JP2012177418A - Sealing device for bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸受内部空間への異物(例えば、水、塵埃)の浸入を防止すると共に、軸受内部空間に封入されている潤滑剤(例えば、油、グリース)の漏洩を防止することを可能にする軸受用密封装置に関する。 The present invention makes it possible to prevent foreign matters (for example, water and dust) from entering the bearing inner space and to prevent leakage of lubricant (for example, oil and grease) sealed in the bearing inner space. The present invention relates to a bearing sealing device.
従来、この種の軸受用密封装置としては、例えば特許文献1,2に示すように、鉄道車両車軸に適用されているものが知られている。鉄道車両車軸には、各種の円すいころ軸受が用いられており、一例として図4に示された円すいころ軸受は、常時非回転状態に維持された静止輪構成体(例えば、1つの外輪1)と、静止輪構成体(外輪1)に対向して回転可能に配置された回転輪構成体(例えば、2つの内輪3)とを備えている。 Conventionally, as this type of bearing sealing device, as shown in Patent Documents 1 and 2, for example, those applied to railway vehicle axles are known. Various types of tapered roller bearings are used for railway vehicle axles. As an example, the tapered roller bearing shown in FIG. 4 is a stationary ring structure (for example, one outer ring 1) that is always kept in a non-rotating state. And a rotating wheel structure (for example, two inner rings 3) that is rotatably disposed opposite to the stationary wheel structure (outer ring 1).
また、静止輪構成体及び回転輪構成体において、その外輪1と各内輪3とは、互いに相対回転可能に対向配置されている。この場合、各内輪3は、その背面同士を(例えば、間座5に)当て付けた状態で鉄道車両車軸7(以下、車軸7という)に嵌合されており、一方、外輪1は、車軸7の外周側に対向しているハウジング(図示しない)に嵌合されている。
Further, in the stationary wheel constituting body and the rotating wheel constituting body, the outer ring 1 and each
外輪1及び内輪3の対向面には、それぞれ、周方向に沿って連続した環状の軌道面(外輪軌道面1s、内輪軌道面3s)が互いに対向して形成されている。この場合、内輪軌道面3sは、それぞれ、間座5側から離間する方向に向かって末広がり状に傾斜して形成されており、一方、外輪軌道面1sは、それぞれ、内輪軌道面3sに沿って同様の傾斜角度を成して形成されている。
On the facing surfaces of the outer ring 1 and the
また、外輪1と内輪3との間の軸受内部空間、具体的には、上記した軌道面1s,3s相互間(即ち、外輪軌道面1sと内輪軌道面3sとの間)には、複数の転動体(ころ)9が1つずつ保持器11で保持された状態で回転可能に組み込まれており、これにより、1つの円すいころ軸受が構成されている。なお、各転動体(ころ)9を保持しつつ各内輪軌道面3sに沿って案内するために、内輪3の対向面(即ち、外周面)には、つば部13,15が、各内輪軌道面3sの両側に沿って連続し、かつ、当該内輪軌道面3sよりも突出して設けられている。
Further, in the bearing internal space between the outer ring 1 and the
また、回転輪構成体として、2つの内輪3の軸方向両外側には、これに隣接して、周方向に沿って連続した環状の前蓋17と、環状の後蓋19とが設けられており、これら前蓋17及び後蓋19は、車軸7に嵌合されている。この場合、例えば、後蓋19を車軸7に嵌合すると共に、上記した円すいころ軸受を車軸7に嵌合して後蓋19に当て付け、続いて、前蓋17を車軸7に嵌合して当該円すいころ軸受に当て付けた状態で、前蓋17に対して押圧体21をアキシアル方向に当て付けて、ボルト23で締め付けることで、当該円すいころ軸受に所定の予圧を付与することができる。
Further, as the rotating wheel constituting body, on both outer sides in the axial direction of the two
このような円すいころ軸受によれば、外内輪1,3が相対回転する間(軸受回転中)、外内輪1,3間(即ち、軸受内部空間)に組み込まれた複数の転動体(ころ)5が、各つば部13,15によって保持・案内されながら、当該軌道面1s,3sに沿って転動することで、車軸7を円滑に回転させることができる。なお、このとき、外内輪1,3及び車軸7は、共通する1本の回転軸Axを中心に回転することとなる。
According to such a tapered roller bearing, a plurality of rolling elements (rollers) incorporated between the outer inner rings 1 and 3 (that is, the bearing inner space) while the outer
また、円すいころ軸受には、軸受回転中の潤滑性能や回転性能などを一定に維持するために、所定量の潤滑剤(例えば、油、グリース)が軸受内部空間に封入されている。この場合、軸受内部空間に封入された潤滑剤(例えば、油、グリース)の漏洩を防止すると共に、軸受内部空間に対する異物(例えば、水、塵埃)の侵入を防止するために、静止輪構成体と回転輪構成体との間には、軸受用密封装置が設けられている。 In addition, in the tapered roller bearing, a predetermined amount of lubricant (for example, oil, grease) is sealed in the bearing internal space in order to keep the lubrication performance and the rotation performance during rotation of the bearing constant. In this case, in order to prevent leakage of lubricant (for example, oil, grease) sealed in the bearing inner space and to prevent foreign matters (for example, water, dust) from entering the bearing inner space, A sealing device for a bearing is provided between the rotating wheel component and the rotating wheel component.
