KR101254236B1 - 쇽업소버의 피스톤 밸브 - Google Patents

Abstract

감쇠력 조절을 위해 피스톤 밸브에 포함된 판형 디스크의 외경을 크게 할 수 있도록 압축 행정시의 유로를 피스톤 로드 내에 형성한 피스톤 밸브가 개시된다.

본 발명에 따르면, 작동유체가 충전되어 있는 실린더 내부에서 작동하여 감쇠력을 발생시키는 쇽업소버의 피스톤 밸브로서, 상기 쇽업소버의 피스톤 로드에 설치되는 피스톤 본체와; 상기 쇽업소버의 인장시 작동유체가 통과할 수 있도록 상기 피스톤 본체에 형성되어 있는 리바운드 통로와; 상기 리바운드 통로를 통과한 작동유체의 압력에 대항하여 인장시 감쇠력을 발생시키는 제1 밸브 수단과; 상기 피스톤 로드의 내부에 형성되어 있으며 상기 쇽업소버의 압축시 작동유체가 통과하는 압축 통로와; 상기 압축 통로를 통과하는 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 제2 밸브 수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 피스톤 밸브가 제공된다.

쇽업소버, 피스톤 밸브, 압축 통로, 리바운드 통로, 판형 디스크

Description

쇽업소버의 피스톤 밸브{PISTON VALVE OF A SHOCK ABSORBER}

본 발명은 쇽업소버(Shock Absorber)에 구비되어 작동속도에 따라 감쇠력을 발생시키는 피스톤 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 감쇠력 조절을 위해 피스톤 밸브에 포함된 판형 디스크의 외경을 크게 할 수 있도록 압축 행정시의 유로를 피스톤 로드 내에 형성한 피스톤 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 주행시 차축이 노면으로부터 받는 충격이나 진동을 완충하여 승차감을 향상시키기 위한 완충장치가 설치되며, 이와 같은 완충장치의 하나로서 쇽업소버가 사용된다.

쇽업소버는 노면 상태에 따른 차량의 진동에 따라 작동하게 되며, 이때 쇽업소버의 작동속도에 따라, 즉 작동속도가 빠르거나 느림에 따라 쇽업소버에서 발생하는 감쇠력이 달라진다.

쇽업소버에서 발생하는 감쇠력 특성을 어떻게 조절하는가에 따라 차량의 승차감과 주행안정성을 제어할 수 있다. 따라서 차량의 설계시, 쇽업소버의 감쇠력 특성을 조절하는 것은 매우 중요하다.

도 1에는 종래기술에 따른 피스톤 밸브가 도시되어 있다. 도 1에서 중심선 을 기준으로 우측에는 쇽업소버 압축(compression) 시의 유체의 흐름 방향이 도시되어 있고, 중심선을 기준으로 좌측에는 쇽업소버 인장(rebound) 시의 유체의 흐름 방향이 도시되어 있다.

종래의 피스톤 밸브는, 작동유체가 충전되어 있는 실린더(10) 내부를 제1 및 제2 챔버(11, 12)로 양분한 상태에서 작동하여 감쇠력을 발생시킨다.

너트(14) 등의 체결부재에 의해 피스톤 로드(13)의 말단에 결합되어 고정되는 종래의 피스톤 밸브는, 쇽업소버의 압축시 작동유체가 통과하는 복수의 압축 통로(compression path)(15a) 및 쇽업소버의 신장시 작동유체가 통과하는 복수의 리바운드 통로(rebound path)(15b)가 형성되어 있는 피스톤 본체(15)와, 이 피스톤 본체(15)의 상부에 배치되어 압축 통로(15a)를 통과한 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 제1 밸브 수단(16)과, 피스톤 본체(15)의 하부에 배치되어 리바운드 통로(15b)를 통과한 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 제2 밸브 수단(17)을 포함한다.

피스톤 본체(15)에는, 상술한 바와 같이 복수의 압축 통로(15a)와 복수의 리바운드 통로(15b)가 각각 원형으로 배열되어 형성된다. 또한, 피스톤 본체(15)의 외주표면에는 실린더(10)의 내주면과의 밀착 및 마모 방지 등을 위해 테프론 소재의 밴드(18)가 설치되어 있다.

제1 및 제2 밸브 수단(16, 17)은 각각 복수의 디스크 부재와 와셔로 이루어져 있다.

도 1의 우측에 도시된 바와 같이, 쇽업소버의 압축시, 즉 피스톤 본체(15)가 실린더 내에서 아래쪽으로 움직일 때, 작동유체는 피스톤 본체(15) 아래쪽의 제2 챔버(12)로부터 복수개의 압축 통로(15a) 및 제1 밸브 수단(16)을 통과하여 피스톤 본체(15) 위쪽의 제1 챔버(11)로 유동한다.

