JP2016130525A - Torque converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トルクコンバータに関する。 The present invention relates to a torque converter.
従来のトルクコンバータは、フロントカバーと、ポンプと、タービンと、ステータとを、有している(特許文献1を参照)。このトルクコンバータは、動力の伝達にオイルの流れを利用して、エンジンからの動力をトランスミッションに伝達する。例えば、フロントカバー及びポンプがエンジンからの動力を受けて回転すると、ステータを介して、タービンが回転する。 A conventional torque converter has a front cover, a pump, a turbine, and a stator (see Patent Document 1). This torque converter uses the flow of oil to transmit power, and transmits power from the engine to the transmission. For example, when the front cover and the pump rotate by receiving power from the engine, the turbine rotates through the stator.
従来のトルクコンバータでは、フロントカバー及びポンプの回転時には、オイルの流体力によってタービンが回転する。このため、オイルの流体力がタービンに大きく作用する部分の温度、例えばタービンシェルの径方向中央部及び/又は径方向中央上部(図4及び図5のMCの部分)の温度が、上昇するという問題が報告されている。タービンシェルの径方向中央部及び/又は径方向中央上部(図1のMCの部分)の温度が、上昇するという問題が報告されている。 In the conventional torque converter, when the front cover and the pump are rotated, the turbine is rotated by the fluid force of the oil. For this reason, the temperature of the part where the fluid force of oil acts on the turbine greatly, for example, the temperature of the radial center of the turbine shell and / or the upper part of the radial center (MC part in FIGS. 4 and 5) is said to rise. A problem has been reported. There has been reported a problem that the temperature of the radial center and / or the upper central portion of the turbine shell (MC portion in FIG. 1) increases.
ここで、フロントカバー、ステータ、及びタービンから構成される内部空間は、オイルを充填し循環させるための閉塞空間である。このため従来技術としては、オイルの供給量を制御によって増加させることによって、上記の温度上昇を低下させたりしていた。このように制御によって上記の温度上昇を低下させる手段は提供されてはいたものの、上記の温度上昇を積極的に低減する手段については、これまで提案されていなかった。 Here, the internal space composed of the front cover, the stator, and the turbine is a closed space for filling and circulating oil. For this reason, as a prior art, the temperature increase is reduced by increasing the amount of oil supplied by control. Thus, although means for reducing the above-described temperature rise by control has been provided, no means for proactively reducing the above-described temperature rise has been proposed so far.
本発明の目的は、温度上昇を抑制可能なトルクコンバータを、提供することにある。 The objective of this invention is providing the torque converter which can suppress a temperature rise.
本発明の第1側面に係るトルクコンバータは、フロントカバーと、ポンプと、タービンと、ステータとを、備える。ポンプは、フロントカバーに連結することによって作動流体を充填する。ポンプは、ポンプブレードを有する。タービンは、タービンシェルと、タービンブレードと、制御フィンとを、有する。タービンシェルは、ポンプに対向して配置される。タービンブレードは、タービンシェルとポンプとの間において、タービンシェルに設けられる。制御フィンは、タービンシェルの回転軸を基準として、タービンシェルの径方向外側に設けられる。制御フィンは、タービンシェルの回転軸側に向けて、作動流体の流れを制御する。ステータは、ポンプブレードとタービンブレードとの間で、作動流体を整流する。 The torque converter according to the first aspect of the present invention includes a front cover, a pump, a turbine, and a stator. The pump fills the working fluid by connecting to the front cover. The pump has a pump blade. The turbine has a turbine shell, turbine blades, and control fins. The turbine shell is disposed opposite the pump. The turbine blade is provided in the turbine shell between the turbine shell and the pump. The control fin is provided on the radially outer side of the turbine shell with reference to the rotation axis of the turbine shell. The control fin controls the flow of the working fluid toward the rotating shaft side of the turbine shell. The stator rectifies the working fluid between the pump blade and the turbine blade.
本トルクコンバータでは、制御フィンをタービンシェルの径方向外側に設けることによって、作動流体の流れをタービンシェルの回転軸側に向けて制御する。このように、制御フィンによって、作動流体をタービンシェルの回転軸側に案内することができるので、タービンシェルの温度上昇を抑制できる。 In this torque converter, the flow of the working fluid is controlled toward the rotating shaft side of the turbine shell by providing the control fins on the radially outer side of the turbine shell. Thus, since the working fluid can be guided to the rotating shaft side of the turbine shell by the control fin, the temperature rise of the turbine shell can be suppressed.
