Brevet FR3020013A1 — publié le 20151023

ADAPTATEUR POUR ENSEMBLE ROULANT ET ENSEMBLE ROULANT LE COMPRENANT [0001] L'invention concerne un adaptateur pour ensemble roulant formé principalement d'un pneumatique et d'une jante, et un ensemble roulant comprenant ledit adaptateur. [0002] L'adaptateur et l'ensemble roulant de l'invention sont de préférence utilisés dans le domaine des pneumatiques pour véhicules légers, tels que tourisme et camionnette, mais encore pour poids lourds, pour pneu génie civil et agricole. [0003] On rappelle ci-après les définitions utilisées dans la présente invention : - « direction axiale » : direction parallèle à l'axe de rotation du pneumatique, - « direction radiale » : direction coupant l'axe de rotation du pneumatique et perpendiculaire à celui-ci, - « radialement à l'intérieur » : signifie dont la distance radiale mesurée depuis l'axe de rotation du pneumatique est plus proche de l'axe de rotation, - « radialement à l'extérieur » : signifie dont la distance radiale mesurée depuis l'axe de rotation du pneumatique est plus éloigné de l'axe de rotation - « direction circonférentielle » : direction perpendiculaire à un rayon et comprise dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique, - « coupe radiale » : coupe selon un plan qui contient l'axe de rotation du pneumatique, - « plan équatorial » : plan perpendiculaire à l'axe de rotation et qui passe par le milieu de la bande de roulement, - « ensemble monté » : ensemble comprenant un pneumatique, une jante en acier ou aluminium et l'adaptateur selon l'invention. P10-3211 [0004] Dans la demande W002/068223, il est déjà connu d'insérer entre la jante et les bourrelets d'un pneumatique une virole flexible en matériau polymère destinée à assurer la jonction entre chaque bourrelet du pneumatique et les sièges de la jante grâce à des crochets métalliques disposés à chaque extrémité de la virole. Du fait de sa déformabilité élastique dans la direction radiale en partie centrale, la virole permet ainsi de maintenir, après gonflage, une pression maximale entre la jante et la virole. [0005] Or, l'une des difficultés dans la conception des pneumatiques destinés à être monté sur jante rigide est de les rendre insensibles à des chocs, tels que nids de poule. [0006] Mais si une telle virole permet à l'ensemble roulant d'en permettre une déformation selon la direction radiale, elle n'a pas été conçue pour fournir à l'ensemble roulant une flexibilité suffisante selon la direction axiale lui garantissant une protection suffisante lors de chocs contre un trottoir ou dans des trous présents dans la chaussée. [0007] Tout au moins les inventeurs voulaient reconstituer d'une autre façon, une jante classique donc parfaitement rigide sans aucune contribution à une suspension ou à une flexibilité verticale. [0008] D'autres solutions connues consistent à renforcer la nappe carcasse du pneumatique pour assurer une meilleure protection du pneumatique contre les chocs. Mais de telles solutions ne permettent pas pour autant de diminuer correctement l'intensité des efforts mécaniques supportés par le véhicule lors de chocs sur trottoir, et encore moins d'en diminuer les conséquences négatives sur les pneumatiques. [0009] Aussi il subsiste le besoin transformer la virole divulguée dans W002/068223 afin de lui conférer en plus une aptitude à la flexibilité verticale minimisant ainsi au maximum l'endommagement partiel, voire total, de sa structure interne, tout en maintenant à un haut niveau les performances de tenue de route du pneumatique, en particulier son aptitude à développer d'importantes poussées de dérive. En outre, pour le moins, en cas d'endommagement dû à une utilisation anormalement P10-3211 sévère du pneumatique, il s'agit de mettre en sécurité le véhicule par son déplacement sur une courte distance suite à un choc destructeur de l'ensemble monté. [0010] L'invention a donc pour objet un adaptateur pour ensemble roulant ayant un axe de rotation comprenant un pneumatique ayant deux bourrelets, une jante ayant une gorge de jante disposée entre deux sièges de jante ayant chacun une extrémité axialement extérieure, ladite jante présentant une largeur totale W entre chaque