JP2008025676A - Pre-load measuring method of double-row roller bearing and roller bearing unit of roller-bearing double row - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複列の転がり軸受の予圧測定方法の改良に関する。なお、本明細書において車輪とは、自動車の車輪にかかわらず鉄道車両の車輪などの全てを総称するものとする。 The present invention relates to an improvement in a preload measurement method for a double row rolling bearing. In this specification, the term “wheel” is used to collectively refer to all the wheels of a railway vehicle regardless of the wheels of an automobile.
例えば各種車両の車輪などを支持する複列玉軸受ユニットは、高モーメント剛性を得ながら長寿命を同時に満足するために、予圧の入った状態で使用される。このような複列玉軸受ユニットは、車両の車軸に組み込んだときに適正な予圧となるように、あらかじめ所定の予圧値に設定されている。
複列玉軸受ユニットとして、例えば図3に示すように、軌道面1を有し、制動部材及びホイールが固定されるフランジ2をアウトボード側に備えたハブ3と、該ハブ3のインボード側外周に嵌め込まれ、前記軌道面1と隣接する軌道面4を有した別体内輪5とで構成される軌道輪としての回転部材(内輪)6と、前記回転部材6の複数列の軌道面1,4と対向する複数列の軌道面7,8を有し、車体側に固定されるフランジ9を備えた軌道輪としての固定部材(外輪)10と、前記回転部材6の軌道面1,4と固定部材10の軌道面7,8との間に複列で組み込まれる複数個の転動体11とで構成されており、予め所定の予圧が付与された状態で組み立てられているホイール軸受用のハブユニット軸受が知られている。
For example, a double-row ball bearing unit that supports wheels of various vehicles is used in a state in which a preload is applied in order to simultaneously achieve a long life while obtaining high moment rigidity. Such a double-row ball bearing unit is set to a predetermined preload value in advance so that an appropriate preload is obtained when the double row ball bearing unit is incorporated in the axle of the vehicle.
As a double row ball bearing unit, for example, as shown in FIG. 3, a
このようなハブユニット軸受の予圧は、起動トルクにて管理されるのが普通であるが、特にこの種のホイール軸受用のハブユニット軸受は、シールが内蔵されている上に、予圧を狭い範囲でコントロールする必要があり、シールトルクのばらつきの影響を受ける起動トルクでの予圧保証は十分ではない。 Normally, the preload of such a hub unit bearing is controlled by the starting torque. In particular, a hub unit bearing for this type of wheel bearing has a built-in seal and a preload within a narrow range. Therefore, the preload guarantee at the starting torque that is affected by the variation of the seal torque is not sufficient.
そこで、起動トルクによらない予圧の管理方法として、特許文献1や特許文献2に開示の技術が開発されてきた。
例えば、特許文献1には、内輪を仮圧入し、すきまを測定し、変位を測定しながら内輪を再圧入し、予圧を管理する方法が開示されている。
また、特許文献2には、複列玉軸受ユニット内に予圧測定センサを埋め込む方法が開示されている。
Therefore, techniques disclosed in Patent Document 1 and
For example, Patent Document 1 discloses a method of managing a preload by temporarily press-fitting an inner ring, measuring a clearance, and re-pressing the inner ring while measuring a displacement.
しかし、特許文献1に開示の方法では、工程が複雑なため、精密に変位を測るために高剛性かつ精密な組立て機を使用しないと正確に予圧保証ができない。
また、特許文献2に開示の方法では、外輪に信号を取り出すためのケーブルを通す穴が必要となるため、その穴からの軸受内への浸水の虞がある。
そこで、本願の発明者は、物体が断熱的に弾性変形を受けると温度変化が生じる現象、いわゆる熱弾性効果に着目し、その熱弾性効果を利用して複列の転がり軸受の予圧を測定し得ないかと鋭意研究を重ねた。
Further, the method disclosed in
Therefore, the inventor of the present application pays attention to a phenomenon in which a temperature change occurs when an object undergoes elastic deformation in an adiabatic manner, that is, a so-called thermoelastic effect, and measures the preload of the double row rolling bearing using the thermoelastic effect. I earnestly researched if I could get it.
