JP5472698B2 - 車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造 - Google Patents

Description

この発明は、車輪を回転可能に保持するための車輪用軸受装置と駆動軸との連結構造に関する。

自動車等の車両には、車輪を回転可能に保持するための車輪用軸受装置が用いられている。この種の車輪用軸受装置には、たとえば、筒状部およびフランジを有する内輪と、複数の転動体を介して内輪に連結された外輪とを備え、ドライブシャフトの先端側に取り付けられた等速ジョイントに連結されたものがある。車輪用軸受装置と等速ジョイントとを連結させる構成として、たとえば、等速ジョイントの椀形外輪から突出したスプライン軸の外周に形成された雄スプラインと、内輪の筒状部の内周に形成された雌スプラインとを噛み合わせるものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００１−３４７８０４号公報

本願発明者らは、内輪の端面に複数の歯を有する駆動力受け部を設け、等速ジョイントの椀形外輪の連結端面に複数の歯を有する駆動力伝達部を設け、両者の嵌合により等速ジョイントの駆動力を車輪用軸受装置の内輪に伝達させる構成を検討している。
しかしながら、かかる構成を採用した場合、車輪用軸受装置と等速ジョイントとの間の隙間が特許文献1のような外部に露出した状態であると、車輪用軸受装置と等速ジョイントとの間から進入した泥水や飛石が、駆動力受け部および駆動力伝達部の歯に達するおそれがある。歯に泥水が付着すると、歯に錆が発生して、歯が減退するおそれがある。その結果、車輪用軸受装置と駆動軸との間にがたつきが発生するおそれがある。また、歯に飛石が当ると、歯が変形し、その結果、車輪用軸受装置と駆動軸との間にがたつきが発生するおそれがある。

そこで、本発明は、車輪用軸受装置と駆動軸との間のがたつきの発生を長期にわたって抑制することができる車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、筒状部（１３）およびフランジ（１１）を有する内輪（３５）、複数の転動体（８）を介して前記内輪に連結された外輪（９）、ならびに、前記内輪の前記筒状部の端面（１３ａ）に軸方向と交差する方向に放射状に形成された複数の歯（２１）を有する駆動力受け部（２０）を含む車輪用軸受装置（１）と、連結端面（２２ｃ）を有した駆動軸（２２）との連結構造であって、前記駆動軸の前記連結端面には、軸方向と交差する方向に放射状に形成された複数の歯（２５）を有する駆動力伝達部（２４）が備えられ、前記駆動力伝達部と前記駆動力受け部との嵌合部の外周を覆うシール環（２７，４１，４１Ａ）が設けられており、前記シール環は、環状のシールリップ（３０）を先端部に有するシール部（２９）と、弾性変形可能に設けられた芯金（２８）であって、基端側が前記内輪に固定されかつ少なくとも先端部が前記シール部内に挿入され、当該シール部を支持する芯金とを含み、前記芯金は、少なくともその先端部が、前記駆動軸の回転軸線を中心とする円筒状をなしており、前記シールリップは、径方向内方に向かって尖る先尖状の断面形状を有しており、前記芯金によって、前記駆動軸の外周面（２２ｂ）に、前記シールリップが弾性的に押し付けられることを特徴とする、車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造である。

なお、括弧内の数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、駆動力伝達部と駆動力受け部との嵌合部の外周がシール環によって覆われているので、駆動力伝達部および駆動力受け部との間の嵌合部に、異物が進入することを防止することができる。このため、駆動力伝達部および駆動力受け部に放射状に形成された複数の歯の減退や変形が防止される。その結果、駆動力伝達部および駆動力受け部の複数の歯同士が良好に噛み合う。これにより、車輪用軸受装置と駆動軸との間のがたつきの発生を、長期にわたって抑制することができる。

また、シールリップが駆動軸の外周に弾性接触する。このため、駆動力伝達部と駆動力受け部との間の嵌合部への異物の進入を、より確実に防止することができる。これにより、車輪用軸受装置と等速ジョイントとの間へのがたつきの発生をより効果的に抑制することができる。

