JP2022091277A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑油の滲みが生じたとしても、リップ先端部の面焼けや異常摩耗を抑制しつつ潤滑油の多量漏れを抑制することができる密封装置を提供する。【解決手段】 密封装置１０は、回転する軸７の外周面７ａに接触する環状の主リップ１２を備え、軸方向一方の潤滑油が軸方向他方に漏れるのを防ぐ。主リップ１２は、軸７の外周面７ａに滑り接触するリップ先端部２０と、リップ先端部２０の軸方向他方に設けられ軸方向他方に向かうにつれて内径が大きくなる第１傾斜面２４と、を有する。第１傾斜面２４には、軸７の回転に伴って周方向に流れるエアに押される潤滑油を軸方向一方側へ導く突条２８が設けられる。突条２８の軸方向一方端２８ａは、リップ先端部２０における外周面７ａとの接触面Ｔよりも軸方向他方側に位置している。【選択図】図１

Description

本発明は、密封装置に関する。

回転する軸とその軸を支持するハウジングの一部との間には、潤滑油が外部に漏洩するのを防止するための密封装置が設けられる。密封装置は、例えば、ハウジング側に取り付けられる固定部と、その固定部から延び弾性変形が可能であるリップとを有する。特許文献１には、前記固定部と、前記リップとを有する密封装置が開示されている。

特開２０１９?２１０９９８号公報

密封装置のリップは、回転する軸の外周面に滑り接触するリップ先端部を有する。
ここで、軸が高速で回転する場合、リップ先端部に面焼けや異常摩耗が発生し、密封の対象である潤滑油がリップ先端部と外周面の間から滲み出て、僅かな漏れが発生することがある。
このような滲みによる潤滑油の漏れは僅かではあるが、長期間に亘って滲みが継続すると、潤滑油の漏れ量は徐々に増加し、多量漏れに至ることがある。
そこで、周方向に対して所定方向に傾斜する突条をリップに設け、この突条によってハウジング外部側へ漏れた潤滑油をハウジング内部側へ導き、潤滑油の漏れを抑制することが考えられる。

しかし、リップに設けた突条が軸の外周面に接触すると、リップと軸との間の接触面積を増加させてしまい、その結果、リップの接触面の発熱が顕著となり、リップ先端部の面焼けや異常摩耗を助長するおそれがある。このようなリップの接触面の発熱は、軸が高速で回転すればするほど顕著となり、リップ先端部の面焼けや異常摩耗が助長されると、潤滑油の漏れ量が増加し、突条を設けたとしても多量漏れの発生につながるおそれがある。

本開示は、このような問題に鑑みてなされたものであり、潤滑油の滲みが生じたとしても、リップ先端部の面焼けや異常摩耗を抑制しつつ潤滑油の多量漏れを抑制することができる密封装置を提供することを目的とする。

本開示の密封装置は、回転する軸の外周面に接触する環状のリップを備え、軸方向一方の潤滑油が軸方向他方に漏れるのを防ぐ密封装置であって、前記リップは、前記軸の外周面に滑り接触するリップ先端部と、前記リップ先端部の軸方向他方に設けられ軸方向他方に向かうにつれて内径が大きくなる傾斜面と、を有し、前記傾斜面には、前記軸の回転に伴って周方向に流れるエアに押される前記潤滑油を軸方向一方側へ導く突条又は溝部が設けられ、前記突条又は溝部の軸方向一方端は、前記リップ先端部における前記外周面との接触面よりも軸方向他方側に位置している。

軸が回転すると、その回転に伴って軸の周囲のエアが軸の回転方向と同じ方向に流れる。リップの傾斜面に潤滑油が付着していると、その潤滑油は、前記エアに押されることによって、そのエアの流れ方向に移動する。このように移動する潤滑油は、前記突条又は溝部によって、軸方向一方側、つまりリップ先端部近傍へ導かれる。
これにより、例えば、リップ先端部と外周面との間から潤滑油が滲み出て、リップの傾斜面に潤滑油が付着したとしても、その滲み出た潤滑油は、リップ先端部よりも軸方向一方側へ戻される。この結果、潤滑油の滲みが生じたとしても、潤滑油の漏れ量の増加が抑制され、多量漏れに至るのを抑制することができる。
また、突条又は溝部の軸方向一方端は、前記リップ先端部における前記外周面との接触面よりも軸方向他方側に位置しているので、突条又は溝部が軸の外周面に接触することがない。このため、突条又は溝部がリップと軸との間の接触面積を増加させることはなく、外周面に滑り接触することで生じるリップ先端部の発熱に与える影響を抑制することができる。これにより、突条又は溝部がリップ先端部に生じる面焼けや異常摩耗の発生を助長するのを抑制することができる。

