JP3666746B2 - 圧力リリーフバルブアセンブリ - Google Patents

Description

【０００１】
（関連出願に対するクロスリファレンス）
該当なし
【０００２】
（連邦政府後援の研究に関する供述）
該当なし
【０００３】
（発明の背景）
本発明は、ピストンポンプ及びコンプレッサに関し、さらに特定すると、一体化した圧力リリーフバルブアセンブリ付きのコンプレッサヘッドアセンブリに関する。
【０００４】
小型エアコンプレッサは、多くの場合、噴霧器（ｎｅｂｕｌｉｚｅｒ）に動力を供給するために使用される。その目的に典型的な型のコンプレッサは、ウォーブルピストン（ｗｏｂｂｌｅ ｐｉｓｔｏｎ）を使用する。このようなコンプレッサの例は、「エアコンプレッサ（Ａｉｒ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）」についてＡｒｔｈｕｒ Ｊ．Ｄｒｏｅｇｅ，Ｓｒ．らに対し１９７６年６月８日に発行された米国特許第３，９６１，８６８号、及び「ダイアフラムコンプレッサ（Ｄｉａｐｈｒａｇｍ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）」についてＲｏｙ Ｊ．Ｒｏｚｅｋに対し１９８９年６月２７日に発行された米国特許第４，８４２，４９８号に記載される。
【０００５】
典型的なコンプレッサにおいては、ピストンは空気を圧縮するためにシリンダスリーブ内で往復運動する。該ピストンは、ピストン端部をシリンダスリーブ内に配置させるプラスチックの連接ロッドであり、連接端部はシャフトに取り付けられている偏心金属ピンに連結されている。シャフトが回転するにつれて、シリンダスリーブ内にピストンヘッドが配置される該連接ロッドが、空気を圧縮するために往復運動する。該圧縮空気は、シリンダスリーブから排出ポートを通ってバルブヘッド部材の中に排出する。
【０００６】
バルブヘッド部材上の排出口が遮られると、コンプレッサアセンブリを過熱、失速させたり、あるいは潜在的にモータ熱プロテクタを始動させ、該コンプレッサ装置を故障させることのある圧力がシリンダスリーブ内で蓄積する。流体圧力が所定の逃し設定値を超えるときに、流体通路を提供するために排出ポートと流体連通している圧力リリーフバルブアセンブリを提供することは既知である。
【０００７】
これらの既知のリリーフバルブは、通路を画定するために、典型的には、黄銅または同様の材料の中から機械加工される。該通路は、その中に配置されるポペット弁によって遮られる。該ポペット弁は、ノブによって圧縮されるばねにより適所に保持される。該ノブは、ばねを圧縮するために通路内に食い込んだ内部ねじと係合する従来の外部ねじを有する。
【０００８】
黄銅から形成されるリリーフバルブを提供するのは高価である。さらに、通路内でねじを切削することがコストを増し、リリーフバルブを組み立てるために要する時間を増やす。したがって、安価であり、且つ容易に組み立てられる圧力リリーフバルブアセンブリに対するニーズが存在する。
【０００９】
（発明の概要）
本発明は、排出ポート内の流体圧力を逃すための圧力リリーフバルブアセンブリを提供する。発明の実施形態は、該排出ポートと流体連通する流体通路を含む。該通路は、流体がそこを通過するのを阻止するために通路内に配置されるポペット弁によって遮られる。通路内に配置されるばねは、流体に逆らってポペット弁を圧迫し、ノブはばねを圧縮するために通路内に配置される。該ノブは、ノブを軸に沿って通路内に差し込み、その後でノブを回すことによって軸に沿った位置で調整できるようにする外部鋸歯ねじを有する。
【００１０】
容易に組み立てることができる圧力リリーフバルブを提供するという一般的な目的は、鋸歯ねじを有するノブを提供することにより達成される。鋸歯ねじは、最初にねじを通路壁に食い込ませなくても、ノブを通路の中に押し込むことができるようにする。鋸歯ねじの追加の恩恵とは、ねじが従来のねじと比較して軸に沿った取り外しに対して増大した抵抗を提供するという点である。
