KR20130011286A - 스핀들 모터 - Google Patents

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KR20130011286A
KR20130011286A KR1020110072330A KR20110072330A KR20130011286A KR 20130011286 A KR20130011286 A KR 20130011286A KR 1020110072330 A KR1020110072330 A KR 1020110072330A KR 20110072330 A KR20110072330 A KR 20110072330A KR 20130011286 A KR20130011286 A KR 20130011286A
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KR
South Korea
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shaft
mounting portion
sleeve
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KR1020110072330A
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양현기
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삼성전기주식회사
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    • G—PHYSICS
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 샤프트에 고정 설치되어 샤프트와 연동하여 회전하는 스러스트 플레이트와, 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하며, 상단부에 상기 스러스트 플레이트가 삽입 배치되는 삽입홈과 상기 삽입홈의 반경방향 외측에 배치되는 캡부재 장착부가 형성되는 슬리브, 및 상기 캡부재 장착부에 고정 설치되며, 상기 스러스트 플레이트와 기액계면이 형성되도록 하는 캡부재를 포함하며, 상기 캡부재는 외주면 상부 영역과 하부 영역이 원주방향을 따라 교번적으로 상기 캡부재 장착부에 접합될 수 있도록 복수개의 절개부를 구비할 수 있다.

Description

스핀들 모터{Spindle motor}
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬리브에 고정 설치되는 캡부재를 구비하는 스핀들 모터에 관한 것이다.
일반적으로 기록 디스크 구동장치(Hard Disk Drive, HDD)에 사용되는 소형의 스핀들 모터에는 유체 동압 베어링 어셈블리가 구비되며, 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 베어링 간극에는 윤활유체가 충진된다.
그리고, 샤프트의 회전시 상기한 베어링 간극에 충진된 윤활유체가 펌핑되면서 유체 동압을 형성하여 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 것이다.
한편, 유체 동압 베어링 어셈블리에는 충진된 윤활유체가 누설되는 것을 억제하기 위해 윤활유체와 공기와의 계면이 형성되도록 하는 캡부재가 구비될 수 있다.
즉, 캡부재는 스핀들 모터의 정상 구동 상태에서 모세관 현상에 의해 윤활유체가 누설되지 않도록 윤활유체와 공기와의 계면(즉, 기액계면)이 형성되도록 하는 역할을 수행한다.
이와 같은, 캡부재는 일반적으로 스러스트 플레이트의 상부에 배치되며, 스러스트 플레이트와 함께 기액계면이 형성되도록 한다. 이를 위해 캡부재는 슬리브에 고정 설치될 수 있다.
그런데, 외부로부터 충격이 가해지는 경우 스러스트 플레이트가 외부 충격에 의해 이동되어 캡부재에 하중을 전달한다.
한편, 캡부재가 레이저에 의해 슬리브에 용접 접합되는 경우 캡부재의 외주면 상부 영역만이 슬리브에 접합되며, 외부 충격이 가해지는 경우 캡부재는 전달된 하중에 의해 슬리브와의 접합부분(즉, 캡부재의 외주면 상부 영역)을 회전 중심으로 회전되면서 변형된다.
이에 따라, 캡부재의 변형시 캡부재에 영구변형이 발생된 위험성이 커지게 되는 문제가 있다. 즉, 외부 충격이 가해지는 경우 캡부재의 상부 영역을 중심으로 캡부재가 회전되면서 변형되므로, 캡부재가 영구변형될 위험이 높아지는 문제가 있다.
본 발명은 외부충격에 의한 캡부재의 영구변형을 감소시킬 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 샤프트에 고정 설치되어 샤프트와 연동하여 회전하는 스러스트 플레이트와, 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하며, 상단부에 상기 스러스트 플레이트가 삽입 배치되는 삽입홈과 상기 삽입홈의 반경방향 외측에 배치되는 캡부재 장착부가 형성되는 슬리브, 및 상기 캡부재 장착부에 고정 설치되며, 상기 스러스트 플레이트와 기액계면이 형성되도록 하는 캡부재를 포함하며, 상기 캡부재는 외주면 상부 영역과 하부 영역이 원주방향을 따라 교번적으로 상기 캡부재 장착부에 접합될 수 있도록 복수개의 절개부를 구비할 수 있다.
