WO1996019372A1 - Dispositif de freinage pour vehicule ferroviaire - Google Patents

Dispositif de freinage pour vehicule ferroviaire Download PDF

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WO1996019372A1
WO1996019372A1 PCT/FR1995/001674 FR9501674W WO9619372A1 WO 1996019372 A1 WO1996019372 A1 WO 1996019372A1 FR 9501674 W FR9501674 W FR 9501674W WO 9619372 A1 WO9619372 A1 WO 9619372A1
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lever
braking
wheel
braking device
shoe
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Inventor
Jean-Michel Deramaux
Bernard Caron
Original Assignee
Societe Des Forges De Fresnes
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61H—BRAKES OR OTHER RETARDING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR RAIL VEHICLES; ARRANGEMENT OR DISPOSITION THEREOF IN RAIL VEHICLES
    • B61H11/00—Applications or arrangements of braking or retarding apparatus not otherwise provided for; Combinations of apparatus of different kinds or types
    • B61H11/14—Combinations of different types of brakes, e.g. brake blocks acting on wheel-rim combined with disc brakes

Definitions

  • the present invention relates to a braking device for a railway vehicle, and more particularly to such a device comprising traction means arranged to apply a braking pad on a braking surface secured to a wheel of the vehicle.
  • the brake shoe acts by friction on the tire of the wheel to cause braking.
  • the traction means generally consist of a triangular member made of metal bars and called the brake triangle. This triangle is isosceles with its vertex in the plane of symmetry of the wagon and its two other angles in the vicinity of two of the wheels of the wagon mounted on the same axis.
  • the braking force is applied to the top of the brake triangle in the aforementioned plane of symmetry, and this force is equally distributed between the two pads to apply them to the corresponding wheel tread to cause the braking of the wagon.
  • the present invention aims to provide improved braking means for railway vehicles. More particularly, it aims to provide a braking device combining the simplicity and robustness of traditional brakes with more effective braking. It also aims to provide such a device which can use the traditional brake chain triangle brake. It further aims to increase the braking capacity of such braking chains without increasing the braking force applied to the brake triangle.
  • the subject of the invention is a braking device for a rail vehicle, comprising traction means arranged to apply a braking pad on a braking surface secured to a wheel of the vehicle, characterized in that it comprises a reaction member, at least one lever arranged to cooperate with said reaction member, connection means between said traction means and said lever, said brake shoe being carried by said lever to be applied to said braking surface by pivoting of said lever under the action of said traction means and said reaction member.
  • the lever device according to the invention makes it possible to increase the braking power while retaining the same braking control chain as in conventional devices.
  • said reaction member is constituted by the tire of a vehicle wheel, said lever cooperating with said tire by means of a support member
  • said support member can form a braking pad, said braking surface then forming an additional braking surface
  • the additional braking surface makes it possible to increase the braking capacity compared to a conventional triangle braking device.
  • the braking control chain is the same as in these conventional devices.
  • the support member does not participate in braking and consists, for example, of a roller rolling on the tire
  • the reaction member is integral with the structure of the vehicle.
  • the reaction member is in fact integral with the structure of the bogie.
  • This embodiment makes it possible to avoid involving the tire of the wheel in the braking process, and consequently to avoid damaging it. This results in a reduction in noise and vibrations.
  • said lever comprises two lever arms on either side of its pivot axis, one lever arms carrying the support member and the other lever arm carrying the brake shoe.
  • said braking surface may be a cylindrical surface coaxial with the wheel.
  • Said braking surface can also be a flat annular surface substantially parallel to the plane of the wheel and coaxial with the wheel.
  • the device according to the invention may comprise two integral braking surfaces, each associated with a pad and a lever, the two pads exerting their forces in opposite directions on their respective braking surface.
  • the device according to the invention may comprise two pad-carrying levers and an operating lever, one of said pad-holding levers being mounted at its end opposite the pad, pivoting on the reaction member, said operating lever also being pivotally mounted on the reaction member and being connected to the traction means, the other shoe-carrying lever having its end opposite the shoe connected to the operating lever, and said door levers -patin being connected in their central area by a connecting rod.
