JP2012229751A - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータの振れによってブレーキパッドに傾きが付与された際のブレーキパッド傾倒時における摺動抵抗の大幅な低減を図ることのできるディスクブレーキ装置を提供する。
【解決手段】ロータ３０の軸方向に摺動可能なブレーキパッド３２，３４を備えたディスクブレーキ装置１０であって、ブレーキパッド３４における耳部３８をロータ３０の半径方向から挟着するパッドクリップ２６を備え、耳部３８には、ブレーキパッド３４が垂直状態では対向位置に存在し、ブレーキパッド３４が傾倒した際にはロータ３０の軸方向にズレることにより、モーメントが働く一対の接触部３９を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスクブレーキ装置に係り、特にディスクブレーキ装置におけるブレーキパッドの保持形態に関する技術である。

昨今、環境問題や燃料高騰などの影響を受け、自動車や自動二輪車などには、走行距離に対する燃料消費量を低減した、いわゆる低燃費化の要請が高まっている。低燃費化の主体は現在、駆動系にガソリンエンジンと電動モータを用いたいわゆるハイブリッド化や、停車時のアイドリングストップ化、および軽量化などであるが、走行時における制動抵抗、すなわちブレーキにおける引き摺り抵抗も、燃費への影響があるとして注目を受けている。

このような背景を勘案し、引き摺り抵抗を低減すべく着目したのは、ロータの傾き（ロータ振れ・倒れ）に倣って配置形態を傾けるブレーキパッドによる抵抗である。図２０、図２１は、ディスクブレーキ装置におけるロータ１と、ロータ１のインナ側に配置されたブレーキパッド２の様子を示す側断面図である。ロータ１に振れや倒れが生ずるとブレーキパッド２は図２１に示すように、ロータ１の傾きによる力Ｆを受け、ロータ１の傾きに倣うように傾く。

ディスクブレーキ装置におけるブレーキパッド２は通常、パッドクリップ（不図示）により耳部３が、ロータ１の半径方向に挟着されることで保持されている。このため、ブレーキパッド２に傾きが生じた場合には、ブレーキパッド２の上下（図２１に示す例では耳部３におけるロータ１の半径方向内側と外側）に存在する接触部４は、その間隔がＤからＤ_０へと狭まる方向へ移動することとなる。

このため、ロータ１によって傾けられたブレーキパッド２には、挟持状態における姿勢が安定する状態に戻ろうとする力が働き、ロータ１の傾きと反対方向に作用する回転モーメントが生ずる。このような回転モーメントの働きにより元の状態に戻ろうとするブレーキパッド２とロータ１との間には、引き摺りが生ずることとなり、引き摺り抵抗増大の一因となっていた。

このような問題に対し、ブレーキパッドがロータ振れ・倒れによる外力を受けた際、ブレーキパッドの傾倒に必要とする力を低減すると共に傾倒した姿勢の保持を図り、これにより引き摺り抵抗を低減するといった技術が、特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されている技術は、図２２に示すようにブレーキパッド２における挟着部５（耳部３の端面）を円弧状に形成するという点を特徴としたものである。このような構成とすることで、図２３に示すように、ブレーキパッド２が傾いた場合であっても、ブレーキパッド２の上下に位置する接触部４は、互いにロータ軸方向にずれる事が無く、安定した挟持状態が保たれる。

特許第３７０００６４号公報

特許文献１に開示されているような構成を有するディスクブレーキ装置であれば、確かにロータの傾きによって生ずる摺動抵抗を低減することができると考えられる。しかし、特許文献１に開示されているディスクブレーキ装置ではブレーキパッドが傾く際、その傾きが安定状態に至るまでロータの傾きに対する反力（＝抵抗）を生じさせていることに変わりは無い。

本発明では、ロータの振れによってブレーキパッドに傾きが付与された際、ブレーキパッドが傾きの入力方向に積極的に倒れ込む方向のモーメントを得て、ブレーキパッド傾倒時における摺動抵抗の大幅な低減を図ることのできるディスクブレーキ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るディスクブレーキ装置は、ロータの軸方向に摺動可能なブレーキパッドを備えたディスクブレーキ装置であって、前記ブレーキパッドにおける挟着部を前記ロータの半径方向から挟着する挟着手段を備え、前記挟着部には、前記ブレーキパッドが垂直状態では対向位置に存在し、前記ブレーキパッドが傾倒した際には前記ロータの軸方向にズレることにより、モーメントが働く一対の接触部を設けたことを特徴とする。