extrémité axialement extérieure desdits deux sièges de jante, ledit adaptateur assurant la jonction entre chaque bourrelet et chaque siège de j ante, ledit adaptateur ayant : deux extrémités axialement extérieures comprenant chacune un siège d'adaptateur et une face d'appui d'adaptateur sensiblement comprise dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, un corps reliant lesdites deux extrémités axiales extérieures de manière à former une pièce unitaire et comprenant au moins une armature de renforcement principale ledit adaptateur présentant une largeur axiale totale L comprise entre chaque siège d'adaptateur, et - une face destinée à être en contact avec chaque siège de jante et avec la gorge de jante, et disposée radialement à l'intérieur. [0011] L'adaptateur se caractérise en ce que le rapport W/L est supérieur ou égale à et inférieur ou égale à 60% et en ce que ledit corps comprend un élément de blocage 20 destiné à caler ledit adaptateur dans la gorge de j ante. [0012] De préférence le rapport W/L est supérieur ou égale à 25 et inférieur ou égale à 50. [0013] L'adaptateur selon l'invention présente l'avantage d'être de constitution simple et d'utiliser un montage classique et déjà connu d'un pneumatique sur jante pour monter le pneumatique sur l'adaptateur en comparaison à la virole du document W002/068223 dont les étapes de montage sont différentes et qui utilisent en particulier P10-3211 une mise en dépression. Cet adaptateur présente en outre l'avantage de pourvoir être non démontable contrairement au dispositif du document W002/068223 qui est uniquement démontable et qui exclut l'utilisation d'un moyen de fixation complémentaire, telle qu'une frette. [0014] De plus, contrairement à la virole divulguée dans le document W002/068223, une liaison entre l'adaptateur selon l'invention et la gorge de jante doit toujours subsister lors des différentes étapes du montage. Selon le document W002/068223, lors du montage, le pneumatique est, dans un premier temps, disposé sur la virole, puis cet ensemble est mis en dépression, grâce à l'élasticité de la virole, avant d'être disposé sur la jante par glissement axiale, et enfin mis sous sa pression nominale. La mise en dépression au cours du montage aboutit à la non mise en contact de la virole et de la jante. Par conséquent, pour permettre le maintien correct du pneumatique sur la jante à l'issue du montage, la jante doit être la plus large possible de manière à ce qu'après gonflage, un effort maximal puisse s'exercer entre le pneumatique et la virole. [0015] La largeur totale W de la jante doit être inférieure à la largeur totale L de l'adaptateur de manière à garantir à cet adaptateur une élasticité suffisante qui permet d'absorber correctement le transfert des forces mécaniques inhérente à un choc. Une telle élasticité ne peut pas être obtenue lorsque la largeur de la jante est trop importante. [0016] Le rapport W/L tel que défini dans l'adaptateur selon l'invention permet ainsi de garantir à un ensemble monté et gonflé, d'une part, une liaison mécanique permanente et suffisante entre le pneumatique et l'adaptateur, et d'autre part, une absorption correcte des forces mécaniques inhérentes à un choc. [0017] Un autre objet de l'invention est un ensemble roulant constitué d'un pneumatique comprenant deux bourrelets, une jante. Cet ensemble se caractérise en ce qu'il comprend un adaptateur tel que défini précédemment, l'adaptateur assurant la jonction entre chaque bourrelet du pneumatique et chaque siège de j ante. P10-3211 [0018] De préférence, chaque extrémité axiale extérieure comprend un élément de renfort extérieur choisi parmi un métal (acier), nylon, PET, aramide. Il peut comprendre une matrice en résine et/ou fibres de renforcement, telle que rayonne, aramide, PET, nylon, fibre de verre, fibre de carbone, fibre de basalte, poly(éthylène2,6 naphtalate) (PEN), polyvinyl alcool (PVA). [0019] L'élément de blocage peut présenter une longueur axiale totale supérieure ou égale à 10% et inférieure ou égale à 80%, et de préférence supérieure ou égale à 30% et inférieure ou égale à 50% de la largeur totale W de ladite jante. [0020] Cet élément de blocage est de préférence présent