  • FIG. 1 illustrates a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a partial top view of a third embodiment of the invention.
  • FIGS. 5 and 6 are perspective views of one of the levers of Figures 3 and 4; - Figure 7 is a top view of a fourth embodiment of the invention.
  • FIGS. 8 and 9 are perspective views of two of the members of the device in FIG. 7.
  • FIG. 1 a brake triangle of known type, formed by two metal bars 1 of the same length and a third bar 2.
  • a jack not shown allows to exercise at point 3 common to the two bars 1 an illustrated effort by arrow F.
  • the points 4 common on the one hand to the bar 2 and on the other hand to each of the bars 1 respectively, are located in the vicinity of each of the wheels 5 carried by the same vehicle wheel shaft. When the tensile force F is exerted at point 3, points 4 approach the wheels 5.
  • the points 4 are in fact hinge axes for levers 6 each comprising two lever arms 7 and 8 respectively, at right angles.
  • the lever arms 7 are substantially parallel to the axes of the wheels 5, while the arms 8 are substantially parallel to the axis of the vehicle.
  • the lever arms 7 carry, at their end opposite to the articulation 4, a brake shoe 9 by means of a shoe holder (not shown).
  • the arms 8 carry, at their end opposite to the articulation 4, a shoe 10.
  • the shoes are produced in a known manner from cast iron and the shoes 10 from composite friction material.
  • the annular bands 12 are made of any suitable friction material. They are coaxial with the wheels 5 to which they are fixed and of which they are therefore integral in rotation.
  • the invention makes it possible to apply a first braking force of F / 2 to the wheel treads and in addition a second force of braking on the bands 12.
  • the two braking forces exerted on the two bands 12 are directed outwards and therefore opposite, which ensures the balance of the brake triangle.
  • the lever arm opposite the lever arm 7, namely the lever arm 8 ′ carries a pad 10 ′ which cooperates with a complementary braking surface 12 ′ cylindrical, coaxial with the wheel 5.
  • the tire 11 exerts on the shoe 9 a reaction force tending to pivot the lever 6 around the joint 4 in the direction of the arrow F1.
  • the pad 10 ' is therefore applied against the surface 12', which, here too, provides a second braking force
  • Figures 3 to 6 differs from that of Figure 1 essentially in that it comprises two levers 6 'and 6 "mounted on joints 4' and 4". These articulations are here carried on a part 19 mounted at the end of the bars 1 and 2 and consist of yokes 20 mounted on the axes 4 'and 4 ".
  • the pad holders 21 are mounted on the lever arms 8' and 8 "and support the friction pads 10a and 10b themselves.
  • the lever arms T and 7 "here carry at their end protrusions in return 21 'and 21" together receiving an axis 22 horizontal and parallel to the axis of the wheels, and supporting the shoe holder 9'.
  • the axis 22 therefore connects the ends of the lever arms 7 ′ and 7 ′′ and the shoe holder 9 ′.
  • the wheel 5 here carries two complementary friction surfaces on which act two pads 10a and 10b. It thus acts as the disc of known disc brakes.
  • the pad 9 When traction is exerted on the brake triangle, the pad 9 is pressed on the tire 11 which pushes the axis 22 and rotates the levers 6 'and 6 "around the axes 4' and 4" so that the pads 10a and 10b are applied to the additional braking bands.
  • the reaction member is a fixed member 20, integral with the supporting structure of the wheels, and therefore either of the body of the wagon or of the structure of the bogie.
  • This member 20 supports two fixing lugs 21 and 22, the function of which will be seen below.
  • An operating lever 23 in the form of a square is pivotally mounted at its midpoint on the ear 21, about an axis 24.
  • ba es 1 and 2 support a fitting 29 in which an oblong orifice 30 is formed
  • An axis 31 passes through the holes 32 of the yoke 26 and the orifice 30
  • Two levers 33 and 33 ' have one of their ends which supports a brake shoe 34 and 34' respectively cooperating with braking surfaces 35 and 35 'formed on the flanks of the wheel 36 Alternatively, the surfaces 35 and 35' could be formed on a disc mounted fixed on the axis of the wheel 36.
