ?arome des fréquences o peut se produire un bruit de resonance dans l'habitacle du véhicule, en particulier si cclï;i-ci
fontionne à une vitesse ranide.
Par exemple, dans le cas d'un moteur - quatre cylindroe, si on choisit(f1) pour qu'aee se trouve dans la gamme de
- 140Hz, tandis que (f2) est choisie pour être suné-
rieureà 200 Hz, par exemple si f = 100 Hz (environ la fréquence à laquelle le moteur vibre à 3000 t/mn. f2 = 220 Hz (environ la fr(quence à laquelle le moteur vibre à 00OC t/mnl k = 8,0b kg/mm et k1 = 15,47 kg/mm, le niveau du bruit de r 'sonance- entre les vitesses du moteur de -' 3000(jt/mn et o0Ct/mm est notablement réduit. De plus, en
utilisant une tige d'amortissement ayant les caractéris-
tiques ci-dessus de masse et de constante d'rélasticité, les vibrations du moteur à de très basses fréquences (comme 10 Hz) ne peuvent être transmises à la carrosserie
du véhicule.
Les figures 12 à 14 montrent un second mode de réalisation de la présente invention. Dans cet agencement, deux disques en élastomère 51, 52 sont fixés à un arbre fileté 54 relis solidement à un organe formant logement cylindrique 55. Chaque disque en élastomère est serré entre des écrous 56 et des rondelles 58 et est ainsi fixé à la position illustrée. Un isolateur annulaire en clastomère 60 est disposé dans l'organe formant logement cylindrique 55, et un manchon cylindrique 62 est disposé très serré autour de lui. Un cylindre 64 est disposé trs précisément autour des disques en élastomère 51 et 52> ce cylindre, à son tour, étant relié solidement à un second logement cylindrique 66 qui reçoit un second isolateur annulaire en élastomère 68 et un second manchon
cylindrique 70.
Aveccet agencement, la masse M1 prend la forme du cylindre 64 et du logement cylindrique 66 tandis que la masse M2 prend la forme de l'arbre fileté 54, des écrous
et des rondelles 56 et 58 plus le logemnt cylindrique 55.
Du fait de l'ajustement précis des disques en élastomère 51 > 52 dans le cylindre 64 les disques serrent la surface interne du cylindre et établissent une connexion q:çropnée de travail avec elle pour définir ainsi un modèle plus
réel que celui représenté sur la figure 7.
La fonction de ce mode de réalisation est essentielement la même que celle du premier mode, à l'exception que les masses M1 et M2 ne doivent pas être égales et que du fait de l'ajustement à friction des disques 51, 52 dans le cylindre, des vibrations supplémentaires peuvent être
absorbées par le glissement des disques dans le cylindre.
Par ailleurs, l'aptitude des disques au glissement dans le cylindre élimine également la nécessité d'un dispositif séparé pour ajuster la longueur de la tige d'amortissement
quand elle est fixée au véhicule.
Ainsi, en résumé, la tige d'amortissement relie un moteur et un châssis d'un véhicule en plus des montages principaux du moteur, et elle présente une première fréquence de résonance légèrement inférieure à la fréquence des vibrations du moteur o peut commencer la résonance dans l'habitacle du véhiculeet une seconde fréquence de résonance proche de la fréquence maximum desyL.brations du moteur. Lors de l'approche et/ou de l'atteinte de la première fréquence de résonance, la phase des vibrations passant parla tige change et au lieu d'augmenter le module
d'élasticité de la combinaison des montages du moteur et-
de la tige d'amortissement pour amortir les vibrations pouvant autrement secouer les véhicules, le module d'élasticité se réduit à une valeur très faible du fait de l'interférence entre les vibrations passant par les montagesoetdla-tige d'amortissement. Cet adoucissement brusque de la suspension du moteur dans son ensemble, amortit les vibrations du moteur qui- pourraient autrement induire une résonance. dans l'habitacle du véhicule. Cet effet d'amollissement est maintenu jusqu'à ce que la fréquence des vibrations du moteur ait atteint la seconde fréquence de résonance ou se produit un second changement
de phase.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnésqu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques
des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons si celles-
ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée

Claims (7)

REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I 0 N S
1. Système de suspension pour monter un moteur sur un châssiscaractérisé en ce qu'il comprend: au moins un montage du moteur (14) ayant un organe isolant en élastomère (18) interposé entre ledit moteur (10) et ledit châssis (12); un moyen (22) définissant un mécanisme d'amortissement dynamique ayant des première et seconde fréquencesde résonance, ledit mécanisme interconnectant ledit moteur et ledit châssis pour coopérer avec ledit montage du moteur, afin que, quand ledit moteur vibre à une fréquence in érieure à une première fréquence prédéterminée de vibrations du moteur qui Et sensiblement égale à ladite première fréquence de résonance, le module effectif d'élasticité dudit organe isolant en élastomère et dudit mécanisme d'amortissement dynamique soit accru, et lorsque la fréquence de vibrations du moteur s'approche et/ou
dépasse ladite première fréquence prédéterminée de vibra-
tions du moteur, le module effectif d'élasticité dudit organe en élastomère et dudit mécanisme d'amortissement dynamique soit réduit jusqu'à ce que la fréquence de vibrations du moteur s'approche et/ou atteigne une seconde fréquence prédéterminée de vibratiore.du moteur, qui est
sensiblement égale à ladite seconde fréquence de réso-
nance.
2. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le. mécanisme d'amortissement dynamique précité est une tige d'amortissement (22) composée de premier et second corps (24) interconnectés par un moyen de connection en élastomère (38), ledit premier corps étant relié au moteur par un premier isolateur en élastomère (32) et ledit second corps étant relié au châssis par un second isolateur en élastomère (32),lesdits premier et second corps, lesdits premier et second isolateurs en Élastomère et ledit moyen de connexion en élastomère
3 5 ayant des masses et des modules d'élasticité respectivement.
forçant la p emière fréquence de résonance à être sensibbment égale à la première fréquence prédéterminée du moteur et la seconde fréqoence de résonance à être sensiblement égale à la seconde fréquence prédéterminée
de vibrations du moteur.
3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige d'amortissement précitée se compose de deux organes essentiellement identiques qui peuvent être fixés
l'un à l'autre de façon amovible.
4. Système selon la revendication 3 caractérisé en ce que chacun des organes précités porte un bloc en 4lastomre, la combinaison des deux blocs en élastomère, quand lesdits organes sont fixés l'un à l'autre, définissant le moyen
de connexion en élastomère précité.
5. Système selon la revendication 2>caractérisé en ce que la tige d'amortissement précitée comprend un premier organe qui a la forme d'un cindre (64) et un second organe qui a la forme d'un arbre (54) portant au moins un disque annulaire en élastomère (51, 52), ledit second organe étant disposé télescopiquement dans ledit premier organe afin que ledit disque en élastomère soit en engagement de friction avec la paroi interne dudit cylindre pour établir une connexion -opérative entre eux, le d bisque
en élastomère d -îinissant le moyen de connexion en élas-
tomère précité.
6. Procédé de suspension d'un moteur sur un châssis, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: monter le moteur audit châssis en utilisant au moins un montage o un organe isolant en élastomère est interposé entre ledit moteur et ledit châssis; interconnecter ledit moteur et ledit châssis au moyen d'un mécanisme d'amortissement dynamique; utiliser-ledit mécanisme d'amortissement dynamique Pour augmenter le module effectif d'élasticité dudit organe isolant enelastomère et dudit mécanisme d'amortissement dynamique quand le moteur vibre à une fréc--ence inférieure ) à une première fréquence prédéterminée dc vibrations du moteur utiliser ledit mécanisme d'amortissement dynamique pour réduire le module effectif d'élasticité dudit organe isolant en élastomère et dudit mécanisme d'amortissement dynamique lorsque la fréquence de vibrationsdu moteur s'approche et/ou dépasse la première fréquence prédéterminée de vibrationsdu moteur; et - maintenir l'effet de réduction jusqu'à ce que la fréquence de vibrationsdu moteur s'approche et/ou atteigne
une seconde fréquence prédéterminée de vibrationsdu moteur.
7. Procédé selon la revendication 6ecaractérisé en ce que le mécanisme d'amortissement dynamique précité a la forme d'une tige d'amortissement ayant des p-emier et second corps qui sont interconnectés par un moyen de connexion en élastomère, ledit premier corps étant relié en étant suspendu par un premier isolateur en élastomère au moteur, ledit second corps étant relié par un second isolateur en élastomère au châssis, et en ce qu'il comprend de plus l'étape de choisir les masses desdits premier et second corps et lesmodulesd'élasticité desdits premier et second isolateurs en élastomère et dudit moyen de
connexion en élastomère de façon que la tige d'amortisse-
ment ait une première fréquence de résonance sensiblement égale à la première fréquence prédéterminée du moteur et une seconde fréquence de résonance sensiblement égale
à la seconde fréquence prédéterminée de vibratiorsodu moteur.
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