dans la partie médiane de l'adaptateur, ce dernier étant destiné à s'insérer dans la gorge de jante correspondante de la jante. L'élément de blocage peut être constitué en une ou plusieurs parties reliées entre elles ou non. [0021] L'élément de blocage peut également être présent à proximité de l'une des extrémités axialement extérieures ou sur tout emplacement sur le corps disposé entre la position médiane de l'adaptateur et l'une des extrémités axialement extérieures. [0022] La gorge de jante peut également être disposée de manière décalée par rapport à la médiane de la jante. La jante présenterait alors deux sièges de jante de longueurs différentes. [0023] Ainsi l'élément de blocage s'insère dans la gorge de jante. La gorge peut alors être disposée sur tout emplacement possible sur l'un des deux sièges de jante. L'élément de blocage comporte de préférence un renfort qui présente un module d'extension supérieur à 4GPa, et de préférence supérieur à 12GPa. Ce renfort peut être choisi parmi le métal (acier), le nylon, le polyéthylène téréphtalate (PET), l'aramide. L'élément de blocage peut comprendre une matrice en résine et/ou des fibres de renforcement telles que la rayonne, l'aramide, le PET, le nylon, la fibre de verre, la fibre de carbone, la fibre de basalte, le poly(éthylène 2,6 naphtalate (PEN), le polyvinyl alccol (PVA), les polykétones. P10-3211 [0024] L'élément de blocage peut être disposé à une longueur « 1 » située entre un axe médian YY'passant par le centre dudit élément de blocage et une des faces d'appui dudit adaptateur. [0025] Cette longueur « 1 » est comprise entre une longueur minimale et une longueur maximale définies par les formules mathématiques suivantes : lmini =0,1(W + W/2 + L) et lmaxi = L - 0,1(W + W/2 + L) dans le cas d'une utilisation pour un véhicule de tourisme, le siège de jante aura une longueur au minimum égale à 5mm, avec lmini = 5 + 0,10W/2 + 0,1L et lmaxi = L - (5 + 0,1W/2 + 0,1L) [0026] Le corps de l'adaptateur peut comprendre au moins une saillie. Cette saillie peut être présente au choix sur une extrémité axialement supérieure ou sur les deux. La saillie est de préférence constituée d'un élastomère classiquement utilisé dans le domaine du pneumatique. [0027] La position de la saillie sur l'adaptateur selon l'invention peut avantageusement reprendre les conditions paramétriques définies par 1'ETRTO (the European Tyre and Rim Technical Organisation). [0028] Ainsi la distance « d » comprise entre le centre de la saillie et la face d'appui de l'adaptateur sera fonction de sa largeur axiale totale L de l'adaptateur. Le tableau ci-après donne quelques correspondances entre les valeurs de L et « d ». Largeur axiale L (pouces) « d » minimale (mm) 3 13 P10-3211 Entre 3,5 et 4 16 > 4,5 21 [0029] La largeur « A » de siège de jante est supérieure ou égale à 10% de la largeur W de la jante. [0030] La largeur « B » entre la face d'appui d'une extrémité axialement extérieure de l'adaptateur et l'extrémité axiale extérieure du siège de jante le plus proche de ladite face d'appui est supérieure ou égale à 10% de la largeur totale L de l'adaptateur, et préférentiellement supérieure ou égale à 15%. Pour la roue d'un véhicule de tourisme cette largeur « B » est supérieure ou égale à 21mm. [0031] Le corps de l'adaptateur selon l'invention est de préférence constitué d'une armature de renforcement principale formée d'au moins une nappe de câbles en métal (acier), en textile (rayonne), aramide, PET, nylon, fibre de de verre, fibre de carbone, fibre de basalte, poly(éthylène2,6naphtalate) (PEN), polyvinyl alcool (PVA), de polykétones parallèles entre eux dans la nappe et radiaux. La nappe est ancrée dans chaque extrémité axialement extérieure à chaque élément de renforcement extérieur, tel qu'une tringle pour former un retournement. Lorsque le corps comprend plusieurs nappes de renforts, ces dernières présentent un angle compris entre 90° et 35° par rapport à la direction circonférentielle. Lorsque le corps ne comprend qu'une seule nappe de renforts, celle-ci sera orientée entre 60° et 90°, et plus préférentiellement à 90°, par rapport à la direction circonférentielle. [0032] L'armature de renforcement principale