JP2010112386A - 乾式クラッチ,該乾式クラッチを構成する伝達部材及び被伝達部材,該乾式クラッチを備えた自動二輪車 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンの回転変動が車体を介してライダに伝達されるのを抑制できる乾式クラッチを備えた自動二輪車を提供する。
【解決手段】伝達部材(クラッチシュー)66と被伝達部材(クラッチドラム)62とを非潤滑雰囲気中で接触させ又は離間させることにより動力を伝達し又は遮断する乾式クラッチであって、上記伝達部材66と被伝達部材62との間に固体潤滑剤70が介在している。
【選択図】 図4
【解決手段】伝達部材(クラッチシュー)66と被伝達部材(クラッチドラム)62とを非潤滑雰囲気中で接触させ又は離間させることにより動力を伝達し又は遮断する乾式クラッチであって、上記伝達部材66と被伝達部材62との間に固体潤滑剤70が介在している。
【選択図】 図4
Description
本発明は、伝達部材と被伝達部材とを接触又は離間させることにより動力を伝達又は遮断するようにした乾式クラッチ,該乾式クラッチを構成する伝達部材,被伝達部材及び該乾式クラッチを備えた自動二輪車に関する。
例えば、スクータ型の自動二輪車では、エンジン本体とVベルト式無段変速装置とを備えたユニットスイング式エンジンユニットを車体フレームにより上下揺動可能に支持した構造が一般的である。
このようなVベルト式無段変速装置では、クランク軸に連結された駆動プーリと、後輪軸に連結された従動プーリとにVベルトを巻回し、該従動プーリ側にエンジン動力を後輪に伝達又は遮断する乾式クラッチを配置した構造が一般的である。
この種の乾式クラッチとして、従来、特許文献1に記載されたものがある。この従来の乾式クラッチは、エンジン動力が常時伝達される伝達軸側にクラッチシューを配置し、後輪側に連結された被伝達軸側にクラッチドラムを配置し、上記伝達軸の回転による遠心力により、上記クラッチシューをクラッチドラムに当接させることにより、エンジン動力を後輪に伝達するようになっている。
特開平7−119764号公報
ところで、上記従来の乾式クラッチでは、ピストンの往復移動によるクランク軸の回転変動がクラッチシューからクラッチドラムに伝達され、該回転変動が車体振動としてライダに伝達されるという問題がある。この振動は、特に、クラッチシューが新品状態で、車両の加減速時にクラッチが完全に接続されていない状態のときに生じ易く、この点での改善が要請されている。
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、エンジンの回転変動が車体を介してライダに伝達されるのを抑制できる乾式クラッチ,該乾式クラッチを構成する伝達部材及び被伝達部材,該乾式クラッチを備えた自動二輪車を提供することを課題としている。
本発明は、伝達部材と被伝達部材とを非潤滑雰囲気中で接触させ又は離間させることにより動力を伝達し又は遮断する乾式クラッチであって、上記伝達部材と被伝達部材との間に固体潤滑剤を介在させたことを特徴としている。
本発明に係る乾式クラッチによれば、伝達部材と被伝達部材との間に固体潤滑剤を介在させたので、該固体潤滑剤によって伝達部材から被伝達部材に伝達される回転変動が小さくなり、スムーズなトルク伝達が行われる。これにより、上記乾式クラッチを、例えば自動二輪車の変速装置に採用することにより、エンジンの回転変動を上記固体潤滑剤により吸収することができ、該回転変動が車体を介してライダに伝達されるのを抑制できる。
以下、本発明の実施形態の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1ないし図8は、本発明の第1実施形態による乾式クラッチを備えた自動二輪車を説明するための図である。なお、本実施形態の説明の中で前後,左右という場合は、シートに着座した状態で見た場合の前後,左右を意味している。