本発明の第2側面に係るトルクコンバータでは、第1側面に記載のトルクコンバータにおいて、制御フィンの外側部を基準として、制御フィンの内側部が、タービンシェルの回転方向にオフセットして配置されている。これにより、タービンが回転すると、作動流体を、制御フィンによって、タービンシェルの回転軸側にスムーズに案内することができる。また、この作動流体は、タービンの回転方向に向かって制御フィンに作用するので、トルクコンバータの性能を向上することができる。 In the torque converter according to the second aspect of the present invention, in the torque converter according to the first aspect, the inner part of the control fin is arranged offset with respect to the rotation direction of the turbine shell with reference to the outer part of the control fin. Yes. Thereby, when the turbine rotates, the working fluid can be smoothly guided to the rotating shaft side of the turbine shell by the control fin. In addition, since this working fluid acts on the control fins in the rotational direction of the turbine, the performance of the torque converter can be improved.
本発明の第3側面に係るトルクコンバータでは、第1側面又は第2側面に記載のトルクコンバータにおいて、制御フィンの内側部が、タービンブレードの径方向中央部より外側に配置される。これにより、タービンシェルの中央部の温度上昇を、効果的に抑制することができる。 In the torque converter according to the third aspect of the present invention, in the torque converter according to the first or second aspect, the inner portion of the control fin is disposed outside the radial central portion of the turbine blade. Thereby, the temperature rise of the center part of a turbine shell can be suppressed effectively.
本発明の第4側面に係るトルクコンバータでは、第3側面に記載のトルクコンバータにおいて、タービンブレードの径方向中央部が、タービンブレードの径方向長さの1/2である。これにより、タービンシェルの中央部の温度上昇を、より効果的に抑制することができる。 In the torque converter according to the fourth aspect of the present invention, in the torque converter according to the third aspect, the radial center portion of the turbine blade is ½ of the radial length of the turbine blade. Thereby, the temperature rise of the center part of a turbine shell can be suppressed more effectively.
本発明の第5側面に係るトルクコンバータでは、第2側面から第4側面のいずれか1項に記載のトルクコンバータにおいて、回転軸と制御フィンの内側端とを結ぶ直線と、制御フィンの内側端と制御フィンの外側端とを結ぶ直線とがなす角度が、30度以上75度以下に設定されている。これにより、作動流体を、タービンシェルの回転軸側に効果的に案内することができる。また、作動流体を、タービンの回転方向に向かって制御フィンに効果的に作用させることができる。 In the torque converter according to the fifth aspect of the present invention, in the torque converter according to any one of the second to fourth aspects, a straight line connecting the rotation shaft and the inner end of the control fin, and the inner end of the control fin And the straight line connecting the outer ends of the control fins are set to 30 degrees or more and 75 degrees or less. Thereby, a working fluid can be effectively guided to the rotating shaft side of a turbine shell. Further, the working fluid can be effectively applied to the control fins in the direction of rotation of the turbine.
本発明の第6側面に係るトルクコンバータでは、第1側面から第5側面のいずれか1項に記載のトルクコンバータにおいて、制御フィンが、制御フィンの外側端と制御フィンの内側端との間に、湾曲部を有している。これにより、作動流体を、タービンシェルの回転軸側により効果的に案内することができる。 In the torque converter according to the sixth aspect of the present invention, in the torque converter according to any one of the first to fifth aspects, the control fin is disposed between the outer end of the control fin and the inner end of the control fin. It has a curved part. As a result, the working fluid can be effectively guided to the rotating shaft side of the turbine shell.
本発明によれば、トルクコンバータにおいて、温度上昇を抑制できる。 According to the present invention, a temperature increase can be suppressed in a torque converter.