本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、熱弾性効果を利用することにより、複雑な工程を踏むことなく、かつ軸受に特別な加工を施すことなく、複列の転がり軸受の予圧を測定し得る複列の転がり軸受の予圧測定方法を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve such a problem, and the object of the present invention is to make use of the thermoelastic effect without taking a complicated process and performing special processing on the bearing. It is an object of the present invention to provide a method for measuring the preload of a double row rolling bearing capable of measuring the preload of the row rolling bearing.
このような目的を達成するために、本発明の第1の発明は、予圧の付与された複列の転がり軸受の一対の軌道輪を相対的に動作させることにより、軌道輪を弾性変形させる第一工程と、第一工程により弾性変形した軌道輪に現れる温度変化を測定する第二工程と、その第二工程により得られた軌道輪の温度変化の情報を、予め軌道輪の温度変化と予圧との相関関係を記録した識別情報と照らし合わせて予圧値を換算する第三工程とからなることを特徴とする複列の転がり軸受における予圧測定方法としたことである。 In order to achieve such an object, a first invention of the present invention is a first invention in which a pair of race rings of a double row rolling bearing to which preload is applied is relatively operated to elastically deform the race rings. The first step, the second step of measuring the temperature change appearing on the raceway elastically deformed in the first step, and the information on the temperature change of the raceway ring obtained in the second step, the temperature change of the raceway and the preload in advance. And a third step of converting the preload value in comparison with the identification information recording the correlation with the preload measurement method for the double row rolling bearing.
第2の発明は、第1の発明において、一対の軌道輪が、固定輪としての外輪と、回転輪としての内輪であって、第二工程は、外輪の外径面の温度変化を測定することを特徴とする複列の転がり軸受における予圧測定方法としたことである。 According to a second invention, in the first invention, the pair of track rings are an outer ring as a fixed ring and an inner ring as a rotating ring, and the second step measures a temperature change of the outer diameter surface of the outer ring. This is a preload measurement method for a double row rolling bearing.
第3の発明は、第1又は第2の発明において、第一工程は、一対の軌道輪を相対回転させ、転動体が軌道輪の軌道面を転動する際の転動体荷重による軌道輪の弾性変形による温度変化を測定することを特徴とする複列の転がり軸受における予圧測定方法としたことである。 According to a third invention, in the first or second invention, the first step is to rotate the pair of race rings relative to each other so that the rolling elements are loaded by the rolling element load when the rolling elements roll on the raceway surface of the race rings. This is a preload measurement method for a double row rolling bearing characterized by measuring a temperature change due to elastic deformation.
第4の発明は、第1又は第2の発明において、第一工程は、一対の軌道輪を相対的に加振させ、転動体が軌道輪の軌道面を転動する際の転動体荷重による軌道輪の弾性変形による温度変化を測定することを特徴とする複列の転がり軸受における予圧測定方法としたことである。 4th invention is 1st or 2nd invention. WHEREIN: A 1st process vibrates a pair of raceway relatively, and is based on a rolling-element load at the time of a rolling element rolling the raceway surface of a raceway ring. This is a preload measurement method for a double row rolling bearing characterized by measuring a temperature change due to elastic deformation of the raceway.
第5の発明は、第1乃至第4のいずれかの発明の第二工程において、温度変化を測定する装置として、軌道輪の温度変化状態を測定する赤外線温度測定装置を使用することを特徴とする複列の転がり軸受における予圧測定方法としたことである。 A fifth invention is characterized in that, in the second step of any one of the first to fourth inventions, an infrared temperature measuring device for measuring a temperature change state of the race is used as a device for measuring a temperature change. This is a preload measurement method for a double row rolling bearing.
第6の発明は、第1乃至第5に記載の予圧測定方法で予圧が測定され、適正な予圧に設定されたことを特徴とする複列の転がり軸受としたことである。 A sixth invention is a double row rolling bearing characterized in that the preload is measured by the preload measuring method described in the first to fifth aspects and is set to an appropriate preload.
第7の発明は、複列の転がり軸受がハブユニット軸受であることを特徴とする複列の転がり軸受としたことである。 The seventh invention is a double row rolling bearing characterized in that the double row rolling bearing is a hub unit bearing.