図において、1はスクータ型の自動二輪車を示している。この自動二輪車1は、アンダボーン型の車体フレーム2と、該車体フレーム2の前端に位置するヘッドパイプ3により左右操向可能に枢支され、下端部に前輪4が、上端部に操向ハンドル5が配置されたフロントフォーク6と、上記車体フレーム2に前部が上下揺動可能に支持され、後端部に後輪7が配置されたユニットスイング式エンジンユニット8と、上記車体フレーム2のエンジンユニット8の上方に搭載された2人乗り用の鞍乗型のシート9とを備えている。
上記フロントフォーク6の前側はフロントカバー11で、後側はレッグシールド12でそれぞれ覆われており、上記シート9の下方周囲はサイドカバー13で覆われている。また上記レッグシールド12とサイドカバー13との間には、低床のフートボード(不図示)が配設されている。
上記車体フレーム2は、上記ヘッドパイプ3から車幅方向外側に拡開しつつ後下方に延び、該下端から後方に略水平に延びる左,右のダウンチューブ20,20と、該左,右のダウンチューブ20の中途部から後方に斜め上向きに延び、後端から後方に略水平に延びる左,右のシートレール21,21と、上記左,右のダウンチューブ20の後端から上下方向に延び、上端部が上記左,右のシートレール21に接続された左,右のエンジン懸架フレーム22,22とを有する。
また上記車体フレーム2は、上記ヘッドパイプ3から後方に略直線状に延び、後端部が上記左,右のシートレール21に接続された左,右のアッパチューブ24,24と、上記左,右のエンジン懸架フレーム22,22とシートレール21とを連結する左,右のシートステー25,25と、上記左,右のシートレール25のエンジン懸架フレーム22の接続部近傍同士を車幅方向に連結するクロスメンバ23とを有する。
上記クロスメンバ23と上記エンジンユニット8との間にはリヤサスペンション10が介設されている。また上記車体フレーム2のシート9の下方には収納ボックス33が配置され、該収納ボックス33の前側には燃料タンク30が、該燃料タンク30の下方にはラジエータ31がそれぞれ配置されている。
上記エンジンユニット8は、エンジン本体8aとVベルト式無段変速装置17が収容された変速装置収容室aを有する伝動ケース8bとを一体的に結合した構造を有する。
上記エンジンユニット8は、エンジン本体8aの下側部分が上記車体フレーム2により直接揺動可能に支持されており、詳細には以下の構造を有する。
上記左,右のエンジン懸架フレーム22,22のダウンチューブ20接続部近傍には、ピボット部材47,47が軸線を車幅方向に向けて配置され、該左,右のピボット部材47にはピボット軸51が挿入されている。
上記左,右のピボット部材47は、図3に示すように、上記エンジン懸架フレーム22に固定された外筒50aと、上記ピボット軸51が挿入された内筒50bとの間にゴムブッシュ50cを焼き付け等により固着した構造を有する。
上記エンジン本体8aのクランクケース8cの底壁には、左,右一対の懸架アーム部8j,8jが前方に突出するよう一体形成されている。該左,右の懸架アーム部8jは、上記ピボット軸51の左,右のピボット部材47の内側に配置され、該ピボット軸51により軸受52を介して回動可能に支持されている。
上記エンジン本体8aは、気筒軸線Aを大略水平に向けて搭載された水冷式4サイクル単気筒エンジンであり、車幅方向に延びるクランク軸18が収容されたクランクケース8cの前合面に、ピストン19が摺動自在に収容されたシリンダブロック8dを結合し、該シリンダブロック8dの前合面に点火プラグ16,吸気,排気カム軸(不図示)が配置されたシリンダヘッド8eを結合し、該シリンダヘッド8eにヘッドカバー8fを装着した構造を有する。上記ピストン19はコンロッド15を介して上記クランク軸18に連結されている。
上記シリンダヘッド8eの上壁面には吸気ポートに連通する吸気管37が接続されている。この吸気管37の下流端部には燃料噴射弁38が装着され、該吸気管37の燃料噴射弁38の上流側にはスロットル弁39が配置されている。上記吸気管37の上流端は、上記伝動ケース8bの上壁面に配置固定されたエアクリーナ36に接続されている。
上記伝動ケース8bは、上記クランクケース8cの左側壁に続いて後方に延びるよう一体形成されたケース本体8gと、該ケース本体8gの左側合面に着脱可能に装着されたケースカバー8hとを有する。