【００１１】
本発明の別の目的とは、容易に組み立てることのできる圧力リリーフバルブを提供することである。この目的は、プラスチックから形成され、ノブがその中で押されると、変形することがある通路を提供することにより達成される。
【００１２】
本発明のまだ別の目的は、調整可能である圧力リリーフバルブである。この目的は、通路内側でのノブの回転を可能にする係合可能な上部を有するノブを提供することにより達成される。ノブを回転すると、ねじが通路内に食い込み、ばねの圧縮を強めるまたは弱めるためにノブを移動させる。
【００１３】
発明の前記の及びそれ以外の目的及び優位点は、以下の説明から現れるだろう。説明中、この一部を形成し、図解によって発明の好ましい実施形態が示される添付図面が参照される。
【００１４】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
図１から図５に図示されるコンプレッサアセンブリ１０は、コイル巻線１６によって取り囲まれている成層鉄芯１４を有する電動モータ１２を含む。それぞれ前部及び後部ブラケット２０と１８が、互いに、及び成層鉄芯１４に取り付けられる。ブラケット２０と１８は、モータシャフト２２を支持させるベアリング６０と６１を取り付ける。該モータシャフト２２は、一方の端部でファン２４を、シャフトの他方の端部に位置する、偏心ピン２８を有する偏心アセンブリ２５を取り付ける。偏心ピン２８は、ウォッブルピストン３６の下端を形成する連接ロッド３４の連結ブロック３２内に形成される孔３０の中で軸支される。シャフト２２を回転すると、偏心アセンブリ２５、従って連接ロッド３４が、上方に及び下方に往復運動する動きで駆動する。ピストン３６は、バルブヘッド部材４０がスリーブ３８の上部に取り付けられた状態で、シリンダスリーブ３８内で動作する。ピストン３６は、「円錐ロッドピストン（Ｃｏｎｉｃａｌ Ｒｏｄ Ｐｉｓｔｏｎ）」についてＲｏｙ Ｊ．Ｒｏｚｅｋに対して１９９３年５月２５日に発行された米国特許第５，２１３，０２５号に開示される様式及び形式を取ってよい。
【００１５】
特に図２を見ると、モータ１２が、そこに取り付けられる前部及び後部ブラケット２０、１８の間に挟まれている。前部ブラケット２０は矩形ベース４２を有し、上部４４と底部４６は向かい合う側面４８及び面５０によって接合されている。各基部側面４８上に形成されるねじボス５２は、モータ成層鉄芯１４に当接する。後部ブラケットねじボス５６及びモータ成層鉄芯１４内に形成される孔５８を通して差し込まれるねじ５４は、ブラケット２０、１８をモータ１２に取り付けるために、前部ブラケットねじボス５２を螺合自在に係合する。ベース面５０内に形成される開口内に配置されるベアリング６０は、そこを通って伸張するモータシャフト２２を支える。
【００１６】
実質的に平行なフィンガ６４がベース側面４８から上方にベース上部４４を越えて伸張し、シリンダスリーブ３８を整列させ、支持し、バルブヘッド部材４０を保持する。フィンガ６４からベース上部４４の上に内向きに伸張するシェルフ６６が、シリンダスリーブ３８を支え、配置する。連接ロッド３４は、偏心ピン２８に連結され、シリンダスリーブ３８内に配置されるときに、ベース上部４４内に形成されるノッチ６８及びシェルフ６６の間の間隙７０を通って伸張する。
【００１７】
フィンガ６４の各上部端に形成されるウェッジ（ｗｅｄｇｅ）７２は、バルブヘッド部材４０の一体化した部分として形成される止め金（ｃａｔｃｈ）７６を係合する係合面７４を有する。該ウェッジ７２は、バルブヘッド部材４０をフィンガ６４の間で誘導し、係合面７４がバルブヘッド部材４０を、シリンダスリーブ３８上の位置に保持する。有利なことに、ウェッジ係合面７４は、バルブヘッド部材４０をシリンダスリーブ３８と密封係合して維持する。シェルフ６６は、スリーブ９６の底面９０に持続された力を提供し、バルブヘッド部材４０に対して、その後、係合面７４に対してスリーブ９６を押し付ける可撓部材である。
