(57)【要約】【課題】外輪によって保持器を安定して案内することができ、保持器に与える衝撃を抑制することが可能となる転がり軸受を提供する。【解決手段】内輪、外輪、内輪と外輪との間に配置された複数の玉３、及び、これら玉３を保持する環状の保持器４を備えている。保持器４は、軸方向両側にある円環部４１，４２、及び、これら円環部４１，４２を連結しかつ玉を収容するポケットを周方向に区画して形成している複数の柱部４３を有し、円環部４１は、外輪に案内される案内面Ｓを有している。隣り合うポケット間に存在している柱部４３の外周面に、当該外周面から径方向に隆起することにより、前記隣り合うポケット間における潤滑油の移動を妨げる隆起部７が形成されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、前記内輪と相対回転する外輪、前記内輪と前記外輪との間に配置された複数の転動体、及び、前記転動体を保持する環状の保持器を備え、
前記保持器は、軸方向両側にありかつ前記外輪又は前記内輪に案内される案内面を少なくとも一方が有している一対の円環部、及び、前記一対の円環部を連結しかつ前記転動体を収容するポケットを周方向に区画して形成している複数の柱部を有し、
隣り合う前記ポケット間に存在している前記柱部の外周面と内周面とのうちの前記案内面が設けられている側に、当該外周面又は当該内周面から径方向に隆起することにより、前記隣り合うポケット間における潤滑油の移動を妨げる隆起部が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記隆起部は、前記隣り合うポケットのうちの回転方向で前側となるポケットから後側となるポケットへと向かう方向に漸次高くなる請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記隆起部は、前記隣り合うポケットのうちの一方から他方へと向かう方向に漸次高くなると共に、当該隣り合うポケットのうちの他方から一方へと向かう方向に漸次高くなる請求項１又は２に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
内輪、外輪、内輪と外輪との間に配置された複数の転動体、及び、これら転動体を保持する保持器を備えた転がり軸受において、回転している保持器を外輪又は内輪で案内するものがある。例えば、特許文献１に記載されている転がり軸受は、保持器を外輪の肩部で案内する外輪案内方式のものである。
前記保持器は、軸方向両側にある円環部と、これら円環部を連結している柱部とを有しており、一方の円環部の外周面を外輪の肩部に摺接させることによって保持器は案内される。つまり、一方の円環部の外周面が、外輪の肩部と摺接する案内面となる。
また、前記一方の円環部の外周面（案内面）と外輪の肩部との間には、径方向に隙間が形成されており、この隙間が許す範囲内で保持器は自由に動けるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２４７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の外輪案内方式の転がり軸受において、その回転時、保持器の円環部の外周面（案内面）が外輪の肩部に不規則に接触すると、保持器と外輪との間に摩擦力が発生し、これにより保持器に制動力が生じ、保持器は転動体と衝突する。
特に高速回転の状態にあり、また、その回転数が変動するようなターボチャージャ等に用いられる転がり軸受の場合、保持器には急激な摩擦力が断続的に発生し、保持器と転動体との衝突が繰り返し行われる。このため、保持器には、衝撃による応力が繰り返し発生し、保持器が疲労破壊を起こすことも考えられる。
【０００５】
そこで、本発明は、外輪又は内輪によって保持器を安定して案内することができ、保持器に与える衝撃を抑制することが可能となる転がり軸受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】
