JPH0783180A - 圧縮機 - Google Patents
圧縮機Info
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- JPH0783180A JPH0783180A JP5229048A JP22904893A JPH0783180A JP H0783180 A JPH0783180 A JP H0783180A JP 5229048 A JP5229048 A JP 5229048A JP 22904893 A JP22904893 A JP 22904893A JP H0783180 A JPH0783180 A JP H0783180A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
- F04C29/0042—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
- F04C29/005—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
- F04C29/0057—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions for eccentric movement
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
し、また起動時の車両側エンジンに対する付加を軽減す
ることのできる圧縮機を提供すること。 【構成】 シャフト100に突起100aを、ブッシュ
101にはこの突起100aが嵌入する嵌入溝101a
を設け、突起100aを嵌入溝101aに嵌挿した際、
両者の当接面がシャフト中心100bとブッシュ中心1
01bとを結ぶ線に対して、シャフト100の回転方向
とは反対方向へある角度θがけ傾くように配設する。こ
の時、前記当接面の延長線がシャフト中心100bに対
してブッシュ中心101bの位置する方向とは反対側を
通るような位置関係とする。
Description
動車用空調装置用の冷媒圧縮機として用いて有効であ
る。
圧縮機は、多くの特許や分献に開示され、その動作原理
は良く知られている。スクロール型圧縮機においては、
互いに噛み合った固定スクロール部材と可動スクロール
部材とによって形成される複数の接触線に挟まれる密閉
空間が創成される。そして、可動スクロールが公転運動
を行うと、上記接触線は渦巻体の壁に沿って中心方向へ
移動し、挟まれた密閉空間もそれに伴い、容積が減少し
ながら中心方向へ移動し、圧縮を行う。
れるために、渦巻体の形状は所定の形状からの誤差は数
ミクロンのオーダまで抑え込む必要があり、また両スク
ロール部材の相対位置の精度も厳しいものを要求され
る。これらの誤差が大きくなると、複数の接触線のうち
いずれかが離れてしまい、密閉されるべき空間の密閉度
が下がり、吐出量が減少したり、消費馬力が上昇した
り、また異常高温運転を引き起こす問題が生ずる。故
に、スクロール型圧縮機においては、渦巻体の加工精度
及び両スクロールの組付精度は極めて高くする必要があ
る。このことが、長い間スクロール型圧縮機が実用に供
されなかった主たる理由である。また、今日の加工技術
・組付技術をもってしても種々の困難が伴う。
決するものとして、可動スクロールの公転運動の半径
を、スクロール部材の形状に沿って可変とする手段が多
くの特許明細書により提案されている。例えば特開平2
−176179号公報では、シャフト端部に平面を有す
る駆動突起を設け、可動スクロールに公転運動を与える
ブッシュに平面を有する溝を穿設し、該溝に移動自在に
上記駆動突起を嵌合する構成としている。また、上記駆
動突起が有する平面は、前記ブッシュの中心と前記シャ
フトの中心を通る線に関して前記シャフトの回転方向と
は反対方向へ傾くように配置することを提案している。
動する可動スクロールより圧縮反力を受ける。この反力
によって上記ブッシュは駆動突起の平面に沿って移動す
る。移動によって、上記位置関係からブッシュの中心と
シャフトの中心の距離、即ち公転運動の半径は、移動す
る前の状態より大きくする。このことは、可能スクロー
ルが公転中、常に公転半径が大きくなるように力が働
き、スクロール部材の形状に多少の誤差があっても、そ
の形状に沿って可動スクロールが公転半径を調整しつ
つ、接触線を確実に形成することになる。
の問題点が生じていた。即ち、長時間停止している間に
冷媒が液化して圧縮機内に流入する。この状態で圧縮機
を起動すると、圧縮機内で冷媒が液圧縮され、異常に高
い圧力が発生し、該異常高圧によってスクロール歯の折
損や焼付、吐出弁の破損、図示しない電磁クラッチの摩
擦面焼損といった問題が生じる。そこで、起動後前記圧
