(57)【要約】【課題】汎用性に優れるラックバーを提供する。【解決手段】ラックバー１０は、ピニオンと噛み合うラック１１が形成されている中空の軸材１２と、軸材１２の軸方向両側の端部１２ａ，１２ｂに接合されており、軸材１２の端部１２ａ，１２ｂに対して軸方向に隣設される延長部１４をそれぞれ有し、延長部１４に雌ネジ１５が形成されている一対のネジ部材１３と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオンと噛み合うラックが形成されている中空の軸材と、
前記軸材の軸方向両側の端部に接合されており、前記軸材の前記端部に対して軸方向に隣設される延長部をそれぞれ有し、前記延長部に雌ネジが形成されている一対のネジ部材と、
を備えるラックバー。
【請求項２】
請求項１記載のラックバーであって、
前記ネジ部材は、前記軸材の軸方向両側の端面に接合されているラックバー。
【請求項３】
請求項１又は２記載のラックバーであって、
前記ネジ部材は、棒材からなり、前記軸材の前記端部の内側又は外側に嵌合する嵌合部を有するラックバー。
【請求項４】
ピニオンと噛み合う第１ラックが形成されている中空の第１軸材と、
前記第１軸材の軸方向一方側の第１端部に接合されており、ピニオンと噛み合う第２ラックが形成されている第２軸材と、
前記第１軸材の軸方向他方側の第２端部に接合されており、前記第１軸材の前記第２端部に対して軸方向に隣設される延長部を有し、前記延長部に雌ネジが形成されているネジ部材と、
を備えるラックバー。
【請求項５】
請求項４記載のラックバーであって、
前記第２軸材は中実の軸材であり、
前記第２軸材の軸方向一方側の第１端部は、前記第１軸材に接合されており、
前記第２軸材の軸方向他方側の第２端部に雌ネジが形成されているラックバー。
【請求項６】
請求項４記載のラックバーであって、
前記第２軸材は中空の軸材であり、
前記第２軸材の軸方向一方側の第１端部は、前記第１軸材に接合されており、
前記第２軸材の軸方向他方側の第２端部に接合されており、前記第２軸材の前記第２端部に対して軸方向に隣設される延長部を有し、前記延長部に雌ネジが形成されているネジ部材をさらに備えるラックバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラックバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
ラックアンドピニオン式ステアリング装置等に用いられるラックバーとして、例えば中実の軸材にラックが形成された、いわゆる中実ラックバーが知られている。また、中空の軸材にラックが形成され、軽量化が図られた、いわゆる中空ラックバーも知られている。
【０００３】
ステアリング装置において、これらのラックバーの軸方向両側の端部は、車輪を支持するナックルにタイロッドを介してそれぞれ連結される。そして、ラックバーの端部とタイロッドとはボールジョイントを介して接続される。ボールジョイントは、ボールを有するボールスタッドと、ボールが嵌合する球面座を有するソケットとで構成されており、ソケットがラックバーの端部に固定される。ソケットは、典型的にはネジ締結によってラックバーの端部に固定され、ラックバーの端部には雌ネジが形成される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６０１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ラックバーの端部に固定されるボールジョイントは、比較的標準化されている。一方、中空ラックバーに用いられる軸材は、例えばステアリング装置の仕様等に応じて、内径及び外径が種々に異なる。ここで、ラックバーの端部に形成される雌ネジのネジ径は、軸材の内径によって制限される。このため、標準的に用いられるボールジョイントを取り付けることができないといった不都合が生じ得る。