前記芯金は、前記内輪に外嵌固定された第１円筒体（３１）と、第１円筒体よりも小径に設けられ、前記シール部内に挿入される第２円筒体（３２）と、第１円筒体と第２円筒体とを接続する円環部（３３）とを備えていてもよい（請求項２）。
また、前記シール部の内周および前記駆動軸の外周面の少なくとも一方には、前記シールリップの当該外周面に対する摺接位置よりも前記車輪用軸受装置側に、潤滑剤が塗布されていてもよい（請求項３）。この場合、シールリップと駆動軸の外周面との間に潤滑剤が存在するので、シール環のシール性能が向上する。これにより、駆動力伝達部と駆動力受け部との間の嵌合部への異物の進入を、より一層防止することができる。潤滑剤として、たとえばグリースなどが用いられる。

本発明の一実施形態にかかる車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造が適用された車両の概略構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態にかかる連結構造が適用された車輪用軸受装置および等速ジョイントの図解的な断面図である。 図２に示す車輪用軸受装置を、ドライブシャフト側から見た側面図である。 図２に示す等速ジョイントを、車輪側から見た側面図である。 図２に示すシール部材の構成を拡大して示す断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる連結構造が適用された車輪用軸受装置および等速ジョイントの図解的な断面図である。 本発明の第３実施形態にかかる連結構造が適用された車輪用軸受装置および等速ジョイントの図解的な断面図である。 本発明の第４実施形態にかかる連結構造が適用された車輪用軸受装置および等速ジョイントの図解的な断面図である。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造が適用された車両の概略構成を示す模式図である。
左右一対の車輪用軸受装置１，１は、それぞれ、ドライブシャフト２の先端側に等速ジョイント３を介して取り付けられている。左右の車輪４，４は、それぞれ対応する車輪用軸受装置１によって回転可能に保持されている。エンジン５からの駆動力はドライブシャフト２に与えられ、ドライブシャフト２から等速ジョイント３を介して車輪用軸受装置１に伝達される。そして車輪用軸受装置１に保持された車輪４が回転される。

図２は、本発明の一実施形態（第１実施形態）にかかる連結構造が適用された車輪用軸受装置１および等速ジョイント３の図解的な断面図である。
車輪用軸受装置１は、内軸６と、内軸６の端部６ａ（図２に示す右端部）を所定量突出させた状態で内軸６に外嵌された内輪部材７と、複数のボール（転動体）８を介してこれら内軸６および内輪部材７に回転自在に連結された外輪９とを備えている。内軸６と内輪部材７とによって内輪３５が構成されている。

車輪用軸受装置１は、外輪９に形成された外輪フランジ１０を介して図示しない懸架装置に固定されている。また、車輪４（図１参照）は、内軸６に形成された内輪フランジ（フランジ）１１に固定されている。エンジン５（図１参照）からの駆動力は、内軸６に伝達される。エンジン５からの駆動力が内軸６に伝達されることで、内軸６とともに車輪４が一体回転する。

また、車輪用軸受装置１は、例えば複列アンギュラ玉軸受として機能するように構成されている。複数のボール８は、それぞれ環状をなす２つの列を構成している。一方の列を構成する複数のボール８は、内軸６と外輪９との間で保持されている。また、他方の列を構成する複数のボール８は、内輪部材７と外輪９との間で保持されている。車輪用軸受装置１の内部すきまは例えば負すきまとされており、各ボール８には予圧が与えられている。

内軸６は、当該内軸６の軸方向（図２に示す左右方向）に延びる筒状部１３と、筒状部１３の車輪４側の端部（図２に示す左端部）に形成された円環板状をなす内輪フランジ１１と、円筒状のいんろう部１４とを備えている。内輪フランジ１１、筒状部１３およびいんろう部１４は、それぞれが同軸となるように一体形成されている。内輪フランジ１１は、筒状部１３の車輪４側端部（図２に示す左端部）の外周から径方向外方に延びて形成されている。また、いんろう部１４は、筒状部１３の車輪４側端部（図２に示す左端部）から車輪４側に突出して形成されている。

