JP2018141534A - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキパッドに対する押圧の安定性を向上させる。【解決手段】本発明のピストン３の開口部３１には、ピストン３の押圧力をブレーキパッド４に伝達するピストンキャップ６が配設され、ピストンキャップ６は、開口部３１とブレーキパッド４との間に配置される環状の鍔部６１と、ピストン３に挿入されピストン３の内周面を押圧した状態で鍔部６１をピストン３に固定する複数の挿入部６２と、鍔部６１の内周部位６１ａに形成され鍔部６１と挿入部６２とを接続する接続部６３と、を有し、ピストン３の径方向をピストン径方向とすると、鍔部６１の外周縁６１１は、ピストン３の外周縁３ａよりもピストン径方向外側に位置し、鍔部６１のうち接続部６３のピストン径方向外側の部位には、貫通溝６４が形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、車両で用いられるディスクブレーキ装置に関する。

ディスクブレーキ装置は、キャリパと、ディスクロータで構成され、キャリパには、ブレーキパッドをディスクロータに向けて押圧するピストンが組み込まれている。このピストンには、ピストンキャップが配設される場合がある。例えば特開２０１１−１６３４３５号公報には、ピストン本体の開口部に中間スリーブを介して配設されるピストンキャップが記載されている。これにより、制動時に発生する摩擦熱がピストン本体に溜まることが抑制され、ブレーキ液の温度上昇が抑制され、ベーパーロック現象の発生が抑制される。

特開２０１１−１６３４３５号公報

しかしながら、従来のピストンキャップでは、ピストンキャップの内周側の爪部をピストン本体の開口部に圧入させて固定させているため、爪部から受ける応力によりピストンキャップの内周部位が外周部位よりもディスクロータ側に突出するおそれがある。これにより、ピストンキャップとブレーキパッドとの接触面の外径が小さくなり、ブレーキパッドに対する押圧面の外径も小さくなり、ブレーキパッドに対する押圧面の分布に偏りが生じ、押圧の安定性の面で改良の余地がある。ブレーキパッドの安定した押圧は、ブレーキ鳴きの抑制に貢献する。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、ブレーキパッドに対する押圧の安定性を向上させることができるディスクブレーキ装置を提供することを目的とする。

本発明は、一対のブレーキパッドの少なくとも一方を、前記ブレーキパッド側に開口部が形成されたピストンで押圧してディスクロータに当接させるディスクブレーキ装置であって、前記開口部には、前記ピストンの押圧力を前記ブレーキパッドに伝達するピストンキャップが配設され、前記ピストンキャップは、前記開口部と前記ブレーキパッドとの間に配置される環状の鍔部と、前記ピストンに挿入され前記ピストンの内周面を押圧した状態で前記鍔部を前記ピストンに固定する複数の挿入部と、前記鍔部の内周部位に形成され前記鍔部と前記挿入部とを接続する接続部と、を有し、前記ピストンの径方向をピストン径方向とすると、前記鍔部の外周縁は、前記ピストンの外周縁よりも前記ピストン径方向外側に位置し、前記鍔部のうち前記接続部の前記ピストン径方向外側の部位には、貫通溝が形成されている。

本発明によれば、接続部に対して貫通溝が形成されていることで、ピストンに圧入された挿入部から接続部が受ける応力をピストン径方向外側以外に分散させ、鍔部の反りを抑制することができる。また、鍔部の外周縁がピストンの外周縁よりもピストン径方向外側に位置しているため、ブレーキパッドに対する鍔部の押圧面の外形（例えば外径）を大きくすることができ、押圧面の分布の偏りを抑制することができる。つまり、本発明によれば、ピストンキャップのブレーキパッドに対する押圧の安定性を向上させることができる。

第一実施形態のディスクブレーキ装置を示す断面図である。 第一実施形態のピストン及びピストンキャップを示す側面図である。 第一実施形態のピストン及びピストンキャップの組み付け前の状態を示す側面図である。 第一実施形態のピストン及びピストンキャップの組み付け前の状態を示す斜視図である。 第一実施形態のピストンキャップを示す正面図である。 第二実施形態のピストン及びピストンキャップの組み付け前の状態を示す側面図である。 本実施形態の変形態様のピストンキャップを示す正面図である。 本実施形態の変形態様のピストンキャップを示す正面図である。

