JP3135683B2 - スピンドルモータ - Google Patents

スピンドルモータ

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JP3135683B2
JP3135683B2 JP04166998A JP16699892A JP3135683B2 JP 3135683 B2 JP3135683 B2 JP 3135683B2 JP 04166998 A JP04166998 A JP 04166998A JP 16699892 A JP16699892 A JP 16699892A JP 3135683 B2 JP3135683 B2 JP 3135683B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体の駆動などに
使用される動圧軸受利用のスピンドルモータに関する。
【0002】
【従来の技術及び解決しようとする課題】パーソナルコ
ンピュータ等の機器の一層の小形化、高容量化により、
それらに組み込まれる記録媒体駆動用のスピンドルモー
タについても、一層の小形化、高精度化が要請されてい
る。それに伴い、スピンドルモータの軸受についても一
層の小形化、高精度化が要求されている。
【0003】従来、スピンドルモータに用いる軸受とし
ては、玉軸受が多く採用されている。ところが、スピン
ドルモータの小形化、特に小外径化が進行すると、それ
に見合う小外径の玉軸受を用いたのでは、モータ組立時
に内外輪の変形が生じ易いこと等により、十分な回転精
度を実現することが実際上困難なものとなりがちであ
る。また騒音や振動の問題も起こり易い。記録媒体駆動
用のスピンドルモータの場合、小外径化に伴い高速回転
が要求されるので、これらの問題が一層助長される。さ
らに、外径の大小にかかわらず、玉軸受の精度には限界
があり、要求仕様を満足しない場合が考えられる。
【0004】そのため、主として小形の(例えばロータ
ハブの外径が40mm程度以下の)スピンドルモータと
して、略椀形状のロータハブ部の基部の内周側に回転ス
リーブ部を有し、その回転スリーブ部が固定支柱部に外
嵌されて回転自在に支持されることにより動圧ラジアル
軸受が構成されているスピンドルモータが提案されてい
る。
【0005】ところで、一般に、動圧軸受はラジアル剛
性が低く、この剛性を上げるためには、ラジアル隙間を
小さくしたり、または潤滑剤の粘度を上げる等の方策が
必要となる。しかしながら、上記の方法で剛性を上げる
と軸損も増えるという反作用を生じる。この種小型モー
タは、振動や衝撃に耐えるために軸受部に高剛性が必要
であるが、剛性を上げることによる軸損の増大により、
小型モータの必要条件である低消費電力化に対応できな
くなるといった相反する問題がある。
【0006】本発明は、従来技術に存した上記のような
問題点に鑑み行われたものであって、その目的とすると
ころは、全体として十分な剛性が得られ、固定支柱部の
軸心線に対するロータの回転軸線のぶれが効果的に抑え
られると共に、軸損が最小限に抑えられる動圧軸受利用
のスピンドルモータを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のスピンドルモータは、略椀形状のロータハ
ブと、回転スリーブ部材と、固定支柱部とを備え、固定
支柱部に対し回転スリーブ部材が潤滑油を介して回転自
在に支持されてなるスピンドルモータであって、回転ス
リーブ部材の軸線方向における一定部分Aの外周部が、
ロータハブの基部に設けられた嵌合孔の内側にしまりば
めにより嵌合固定され、回転スリーブ部材の軸線方向に
おける他の一定部分Bがロータハブの周壁部の内側に突
出しており、回転スリーブ部材が固定支柱部に外嵌され
て回転自在に支持されることにより動圧ラジアル軸受が
構成されており、回転スリーブ部材の一定部分Aは、一
定部分Bよりも、ラジアル隙間を小さくして固定支柱部
に高い剛性で回転支持されるものとしている。
【0008】また、このスピンドルモータは、回転スリ
ーブ部材の軸線方向における一定部分Bの少なくとも一
