直動案内軸受装置
【課題】作動性の向上及び低騒音化を低コストで確実且つ容易に実現する。
【解決手段】 転動体無限循環軌道７の無限循環する一列の鋼球Ｂ及びセパレータ１００の列にすき間を設け、該すき間及び鋼球Ｂ間のスパンが適正値となるようにセパレータ１００の軸方向の厚みｄを設定する。前記のすき間の寸法は鋼球Ｂの位相によって変動するが、該すき間寸法が最小になる鋼球Ｂの位相の位置において、すき間の寸法を鋼球Ｂの直径の２％以上、６３％以下としてこの範囲のすき間寸法を適正値とする。
【解決手段】 転動体無限循環軌道７の無限循環する一列の鋼球Ｂ及びセパレータ１００の列にすき間を設け、該すき間及び鋼球Ｂ間のスパンが適正値となるようにセパレータ１００の軸方向の厚みｄを設定する。前記のすき間の寸法は鋼球Ｂの位相によって変動するが、該すき間寸法が最小になる鋼球Ｂの位相の位置において、すき間の寸法を鋼球Ｂの直径の２％以上、６３％以下としてこの範囲のすき間寸法を適正値とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、循環方向に互いに隣り合う各転動体の間にセパレータが介装されたスライダを備えた直動案内軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の直動案内軸受装置としては、例えば図６に示すように、軸方向に長く延びる案内レール１と、その上に移動可能に跨架されたスライダ２とを備えたものが知られている。
案内レール１の両側面にはそれぞれ軸方向に延びる転動体転動溝３が形成されており、スライダ２のスライダ本体２Ａには、その両袖部４の内側面に、それぞれ転動体転動溝３に対向する転動体転動溝（図示せず）が形成されている。
【０００３】
そして、これらの向き合った両転動体転動溝の間には転動体としての多数の鋼球Ｂが転動自在に装填され、その鋼球Ｂの転動を介してスライダ２が案内レール１上を軸方向に沿って移動できるようになっている。この移動につれて、案内レール１とスライダ２との間に介在する鋼球Ｂは転動してスライダ２のスライダ本体２Ａの端部に移動するが、スライダ２を軸方向に継続して移動させていくためには、これらの鋼球Ｂを無限に循環させる必要がある。
【０００４】
そこで、スライダ本体２Ａの袖部４内に更に軸方向に貫通する転動体通路としての直線状の貫通孔（図示せず）を形成すると共に、スライダ本体２Ａの前後両端にエンドキャップ５を設けて、これに上記両転動体転動溝と転動体通路としての貫通孔とを連通する半円弧状に湾曲した転動体循環路６（図７参照）を形成することにより、転動体無限循環軌道７を構成している。
【０００５】
また、転動体無限循環軌道７の互いに隣り合う各鋼球Ｂ間には、図７に示すように、該鋼球Ｂに対向する両側面にそれぞれ凹面８を有するセパレータ９が該凹面８を鋼球Ｂに接触させた状態で介装されている。セパレータ９は転動体無限循環軌道７の鋼球列の循環方向のすき間を無くして鋼球列に圧縮力を加え、これにより、作動性の向上を図るためのものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる従来の直動案内軸受装置においては、上述した転動体無限循環軌道を複数の部品によって構成しているが、部品の加工誤差等による製品毎の軌道長さのばらつきを吸収し、且つ、鋼球列に強制的に圧縮力を加えるためには、高精度で複雑な形状を持ったセパレータ（例えば弾性部や可動部を持ったセパレータ等）仕様が要求され、その製作が困難であった。
【０００７】
また、セパレータで鋼球列に強制的に圧縮力を加える設定であるため、部品の加工誤差等によって鋼球列に過大な圧縮力が加わった場合には、作動性が著しく悪化し、更には耳障りな騒音が生じるという問題がある。
本発明はかかる不都合を解消するためになされたものであり、作動性の向上及び低騒音化を低コストで確実且つ容易に実現することができる直動案内軸受装置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】
