(57)【要約】【課題】筐体に設けられたシャフトに対してロータおよびインペラが回転可能に設けられた車両搭載用ポンプにおいて、シャフトとロータとの間に液体を供給してロータを冷却すると共に、シャフトとロータとの間に異物が挟まることを抑制し、ロータの回転が確保された車両搭載用ポンプを提供する。【解決手段】車両搭載用ポンプ５０は、回転可能に支持されたインペラ１２と、インペラ１２の回転中心線Ｏと同軸で回転するロータ１４を含むモータ１６と、インペラ１２とロータ１４とを収容する収容室が規定された筐体と、インペラ１２とロータ１４とを回転可能に支持する軸部１７と、穴部の内表面と軸部１７の外周面との間に規定され、インペラ１２によって加圧された液媒体が流通可能な隙間ＧＰ１と、隙間ＧＰ１に接続され、断面積が、隙間ＧＰ１の軸部１７の軸方向に垂直な断面積よりも大きい異物滞留部２０と、異物滞留部２０に接続された穴部２２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の羽根部を有し、回転可能に支持されたインペラと、
一方の軸方向端部が前記インペラに接続され、前記インペラの回転軸と同軸で回転するロータを含むモータと、
前記インペラと前記ロータとを収容する収容室が規定された筐体と、
前記収容室内に設けられ、前記ロータの他方の軸方向端部から前記インペラまで亘って延びる穴部に挿入され、前記インペラと前記ロータとを回転可能に支持するシャフトと、
前記穴部の内表面と前記シャフトの外周面との間に規定され、前記インペラによって加圧された液媒体が流通可能な流路と、
前記流路に接続され、前記シャフトの軸方向に垂直な断面積が、前記流路の前記シャフトの軸方向に垂直な断面積よりも大きい連通路と、
前記連通路に接続され、前記収容室内のうち、前記羽根部の外周縁部よりも前記回転軸側に位置する部分に開口し、前記連通路からの前記液媒体を排出する排出路と、
を備えた車両搭載用ポンプ。
【請求項２】
前記連通路は、前記インペラに形成された前記穴部の内表面のうち、前記シャフトの前記インペラ側の端部の周囲に位置する部分に環状に形成された、請求項１に記載の車両搭載用ポンプ。
【請求項３】
回転可能に支持されたインペラと、
一方の軸方向端部が前記インペラに接続され、前記インペラの回転軸と同軸で回転するロータを含むモータと、
前記インペラと前記ロータとを収容する収容室が規定された筐体と、
前記収容室内に設けられ、前記ロータの他方の軸方向端部から前記インペラまで亘って延びる穴部に挿入され、前記インペラと前記ロータとを回転可能に支持するシャフトと、
前記収容室を規定する前記筐体の内周面のうち、前記ロータと前記インペラとの間に設けられ、前記インペラに向けて開口し、前記インペラからの液媒体を濾過する濾過部と、
前記穴部の内表面と前記シャフトの外周面との間に規定され、前記濾過部を通過した前記液媒体が流通可能な流路とを備えた、車両搭載用ポンプ。
【請求項４】
前記濾過部は、環状に形成され、前記収容室の内周面から前記シャフトの径方向内方に向かうに従って、前記インペラ側に向けて傾斜する、請求項３に記載の車両搭載用ポンプ。
【請求項５】
前記濾過部は網目状とされ、前記液媒体を通すと共に、前記液媒体内に含まれる異物を濾過可能とされた、請求項４に記載の車両搭載用ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両搭載用ポンプに関し、モータの駆動によりインペラを回転させ、流体を加圧、吐出する車両搭載用ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、インペラの回転力を利用して、吸込口から冷却や潤滑を行う液体を閉ループの循環経路内で循環させ、冷却対象物の冷却や軸受などの潤滑を行うポンプが従来から知られている。
【０００３】
