JP2008032225A - Wheel bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は車輪軸受装置に関し、詳しくは、自動車用車輪を車体に回転自在に支持し、軽量コンパクト化を実現する車輪軸受装置に関する。 The present invention relates to a wheel bearing device, and more particularly to a wheel bearing device that supports a vehicle wheel rotatably on a vehicle body and realizes a light weight and compact size.
図9および図10は駆動側車輪を車体に回転自在に支持する自動車用車輪軸受装置の一例を示す。図9はハブ輪1、内輪20および外輪15からなる車軸軸受4を示し、図10はその車軸軸受4に等速自在継手2を結合し、それらアッセンブリ体をナックル14に取り付けた状態を示す。
FIG. 9 and FIG. 10 show an example of an automobile wheel bearing device that rotatably supports a driving wheel on a vehicle body. FIG. 9 shows an axle bearing 4 composed of the
この軸受装置は、ハブ輪1およびそのハブ輪1と別体の内輪20と外輪15とで構成された車軸軸受4に等速自在継手2を取り付けた構造を具備する。等速自在継手2は、外方継手部材3の軸部5をハブ輪1の貫通孔6に挿通し、その軸部5の外径及びハブ輪1の内径に形成されたセレーション(又はスプライン)7,8によりハブ輪1とトルク伝達可能なように結合され、ナット9により車軸軸受4に固定されている。
This bearing device has a structure in which a constant velocity
この等速自在継手2は、前記外方継手部材3の他、ドライブシャフト10の端部に取り付けられた内方継手部材11と、内方継手部材11及び外方継手部材3のトラック溝間に組み込まれた複数のトルク伝達ボール12と、内方継手部材11の外球面と外方継手部材3の内球面との間に介在してトルク伝達ボール12を支持する保持器13とで構成されている。
The constant velocity
この軸受装置は、ハブ輪1を回転自在に支持した構造を有し、そのハブ輪1に車輪ホイール(図示せず)が固定され、車軸軸受4をナックル14を介して車体の懸架装置(図示せず)によって支持する。
This bearing device has a structure in which a
車軸軸受4は、複列アンギュラ玉軸受構造で、外輪15の内径面に複列の軌道面16,17が形成され、ハブ輪1の外周面に形成された一方の軌道面18とそのハブ輪1の端部外周に圧入された別体の内輪20の外周面に形成された他方の軌道面19とで、前記外輪15の軌道面16,17と対向する複列の軌道面18,19が形成され、外輪15とハブ輪1及び内輪20の軌道面間に複列の転動体21,22を介在させ、各列の転動体21,22を保持器23,24により円周方向等間隔に支持した構造を具備する。
The axle bearing 4 has a double-row angular contact ball bearing structure, in which double-
外輪15の外周には車体取付けフランジ25が突設され、そのフランジ25に円周方向に沿って複数箇所に形成された雌ねじ26にボルト27を螺着することによりナックル14に固定するようにしている。なお、車軸軸受4に対して外部からの異物の侵入や内部に充填したグリースの漏出を防止するため、シール28,29がハブ輪1および内輪20と外輪15との間に設けられている。
A vehicle
ハブ輪1は車輪取付けフランジ30を備え、このフランジ30の円周方向等間隔位置に車輪ホイールを固定するためのハブボルト31が取り付けられている。このハブ輪1のフランジ30には、前記ハブボルト31によりブレーキロータ(図示せず)が固定されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、従来の車輪軸受装置の構造の場合、車両仕様から決まる捩り強度により、ハブ輪1に嵌合する等速自在継手2の軸部5に形成されたセレーション7の径サイズやナックル14の形状から軸受の仕様が制約されている。
By the way, in the case of the structure of the conventional wheel bearing device, the diameter size of the
近年の車両の軽量化に大きく寄与しようとすると、例えば、等速自在継手2において、内方継手部材11及び外方継手部材3のトラック溝間に組み込まれたトルク伝達ボール12の個数を増加させることにより、各トルク伝達ボール12の外径を小さくし、これによって外方継手部材3の外径を小さくして装置全体の軽量化を図ることが可能であるが、この程度の軽量化しか望めないというのが現状であった。
In order to greatly contribute to the weight reduction of vehicles in recent years, for example, in the constant velocity
そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、車両側のナックル等のレイアウトを変更することなく、ホイール側の軽量化を実現し得る車輪軸受装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above problems, and its object is to provide a wheel bearing device that can realize weight reduction on the wheel side without changing the layout of the knuckle on the vehicle side. It is to provide.