部に筒状部材がしまりばめにより外嵌固定されることに
より、回転スリーブ部材の軸線方向における一定部分B
についての固定支柱部による回転支持の剛性が高められ
たものとすることもできる。
【0009】また本発明の別のスピンドルモータは、略
椀形状のロータハブ部と、回転スリーブ部と、固定支柱
部とを備えてなるスピンドルモータであって、回転スリ
ーブ部が固定支柱部に外嵌されて回転自在に支持される
ことにより動圧ラジアル軸受が構成されており、回転ス
リーブ部のうち主にロータハブ部の周壁部の内側に突出
した部分と固定支柱部との間隙に配された潤滑剤と、回
転スリーブ部のうち主にロータハブ部の基部の内方の部
分と固定支柱部との間隙に配された、前記潤滑剤よりも
粘性の高い潤滑剤とを分離する磁性流体シールが、回転
スリーブ部と固定支柱部とに亙って施され、回転スリー
ブ部のうちロータハブ部の基部の内方の部分は、回転ス
リーブ部のうちロータハブ部の周壁部の内側に突出した
部分よりも、固定支柱部に高い剛性で回転支持されるも
のとしている。
【0010】
【作用】回転スリーブ部材(または回転スリーブ部)が
固定支柱部に外嵌されて構成される動圧ラジアル軸受に
おいては、回転スリーブ部材(または回転スリーブ部)
の軸線方向における一定部分Aと回転スリーブ部材(ま
たは回転スリーブ部)の軸線方向における他の一定部分
Bとの2個所で、回転スリーブ部材(または回転スリー
ブ部)及びロータハブ(またはロータハブ部)等からな
る回転系が回転自在に支持される。請求項1の発明で
は、ロータハブの基部に設けられた嵌合孔の内側に回転
スリーブ部材の軸線方向における一定部分Aの外周部が
しまりばめにより嵌合固定され、回転スリーブ部材の軸
線方向における他の一定部分Bがロータハブの周壁部の
内側に突出することにより、一定部分Aは、一定部分B
よりも、ラジアル隙間が小さく、固定支柱部に高い剛性
で回転支持されている。このため、回転系における重心
の位置が一定部分A側に寄っている場合、ロータの軸線
方向における質量分布が大きくてぶれを生み易いロータ
ハブ基部の内側の一定部分Aにおいて、比較的に高い剛
性で回転支持されているので、軸受部の荷重配分が良好
となり、固定支柱部の軸心線に対するロータの回転軸線
のぶれが効果的に抑えられる。而も、他の一定部分Bに
おいては、高い剛性で回転支持する必要がないので、全
体としての軸損が最小限に抑えられる。
【0011】請求項2の発明では、ロータハブの基部の
嵌合孔に回転スリーブ部材の一定部分Aがしまりばめに
より嵌合固定されたのみでは、ロータハブの周壁部の内
側に突出した一定部分Bについての固定支柱部による回
転支持の剛性が低すぎる場合、すなわち回転系の重心の
位置が一定部分B側に寄っている場合に、一定部分Bの
少なくとも一部に筒状部材がしまりばめにより外嵌固定
されることにより、一定部分Bについての回転支持の剛
性を、軸受部の荷重配分に合わせて最適なものにするこ
とができる。
【0012】請求項3の発明では、回転スリーブ部のう
ちロータハブ部の周壁部の内側に突出した部分と固定支
柱部との間隙に配された潤滑剤と、回転スリーブ部のう
ちロータハブ部の基部の内方の部分と固定支柱部との間
隙に配された潤滑剤とが磁性流体シールにより分離され
ている。回転系の重心の位置が例えばロータハブ部の基
部側に寄っている場合、ロータハブ部の基部はロータの
軸線方向における質量分布が大きくてぶれを生み易い
が、このロータハブ部基部の内方の部分に、固定支柱部
との間隙に、ロータハブ部の周壁部の内側に突出した部
分と固定支柱部との間隙に配された潤滑剤よりも粘性の
高い潤滑剤を配することにより、その突出した部分より
も、固定支柱部に高い剛性で回転支持される。そのた
め、固定支柱部の軸心線に対するロータの回転軸線のぶ
れが効果的に抑えられる。
【0013】
【実施例】本発明の実施例を、図1乃至図4を参照しつ
つ説明する。図1は、本発明の1実施例としてのハード
ディスク駆動用スピンドルモータについての断面図であ
る。なお、本発明のスピンドルモータをハードディスク
以外の回転体の駆動等にも用い得ることは云うまでもな
い。
【0014】10はブラケット(固定部)である。ブラ
