KR20120105882A - Mr damper having low fluid resistance - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A MR damper having low fluid resistance is provided to secure vibration prevention performance by minimizing damping force for low strength of vibration in high frequency area by minimizing fluid resistance generated by a piston head. CONSTITUTION: A MR damper having low fluid resistance comprises a piston(10) and a cylinder(20). MR fluid passage is formed between the piston and the cylinder through the clearance. The piston is composed of a rod(11) removed a head portion. The piston is composed to minimize fluid resistance in a virtual head portion. A coil(12) is installed in one side of the rod to apply magnetic field to MR fluid. The upstream and the downstream of the fluid passage are wider than that of the center portion. The fluid passage is formed to minimize the pressure reduction of MR fluid during operation of the piston.

Description

저 유체 저항용 ＭＲ 댐퍼{MR DAMPER HAVING LOW FLUID RESISTANCE} MR Damper for Low Fluid Resistance {MR DAMPER HAVING LOW FLUID RESISTANCE}

본 발명은 MR유체를 이용하는 MR 댐퍼에 관한 것으로, 특히 피스톤 헤드를 제거하여 MR유체에 의한 유체 저항을 감쇄시킨 저 유체 저항용 MR 댐퍼에 관한 것이다. The present invention relates to an MR damper using an MR fluid, and more particularly, to an MR damper for low fluid resistance in which a piston head is removed to attenuate fluid resistance by an MR fluid.

댐퍼는 진동원으로부터 발생하여 외부로 전달되는 진동을 줄여주는 역할을 하는 것으로, 특히 세탁기용 댐퍼와 같은 특수한 용도의 댐퍼의 경우에는 댐핑력이 거의 없는 방진 기능과, 반대로 댐핑력이 큰 제진 기능을 모두 갖출 필요성이 제기된다. The damper reduces the vibration generated from the vibration source and is transmitted to the outside. Especially in the case of a special-purpose damper such as a damper for a washing machine, the damper has a damping function with little damping force, and a damping function with a large damping force. The need arises for all.

그러나, 종래의 댐퍼는 대부분 마찰재에 의한 마찰 저항과 탄성체의 완충력을 통해 진동을 전달하도록 구성되어 있어, 특히 고주파수 영역의 약한 진동 발생시에는 방진 기능을 제대로 발휘하지 못하는 문제점이 있었다. However, the conventional dampers are mostly configured to transmit vibrations through frictional resistance by the friction material and the buffering force of the elastic body, and thus there is a problem in that the damping function is not properly exhibited, especially when a weak vibration occurs in the high frequency region.

따라서, 세탁기용 댐퍼와 같이 특수한 용도의 댐퍼로는 공진주파수 영역의 강한 진동이 인가되는 경우에는 댐퍼로서 작동하여 진동을 제진해야 하고, 고주파수의 약한 진동이 인가되는 경우에는 댐핑력을 최대한 낮춰 방진 성능을 확보하여야 하는 과제가 있다. Therefore, in the case of a special purpose damper such as a washing machine damper, when the strong vibration in the resonant frequency range is applied, the damper must be damped by operating as a damper, and when the weak vibration of the high frequency is applied, the damping force is lowered as much as possible. There is a task to secure.

본 발명은 상술한 종래의 과제를 해결하기 위해 개발된 것으로, MR유체로 채워진 실린더 내부에 구비된 피스톤의 헤드 부분을 제거하여 로드만을 갖추고, 로드에는 자기장을 인가하기 위한 코일을 내장한 형태로 제공함으로써 피스톤 헤드에서 발생하는 유체 저항을 최소화하여 고주파수의 약한 진동시에는 작은 댐핑 동작으로 방진 성능을 확보하고, 저주파수의 강한 진동시에는 상하 방향으로 큰 댐핑 동작을 수행하면서 진동을 제진할 수 있는 저 유체 저항용 MR 댐퍼를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention was developed in order to solve the above-mentioned conventional problems, provided with only the rod by removing the head portion of the piston provided inside the cylinder filled with MR fluid, the rod is provided in the form of a built-in coil for applying a magnetic field By minimizing the fluid resistance generated by the piston head, it secures dustproof performance with a small damping action at high vibrations of low frequency and low fluids that can damp vibrations with a large damping motion in the vertical direction at the time of strong vibrations at low frequencies. It is an object of the present invention to provide an MR damper for resistance.