상기 캡부재는 상기 캡부재 장착부에 용접에 의해 접합될 수 있다.
상기 절개부는 단면이 사각형 형상을 가지는 홈으로 이루어지거나, 상기 캡부재의 가장자리 상단부에 형성되는 챔퍼로 이루어질 수 있다.
상기 캡부재의 저면에는 상기 스러스트 플레이트와 기액계면을 형성토록 경사면이 형성될 수 있다.
상기 캡부재의 저면에는 상기 경사면에 연결되며 상기 스러스트 플레이트의 상면을 향해 돌출 형성되는 돌출부와, 상기 돌출부에 연결되며 축방향 상부측으로 만입 형성되는 저유홈이 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 캡부재에 절개홈이 형성됨으로써 캡부재의 외주면 상부 영역과 하부 영역이 원주방향을 따라 교번적으로 캡부재 장착부에 접합될 수 있으므로, 외부충격시 캡부재에 전달되는 하중에 의해 발생되는 회전 토크를 감소시킬 수 있으므로, 캡부재의 영구변형을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 캡부재를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 A 부를 나타내는 확대도이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 캡부재와 슬리브의 조립공정을 설명하기 위한 공정 설명도이다.
도 6은 본 발명에 따른 스핀들 모터에 구비되는 캡부재의 변형 실시예를 나타내는 사시도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안한 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 캡부재를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 1의 A 부를 나타내는 확대도이고, 도 4 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 캡부재와 슬리브의 조립공정을 설명하기 위한 공정 설명도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 일예로서, 베이스부재(110), 슬리브(120), 샤프트(130), 스러스트 플레이트(140), 캡부재(150), 로터 허브(160), 커버부재(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 먼저 방향에 대한 용어를 정의하면, 축방향은 도 1에서 볼 때 상,하 방향, 즉 샤프트(130)의 상부로부터 하부를 향하는 방향 또는 샤프트(130)의 하부로부터 상부를 향하는 방향을 의미하며, 반경방향은 도 1에서 볼 때 좌,우 방향, 즉 로터 허브(160)의 외주면으로부터 샤프트(130)를 향하는 방향, 또는 샤프트(130)로부터 로터 허브(160)의 외주면을 향하는 방향을 의미하며, 원주방향은 로터 허브(160)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.
베이스부재(110)는 슬리브(120)가 설치되는 돌출부(112)를 구비할 수 있다. 돌출부(112)는 축방향 상측을 향하여 돌출되도록 형성되며, 중공의 원통형상을 가질 수 있다. 그리고, 돌출부(112)에 슬리브(120)가 삽입 설치될 수 있다.
또한, 돌출부(112)의 외주면에는 코일(101)이 권선되는 스테이터 코어(102)가 설치될 수 있다. 즉, 스테이터 코어(102)는 돌출부(112)의 외주면에 형성된 안착면(112a)에 안착된 상태에서 접착제 또는/및 용접에 의해 고정 설치될 수 있다.
그리고, 베이스부재(110)에는 돌출부(112)의 주위에 배치되도록 인출공(114)이 형성될 수 있다. 그리고, 스테이터 코어(102)에 권선된 코일(101)의 리드부(101a)는 인출공(114)을 통해 베이스부재(110)의 상부측으로부터 하부측으로 인출될 수 있다.
한편, 베이스부재(110)의 저면에는 코일(101)의 리드부(101a)가 접합되는 회로기판(103)이 설치될 수 있다. 그리고, 회로기판(103)은 플렉시블 회로기판으로 구성될 수 있다.
또한, 베이스부재(110)에는 로터 허브(160)의 과부상을 방지하기 위한 풀링 플레이트(104)가 설치될 수 있으며, 풀링 플레이트(104)는 환고리 형상을 가질 수 있다.
슬리브(120)는 샤프트(130)를 회전 가능하게 지지한다. 그리고, 상기한 바와 같이 슬리브(120)는 돌출부(112)에 삽입되어 고정 설치될 수 있다. 즉, 슬리브(120)의 외주면이 돌출부(112)의 내주면에 접착제에 의해 접합될 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않으며, 슬리브(120)는 돌출부(112)에 압입 설치되거나, 용접에 의해 접합될 수도 있을 것이다.