縮反力が十分大きくなるまでの間は、停止中に移動した
状態、即ち公転半径が小さくスクロール部材側面に隙間
が生じている状態で運転することにより車輌側エンジン
への急激な負荷を軽減し、圧縮機起動時の振動・衝撃を
未然に防止できるようにしている。
動スクロール部材の遠心力を完全に均衡させるだけのバ
ランスウェートを配置することは困難である為、残余す
る可動スクロール部材の遠心力によって起動後直ちに公
転半径が大きくなる方向へ移動してしまう。その為、前
記起動負荷軽減機能は実際には十分活かされていなかっ
た。
よる同じ理由で起動後直ちに公転半径が増加し、スクロ
ール部材の側壁間の隙間が減少し直ちに液圧上昇をもた
らし、焼損を惹き起こす電磁クラッチ摩擦面のすべり
や、急激な液圧縮による異音、スクロール部材の破損と
いった種々の問題を起こしていた。これは上記と同様、
起動負荷軽減機能を十分活かせば、未然に防ぐことので
きる問題である。
鑑みて案出されたもので、起動時は公転半径が小さい状
態即ち可動スクロール部材の側壁が固定スクロール部材
の側壁との間に隙間を形成した状態で可能スクロール部
材を作動させ、液圧縮による異常高圧の発生を防止する
手段を提案することを目的とする。
エンジンに対する負荷を軽減する手段を提案することで
ある。
突起が嵌入する嵌入溝を設け、突起を溝に嵌挿した際、
両者の当接面がシャフト中心とブッシュ中心とを結ぶ線
に対して、ある角度θだけ傾くようにする。これによ
り、シャフトが回転すると、自動を防止された可動スク
ロールは半径RIで公転運動をするがこのとき、ブッシ
ュにはブッシュ中心に向かって公転運動軌跡の接線方向
に圧縮反力Fが作用し、その分力F・sin θはブッシュ
を押し上げようとする力になる。
ていると、ブッシュは溝に沿って移動する。即ち、公転
半径は初期のRIより大きくなり、可動スクロールは固
定スクロール形状に沿って当接摺動し、確実に歯間のシ
ールを行う。また、傾斜角θを適切に選ぶことによっ
て、過大な押付け力が発生するのを防ぐことができる。
さらに、停止時等にシャフトが逆転した時には、ブッシ
ュは逆方向に移動するが、溝の終わり部で突起が当接
し、可動スクロールが固定スクロールに激しく衝突する
前に、ブッシュの移動は規制される。
構成で、適正な押付力による公転半径調整機能と歯同士
の衝突を防ぐストッパ機能を合わせもつ、従動クランク
機構を実現させることができる。また、本発明では突起
と溝との当接面もしくはその延長線がシャフト中心に対
してブッシュ中心の位置する方とは反対側に通るような
位置関係とする。これにより、起動時可動とスクロール
及びブッシュの慣性力が突起と溝との当接面に作用し、
可動スクロールをその公転半径が小さくなる方向へ移動
させる。その為起動時には可動スクロールと固定スクロ
ールとの間に隙間を形成することができ、この隙間によ
り液圧縮を防止すると共に、起動時の負荷を軽減するこ
とができる。特に、この作用は可動スクロールやブッシ
ュが回転を始めるときの慣性力によって引き起こされる
為、起動後しばらく時間がたち、定常運転となってから
はこの慣性力もなくなる。その為、本発明では起動時の
負荷のみ低減でき、定常運転時の圧縮効率をそこなうこ
とはない。
細に説明する。図1は本発明の実施例を示す。本圧縮機
はリヤハウジング500とシェル300と、該シェルの
開口部を閉塞するように、図示しないボルトによって締
結配設されるフロントハウジング400とによってケー
スが形成される。該リヤハウジング500とシェル30
0とフロントハウジング400は、いずれもアルミ合金
鋳物(ダイカスト)から成っている。フロントハウジン
グ400は中心部に保持穴を有し、その中にベアリング
700が装着され、シャフト100を回転自在に支持し
ている。又、フロントハウジング400は円筒上のボス
部401を有しており、内部にシャフトシール800が
組み込まれている。該ボス部401の外周上には図示し
ないマグネットクラッチが取付けられ、このマグネット
クラッチを介して自動車走行用エンジンの回転力がシャ
フト100に伝達される。シェル300の内部には、固
定スクロール301が一体成形され、図示しないボルト
によって上記リヤハウジング500が固定されている。
そして、該リヤハウジング500は上記シェル300と
Oリング801とによって気密状態で固定され高圧室5
01を形成し、またリヤハウジング500には図示しな
い吐出口が形成されている。一方、フロントハウジング
400もOリング802を介してシェル300に気密固
定され、内部に低圧室302と、それに連通した図示し
ない吸入口を有している。(上述の如く、シェル300
には固定スクロール301が一体的に形成されてい
る。)また、シェル300内には可動スクロール部材2
00が固定スクロール部材301に対して角度をずらし
