CN101728877A - 外转子型多级发电机的定子结构体 - Google Patents

Abstract

一种外转子型多级发电机的定子结构体，其能提高定子结构体的组装性和熔融处理部的耐振动性，并且能容易地实现作业的自动化。在外转子型多级发电机的定子结构体(1)中，构成为在将连接端子(30)安装到环状的耦合器(20)时，使设于连接端子的第一部分(31)上的按压部分(33)朝向耦合器的径向内侧突出。在耦合器上形成圆柱状的引导凸起(23)，卷绕在定子铁心(10)的凸极(10b)上的定子绕线(5)的引出口被引导到引导凸起并被向径向内侧弯曲而到达按压部分。在熔融处理后，将设有按压部分的连接端子的第一部分(31)朝向与连接有定子绕线的一面相反侧折弯成大致直角后，使其前端部卡定于耦合器的卡定部(26)中。

Description

外转子型多级发电机的定子结构体

技术领域

本发明涉及到外转子型多级发电机的定子结构体，特别涉及到将绕线端部通过熔融处理连接到连接端子上的外转子型多级发电机的定子结构体。

背景技术

以往，作为为了使卷绕在磁铁式发电机的定子铁心上的电枢绕线与外部布线连接而将电枢绕线的端部连接到连接端子上的方法，已知有通过通电、加压进行的熔融(热铆接：thermal caulking)技术。像这样做了熔融处理的部分不容易受到驱动发电机的发动机等的振动的影响。

在专利文献1中，公开了如下的外转子型磁石式发电机的定子结构：在对与电枢绕线连接的连接端子的端部进行熔融处理后，使其沿定子铁心的平面部折弯。根据该结构，连接端子的端部不从定子的平面部侧突出，从而能够降低振动的影响。

此外，在专利文献2中公开了如下的结构：在外转子型磁石式发电机中，将从定子铁心的一个凸极延伸出的绕线的端部先从与其相邻的凸极之间的间隙中贯穿到达定子铁心的背面侧，接着，在该背面侧跨过一个凸极后，再次通到定子铁心的表面侧并与连接端子连接。根据该结构，能够防止绕线端部出现松弛，从而降低振动的影响。

专利文献1：日本特开平11-150906号公报

专利文献2：日本特开2000-295808号公报

然而，在专利文献1记载的技术中，在熔融处理前对贯穿连接端子的绕线的端部进行拉伸以消除松弛的作业进行得不充分的话，有可能在折弯连接端子的端部后，绕线上仍存在松弛的情况。

此外，在专利文献2记载的技术中，绕线的长度增加了从卷绕到定子铁心的终止部分到连接到连接端子为止的长度，由此有可能产生新的松弛部分。此外，由于在绕线的卷绕终止时需要采用特殊的卷绕方式，因此有着卷绕作业复杂化的课题。

进而，在上述的专利文献中并未公开或者启示有兼顾防止绕线端部的松弛和降低在绕线端部的弯曲部产生的弯曲应力的结构。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术的课题，提供一种外转子型多级发电机的定子结构体，其能够提高定子结构体的组装性和熔融处理部的耐振动性，并且能够容易地实现作业的自动化。

为了达成上述目的，本发明中的外转子型多级发电机的定子结构体具有在外周上配设了凸极的环状的定子铁心、以及经由绝缘性的绕线器卷绕在所述凸极上的绕线，其第一特征在于，该外转子型多级发电机的定子结构体具有：环状的耦合器，其固定于所述定子铁心的内径侧；和连接端子，其用于将所述绕线与外部布线连接起来，在所述耦合器上形成有所述连接端子的安装部并且设有引导凸起，所述引导凸起相对于所述安装部邻近耦合器的外周侧并将所述绕线引导到连接端子，所述连接端子具有用于将所述绕线通过熔融处理连接到该连接端子上的按压部分，所述连接端子以将所述按压部分向所述耦合器的径向内侧突出的方式固定在所述安装部上，从所述凸极侧引出的所述绕线的端部在所述引导凸起的外周面被引导并向径向内侧弯曲后，到达所述按压部分。

此外，本发明的第二特征在于，该外转子型多级发电机的定子结构体构成为，形成有所述按压部分的所述连接端子的一端部在所述熔融处理后，朝向与连接有所述绕线的一面相反侧成大致直角地折弯。

此外，本发明的第三特征在于，所述连接端子是由第一部分和第二部分构成的板状部件，并且在第一部分设置所述按压部分，且第二部分相对于所述第一部分大致成直角地折弯，在所述第一部分形成有当安装到所述耦合器的安装部时用于定位的贯通孔，在所述耦合器上形成有与所述第一部分的贯通孔卡合的定位凸起和供所述第二部分插入的连接端子安装孔。