【００１８】
ここで図５から図６を参照すると、連接ロッド３４は、好ましくはナイロンなどのプラスチック材から形成され、連接端部８２を有する一般的には垂直に向けられたロッド部７８を含む。連結ブロック３２は、連接端部８２の一体化した部分として形成され、偏心的に取り付けられたピン２８を軸支するために部分的にブロック３２を通って形成される孔３０を有する。重要なことに、孔３０内で形成される軸に沿った溝８４が、組み立ての間に孔３０の中に閉じ込められているグリース及び空気に排出経路を提供する。有利なことに、溝８４は、コンプレッサ動作中にピンの回りの潤滑剤を拭き取ることによって、ピン２８に潤滑を提供するために、グリース８５またはそれ以外の潤滑剤媒体も保持する。
【００１９】
ピストン３６は、連接端部８２に向かい合うロッド部端部上にピストン端部８０を提供することによって形成される。図２と図４を参照し直すと、下方方向に移動するときにはシリンダスリーブ３８の中に空気を引き入れるために、及び上方方向に移動するときにはシリンダスリーブ３８の中から空気を押し出すために、円錐台の連接ロッドピストン端部８０がシリンダスリーブ３８内で往復運動する。型板（ｒｅｔａｉｎｅｒ ｐｌａｔｅ）８８によってピストン端部８０に固定される摺動シール８６が、ピストン端部８０がシリンダスリーブ内部で往復運動するにつれて、円筒形のシリンダスリーブ壁９４を封止状に係合する。型板８８は、超音波溶接、接着剤、ねじ等などの技術で既知である方法により、ピストン端部８０に固定される。好ましくは、連接ロッド３４を螺合して係合するねじ８９は、迅速且つ容易な組み立てを実現するために、型板８８、したがって摺動シール８６をピストン端部８０に固定する。
【００２０】
図２、図２Ａ、及び図７を見ると、シリンダスリーブ３８は、シリンダスリーブ内部を画定するための軸を有する円筒形の壁９４によって連結される開放した底面９０及び閉じられた上部９２を有する。底板９６は開放した底面９０に隣接して半径方向に伸張する。該板９６は前部ブラケットフィンガ６４を係合し、ストップ９８と協力してシリンダスリーブ３８をバルブヘッド部材４０の下に配置するために、シェルフ６６を係合する底板９６から下方に伸張する。
【００２１】
シリンダスリーブ上部９２は、入口開口１００及び出口開口１０２をその中に形成される。それぞれの開口１００、１０２を取り囲む縁枠（ｃｕｒｂ）１０４が、一体化したガスケット１０８付きのフラッパ弁１０６をシリンダスリーブ上部９２に配置する。該ガスケット１０８は、縁枠１０４及び開口１００、１０２を取り囲むシリンダスリーブ上部９２の中に形成される溝１１０の中に受け入れられる。シリンダスリーブ上部９２から上方に伸張するアライメントポスト（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｐｏｓｔ）１１２は、バルブヘッド部材４０を入口開口と出口開口１００、１０２と適切に整列させるために、バルブヘッド部材４０上に形成されるアライメントホール（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｈｏｌｅ）１１４（図８に最もよく図示される）を係合する。
【００２２】
図２Ａと図４に図示されるように、コンプレッサ１０を通る流体の流れを適切な方向に維持するために、可撓性フラッパ弁１０６がシリンダスリーブ３８とバルブヘッド部材４０の間に配置される。特に、フラッパ弁１０６は、シリンダスリーブ３８内で圧縮された流体が、入口開口１００を通してシリンダスリーブ３８を出るのを妨げ、流体が、シリンダスリーブ出口開口１０２を通ってシリンダスリーブ３８の中に引き込まれるのを防ぐ。フラッパ弁１０６は、ガスケット１０８により取り囲まれる１組の接合された翼部（ｗｉｎｇ）１１６、１１８を有する。コンプレッサ１０が組み立てられるとき、各翼部１１６、１１８は、縁枠１０４の１つ及び開口１００、１０２を取り囲む溝１１０の１つによって取り囲まれ、縁枠１０４はガスケット１０８を受け入れる。