かかる目的を達成するために、請求項１に係る直動案内軸受装置は、両側部に軸方向に延びる転動体転動溝を有して軸方向に延長された案内レールと、該案内レールの前記転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し、これらの転動体転動溝間に挿入された多数の転動体の転動を介して軸方向に沿って移動可能に前記案内レールに支持され、且つ、該転動体を無限に循環させる転動体無限循環軌道を有すると共に循環方向に互いに隣り合う各転動体の間にセパレータが介装されたスライダとを備えた直動案内軸受装置において、無限循環する一列の転動体及びセパレータの列にすき間を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る直動案内軸受装置は、請求項１において、前記転動体はボールであって、前記すき間の合計寸法を、転動体無限循環軌道でボールとセパレータとの間に設けたすき間の寸法が最小になるボールの位相の位置において、ボールの直径の２％以上６３％以下としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、作動性の向上及び低騒音化を低コストで確実且つ容易に実現することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態の一例である直動案内軸受装置の転動体無限循環軌道を説明するための説明図、図２は鋼球とセパレータとの間に設けたすき間寸法が大きくなりすぎたときの不具合を説明するための説明図、図３はセパレータの断面図、図４はすき間寸法毎の動摩擦力の変動及びセパレータを用いない場合の動摩擦力の変動を示すグラフ図、図５はすき間寸法と最大ひげ成分との関係を示すグラフ図である。なお、この実施の形態の直動案内軸受装置は、図６に示す従来の直動案内軸受装置に対して転動体無限循環軌道の互いに隣り合う各鋼球間に介装されたセパレータが相違するだけであるため、相違する部分についてのみ説明する。
【００１２】
図１に示すように、転動体無限循環軌道７の互いに隣り合う鋼球Ｂ間にはセパレータ１００が介装されている。セパレータ１００は例えば６６ナイロンやウィスカー入り６６ナイロン等のように射出成形性・耐摩耗性に優れた材料で短円筒状に形成されており、図３に示すように、軸方向の両端面には鋼球半径に近似した曲率半径Ｒを持つ凹面１０１が設けられている。従来例では、凹面１０１は鋼球Ｂに接触して該鋼球Ｂを保持すると共に鋼球列にすき間を無くして鋼球列に圧縮力を加えるようになっているが、この実施の形態では、無限循環する一列の鋼球Ｂ及びセパレータ１００の列にすき間を設け、また、該すき間及び鋼球Ｂ間のスパンが適正値となるようにセパレータ１００の軸方向の厚みｄを設定している。
【００１３】
ここで、図１（ａ），（ｂ）から理解できるように、転動体無限循環軌道７の鋼球Ｂとセパレータ１００との間に設けたすき間の寸法が鋼球Ｂの位相によって変動するが、この実施の形態では、鋼球Ｂとセパレータ１００との間のすき間寸法が最小になる鋼球Ｂの位相の位置（図１（ａ）の位置）において、すき間の寸法を鋼球Ｂの直径の２％以上、６３％以下としてこの範囲のすき間寸法を適正値とする。
【００１４】
すき間の寸法が鋼球Ｂの直径の６３％を超えると、すき間寸法が大きくなりすぎて、図２に示すように、転動体無限循環軌道７の半円弧状の転動体循環路６でセパレータ１００が倒れ込んで該セパレータ１００のすき間側の端面の外周縁（凹面と外周面との境部）Ａが鋼球Ｂ間を結ぶ直線（点線部）より上側に位置して鋼球Ｂにくさび状に食い込み、作動性が悪化する場合がある。
【００１５】
一方、すき間の寸法が鋼球Ｂの直径の２％未満では、すき間寸法が小さくなりすぎて鋼球Ｂの位相による鋼球列のスキマ変動によって鋼球列に過大な圧縮力が加わり、作動性が悪化する場合がある。
なお、すき間寸法の適正範囲（鋼球Ｂの直径の２％以上、６３％以下）は幾何学的関係を基に実験により求めたものであるが、適正範囲の下限値（鋼球径の２％）は計算値とほぼ一致した値となったのに対し、上限値（鋼球径の６３％）は計算値の約２倍の値となった。これは現実的に見て鋼球列のある一ヶ所に全てのすき間が集中することは極めてまれであり、ある程度までは鋼球Ｂ間にすき間がばらけて配置されることが原因である。