此外，本发明的第四特征在于，所述耦合器由沿周向分隔开的多个部件构成，并且各部件具有相同形状。

进而，本发明的第五特征在于，在所述耦合器上形成有卡定部，所述卡定部在所述熔融处理后将所述连接端子的一端部折弯时卡定将该一端部的前端。

根据第一特征，构成为在固定于定子铁心内径侧的环状耦合器上形成有将绕线与外部布线连接起来的连接端子的安装部并且设有引导凸起，所述引导凸起相对于所述安装部邻近耦合器的外周侧并将绕线引导到连接端子，从凸极侧引出的绕线的端部在引导凸起的外周面被引导并向径向内侧弯曲后，到达按压部分，因此，例如通过使引导凸起形成为沿发电机的旋转轴方向立起设置的圆柱形状，并以其外周面引导绕线，从而即使是在绕线上作用有张紧力的状态下也能够降低作用在弯曲部的弯曲应力。由此，能够大幅度地提高防止断线的可靠性。

此外，连接端子的按压部分形成为在安装到耦合器上时向耦合器的径向内侧突出，因此在按压部分的上下方向、即发电机的旋转轴方向上不存在障碍物，因此在对连接端子和绕线通过熔融进行连接时熔融电极不会与耦合器接触。由此，能够降低由树脂等形成的耦合器因熔融处理时产生的热量而发生变形的可能性，能够使熔融处理的自动化变得容易。

根据第二特征，形成有按压部分的连接端子的一端部在熔融处理后，朝向与连接有绕线的一面相反侧成大致直角地折弯，因此在折弯连接端子时，与弯曲部的鼓出侧连接的绕线被拉伸，从而即使在绕线上产生由松弛部分也能够除去。由此，能够提高熔融处理部的耐振动性，提高产品可靠性。此外，由于在进行熔融处理时无需对绕线的端部施加张紧力，因此能够使熔融处理的自动化变得容易。此外，连接端子不会向径向内侧伸出，因此能够提高将定子铁心安装到发动机等中时的作业性。进而，由于容易将折弯连接端子的设备的驱动方向与熔融处理时的熔融电极的驱动方向处于相同方向，因此在不改变定子铁心方向的前提下能够容易地连续执行熔融处理和折弯处理。由此，能够使作业的自动化更加容易。

根据第三特征，连接端子是由第一部分和第二部分构成的板状部件，并且在第一部分设置按压部分，且第二部分相对于第一部分成大致直角地折弯，在第一部分形成有当安装到耦合器的安装部时用于定位的贯通孔，在耦合器上形成有与第一部分的贯通孔卡合的定位凸起和供第二部分插入的连接端子安装孔，因此，通过将连接端子的第二部分插入到耦合器的连接端子安装孔中，连接端子被收纳到预定位置，从而连接端子的组装作业变得容易。

根据第四特征，耦合器由沿周向分隔开的多个部件构成，并且各部件具有相同形状，因此与使环状的耦合器一体形成的情况相比，例如能够分开进行耦合器到定子铁心的安装处理和熔融处理，提高了组装作业的自由度。此外，也能够降低在耦合器上因热量等产生偏斜等。

根据第五特征，在耦合器上形成有卡定部，所述卡定部在熔融处理后将连接端子的一端部折弯时卡定将该一端部的前端，因此能够防止折弯后的连接端子的端部因发动机的振动等而振动，进一步提高了耐振动性。此外，在将定子铁心安装到发动机等中时，连接端子的端部不会勾到操作者的手，提高了组装性。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式所述的定子结构体的主视图。

