JP2007292210A - Constant velocity universal joint - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、駆動軸と被駆動軸の2軸を連結して、駆動軸の動力を被駆動軸に伝達する等速ジョイントに関する。 The present invention relates to a constant velocity joint that connects two shafts, a drive shaft and a driven shaft, and transmits the power of the drive shaft to the driven shaft.
自動車のドライブシャフトの回転トルクを車軸に伝達する部品として等速ジョイントが従来から知られている。 Conventionally, a constant velocity joint is known as a component for transmitting rotational torque of a drive shaft of an automobile to an axle.
上記等速ジョイントは、駆動軸と被駆動軸との等速性を維持しながら両軸の角度変位を許容する部材であるため、自動車以外の各種産業機械にも多用されている。 The constant velocity joint is a member that allows the angular displacement of both shafts while maintaining constant velocity between the drive shaft and the driven shaft, and is therefore frequently used in various industrial machines other than automobiles.
等速ジョイントには、角度変位のみを許容する固定型等速ジョイントと、角度変位と軸方向変位を許容する摺動型等速ジョイントとが存在している。 The constant velocity joint includes a fixed type constant velocity joint that allows only angular displacement and a sliding type constant velocity joint that allows angular displacement and axial displacement.
上記摺動型等速ジョイントとしては、図5、図6に示すように、外輪51と、ケージ52と、3つのボール53とを備えたものが知られている。外輪51には、内部軸心上にガイド軸54を設けることにより環状空間55が形成されている。環状空間55内に組込まれるケージ52には、ボール53を保持するポケット56が周方向に120°間隔で形成されている。環状空間55の外壁面と内壁面の少なくとも一方には、各ポケット56に対応する位置に軸方向に延びる3本のトラック溝57、58が周方向に120°の間隔をおいて設けられている。各ポケット56内に組込まれたボール53は、前記トラック溝57、58に沿って転動自在であり、そのボール53を介して外輪51とケージ52の相互間で回転トルクの伝達を行なうようになっている。
As the sliding type constant velocity joint, as shown in FIGS. 5 and 6, one having an
図5、図6に示すような等速ジョイントにおいては、各種部品を鉄鋼等の金属から構成すると、強度が高いものの重くなり、グリース潤滑が必要である。このようなものは、動作音が大きい等の特徴が有り、使用箇所が制限される。例えば、食品製造機器、医療機器、事務機器、家庭用電化製品、音響機器などのように静粛性やグリースの飛散が許されない条件下で使用される機器には適していない。 In the constant velocity joint as shown in FIG. 5 and FIG. 6, when various parts are made of metal such as steel, the strength is high, but grease lubrication is necessary. Such a thing has characteristics, such as loud operation sound, and a use location is restrict | limited. For example, it is not suitable for equipment used under conditions where quietness and grease scattering are not allowed, such as food manufacturing equipment, medical equipment, office equipment, household appliances, and acoustic equipment.
このため、等速ジョイントの各種部品を合成樹脂の成形品とし、各種部品の軽量化を図ることにより、グリース潤滑を不要とし、動作音の低減を図ったものもある(特許文献1参照)。 For this reason, various parts of the constant velocity joint are formed of synthetic resin, and by reducing the weight of the various parts, there is a case in which grease lubrication is unnecessary and operation noise is reduced (see Patent Document 1).
しかしながら、図5、図6に示すような等速ジョイントは、破損、消耗品の交換等のために組立て及び分解作業を行う際、外輪51とケージ52とを分離させると、ポケット56が外輪51の外に出たときにボール53がポケット56からばらばらと脱落してケージ52の内側に落ち込んだり、ケージ52から落下したりするため、作業性が悪い問題があった。
また、ケージ52等を射出成形により形成する場合には、製造コスト低減のため、金型寿命が長いほどよい。
However, in the constant velocity joint as shown in FIGS. 5 and 6, when the
Further, when the
そこで、この発明の課題は、ケージが合成樹脂の成形品からなる等速ジョイントにおいて、組立て及び分解作業時にボールがポケットから脱落することを防ぎつつ、金型の長寿命化を図ることにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to increase the life of a mold while preventing a ball from dropping out of a pocket during assembly and disassembly work in a constant velocity joint whose cage is formed of a synthetic resin.