本発明によれば、熱弾性効果を利用して複列の転がり軸受の予圧を測定し得る予圧測定方法を提供することができたため、従来のように複雑な工程を踏むことなく、かつ軸受に予圧を測定するための特別な加工を施すことも不要である。すなわち、本発明によれば、上述のように従来にない効果を奏しつつ予圧の保証ができ、さらに他の欠陥をも発見しようとするものであるため軸受の品質向上につながる。 According to the present invention, it was possible to provide a preload measuring method capable of measuring the preload of a double row rolling bearing using the thermoelastic effect. It is not necessary to perform special processing for measuring the preload. That is, according to the present invention, as described above, preload can be ensured while exhibiting an unprecedented effect, and it is intended to discover other defects, which leads to an improvement in bearing quality.
本発明は、組み立てられた複列の転がり軸受の予圧値を測定するものであり、その一実施形態として、例えば以下に示す実施例1と実施例2を開示し、それぞれの実施例について添付図面を参照して説明する。
また、以下の実施例では、測定対象とされる複列の転がり軸受の一例として、自動車の車軸支持に用いられるハブユニット軸受をもって説明する。なお、ハブユニット軸受の構成については、先の従来技術の説明で詳述した通りであるため、ここでの詳細な説明は省略する。
「実施例1」
The present invention measures a preload value of an assembled double row rolling bearing. As one embodiment, for example, the following Example 1 and Example 2 are disclosed, and each example is attached to the accompanying drawings. Will be described with reference to FIG.
In the following embodiments, a hub unit bearing used for supporting an axle of an automobile will be described as an example of a double row rolling bearing to be measured. Note that the configuration of the hub unit bearing is as described in detail in the description of the prior art, and thus detailed description thereof is omitted here.
"Example 1"
本実施例における予圧の測定方法について説明する。本実施例における予圧の測定方法は、次の第一工程乃至第三工程で構成されている。 A preload measurement method in this embodiment will be described. The preload measurement method in the present embodiment includes the following first to third steps.
[第一工程]
本工程は、予圧の付与されたハブユニット軸受の一対の軌道輪、すなわち回転部材(内輪)6と固定部材(外輪)10を相対回転させることにより、転動体11…,11…が軌道輪の軌道面1・4,7・8を転動する際の転動体荷重により固定部材(外輪)10を弾性変形させる。図中矢印Rは回転方向を示す。
予圧は内部発生荷重であるため、予圧の入った転がり軸受の転動体11は、荷重が負荷されている。予圧による転動体荷重は、純アキシャル荷重として負荷されるので、すべての転動体荷重は同じである。したがって、回転部材(内輪)6と固定部材(外輪)10を相対回転させると、軌道輪は転動体11の通過により変形を繰り返す。特に、本実施例の測定対象とされたハブユニット軸受の場合、固定部材(外輪)10の肉厚が薄いため、この変形は外径10a部分にまで及ぶこととなる。もちろん、この変形は、転動体荷重すなわち予圧で異なる。
[First step]
In this process, a pair of race rings of the hub unit bearing to which preload is applied, that is, rotating members (inner rings) 6 and fixed members (outer rings) 10 are relatively rotated, so that the
Since the preload is an internally generated load, the
「第二工程」
本工程は、前述した第一工程により弾性変形した固定部材(外輪)10の外径10aに現れる温度上昇分布を、赤外線温度測定装置を用いて測定する。
"Second step"
In this step, the temperature rise distribution appearing on the
本実施例では、赤外線温度測定装置の一例として、例えば図1に示すように、測定対象とされるハブユニット軸受の固定部材(外輪)10の外径10aに向けて設置した測定部(赤外線熱画像装置 サーモカメラ)Cと、該測定部Cで測定した温度変化の情報(温度上昇分布の熱画像)の信号を入力し、その温度変化の情報(温度上昇分布の熱画像)を画像表示する表示部(モニタ)Mとからなる赤外線画像応力システムを採用している。このような赤外線画像応力システムは、周知のものであって特に限定されず、またその詳しい構造の説明は省略する。
In this embodiment, as an example of an infrared temperature measuring device, for example, as shown in FIG. 1, a measuring unit (infrared heat) installed toward an
通常、転がり軸受の材質は、熱伝導率の低い鋼材であるため、熱弾性効果における発熱を保持し易いし、回転による軌道面からの摩擦熱の伝導にはある程度の時間が掛かる。
そこで、回転部材(内輪)6と固定部材(外輪)10の相対回転を開始後、摩擦熱が外径10aに達する以前の時点においては、一定数の転動体11が通過した後の外径10aの温度上昇分布を赤外線応力画像システムで測定する。
Usually, since the material of the rolling bearing is a steel material having low thermal conductivity, heat generation due to the thermoelastic effect is easily maintained, and it takes a certain amount of time to conduct frictional heat from the raceway surface by rotation.
