KR100916372B1 - 자전거 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핸들에 의해 조향되는 앞바퀴와, 페달의 회전력에 의해 회전하는 뒷바퀴와, 상기 앞바퀴와 뒷바퀴를 회전가능하게 지지하는 프레임을 갖는 자전거에 관한 것으로서, 상기 프레임의 상측에 배치되는 안장과; 상기 프레임에 회전가능하게 마련되어, 상기 페달에 의해 회전하는 회전축과; 상기 회전축에 결합되며 외주에 소정의 캠프로파일이 형성된 캠과, 상기 캠의 외주에 접하여 상기 캠의 회전에 따라 롤링하며 왕복이동하는 캠롤러와, 상기 캠롤러가 회전가능하게 결합되고 상기 안장을 지지하며 상기 프레임에 승강가능하게 결합되는 안장 서포트를 가지며, 상기 회전축의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환하여 상기 안장을 승강시키는 운동변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 체지방을 분해하여 다이어트 효과를 도모하고, 하체의 근육을 단련할 뿐만 아니라 상체의 근육이나 허리운동이 동시에 이루어져 운동효과를 증대시킬 수 있다.

Description

자전거{BICYCLE}

본 발명은 자전거에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 자전거 페달을 밟을 때 발생하는 회전력을 이용하여 안장을 승강시키는 자전거에 관한 것이다.

문명의 발달로 섭취하는 음식에 비해 운동량이 부족한 현대인들에게 비만인구가 급격히 늘어나면서 성인병으로 인한 건강의 중요성이 화두가 되는 시대를 살고 있다.

성인병의 원인이 되는 비만으로 체지방을 줄이기 위해 각종의 다이어트 상품들이 선보이고 있지만, 전문성을 고려하지 않고 개발되어 다이어트 효과가 기대에 부흥하지 못하고 있다.

뱃살을 줄이기 위해 전기를 이용한 각종의 전기 진동 벨트를 이용하고 있지만, 서거나 앉은 상태에서 일부의 신체에 진동을 준다고 해서 체지방이 분해되는 조건을 갖출 수는 없기 때문이다. 다만, 벨트를 사용하는 순간 시원한 느낌을 받을 뿐 체지방이 분해될 수 있는 조건에 달하지 못하기 때문이다.

최근에는 뱃살, 허벅지살, 얼굴 등에 축적된 체지방을 없애거나 줄이기 위하여 미동을 이용한 경락 마사지가 유행하고 있지만, 이 또한 마사지 전문가에 의해 마사지를 받는 순간 일부에 축적된 지방을 다른 곳으로 잠시 분산되는 효과만 있을 뿐 시간이 지난 다음에는 원상태로 되돌아가 이 또한 효과에 부합하지 않는다.

평범한 사람들은 물론 전문가들마저도 운동에 대한 인식이 부족하여 체력단련을 위한 부하운동에 집중하는 경향이 있어 짧은 시간 운동을 하면서도 힘이 들어 꾸준히 운동을 하는데 걸림돌이 되고 있는 것이 사실이며, 이러한 부하운동이 근육운동에도 도움이 되나 체지방을 분해하는데 큰 도움이 되지 못하고 있다.

또한, 유산소 운동을 위한 자전거 타기 및 실내용 자전거 타기는 유산소 운동에는 도움이 되지만, 신체 전체에 따른 미동이 적고 하체 근육단련에 편중되어 있다.

걷거나 뛰는 운동은 잠시 걷거나 뛰면 운동효과를 기대하지 못하고 장기간 걷거나 뛸 경우 발목 및 무릎 관절에 이상을 초래할 수도 있어 주의가 요망되는 운동이다.

또한, 신체가 부자연스러운 환자나 장애인인 경우, 신체 조건에 한정된 운동 이외에 달리 택할 수 있는 운동기기들이 많지 않기 때문에 치료 및 재활 목적에 부흥하지 못한다. 더구나 운동부족으로 인한 비만 해결을 신체의 외형에만 치중하여 기대하는 것도 결코 옳지 못한 운동방법이다.