また、上記のような特徴を有するディスクブレーキ装置において前記接触部は、前記ロータの軸方向に平行に形成された面を持つ前記挟着部に、傾斜面または円弧面を設けることにより構成することが望ましい。このような構成とすることで、ブレーキパッドが傾倒した場合であっても挟着手段との接触点が接触部からずれることが無い。

また、上記のような特徴を有するディスクブレーキ装置において前記挟着部は、ブレーキパッドを構成するプレッシャプレートに凸設された耳部に設けると良い。耳部は、ブレーキパッドにおけるライニング添着面から離れた位置に存在する。このため、耳部の断面形状を変更した場合であっても、制動時における押圧のバランスやプレッシャプレートの強度に影響を与えない。

また、上記のような特徴を有するディスクブレーキ装置では、前記挟着部は、ブレーキパッドを構成するプレッシャプレートにおける前記ロータの半径方向内側と外側としても良い。このような構成とすることで、耳部を備え無いブレーキパッドに対しても、本発明を適用することが可能となる。

さらに、上記のような特徴を有するディスクブレーキ装置では、前記挟着手段による挟着力により前記ブレーキパッドが傾倒する方向に生ずる回転モーメントは、前記挟着部と前記挟着手段との間に生ずる摩擦力により相殺されるようにすると良い。このような構成とすることで、ロータの振れや倒れによるブレーキパッドに対する押し付け力が無くなった場合でも、ブレーキパッドは、傾いた状態を維持することができる。また、モーメントの作用によるブレーキパッドの傾き過多を抑制することができ、これによる摺動抵抗の増加も抑制することができる。

上記のような特徴を有するディスクブレーキ装置によれば、ロータの振れによってブレーキパッドに傾きが付与された際、ブレーキパッドが傾きの入力方向に積極的倒れ込む方向のモーメントを得ることができる。これにより、ブレーキパッド傾倒時における摺動抵抗の大幅な低減を図ることが可能となる。

ロータ振れ・倒れが生じた際のディスクブレーキ装置の側面構成を示す図である。 ロータ振れ・倒れが収まった際のディスクブレーキ装置の側面構成を示す図である。 キャリパを除くディスクブレーキ装置のインナ側正面の構成を示す図である。 キャリパを除くディスクブレーキ装置の斜視図である。 実施形態に適用可能な他の一例に係るサポートおよびパッドクリップの正面構成を示す図である。 実施形態に適用可能な他の一例に係るサポートおよびパッドクリップの平面形態を示す図である。 実施形態に適用可能な他の一例に係るサポートおよびパッドクリップの構成を示す斜視図である。 他の一例に係るサポートおよびパッドクリップの部分分解斜視図である。 定常状態におけるロータとインナ側ブレーキパッドと、パッドクリップによる荷重の関係を示す図である。 ロータ振れ・倒れが生じた際のロータとインナ側ブレーキパッドと、パッドクリップによる荷重、およびモーメントの関係を示す図である。 耳部の保持状態と作用する力の関係を説明するための図である。 パッドクリップの変更により、ブレーキパッドの保持形態を変化させたディスクブレーキ装置の例を示す図である。 ブレーキパッドにおける耳部の形態を半割りの長円状とした場合の例を示す図である。 ブレーキパッドにおける耳部の形態を台形とし、窄み方向を変えた場合の例を示す図である。 ブレーキパッドにおける耳部の形態を半割りの長円状とし、円弧部分の形成方向を変えた場合の例を示す図である。 ブレーキパッドにおける耳部の形態を六角形とした場合の例を示す図である。 ブレーキパッドにおける耳部の形態を、台形とし、かつロータの半径方向内側に位置する挟着部をロータの軸方向と平行にした場合の例を示す図である。 図１７に示すブレーキパッドの傾倒方向と、傾倒時における挟着力（クリップ荷重）と回転モーメントの関係を示す図である。 ブレーキパッドに耳部が無い場合におけるパッドクリップによるブレーキパッドの挟着形態の例を示す図である。 従来のディスクブレーキ装置におけるロータと、ロータのインナ側に配置されたブレーキパッドの様子を示す側断面図である。 図２０に示すディスクブレーキ装置におけるブレーキパッドの傾倒方向と傾倒時における挟着力（クリップ荷重）、および回転モーメントの関係を示す図である。 他の従来のディスクブレーキ装置におけるロータと、ロータのインナ側に配置されたブレーキパッドの様子を示す側断面図である。 図２２に示すディスクブレーキ装置におけるブレーキパッドの傾倒方向と傾倒時における挟着力（クリップ荷重）、および回転モーメントの関係を示す図である。