<トルクコンバータの構成>
図1は、本発明の一実施形態としてのトルクコンバータ1の縦断面概略図を示している。図1の左側にエンジン(図示せず)が配置され、図1の右側にトランスミッション(図示せず)が配置されている。図1に記載のXは、トルクコンバータ1の回転軸線である。
<Configuration of torque converter>
FIG. 1 shows a schematic longitudinal sectional view of a
トルクコンバータ1は、トルクコンバータ本体3と、ロックアップ装置5とを、有している。
The
トルクコンバータ本体3は、フロントカバー31と、ポンプ41と、タービン51と、ステータ61とを、備えている。
The torque converter
フロントカバー31には、エンジンからのトルクが入力される。フロントカバー31は、開口部31aを有している。この開口部には、ポンプ41が連結される。フロントカバー31は、ポンプ41(ポンプシェル42)とともに、作動流体を充填する充填空間S1を、形成する。なお、ポンプ41及びフロントカバー31によって、トルクコンバータ1のポンプインペラを構成していると解釈してもよい。
Torque from the engine is input to the
ポンプ41は、ポンプシェル42と、ポンプブレード43とを、有する。ポンプシェル42は、フロントカバー31の開口部31aに連結される。ポンプブレード43は、ポンプシェル42と一体に形成される。具体的には、ポンプブレード43は、上記の充填空間S1の内部において、ポンプシェル42に一体に形成される。
The
タービン51は、トルクコンバータ1のタービンライナである。タービン51は、タービンシェル52と、タービンブレード53と、制御フィン54とを、有する。
The
タービンシェル52は、ポンプシェル42に対向して配置される。タービンシェル52の内周部は、トランスミッションにトルクを出力するためのハブ30に連結されている。
The
タービンブレード53は、タービンシェル52とポンプシェル42との間において、タービンシェル52に設けられる。タービンブレード53は、ポンプシェル42と所定の間隔を隔てて、配置される。
The
制御フィン54は、作動流体の流れを制御するためのものである。例えば、制御フィン54は、タービンシェル52の回転軸X側に向けて、作動流体の流れを制御する。なお、タービンシェル52の回転軸Xは、タービン51の回転軸と解釈してもよい。また、タービンシェル52の回転軸Xは、トルクコンバータ1の回転軸Xと同軸である。
The
図1に示すように、制御フィン54は、タービンシェル52に設けられている。ここでは、複数の制御フィン54が、タービンシェル52の周方向に間隔を隔てて配置されている(図2を参照)。各制御フィン54は、タービンシェル52の回転軸Xを基準として、タービンシェル52の径方向外側に設けられている。なお、図2では、3枚の制御フィン54のみ示し、他の制御フィン54については省略している。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、制御フィン54は、フィン外側部54a(制御フィン54の外側部の一例)と、フィン内側部54b(制御フィン54の内側部の一例)と、フィン中間部54cとを、有する。
As shown in FIG. 2, the
フィン外側部54aは、タービンシェル52の回転軸Xを基準とした径方向外側の部分、すなわち外周側端部である。フィン外側部54aは、フィン内側部54bを基準として、タービンシェル52の回転方向R1とは反対の方向R2に、オフセットして配置される。なお、図2では、オフセット量を符号Fで示している。
The fin
フィン内側部54bは、タービンシェル52の回転軸Xを基準とした径方向内側の部分、すなわち内周側端部である。フィン内側部54bは、フィン外側部54aを基準として、タービンシェル52の回転方向R1にオフセットして配置される。
The fin
フィン中間部54cは、フィン外側端とフィン内側端との間に、設けられている。具体的には、フィン中間部54cは、フィン外側部54aとフィン内側部54bとを連結する部分である。フィン中間部54cは、タービンシェル52の回転軸Xが延びる方向に見た場合に、直線状に形成されている。
The fin
図1に示すように、フィン内側部54bは、タービンブレード53の径方向中央部より外側に配置される。具体的には、タービンブレード53の径方向中央部は、タービンブレード53の径方向長さの1/2である。すなわち、フィン内側部54bは、タービンブレード53の径方向長さの1/2より外側に配置される。
As shown in FIG. 1, the fin
より具体的には、図3に示すように、タービンブレード53の径方向長さを符号Lと記し、タービンブレード53の径方向内周端とフィン内側部54bの端部とを結ぶ径方向距離を符号Yと記すと、「L>Y>L/2」の関係式で表現される。ここでは、フィン内側部54bは、「L>Y>(5/6)×L」の関係式が成立している。
More specifically, as shown in FIG. 3, the radial length of the
図2に示すように、タービンシェル52の回転軸Xが延びる方向に見た場合に、フィン内側部54bの端部とタービンシェル52の回転軸X(回転中心)とを結ぶ直線C1と、フィン内側部54bの端部とフィン外側部54aの端部とを結ぶ直線C2とがなす角度θは、30度以上75度以下に設定される。ここでは、この角度θは、例えば、70度に設定されている。