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、複列の軌道面を有し、車体側の取付け部材に連結固定される外方部材と、その外方部材の軌道面と対向する複列の軌道面が形成され、車輪が取り付けられる内方部材と、前記外方部材と内方部材のそれぞれの軌道面間に介装された複列の転動体とからなり、車輪を車体に回転自在に支持する車輪軸受装置において、前記内方部材は、複列の軌道面のうち一方の軌道面をアウトボード側に直接形成したハブ輪と、他方の軌道面を外周に形成した別体の内輪とで形成し、前記ハブ輪と内輪の対向する端面を突き合わせ状態に配置したことを特徴とする(請求項1)。 As technical means for achieving the above object, the present invention has an outer member having a double-row raceway surface and connected and fixed to a mounting member on the vehicle body side, and faces the raceway surface of the outer member. A double row raceway surface is formed, and includes an inner member to which a wheel is attached, and a double row rolling element interposed between the outer member and the inner member. In the wheel bearing device that is rotatably supported, the inner member includes a hub wheel in which one of the raceway surfaces is directly formed on the outboard side, and a separate body in which the other raceway surface is formed on the outer periphery. The end faces of the hub ring and the inner ring facing each other are arranged in abutment with each other (claim 1).
本発明の車輪軸受装置では、ハブ輪と内輪とを軸方向に突き合わせた状態に配置した構造を採用したことにより、装置全体が軸方向にコンパクト化され、これによって設計自由度も増加する。すなわち、ハブ輪と内輪からなる内方部材に結合される等速自在継手のセンターがアウトボード側に変更されれば、キングピン軸線上に一致することも可能になる。このようにキングピン軸線上に継手センターが一致すれば、車両の旋回時、等速自在継手にモーメント荷重が作用せず、操舵安定性および走行安定性が向上する。また、複列の軌道面のうち、インボード側の軌道面が寿命的に厳しい箇所であるため、そのインボード側の軌道面を形成する内輪をハブ輪と別体にしたことにより、内輪の材質選定の自由度が上がり、寿命の向上が図れる。さらに、ハブ輪に内輪を圧入する構造を有するタイプの車輪軸受装置よりも軸受すきまの設定が確実で組み立て工数の低減が図れる。 In the wheel bearing device of the present invention, by adopting a structure in which the hub ring and the inner ring are disposed in a state of abutting in the axial direction, the entire device is made compact in the axial direction, thereby increasing the degree of design freedom. That is, if the center of the constant velocity universal joint coupled to the inner member composed of the hub ring and the inner ring is changed to the outboard side, it is possible to coincide with the kingpin axis. If the joint center coincides with the kingpin axis in this way, the moment load does not act on the constant velocity universal joint when the vehicle turns, and the steering stability and running stability are improved. In addition, since the inboard side raceway surface of the double row raceway surface is a severe part in terms of life, the inner ring that forms the inboard side raceway surface is separated from the hub ring. The degree of freedom in material selection is increased, and the service life can be improved. Furthermore, the bearing clearance can be set more reliably and the assembly man-hours can be reduced than the type of wheel bearing device having a structure in which the inner ring is press-fitted into the hub ring.
前記ハブ輪と内輪の突き合わせ端部に連結環を装着すれば(請求項2)、ハブ輪と内輪とを突き合わせた状態で配置した内方部材に結合された等速自在継手を取り外すとき、前記内輪が外方継手部材に残り、車輪軸受装置から抜脱することはなく、等速自在継手と簡単に分離可能な構造とすることができる。 If a connecting ring is attached to the abutting end of the hub ring and the inner ring (Claim 2), when removing the constant velocity universal joint coupled to the inner member arranged in a state where the hub ring and the inner ring are abutted, The inner ring remains on the outer joint member and is not removed from the wheel bearing device, and the structure can be easily separated from the constant velocity universal joint.