따라서, 운동부족으로 인한 비만으로 체지방 분해를 위해서는 꼭 갖추어야 할 필수조건이 있다.

첫째, 현재 유지하고 있는 체온 속에서 비만이 이루어져 있기 때문에 운동을 통해 체지방이 분해될 수 있는 체온 상승효과 운동을 유도하여야 하며, 체온 상승 후 체지방이 분해될 수 있는 충분한 시간동안 운동을 하기 위하여 동작이 크면서도 힘이 들지 않는 운동이 필요하다.

둘째, 체내에 유산소가 공급되지 않는다면 체지방은 분해되지 않기 때문에 유산소 운동을 위해 동작이 크면서도 스피드한 운동이 필요하며, 체지방이 분해될 수 있는 충분한 시간동안 운동을 하기 위해서는 스피드한 동작이지만 힘이 들지 않아야 한다.

셋째, 일부가 아닌 체내에 축적된 체지방을 고루 없애기 위하여, 신체 전부에 해당되는 미동운동이 따라야 체지방 분해속도가 빨라지기 때문에 운동을 하는 시간에 최대한 많은 미동운동을 유도해야 한다.

한편, 운동부족으로 인한 비만으로 체지방 분해를 위한 유산소 운동기구로서 널리 사용되고 있는 자전거는 가장 대중적인 레저 스포츠의 하나로서 탑승자가 페달을 밟아 발생되는 구동력을 체인에 의해 뒷바퀴로 전달하여 전진할 수 있도록 발명된 것으로, 기본적으로 야외에서 탈 수 있도록 마련된 운동기구이다.

이러한 자전거 타기는 유산소 운동에는 도움이 되지만, 신체 전체에 따른 미동이 적고 하체 근육단련에 편중되어 있다.

즉, 종래의 자전거는 안장과 골반이 밀착한 상태에서 페달을 반복적으로 밟아서 회전시키므로, 오로지 하체의 근육을 단련시키는데 초점이 맞추어져 있을 뿐 상체의 근육이나 허리운동은 전혀 이루어지지 못하는 문제점이 있다.

또한, 장시간 자전거를 타게 되는 경우, 골반과 허리에 피로가 느껴짐은 물론 별다른 흥밋거리가 없어짐으로 인하여 지루함을 느끼게 되어 운동흥미가 저하되 는 문제점이 있다.

상기 배경기술의 문제점에서 해결하고자 하는 과제는, 본 발명에 따라, 체지방을 분해하여 다이어트 효과를 도모하고, 하체의 근육을 단련할 뿐만 아니라 상체의 근육이나 허리운동이 동시에 이루어져 운동효과를 증대시킬 수 있는 자전거를 제공하는 것이다.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 핸들에 의해 조향되는 앞바퀴와, 페달의 회전력에 의해 회전하는 뒷바퀴와, 상기 앞바퀴와 뒷바퀴를 회전가능하게 지지하는 프레임을 갖는 자전거에 있어서, 상기 프레임의 상측에 배치되는 안장과; 상기 프레임에 회전가능하게 마련되어, 상기 페달에 의해 회전하는 회전축과; 상기 회전축에 결합되며 외주에 소정의 캠프로파일이 형성된 캠과, 상기 캠의 외주에 접하여 상기 캠의 회전에 따라 롤링하며 왕복이동하는 캠롤러와, 상기 캠롤러가 회전가능하게 결합되고 상기 안장을 지지하며 상기 프레임에 승강가능하게 결합되는 안장 서포트를 가지며, 상기 회전축의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환하여 상기 안장을 승강시키는 운동변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거를 제공한다.

여기서, 상기 안장 서포트는, 상기 안장을 지지하는 안장 로드와; 상기 프레임과 안장 로드 사이에 승강가능하게 마련되며, 상기 캠롤러가 회전가능하게 결합되는 슬리브와; 상기 슬리브에 대한 상기 안장 로드의 돌출 높이를 조절하는 안장높이조절부와; 상기 캠과 캠롤러가 상호 접촉 및 이격하도록 상기 슬리브를 상기 프레임에 선택적으로 록킹 및 록킹해제하는 슬리브용 노브를 포함함으로써, 상기 안장의 높이를 자유로이 조절할 수 있을 뿐만 아니라 상기 안장의 승강운동을 선택적으로 택할 수 있게 된다.