上記の課題を達成するため、この発明は、一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の外壁面と内壁面の少なくとも一方に軸方向に延びる3本のトラック溝を周方向に120゜の間隔をおいて形成した外輪と、前記外輪の前記環状空間内に組込まれ、前記トラック溝のそれぞれと対応する位置にポケットが形成されたケージと、前記ケージの各ポケット内に組込まれて前記トラック溝に沿って転動可能なボールとを備え、前記ケージが合成樹脂の成形品からなる等速ジョイントにおいて、各ポケットのケージ外径側及びケージ内径側の開口端部に、内接円径が前記ボールの直径より小さい抜け止め部を形成し、前記ケージのうち、各ポケットが配列された環状部を、各ポケットがケージ軸方向で2分されるように分割し、各ポケットの各分割内面を、ケージ軸方向から視たときに隠れる部分がない形状としたこと構成を採用したものである。 In order to achieve the above object, the present invention has an annular space having one end opened, and three track grooves extending in the axial direction on at least one of an outer wall surface and an inner wall surface of the annular space in the circumferential direction. An outer ring formed at an interval of the outer ring, a cage incorporated in the annular space of the outer ring, and a pocket formed at a position corresponding to each of the track grooves, and incorporated in each pocket of the cage. A ball that can roll along a track groove, and the cage is a constant velocity joint made of a synthetic resin molded product. Forming a retaining portion smaller than the diameter of the ball, and dividing the annular portion in which each pocket is arranged in the cage so that each pocket is divided into two in the cage axis direction. The split inner surface, is obtained by employing the structure that was shaped portion without hidden when viewed from the cage axis.
具体的には、各ポケットのケージ外径側及びケージ内径側の開口端部に、内接円径が前記ボールの直径より小さい抜け止め部を形成した構成の採用により、ボールは、ケージ径方向に押されない限り各ポケットから脱落しない。したがって、前記ケージを備えた等速ジョイントは、組立て及び分解作業時にボールがポケットから脱落することを防ぐことができ、その結果、これらの作業を簡単に行うことができる。
ここで、各ポケットをケージキャビティ内にケージ径方向に挿入されるコアピンで形成する場合を考えると、前記抜け止め部は、その内接円径が前記ボールの直径より小さいため、アンダーカットになる。その結果、コアピンを無理抜きすることになるため、金型が消耗し易い。
そこで、前記ケージのうち、各ポケットが配列された環状部を、各ポケットがケージ軸方向で2分されるように分割した構成の採用により、各ポケットをケージ軸方向に離型させられる金型で形成することが可能になる。
さらに、各ポケットの各分割内面を、ケージ軸方向から視たときに隠れる部分がない形状とした構成の採用により、換言すれば、ケージ軸方向への離型に際し、前記抜け止め部を含む各ポケットの各分割内面にはアンダーカットがないようにしたことにより、無理抜きをすることなく前記抜け止め部を形成することができる。
したがって、上記構成によれば、ケージが合成樹脂の成形品からなる等速ジョイントにおいて、組立て及び分解作業時にボールがポケットから脱落することを防ぎつつ、金型の長寿命化を図ることができる。
Specifically, by adopting a configuration in which a retaining portion having an inscribed circle diameter smaller than the diameter of the ball is formed at the opening end of each pocket on the cage outer diameter side and cage inner diameter side, Do not fall out of each pocket unless pressed. Therefore, the constant velocity joint provided with the cage can prevent the ball from dropping out of the pocket during assembly and disassembly operations, and as a result, these operations can be easily performed.
Here, considering that each pocket is formed by a core pin inserted in the cage radial direction into the cage cavity, the retaining portion is undercut because its inscribed circle diameter is smaller than the diameter of the ball. . As a result, the core pin is forcibly removed, so that the mold is easily consumed.
Therefore, a mold that allows each pocket to be released in the cage axis direction by adopting a configuration in which the annular portion in which each pocket is arranged in the cage is divided so that each pocket is divided into two in the cage axis direction. Can be formed.
