JP4153490B2 - ヘッドスライダおよび記録媒体駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）といった記録媒体駆動装置に組み込まれるヘッドスライダに関し、特に、媒体対向面で記録媒体に向き合わせられるスライダ本体と、スライダ本体の媒体対向面に規定されるレールとを備えるヘッドスライダに関する。

いわゆるロードアンロード機構を備えるハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）は広く知られる。ロードアンロード機構の働きによれば、磁気ディスクの静止時にヘッドスライダは磁気ディスクの表面から離隔した位置に保持されることができる。磁気ディスクの静止時に、ヘッドスライダと、磁気ディスクの表面に広がる潤滑剤との接触は回避されることができる。

一般に、レールの表面に規定される空気軸受け面で読み出し書き込みヘッド素子の先端は磁気ディスクに向き合わせられる。ヘッドスライダの浮上中にレールの空気流出端は磁気ディスクの表面に最も近づけられる。この接近に伴いヘッドスライダにはしばしば潤滑剤が付着する。例えば回転する磁気ディスクから作用する気流の働きで潤滑剤はヘッドスライダに向かって巻き上げられる。こうして潤滑剤はヘッドスライダに付着する。特に、媒体対向面の空気流出端から空気流入側にレールの空気流出端が偏倚する場合には、レールの空気流出端と媒体対向面との間に区画される段差に潤滑剤が留まりやすい。こうした潤滑剤の付着に基づきヘッドスライダの浮上姿勢の安定性は損なわれる。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、潤滑剤の付着を阻止し、安定した浮上姿勢で浮上し続けることができるヘッドスライダを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、媒体対向面で記録媒体に向き合わせられるスライダ本体と、スライダ本体の媒体対向面に規定されるレールと、レールの空気流出端および媒体対向面の空気流出端の間で媒体対向面に規定される溝とを備えることを特徴とするヘッドスライダが提供される。

レールの空気流出端と媒体対向面の空気流出端との間ではメニスカスの作用で潤滑剤が溝に進入する。媒体対向面に作用する気流の働きで潤滑剤は溝に沿って媒体対向面の縁まで誘導される。潤滑剤は溝の末端すなわち媒体対向面の縁で空中に吹き飛ばされる。こうしてレールの空気流出端と媒体対向面の空気流出端との間では潤滑剤の滞留は回避される。その結果、ヘッドスライダは安定した浮上姿勢で浮上し続けることができる。

こういった場合、溝はレールの空気流出端から媒体対向面の空気流出端に向かって延びればよい。このとき、溝の深さは媒体対向面の空気流出端に向かうにつれて増大してもよい。こうした深さの増大に基づき潤滑剤の流れは促進されることができる。その他、溝は媒体対向面の空気流出端に並列に延びてもよい。この場合には、溝の深さは媒体対向面の中心から離れるにつれて増大してもよい。いずれの場合でも、レール上には、ヘッド素子の前端を臨ませる空気軸受け面が規定されればよい。こういった空気軸受け面でヘッドスライダは記録媒体に最も近づくことができる。

以上のようなヘッドスライダは例えばハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）といった記録媒体駆動装置に組み込まれて利用されることができる。ここでは、記録媒体駆動装置には、記録媒体の静止時に、記録媒体から離隔した位置にヘッドスライダを保持するロードアンロード機構が組み込まれてもよい。こういったロードアンロード機構は、ヘッドスライダに関連付けられるロード部材と、ロード部材を受け止めるランプ部材とを備えればよい。

一般に、前述のようにレールの空気流出端が媒体対向面の空気流出端よりも空気流入側に偏倚する場合には、レールの空気流出端と媒体対向面との間に区画される段差に潤滑剤が留まりやすい。レールの表面に溜まった潤滑剤は濡れ広がりやすい。こういった潤滑剤の付着に基づきヘッドスライダの浮上姿勢の安定性は損なわれてしまう。いわゆるＣＳＳ（コンタクトスタートストップ）制御では、記録媒体の静止に先立ってヘッドスライダは記録媒体の表面に接触する。こうした接触に基づきヘッドスライダ上の潤滑剤は記録媒体の表面に移動する。しかしながら、前述のようなロードアンロード機構が用いられる場合には、記録媒体の静止時であってもヘッドスライダは記録媒体から離隔した位置に保持される。ヘッドスライダ上の潤滑剤が記録媒体に向かって移動する機会は失われる。前述のような溝が形成されない限り、潤滑剤はヘッドスライダ上に滞留し続けてしまう。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。

