KR20130039089A - 스핀들 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스핀들 모터는 모터 회전자의 회전중심을 이루는 샤프트, 상기 샤프트를 수용하며, 회전가능하도록 지지하는 슬리브, 상기 슬리브를 지지하도록 상기 슬리브 외측면에 결합되며, 내측면에 코일이 권선된 코어가 장착되는 베이스, 상기 베이스 내측면에 결합되며, 상기 베이스 내측면에 결합된 코어의 축방향 상측단을 고정, 지지하는 제1 고정링, 상기 코어의 축방향 하측단을 지지하며, 상기 코어의 하측단에 마주보는 상기 베이스의 하단면에 결합되는 제2 고정링;을 포함한다. 본 발명에 따르면, 스핀들 모터의 코어의 상부 또는 하부에 코어를 안정적으로 지지할 수 있는 제1 고정링 또는 제2 고정링을 구비함으로써 모터 구동시에 발생되는 소음 및 진동을 저감시키는 효과가 있다.

Description

스핀들 모터{Spindle Motro}

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것이다.

일반적으로 스핀들 모터(Spindle Motor)는 BLDC(Brushless-DC Motor)에 속하는 것으로 하드디스크 드라이브용 모터 외에도 레이저프린터용 레이저빔 스캐너 모터, 플로피디스크(FDD:Floppy Disk Driver)용 모터, CD(Compack Drive)나 DVD(Digital Versatile Disk)와 같은 광디스크 드라이브용 모터 등으로 널리 사용되고 있다.

최근 하드디스크 드라이브와 같은 고용량 및 고속의 구동력이 요구되는 기기에서는 소음과 볼 베어링 채용시에 발생되는 진동인 NRRO(Non Repeatable Run Out)의 발생을 최소화하기 위하여 기존의 볼베어링의 형태보다는 구동마찰이 적은 유체동압베어링이 적용된 스핀들 모터가 범용적으로 사용되고 있다. 유체동압베어링은 기본적으로 회전체와 고정체 사이에 얇은 유막을 형성하여 회전시 발생하는 압력으로 회전체와 고정체를 지지하므로 회전체와 고정체간에 서로 접촉하지 않아 마찰부하가 저감되는 것이다. 그러므로, 상기 유체동압베어링이 적용되는 스핀들 모터는 디스크를 회전시키는 모터의 샤프트를 윤활유(이하 '작동유체'라 한다)가 동압(회전축의 원심력에 의해 유압을 중심으로 되돌리는 압력)만으로 유지시키는 것으로 샤프트볼 쇠구슬로 지지하는 볼베어링 스핀들 모터와는 구별된다.

이러한 유체동압베어링을 스핀들 모터에 적용하게 되면 유체를 이용하여 회전체를 지지하기 때문에 모터에서 발생되는 소음량이 적고, 소비전력도 적게 소요됨과 동시에 내충격성이 우수하다.

그러나, 종래 스핀들 모터에서 코일이 권선된 코어는 베이스의 일측면에 접착되는데, 모터의 구동시에 코일이 떨리는 현상이 발생되어 소음 및 진동이 발생되는 문제점이 있었다. 또한, 코일등의 떨리는 소음 및 진동에 의해 스핀들 모터의 작동 성능의 저하와 모터 작동의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스핀들 모터의 코어에 권선된 코일의 진동을 방지하기 위해 코어를 축방향 상부 또는 하부에서 고정시키는 별도의 부재를 구비하여 안정적인 코어의 결합을 위한 스핀들 모터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터는 모터 회전자의 회전중심을 이루는 샤프트, 상기 샤프트를 수용하며, 회전가능하도록 지지하는 슬리브, 상기 슬리브를 지지하도록 상기 슬리브 외측면에 결합되며, 내측면에 코일이 권선된 코어가 장착되는 베이스, 상기 베이스 내측면에 결합되며, 상기 베이스 내측면에 결합된 코어의 축방향 상측단을 고정, 지지하는 제1 고정링, 상기 코어의 축방향 하측단을 지지하며, 상기 코어의 하측단에 마주보는 상기 베이스의 하단면에 결합되는 제2 고정링;을 포함한다.