Further, by adopting a configuration in which each divided inner surface of each pocket has a shape that does not hide when viewed from the cage axis direction, in other words, each of the parts including the retaining portion when releasing in the cage axis direction. By preventing the undercuts from being formed on the respective divided inner surfaces of the pockets, it is possible to form the retaining portions without forcibly removing them.
Therefore, according to the above configuration, in the constant velocity joint whose cage is made of a synthetic resin molded product, the life of the mold can be extended while preventing the balls from falling off the pockets during assembly and disassembly operations.
前記抜け止め部における内接円径は、前記ボールの直径の70〜99%であることが好ましい。前記内接円径が前記ボールの直径の70%未満になると、必要以上に小さくなり過ぎ、ボールをポケットに入れ難くなる。また、前記内接円径が前記ボールの直径の99%を超えると、製造誤差によりボールの抜け止め効果が得られない恐れがある。 The inscribed circle diameter in the retaining portion is preferably 70 to 99% of the diameter of the ball. When the inscribed circle diameter is less than 70% of the diameter of the ball, it becomes too small as necessary and it becomes difficult to put the ball in the pocket. Further, if the inscribed circle diameter exceeds 99% of the diameter of the ball, the effect of preventing the ball from being pulled out may not be obtained due to a manufacturing error.
上述のように、この発明は、上記構成の採用により、ケージが合成樹脂の成形品からなる等速ジョイントにおいて、組立て及び分解作業時にボールがポケットから脱落することを防ぎつつ、ケージの成形金型の長寿命化を図ることができる。 As described above, according to the present invention, by adopting the above configuration, in the constant velocity joint in which the cage is formed of a synthetic resin molded product, the ball is prevented from dropping from the pocket during assembly and disassembly work, and the cage molding die It is possible to extend the service life.
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1〜図3は、この発明の実施形態に係る等速ジョイントの全体構造を示す。図示のように、実施形態に係る等速ジョイントは、外輪1、ケージ10およびボール20から構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
1 to 3 show the overall structure of a constant velocity joint according to an embodiment of the present invention. As illustrated, the constant velocity joint according to the embodiment includes an outer ring 1, a
外輪1は、一端が開口するカップ部2を有し、そのカップ部2の閉塞端に第1軸3が一体に設けられている。
The outer ring 1 has a
また、カップ部2内には中心軸上にガイド軸4が設けられ、そのガイド軸4とカップ部2間に環状空間5が形成され、上記環状空間5の外壁面を形成するカップ部2の内周面と環状空間5の内壁面を形成するガイド軸4の外周面に軸方向に延びる3本のトラック溝6、7が周方向に120°の間隔をおいて設けられている。なお、環状空間5の外壁面と内壁面のそれぞれにトラック溝6、7を形成したが、上記外壁面と内壁面の一方にトラック溝を設けるようにしてもよい。
Further, a
ケージ10は外輪1の環状空間5内に組込まれ、そのケージ10の上記環状空間5の開口端側に位置する端部に第2軸11が一体に設けられている。
The
また、ケージ10には、外輪1の3本のトラック溝6、7のそれぞれに対応してポケット12が形成され、各ポケット12内に前記ボール20が組込まれている。ボール20のそれぞれは各トラック溝6、7に沿って転動自在とされている。
The
前記ポケット12は、全体として視ると概ね円筒穴になっており、ポケット中心軸を含み、ケージ軸方向に直交する平面(図1中のII−II線に係る切断面が相当する)に関して対称に形成されている。