【０００６】
本発明の転がり軸受は、内輪、前記内輪と相対回転する外輪、前記内輪と前記外輪との間に配置された複数の転動体、及び、前記転動体を保持する環状の保持器を備え、前記保持器は、軸方向両側にありかつ前記外輪又は前記内輪に案内される案内面を少なくとも一方が有している一対の円環部、及び、前記一対の円環部を連結しかつ前記転動体を収容するポケットを周方向に区画して形成している複数の柱部を有し、隣り合う前記ポケット間に存在している前記柱部の外周面と内周面とのうちの前記案内面が設けられている側に、当該外周面又は当該内周面から径方向に隆起することにより、前記隣り合うポケット間における潤滑油の移動を妨げる隆起部が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【０００７】
本発明によれば、内輪と外輪との相対回転により保持器が回転すると、当該保持器の隣り合うポケットのうち、回転方向で前側にあるポケットに存在していた潤滑油は回転方向で後側のポケットへと移動しようとするが、ポケット間に存在している柱部の外周面又は内周面に、径方向に隆起している隆起部が形成されているので、後側のポケットへと移動しようとする前記潤滑油は、その移動が隆起部によって妨げられ、保持器の円環部の案内面へと誘導される。このため、外輪又は内輪と保持器の案内面との間に潤滑油が効果的に供給され、両者間に潤滑油膜を効果的に介在させることができ、保持器は安定して案内され、保持器に与える衝撃を抑制することが可能となる。
【０００８】
また、前記隆起部は、前記隣り合うポケットのうちの回転方向で前側となるポケットから後側となるポケットへと向かう方向に漸次高くなるのが好ましい。この隆起部によれば、回転方向で後側へ移動しようとする前記潤滑油は、保持器の円環部の案内面へとスムーズに誘導される。
【０００９】
また、前記隆起部は、前記隣り合うポケットのうちの一方から他方へと向かう方向に漸次高くなると共に、当該隣り合うポケットのうちの他方から一方へと向かう方向に漸次高くなるのが好ましい。
この場合、保持器が正逆のどちらに回転しても、回転方向で前側となるポケットに存在していた潤滑油は回転方向で後側のポケットへと移動しようとするが、その移動が隆起部によって妨げられ、保持器の円環部の案内面へとスムーズに誘導される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、隣り合うポケット間に存在している柱部に隆起部が形成されているので、回転方向で前側のポケットから後側のポケットへと移動しようとする潤滑油は、その移動が隆起部に妨げられ、保持器の円環部の案内面へと誘導される。このため、外輪又は内輪と保持器の案内面との間に潤滑油が効果的に供給され、両者間に潤滑油膜を効果的に介在させることができ、保持器は安定して案内され、保持器に与える衝撃を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の転がり軸受の断面図である。
【図２】環状の保持器を平面上に展開した場合の説明図である（第一実施形態）。
【図３】図２のＢ−Ｂ矢視の断面図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ矢視の断面図である。
【図５】図２のＤ−Ｄ矢視の断面図である。
【図６】環状の保持器を平面上に展開した図である（第二実施形態）。
【図７】図６のＥ−Ｅ矢視の断面図である。
【図８】図６のＦ−Ｆ矢視の断面図である。
【図９】図６のＧ−Ｇ矢視の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の転がり軸受の断面図である。本実施形態の転がり軸受はアンギュラ玉軸受であり、例えばターボチャージャの回転軸をハウジング内で回転自在に支持する高速回転用のものである。また、この転がり軸受は、潤滑油によって潤滑される。
【００１３】
