JPH08184314A - 小形軸受け及び補強ジャーナル - Google Patents

小形軸受け及び補強ジャーナル

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JPH08184314A
JPH08184314A JP7207240A JP20724095A JPH08184314A JP H08184314 A JPH08184314 A JP H08184314A JP 7207240 A JP7207240 A JP 7207240A JP 20724095 A JP20724095 A JP 20724095A JP H08184314 A JPH08184314 A JP H08184314A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 軌道車用の車軸の端で嵌合する小形の減摩軸
受けを提供する。 【解決手段】 ジャーナル6は車軸Aの介在区域から延
在し、介在区域は静止した主要区域から突出し、区域が
併合されるところに彎曲面部8,10がある。裏当て環
20はジャーナルの端で嵌合し、一方で端キャップ24
は対向する端上で嵌合する。軸受けは端キャップと裏当
て間との間で挟持される2つのコーン32と二重カップ
30とテーパころ34とを含む。軸受けの端はシール3
6により密閉される。車軸のより厚い介在区域は従来技
術の車軸上のそれの対向部分に比較して延在され、裏当
て環はジャーナルの本体から出現する彎曲面部での位置
より概略長くなくジャーナルに沿って軸方向に延在す
る。これはジャーナルが非常に堅い領域内の内向きコー
ンの背面に存在し、それにより屈曲と摩損がかなり減少
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は軸受けに関し、より
詳細には動作において摩損がより少ない補強された車軸
ジャーナルと組み合わされた軸受けに関する。
【0002】
【従来の技術】アメリカ合衆国内の鉄道で用いられてい
るほとんどの軌道車は摩擦を減少するために減摩軸受け
に頼り、それによりそのような車両を動かすために必要
な牽引力を減少させている。典型的にはそのような車両
の車輪はそれらが共に回転する車軸に嵌合する。各車軸
は車軸の残りの部分より小さな直径のジャーナルの形で
それの車輪を越えて延在する。軸受けはジャーナルを越
えて台車(truck)に対する側方フレーム内で受容
される筐体内にぴったりと嵌合する。車軸の最も薄い部
分と軌道車の重量が車軸に負荷される場所でジャーナル
は少なくとも軌道車が多量に積載されるときには軌道車
がレール上で動くにつれて曲がるようになる。
【0003】屈曲は各軸受けの内向き端で最も強調され
るであろう。ここで典型的なジャーナルは軸受けのイン
ナレースと、ジャーナルがしばしば防塵部分と称される
車軸のより大きな隣接部分内に合併される彎曲面部(f
illet)上で嵌合する裏当て環との間に延在するシ
ール摩耗環と適合される。摩耗環は周囲にシールが軸受
け内で潤滑を得、汚染物の進入を防ぐよう嵌合する円筒
形表面を供する。インナレースと摩耗環の両方は、少な
くとも摩耗間がインナレースと隣接するところではジャ
ーナル上でぴったり嵌合する。ジャーナル内での屈曲の
故に一方のジャーナルとインナレースと他方の内向き摩
耗環との間で摩損が生ずる。
【0004】摩損がジャーナルを浸食し、それによりイ
ンナレースと摩耗環とジャーナルとの間のよりゆるい嵌
合を形成する。このよりゆるい嵌合は摩損をより一層ひ
どくする。ひどい場合には摩損は加熱及び軸受け疲労を
もたらしうる。更にまた車軸は弱くなり、シールの効果
は減少する。何故ならば周辺にそれが嵌合される摩耗環
はもはやジャーナルと同軸ではないからである。
【0005】確かに軌道車両の車軸のジャーナルについ
ての摩損問題への取り組みがなされてきた。これらの努
力は車軸ジャーナルの表面の硬さを増加し、ジャーナル
と接触する摩耗環の表面領域を増加し、ジャーナルそれ
自身の代わりにジャーナルに関してそれを中心に置くた
めに裏当て環を用いることによりジャーナルの表面から
摩耗環を全体的に分離することさえ含む。全ては軸受け