以下、本実施形態のディスクブレーキ装置について、図面を参照して、車両用のピストン対向型のディスクブレーキ装置を例に説明する。図１に示すように、第一実施形態のディスクブレーキ装置Ａは、ディスクロータ１と、キャリパ２と、複数のピストン３と、一対のブレーキパッド４と、シム５と、複数のピストンキャップ６と、を備えている。ディスクロータ１は、図示しない車軸ハブに組み付けられて車輪と一体的に回転する円盤部材である。なお、説明において、ディスクロータ１の径方向を「ロータ径方向」と称し、ディスクロータ１の周方向を「ロータ周方向」と称し、ディスクロータ１の軸方向を「ロータ軸方向」と称する。また、説明に用いる各図は概念図であり、各部の形状は必ずしも厳密なものではない場合がある。

キャリパ２、複数のピストン３、一対のブレーキパッド４、シム５、及び複数のピストンキャップ６は、ディスクロータ１の回転に対して制動力を発生させるユニット（キャリパアセンブリ）を構成している。キャリパ２は、車両の支持体（図示せず）に固定される部材であって、ピストン３やブレーキパッド４を移動可能に保持するハウジングとして機能している。キャリパ２は、ディスクロータ１の外周部の一部分を跨ぐように配置されている。

キャリパ２は、インナーハウジング部２１と、アウターハウジング部２２と、連結部２３と、を備えている。インナーハウジング部２１とアウターハウジング部２２は、ディスクロータ１を介して対向配置されている。インナーハウジング部２１は、ディスクロータ１のロータ軸方向内側に配置されている。インナーハウジング部２１には、複数のピストン３に対応して複数のシリンダ２１１が形成されている。アウターハウジング部２２は、ディスクロータ１のロータ軸方向外側に配置されている。アウターハウジング部２２には、複数のピストン３に対応して複数のシリンダ２２１が形成されている。連結部２３は、ロータ径方向外側において、インナーハウジング部２１とアウターハウジング部２２を連結する部位である。なお、図示しないが、キャリパ２の連結部２３付近には、ブレーキパッド４をロータ径方向内側に付勢する板バネが設置されている。

ピストン３は、キャリパ２に組み付けられ、ブレーキパッド４をディスクロータ１に向けて押圧するための押圧部材である。ピストン３は、ブレーキ操作に応じて、シリンダ２１１、２２１に対して流入出するフルード（ブレーキ液）により駆動される。ピストン３は、インナーハウジング部２１に２つ設けられ、アウターハウジング部２２にも対向する位置に２つ設けられている。

ピストン３は、図１〜図３に示すように、ブレーキパッド４側が開口した有底円筒状の部材である。つまり、ピストン３は、ブレーキパッド４側の部位が円筒状の開口部３１を構成し、配置されたシリンダ２１１、２２１の底面側（以下「シリンダ底面側」とも称する）の端部が円盤状の底面部３２を構成している部材である。換言すると、ピストン３は、ブレーキパッド４側の端部である円筒状の開口部３１と、開口部３１からシリンダ底面側に同軸で延びる円筒状の本体部３０と、本体部３０のシリンダ底面側の端部を閉鎖する円盤状の底面部３２と、を備えている。

一対のブレーキパッド４は、ディスクロータ１を挟むように配置され、ロータ軸方向に移動可能にキャリパ２に組み込まれている。ブレーキパッド４は、キャリパ２に対してロータ周方向に所定距離だけ（初期位置からキャリパ２のトルク受け面に当接するまで）移動可能となっている。一対のブレーキパッド４は、インナーハウジング部２１側に配置されたブレーキパッド４と、アウターハウジング部２２側に配置されたブレーキパッド４で構成されている。インナーハウジング部２１とアウターハウジング部２２に配置されるブレーキパッド４、シム５、及びピストンキャップ６は、同様の構成であるため、一方のブレーキパッド４、シム５、及びピストンキャップ６について説明する。