dudit corps peut présenter un module d'extension supérieur ou égal à 4GPa. [0033] Les nappes comprennent de préférence les constituants élastomères classiquement utilisés dans le domaine du pneumatique, tels que les caoutchoucs réticulables par des réactions chimiques de vulcanisation par des ponts soufre, par des P10-3211 liaisons carbone-carbone créées par l'action de peroxydes ou de rayonnements ionisants, par d'autres chaînes d'atomes spécifiques de la molécule de l'élastomère, en second lieu, les élastomères thermoplastiques (TPE) où la partie deformable élastiquement forment un réseau entre des régions « dures » peu déformables dont la cohésion est le fruit de liaisons physiques (cristallites ou régions amorphes au-dessus de leur température de transition vitreuse), ensuite les élastomères non thermoplastiques et enfin les résines thermodurcissables. [0034] Le corps de l'adaptateur peut comprendre une frette disposée sur au moins une partie de sa surface radialement externe et/ou au moins une partie radialement interne de l'armature de renforcement. La frette utilisée selon l'invention est choisie parmi les matériaux classiquement utilisés dans cette fonction et dans le domaine du pneumatique, et présentant un module d'extension supérieure ou égale à 4GPa, voire supérieure ou égale à 12GPa. [0035] Cette frette peut être solidaire ou non de l'adaptateur. Si elle n'est pas solidaire de l'adaptateur, elle peut être mise en place après le montage de l'adaptateur sur la jante. [0036] La frette peut être collée à froid ou à chaud sur l'adaptateur. La frette peut encore être fixée par tous moyens mécaniques, tels que serrage, vissage. [0037] Dans le cas où l'adaptateur est fixé avant d'être disposé sur la jante, alors l'assemblage entre la jante et l'adaptateur est réalisé en force. L'adaptateur est par conséquent rendu indissociable de la jante, et donc non démontable. [0038] L'adaptateur peut être collé à froid ou à chaud sur la jante après un traitement préalable éventuel du métal constituant la jante. Lorsque l'adaptateur est collé à chaud ou à froid sur la jante, l'adaptateur est non démontable. [0039] Dans les autres cas, il peut être considéré comme démontable. P10-3211 [0040] L'invention va maintenant être décrite à l'aide des exemples et figures annexées qui sont uniquement donnés à titre d'illustration, et dans lesquels : - La figure 1 représente une vue schématique en coupe d'un mode de réalisation de l'adaptateur selon l'invention, - La figure 2 représente une vue schématique en coupe d'un mode de réalisation de l'adaptateur selon l'invention monté sur une jante, et - La figure 3 représente une vue schématique en coupe d'un autre mode de réalisation de l'adaptateur selon l'invention, et - La figure 4 représente une vue schématique en coupe d'un ensemble roulant comprenant l'adaptateur selon l'invention, un pneumatique et une jante selon un premier mode de réalisation, - La figure 5 représente une vue schématique en coupe d'un ensemble roulant comprenant l'adaptateur selon l'invention, un pneumatique et une jante selon un second mode de réalisation, - La figure 6 représente une vue schématique en coupe d'un ensemble roulant comprenant l'adaptateur selon l'invention, un pneumatique et une jante selon un troisième mode de réalisation. [0041] Comme le montre la figure 1, l'adaptateur de référence général 1, sensiblement de forme linéaire, comprend deux extrémités 2 axialement extérieures opposées comprenant chacune un siège d'adaptateur 3 et une face d'appui 4 d'adaptateur correspondante sensiblement comprise dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation d'un pneumatique. Un corps 5 relie les deux extrémités 2 de manière à former une pièce unitaire. Le corps comprend au moins une armature de renforcement 6 constitué de deux nappes comprenant des renforts textiles. Les deux nappes font un angle de 45° avec la direction circonférentielle. L'adaptateur présente une largueur axiale totale L égale à 190.5mm mesurée entre chaque surface d'appui 4. P10-3211 [0042] Une face 16 pouvant être délimitée par des repères en surface et située radialement à l'intérieure de l'adaptateur 1, est destinée à être en contact avec une gorge 