한편, 도 1의 좌측에 도시된 바와 같이, 쇽업소버의 신장시, 즉 피스톤 본체(15)가 실린더 내에서 위쪽으로 움직일 때, 작동유체는 피스톤 본체(15) 위쪽의 제1 챔버(11)로부터 제1 밸브 수단(16), 복수개의 리바운드 통로(15b), 제2 밸브 수단(17)을 순차적으로 통과하여 피스톤 본체(15) 아래쪽의 제2 챔버(12)로 유동한다.

제1 밸브 수단(16)은 압축시 감쇠력을 발생시키는 동시에 리바운드시 압축 통로(15a)를 폐쇄하도록 작동한다. 또한, 제2 밸브 수단(17)은 압축시 피스톤 본체(15)에 형성된 리바운드 통로(15b)를 폐쇄하는 동시에 리바운드시 감쇠력을 발생시키도록 작동한다.

이와 같이 피스톤 밸브를 통하여 소정의 감쇠력을 얻기 위해서, 피스톤 본체(15)에는 환형으로 배열된 압축 통로(15a) 및 리바운드 통로(15b)가 형성되어 있으며, 압축 통로(15a)의 아래쪽에 위치하는 제2 밸브 수단(17)의 디스크들은 압축시의 유로를 확보할 수 있도록 하기 위해 그 크기에 제약을 받았다.

그에 따라, 더욱 안락한 승차감을 얻기 위해서는 리바운드 행정시 감쇠력 발생을 담당하고 있는 제2 밸브 수단(17)의 각각의 판형 디스크의 외경을 크게 하는 것이 유리함에도 불구하고, 제2 밸브 수단(17)의 각각의 판형 디스크의 외경을 크게 할 수 없다는 문제가 있었다.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 압축 행정시의 유로인 압축 통로를 피스톤 로드 내에 형성함으로써, 감쇠력 조절을 위해 피스톤 밸브에 포함된 판형 디스크의 외경을 더욱 증가시킬 수 있어 더욱 안락한 승차감을 구현할 수 있는 쇽업소버의 피스톤 밸브를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 작동유체가 충전되어 있는 실린더 내부에서 작동하여 감쇠력을 발생시키는 쇽업소버의 피스톤 밸브로서, 상기 쇽업소버의 피스톤 로드에 설치되는 피스톤 본체와; 상기 쇽업소버의 인장시 작동유체가 통과할 수 있도록 상기 피스톤 본체에 형성되어 있는 리바운드 통로와; 상기 리바운드 통로를 통과한 작동유체의 압력에 대항하여 인장시 감쇠력을 발생시키는 제1 밸브 수단과; 상기 피스톤 로드의 내부에 형성되어 있으며 상기 쇽업소버의 압축시 작동유체가 통과하는 압축 통로와; 상기 압축 통로를 통과하는 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 제2 밸브 수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 피스톤 밸브가 제공된다.

상기 피스톤 밸브는, 상기 피스톤 밸브의 이동속도가 저속일 경우에 압축 감쇠력 제어를 가능하게 할 수 있도록 상기 제2 밸브 수단에 부가되며, 방사상으로 형성된 슬릿을 갖는 압축 디스크-에스를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 피스톤 밸브는 상기 압축 통로를 폐쇄할 수 있도록 상기 제2 밸브 수단 을 가압하기 위한 탄성부재를 더 포함하는 것이 바람직하다. 설계시 상기 탄성부재의 가압력을 변경함으로써 상기 쇽업소버의 압축 행정시 감쇠력 발생을 제어할 수 있다.

상기 압축 통로는, 상기 피스톤 로드의 내부에서 상기 피스톤 로드의 길이방향을 따라 연장되는 제1 통로부와, 상기 피스톤 로드의 직경방향으로 관통 형성되는 제2 통로부를 포함하며, 상기 제1 통로부의 길이는 상기 피스톤 본체의 두께보다 길게 형성되고, 상기 제2 통로부는 상기 피스톤 로드에 있어서 상기 피스톤 본체의 위쪽에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제2 밸브 수단은, 상기 압축 통로의 제1 통로부 내부에 배치되는 소직경부와, 상기 압축 통로의 제2 통로부의 내부에 배치되는 대직경부와, 상기 소직경부의 외주면에 방사상으로 형성되는 복수의 오목 홈부를 포함하며, 상기 제2 밸브 수단은 상기 탄성부재에 의해 상기 압축 통로의 제1 통로부를 폐쇄하도록 가압된 상태를 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 작동유체가 충전되어 있는 실린더 내부에서 작동하여 감쇠력을 발생시키는 쇽업소버의 피스톤 밸브로서, 인장 행정시의 유로인 리바운드 통로는 피스톤 본체에 형성하고, 압축 행정시의 유로인 압축 통로는 피스톤 로드 내에 형성함으로써, 감쇠력 조절을 위해 피스톤 밸브에 포함된 판형 디스크의 외경을 증가시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 피스톤 밸브가 제공된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 압축 행정시의 유로인 압축 통로를 피스톤 로드 내에 형성함으로써, 감쇠력 조절을 위해 피스톤 밸브에 포함된 판형 디스크의 외경을 더욱 증가시킬 수 있는 쇽업소버의 피스톤 밸브가 제공될 수 있다.

