KR20010113787A - 자동차용 전기 구동장치 - Google Patents

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KR20010113787A
KR20010113787A KR1020017012949A KR20017012949A KR20010113787A KR 20010113787 A KR20010113787 A KR 20010113787A KR 1020017012949 A KR1020017012949 A KR 1020017012949A KR 20017012949 A KR20017012949 A KR 20017012949A KR 20010113787 A KR20010113787 A KR 20010113787A
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우르젤에크하르트
드롤브루노
하우스젝커발터
카를마르틴
토마르볼프강
프로인트스테판
훅크토마스
Original Assignee
클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 하우징(10)내에 배치된 정류자 모터(14), 및 정류자(22)의 근처에 배치된 베어링(25)를 포함하고, 상기 정류자 모터(14)가 회전자 샤프트(17), 상기 회전자 샤프트(17)상에 회전 불가능하게 놓인 정류자(22), 및 상기 하우징(10)에 고정된 브러시 홀더(30)를 포함하며, 상기 베어링(25)은 회전자 샤프트(17)를 회전 유격을 가지고 둘러싸는 베어링 부시(34) 및 상기 베어링 부시(34)를 수용하는 베어링 시이트(35)를 포함하는 특히, 자동차용 전기 구동장치에 관한 것이다.
상기 베어링(25)을 간단히 구성하기 위해, 고정 부재(37)가 브러시 홀더(30)에 일체형으로 형성되고, 상기 고정 부재(37)가 베어링 부시(34)를 축방향으로 넌포지티브 피트 방식으로, 하우징(10)내에 형성된 베어링 시이트(35)에 고정시킨다.

Description

자동차용 전기 구동장치{Electric drive, especially for motor vehicles}
전술한 방식의 공지된 전기 구동 장치(US 3,624,434)에서는 정류자측 베어링이 구면 베어링으로 형성되고 캡형 하우징 부품의 홈 내부에 배치된다. 구 세그먼트형(spherical segment) 베어링 부시용 베어링 시이트는 링형 유지 스프링으로 형성되고, 상기 스프링의 링형 에지가 상기 홈 내로 삽입되며 베어링 시이트를 형성하는 다수의 탄성 핑거로 베어링 부시의 정류자 쪽 절반을 커버한다. 유지 스프링의 링형 칼라가 하우징 부품 상에 놓이며, 브러시 홀더를 지지하는 고정 플레이트에 의해 하우징 벽 상에 고정되므로, 유지 스프링이 하우징 부품의 홈 내에 고정된다. 상기 고정 플레이트는 회전자 샤프트와 동축인 개구를 갖는다. 브러시 홀더를 향한 베어링 부시의 절반은 고정 부재를 형성하는 제 2 유지 스프링의 탄성 핑거에 의해 커버되고, 상기 스프링은 고정 플레이트의 개구 내에 고정되며, 외부에 놓인 핑거의 탑은 고정 플레이트 뒤로 맞물리고, 유지 스프링은 내부 스프링 핑거가 축방향 압력을 베어링 부시로 가하도록 고정 플레이트에 고정된다.
본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른 특히 자동차용 전기 구동장치에 관한 것이다.
도 1은 자동차용 윈도우 리프터 구동장치의 종단면도.
도 2는 도 1의 선Ⅱ-Ⅱ을 따른 단면도.
도 3은 도 1에 따른 윈도우 리프터 구동장치의 모터의 종단면도.
도 4는 변형된 베어링 부시를 가진 도 3과 동일한 모터의 종단면도.