상기 프레임에는 상기 슬리브가 관통하며, 상기 슬리브의 승강을 안내하는 가이드축을 더 포함하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 과제의 해결 수단에 따르면, 체지방을 분해하여 다이어트 효과를 도모하고, 하체의 근육을 단련할 뿐만 아니라 상체의 근육이나 허리운동이 동시에 이루어져 운동효과를 증대시킬 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 5에는 본 발명에 따른 자전거가 도시되어 있다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자전거는 핸들(15)에 의해 조향되는 앞바퀴(10)와, 페달(45)의 회전력에 의해 회전하는 뒷바퀴(20)와, 뒷바퀴(20)를 구동하기 위한 동력전달부와, 앞바퀴(10)와 뒷바퀴(20)를 회전가능하게 지지하는 프레임(30)을 포함한다.

앞바퀴(10)의 상부에는 앞바퀴(10)를 조향하기 위한 핸들(15)이 배치되어 있으며, 앞바퀴(10)와 핸들(15)은 핸들바아(17)에 의해 상호 연결되어 있다. 앞바퀴(10)의 중앙에는 앞바퀴축(11)이 결합되어 있으며, 앞바퀴축(11)은 핸들바아(17)에 회전가능하게 지지되어 있다.

뒷바퀴(20)는 앞바퀴(10)와 간격을 두고 배치되며, 뒷바퀴(20)의 중앙에는 뒷바퀴축(21)이 결합되어 있으며, 뒷바퀴축(21)은 프레임(30)에 회전가능하게 지지되어 있다.

프레임(30)은 앞바퀴(10)와 뒷바퀴(20)를 연결하는 트러스 구조를 이룬다. 앞바퀴(10)의 상부에 위치한 프레임(30)에는 핸들바아(17)가 관통하는 고정축(33)이 마련되어 있다. 또한, 뒷바퀴(20)와 인접한 위치의 프레임(30)에는 후술할 슬리브(69)가 관통하는 가이드축(35)이 마련되어 있다.

또한, 앞바퀴(10)와 뒷바퀴(20) 사이의 프레임(30)에는 페달(45)에 의해 회전하는 회전축(41)이 회전가능하게 설치되어 있다.

회전축(41)의 양측 단부에는 회전축(41)을 회전시키기 위한 한 쌍의 페달(45)이 결합되어 있다.

한편, 회전축(41)과 뒷바퀴축(21)은 동력전달부에 의해 상호 연결되어 있다. 동력전달부는, 회전축(41) 및 뒷바퀴축(21)에 각각 장착되는 한 쌍의 스프로켓(51)과, 한 쌍의 스프로켓(51)을 상호 연결하며 회전축(41)에서 발생하는 회전력을 뒷바퀴축(21)에 전달하는 체인(53)을 가진다.

각 스프로켓(51)은 동일 평면을 이루도록 회전축(41) 및 뒷바퀴축(21)의 일측 단부에 장착되어 있다. 여기서, 회전축(41)에 장착되는 스프로켓(51)은 뒷바퀴축(21)에 장착되는 스프로켓보다 직경이 상대적으로 큰 것이 바람직하다.

이로써, 동력전달부는 회전축(41)의 회전력을 뒷바퀴축(21)으로 전달하고, 이에 뒷바퀴(20)는 구동기능을 갖는다.

한편, 앞바퀴(10)와 뒷바퀴(20) 사이의 프레임(30)의 상측에는 사용자의 골반이 안착하는 안장(55)이 배치되어 있다. 안장(55)은 회전축(41)의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환하여 운동변환부에 의해 승강한다.