13 de jante et les sièges de jante 12 (figure 2). [0043] Le corps 5 comprend dans sa partie médiane (représentée par un axe 7) un élément de blocage 8 ayant une longueur axiale totale égale à 25% de la largeur L pour un roue de tourisme de largeur 7,5 pouces, soit de 190,5 mm. L'élément de blocage 8 est constitué en caoutchouc qui présente un module d'extension égale à 50GPa. [0044] Selon ce mode de réalisation, l'adaptateur comprend une frette 9 disposée sur au moins une partie de la surface radialement externe du corps 5. La frette est constituée de matériaux classiquement utilisés en pneumatique à base de textile ou de métal. [0045] Les extrémités 2 radialement externe comprennent chacune un élément de renforcement extérieur 10, encore appelé tringle, constitué en un matériau composite verre-résine. [0046] Comme le montre la figure 2, l'adaptateur 1 est disposé sur une jante 11 partiellement représentée. Cette jante comprend deux sièges de jante 12 séparés par une gorge de jante 13. [0047] Sur le mode de réalisation de la figure 3, l'adaptateur comprend, en plus des éléments cités précédemment, deux saillies 14 disposées chacune, sur le corps 5, et dont les centre sont espacées d'une distance « d » d'au moins 21mm à compter de l'extrémité de la surface d'appui 4. [0048] Ces deux saillies 14 sont constituées en gomme élastomère, éventuellement renforcée par des câbles disposés principalement dans la direction circonférentielle. [0049] La figure 4 représente un ensemble monté comprenant une jante 11 de largeur W sur laquelle est inséré l'adaptateur 1 et sur lequel est inséré un pneumatique 17 classique par le biais de ses bourrelets 18. P10-3211 [0050] Le montage de cet ensemble s'effectue de manière classique et connue en disposant en force l'adaptateur sur la jante de manière à ce que l'élément de blocage 8 s'insère dans la gorge 13. Les bourrelets 18 du pneumatique 17 sont ensuite disposés chacun sur un siège 12 de l'adaptateur 1. L'ensemble monté est ensuite mis sous sa pression nominale. Sur la figure 4, l'élément de blocage 8 est disposé dans la partie médiane de la jante. [0051] Comme le montre la figure 5, l'élément de blocage 8 est disposé de manière décalée par rapport à l'axe médian XX' de l'adaptateur mais de manière centrée par rapport à l'axe médian ZZ' de la jante. Il est disposé à une distance « 1» supérieure ou égale à (W/2 + 21)mm pour une roue de largeur 7,5 pouces, soit de 190,5mm. [0052] La longueur « 1» située entre le centre de la gorge de jante et l'extrémité axialement extérieure de l'adaptateur respecte les contraintes physiques A>5mm et B>21mm, où A est la largeur d'un siège de jante et B la distance entre la face d'appui 4 d'une extrémité axialement extérieure de l'adaptateur et une extrémité axiale 11A d'un siège de jante. [0053] Comme le montre la figure 6, l'élément de blocage 8 est disposé de manière décalée par rapport à l'axe médian ZZ" de la jante et par rapport à l'axe médian XX' de l'adaptateur. Dans cette figure, il est disposé à une distance « 1» en mm du centre de l'extrémité axialement extérieure côté intérieur du véhicule, où 1 = L - W + 5 + W/200 - 21 Pour une roue pour véhicule pout tourisme de référence 7,5 J 17, West égale à 50mm mm, L à 190,5 mm et « 1» à 56 mm. [0054] Les exemples qui suivent montrent les résultats obtenus avec l'adaptateur selon l'invention. [0055] Exemple : Essais sur choc trottoir P10-3211 Cet essai consiste à faire monter un ensemble monté sur un trottoir selon un angle d'attaque de 30°. Le choix de cet angle est basé sur le fait qu'il constitue une sollicitation très pénalisante pour un pneumatique. L'essai s'effectue avec deux hauteurs de trottoir différentes (90mm et 110mm). Le test se déroule de la manière suivante. On effectue plusieurs passages de la roue à des vitesses différentes jusqu'à obtenir la crevaison du pneumatique. La vitesse de départ est de 20km/h, puis on incrémente la vitesse de 5km/h à chaque nouveau passage. On compare un ensemble classique sans adaptateur (témoin 1) à un ensemble muni d'un adaptateur selon le document W000/78565 (témoin 2), et à un ensemble muni d'un adaptateur selon l'invention (invention). Ces ensembles sont tous de