본 발명에 따른 전기 구동장치는 회전자 샤프트의 정류자측 베어링이 적은 수의 부품, 즉 베어링 부시, 및 브러시 홀더의 통합 구성 부품을 형성하는 고정 부재로 구현된다는 장점을 갖는다. 베어링 시이트가 하우징의 제조시에 이미 주어지므로, 이것을 위한 부가의 제조 비용이 필요 없다. 고정 부재가 브러시 홀더의 구성 부품이기 때문에, 구동 장치의 조립이 현저히 간소화된다. 회전자 권선, 정류자, 브러시 홀더 및 베어링 부시가 장착된 회전자 샤프트는 하우징 내로 밀려지고 베어링 부시는 베어링 시이트 내로 삽입되며, 브러시 홀더가 즉각 베어링 부시를 베어링 시이트 내에 고정시킨다. 따라서, 조립이 완료된다. 조립 공정은 문제 없이 자동화될 수 있다.
청구범위 종속항에 제시된 특징에 의해 청구항 제 1항에 제시된 전기 구동장치의 개선이 이루어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 고정 부재가 브러시 홀더에 배치된, 회전자 샤프트에 대해 직경으로 그리고 평행하게 형성된 2개의 스프링 탄성 고정 암으로 구현된다. 상기 고정 암의 자유 단부는 베어링 부시에 있는 가압 경사면에 지지되고, 상기 경사면은 브러시 홀더를 향한 베어링 부시 측면 상에 회전자 샤프트에 대해 예각으로 경사지게 형성된다. 구면 베어링으로 회전자 샤프트의 베어링을 형성하는 경우, 가압 경사면이 구 세그먼트형으로 형성된 베어링 부시의 표면 영역으로 형성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 베어링 시이트 앞에 일정한 내경을 가진 링형 리세스가 하우징 내에 형성되고, 상기 리세스 내로 고정 암의 자유 단부가 삽입된다. 상기 링형 리세스는, 스프링 탄성 고정 암이 베어링 부시 상으로 밀려질 때 외부로 펴짐으로써 고정 암에 의해 축방향 힘성분을 가진 가압력이 베어링 부시 상으로 가해지고 상기 가압력은 베어링 부시를 넌포지티브 피트(non-positive fit) 방식으로 베어링 시이트 내에 고정시키는 것을 방지한다. 베어링 부시와 베어링 시이트 사이의 상기 넌포지티브 피트는 베어링 부시와 회전자 샤프트가 함께 회전하는 것을 방지한다. 베어링 부시와 회전자 샤프트가 함께 회전하면, 소음 또는 고장을 일으킬 수있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 부가로 베어링 부시와 베어링 시이트에 서로 매칭되는 포지티브 피트(positive fit) 부재를 형성하면, 베어링 부시와 베어링 시이트 내의 회전자 샤프트가 함께 회전하는 것이 확실하게 방지된다. 예컨대, 베어링 시이트 및/또는 고정 암에 있는 대응 윤곽과 상호 작용함으로써 베어링 부시를 베어링 시이트 내에 회전 불가능하게 고정시키는 포지티브 피트 부재가 베어링 부재의 표면에 제공될 수 있다. 상기 포지티브 피트 부재는 비이드 또는 평면부일 수 있다. 회전자 샤프트의 베어링을 구면 베어링으로 형성하면, 상기 대응 윤곽은 회전자 샤프트의 경사 위치에 매칭될 수 있는 가능성을 제공해야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 2개의 고정 암의 정면에는 각각 하나의 아치형 슬롯이 형성된다. 고정 암의 단부 영역에 상기 슬롯을 형성함으로써, 축방향 및 방사방향으로 발생하는 공차가 보상될 수 있다.
이하, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 구체적으로 설명한다.