The
ポケット12のケージ外径側の開口端部とケージ内径側の開口端には、全周に亘ってポケット内径側に突出する爪状の抜け止め部13が形成されている。
At the opening end on the cage outer diameter side and the opening end on the cage inner diameter side of the
この実施形態では、抜け止め部13の内接円径dは、図3に示すように、ポケット12の両開口端における内径であり、前記ボール20の直径Dより小さくなっている。
In this embodiment, the inscribed circle diameter d of the
ポケット12からボール20が脱落しようとしても、両抜け止め部13により内外径いずれの側においても防止される。したがって、このケージ10を備えた等速ジョイントは、その組立て及び分解を簡単に行うことができる。
Even if the
なお、両抜け止め部13は、適宜に形態を変更することができる。例えば、ポケット12の各開口端部の周方向の一部に突出させることもできる。図4に別例のポケット12をケージ10の外径側から視た様子を示すように、ポケット12のケージ外径側の開口端部に、周方向に間隔をおいて対向配置で形成された一対の突出部13a、13aからなる抜け止め部13を形成し、ポケット12のケージ内径側の開口端部に、前記一対の突出部13a、13aと90°の位相差をもって配置された一対の突出部13b、13bからなる抜け止め部13を形成することができる。この例では、抜け止め部13の内接円径dが、一対の突出部13a、13aのポケット径方向の最内点を通る内接円の直径である。
Note that the form of the
前記内接円径dは、ボール20の直径Dの70〜99%であることが好ましい。前記内接円径dが前記ボールの直径の70%未満になると、必要以上に小さくなり過ぎ、ボール20をポケット12に入れ難くなる。また、前記内接円径dがボール20の直径Dの99%を超えると、製造誤差によりボール20の抜け止め効果が得られない恐れがある。
The inscribed circle diameter d is preferably 70 to 99% of the diameter D of the
上記ケージ10のうち、各ポケット12が配列された環状部14は、各ポケット12のポケット中心軸を含み、ケージ軸方向に直交する平面(図1中のII−II線に係る切断面が相当する)で分割されている。
The
各分割片14a、14bは、それぞれ合成樹脂の成形品からなる。具体的には、各分割片14a、14bは、ケージ軸方向に離型させられる金型で射出成形により形成されている。
Each of the divided
分割片14bは上記第2軸11と一体に設けられており、ケージ10は分割片14a、14bの分割面同士を接合することにより形成されている。この接合には、接着、溶着等を用いることができる。
The
各ポケット12は、上記環状部14の分割面に関して対称形状のため、ケージ軸方向で2分されている。このため、環状部14の各分割片14a、14bには、各ポケット12の各分割内面12a、12bの一方側が形成されている。
Each
図2は、分割片14aの分割端をケージ軸方向から視た様子を示す。各ポケット12の各分割内面12aは、抜け止め部13を含めケージ軸方向から視たときに隠れる部分がない形状となっている。すなわち、ケージ軸方向への離型に際し、前記抜け止め部13を含む各ポケット12の各分割内面12aにはアンダーカットがない。このため、各ポケット12の各分割内面12aには、無理抜きをすることなく前記抜け止め部13の半分が形成される。
FIG. 2 shows a state where the split end of the
ここで、各ポケット12は、環状部14の分割面に関し対称形状のため、環状部14の分割片14bの射出成形に際し、各ポケット12の各分割内面12bには、前記抜け止め部13の残り半分が無理抜きすることなく形成される。したがって、この実施形態に係る等速ジョイントは、無理抜きをすることなく各ポケット12に両抜け止め部13を形成することができ、金型の長寿命化を図ることができる。
Here, since each
なお、外輪1は、グリース潤滑を避けるため、軽量化を優先して合成樹脂の成形品としたが、金属製にしてもよい。 In order to avoid grease lubrication, the outer ring 1 is made of a synthetic resin molded product in favor of weight reduction, but may be made of metal.
上記合成樹脂は等速ジョイントの使用条件によって適切なものを選択すればよい。例えば、合成樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよく、さらに結晶性樹脂、非結晶性樹脂のいずれでもよい。なお、非結晶性樹脂は靭性が比較的低いため、急激な破壊を回避することができる点で結晶性樹脂の方が好ましい。 What is necessary is just to select an appropriate thing for the said synthetic resin according to the use conditions of a constant velocity joint. For example, the synthetic resin may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin, and may be either a crystalline resin or an amorphous resin. Note that since the non-crystalline resin has a relatively low toughness, the crystalline resin is more preferable in that abrupt destruction can be avoided.