車輪４は、円環状をなす板状のブレーキディスクロータ（図示せず）を内輪フランジ１１との間に挟み込んだ状態で当該内輪フランジ１１に固定される。内輪フランジ１１の車輪４側の端面１１ａは平坦面に形成されており、この端面１１ａがブレーキディスクロータを取り付けるための取付面となっている。円筒状のいんろう部１４にブレーキディスクロータを外嵌させつつ、ブレーキディスクロータを取付面に取り付ける。このとき、ブレーキディスクロータの内周にいんろう部１４の外周があてがわれることで、ブレーキディスクロータが内輪フランジ１１に対して位置決めされる。

また、内輪フランジ１１の外周部には、複数の固定ボルト１５が取り付けられている（図２では、固定ボルト１５を１つだけ図示）。複数の固定ボルト１５は、内輪フランジ１１の周方向に間隔を隔てて環状に配置されている。ブレーキディスクロータおよび車輪４は、複数の固定ボルト１５とこれに対応する複数の固定ナット（図示せず）とによって一体的に内輪フランジ１１に固定される。

筒状部１３は、内輪フランジ１１よりもドライブシャフト２側に突出している。筒状部１３の軸方向途中部の外周には、一方の列を構成する複数のボール８が配置された環状の第１軌道面１６が形成されている。この第１軌道面１６のドライブシャフト２側には、内輪部材７を嵌め入れるための環状溝１７が隣接して形成されており、この環状溝１７に内輪部材７が外嵌されている。筒状部１３のドライブシャフト２側の端部（図２に示す右端部）には、当該筒状部１３が径方向外方に向けてかしめられた（押し広げられた）かしめ部１８が形成されている。このかしめ部１８によって内輪部材７の抜け止めが達成されている。内輪部材７の外周は、かしめ部１８の外周よりも径方向外方に突出している。この内輪部材７の外周には、第１軌道面１６に連続する環状の第２軌道面１９が形成されている。

かしめ部１８の軸方向の端面（図２に示す右側端面）、すなわち、円筒部１３のドライブシャフト２側の端面１３ａには駆動力受け部２０が形成されている。駆動力受け部２０は、軸方向と直交する方向に放射状に広がるように形成された複数の歯２１（図３参照）を有している。複数の歯２１は等角度間隔で配列されており、それぞれ山形をなしている。駆動力受け部２０は、筒状部１３の端面１３ａにかしめ部１８が形成された後に、たとえば歯形成パンチを押し付けて塑性変形させることにより形成される。図３には、車輪用軸受装置１を、ドライブシャフト２側から見た側面図を示している。

等速ジョイント３は、例えばボール型の等速ジョイントであり、ドライブシャフト２（図１参照）と一体回転可能に連結された内輪（図示せず）と、複数のボール（図示せず）を介して内輪に連結されたカップ状の椀形外輪（駆動軸）２２とを備えている。この椀形外輪２２が内軸６に連結されて、車輪用軸受装置１に対して取り付けられている。
椀形外輪２２の軸方向の先端部２２ａ（図２に示す左端部）には、車輪４側に突出する筒状突出部２３が設けられている。筒状突出部２３の内周にはめねじが形成されている。

筒状突出部２３を取り囲む椀形外輪２２の軸方向の連結端面２２ｃには、内軸６の駆動力受け部２０と嵌合する駆動力伝達部２４が形成されている。駆動力伝達部２４は、軸方向と直交する方向に放射状に広がるように形成された複数の歯２５（図４参照）を有している。複数の歯２５は、等角度間隔で配列されており、それぞれ山形をなしている。図４には、等速ジョイント３を、車輪４側から見た側面図を示している。

