BRPI0905811A2 - método de embutir um dispositivo eletrÈnico em um pneu - Google Patents
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Abstract
MéTODO DE EMBUTIR UM DISPOSITIVO ELETRÈNICO EM UM PNEU Método para embutir uma etiqueta RFID em um pneu que inclui: selecionar um composto tendo permitividade e condutividade compatíveis com a operação de uma antena bipolar de etiqueta; embutir um dispositivo transponder de etiqueta e pelo menos uma porção da antena bipolar dentro do composto; orientar a etiqueta para colocar um eixo longitudinal da antena bipolar perpendicular aos cordonéis de uma tela de pneu em um pneu nao vulcanizado; e colocar a etiqueta entre um vértice de pneu e uma parede de pneu do pneu não vulcanizado, a uma distância predeterminada acima de uma extremidade da tela de pneu. A etiqueta pode ser posicionada axialmente entre uma extremidade de forro de pneu e uma extremidade de vértice de pneu e fixada ao vértice de pneu a uma distância de pelo menos 10 mm acima da extremidade de tela. O método pode incluir substancialmente encapsular o dispositivo transponder e extremidades acopladas da antena bipolar no composto; e estendendo-se a partir das extremidades acopladas bipolares encapsuladas segmentos de extremidade bipolar sem composto.
Description
"MÉTODO DE EMBUTIR UM DISPOSITIVO ELETRONIUU tM UM KINtU
Campo da Invenção
A invenção refere-se, em geral, à incorporação de um dispositivo eletrônico em umpneu e, mais especificamente, à integração de uma etiqueta de identificação por radiofre-quência em um pneu.
Fundamento da Invenção
A incorporação de uma etiqueta RFID dentro de um pneu pode ocorrer durante afabricação do pneu e antes da vulcanização ou em um procedimento pós-cura. Estas etique-tas apresentam a capacidade de transmitir dados de identificação específicos de pneu paraum leitor externo. As etiquetas UHF (freqüência ultra alta) são normalmente pequenas eutilizam antenas flexíveis para a transmissão de dados. Quando embutidas dentro de umpneu, tal como durante a fabricação de pneu, o dispositivo representa um objeto estranhoque pode afetar a integridade estrutural do pneu. As etiquetas RFID UHF1 entretanto, nãosomente não servem para reforçar a estrutura do pneu, como podem, de fato, atuar paradegradar o pneu na região da etiqueta embutida.
Muitos locais dentro de um pneu não são adequados para colocação de uma eti-queta RFID devido à curvatura flexionai cíclica em serviço, ou porque o local não permitecompatibilidade de radiofreqüência adequada para aplicações de leitura. Consequentemen-te, permanece a necessidade de um método de incorporação de uma etiqueta RFID UHFdentro de um pneu de uma maneira que não degrade o desempenho ou durabilidade dopneu, que seja mecanicamente adequado e durável em serviço, provenha capacidade deleitura por radiofreqüência adequada e que seja capaz de uma incorporação eficiente noprocesso de fabricação do pneu.
Sumário da Invenção
De acordo com um aspecto da invenção, um método de embutir uma etiqueta RFIDem um pneu inclui: selecionar um composto que tenha permitividade e condutividade com-patíveis com a operação de uma antena bipolar de etiqueta; embutir um dispositivo detransponder de etiqueta e pelo menos uma porção da antena bipolar dentro do composto;dirigir a etiqueta para colocar um eixo longitudinal da antena bipolar perpendicular aos cor-donéis ou tela de pneu em um pneu não vulcanizado; e colocar a etiqueta entre um vérticede pneu e uma parede lateral de pneu do pneu não vulcanizado, a uma distância predeter-minada acima de uma extremidade da tela de pneu.
Em outro aspecto da invenção, o método inclui posicionamento da etiqueta axial-mente entre uma extremidade de forro de pneu e uma extremidade de vértice de pneu.
Em um outro aspecto, o método inclui colocação da etiqueta acima de uma extre-midade da tela de pneu e estando a uma distância de pelo menos 10 mm, e montar a eti-queta ao vértice de pneu.O método pode incluir em outro aspecto substancialmente encapsular o dispositivotransponder e extremidades acopladas da antena bipolar no composto; e estender a partirdas extremidades acopladas bipolares segmentos de extremidade bipolar sem composto.