たとえば、特開２００５−６１３９１号公報に記載されたポンプは、内部に流体室が形成され、流体室を流れる流体を吸入口より吸入し、吐出口より吐出するポンプハウジングと、モータハウジングと、一端側がポンプハウジング内に突出して、インペラが取り付けられると共に、他端側がモータハウジング内で回転自在に軸支されるシャフトとを備えている。そして、このポンプは、ポンプハウジングとモータハウジングとの間に配設されると共にシャフトを回転自在に軸支する軸受部を備える軸受板とを備え、軸受板の内部に流体室からシャフトの周囲へと流体を導く流路が形成されている。これにより、インペラを回転させるシャフトの周囲に異物が混入することが抑制されている。
【０００４】
また、特開２００４−１６２５９８号公報に記載されたポンプは、吐出圧が高くなるインペラの延設部の上端に被せるように設けられた傘リング状の整流板を備え、切頭円錐状面（内壁面）と延設部との間を冷却水が通過できないようにして延設部上端近傍での吐出圧の低下の防止が図られている。
【０００５】
さらに、特開２００３−２２２０９９号公報に記載されたポンプは、弾性シール材を使うことによりコスト削減及びポンプ全体の小型化が図られている。
【特許文献１】特開２００５−６１３９１号公報
【特許文献２】特開２００４−１６２５９８号公報
【特許文献３】特開２００３−２２２０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特開２００４−１６２５９８号公報および特開２００３−２２２０９９号公報に記載されたポンプは、シャフトとロータとの間に液体が流通可能となっていない構成となっている。このため、ロータを十分に冷却することが困難であり、さらに、特開２００４−１６２５９８号公報および特開２００３−２２２０９９号公報には、シャフトとロータとの間に液体を流通可能としたときに、シャフトとロータとの間に異物が挟まり、シャフトの回転がロックされることを抑制することについて何等起因ないし動機付けとなる記載がない。そして、特開２００５−６１３９１号公報に記載されたポンプにおいては、ロータは、筐体に固定されたシャフトに回転自在に設けられた構成となっておらず、ロータ自体が筐体に直接支持されている。このため、特開２００５−６１３９１号公報においても同様に、シャフトとロータとの間に液体を流通可能としたときに、シャフトとロータとの間に異物が挟まり、シャフトの回転がロックされることを抑制することについて何等提案されていない。
【０００７】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、筐体に設けられたシャフトに対してロータおよびインペラが回転可能に設けられた車両搭載用ポンプにおいて、シャフトとロータとの間に液体を供給してロータを冷却すると共に、シャフトとロータとの間に異物が挟まることを抑制し、ロータの回転が確保された車両搭載用ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る車両搭載用ポンプは、１つの局面では、複数の羽根部を有し、回転可能に支持されたインペラと、一方の軸方向端部がインペラに接続され、インペラの回転軸と同軸で回転するロータを含むモータと、インペラとロータとを収容する収容室が規定された筐体とを備える。さらに、車両搭載用ポンプは、収容室内に設けられ、ロータの他方の軸方向端部からインペラまで亘って延びる穴部に挿入され、インペラとロータとを回転可能に支持するシャフトと、穴部の内表面とシャフトの外周面との間に規定され、インペラによって加圧された液媒体が流通可能な流路と、流路に接続され、シャフトの軸方向に垂直な断面積が、流路のシャフトの軸方向に垂直な断面積よりも大きい連通路と、連通路に接続され、収容室内のうち、羽根部の外周縁部よりも回転軸側に位置する部分に開口し、連通路からの液媒体を排出する排出路とを備える。
【０００９】
好ましくは、上記連通路は、インペラに形成された穴部の内表面のうち、シャフトのインペラ側の端部の周囲に位置する部分に環状に形成される。
【００１０】