椀形外輪２２の筒状突出部２３を内軸６のドライブシャフト２側の端部６ａから内軸６内に挿入するとともに、連結用ボルト２６を、内軸６の車輪４側の端部から内軸６内に挿入し、連結用ボルト２６の先端部に形成されたおねじ部を筒状突出部２３の内周に形成されためねじに螺合することにより、車輪用軸受装置１および等速ジョイント３の結合が達成される。車輪用軸受装置１および等速ジョイント３が結合された状態で、内軸６の駆動力受け部２０の歯２１と椀形外輪２２の駆動力伝達部２４の歯２５とが互いに噛み合うようになる。これら駆動力受け部２０および駆動力伝達部２４の嵌合により、エンジン５からの駆動力が等速ジョイント３を介して内軸６および内輪部材７に伝達される。これにより、内軸６および内輪部材７が外輪９に対して相対回転し、内軸６の回転に伴って車輪４が回転する。内軸６の端部６ａおよび椀形外輪２２の先端部２２ａの外周には、駆動力受け部２０と駆動力伝達部２４との嵌合部の外周を覆うためのシール部材（シール環）２７が配置されている。

図５は、シール部材２７の構成を拡大して示す断面図である。
シール部材２７は、内輪部材７の外周面７ａに外嵌固定される環状の芯金２８と、芯金２８に取り付けられて、内軸６の端部６ａと椀形外輪２２の先端部２２ａとの間の隙間を覆う円筒状のシール（シール部）２９とを備えている。
芯金２８は、内輪部材７の外周面７ａに圧入により外嵌される第１円筒体３１と、第１円筒体３１よりも小径にされて、シール２９が取り付けられた第２円筒体３２と、第１円筒体３１のドライブシャフト２側端部と第２円筒体３２の車輪４側端部とを接続し、内軸６の回転軸線と直交する円環板（円環部）３３とを一体的に備えている。

シール２９は、たとえばゴムによって形成されて、第２円筒体３２に加硫接着により固定されている。シール２９のうち車輪４側の２／３程度の部分が、第２円筒体３２に内挿されて固定されている。シール２９の先端部（ドライブシャフト２側端部）には、椀形外輪２２の外周面２２ｂに摺接するシールリップ３０が形成されている。シールリップ３０は、シール２９の先端部から径方向内方に向けて先尖環状に突出して形成されている。

シール部材２７は内輪部材７に固定されている。車輪用軸受装置１と等速ジョイント３との結合時に、車輪用軸受装置１および等速ジョイント３を互いに接近させることにより、シール部材２７が、椀形外輪２２の外周面２２ｂに外嵌するようになる。
車輪用軸受装置１と等速ジョイント３とを結合した状態で、芯金２８によってシール２９が椀形外輪２２の外周面２２ｂに押し付けられる。そのため、シールリップ３０が椀形外輪２２の外周面２２ｂに弾性接触するようになる。

シール部材２７のシール２９の内周には、潤滑剤としてのグリースが塗布されている。このため、椀形外輪２２の外周面２２ｂに当接するシールリップ３０にグリースが供給される。これにより、シール部材２７のシール性能が向上している。
シール２９の材質には、例えばニトリルゴム、シリコンゴムを例示することができる。シール２９の材質にはゴムの他、樹脂などを採用することもできる。

以上のようにこの実施形態によれば、駆動力受け部２０と駆動力伝達部２４との嵌合部の外周がシール部材２７によって覆われているので、駆動力受け部２０と駆動力伝達部２４との間の嵌合部に、異物が進入することを防止することができる。このため、駆動力受け部２０および駆動力伝達部２４に放射状に形成された複数の歯２１，２５（図３および図４参照）の減退や変形が防止される。その結果、駆動力受け部２０および駆動力伝達部２４の複数の歯２１，２５同士が良好に噛み合う。これにより、車輪用軸受装置１と等速ジョイント３との間のがたつきの発生を、長期にわたって抑制することができる。

図６は、本発明の他の実施形態（第２実施形態）にかかる連結構造が適用された車輪用軸受装置および等速ジョイントの図解的な断面図である。この第２実施形態において、図１〜図５に示す実施形態（第１実施形態）に示された各部に対応する部分には、図１〜図５と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
この第２実施形態にかかる連結構造が、第１実施形態にかかる連結構造と相違する点は、シールリップ３０を有するシール部材２７（リップシール）ではなく、断面略円形形状のＯリング（シール環）４１によって、駆動力伝達部２４と駆動力受け部２０との嵌合部の外周を覆う点である。具体的には、内軸６および椀形外輪２２の端部６ａ，２２ａには、Ｏリング４１を収容するための環状溝（凹部）４２が、内軸６の外周面６ｂと椀形外輪２２の外周面２２ｂとの間に跨って形成されている。具体的には、内軸６の端面（筒状部１３の端面）１３ａには、外周面６ｂに接続する環状段部４３が形成されている。また、椀形外輪２２の連結端面２２ｃには、外周面２２ｂに接続する環状段部４４が形成されている。これら環状段部４３，４４を重ね合わせることによって、環状溝４２が形成されている。