As shown in FIG. 2, when viewed in the direction in which the rotation axis X of the
ステータ61は、タービンブレード53とポンプブレード43との間に配置されている。ステータ61は、タービンブレード53からポンプブレード43へと、作動流体を案内する。ステータ61は、ワンウェイクラッチ62によって、一方向の回転だけが許可されている。例えば、タービンライナ(タービン51)とポンプインペラ(フロントカバー31及びポンプ41)との回転速度の差が大きい場合、ステータ61は、作動流体を整流し、ポンプインペラの回転を促進する。一方で、上記の回転速度の差が小さい場合、ステータ61は、ワンウェイクラッチ62によって、空転する。
The
図1に示すように、ロックアップ装置5は、フロントカバー31からトルクを機械的にタービン51に伝達しつつ、トルク変動を吸収・減衰するための装置である。ロックアップ装置5は、フロントカバー31とタービン51との間の空間に、配置されている。
As shown in FIG. 1, the
ロックアップ装置5は、主に、ピストン7と、ダンパー機構9とを、有している。
The
ピストン7は、フロントカバー31とタービン51との間の空間を、軸方向に分割するように配置されている。ピストン7は、フロントカバー31の軸方向エンジン側に近接して配置されている。ピストン7は、トルクコンバータ1内の油圧の変化によって軸方向に移動可能な部材である。ピストン7には、摩擦部材8が装着されている。摩擦部材8は、フロントカバー31に当接可能且つ摺動可能である。
The
ダンパー機構9は、ドライブプレート11と、ドリブンプレート13と、複数のトーションスプリング15と、フロート部材17とを、有している。
The damper mechanism 9 includes a
ドライブプレート11は、ピストン7の軸方向トランスミッション側(タービン51側)に、配置されている。ドライブプレート11は、固定部材例えばリベットによりピストン7に固定され、複数のトーションスプリング15を、保持する。また、ドライブプレート11は、トーションスプリング15の端部に係合し、トーションスプリング15にトルクを入力する。
The
ドリブンプレート13は、タービン51とピストン7との軸方向間に、配置されている。ドリブンプレート13は、ハブ30に固定され、複数のトーションスプリング15の端部に係合する。ドリブンプレート13は、複数のトーションスプリング15からトルクの出力を受け、このトルクをハブ30に出力する。
The driven
複数のトーションスプリング15は、ドライブプレート11とドリブンプレート13との相対回転によって伸縮する。これにより、ドライブプレート11から入力された変動トルクを、減衰する。
The plurality of torsion springs 15 expand and contract by relative rotation between the
複数のトーションスプリング15は、外周側のトーションスプリング15aと、内周側のトーションスプリング15bとを、有している。外周側のトーションスプリング15a及び内周側のトーションスプリング15bは、ドライブプレート11に保持されている。
The plurality of torsion springs 15 include an outer peripheral
外周側のトーションスプリング15a及び内周側のトーションスプリング15bの端部には、ドライブプレート11が当接し、トルクが入力される。また、外周側のトーションスプリング15a及び内周側のトーションスプリング15bは、ドライブプレート11から入力された変動トルクを、減衰する。さらに、外周側のトーションスプリング15a及び内周側のトーションスプリング15bの端部にはドリブンプレート13が当接し、これらトーションスプリング15によって変動トルクが減衰された後のトルクが、ドリブンプレート13に出力される。
The
フロート部材17は、実質的に円環状の部材であり、外周側のトーションスプリング15aを保持する。フロート部材17は、本体部27と、保持部28とを、有している。本体部27は、ピストン7と外周側のトーションスプリング15aとの軸方向間に配置される第1部分27aと、外周側のトーションスプリング15aの径方向内側に配置される第2部分27bとを、有している。第1部分27aは、実質的に円環状に形成されている。第2部分27bは、第1部分27aの内周部に一体に形成されている。第2部分27bの内周端がドライブプレート11に当接することによって、フロート部材17が径方向に位置決めされる。
The
保持部28は、外周側の各トーションスプリング15の径方向外側を保持する。保持部28は、本体部27の径方向外側部と一体に形成される。保持部28は、本体部27の径方向外側部からタービン51に向けて延びている。保持部28と、フロントカバー31の外側部(例えば軸方向に延びる部分)との間には、作動流体が通過可能な空間T1が、設けられている。
The holding
<作動流体の流れの説明>
ここでは、図4及び図5を用いて、作動流体の流れを説明する。図4及び図5に示した矢印は、流れの方向を示す。この流れの方向を示す矢印は、流体解析によって計算された速度ベクトルを、模式的に示したものである。なお、図4及び図5では、流れの方向を明示するために、フロート部材17を除きダンパー機構を、省略している。
<Description of working fluid flow>