여기서, 상기 제1 고정링 또는 제2 고정링은 상기 베이스에 본딩결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 고정링 또는 제2 고정링은 비전도성 물질로서 탄성부재인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 고정링의 내측면에는 나사산이 형성되며, 상기 나사산에 마주보는 상기 베이스의 내측면에 제1 체결홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 고정링의 내측면에는 나사산이 형성되며, 상기 나사산에 마주보는 상기 베이스의 하단면에 제2 체결홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 고정링 또는 제2 고정링은 니트릴 고무로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 스핀들 모터의 코어의 상부 또는 하부에 코어를 안정적으로 지지할 수 있는 제1 고정링 또는 제2 고정링을 구비함으로써 모터 구동시에 발생되는 소음 및 진동을 저감시키는 효과가 있다.

또한, 스핀들 모터의 코어의 상부 또는 하부에 코어를 지지할 수 있는 제1 고정리 또는 제2 고정링을 탄성부재로 형성함으로써 코어의 안정적인 지지를 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 스핀들 모터의 코어의 상부 또는 하부에 코어를 지지할 수 있는 제1 고정링 또는 제2 고정링의 결합부에 나사산을 형성하여 베이스에 체결됨으로써 제1 고정링 또는 제2 고정링의 결합을 견고하게 하여 코어의 지지를 더욱 용이하게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터의 확대 단면도;
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 고정링 및 제2 고정링의 사시도;
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터의 확대 단면도;
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 고정링 및 제2 고정링의 사시도; 및
도 5는 본 발명에 따른 스핀들 모터의 일실시예에 따른 단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에서의 "축방향"은 모터 회전중심을 이루는 샤프트의 연장방향을 기준으로 하는 것으로, 샤프트의 연장방향의 상부 및 하부를 축방향 상부 및 하부로 정의한다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터의 확대 단면도, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 고정링 및 제2 고정링의 사시도, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터의 확대 단면도, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 고정링 및 제2 고정링의 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 스핀들 모터의 일실시예에 따른 단면도이다.

본 발명에 따른 스핀들 모터는 모터 회전자(10)의 회전중심을 이루는 샤프트(11), 상기 샤프트(11)를 수용하며, 회전가능하도록 지지하는 슬리브(22), 상기 슬리브(22)를 지지하도록 상기 슬리브(22) 외측면에 결합되며, 내측면에 코일(23a)이 권선된 코어(23)가 장착되는 베이스(21), 상기 베이스(21) 내측면에 결합되며, 상기 베이스(21) 내측면에 결합된 코어(23)의 축방향 상측단을 고정, 지지하는 제1 고정링(61, 71), 상기 코어(23)의 축방향 하측단을 지지하며, 상기 코어(23)의 하측단에 마주보는 상기 베이스(21)의 하단면에 결합되는 제2 고정링(62, 72);을 포함한다.

본 발명은 스핀들 모터의 베이스(21)에 안착된 권선된 코일(23a)이 형성된 코어(23)를 안정적으로 지지함으로써, 코일(23a)의 떨림을 방지하여 스핀들 모터의 구동중에 발생되는 진동 및 소음을 경감시키기 위한 것이다. 코어(23)를 안정적으로 지지하기 위해서는 베이스(21)의 내측면에 코어(23)을 안착시킨 후, 코어(23)의 축방향의 상측단 부분과 하측단 부분을 제1 고정링(61, 71)과 제2 고정링(62, 72)으로 각각 견고하게 지지하는 방법을 사용할 수 있다. 이하에서는, 이러한 제1 고정링(61, 71)과 제2 고정링(62, 72)을 포함하는 스핀들 모터의 일실시예를 설명하면서, 각 구성에 따른 작용효과를 설명한다.

샤프트(11)는 스핀들 모터가 회전구동하는 중심축을 이루며, 일반적으로 원통형상으로 이루어진다. 유체동압베어링에 의한 스러스트동압베어링부를 형성하기 위한 스러스트플레이트(40)가 샤프트(11) 상측부에 직교하도록 삽입설치될 수 있다. 여기서, 스러스트플레이트(40)는 샤프트(11)의 상측부에 형성되는 것은 물론, 샤프트(11)의 하단부에 직교하도록 삽입설치될 수 있음은 물론이다. 스러스트플레이트(40)는 샤프트(11)에 고정시키기 위해 별도의 레이저 용접 등이 가능하나, 스러스트플레이트(40)에 소정의 압력을 가하여 압입결합될 수 있음은 당업자에 의해 자명한 사항이다. 유체동압베어링에 의한 스러스트동압베어링부를 형성하기 위해 스러스트플레이트(40) 또는 슬리브(22)의 마주하는 면에는 동압발생홈(도면 미도시)이 형성될 수 있다.