以下、本発明のディスクブレーキ装置に係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１はロータ振れ・倒れが生じた際のディスクブレーキ装置の側面構成を示す図である。図２はロータ振れ・倒れが収まった際のディスクブレーキ装置の側面構成を示す図である。図３は、キャリパを除くディスクブレーキ装置のインナ側正面の構成を示す図である。図４は、キャリパを除くディスクブレーキ装置の斜視図である。図９は、定常状態におけるロータとインナ側ブレーキパッドと、パッドクリップによる荷重の関係を示す図である。図１０は、ロータ振れ・倒れが生じた際のロータとインナ側ブレーキパッドと、パッドクリップによる荷重、およびモーメントの関係を示す図である。
本実施形態に係るディスクブレーキ装置１０は、サポート１２とロータ３０、ブレーキパッド３２，３４、およびキャリパ４２を基本構成とするものである。

本実施形態に係るディスクブレーキ装置１０のサポート１２は、トルク受け部１４と、インナ側フレーム１６、アウタ側フレーム２０、およびサポートブリッジ１８を主な構成要素としている。

トルク受け部１４は、ロータ３０のインナ側とアウタ側においてそれぞれ、ロータ３０の回入側と回出側に対を成すように設けられ、制動時に生ずる摩擦力によってロータ３０に供回りしようとするブレーキパッド３２，３４の回転力（制動トルク）を受け止める役割を担う。実施形態に係るトルク受け部１４は、詳細を後述するブレーキパッド３２，３４との対向面に凸部２２、および凹部２４を有する。凹部２４には、ブレーキパッド３２，３４を挟着保持すると共に、ブレーキパッド３２，３４のロータ軸方向への摺動性を向上させるためのパッドクリップ２６が設けられている。

本実施形態では、パッドクリップ２６は、トルク受け部１４における凸部２２を挟持することで固定され、ブレーキパッド３２，３４を凹部２４の上辺に引き上げるように保持する挟着力（クリップ荷重）を生じさせる構成とされている。

インナ側フレーム１６は、ロータ３０のインナ側であって、ロータ３０の回入側と回出側に位置するトルク受け部１４を連結するフレームである。なお、インナ側フレーム１６には、図示しない車両への取り付けを目的とした雌ネジ孔２８が設けられている。
アウタ側フレーム２０は、ロータ３０のアウタ側であって、ロータ３０の回入側と回出側に位置するトルク受け部１４を連結するフレームである。
サポートブリッジ１８は、ロータ３０を跨いでインナ側に位置するトルク受け部１４とアウタ側に位置するトルク受け部１４とを連結する部位である。

ここで、上述したサポートやパッドクリップの形態は、本発明を実施する上での一例に過ぎない。本発明に適用可能なサポートおよびパッドクリップの他の一例として、図５〜図８に示すものを挙げることができる。なお、図５はブレーキパッドを組付けた状態の他の例に係るサポートおよびパッドクリップの構成を示す正面図である。また、図６は同平面（上面）図、図７は斜視図であり、図８はブレーキパッド、パッドクリップ、およびサポートの組付け部分を示す、部分分解斜視図である。

図５〜図８に示す形態のサポート１２およびパッドクリップ２６と、上述したサポート１２およびパッドクリップ２６との特徴的な相違点は、サポート１２におけるトルク受け部１４を構成する凸部２２の形態と、この凸部２２を挟持するパッドクリップ２６における挟持部の形態にある。具体的には、サポート１２の凸部２２には、その上面に円形状の凹部２２ａが設けられている。また、パッドクリップ２６における挟持部には、凸部２２を挟持した際に、上面に形成された凹部２２ａに嵌り込む爪２６ａが形成されている。このような構成とすることで、トルク受け部１４に組付けるパッドクリップ２６の倒れ止めを図ることができる。