図１は磁気記録媒体駆動装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）１１の内部構造を概略的に示す。このＨＤＤ１１は、例えば平たい直方体の内部空間を区画する箱形の筐体本体１２を備える。収容空間には、記録媒体としての１枚以上の磁気ディスク１３が収容される。磁気ディスク１３はスピンドルモータ１４の回転軸に装着される。スピンドルモータ１４は例えば７２００ｒｐｍや１００００ｒｐｍといった高速度で磁気ディスク１３を回転させることができる。筐体本体１２には、筐体本体１２との間で収容空間を密閉する蓋体すなわちカバー（図示されず）が結合される。

収容空間にはヘッドアクチュエータ１５がさらに収容される。このヘッドアクチュエータ１５は、垂直方向に延びる支軸１６に回転自在に連結される。ヘッドアクチュエータ１５は、支軸１６から水平方向に延びる複数のアクチュエータアーム１７と、各アクチュエータアーム１７の先端に取り付けられてアクチュエータアーム１７から前方に延びるヘッドサスペンションアセンブリ１８とを備える。アクチュエータアーム１７は磁気ディスク１３の表面および裏面ごとに設置される。

ヘッドサスペンションアセンブリ１８はロードビーム１９を備える。ロードビーム１９はいわゆる弾性屈曲域でアクチュエータアーム１７の前端に連結される。弾性屈曲域の働きで、ロードビーム１９の前端には磁気ディスク１３の表面に向かって所定の押し付け力が作用する。ロードビーム１９の前端には浮上ヘッドスライダ２１が支持される。浮上ヘッドスライダ２１は、ロードビーム１９に固定されるジンバル（図示されず）に姿勢変化自在に受け止められる。

アクチュエータアーム１７は、図１から明らかなように、磁気ディスク１３の静止時に所定の静止位置に位置決めされる。この静止位置では、ヘッドサスペンションアセンブリ１８の先端は磁気ディスク１３の外縁よりも外側に位置決めされる。アクチュエータアーム１７は静止位置から支軸１６回りで揺動する。こうしてアクチュエータアーム１７が支軸１６回りで揺動すると、ヘッドサスペンションアセンブリ１８の先端は最内周記録トラックと最外周記録トラックとの間でデータゾーンを横切ることができる。アクチュエータアーム１７の揺動は例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）といった動力源２２の働きを通じて実現されればよい。

磁気ディスク１３の回転に基づき磁気ディスク１３の表面で気流が生成されると、後述されるように、気流の働きで浮上ヘッドスライダ２１には正圧すなわち浮力および負圧が作用する。浮力および負圧とロードビーム１９の押し付け力とが釣り合うことで磁気ディスク１３の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダ２１は浮上し続けることができる。こうした浮上ヘッドスライダ２１の浮上中に、前述のようにアクチュエータアーム１７が揺動すると、浮上ヘッドスライダ２１は磁気ディスク１３上の所望の記録トラックに位置決めされることができる。アクチュエータアーム１７が静止位置に位置決めされると、浮上ヘッドスライダ２１は最外周記録トラックを越えて磁気ディスク１３から外れた位置に到達する。

ロードビーム１９の前端には、ロードビーム１９の前端からさらに前方に延びるロードバー２３が固定される。ロードバー２３は、アクチュエータアーム１７の揺動に基づき磁気ディスク１３の半径方向に移動することができる。ロードバー２３の移動経路上には磁気ディスク１３の外側でランプ部材２４が配置される。アクチュエータアーム１７が静止位置に位置決めされると、ランプ部材２４はロードバー２３を受け止めることができる。ロードバー２３およびランプ部材２４は、協働していわゆるロードアンロード機構を構成する。