軸受用密封装置は、静止輪構成体(例えば、1つの外輪1)の軸方向両外側と、回転輪構成体(例えば、2つの内輪3)の軸方向両外側との間(隙間)を覆うように、それぞれ設けられている。この場合、一方の軸受用密封装置は、その基端部25eが外輪1に嵌合(固定)され、その先端部25tが前蓋17に対して非接触状態で位置決めされた環状のシールケース25を有しており、他方の軸受用密封装置は、その基端部25eが外輪1に嵌合(固定)され、その先端部25tが後蓋19に対して非接触状態で位置決めされた環状のシールケース25を有している。
The bearing sealing device covers a gap (gap) between the axially outer sides of the stationary wheel component (for example, one outer ring 1) and the axially outer sides of the rotating wheel component (for example, two inner rings 3). As such, each is provided. In this case, one bearing sealing device has an
それぞれのシールケース25は、互いに同一形状を成していると共に、基端部25eから先端部25tに向かうに従って先細り形状を成しており、これにより、全体として中空の円すい台の外観形状として構成されている。そして、当該シールケース25は、静止輪構成体と回転輪構成体との隙間を覆うように設けることで、上記した軸受内部空間を密封された状態(環境下)に維持させることを可能にしている。
Each
また、それぞれのシールケース25には、これと前蓋17(後蓋19)との間に、既存の各種密封部材27をセット(収容、配置)することを可能にするセット部25sが設けられている。この場合、密封部材27としては、例えば、リップシールやパックシール、或いは、シールやシールド等の密封板など、各種のものをセットすることができる。
In addition, each
図面では一例として、密封部材27は、シールケース25に固定されて、回転輪構成体(図面では一例として、前蓋17(後蓋19))に向けて延出した環状のスリンガ27aと、スリンガ27aの内径側に固定されて、回転輪構成体に向けて延出した環状のシール部材27bとを備えている。なお、スリンガ27aの延出端は、回転輪構成体に対して非接触状態に位置決めされており、一方、シール部材27bの延出端は、回転輪構成体に対して接触状態に位置決めされている。
In the drawing, as an example, the
ところで、図5に示すように、従来の軸受用密封装置に適用されたシールケース25において、前蓋17(後蓋19)に対して非接触状態で位置決めされた環状の先端部25tは、前蓋17(後蓋19)を周方向に沿って連続して窪ませた環状の凹溝Gに対して、その一部を挿入した状態で位置付けられている。
By the way, as shown in FIG. 5, in the
この場合、環状の凹溝Gは、その内径面Min及び外径面Moutが共に上記した回転軸Axに平行となるように構成されており、一方、環状の先端部25tは、回転軸Axに平行となるように(具体的には、その内径面Tin及び外径面Toutが共に上記した回転軸Axに平行となるように)構成されている。
In this case, the annular concave groove G is configured such that the inner diameter surface Min and the outer diameter surface Mout are both parallel to the rotation axis Ax, while the
この場合、環状の凹溝Gと先端部25tとの内径面Min,Tin同士、及び、その外径面Mout,Tout同士が互いに平行を成すため、環状の凹溝Gと先端部25tとの間には、回転軸Axに平行に延在した隙間が構成されることになる。かかる構成によれば、例えば雨水や積雪が融けた雪水などが、上記した隙間に入り易くなってしまうと共に、逆に流出し難いので溜まり易くなってしまう。
In this case, since the inner diameter surfaces Min and Tin of the annular groove G and the
ここで、例えば、密封部材27(具体的には、シール部材27b)が劣化しているような場合、上記した隙間に溜まった雨水や雪水が、当該シール部材27を通って軸受内部空間に侵入し、その結果、潤滑剤が劣化したり、軸受構成(外輪1、内輪3、各転動体(ころ)9、外輪軌道面1s、内輪軌道面3sなど)が錆び付いて剥離したりするといった不具合が生じる虞がある。そうなると、当該円すいころ軸受を長期に亘って連続して使用し続けることが困難になってしまう虞がある。
Here, for example, when the sealing member 27 (specifically, the
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、防水性を飛躍的に高めることで、軸受内部空間の密封性を確保し、これにより、軸受を長期に亘って連続して使用し続けることを可能にする軸受用密封装置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 thereof is to dramatically improve the waterproof property, thereby ensuring the sealability of the bearing internal space, and thereby the bearing can be used for a long time. It is an object of the present invention to provide a bearing sealing device that enables continuous use.