Here, the flow of the working fluid will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The arrows shown in FIGS. 4 and 5 indicate the direction of flow. The arrow indicating the flow direction schematically shows the velocity vector calculated by the fluid analysis. 4 and 5, the damper mechanism is omitted except for the
トルクコンバータ1の作動時には、トルクコンバータ1の内部空間、例えばポンプシェル42及びタービンシェル52によって囲まれた内部空間S2において、作動流体が作動している。具体的には、充填空間S1の一部であるトルクコンバータ1の内部空間S2において、作動流体は、ポンプ41、ステータ61、タービン51の順に、循環する。
When the
詳細には、図4の破線の矢印で示すように、作動流体は、主にタービンシェル52の径方向中央上部からタービンシェル52の径方向中央部までの範囲においてタービンシェル52に衝突しながら、上記のように循環する。この作動流体の流れによって、トルクコンバータ1は機能する。
Specifically, as indicated by the dashed arrows in FIG. 4, the working fluid collides with the
一方で、トルクコンバータ1の作動時には、充填空間S1の一部であるタービン51の外側空間、例えばフロントカバー31、ポンプシェル42の径方向外側部、及びタービンシェル52によって囲まれた充填空間S1においても、作動流体は作動している。
On the other hand, when the
この場合、作動流体は、フロート部材17(保持部28)とフロントカバー31の外側部との間の空間T1を、フロントカバー31からタービン51に向かって、流れる。そして、この作動流体は、タービンシェル52の外側部に到達し、制御フィン54に沿ってタービンシェル52の回転軸Xに向けて流れる。すなわち、タービンシェル52の外側部に到達した作動流体は、制御フィン54によってタービンシェル52の回転軸Xに向けて、案内される。
In this case, the working fluid flows from the
詳細には、この作動流体は、フィン外側部54aから、フィン中間部54cを通過して、フィン内側部54bへと、流れる。また、上述したように、フィン内側部54bは、タービンブレード53の径方向中央部より外側、例えばタービンブレード53の径方向長さLの1/2より外側に、配置されているので、フィン内側部54bから流出した作動流体は、タービンシェル52の径方向中央上部及び径方向中央部に、到達する。その後、この作動流体は、タービンシェル52の径方向中央部からタービンシェル52の回転軸Xに向けて、流れる。
Specifically, the working fluid flows from the fin
ここで、上述したように、タービンシェル52の径方向中央上部からタービンシェル52の径方向中央部までの範囲では、タービン51の内部における作動流体の衝突によってタービンシェル52の温度が上昇するおそれがある。しかし、タービン51の外側の作動流体は、制御フィン54から、タービンシェル52の径方向中央部を経て、タービンシェル52の回転軸Xに向けて流れるので、この作動流体によって、タービンシェル52が冷却され、タービンシェル52における上記の範囲の温度上昇を抑制することができる。
Here, as described above, in the range from the radial center of the
また、図6は、図2の各位置1〜4における制御フィン54の圧力分布である。制御フィン54の圧力分布は、フィン外側部54aからフィン内側部54bに向けて徐々に低下している。この圧力分布から、タービンシェル52の外側部に到達した作動流体が、フィン外側部54aから、フィン中間部54cを通過して、フィン内側部54bへと移動することが理解できる。
FIG. 6 is a pressure distribution of the
また、図5に示すように、タービン51の外側空間においては、作動流体は、制御フィン54に衝突し、図4に示したように制御フィン54に沿ってタービンシェル52の回転軸Xに向けて流れる。すなわち、制御フィン54に対する作動流体の衝突によって、作動流体は、タービン51の回転を促進する。また、上述したように、制御フィン54の角度θは30度以上75度以下に設定することによって、タービン51の回転を効果的に促進することができる。すなわち、トルクコンバータ1の性能、例えばトルク比(=タービントルク/ポンプトルク)を、効果的に向上することができる。
As shown in FIG. 5, in the outer space of the
<他の実施形態>
(A)前記実施形態のロックアップ装置5の構成は一例であって、ロックアップ装置5の外周部例えばダンパー機構9の外周部と、フロントカバー31の外側部との間において、作動流体が通過可能な空間が、存在していれば、ダンパー機構9の構成はどのような構成であってもよい。
<Other embodiments>
(A) The configuration of the
(B)前記実施形態では、制御フィン54のフィン中間部54cが直線状に形成される場合の例を示したが、フィン内側部54bが、フィン外側部54aを基準として、タービンシェル52の回転方向R1側にオフセットしていれば、フィン中間部54cの形状は、任意に設定可能である。例えば、ファン中間部は、湾曲していてもよい。この場合、作動流体が衝突し案内される面が、膨らむように湾曲していることが望ましい。