ブレーキパッド３２，３４は、本実施形態の場合、ロータ３０のアウタ側に配置されるアウタ側ブレーキパッド３２と、ロータのインナ側に配置されるインナ側ブレーキパッド３４とが存在するが、その構成は、いずれも同様としている。よって、以下の説明においてブレーキパッドと称する場合、特別な指定が無い限りインナ側のブレーキパッド３４を指すものとする。ブレーキパッド３４は、プレッシャプレート３５と、このプレッシャプレート３５に添着された摩擦部材であるライニング４０とを基本として構成される、実施形態に係るプレッシャプレート３５は、ライニング４０が添着されるプレート本体３６（プレッシャプレート３５における耳部３８を除いた部分）と、プレート本体３６を基準としてロータ３０の回入側と回出側に設けられた凸設部である耳部３８とを基本として構成されている。

本実施形態に係る耳部３８は、側面形状を図９、図１０に示すように、パッドクリップ２６による挟着部であるロータの半径方向内側と外側に位置する辺に傾斜面３８ａを設けた台形状としている。傾斜面３８ａは、通常、ロータ３０の軸方向と平行に形成される面を持つ挟着部に、ライニング添着面側の主面から反対側の主面にかけて、半径方向内側と外側に位置する挟着部間の距離が狭くなるように形成されている。このような構成とすることにより、挟着部では、傾斜面間の最も広い部位の直線（接触部３９）のみがパッドクリップ２６と接触することとなる。また、打ち抜きにより形成されるプレッシャプレート３５においては、このような傾斜形態では、打ち抜きダレが生ずる面と同じ側が窄む（狭くなる）こととなる。このため、１度の打ち抜き加工により形状形成が可能となるため、加工コストの高騰を招く虞が無い。

傾斜面の傾斜角度θ_０は、ブレーキパッド３４に対して想定される傾き角度θ_１よりも大きい角度とすると良い。このような構成とすることで、ブレーキパッド３４が傾倒した場合であっても、接触部３９のみがパッドクリップ２６と接触している状態を維持することができる。これにより、ロータ振れ・倒れに起因してブレーキパッド３４が傾倒した場合には、ロータ３０の半径方向内側と外側に位置する接触部３９がロータ３０の軸方向に移動し、両者の間にシフト量Δｄが生ずることとなる。

ここで、クリップ荷重をＦ_０（片側あたり1／２Ｆ_０）とすると、耳部３８には、Ｆ_０Δｄで示すことのできるモーメントＭが生ずることとなる（図１１参照）。このため、パッドクリップ２６によって挟着力が付与された場合であっても、制動力解除時にブレーキパッド３４が垂直状態に戻ろうとすることが無い。よって、ブレーキパッド３４が垂直状態に戻ろうとする事に起因して生ずる引き摺り抵抗を低減することができる。

一方で、接触部３９（本説明では説明を簡単化するためにロータ半径方向外側の接触部３９を指すこととする）では、モーメントＭを妨げる方向の力である摩擦力が生ずる。モーメントＭについて、Ｆ_０ΔｄをＦ_０ｔａｎθ_１ｌと変換すると、Ｆ_０ｔａｎθ_１に対する最大摩擦はＦ_０μと示すことができる。ここで、Ｆ_０ｔａｎθ_１がＦ_０μよりも大きくなった場合には、モーメントＭが０以上となり、ブレーキパッド３４に余分な倒れ込みが発生し、ロータ半径方向内側の引き摺りが生じてしまう可能性がある。このため、本実施形態では、Ｆ_０ｔａｎθ_１≦Ｆ_０μの関係を保つようにＦ_０およびθ_１を調整している。これにより、ブレーキパッド３４は、傾斜角度θ_１の傾き状態を維持することが可能となる。

このような観点からは、傾斜面の傾斜角度θ_０は、Ｆ_０ｔａｎθ_１＝Ｆ_０μとなる傾き角度θ_１と等しくしておくと良い。こうすることにより、傾倒過多によるブレーキパッド３４の無用な倒れ込み（引き摺り）を防ぐことができるからである。