그에 따라, 본 발명의 피스톤 밸브에 의하면, 차량의 탑승자에 더욱 안락한 승차감을 줄 수 있는 쇽업소버를 구현할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쇽업소버의 피스톤 밸브를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2 및 도 3은 쇽업소버에 구비되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 피스톤 밸브의 측단면도로서, 도 2에는 인장 행정시의 유체의 흐름이 표시되어 있고, 도 3에는 압축 행정시의 유체의 흐름이 표시되어 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피스톤 밸브는, 오일 등의 작동유체가 충전되어 있는 실린더(10) 내부를 2개의 챔버(11, 12)로 양분한 상태에서 작동하여 감쇠력을 발생시킨다.

본 발명에 따른 피스톤 밸브는, 피스톤 로드(13)의 말단에 위치되어 있으며 쇽업소버의 인장시 작동유체가 통과하는 리바운드 통로(rebound path)(22)가 형성되어 있는 피스톤 본체(21)와, 상기 피스톤 본체(21)의 아래쪽에 배치되어 리바운드 통로(22)를 통과한 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 제1 밸브 수단(23)과, 피스톤 로드(13)의 내부에 형성되어 있으며 쇽업소버의 압축시 작동유체가 통과하는 압축 통로(compression path)(24)와, 상기 압축 통로(24)의 내부에 배치되어 압축 통로(24)를 통과하는 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 제2 밸브 수단(25)을 포함한다.

피스톤 본체(21)가 너트(14) 등의 체결부재에 의해 피스톤 로드(13)의 말단에 고정된다는 점이나, 피스톤 본체(21)의 외주면과 실린더(10)의 내주면 사이에 테프론 소재의 밴드(18)가 배치된다는 점 등에 있어서 본 발명의 피스톤 밸브는 종래의 피스톤 밸브와 유사하다. 그러나, 본 발명의 피스톤 밸브는, 피스톤 본체(21)에 리바운드 통로(22)만이 환형으로 배치되며, 압축 통로(24)는 피스톤 로드(13)의 내부에 형성된다는 점에서 종래의 피스톤 밸브와 상이하다.

본 발명에 따르면, 피스톤 본체(21)에 압축 통로를 형성할 필요가 없기 때문에, 리바운드 통로(22)의 아래쪽에 배치되는 제1 밸브 수단(23)에 포함된 판 디스크(23a)들의 크기를 증가시킬 수 있으며, 그에 따라 더욱 안락한 승차감을 얻을 수 있다.

리바운드 통로(22)의 아래쪽에 배치되는 제1 밸브 수단(23)은 종래와 마찬가지로 복수개의 판 디스크(23a)를 포함한다. 이들 복수개의 판 디스크(23a)와 함께 적층 설치되며 피스톤 본체(21)와 직접 접촉하는 디스크-에스(Disc-S)(23b)에는 슬릿(23c)이 형성되는 것이 바람직하다.

종래와 같이 제1 밸브 수단(23)이 디스크-에스(23b)와 판 디스크(23a)들로 이루어지지만, 상술한 바와 같이 본 발명의 피스톤 본체(21)에는 리바운드 통로(22)만이 형성되어 있기 때문에 종래에 비해 본 발명의 디스크-에스(23b)와 판 디스크(23a)들의 직경은 더욱 증가될 수 있다.

한편, 본 발명에 따라 피스톤 로드(13)의 내부에 형성되는 압축 통로(24)는, 피스톤 로드(13)의 말단 표면으로부터 피스톤 로드(13)의 길이방향을 따라 연장되는 제1 통로부(24a)와, 피스톤 로드(13)의 직경방향으로 관통 형성되는 제2 통로부(24b)를 포함한다. 제1 통로부(24a)의 길이는 피스톤 본체(21)의 두께보다 길게 형성되는 것이 바람직하며, 제2 통로부(24b)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 피스톤 본체(21)의 위쪽에 형성되는 것이 바람직하다.