転がり軸受は、内輪１、外輪２、内輪１と外輪２との間に配置された複数の玉３、及び、各玉３を保持するポケット５が複数形成されている環状の保持器４を備えている。
内輪１は、軌道面として軌道溝１１を有している。外輪２は、軌道面として軌道溝２１、及び、この軌道溝２１の軸方向の一方側（図１では左側）に肩部２２を有している。複数の玉３は、内輪１の軌道溝１１と外輪２の軌道溝２１との間に、保持器４によって保持された状態で、周方向に所定の間隔をおいて配置されている。これにより、内輪１と外輪２とは相対回転可能となる。
【００１４】
保持器４は、円形の外周面４５を有する第一円環部４１と、円形の外周面４６を有する第二円環部４２と、複数の柱部４３とを有している。複数の柱部４３は、周方向に等間隔で配置されており、各柱部４３は、第一円環部４１と第二円環部４２とを連結している。保持器４は、例えば合成樹脂製であり、第一円環部４１、第二円環部４２及び柱部４３は一体として成形されている。
【００１５】
第一円環部４１は、外輪２の肩部２２に対して僅かな隙間を介して径方向に対向している。そして、第一円環部４１の外周面４５と外輪２の肩部２２の内周面２３との間の隙間が、第一円環部４１の内周面４７と内輪１の外周面５０との間の隙間よりも小さくされている。また、本実施形態では、外輪２のうち、肩部２２と軸方向で反対側（右側）の部分は、肩部２２よりも内径が大きく形成されている。
このため、本実施形態の転がり軸受は、保持器４が外輪２の左側でのみ案内される外輪案内方式となる。つまり、第一円環部４１の外周面４５が案内面となり、この外周面４５が外輪２に接触する場合がある一方で、第二円環部４２は外輪２に接触しない。
【００１６】
〔第一実施形態〕
図２は、環状の保持器４を平面上に展開した場合の説明図である。図２において、矢印Ａ方向を保持器４の回転方向とする。図３は図２のＢ−Ｂ矢視の断面図であり、図４は図２のＣ−Ｃ矢視の断面図であり、図５は図２のＤ−Ｄ矢視の断面図である。なお、これらの図では、玉３を二点鎖線で示している。
保持器４は、軸方向両側にある一対の前記円環部４１，４２、及び、これら一対の円環部４１，４２を連結しかつ玉３を収容するポケットを周方向に区画して形成している複数の前記柱部４３を有している。なお、図２ではポケット５ｆ，５ｂが代表として示されている。
そして、第一の円環部４１が、その外周面４５に、外輪２の肩部２２の内周面２３（図１参照）に案内される案内面Ｓを有している。
【００１７】
また、本実施形態では、図２と図４に示しているように、保持器４には、径方向に貫通している穴により構成されている前記ポケット５ｆ，５ｂの他に、周方向に沿って溝６が形成されている。このため、柱部４３の外周面は、円環部４１，４２の外周面よりも径方向に低くなっている。しかし、この柱部４３の外周面には、当該外周面からさらに径方向外方に隆起している隆起部７が形成されている。そして、隆起部７の頂部１７は、円環部４１の外周面４５（案内面Ｓ）及び円環部４２の外周面４６と、共通する円周面上に配置されている。
【００１８】
内輪１と外輪２との相対回転により保持器４が図２の矢印Ａ方向に回転すると、隣り合うポケット５ｆ，５ｂのうち、回転方向で前側にあるポケット５ｆに存在していた潤滑油は回転方向で後側のポケット５ｂへと、溝６に沿って移動しようとする。しかし、これらポケット５ｆ，５ｂ間に存在している柱部４３の外周面に、当該外周面からさらに径方向外方に隆起している隆起部７が形成されているので、後側のポケット５ｂへと移動しようとする潤滑油は、その移動が隆起部７によって妨げられ、当該潤滑油の一部は、円環部４１の案内面Ｓへと誘導される。
【００１９】
また、本実施形態では、前記のとおり、隆起部７の頂部１７は、円環部４１の外周面４５（案内面Ｓ）と共通する円周面上に配置されているため、隆起部７によって誘導され当該隆起部７を超えた潤滑油は、その一部が、当該隆起部７の頂部１７と共通する円周面上に配置されている案内面Ｓへと、スムーズに流れることができる。
【００２０】
