(57)【要約】【課題】ヘッド部分を大型化することなく、切削工具の回転トルクが向上したハンドピースを提供すること。【解決手段】課題を解決するには、歯科用タービンハンドピースにおいて、使用者が握る部位となるグリップと、グリップの先端に接続するヘッドと、ヘッド内に備えられるスピンドルと、スピンドルに取り付けられる切削工具を有し、スピンドルは、供給されるエアにより回転トルクを得るためのブレードを有するタービンを備え、ヘッドは、内部に位置する前記ブレードにエアを供給する給気吹出口と、内部のエアを排気する排気取込口を備え、ブレードの回転方向表面は、径方向に凸状曲面形状となるように構成すれば良い。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者が握る部位となるグリップと、前記グリップの先端に接続するヘッドと、前記ヘッド内に備えられるスピンドルと、前記スピンドルに取り付けられる切削工具を有し、
前記スピンドルは、供給されるエアにより回転トルクを得るためのブレードを有するタービンを備え、
前記ヘッドは、内部に位置する前記ブレードにエアを供給する給気吹出口と、内部のエアを排気する排気取込口を備え、
前記ブレードの回転方向表面は、径方向に凸状曲面形状であることを特徴とする歯科用タービンハンドピース。
【請求項２】
前記ブレードは、供給されるエアを受けて回転トルクを生じさせるエア受部と、
前記エア受部に、エアを誘導するエア誘導部と、
前記エア受部から、エアを排出するエア排出部を有し、
前記エア誘導部と前記エア排出部は、前記ブレードの回転方向表面である径方向に凸状曲面形状の部位であることを特徴とする請求項１に記載の歯科用タービンハンドピース。
【請求項３】
前記エア誘導部と前記エア排出部が、
前記ブレードの軸方向の中心を基準に対称形状であることを特徴とする請求項２に記載の歯科用タービンハンドピース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンを用いて歯牙を切削する切削工具を回転する歯科用タービンハンドピースに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧縮エアを利用して歯牙を切削する切削工具の回転駆動力を得る歯科用のタービンハンドピース（以下、ハンドピース）において、切削工具を回転させるトルクの向上を図ったものがある。
例えば、特許文献１には、ハウジング内に切削工具を保持するための回転軸に固定されたタービン翼と、タービン翼回転用のエアを流す給気路及びタービン翼回転後のエアを排出する排気路とを備えるハンドピースにおいて、給気路先端の給気口の口径に対し、排気路の入口端の排気口の口径を大きく設定し、かつ、上記給気口から排気口に至るハウジング内を周回するエア通路を、給気口から排気口側にかけて順次拡大させて形成したハンドピースが開示されている（特許文献１）。
【０００３】
この様なハンドピースは、給気口から排気口側にかけてエア通路を順次拡大させることで、圧力損失を低減させてエアの流れを良くする。これにより、ヘッドの内圧の上昇を低減し、より効率的にヘッド内部にエアを供給できるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２０１３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のハンドピースの場合、給気路先端の給気口の口径に対し、排気路の入口端の排気口の開口径を大きく設定し、かつ、上記給気口から排気口に至るハウジング内を周回するエア通路を、給気口から排気口側にかけて順次拡大する構成なので、タービンを内部に保持するヘッド部分が大型化するという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、ヘッド部分が大型化することなく、切削工具を回転させる回転トルクが向上したハンドピースを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