上記密封装置において、前記突条又は溝部は、前記傾斜面、及び前記傾斜面の軸方向他方に設けられた延長面に亘って設けられていてもよい。
この場合、傾斜面を通過し延長面に至った潤滑油をリップ先端部よりも軸方向一方側へ戻すことができる。

上記密封装置において、前記リップの軸方向他方に設けられ、前記外周面に向かって突出する補助リップをさらに備え、前記補助リップは、前記軸の外周面側に向く補助リップ先端部の軸方向一方側に、軸方向一方に向かうにつれて内径が大きくなる補助リップ傾斜面を有し、前記延長面は、前記補助リップ傾斜面を含んでいてもよい。
この場合、滲み出た潤滑油が傾斜面と補助リップ傾斜面との間に留まる場合にも、その留まった潤滑油を、突条又は溝部によってリップ先端部よりも軸方向一方側へ戻すことができる。

上記密封装置において、前記リップは、前記傾斜面の軸方向他方に設けられ、径方向内方へ向かって突出して前記傾斜面上の前記潤滑油が軸方向他方へ流出するのを阻止する堰部を有し、前記突条又は溝部は、前記堰部の軸方向一方側に設けられた堰部傾斜面、及び前記傾斜面に亘って設けられていてもよい。
この場合、滲み出た潤滑油が傾斜面と堰部傾斜面との間に留まる場合にも、その留まった潤滑油をリップ先端部よりも軸方向一方側へ戻すことができる。

上記密封装置において、前記堰部の先端面には、前記軸の回転に伴って周方向に流れるエアに押される前記潤滑油を軸方向一方側へ導く先端突条又は先端溝部が設けられていてもよい。
この場合、傾斜面と堰部傾斜面との間に留まる潤滑油が堰部を超えて軸方向他方側へ移動しようとする場合に、堰部を超えようとしている先端面に付着した潤滑油を先端突条又は先端溝部によって軸方向一方側へ戻すことができる。先端面に付着した潤滑油は、軸方向一方側へ戻されることで、傾斜面の突条又は溝部によって軸方向一方側へ戻される。

本開示の密封装置によれば、潤滑油の滲みが生じたとしても、リップ先端部の面焼けや異常摩耗を抑制しつつ潤滑油の多量漏れを抑制することができる。

第１実施形態に係る密封装置の断面図である。 図２は、密封装置の断面及び内周側を示す図である。 図３は、図２中、第１傾斜面における突条の断面部分を拡大した図である。 図４は、第２実施形態に係る密封装置の断面及び内周側を示す図である。 図５は、第３実施形態に係る密封装置の断面図である。 図６は、密封装置の断面及び内周側を示す図である。 図７は、先端面における先端突条の拡大図である。 図８は、変形例に係る第１傾斜面の拡大図である。

以下、実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。
〔第１実施形態について〕
図１は、第１実施形態に係る密封装置の断面図である。
図１中、密封装置１０は、軸７と、ハウジング８との間の環状空間Ｓに設けられている。
なお、図１は、軸７を側面から見た状態を示している。図１に示す密封装置１０の断面は、軸７の中心線Ｃを含む面における断面である。

軸７は、円柱形状であり、ハウジング８に設けられる軸受等（図示せず）によって回転可能に支持されている。軸７は、中心線Ｃ回りに回転する。本開示では、軸７は、その中心線Ｃが水平面に沿う姿勢で設けられている。軸７の中心線Ｃと密封装置１０の中心線とは一致する。密封装置１０は、例えば、モータ、変速機等に用いられるが、他の機器にも適用可能である。