このため、保持器４が回転を続けると、誘導された潤滑油が、外輪２と保持器４の案内面Ｓとの間に効果的に供給され、外輪２の肩部２２の内周面２３（図１参照）と、保持器４の案内面Ｓとの間に潤滑油膜を積極的に介在させることができる。この結果、保持器４と外輪２との接触による急激な摩擦力の発生を低減することができ、高速回転の環境下においても、保持器４は安定して外輪２に案内され、保持器４に与える衝撃を抑制することが可能となる。
【００２１】
また、隆起部７は、図３に示しているように、隣り合うポケット５ｆ，５ｂのうちの回転方向で前側となるポケット５ｆから後側となるポケット５ｂへと向かう方向に漸次高くなる構成である。すなわち、保持器４の厚さ方向（半径方向）の中心（板厚中心）を結ぶ仮想中心円Ｐを基準として、柱部４３の外面までの高さが、回転方向で前側となるポケット５ｆから後側となるポケット５ｂへと向かう方向に漸次高くなることにより、隆起部７が構成されている。
また、本実施形態では、回転方向で後側となるポケット５ｂから前側となるポケット５ｆへと向かう方向にも漸次高くなる構成である。
隆起部７は、図３に示しているように、裾部１６から頂部１７にわたって凹曲面的に漸次高くなる構成とするのが好ましいが、直線的に漸次高くなる構成であってもよい。特に、曲面的な形状とする場合、その断面の形状（図３参照）はサイクロイド曲線とするのが好ましい。
このように、隆起部７は、漸次高くなる構成であるため、回転方向で後側へ移動しようとする潤滑油は、案内面Ｓへとスムーズに誘導される。
【００２２】
図２において、隆起部７は、柱部４３の幅方向（軸方向）の全長にわたって形成されている。つまり、図２の左右の二点鎖線ｍ，ｎで挟まれた区間が、柱部４３の全幅であり、この区間に隆起部７が形成されている。そして、隆起部７の頂部１７は、円環部４１の外周面４５（案内面Ｓ）と、段差が無く、平面的に連続している（図３、図５参照）。
【００２３】
また、保持器４を径方向外方から内方へと見ると（図２）、隆起部７の等高線は、凹曲線形状となる。したがって、頂部１７における等高線Ｌも凹曲線形状となる。この凹曲線は、サイクロイド曲線とするのが好ましい。
以上のように、隆起部７を曲面的及び曲線的に構成することにより、潤滑油は、案内面Ｓへとスムーズに誘導される。
また、樹脂製である保持器４は、例えば金型を用いた射出成形により作製することができるが、隆起部７を凹曲面とすることにより金型から取り出しやすくなる。
【００２４】
前記のとおり、図２では、保持器４の回転方向を矢印Ａ方向としている。しかし、保持器４は左右で対称の形状であることから、この保持器４を転がり軸受に組み付ける際、保持器４が左右反対となることがあり得る。この場合、回転方向が想定していた方向と反対となる。
このように、保持器４において回転方向を一方向に設定していても、保持器４の組み付け方向によっては、設定していた回転方向に保持器４が回転するとは限らない。
【００２５】
しかし、本実施形態では、隆起部７は、隣り合うポケット５ｆ，５ｂのうちの一方から他方へと向かう方向に漸次高くなると共に、当該隣り合うポケット５ｆ，５ｂのうちの他方から一方へと向かう方向に漸次高くなる構成である。
このため、保持器４がどのように取り付けられても、回転方向で前側となるポケットに存在していた潤滑油は回転方向で後側のポケットへと移動しようとするが、その移動が隆起部７によって妨げられ、保持器４の円環部の案内面Ｓへとスムーズに誘導される。つまり、保持器４の組み付け方向に関係なく、隆起部７を機能させることができる。
また、この保持器４の構成によれば、正逆のいずれの方向にも回転する転がり軸受に適用することができる。
【００２６】
〔第二実施形態〕
図６は、第二実施形態を説明する説明図であり、環状の保持器１０４を平面上に展開した図である。図７は図６のＥ−Ｅ矢視の断面図であり、図８は図６のＦ−Ｆ矢視の断面図であり、図９は図６のＧ−Ｇ矢視の断面図である。なお、外輪、内輪及び玉については、前記実施形態と同じである。
【００２７】