このような目的を達成するために、本発明は、常時非回転状態に維持された静止輪構成体と、静止輪構成体に対向して回転可能に配置された回転輪構成体との間を覆うように設けられた軸受用密封装置であって、その基端部が静止輪構成体に嵌合され、その先端部が回転輪構成体に対して非接触状態で位置決めされた環状のシールケースを有し、回転輪構成体には、周方向に沿って連続して一部窪ませて形成され、かつ、シールケースの先端部がその一部を挿入した状態で位置付けられる円環状の凹溝が形成されており、環状の凹溝は、回転軸に対して傾斜した外径側テーパ円周面と、これに対向した内径側テーパ円周面とを備えている。
本発明において、外径側テーパ円周面は、回転軸に対して先細り勾配を成して傾斜しており、内径側テーパ円周面は、回転軸に対して末広がり勾配を成して傾斜している。
本発明において、外径側テーパ円周面には、その一部を回転軸を横断する方向に沿って周方向に連続して窪ませた環状の水切溝が、少なくとも1つ設けられている。
本発明において、環状のシールケースにおいて、その先端部は、回転軸に対して所定の傾斜角度を成し、かつ、環状の凹溝に向かって末広がり形状を成して構成されている。
本発明において、環状のシールケースには、各種密封部材をセットすることを可能にするセット部が設けられている。
In order to achieve such an object, the present invention provides a gap between a stationary wheel component that is always maintained in a non-rotating state and a rotating wheel component that is rotatably disposed opposite the stationary wheel component. An annular sealing case having a base end portion fitted to a stationary ring constituent body and positioned in a non-contact state with respect to the rotating wheel constituent body, the bearing sealing device provided so as to cover A ring-shaped concave groove that is formed in the rotating wheel structure so as to be continuously depressed in the circumferential direction and is positioned with the tip portion of the seal case inserted therein. The annular groove is provided with an outer diameter-side tapered circumferential surface inclined with respect to the rotation axis and an inner diameter-side tapered circumferential surface facing the outer circumferential side.
In the present invention, the outer diameter side tapered circumferential surface is inclined with a tapered gradient with respect to the rotation axis, and the inner diameter side tapered circumferential surface is inclined with a divergent gradient with respect to the rotation axis. ing.
In the present invention, the outer diameter side tapered circumferential surface is provided with at least one annular drain groove that is partially recessed in the circumferential direction along a direction crossing the rotation axis.
In the present invention, in the annular seal case, the tip end portion is configured to have a predetermined inclination angle with respect to the rotation axis and to have a shape spreading toward the annular concave groove.
In the present invention, the annular seal case is provided with a set portion that enables various sealing members to be set.