本実施形態に係るディスクブレーキ装置１０におけるパッドクリップ２６は、ブレーキパッド傾倒時に生ずるモーメントＭが、耳部３８とパッドクリップ２６との間の摺動抵抗Ｆ_１よりも小さく、あるいは同等となるように、ブレーキパッドに対する挟着力（クリップ荷重）が調整されている。このような構成とすることにより、ロータ３０の振れや倒れによって傾けられたブレーキパッド３４の姿勢を、摺動抵抗Ｆ_１の力で保持することができる。これにより、ブレーキパッド３４が過度に倒れ込むことによる引き摺り抵抗の発生を防ぐことができる。

なお、本実施形態に係るディスクブレーキ装置１０では図３に示すように、ブレーキパッドをパッドクリップ２６で挟着する際、ブレーキパッド３４をトルク受け部１４の凹部２４の上辺に押し上げるような形態を採る旨説明したが、図１２に示すように凹部２４の下側にブレーキパッド３４を押し下げる形態で挟着保持するパッドクリップ２６ａを採用しても良い。このような構成とした場合であっても、上記実施形態と同様な効果を奏することができるからである。

また、上記実施形態に係るディスクブレーキ装置１０では、プレッシャプレート３５の耳部３８の形態を台形とし、ライニング添着面と反対側が窄むように傾斜面３８ａを設ける旨説明した。しかしながら本発明に係るディスクブレーキ装置１０では、図１３〜図１７に示すような形態の耳部３８を備えたブレーキパッドを採用することもできる。

図１３に示す形態のブレーキパッド３４ａは、耳部３８の断面形状を半割れの長円型としている。また、本形態では、長円の円弧部分をライニング添着面と反対の面側に向けており、上記実施形態におけるブレーキパッド３４における耳部３８の窄み方向と一致させている。耳部３８の形態をこのようなものとした場合であっても、ロータ３０の振れや倒れによってブレーキパッド３４ａが傾倒した場合には、ロータ３０の半径方向内側と外側に位置する接触部３９がロータ軸方向へ離間するようにシフトすることとなる。このため、上記実施形態に係るブレーキパッド３４と同様に、傾倒時に傾倒方向と同一方向への回転モーメントを生じさせるといった効果を得ることができる。

また、図１４に示す形態のブレーキパッド３４ｂは、耳部３８の断面形状を台形とする点で実施形態に係るブレーキパッド３４と同様であるが、傾斜面３８ａの傾斜方向、すなわち窄みの方向を異ならせている。具体的には、ライニング添着面と反対側の面から、ライニング添着面へ向けて傾斜面間の距離が狭くなるように耳部３８を形成し、ライニング添着面側に窄む形態としている。このような構成とした場合であっても、ブレーキパッド３４ｂが傾倒する際には、ロータ３０の半径方向内側と外側に位置する接触部３９がロータ軸方向へ離間するようにシフトすることとなる。よって、上記実施形態に係るブレーキパッド３４ｂと同様な効果を奏することができる。また、ディスクブレーキ装置におけるブレーキパッドは通常、サポート１２（図４参照）に対してプレッシャプレート３５側からライニング４０側へ挿入して組付けが成される。このため、本形態のように耳部３８の窄み方向をライニング添着面側とすることで、パッドクリップ２６を備えたサポート１２に対する組付け性を向上させることができる。

また、図１５に示す形態のブレーキパッド３４ｃは、耳部３８の断面形状を図１３に示すブレーキパッド３４ａと同様に、半割れの長円型とした上で、円弧部分をライニング添着面側に向けて配置する構成としている。このような形態であっても、上記実施形態に係るブレーキパッド３４と同様な効果を奏することができる。

また、図１６に示す形態のブレーキパッド３４ｄは、耳部３８の断面形状を六角形とし、ロータの半径方向内側と外側の対向位置にそれぞれ頂点、すなわち実施形態に係る接触部３９が配置される形態としている。このように、挟着部の一部を凸とするようにして、半径方向内側と外側の対向位置に接触部３９を設けることでも、ブレーキパッド傾倒時に接触部３９がロータの軸方向に離間するようにシフトするといった作用を得ることができる。よって、上記実施形態に係るブレーキパッド３４と同様な効果を奏することができる。