本発明に係る車両搭載用ポンプは、他の局面では、回転可能に支持されたインペラと、一方の軸方向端部がインペラに接続され、インペラの回転軸と同軸で回転するロータを含むモータとを備える。さらに、この車両搭載用ポンプは、インペラとロータとを収容する収容室が規定された筐体と、収容室内に設けられ、ロータの他方の軸方向端部からインペラまで亘って延びる穴部に挿入され、インペラとロータとを回転可能に支持するシャフトとを備える。さらに、この車両搭載用ポンプは、収容室を規定する筐体の内周面のうち、ロータとインペラとの間に設けられ、インペラに向けて開口し、インペラからの液媒体を濾過する濾過部と、穴部の内表面とシャフトの外周面との間に規定され、濾過部を通過した液媒体が流通可能な流路とを備える。
【００１１】
好ましくは、上記濾過部は、環状に形成され、収容室の内周面からシャフトの径方向内方に向かうに従って、インペラ側に向けて傾斜する。好ましくは、上記濾過部は網目状とされ、液媒体を通すと共に、液媒体内に含まれる異物を濾過可能とされる。
【００１２】
好ましくは、上記集塵部は、環状に形成され、ロータ室の内周面からシャフトの径方向に向かうに従って、加圧室側に向けて傾斜する。好ましくは、上記集塵部は網目状とされ、液媒体を通すと共に、液媒体内に含まれる異物を濾過可能とされる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る車両搭載用ポンプによれば、シャフトとロータとの間に液体を流通させることでロータを冷却することができ、さらに、シャフトとロータとの間に異物が挟まること抑制し、ロータの回転を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本実施の形態に係るおポンプ装置について、図１から図４を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。
【００１５】
（実施の形態１）
図１から図３を用いて、本実施の形態１に係る車両搭載用ポンプ５０について説明する。図１は、本実施の形態１に係る車両搭載用ポンプ５０を示す断面図である。本実施の形態１に係る車両搭載用ポンプ５０は、たとえば、車両のエンジンコンパートメント内に搭載され、エンジンとラジエータとの間で、液体（冷却水）を循環するウォータポンプとして利用されたり、エンジンに対して液体（潤滑油）を供給したりするオイルポンプとして利用され、電動により駆動される。
【００１６】
車両搭載用ポンプ５０は、筐体１９と、この筐体１９内に収容されたインペラ１２およびこのインペラ１２を駆動するモータ１６とを備えている。
【００１７】
筐体１９は、ＬＬＣ（Long Life Coolant）や潤滑油等の液媒体を加圧するインペラ室（加圧室）１１が規定されたポンプハウジング３０と、モータ１６のロータ１４を収容する収容室３２が規定されたモータハウジング３１とを備えている。
【００１８】
ポンプハウジング３０は、インペラ室１１に供給される液媒体が流通する吸込管１０と、インペラ室１１内にて加圧された液媒体が吐出する排出管２５とを備えている。
【００１９】
ポンプハウジング３０とモータハウジング３１とは、互いにボルト等によって連結され、ポンプハウジング３０内に規定されたインペラ室１１と、モータハウジング３１内に規定された収容室３２とが互いに連通するように固定されている。なお、ポンプハウジング３０とモータハウジング３１との接触部分は、Ｏリング等のパッキンによってシールされておりポンプハウジング３０とモータハウジング３１との接触部分から、液媒体が漏れることが抑制されている。筐体１９には、収容室３２からインペラ室１１に達する軸部１７が設けられており、軸部１７は、筐体１９に固定されている。
【００２０】
インペラ１２は、インペラ室１１内に収容されている。インペラ１２は、円盤状のインペラ基部２６と、インペラ基部２６の一方の主表面上に形成され、回転中心線Ｏ上に位置し、上記軸部１７の上端部を受け入れ可能な膨出部２９と、インペラ基部２６の一方の主表面上であって、その外周縁部に沿って間隔を隔てて設けられた複数のインペラ羽部２７とを備えている。