前記ハブ輪の内周にセレーション又はスプラインと嵌合面を形成し(請求項3)、その嵌合面を、内輪の内径よりも小径に形成すれば(請求項4)、等速自在継手の軸部を内方部材の内径にその内輪側から挿入する際の作業が容易になり、組み立て性の向上が図れる。 If a serration or spline and a fitting surface are formed on the inner periphery of the hub ring (Claim 3), and the fitting surface is formed with a diameter smaller than the inner diameter of the inner ring (Claim 4), the constant velocity universal joint The operation when inserting the shaft portion into the inner diameter of the inner member from the inner ring side is facilitated, and the assemblability can be improved.
前記内輪を高炭素鋼で形成し、その芯部まで焼入れ硬化されたものを使用すれば(請求項5)、寿命的に厳しい箇所であるインボード側の軌道面の短寿命を抑制することができて寿命の向上が図れる。 If the inner ring is made of high carbon steel and is hardened and hardened to the core (Claim 5), the short life of the raceway surface on the inboard side, which is a severe part in the life, can be suppressed. Can improve the service life.
また、前記ハブ輪の軌道面から内輪との突き合わせ端面まで焼入れによる硬化層が形成されれば(請求項6)、ハブ輪の突き合わせ端面の表面が硬くなり、内輪との突き合わせによる摩耗を抑制することができ、摩耗による軸受内部の予圧の減少やそれによるアキシャルすきまの増加などを防止できて軸受寿命や剛性の維持が図れる。 Further, if a hardened layer is formed by quenching from the raceway surface of the hub ring to the abutting end surface with the inner ring (Claim 6), the surface of the abutting end surface of the hub ring becomes hard and wear due to the abutting with the inner ring is suppressed. It is possible to prevent a decrease in the preload inside the bearing due to wear and an increase in the axial clearance, thereby maintaining the bearing life and rigidity.
本発明によれば、複列の軌道面を有し、車体側の取付け部材に連結固定される外方部材と、その外方部材の軌道面と対向する複列の軌道面が形成され、車輪が取り付けられる内方部材と、前記外方部材と内方部材のそれぞれの軌道面間に介装された複列の転動体とからなり、車輪を車体に回転自在に支持する車輪軸受装置において、前記内方部材は、複列の軌道面のうち一方の軌道面をアウトボード側に直接形成したハブ輪と、他方の軌道面を外周に形成した別体の内輪とで形成し、前記ハブ輪と内輪の対向する端面を突き合わせ状態に配置したことにより、装置全体が軸方向にコンパクト化され、これによって設計自由度も増加する。内輪の材質選定の自由度が上がり、寿命の向上が図れる。 According to the present invention, an outer member having a double-row raceway surface and connected and fixed to a mounting member on the vehicle body side, and a double-row raceway surface facing the raceway surface of the outer member are formed. A wheel bearing device for supporting the wheel rotatably on the vehicle body, and an inner member to which the outer member and the inner member are interposed. The inner member is formed by a hub ring in which one of the raceway surfaces is formed directly on the outboard side and a separate inner ring in which the other raceway surface is formed on the outer periphery. And the end faces of the inner ring facing each other are arranged in abutment with each other, so that the entire apparatus is made compact in the axial direction, thereby increasing the degree of freedom in design. The degree of freedom in selecting the material for the inner ring is increased, and the service life can be improved.
前記ハブ輪と内輪の突き合わせ端部に連結環を装着すれば、ハブ輪と内輪とを突き合わせた状態で配置した内方部材に結合された等速自在継手を取り外すとき、前記内輪が外方継手部材に残り、軸受から内輪が抜脱することはなく、軸受と等速自在継手を簡単に分離可能な構造とすることができる。 If a connecting ring is attached to the abutting end of the hub ring and the inner ring, when the constant velocity universal joint coupled to the inner member arranged in a state where the hub ring and the inner ring are abutted is removed, the inner ring is connected to the outer joint. The inner ring is not removed from the bearing and remains in the member, and the bearing and the constant velocity universal joint can be easily separated.