【００１６】
図４（ａ）〜（ｄ）にすき間寸法／鋼球径の値を０、０．２７、０．８、１．０としたときの動摩擦力の変動、図４（ｅ）にセパレータを用いない場合の動摩擦力の変動の実測結果を示す。また、図５にすき間寸法／鋼球径と最大ひげ成分との関係を示す。
図５から明らかなように、セパレータを用いない場合の最大ひげ成分の大きさが０．２３ｋｇｆ程度であることから、セパレータを使用するときの条件をこれ以下とすると、セパレータ１００と鋼球Ｂとの間のすき間寸法は鋼球Ｂの直径の２％以上、６３％以下が好ましいことが判る。
【００１７】
このようにこの実施の形態では、鋼球列中のすき間を設けているため、転動体無限循環軌道７を構成する各部品に加工誤差があっても鋼球列に過大な圧縮力が加わらないようにすることができ、この結果、良好な作動性を得ることができると共に、低騒音化を図ることができる。また、セパレータ１００も弾性部や可動部を設ける必要がなく、単純な形状でよいため、容易且つ低コストで製作することができる。
【００１８】
なお、上記実施の形態では、鋼球Ｂ間に独立した一個のセパレータ１００を介装した場合を例に採ったが、各セパレータ１００がそれぞれ連結されている場合でも、上述した適正範囲のすき間を設定することにより、同様の作用効果を得ることができるのは勿論である。
また、上記実施の形態では、円筒状のセパレータ１００を用いたが、これに限定されず、例えば円柱状のセパレータを用いてもよい。
更に、上記実施の形態では、セパレータ１００の凹面１０１の形状を鋼球半径に近似した曲率のＲ形状としたが、これに限らず、例えば、凹面１０１の形状を円錐状やゴシックアーチ状にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態の一例である直動案内軸受装置の転動体無限循環軌道を説明するための説明図であり、（ａ）は転動体無限循環軌道で鋼球とセパレータとの間に設けたすき間の寸法が最小になる鋼球の位相の位置を示す図、（ｂ）は転動体無限循環軌道で鋼球とセパレータとの間に設けたすき間の寸法が最大になる鋼球の位相の位置を示す図である。
【図２】鋼球とセパレータとの間に設けたすき間寸法が大きくなりすぎたときの不具合を説明するための説明図である。
【図３】セパレータの断面図である。
【図４】すき間寸法毎の動摩擦力の変動及びセパレータを用いない場合の動摩擦力の変動を示すグラフ図である。
【図５】すき間寸法と最大ひげ成分との関係を示すグラフ図である。
【図６】従来の直動案内軸受装置を説明するための説明図である。
【図７】従来のセパレータを説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１…案内レール
２…スライダ
３…転動体転動溝
７…転動体無限循環軌道
１００…セパレータ
Ｂ…鋼球（転動体）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、循環方向に互いに隣り合う各転動体の間にセパレータが介装されたスライダを備えた直動案内軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の直動案内軸受装置としては、例えば図６に示すように、軸方向に長く延びる案内レール１と、その上に移動可能に跨架されたスライダ２とを備えたものが知られている。
案内レール１の両側面にはそれぞれ軸方向に延びる転動体転動溝３が形成されており、スライダ２のスライダ本体２Ａには、その両袖部４の内側面に、それぞれ転動体転動溝３に対向する転動体転動溝（図示せず）が形成されている。
【０００３】
そして、これらの向き合った両転動体転動溝の間には転動体としての多数の鋼球Ｂが転動自在に装填され、その鋼球Ｂの転動を介してスライダ２が案内レール１上を軸方向に沿って移動できるようになっている。この移動につれて、案内レール１とスライダ２との間に介在する鋼球Ｂは転動してスライダ２のスライダ本体２Ａの端部に移動するが、スライダ２を軸方向に継続して移動させていくためには、これらの鋼球Ｂを無限に循環させる必要がある。