本発明によれば、防水性を飛躍的に高めることで、軸受内部空間の密封性を確保し、これにより、軸受を長期に亘って連続して使用し続けることを可能にする軸受用密封装置を実現することができる。 According to the present invention, a sealing device for a bearing that ensures the sealability of the bearing internal space by dramatically improving the waterproofness, thereby enabling the bearing to be continuously used for a long period of time. Can be realized.
以下、本発明の一実施形態に係る軸受用密封装置について、添付図面を参照して説明する。なお、下記の実施形態は、図4に示された軸受用密封装置の改良であるため、以下、改良部分の説明にとどめる。この場合、上記した軸受用密封装置(図4)と同一の構成については、その構成に付された参照符号と同一の符号を本実施形態に用いた図面上に付すことで、その説明を省略する。 Hereinafter, a bearing sealing device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, since the following embodiment is an improvement of the bearing sealing device shown in FIG. 4, only the improved portion will be described below. In this case, with respect to the same configuration as the above-described bearing sealing device (FIG. 4), the same reference numerals as those used in the configuration are attached to the drawings used in this embodiment, and the description thereof is omitted. To do.
図1(a)〜(d)に示すように、本実施形態の軸受用密封装置は、常時非回転状態に維持された静止輪構成体(例えば、1つの外輪1)の軸方向両外側と、当該静止輪構成体(外輪1)に対向して回転可能に配置された回転輪構成体(例えば、2つの内輪3)の軸方向両外側との間(隙間)を覆うようにそれぞれ設けられている。この場合、各軸受用密封装置は、その基端部25eが静止輪構成体(例えば、外輪1)に嵌合され、その先端部25tが回転輪構成体(例えば、前蓋17、後蓋19)に対して非接触状態で位置決めされた環状のシールケース25を有している。
As shown in FIGS. 1 (a) to 1 (d), the bearing sealing device according to the present embodiment includes both axially outer sides of a stationary ring structure (for example, one outer ring 1) that is always maintained in a non-rotating state. The rotating wheel structure (for example, the two inner rings 3) disposed so as to be able to rotate opposite the stationary wheel structure (outer ring 1) is provided so as to cover the space (gap) between both axial outer sides. ing. In this case, each bearing sealing device has a
このような構成において、前蓋17(回転輪構成体)には、周方向に沿って連続して一部窪ませて形成され、かつ、シールケース25の先端部25tがその一部を挿入した状態で位置付けられる円環状の凹溝Gが形成されている(図1(a),(b))。同様に、後蓋19(回転輪構成体)には、周方向に沿って連続して一部窪ませて形成され、かつ、シールケース25の先端部25tがその一部を挿入した状態で位置付けられる円環状の凹溝Gが形成されている(図1(c),(d))。
In such a configuration, the front lid 17 (rotating wheel component) is formed to be continuously depressed along the circumferential direction, and the
また、前蓋17及び後蓋19の各凹溝Gは、上記した外内輪1,3及び車軸7において共通する1本の回転軸Ax(図4参照)に対して傾斜した外径側テーパ円周面Goutと、これに対向した(具体的には、これの内径側に対向した)内径側テーパ円周面Ginとを備えている。この場合、外径側テーパ円周面Goutは、回転軸Axに対して先細り勾配を成して傾斜しており、一方、内径側テーパ円周面Ginは、回転軸に対して末広がり勾配を成して傾斜している。
Further, each concave groove G of the
これにより、外径側テーパ円周面Goutは、当該凹溝Gに挿入されるシールケース25の先端部25tの挿入方向に向かって先細り傾斜となった中空の円すい台形状を成して構成されており、一方、内径側テーパ円周面Ginは、当該凹溝Gに挿入されるシールケース25の先端部25tの挿入方向に向かって末広がりとなった中空の倒立円すい台形状を成して構成されている。
Thereby, the outer diameter side tapered circumferential surface Gout is configured to form a hollow truncated cone shape that is tapered toward the insertion direction of the