前記ハブ輪の内周にセレーション又はスプラインと嵌合面を形成し、その嵌合面を、内輪の内径よりも小径に形成すれば、等速自在継手の軸部を内方部材の内径にその内輪側から挿入する際の作業が容易になり、組み立て性の向上が図れる。 If a serration or spline and a fitting surface are formed on the inner periphery of the hub ring, and the fitting surface is formed smaller than the inner diameter of the inner ring, the shaft portion of the constant velocity universal joint is set to the inner diameter of the inner member. The work at the time of insertion from the inner ring side becomes easy, and the assemblability can be improved.
前記内輪を高炭素鋼で形成し、その芯部まで焼入れ硬化されたものを使用すれば、寿命的に厳しい箇所であるインボード側の軌道面の寿命の向上が図れる。 If the inner ring is made of high carbon steel and is hardened and hardened to the core, the life of the inboard side raceway surface, which is a severe part of the life, can be improved.
また、前記ハブ輪の軌道面から内輪との突き合わせ端面まで焼入れによる硬化層が形成されれば、ハブ輪の突き合わせ端面の表面が硬くなり、内輪との突き合わせによる摩耗を抑制することができ、摩耗による軸受内部の予圧の減少やそれによるアキシャルすきまの増加などを防止できて軸受寿命や剛性の維持が図れる。 Further, if a hardened layer is formed by quenching from the raceway surface of the hub ring to the abutting end surface with the inner ring, the surface of the abutting end surface of the hub ring becomes hard and wear due to the abutting with the inner ring can be suppressed. This can prevent a decrease in the preload inside the bearing and an increase in the axial clearance due to this, thereby maintaining the bearing life and rigidity.
本発明の実施形態を図1乃至図8に基づいて以下に詳述する。 An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS.
図1はハブ輪41a、内輪60aおよび外輪55からなる車軸軸受44を示し、図2はその車軸軸受44に等速自在継手42を結合し、それらアッセンブリ体をナックル54に取り付けた状態を示す。この実施形態は、ハブ輪41aおよび内輪60aに等速自在継手42の軸部45aをボルト72で結合させた構造のものである。
1 shows an axle bearing 44 composed of a
図1および図2に示す実施形態の車輪軸受装置は、ハブ輪41aおよびそのハブ輪41aと別体の内輪60aからなる内方部材と、外方部材である外輪55とで構成された車軸軸受44と、等速自在継手42とを具備する。等速自在継手42は、外方継手部材43aの軸部45aをハブ輪41aおよび内輪60aに挿通し、その軸部45aの外径及びハブ輪41aの内径に形成されたセレーション(又はスプライン)47,48によりハブ輪41aとトルク伝達可能なように結合され、ボルト72により車軸軸受44に固定されている。
The wheel bearing device of the embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 2 is an axle bearing composed of a
この等速自在継手42は、前記外方継手部材43aの他、ドライブシャフト50の端部に取り付けられた内方継手部材51と、内方継手部材51及び外方継手部材43aのトラック溝間に組み込まれた複数のトルク伝達ボール52と、内方継手部材51の外球面と外方継手部材43aの内球面との間に介在してトルク伝達ボール52を支持する保持器53とで構成されている。
The constant velocity
この軸受装置は、ハブ輪41aを回転自在に支持した構造を有し、そのハブ輪41aに車輪ホイール(図示せず)が固定され、車軸軸受44を取付け部材であるナックル54を介して車体の懸架装置(図示せず)によって支持する。