  • a connecting rod 37 connects the end of the branch 27 of the bracket 23 to the end of the lever 33 opposite the shoe 34.
  • this connecting rod is articulated at one of its ends on an axis 38 passing through the hole 28 and at its other end on a pin 39 mounted on the aforementioned end of the lever 33, opposite the shoe 34

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif de freinage pour véhicule ferroviaire, comprenant des moyens de traction (1,2) agencés pour appliquer un patin de freinage sur une surface de freinage solidaire d'une roue du véhicule. Il comprend un organe de réaction (11, 20), au moins un levier (6; 6', 6'; 33, 33') agencé pour coopérer avec ledit organe de réaction, des moyens de liaison (23, 41) entre lesdits moyens de traction et ledit levier, ledit patin de freinage étant porté par ledit levier pour être appliqué sur ladite surface de freinage par pivotement dudit levier sous l'action desdits moyens de traction et dudit organe de réaction.

Description

DISPOSITIF DE FREINAGE
POUR VEHICULE FERROVIAIRE
La présente invention concerne un dispositif de freinage pour véhicule ferroviaire, et plus particulièrement un tel dispositif comprenant des moyens de traction agencés pour appliquer un patin de freinage sur une surface de freinage solidaire d'une roue du véhicule.
On connaît déjà de tels dispositifs, qui sont plus particulièrement utilisés sur les wagons de marchandises. Le patin de freinage agit par friction sur le bandage de la roue pour provoquer le freinage. Les moyens de traction sont généralement constitués d'un organe triangulaire réalisé en barres métalliques et dénommé triangle de frein. Ce triangle est isocèle avec son sommet dans le plan de symétrie du wagon et ses deux autres angles dans le voisinage de deux des roues du wagon montées sur un même axe.
La force de freinage est appliquée au sommet du triangle de frein dans le plan de symétrie précité, et cette force se répartit également entre les deux patins pour les appliquer sur le bandage de roue correspondant pour provoquer le freinage du wagon.
On connaît également, généralement utilisés sur les motrices et les voitures de voyageurs, des freins à disques du même type que ceux utilisés par exemple sur les véhicules automobiles. Ces freins présentent l'avantage de fournir un freinage très énergique, et d'être plus silencieux et de générer moins de vibrations que les freins traditionnels agissant sur les bandages de roues. Ils sont toutefois très onéreux et fonctionnent d'une manière totalement différente. Ils ne sont donc pas adaptables aux véhicules ferroviaires munis de triangles de frein.
La présente invention vise à fournir des moyens de freinage perfectionnés pour véhicules ferroviaires. Plus particulièrement, elle vise à fournir un dispositif de freinage alliant la simplicité et la robustesse des freins traditionnels à un freinage plus efficace. Elle a également pour but de procurer un tel dispositif qui puisse utiliser la chaîne de freinage traditionnelle à triangle de frein. Elle vise en outre à augmenter la capacité de freinage de telles chaînes de freinage sans augmenter la force de freinage appliquée au triangle de frein. A cet effet, l'invention à pour objet un dispositif de freinage pour véhicule ferroviaire, comprenant des moyens de traction agencés pour appliquer un patin de freinage sur une surface de freinage solidaire d'une roue du véhicule, caractérisé par le fait qu'il comprend un organe de réaction, au moins un levier agencé pour coopérer avec ledit organe de réaction, des moyens de liaison entre lesdits moyens de traction et ledit levier, ledit patin de freinage étant porté par ledit levier pour être appliqué sur ladite surface de freinage par pivotement dudit levier sous l'action desdits moyens de traction et dudit organe de réaction.