上記ケースカバー8hの外側には、車両前方に開口する冷却空気導入口27aを有する冷却風導入ダクト27が着脱可能に装着されている。該冷却空気導入口27aから流入した走行風は、伝動ケース8bの前端部から変速装置収容室a内を後方に流れ、後述する駆動,従動プーリ40,41及びVベルト42を冷却しつつ伝動ケース8bの後端部から外部に排出される。
上記Vベルト式無段変速装置17は、上記伝動ケース8b内に突出するクランク軸18の軸方向左端部18aに装着された上記駆動プーリ40と、該伝動ケース8bの後端部に配置された従動プーリ41とに上記Vベルト42を巻回した構造を有する。
上記駆動プーリ40は、クランク軸18と共に回転するようスプライン嵌合された円筒状の駆動軸部材43と、該駆動軸部材43に軸方向移動可能にかつ該駆動軸部材43と共に回転するよう装着された可動シーブ40aと、上記クランク軸18の左端部18aにロックナット44により軸方向に移動不能に固定された固定シーブ40bとを有する。
上記従動プーリ41は、伝動ケース8bにより軸支された回転軸44に回転自在に装着された円筒状の従動軸部材46と、該従動軸部材46に軸方向に移動不能にかつ共に回転するよう固定された固定シーブ41bと、上記従動軸部材46に軸方向移動可能に、かつ固定シーブ41bと共に回転するよう装着された可動シーブ41aとを有する。
上記回転軸44の右側端部44aは、上記伝動ケース8bの変速装置収容室aとは独立して形成されたギヤ室c内に挿入され、該ギヤ室c内には、中間減速軸48及び後輪軸7aが回転軸44と平行に配置されている。該後輪軸7aの右側端部7bは伝動ケース8bから内側に突出しており、該右側端部7bに上記後輪7が装着されている。
上記無段変速装置17は、エンジン回転数,車速等に基づいてコントローラ(不図示)により上記駆動プーリ40のベルト巻径をロー位置Lとトップ位置Tとの間で可変制御する巻径可変装置54を備えている。該巻径可変装置54は、伝動ケース8bの前端部に前斜め上向きに膨出形成された巻径制御室b内に配置されている。
上記巻径可変装置54は、駆動モータ55と、駆動プーリ40の可動シーブ40aを軸方向に移動させることによりベルト巻径を変化させる往復駆動ギヤ56と、上記駆動モータ55の回転を往復駆動ギヤ56に伝達する減速ギヤ群57と、該往復駆動ギヤ56の回転を可動シーブ40aの軸方向移動に変換する送りねじ部材56aとを有する。上記往復駆動ギヤ56が回転すると、送りねじ部材56aが可動シーブ40aと共に上記駆動モータ55の回転量に応じた距離だけ軸方向に移動し、これにより巻径が変化する。
上記伝動ケース8bの変速装置収容室a内の回転軸44の従動プーリ41の外側には乾式クラッチ60が装着されている。該乾式クラッチ60は、上記従動軸部材46に共に回転するよう固定されたクラッチ本体(伝達部材)63と、上記回転軸44に共に回転するようロックナット61により固定されたクラッチドラム(被伝達部材)62とを有する。
上記クラッチドラム62は、車幅方向内方に開口する大略碗状のものであり、上記回転軸44に固定された円板部62aと、該円板部62aの外周縁から内側に延びる円筒部62bとを有し、該円筒部62b内に上記クラッチ本体63が配置されている。
上記クラッチ本体63は、上記従動軸部材46に固定されたクラッチプレート64と、該クラッチプレート64に周方向に所定角度間隔をあけて配置された3つの支持ピン65,65,65と、該各支持ピン65により回動可能に支持され、該支持ピン65から従動プーリ41の回転方向dに沿って延びるクラッチシュー(伝達部材)66,66,66と、各クラッチシュー66の途中部分とクラッチプレート64支持ピン65部分とを連結するように配設され、該クラッチシュー66を径方向内側(離間方向)に付勢するコイルばね67,67,67と、上記各クラッチシュー66の外周面66aに貼着固定された摩擦板68,68,68とを有する。