又はそれの組立のコストを増加される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は動作に
おいて摩損がより少ない補強された車軸ジャーナルと組
み合わされた軸受けを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は軸の周りに回転
し、彎曲面部で軸のより大きな部分に統合するジャーナ
ルを有する車軸と、彎曲面部でジャーナルの周囲に嵌合
され、彎曲面部から離れて配置され彎曲面部の小さな端
に概略配置される第一の衝合面を提供する裏当て環と、
ジャーナルに取り付けられ、第一の衝合面に向けて配置
される第二の衝合面を提供する端部材と、裏当て環と端
部材との間のジャーナルの周囲に配置され、軸に対して
内向きに存在するレースウエイを有するアウタレースを
含む軸受けと、アウタレース内とジャーナルの周囲に配
置され、インナレースとジャーナルとの間に干渉嵌合が
あるインナレースと、インナとアウタレースのレースウ
エイ間の少なくとも2つの列内に配置される回転要素
と、軸受けのレース間の環状の空間の端を閉じるシール
とからなる該インナレースは、環状の空間がレース間に
存在するようにアウタレースのレースウエイに対して外
向きに存在するレースウエイを有し、また裏当て環と端
部材との上の衝合面に対向する裏当て面を有し、裏当て
環の端面に対向するそれの背面の領域内のインナレース
は干渉嵌合が背面の外に延在せず、インナレースと裏当
て環とが衝合するジャーナルに応力集中を生じないよう
アンダーカットされてなる組立体を提供する。
【0008】本発明は軸の周りに回転し、彎曲面部で軸
のより大きな部分に統合するジャーナルを有する車軸に
用いられる軸受けであって、彎曲面部でジャーナルの周
囲に嵌合され彎曲面部から離れて配置され彎曲面部の小
さな端に概略配置される第一の衝合面を提供する裏当て
環と、ジャーナルに取り付けられ第一の衝合面に向けて
配置される第二の衝合面を提供する端部材との間でジャ
ーナルの周囲に配置されるよう適合され、軸に対して内
向きに存在するレースウエイを有するアウタレースと、
アウタレース内に位置しインナレースとジャーナルとの
間に干渉嵌合でジャーナルの周囲に配置されるよう適合
されたインナレースと、インナとアウタレースのレース
ウエイ間の少なくとも2つの列内に配置される回転要素
と、軸受けのレース間の環状の空間の端を閉じるシール
とを有し、該インナレースは、環状の空間がレース間に
存在するようにアウタレースのレースウェイに向けて外
向きに位置するレースウェイと、裏当て環と端部材との
上の衝合面に対して衝合するよう適合された裏当て面と
を有し、裏当て環の端面に対して衝合するよう適合され
たその背面の領域内のインナレースはジャーナル上に設
けられたときに干渉嵌合が背面の外に延在せず、インナ
レースと裏当て環とが衝合するジャーナル内に応力集中
を生じないようにアンダーカットされてなる軸受けをま
た提供する。
【0009】
【発明の実施の形態】図面(図2)を参照するに、車軸
Aは軸Xに関して減摩軸受けB内で回転する。軸受けB
は筐体C内に含まれる。典型的にはこの配置は軌道車の
部分であり、軸Aは車輪と嵌合し筐体Cは軌道車用のサ
スペンションシステムの部分を形成する台車又はある他
の器具内で受容される。車軸Aは軸受けBの構成のため
に従来技術の車両の車軸よりかなり少ない屈曲を被り、
摩損に関しては車軸Aに沿ってより進展しにくい。
【0010】車軸Aは車輪間及びそれを越えて延在する
主要区域2を有する。各端においてそれは防塵部分と称
される減少された介在区域4とこれを越えて位置するジ
ャーナル6とを有する。主要区域2は彎曲面部8で介在
区域4内に併合され、介在区域4は他の彎曲面部10で
ジャーナル6内に併合され、両方の彎曲面部8、10は
本質的に同じ曲率半径を有する。その対向する端でジャ
ーナル6は軸Xに関して直角に置かれた端面12を有す
る。ここでジャーナル6は軸Xの周囲に平行に位置する
螺刻された孔14を有する。主要区域2と介在区域4と
ジャーナル6とは全て本質的に円筒状で同心であり、軸
Xはこれら全てに共通である。実際にジャーナル6はそ
の彎曲面部10と車軸Aの端面12から突出するわずか