슬리브(22)는 상기 샤프트(11)를 내부에 수용하며, 회전가능하도록 지지하도록 중공의 원통형상을 가지며, 결합된 샤프트(11)의 외주면(11a)과 슬리브(22)의 내주면(22a)에 작동유체인 오일에 의한 래디얼동압베어링부가 형성될 수 있다. 또한, 래디얼동압베어링부의 동압발생을 위한 동압발생홈(도면 미도시)은 래디얼동압베어링부를 형성하는 샤프트(11)의 외주면(11a)에 형성되거나 또는 슬리브(22)의 내주면(22a)에 형성될 수 있음은 물론이다.

허브(12)는 미도시된 광디스크 또는 자기디스크를 탑재하여 회전시키기 위한 것으로, 샤프트(11)가 중심에 일체로 결합되고, 슬리브(22)의 축방향 상단면에 대응되도록 샤프트(11) 상부에 결합된다. 후술하는 베이스(21)의 코어(23)와 래디얼방향으로 마주보도록 로터마그네트(13)가 형성된다. 코어(23)는 전류가 흐르면 자기장이 형성되면서 자속이 발생한다. 이와 마주한 로터마그네트(13)는 N극과 S극이 반복 착자되어져 코어(23)에서 발생하는 가변전극과 대응하여 전극을 형성한다. 코어(23)와 로터마그네트(13)는 자속의 쇄교에 따른 전자력에 의하여 상호간 반발력이 생성되고 이에 따라 허브(12) 및 이와 결합된 샤프트(11)가 회전하게 되는 것이다.

베이스(21)는 샤프트(11)를 포함하는 슬리브(22)가 내측에 결합되도록, 일측면이 슬리브(22)의 외주면에 결합된다. 베이스(21) 일측면의 반대편인 타측면에는 권선코일(23a)이 감긴 코어(23)가 허브(12)에 형성된 로터마그네트(13)와 대응되는 위치에 결합된다. 베이스(21)는 스핀들 모터의 하부에서 전체적인 구조를 지지하는 기능을 하며, 그 제작방법은 프레스가공 또는 다이캐스팅(die-casting) 방법에 의해 제작될 수 있다. 프레스가공에 의한 재질은 알루미늄, 강철 등 다양한 재질의 금속이 가능하나, 강성을 갖는 것으로 형성하는 것이 바람직하다. 베이스(21)의 내면 혹은 슬리브(22) 외면에 접착제를 도포하여 슬리브(22)와 조립될 수 있다. 베이스(21)와 슬리브(22)가 접합되는 하단면에는 베이스(21)와 슬리브(22)의 도통을 위한 도전성접착제(도면 미도시)가 연결되어 형성될 수 있다. 도전성접착제를 형성함으로써, 모터의 작동시 발생되는 과전하가 베이스(21)와 도통하여 흘러나갈 수 있도록 함으로써 모터 작동의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것이다. 본 발명의 베이스(21)에는 후술하는 제1 고정링(71)과 제2 고정링(72)의 결합을 위한 제1 체결홈(21c), 제2 체결홈(21e) 및 체결홀(21d)가 형성되며, 자세한 설명은 후술한다.

코어(23)는 다수의 박형금속판을 적층하여 형성되는 것이 일반적이며, 연성회로기판(50)이 구비되는 베이스(21) 상부에 고정배치된다. 권선코일(23a)에서 인출되는 코일(23a)에 대응되도록는 복수개의 관통홀(21a)이 형성되며, 상기 관통홀(21a)을 통해 인출된 코일(23a)은 연성회로기판(50)에 솔더링되어 전기적으로 연결될 수 있다.