好ましい合成樹脂としては、潤滑特性に優れた合成樹脂、例えば、ポリアセタール樹脂(POM)、ナイロン樹脂、PFAやFEP、ETFE等の射出成形可能なフッ素樹脂、射出成形可能なポリイミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂(PPS)、全芳香族ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂(PEEK)、ポリアミドイミド樹脂等が挙げられる。 Preferred synthetic resins include synthetic resins having excellent lubrication characteristics, such as polyacetal resin (POM), nylon resin, injection-moldable fluororesins such as PFA, FEP, and ETFE, injection-moldable polyimide resins, and polyphenylene sulfide resins ( PPS), wholly aromatic polyester resin, polyetheretherketone resin (PEEK), polyamideimide resin and the like.
上記の各樹脂は、単独またはポリマーアロイであってもよい。あるいは、上記以外の潤滑特性の低い樹脂に前記の樹脂を配合したポリマーアロイであってもよい。 Each of the above resins may be a single or polymer alloy. Or the polymer alloy which mix | blended the said resin with resin with low lubrication characteristics other than the above may be sufficient.
また、潤滑特性の低い樹脂であっても、固体潤滑剤や潤滑油を添加することにより潤滑性能を高めれば、使用することができる。固体潤滑剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、黒鉛、二硫化モリブデン等が挙げられる。 Moreover, even if it is resin with a low lubrication characteristic, if lubrication performance is improved by adding a solid lubricant and lubricating oil, it can be used. Examples of the solid lubricant include polytetrafluoroethylene, graphite, and molybdenum disulfide.
また、合成樹脂にガラス繊維、炭素繊維、各種鉱物性繊維(ウィスカー)を配合して強度を高めてもよく、上記固体潤滑剤等と併用することもできる。 Moreover, glass fiber, carbon fiber, and various mineral fibers (whiskers) may be added to the synthetic resin to increase the strength, and it may be used in combination with the solid lubricant and the like.
このケージ10等の成形に最も適した材料は、POM、ナイロン樹脂、PPS、PEEKである。ナイロン樹脂は、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン46、分子鎖中に芳香族環を有する半芳香族ナイロン等のいずれでもよい。POM、ナイロン樹脂、PPSは、耐熱性、潤滑性に優れ、比較的安価であるため、これらを用いると費用対効果に優れた等速ジョイントを得ることができる。また、PEEKは、補強材や潤滑剤を配合しなくても機械的強度や潤滑性に優れるため、これを用いると高機能な等速ジョイントを得ることができる。
The most suitable materials for molding the
上記のように、外輪1及びケージ10を合成樹脂の成形品にすることにより、軽量かつ動作音の小さな等速ジョイントを得ることができ、その結果、グリース潤滑を不要にすることができる。このため、この実施形態に係る等速ジョイントは、使用箇所の制限を受け難く、各種の機器に使用することができる。
As described above, when the outer ring 1 and the
ボール20は、軸受鋼、ステンレススチール、セラミックス、合成樹脂等のボールを使用することができるが、ステンレススチール、セラミックス、合成樹脂にすることで無潤滑でも錆の問題が生じない点で好ましい。合成樹脂であれば、さらに軽量化、静粛性が実現される点で好ましい。
等速ジョイントを医療機器や食品製造機器に使用する場合は、ボール20をステンレススチールやセラミックスにすることで環境的懸念が払拭されるので好ましい。また、衛生的な印象を与えるため、合成樹脂を用いる場合、白色系のものが好ましい。POMは、白色系であると共に、潤滑性も高く、グリースレス化も可能である点で好適である。
When the constant velocity joint is used for a medical device or a food production device, it is preferable that the
上記のように、ポケット12に抜け止め部13を設けたことにより、ボール20のポケット12からの脱落が防止されるので、外輪1の環状空間5内に対するケージ10の抜き差しによって等速ジョイントの組立て及び分解作業を容易に行うことができる。
As described above, since the retaining
特に、この実施形態は、少なくとも外輪1及びケージ10を合成樹脂の成形品として軽量化を積極的に図り、グリース潤滑を不要にしたことにより、ブーツ等を不要とし、外輪1の環状空間5内に対するケージ10の抜き差しを直接行うことが可能なため、上記抜け止めと相俟って等速ジョイントの組立て及び分解を手早く行うことができる。その結果、上記等速ジョイントに動力を入力する入力側部品や等速ジョイントからの出力によって回転駆動される出力側部品の破損等による取替えを容易に行うことができる。このため、この実施形態に係る等速ジョイントは、設置現場で分解及び組立てが行われることが多く、ボールが機器内に脱落すると取り出しに手間取る事務機器に好適である。