【００２１】
膨出部２９は、ポンプハウジング３０に設けられた支持部３３によって回転可能に支持されている。
【００２２】
インペラ羽部２７は、インペラ基部２６の一方の主表面上であって、膨出部２９の周囲に位置する部分に形成されており、膨出部２９の上方には、吸込管１０とインペラ室１１との接続部分が位置しており、インペラ羽部２７より外周側に、排出管２５とインペラ室１１との接続部分が位置している。なお、インペラ室１１を規定するポンプハウジング３０の内壁面と、インペラ羽部２７およびインペラ基部２６の外周縁部との間には、僅かに隙間が規定されている。
【００２３】
そして、インペラ１２が回転すると、インペラ羽部２７によって、液媒体が加圧され、排出管２５から排出されると共に、吸込管１０からインペラ室１１内に順次液媒体が吸込まれる。
【００２４】
モータ１６は、モータハウジング３１の壁面に埋設されたステータ１５と、モータハウジング３１内に規定された収容室３２内に回転可能に収容されたロータ１４とを備えている。
【００２５】
ステータ１５は、たとえば、複数積層された電磁鋼板や圧粉磁心によって構成された環状のステータコアと、このステータコアの内周面に形成され、径方向内方に向けて突出する複数のステータティースに巻回されたコイルとを備えている。
【００２６】
ロータ１４は、複数積層された電磁鋼板や圧粉磁心によって構成された筒状のロータコアと、このロータコアに設けられた複数の永久磁石等を備えている。そして、ステータ１５のコイルに電力が供給されることで、ロータ１４が回転可能となっている。
【００２７】
ロータ１４の一方の軸方向端部は、インペラ１２に連設されており、ロータ１４およびインペラ１２には、軸部１７を受け入れ可能な穴部１３ａが形成されている。具体的には、ロータ１４の一方の軸方向端部とインペラ１２との間に、筒状の軸受１３が設けられており、穴部１３ａは、ロータ１４から軸受１３およびインペラ１２に亘って延びている。
【００２８】
そして、穴部１３ａのインペラ１２側の端部は、膨出部２９内に達すると共に、閉塞部材３６が設けられており、ロータ１４の他方の軸方向端部には、穴部１３ａの開口部が規定されている。この穴部１３ａには、ロータ１４の他方の軸方向端部から軸部１７が挿入されており、軸部１７の端部は、膨出部２９内にまで達している。
【００２９】
このため、ロータ１４が回転することで、インペラ１２も軸部１７を中心に回転し、インペラ室１１内の液媒体を加圧し、排出管２５から吐出可能となっている。なお、収容室３２は、ロータ１４を収容すると共に、内周面が円筒状とされた円筒部３５と、この円筒部３５の開口部に連設され、拡径するように広がる平坦面状の平坦部３４とを備えている。
【００３０】
そして、平坦部３４は、インペラ室１１に連設され、インペラ室１１内に収容されたインペラ１２から僅かに離れている。円筒部３５は、軸部１７を中心として円筒状に形成されている。この円筒部３５内には、ロータ１４および軸受１３が位置しており、軸受１３はロータ１４より小径とされているため、円筒部３５内のうち、軸受１３が位置する部分には、液媒体が貯留可能な水室１８が規定されている。
【００３１】
図２は、膨出部２９における拡大断面図である。この図２に示すように、穴部１３ａを規定するロータ１４、軸受１３およびインペラ１２の内表面と、軸部１７の外周面との間には、隙間ＧＰ２が規定されている。
【００３２】
そして、膨出部２９には、隙間ＧＰ２に連通する異物滞留部２０が形成されており、この異物滞留部２０の軸部１７の径方向の幅ｔ１は、隙間ＧＰ２の軸部１７の径方向の幅ｔ２よりも大きくなっている。図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。この図３に示すように、隙間ＧＰ２における軸部１７に対して垂直な断面積Ｓ１よりも、異物滞留部２０における軸部１７における垂直な断面積Ｓ２の方が大きくなっている。このため、たとえば、隙間ＧＰ２を液媒体が通るときの流通抵抗よりも、液媒体が異物滞留部２０を通るときの流通抵抗の方が小さくなっている。さらに、膨出部２９には、異物滞留部２０に達する穴部２２が形成されており、穴部２２は、インペラ室１１内に達している。なお、好ましくは、この穴部２２における液媒体の流通面積は、隙間ＧＰ２の流通面積よりも大きく形成する。