【０００６】
特許文献１に記載されたラックバーでは、筒状の中子部材が中空のラックシャフトの端部に圧入されており、中子部材の内周に雌ネジが形成されている。この場合、雌ネジを形成するに足る中子部材の肉厚を確保できる程に、標準的に用いられるボールジョイントの雄ネジのネジ径がラックシャフトの内径よりも小さい場合には、ボールジョイントの取り付けが可能である。しかし、例えば標準的に用いられるボールジョイントの雄ネジのネジ径がラックシャフトの内径よりも僅かに小さいだけであり、雌ネジを形成するには中子部材の肉厚が不足する場合や、標準的なボールジョイントの雄ネジのネジ径がラックシャフトの外径よりも大きい場合には、ボールジョイントを取り付けることができない。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、汎用性に優れるラックバー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】
【０００８】
本発明の一態様のラックバーは、ピニオンと噛み合うラックが形成されている中空の軸材と、前記軸材の軸方向両側の端部に接合されており、前記軸材の前記端部に対して軸方向に隣設される延長部をそれぞれ有し、前記延長部に雌ネジが形成されている一対のネジ部材と、を備える。
【０００９】
また、本発明の一態様のラックバーは、ピニオンと噛み合う第１ラックが形成されている中空の第１軸材と、前記第１軸材の軸方向一方側の第１端部に接合されており、ピニオンと噛み合う第２ラックが形成されている第２軸材と、前記第１軸材の軸方向他方側の第２端部に接合されており、前記第１軸材の前記第２端部に対して軸方向に隣設される延長部を有し、前記延長部に雌ネジが形成されているネジ部材と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、汎用性に優れるラックバーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を説明するための、ステアリング装置の一例の断面図である。
【図２】図１のステアリング装置のラックバーの断面図である。
【図３】図２のラックバーの変形例の断面図である。
【図４】図２のラックバーの他の変形例の断面図である。
【図５】図２のラックバーの他の変形例の断面図である。
【図６】図２のラックバーの製造方法を示す模式図である。
【図７】図２のラックバーの製造方法を示す模式図である。
【図８】図２のラックバーの製造方法を示す模式図である。
【図９】図２のラックバーの製造方法を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施形態を説明するための、ラックバーの他の例の断面図である。
【図１１】図１０のラックバーの変形例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施形態を説明するための、ステアリング装置の一例を示す。
【００１３】
図１に示す車両のステアリング装置は、車両の操舵軸に連結されたピニオン１と、ピニオン１と噛み合うラック１１が設けられたラックバー１０とを備える。
【００１４】
ラックバー１０の軸方向両側の端部は、ボールジョイント３を介してタイロッド４にそれぞれ連結されている。ボールジョイント３は、球形状のボール３ａと、ボール３ａを受けるソケット３ｂとによって構成されており、ソケット３ｂがラックバー１０の端部に固定されている。
【００１５】
ピニオン１及びラックバー１０はケーシング５に収容され、ボールジョイント３を介して連結されているラックバー１０とタイロッド４との連結部は、ケーシング５とタイロッド４とに跨る蛇腹状のブーツ６によって覆われている。
【００１６】
図２は、ラックバー１０を示す。
【００１７】