In particular, in this embodiment, at least the outer ring 1 and the
また、この実施形態では、図1に示すように、カップ部2の内周面に形成されたトラック溝6及びこのガイド軸4の外周面に形成されたトラック溝7の開口端部に環状空間における外壁面および内壁面の開口端を大径端とするテーパ面15、16が設けられている。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, an annular space is formed at the opening end of the
テーパ面15、16は、カップ部2内に対するケージ10の組込み時、ボール20をトラック溝6、7の開口端に向けて案内するようになっている。このため、ボール20がテーパ面15、16に案内される状態で外輪1とケージ10を相対的に回転することにより、ボール20がトラック溝6、7内に挿入される。したがって、この実施形態では、トラック溝6、7とボール20の相互に位相ずれがある状態でも等速ジョイントを容易に組み立てることができる。
The tapered surfaces 15 and 16 guide the
なお、テーパ面15、16は、例えば、外輪1の中心軸上に軸心を有するテーパ面や、ボール20のピッチ円上に軸心を有するテーパ面にすることができる。隣接するテーパ面間にガイド突部を形成することもできる。
The tapered surfaces 15 and 16 can be, for example, a tapered surface having an axial center on the central axis of the outer ring 1 or a tapered surface having an axial center on the pitch circle of the
この実施形態では、ケージ10と第2軸11を合成樹脂で一体に成形したが、第2軸11をセラミックスや鉄鋼、ステンレススチール、アルミニウム合金等の金属で形成し、合成樹脂で成形されたケージ10とボルト等の結合手段で結合してもよい。
In this embodiment, the
また、外輪1においては、カップ部2とガイド軸4を合成樹脂で一体に成形したが、ガイド軸4をセラミックスや鉄鋼、ステンレススチール、アルミニウム合金等で形成して、カップ部2に結合するようにしてもよい。
In the outer ring 1, the
また、この実施形態では、外輪1を合成樹脂の成形品とすることにより、その外輪1の弾性を利用してボール20に予圧を付与することができる。具体的には、カップ部2の内周に形成されたトラック溝6とガイド軸4の外周に形成されたトラック溝7間の内径をボール20の球径より小さくすることでボール20に予圧を付与することができる。その結果、等速ジョイントの等速性を高めることができる。このような仕様は、外輪1が合成樹脂から形成されるために可能である。
Further, in this embodiment, by making the outer ring 1 a synthetic resin molded product, it is possible to apply a preload to the
1 外輪
2 カップ部
4 ガイド軸
5 環状空間
6、7 トラック溝
10 ケージ
12 ポケット
12a、12b 分割内面
13 抜け止め部
13a、13b 突出部
14 環状部
14a、14b 分割片
20 ボール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
各ポケットのケージ外径側及びケージ内径側の開口端部に、内接円径が前記ボールの直径より小さい抜け止め部を形成し、
前記ケージのうち、各ポケットが配列された環状部を、各ポケットがケージ軸方向で2分されるように分割し、
各ポケットの各分割内面を、ケージ軸方向から視たときに隠れる部分がない形状としたことを特徴とする等速ジョイント。 An outer ring having an annular space with one end open, and three track grooves extending axially on at least one of an outer wall surface and an inner wall surface of the annular space at intervals of 120 ° in the circumferential direction; A cage in which a pocket is formed at a position corresponding to each of the track grooves, and a ball which is incorporated in each pocket of the cage and rolls along the track groove. In the constant velocity joint that the cage is made of a molded product of synthetic resin,
At the opening end of each pocket on the cage outer diameter side and the cage inner diameter side, a retaining portion having an inscribed circle diameter smaller than the diameter of the ball is formed,
The annular portion in which each pocket is arranged in the cage is divided so that each pocket is divided into two in the cage axis direction,
A constant velocity joint characterized in that each divided inner surface of each pocket has a shape that does not hide when viewed from the cage axis direction.
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