This bearing device has a structure in which a
ハブ輪41aはそのアウトボード側の一端部外径に一体的に形成された車輪取付けフランジ70を備え、このフランジ70の円周方向等間隔位置に車輪ホイールを固定するためのハブボルト71が取り付けられている。このハブ輪41aのフランジ70には、前記ハブボルト71によりブレーキロータ(図示せず)が固定されている。
The
また、外輪55は、その外径に一体的に形成された車体取付けフランジ65を備え、このフランジ65の円周方向に沿って複数箇所に形成された雌ねじ66にボルト67を螺着することによりフランジ65とナックル54とを連結固定している。
The
車軸軸受44は、複列アンギュラ玉軸受構造で、外輪55の内径面に複列の軌道面56,57が形成され、この外輪55の軌道面56,57と対向する複列の軌道面58,59のうち、一方(アウトボード側)の軌道面58は前記ハブ輪41aの外径に直接的に形成され、他方(インボード側)の軌道面59は等速自在継手42の軸部根元部位の肩部に嵌合された内輪60aの外径に形成されている。また、外輪55とハブ輪41a及び内輪60aの軌道面間に複列の転動体61,62を介在させ、各列の転動体61,62を保持器63,64により円周方向等間隔に支持した構造を有する。なお、車軸軸受44に対して外部からの異物の侵入や内部に充填したグリースの漏出を防止するため、シール68,69が外輪55とハブ輪41aおよび内輪60aとの間に設けられている。
The
このようにアウトボード側の軌道面58が形成されたハブ輪41aとインボード側の軌道面59が形成された内輪60aとを、その端面同士を突き合わせ状態に配置し、その内輪60aを等速自在継手42の軸部根元部位の肩部に嵌合させた構造とする。これにより、装置全体が軸方向にコンパクト化され、これによって設計自由度も増加する。すなわち、ハブ輪41aと内輪60aからなる内方部材に結合される等速自在継手42のセンターがアウトボード側に変更されれば、キングピン軸線上に一致することも可能になる。このようにキングピン軸線上に継手センターが一致すれば、車両の旋回時、等速自在継手42にモーメント荷重が作用せず、操舵安定性および走行安定性が向上する。
In this way, the
また、複列の軌道面58,59のうち、インボード側の軌道面59が寿命的に厳しい箇所であるため、そのインボード側の軌道面59を形成する内輪60aをハブ輪41aと別体にしたことにより、内輪60aの材質選定の自由度が上がる。すなわち、内輪60aを高炭素鋼で形成し、その芯部まで焼入れ硬化されたものを使用すれば、寿命的に厳しい箇所であるインボード側の軌道面59の寿命の向上が図れる。さらに、従来のようにハブ輪1に内輪20を圧入するタイプの車輪軸受装置(図9および図10参照)よりも軸受すきまの設定が確実で組み立て工数の低減が図れ、内輪60aを圧入する部位の肉厚分、ハブ輪41aの軽量化と軸受のコンパクト化が可能となる。
Further, since the inboard
前記ハブ輪41aの内径に、セレーション48を形成すると共に等速自在継手42の軸部45aとの嵌合面74を形成し、その嵌合面74を、内輪60aの内径よりも小径としている。このように内輪60aの内径をハブ輪41aの内径の嵌合面74よりも大径にすれば、等速自在継手42の軸部45aを内輪60aおよびハブ輪41aの内径にその内輪側から挿入する際の作業が容易になり、組み立て性の向上と軸部45aの強度向上が図れる。
A
なお、前述した実施形態では、ハブ輪41aと等速自在継手42の外方継手部材43aとをボルト72により結合させた構造であるが、この構造以外に、例えば図3に示すようにハブ輪41aと等速自在継手42とをナット49により結合させた構造、すなわち、等速自在継手42の外方継手部材43bの軸部45bをナット49によりハブ輪41aに固定した構造とすることも可能である。さらに図4に示すようにハブ輪41aの端部から突出する外方継手部材43cの軸部45cの端部を加締めによる塑性変形でもって両者を結合させた構造であってもよい。
In the above-described embodiment, the
次に、本発明の他の実施形態として、図5乃至図7に示す構造のものがある。同図に示す各実施形態の軸受装置は、いずれも、前記ハブ輪41bと内輪60bの突き合わせ端部に連結環73を装着した構造を有する。このような構造としたことにより、ハブ輪41bと内輪60bとを突き合わせた状態で配置した内方部材に結合された等速自在継手42を取り外すとき、前記内輪60bが外方継手部材43a,43bに残り、車軸軸受44から内輪60bが抜脱することはなく、等速自在継手42と簡単に分離可能な構造とすることができる。
Next, another embodiment of the present invention has a structure shown in FIGS. Each of the bearing devices of each embodiment shown in the figure has a structure in which a connecting