【００２３】
流体がシリンダスリーブ３８の中に引き込まれているとき、出口開口１０２上に配置される翼部１１６は、出口開口１０２に逆らって引き出され、空気がそこを通過するのを妨げる。流体がシリンダスリーブ３８の中から押し出されるとき、入口開口１００の上に配置される翼部１１８がバルブヘッド部材４０内の入口ポート１２０に接して押され、流体がバルブヘッド部材入口ポート１２０の中に入るのを防ぐ。ガスケット１０８は、シリンダスリーブ３８とバルブヘッド部材４０の間から流体が排出するのを防ぐために、シリンダスリーブ３８とバルブヘッド部材４０の間にシールを提供する。
【００２４】
バルブヘッド部材４０は、流体の流れをシリンダスリーブ３８との間に向ける。好ましくは、バルブヘッド部材４０は、ガラス強化ポリエチレンテレフタラートなどのプラスチックから形成され、上部１２４、底部１２６、前部１２８、後部１３０及び側面１４０を有する矩形ベース１２２を含む。前壁、後壁、及び側壁１４４、１４６、１４８は、ベース上部１２４から、キャビティ（ｃａｖｉｔｙ）１５０を画定するベース周辺部に沿って上方へ伸張する。向かい合うベース側面１４０の上に形成されるハンドル１４２が、それを適所に保持するために前部ブラケットフィンガ６４に巻き付く。ハンドル１４２に向かってベース側面１４０から伸張する誘導伸張部は、ハンドル１４２内のフィンガ６４を適切に整列する。アライメントホール１１４は、ベース底部１２６内に形成され、コンプレッサ１０を組み立てるときにシリンダスリーブアライメントポスト１１２を受け入れる。
【００２５】
バルブヘッド部材４０に形成される入口ポート１２０及び出口ポート１５４が、ベース１２２を通して流体を誘導する。入口ポート１２０は、ベース前壁１４４を通って伸張し、シリンダスリーブ３８内に形成される入口開口１００と流体連通している。出口ポート１５４も、ベース前壁１４４を通って伸張し、シリンダスリーブ３８内に形成される出口開口１０２と流体連通している。
【００２６】
図２Ａと図９を参照すると、圧力リリーフバルブ１５６は、バルブヘッド部材４０の一体化した部分として形成され、シリンダスリーブ３８を出る空気の圧力を調節する。該圧力リリーフバルブ１５６は、ベース上部１２４と一体化し、ベース上部から上方へ伸張するボスを含む。該ボスは、出口ポート１５４から、バルブ１５６が開放する大気への流体経路を提供するために出口ポート１５４と流体連通している軸に沿った孔１６２を含む。ボスは、好ましくは、変形可能な材料であるバルブヘッド部材と同じ材料から形成される。孔１６２内に配置されるポペット弁１６４は、ばね１６６によって出口ポート１５４内の流体圧力に逆らって圧迫される。該ばね１６６は、孔１６２の中に配置されるリリーフバルブノブ１６８によって圧縮される。
【００２７】
特に図９を見ると、金属製リリーフバルブノブ１６８（例えば、鋼、アルミニウム、あるいは銅）が、ばね１６６を圧縮し、流体に逆らって、ポペット弁１６４を出口ポート１５４の中に伸張するバルブシート１５８の中に圧迫する。ポペット弁１６４及びばね１６６は、所定レベルより低い圧力を有する流体が、出口ポート１５４から孔１６２を通って通過するのを妨げる。リリーフバルブノブ１６８をポペット弁１６４のより近くに、またはより離れて移動することによって、ばね圧縮を調整すると、ポペット弁１６４を、バルブシート１５８から強制的に出し、流体がボス１６０を通って大気中に排出できるようにする流体圧力レベルが求められる。
【００２８】
図２Ａを参照し直すと、実質的に円筒形のリリーフバルブノブ１６８は、上部１７０、底部１７２、外面１７４、及び上部１７０から底部１７２まで伸張する軸貫通孔１７６を有する。該貫通孔１７６は、大気まで圧力リリーフバルブ１５６を通る流体に経路を提供する。好ましくは、ノブ上部１７０は、アレンレンチ（Ａｌｌｅｎ ｗｒｅｎｃｈ）との係合のための六角ヘッドとして形成され、ノブ底部１７２は、ばね１６６の一方の端を受け入れるために貫通孔１７６と同軸である環状の溝（図９に図示される）１７８を有する。