に傾斜した表面18との間に存在する延在された円筒状
の表面16を有する。主要区域2は直径dを有し、介在
区域は直径eを有し、ジャーナルの延在された表面16
は直径fを有する。介在区域4は長さmを有し、一方ジ
ャーナル7に沿って距離nが介在区域4の端と軸受けB
の中点との間に存在する。ジャーナル6の端で彎曲面部
10は長さpを有する。以下の寸法関係が車軸Aに存在
する: e>0.84d f>0.81e n>0.78f d>e>f 基本的に減少された区域4の直径eは少なくとも従来技
術の車軸内のその対向部分と同様に大きいがその長さm
はより大きい。他方で軸受けBの中点とジャーナル6の
内向き端との間の距離nは従来技術の軸受けのそれの対
向部分より短い。車軸Aと従来技術の車軸との間の寸法
関係の変化は車軸A、特にそれのジャーナル6の端を固
定するのに供され、それにより動作中の曲がりが減少す
る。故にこれは摩損を減少する。
【0011】ジャーナル6の内向き端で裏当て環20は
小さな彎曲面部10に隣接する。裏当て環20は減少さ
れた区域4の端に重なり、彎曲面部10全体を覆うため
に彎曲面部10に沿って軸方向に延在するが、隣接する
円筒状の表面16には、延在したとしてもごくわずかで
ある。裏当て環20は軸Xに関して直角に置かれる端面
22で終端し、彎曲面部10が円筒状の表面16から出
現する位置に本質的に存在する。換言すれば裏当て環2
0は彎曲面部10に沿って実質的にそれの長さpだけ突
出し、その端面22は彎曲面部10の対向する端から実
質的に距離pに存在する。
【0012】ジャーナル6の外向き端で端キャップ24
は若干傾斜した表面18上に、及び軸Aの端を横切って
嵌合する。それは延在される円柱状の表面16に沿って
存在する端面26で終端し、裏当て環20上の端面22
に向かって配置される。端面22と同様に端面26は軸
Xに関して直角に置かれる。端キャップ24は端キャッ
プ24を貫通し、螺刻された孔14の螺刻に係合するキ
ャップネジ28によりジャーナル上に保持される。端キ
ャップ24及びネジ28はジャーナル6上の軸受けBを
保持する。
【0013】軸受けBは端キャップ24と裏当て環20
との間でジャーナル6を取り囲む。それは二重のカップ
30の形でアウタレースと、2つのコーン32の形でイ
ンナレースとカップ30と2つのコーン32との間の2
つの円形並び内に配置されるテーパころ34とを含む。
ころ34はカップ30と2つのコーン32との間の環状
空間Sー軸受けBの内部を示す空間を占有する。空間S
はカップ30とコーン32に嵌合されるシール36によ
りそれの端で閉鎖される。実際にシール36はカップ3
0とコーン32との間の動的流体バリアを確立し、斯く
して環状空間の端がなお閉鎖される一方で後者が前者の
中で回転することを許容する。
【0014】軸受けBをより詳細に考察するとそのカッ
プ30はその端の外側に開口する端孔40と、軸Xに向
かって内側に存在するテーパレースウエイ42と、軸受
けBの中点に向かって孔40から下方のテーパとを有す
る。レースウエイ42は2つのコーン32を取り囲み、
各レースウエイ42内に別々のコーン32がある。各コ
ーン32は通し孔44を有し、これを通ってジャーナル
6が延在し、孔44の直径はジャーナル6に対する円筒
状表面16の直径fよりわずかに小さく、それによりコ
ーン32とジャーナル6との間の干渉嵌合が存在する。
各コーン32はまた軸Xから外側に離れて、カップ30
のレースウエイ42の1つに向かって存在するレースウ
エイ46を有する。それに向かうカップレースウエイ4
2と同様に各コーンレースウエイ46は軸受けBの中点
に向かって下方にテーパする。そのレースウエイ46の
小さい端で各コーン32は保持リブ48を有し、一方そ
のレースウエイ46の大きな端でそれはスラストリブ5
0を有する。2つのリブ48、50はそれらのそれぞれ
のレースウエイ46の端を越えて外向きに突出する。一
方で従来技術のテーパころ軸受けはスラストリブを有
し、軸受けB内の各コーン32のスラストリブ50はカ
ップ30の対応する端で端孔40内に存在するある長さ
の円筒状の面52を設けるように延在される。筒状面5
2は軸Xに関して直角に置かれ、コーン32の端(実際
