JP2015152167A - 伝動部材の締結構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】 軸にスプライン係合した伝動部材を締結するネジ部材の弛みを確実に防止する。【解決手段】 軸12の外周スプライン12fにギヤ15の内周スプライン15aを係合し、軸12に形成したネジ部12gにナット18を螺合することで、軸12にギヤ15を締結する。軸12の外周スプライン12fに内周スプライン16a,17aを係合してギヤ15およびナット18間に挟持される第1ワッシャ16および第2ワッシャ17を備え、第1、第2ワッシャ16,17には円周方向に対して傾斜して相互に当接する第1傾斜面aが形成される。第1、第2ワッシャ16,17がナット18の締結力で各々の第1傾斜面aの一部どうしが当接して相対回転し、外周スプライン12fおよび内周スプライン16a,17aの歯面が強く係合して軸12に強固に固定されるので、ギヤ15の円周方向のガタが第1、第2ワッシャ16,17により阻止されてナット18に伝達され難くなり、ナット18の弛みを確実に防止することができる。【選択図】 図1

Description

本発明は、軸の外周スプラインに伝動部材の内周スプラインを係合し、前記軸に形成したネジ部にネジ部材を螺合することで、前記軸に前記伝動部材を締結する伝動部材の締結構造に関する。
軸に伝動ギヤをスプライン係合して軸端側からナットで締結する際に、伝動ギヤとナットとの間に挟持したワッシャの内周に形成した突起を軸の外周に形成した係合溝に係合するとともに、ナットの薄肉部を変形させて前記係合溝に係合するものが、下記特許文献1により公知である。この構造によれば、伝動ギヤがスプラインのガタで軸に対して相対回転しようとしたとき、そのトルクは伝動ギヤとワッシャとの間の滑りにより吸収されてナットに伝達されなくなり、ナットの緩みが防止される。
また軸にキー結合したタイミングプーリおよびクランクプーリを軸端側からボルトで締結するとともに、クランクプーリおよびタイミングプーリを鋸歯状の凹凸により相互に係合したものが、下記特許文献2により公知である。この構造によれば、鋸歯状の凹凸の係合によりクランクプーリおよびタイミングプーリを一体化することで、両者間に滑りが発生することが防止される。
実開平6−59653号公報 特開平7−158722号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載されたものは、ナットの弛みを防止するにはワッシャの突起と軸の係合溝との間に円周方向のガタが存在しないことが必要であるが、ガタを防止するために突起を係合溝に強く押し込んで塑性変形させると、突起に荷重が集中して摩耗や変形に対する耐久性が低下するだけでなく、突起および係合溝間に作用する摩擦力によってナットの締め付けトルクが費やされて締結力が減少する可能性がある。
また上記特許文献2に記載されたものは、タイミングプーリおよびクランクプーリを軸上で相対回転不能に一体化することは可能であるが、軸に対するタイミングプーリおよびクランクプーリの円周方向のガタを消滅させることができないため、前記ガタによってナットの弛みが発生する可能性がある。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、軸にスプライン係合した伝動部材を締結するネジ部材の弛みを確実に防止することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、軸の外周スプラインに伝動部材の内周スプラインを係合し、前記軸に形成したネジ部にネジ部材を螺合することで、前記軸に前記伝動部材を締結する伝動部材の締結構造であって、前記軸の外周スプラインに内周スプラインを係合して前記伝動部材および前記ネジ部材間に挟持される前記第1ワッシャおよび前記第2ワッシャを備え、前記伝動部材に当接する第1ワッシャには前記ネジ部材に向かう側面に円周方向に対して傾斜する傾斜面が形成され、前記ネジ部材に当接する第2ワッシャには前記伝動部材に向かう側面に円周方向に対して傾斜する傾斜面が形成され、前記第1、第2ワッシャは前記ネジ部材の締結力で各々の前記傾斜面の一部どうしが当接して相対回転することを特徴とする伝動部材の締結構造が提案される。