【００２９】
図１０を参照すると、圧力リリーフバルブ１５６の組み立ては、ノブ外面１７４上に形成される外部鋸歯ねじ１８０によって簡略化される。鋸歯ねじ１８０は、ねじ１８０の間の干渉にボス孔１６２を与えるために、ボス孔内径よりわずかに大きい外径を有する。ねじ１８０は、ねじ１８０をボス１６０と螺合して係合しないでその中で押されるときに、ノブ１６８のボス孔１６２の中への挿入を補助する上方に傾斜した面１８２を有する楔形をしている。
【００３０】
再び図２Ａを参照すると、好ましくは、円筒形のバルブノブ１６８は、ボス１６０が、ねじ１８０とボス１６０の間に緊密な干渉を維持する一方で、組み立て中に曲がることができるようにするノブ外面１７４上に、向かい合う平坦な領域１８４を有する。該平坦な領域１８４は、ねじ１８０とボス孔１６２の干渉する直径の寸法公差でより大きな自由を許す。ねじ１８０とボス孔１６２間の干渉、及びボスの曲げは、ばね１６６及びポペット弁を所望される位置に保持するのに十分なノブ１６８に対する抑制力を提供する。
【００３１】
ノブ１６８上の上方に傾斜した表面は、外向きの力がポペット弁及びばねによって供給されるときに、ボス１６０の変形可能な壁の中に集中的に押し込むことによって追加の保持を提供する。所望される圧力設定値の追加の調整は、ノブ１６８が孔１６２内でその軸の回りで回転されるときに達成できる。ノブ１６８を回転すると、ボス１６０の中にねじが食い込み、このようにしてボス孔１６２内でのノブ高さの調整が実現され、それによりばね圧縮及び所望される圧力設定値が制御される。
【００３２】
ノブ上に外部鋸歯ねじを形成した方が好ましいが、従来のねじは、本発明の範囲から逸脱することなく使用できる。さらに、ねじのないノブは、発明の範囲から逸脱することなく使用できるが、ねじのないノブでは調整が容易にできるという利点が犠牲になってしまう。
【００３３】
図１から図５を見ると、コンプレッサ１０を組み立てるとき、前部及び後部ブラケット２０、１８がモータ１２に取り付けられ、モータシャフト２２は前部ブラケットベース面５０に取り付けられるベアリング６０を通して伸張する。偏心ピン２８付きの偏心アセンブリ２５は、ベアリング６０を通して伸張するモータシャフト２２の端部でプレス嵌めされる。連接ロッド連接端部孔３０は、グリース、または既知のその他の潤滑剤で充填されてから、ピン２８が孔３０の中に滑り込む。該連接ロッドピストン端部８０は、シリンダスリーブ３８の中に滑り込み、その上にフラッパ弁１０６が取り付けられているシリンダスリーブ３８は前部ブラケットフィンガ６４の間で、及びシェルフ６６の上に滑る。圧力リリーフバルブノブ１６８は、圧力リリーフバルブボス１６０内に形成される孔１６２の中に押し込まれる。そして、前部ブラケットフィンガ６４が、バルブヘッド部材４０のハンドル１４２の中に差し込まれる。バルブヘッド部材４０は、ウェッジ係合面７４がバルブヘッド部材４０をシリンダスリーブ３８と密封係合された状態に保持するために、バルブヘッド部材止め金７６を係合するまで、シリンダスリーブ３８に向かって圧迫される。
【００３４】
現在発明の好ましい実施形態であるものが示され、説明されてきたが、添付請求項により定められる発明の範囲から逸脱することなく、多様な変更及び修正を加えることができることが当業者に明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【ＦＩＧ．１】 本発明を組み込むコンプレッサアセンブリの正面斜視図である。
【ＦＩＧ．２】 図１のコンプレッサアセンブリの分解正面斜視図である。
【ＦＩＧ．２Ａ】 図２のシリンダスリーブ及びバルブヘッド部材の分解斜視図である。
【ＦＩＧ．３】 図１のコンプレッサアセンブリのコンプレッサの正面図である。
【ＦＩＧ．４】 図３のコンプレッサアセンブリの線４−４に沿った断面図である。
【ＦＩＧ．５】 図１のウォーブルピストンの正面図である。