て渦巻体同士が噛み合うように配置れる。可動スクロー
ル部材200は、回り止め機構600に連結されてお
り、自転を規制されている。回り止め機構600には3
本以上のピン601が円周上にある間隔を以って回転自
在に保持されている。一方、可動スクロール部材200
の回り止め機構600と当接する端板上の面には、前記
ピン601と同数個穿たれた穴に鋼鉄製のスリーブ60
2が埋設されている。また、フロントハウジンク400
の前記スリーブ602に対向する面、位置にも同様にス
リーブ603が埋設されている。上記3組以上のスリー
ブ602とスリーブ603とで形成される該スリーブ内
周空間に前記ピン601が噛み合うように前記回り止め
機構600が組み付けられる。組付けられた回り止め機
構600は当接する可動スクロール部材200の端板面
及びフロントハウジング400のスリーブ603が埋設
された面間には数+μmの隙間を有しており、両者に対
して相対運動が可能となっている。またスリーブ60
2,603の内径はピン601の外径に対して公転半径
だけ大きくそれぞれ形成されている為、可動スクロール
部材200は該回り止め機構600によって阻害される
ことなく、公転運動が可能である。この際回り止め機構
600はピン601がスリーブ602,603に上記内
外周寸法の関係の下で噛み合っているため、可動スクロ
ール部材200の公転運動に連動して、該公転運動の公
転半径の1/2の半径で公転する。この時、ピン601
は一対のスリーブ602,603の内周面に当接しなが
ら自転しつつ公転している。ここで可動スクロール部材
200が自転をしようとすると、3組以上あるピン60
1と一対のスリーブ602,603の噛み合い部のう
ち、いずれかの1組あるいは複数組において、ピン60
1は一対のスリーブ602,603の内周面で挟み込ま
れ、以ってピン601の剛性により可動スクロール部材
200は固定されたフロントハウジング400にスリー
ブ602,603を介して自転が阻止される。 このよ
うに、回り止め機構600によって可動スクロール部材
200は自転のみを阻止される。その為、後述するブッ
シュ101から駆動力を受けて公転運動を行い、冷媒ガ
スの圧縮が行われる。尚、該回り止め機構600は、ピ
ン601部以外の円周上に軸方向荷重受け部604を有
し、軸方向荷重を受ける可動スクロール部材200をフ
ロントハウジング400のスリーブ603を有する面と
共に安定的に支持している。また、該軸方向荷重受け部
604と摺接する可動スクロール部材200のスリーブ
602を有する面には、焼付・序耗を回避する為スクロ
ール歯部と同様ニッケル=ボロンメッキが施されてい
る。また、該軸方向荷重受け部604とフロントハウジ
ング400との間には焼付・序耗を回避する為に鋼鉄製
のプレート605を配している。また、シャフト100
には可動スクロール200の公転運動による遠心力を相
殺するバランスウェート102が取付けられている。
形状によって決定されるため、その半径Rだけ両スクロ
ールの中心が離れるように可動スクロール200が配置
されている。つまり、シャフト100が回転することに
よりブッシュ101を介して可動スクロール部材200
が半径Rの公転運動を行うことになる。これによって、
両スクロールの間で形成される接触線が渦巻体形状に沿
って中心方向へ移動し、密閉空間は容積を減少しながら
中心方向へ移動する。このようにして、冷媒圧縮が行わ
れる。また、固定スクロール部材301の中心部には、
上記圧縮された冷媒ガスを高圧室501に吐出するため
の吐出ポート303が穿設されている。また、吐出され
た冷媒ガスが高圧室501から渦巻体の密閉空間へ逆流
することを防止する吐出弁504及び該吐出弁のリフト
量を規制するストッパ505も取付けられている。
を各図を参照して説明する。図2に該従動クランク機構
の構成を示す。シャフト100の端面には、これと一体
に少なくとも一平面を有する駆動突起100aが形成さ
れている。この駆動突起100aには少なくとも一つの
平面部を有するものであり、本例では図2に示すように
二平面を有するキーとして形成されている。平面として
重要なのは図3におけるシャフト回転方向に有る平面1
00dであり、該平面によって駆動力がブッシュ101
に伝えられ、また該平面100d上を摺接してブッシュ
101は移動可能となっている。図8を用いてこれを敷
衍する。
と、駆動突起100aも一体的に回転し、その際該突起
に挿嵌されたブッシュ101も突起平面も突起平面10
0dとブッシュ溝平面101bが当接することによって
回転する ブッシュ101の回転により可動スクロール200が公
転し冷媒を圧縮し、これによる圧縮反力Fがブッシュ1
01に負荷する。その為該反力Fによりブッシュ溝平面
101dはシャフト駆動突起平面100dに強く押し付
けられ密着度が増し、該平面100d上に沿ってブッシ