압축 통로(24)의 내부에 배치되어 압축 통로(24)를 통과하는 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 제2 밸브 수단(25)은, 대략 수직으로 교차하는 제1 통로부(24a) 및 제2 통로부(24b) 양쪽 모두에 걸쳐 있도록 대직경부(25a)와 소직경부(25b)를 가져 대략 영문자 T자 형태의 단면형상을 이룬다.

제2 밸브 수단(25)은 코일 스프링(26) 등의 탄성부재에 의해 압축 통로(24)의 제1 통로부(24a)를 폐쇄하도록 가압된 상태를 유지할 수 있다. 제2 밸브 수단(25)은 상술한 바와 같이 대직경부(25a) 및 소직경부(25b)에 의해 대략 T자 형태의 단면형상을 이루기 때문에, 코일 스프링(26)에 의해 제1 통로부(24a) 쪽으로 가압되더라도 제1 통로부(24a)의 상단에 대직경부(25a)가 맞닿아 더 이상의 이동이 제한된다.

제2 밸브 수단(25)의 소직경부(25b) 외주면에는 복수개의 오목 홈부(25c)가 방사상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 설계자는 탄성부재로서의 코일 스프링(26)의 탄성계수를 조절함으로써 압축 행정시 감쇠력 발생을 제어할 수 있다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 쇽업소버의 인장 및 압축 행정시 유체의 흐름과 본 발명에 따른 피스톤 밸브의 작동을 설명한다.

쇽업소버의 인장 행정시에 피스톤 밸브는 실린더(10) 내에서 위쪽으로 이동하며, 그때 작동유체는 도 2에 화살표로 표시한 바와 같이 피스톤 밸브 위쪽의 제1 챔버(11)에서 리바운드 통로(22)를 통해 피스톤 밸브 아래쪽의 제2 챔버(12)로 유동한다.

피스톤 밸브의 이동속도가 저속일 경우 리바운드 통로(22)를 통과한 작동유체는 계속해서 제1 밸브 수단(23)의 디스크-에스(23b)에 형성된 슬릿(23c)을 통해 제2 챔버(12) 쪽으로 유동한다.

피스톤 밸브의 이동속도가 고속일 경우 리바운드 통로(22)를 통과한 작동유체는 제1 밸브 수단(23)의 디스크-에스(23b) 및 판 디스크(23a)들을 밀어젖혀 변형시킴으로써 형성된 공간을 통해 제2 챔버(12) 쪽으로 유동한다.

이때 피스톤 로드(13)의 내부에 형성된 압축 통로(24)는 제2 밸브 수단(25)에 의해 폐쇄된 상태이므로 작동유체는 리바운드 통로(22)를 통해서만 유동하게 된다.

한편, 쇽업소버의 압축 행정시에 피스톤 밸브는 실린더(10) 내에서 아래쪽으로 이동하며, 그때 작동유체는 도 3에 화살표로 표시한 바와 같이 피스톤 밸브 아래쪽의 제2 챔버(12)에서 압축 통로(24)를 통해 피스톤 밸브 위쪽의 제1 챔버(11)로 유동한다.

피스톤 로드(13)의 말단에 개구된 압축 통로(24)로 흘러들어간 작동유체는 코일 스프링(26)에 대항하여 제2 밸브 수단(25)을 가압하게 되며, 작동유체의 가압력이 코일 스프링(26)의 가압력보다 클 때 제2 밸브 수단(25)은 도 3에 도시된 바와 같이 코일 스프링(26)을 압축시키면서 위쪽으로 이동하게 되고, 압축 통로(24)의 제1 통로부(24a)와 제2 통로부(24b)가 연통되어 작동유체가 제1 챔버(11) 쪽으로 유동할 수 있게 된다.

이때 피스톤 본체(21)에 형성된 리바운드 통로(22)는 제1 밸브 수단(23)에 의해 폐쇄된 상태이므로 작동유체는 압축 통로(24)를 통해서만 유동하게 된다.

도 4에는 본 발명의 변형예에 따른 피스톤 밸브의 측단면도가 도시되어 있다. 본 발명의 변형예에 따른 피스톤 밸브는, 제2 밸브 수단(25)에 압축 디스크-에스(27)가 삽입되고 있다는 점에 있어서만 도 2 및 도 3에 도시된 피스톤 밸브와 상이하므로, 도 2 및 도 3에 도시된 피스톤 밸브와 동일한 부재에는 동일한 부재번호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

도 4에 도시된 본 발명의 변형예에 따른 피스톤 밸브와 같이, 방사상으로 형성된 슬릿(27a)을 갖는 압축 디스크-에스(27)를 부가함으로써, 피스톤 밸브의 이동속도가 저속일 경우(즉, 압축 유량이 적은 경우)에 압축 감쇠력 제어를 가능하게 할 수 있다.