エンジン本体8aからのエンジン回転がVベルト42を介して従動軸部材46に伝達され、該従動軸部材46の回転による遠心力がコイルばね67の付勢力より大きくなると、各クラッチシュー66が支持ピン65を中心に径方向外側に回動し、該クラッチシュー66の摩擦板68がクラッチドラム62の円筒部62bの内周面に当接する。これによりクラッチドラム62が回転し、該クラッチドラム62の回転が回転軸44から後輪7に伝達される。上記エンジン回転による遠心力がコイルばね67の付勢力より小さくなると、各クラッチシュー66はクラッチドラム62から離間し、後輪7へのエンジン動力の伝達が遮断される。
そして本実施形態の乾式クラッチ60では、上記クラッチドラム62の円筒部62bの内周面と、クラッチシュー66の摩擦板68の外表面との間には、固体潤滑剤70が介在されている。この固体潤滑剤70は、低摩擦係数を有するカーボン粉末からなり、より詳細には、上記摩擦板68の外表面のクラッチドラムと接触する面に配置されている。具体的には、上記固体潤滑剤70は、粘土等にカーボン粉末を混ぜ合わせてなるカーボン棒体を摩擦板68の外表面に擦り付けることにより形成されたもので、粉体膜状又は粉体層状をなしている。なお、さらに具体的には、2B等の柔らかい鉛筆の芯を擦り付けることによっても固体潤滑剤70を形成できる。これにより、各クラッチシュー66の摩擦板68は、固体潤滑剤70を介在させてクラッチドラム62に接触可能となっている。
本実施形態によれば、乾式クラッチ60の、クラッチドラム62と各クラッチシュー66との間に固体潤滑剤70を介在させたので、該固体潤滑剤70によってクラッチ本体63からクラッチドラム62に伝達される回転変動が小さくなり、スムーズなトルク伝達が行われる。これにより、エンジン本体8aの回転変動が固体潤滑剤70により吸収され、該回転変動が車体を介してライダに伝達されるのを抑制できる。
一般に、クラッチシュー66の摩擦板67は、低摩擦係数を有するライニング剤と高摩擦係数を有するライニング剤とを組み合わせたり,混ぜ合わせたりすることで形成されている。一方、新車時等のように摩擦板が新品の状態にある場合、運転初期においてはクラッチドラムと摩擦板とが馴染みにくい。このため摩擦板がクラッチドラムに馴染むまでの間は、エンジンの回転変動がそのまま後輪側に伝わり易くなっている。これに対して本実施形態では、接触面に固体潤滑剤70を介在させたので、運転初期においても摩擦板とクラッチドラムとが馴染み易くなり、馴らし運転が終わる時期には摩擦板自体がクラッチドラムに馴染むこととなる。
図9は、クラッチ回転数(rpm)とクラッチ伝達トルク(N・m)との関係を示す特性図である。図中、曲線xは摩擦板が新品状態のときのトルク伝達曲線を、曲線yは固体潤滑剤を介在させた場合のトルク伝達曲線をそれぞれ示す。新品の摩擦板の場合のトルク伝達曲線xは、立ち上がりが急であるため、クラッチ回転数の変化に対して伝達トルクの変化はa,bと大きい。そのため、クラッチの回転変動が大きくなると伝達トルク変動も大きくなり、これが車体振動となる。これに対して、固体潤滑剤を介在させた場合のトルク伝達曲線yは、立ち上がりが比較的緩やかになるため、クラッチ回転数の変化に対して伝達トルクの変化はa′,b′と比較的小さくなり、摩擦板が新品状態であっても回転変動に対する伝達トルク変動を小さくでき、これにより車体振動を小さくできる。
本実施形態では、摩擦板68にカーボンを擦り付けることにより固体潤滑剤70を形成したので、比較的低コストの材料でかつ容易に低摩擦係数の固体潤滑膜又は固体潤滑層を形成できる。例えば、低摩擦係数の樹脂等のコーティング剤を塗布した後、加熱硬化させる方法の場合には、加熱装置及び1〜2時間の加熱時間を要し、コストが上昇するという問題がある。
ここで、本実施形態のように、エンジンユニット8を車体フレーム2に直接、つまりリンク機構等を介在させることなく上下揺動可能に支持した場合には、エンジン回転変動が伝達トルク変動となってライダに伝わり易いといった問題がある。本実施形態では、上述のように、乾式クラッチ60に固体潤滑剤70を介在させたので、車体振動を抑制でき、その結果、エンジンユニットを車体フレームに直接支持した場合の利点、例えばスタート時,加速時のダイレクト感を高めることが可能といった利点を享受できる。