ブレーキパッド４は、ディスクロータ１に対して摺接して摩擦力を発生させるための摩擦材４１と、摩擦材４１の裏面を支持する金属製の裏板４２と、を備えている。第一実施形態の摩擦材４１は、全体として長手方向がロータ周方向なるように形成されている。摩擦材４１は、市場においてライニングと呼ばれる場合もある。裏板４２は、ディスクロータ１側の面に摩擦材４１が固定され、ピストン３側の面にシム５が配置される板状部材である。シム５は、鳴き抑制のための金属製の板状部材である。シム５は、ブレーキパッド４とピストンキャップ６の間に配置されている。

ピストンキャップ６は、ピストン３の押圧力をブレーキパッド４に伝達するために開口部３１に配設されるキャップ部材である。ピストンキャップ６は、図１〜図５に示すように、鍔部６１と、複数の挿入部６２と、複数の接続部６３と、複数の貫通溝６４と、を備えている。鍔部６１は、ピストン３の開口部３１とブレーキパッド４との間に配置される環状の部材である。第一実施形態ではブレーキパッド４とピストン３の間にシム５が配置されているため、鍔部６１は、開口部３１とシム５との間に配置されている。ピストン３が駆動されると、鍔部６１は、シム５を介してブレーキパッド４を押圧する。以下、説明において、ピストン３の径方向を「ピストン径方向」と称し、ピストン３の軸方向を「ピストン軸方向」と称し、ピストン３の周方向を「ピストン周方向」と称する。

第一実施形態の鍔部６１は、円環状に形成されている。鍔部６１の外周縁６１１は、ピストン３の外周縁３ａ（最外周面、ここでは本体部３０の外周面）よりもピストン径方向外側に位置し、且つ鍔部６１の内周縁６１２は、開口部３１の外周縁３１ａよりもピストン径方向内側に位置している。鍔部６１が円環状であるため、鍔部６１の外径は、ピストン３の外径（最大の外径、ここでは本体部３０の外径）よりも大きいといえる。また、鍔部６１の内径は開口部３１の外径よりも小さいといえる。鍔部６１の端面（ピストン軸方向の端面）の面積は、底面部３２を除くピストン３の軸方向直交断面（ピストン３をピストン軸方向に直交する面で切断した断面）の面積の最大値よりも大きい。なお、本実施形態では、鍔部６１の中心軸とピストン３の中心軸が一致するため、ピストン径方向が鍔部６１の径方向に相当し、ピストン軸方向が鍔部６１の軸方向に相当し、ピストン周方向が鍔部６１の周方向に相当する。

挿入部６２は、ピストン３に挿入される部位であって、ピストン３の内周面を押圧した状態で鍔部６１をピストン３に固定する部位である。挿入部６２は、鍔部６１の内周縁６１２から接続部６３を介してシリンダ底面側（ディスクロータ１から遠ざかる側）に突出している。鍔部６１には、複数の挿入部６２が形成されている。本実施形態において、複数の挿入部６２は、対向配置された２つの挿入部６２を１対の挿入部６２とすると、２対の挿入部６２（すなわち４つの挿入部６２）で構成されている。本実施形態の４つの挿入部６２は、鍔部６１の内周縁６１２において等間隔に形成されている。

挿入部６２は、湾曲形状（ここではＳ字状）に形成されている。挿入部６２は、外周側に、ピストン３の内周面に当接する当接部６２１を有している。挿入前において、対向する２つの当接部６２１の離間距離は、ピストン３の内径よりも大きい。したがって、挿入部６２がピストン３に挿入されると、挿入部６２がピストン３の内周面を押圧し、その反力により内側（ピストン径方向内側）に変形する。つまり、挿入部６２は、組み付け状態において、ピストン３に圧入された状態になっている。挿入部６２が開口部３１に挿入されることで、ピストンキャップ６はピストン３に圧入固定されている。

接続部６３は、鍔部６１の内周部位６１ａ（ここでは内周縁６１２）に形成されており、鍔部６１と挿入部６２とを接続している部位である。つまり、ピストンキャップ６は、複数の挿入部６２に対応する複数の接続部６３（ここでは４つ）を備えている。接続部６３は、鍔部６１の内周縁からピストン径方向内側に突出している。また、鍔部６１の内周縁６１２には、接続部６３のピストン周方向両側に、ピストン径方向外側に凹んだ凹部６３ａが形成されている。凹部６３ａのピストン径方向外側の縁は、凸弧状に形成されている。凹部６３ａにより、挿入部６２及び接続部６３が変形しやすく（応力が分散されやすく）なっている。