또한, 슬리브(120)에는 샤프트(130)가 삽입되어 배치될 수 있도록 관통홀(122)이 형성될 수 있다. 즉, 슬리브(120)는 중공의 원통형상을 가질 수 있다.
한편, 슬리브(120)에 샤프트(130)가 삽입 배치되는 경우 슬리브(120)의 내주면과 샤프트(130)의 외주면은 소정 간격 이격되어 베어링 간극(B1)을 형성한다. 이 베어링 간극(B1)에 윤활유체가 충진될 수 있다.
그리고, 슬리브(120)의 내부면에는 샤프트(130)의 회전시 상기한 베어링 간극(B1)에 충진된 윤활유체를 펌핑하여 유체 동압을 발생시키도록 동압 그루브(미도시)가 형성될 수 있다.
또한, 슬리브(120)의 하단부에는 베어링 간극(B1)에 충진된 윤활유체가 하부측으로 누설되는 것을 방지하기 위하여 커버부재(170)가 설치될 수 있다. 즉, 슬리브(120)의 하단부에는 커버부재(170)가 설치될 수 있도록 상부측으로 만입되어 형성되는 만입홈(123)이 형성될 수 있다.
그리고, 슬리브(120)의 상단부에는 스러스트 플레이트(140)가 삽입 배치되는 삽입홈(124)이 형성될 수 있다. 삽입홈(124)은 스러스트 플레이트(140)의 형상에 대응되는 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 슬리브(120)의 상단부에는 삽입홈(124)의 반경방향 외측에 배치되는 캡부재 장착부(125)가 형성될 수 있다. 캡부재 장착부(125)는 삽입홈(124)보다 반경방향 외측에 배치되도록 슬리브(120)에 형성되되, 삽입홈(124)보다 상부측에 배치된다. 즉, 캡부재 장착부(125)와 삽입홈(124)은 단차부를 형성할 수 있다.
샤프트(130)는 슬리브(120)에 회전 가능하게 설치된다. 즉, 샤프트(130)는 슬리브(120)의 관통홀(122)에 삽입 배치된다.
또한, 샤프트(130)는 스러스트 플레이트(140)와 로터 허브(160)가 설치되는 설치부(132)를 구비할 수 있다. 즉, 샤프트(130)의 상단부에는 스러스트 플레이트(140)와 로터 허브(160)가 설치되며, 하단부보다 작은 직경을 가지도록 형성되는 설치부(132)가 구비될 수 있다.
스러스트 플레이트(140)는 샤프트(130)에 고정 설치되어 샤프트(130)와 연동하여 회전될 수 있다. 즉, 스러스트 플레이트(140)는 샤프트(130)의 설치부(132)에 고정 설치되며, 이를 위해 스러스트 플레이트(140)는 샤프트(130)가 관통될 수 있도록 설치홀(142)이 형성되는 원형의 고리 형상을 가질 수 있다.
한편, 스러스트 플레이트(140)는 슬리브(120)의 삽입홈(124)에 삽입 배치되며, 삽입홈(124)의 바닥면과 스러스트 플레이트(140)의 저면은 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극(B2)을 형성한다.
그리고, 스러스트 플레이트(140)의 저면 또는 삽입홈(124)의 바닥면 중 적어도 하나에는 샤프트(130)의 회전시 스러스트 유체 동압을 발생시킬 수 있도록 스러스트 동압 그루브(미도시)가 형성될 수 있다.
즉, 스러스트 플레이트(140)가 샤프트(130)와 함께 회전되는 경우 스러스트 동압 그루브에 의해 축방향 상부측을 향하는 힘이 발생되어 로터 허브(160)가 소정 높이 부상될 수 있다.
캡부재(150)는 캡부재 장착부(125)에 고정 설치되며, 스러스트 플레이트(140)와 기액계면이 형성되도록 하는 역할을 수행한다. 이를 위해 캡부재(150)의 저면에는 스러스트 플레이트(140)와 기액계면(즉, 윤활유체와 공기와의 계면)을 형성토록 경사면(152)이 형성될 수 있다.
또한, 캡부재(150)의 저면에는 경사면(152)에 연결되며, 스러스트 플레이트(140)의 상면을 향해 돌출 형성되는 돌출부(153)와, 돌출부(153)에 연결되며 축방향 상부측으로 만입 형성되는 저유홈(154)이 형성될 수 있다.