するためには、歯科用タービンハンドピースにおいて、使用者が握る部位となるグリップと、グリップの先端に接続するヘッドと、ヘッド内に備えられるスピンドルと、スピンドルに取り付けられる切削工具を有し、スピンドルは、供給されるエアにより回転トルクを得るためのブレードを有するタービンを備え、ヘッドは、内部に位置する前記ブレードにエアを供給する給気吹出口と、内部のエアを排気する排気取込口を備え、ブレードの回転方向表面は、径方向に凸状曲面形状となるように構成すれば良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、歯科用タービンハンドピースにおいて、ブレード背面で回転方向の揚力が発生し、ロータの出力を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係るハンドピースの  （ａ）側面図  （ｂ）斜視図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図
【図４】実施の形態１に係るタービンの斜視図１
【図５】実施の形態１に係るハンドピースの上開口を開いた状態でタービン室の内部を見た斜視図
【図６】実施の形態１に係るタービンの斜視図２
【図７】図２のＥ−Ｅ断面図
【図８】図７のＧ−Ｇ断面図（部分拡大図）
【図９】図７のＨ−Ｈ断面図（部分拡大図）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態）
以下、発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１を参照すると、示す歯科用タービンハンドピースＨ（以下、ハンドピースＨ）は、外部から供給される圧縮エア（以下、エア）により回転駆動するスピンドル２２０の駆動力で、歯牙を切削する切削工具２６０を回転させて歯科治療に用いる。この様なハンドピースＨは、グリップ１００と、グリップ１００の先端に接続するヘッド２００を有する。
ハンドピースＨに供給するエアの調整は、供給されるエアの流路に設けられるフットペダル（図示せず）等のエア調整手段を操作することで行われる。
【００１１】
図１〜図２に示すように、グリップ１００は、筒状の部材により外殻が形成されており、使用者が手で握る部位となる。このグリップ１００の内部には、エアをヘッド２００の内部に導く給気路１０１が設けられる。給気路１０１は、パイプ状の部材により構成される。また、グリップ１００の内部は、ヘッド部２００を経由したエアをハンドピースＨの外部に導く排気路１０２を形成する。
更に、グリップ１００の後端には、カップリング１１０が接続する。このカップリング１１０には、コード１１１が接続している。カップリング１１０は、ハンドピースＨとコード１１１側を可能にするためのコネクタとなる部位である。コード１１１は、外部の機器からハンドピースＨに供給されるエアや、ハンドピースＨから排気されるエアを流す部位である。
【００１２】
次に、ヘッド２００は、ヘッドケース２１０とスピンドル２２０とインナーハウジング２３０とヘッドキャップ２４０とプッシュボタン２５０と切削工具２６０を有する。
ヘッドケース２１０は、ヘッド２００の外殻を構成する筒形状の部材であり、後方に向けて突出する連結部２１１を備え、内部に後述する各機能部品を保持する空間が形成されている。
【００１３】
連結部２１１は、グリップ１００とヘッド２００を接続する部位である。連結部２１１の内部には、ヘッド２００の内部にエアを給気する給気吹出口２１２と、ヘッド２００内部から排気されるエアを取り込む排気取込口２１３と、排気取込口２１３に取り込まれたエアを排気路１０２に流す第１の排気パイプ２１４ａと第２の排気パイプ２１４ｂを備える。給気吹出口２１２は、ノズル状の部位であり、給気路１０１と接続することでエアが流れ込み、ヘッド２００の内部にエアを吹出す。排気取込口２１３は、第１の排気パイプ２１４ａと第２の排気パイプ２１４ｂと接続する。第１の排気パイプ２１４ａは、排気取込口２１３の概ね中央部分に開口する。第２の排気パイプ２１４ｂは、給気吹出口２１２の下側に開口する。