図２に示されるように、ランプ部材２４は、筐体本体１２の底板に例えばねじ留めされる取り付け台（図示されず）から水平方向に磁気ディスク１３の回転軸に向かって延びるアーム部材２５を備える。アーム部材２５には、最外周記録トラックの外側で磁気ディスク１３の表裏の非データゾーンに向き合う例えば１対の滑り台２６が一体に形成される。各滑り台２６には、磁気ディスク１３の半径方向外側に向かうにつれて磁気ディスク１３の表面から徐々に遠ざかる傾斜面２７が規定される。この傾斜面２７はロードバー２３の移動経路上に位置決めされる。

いま、磁気ディスク１３の回転が停止する場面を想定する。情報の書き込みや読み出しが完了すると、動力源２２は静止位置に向けて順方向にアクチュエータアーム１７を駆動する。浮上ヘッドスライダ２１が最外周記録トラックを越えて非データゾーンすなわちランディングゾーンに向き合うと、ロードバー２３は滑り台２６の傾斜面２７に接触する。さらにアクチュエータアーム１７が揺動すると、ロードバー２３は傾斜面２７を登っていく。ロードバー２３が傾斜面２７を登るにつれて、浮上ヘッドスライダ２１は磁気ディスク１３の表面から徐々に遠ざかっていく。こうしてロードバー２３はランプ部材２４に受け止められる。アクチュエータアーム１７が完全に静止位置に位置決めされると、ロードバー２３は窪み２８に受け入れられる。磁気ディスク１３の回転は停止する。こうしてロードバー２３はランプ部材２４上に保持されることから、無風状態にも拘わらず、磁気ディスク１３に対する浮上ヘッドスライダ２１の衝突や接触は回避されることができる。

ＨＤＤ１１が情報の書き込みや読み出しといった指令を受け取ると、まず、磁気ディスク１３の回転が始まる。磁気ディスク１３の回転が定常状態に達すると、動力源２２は前述の順方向とは反対の逆方向にアクチュエータアーム１７を駆動し始める。ロードバー２３は窪み２８から傾斜面２７に向かって進んでいく。さらにアクチュエータアーム１７が揺動すると、ロードバー２３は傾斜面２７を下っていく。

こうしてロードバー２３が傾斜面２７を下っていく間に浮上ヘッドスライダ２１は磁気ディスク１３の表面に向き合う。浮上ヘッドスライダ２１には、磁気ディスク１３の表面に沿って生成される気流に基づき浮力が付与される。その後、アクチュエータアーム１７がさらに揺動すると、ロードバー２３は傾斜面２７すなわちランプ部材２４から離脱する。磁気ディスク１３が定常状態で回転する結果、ランプ部材２４に支えられなくても浮上ヘッドスライダ２１は磁気ディスク１３の表面から浮上し続けることができる。

図３は本発明の第１実施形態に係る浮上ヘッドスライダ２１の構造を詳細に示す。この浮上ヘッドスライダ２１は、例えば平たい直方体に形成されるスライダ本体３１を備える。このスライダ本体３１は媒体対向面すなわち浮上面で磁気ディスク１３に向き合う。媒体対向面には平坦なベース面３２すなわち基準面が規定される。磁気ディスク１３が回転すると、スライダ本体３１の前端から後端に向かって浮上面には気流３３が作用する。スライダ本体３１は、例えばＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ（アルチック）製の母材３１ａと、この母材３１ａの空気流出側端面に積層されるＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）膜３１ｂとで構成されればよい。

スライダ本体３１には、前述の気流３３の上流側すなわち空気流入側でベース面３２から立ち上がる１筋のフロントレール３４が形成される。このフロントレール３４は、ベース面３２上に所定の厚み（例えば１．５〜２．０μｍ程度）で広がりつつ、ベース面３２の空気流入端に沿ってスライダ幅方向に延びる。

同様に、スライダ本体３１には、気流の下流側すなわち空気流出側でベース面３２から立ち上がる１対のリアレール３５、３６が形成される。リアレール３５、３６はスライダ幅方向に並列に配置される。リアレール３５、３６同士の間には気流３３の流通路が区画される。各リアレール３５、３６は、ベース面３２上にフロントレール３４と同一の厚みで広がりつつベース面３２の空気流出端に向かって延びる。リアレール３５、３６の空気流出端３５ａ、３６ａは媒体対向面すなわちベース面３２の空気流出端３２ａよりも空気流入側に偏倚する。