압축 디스크-에스(27)가 부가된 경우, 쇽업소버의 압축 행정시 피스톤 밸브의 이동속도가 저속일 경우 압축 통로(24)의 제1 통로부(24a)로 흘러들어온 작동유체는 계속해서 압축 디스크-에스(27)에 형성된 슬릿(27a)을 통해 제1 챔버(11) 쪽 으로 유동한다.

또한, 피스톤 밸브의 이동속도가 고속일 경우 압축 통로(24)의 제1 통로부(24a)로 흘러들어온 작동유체는 압축 디스크-에스(27) 및 제2 밸브 수단(25)을 코일 스프링(26)에 대항하여 위쪽으로 이동시킴으로써 형성된 공간을 통해 제1 챔버(11) 쪽으로 유동한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 쇽업소버의 피스톤 밸브를, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 1은 쇽업소버에 구비되는 종래기술에 따른 피스톤 밸브의 측단면도,

도 2는 쇽업소버에 구비되는 본 발명에 따른 피스톤 밸브의 측단면도로서, 인장 행정시의 유체의 흐름을 표시한 도면,

도 3은 쇽업소버에 구비되는 본 발명에 따른 피스톤 밸브의 측단면도로서, 압축 행정시의 유체의 흐름을 표시한 도면, 그리고

도 4는 본 발명의 변형예에 따른 피스톤 밸브의 측단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 실린더 11 : 제1 챔버

12 : 제2 챔버 13 : 피스톤 로드

21 : 피스톤 본체 22 : 리바운드 통로

23 : 제1 밸브 수단 24 : 압축 통로

25 : 제2 밸브 수단 26 : 코일 스프링

27 : 압축 디스크-에스

Claims (6)

1. 작동유체가 충전되어 있는 실린더 내부에서 작동하여 감쇠력을 발생시키는 쇽업소버의 피스톤 밸브로서,

   상기 쇽업소버의 피스톤 로드(13)에 설치되는 피스톤 본체(21)와;

   상기 쇽업소버의 인장시 작동유체가 통과할 수 있도록 상기 피스톤 본체에 형성되어 있는 리바운드 통로(22)와;

   상기 리바운드 통로를 통과한 작동유체의 압력에 대항하여 인장시 감쇠력을 발생시키는 제1 밸브 수단(23)과;

   상기 피스톤 로드의 내부에 형성되어 있으며 상기 쇽업소버의 압축시 작동유체가 통과하는 압축 통로(24)와;

   상기 압축 통로를 통과하는 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 제2 밸브 수단(25)과;

   상기 피스톤 밸브의 이동속도가 저속일 경우에 압축 감쇠력 제어를 가능하게 할 수 있도록 상기 제2 밸브 수단(25)에 부가되며, 방사상으로 형성된 슬릿을 갖는 압축 디스크-에스(27);

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 피스톤 밸브.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 피스톤 밸브는 상기 압축 통로(24)를 폐쇄할 수 있도록 상기 제2 밸브 수단(25)을 가압하기 위한 탄성부재(26)를 더 포함하며,

   설계시 상기 탄성부재의 가압력을 변경함으로써 상기 쇽업소버의 압축 행정시 감쇠력 발생을 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 피스톤 밸브.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 압축 통로(24)는, 상기 피스톤 로드의 내부에서 상기 피스톤 로드의 길이방향을 따라 연장되는 제1 통로부(24a)와, 상기 피스톤 로드의 직경방향으로 관통 형성되는 제2 통로부(24b)를 포함하며,

   상기 제1 통로부의 길이는 상기 피스톤 본체의 두께보다 길게 형성되고, 상기 제2 통로부는 상기 피스톤 로드에 있어서 상기 피스톤 본체의 위쪽에 형성되는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 피스톤 밸브.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 제2 밸브 수단(25)은, 상기 압축 통로의 제1 통로부(24a) 내부에 배치되는 소직경부(25b)와, 상기 압축 통로의 제2 통로부(24b)의 내부에 배치되는 대직경부(25a)와, 상기 소직경부의 외주면에 방사상으로 형성되는 복수의 오목 홈부(25c)를 포함하며,

   상기 제2 밸브 수단은 탄성부재(26)에 의해 상기 압축 통로의 제1 통로부를 폐쇄하도록 가압된 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 피스톤 밸브.
6. 삭제

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