제1 고정링(61)은 베이스(21) 내측면에 결합되며, 베이스(21) 내측면에 결합된 코어(23)의 축방향 상측단을 고정, 지지하기 위해 형성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스(21)의 내측면에 본딩결합되어, 코어(23)의 상측단을 지지함으로써 코어(23)를 안정적으로 고정시켜 모터구동시에 발생되는 코일(23a)의 떨림에 따른 진동 및 소음을 방지할 수 있다. 도 2에서와 같이, 제1 고정링(61)은 링형상으로 제작되며, 비전도성 물질로 형성될 수 있다. 코어(23)를 지지하기 위해 탄성부재를 사용하여 형성될 수 있고, 특히 고무재질이 가능하다. 고무 재질의 종류로는 내충격성이 우수한 니트릴 고무라고 불리우는 니트릴 부타디엔 고무(Nitrile Butadiene Rubber)를 사용할 수 있으며, 내충격성과 고온 등에 견딜 수 있는 재질이라면 당업자에 의한 선택, 적용이 가능할 것이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 고정링(71)은 베이스(21)에 본딩결합할 수 있을 뿐만 아니라 제1 고정링(71)의 내측면에 나사산 형상구조의 제1 체결부(71a)를 형성하여 베이스(21)에 체결할 수 있다. 이 경우, 베이스(21)에는 제1 고정링(71)의 나사산 형상의 제1 체결부(71a)와 대응되도록 마주보는 베이스(21)의 내측면에 제1 체결홈(21c)을 형성할 수 있다. 제1 고정링(71)의 내측면에 형성된 나사산의 제1 체결부(71a)는 금속재질로 형성될 수 있고, 베이스(21)와 결합되는 제1 체결부(71a) 이외에 코어(23)를 지지하는 제1 지지부(71b)는 비전도성 물질 등의 탄성부재를 결합하여 사용할 수 있다. 탄성부재로서 고무의 사용은 이미 설명한 바와 같다. 코어(23)에 전류가 인가되는 경우에 전기적인 신뢰성을 위해 코어(23)를 직접 지지하는 부분은 비전도성물질로 형성됨이 바람직하다.

제2 고정링(62)은 코어(23)의 축방향 하측단을 지지하며, 코어(23)의 축방향 하측단에 마주보는 베이스(21)의 하단면에 결합된다. 이 경우에도 베이스(21) 하단면에 본딩결합될 수 있다. 코어(23)의 하측단을 안정적으로 지지함으로써, 코어(23)의 지지와 더불어 모터 구동시에 발생되는 코일(23a)떨림에 의한 소음 및 진동을 경감시킬 수 있는 것이다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 제2 고정링(62)은 링형상으로 제작되며, 비전도성 물질로 형성될 수 있다. 코어(23)를 지지하기 위해 탄성부재를 사용하여 형성될 수 있고, 특히 고무재질이 가능하다. 고무 재질의 종류로는 내충격성이 우수한 니트릴 고무라고 불리우는 니트릴 부타디엔 고무(Nitrile Butadiene Rubber)를 사용할 수 있으며, 내충격성과 고온 등에 견딜 수 있는 재질이라면 당업자에 의한 선택, 적용이 가능할 것이다.

도 3 및 도 4에 도시된 제2 고정링(72)은 베이스(21)에 본딩결합할 수 있을 뿐만 아니라 제2 고정링(72)의 내측면에 나사산 형상구조의 제2 체결부(72a)를 형성하여 베이스(21)에 체결할 수 있다. 이 경우, 베이스(21)에 하단면에는 체결홀(21d)이 형성되며, 제2 고정링(72)의 나사산 형상의 제2 체결부(72a)가 체결홀(21d) 내측에 제2 고정링(72)이 결합되도록 마주보는 면에 제2 체결홈(21e)이 형성될 수 있다. 제2 고정링(72)의 내측면에 형성된 나사산의 제2 체결부(72a)는 금속재질로 형성될 수 있고, 베이스(21)와 결합되는 제2 체결부(72a) 이외에 코어(23)를 지지하는 제2 지지부(72b)에는 비전도성 물질 등의 탄성부재를 결합하여 사용할 수 있다. 탄성부재로 사용될 수 있는 고무의 재질이나 종류는 이미 설명한 바와 같으므로 생략한다. 코어(23)에 전류가 인가되는 경우에 전기적인 신뢰성을 위해 코어(23)를 직접 지지하는 부분은 비전도성물질로 형성됨이 바람직하다.