Definições
"Relação de aspecto" do pneu significa a relação de sua altura de seção (em inglês,SH) a sua largura de seção (em inglês, SW) multiplicada por 100% para expressão comouma porcentagem.
"Banda de rodagem assimétrica" significa uma banda de rodagem que tem um pa-drão de banda de rodagem não simétrico em relação ao plano central ou plano equatorialEP do pneu.
"Axial" e "axialmente" significa linhas ou sentidos que são paralelos ao eixo de rota-ção do pneu.
"Ângulo de cambagem" significa a inclinação angular das rodas dianteiras de umveiculo. Para fora no topo a partir de uma perpendicular é uma cambagem positiva; paradentro no topo é uma cambagem negativa.
"Circunferencial" significa linhas ou sentidos que se estendem ao longo do períme-tro da superfície da banda de rodagem anular perpendicular ao sentido axial.
"Plano Central Equatorial (em inglês, CP) significa o plano perpendicular ao eixo derotação do pneu e que passa através do centro da banda de rodagem.
"Impressão" significa o ponto de contato ou área de contato da banda de rodagemdo pneu com uma superfície plana a velocidade zero e sob carga e pressão normais.
"Ranhura" significa uma área vazia alongada em uma banda de rodagem que podese estender circunferencialmente ou lateralmente em relação à banda de rodagem de umamaneira retilínea, curvada ou em zig-zag. Ranhuras que se estendem circunferencialmentee lateralmente às vezes têm porções comuns. A "largura de ranhura" é equivalente à áreade superfície de banda de rodagem ocupada por uma ranhura ou porção de ranhura, cujalargura em questão é dividida pelo comprimento desta ranhura ou porção de ranhura; con-sequentemente, a largura de ranhura é sua largura média sobre seu comprimento. As ra-nhuras podem apresentar profundidades variadas em um pneu. A profundidade de uma ra-nhura pode variar em torno da circunferência da banda de rodagem, ou a profundidade deuma ranhura pode ser constante, mas variar em relação à profundidade de outra ranhura dopneu. Se estas ranhuras estreitas ou largas apresentam profundidade substancialmentereduzida, se comparadas às ranhuras circunferenciais largas que elas interconectam; elassão consideradas como formando "barras de ligação" tendendo a manterem um caráter dereforço na região de banda de rodagem envolvida.
"Lado interno" significa o lado do pneu mais próximo do veículo quando o pneu émontado em uma roda e a roda é montada no veiculo."Lateral" significa um sentido axial.
"Bordas laterais" significam uma linha tangencial ao ponto de contato da banda derodagem mais externo axialmente ou impressão, conforme medido sob carga e inflação depneu normais, as linhas estando paralelas ao plano central equatorial.
"Área de contato Líquida" significa a área total de elementos de banda de rodagemem contato com o solo entre as bordas laterais em torno da circunferência completa da ban-da de rodagem dividida pela área bruta da banda de rodagem completa entre as bordas la-terais.
"Banda de rodagem não direcional" significa uma banda de rodagem que não temsentido preferido de movimento para frente e que não precisa ser posicionada em um veícu-lo em uma posição ou posições de roda específica para garantir que o padrão de banda derodagem fique alinhado com o sentido preferido de movimento. Inversamente, um padrão debanda de rodagem direcional tem um sentido preferido de movimento requerendo posicio-namento de roda específico.
"Lado externo" significa o lado do pneu mais afastado do veiculo quando o pneu émontado em uma roda e a roda é montada no veiculo.
"Radial" e "radialmente" significa sentidos radialmente para frente ou para longe doeixo de rotação do pneu.
"Reforço" significa uma tira de borracha estendendo-se circunferencialmente sobrebanda de rodagem que é definida por pelo menos uma ranhura circunferencial e por ou umasegunda dessa ranhura ou uma borda lateral, a tira sendo lateralmente indivisível pelas ra-nhuras de profundidade total.
"Incisão" significa pequenas fendas moldadas nos elementos de banda de rodagemdo pneu que subdividem a superfície de banda de rodagem e melhoram a tração, as inci-sões são geralmente de largura estreita e fechadas na impressão do pneu em oposição àsranhuras que permanecem abertas na impressão do pneu.