ケット10は、フランジ部10aと、その内側に位置す
る外周壁部10bと、その外周壁部10bの内方下部に
形成された環状の第1底部10cと、その第1底部10
cの内周側に設けられた内周壁部10dと、その内周壁
部10dの基部内方に形成された環状の第2底部10e
とを有してなる。そして外周壁部10bと第1底部10
cと内周壁部10dとにより、上方に開口する環状凹部
12が形成されている。
【0015】14は、円柱状をなす固定支柱である。固
定支柱14は、その下端部が第2底部10eの中央部を
貫通する貫通孔16に嵌合固定された状態で、ブラケッ
ト10に対し、上向きに突設されている。この固定支柱
14のすべり面である外周面における軸線方向に一定間
隔を隔てた2個所に、ヘリングボーン溝18及び20が
設けられている。なお、このヘリングボーン溝18及び
20については、固定支柱14の外周面を平面に展開し
たような状態で簡略に図示している。
【0016】22は、スラスト軸受部材であって、固定
支柱14のうち第2底部10eの上方に突出した部分の
下端部に外嵌固定されている。スラスト軸受部材22
は、内周部がやや下方に突起した環状板形状をなし、そ
のすべり面である上面には、スパイラル溝(図示を略
す。)が形成されている。スラスト軸受部材22の外周
部は、内周壁部10dの内周面の内方に径方向空隙21
を隔てており、スラスト軸受部材22の下面は、第2底
部10eとの間に回転軸線方向空隙を隔てている。23
は、スラスト軸受部材22の下面と第2底部10eと内
周壁部10dにより囲繞形成された潤滑剤貯留空間であ
る。
【0017】なお、スラスト軸受部材22及び固定支柱
14のすべり面の表面形状は、上述したものに限るもの
ではない。
【0018】24は、ブラケット10の内周壁部10d
の外周壁面に固定されたステータコア、26は、そのス
テータコア24に捲回されたステータコイルである。
【0019】28は、略椀形状のロータハブである。ロ
ータハブ28は、中央部に嵌合孔30が貫通した環状の
基部28aと、その基部28aの外周部に垂下している
外壁部28bと、外壁部28bの外方に張出した張出し
部28cとを有してなる。張出し部28cは、外壁部2
8bの外方における下端から約3分の2程度を占める。
この張出し部28cの上方における外壁部28b及び基
部28aの外周部に、複数枚のハードディスクが、スペ
ーサにより互いに軸線方向間隔を隔てた状態で外嵌固定
される。
【0020】32は、外壁部28bの内側に固定された
円筒状のロータマグネットである。34は、円筒状の回
転スリーブ部材である。この回転スリーブ部材34は、
上端部を除くほぼ上半部(一定部分A36)の外周部
が、ロータハブ28の基部28aに設けられた嵌合孔3
0の内側に、ロータハブ28と同軸状に、しまりばめに
より嵌合固定されている。また回転スリーブ部材34の
ほぼ下半部(一定部分B38)は、ロータハブ28の外
壁部28bの内側に突出している。
【0021】この回転スリーブ部材34が固定支柱14
に外嵌されて回転自在に支持されることにより動圧ラジ
アル軸受が構成されている。勿論、回転スリーブ部材3
4の内周面と固定支柱14の外周面との間隙には、スピ
ンドル油等の潤滑剤が配されている。また回転スリーブ
部材34の下端面が、ブラケット10における内周壁部
10dの内周面による囲繞空間内にて、スラスト軸受部
材22の上面により回転自在に支持されることにより、
動圧スラスト軸受が構成されている。回転スリーブ部材
34の下端面とスラスト軸受部材22の上面との間隙に
も、スピンドル油等の潤滑剤が配されることは云うまで
もない。
【0022】ロータハブ28の張出し部28cは、その
上端部を除く部分が、環状凹部12内において外周壁部
10bの内周面と若干の径方向間隙を隔てて相対してい
る。またロータマグネット32は、ステータコア24と
径方向空隙を隔てて相対している。固定支柱14の上端
部は、回転スリーブ部材34の上方に突出している。
【0023】40は、ロータハブ28の上端面部の内周
部上から回転スリーブ部材34の上端面部上に亙って設