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記第1、第2ワッシャの前記側面には、同一の円周方向幅を有する前記傾斜面、凸部、前記傾斜面および凹部よりなる凹凸部が複数ピッチに亙って連続的に形成され、前記凹凸部の前記凸部の中心あるいは前記凹部の中心に対して、前記内周スプラインの凸部の中心あるいは凹部の中心をずらすことで、前記第1、第2ワッシャの一方のワッシャの前記凹凸部の前記凸部と、前記第1、第2ワッシャの他方のワッシャの前記凹凸部の前記凹部との間に隙間を形成したことを特徴とする伝動部材の締結構造が提案される。
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、前記傾斜面の一部どうしの当接により前記第2ワッシャに作用するトルクの方向は、前記ネジ部材の締結時の回転方向と同一であることを特徴とする伝動部材の締結構造が提案される。
また請求項4に記載された発明によれば、請求項1〜請求項3の何れか1項の構成に加えて、前記第1、第2ワッシャの前記側面間には相互に当接する前記第1傾斜面よりも径方向内側に空間が形成され、前記ネジ部材および前記第2ワッシャの接触部の径方向外端の径は前記凹凸部の径方向内端の径よりも小さいことを特徴とする伝動部材の締結構造が提案される。
また請求項5に記載された発明によれば、請求項1〜請求項4の何れか1項の構成に加えて、前記第1、第2ワッシャは互換可能な同一形状の部材であることを特徴とする伝動部材の締結構造が提案される。
また請求項6に記載された発明によれば、請求項1〜請求項5の何れか1項の構成に加えて、前記第1、第2ワッシャの外周面にはそれぞれ位置決めマークが形成され、前記位置決めマークが軸方向に整列するときに、前記第1、第2ワッシャの前記傾斜面の一部どうしが当接することを特徴とする伝動部材の締結構造が提案される。
尚、実施の形態の雄ネジ12gおよび雌ネジ12hは本発明のネジ部に対応し、実施の形態のギヤ15は本発明の伝動部材に対応し、実施の形態のナット18およびボルト19は本発明のネジ部材に対応し、実施の形態の第1傾斜面aおよび第2傾斜面cは本発明の傾斜面に対応する。
請求項1の構成によれば、軸の外周スプラインに伝動部材の内周スプラインを係合し、軸に形成したネジ部にネジ部材を螺合することで、軸に伝動部材を締結する。その際に、軸の外周スプラインに内周スプラインを係合して伝動部材およびネジ部材間に挟持される第1ワッシャおよび第2ワッシャを備え、伝動部材に当接する第1ワッシャにはネジ部材に向かう側面に円周方向に対して傾斜する傾斜面が形成され、ネジ部材に当接する第2ワッシャには伝動部材に向かう側面に円周方向に対して傾斜する傾斜面が形成されるので、ネジ部材の締結力で第1、第2ワッシャは各々の傾斜面の一部どうしが当接して相対回転し、第1ワッシャの内周スプラインおよび第2ワッシャの内周スプラインが軸の外周スプラインの歯面を逆方向に押圧し、第1、第2ワッシャが軸に強固に固定される。その結果、軸に対する伝動部材の円周方向のガタが第1、第2ワッシャにより阻止されてナットに伝達され難くなり、簡単で耐久性の高い構造でナットの弛みを確実に防止することができる。
また請求項2の構成によれば、第1、第2ワッシャの側面には、同一の円周方向幅を有する前記傾斜面、凸部、前記傾斜面および凹部よりなる凹凸部が複数ピッチに亙って連続的に形成され、凹凸部の凸部の中心あるいは凹部の中心に対して、内周スプラインの凸部の中心あるいは凹部の中心をずらすことで、第1、第2ワッシャの一方のワッシャの凹凸部の凸部と、第1、第2ワッシャの他方のワッシャの凹凸部の凹部との間に隙間を形成したので、軸に第1、第2ワッシャを組み付けるときに相互に当接する傾斜面の位相の微調整が可能になる。
また請求項3の構成によれば、傾斜面の一部どうしの当接により第2ワッシャに作用するトルクの方向は、ネジ部材の締結時の回転方向と同一であるので、ネジ部材および第2ワッシャ間に作用する摩擦力で第1ワッシャに対する第2ワッシャの相対回転をアシストすることができる。