貫通溝６４は、鍔部６１のうち接続部６３のピストン径方向外側の部位に形成された、ピストン軸方向に鍔部６１を貫通する溝（孔）である。ピストンキャップ６は、複数の接続部６３に対応する複数の貫通溝６４（ここでは４つ）を備えている。本実施形態の貫通溝６４は、ピストン径方向において接続部６３及び当該接続部６３の両隣に位置する凹部６３ａ（接続部６３に対応する２つの凹部６３ａ）に対向するように、ピストン周方向に延伸している。そして、貫通溝６４のピストン周方向一端部は、ピストン周方向一方側の凹部６３ａのピストン周方向一端部よりもピストン周方向一方側に位置し、貫通溝６４のピストン周方向他端部は、ピストン周方向他方側の凹部６３ａのピストン周方向他端部よりもピストン周方向他方側に位置している。このように、貫通溝６４は、接続部６３及びそれに対応する２つの凹部６３ａを覆うように、接続部６３のピストン径方向外側に設けられている。

貫通溝６４は、ピストン径方向外側に凸弧状に湾曲した形状に形成されている。第一実施形態の貫通溝６４は、鍔部６１の中心（ここではピストン３の中心軸上の点）と同じ中心の円に沿うように湾曲している。貫通溝６４は、凹部６３ａのピストン径方向外側端部に近接するように形成されている。ピストンキャップ６がピストン３に組み付けられた状態で、鍔部６１のブレーキパッド４側の端面は、平坦状となっている。

非制動状態において、鍔部６１は、シム５（シム５がない場合はブレーキパッド４）に近接した状態となっている。そして、制動制御が開始されると、ピストンキャップ６がピストン３とともにブレーキパッド４側に移動し、鍔部６１がシム５に当接する。この際、鍔部６１の内周部位６１ａがブレーキパッド４側に膨らんでいると、当該内周部位６１ａが最初にシム５に当接し、鍔部６１の外周部位６１ｂがシム５に当接しないまま、ピストン３及びピストンキャップ６がシム５及びブレーキパッド４を押圧することになりやすい。鍔部６１の内周部位６１ａのみが接触している状態では、ピストンキャップ６のシム５への押圧面積が十分に確保されず、押圧の安定性の向上の面で改良の余地がある。

ここで、第一実施形態によれば、挿入部６２の変形により接続部６３が受ける応力が、貫通溝６４に伝わることでピストン周方向に分散され、ピストン径方向外側への伝達が抑制される。貫通溝６４は、応力の伝達方向をピストン径方向外側からピストン周方向に変換する役割を果たす。これにより、鍔部６１の外周部位６１ｂが受ける応力が減少し、鍔部６１の内周部位６１ａがブレーキパッド４側に突出する反りの発生を抑制することができる。本実施形態では、鍔部６１を平坦状に近づけることができるため、シム５に対して狙った接触面積（押圧面積）を確保することが可能となる。また、鍔部６１の外周縁６１１がピストン３の外周縁３ａよりもピストン径方向外側に位置しているため、すなわち鍔部６１の外径がピストン３（本体部３０）の外径よりも大きいため、ブレーキパッド４への押圧面の外径が大きくなる。これにより、ブレーキパッド４全体における押圧面の分布の偏りを抑制し、ブレーキパッド４に対して押圧面を広く分布させることができる。また、第一実施形態によれば、鍔部６１の構成上、接触面積が、ピストン３をそのままシム５に当てる構成よりも大きくなる。

このように本実施形態によれば、押圧面の外径がピストン３の外径より大きく、且つ、鍔部６１の内周部位６１ａの反りが抑制されることにより、鍔部６１とブレーキパッドとの接触面の外径が増大し、さらに接触面積（押圧面積）も増大させることができる。これにより、ブレーキパッド４に対する押圧の安定性を向上させることができる。ブレーキパッド４ができるだけ均等に安定してディスクロータ１に向けて押圧されることで、ブレーキ鳴きの発生が抑制される。

さらに、本実施形態では、貫通溝６４が接続部６３及び凹部６３ａにピストン径方向に対向するようにピストン周方向に延伸しているため、接続部６３及び凹部６３ａが受ける応力のピストン径方向外側への伝達を効果的に抑制することができる。