フロントレール３４の頂上面には、例えばスライダ幅方向に延びる１筋の前方空気軸受け面（ＡＢＳ）３７が規定される。前方空気軸受け面３７の空気流入端ではフロントレール３４の頂上面に段差３８が形成される。こうして段差３８が形成されると、フロントレール３４の頂上面には、前方空気軸受け面３７よりも低いレベルで広がる低レベル面３９が規定される。磁気ディスク１３の回転時、磁気ディスク１３の表面に沿って生成される気流は低レベル面３９から段差３８を伝って前方空気軸受け面３７に導かれる。段差３８の働きを通じて前方空気軸受け面３７では大きな正圧すなわち浮力が生成される。

２つのリアレール３５、３６の頂上面には第１および第２後方空気軸受け面４１、４２がそれぞれ規定される。第１後方空気軸受け面４１の空気流入端ではリアレール３５の頂上面に段差４３が形成される。同様に、第２後方空気軸受け面４２の空気流入端ではリアレール３６の頂上面に段差４４が形成される。こうして段差４３、４４が形成されると、２つのリアレール３５、３６の頂上面には、第１および第２後方空気軸受け面４１、４２よりも低いレベルでそれぞれ広がる低レベル面４５、４６が規定される。磁気ディスク１３の回転時、磁気ディスク１３の表面に沿って生成される気流は低レベル面４５、４６から段差４３、４４を伝って第１および第２後方空気軸受け面４１、４２に導かれる。段差４３、４４の働きを通じて第１および第２後方空気軸受け面４１、４２では大きな正圧すなわち浮力が生成される。

フロントレール３４のスライダ幅方向両端には、スライダ本体３１のベース面３２から立ち上がって、空気流出端に向かって延びる１対のサイドレール４７が接続される。こうしたサイドレール４７によれば、磁気ディスク１３の回転時にフロントレール３４に正面から衝突する気流はフロントレール３４のスライダ幅方向両端を回り込んでフロントレール３４の背後に入り込むことはできない。したがって、フロントレール３４に沿って流れる気流３３は容易にディスク面鉛直方向に広がることができる。こうした気流の急激な広がりに基づき負圧は生成される。この負圧が前述の浮力に釣り合うと、スライダ本体３１の浮上量は規定される。１対のサイドレール４７と１対のリアレール３５、３６との間には間隙４８が区画される。これらの間隙４８によれば、フロントレール３４をスライダ幅方向両側から迂回する気流はリアレール３５、３６同士の間に導かれる。サイドレール４７は、例えば前方空気軸受け面３６と同一なレベルで広がる頂上面を規定すればよい。

スライダ本体３１には読み出し書き込みヘッド素子４９が搭載される。この読み出し書き込みヘッド素子４９はスライダ本体３１のアルミナ膜３１ｂ内に埋め込まれる。読み出し書き込みヘッド素子４９の読み出しギャップや書き込みギャップは第１後方気軸受け面４１で露出する。読み出し書き込みヘッド素子４９には、例えば、薄膜コイルパターンを利用した薄膜磁気ヘッドといった書き込み素子や、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子やトンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子といった読み取り素子が採用されればよい。

この浮上ヘッドスライダ２１では、２つの後方空気軸受け面４１、４２に比べて前方空気軸受け面３７で大きな正圧すなわち浮力が生成される。したがって、スライダ本体３１が磁気ディスク１３の表面から浮上すると、スライダ本体３１はピッチ角の傾斜姿勢で維持されることができる。ここで、ピッチ角とは、気流３３の流れ方向に沿ったスライダ本体前後方向の傾斜角をいう。ピッチ角の働きに基づきスライダ本体３１の空気流入側端よりも空気流出側端でスライダ本体３１と磁気ディスク１３の表面との距離は縮小する。