また請求項4の構成によれば、第1、第2ワッシャの側面間には相互に当接する傾斜面よりも径方向内側に空間が形成され、ネジ部材および第2ワッシャの接触部の径方向外端の径は凹凸部の径方向内端の径よりも小さいので、ネジ部材の締結荷重で前記空間が狭まるように第1、第2ワッシャが弾性変形することで、第1、第2ワッシャの傾斜面の一部どうしを確実に密着させることができる。
また請求項5の構成によれば、第1、第2ワッシャは互換可能な同一形状の部材であるので、部品の種類を減らしてコストダウンに寄与することができ、しかも第1、第2ワッシャの誤組みを防止することができる。
また請求項6の構成によれば、第1、第2ワッシャの外周面にはそれぞれ位置決めマークが形成され、位置決めマークが軸方向に整列するときに、第1、第2ワッシャの傾斜面の一部どうしが当接するので、軸に第1、第2ワッシャを組み付けるときに傾斜面の一部どうしを当接させるための位相合わせ作業が容易になる。
軸に対するギヤの締結部の断面図。(第1の実施の形態) 図1の2−2線断面図。(第1の実施の形態) 図1の3−3線円周方向断面図。(第1の実施の形態) 図1の4−4線断面図。(第1の実施の形態) 図1に対応する図。(第2の実施の形態) 図3に対応する図。(第3の実施の形態) 図3に対応する図。(第4の実施の形態)
第1の実施の形態
以下、図1〜図4に基づいて本発明の第1の実施の形態を説明する。
図1は自動車用のトランスミッションの一部を示すもので、ミッションケース11に軸12がボールベアリング13を介して回転自在に支持される。軸12は、大径部12aと、大径部12に段部12bを介して連続する中径部12cと、中径部12cに段部12dを介して連続する軸端側の小径部12eとを備え、中径部12cには外周スプライン12fが形成され、小径部12eには雄ねじ12gが形成される。ボールベアリング13は、アウターレース13aと、インナーレース13bと、アウターレース13aおよびインナーレース13b間に挟まれた複数のボール13c…とを備えており、アウターレース13aがミッションケース11の開口部11aに嵌合してクリップ14を介して係止され、インナーレースが軸12の中径部12cに嵌合して段部12bに係止される。
中径部12cの外周スプライン12fには、軸端側からギヤ15の内周スプライン15aと、第1ワッシャ16の内周スプライン16aと、第2ワッシャ17の内周スプライン17aとが係合し、小径部12eの雄ねじ12gに螺合するナット18により軸方向に締結される。このとき、ナット18の締結力は、第2ワッシャ17、第1ワッシャ16、ギヤ15およびボールベアリング13のインナーレース13bを介して軸12の段部12bに支持される。本実施の形態の雄ねじ12gおよびナット18は左ネジである。
図1〜図3に示すように、第1ワッシャ16および第2ワッシャ17は互換可能な同一部材であり、同一形状を有する側面どうしが相互に対向するように逆向きに配置される。第1ワッシャ16および第2ワッシャ17の相互に対向する側面には円周方向に周期的に波うつ凹凸部16b,17bが形成される。凹凸部16b,17bは、第1傾斜面a、凸部b、第2傾斜面cおよび凹部dが円周方向に交互に連続するもので、凸部bは軸方向に最も突出して凹部dは軸方向に最も窪んでいる。第1傾斜面a、凸部b、第2傾斜面cおよび凹部dの円周方向長さ(中心角)は何れもp/4であり、第1傾斜面a、凸部b、第2傾斜面cおよび凹部dの円周方向長さを合算したピッチpは中心角で60°に相当する。
凹凸部16b,17bは第1、第2ワッシャ16,17の径方向外側部分だけに形成されており、第1、第2ワッシャ16,17を凹凸部16b,17bどうしが対向するように軸12に装着したとき、その径方向内側部分に空間α(図1参照)が形成される。そしてナット18および第2ワッシャ17の接触部の径方向外端の半径R1は、凹凸部16b,17bの径方向内端(つまり空間αの径方向外端)の半径R2よりも小さく設定されている。