＜第二実施形態＞
第二実施形態のピストンキャップ６は、鍔部６１の形状の点で第一実施形態と異なっている。したがって、異なっている部分について説明する。第二実施形態の説明において、第一実施形態の説明及び図面を適宜参照することができる。

第二実施形態の鍔部６１は、図６に示すように、ピストンキャップ６がピストン３に組み付けられた状態で、外周縁６１１が内周縁６１２よりもブレーキパッド４側に位置するように湾曲している。つまり、製造時すなわち組み付け前（圧入前）において、鍔部６１は、外周縁６１１から内周縁６１２に向かうほど（中心に向かうほど）、ピストン３側（ブレーキパッド４から遠ざかる側）に位置するように、凸弧状に形成されている。そして、組み付け状態において、貫通溝６４が鍔部６１の反り（内周部位６１ａの膨らみ）を抑制し、外周縁６１１が内周縁６１２よりもブレーキパッド４側に配置される。鍔部６１は、組み付け前後の何れにおいても、外周縁６１１が内周縁６１２よりもブレーキパッド４側に位置するテーパ面状となっているといえる。なお、図６では鍔部６１の湾曲を誇張して表しているが、実施形態における内周縁６１２に対する外周縁６１１のピストン軸方向の突出幅は１ｍｍ未満（例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ）である。

第二実施形態によれば、制動制御が開始されると、ピストンキャップ６及びピストン３がブレーキパッド４に向けて移動し、最初に鍔部６１の外周縁６１１がシム５に当接する。そして、さらにピストン３がブレーキパッド４側に移動することで、開口部３１に対応する鍔部６１の内周部位６１ａがブレーキパッド４側に押圧され、鍔部６１が変形しつつ、鍔部６１の外周縁６１１から内周部位６１ａに向けて徐々にシム５に当接していく。または、外周縁６１１を含む外周部位６１ｂでシム５及びブレーキパッド４が押圧される。つまり、鍔部６１の外周縁６１１が最初にシム５に当接することで、鍔部６１のシム５への押圧面の分布を確実に拡げることができ、さらには接触面積を精度良く増大させることができる。第二実施形態によれば、鍔部６１の押圧の安定性を向上させ、ブレーキ鳴きを抑制することができる。

なお、組み付け状態の鍔部６１の形状を平坦状に近づけるために（平坦状になることを狙って）、組み付け前の鍔部６１の形状を上記のような凸弧状に形成しても良い。また、鍔部６１は、組み付け状態で、外周部位６１ｂが内周部位６１ａ（例えば内周縁）よりもブレーキパッド４側に位置するように形成されても良い。外周部位６１ｂは、例えば、鍔部６１の外径から内径を引いた差の１／２（換言するとピストン径方向の延在長さの１／２）を全長とすると、各ピストン径方向において、鍔部６１の外周縁６１１との離間距離が全長の１／２である点の集合を境界とし、当該境界のピストン径方向外側の領域と定義しても良い。また、鍔部６１のうち当該境界のピストン径方向内側の領域を内周部位６１ａと定義しても良い。

（その他）
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、貫通溝６４は、図７に示すように、接続部６３及び凹部６３ａを覆う最低限の周方向長さで形成されても良い。また、貫通溝６４は、図８に示すように、第一実施形態同様に接続部６３及び凹部６３ａのピストン周方向幅より大きく、且つ直線状であっても良い。つまり、貫通溝６４がピストン周方向に延びる構成には、貫通溝６４の形状が、ピストン径方向外側に凸弧状に湾曲したもの（図５、図７参照）、及び鍔部６１の端面上の１点におけるピストン周方向に延びるもの（図８参照）が含まれる。また、貫通溝６４は、少なくとも接続部６３のピストン径方向外側に形成されていれば良い。この構成によっても、接続部６３が受ける応力は、分散され、ピストン径方向外側に伝達されにくくなり、鍔部６１の反り発生は抑制される。