커버부재(30)는 샤프트(11)를 포함한 슬리브(22)의 축방항 하단면을 커버하도록 결합된다. 커버부재(30)는 샤프트(11)의 하단면(11b)과 마주보는 내측면에 동압발생홈을 형성하여 스러스트동압베어링부를 형성할 수 있다. 커버부재(30)는 슬리브(22)의 하단을 전체적으로 커버하면서 결합되어 유체동압베어링 내부에 형성된 작동유체인 오일을 보관할 수 있는 구조로 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터의 구성과 작동관계를 도 5을 참고하여 간단하게 설명하면 다음과 같다.

회전자(10)는 회전축이 되며 회전가능하도록 형성된 샤프트(11), 로터마그네트(13)가 부착된 허브(12)로 구성되고, 고정자(20)는 베이스(21), 슬리브(22), 코어(23)와 풀링플레이트(24)가 포함되어 형성될 수 있다. 베이스(21)의 외측 및 허브(12)의 내측으로 서로 마주하는 위치에 각기 코어(23) 및 로터마그네트(13)가 부착되는데, 여기서 코어(23)는 전류가 흐르면 자기장이 형성되면서 자속이 발생한다. 이와 마주한 로터마그네트(13)는 N극과 S극이 반복 착자되어져 코어(23)에서 발생하는 가변전극과 대응하여 전극을 형성한다. 코어(23)와 로터마그네트(13)는 자속의 쇄교에 따른 전자력에 의하여 상호간 반발력이 생성되고 이에 따라 허브(12) 및 이와 결합된 샤프트(11)가 회전함으로써 본 발명의 스핀들 모터가 구동되는 것이다. 또한, 모터의 구동시에 부상하는 것을 방지하기 위해 로터마그네트(13)와 축방향으로 대응되도록 베이스(21)에 풀링플레이트(24)가 형성된다. 풀링플레이트(24)는 로터마그네트(13)와의 인력이 작용되기 위해 금속재질로 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로, SUS재질, 니켈, 금 등의 재질로 형성될 수 있으며, 그러한 성질의 금속재질이라면 예시된 재질에 한정되는 것은 아니다. 풀링플레이트(24)는 로터마그네트(13)와 인력이 작용되도록 함으로써 안정적인 회전구동이 가능하게 한다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10: 회전자 11: 샤프트
11a: 샤프트의 외주면 11b: 샤프트의 하단면
12: 허브 13: 로터마그네트
20: 고정자 21: 베이스
21a: 관통홀 21b: 절연시트
21c: 제1 체결홈 21d: 체결홀
21e: 제2 체결홈 22: 슬리브
22a: 슬리브 내주면 23: 코어
23a: 코일 24: 풀링플레이트
30: 커버부재 40: 스러스트플레이트
50: 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board)
61, 71: 제1 고정링 62, 72: 제2 고정링
71a: 제1 체결부 71b: 제1 지지부
72a: 제2 체결부 72b: 제2 지지부

Claims (6)

1. 모터 회전자의 회전중심을 이루는 샤프트;
   상기 샤프트를 수용하며, 회전가능하도록 지지하는 슬리브;
   상기 슬리브를 지지하도록 상기 슬리브 외측면에 결합되며, 내측면에 코일이 권선된 코어가 장착되는 베이스;
   상기 베이스 내측면에 결합되며, 상기 베이스 내측면에 결합된 코어의 축방향 상측단을 고정, 지지하는 제1 고정링;
   상기 코어의 축방향 하측단을 지지하며, 상기 코어의 하측단에 마주보는 상기 베이스의 하단면에 결합되는 제2 고정링;을 포함하는 스핀들 모터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 고정링 또는 제2 고정링은 상기 베이스에 본딩결합되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 고정링 또는 제2 고정링은 비전도성 물질로서 탄성부재인 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 고정링의 내측면에는 나사산이 형성되며, 상기 나사산에 마주보는 상기 베이스의 내측면에 제1 체결홈이 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 고정링의 내측면에는 나사산이 형성되며, 상기 나사산에 마주보는 상기 베이스의 하단면에 제2 체결홈이 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1 고정링 또는 제2 고정링은 니트릴 고무로 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   

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