【００１４】
このように給気吹出口２１２に給気路１０１が接続し、排気取込口２１３と第１の排気パイプ２１４ａと排気路１０２が接続し、排気取込口２１３と第２の排気パイプ２１４ｂと排気路１０２が接続することで、ハンドピースＨの外部機器からエアをヘッド２００内に供給し、ヘッド２００内からハンドピースＨの外部へと排気するエアの流れを可能とする。尚、本実施の形態では、排気パイプは２つ備える構成であるが、１つでもよい。
【００１５】
次に、図２〜図３に示すように、スピンドル２２０は、回転筒２２１と上軸受２２２と下軸受２２３とチャック機構２２４とタービン３００とこのタービン３００を構成するタービンブレード３２０（以下、ブレード３２０）を有する。
回転筒２２１は、下方向に向けて開口する円筒状の部材であり、内部にチャック機構２２４を備える。
【００１６】
チャック機構２２４は、回転筒２２１の内部に挿入された切削工具２６０を保持及び解除するものである。切削工具２６０は、チャック機構２２４に保持された状態において、回転筒２２１の下方向に突出した状態となる。
ブレード３２０は、回転筒２２１に対して放射状に延びるように位置し、供給されるエアを受ける部分となる。上軸受２２２と下軸受２２３は、それぞれ回転筒２２１の外周面の上側と下側に内輪を固定して設けられる。
【００１７】
次に、インナーハウジング２３０は、筒状の部材であり、上下方向に貫く開口の内周部分に、下軸受２２３を保持する下軸受保持部２３１が形成されている。この下軸受保持部２３１には、上下方向に貫く開口を取り囲むようにＯリング２３２が設けられる。Ｏリング２３２は、ゴムなどの材料により構成されている弾性を有する部材である。この様に構成されたインナーハウジング２３０は、ヘッドケース２１０の下方向を向く開口を塞ぐように、ヘッドケース２１０に固定して設けられる。
【００１８】
次に、ヘッドキャップ２４０は、上下方向に貫く開口の内周部分に、上軸受２２２を保持する上軸受保持部２４１が形成されている。この上軸受保持部２４１には、上下方向に貫く開口を取り囲むようにＯリング２４２が設けられる。Ｏリング２４２は、ゴムなどの材料により構成されている弾性を有する部材である。この様に構成されたヘッドキャップ２４０は、ヘッドケース２１０の上方向を向く開口を塞ぐように、ヘッドケース２１０に固定して設けられる。
【００１９】
また、ヘッドケース２１０の内部であって、インナーハウジング２３０とヘッドキャップ２４０の間に形成されるタービン室２１５には、スピンドル２２０が設けられる。スピンドル２２０は、上軸受２２２が上軸受保持部２４１にＯリング２４２を介して保持され、下軸受２２３が下軸受保持部２３１にＯリング２３２を介して保持された状態となる。このようにスピンドル２２０がヘッド２００内部に設けられるので、タービン３００がタービン室２１５の内部で回転自在に位置する。
【００２０】
次に、ヘッドキャップ２４０の上には、プッシュボタン２５０が設けられる。そして、プッシュボタン２５０の下側には、切削工具２６０を保持するチャック機構２２４が位置する。プッシュボタン２５０は、チャック機構２２４と接続する。プッシュボタン２５０を押すことで、チャック機構２２４が開閉する。この様に構成されたプッシュボタン２５０は、切削工具２６０を回転筒２２１から外す際のチャック機構２２４の解除ボタンとしての機能を有する。
【００２１】
以上のようにヘッドケース２１０の内部にスピンドル２２０を設けられるので、スピンドル２２０は、給気吹出口２１２から供給されるエアをタービン３００のブレード３２０が受け、そのエアの圧力でブレード３２０が軸周りに回転する。
これにより、ブレード３２０が取り付けられている回転筒２２１が回転し、回転筒２２１に設けられた切削工具２６０が回転して、歯牙等の治療対象を切削することが可能となる。
【００２２】
次に、本発明の要部について詳細に説明する。