なお、上記実施形態では、摩擦板68にカーボンを擦り付けることにより固体潤滑剤70を介在させた場合を例に説明したが、本発明では、二流化モリブデン,グラファイト等の固体潤滑剤を採用してもよい。
上記二流化モリブデン,グラファイトにより固体潤滑剤を介在させる場合には、例えば、二流化モリブデンを塗布することにより、あるいはグラファイトを有機溶剤に溶かしてはけ塗りすることにより、固体潤滑剤を介在させることができる。
このように二流化モリブデン,グラファイトを採用した場合にも、上記実施形態と同様の効果が得られる。
また上記実施形態では、固体潤滑剤70を、クラッチシュー66の摩擦板68の外表面に形成したが、クラッチドラム62の内周面に形成してもよい。
上記実施形態では、エンジンユニット8を車体フレーム2により上下揺動可能に直接支持するスクータ型自動二輪車を例に説明したが、本発明は、エンジンユニットを車体フレームに上下揺動可能に支持するにあたり、リンク機構等を介在させるものであっても勿論適用できる。
上記実施形態では、エンジンユニット8を車体フレーム2により上下揺動可能に支持するスクータ型の自動二輪車を例に説明したが、本発明は、エンジンユニットを車体フレームに固定的に搭載する自動二輪車にも適用でき、さらには自動車等に搭載された乾式クラッチにも適用可能である。
上記実施形態では、従動プーリ41の回転による遠心力によりクラッチシュー66をクラッチドラム62に接触させることによりエンジン動力を伝達し、コイルばね67のばね力よりクラッチシューをクラッチドラムから離間させるようにした乾式クラッチ60を例に説明したが、本発明の乾式クラッチはこれに限られるものではない。
図10は、本発明の第2実施形態による乾式クラッチを示している。
第2実施形態の乾式クラッチ75は、入力軸76に共に回転するよう固定されたアウタドラム77に係合する多数のアウタプレート78と、出力軸79に共に回転するよう固定されたインナドラム80に係合する多数のインナプレート81と、入力軸76の回転による遠心力によりアウタドラム78とインナドラム81とを圧接させる方向に移動可能なボールウェイト82とを有する。これにより入力軸76の回転がアウタドラム78,インナドラム81を介して出力軸79に伝達される。
そして上記アウタプレート78とインナプレート81との間の接触面に固体潤滑剤が介在されている。
図11は、本発明の第3実施形態による乾式クラッチを示している。
第3実施形態の乾式クラッチ85は、クランク軸(不図示)に噛合する減速歯車86に共に回転するよう固定されたアウタドラム87と、出力軸88に共に回転するよう固定されたインナドラム89と、両ドラム87,89の間に介設された多数のアウタプレート87a,インナプレート89aと、該アウタ,インナプレート87a,89aを押圧プレート90を介して軸方向に常時圧接させるクラッチばね91とを有する。これによりエンジン回転がアウタドラム87,インナドラム89を介して出力軸88に伝達される。
また上記押圧プレート90にはプッシュロッド92が連結され、該ブッシュロッド92には軸直角方向に挿入された駆動軸93が噛合している。この駆動軸93には連結レバー94を介して操向ハンドルのクラッチレバー(不図示)が連結されている。ライダがクラッチレバーを把持すると、駆動軸93が回動し、これに伴ってプッシュロッド92がクラッチばね91を圧縮する方向に移動し、これによりアウタ,インナプレート87a,89aが離間し、エンジン回転の伝達が遮断される。
そして上記アウタプレート87aとインナプレート89aとの間の接触面に固体潤滑剤が介在されている。
このように第2,第3実施形態の乾式クラッチ75,85においても、アウタプレート78,87aとインナプレート81,89aとの接触面に固体潤滑剤を介在させることにより、第1実施形態と略同様の効果が得られる。
1 自動二輪車
2 車体フレーム
8 エンジンユニット
8a エンジン本体
8b 伝動ケース
17 Vベルト式無段変速装置
40 駆動プーリ
41 従動プーリ
42 Vベルト
60,75,85 乾式クラッチ
62 クラッチドラム(被伝達部材)
66 クラッチシュー(伝達部材)
68 摩擦板
70 固体潤滑剤
78,87a アウタプレート(伝達部材)