일반적인 전기 구동장치의 실시예로서 도 1에 종단면도로 개략적으로 도시된 자동차용 윈도우 리프터 구동장치는 하우징(10)을 포함한다. 상기 하우징(10)내에는 하우징에 회전 가능하게 지지된 웜 기어(12) 및 그것에 맞물리는 웜(13)을 가진 웜 기어 쌍(11)이 수용된다. 고정자(15) 및 회전자(16)를 가진 정류자 모터(14)가 상기 하우징(10)에 장착된다. 영구자석을 가진 고정자(15)는 극 하우징(18)내에 수용되고, 상기 극 하우징(18)은 고정 플랜지(19)를 통해 하우징(10)에 조여진다. 회전자(16)는 적층된 회전자 바디(20) 및 회전자 권선(21)을 포함한다. 상기 회전자 권선(21)은 회전자 바디(20)의 홈 내에 삽입되며 정류자(22)에 접속된다. 회전자 바디(20) 및 정류자(22)는 회전자 샤프트(17) 상에 회전 불가능하게 배치된다. 회전자 샤프트(17)는 하우징(10)내로 돌출하며, 단부측에 웜 기어 쌍(11)의 웜 기어(12)에 맞물리는 웜(13)을 지지한다. 회전자 샤프트(17)는 제 1 베어링(24)을 통해 극 하우징(18)내에 그리고 제 2 베어링(25)을 통해 하우징(10)내에 회전 가능하게 수용되고 2개의 축방향 지지 베어링(26 및 27)을 통해 축방향으로 고정된다. 제 2 베어링(25)은 정류자(22)와 웜(13) 사이에 배치되는 한편, 제 1 베어링(24)은 정류자(22)의 반대편에 위치된 회전자(16)의 측면 상에 놓인다. 회전자 권선(21)에 대한 전류 공급은 공지된 방식으로 정류자 브러시(28), 소위 탄소 브러시에 의해 이루어진다. 상기 브러시는 정류자(22)에서 쌍으로 서로 마주 놓이며 탄성력에 의해 방사방향으로 정류자(22)의 외주로 가압된다. 정류자 브러시(28)는 브러시 홀더(30)에 정류자(22)의 방사 방향으로 이동 가능하게 고정되며 브러시 코드(29)를 통해 브러시 홀더(30)에 형성된 모터 커넥터(31)에 전기적으로 접속된다. 마찬가지로 하우징에 고정된 프린트 기판(32) 상에 모터 전자 장치가 수용되고, 회전자 샤프트(17)상에 회전 불가능하게 놓인 링 자석(33)에 의해 회전자 샤프트(17)의 회전각 또는 회전이 감지된다.
극 하우징(18)내의 제 1 베어링(24)은 원통형 베어링으로 형성되는 한편, 정류자측 제 2 베어링(25)은 구면 베어링으로 구현된다. 구면 베어링(25)은 중심 대칭, 구형, 특히 구 세그먼트형 베어링 부시(34), 및 하우징(10)내에 형성된 구 캡형 베어링 시이트(35)를 포함한다. 상기 베어링 부시(34)는 회전 유격을 가지고 회전자 샤프트(17)를 둘러싼다. 상기 베어링 시이트(35)는 회전자 샤프트(17)의 통과를 위한 중앙 개구(36)를 갖는다. 베어링 부시(34)는 대략 절반까지 베어링 시이트(35)에 의해 포지티브 피트 방식으로 수용되고 그 안에서 축방향으로 지지된다. 베어링 시이트(35)쪽으로 향한 축방향 고정력을 발생시키는 고정 부재(37)에 의해, 베어링 부시(34)가 베어링 시이트(35)내로 가압되므로, 베어링 부시(34)는 회전에 대항해서 넌포지티브 피트 방식으로 베어링 시이트(35)내에 고정된다. 고정 부재(37)는 베어링 부시(34)의 표면에 형성된 가압면(38)에 작용한다. 상기 가압면(38)은 도시되지 않은 구면 베어링(25)의 경우 베어링 시이트(35)로부터 돌출한 베어링 부시 부분의 표면 영역으로 형성된다.