【ＦＩＧ．５Ａ】 図５のウォーブルピストンの線５Ａ−５Ａに沿った断面図である。
【ＦＩＧ．６】 図５Ａのウォーブルピストンの線６−６に沿った断面図である。
【ＦＩＧ．７】 図１のシリンダスリーブの平面斜視図である。
【ＦＩＧ．８】 図７のバルブヘッド部材の底面図である。
【ＦＩＧ．９】 図４のバルブヘッド部材の線９−９に沿った断面図である。
【ＦＩＧ．１０】 図２Ａのリリーフバルブノブの線１０−１０に沿った詳細な図である。

Claims (12)

1. 排出ポート内の流体圧力を逃すための圧力リリーフバルブアセンブリであって、前記アセンブリが、
   排出口と流体連通している流体通路であって、壁及び内部のねじ山の付いていない部分を有する前記通路と、
   流体が前記通路を通過するのを妨げるために前記通路内に配置されるポペット弁と、
   前記ポペット弁を前記流体通路のバルブシートに逆らって圧迫するために前記通路内に配置されるばねと、
   所定の圧力より低い流体が前記ポペット弁を超えて前記通路を通って排出するのを妨げるために、前記ばねを圧縮するためのねじ山の付いていない部分内に軸上に挿入されるノブであって、前記ノブが、前記通路の中への前記ノブの軸に沿った挿入を可能にする外部鋸歯ねじを有し、前記ノブを回転し、前記ねじを前記通路壁と螺合して係合することによって軸に沿った位置で調整され、前記ねじが、前記ノブが前記通路に差し込まれるときに、前記通路の変形を可能にするために、少なくとも１つの軸方向に平坦な外面を画定するノブと、
   を備えるアセンブリ。
2. 前記通路が変形可能なプラスチックで形成される、請求項１に記載の圧力リリーフバルブアセンブリ。
3. 前記ノブが、前記ノブを回転し、内部ねじを前記通路に食い込ませ、前記ばねの圧縮を調整するために係合可能な上部を含む、請求項１に記載の圧力リリーフバルブアセンブリ。
4. 前記ノブが、前記ノブを通して圧縮された流体に通路を提供するために、貫通開口部を含む、請求項１に記載の圧力リリーフバルブアセンブリ。
5. 前記ノブが前記ばねの端部を受け入れるための溝を含む、請求項１に記載の圧力リリーフバルブアセンブリ。
6. 排出ポート内で流体圧力を逃すための圧力リリーフバルブアセンブリであって、前記アセンブリが
   排出口と流体連通している流体通路であって、変形可能な材料で形成され、内部ねじ山の付いていない部分を有する、前記通路と、
   流体が前記通路を通過するのを妨げるために、前記通路内に配置されるポペット弁と、
   前記流体通路のバルブシートに逆らって前記ポペット弁を圧迫するために前記通路内に配置されるばねと、
   所定の圧力より低い流体が、前記ポペット弁を越えて前記通路を通って排出するのを妨げるために前記ばねを圧縮するために前記通路ねじ山の付いていない部分に軸上に押し込まれるノブであって、前記ノブが干渉嵌めによって前記通路内に保持され、前記ノブが押し込まれるときに、前記通路の変形を可能にするために、少なくとも１つの軸方向に平坦な外面を含むノブと、を備えるアセンブリ。
7. 前記ノブが、前記通路の中への前記ノブの軸に沿った挿入を可能にする外部ねじを有する、請求項６に記載の圧力リリーフバルブアセンブリ。
8. 前記ねじが、鋸歯ねじである、請求項７に記載の圧力リリーフバルブアセンブリ。
9. 前記ノブが、前記ねじの圧縮を調整するために、前記ノブを回転し、内部ねじを前記通路内に食い込ませるための係合可能な上部を含む、請求項７に記載の圧力リリーフバルブアセンブリ。
10. 前記ノブが、前記ノブを通る圧縮された流体に通路を提供するために、貫通開口部を含む、請求項６に記載の圧力リリーフバルブアセンブリ。
11. 前記ノブが、前記ばねの端部を受け入れるための溝を含む、請求項６に記載の圧力リリーフバルブアセンブリ。
12. 前記通路が変形可能なプラスチック内に形成される、請求項６に記載の圧力リリーフバルブアセンブリ。

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