운동변환부는 회전축(41)에 결합되는 캠(61)과, 캠(61)의 외주에 접하여 캠(61)의 회전에 따라 롤링하며 왕복이동하는 캠롤러(63)와, 캠롤러(63)가 회전가능하게 결합되며 안장(55)을 지지하는 안장 서포트(65)를 가진다.

캠(61)의 외주에는 한 쌍의 최대곡률반경과 한 쌍의 최소곡률반경을 갖는 비원호형상의 캠프로파일이 형성되어 있다. 여기서, 캠(61)의 캠프로파일 형상은 이에 한정하지 않으며, 다양하게 형성될 수 있다.

캠롤러(63)는 후술할 안장 서포트(65)의 슬리브(69)의 일단부에 회전가능하게 결합되며, 캠(61)의 외주에 접하여 캠(61)의 회전에 따라 롤링하며 왕복이동한다. 이에, 캠롤러(63)는 캠(61)의 회전운동을 직선운동으로 변환한다.

안장 서포트(65)는 안장(55)을 지지하는 안장 로드(67)와, 프레임(30)과 안장 로드(67)에 대해 승강가능하도록 프레임(30)과 안장 로드(67) 사이에 마련되는 슬리브(69)와, 슬리브(69)에 대한 안장 로드(67)의 돌출 높이를 조절하는 안장높이조절부(71)와, 캠(61)과 캠롤러(63)가 상호 접촉 및 이격하도록 슬리브(69)를 프레임(30)에 선택적으로 록킹 및 록킹해제하는 슬리브용 노브(77)를 가진다.

안장 로드(67)는 일정 길이를 갖는 바아형상을 가지며, 회전축(41)에 대해 수직하게 배치된다. 안장 로드(67)의 일단부는 슬리브(69)의 내주에 승강가능하게 관통 결합되며, 타단부에는 안장(55)이 결합된다.

슬리브(69)는 일정 길이를 갖는 속이 빈 바아형상을 가지며, 프레임(30)의 가이드축(35)의 내주에 승강가능하게 관통 결합된다. 슬리브(69)의 일단부에는 캠롤러(63)가 회전가능하게 결합되어 있다.

안장높이조절부(71)는 클램프(73)와 너트(75)로 이루어지며, 안장높이조절부(71)는 안장 로드(67)를 슬리브(69)에 클램핑한다. 클램프(73)는 안장 로드(67)의 외주에 접촉 및 이격하며, 너트(75)의 조임에 의해 안장 로드(67)의 외주에 밀착하여 안장 로드(67)를 슬리브(69)에 클램핑한다. 이에, 안장(55)의 승강 높이를 자유로이 조절할 수 있게 된다.

슬리브용 노브(77)는 프레임(30)의 가이드축(35)의 일측에 마련되어, 캠(61)과 캠롤러(63)가 상호 접촉 및 이격하도록 슬리브(69)를 프레임(30)의 가이드축(35)에 선택적으로 록킹 및 록킹해제한다. 이에, 캠(61)과 캠롤러(63)가 상호 이격한 상태에서 슬리브용 노브(77)로 슬리브(69)를 가이드축(35)에 록킹하면 안장(55)은 승강운동하지 않게 되고, 반대로 슬리브용 노브(77)를 록킹해제하여 슬리브(69)를 프레임(30)에 록킹시키지 않으면, 안장(55)의 자중에 의해 캠(61)과 캠롤러(63)가 상호 접촉하여 안장(55)은 페달(45)의 회전운동에 따라 승강운동하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 자전거는 뒷바퀴(20)의 구동을 제동하기 위한 브레이크 레버(85)와 브레이크 패드(87)와 브레이크 케이블(89)을 가진다.

브레이크 레버(85)는 핸들(15)에 장착되어 있으며, 브레이크 패드(87)는 뒷바퀴(20)의 측면에는 접촉 및 이격하며, 브레이크 레버(85)와 브레이크 패드(87)는 브레이크 케이블(89)에 의해 연결되어 있다.