ュ101の移動がなされる。よって突起00aの当接平
面100dとは反対側の面100h即ち、シャフト回転
方向100cの逆側平面100hとブッシュ溝との間に
は隙間が生じる。その為、前記ブッシュ移動を阻害しな
い限り、この逆側の面100h及びそれに対向するブッ
シュ溝101aは円孤等自由曲線でもかまわない。本例
ではブッシュ101の異常傾きを規制する目的で、溝間
に若干の隙間を持つ平面としている。
及び図6に示すようにシャフトの中心を通る線に対して
回転方向とは逆方向にある角度θだけずれるように形成
されている。本例では、θを略30°としている。一
方、ブッシュ101には、図6に示すように、上記駆動
突起100aに嵌合し駆動力を受ける溝101aが穿設
されている。該溝101aは、上記駆動突起100aよ
り本実施例での溝の長手方向寸法が長いように設置され
ている。本例では略1mm長く設定している。また、溝
の巾寸法については、該ブッシュ101が駆動突起10
0aと接しつつ、長手方向へ円滑に摺動できる様に数十
μ駆動突起巾寸法より大きく設定してある。更に円滑な
摺動移動を保証するために、駆動突起100a及び溝1
01a平面については、研磨加工により表面粗さを数μ
に抑えてある。更に、上記ブッシュ101には、上記可
動スクロール部材200の公転運動による遠心力を相殺
するように、バランスウェート102が一体に取付けら
れている。
00aとブッシュ101及び溝101aの位置関係及び
作用について、図6ないし図9を参照して説明する。全
ての構成部品が組付けられ、圧縮機として完成された状
態でのシャフト100及びブッシュ101の相対位置関
係を図6に示す。シャフトの中心100bとブッシュの
中心101b間の距離は、前述した公転半径Rと略等し
いRIとなっている。駆動突起の平面100dは、中心
100bとブッシュ中心101bを通る線に対してシャ
フト100の回転方向100cとは逆方向にある角度θ
だけ傾いている。この状態でシャフト100が100c
に示す方向に回転すると、駆動突起平面100dを介し
てブッシュ101は同様に100c方向に回転を開始す
る。ここで、ブッシュ101はベアリング等を介して可
動スクロール200に係合されているため、ブッシュ1
01の回転により、可動スクロール200は公転運動を
行い、圧縮を開始する。この時、可動スクロール200
には圧縮による圧縮反力が作用し、その結果、ブッシュ
の中心101bに図8Fに示すような圧縮反力が作用す
る。該反力は、溝101aを介して駆動突起の平面10
0dで支持されるが、前述した様に該駆動突起100a
はθの角度傾いて設置されている為、駆動突起100a
に沿ったブッシュ101を押し上げようとする圧縮反力
の分力F・sin θが生じる。この分力F・sin θによっ
てブッシュ101、即ち可動スクロール200は初期の
公転半径RIより大きい半径で公転しようとする。これ
により、可動スクロール部材200及び固定スクロール
部材301の渦巻体の形状に多少の誤差があろうとも、
可動スクロールの渦巻体が固定スクロール部材渦巻体に
当接するまで、公転半径を自動的に大きくしながら公転
運動を行うことになる。そのため、スクロール部材20
0,300間の接触線が確実に形成でき、密閉空間の密
閉度が増し、圧縮機の性能向上に寄与する。
の相対位置移動の説明を第9図、ブッシュ移動による公
転半径増大を示す図を図10に夫々掲げる。次に、起動
時における本従動クランク機構の作用を再び図8を参照
して説明する。本発明においては、駆動突起の平面10
0d若しくはその延長線は、シャフト中心100bに対
して、該中心とブッシュ101bを通る線上において、
該ブッシュ中心101bとは反対側を通るよう構成して
いる。
駆動突起の平面100dは、シャフト中心100bから
の線分100eと直交するベクトル100fなるベクト
ル方向の加速度で運動を開始する。ここで可動スクロー
ル200及びブッシュ101の重心101cに注目する
と、その慣性力は、駆動突起の平面100dの加速度1
00fとは正反対の方向を持つベクトル101f方向へ
働く。図8においてベクトル101fは駆動突起100
aの当接平面100dに沿ってF向きの成分101gを
持つため、この力101gによってブッシュ101は上
記駆動突起平面100dに沿って下向きに移動する。即
ち、ブッシュ中心101bとシャフト中心100bの距
離(公転半径)が小さくなる方向に移動する。ここで、
上記ベクトル101fがブッシュ101を公転半径が小
さくなる方向に移動させる成分101gを持たせるに
は、本発明が提案するとおり、駆動突起平面101d若
しくはその延長線が、シャフト中心100bに対して、
該中心100bとブッシュ中心101bを通る線上にお
いて、ブッシュ中心101bとは反対側を通るように構