【００３３】
ここで、ロータ１４が回転し、インペラ１２が回転すると、インペラ羽部２７近傍の液媒体の圧力は、膨出部２９の周囲に位置する液媒体の圧力よりも高くなる。そして、インペラ１２によって加圧された液媒体の大部分は、排出管２５から排出される。
【００３４】
そして、インペラ羽部２７によって加圧された液媒体の一部は、水室１８内に入り込み、その後、ロータ１４と円筒部３５との隙間ＧＰ１を通り、ロータ１４の他方の軸方向端部（下端部）側に達する。
【００３５】
そして、ロータ１４に形成された穴部１３ａの開口縁部と軸部１７との隙間から隙間ＧＰ２内に入り込む。液媒体が隙間ＧＰ２内を流れることで、ロータ１４を冷却することができる。そして、隙間ＧＰ２内に入り込んだ液媒体が、異物滞留部２０内に入り込み、穴部２２から排出される。
【００３６】
ここで、穴部２２は、膨出部２９に形成されており、インペラ羽部２７近傍における液媒体の圧力は、膨出部２９の周囲における液媒体の圧力よりも高いため、インペラ羽部２７によって加圧されて水室１８内に入り込んだ液媒体は、穴部２２からインペラ室１１内に排出可能となっている。
【００３７】
上記のような流通経路を流れる液媒体内に異物Ｗが含まれる場合がある。このように液媒体内に異物Ｗが混入した場合においても、上記のように、水室１８、隙間ＧＰ１および隙間ＧＰ２を通り、異物滞留部２０に達する。
【００３８】
ここで、異物滞留部２０の幅ｔ１および断面積Ｓ２は、隙間ＧＰ２の幅ｔ２および断面積Ｓ１よりも大きいため、異物Ｗは、異物滞留部２０内で浮遊し、異物Ｗ同士が接触、かたまり、大きく成長することを抑制することができる。このため、異物は、隙間ＧＰ２の幅ｔ２よりも小径の小粒状のままで、穴部２２から排出可能となっている。
【００３９】
このため、隙間ＧＰ２内で大きな異物Ｗが成長し、穴部１３ａの内表面と軸部１７の外周面との間に異物Ｗが挟まれて、インペラ１２およびロータ１４の回転が阻害されることを抑制することができる。
【００４０】
ここで、穴部２２における液媒体の流通面積は、隙間ＧＰ２の流通面積よりも大きくなっている。このため、異物滞留部２０内の異物Ｗが隙間ＧＰ２に戻るよりも、穴部２２からインペラ室１１へ排出されやすくなっており、特に、液媒体は、隙間ＧＰ１から異物滞留部２０内へ流入しているため、異物Ｗは、隙間ＧＰ２内に戻り難くなっている。
【００４１】
このように、本実施の形態１に係る車両搭載用ポンプ５０によれば、ロータ１４を冷却することができると共に、異物Ｗが隙間ＧＰ１に挟まりこむことによりインペラ１２の回転が阻害されることを抑制することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
図４を用いて、本実施の形態２に係る車両搭載用ポンプ５０について説明する。なお、図１から図３に示された構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
図４は、本実施の形態２に係る車両搭載用ポンプ５０の断面図である。この図４に示されるように、円筒部３５を規定する収容室３２の内周面のうち、水室１８が位置する部分、換言すると、ロータ１４と、インペラ１２との間に位置する収容室３２の内周面に、異物捕集マス４０が設けられている。すなわち、異物捕集マス４０は、収容室３２の内表面のうち、ロータ１４と対向する部分に対して、インペラ室１１側に位置する部分に形成されている。異物捕集マス４０は、ロータ１４とインペラ１２との間に位置しており、ロータ１４側からインペラ１２に向けて先細状に形成され、その上端部には、軸受１３を受け入れ可能な貫通孔４１Ａが形成されている。このように、異物捕集マス４０は、略円錐台形状とされている。