この保持器１０４は、前記実施形態と同様に、軸方向両側にある一対の円環部１４１，１４２、及び、これら一対の円環部１４１，１４２を連結しかつ玉３を収容するポケットを周方向に区画して形成している複数の柱部１４３を有している。なお、図６ではポケット１０５ｆ，１０５ｂが代表として示されている。
そして、第一の円環部１４１が、その外周面１４５に、外輪２の肩部２２の内周面２３（図１参照）に案内される案内面Ｓを有している。
【００２８】
柱部４３の外周面に、当該外周面からさらに径方向外方に隆起している隆起部１０７が形成されており、本実施形態では、隆起部１０７の裾部１１６は、円環部１４１の外周面１４５（案内面Ｓ）と、共通する円周面上に配置されている。つまり、隆起部１０７は、案内面Ｓと共通する円周面から隆起し始めている形状である。
【００２９】
このため、保持器４が図６の矢印Ａ方向に回転すると、隣り合うポケット１０５ｆ，１０５ｂのうち、回転方向で前側にあるポケット１０５ｆに存在していた潤滑油は回転方向で後側のポケット１０５ｂへと移動しようとする。しかし、これらポケット１０５ｆ，１０５ｂ間に存在している柱部１４３の外周面に、当該外周面からさらに径方向外方に隆起している隆起部１０７が形成されているので、後側のポケット１０５ｂへと移動しようとする潤滑油は、その移動が隆起部１０７によって妨げられ、円環部１４１の案内面Ｓへと誘導される。
【００３０】
また、本実施形態では、前記のとおり、隆起部１０７は、案内面Ｓと共通する円周面から隆起し始めているので、回転方向で後側へと移動しようとする潤滑油は、隆起部１０７に妨げられると案内面Ｓへとスムーズに流れることができる。
【００３１】
このため、保持器１０４が回転を続けると、隆起部１０７によって誘導された潤滑油が、外輪２と保持器１０４の案内面Ｓとの間に効果的に供給され、外輪２の肩部２２の内周面２３（図１参照）と、保持器１０４の案内面Ｓとの間に潤滑油膜を積極的に介在させることができる。この結果、保持器１０４と外輪２との接触による急激な摩擦力の発生を低減することができ、高速回転の環境下においても、保持器１０４は外輪２によって安定して案内され、保持器１０４に与える衝撃を抑制することが可能となる。
【００３２】
また、隆起部１０７は、図７と図８に示しているように、隣り合うポケット１０５ｆ，１０５ｂのうちの回転方向で前側となるポケット１０５ｆから後側となるポケット１０５ｂへと向かう方向に漸次高くなる構成である。すなわち、保持器１０４の厚さ方向（半径方向）の中心（板厚中心）を結ぶ仮想中心円Ｐを基準として、柱部１４３の外面までの高さが、回転方向で前側となるポケット１０５ｆから後側となるポケット１０５ｂへと向かう方向に漸次高くなることにより、隆起部１０７が構成されている。
また、本実施形態では、回転方向で後側となるポケット１０５ｂから前側となるポケット１０５ｆへと向かう方向にも漸次高くなる構成である。
隆起部１０７は、回転方向の裾部１１６から頂部１１７にわたって凹曲面的に漸次高くなる構成とするのが好ましいが、直線的に漸次高くなる構成であってもよい。特に、曲面的な形状とする場合、その断面の形状はサイクロイド曲線とするのが好ましい。
【００３３】
このように、隆起部１０７は、漸次高くなる構成であるため、回転方向で後側へ移動しようとする潤滑油は、案内面Ｓへとスムーズに誘導される。
また、保持器１０４を径方向外方から内方へと見ると（図６）、隆起部１０７の軸方向に延びる方向の等高線は凹曲線形状となり、隆起部１０７の回転方向に延びる方向の等高線は凸曲線形状となる。
【００３４】
また、本実施形態においても、図７と図８に示しているように、隆起部１０７は、隣り合うポケット１０５ｆ，１０５ｂのうちの一方から他方へと向かう方向に漸次高くなると共に、当該隣り合うポケット１０５ｆ，１０５ｂのうちの他方から一方へと向かう方向に漸次高くなる構成である。
このため、保持器１０４が正逆のどちらに回転しても、回転方向で前側となるポケットに存在していた潤滑油は回転方向で後側のポケットへと移動しようとするが、その移動が隆起部１０７によって妨げられ、保持器１０４の円環部の案内面Ｓへとスムーズに誘導される。つまり、保持器１０４の組み付け方向に関係なく、隆起部１０７を機能させることができる。