けられた環状の緩衝部材である。緩衝部材40の上端面
は固定支柱14の上端面よりも下方に位置し、緩衝部材
40の内周部は、固定支柱14を若干の径方向空隙を隔
てて囲繞している。緩衝部材40の下端内周部には環状
切欠部42を有し、この環状切欠部42と回転スリーブ
部材34の上端面とにより、径方向内方に開口する潤滑
剤貯留溝44が形成されている。なお、緩衝部材40の
材料の例としては、合成ゴム等が挙げられる。勿論、必
ずしも緩衝部材40の全部分がこのような緩衝材料によ
り構成されていることは要しない。
【0024】このスピンドルモータは、例えばブラケッ
ト10のフランジ部10aをハードディスク駆動装置の
基盤46に固定し、固定支柱14の上端部をねじ48に
よりハードディスク駆動装置の天板50に固着すること
により、ハードディスク駆動装置に組み込まれる。
【0025】回転スリーブ部材34の一定部分A36の
外周部が、ロータハブ28の基部28aに設けられた嵌
合孔30の内側にしまりばめにより嵌合固定されてお
り、一定部分B38は、ロータハブ28の外壁部28b
の内側に突出しているので、一定部分A36の内径は、
一定部分B38の内径よりも若干縮小している。そのた
め、動圧ラジアル軸受において、一定部分A36は一定
部分B38よりも固定支柱14に高い剛性で回転支持さ
れる。
【0026】主に回転スリーブ部材34、ロータハブ2
8及びロータマグネット32からなるロータ52が、軸
線方向における質量分布が大きくてぶれを生み易いロー
タハブ28の基部28aの内側の一定部分A36におい
て、固定支柱14に比較的に高い剛性で回転支持されて
いるので、固定支柱14部の軸心線に対するロータ52
の回転軸線のぶれが効果的に抑えられる。
【0027】このスピンドルモータを組み込んだハード
ディスク装置またはそれを備えた装置の運搬時等におい
て、何らかの原因によりロータ52が固定支柱14に対
し上方へ若干摺動することがある。しかしながらその回
転スリーブ部材34がハードディスク装置の天板50に
衝突して回転精度等の性能に悪影響が及ぶことは、緩衝
部材40によって防止される。そして、主にスピンドル
モータの回転中に回転スリーブ部材34の上端面と固定
支柱14との間から漏出する潤滑剤は、潤滑剤貯留溝4
4に貯留され、緩衝部材40の外方まで漏出することが
防がれる。漏出した潤滑剤の少なくとも一部は、回転停
止により、回転スリーブ部材34と固定支柱14との間
隙内に戻る。
【0028】また、回転スリーブ部材34の下端面が、
ブラケット10における内周壁部10dの内周面による
囲繞空間内にて、スラスト軸受部材22の上面により回
転自在に支持されることにより、動圧スラスト軸受が構
成されているため、回転スリーブ部材34の下端面とス
ラスト軸受部材22との間からほぼ半径方向外方に漏出
する潤滑剤のほとんどは、内周壁部10dの内周面とス
ラスト軸受部材22との間の径方向空隙21内を流下し
て潤滑剤貯留空間23内に貯留され、内周壁部10dを
越えてスピンドルモータの外部へ漏出することが防がれ
る。また、内周壁部10dの内周面とスラスト軸受部材
22との間の径方向空隙21内を流下しない潤滑剤も、
内周壁部10d、ステータコア24、ステータコイル2
6、ロータマグネット32、ロータハブ28の外壁部2
8b及び張出し部28c並びにブラケット10の第1底
部10c及び外周壁部10bによるラビリンスシール状
の効果によって、その潤滑剤がスピンドルモータ外、す
なわちハードディスク室54内へ漏出することは防がれ
る。
【0029】図2は、本発明の別の実施例としてのハー
ドディスク駆動用スピンドルモータについての半断面図
である。
【0030】各部材の寸法やそれらの材質の物性上、ロ
ータハブ28の基部28aの嵌合孔30に回転スリーブ
部材34の一定部分A36がしまりばめにより嵌合固定
されたのみでは、回転スリーブ部材34、ロータハブ2
8、ロータマグネット32及びハードディスクを含む回
転系の重心位置により、一定部分B38についての固定
支柱60による回転支持の剛性が一定部分A36につい
ての剛性に比べ低すぎるものとなることがあり、ぶれが
有効に防止され得ない。