図４から明らかなように、リアレール３５の空気流出端３５ａと、媒体対向面すなわちベース面３２の空気流出端３２ａとの間には複数筋の溝５１が並列に配置される。個々の溝５１は、リアレール３５の空気流出端３５ａからベース面３２の空気流出端３２ａまでスライダ本体３１の前後方向に延びる。これらの溝５１は、スライダ本体３１のアルミナ膜３１ｂ上で媒体対向面に刻まれればよい。こういった溝５１の形成にあたって例えばＦＩＢ（収束イオンビーム）が用いられることができる。ただし、その他の手法に基づき溝５１は形成されてもよい。溝５１は、図５に示されるように、丸みを帯びた半円筒形状に基づき形成されてもよく、図６に示されるように、相互に鋭角で交差する１対の平坦面に基づき形成されてもよい。いずれの場合でも、溝５１の深さは均一に設定されればよい。その他、例えば図７に示されるように、溝５１の深さＤは、リアレール３５から離れるにつれて徐々に増大してもよい。

浮上ヘッドスライダ２１の浮上中、スライダ本体３１の空気流出端３２ａは磁気ディスク１３に接近する。この接近に伴いスライダ本体３１にはしばしば磁気ディスク１３上の潤滑剤が付着する。例えば回転する磁気ディスク１３から作用する気流３３の働きで潤滑剤はスライダ本体３１に向かって巻き上げられる。潤滑剤はスライダ本体３１に付着する。

リアレール３５の空気流出端３５ａとベース面３２の空気流出端３２ａとの間では潤滑剤は溝５１に進入する。このとき、回転する磁気ディスク１３から作用する気流３３の働きで潤滑剤は溝５１に沿ってベース面３２の空気流出端３２ａに向かって押しやられる。潤滑剤は溝５１の後端すなわちベース面３２の空気流出端３２ａで空中に吹き飛ばされる。こうしてリアレール３５の空気流出端３５ａとベース面３２の空気流出端３２ａとの間では潤滑剤の滞留は回避される。浮上ヘッドスライダ２１は安定した浮上姿勢で浮上し続けることができる。

一般に、前述のようにリアレール３５の空気流出端３５ａが媒体対向面の空気流出端３２ａよりも空気流入側に偏倚する場合には、リアレール３５の空気流出端３５ａと媒体対向面との間に区画される段差に潤滑剤が留まりやすい。リアレール３５の表面に留まった潤滑剤は濡れ広がりやすい。こういった潤滑剤の付着に基づき浮上ヘッドスライダ２１の浮上姿勢の安定性は損なわれてしまう。その一方で、いわゆるＣＳＳ（コンタクトスタートストップ）制御では、磁気ディスク１３の静止に先立って浮上ヘッドスライダ２１は磁気ディスク１３の表面に接触する。こうした接触に基づき浮上ヘッドスライダ２１上の潤滑剤は磁気ディスク１３の表面に移動する。しかしながら、前述のようなロードアンロード機構が用いられる場合には、磁気ディスク１３の静止時であっても浮上ヘッドスライダ２１は磁気ディスク１３から離隔した位置に保持される。浮上ヘッドスライダ２１上の潤滑剤が磁気ディスク１３に向かって移動する機会は失われる。前述のような溝５１が形成されない限り、潤滑剤は浮上ヘッドスライダ２１上に滞留し続けてしまう。

以上のような浮上ヘッドスライダ２１では、例えば図８に示されるように、リアレール３５の空気流出端３５ａおよび媒体対向面の空気流出端３２ａの間だけでなく、リアレール３６の空気流出端３６ａおよび媒体対向面の空気流出端３２ａの間に溝５１が配置されてもよい。こういった一連の溝５１によれば、浮上ヘッドスライダ２１上では潤滑剤の滞留は一層効果的に回避されることができる。

その他、例えば図９に示されるように、リアレール３５、３６の空気流出端３５ａ、３６ａおよび媒体対向面の空気流出端３２ａの間には、スライダ本体３１の前後方向に直交するスライダ幅方向に延びる溝５２が形成されてもよい。すなわち、溝５２は媒体対向面の空気流出端３２ａに並列に延びてもよい。こういった溝５２に基づけば、前述と同様に、浮上ヘッドスライダ２１上で潤滑剤の滞留は十分に回避されることができる。例えば図１０から明らかなように、こういった溝５２の深さＰは、媒体対向面の中心線から離れるにつれて増大してもよい。その他、溝５２は、媒体対向面の中心線から離れるにつれて媒体対向面の空気流出端３２ａに近づいてもよい。