(B) In the above-described embodiment, an example in which the fin
トルクコンバータに広く適用可能である。 Widely applicable to torque converters.
1 トルクコンバータ
31 フロントカバー
41 ポンプ
51 タービン
61 ステータ
52 タービンシェル
53 タービンブレード
54 制御フィン
X タービンシェルの回転軸
54a フィン外側部
54b フィン内側部
54c フィン中間部
L タービンブレードの径方向長さ
C1 フィン内側部の端部とタービンシェルの回転軸とを結ぶ直線
C2 フィン内側部の端部とフィン外側部の端部とを結ぶ直線
θ 制御フィンの設置角度(直線C1及びC2がなす角度)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記フロントカバーに連結することによって作動流体を充填し、且つポンプブレードを有するポンプと、
前記ポンプに対向して配置されるタービンシェルと、前記タービンシェルと前記ポンプとの間において前記タービンシェルに設けられるタービンブレードと、前記タービンシェルの回転軸を基準として前記タービンシェルの径方向外側に設けられ且つ前記タービンシェルの回転軸側に向けて前記作動流体の流れを制御する制御フィンとを、有するタービンと、
前記ポンプブレードと前記タービンブレードとの間で前記作動流体を整流するステータと、
を備えるトルクコンバータ。 A front cover;
A pump filled with a working fluid by connecting to the front cover and having a pump blade;
A turbine shell disposed opposite to the pump; a turbine blade provided in the turbine shell between the turbine shell and the pump; and a radially outer side of the turbine shell with respect to a rotation axis of the turbine shell A turbine having a control fin that is provided and that controls the flow of the working fluid toward the rotating shaft side of the turbine shell;
A stator for rectifying the working fluid between the pump blade and the turbine blade;
A torque converter comprising:
請求項1に記載のトルクコンバータ。 With the outer side of the control fin as a reference, the inner side of the control fin is arranged offset in the rotational direction of the turbine shell,
The torque converter according to claim 1.
請求項1又は2に記載のトルクコンバータ。 An inner portion of the control fin is disposed outside a radially central portion of the turbine blade.
The torque converter according to claim 1 or 2.
請求項3に記載のトルクコンバータ。 The radial center portion of the turbine blade is ½ of the radial length of the turbine blade.
The torque converter according to claim 3.
請求項2から4のいずれか1項に記載のトルクコンバータ。 An angle formed by a straight line connecting the rotation shaft and the inner end of the control fin and a straight line connecting the inner end of the control fin and the outer end of the control fin is set to 30 degrees or more and 75 degrees or less. ,
The torque converter of any one of Claim 2 to 4.
請求項1から5のいずれか1項に記載のトルクコンバータ。 The control fin has a curved portion between an outer end of the control fin and an inner end of the control fin.
The torque converter of any one of Claim 1 to 5.
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