ここで、図５の構成において貫通溝６４がないピストンキャップと、互いに貫通溝６４の形状のみが異なる図５、図７、及び図８のピストンキャップ６のそれぞれとを、同一のピストン３に組み付けて反り量（内周縁６１２の膨らみ量）を測定した。この測定によれば、図８の構成、図５の構成、図７の構成、貫通溝６４なしの構成の順で、反り量が小さかった。つまり、反り量の抑制において、貫通溝６４は、凹部６３ａもカバーするものが好ましく、図５及び図８のように２つの凹部６３ａ間の距離よりも長い構成がさらに好ましい。また、これら貫通溝６４の形状を第二実施形態の構成に適用しても良い。

また、貫通溝６４は、ピストン周方向に連続的に並んだ複数の円形状の貫通孔で構成されても良い。また、ディスクブレーキ装置Ａ（キャリパ２）のタイプとしては、対向型でも浮動型でも良い。また、貫通溝６４は、切欠きやスリットと言い換えることができる。また、挿入部６２は２つ以上形成されていれば良く、例えば２つの挿入部６２が対向して配置されても良く、あるいは３つの挿入部６２がピストン周方向に等間隔に配置されても良い。また、鍔部６１の形状は、環状であれば良く（中央部位に貫通孔が形成されていれば良く）、外形は円形状に限らず、例えば楕円形状、多角形状、又はブレーキパッド４やシム５の形状に合わせた形状であっても良い。ただし、ブレーキパッド４に押圧力を均等に加えるという観点では、鍔部６１の外形は円形状（すなわち鍔部６１が円環状）であることが好ましい。また、貫通溝６４のピストン径方向の幅は、鍔部の大きさに応じて設定されても良い。また、鍔部６１は、組み付け状態で、鍔部６１の内周縁６１２以外の部位が当該内周縁６１２よりもブレーキパッド４側に位置するように形成されても良い。また、シム５はなくても良く、この場合、鍔部６１はブレーキパッド４に直接接触する。ブレーキパッド４及びシム５は、被押圧部材といえる。

また、鍔部６１の内周縁６１２は、開口部３１の外周縁３１ａよりもピストン径方向外側に位置していても良い。つまり、この場合、鍔部６１全体が、開口部３１の外周縁よりもピストン径方向外側に位置している。これによっても、ブレーキパッド４に対する押圧面の分布を拡げることができる。

１…ディスクロータ、２…キャリパ、３…ピストン、３１…開口部、４…ブレーキパッド、５…シム、６…ピストンキャップ、６１…鍔部、６１ａ…内周部位、６１ｂ…外周部位、６２…挿入部、６３…接続部、６３ａ…凹部、６４…貫通溝、Ａ…ディスクブレーキ装置。

Claims (4)

1. 一対のブレーキパッドの少なくとも一方を、前記ブレーキパッド側に開口部が形成されたピストンで押圧してディスクロータに当接させるディスクブレーキ装置であって、
   前記開口部には、前記ピストンの押圧力を前記ブレーキパッドに伝達するピストンキャップが配設され、
   前記ピストンキャップは、前記開口部と前記ブレーキパッドとの間に配置される環状の鍔部と、前記ピストンに挿入され前記ピストンの内周面を押圧した状態で前記鍔部を前記ピストンに固定する複数の挿入部と、前記鍔部の内周部位に形成され前記鍔部と前記挿入部とを接続する接続部と、を有し、
   前記ピストンの径方向をピストン径方向とすると、
   前記鍔部の外周縁は、前記ピストンの外周縁よりも前記ピストン径方向外側に位置し、
   前記鍔部のうち前記接続部の前記ピストン径方向外側の部位には、貫通溝が形成されているディスクブレーキ装置。
2. 前記ピストンの周方向をピストン周方向とすると、
   前記鍔部の内周縁には、前記接続部の前記ピストン周方向両側に前記ピストン径方向外側に凹んだ凹部が形成されており、
   前記貫通溝は、前記ピストン径方向において前記接続部及び当該接続部の両隣に位置する前記凹部に対向するように、前記ピストン周方向に延伸している請求項１に記載のディスクブレーキ装置。
3. 前記鍔部は、外周部位が前記内周部位よりも前記ブレーキパッド側に位置している請求項１又は２に記載のディスクブレーキ装置。
4. 前記鍔部の内周縁は、前記開口部の外周縁よりも前記ピストン径方向外側に位置している請求項１〜３の何れか一項に記載のディスクブレーキ装置。

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