には軸受けBである)を形成する背面54に対して突出
する。最終的に各コーン32の孔44はコーンに対する
背面54の領域内でアンダーカット56内に開口する。
アンダーカット56の長さはスラストリブ50の長さを
越えず、それ故スラストリブ50に重なる一方でアンダ
ーカット56はレースウエイ46に重ならない。アンダ
ーカット56はその部分をまた形成する傾斜した表面に
沿って孔44と合併する。
【0015】テーパころ34はレースウエイ42、46
に対向するそれらのテーパ側面を有するカップ30及び
コーン32上の対向するレースウエイ42と46との間
でそれぞれ嵌合し、それらの大きな端はスラストリブ5
0に対向するように向く。テーパの幾何的配置により、
カップ30とコーン32との間の環状空間Sからころ3
4を排除するやや軸方向向きの力の成分に変換される軸
受けBを介して伝えられた放射方向に向く負荷はコーン
32上のスラストリブ50に対するものではない。
【0016】内向きコーン32はそれの外面54でそれ
の背面22に沿って裏当て環20に隣接する。他方で外
向きコーン32の背面54はキャップネジ28により外
向きコーン32に向かって押される端キャップ24の端
面26を圧迫し、それにより2つのコーン32は端キャ
ップ24と裏当て環20との間に挟持される。しかしキ
ャップネジ28は軸受けBに対する設定を制御しない。
その代わりに2つのコーンはそれらの保持リブ48間で
嵌合するスペーサー58により分離され、2つのコーン
32がそれらの保持リブ48でそれと隣接するときにそ
れは遊び又は予加重のどちらかの所定の設定を有する軸
受けを提供するために研磨される。
【0017】彎曲面部10がジャーナル6の延在された
円筒状表面16から出現する輪郭での変化はジャーナル
6内の応力集中を生ずる。応力集中は圧縮嵌合の端にま
た存在し、ジャーナル6と内向きコーン32との間の圧
縮嵌合は例外がない。しかし干渉嵌合により発生された
応力集中は内向きコーン32内のアンダーカット56に
よる彎曲面部10により引き起こされた応力集中と一致
しない。2つの応力集中内のオフセットはジャーナル6
の疲れ寿命を増強する。応力集中を分離するように供さ
れてない一方で外向きコーン32内のアンダーカットは
2つのコーン32を交換可能にし、逆設置を許容する。
コーンに対するスラストリブ50の領域に限定され、レ
ースウエイ46に重ならない各コーン32上のアンダー
カット56は放射方向の負荷を伝えるためにコーン32
の容量を減少しない。
【0018】シール36はカップ30の端孔40内と2
つのコーン32のスラストリブ50上の筒状面52の周
囲で嵌合し、それにより、ころ34により占有された環
状空間Sの端に近接する。各シール36はカップ30内
の端孔40の1つ内に圧縮される容器60と軸受けBの
対応する端でコーン32のスラストリブ50に対する筒
状面52にわたり圧縮されるシールド62とを含む。容
器60とシールド62の両方は比較的堅く、金属スタン
ピングにより形成されるっことが好ましい。容器60と
端孔40との間、及びシールド62とスラストリブ50
の筒状面52との間の干渉嵌合はそれらの位置で定常的
な液体バリアを形成する。加えて各シール36は容器6
0に結合され、それに沿ってそれが動的又は有効な液体
バリアを確立するシールド62の表面に対して外へ延在
する弾力的なシール要素64を含む。シール36はアメ
リカ特許第4819949号「シールドされたシール組
立体」で開示されたものと同様である。
【0019】軸受けBを介して伝えられた負荷は2つの
並びのころ34を介して通過し、それはそれらの並びの
間を概略等しく分割する。結果として負荷はころ34の
2つの並びの間の中間に位置する合力Rに帰着する。合
力Rと車軸Aの減少された介在区域4は主要区域2内に
併合される彎曲面部8との間の距離は従来技術の車軸上
の対応する距離と本質的に同じままである。換言するれ
ば結合された寸法m+nは変化しない。車軸Aに対する
減少された介在区域4の長さmは従来技術の車軸上の対
応する寸法より大きい。一方で合力Rと彎曲面部10の
大きな端との間の距離nは従来技術の車軸上の対応する
寸法より小さい。より厚い介入区域4の延長とジャーナ