【０００４】
そこで、スライダ本体２Ａの袖部４内に更に軸方向に貫通する転動体通路としての直線状の貫通孔（図示せず）を形成すると共に、スライダ本体２Ａの前後両端にエンドキャップ５を設けて、これに上記両転動体転動溝と転動体通路としての貫通孔とを連通する半円弧状に湾曲した転動体循環路６（図７参照）を形成することにより、転動体無限循環軌道７を構成している。
【０００５】
また、転動体無限循環軌道７の互いに隣り合う各鋼球Ｂ間には、図７に示すように、該鋼球Ｂに対向する両側面にそれぞれ凹面８を有するセパレータ９が該凹面８を鋼球Ｂに接触させた状態で介装されている。セパレータ９は転動体無限循環軌道７の鋼球列の循環方向のすき間を無くして鋼球列に圧縮力を加え、これにより、作動性の向上を図るためのものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる従来の直動案内軸受装置においては、上述した転動体無限循環軌道を複数の部品によって構成しているが、部品の加工誤差等による製品毎の軌道長さのばらつきを吸収し、且つ、鋼球列に強制的に圧縮力を加えるためには、高精度で複雑な形状を持ったセパレータ（例えば弾性部や可動部を持ったセパレータ等）仕様が要求され、その製作が困難であった。
【０００７】
また、セパレータで鋼球列に強制的に圧縮力を加える設定であるため、部品の加工誤差等によって鋼球列に過大な圧縮力が加わった場合には、作動性が著しく悪化し、更には耳障りな騒音が生じるという問題がある。
本発明はかかる不都合を解消するためになされたものであり、作動性の向上及び低騒音化を低コストで確実且つ容易に実現することができる直動案内軸受装置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】
かかる目的を達成するために、請求項１に係る直動案内軸受装置は、両側部に軸方向に延びる転動体転動溝を有して軸方向に延長された案内レールと、該案内レールの前記転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し、これらの転動体転動溝間に挿入された多数の転動体の転動を介して軸方向に沿って移動可能に前記案内レールに支持され、且つ、該転動体を無限に循環させる転動体無限循環軌道を有すると共に循環方向に互いに隣り合う各転動体の間にセパレータが介装されたスライダとを備えた直動案内軸受装置において、無限循環する一列の転動体及びセパレータの列にすき間を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る直動案内軸受装置は、請求項１において、前記転動体はボールであって、前記すき間の合計寸法を、転動体無限循環軌道でボールとセパレータとの間に設けたすき間の寸法が最小になるボールの位相の位置において、ボールの直径の２％以上６３％以下としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、作動性の向上及び低騒音化を低コストで確実且つ容易に実現することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態の一例である直動案内軸受装置の転動体無限循環軌道を説明するための説明図、図２は鋼球とセパレータとの間に設けたすき間寸法が大きくなりすぎたときの不具合を説明するための説明図、図３はセパレータの断面図、図４はすき間寸法毎の動摩擦力の変動及びセパレータを用いない場合の動摩擦力の変動を示すグラフ図、図５はすき間寸法と最大ひげ成分との関係を示すグラフ図である。なお、この実施の形態の直動案内軸受装置は、図６に示す従来の直動案内軸受装置に対して転動体無限循環軌道の互いに隣り合う各鋼球間に介装されたセパレータが相違するだけであるため、相違する部分についてのみ説明する。
【００１２】