그리고, 캡부재(150)는 캡부재 장착부(125)에 용접에 의해 접합될 수 있다. 보다 자세하게는 캡부재(150)의 외주면이 캡부재 장착부(125)의 측벽에 레이저 용접에 의해 접합될 수 있다.
한편, 캡부재(150)는 외주면 상부 영역과 하부 영역이 원주방향을 따라 교번적으로 캡부재 장착부(125)에 접합될 수 있도록 복수개의 절개부(156)를 구비할 수 있다.
또한, 절개부(156)는 단면이 사각형 형상을 가진 홈으로 이루어질 수 있다.
한편, 캡부재(150)에 절개부(156)가 구비되므로, 캡부재(150)를 슬리브(120)의 캡부재 장착부(125)에 설치하는 경우, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 레이저를 통해 캡부재(150) 외주면 상부 영역과 캡부재 장착부(125)를 접합하면서 캡부재(150) 외주면 하부 영역과 캡부재 장착부(125)를 접합시킬 수 있다.
이와 같이 캡부재(150)는 외주면 상부 영역과 하부 영역이 교번적으로 접합되므로, 외부로부터 충격이 가해져 캡부재(150)에 하부로부터 상부측으로 하중이 가해지는 경우 캡부재(150)에 전달되는 하중에 의한 회전 토크를 감소시킬 수 있다.
보다 자세하게 설명하면, 캡부재(150)에 절개부(156)를 구비하지 않는 경우 캡부재(150)는 외주면 상부 영역만이 캡부재 장착부(125)에 접합될 수 있다. 그리고, 외부 충격이 가해지는 경우 캡부재(150)는 외주면 상부 영역을 중심으로 회전되면서 변형이 일어나게 된다.
하지만, 상기한 바와 같이 절개부(156)를 통해 캡부재(150)의 외주면 상부 영역과 하부 영역이 교번적으로 접합되므로, 외부 충격시 캡부재(150)는 외주면 하부 영역을 중심으로 회전되면서 변형될 수 있다.
그런데, 동일한 하중이 전달되는 경우 캡부재(150)의 외주면 하부 영역을 중심으로 회전되는 경우 발생되는 토크가 감소될 수 있다. 즉, 캡부재(150)에 절개부(156)를 구비하지 않는 경우와 비교하여 캡부재(150)와 스러스트 플레이트(140)의 접촉면으로부터 회전 중심까지의 거리가 감소될 수 있으므로, 캡부재(150)에 가해지는 토크가 감소될 수 있고, 이에 따라 캡부재(150)의 영구변형을 감소시킬 수 있는 것이다.
로터 허브(160)는 스러스트 플레이트(140)의 상부에 배치되도록 설치부(132)에 설치될 수 있다. 한편, 로터 허브(160)는 샤프트(130)의 설치부(132)가 삽입되는 장착홀(162a)이 형성된 바디(162)와, 바디(162)의 가장자리로부터 축방향 하측을 향하도록 연장 형성되는 마그넷 장착부(164)를 구비할 수 있다.
마그넷 장착부(164)의 내부면에는 마그넷(105)이 설치되며, 마그넷(105)은 코일(101)이 권선된 스테이터 코어(102)의 선단에 대향 배치된다.
한편, 마그넷(105)은 환고리 형상을 가질 수 있으며, 원주방향을 따라 N극, S극이 교대로 착자되어 일정 세기의 자기력을 발생시키는 영구자석일 수 있다.
여기서, 로터 허브(160)의 회전 구동에 대하여 간략하게 살펴보면, 스테이터 코어(102)에 권선된 코일(101)에 전원이 공급되면, 마그넷(105)과 코일(101)이 권선된 스테이터 코어(102)와의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(160)가 회전될 수 있는 구동력이 발생된다.
이에 따라, 로터 허브(160)가 회전되며, 결국 로터 허브(160)가 고정 결합되는 샤프트(130)가 로터 허브(160)와 연동하여 회전된다.
커버부재(170)는 슬리브(120)의 하단부에 형성되는 만입홈(124)에 설치되어 윤활유체가 하부측으로 누설되는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 그리고, 커버부재(170)는 접착제 또는/및 용접에 의해 만입홈(124)에 고정 설치되며, 커버부재(170)가 슬리브(120)에 설치되는 경우 커버부재(170)와 슬리브(120) 사이 공간에도 윤활유체가 충진된다.