Le dispositif à levier selon l'invention permet d'augmenter la puissance du freinage tout en conservant la même chaîne de commande de freinage que dans les dispositifs conventionnels.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit organe de réaction est constitué par le bandage d'une roue du véhicule, ledit levier coopérant avec ledit bandage par l'intermédiaire d'un organe d'appui
Plus particulièrement, ledit organe d'appui peut former un patin de freinage, ladite surface de freinage formant alors une surface de freinage complémentaire
La surface de freinage complémentaire permet d'augmenter la capacité de freinage par rapport à un dispositif de freinage à triangle conventionnel Néanmoins, comme cela a été indiqué précédemment, la chaîne de commande de freinage est la même que dans ces dispositifs conventionnels
En variante, l'organe d'appui ne participe pas au freinage et est constitué, par exemple, d'un galet roulant sur le bandage
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, l'organe de réaction est solidaire de la structure du véhicule. Bien entendu, dans le cas où le véhicule est un véhicule à boggies, l'organe de réaction est en fait solidaire de la structure du boggie.
Ce mode de réalisation permet d'éviter de faire intervenir le bandage de la roue dans le processus de freinage, et par conséquent d'éviter de l'endommager II en résulte une diminution du bruit.et des vibrations.
Egalement dans un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit levier comprend deux bras de levier de part et d'autre de son axe de pivotement, l'un des bras de levier portant l'organe d'appui et l'autre bras de levier portant le patin de freinage.
Plus particulièrement, ladite surface de freinage peut être une surface cylindrique coaxiale à la roue.
Ladite surface de freinage peut également être une surface annulaire plane sensiblement parallèle au plan de la roue et coaxiale à la roue.
Dans ce dernier cas notamment, le dispositif selon l'invention peut comprendre deux surfaces de freinage solidaires, chacune associée à un patin et à un levier, les deux patins exerçant leurs efforts dans des directions opposées sur leur surface de freinage respective.
Il est ainsi possible d'augmenter globalement la force de freinage, et donc la capacité de freinage du dispositif, sans pour autant augmenter la force exercée sur les moyens de traction. En effet, les efforts exercés sur les surfaces de freinage seront généralement exercés latéralement et se compenseront.
Selon le mode de réalisation particulier décrit ci-dessus, le dispositif selon l'invention peut comprendre deux leviers porte-patin et un levier de manoeuvre, l'un desdits leviers porte-patin étant monté à son extrémité opposée au patin, pivotant sur l'organe de réaction, ledit levier de manoeuvre étant également monté pivotant sur l'organe de réaction et étant relié aux moyens de traction, l'autre levier porte-patin ayant son extrémité opposée au patin reliée au levier de manoeuvre, et lesdits leviers porte-patin étant reliés dans leur zone centrale par une biellette de liaison.
On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, quelques modes de réalisation de l'invention, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels:
- la figure 1 illustre un premier mode de réalisation de l'invention;
- la figure 2 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention;
- la figure 3 est une vue de dessus partielle d'un troisième mode de réalisation de l'invention;
- la figure 4 en est une vue de face;
- les figures 5 et 6 sont des vues en perspective d'un des leviers des figures 3 et 4; - la figure 7 est une vue de dessus d'un quatrième mode réalisation de l'invention; et
- les figures 8 et 9 sont des vues en perspective de deux des organes du dispositif de la figure 7.
On voit sur la figure 1 un triangle de frein de type connu, formé de deux barres métalliques 1 de même longueur et d'une troisième barre 2. Un vérin non représenté permet d'exercer au point 3 commun aux deux barres 1 un effort illustré par la flèche F.
Les points 4 communs d'une part à la barre 2 et d'autre part à chacune des barres 1 respectivement, sont situés au voisinage de chacune des roues 5 portées par un même arbre de roue du véhicule. Lorsque l'effort de traction F est exercé au point 3, les points 4 se rapprochent des roues 5.
Les points 4 sont en fait des axes d'articulation pour des leviers 6 comportant chacun deux bras de levier 7 et 8 respectivement, à angle droit. Les bras de levier 7 sont sensiblement parallèles aux axes des roues 5, tandis que les bras 8 sont sensiblement parallèles à l'axe du véhicule.