"Ângulo de deslizamento" significa o ângulo de desvio entre o plano de rotação e osentido de movimento de um pneu.
"Elemento de banda de rodagem" ou "elemento de tração" significa um reforço ouum elemento de bloco definido por ter uma forma de ranhuras adjacentes.
"Largura desenvolvida" significa o comprimento de arco da banda de rodagem me-dido entre as bordas laterais da banda de rodagem.
Breve Descrição dos Desenhos
A invenção será descrita por meio de exemplo e fazendo referência ao desenhosanexos, em que:
A fig. 1 é uma vista elevacional do conjunto de etiqueta RFID;
A fig. 2 é uma vista plana de topo do conjunto de etiqueta RFID mostrando em fan-tasma a área de cobertura de um composto spray;
A fig. 3 é uma vista em perspectiva de uma etiqueta RFID;
A fig. 4 é uma vista em perspectiva de topo do conjunto de etiqueta RFID;
A fig. 5 é uma vista em perspectiva do conjunto de etiqueta RFID mostrado no pro-cesso de recebimento de um revestimento de composto seletivo sobre o dispositivo RFID;
A fig. 6 é uma vista em perspectiva de topo do conjunto de etiqueta RFID revestidomostrado subsequente à operação de revestimento da fig. 5;
A fig. 7A é uma vista em perspectiva secional de um pneu parcial tendo um conjun-to de etiqueta RFID fixado em um local de parede lateral;
A fig. 7B é uma vista em perspectiva secional de um pneu parcial tendo um conjun-to de etiqueta RFID fixado em uma posição alternativa;
A fig. 8 é uma vista em seção transversal de um pneu tendo um conjunto de etique-ta RFID fixado ao mesmo;
A fig. 9A é uma vista secional do local da etiqueta mostrada na fig. 7A; e
A fig. 9B é uma vista secional do local da etiqueta mostrada na fig. 7-B.
Descrição Detalhada da Invenção
Com referência inicial à forma de realização de exemplo mostrada nas figs. 1, 2, 3 e4, um conjunto de etiqueta 10 é mostrado incluindo um transponder RFID ou dispositivo 12tendo contatos de interface 14 fixados em um substrato 16. O transponder RFID 12 é de umtipo que provê memória eletrônica de armazenagem de dados e a comunicação destes da-dos a um leitor externo (não mostrado). O transponder 12 pode utilizar freqüências UHF natransmissão dos dados para o leitor remoto. Acoplada ao transponder 12 existe uma antenabipolar formada por duas antenas alongadas 18, 20 conectadas por meio adequado, tal co-mo soldagem aos contatos 14. As antenas 18, 20 são formadas preferencialmente, mas nãonecessariamente, como espirais alongados. O termo "antena", conforme usado neste do-cumento, refere-se a qualquer configuração de antena adequada funcional para a aplicaçãopretendida, incluindo, por exemplo, a antena bipolar formada pelos segmentos de antena 18, 20.
O dispositivo 10 destina-se a ser embutido dentro de um pneu, como será explica-do, preferencialmente, embora não necessariamente, durante fabricação do pneu e antes doprocesso de vulcanização. Embora o tamanho do dispositivo 10 seja relativamente pequenoe a antena 18, 20 ser flexível, o dispositivo 10 de modo algum representa um objeto estra-nho dentro de um pneu hospedeiro. Como qualquer objeto estranho, o dispositivo' 10, porconseguinte, não reforça a estrutura do pneu, mas, ao contrário, representa uma anomaliaestrutural que pode impactar o desempenho do pneu. Inversamente, o ambiente de um pneuem uso pode ser prejudicial ou inóspito à sobrevivência e desempenho da etiqueta 10. Des-se modo, para a finalidade pretendida da invenção, é desejável manter a estrutura de umpneu hospedeiro e da etiqueta de uma maneira que permitirá que a etiqueta transmita infor-mações conforme necessário.