図１１は本発明の第２実施形態に係る浮上ヘッドスライダ２１ａの構造を詳細に示す。この第２実施形態に係る浮上ヘッドスライダ２１ａでは、１対のリアレール３５、３６に代えて単一のリアレール３５がベース面３２上に形成される。このリアレール３５はスライダ幅方向の中央位置に配置される。図１２に示されるように、この浮上ヘッドスライダ２１ａでは、リアレール３５の空気流出端３５ａと媒体対向面すなわちベース面３２の空気流出端３２ａとの間に複数筋の溝５１が並列に配置される。溝５１は前述と同様に潤滑剤の滞留を阻止する。その他、こういった溝５１に代えて前述の溝５２が用いられてもよい。図中、前述の第１実施形態と均等な構造や構成には同一の参照符号が付される。

記録媒体駆動装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）の構造を概略的に示す平面図である。 図１の２−２線に沿った拡大部分断面図である。 本発明の第１実施形態に係る浮上ヘッドスライダの構造を概略的に示す拡大斜視図である。 浮上ヘッドスライダの空気流出端の様子を概略的に示す媒体対向面の拡大平面図である。 一具体例に係る溝の様子を示す拡大斜視図である。 他の具体例に係る溝の様子を示す拡大斜視図である。 図４の７−７線に沿った拡大部分断面図である。 他の実施形態に係る溝の様子を示す媒体対向面の拡大平面図である。 さらに他の実施形態に係る溝の様子を示す媒体対向面の拡大平面図である。 図９の１０−１０線に沿った垂直断面図である。 本発明の第２実施形態に係る浮上ヘッドスライダの構造を概略的に示す拡大斜視図である。 浮上ヘッドスライダの空気流出端の様子を概略的に示す媒体対向面の拡大平面図である。

Claims (8)

1. 媒体対向面で記録媒体に向き合わせられ、前記媒体対向面内に平坦なベース面を規定するスライダ本体と、前記ベース面上に規定され、前記ベース面の空気流出端に向かって延びるレールと、前記ベース面上に規定され、前記レールの空気流出端から前記ベース面の空気流出端に向かって延びる溝とを備えることを特徴とするヘッドスライダ。
2. 請求項１に記載のヘッドスライダにおいて、前記溝の深さは前記ベース面の空気流出端に向かうにつれて増大することを特徴とするヘッドスライダ。
3. 請求項１または２に記載のヘッドスライダにおいて、前記レール上に規定される空気軸受け面に前端を臨ませるヘッド素子をさらに備えることを特徴とするヘッドスライダ。
4. 記録媒体と、媒体対向面で前記記録媒体に向き合わせられ、前記記録媒体面内に平坦なベース面を規定するヘッドスライダとを備え、前記ヘッドスライダは、前記ベース面上に規定され、前記ベース面の空気流出端に向かって延びるレールと、前記ベース面上に規定され、前記レールの空気流出端から前記ベース面の空気流出端に向かって延びる溝とを備えることを特徴とする記録媒体駆動装置。
5. 請求項４に記載の記録媒体駆動装置において、前記記録媒体の静止時に、前記記録媒体から離隔した位置に前記ヘッドスライダを保持するロードアンロード機構をさらに備えることを特徴とする記録媒体駆動装置。
6. 請求項５に記載の記録媒体駆動装置において、前記ロードアンロード機構は、前記ヘッドスライダに関連付けられるロード部材と、当該ロード部材を受け止めるランプ部材とを備えることを特徴とする記録媒体駆動装置。
7. 請求項４〜６のいずれかに記載の記録媒体駆動装置において、前記溝の深さは前記ベース面の空気流出端に向かうにつれて増大することを特徴とする記録媒体駆動装置。
8. 請求項４〜７のいずれかに記載の記録媒体駆動装置において、前記レール上に規定される空気軸受け面に前端を臨ませるヘッド素子をさらに備えることを特徴とする記録媒体駆動装置。

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