ラックバー１０は中空の軸材１２を備え、ラック１１は、軸材１２の周方向の一部の外周に形成されている。ラック１１は、歯のピッチが一定のＣＧＲ（Constant Gear Ratio）でもよいし、歯のピッチが変化するＶＧＲ（Variable Gear Ratio）でもよい。また、ラック１１の歯は、歯幅方向が軸材１２の軸方向と直交するものでもよいし、歯幅方向が軸材１２の軸方向と斜交するものでもよい。
【００１８】
また、ラックバー１０は、軸材１２の軸方向両側の端部１２ａ，１２ｂに接合されている一対のネジ部材１３をさらに備え、ネジ部材１３は、軸材１２の端部１２ａ，１２ｂに対して軸方向に隣設される延長部１４を有する。延長部１４は、ラックバー１０の端部を構成している。延長部１４には雌ネジ１５が形成されている。ボールジョイント３のソケット３ｂ（図１参照）には雄ネジが形成されており、ソケット３ｂの雄ネジと延長部１４の雌ネジ１５とがネジ締結されることにより、ソケット３ｂはラックバー１０の端部に固定される。
【００１９】
図２に示す例では、ネジ部材１３は管材によって形成されており、ネジ部材１３の内径φ１は軸材１２の内径φ３より小さく、ネジ部材１３の外径φ２は軸材１２の内径φ３より大きく、ネジ部材１３及び軸材１２の端面に重なり代が設定されている。ネジ部材１３は、軸材１２と同軸に配置され、軸材１２の端部１２ａ，１２ｂの端面に接合されている。この場合、ネジ部材１３の全体が延長部１４であると言える。ネジ部材１３と軸材１２とは、例えば溶接、摩擦圧接等によって接合される。
【００２０】
ネジ部材１３の内周には雌ネジ１５が形成されており、雌ネジ１５のネジ径は軸材１２の内径φ３よりも小さい。標準的なボールジョイント３のソケット３ｂに形成されている雄ネジのネジ径に対して軸材１２の内径φ３が大きい場合にも、ソケット３ｂの雄ネジに適合する雌ネジ１５をネジ部材１３の内周に形成できる。ネジ部材１３の内径φ１は、ネジ部材１３の内周に形成する雌ネジ１５のネジ径に応じて適宜設定される。また、ネジ部材１３の外径φ２は、ネジ部材１３と軸材１２との接合強度を確保するうえで必要な端面の重なり代を考慮して適宜設定される。
【００２１】
図３はネジ部材１３の変形例を示し、図３に示す例では、管材からなるネジ部材１３の内径φ１は軸材１２の内径φ３より大きく且つ軸材１２の外径φ４より小さく、ネジ部材１３及び軸材１２の端面に重なり代が設定されている。ネジ部材１３は、軸材１２と同軸に配置され、軸材１２の端部１２ａ，１２ｂの端面に接合されている。ネジ部材１３の内周には雌ネジ１５が形成されており、雌ネジ１５のネジ径は、軸材１２の内径φ３よりも大きい。標準的なボールジョイント３のソケット３ｂに形成されている雄ネジのネジ径に対して軸材１２の外径φ４は大きいが、その差が僅かである（軸材１２の内周に雌ネジを形成するには軸材１２の肉厚が不足する）場合や、ソケット３ｂに形成されている雄ネジのネジ径に対して軸材１２の外径φ４が小さい場合にも、ソケット３ｂの雄ネジに適合する雌ネジ１５をネジ部材１３の内周に形成できる。
【００２２】
このように、中空の軸材１２の端部１２ａ，１２ｂにネジ部材１３を接合し、端部１２ａ，１２ｂに対して軸方向に延長部１４を隣設して、延長部１４に雌ネジ１５を形成することにより、雌ネジ１５のネジ径を自由に設定することができる。これにより、ラックバー１０の汎用性を高めることができる。
【００２３】
なお、図２及び図３に示す例では、ネジ部材１３は管材によって形成されているが、図４に示すように、ネジ部材１３は棒材によって形成されてもよい。ネジ部材１３を形成する棒材の断面形状は特に限定されないが、例えば円形状である。そして、ネジ部材１３が棒材からなる場合に、図４に示すように、ネジ部材１３は、軸材１２の端部１２ａ，１２ｂの内側に嵌合する嵌合部１７を有してもよく、又は、図５に示すように、軸材１２の端部１２ａ，１２ｂの外側に嵌合する嵌合部１８を有してもよい。嵌合部１７又は嵌合部１８を有することにより、ネジ部材１３と軸材１２との接合強度が高まる。