O método objeto provê um meio de embutir a etiqueta 10 dentro de um pneu deuma maneira que não degrade o desempenho ou durabilidade do pneu; seja mecanicamen-te adequado para a durabilidade da etiqueta em serviço; e provenha um ambiente compatí-vel de radiofreqüência adequado para aplicações de leitura diversas. Além disto, o métodopode ser incorporado sem costura e a um custo eficiente relativamente baixo no processode fabricação do pneu.
Como mostrado nas figs. 1-6, a etiqueta 10 é embutida por meio de um aplicador 22em um composto adequado 24 que tem permitividade e condutividade compatíveis para nãointerferirem no desempenho da antena. Além da compatibilidade de radiofreqüência, o com-posto 24 preferencialmente terá propriedades físicas que sejam adequadas no ambiente decomponentes de pneu circundantes. O composto 24 preferencialmente proverá transiçãosuave da etiqueta rígida 10 e antena 18, 20 para os componentes de pneu adjacentes. Porexemplo, a rigidez e histerese de material não devem criar concentração de tensão indese-jada ou elevação e calor para não impactarem o desempenho do pneu. O composto de en-capsulamento também precisa apresentar adesão adequada aos componentes de pneu cir-cundantes e aos componentes do conjunto de etiqueta 10. O material 24 atendendo aoscritérios acima são disponíveis comercialmente.
O material 24 encapsula porções seletivas do conjunto de etiqueta 10 como mos-trado. Preferencialmente, o composto 24 através de uma rotação do conjunto de etiqueta 10no sentido mostrado 26 encapsulará o dispositivo RFID 12, contatos 14 e o substrato 16,bem como pelo menos as porções de espirais de antena 18, 20 que se conectam aos conta-tos 14. Preferencialmente, os segmentos de extremidade remota dos segmentos de antena18, 20 permanecerão não revestidos; entretanto, a totalidade dos segmentos 18, 20 podeser revestida, se desejado.
Referindo-se às figs. 7A, 7B, 8, 8A e 9B, o conjunto de etiqueta revestida 10 desti-na-se à incorporação dentro de um pneu 28 de construção geralmente convencional. A in-venção pode ser empregada em pneus adequados para qualquer aplicação. O pneu 28 in-clui talões 30 e um vértice 32 situado proximalmente aos talões 30. Os vértices 32 constitu-em-se em um enchimento de borracha que é colocado acima dos talões em uma área den-tro do pneu onde ar poderia de outro modo ser retido em sua ausência. Cada um dos vérti-ces 32 termina em uma extremidade em vértice externo radialmente 33. Uma ou mais telasde pneu 34, 44; uma camada interior 36 e paredes laterais 38 são acrescidas adicionalmen-te na construção de pneu. Um pacote de cinto 40 está localizado abaixo da banda de roda-gem 42 na coroa do pneu. As telas 34, 44 constituem-se em camadas de tela têxtil esten-dendo-se de talão a talão e são rotacionados em torno do talão, travando, desta maneira, otalão no conjunto ou carcaça. Os cordonéis paralelos 46 formando as telas de pneu podem,de acordo com uma construção de pneu convencional, ser fibras ou filamentos torcidos deraiom/poliéster, nylon, aço ou outro material que dê resistência a carcaça inteira e faixas.Em geral, os cordonéis paralelos 46 estendem-se de tacão a talão e reforçam o pneu.
Como será observado a partir de técnicas de fabricação de pneu convencionais, umpneu verde é construído componente por componente. Os talões 30 mantêm a integridadedo pneu verde por todo o processo de fabricação, na medida em que as extremidades decamada são envolvidas e viradas em torno dos talões. A bainha de teld 48 a partir da tela 44concentra-se sob os talões 30, conforme mostrado na fig. 7a e 9A. Como explicado, o vérti-ce 32 é posicionado acima dos talões 30 e se estendem até a extremidade de vértice 33.Um componente de forro 50 é posicionado durante a fabricação do pneu na parte externa dabainha de tela e talões 30. O forro 50 é formado de material reforçador em torno do talão naárea de flange com rebordo para impedir fricção do pneu pelas partes de rebordo. O forroestende-se até uma extremidade de forro 52. Uma almofada com rebordo 54 encontra-se deacordo com a parte externa da região de talão e o componente de pneu externo são as pa-redes laterais 38.