Therefore, after starting the relative rotation of the rotating member (inner ring) 6 and the fixed member (outer ring) 10, before the frictional heat reaches the
[第三工程]
本工程は、第二工程により得られた固定部材(外輪)10の温度変化の情報(温度上昇分布の熱画像)を、予め固定部材(外輪)10の温度上昇分布(熱画像)と予圧との相関関係を記録した識別情報(データ)と照らし合わせて予圧値を換算する。
また、予め固定部材(外輪)10の温度上昇分布(熱画像)と予圧との相関関係を記録した識別情報(データ)は、例えば、モニタMと接続されている図示しないコンピュータの所定領域に格納されていて、第二工程で得られた固定部材(外輪)10の温度変化の情報と照らし合わせる際にモニタMに表示するものとする。なお、予め固定部材(外輪)10の温度上昇分布(熱画像)と予圧との相関関係を記録した識別情報(データ)は、別途紙媒体に記録されていて、第二工程で得られた固定部材(外輪)10の温度変化の情報と照らし合わせるものとしてもよい。
[Third step]
In this step, the temperature change information (thermal image of the temperature increase distribution) of the fixing member (outer ring) 10 obtained in the second step is preliminarily calculated as the temperature increase distribution (thermal image) of the fixing member (outer ring) 10 and the preload. The preload value is converted against the identification information (data) that records the correlation.
Further, identification information (data) in which the correlation between the temperature rise distribution (thermal image) of the fixing member (outer ring) 10 and the preload is recorded in advance in a predetermined area of a computer (not shown) connected to the monitor M, for example. It is displayed on the monitor M when comparing with the temperature change information of the fixing member (outer ring) 10 obtained in the second step. Note that the identification information (data) in which the correlation between the temperature rise distribution (thermal image) of the fixing member (outer ring) 10 and the preload is recorded in advance on a separate paper medium and obtained in the second step. It may be compared with information on temperature change of the member (outer ring) 10.
すなわち、予め予圧値がわかっている所定のハブユニット軸受を、所定時間・所定速度で回転動作させた時の固定部材(外輪)10の外径10aにおける温度上昇分布の熱画像と、予め固定部材(外輪)10の温度上昇分布の熱画像と予圧との相関関係を記録した識別情報(データ)とを照らし合わせて予圧値を換算する。
温度上昇は軸受の設計によって異なるので、予め予圧値がわかっている軸受を測定対象軸受とし、その軸受デザイン毎に、固定部材(外輪)10の外径10aにおける温度上昇分布の熱画像と予圧値のコリレーション(correlation coefficient 相関関係)をとっておくことが必要である。
That is, a thermal image of a temperature rise distribution at the
Since the temperature rise depends on the bearing design, a bearing whose preload value is known in advance is used as a measurement target bearing, and for each bearing design, a thermal image and a preload value of the temperature rise distribution at the
従って、本発明によって測定された複列の転がり軸受ユニットの予圧値が、軸受形式毎にあらかじめ定められている適正な予圧値でない場合には、適正な予圧を付与し直すことで十分な予圧保証を図らしめることが可能となる。 Therefore, when the preload value of the double row rolling bearing unit measured according to the present invention is not an appropriate preload value predetermined for each bearing type, sufficient preload guarantee can be obtained by reapplying the appropriate preload. Can be achieved.