이에, 브레이크 레버(85)를 조작함에 따라 브레이크 케이블(89)이 긴장 및 이완하여 브레이크 패드(87)를 뒷바퀴(20)의 측면에 접촉 및 이격시킴으로써, 브레이크 패드(87)와 뒷바퀴(20) 사이의 마찰력이 조절되고, 이에 간편하게 뒷바퀴(20)의 구동을 제동할 수 있게 된다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 자전거의 사용에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 슬리브용 노브(77)를 록킹해제하여, 도 1에 도시된 바와 같이 캠(61)과 캠롤러(63)를 상호 접촉시킨다.

다음, 안장높이조절부(71)의 클램프(73)를 클램핑해제하고 나서, 사용자의 체형에 맞게 안장 로드(67)를 슬리브(69)로부터 돌출시킨 후, 너트(75)로 클램프(73)를 클램핑하여 안장(55)의 높이를 조절한다.

이와 같이, 사용자의 체형에 맞게 안장(55)의 높이를 조절한 후, 사용자가 안장(55)에 앉은 상태에서 페달(45)을 밟아 회전시키면, 회전축(41)과 뒷바퀴축(21)은 동시에 회전하게 되고, 자전거는 전진 운동한다.

동시에, 회전축(41)이 회전함에 따라 캠(61)이 회전을 하여, 캠(61)의 외주면에 접하는 캠롤러(63)는 캠(61)의 회전에 따라 롤링하면서 캠(61)의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환시킨다.

이에, 캠롤러(63)가 캠(61)의 최대곡률반경영역에 접하면 캠롤러(63)는 회전 축(41)의 축선으로부터 최대 이격하게 되고, 캠롤러(63)가 캠(61)의 최소곡률반경영역에 접하면 캠롤러(63)는 회전축(41)의 축선으로부터 최소 이격하게 되어, 캠롤러(63)를 회전가능하게 지지하고 있는 슬리브(69)는 프레임(30)의 가이드축(35)을 따라 승강하게 된다. 이 때, 캠(61)의 외주에는 한 쌍의 최대곡률반경과 한 쌍의 최소곡률반경을 갖는 비원호형상의 캠프로파일이 형성되어 있으므로, 캠(61)의 1회전시 캠롤러(63)와 안장 서포트(65)는 2회 승강하며 요동하게 된다.

따라서, 사용자는 자전거 뒷바퀴(20)의 구동뿐만 아니라 안장(55)을 승강운동시키기 위해 페달(45)에 많은 힘을 가하여야 하므로, 사용자의 체지방의 분해가 촉진되어 다이어트 효과를 도모하며, 하체의 근육을 단련하고, 상체의 근육이나 허리운동이 동시에 이루어져 운동효과를 증대시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 자전거는 내리막길 등에서 페달(45)을 회전시키지 않고 자전거를 타는 경우, 스프로켓(51)의 일방향 회전력만을 뒷바퀴(20)에 전달하는 래칫(미도시)에 의해 뒷바퀴(20)는 종래의 자전거와 같이 공회전하며 계속해서 전진운동하고, 반면 회전축(41)이 회전운동하지 않음에 따라 캠(61)은 회전운동하지 않게 되고, 이에 안장(55)은 승강운동하지 않게 된다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 캠(61)과 캠롤러(63)가 상호 이격하도록 슬리브용 노브(77)에 의해 슬리브(69)를 가이드축(35)에 록킹한 후 페달(45)을 회전시키면, 회전축(41)의 회전력은 뒷바퀴(20)로만 전달되어 뒷바퀴(20)를 구동할 뿐 캠롤러(63)로는 전달되지 않아 안장(55)은 승강운동하지 않게 되고, 이에 자전거는 뒷바퀴(20) 구동에 의해 전진운동만 하게 된다.

따라서, 캠(61)과 캠롤러(63)가 상호 접촉 및 이격하도록 슬리브용 노브(77)에 의해 슬리브(69)를 프레임(30)의 가이드축(35)에 선택적으로 록킹 및 록킹해제함으로써, 안장(55)의 승강운동을 선택적으로 택할 수 있게 된다.