【００２４】
ラックバー１０は、例えば次のようにして製造される。まず、軸材１２にラック１１が形成され、ラック１１が形成された軸材１２の軸方向両側の端部にネジ部材１３が接合される。そして、軸材１２に接合されたネジ部材１３の延長部１４に雌ネジ１５が形成される。以下、順に説明する。
【００２５】
軸材１２は、例えばＪＩＳ−Ｓ４５Ｃ等の鋼からなる中空の軸材である。図６に示すように、軸材１２の周方向の一部の外周がプレス加工で平坦状に押し潰され、軸材１２の軸方向に延びる平潰し部１６が形成される。この後、必要に応じて、平潰し部１６を含む軸材１２の外周面にリン酸塩皮膜を形成する化成処理が施される。
【００２６】
次に、図７に示すように、平潰し部１６を含む軸材１２の一部が金型２０によって保持される。金型２０は上型２１と下型２２とを備える。上型２１と下型２２とは、図示しない型締め機構により開閉され、軸材１２を上下方向に挟み、軸材１２の外周を保持する。上型２１にはラック歯型２３が取外し可能に装着されており、ラック歯型２３は平潰し部１６の略平坦な外面に当接した状態で固定される。平潰し部１６の外面に接するラック歯型２３の成形面２４には、ラック１１を成形する複数の歯溝が設けられている。
【００２７】
ラック歯型２３が平潰し部１６に当接した状態で、芯金３０が、軸材１２の一方の端部側の開口を通して軸材１２に挿入され、押棒３１によって平潰し部１６の内部に圧入される。そして、圧入された芯金３０は、軸材１２の他方の端部側の開口から挿入される押棒３２によって押し戻され、軸材１２から排出される。芯金３０が平潰し部１６の全長に亘って往復移動される過程で、平潰し部１６の材料が芯金３０によってしごかれ、ラック歯型２３に向けて塑性流動する。芯金３０が次第に大きなものに替えられ、芯金３０の圧入が繰り返されることにより、平潰し部１６の材料がラック歯型２３の成形面２４の歯溝に次第に食い込み、成形面２４の形状が平潰し部１６に転写され、平潰し部１６にラック１１が形成される。
【００２８】
ラック１１が形成された軸材１２は、必要に応じて、歯の成形に伴う曲りの矯正、外周面の研削、ラック１１の硬度を高めるための焼入れ等の処理が施される。軸材１２の焼入れの際の加熱は、例えば高周波誘導加熱によって行うことができるが、高周波誘導加熱に限定されない。
【００２９】
そして、図８に示すように、軸材１２の軸方向両側の端部１２ａ，１２ｂにネジ部材１３が接合され、図９に示すように、ネジ部材１３の延長部１４に雌ネジ１５が形成される。軸材１２とネジ部材１３とは、上記のとおり、溶接、摩擦圧接等によって接合される。ネジ部材１３の材料は、軸材１２の材料と同じでもよいし、異なってもよい。軸材１２の硬度は焼入れによって高められることを考慮し、ネジ部材１３の材料は、軸材１２の材料よりも高い硬度を有してもよい。
【００３０】
図１０は、本発明の実施形態を説明するための、ラックバーの他の例を示す。
【００３１】
図１０に示すラックバー１１０は、アシスト機構を備えるステアリング装置に使用されるものであり、操舵軸に連結された操舵ピニオンと噛み合う第１ラック１１１と、アシスト機構の補助ピニオンと噛み合う第２ラック１１２とが設けられている。
【００３２】
ステアリングホイールの回動操作によって操舵ピニオンが回動され、第１ラック１１１にて操舵ピニオンと噛み合うラックバー１１０が軸方向に移動される。そして、ステアリングホイールの操舵力などに応じて制御されるアシスト機構のモータの駆動力が、第２ラック１１２に噛み合う補助ピニオンを介してラックバー１１０に伝達され、ステアリングホイールの回動操作によるラックバー１１０の移動が補助される。
【００３３】