상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명은 피스톤과 실린더 사이에 간극을 두어 MR유체의 유로로 구성하고, 상기 유로는 상?하부를 넓게, 그리고 내부를 좁게 형성하여 피스톤 작동시 MR유체의 압력 강하를 최소화하도록 구성되며, 상기 피스톤은 헤드 부분에서의 유체 저항을 최소화하기 위해 상기 헤드 부분을 제거한 로드만으로 구성되고, 상기 로드의 일측에는 MR유체에 자기장을 인가하기 위한 코일이 내장된 구성으로서, 상기 피스톤은 진동에 따른 작동 구간인 상기 유로의 내부에서 상기 로드의 코일 부분이 동작하여, 고 주파수 영역의 약한 진동시에는 작은 댐핑 동작으로 방진 성능을 확보하고, 공진 주파수 영역의 강한 진동시에는 상하 방향으로 큰 댐핑 동작을 수행하면서 진동을 제진하는 것을 특징으로 하는 저 유체 저항용 MR 댐퍼를 제안한다.In order to solve the above problems, the present invention constitutes a flow path of the MR fluid with a gap between the piston and the cylinder, and the flow path is formed to have a wide upper and lower portions and a narrow interior to reduce the pressure drop of the MR fluid during piston operation. It is configured to minimize, the piston is composed of only the rod to remove the head portion in order to minimize the fluid resistance in the head portion, one side of the rod is a configuration in which a coil for applying a magnetic field to the MR fluid, the piston The coil part of the rod operates inside the flow path, which is an operating section according to vibration, so that the vibration damping performance is secured by a small damping operation during the weak vibration in the high frequency region, and in the vertical direction during the strong vibration in the resonance frequency region. We propose an MR damper for low fluid resistance characterized by damping vibration while performing a large damping operation. .

본 발명에서 유로는 상?하부가 테이퍼지거나 라운드진 구조를 갖고, 내부는 평면 구조로 이루어짐이 바람직하다. In the present invention, the upper and lower portions have a tapered or rounded structure, and the inside is preferably made of a planar structure.

또한, 피스톤은 실린더의 내부로부터 외측 상방향 또는 하방향으로 연장 인출되고, 상기 코일은 로드의 끝단부에 설치됨이 바람직하다. In addition, it is preferable that the piston extends outward from the inside of the cylinder in the upward or downward direction, and the coil is installed at the end of the rod.

또한, 피스톤은 실린더의 내부로부터 상하 양방향의 외측으로 연장 인출된 양 로드형 피스톤이며, 상기 코일은 피스톤의 중간부에 설치됨이 바람직하다.In addition, the piston is a both rod-type piston extending out from the inside of the cylinder in the upper and lower directions in both directions, the coil is preferably installed in the middle of the piston.

상기와 같은 구성을 갖춘 본 발명의 저 유체 저항용 MR 댐퍼는, 피스톤 헤드에서 발생하는 유체 저항을 최소화하여 고 주파수 영역의 약한 진동시에는 댐핑력을 최대한 낮춰 방진 성능을 확보할 수 있고, 공진 주파수 영역의 강한 진동시에는 상하 방향으로 큰 댐핑 동작을 수행하면서 진동을 제진할 수 있다. MR damper for the low fluid resistance of the present invention having the configuration as described above, by minimizing the fluid resistance generated in the piston head to ensure the vibration damping performance by lowering the damping force as much as possible in the case of weak vibration in the high frequency region, the resonance frequency In the case of strong vibration of the region, vibration may be damped while performing a large damping operation in the vertical direction.