また、この保持器１０４の構成によれば、正逆のいずれにも回転する転がり軸受に適用することができる。
【００３５】
なお、前記各実施形態において、図３及び図７に示したように、隆起部の形状は、その頂部を中心として回転方向の前後に対称としたが、非対称であってもよい。特に、保持器の回転方向が一定の場合には、隆起部は、隣り合うポケットのうちの回転方向で前側となるポケットから後側となるポケットへと向かう方向にのみ高くなる構成であってもよい。
また、前記各実施形態では、第一円環部４１（１４１）のみが外輪２に案内される転がり軸受であることから、隆起部７（１０７）の形状を、軸方向に偏らせてもよい。つまり、図２（図６）において、隆起部７（１０７）は左右対称の形状であったが、隆起部の頂部が左右方向（軸方向）のいずれかに偏った形状であってもよい。
【００３６】
本発明の転がり軸受は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、隆起部は前記各実施形態で示した形状以外であってもよい。つまり、回転方向で前側にあるポケットに存在していた潤滑油が回転方向で後側のポケットへと移動しようとするが、隆起部は、その移動を阻害して案内面へと誘導するように隆起している形状であればよい。
また、図３に示している実施形態では、隆起部７の頂部１７が、案内面Ｓと共通する円周面上に配置されている場合を説明した。しかし、これ以外として、図示しないが、隆起部７は、その頂部１７が案内面Ｓよりもさらに径方向外方へ突出したものであってもよい。
【００３７】
また、前記各実施形態では、保持器が外輪２の肩部２２に案内される外輪案内方式の転がり軸受を説明したが、保持器が内輪１の肩部に案内される内輪案内方式の転がり軸受であってもよい。
外輪案内方式の場合では、隆起部は柱部の外周面に形成されており、この隆起部は、前記外周面からさらに径方向外方に隆起（外輪２側に向かって隆起）している構成となるが、内輪案内方式の場合では、図示しないが、隆起部は柱部の内周面に形成されており、この隆起部は、前記内周面から径方向内方に隆起（内輪１側に向かって隆起）している構成となる。つまり、隣り合うポケット間に存在している柱部の外周面と内周面とのうちの案内面が設けられている側に、当該外周面又は当該内周面からさらに径方向に隆起している隆起部が形成されている。
【００３８】
また、本発明の転がり軸受を、前記実施形態ではアンギュラ玉軸として説明したが、それ以外であってもよい。また、図１では、保持器４は外輪２の軸方向一方側のみで案内される場合を説明したが、軸方向の両側で案内されるものであってもよい。つまり、保持器の第一円環部及び第二円環部それぞれが、案内面を有していてもよい。この場合であっても、隆起部によって、潤滑油は両方の案内面へと誘導される。
さらに、本発明の転がり軸受は、前記のようなターボチャージャ用以外として、工作機械用等にも適用することができ、特に高速回転機器用に適用するのが好ましい。
今回開示した実施形態は、本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等な意味、及び、範囲内での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１：内輪、  ２：外輪、  ３：玉（転動体）、  ４，１０４：保持器、  ５ｆ，５ｂ：ポケット、  １０５ｆ，１０５ｂ：ポケット、  ７，１０７：隆起部、  ４１，１４１：第一円環部、  ４２，１４２：第二円環部、  ４３，１４３：柱部、  ４５，１４５：外周面、  Ｓ：案内面
【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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