環状溝４２にＯリング４１を収容した状態では、Ｏリング４１の軸方向の両端部６ａ，２２ａと、環状溝４２の両側面とが密着している。このため、内軸６および椀形外輪２２の互いに対向する軸方向の端部６ａ，２２ａ間をＯリング４１によって確実に封止することができ、駆動力伝達部２４と駆動力受け部２０との嵌合部をＯリング４１によって確実に封止することができる。

この第２実施形態では、駆動力受け部２０は、環状溝４２よりも径方向内方に形成されている。また、駆動力伝達部２４は、環状溝４２よりも径方向内方に形成されている。このため、Ｏリング４１が駆動力受け部２０および駆動力伝達部２４の歯２１，２５によって変形することを確実に防止することができる。
Ｏリング４１の材質には、例えばニトリルゴム、シリコンゴムを例示することができる。Ｏリング４１の材質にはゴムの他、樹脂などを採用することもできる。

図７は、本発明の他の実施形態（第３実施形態）にかかる連結構造が適用された車輪用軸受装置および等速ジョイントの図解的な断面図である。この第３実施形態において、図６に示す実施形態（第２実施形態）に示された各部に対応する部分には、図６と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
この第３実施形態にかかる連結構造が、第２実施形態にかかる連結構造と相違する点は、断面略円形形状のＯリング（シール環）４１Ａが、環状溝４２でなく、内軸６の端部６ａと椀形外輪２２の先端部２２ａとに跨って形成された環状の環状空間（凹部）５１内に収容されている点である。この環状空間５１は、内軸６の端面（筒状部１３の端面）１３ａの径方向途中部に形成された環状の第１溝５２と、椀形外輪２２の連結端面２２ｃの径方向途中部に、第１溝５２に対応して形成された環状の第２溝５３とが重ね合わされることにより形成されている。

環状空間５１の軸方向の幅Ｗ２が非拘束状態におけるＯリング４１Ａの軸方向径Ｗ１よりも小さく設定されている。したがって、車輪用軸受装置１と等速ジョイント３とを連結させると、内軸６の端部６ａと椀形外輪２２の先端部２２ａとが互いに接近して、環状空間５１内に収容されたＯリング４１Ａが縮められる。これにより、Ｏリング４１Ａのシール性能を、より一層向上させることができる。このため、内軸６および椀形外輪２２の互いに対向する軸方向の端部６ａ，２２ａ間をＯリング４１Ａによって確実に封止することができ、駆動力伝達部２４と駆動力受け部２０との嵌合部をＯリング４１Ａによって確実に封止することができる。なお、環状空間５１の外側の側面を区画する内軸６の環状突起５４および椀形外輪２２の環状突起５５の先端同士は、図７に示すように互いに突き合わされていてもよいし、環状突起５４，５５の先端同士の間に所定の隙間が設けられていてもよい。

なお、Ｏリング４１Ａの材質には、例えばニトリルゴム、シリコンゴムを例示することができる。Ｏリング４１Ａの材質にはゴムの他、樹脂などを採用することもできる。
図８は、本発明の他の実施形態（第４実施形態）にかかる連結構造が適用された車輪用軸受装置および等速ジョイントの図解的な断面図である。この第４実施形態において、図６に示す実施形態（第２実施形態）に示された各部に対応する部分には、図６と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。