도 1은 본 발명에 따른 저 유체 저항용 MR 댐퍼의 구성을 도시한 도면
도 1a는 도 1의 MR 댐퍼의 일 작동 상태를 도시한 도면
도 1b는 도 1의 MR 댐퍼의 타 작동 상태를 도시한 도면
도 2는 본 발명에 따른 저 유체 저항용 MR 댐퍼의 변형례를 도시한 도면
도 2a는 도 2의 MR 댐퍼의 일 작동 상태를 도시한 도면
도 2b는 도 2의 MR 댐퍼의 타 작동 상태를 도시한 도면1 is a view showing the configuration of an MR damper for low fluid resistance according to the present invention
1A is a view illustrating an operating state of the MR damper of FIG. 1.
Figure 1b is a view showing another operating state of the MR damper of Figure 1
2 is a view showing a modification of the low damping MR damper according to the present invention
FIG. 2A is a view illustrating one operating state of the MR damper of FIG. 2; FIG.
FIG. 2B is a view illustrating another operating state of the MR damper of FIG. 2. FIG.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 저 유체 저항용 MR 댐퍼의 구성을 도시한 도면이고, 도 1a 및 1b는 도 1의 MR 댐퍼의 작동 상태를 도시한 도면이다. 1 is a view showing the configuration of an MR damper for low fluid resistance according to the present invention, Figures 1a and 1b is a view showing the operating state of the MR damper of FIG.

본 발명에서 MR 댐퍼란, 자기장에 의해 점도가 변화하는 자기 유변 유체, 즉 MR 유체를 이용한 댐퍼를 말한다. 또한, MR유체는 실리콘 오일 또는 미네랄 오일 등의 비전도성 용매 속에 미크론 크기의 자성을 가질 수 있는 입자들을 분산시킨 비콜로이드 용액으로, 자기장이 부하되지 않는 경우는 분산입자가 뉴튼 유체 성질을 띄지만, 자기장이 부하되면 분산 입자가 분극화를 일으켜 부하된 자기장과 평행한 방향으로 섬유질이 형성되어 전단력이나 유동에 대한 저항력을 가지는 유체를 말한다. 즉, MR 유체는 평소에는 액체상태로 있다가 자기장을 부여하면 점성이 변하게 되는데, 이때 자기장의 영향으로 액체인 이것이 미세구조의 자기적 배열에 의한 응력 발생으로 고체적으로 변화하여 고체의 특성을 가지게 되는 물질이다. In the present invention, the MR damper refers to a magnetic rheological fluid whose viscosity changes by a magnetic field, that is, a damper using an MR fluid. In addition, MR fluid is a non-colloidal solution in which micron-sized particles are dispersed in a non-conductive solvent such as silicone oil or mineral oil. When the magnetic field is not loaded, the dispersed particles have Newtonian fluid properties. When a magnetic field is loaded, the dispersed particles are polarized to form fibers in a direction parallel to the loaded magnetic field, and thus a fluid having shear force or resistance to flow. In other words, the MR fluid is normally in the liquid state, but the viscosity changes when the magnetic field is applied.In this case, the liquid becomes solid due to the stress generated by the magnetic arrangement of the microstructure under the influence of the magnetic field. It is a substance.

본 발명이 제안하는 MR 댐퍼는 피스톤(10)과 실린더(20) 사이에 간극을 형성하고, 이 간극을 MR유체의 유로로 구성한 구조로서, 실린더(20) 내부의 유로는 상?하단을 테이퍼지도록 하여 유로의 상부 및 하부를 넓게 형성하고 유로 내부(21)는 좁게 형성함으로써 피스톤 작동시 MR유체의 압력 강하를 최소화하도록 구성된다. The MR damper proposed by the present invention forms a gap between the piston 10 and the cylinder 20, and the gap is formed of an MR fluid flow path so that the flow path inside the cylinder 20 tapers up and down. The upper and lower portions of the flow path are wider and the inner passage 21 is narrower, thereby minimizing the pressure drop of the MR fluid during piston operation.

물론 유로의 상?하단은 상술한 테이퍼진 형태 뿐만 아니라 라운드진 형태로 구성할 수도 있으며, 이 경우 유로 내부는 평면이나 곡면 형태로 제공될 수 있다.Of course, the upper and lower ends of the flow path may be configured in a rounded shape as well as the tapered shape described above. In this case, the inside of the flow path may be provided in a flat or curved shape.