図１に示すように、転動体無限循環軌道７の互いに隣り合う鋼球Ｂ間にはセパレータ１００が介装されている。セパレータ１００は例えば６６ナイロンやウィスカー入り６６ナイロン等のように射出成形性・耐摩耗性に優れた材料で短円筒状に形成されており、図３に示すように、軸方向の両端面には鋼球半径に近似した曲率半径Ｒを持つ凹面１０１が設けられている。従来例では、凹面１０１は鋼球Ｂに接触して該鋼球Ｂを保持すると共に鋼球列にすき間を無くして鋼球列に圧縮力を加えるようになっているが、この実施の形態では、無限循環する一列の鋼球Ｂ及びセパレータ１００の列にすき間を設け、また、該すき間及び鋼球Ｂ間のスパンが適正値となるようにセパレータ１００の軸方向の厚みｄを設定している。
【００１３】
ここで、図１（ａ），（ｂ）から理解できるように、転動体無限循環軌道７の鋼球Ｂとセパレータ１００との間に設けたすき間の寸法が鋼球Ｂの位相によって変動するが、この実施の形態では、鋼球Ｂとセパレータ１００との間のすき間寸法が最小になる鋼球Ｂの位相の位置（図１（ａ）の位置）において、すき間の寸法を鋼球Ｂの直径の２％以上、６３％以下としてこの範囲のすき間寸法を適正値とする。
【００１４】
すき間の寸法が鋼球Ｂの直径の６３％を超えると、すき間寸法が大きくなりすぎて、図２に示すように、転動体無限循環軌道７の半円弧状の転動体循環路６でセパレータ１００が倒れ込んで該セパレータ１００のすき間側の端面の外周縁（凹面と外周面との境部）Ａが鋼球Ｂ間を結ぶ直線（点線部）より上側に位置して鋼球Ｂにくさび状に食い込み、作動性が悪化する場合がある。
【００１５】
一方、すき間の寸法が鋼球Ｂの直径の２％未満では、すき間寸法が小さくなりすぎて鋼球Ｂの位相による鋼球列のスキマ変動によって鋼球列に過大な圧縮力が加わり、作動性が悪化する場合がある。
なお、すき間寸法の適正範囲（鋼球Ｂの直径の２％以上、６３％以下）は幾何学的関係を基に実験により求めたものであるが、適正範囲の下限値（鋼球径の２％）は計算値とほぼ一致した値となったのに対し、上限値（鋼球径の６３％）は計算値の約２倍の値となった。これは現実的に見て鋼球列のある一ヶ所に全てのすき間が集中することは極めてまれであり、ある程度までは鋼球Ｂ間にすき間がばらけて配置されることが原因である。
【００１６】
図４（ａ）〜（ｄ）にすき間寸法／鋼球径の値を０、０．２７、０．８、１．０としたときの動摩擦力の変動、図４（ｅ）にセパレータを用いない場合の動摩擦力の変動の実測結果を示す。また、図５にすき間寸法／鋼球径と最大ひげ成分との関係を示す。
図５から明らかなように、セパレータを用いない場合の最大ひげ成分の大きさが０．２３ｋｇｆ程度であることから、セパレータを使用するときの条件をこれ以下とすると、セパレータ１００と鋼球Ｂとの間のすき間寸法は鋼球Ｂの直径の２％以上、６３％以下が好ましいことが判る。
【００１７】
このようにこの実施の形態では、鋼球列中のすき間を設けているため、転動体無限循環軌道７を構成する各部品に加工誤差があっても鋼球列に過大な圧縮力が加わらないようにすることができ、この結果、良好な作動性を得ることができると共に、低騒音化を図ることができる。また、セパレータ１００も弾性部や可動部を設ける必要がなく、単純な形状でよいため、容易且つ低コストで製作することができる。
【００１８】
なお、上記実施の形態では、鋼球Ｂ間に独立した一個のセパレータ１００を介装した場合を例に採ったが、各セパレータ１００がそれぞれ連結されている場合でも、上述した適正範囲のすき間を設定することにより、同様の作用効果を得ることができるのは勿論である。
また、上記実施の形態では、円筒状のセパレータ１００を用いたが、これに限定されず、例えば円柱状のセパレータを用いてもよい。
更に、上記実施の形態では、セパレータ１００の凹面１０１の形状を鋼球半径に近似した曲率のＲ形状としたが、これに限らず、例えば、凹面１０１の形状を円錐状やゴシックアーチ状にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態の一例である直動案内軸受装置の転動体無限循環軌道を説明するための説明図であり、（ａ）は転動体無限循環軌道で鋼球とセパレータとの間に設けたすき間の寸法が最小になる鋼球の位相の位置を示す図、（ｂ）は転動体無限循環軌道で鋼球とセパレータとの間に設けたすき間の寸法が最大になる鋼球の位相の位置を示す図である。