この第４実施形態にかかる連結構造が、第２実施形態にかかる連結構造と相違する点は、Ｏリング４１を収容するための円環状の環状溝（凹部）６１が、内輪部材７の端面７ｂと、椀形外輪２２の連結端面２２ｃと、内軸６の外周面６ｂとによって区画されている点である。このとき、内輪部材７の端面７ｂが円環状の環状溝６１の車輪４側の側面をなし、椀形外輪２２の連結端面２２ｃが円環状の環状溝６１のドライブシャフト２側の側面をなし、内軸６の外周面６ｂが環状溝６１の底面をなしている。環状溝６１にＯリング４１を収容した状態では、Ｏリング４１の軸方向の両端部と、環状溝６１の両側面７ｂ，２２ｃとが密着している。このため、内軸６および椀形外輪２２の互いに対向する軸方向の端部６ａ，２２ａ間をＯリング４１によって確実に封止することができ、駆動力伝達部２４と駆動力受け部２０との嵌合部をＯリング４１によって確実に封止することができる。

以上、この発明の４つの実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。
前述の第１実施形態では、シール部材２７のシール２９の内周に潤滑剤が塗布されている場合を例に挙げて説明したが、椀形外輪２２の外周面２２ｂに潤滑剤が塗布されていてもよいし、シール２９の内周と椀形外輪２２の外周面２２ｂとの双方に潤滑剤が塗布されていてもよい。

また、内軸６の駆動力受け部２０に、等速ジョイント３の椀形外輪２２の駆動力伝達部２４からの駆動力が伝達されるとして説明したが、駆動力受け部２０にドライブシャフト２からの駆動力が直接伝達される構成であってもよい。かかる場合には、ドライブシャフト２の端面に、放射状に形成された複数の歯を有する駆動力伝達部が設けられている必要がある。

さらに、たとえば、前述の実施形態では、転動体としてボール８が用いられ、車輪用軸受装置１が複列アンギュラ玉軸受として機能するように構成されている場合について説明したが、転動体としてはボールに限らずころであってもよいし、車輪用軸受装置１は、複列アンギュラ玉軸受以外の軸受として機能するように構成されていてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１…車輪用軸受装置、８…ボール（転動体）、９…外輪、１１…内輪フランジ（フランジ）、１３…筒状部、２０…駆動力受け部、２１…歯、２２…椀形外輪（駆動軸）、２２ｃ…軸方向の端面（連結端面）、２４…駆動力伝達部、２５…歯、２７…シール部材（シール環）、２８…芯金、３０…シールリップ、３５…内輪、４１…Ｏリング、４１Ａ…Ｏリング、４２…環状溝（凹部）、５１…環状空間（凹部）、６１…環状溝（凹部）

Claims (3)

1. 筒状部およびフランジを有する内輪、複数の転動体を介して前記内輪に連結された外輪、ならびに、前記内輪の前記筒状部の端面に軸方向と交差する方向に放射状に形成された複数の歯を有する駆動力受け部を含む車輪用軸受装置と、連結端面を有した駆動軸との連結構造であって、
   前記駆動軸の前記連結端面には、軸方向と交差する方向に放射状に形成された複数の歯を有する駆動力伝達部が備えられ、
   前記駆動力伝達部と前記駆動力受け部との嵌合部の外周を覆うシール環が設けられており、
   前記シール環は、環状のシールリップを先端部に有するシール部と、弾性変形可能に設けられた芯金であって、基端側が前記内輪に固定されかつ少なくとも先端部が前記シール部内に挿入され、当該シール部を支持する芯金とを含み、
   前記芯金は、少なくともその先端部が、前記駆動軸の回転軸線を中心とする円筒状をなしており、
   前記シールリップは、径方向内方に向かって尖る先尖状の断面形状を有しており、
   前記芯金によって、前記駆動軸の外周面に、前記シールリップが弾性的に押し付けられることを特徴とする、車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造。
2. 前記芯金は、前記内輪に外嵌固定された第１円筒体と、第１円筒体よりも小径に設けられ、前記シール部内に挿入される第２円筒体と、第１円筒体と第２円筒体とを接続する円環部とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造。
3. 前記シール部の内周および前記駆動軸の外周面の少なくとも一方には、前記シールリップの当該外周面に対する摺接位置よりも前記車輪用軸受装置側に、潤滑剤が塗布されている、請求項１または２に記載の車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造。

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