제조 비용을 절감하기 위해 그리고 윈도우 리프터 구동장치의 조립을 간소화하기 위해, 고정 부재(37)는 플라스틱으로 제조된 브러시 홀더(30)의 일체형 구성 부품으로 형성된다. 이것을 위해, 브러시 홀더(30)는 회전자 샤프트(17)에 서로 직경으로 마주 놓인, 회전자 샤프트(17)에 대해 평행한 한쌍의 스프링 탄성 고정 암(39)을 갖는다. 상기 고정 암(39)은 그 자유 단부가 넌포지티브 피트 방식으로 베어링 부시(34), 즉 베어링 시이트(35)로부터 돌출한 구면 베어싱 부시(34)의 부분의 구형 표면에 있는 가압면(38)상에 지지되고 이것을 위해 그 단부에 상응하게 형성된, 예컨대 구형 또는 접선 지지면(40)을 갖는다. 고정 암(39)이 작동시에 그리고 베어링 부시(34)상으로 가압시에 벌어져서 방사방향 외부로 이동되어 베어링 부시(34)에 대한 그 가압력이 사라지지 않게 하기 위해, 베어링 시이트(35) 앞에 일정한 내경을 가진 링형 리세스(41)가 하우징(10)내에 형성된다. 하우징(10)을 회전자 샤프트(17)상으로 밀면, 고정 암(39)이 링형 리세스(41)내로 삽입되고, 회전자 샤프트(17)의 반대편에 놓인 그 외부면이 링형 리세스(41)의 실린더 벽에 인접한다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 고정 암(39)이 아치형 세그먼트로 구현되고, 그 단부측이 링형 리세스(41)내로 삽입된다. 도 1 및 도 2의 실시예에서는 예컨대 프린트 기판(32)과 같은 다른 부재에 대한 장소적 이유 때문에, 단 2개의 세그먼트형 고정 암(39)만이 제공된다. 그러나, 고정 암(39)의 수는 세그먼트의 부가 분리에 의해 증가될 수 있다. 고정 암(39)과 베어링 부시(34) 사이에서 축방향 및 방사방향으로 발생하는 공차를 보상하기 위해, 각각의 고정 암(39)의 정면에 아치형슬롯(42)이 형성된다.
윈도우 리프터 구동장치의 조립을 위해, 먼저 회전자 샤프트(17), 정류자(22), 링 세그먼트(33) 및 베어링 부시(34)에 의해 회전자(16)가 완전하게 된다. 그 다음에, 베어링 부시(34)의 내경 보다 큰 외경을 가진 웜(13)이 회전자 샤프트(17)의 단부로 롤링되고, 이 상태에서 회전자(16)는 고정자(15)내로 삽입된다. 그리고 나서, 브러시 홀더(30)가 회전자 샤프트(17)의 자유 단부로부터 회전자 샤프트(17) 위로, 상기 홀더(30)가 고정자(15)에 부딪칠 때 까지, 밀려진다. 조립을 용이하게 하기 위해, 바람직하게는 조립 슬리브가 사용된다. 조립 슬리브는 링 세그먼트(33) 및 정류자(22)와 거의 동일한 외경을 가지며, 스프링 부하를 받는 스냅 후크로 베어링 부시(34)를 둘러싼다. 조립 슬리브는 브러시 홀더(30)에서 방사방향으로 돌출한 정류자 브러시(28)가 링 자석(33) 및 정류자(22)의 에지에 "매달려서", 브러시 홀더(30)의 후속 조립을 방해하지 않도록 하기 위해 제공된다. 브러시 홀더(30)가 밀려질 때, 고정 암(39)은 브러시 홀더(30)에서 조립 슬리브에 의해 펴진다. 조립 슬리브가 다시 빼내지면, 조립 슬리브의 상기 스냅 후크가 베어링 부시(34)와 함께 움직이므로, 고정 암(39)이 다시 스프링 부하를 받는다. 조립 슬리브가 최종적으로 빼내질 때, 베어링 부시(34)가 큰 직경의 웜(13)에 의해 조립 슬리브로부터 분리되고, -수직으로 놓인 회전자 샤프트(17)에 의해 조립이 이루어지기 때문에- 중력에 의해 하부로 이미 다시 스프링 부하를 받는 고정 암(39)상으로 떨어진다. 이제, 하우징(10)이 장착되고, 베어링 부시(34)는 베어링 시이트(35)내로 삽입되고, 고정 암(39)의 자유 단부는 링형 리세스(42)내로 삽입된다.그 다음에, 극 하우징(18)이 하우징(10)에 조여진다. 조이는 과정에서, 베어링 부시(34)는 자동으로 브러시 홀더(30)의 고정 암(39)과 하우징(10)내의 베어링 시이트(35) 사이에서 정확한 위치에 고정된다. 고정 암(39)은 또한 자동으로 링 리세스(41)를 통해 하우징(10)에 록킹되므로, 축방향 부하에 의해 고정 암(39)이 스프링 부하를 벗어나는 것이 방지된다. 동시에, 브러시 홀더(30)는 하우징(10)과 폴 하우징(18) 사이에 고정된다.