또한, 피스톤(10)은 헤드 부분을 제거하여 로드(piston rod;11)만을 갖추고, 피스톤의 하단(또는 끝단)에 자기장을 인가하기 위한 코일(12)을 내장한 형태로 제공한다. In addition, the piston 10 is provided with only the rod (piston rod 11) by removing the head portion, and has a built-in coil 12 for applying a magnetic field to the lower end (or end) of the piston.

이 구조는 피스톤 헤드로 인해 발생하는 유체 저항을 최소화하기 위한 것으로, 이와 같은 구조를 채택할 경우 고 주파수 영역의 약한 진동시에는 작은 댐핑 동작으로 방진 성능을 확보하고, 공진 주파수 영역의 강한 진동시에는 상하 방향으로 큰 댐핑 동작을 수행하면서 진동을 제진할 수 있게 된다. This structure is designed to minimize the fluid resistance caused by the piston head. When this structure is adopted, the damping performance is secured by a small damping operation in the case of weak vibration in the high frequency region, and in the case of strong vibration in the resonant frequency region. It is possible to damp vibrations while performing a large damping operation in the vertical direction.

한편, 도 1에서 피스톤 로드(11)는 실린더(20)의 내부로부터 외측 상방향으로 인출 연장된 형태를 가지나, 본 발명은 여기에 한정하지 않고 그와는 반대로 실린더의 내부로부터 외측 하방향으로 인출 연장된 피스톤 로드의 형태를 제공할 수도 있다.Meanwhile, in FIG. 1, the piston rod 11 has a form extending outward from the inside of the cylinder 20 to the outside, but the present invention is not limited thereto, and on the contrary, the piston rod 11 extends outward from the inside of the cylinder. It may also provide the form of an extended piston rod.

도 1에서 R1은 진동에 따른 피스톤(10)의 작동 구간을 나타낸 것으로, 피스톤(10) 하단에 구비된 코일(12)을 통해 전압을 인가하여 MR유체에 자기장을 발생시키면 MR유체는 점도가 상승하여 소정의 댐핑 특성을 갖게 된다. 이때, 본 발명의 MR 댐퍼에 진동이 전달되면, 피스톤(10)은 구간 R1 범위 내에서 방진 또는 제진 기능을 수행하게 된다. In FIG. 1, R 1 represents an operating section of the piston 10 according to vibration. When a voltage is applied to the MR fluid by applying a voltage through the coil 12 provided at the bottom of the piston 10, the MR fluid has a viscosity. As it rises, it has a predetermined damping characteristic. At this time, when the vibration is transmitted to the MR damper of the present invention, the piston 10 is to perform the dust or vibration damping function within the range R 1 range.

특히, 고 주파수 영역의 작은 진동이 인가되는 경우에는 자기장 발생으로 인한 MR유체의 댐핑 특성으로 인해 피스톤(10)의 댐핑 동작이 최소화된 상태로 방진 역할을 수행하게 되고, 공진 주파수 영역의 강한 진동이 인가되는 경우에는 피스톤(10)은 구간 R1 내에서 도 1a와 같이 하강하며 진동을 흡수하고, 다시 도 1b와 같이 상승하게 되는 댐핑 동작을 반복하면서 진동을 제진하게 된다. Particularly, when a small vibration in the high frequency region is applied, the damping characteristic of the MR fluid due to the magnetic field is generated to perform a dustproof role in a state in which the damping operation of the piston 10 is minimized. When applied, the piston 10 is lowered as shown in FIG. 1A in the section R 1 to absorb vibrations, and the vibration is damped while repeating the damping operation to be raised again as shown in FIG. 1B.

한편, 공간상의 여유가 허용된다면 본 발명의 MR 댐퍼는 도 3과 같은 양 로드형 피스톤으로 구성할 수도 있다.
On the other hand, if the margin of space is allowed, the MR damper of the present invention may be composed of a double rod type piston as shown in FIG.

도 2는 본 발명에 따른 저 유체 저항용 MR 댐퍼의 변형례를 도시한 도면이고, 도 2a 및 2b는 도 2의 MR 댐퍼의 작동 상태를 도시한 도면이다. 2 is a view showing a modification of the low damping MR damper according to the present invention, Figures 2a and 2b is a view showing the operating state of the MR damper of FIG.