O conjunto de etiqueta 10, subsequente à operação de revestimento mostrada nasfigs. 4-6 é introduzido preferencialmente no pneu durante a operação de fabricação do pneuverde. Como mostrado nas figs. 7 A e 9A, o conjunto de etiqueta 10 pode ficar localizado emum local de parede lateral entre a tela 44 e a parede lateral 38. O conjunto de etiqueta éafixado à camada de tela por técnicas conhecidas adequadas, tal como por meio de adesi-vo. A etiqueta é orientada em relação ao pneu 28 de tal modo que a antena de etiqueta 18,20 estende-se perpendicular às camadas de tela estendendo-se circunferencialmente. Emparticular, para pneus de tela reforçada de aço, a antena de etiqueta 18, 20 estende-se per-pendicular aos cordonéis de tela. O embutimento do conjunto de etiqueta 10 em uma orien-tação como essa utiliza os cordonéis estendendo-se perpendicularmente da tela através doconjunto de etiqueta 10 para prover suporte estrutural e reforço ao conjunto de etiqueta.Embora a antena 18, 20 no conjunto de etiqueta 10 sejam flexíveis, não é de forma algumadesejável limitar o grau de flexão na antena para manter a integridade dos segmentos deantena e sua conexão aos contatos 14 do dispositivo de etiqueta 12. Orientando os segmen-tos de antena perpendicular aos cordonéis de tela minimiza flexão na antena 18, 20 durantea vida útil do pneu.
Embora o local do conjunto de etiqueta conforme mostrado nas figs. 7A e 9A sejavantajoso para se atingir uma boa leitura da etiqueta por um leitor remoto, a parede lateraldo pneu é uma região de alta flexão em um pneu. A flexão que ocorre em um local comoesse pode causar dano ao conjunto de etiqueta 10 e a presença do conjunto de etiqueta 10em um local como esse pode tender a provocar fadiga, dano e/ou separação da parede late-ral. O conjunto de etiqueta 10 pode, como resultado, ter sua integridade ameaçada pelo am-biente mecânico ríspido na região de parede lateral.
Consequentemente, o local do conjunto de etiqueta 10 dentro do pneu 28 pode serde acordo com a posição das figs. 7B e 9B. Neste local, o conjunto de etiqueta fica posicio-nado em uma região entre o vértice de pneu 32 e a parede lateral 38. Como com a posiçãode etiqueta das figs. 7A e 9A, nas posições das figs. 7B e 9B, a antena de etiqueta é colo-cada perpendicular aos cordonéis de tela, e o eixo longitudinal da etiqueta fica acima daextremidade de tela 48. É preferível que o espaçamento entre o eixo da etiqueta e a extre-midade de tela 48 seja de no mínimo 10 mm. É preferível ainda, embora não necessário,que o conjunto de etiqueta 10 fique localizado na região entre a extremidade de forro 52 e aextremidade de vértice 33. A distância "D" existente na fig. 9B mostra a região entre a ex-tremidade de forro e a extremidade de vértice. O conjunto de etiqueta 10 é embutido otima-mente durante operação de fabricação do pneu. É preferível ainda, embora não necessário,que o conjunto de etiqueta 10 seja afixado através de meio adequado, tal como adesivo,diretamente ao vértice. A afixação da etiqueta ao vértice serve para proteger a etiqueta demudanças geométricas associadas com mudanças de circunferência proveniente de tamborde construção durante formação de fabricação do pneu.
O local das figs. 7B e 9B é o preferido, embora não necessário, porque a etiquetaem um local como esse fica posicionada para prover boa transmissão ao leitor remoto, em-bora permanecendo protegida do ambiente de serviço mecânico do pneu. O local contra ovértice e entre o vértice e as extremidades de forro minimizará o potencial de fadiga, danoe/ou separação de parede lateral. Assim posicionada, a etiqueta fica mais em uma regiãorelativamente estável e de não flexão do pneu que minimizará o potencial de dano à etiquetaou disfunção da antena.