이와 같이, 종래의 자전거에 페달의 회전력에 의해 안장을 승강시키는 운동변환부를 구비함으로써, 체지방을 분해하여 다이어트 효과를 도모하고, 하체의 근육을 단련할 뿐만 아니라 상체의 근육이나 허리운동이 동시에 이루어져 운동효과를 증대시킬 수 있게 된다.

한편, 전술한 실시예에서는 프레임과 안장 로드 사이에 슬리브가 승강가능하게 마련되어 있는 것으로 설명하고 있지만, 본 발명에 따른 자전거는 슬리브를 개재하지 않고 안장 서포트로서 안장 로드를 프레임에 승강가능하게 마련하고, 캠과 상시 접촉하는 캠롤러를 안장 로드의 일단부에 장착하여, 페달을 회전시킴에 따라 안장을 상시 승강운동시키며 자전거를 탈 수도 있다.

또한, 전술한 실시예에서는 회전축과 뒷바퀴의 동력전달부로서, 한 쌍의 스포로켓과 체인을 구비하여 회전력을 전달하는 것으로 설명하고 있지만, 회전축과 뒷바퀴에 한 쌍의 벨트 풀리를 장착하고 각 벨트 풀리를 벨트로 상호 연결하여 회전축의 회전력을 뒷바퀴에 전달할 수 있음은 물론이다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명 의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자전거의 일 사용 실시상태를 도시한 사시도,

도 2는 도 1의 요부 분해사시도,

도 3은 도 1의 안장높이조절 상태를 도시한 도 1의 정면도,

도 4는 도 1의 요부 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 자전거의 다른 사용 실시상태를 도시한 사시도이다.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＊

10 : 앞바퀴 15 : 핸들

20 : 뒷바퀴 30 : 프레임

35 : 가이드축 41 : 회전축

45 : 페달 51 : 스프로켓

53 : 체인 55 : 안장

61 : 캠 63 : 캠롤러

65 : 안장 서포트 67 : 안장 로드

69 : 슬리브 71 : 안장높이조절부

77 : 슬리브용 노브

Claims (3)

1. 핸들(15)에 의해 조향되는 앞바퀴(10)와, 페달(45)의 회전력에 의해 회전하는 뒷바퀴(20)와, 상기 앞바퀴(10)와 뒷바퀴(20)를 회전가능하게 지지하는 프레임(30)을 갖는 자전거에 있어서,

   상기 프레임(30)의 상측에 배치되는 안장(55)과;

   상기 프레임(30)에 회전가능하게 마련되어, 상기 페달(45)에 의해 회전하는 회전축(41)과;

   상기 회전축(41)에 결합되며 외주에 소정의 캠프로파일이 형성된 캠(61)과, 상기 캠(61)의 외주에 접하여 상기 캠(61)의 회전에 따라 롤링하며 왕복이동하는 캠롤러(63)와, 상기 캠롤러(63)가 회전가능하게 결합되고 상기 안장(55)을 지지하며 상기 프레임(30)에 승강가능하게 결합되는 안장 서포트(65)를 가지며, 상기 회전축(41)의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환하여 상기 안장(55)을 승강시키는 운동변환부를 포함하며,

   상기 안장 서포트(65)는, 상기 안장(55)을 지지하는 안장 로드(67)와; 상기 프레임(30)과 안장 로드(67) 사이에 승강가능하게 마련되며, 상기 캠롤러(63)가 회전가능하게 결합되는 슬리브(69)와; 상기 슬리브(69)에 대한 상기 안장 로드(67)의 돌출 높이를 조절하는 안장높이조절부(71)와; 상기 캠(61)과 캠롤러(63)가 상호 접촉 및 이격하도록 상기 슬리브(69)를 상기 프레임(30)에 선택적으로 록킹 및 록킹해제하는 슬리브용 노브(77)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 프레임(30)에는 상기 슬리브(69)가 관통하며, 상기 슬리브(69)의 승강을 안내하는 가이드축(35)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거.

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