一方、第1、第2ワッシャ16,17の内周スプライン16a,17aのピッチqは凹凸部16b,17bのピッチpの1/4である(q=p/4)。そして凹凸部16b,17bの凸部bおよび凹部dの円周方向中心xに対して、第1、第2ワッシャ16,17の内周スプライン16a,17aの凸部eおよび凹部fの円周方向中心yはずれている(図2参照)。その結果、第1、第2ワッシャ16,17を軸12の外周スプライン12fに組み付けたとき、第1ワッシャ16の凹凸部16bの凸部bと、第2ワッシャ17の凹凸部17bの凹部dとの間に隙間を形成することができる。そして第1ワッシャ16の外周面および第2ワッシャ17の外周面にはそれぞれ位置決めマーク16c,17cが設けられる(図3参照)。
次に、上記構造を備えた本発明の第1の実施の形態の作用を説明する。
ギヤ15を軸12に締結するには、先ずギヤ15の内周スプライン15aを軸12の外周スプライン12fに係合した後に、凹凸部16b,17bどうしが対向するように重ね合わせた第1ワッシャ16および第2ワッシャ17の内周スプライン16a,17aを軸12の外周スプライン12fに係合し、最後にナット18を軸12の雄ネジ部12gに螺合して締結する。第1ワッシャ16および第2ワッシャ17を重ね合わせるとき、それらの外周面に設けた位置決めマーク16c,17cの位相を軸方向に一致させることで、第1ワッシャ16の第1傾斜面aと第2ワッシャ17の第1傾斜面aとが半分ずつ当接するように位置決めされる。
図3に示すように、ナット18の締結力で第1、第2ワッシャ16,17の第1傾斜面a,aの一部どうしが押し付けられると、第1ワッシャ16は軸端側から見て時計方向に付勢され(図3の矢印A参照)、第2ワッシャ17は軸端側から見て反時計方向に付勢されるため(図3の矢印B参照)、第1ワッシャ16の内周スプライン16aの歯面および第2ワッシャ17の内周スプライン17aの歯面は軸12の外周スプライン12fの異なる歯面に押し付けられることで、第1、第2ワッシャ16,17が軸12に強固に結合される。このとき、ナット18および軸12の雄ねじ12gは、ナット18を軸端側から見て反時計方向に回転させると締まる左ネジであるため、第1傾斜面a,aの一部どうしの当接による第1、第2ワッシャ16,17の相対回転が、ナット18の締結トルクによって該ナット18に引きずられる第2ワッシャ17の反時計方向の回転によりアシストされ、第1、第2ワッシャ16,17のスムーズな相対回転が可能になる。
軸12の外周スプライン12fとギヤ15の内周スプライン15aとの間には若干の円周方向のガタが存在することが避けられないため、駆動源のトルク変動によってギヤ15が軸12に対して円周方向にガタつくと、それが摩擦力を介してナット18に伝達されてしまい、ナット18が次第に弛んでしまう可能性がある。
しかしながら、本実施の形態によれば、ギヤ15が軸12に対して円周方向にガタついても、ギヤ12が摩擦接触する第1、第2ワッシャ16,17は軸12の外周スプライン12fに強固に噛み付いているため、ギヤ15の円周方向のガタが第1、第2ワッシャ16,17において遮断されてナット18に伝達されなくなり、ナット18の弛みが確実に防止される。
ところで、第1、第2ワッシャ16,17が凹凸部16b,17bの位相が揃った状態で重ね合わされると、即ち、凸部b,bどうしが当接するように、もしくは凸部bと凹部dとが密着して当接するように重ね合わされると、第1傾斜面a,aの一部どうしが当接不能になってナット18の弛み止め機能が発揮されないため、第1、第2ワッシャ16,17を軸12に装着する際に位相を調整する必要がある。このとき、凹凸部16b,17bの凸部bの中心あるいは凹部dの中心に対して、内周スプライン16a,17aの凸部eの中心あるいは凹部fの中心を周方向にずらし、第1ワッシャ16の凹凸部16bの凸部bと第2ワッシャ17の凹凸部17bの凹部dとの間に隙間を形成したので(図2参照)、第1、第2ワッシャ16,17の第1傾斜面a,aの一部どうしを当接させることができる。
また軸12の外周スプライン12fおよび第1、第2ワッシャ16,17の内周スプライン16a,17aのピッチqが粗すぎると第1傾斜面a,aの一部どうしを当接させることが不能になる場合があるが、本実施の形態によれば、第1、第2ワッシャ16,17の第1傾斜面a、凸部b、第2傾斜面cおよび凹部dよりなる凹凸部16b,17bのピッチpを、内周スプライン16a,17aのピッチqの4倍、もしくはそれ以上に設定したので、軸12に第1、第2ワッシャ16,17を組み付けるときに、第1、第2ワッシャ16,17の位相を細かく調整して第1傾斜面a,aの一部どうしを一層確実に当接させることができる。