하우징(10)이 회전자 샤프트(17) 위로 밀려지면, 회전자(16)가 가급적 정확히 동축으로 극 하우징(18)내에 배열됨으로써, 회전자 샤프트(17)가 정확히 수직으로 놓이게 된다. 극 하우징(18)내에서 영구자석의 끌어당기는 힘에 의해 회전자(16)가 측면으로 고정자(15)에 닿으려고 한다. 이것을 막기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 고정 암(39)이 베어링 부시(34)를 그 대칭 축을 지나 커버하도록 연장되어 구현된다. 따라서, 회전자 샤프트(17)의 지지가 이루어지고, 회전자 샤프트(17)가 측면으로 기울지는 것이 방지된다.
고정 암(39)이 브러시 홀더(30)에 변함 없이 놓여지는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 브러시 홀더(30)를 향한 베어링 부시(34)의 정면에 원통형 칼라(43)가 형성되고 상기 칼라가 고정 암(39)의 자유 단부에 지지되면, 동일한 지지 효과가 얻어진다.
본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않는다. 부가로, 베어링 시이트(35) 및/또는 고정 암(39)에 있는 대응 윤곽과 상호 작용함으로써 베어링 시이트(35)내에서 베어링 부시(34)의 회전을 확실하게 방지하는 포지티브 피트 부재가 베어링부시(34)에 형성되면, 회전에 대항해서 베어링 부시(34)가 베어링 시이트(35)에 고정될 수 있다. 이러한 포지티브 피트 부재는 비드 형성(beading) 또는 평면 형성(flattening)에 의해 구현될 수 있다. 그러나, 베어링 시이트(35) 및/또는 고정 암(39)의 대응 윤곽은 구면 베어링 부시(34)에서 회전 샤프트(17)의 경사 위치에 매칭될 수 있는 가능성을 제공하는데, 그 이유는 후자가 웜 기어에 의해 형성된 힘에 의해 제한적으로 편위되기 때문이다.
전술한 바와 같이 형성된 정류자측 베어링은 다른 전기 구동장치, 예컨대 와이퍼용 전기 구동장치에도 사용될 수 있다. 그러한 경우에는 웜 기어 쌍이 생략되면, 정류자측 베어링이 실린더 베어링으로 구현될 수도 있다. 그 경우에는 베어링 부시가 축방향으로 지지되는 지지면이 베어링 시이트(35)에 제공되어야 하고, 베어링 부시에는 가압 경사면이 형성되어야 한다. 상기 경사면은 회전자 샤프트(17)에 대해 예각으로 기울어지고, 고정 암(39)의 자유 단부가 넌포지티브 피트 방식으로 상기 경사면에 지지된다.