양 로드형 피스톤(10')은 도 1과 마찬가지로 헤드를 갖지 않는 구조로서, 실린더(20') 내부로부터 상하 양방향의 외측으로 연장 인출된 피스톤 로드(11)를 가지며, 이 로드(11)의 중간부에 자기장을 인가하기 위한 코일(12)을 내장한 형태로 제공된다. Both rod-type piston 10 ′ has a headless structure similar to FIG. 1, and has a piston rod 11 extending outward from the inside of the cylinder 20 ′ in both up and down directions, and in the middle of the rod 11. It is provided in a form incorporating a coil 12 for applying a magnetic field to the part.

이와 같은 구조로 설계할 경우, 피스톤과 피스톤 헤드에 의한 유체 저항을 완전히 제거할 수 있어 고 주파수 영역의 작은 진동이 인가되는 경우와 공진 주파수 영역의 강한 진동이 인가되는 경우에 대해, MR유체의 순수한 댐핑 특성만을 이용하여 최적의 댐핑 효과를 제공할 수 있게 된다. In such a structure, the fluid resistance by the piston and the piston head can be completely eliminated, so that the pure of MR fluid can be applied to the case where a small vibration is applied in the high frequency region and a strong vibration is applied in the resonant frequency region. It is possible to provide the optimum damping effect using only the damping characteristics.

도 2에서 R2는 진동에 따른 피스톤(10')의 작동 구간으로, 피스톤(10) 중앙에 구비된 코일(12)을 통해 전압을 인가하여 MR유체에 자기장을 발생시키면 MR유체는 점도가 상승하여 소정의 댐핑 특성을 갖게 된다. 이때, 본 발명의 MR 댐퍼에 진동이 전달되면, 양 로드형 피스톤(10')은 구간 R2 범위 내에서 방진 또는 제진 기능을 수행하게 되는데, 특히 고 주파수 영역의 작은 진동이 인가되는 경우에는 자기장 발생으로 인한 MR유체의 댐핑 특성으로 인해 피스톤(10')의 댐핑 동작이 최소화된 상태로 방진 역할을 수행하게 되고, 공진주파수 영역의 강한 진동이 인가되는 경우에는 코일(12)이 내장된 피스톤(10')의 중간부가 구간 R2 범위 내에서 도 2a와 같이 하강하고, 다시 도 2b와 같이 상승하는 댐핑 동작을 반복하면서 진동을 제진하게 된다. In FIG. 2, R 2 is an operating section of the piston 10 ′ according to the vibration. When a voltage is applied to the MR fluid by applying a voltage through the coil 12 provided at the center of the piston 10, the MR fluid has a higher viscosity. To have a predetermined damping characteristic. At this time, when the vibration is transmitted to the MR damper of the present invention, both rod-type piston (10 ') is to perform the dust or vibration damping function within the range R 2 range, in particular, when a small vibration in the high frequency region is applied Due to the damping characteristics of the MR fluid due to the generation, the damping operation of the piston 10 'is minimized, and when a strong vibration is applied in the resonant frequency region, the coil 12 includes a built-in piston ( The middle portion of 10 ') falls as shown in FIG. 2A within the range R 2 and repeats the damping operation as shown in FIG. 2B to damp vibrations.

한편 도면에 도시하지는 않았으나, 보다 높은 댐핑력을 얻고자 할 경우에는 코일(12)을 피스톤 로드(11) 내부에 보다 넓고 두껍게, 선택적으로는 피스톤 로드의 전면에 걸쳐 내장되도록 구성하여 피스톤 전면적이 MR 효과를 발휘하도록 함으로써 보다 높은 댐핑력을 얻을 수 있다. On the other hand, although not shown in the drawings, in order to obtain a higher damping force, the piston 12 is configured to be wider and thicker inside the piston rod 11 and, optionally, to be embedded over the front of the piston rod so that the entire piston surface is MR. The higher damping force can be obtained by exerting the effect.