また第1、第2ワッシャ16,17の凹凸部16b,17b間には相互に当接する第1傾斜面a,aよりも径方向内側に空間αが形成され、ナット18および第2ワッシャ17の接触部の径方向外端の半径R1は凹凸部16b,17bの径方向内端の半径R2よりも小さいので、ナット18の締結荷重で前記空間αが狭まるように第1、第2ワッシャ16,17が弾性変形することで、第1、第2ワッシャ16,17の第1傾斜面a,aの一部どうしを確実に密着させることができる。
また第1、第2ワッシャ16,17の外周面にはそれぞれ位置決めマーク16c,17cが形成され、位置決めマーク16c,17cが軸方向に整列するときに(図3参照)、第1、第2ワッシャ16,17の第1傾斜面a,aの一部どうしが当接するので、軸12に第1、第2ワッシャ16,17を組み付けるときに第1傾斜面a,aの一部どうしを当接させるための位相合わせ作業が容易になる。
以上のように、本実施の形態によれば、第1、第2ワッシャ16,17は塑性変形する部分を持たないので、ナット18の締め付けトルクが前記塑性変形により消費されて締結力が低下する虞がないだけでなく、第1、第2ワッシャ16,17を交換することなく繰り返し着脱することが可能になって経済的である。
また第1、第2ワッシャ16,17は互換可能な同一部材であるので、部品の種類を減らしてコストダウンに寄与することができ、しかも第1、第2ワッシャ16,17の誤組みを防止することができる。
第2の実施の形態
次に、図5に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。
第1の実施の形態では、軸12に設けた雄ねじ12gにナット18を螺合することでギヤ15を締結しているが、第2の実施の形態では軸12に設けた雌ねじ12hにボルト19を螺合することでギヤ15を締結している。
第2の実施の形態のその他の構成は第1の実施の形態と同じであり、第2の実施の形態によっても第1の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
第3の実施の形態
次に、図6に基づいて本発明の第3の実施の形態を説明する。
第1の実施の形態では、凹凸部16b,17bが第1傾斜面a、凸部b、第2傾斜面cおよび凹部dを備えているが、第3の実施の形態では凹凸部16b,17bが鋸歯状に形成された第1傾斜面aおよび非傾斜面gだけを備えており、第1、第2ワッシャ16,17は第1傾斜面aの一部どうしが当接するように軸12に組み付けられる。
この第3の実施の形態によっても、第1の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
第4の実施の形態
次に、図7に基づいて本発明の第4の実施の形態を説明する。
第4の実施の形態は第3の実施の形態の変形であり、凹凸部16b,17bが三角形状に形成された第1傾斜面aおよび第2傾斜面cだけを備えており、第1、第2ワッシャ16,17は第1傾斜面aの一部どうしが当接するように軸12に組み付けられる。
この第4の実施の形態によっても、第3の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
例えば、実施の形態のナット18およびボルト19は左ネジであるが、右ネジであっても良い。
また本発明の伝動部材は実施の形態のギヤ15に限定されず、スプロケットやプーリ等の任意の伝動部材であってもよい。
また実施の形態では第1、第2ワッシャ16,17の第1傾斜面a、凸部b、第2傾斜面cおよび凹部dよりなる凹凸部16b,17bのピッチpを、内周スプライン16a,17aのピッチの4倍に設定しているが、好ましくは4倍以上の任意の値に設定すれば更に位相調整が容易になる。
12 軸
12f 軸の外周スプライン
12g 雄ネジ(ネジ部)
12h 雌ネジ(ネジ部)
15 ギヤ(伝動部材)