Les bras de levier 7 portent, à leur extrémité opposée à l'articulation 4, un patin de freinage 9 par l'intermédiaire d'un porte-patin (non représenté). De même, les bras 8 portent, à leur extrémité opposée à l'articulation 4, un patin 10. Les patins sont réalisées de façon connue en fonte et les patins 10 en matériau de friction composite.
Lorsqu'une traction est exercée sur le triangle de frein, les patins 9 viennent, de façon connue, au contact des bandages 11 des roues 5, ce qui a pour effet de fournir une première force de freinage. Par réaction, les leviers 6 pivotent dans le sens des flèches F1. Dans ce mouvement, chaque patin 10 vient en contact avec une bande annulaire de friction 11 située dans un plan parallèle au plan de la roue, ce qui a pour effet de fournir une deuxième force de freinage.
Les bandes annulaires 12 sont réalisées en tout matériau de friction convenable. Elles sont coaxiales aux roues 5 auxquelles elles sont fixées et dont elles sont donc solidaires en rotation.
On constate donc que, pour un même effort de traction F que dans les dispositifs de l'art antérieur, l'invention permet d'appliquer une première force de freinage de F/2 sur les bandages de roues et en outre une deuxième force de freinage sur les bandes 12. Les deux forces de freinage exercées sur les deux bandes 12 sont dirigées vers l'extérieur et donc opposées, ce qui assure l'équilibre du triangle de frein.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, le bras de levier opposé au bras de levier 7, à savoir le bras de levier 8', porte un patin 10' qui coopère avec une surface de freinage complémentaire 12' cylindrique, coaxiale à la roue 5. Comme précédemment, le bandage 11 exerce sur le patin 9 une force de réaction tendant à faire pivoter le levier 6 autour de l'articulation 4 dans le sens de la flèche F1. Le patin 10' est donc appliqué contre la surface 12', ce qui, ici aussi, fournit une deuxième force de freinage
Le mode de réalisation des figures 3 à 6 diffère de celui de la figure 1 essentiellement par le fait qu'il comprend deux leviers 6' et 6" montés sur des articulations 4' et 4". Ces articulations sont ici portées sur une pièce 19 montée à l'extrémité des barres 1 et 2 et sont constituées de chapes 20 montées sur les axes 4' et 4". Les porte-patin 21 sont montés sur les bras de levier 8' et 8" et supportent eux- mêmes les patins de friction 10a et 10b.
Les bras de levier T et 7" portent ici à leur extrémité des saillies en retour 21 ' et 21" recevant ensemble un axe 22 horizontal et parallèle à l'axe des roues, et supportant le porte-patin 9'. L'axe 22 relie par conséquent les extrémités des bras de levier 7' et 7" et le porte-patin 9'.
La roue 5 porte ici deux surfaces de friction complémentaires sur lesquelles agissent deux patins 10a et 10b. Elle fait ainsi office du disque des freins à disques connus.
Lorsqu'une traction est exercée sur le triangle de frein, le patin 9 est pressée sur le bandage 11 qui repousse l'axe 22 et fait pivoter les leviers 6' et 6" autour des axes 4' et 4" de sorte que les patins 10a et 10b viennent s'appliquer sur les bandes de freinage complémentaires.
Dans le mode de réalisation des figures 7 à 9, l'organe de réaction est un organe fixe 20, solidaire de la structure porteuse des roues, et donc soit de la caisse du wagon soit de la structure du boggie. Cet organe 20 supporte deux oreilles de fixation 21 et 22 dont on verra la fonction ci-après.
Un levier de manoeuvre 23 en forme d'équerre est monté pivotant en son point milieu sur l'oreille 21 , autour d'un axe 24. L'extrémité d'une de ses branches, 25, forme une chape 26 et l'extrémité de son autre branche 27 possède un perçage 28.
Les extrémités des ba es 1 et 2 supportent une ferrure 29 dans laquelle est formé un orifice oblong 30 Un axe 31 traverse les trous 32 de la chape 26 et l'orifice 30
Deux leviers 33 et 33' ont une de leurs extrémités qui supporte un patin de freinage 34 et 34' respectivement coopérant avec des surfaces de freinage 35 et 35' formées sur les flancs de la roue 36 En variante, les surfaces 35 et 35' pourraient être formées sur un disque monté fixe sur l'axe de la roue 36.