ラックバー１１０は、中空の第１軸材１１３と、中実の第２軸材１１４とを備え、第１軸材１１３の軸方向一方側の第１端部１１３ａと、第２軸材１１４の軸方向一方側の第１端部１１４ａとは、例えば溶接、摩擦圧接等により接合されている。第１ラック１１１は、第１軸材１１３の周方向の一部の外周に形成されており、第２ラック１１２は、第２軸材１１４の周方向の一部の外周に形成されている。操舵軸とアシスト機構との位置関係に応じて、第１ラック１１１と第２ラック１１２との間には、ラックバー１１０の中心軸まわりの回転角度差が適宜設定される。
【００３４】
第１ラック１１１は、上述したラックバー１０の中空の軸材１２に形成されるラック１１と同様にして、中空の第１軸材１１３に形成される。第２ラック１１２は、例えば切削加工によって中実の第２軸材１１４に形成される。第１ラック１１１は、第１軸材１１３と第２軸材１１４とが接合される以前に、第１軸材１１３に予め形成される。一方、第２ラック１１２は、第１軸材１１３と第２軸材１１４とが接合される以前に、第２軸材１１４に予め形成されてもよいし、第１軸材１１３と第２軸材１１４とが接合された後に、第２軸材１１４に形成されてもよい。
【００３５】
ラックバー１１０は、第１軸材１１３の第２端部１１３ｂに接合されているネジ部材１１５をさらに備え、ネジ部材１１５は、第１軸材１１３の第２端部１１３ｂに対して軸方向に隣設される延長部１１６を有する。延長部１１６は、ラックバー１１０の軸方向一方側の端部を構成しており、延長部１１６には雌ネジ１１７が形成されている。雌ネジ１１７は、ボールジョイント３のソケット３ｂ（図１参照）の雄ネジとネジ締結され、これにより、ソケット３ｂはラックバー１１０の第１軸材１１３側の端部に固定される。
【００３６】
ネジ部材１１５は、上述したラックバー１０のネジ部材１３と同様に構成でき、図１０に示すように管材によって形成されてもよいし、棒材によって形成されてもよい。中空の第１軸材１１３の第２端部１１３ｂにネジ部材１１５を接合し、第２端部１１３ｂに対して軸方向に延長部１１６を隣設して、延長部１１６に雌ネジ１１７を形成することにより、雌ネジ１１７のネジ径を自由に設定することができる。これにより、ラックバー１１０の汎用性を高めることができる。
【００３７】
一方、ラックバー１１０の第２軸材１１４側の端部は、中実の第２軸材１１４の第２端部１１４ｂによって構成されており、第２軸材１１４の第２端部１１４ｂには雌ネジ１１８が形成されている。雌ネジ１１８もまた、ボールジョイント３のソケット３ｂ（図１参照）の雄ネジとネジ締結され、これにより、ソケット３ｂがラックバー１１０の第２軸材１１４側の端部に固定される。標準的なボールジョイント３のソケット３ｂに形成されている雄ネジのネジ径に対して第２軸材１１４の外径が小さい場合には、例えば据え込鍛造等によって第２軸材１１４の第２端部１１４ｂの外径を拡大させればよい。
【００３８】
図１１に示すラックバー２１０は、操舵軸に連結された操舵ピニオンと噛み合う第１ラック２１１が形成されている第１軸材２１３と、アシスト機構の補助ピニオンと噛み合う第２ラック２１２が形成されている第２軸材２１４とを備える。第１軸材２１３及び第２軸材２１４は、いずれも中空の軸材である。第１軸材２１３の軸方向一方側の第１端部２１３ａと第２軸材２１４の軸方向一方側の第１端部２１４ａとは、例えば溶接、摩擦圧接等により接合されている。
【００３９】
第１ラック２１１は、上述したラックバー１０の中空の軸材１２に形成されるラック１１と同様にして、中空の第１軸材２１３に形成され、第２ラック２１２もまた、上述したラックバー１０の中空の軸材１２に形成されるラック１１と同様にして、中空の第２軸材２１４に形成される。そして、第１ラック２１１及び第２ラック２１２は、第１軸材２１３と第２軸材２１４とが接合される以前に、第１軸材２１３及び第２軸材２１４に予め形成される。
【００４０】