密封装置１０は、環状空間Ｓにおいて軸方向一方の潤滑油が軸方向他方に漏れるのを防ぐ。つまり、密封装置１０よりも軸方向一方に潤滑油が存在しており、密封装置１０は、密封装置１０よりも軸方向一方側に位置する潤滑油が密封装置１０よりも軸方向他方側へ漏れるのを防ぐ。潤滑油は、例えば、ハウジング８内に設けられている他の部分の潤滑に用いられる。

密封装置１０は、固定部１１と、主リップ１２と、補助リップ１９とを有する。
固定部１１は環状であり、ハウジング８の内周面８ａに嵌合して取り付けられる。固定部１１は、芯材１３と、芯材１３を覆う被覆部１４とを有する。芯材１３は、金属からなる環状の部材であり、円筒部１５と、円筒部１５の軸方向他方側の部分から径方向内方に延びて設けられている円環部１６とを有する。被覆部１４は、円筒部１５を径方向外方が覆う被覆部１７を有する。

主リップ１２は、固定部１１（円環部１６）の径方向内側部１１ａから軸方向一方に延びて設けられている。主リップ１２は、回転する軸７の外周面７ａに対して接触面Ｔで滑り接触するリップ先端部２０を有する。主リップ１２の外周側には、環状のスプリング２２が設けられている。スプリング２２は、その弾性復元力によって主リップ１２を外周側から押圧し、リップ先端部２０を軸７に押し付ける。

補助リップ１９は、固定部１１（円環部１６）の径方向内側部１１ａから軸方向他方かつ径方向内方に延びて設けられている。補助リップ１９は、軸７の外周面７ａに向かって突出しており、外周面７ａ側に向いて滑り接触する又は隙間を有して対向するリップ先端部１９ａを有する。

被覆部１４、主リップ１２、及び補助リップ１９は、ゴム等の弾性素材により構成されている。被覆部１４、主リップ１２、及び補助リップ１９を含む弾性素材により構成される部分は、芯材１３に加硫接着されている。つまり、芯材１３に被覆部１４を加硫接着する際に、リップ１２，１９も被覆部１４と共に形成される。

主リップ１２は、リップ先端部２０の軸方向他方に設けられた第１傾斜面２４と、リップ先端部２０の軸方向一方に設けられた第２傾斜面２５とを有する。
第２傾斜面２５は、リップ先端部２０から軸方向一方に向かうにつれて内径が大きくなるように傾斜している。
第１傾斜面２４は、リップ先端部２０から軸方向他方に向かうにつれて内径が大きくなるように傾斜している。

また、補助リップ１９は、リップ先端部１９ａの軸方向一方側に、軸方向一方に向かうにつれて内径が大きくなる補助リップ傾斜面２６を有する。
主リップ１２の第１傾斜面２４、及び補助リップ１９の補助リップ傾斜面２６は、滑らかに繋がっている。また、第１傾斜面２４及び補助リップ傾斜面２６は、外周面７ａに対向している。
第１傾斜面２４及び補助リップ傾斜面２６には、突条２８が設けられている。

図２は、密封装置１０の断面及び内周側の一部を示す図である。また、図３は、図２中、第１傾斜面２４における突条２８の断面部分を拡大した図である。
図２では、突条２８を１本の線で模式的に示している。図２に示すように、突条２８は、第１傾斜面２４及び補助リップ傾斜面２６に亘って複数設けられている。
突条２８は、図３に示すように、断面台形状であり、第１傾斜面２４（又は補助リップ傾斜面２６）に対して突出している。なお、突条２８は、第１傾斜面２４に対して突出していれば、断面四角形状、断面三角形状であってもよい。
各突条２８は、所定長さを有する線状とされている。各突条２８は、所定間隔をおいて周方向に沿って並べて形成されている。

図２中、矢印Ｒは、第１傾斜面２４及び補助リップ傾斜面２６に対向する外周面７ａが、軸７の回転によって、第１傾斜面２４及び補助リップ傾斜面２６に対して相対移動する方向を示している。
軸７が回転すると、その回転に伴って軸７の周囲のエアが、軸７の回転方向と同じ方向に流れる。よって、軸７の外周面７ａと第１傾斜面２４及び補助リップ傾斜面２６との間においては、エアが矢印Ｒの方向に沿って周方向に流れる。