Une bielle 37 relie l'extrémité de la branche 27 de l'équerre 23 à l'extrémité du levier 33 opposée au patin 34. A cet effet, cette bielle est articulée à une de ses extrémités sur un axe 38 traversant le trou 28 et à son autre extrémité sur un axe 39 monté sur l'extrémité précitée du levier 33, opposée au patin 34
Le levier 33' a son extrémité opposée au patin 34' articulée sur l'oreille 22 de l'organe fixe 20 Les zones médianes des leviers 33 et 33' sont reliées par des biellettes de liaison 41 fixées à des axes 42 et 42' respectivement.
Lorsqu'une traction est exercée sur le triangle de frein, il amène l'équerre 23 à pivoter dans le sens de la flèche F2. Celle-ci amène à son tour le levier
33 à pivoter dans le sens de la flèche F3 autour de l'axe 42. Il en résulte d'une part un appui du patin 34 sur la surface de freinage 35 et, d'autre part, une traction exercée par la biellette 41 sur le levier 33' dans le sens de la flèche F4 Ainsi, les deux patins
34 et 34' sont appliqués sur leur surface de freinage respective 35 et 35' Par conséquent, dans ce mode de réalisation, le bandage 43 de la roue 36 n'est pas sollicité.

Claims

REVENDICATIONS
1- Dispositif de freinage pour véhicule ferroviaire, comprenant des moyens de traction (1, 2) agencés pour appliquer un patin de freinage sur une surface de freinage solidaire d'une roue du véhicule, caractérisé par le fait qu'il comprend un organe de réaction (11, 20), au moins un levier (6; 6', 6"; 33, 33") agencé pour coopérer avec ledit organe de réaction, des moyens de liaison (23, 41) entre lesdits moyens de traction et ledit levier, ledit patin de freinage étant porté par ledit levier pour être appliqué sur ladite surface de freinage par pivotement dudit levier sous l'action desdits moyens de traction et dudit organe de réaction.
2- Dispositif de freinage selon la revendication 1 , dans lequel ledit organe de réaction est constitué par le bandage (11) d'une roue du véhicule, ledit levier coopérant avec ledit bandage par l'intermédiaire d'un organe d'appui (9).
3- Dispositif de freinage selon la revendication 2, dans lequel ledit organe d'appui forme une semelle de freinage, ladite surface de freinage formant une surface de freinage complémentaire.
4- Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, dans lequel ledit levier comprend deux bras de levier (7,8) de part et d'autre de son axe de pivotement (4) , l'un des bras de levier portant l'organe d'appui et l'autre bras de levier portant l'organe de freinage
5- Dispositif de freinage selon la revendication 1 , dans lequel l'organe de réaction (20) est solidaire de la structure du véhicule.
6- Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ladite surface de freinage est une surface cylindrique (12') coaxiale à la roue.
7- Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ladite surface de freinage est une surface annulaire (12) plane sensiblement parallèle au plan de la roue et coaxiale à la roue.
8- Dispositif de freinage selon la revendication 7, comprenant deux surfaces de freinage complémentaires solidaires, chacune associée à un patin et à un levier, les deux patins exerçant leurs efforts dans des directions opposées sur leur surface de freinage respective. 9- Dispositif de freinage selon l'ensemble des revendications 5 et 8, comprenant deux leviers porte-patin (33, 33') et un levier de manoeuvre (23), l'un desdits leviers porte-patin étant monté à son extrémité opposée au patin, pivotant sur l'organe de réaction (20), ledit levier de manoeuvre étant également monté pivotant sur l'organe de réaction et étant relié aux moyens de traction, l'autre levier porte-patin ayant son extrémité opposée au patin reliée au levier de manoeuvre, et lesdits leviers porte-patin étant reliés dans leur zone centrale par une biellette de liaison (41).
PCT/FR1995/001674 1994-12-22 1995-12-15 Dispositif de freinage pour vehicule ferroviaire WO1996019372A1 (fr)

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