【0031】この実施例においては、回転スリーブ部材
34のうちロータハブ28の外壁部28bの内側に突出
した一定部分B38の約4分の3程度の長さの筒状部材
62が、一定部分B38にしまりばめにより外嵌固定さ
れている。そのため、一定部分B38の内径が縮小し、
それによって、一定部分B38についての固定支柱60
による回転支持の剛性が高められ、固定支柱60の軸心
線に対するロータ52の回転軸線のぶれが効果的に抑え
られている。
【0032】なお、図2における上記以外の符合の意義
は、図1に示した実施例についてのものと同様である。
【0033】図3は、本発明の更に別の実施例としての
ハードディスク駆動用スピンドルモータについての半断
面図、図4は、その要部拡大断面図である。
【0034】固定支柱70の外周面における軸線方向に
一定間隔を隔てた2個所に設けられたヘリングボーン溝
72及び74の間の外周部に、円周状溝部76が設けら
れている。この円周状溝部76内には、上下方向に磁化
された環状をなす永久磁石体78と、その永久磁石体7
8を上下に挟むところの環状をなすポールピース80及
び82(強磁性材料製)が、それぞれ配装されている。
永久磁石体78及びポールピース80及び82の配装
は、それらを円弧状に適宜分割することにより行うこと
ができる。そして、強磁性ステンレス鋼製の回転スリー
ブ部材34の内周面と各ポールピース80及び82との
間に、磁性流体84及び86が磁気的に保持されること
により、磁性流体シール87が構成されている。
【0035】回転スリーブ部材34と固定支柱70との
間隙のうち、上側の磁性流体84よりも上方、すなわ
ち、回転スリーブ部材34のうちロータハブ28の基部
28aの内方の部分と固定支柱70との間隙に配された
潤滑剤A88は、下側の磁性流体86よりも下方、すな
わち、回転スリーブ部材34のうちロータハブ28の外
壁部28bの内側に突出した部分と固定支柱70との間
隙に配された潤滑剤B90よりも粘性が高いものを採用
している。そして潤滑剤A88と潤滑剤B90は、磁性
流体シール87によって分離されている。この磁性流体
84及び86の注入に際しては、ポケット注入法を採用
することができる。まず、永久磁石体78を挟む両ポー
ルピース80及び82間のポケット部に磁性流体84及
び86を注入し、その後、固定支柱70に回転スリーブ
部材34を外嵌させる。
【0036】この実施例では、回転スリーブ部材34の
一定部分A36の外周部が、ロータハブ28の基部28
aに設けられた嵌合孔30の内側にしまりばめにより嵌
合固定されている上、一定部分A36と固定支柱70と
の間隙に、一定部分B38と固定支柱70との間隙に配
された潤滑剤B90よりも粘性の高い潤滑剤A88が配
されているので、回転スリーブ部材34のうちロータハ
ブ28の基部28aの内方の部分についての固定支柱7
0による回転支持の剛性がより高められる。
【0037】ロータ52の軸線方向における質量分布が
大きくてぶれを生み易いロータハブ28の基部28aの
内方の部分についての固定支柱70による回転支持の剛
性が高められるので、固定支柱70の軸心線に対するロ
ータ52の回転軸線のぶれを抑制する効果がより顕著に
なる。
【0038】なお、上記以外の符合の意義は、図1に示
した実施例についてのものと同様である。
【0039】
【発明の効果】請求項1のスピンドルモータでは、回転
スリーブ部材のうち、ロータの軸線方向質量分布が大き
くてぶれを生み易いロータハブ基部の内側の一定部分A
において、一定部分Bよりも高い剛性で回転支持されて
いるので、回転系の重心位置が一定部分A側に寄ってい
ても、固定支柱部の軸心線に対するロータの回転軸線の
ぶれが効果的に抑えられ、高軸剛性と低軸損を両立し、
且つ回転精度の安定した動圧軸受とすることができる。
それゆえ、回転精度が向上して例えば記録媒体を回転駆
動する場合の記録密度を高めることができ、玉軸受を使
用しにくい小形のスピンドルモータとして好適である。
【0040】請求項2のスピンドルモータでは、ロータ
ハブの基部の嵌合孔に回転スリーブ部材の一定部分Aが
しまりばめにより嵌合固定されたのみでは一定部分Bに