各突条２８が延びる方向は、周方向及び軸方向に対して傾斜している。
突条２８は、周方向においては、突条２８の軸方向他方端２８ｂから軸方向一方端２８ａへ向かうに従って矢印Ｒの方向に延び、軸方向においては、軸方向他方端２８ｂから軸方向一方端２８ａへ向かうに従ってリップ先端部２０に漸次近づく方向に延びている。

このため、図２に示すように、第１傾斜面２４に潤滑油Ｌが付着していると、その潤滑油Ｌは、周方向に流れるエアによって押され、突条２８で捕捉される。突条２８で捕捉された潤滑油Ｌは、突条２８に沿ってリップ先端部２０に近づくように軸方向一方側へ導かれる。これにより、突条２８で捕捉された潤滑油Ｌは、リップ先端部２０近傍にまで導かれる。
このように、本実施形態の突条２８は、軸７の回転に伴って周方向に流れるエアに押される潤滑油Ｌを軸方向一方側へ導くことができる。

リップ先端部２０近傍へ導かれた潤滑油Ｌは、外周面７ａとリップ先端部２０との間で生じるポンプ作用によって、リップ先端部２０よりも軸方向一方側へ戻される。
これにより、例えば、リップ先端部２０と外周面７ａとの間から潤滑油Ｌが滲み出て、主リップ１２の第１傾斜面２４に潤滑油Ｌが付着したとしても、その滲み出た潤滑油Ｌは、リップ先端部２０よりも軸方向一方側へ戻される。この結果、潤滑油Ｌの滲みが生じたとしても、潤滑油Ｌの漏れ量の増加が抑制され、多量漏れに至るのを抑制することができる。

リップ先端部２０は、図１に示すように、外周面７ａに接触することにより弾性変形し、接触面Ｔの範囲で外周面７ａに面接触する。
本実施形態の突条２８の軸方向一方端２８ａは、リップ先端部２０における接触面Ｔよりも軸方向他方側に位置している。
本実施形態では、図２に示すように、突条２８の軸方向一方端２８ａと、リップ先端部２０との間に、所定の間隔Ｋが設けられている。これによって、突条２８の軸方向一方端２８ａが、接触面Ｔよりも軸方向他方側に位置するようにされている。
これにより、突条２８が軸７の外周面７ａに接触することがない。このため、突条２８がリップ１２と外周面７ａとの間の接触面積を増加させることはなく、外周面７ａに滑り接触することで生じるリップ先端部２０の発熱に与える影響を抑制することができる。これにより、突条２８がリップ先端部２０に生じる面焼けや異常摩耗の発生を助長するのを抑制することができる。
このように、本実施形態によれば、リップ先端部２０と外周面７ａとの間から潤滑油Ｌの滲みが生じたとしても、リップ先端部２０の面焼けや異常摩耗を抑制しつつ潤滑油の多量漏れを抑制することができる。

なお、本実施形態では、突条２８の軸方向他方端２８ｂは、補助リップ傾斜面２６において補助リップ１９のリップ先端部１９ａにまで至らない位置に位置しているが、軸方向他方端２８ｂは、補助リップ１９のリップ先端部１９ａに位置していてもよい。すなわち、突条２８は、補助リップ傾斜面２６の全域に亘って延びていてもよい。

また、本実施形態では、上述したように、第１傾斜面２４及び補助リップ傾斜面２６は、滑らかに繋がっている。また、突条２８は、第１傾斜面２４及び補助リップ傾斜面２６に亘って設けられている。つまり、補助リップ傾斜面２６は、第１傾斜面２４の軸方向他方に設けられた延長面を構成する。
この場合、滲み出た潤滑油Ｌが第１傾斜面２４と補助リップ傾斜面２６との間に留まる場合にも、その留まった潤滑油Ｌを、突条２８によって、リップ先端部２０よりも軸方向一方側へ戻すことができる。

〔第２実施形態について〕
図４は、第２実施形態に係る密封装置１０の断面及び内周側を示す図である。図４中の突条２８は、図２と同様、１本の線で模式的に示されている。
本実施形態の密封装置１０は、補助リップ１９を有しておらず、第１傾斜面２４の軸方向他方には、円筒面３０が設けられている。他の点については、第１実施形態と同様である。