さらに、ブレーキパッドの傾倒方向が一定方向である場合（例えばブレーキパッドにおける半径方向外側がインナ側へ傾倒すると予め解っている場合）には、プレッシャプレート３５における耳部３８の断面形状を、図１７に示すような形態としても良い。図１７に示す形態のブレーキパッド３４ｅは、耳部３８の断面形状を台形としている点で上記実施形態に係るブレーキパッド３４と同様であるが、ロータ３０の半径方向内側に位置する挟着部をロータ軸方向と平行に形成し、半径方向外側に位置する挟着部に、ライニング添着面と反対方向へ向けて挟着部間の幅が広がる傾きを持った傾斜面３８ａを持たせている。このような形態のブレーキパッド３４ｅでは、ブレーキパッド３４ｅに傾きが付与されていない状態においては、ロータ３０の半径方向内側に位置する挟着部には、ロータ３０の軸方向全体に挟着力（クリップ荷重）が付与されることとなり、ロータ３０の半径方向外側に位置する挟着部には、接触部３９のみに挟着力（クリップ荷重）が付与されることとなる。

一方、ブレーキパッド３４ｅに傾斜が付与されると図１８に示すように、挟着力（クリップ荷重）はロータ３０の半径方向外側に位置する接触部３９と、半径方向内側におけるライニング添着面と反対側に位置する一点（線：接触部３９）のみに付与されることとなり、上記実施形態に係るブレーキパッド３４と同様な作用を得ることができる。

また、上記実施形態ではいずれも、パッドクリップ２６，２６ａはブレーキパッド３４のプレッシャプレート３５に設けられた耳部３８を挟着する旨記載した。しかしながら、本発明に係るディスクブレーキ装置は、パッドクリップによる挟着力を利用して、ブレーキパッドの傾倒方向と同一方向へ回転モーメントを生じさせる構成を持てば良い。このため、プレッシャプレート３５に耳部を持たないブレーキパッドであっても、図１９に示すように、ブレーキパッド３４ｆの上下、すなわちブレーキパッド３４ｆにおけるロータ３０の半径方向内側と外側をパッドクリップ２６ｂにより挟着する形態とした上で、挟着部に傾斜面（図９における耳部３８に形成した傾斜面３８ａの形態に順ずる傾斜面）を形成して接触部を設けるようにすれば良い。

１０………ディスクブレーキ装置、１２………サポート、１４………トルク受け部、１６………インナ側フレーム、１８………サポートブリッジ、２０………アウタ側フレーム、２２………凸部、２４………凹部、２６………パッドクリップ、２８………雌ネジ孔、３０………ロータ、３２………ブレーキパッド、３４………ブレーキパッド、３５………プレッシャプレート、３６………プレート本体、３８………耳部、４０………ライニング、４２………キャリパ。

Claims (5)

1. ロータの軸方向に摺動可能なブレーキパッドを備えたディスクブレーキ装置であって、
   前記ブレーキパッドにおける挟着部を前記ロータの半径方向から挟着する挟着手段を備え、
   前記挟着部には、前記ブレーキパッドが垂直状態では対向位置に存在し、前記ブレーキパッドが傾倒した際には前記ロータの軸方向にズレることにより、モーメントが働く一対の接触部を設けたことを特徴とするディスクブレーキ装置。
2. 前記接触部は、前記ロータの軸方向に平行に形成された面を持つ前記挟着部に、傾斜面または円弧面を設けることにより構成したことを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ装置。
3. 前記挟着部は、ブレーキパッドを構成するプレッシャプレートに凸設された耳部に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のディスクブレーキ装置。
4. 前記挟着部は、ブレーキパッドを構成するプレッシャプレートにおける前記ロータの半径方向内側と外側であることを特徴とする請求項１または２に記載のディスクブレーキ装置。
5. 前記挟着手段による挟着力により前記ブレーキパッドが傾倒する方向に生ずる回転モーメントは、前記挟着部と前記挟着手段との間に生ずる摩擦力により相殺されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のディスクブレーキ装置。

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