この場合、前蓋17及び後蓋19の各凹溝Gにおいて、先細り中空円すい台形状を成す外径側テーパ円周面Goutの回転軸Axに対する傾斜角度θ1、及び、末広がり中空倒立円すい台形状を成す内径側テーパ円周面Ginの回転軸Axに対する傾斜角度θ2は、それぞれ、例えば、軸受用密封装置の使用環境や使用目的などに応じて設定されるため、ここでは特に数値限定しない。要するに、傾斜角度θ1,θ2は、回転軸Axに対して0°以上で90°未満(0°<θ1、θ2<90°)の範囲で設定すればよい。
In this case, each concave groove G of the
また、前蓋17及び後蓋19の各凹溝Gにおいて、外径側テーパ円周面Goutには、その一部を回転軸Axを横断(図面では一例として、直交)する方向に沿って周方向に連続して窪ませた環状の水切溝29が、少なくとも1つ設けられている。なお、図面では一例として、1つの環状の水切溝29が示されているが、これにより発明の技術的範囲が限定されるものではない。
Further, in each concave groove G of the
なお、水切溝29の溝幅や溝深、溝形状は、例えば、凹溝Gの大きさ(広さ)や形状、或いは、軸受用密封装置の使用環境や使用目的に応じて設定されるため、ここでは特に限定しない。例えば図面では、断面矩形状の水切溝29が示されているが、これに代えて、断面円弧(楕円)形状や三角形状などの水切溝29としてもよい。
The groove width, groove depth, and groove shape of the draining
また、図2に示すように、環状のシールケース25において、その先端部25tは、回転軸Axに対して所定の傾斜角度αを成し、かつ、環状の凹溝G(図1(a)〜(d)参照)に向かって末広がり形状を成して構成されている。具体的には、その内径面Tin及び外径面Toutが共に上記した回転軸Axに対して所定の傾斜角度αをなすように構成されている。この場合、回転軸Axに対する先端部25tの傾斜角度αは、例えば、軸受用密封装置の使用環境や使用目的などに応じて設定されるため、ここでは特に数値限定しない。要するに、傾斜角度αは、回転軸Axに対して0°以上で90°未満(0°<α<90°)の範囲で設定すればよい。
Further, as shown in FIG. 2, in the
なお、上記したシールケース25は、静止輪構成体(外輪1)の軸方向両外側と、当該静止輪構成体(外輪1)に対向して回転可能に配置された回転輪構成体(2つの内輪3)の軸方向両外側との間(隙間)において、互いに同様のものを適用し、それぞれ設けることができる(図1(b),(d)参照)。
The above-described
また、環状のシールケース25には、既存の各種密封部材27をセットすることを可能にするセット部25sが設けられている。セット部25sは、全体として円すい台の外観形状を成すシールケース25の基端部25eと先端部25tとの間において、回転軸Axと平行な中空円筒状を成して構成されている。
In addition, the
この場合、当該セット部25sに密封部材27をセット(収容、配置)して、その一部(先端)を回転輪構成体(図面では一例として、前蓋17、後蓋19)に接触又は非接触させるようにすることで、当該シールケース25(具体的には、セット部25s)と回転輪構成体(前蓋17、後蓋19)との間に、既存の各種密封部材27を収容、配置することができる。
In this case, the sealing
なお、図面では、密封部材27の一例として、リップシールをシール部材27b(図4参照)として適用したものが示されているが、これにより本発明の技術的範囲が限定されるものではない。リップシールに代えて、例えば、パックシール、或いは、シールやシールド等の密封板など、各種のものを密封部材27としてセットすることができる。
In the drawings, as an example of the sealing
以上、本実施形態の軸受用密封装置によれば、中空の円すい台の外観形状を成すシールケース25の先端部25tを回転軸Axに対して所定の傾斜角度αを成す末広がり形状に構成し、当該先端部25tを外径側及び内径側テーパ円周面Gout,Ginを有する凹溝Gに挿入して非接触状態に位置付けると共に、当該外径側テーパ円周面Goutに水切溝29を設けたことで、車軸7の回転中(即ち、外内輪1,3の相対回転中)或いは車軸7の停止時に、例えば雨水や積雪が融けた雪水などは、その一部がシールケース25の先端部25tに沿って自重によって落下して排除されると共に、残りが回転輪構成体(前蓋17、後蓋19)に形成された凹溝Gの水切溝29によって切断され、外径側テーパ円周面Goutに沿って落下して排除される。
As described above, according to the bearing sealing device of the present embodiment, the
これにより、軸受用密封装置を越えて上記した軸受内部空間に雨水や雪水が浸入することを未然に防止することができる。特に、車軸7の回転中(即ち、外内輪1,3の相対回転中(軸受回転中))に、水切溝29によって切断された雨水や雪水は、その自重によってシールケース25の先端部25tに沿って落下して排除されるか、或いは、回転輪構成体(前蓋17、後蓋19)の回転遠心力によって凹溝Gの外径側テーパ円周面Goutに沿って落下して排除される。
Thereby, it is possible to prevent rainwater and snowwater from entering the above-described bearing internal space beyond the bearing sealing device. In particular, rain water or snow water cut by the