図４中、円筒面３０は、第１傾斜面２４に滑らかに繋がっている。
本実施形態の突条２８は、第１傾斜面２４及び円筒面３０に亘って設けられている。つまり、円筒面３０は、第１傾斜面２４の軸方向他方に設けられた延長面を構成する。
この場合においても、第１傾斜面２４を通過し円筒面３０に至った潤滑油Ｌをリップ先端部２０よりも軸方向一方側へ戻すことができる。

なお、本実施形態では、突条２８の軸方向他方端２８ｂは、円筒面３０において軸方向他方端３０ａにまで至らない位置に位置しているが、軸方向他方端２８ｂは、円筒面３０の軸方向他方端３０ａに位置していてもよい。すなわち、突条２８は、円筒面３０の全域に亘って延びていてもよい。

〔第３実施形態について〕
図５は、第３実施形態に係る密封装置１０の断面図であり、図６は、密封装置１０の断面及び内周側を示す図である。図６中の突条２８は、図２と同様、１本の線で模式的に示されている。また、後に説明する先端突条４０も１本の線で模式的に示されている。
本実施形態の密封装置１０は、主リップ１２が堰部３４を備えている。他の点については、第１実施形態と同様である。

図５及び図６を参照して、堰部３４は、主リップ１２の第１傾斜面２４の軸方向他方に設けられている。図５中、破線の円内は、堰部３４の部分を拡大して示している。
堰部３４は、リップ先端部２０と外周面７ａとの間から染み出た第１傾斜面２４の潤滑油Ｌを堰き止め、軸方向他方へ流出するのを阻止する機能を有する。
堰部３４は、径方向内方、すなわち、軸７の外周面７ａに向かって突出している。堰部３４の先端面３５は、外周面７ａに対してほぼ平行であり、所定の間隔を有している。
堰部３４は、軸方向一方側に堰部傾斜面３６を有する。堰部傾斜面３６は、先端面３５から軸方向一方に向かうにつれて内径が大きくなるように傾斜している。

主リップ１２の第１傾斜面２４、及び堰部傾斜面３６は、滑らかに繋がっている。
本実施形態の突条２８は、第１傾斜面２４及び堰部傾斜面３６に亘って設けられている。本実施形態の突条２８の軸方向他方端２８ｂは、堰部傾斜面３６において先端面３５にまで至らない位置に位置している。なお、突条２８は、軸方向他方端２８ｂが先端面３５に到達するように延ばされていてもよい。

上述のように、堰部３４は、潤滑油が軸方向他方へ流出するのを阻止する機能を有する。このため、リップ先端部２０と外周面７ａとの間から染み出た潤滑油Ｌは、第１傾斜面２４と堰部傾斜面３６との間に留まることがある。
このような場合にも、本実施形態では、その留まった潤滑油Ｌを、突条２８によって、リップ先端部２０よりも軸方向一方側へ戻すことができる。

また、堰部３４の先端面３５には、先端突条４０が複数設けられている。
図７は、先端突条４０の拡大図である。
各先端突条４０は、先端面３５の一端３５ａから他端３５ｂまでの間に亘って線状に設けられている。先端突条４０は、所定間隔をおいて並べて形成されている。
先端突条４０は、断面台形状であり、先端面３５に対して突出している。
各先端突条４０が延びる方向は、周方向及び軸方向に対して傾斜している。各先端突条４０が延びる方向は、突条２８と同様である。
よって、先端突条４０は、周方向においては、先端突条４０の軸方向他方端４０ｂから軸方向一方端４０ａへ向かうに従って矢印Ｒの方向に延び、軸方向においては、軸方向他方端４０ｂから軸方向一方端４０ａへ向かうに従ってリップ先端部２０に漸次近づく方向に延びている。