ル6の減少とは車軸Aの端を従来技術の車軸の端よりも
堅くする。結果としてジャーナル6は内向きコーン32
に対して背面54の領域内でより少ない屈曲を経験す
る。実際そのコーン43の背面54とジャーナル6の内
向き端との間の距離pは非常に短く、それは本質的に裏
当て間20の長さである。何故ならばシール磨耗環はジ
ャーナル6の延長を要求する領域内に存在しないからで
ある。軸受けBはそよのようにジャーナル6上で設けら
れる組立前で潤滑前のユニットとしてなおある。実際シ
ール磨耗環の不在により軸受けBは従来技術の軌道車両
の車軸軸受けより少ない部品を有し、もちろんより短
い。シール36はそれらがコーン32とスペーサー56
とをカップ30から引っ込めることを防止する取り扱い
の目的で軸受けBを用いるよう供される。
【0020】他の構造のシールはカップ30とコーン3
2との間の環状空間Sの端に近接するように用いられ得
る。例えば適切なシールがカップ30の端孔の1つに嵌
合されたシール容器と容器に結合し、カップ30の対応
する端でコーン32に対するスラストリブ50上の円筒
状表面52に沿って液体バリアを確立するエラストマー
のシール要素とを有する。本発明は本発明の精神と視野
からはずれることなく構成された開示の目的で選択され
た本発明の例の全ての変形及び改良を含むよう意図され
ている。
【図面の簡単な説明】
【図1】車軸ジャーナルに嵌合し、摩損が進展する位置
を示す従来技術の軸受けの断面図である。
【図2】本発明による車軸及び軸受け及び関連する部品
の断面図である。
【符号の説明】
2 主要区域 4 介在区域 8、10 彎曲面部 6 ジャーナル 12 端面 14 孔 16、18 表面 d,e,f 直径 m,n、p 距離 A 車軸 B 軸受け X 軸 S 空間 R 合力 20 裏当て環 22、26 衝合面 24 端キャップ 28 ネジ 30 カップ 32 コーン 34 ころ 36 シール 40、44 孔 42、46 レースウエイ 48、50 リブ 52 筒状面 54 背面 56 アンダーカット 58 スペーサ 60 容器 62 シールド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サミュエル アール ウィリアムズ アメリカ合衆国 オハイオ 44708 キャ ントン ヴァレイ・ドライヴ・エヌ.ダブ リュ. 4134

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸(X)の周りに回転し、彎曲面部(1
    0)で軸のより大きな部分に統合するジャーナル(6)
    を有する車軸(A)と、彎曲面部(10)でジャーナル
    の周囲に嵌合され、彎曲面部から離れて配置され彎曲面
    部(10)の小さな端に概略配置される第一の衝合面
    (22)を提供する裏当て環(20)と、ジャーナルに
    取り付けられ、第一の衝合面(22)に向けて配置され
    る第二の衝合面(26)を提供する端部材(24)と、
    裏当て環(20)と端部材(24)との間のジャーナル
    の周囲に配置され、軸に対して内向きに存在するレース
    ウエイ(42)を有するアウタレース(30)を含む軸
    受け(B)と、アウタレース内とジャーナル(6)の周
    囲に配置され、インナレースとジャーナルとの間に干渉
    嵌合があるインナレース(32)と、インナとアウタレ
    ースのレースウエイ間の少なくとも2つの列内に配置さ
    れる回転要素(34)と、軸受けのレース間の環状の空
    間(S)の端を閉じるシール(36)とからなる該イン
    ナレース(32)は、環状の空間(S)がレース間に存
    在するようにアウタレース(30)のレースウエイ(4
    2)に対して外向きに存在するレースウエイ(46)を
    有し、また裏当て環(20)と端部材(24)との上の
    衝合面(22、26)に対向する裏当て面(54)を有
    し、裏当て環の端面に対向するそれの背面の領域内のイ
    ンナレースは干渉嵌合が背面の外に延在せず、インナレ
    ース(32)と裏当て環(20)とが衝合するジャーナ