これによれば、上記した軸受内部空間に雨水や雪水が浸入することを確実に防止することができるため、例えば、雨水や雪水が当該シール部材27を通って軸受内部空間に侵入することで、潤滑剤が劣化したり、軸受構成(外輪1、内輪3、各転動体(ころ)9、外輪軌道面1s、内輪軌道面3sなど)が錆び付いて剥離したりするといったような従来における不具合が生じることは無い。この結果、当該円すいころ軸受を長期に亘って連続して使用し続けることが可能となる。
According to this, since it is possible to reliably prevent rain water or snow water from entering the bearing internal space, for example, rain water or snow water enters the bearing internal space through the
また、本実施形態によれば、シールケース25のセット部25sに既存の各種密封部材27をセットすることができるため、上記した軸受用密封装置の効果と当該密封部材27との相乗効果によって、上記した雨水や雪水に加えてその他の異物(例えば、塵埃)の軸受内部空間への浸入を確実に防止することができると共に、軸受内部空間に封入されている潤滑剤(例えば、油、グリース)の漏洩を確実に防止することができる。
Further, according to the present embodiment, since various existing
この結果、異物による焼き付きや劣化を防止することができると共に、軸受内部空間に封入されている潤滑剤(例えば、油、グリース)を常に一定量に維持することができるため、これにより、軸受回転中の潤滑性能や回転性能を一定に維持することができ、その結果、当該円すいころ軸受を長期に亘って連続して使用し続けることが可能となる。 As a result, seizure and deterioration due to foreign matter can be prevented, and the lubricant (for example, oil, grease) sealed in the bearing internal space can always be maintained at a constant amount. The inside lubrication performance and rotation performance can be maintained constant, and as a result, the tapered roller bearing can be continuously used for a long time.
なお、例えば図3に示すように、上記した実施形態において、密封部材27として、シール部材(リップシール)27bと回転輪構成体(前蓋17、後蓋19)との間に、当該回転輪構成体と共に回転するスリーブ30を介在させ、シール部材(リップシール)27bをスリーブ30に接触させるように構成してもよい。
For example, as shown in FIG. 3, in the above-described embodiment, as the sealing
1 外輪(静止輪構成体)
3 内輪(回転輪構成体)
25 シールケース
25e シールケースの基端部
25t シールケースの先端部
Ax 回転軸
G 凹溝
Gout 凹溝の外径側テーパ円周面
Gin 凹溝の内径側テーパ円周面
1 Outer ring (stationary ring component)
3 Inner ring (Rotating wheel component)
25
Claims (5)
その基端部が静止輪構成体に嵌合され、その先端部が回転輪構成体に対して非接触状態で位置決めされた環状のシールケースを有し、
回転輪構成体には、周方向に沿って連続して一部窪ませて形成され、かつ、シールケースの先端部がその一部を挿入した状態で位置付けられる円環状の凹溝が形成されており、
環状の凹溝は、回転軸に対して傾斜した外径側テーパ円周面と、これに対向した内径側テーパ円周面とを備えていることを特徴とする軸受用密封装置。 A bearing sealing device provided so as to cover between a stationary wheel component that is always maintained in a non-rotating state and a rotating wheel component that is rotatably disposed opposite the stationary wheel component,
The base end portion is fitted to the stationary wheel constituent body, and the distal end portion has an annular seal case positioned in a non-contact state with respect to the rotating wheel constituent body,
The rotating wheel structure is formed with an annular concave groove that is continuously depressed along the circumferential direction and is positioned with the tip of the seal case inserted partially. And
The annular concave groove includes an outer diameter side tapered circumferential surface inclined with respect to the rotation axis, and an inner diameter side tapered circumferential surface facing the outer circumferential side taper circumferential surface.
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