15a 伝動部材の内周スプライン
16 第1ワッシャ
16a 第1ワッシャの内周スプライン
16b 凹凸部
16c 位置決めマーク
17 第2ワッシャ
17a 第2ワッシャの内周スプライン
17b 凹凸部
17c 位置決めマーク
18 ナット(ネジ部材)
19 ボルト(ネジ部材)
a 凹凸部の第1傾斜面(凹凸部の傾斜面)
b 凹凸部の凸部
c 凹凸部の第2傾斜面(凹凸部の傾斜面)
d 凹凸部の凹部
e 内周スプラインの凸部
f 内周スプラインの凹部
x 凹凸部の凸部あるいは凹部の中心
y 内周スプラインの凸部あるいは凹部の中心
α 空間

Claims (6)

  1. 軸(12)の外周スプライン(12f)に伝動部材(15)の内周スプライン(15a)を係合し、前記軸(12)に形成したネジ部(12g,12h)にネジ部材(18,19)を螺合することで、前記軸(12)に前記伝動部材(15)を締結する伝動部材の締結構造であって、
    前記軸(12)の外周スプライン(12f)に内周スプライン(16a,17a)を係合して前記伝動部材(15)および前記ネジ部材(18,19)間に挟持される第1ワッシャ(16)および第2ワッシャ(17)を備え、
    前記伝動部材(15)に当接する前記第1ワッシャ(16)には前記ネジ部材(18,19)に向かう側面に円周方向に対して傾斜する傾斜面(a,c)が形成され、前記ネジ部材(18,19)に当接する前記第2ワッシャ(17)には前記伝動部材(15)に向かう側面に円周方向に対して傾斜する傾斜面(a,c)が形成され、前記第1、第2ワッシャ(16,17)は前記ネジ部材(18,19)の締結力で各々の前記傾斜面(a,c)の一部どうしが当接して相対回転することを特徴とする伝動部材の締結構造。
  2. 前記第1、第2ワッシャ(16,17)の前記側面には、同一の円周方向幅を有する前記傾斜面(a)、凸部(b)、前記傾斜面(c)および凹部(d)よりなる凹凸部(16b,17b)が複数ピッチに亙って連続的に形成され、
    前記凹凸部(16b,17b)の前記凸部(b)の中心(x)あるいは前記凹部(d)の中心(x)に対して、前記内周スプライン(16a,17a)の凸部(e)の中心(y)あるいは凹部(f)の中心(y)をずらすことで、前記第1、第2ワッシャ(16,17)の一方のワッシャの前記凹凸部(16b)の前記凸部(b)と、前記第1、第2ワッシャ(16,17)の他方のワッシャの前記凹凸部(17b)の前記凹部(d)との間に隙間を形成したことを特徴とする、請求項1に記載の伝動部材の締結構造。
  3. 前記傾斜面(a,c)の一部どうしの当接により前記第2ワッシャ(17)に作用するトルクの方向は、前記ネジ部材(18,19)の締結時の回転方向と同一であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の伝動部材の締結構造。
  4. 前記第1、第2ワッシャ(16,17)の前記側面間には相互に当接する前記傾斜面(a,c)よりも径方向内側に空間(α)が形成され、前記ネジ部材(18,19)および前記第2ワッシャ(17)の接触部の径方向外端の径は前記凹凸部(16b,17b)の径方向内端の径よりも小さいことを特徴とする、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の伝動部材の締結構造。
  5. 前記第1、第2ワッシャ(16,17)は互換可能な同一形状の部材であることを特徴とする、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の伝動部材の締結構造。
  6. 前記第1、第2ワッシャ(16,17)の外周面にはそれぞれ位置決めマーク(16c,17c)が形成され、前記位置決めマーク(16c,17c)が軸方向に整列するときに、前記第1、第2ワッシャ(16,17)の前記傾斜面(a,c)の一部どうしが当接することを特徴とする、請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の伝動部材の締結構造。
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