dimension 205/55R16 comprenant une jante 6.5J16. Les résultats sont rassemblés dans le tableau I suivant et sont donnés en pourcentage : Témoin 1 Témoin 2 Invention Pourcentage de la 100 >150 >150 vitesse de crevaison par rapport au témoin - hauteur trottoir 90mm Niveau d'effort de 100 50 40 portée verticale (Fz) relevée à la vitesse de crevaison Etat de l'ensemble -crevaison du pneu -Pneu et roue intacts Pneu, adaptateur et monté suite aux chocs - roue comprenant -Adaptateur déformé plastiquement roue intacts des marques Tableau I P10-3211 Les résultats supérieurs à 100 montrent une amélioration du comportement face à un choc latéral. L'essai réalisé sur la hauteur de trottoir de 90mm aboutit à la crevaison du pneumatique témoin à une vitesse de 30km/h, alors que l'ensemble selon l'invention ne subit aucun dommage à cette même vitesse, voire à une vitesse de 50km/h. L'essai réalisé sur la hauteur de trottoir de 110mm aboutit à la crevaison du pneumatique témoin à une vitesse de 20km/h, alors que l'ensemble selon l'invention ne subit aucun dommage à cette même vitesse, voire à une vitesse de 50km/h. P10-3211 REVENDICATIONS1- Adaptateur pour ensemble roulant ayant un axe de rotation, ledit ensemble comprenant -un pneumatique ayant deux bourrelets, -une jante ayant une gorge de jante disposée entre deux sièges de jante ayant chacun une extrémité axialement extérieure, ladite jante présentant une largeur totale W entre chaque extrémité axialement extérieure desdits deux sièges de j ante, ledit adaptateur assurant la jonction entre chaque bourrelet et chaque siège de jante, ledit adaptateur ayant deux extrémités axialement extérieures comprenant chacune un siège d'adaptateur et une face d'appui d'adaptateur sensiblement comprise dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, un corps reliant lesdites deux extrémités axiales extérieures de manière à former une pièce unitaire et comprenant au moins une armature de renforcement principale, et - une face destinée à être en contact avec chaque siège de jante et avec la gorge de jante, et disposée radialement à l'intérieur, ledit adaptateur présentant une largeur axiale totale L comprise entre chaque siège d'adaptateur, caractérisé en ce que le rapport W/L est supérieur ou égale à 20 et inférieur ou égale à 60%, et en ce que ledit corps comprend un élément de blocage destiné à caler ledit adaptateur dans la gorge de j ante. 2 - Adaptateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport W/L est de préférence supérieur ou égale à 25 et inférieur ou égale à 50. P10-3211 3 - Adaptateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque extrémité axiale extérieure comprend un élément de renforcement extérieur choisi parmi un métal, un matériau composite, un matériau thermoplastique, une résine. 4 - Adaptateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de blocage présente une longueur axiale totale supérieure ou égale à 10% et inférieure ou égale à 80%, et de préférence supérieure ou égale à 30% et inférieure ou égale à 50% de la largeur totale W de la jante. 5 - Adaptateur selon l'une des revendications 1 ou 4, caractérisé en ce que l'élément de blocage présente un renfort ayant un module d'extension supérieur à 4GPa, et de préférence supérieur à 12GPa. 6 - Adaptateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément de blocage comprend un renfort choisi parmi le métal, le nylon, le PET, l'aramide. 7 - Adaptateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps comprend au moins une saillie disposée sur au moins une extrémité axialement supérieure. 8 - Adaptateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la saillie est choisie parmi un métal, un matériau composite, un matériau thermoplastique, une résine. 9 - Adaptateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une frette présentant un module d'extension supérieur ou égal à 4GPa. 10 - Ensemble roulant constitué d'un pneumatique comprenant deux bourrelets, une jante caractérisé en ce qu'il comprend un adaptateur selon l'une des revendications précédentes, l'adaptateur assurant la jonction entre chaque bourrelet du pneumatique et chaque siège de jante. 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