이상 설명한 바와 같이, 공진주파수의 강한 진동과 고 주파수의 약한 진동에 대하여 각각 제진 또는 방진 성능을 확보할 수 있게 한 본 발명의 저 유체 저항용 MR 댐퍼는 건축 토목분야나 산업용 기기, 그리고 세탁기나 냉장고와 같이 진동이 발생하는 가정용 기기 등에 방진 받침대 또는 댐퍼 용도로 다양하게 활용할 수 있다. As described above, the MR damper for low fluid resistance of the present invention, which is capable of securing vibration-proof or dust-proof performances against strong vibrations of resonant frequencies and weak vibrations of high frequencies, respectively, is used in construction works, industrial equipment, washing machines and refrigerators. As such, it can be variously used for dustproof stand or damper for home appliances, etc., where vibration is generated.

10,10' : 피스톤 11 : 피스톤 로드
12 : 코일 20,20' : 실린더
21 : 유로 내부 30 : 진동 발생원
40 : 받침부10,10 ': Piston 11: Piston rod
12: coil 20,20 ': cylinder
21: Inside the flow path 30: Source of vibration
40: support part

Claims (6)

피스톤과 실린더 사이에 간극을 두어 MR유체의 유로로 구성하고, 상기 유로는 상?하부를 넓게, 그리고 내부를 좁게 형성하여 피스톤 작동시 MR유체의 압력 강하를 최소화하도록 구성되며, 상기 피스톤은 헤드 부분에서의 유체 저항을 최소화하기 위해 상기 헤드 부분을 제거한 로드만으로 구성되고, 상기 로드의 일측에는 MR유체에 자기장을 인가하기 위한 코일이 내장된 것을 특징으로 하는 저 유체 저항용 MR 댐퍼.There is a gap between the piston and the cylinder constitutes the flow path of the MR fluid, the flow path is formed to widen the upper and lower parts and narrow inside to minimize the pressure drop of the MR fluid during the piston operation, the piston is the head portion MR damper for low fluid resistance, characterized in that consisting of only the rod to remove the head portion to minimize the fluid resistance in the coil, one side of the rod for applying a magnetic field to the MR fluid. 제 1항에 있어서,
상기 유로는 상?하부가 테이퍼지거나 라운드진 구조를 갖고, 내부는 평면 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 저 유체 저항용 MR 댐퍼.The method of claim 1,
The flow passage has a top and bottom tapered or rounded structure, the inside of the low damping resistance MR damper, characterized in that the planar structure. 제 1항에 있어서,
상기 피스톤은 실린더의 내부로부터 외측 상방향 또는 하방향으로 연장 인출되고, 상기 코일은 로드의 끝단부에 설치된 것을 특징으로 하는 저 유체 저항용 MR 댐퍼.The method of claim 1,
And the piston extends outward from the inside of the cylinder in the upward or downward direction, and the coil is installed at the end of the rod. 제 1항에 있어서,
상기 피스톤은 실린더의 내부로부터 상하 양방향의 외측으로 연장 인출된 양 로드형 피스톤이며, 상기 코일은 피스톤 로드의 중간부에 설치된 것을 특징으로 하는 저 유체 저항용 MR 댐퍼.The method of claim 1,
The piston is a two-rod piston extending out from the inside of the cylinder in the upper and lower directions in both directions, the coil is a low damping resistance MR damper, characterized in that installed in the middle of the piston rod. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
상기 피스톤은 로드의 전체면에 걸쳐 코일이 내장된 것을 특징으로 하는 저 유체 저항용 MR 댐퍼.The method according to claim 3 or 4,
The piston damper for low fluid resistance, characterized in that the piston is built over the entire surface of the rod. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
상기 피스톤은 진동에 따른 작동 구간인 상기 유로의 내부에서 상기 로드의 코일 부분이 동작하여 고 주파수 영역의 약한 진동시에는 작은 댐핑 동작으로 방진 성능을 확보하고, 공진 주파수 영역의 강한 진동시에는 상하 방향으로 큰 댐핑 동작을 수행하면서 진동을 제진하는 것을 특징으로 하는 저 유체 저항용 MR 댐퍼.The method according to claim 3 or 4,
The piston has a coil part of the rod operating inside the flow path, which is an operating section according to the vibration, to secure the vibration-proof performance by a small damping operation in the case of weak vibration in the high frequency region, and in the vertical direction in the strong vibration of the resonance frequency region. MR damper for low fluid resistance, characterized in that the vibration damping while performing a large damping operation.
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