成することが必要条件となる。
旋回スクロール200及びブッシュの慣性力によって、
ブッシュを確実に公転半径が小さくなる方向へ移動させ
ることができる。その為、両スクロール200,301
の側壁間に隙間を形成させることができて、起動時の負
荷を低減できる。特に起動時に液圧縮が生じる場合にお
いては、該隙間から液を逃がし、異常高圧の発生や異常
な大トルク負荷を防止し、スクロール壁の破損や焼付、
吐出弁の破損及び電磁クラッチ摩擦面焼損等を未然に防
ぐことができる。よって、液圧縮防止の為の特別なリリ
ーフ弁を不要とすることができる。定常起動時において
も、上記の作用によって形成される隙間によって、両ス
クロール200,300によって囲まれた密閉空間の密
閉度が低下し、より緩やかな圧縮上昇即ちより緩やかな
トルク上昇とすることができる。これによって、車輌側
エンジンへの負荷急増を回避し、乗員が不快とするとこ
ろの振動・衝撃を防止することができる。
平面100dの傾斜角θによって、公転半径が増加し、
両スクロール側壁間隙間を減少せしめ、密閉性の高い通
常運転状態に移行することは云うまでもない。これら諸
問題は何れも起動後1〜2秒間で起こる事象であり、起
動直後公転半径小運転から開始することによってのみで
解決を見るものである。本発明者らが調査したところ、
公転半径が大きくなり、密閉空間の密閉度が高くなるの
に要する時間は、従来例では起動後僅か1/4シャフト
回転以下(15msec以下)であるが、本発明におい
ては定常起動においては略2シャフト回転(略0.1s
ec)、液圧縮起動においては略4シャフト回転(略
0.2sec)まで長くなる。この時間延長において当
初の目的は十分達せられることが確認されている。
スクロール200を固定スクロール301に押付ける力
Ftanθを決定するものであり、広い使用条件下で密
閉度を確保しつつ、過大な押付力による消費馬力増、ス
クロール壁折れ等を回避するには、θを20°から30
°に設定するのが良いことが分かっている。尚、ブッシ
ュ101の移動範囲規制は駆動突起101dの終り面で
行われる。
止手段やブッシュ101の傾転防止手段を付加しても同
様の作用を行う。また、上述の実施例ではシャフト10
0側に突起100aを設け、ブッシュ101側に溝10
1aを設けていたが、この突起100aと溝101aと
を逆としてもよい。即ち、シャフト100側に溝101
aを設け、ブッシュ101側に突起100aを設けて
も、当接面100d,101dの位置関係が図8と同様
であれば、同様の作用効果を得ることができる。
である。
正面図である。
る。
の力学的説明図である。
動する方向を説明する図である。
半径の増大を説明する模式図である。
示す
Claims (1)
- 【請求項1】 端部とこの端板上に形成された渦巻体と
を有する固定スクロールと、 端板とこの端板上に形成された渦巻体とを有し、前記固
定スクロール部材と中心をずらして噛み合うように組み
込まれた可動スクロール部材と、 回転を受けて回転するシャフトと、 前記シャフトの回転中心に偏心して配置され、前記可動
スクロール部材に公転運動を与えるブッシュと、 前記可動スクロール部材の公転のみを許容し、自転を阻
止する回り止め機構とを備え、 前記可動スクロール部材の公転運動によって、前記可動
スクロール部材と前記固定スクロール部材間の密閉空間
が容積を減少しながら渦巻体の中心方向へ移動し、前記
密閉空間内の流体の圧縮が行われるスクロール型圧縮機
において、 前記可動スクロール部材の端板には前記ブッシュの回転
を許容しつつ公転駆動力を受けるためのブッシュとの係
合部が形成されており、前記シャフト及び前記ブッシュ
のいずれか一方には少なくとも一つの当接面を有する突
起が設けられており、 前記シャフト及び前記ブッシュのいずれか他方には記突
起の当接面と面接触可能な当接面を有する溝が設けられ
ており、 前記溝は、前記ブッシュがこの溝の当接面に沿って移動
可能なように前記突起に嵌合され、 当接面は前記ブッシュの中心と前記シャフトの中心を通
る線に関して前記シャフトの回転方向とは反対方向へ傾
くように設置されており、かつ、該当接面若しくはその
延長線がシャフト中心に対し、ブッシュ中心の存在する
方とは反対側を通ることを特徴とする圧縮機。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22904893A JP3236144B2 (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 圧縮機 |
| TW083108095A TW256871B (ja) | 1993-09-14 | 1994-09-02 | |
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