ついての固定支柱部による回転支持の剛性が一定部分A
についての剛性に比べ低すぎて、ぶれが有効に防止され
得ないような場合に、一定部分Bについての回転支持の
剛性を、一定部分Aについての剛性に対し、所定の比率
にすることができるので、固定支柱部の軸心線に対する
ロータの回転軸線のぶれが効果的に抑えられる。
【0041】請求項3のスピンドルモータでは、回転系
の重心位置に応じて、磁性流体シールによって分離され
た潤滑剤の粘性を変えることにより、荷重分布に応じた
剛性でロータを回転支持できる。例えば、回転スリーブ
部材のうち、ロータの軸線方向質量分布が大きくてぶれ
を生み易いロータハブ基部の内方の部分は、ロータハブ
部の周壁部の内側に突出した部分よりも高い剛性で回転
支持されるので、固定支柱部の軸心線に対するロータの
回転軸線のぶれが効果的に抑えられる。それゆえ、回転
精度が向上して例えば記録媒体を回転駆動する場合の記
録密度を高めることができ、玉軸受を使用しにくい小形
のスピンドルモータとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】断面図である。
【図2】半断面図である。
【図3】半断面図である。
【図4】要部拡大断面図である。
【符合の説明】
14 固定支柱 28 ロータハブ 28a 基部 30 嵌合孔 34 回転スリーブ部材 36 一定部分A 38 一定部分B 62 筒状部材 87 磁性流体シール 88 潤滑剤A 90 潤滑剤B
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 5/16 - 5/167 H02K 7/08 F16C 17/10 F16J 15/43

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】略椀形状のロータハブと、回転スリーブ部
    材と、固定支柱部とを備え、固定支柱部に対し回転スリ
    ーブ部材が潤滑油を介して回転自在に支持されてなるス
    ピンドルモータであって、 回転スリーブ部材の軸線方向における一定部分Aの外周
    部が、ロータハブの基部に設けられた嵌合孔の内側にし
    まりばめにより嵌合固定され、 回転スリーブ部材の軸線方向における他の一定部分Bが
    ロータハブの周壁部の内側に突出しており、 回転スリーブ部材が固定支柱部に外嵌されて回転自在に
    支持されることにより動圧ラジアル軸受が構成されてお
    り、 回転スリーブ部材の一定部分Aは、一定部分Bよりも、
    ラジアル隙間を小さくして固定支柱部に高い剛性で回転
    支持されることを特徴とするスピンドルモータ。
  2. 【請求項2】回転スリーブ部材の軸線方向における一定
    部分Bの少なくとも一部に筒状部材がしまりばめにより
    外嵌固定されることにより、回転スリーブ部材の軸線方
    向における一定部分Bについての固定支柱部による回転
    支持の剛性が高められた請求項1記載のスピンドルモー
    タ。
  3. 【請求項3】略椀形状のロータハブ部と、回転スリーブ
    部と、固定支柱部とを備えてなるスピンドルモータであ
    って、 回転スリーブ部が固定支柱部に外嵌されて回転自在に支
    持されることにより動圧ラジアル軸受が構成されてお
    り、 回転スリーブ部のうち主にロータハブ部の周壁部の内側
    に突出した部分と固定支柱部との間隙に配された潤滑剤
    と、回転スリーブ部のうち主にロータハブ部の基部の内
    方の部分と固定支柱部との間隙に配された、前記潤滑剤
    よりも粘性の高い潤滑剤とを分離する磁性流体シール
    が、回転スリーブ部と固定支柱部とに亙って施され、 回転スリーブ部のうちロータハブ部の基部の内方の部分
    は、回転スリーブ部のうちロータハブ部の周壁部の内側
    に突出した部分よりも、固定支柱部に高い剛性で回転支
    持されることを特徴とするスピンドルモータ。
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