このため、先端突条４０は、突条２８と同様、軸７の回転に伴って周方向に流れるエアに押される潤滑油Ｌを軸方向一方側へ導くことができる。
よって、第１傾斜面２４と堰部傾斜面３６との間に留まる潤滑油が堰部３４を超えて軸方向他方側へ移動しようとする場合に、堰部３４を超えようとしている先端面３５の潤滑油を先端突条４０によって軸方向一方側へ戻すことができる。
先端面３５に付着した潤滑油は、軸方向一方側へ戻されることで、第１傾斜面２４の突条２８によってリップ先端部２０よりも軸方向一方側へ戻される。
この結果、潤滑油Ｌの滲みが生じたとしても、潤滑油Ｌの漏れ量の増加が抑制され、多量漏れに至るのを抑制することができる。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
例えば、上記各実施形態では、突条２８を、主リップ１２の第１傾斜面２４から、第１傾斜面２４に隣接する補助リップ１９の補助リップ傾斜面２６や円筒面３０（延長面）に亘って設けた場合や、第１傾斜面２４から、堰部３４の堰部傾斜面３６に亘って設けた場合を例示したが、突条２８は、第１傾斜面２４の範囲内に設ければよく、この場合も同様の効果を得ることができる。

また、上記各実施形態では、第１傾斜面２４や、補助リップ傾斜面２６、円筒面３０、堰部傾斜面３６に対して突出する突条２８を設けた場合を例示したが、図８に示すように、突条２８に代えて、溝部５０を設けてもよい。この場合においても、溝部５０は、突条２８と同様、軸７の回転に伴って周方向に流れるエアに押される潤滑油Ｌを軸方向一方側へ導くことができる。
また、第３実施形態における先端突条４０についても、先端突条４０に代えて先端面３５に溝部を設けてもよい。

本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

７ 軸 ７ａ 外周面 ８ ハウジング
８ａ 内周面 １０ 密封装置 １１ 固定部
１１ａ 径方向内側部 １２ 主リップ １３ 芯材
１４ 被覆部 １５ 円筒部 １６ 円環部
１７ 被覆部 １９ 補助リップ １９ａ リップ先端部
２０ リップ先端部 ２２ スプリング ２４ 第１傾斜面
２５ 第２傾斜面 ２６ 補助リップ傾斜面 ２８ 突条
２８ａ 軸方向一方端 ２８ｂ 軸方向他方端 ３０ 円筒面
３４ 堰部 ３５ 先端面 ３５ａ 一端
３５ｂ 他端 ３６ 堰部傾斜面 ４０ 先端突条
４０ａ 軸方向一方端 ４０ｂ 軸方向他方端 ５０ 溝部
Ｃ 中心線 Ｋ 間隔 Ｌ 潤滑油
Ｒ 矢印 Ｓ 環状空間 Ｔ 接触面

Claims (5)

1. 回転する軸の外周面に接触する環状のリップを備え、軸方向一方の潤滑油が軸方向他方に漏れるのを防ぐ密封装置であって、
   前記リップは、
   前記軸の外周面に滑り接触するリップ先端部と、
   前記リップ先端部の軸方向他方に設けられ軸方向他方に向かうにつれて内径が大きくなる傾斜面と、を有し、
   前記傾斜面には、前記軸の回転に伴って周方向に流れるエアに押される前記潤滑油を軸方向一方側へ導く突条又は溝部が設けられ、
   前記突条又は溝部の軸方向一方端は、前記リップ先端部における前記外周面との接触面よりも軸方向他方側に位置する
   密封装置。
2. 前記突条又は溝部は、前記傾斜面、及び前記傾斜面の軸方向他方に設けられた延長面に亘って設けられている
   請求項１に記載の密封装置。
3. 前記リップの軸方向他方に設けられ、前記外周面に向かって突出する補助リップをさらに備え、
   前記補助リップは、前記軸の外周面側に向く補助リップ先端部の軸方向一方側に、軸方向一方に向かうにつれて内径が大きくなる補助リップ傾斜面を有し、
   前記延長面は、前記補助リップ傾斜面を含む
   請求項２に記載の密封装置。
4. 前記リップは、前記傾斜面の軸方向他方に設けられ、径方向内方へ向かって突出して前記傾斜面上の前記潤滑油が軸方向他方へ流出するのを阻止する堰部を有し、
   前記突条又は溝部は、前記堰部の軸方向一方側に設けられた堰部傾斜面、及び前記傾斜面に亘って設けられている
   請求項１に記載の密封装置。
5. 前記堰部の先端面には、前記軸の回転に伴って周方向に流れるエアに押される前記潤滑油を軸方向一方側へ導く先端突条又は先端溝部が設けられる
   請求項４に記載の密封装置。

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