상기한 바와 같이, 이와 같이 캡부재(150)는 외주면 상부 영역과 하부 영역이 교번적으로 접합되므로, 외부로부터 충격이 가해져 캡부재(150)에 하부로부터 상부측으로 하중이 가해지는 경우 캡부재(150)에 전달되는 하중에 의한 회전 토크를 감소시킬 수 있다.
즉, 캡부재(150)에 절개부(156)를 구비하지 않는 경우와 비교하여 캡부재(150)와 스러스트 플레이트(140)의 접촉면으로부터 회전 중심까지의 거리가 감소될 수 있으므로, 캡부재(150)에 가해지는 토크가 감소될 수 있고, 이에 따라 캡부재(150)의 영구변형을 감소시킬 수 있는 것이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 스핀들 모터에 구비되는 캡부재의 변형 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 6을 참조하면, 캡부재(250)는 절개부(256)를 제외하고는 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 캡부재(150)와 동일한 구성을 구비하므로, 여기서는 절개부(256)를 제외한 나머지 구성에 대한 설명을 생략하기로 한다.
캡부재(250)는 외주면 상부 영역과 하부 영역이 원주방향을 따라 교번적으로 캡부재 장착부(125, 도 3 참조)에 접합될 수 있도록 복수개의 절개부(256)를 구비할 수 있다.
그리고, 절개부(256)는 캡부재(250)의 가장자리 상단부에 형성되는 챔퍼로 이루어질 수 있다.
한편, 캡부재(250)에 절개부(256)가 구비되므로, 캡부재(250)를 슬리브(120, 도 1 참조)의 캡부재 장착부(125)에 설치하는 경우, 레이저를 통해 캡부재(250) 외주면 상부 영역과 캡부재 장착부(125)를 접합하면서 캡부재(250) 외주면 하부 영역과 캡부재 장착부(125)를 접합시킬 수 있다.
이와 같이, 캡부재(250)에 절개부(256)를 구비하지 않는 경우와 비교하여 캡부재(250)와 스러스트 플레이트(140, 도 1 참조)의 접촉면으로부터 회전 중심까지의 거리가 감소될 수 있으므로, 캡부재(250)에 가해지는 토크가 감소될 수 있고, 이에 따라 캡부재(250)의 영구변형을 감소시킬 수 있는 것이다.
100 : 스핀들 모터 110 : 베이스부재
120 : 슬리브 130 : 샤프트
140 : 스러스트 플레이트 150, 250 : 캡부재
160 : 로터 허브 170 : 커버부재

Claims (5)

  1. 샤프트에 고정 설치되어 샤프트와 연동하여 회전하는 스러스트 플레이트;
    상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하며, 상단부에 상기 스러스트 플레이트가 삽입 배치되는 삽입홈과 상기 삽입홈의 반경방향 외측에 배치되는 캡부재 장착부가 형성되는 슬리브; 및
    상기 캡부재 장착부에 고정 설치되며, 상기 스러스트 플레이트와 기액계면이 형성되도록 하는 캡부재;
    를 포함하며,
    상기 캡부재는 외주면 상부 영역과 하부 영역이 원주방향을 따라 교번적으로 상기 캡부재 장착부에 접합될 수 있도록 복수개의 절개부를 구비하는 스핀들 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캡부재는 상기 캡부재 장착부에 용접에 의해 접합되는 스핀들 모터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 절개부는
    단면이 사각형 형상을 가지는 홈으로 이루어지거나, 상기 캡부재의 가장자리 상단부에 형성되는 챔퍼로 이루어지는 스핀들 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캡부재의 저면에는 상기 스러스트 플레이트와 기액계면을 형성토록 경사면이 형성되는 스핀들 모터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 캡부재의 저면에는 상기 경사면에 연결되며 상기 스러스트 플레이트의 상면을 향해 돌출 형성되는 돌출부와, 상기 돌출부에 연결되며 축방향 상부측으로 만입 형성되는 저유홈이 형성되는 스핀들 모터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101533976B1 (ko) * 2013-11-12 2015-07-06 에스티에스 주식회사 방향성 부품의 공급을 위한 피더 및 그의 공급 방법

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