【００４４】
貫通孔４１Ａの内周縁部と、軸受１３の外周面とは互いに離れており、環状の隙間が規定されている。異物捕集マス４０は、網目状とされており、異物Ｗを捕集することができる一方で、液媒体は、異物捕集マス４０を通過することができる。
【００４５】
ここで、本実施の形態２に係る車両搭載用ポンプ５０の他の構成は、上記実施の形態１に係る車両搭載用ポンプ５０と同様に構成されている。このため、インペラ１２によって加圧された液媒体の一部は、水室１８から隙間ＧＰ１、隙間ＧＰ２、異物滞留部２０および穴部２２を介してインペラ室１１内に入り込むような流通経路を流れる。このため、本実施の形態２に係る車両搭載用ポンプ５０においても、ロータ１４を冷却することができる。
【００４６】
上記のように液媒体が流通する途中に、異物捕集マス４０が設けられており、上記流通経路のうち、異物捕集マス４０より下流側に異物Ｗが流れることを抑制することができる。このため、穴部１３ａの内周面と、軸部１７の外周面との間に異物Ｗが挟まりこむことを抑制することができ、インペラ１２およびロータ１４の回転を確保することができる。
【００４７】
ここで、インペラ１２によって加圧され、水室１８内に入り込む液媒体は、インペラ１２によって軸部１７を中心に渦を巻くように流れている。このため、水室１８内に入り込んだ液媒体内に含まれる異物Ｗは、遠心力によって、水室１８の内周面に沿って流れつつ、隙間ＧＰ１側に向けて流れている。
【００４８】
ここで、異物捕集マス４０は、円筒部３５の内周面に環状に形成され、円筒部３５の径方向内方に向かうにつれて、ロータ１４側からインペラ１２側に向かうように傾斜しているため、円筒部３５の内周面に沿って流れる異物Ｗを良好に捕集することができる。特に、上記のように傾斜しているため、異物捕集マス４０と円筒部３５とによって規定される角部に異物Ｗが捕獲されると、異物Ｗは、異物捕集マス４０から漏れ難くなっている。
【００４９】
そして、異物Ｗが濾過された液媒体が、異物捕集マス４０よりも下流側に流れる。なお、液媒体中の異物Ｗは、円筒部３５の壁面側に変位しており、円筒部３５の中心付近を流れる液媒体内には、異物が殆ど含まれていない。これにより、貫通孔４１Ａから異物が、隙間ＧＰ１に流れ込むことを抑制することができ、結果として、異物捕集マス４０より下流側に異物Ｗが流れることを抑制することができる。これにより、本実施の形態２に係る車両搭載用ポンプ５０においても、ロータ１４およびインペラ１２の回転を確保することができる。
【００５０】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、車両搭載用ポンプに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施の形態１に係る車両搭載用ポンプを示す断面図である。
【図２】膨出部における拡大断面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
【図４】本実施の形態２に係る車両搭載用ポンプの断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  吸込管、１１  インペラ室、１２  インペラ、１３  軸受、１４  ロータ、１５  ステータ、１６  モータ、１７  軸部、１８  水室、１９  筐体、２０  異物滞留部、
２２  穴部、２５  排出管、２６  インペラ基部、２７  インペラ羽部、３０  車両搭載用ポンプハウジング、３１  モータハウジング、３２  収容室、４０  異物捕集マス、５０  車両搭載用ポンプ、ＧＰ１，ＧＰ２  隙間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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