図４に示すように、スピンドル２２０を構成するタービン３００は、中心部分に位置するハブ３１０と、ハブ３１０の周囲を取り囲むブレード３２０（３２０ａ〜３２０ｈ）と、ハブ３１０とブレード３２０を接続する接続部３３０を有する。尚、タービン３００の回転軸と平行な方向を軸方向とし、この軸方向と直交する方向を径方向とする。
【００２３】
ハブ３１０の中心部分には、円筒状に開口することで、取付開口３１１が形成されている。この取付開口３１１に回転筒２２１が入り込み、回転筒２２１の外周に取付開口３１１の内面３１２が固定される。このように構成することで、タービン３００は、上軸受２２２と下軸受２２３に支持された回転筒２２１と共に、タービン室２１５の内部で回転自在に位置する。このように、ハブ３１０は、円筒筒２２１にタービン３００を固定する部位となる。
【００２４】
次に、接続部３３０は、ハブ３１０から径方向に延びブレード３２０が位置する外周部分に至る部分である。接続部３３０は径方向に概ね水平な平面形状であるが、外周部分付近は軸方向に向かって曲面が形成される。この曲面形状によってブレード３２０は径方向に向かって窄む形状に形成される。
【００２５】
次に、ブレード３２０は、接続部３３０から径方向外側に向けて突出した部位である。本実施の形態のタービン３００の場合、ハブ３１０を取り囲むように、８つのブレード３２０（第１ブレード３２０ａ〜第８ブレード３２０ｈ）が、タービン３００の回転軸の周りに、それぞれ隣り合うブレードと均等な間隔となるように配置されている。また、８つのブレード３２０ａ〜３２０ｈは、いずれも同じ形状である。
ブレード３２０は、タービン室２１５内において、給気吹出口２１２から供給されるエアを受け、タービン３００の回転トルクを生みだす。これにより、タービン３００が回転軸を中心に回転する。
【００２６】
タービン３００のブレード３２０は、タービン３００の回転方向とは反対の方向に隣り合うブレード３２０との間で、次に説明する形状をなしている。本実施の形態において、各ブレードの形状を隣り合う第１ブレード３２０ａと第２ブレード３２０ｂを用いて説明する。
尚、以下の説明において、タービン３００の回転方向を「回転方向Ｆ」とする。また、タービン３００の回転方向の逆方向を「逆方向Ｒ」とする。
【００２７】
第１ブレード３２０ａと第２ブレード３２０ｂは、第１ブレード３２０ａが回転方向Ｆ側、第２ブレード３２０ｂが逆方向Ｒ側の位置関係で隣り合っている。
第１ブレード３２０ａの逆回転Ｒ側となる部分には、給気吹出口２１２から供給されるエアを受ける面となるエア受部３５０が形成される。  エア受部３５０は凹状の球面に形成され、このエア受部３５０がエアを受けることで、タービン３００の回転トルクが生まれる。
【００２８】
また、第２ブレード３２０ｂの回転方向Ｆ側となるブレード回転方向表面３５３には、給気吹出口２１２から供給されるエアをエア受部３５０へ誘うエア誘導部３５３ａと、エア受部３５０を経たエアを排気取込口２１３に誘うエア排出部３５３ｂが形成される。
つまり、エア誘導部３５３ａは、給気吹出口２１２からエア受部３５０に流れるエアが、その表面を沿って流れる部分である。また、エア排出部３５３ｂとは、エア受部３５０を経たエアがタービンブレード３２０から排気取込口２１３に流れる過程で、その表面をエアが沿って流れる部分である。
また、ブレード回転方向表面３５３において、エア誘導部３５３ａが上側に位置し、エア排出部３５３ｂが下側に位置する。エア誘導部３５３ａは、給気吹出口２１２とおおよそ同じ高さの位置となる。
【００２９】
エア誘導部３５３ａとエア排出部３５３ｂは、エア受部３５０側からブレード３２０ｂの先端に向かって径方向に凸形状に湾曲する曲面である。
また、言い換えると、エア誘導部３５３ａとエア排出部３５３ｂであるブレード回転方向表面３５３は、ブレード３２０の軸方向の中心となる部分を頂点に軸方向に向けて凸形状に膨らむ湾曲した曲面である。
【００３０】
このように、エア誘導部３５３ａとエア排出部３５３ｂを備えるブレード回転方向表面３５３は、径方向および軸方向に凸形状に湾曲した凸状球面形状を形成する。つまり、エア誘導部３５３ａとエア排出部３５３ｂは、ブレード回転方向表面３５３の径方向外側の端と径方向内側の端を通る仮想の直線Ｌに対して、この直線Ｌより径方向外側に、少なくとも一部分が位置することとなる。