なお、回転部材(内輪)6と固定部材(外輪)10の端部領域Fに組み込まれ、回転部材(内輪)6と固定部材(外輪)10との間の環状の軸受内空間を密封する密封装置には、インボード側(車体側)の密封装置12とアウトボード側(ホイール側)密封装置13がある。なお、本実施例ではその具体的な構成については図示省略するが、軸受内に封入した潤滑剤(例えば、グリース、油)が軸受外部に漏洩したり、異物(例えば、水、塵埃)が軸受内部に侵入したりすることを防止可能な周知の密封装置、例えば接触シール、非接触シール(シールドを含む)が本発明の範囲内で適宜選択される。また、芯金やシールリップの有無なども設計変更可能である。
また、芯金部分の一部をシールリップの摺動面としたり、シールの一部を形成するようにしたりすることも可能である。
It is incorporated in the end region F of the rotating member (inner ring) 6 and the fixed member (outer ring) 10 and seals to seal the annular bearing inner space between the rotating member (inner ring) 6 and the fixed member (outer ring) 10. The apparatus includes an inboard side (vehicle body side) sealing
It is also possible to make a part of the cored bar a sliding surface of the seal lip or form a part of the seal.
本実施例の一例として自動車の車輪支持に用いられるハブユニット軸受をもって説明したが、単なる一例であって鉄道車両の車輪などその他の車輪であってもよく、さらに車輪支持用のハブユニット軸受でなくても本発明の範囲内であり、複列の転がり軸受が本発明の範囲内で適用される。
また、本実施例では、玉軸受をもって説明したが、ころ軸受であっても構わない。
As an example of this embodiment, the hub unit bearing used for supporting the wheel of an automobile has been described. However, it is merely an example, and other wheels such as a wheel of a railway vehicle may be used. However, it is within the scope of the present invention, and double row rolling bearings are applied within the scope of the present invention.
In this embodiment, the ball bearing is described. However, a roller bearing may be used.
温度変化を測定する装置は、本実施例にて示した赤外線画像応力システムに何等限定解釈されるものではなく、他の赤外線温度測定装置、例えば、物体の表面から放射される赤外線のエネルギー量を温度に換算することで、物体の表面温度を非接触で測定する周知の赤外線温度計を採用することも可能である。 The apparatus for measuring the temperature change is not limited to the infrared image stress system shown in the present embodiment, and other infrared temperature measurement apparatuses, for example, the amount of infrared energy emitted from the surface of the object are used. It is also possible to adopt a known infrared thermometer that measures the surface temperature of an object in a non-contact manner by converting the temperature.
本発明で外径一周の温度上昇分布を測定することにより、次の外径異常の検出も可能となる。
外径が円筒形状で、軌道面と外径の間の肉厚が一定の軸受において、軌道面の真円度が悪い場合には、軌道面真円度の短径にあたる部分は、転動体荷重が高くなる。
従って、外径に現れる応力も高くなるので、外径一周の温度上昇分布が一定でなくなる。よって、実施例1で説明した赤外線画像応力システムなどを用いて、外径一周の温度上昇分布をとることで、真円度の保証も可能となる。
また、大きな材料欠陥が外輪にあるような場合にも、外径一周の応力が変化し、温度上昇分布に変化が現れるので、材料欠陥の検出可能である。
なお、このように外径一周の温度上昇の測定方法としては、軸受外径を複数台の赤外線応力画像システムで測定するものとしてもよい。また、被測定軸受をターンテーブル等に載せて回転させることにより一台の赤外線応力画像システムで測定してもよい。
By measuring the temperature rise distribution around the outer diameter in the present invention, the next outer diameter abnormality can be detected.
In bearings with a cylindrical outer diameter and a constant wall thickness between the raceway surface and the outer diameter, when the roundness of the raceway surface is poor, the portion corresponding to the minor axis of the raceway roundness is the rolling element load. Becomes higher.
Accordingly, the stress appearing at the outer diameter also increases, and the temperature rise distribution around the outer diameter is not constant. Therefore, it is possible to guarantee the roundness by taking the temperature rise distribution around the outer diameter using the infrared image stress system described in the first embodiment.
Even when there is a large material defect in the outer ring, the stress around the outer diameter changes and the temperature rise distribution changes, so that the material defect can be detected.
In addition, as a measuring method of the temperature rise around the outer diameter in this way, the bearing outer diameter may be measured by a plurality of infrared stress imaging systems. Alternatively, measurement may be performed with a single infrared stress image system by rotating the bearing to be measured on a turntable or the like.