81,89a インナプレート(被伝達部材)
2 車体フレーム
8 エンジンユニット
8a エンジン本体
8b 伝動ケース
17 Vベルト式無段変速装置
40 駆動プーリ
41 従動プーリ
42 Vベルト
60,75,85 乾式クラッチ
62 クラッチドラム(被伝達部材)
66 クラッチシュー(伝達部材)
68 摩擦板
70 固体潤滑剤
78,87a アウタプレート(伝達部材)
81,89a インナプレート(被伝達部材)
Claims (15)
- 伝達部材と被伝達部材とを非潤滑雰囲気中で接触させ又は離間させることにより動力を伝達し又は遮断する乾式クラッチであって、
上記伝達部材と被伝達部材との間に固体潤滑剤が介在していることを特徴とする乾式クラッチ。 - 請求項1において、上記伝達部材又は被伝達部材の接触面に上記固体潤滑剤を擦り付けることにより、上記両伝達部材の間に上記固体潤滑剤が介在していることを特徴とする乾式クラッチ。
- 請求項1において、上記伝達部材又は被伝達部材の接触面に上記固体潤滑剤を塗布することにより、上記両伝達部材の間に上記固体潤滑剤が介在していることを特徴とする乾式クラッチ。
- 請求項1において、上記伝達部材又は被伝達部材の接触面に上記固体潤滑剤を供給することにより、上記両伝達部材の間に上記固体潤滑剤が介在していることを特徴とする乾式クラッチ。
- 請求項1において、上記伝達部材又は被伝達部材の接触面に上記固体潤滑剤の層を形成することにより、上記両伝達部材の間に上記固体潤滑剤が介在していることを特徴とする乾式クラッチ。
- 請求項1において、上記伝達部材と被伝達部材とは、該伝達部材の回転による遠心力により接触し、ばね力により離間するように構成されていることを特徴とする乾式クラッチ。
- 請求項1において、上記伝達部材と被伝達部材とは、ばね力により接触し、外部からの駆動力により離間するように構成されていること特徴とする乾式クラッチ。
- 請求項1に記載の乾式クラッチを備えた自動二輪車であって、
乾式の変速装置と、該変速装置を収容する変速装置収容室とを備え、上記乾式クラッチは、上記変速装置収容室内に配置されていることを特徴とする自動二輪車。 - 請求項8において、上記変速装置は、Vベルト式無段変速装置であり、該無段変速装置を収容する変速装置収容室内に上記乾式クラッチが配置されていることを特徴とする自動二輪車。
- 請求項9において、上記Vベルト式無段変速装置は、駆動プーリと従動プーリとにVベルトを巻回してなり、上記乾式クラッチは、上記従動プーリ側に配置されていることを特徴とする自動二輪車。
- 請求項1に記載の乾式クラッチを有するエンジンユニットを備えた自動二輪車であって、
上記エンジンユニットは、出力を発生するエンジン本体と、該エンジン本体からの出力を後輪に伝達するVベルト式無段変速装置が収容された伝達ケースとを備え、上記乾式クラッチは、上記伝達ケース内に配置され、上記エンジン本体は、車体フレームに上下揺動可能に支持されていることを特徴とする自動二輪車。 - 請求項11において、上記エンジン本体は、車体フレームに直接上下揺動可能に支持されていることを特徴とする自動二輪車。
- 請求項1に記載の乾式クラッチを有するエンジンユニットを備えた自動二輪車であって、
上記エンジンユニットは、車体フレームに固定的に搭載されていることを特徴とする自動二輪車。 - 請求項1に記載の乾式クラッチを構成する伝達部材であって、
該伝達部材は、伝達軸に取り付けられ、該伝達軸の回転による遠心力により、上記被伝達軸に取り付けられたケーシングに当接するシューであり、該シューの上記ケーシングに対する接触面に上記固体潤滑剤が配設されていることを特徴とする伝達部材。 - 請求項1に記載の乾式クラッチを構成する被伝達部材であって、
該被伝達部材は、被伝達軸に取り付けられ、上記伝達軸に取り付けられたシューが該伝達軸の回転による遠心力により当接するケーシングであり、該ケーシングの上記シューに対する接触面に上記固体潤滑剤が配設されていることを特徴とする伝達部材。
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