ラックバー２１０は、第１軸材２１３の第２端部２１３ｂ及び第２軸材２１４の第２端部２１４ｂに接合されている一対のネジ部材２１５をさらに備え、ネジ部材２１５は、第１軸材２１３の第２端部２１３ｂ及び第２軸材２１４の第２端部２１４ｂに対して軸方向に隣設される延長部２１６を有する。延長部２１６は、ラックバー２１０の端部を構成しており、延長部２１６には雌ネジ２１７が形成されている。雌ネジ２１７は、ボールジョイント３のソケット３ｂ（図１参照）の雄ネジとネジ締結され、これにより、ソケット３ｂはラックバー２１０の端部に固定される。
【００４１】
ネジ部材２１５は、上述したラックバー１０のネジ部材１３と同様に構成でき、図１１に示すように管材によって形成されてもよいし、棒材によって形成されてもよい。中空の第１軸材２１３の第２端部２１３ｂ及び中空の第２軸材２１４の第２端部２１４ｂにネジ部材２１５を接合し、第２端部２１３ｂ，２１４ｂに対して軸方向に延長部２１６を隣設して、延長部２１６に雌ネジ２１７を形成することにより、雌ネジ２１７のネジ径を自由に設定することができる。これにより、ラックバー２１０の汎用性を高めることができる。
【００４２】
以上、説明したとおり、本明細書に開示されたラックバーは、ピニオンと噛み合うラックが形成されている中空の軸材と、前記軸材の軸方向両側の端部に接合されており、前記軸材の前記端部に対して軸方向に隣設される延長部をそれぞれ有し、前記延長部に雌ネジが形成されている一対のネジ部材と、を備える。
【００４３】
また、本明細書に開示されたラックバーは、前記ネジ部材が、前記軸材の軸方向両側の端面に接合されている。
【００４４】
また、本明細書に開示されたラックバーは、前記ネジ部材が、棒材からなり、前記軸材の前記端部の内側又は外側に嵌合する嵌合部を有する。
【００４５】
また、本明細書に開示されたラックバーは、ピニオンと噛み合う第１ラックが形成されている中空の第１軸材と、前記第１軸材の軸方向一方側の第１端部に接合されており、ピニオンと噛み合う第２ラックが形成されている第２軸材と、前記第１軸材の軸方向他方側の第２端部に接合されており、前記第１軸材の前記第２端部に対して軸方向に隣設される延長部を有し、前記延長部に雌ネジが形成されているネジ部材と、を備える。
【００４６】
また、本明細書に開示されたラックバーは、前記第２軸材が中実の軸材であり、前記第２軸材の軸方向一方側の第１端部は、前記第１軸材に接合されており、前記第２軸材の軸方向他方側の第２端部に雌ネジが形成されている。
【００４７】
また、本明細書に開示されたラックバーは、前記第２軸材が中空の軸材であり、前記第２軸材の軸方向一方側の第１端部は、前記第１軸材に接合されており、前記第２軸材の軸方向他方側の第２端部に接合されており、前記第２軸材の前記第２端部に対して軸方向に隣設される延長部を有し、前記延長部に雌ネジが形成されているネジ部材をさらに備える。
【符号の説明】
【００４８】
１  ピニオン
３  ボールジョイント
３ａ  ボール
３ｂ  ソケット
４  タイロッド
５  ケーシング
６  ブーツ
１０  ラックバー
１１  ラック
１２  軸材
１３  ネジ部材
１４  延長部
１５  雌ネジ
１６  平潰し部
１７  嵌合部
１８  嵌合部
２０  金型
２１  上型
２２  下型
２３  ラック歯型
２４  成形面
２５  歯溝
３０  芯金
３１  押棒
３２  押棒
１１０  ラックバー
１１１  第１ラック
１１２  第２ラック
１１３  第１軸材
１１４  第２軸材
１１５  ネジ部材
１１６  延長部
１１７  雌ネジ
１１８  雌ネジ
２１０  ラックバー
２１１  第１ラック
２１２  第２ラック
２１３  第１軸材
２１４  第２軸材
２１５  ネジ部材
２１６  延長部
２１７  雌ネジ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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