【図２】鋼球とセパレータとの間に設けたすき間寸法が大きくなりすぎたときの不具合を説明するための説明図である。
【図３】セパレータの断面図である。
【図４】すき間寸法毎の動摩擦力の変動及びセパレータを用いない場合の動摩擦力の変動を示すグラフ図である。
【図５】すき間寸法と最大ひげ成分との関係を示すグラフ図である。
【図６】従来の直動案内軸受装置を説明するための説明図である。
【図７】従来のセパレータを説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１…案内レール
２…スライダ
３…転動体転動溝
７…転動体無限循環軌道
１００…セパレータ
Ｂ…鋼球（転動体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側部に軸方向に延びる転動体転動溝を有して軸方向に延長された案内レールと、該案内レールの前記転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し、これらの転動体転動溝間に挿入された多数の転動体の転動を介して軸方向に沿って移動可能に前記案内レールに支持され、且つ、該転動体を無限に循環させる転動体無限循環軌道を有すると共に循環方向に互いに隣り合う各転動体の間にセパレータが介装されたスライダとを備えた直動案内軸受装置において、
無限循環する一列の転動体及びセパレータの列にすき間を設けたことを特徴とする直動案内軸受装置。
【請求項２】
前記転動体はボールであって、前記すき間の合計寸法を、転動体無限循環軌道でボールとセパレータとの間に設けたすき間の寸法が最小になるボールの位相の位置において、ボールの直径の２％以上６３％以下としたことを特徴とする請求項１記載の直動案内軸受装置。
【請求項１】
両側部に軸方向に延びる転動体転動溝を有して軸方向に延長された案内レールと、該案内レールの前記転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し、これらの転動体転動溝間に挿入された多数の転動体の転動を介して軸方向に沿って移動可能に前記案内レールに支持され、且つ、該転動体を無限に循環させる転動体無限循環軌道を有すると共に循環方向に互いに隣り合う各転動体の間にセパレータが介装されたスライダとを備えた直動案内軸受装置において、
無限循環する一列の転動体及びセパレータの列にすき間を設けたことを特徴とする直動案内軸受装置。
【請求項２】
前記転動体はボールであって、前記すき間の合計寸法を、転動体無限循環軌道でボールとセパレータとの間に設けたすき間の寸法が最小になるボールの位相の位置において、ボールの直径の２％以上６３％以下としたことを特徴とする請求項１記載の直動案内軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−３０８１０９（Ｐ２００６−３０８１０９Ａ）
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２０２６３（Ｐ２００６−２２０２６３）
【出願日】平成１８年８月１１日（２００６．８．１１）
【分割の表示】特願平１１−１４７１８の分割
【原出願日】平成１１年１月２２日（１９９９．１．２２）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１１日（２００６．８．１１）
【分割の表示】特願平１１−１４７１８の分割
【原出願日】平成１１年１月２２日（１９９９．１．２２）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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