なお、図5はハブ輪41b、内輪60bおよび外輪55からなる車軸軸受44を示し、図6はその車軸軸受44に等速自在継手42を取り付け、それらアッセンブリ体をナックル54に取り付けた状態を示す。この実施形態は、ハブ輪41bおよび内輪60bに等速自在継手42の軸部45aをボルト72で結合させた構造のものである。図7はハブ輪41bおよび内輪60bに等速自在継手42の軸部45bをナット49で結合させた構造のものを示す。図5乃至図7に示す実施形態は、車軸軸受44と等速自在継手42とを分離可能な構造としたものである。
5 shows an
図1乃至図7に示す各実施形態の車輪軸受装置では、ハブ輪41a,41bと内輪60a,60bを突き合わせ状態に配置し、その内輪60a,60bを等速自在継手42の軸部根元部位の肩部に嵌合させた構造としたことにより、内輪60a,60bを嵌合する部位の肉厚分、ハブ輪41a,41bの内径に形成されたセレーション48の径サイズを大きくすることができる。従って、その分セレーション48の歯数を増やすことができる。さらに、ハブ輪41a,41bと等速自在継手42の軸部45a〜45cとの結合部分でのトルク伝達容量が大きくできるので、セレーション嵌合幅を従来よりも小さく設計することができるため、装置全体の軸方向寸法を小さくすることができると共に、ハブ輪41a,41bと等速自在継手42の剛性の向上が図れる。また、等速自在継手42の軸部45a〜45cの外径を大きくすることができ、これにより、その軸部45a〜45cの中空化が可能となって装置全体のさらなる軽量化を実現容易にする。
In the wheel bearing device of each embodiment shown in FIGS. 1 to 7, the
以上で説明した各実施形態の車輪軸受装置では、ハブ輪41a,41bと内輪60a,60bとを軸方向に突き合わせた状態に配置した構造を有し、内輪60a,60bが高炭素鋼のずぶ焼きのためにその表面硬度がロックウェル硬さHRC60程度であることから、ハブ輪41a,41bの突き合わせ端面まで焼入れされていない生の状態ではそのハブ輪41a,41bの突き合わせ端面が摩耗する虞がある。
The wheel bearing device of each embodiment described above has a structure in which the hub rings 41a and 41b and the
そこで、例えば図1に示す実施形態のハブ輪41aの場合、図8に示すようにそのハブ輪41aの軌道面58から内輪60a(図2〜4参照)との突き合わせ端面75まで焼入れによる硬化層76,77を形成する。これは、ハブ輪41aの軌道面58を焼入れ処理するに際して、同図(a)に示すようにハブ輪41aの突き合わせ端面75への焼き抜けにより硬化層76を形成するか、あるいは、同図(b)に示すようにハブ輪41aの突き合わせ端面75を強制的に全面焼入れすることにより硬化層77を形成することにより実現できる。硬化層76,77の表面硬度は、ロックウェル硬さHRC50以上とし、好ましくはHRC58以上とする。なお、この硬化層76,77の形成は、図5に示す等速自在継手42と分離可能なタイプのハブ輪41bにも適用可能である。
Therefore, for example, in the case of the
ハブ輪41a,41bの突き合わせ端面75に硬化層76,77を形成したことにより、その表面が硬くなり、内輪60a,60bとの突き合わせによる摩耗を抑制することができ、摩耗による軸受内部の予圧の減少やそれによるアキシャルすきまの増加などを防止できて軸受寿命や剛性の維持が図れる。
By forming the
なお、ハブ輪41a,41bは、炭素鋼中の炭素含有量が0.45〜0.70wt%を有する材質とすればよい。炭素は、強度、耐摩耗性および転動疲労寿命を向上させる上で、0.45wt%以上必要であり、0.80wt%より多くなると、加工性、被削性および靭性が低下する点でこれを上限とする。
The
41a,41b 内方部材(ハブ輪)
47,48 セレーション
54 取付け部材(ナックル)
55 外方部材(外輪)
56,57 軌道面
58,59 軌道面
60a,60b 内方部材(内輪)
61,62 転動体
73 連結環
74 嵌合面
41a, 41b Inner member (hub ring)
47, 48
55 Outer member (outer ring)
56, 57
61, 62
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Citations (5)
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2007
- 2007-08-03 JP JP2007203126A patent/JP4846672B2/en not_active Expired - Fee Related
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