本実施例では、内輪6を回転部材、外輪10を固定部材とした実施の一例について説明したが、内輪6を固定部材、外輪10を回転部材とする形態であってもよい。この場合、固定部材である内輪の温度変化を測定するのが好ましい。
「実施例2」
In the present embodiment, an example in which the
"Example 2"
図2は、本発明予圧測定方法における他の実施の一例を示す概略図である。
本実施例は、上述した実施例1における第一工程が異なり、本実施例では、回転部材(内輪)6と固定部材(外輪)10を相対的に加振させ、転動体11が固定部材(外輪)10の軌道面7,8を転動する際の転動体荷重により軌道輪を弾性変形させることを第一工程としているものである。本実施例では、固定部材(外輪10のフランジ9端面)に所定の加振装置Kを押し当てて加振させている。
その他の工程・作用効果については、実施例1と同じである。また、加振装置Kにあっても周知のものが本発明の範囲内で適用可能である。
FIG. 2 is a schematic view showing another example of the preload measuring method of the present invention.
This embodiment is different from the first step in Embodiment 1 described above. In this embodiment, the rotating member (inner ring) 6 and the fixed member (outer ring) 10 are relatively vibrated, and the rolling
Other processes and effects are the same as in the first embodiment. Further, well-known devices can be applied to the vibration device K within the scope of the present invention.
本実施例によれば、加振に伴い、転動体と軌道面の接触位置も変化するので、温度上昇の発生分布も予圧によって変化する。
また、本実施例にあっても、実施例1と同様に外径一周の温度上昇分布を測定することが可能である。さらに、本実施例の場合、転動体のばらつきがある場合も検出可能である。
According to the present embodiment, the contact position between the rolling element and the raceway surface changes with the vibration, so that the distribution of the temperature rise also changes due to the preload.
Also in the present embodiment, it is possible to measure the temperature rise distribution around the outer diameter as in the first embodiment. Furthermore, in the case of the present embodiment, it is possible to detect even when there are variations in rolling elements.
なお、上述した各実施例1,2に開示の予圧測定方法は一実施例にすぎず、回転部材としての軌道輪と固定部材としての軌道輪を相対的に動作させることにより、軌道輪を弾性変形させ、その弾性変形した軌道輪の温度上昇分布を測定し、その測定したデータから、そのユニットの予圧を測定し得るものであればよく、本実施例に限定解釈されるものではなく、本発明の範囲内で設計変更可能である。 Note that the preload measurement method disclosed in each of the first and second embodiments described above is only one example, and the raceway is elastically operated by relatively operating the raceway as a rotating member and the race as a fixed member. It is only necessary to measure the temperature rise distribution of the deformed and deformed elastic ring, and to measure the preload of the unit from the measured data, and is not limited to the present embodiment. The design can be changed within the scope of the invention.
1 軌道面
3 ハブ
4 軌道面
5 別体内輪
6 回転部材(内輪)
7,8 軌道面
10 固定部材(外輪)
11 転動体
C 測定部(カメラ)
M 表示部(モニタ)
1
7, 8
11 Rolling body C Measuring unit (Camera)
M display unit (monitor)
Claims (7)
第一工程により弾性変形した軌道輪に現れる温度変化を測定する第二工程と、
第二工程により得られた軌道輪の温度変化の情報を、予め軌道輪の温度変化と予圧との相関関係を記録した識別情報と照らし合わせて予圧値を換算する第三工程とからなることを特徴とする複列の転がり軸受における予圧測定方法。 A first step of elastically deforming the bearing ring by relatively operating the pair of bearing rings of the double row rolling bearing to which the preload is applied;
A second step of measuring temperature changes appearing on the raceway elastically deformed by the first step;
The third step of converting the preload value by comparing the information on the temperature change of the bearing ring obtained in the second step with the identification information in which the correlation between the temperature change of the track ring and the preload is recorded in advance. A preload measuring method for a double row rolling bearing, which is characterized.
第二工程は、外輪の外径面の温度変化を測定することを特徴とする請求項1に記載の複列の転がり軸受における予圧測定方法。 A pair of race rings are an outer ring as a fixed ring and an inner ring as a rotating ring,
2. The preload measuring method for a double row rolling bearing according to claim 1, wherein the second step measures a temperature change of the outer diameter surface of the outer ring.
The double row rolling bearing according to claim 6, wherein the double row rolling bearing is a hub unit bearing.
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