    ルに応力集中を生じないようアンダーカット(56)さ
    れてなる組立体。
  2. 【請求項2】 nがジャーナルの端の彎曲面部の大きな
    端と背面間の中間に配置される面との間の距離であり、
    fはジャーナルの直径であるとき、 n<0.78f であることを特徴とする請求項1記載の組立体。
  3. 【請求項3】 車軸は概略円柱状の主要区域(2)と、
    主要区域とジャーナル(6)との間に配置される概略円
    筒状の介在区域(4)とを含み、車軸(2)の端部分を
    形成し、ここで d>e>f であり、ここでdは主要区域の直径であり、eは介在区
    域の直径であり、fはジャーナルの直径であることを特
    徴とする請求項1又は2記載の組立体。
  4. 【請求項4】 インナレース(32)は2つの部品を含
    み、それらの各々はレースウエイ(46)と背面(5
    4)とを有し、ここで1の部品の背面は裏当て環(2
    0)の衝合面(22)に対向し、他の部品の背面は端部
    材(24)の衝合面(26)に対向することを特徴とす
    る請求項1乃至3のうちいずれか1項記載の組立体。
  5. 【請求項5】 各部品はそれの背面に導くアンダーカッ
    ト(56)を有し、それにより軸受けはジャーナル上で
    反転され、アンダーカットはインナレースウエイ(4
    6)の下に延在しないことを特徴とする請求項4記載の
    組立体。
  6. 【請求項6】 インナレースの各部品はそれの背面とそ
    れのレースウエイとの間に筒状面(60、64)を有
    し、シール(36)はこの部品の筒状面の周囲に配置さ
    れることを特徴とする請求項4又は5記載の組立体。
  7. 【請求項7】 シール(36)はアウタレース(30)
    の端部とインナレース(32)の端部上のスラストリブ
    (50)に嵌合されることを特徴とする請求項1乃至6
    のうちいずれか1項記載の組立体。
  8. 【請求項8】 軸(X)の周りに回転し、彎曲面部(1
    0)で軸のより大きな部分に統合するジャーナル(6)
    を有する車軸に用いられる軸受けであって、彎曲面部
    (10)でジャーナル(6)の周囲に嵌合され彎曲面部
    から離れて配置され彎曲面部(10)の小さな端に概略
    配置される第一の衝合面(22)を提供する裏当て環
    (20)と、ジャーナル(6)に取り付けられ第一の衝
    合面(22)に向けて配置される第二の衝合面(26)
    を提供する端部材(24)との間でジャーナルの周囲に
    配置されるよう適合され、軸に対して内向きに存在する
    レースウエイ(42)を有するアウタレース(30)
    と、アウタレース内に位置しインナレースとジャーナル
    との間に干渉嵌合でジャーナル(6)の周囲に配置され
    るよう適合されたインナレース(32)と、インナとア
    ウタレースのレースウエイ間の少なくとも2つの列内に
    配置される回転要素(34)と、軸受けのレース間の環
    状の空間(S)の端を閉じるシール(36)とを有し、
    該インナレース(32)は、環状の空間(S)がレース
    間に存在するようにアウタレースのレースウェイに向け
    て外向きに位置するレースウェイ(46)と、裏当て環
    (20)と端部材(24)との上の衝合面(22、2
    6)に対して衝合するよう適合された裏当て面(54)
    とを有し、裏当て環の端面に対して衝合するよう適合さ
    れたその背面の領域内のインナレースはジャーナル上に
    設けられたときに干渉嵌合が背面の外に延在せず、イン
    ナレース(32)と裏当て環(20)とが衝合するジャ
    ーナル内に応力集中を生じないようにアンダーカットさ
    れ(56)てなる軸受け。
  9. 【請求項9】 アンダーカットはインナレースのレース
    ウェイから軸方向にオフセットされ、それによりそれは
    インナレースのレースウェイの下には延在しない請求項
    1記載の組立体。
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