また、エア誘導部３５３ａとエア排出部３５３ｂは、ブレード３２０の軸方向の中心となる部分を基準に軸方向に対称形状である。
【００３１】
以上、ブレード３２０について説明したが、これらの部位を含めタービン３００は、アルミニウムなどの金属材料を削り出して形成される。この様にタービン３００は、金属により一体に形成されている。
【００３２】
以上のように構成されたタービン３００は、次のようにタービン室２１５に位置する。
図２〜図３に示すように、タービン３００は、上軸受２２２と下軸受２２３に回転自在に支持された回転筒２２１に固定され、タービン室２１０の内部に設けられる。これにより、タービン３００は、タービン室２１５内に回転自在に配置される。これにより、スピンドル２２０は、ブレード３２０が受ける給気により駆動力を得て回転駆動する。
【００３３】
また、図５に示すように、タービン室２１５において、給気吹出口２１２は排気取込口２１３内に配置している。
給気吹出口２１２は、ヘッドケース２１０の内面に向けて開口する。給気吹出口２１２が向く方向は、タービン３００が回転するときに描く円の接線方向と、おおよそ平行となる方向に構成されている。特に、給気吹出口２１２は、給気が、主に、エア誘導部３５３ａを経由してエア受部３５０の上側の領域に到達するように、形状や向きが形成されている。
【００３４】
図６〜図７に示すように、エア誘導部３５３ａを経てエア受部３５０の上側に到達したエアは、回転方向Ｆに向けて凹む凹状球面形状のエア受部３５０に沿って流れることで、エア受部３５０の下側の領域に至り、タービン３００の回転方向と逆方向Ｒに向きを変えて、エア排出部３５３ｂを経由して、タービン３００から離れる方向に流れる。そして、タービン３００から排出されたエアは、排気取込口２１３に取り込まれる。排気取込口２１３に取り込まれたエアは、排気パイプ２１４を経由して排気路１０２へ排気される。
【００３５】
つまり、タービン３００に給気されたエアは、図６及び図７において点線矢印Ｗで示すような流れとなる。
尚、タービン３００は、上側にエア誘導部３５３ａが位置し、下側にエア排出部３５３ｂが位置している。そして、回転方向と逆方向に開口する形状であるエア受部３５０において、上側の領域を流れるエア誘導部３５３ａに沿って流れてきたエアを１８０度向きを変えて、下側の領域であるエア排出部３５３ｂに沿って流れるように構成されている。
これにより、エア受部３５０に向けて給気されるエアと、エア受部３５０から排気されるエアが、互いにぶつかりにくくなるように構成されている。
【００３６】
以上のようにハンドピースＨを構成することで、次のような作用及び効果を奏する。
本実施の形態は、タービン３００のブレード３２０において、供給されるエアを受けて回転トルクを生じさせるエア受部３５０と、エア受部３５０へエアを誘うエア誘導部３５３ａと、エア受部３５０で受けたエアをタービン３００から排出するエア排出部３５３ｂを備える。
【００３７】
ここで、給気エアの流れの向きと平行でエア誘導部３５３ａを通る位置Ｇ−Ｇで切断した断面図である図８と、給気エアの流れの向きと平行でエア排出部３５３ｂを通る位置Ｈ−Ｈで切断した断面図である図９を参照して説明する。
図８に示すように、給気吹出口２１２から供給されるエアは高速の直進する流れとなるが、エア誘導部３５３ａが凸状曲面を形成しているため、直進するエアとエア誘導部エア３５３ａの表面は、エアが直進すると共に距離が離れる。
【００３８】
このとき、直進するエアの流れとエア誘導部３５３ａの間の隙間に、直進するエアの圧力に対して、圧力が低い負圧の領域が発生する。この負圧の領域は、ブレード３２０を回転方向に引張る揚力Ｆ１を発生させる。
つまり、凸状曲面のエア誘導部３５３ａ表面を高速のエアが流れることで、ブレード３２０に対して回転方向への揚力Ｆ１が発生する。
【００３９】