Do acima exposto, se observará que o método objeto satisfaz a necessidade de ummétodo para incorporar uma etiqueta RFID UHF dentro de um pneu de uma maneira quenão degrade o desempenho ou durabilidade do pneu, que seja mecanicamente estável edurável em serviço, que provenha capacidade de leitura por radiofreqüência adequada eque seja capaz de incorporação eficiente dentro do processo de fabricação do pneu. O mé-todo inclui selecionar um composto 24 tendo permitividade e condutividade compatíveis coma operação de uma antena bipolar de etiqueta 18, 20; embutir um dispositivo de transpondere pelo menos uma porção da antena bipolar dentro do composto; orientar a etiqueta 10 acolocar um eixo longitudinal da antena bipolar 18, 20 perpendicular aos cordonéis 46 deuma tela de pneu 44 em um pneu não vulcanizado 28; e colocar a etiqueta entre um vérticede pneu 32 e uma parede lateral de pneu 38 do pneu não vulcanizado, a uma distância pre-determinada "D" acima de uma extremidade 48 da tela de pneu. A posição preferida do con-junto de etiqueta 10 fica entre uma extremidade de forro de pneu e uma extremidade de vér-tice de pneu da tela de pneu e a uma distância de pelo menos 10 mm. Também é preferívelque o conjunto de etiqueta 10 seja afixado ao vértice de pneu 32 para, desta maneira, bene-ficiar-se da estabilidade geométrica dessa região de pneu e tirar vantagem do reforço e su-porte providos pelo vértice. Em uma fase preliminar do método, o conjunto de etiqueta 10pode ficar sujeito a um encapsulamento total ou parcial. Parcialmente encapsulado, tal comomostrado nas figs. 4-6, os segmentos de antena 18, 20 têm segmentos de extremidade re-motos que se projetam sem composto.
São possíveis variações da presente invenção a luz da descrição da mesma provi-da neste documento. Embora certas formas de realização representativas e detalhes te-nham sido mostradas com o propósito de ilustração da invenção objeto, ficará aparente paraaqueles que são versados nesta arte que várias mudanças e modificações podem ser feitasneste documento sem se afastar do escopo da presente invenção. É importante, portanto,compreender que mudanças podem ser feitas nas formas de realização particulares descri-tas que ficarão dentro do escopo pretendido completo da invenção, conforme definido pelasreivindicações apensas a seguir.
Claims (8)
1. Método para embutir uma etiqueta RFID em um pneu, CARACTERIZADO pelofato de que a etiqueta tem uma antena bipolar flexível acoplada a um dispositivo transpon-der, em que o método compreende:a. selecionar um composto tendo permitividade e condutividade compatível com aoperação da antena bipolar;b. embutir o dispositivo transponder e pelo menos uma porção da antena bipolardentro do composto;c. orientar a etiqueta para colocar um eixo longitudinal da antena bipolar perpendi-cular aos cordonéis de uma tela de pneu em um pneu não vulcanizado;d. colocar a etiqueta entre um vértice de pneu e uma parede lateral de pneu dopneu não vulcanizado, a uma distância predeterminada acima de uma extremidade da telade pneu.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO ainda pelo fato deincluir o posicionamento da etiqueta axialmente entre uma extremidade de forro de pneu euma extremidade de vértice de pneu.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de colo-car a etiqueta acima de uma extremidade da tela de pneu e a uma distância de pelo menos 10 mm.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que aetiqueta é fixado ao vértice de pneu.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO ainda pelo fato deincluir substancialmente encapsular o dispositivo transponder e as extremidades acopladasda antena bipolar no composto; e- estendendo-se a partir das extremidades acopladas bipolares encapsuladas seg-mentos de extremidade bipolar sem composto.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO ainda pelo fato deincluir o posicionamento da etiqueta axialmente entre uma extremidade de forro de pneu euma extremidade de vértice de pneu pelo menos a uma distância de 10 mm acima de umaextremidade da tela de pneu; e montar a etiqueta ao vértice de pneu.
7. Método de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO ainda pelo fato deincluir substancialmente encapsular o dispositivo transponder e extremidades acopladas daantena bipolar no composto; e- estendendo-se a partir das extremidades acopladas bipolares encapsuladas seg-mentos de extremidade bipolar sem composto.
8. Método de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO ainda pelo fato deincluir vulcanização do pneu não vulcanizado tendo a etiqueta fixada ao vértice de pneu.
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