Claims (11)

  1. 하우징(10), 상기 하우징(10)내에 배치된 정류자 모터(14), 및 정류자(22)의 근처에 배치된 베어링(25)를 포함하고, 상기 정류자 모터(14)가 회전자 샤프트(17), 상기 회전자 샤프트(17)상에 회전 불가능하게 놓인, 회전자 샤프트(17)에 감긴 회전자 권선(21)에 접속된 정류자(22), 및 상기 하우징(10)에 고정되며 정류자(22)의 둘레에 놓인 정류자 브러시(28)를 가진 브러시 홀더(30)를 포함하며, 상기 베어링(25)은 회전자 샤프트(17)를 회전 유격을 가지고 둘러싸는 베어링 부시(34), 상기 베어링 부시(34)를 수용하며 베어링 부시(34)의 축방향 지지를 위한 지지면을 가진 베어링 시이트(35), 및 상기 베어링 부시(34)를 상기 지지면에 대항해서 넌포지티브 피트 방식으로 베어링 시이트(35)에 고정시키는 고정 부재(37)를 포함하는 특히, 자동차용 전기 구동장치에 있어서,
    상기 베어링 시이트(35)의 지지면이 직접 하우징(10)내에 형성되고, 상기 고정 부재(37)가 바람직하게는 플라스틱으로 제조된 브러시 홀더(30)의 일체형 구성 부품인 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 부재(37)가 브러시 홀더(30)에 배치된, 회전자 샤프트(17)에 직경으로 마주 놓인, 이것에 평행한 적어도 한 쌍의 스프링 탄성 고정 암(39)을 가지며, 브러시 홀더(30)를 향한 베어링 부시(34)의 측면에 회전자 샤프트(17)에 대해 경사진 가압면(38)이 형성되고, 고정 암(39)의 자유 단부가 상기가압면(38)상에 넌포지티브 피트 방식으로 지지되는 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 하우징(10)내에서 베어링 시이트(35) 앞에 일정한 내경을 가진 링형 리세스(41)가 형성되고, 고정 암(39)의 자유 단부가 상기 리세스(41)내로 삽입되는 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 링형 리세스(41)의 내경은 고정 암(39)이 작동시, 그리고, 가압면(38) 상으로 밀려질 때 베어링 부시(34)에서 벌어지지 않도록 설정되는 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 암(39)의 정면에 아치형 슬롯(42)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전자 샤프트(17) 상에 회전자 샤프트(17) 보다 큰 외경을 가진 웜 기어 쌍(11)의 웜(13)이 회전자 샤프트(17)와 일체로 형성되고, 상기 베어링 부시(34)가 웜(13)의 조립 전에 회전자 샤프트(17)상으로 밀려지는 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 부시(34)가 그표면에 형성된 포지티브 피트 부재를 가지며, 상기 포지티브 피트 부재는 베어링 시이트(35) 및/또는 고정 암(39)에 있는 대응 윤곽에 의해 베어링 시이트(35)내에 회전 불가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링(25)은 구면 베어링으로 구현되고, 그것의 구 캡형 베어링 시이트(35)는 회전자 샤프트(17)의 통과를 위한 중앙 개구(36)를 가지고 중심 대칭의 구 세그먼트형 베어링 부시(34)를 대략 절반까지 포지티브 피트 방식으로 수용하고, 고정 암(39)에 대한 베어링 부시(34)상의 가압면(38)은 베어링 시이트(35)로부터 돌출한 베어링 부시 부분의 표면 영역으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 브러시 홀더(30)를 향한 베어링 부시(34)의 측면 상에 원통형 칼라(43)가 형성되고, 상기 칼라(43)는 고정 암(39)의 자유 단부에 지지되는 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 고정 암(39)은 베어링 부시(34)를 그 대칭 중심선을 초과하여 커버하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정류자 모터(14)가 회전자 권선(21)을 지지하는 회전자(16) 및 상기 회전자(16)를 둘러싸는 고정자(15)로 구성되고, 상기 고정자(15)는 하우징(10)에 플랜지로 접속된 극 하우징(18)내에 수용되며, 상기 브러시 홀더(30)는 고정 부재(37)의 반대편에 놓인 그 측면이 축방향으로 고정자(15) 및/또는 극 하우징(18)에 지지되는 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
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