また、エア誘導部３５３ａの表面を流れエア受部３５０に到達したエアは、エア受部３５０に衝動力を供給した後、エア受部３５０の球面形状に沿って流れて方向を反転させ、エア排出部３５３ｂに排出される。
図９に示すように、エア排出部３５３ｂは、エア誘導部３５３ａと同様に凸状曲面を形成しており、エア誘導部３５３ａと同様の効果で、回転方向に引っ張る揚力Ｆ２を発生させる。
以上のようにブレード３２０において、エア誘導部３５３ａで発生する揚力Ｆ１と、エア排出部３５３ｂで発生する揚力Ｆ２の二つの補助的な回転力が発生し、タービン３００の回転トルクを向上させることができる。
【００４０】
以上のように、ハンドピースＨは、使用者が握る部位となるグリップ１００と、グリップ１００の先端に接続するヘッド２００と、ヘッド２００内に備えられるスピンドル２２０と、スピンドル２２０に取り付けられる切削工具２６０を有し、スピンドル２２０は、供給されるエアにより回転トルクを得るためのブレード３２０を有するタービン３００を備え、ヘッド２００は、内部に位置するブレード３２０にエアを供給する給気吹出口２１２と、内部のエアを排気する排気取込口２１３を備え、ブレード３２０の回転方向表面は、径方向に凸状曲面形状である。
この様に構成することで、ブレード３２０の回転方向表面３５３に沿ってエアが流れることで、ブレード３２０に回転する方向に働く揚力が生じ、タービン３００の回転トルクを向上させることができる。
【００４１】
また、ハンドピースＨは、ブレード３２０は、供給されるエアを受けて回転トルクを生じさせるエア受部３５０と、エア受部３５０に、エアを誘導するエア誘導部３５３ａと、エア受部３５０から、エアを排出するエア排出部３５３ｂを有し、エア誘導部３５３ａとエア排出部３５３ｂは、ブレードの回転方向表面である径方向に凸状曲面形状の部位となる様に構成するとよい。
この様に構成することで、ブレード３２０の回転方向表面３５３であるエア誘導部３５３ａとエア排出部３５３ｂに沿ってエアが流れることで、ブレード３２０に回転する方向に働く揚力が生じ、タービン３００の回転トルクを向上させることができる。
特に、エア誘導部３５３ａとエア排出部３５３ｂを凸状球面形状としているので、エア誘導部３５３ａに沿ってエア受部３５０に向かう給気エアと、エア受部からエア排出部３５３ｂを通って排出されるエアの何れの流れでも、ブレード３２０に回転する方向に働く揚力を生じさせることができる。
【００４２】
また、ハンドピースＨにおいて、エア誘導部３５３ａとエア排出部３５３ｂが、ブレード３２０の軸方向の中心を基準に対称形状となるように構成するとよい。これにより、エア誘導部３５３ａとエア排出部３５３ｂで生じる揚力の大きさいがおおよそ等しくなり、タービン３２０をスムーズに回転させることができる。
【符号の説明】
【００４３】
Ｈ  歯科用タービンハンドピース
１００  グリップ
１０１  給気路
１０２  排気路
１１０  カップリング
１１１  コード
２００  ヘッド
２１０  ヘッドケース
２１１  連結部
２１２  給気吹出口
２１３  排気取込口
２１４  排気パイプ
２１５  タービン室
２２０  スピンドル
２２１  回転筒
２２２  上軸受
２２３  下軸受
２２４  チャック機構
２３０  インナーハウジング
２４０  ヘッドキャップ
２５０  プッシュボタン
２６０  切削工具
３００  タービン
３１０  ハブ
３１１  取付開口
３１２  取付開口内面
３２０（３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄ，３２０ｅ，３２０ｆ，３２０ｇ，３２０ｈ）  ブレード
３３０  接続部
３５０  エア受部
３５３  ブレード回転方向表面
３５３ａ  エア誘導部
３５３ｂ  エア排出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020130746.tif 000009
【図８】
2020130746.tif 000010
【図９】
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