图2是定子的展开图。

图3是定子结构体的侧视图。

图4是定子结构体的后视图。

图5是定子铁心的主视图。

图6是耦合器的主视图。

图7是耦合器的侧视图。

图8是耦合器的后视图。

图9是连接端子的主视图。

图10是连接端子的侧视图。

图11是连接端子的仰视图。

图12是沿图6的A-A线的剖视图。

图13是说明将连接端子安装到耦合器上的工序的说明图。

图14是示出耦合器安装在定子铁心中的状态的说明图。

图15是沿图14的B-B线的剖视图。

图16是示出将定子绕线的端部卡合到连接端子上的状态的说明图。

图17是示出将定子绕线的端部卡合到连接端子上的状态的剖面说明图。

图18是示出两个耦合器中定子绕线的切断处理结束的状态的说明图。

图19是示出熔融处理工序的说明图。

图20是示出熔融处理前的状态的连接端子的俯视图。

图21是示出熔融处理后的状态的连接端子的俯视图。

图22是示出对定子绕线的剩余端部进行切断的工序的说明图。

图23是示出在熔融处理后将连接端子折弯的工序的说明图。

图24是连接器的主视图。

图25是沿图24的C-C线的剖视图。

标号说明

1：定子结构体；5：定子绕线；10：定子铁心；10a：基部；10b：凸极；11：螺栓贯通孔；12：绕线器；20(20A～20D)：耦合器；23：引导凸起；24：狭缝(连接端子安装孔)；25：分隔板；26：卡定部；27：定位凸起；28：凹部；29：连接端子安装部；30：连接端子；31：第一部分；32：第二部分；33：按压部分；34：贯通孔；35：卡合凸起；50：熔融电极；60：切断机；70：折弯设备；80：连接器；T1～T18：终端。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。图1是本发明的一个实施方式所述的外转子型多级发电机的定子结构体1的主视图。此外，图2是定子10的展开图。此外，图3和图4是定子结构体1的侧视图和后视图。定子结构体1通过贯通四个螺栓贯通孔11的螺栓安装于作为发电机驱动源的发动机的曲轴箱等。在定子结构体1的外周侧配设有与发动机的输出轴端部相连接地进行旋转的有底圆筒状的转子磁轭(未图示)。在转子磁轭的内周面上安装有多个励磁用的永久磁石，由该转子磁轭和定子结构体1构成外转子型发电机。

定子结构体1包括沿周向分割成四个部分且整体形成为圆环状的耦合器20(20A～20D)。在图1中，示出了将耦合器20安装到定子铁心10上，并在该定子铁心10的凸极上隔着由合成树脂等绝缘材料构成的绕线器卷绕定子绕线5后，进而通过将卷绕在各凸极上的定子绕线5的端部(引出口)连接到耦合器20的预定位置，从而确立终端T1～T18，这样形成了组装完成状态的定子结构体1。

在定子结构体1中，分别卷绕在定子铁心10的27个凸极上的主绕线以三相(U、V、W)为一组，共计排列有8组。并且，构成为在8组主绕线中，从凸极U1、V1、W1开始卷绕的定子绕线5分别在凸极U4、V4、W4处结束卷绕，此外，从凸极U5、V5、W5开始卷绕的定子绕线5分别在凸极U8、V8、W8处结束卷绕。另外，主绕线的三相输出经由以未图示的转换电路转换为预定频率的交流电等配合目标的变换处理后供给到电力负载。

此外，在凸极W8和U1之间卷绕有三种辅机绕线。在凸极CHG上卷绕有CHG绕线，其输出用于未图示的点火单元的点火用电源。此外，在凸极SUB上卷绕有SUB绕线，其输出用于未图示的调节电机或逆变器的电源。进而，在凸极DC上卷绕有DC绕线，其输出在整流电路中被整流成直流电源。整流后的直流电用于点亮LED等。

以下，参照各图对定子结构体1的组装工序进行说明。图5是安装有绕线器12的定子铁心10的主视图。定子铁心10由圆环状的基部10a和从该基部10a呈放射状地突出的27个凸极10b构成。定子铁心10通过从硅钢薄板上冲压成形出心板，并将多枚心板重叠构成。另外，向基部10a的径向内侧延伸出的四个耦合器安装部13和螺栓贯通孔11在进行心板的冲压成型的同时成形。对定子铁心10和定子绕线5之间进行绝缘的绕线器12由形成为覆盖凸极10b的合成树脂等构成。绕线器12除了将沿定子铁心10的层叠方向分割成两部分的部件以夹持定子铁心10的方式卡合的方法以外，也可以通过注射成型或者粉体涂装而形成。

耦合器安装部13和被耦合器安装部13夹持的凹部14具有使耦合器20相对于定子铁心10定位的功能。由此，即使在螺栓贯通孔11中没有穿过紧固用螺栓，也能够将耦合器20稳定地临时组装到定子铁心10中。另外，耦合器20和定子铁心10的最终结合通过以4根紧固用螺栓将定子结构体1安装于发动机的曲轴箱等而完成。

图6是耦合器20A的主视图。此外，图7、8分别示出了耦合器20A的侧视图和后视图。进而，图12是沿图6的A-A线的剖视图。在本实施方式中，四个耦合器20A、20B、20C、20D为相同部件。耦合器20A(以下有时仅示为耦合器20)的主体部21是由合成树脂等绝缘材料构成的一体成形部件。在其周向的一端部(图6右端部)上形成有围绕螺栓贯通孔11周围的大约四分之三的围绕部22，其与形成于相邻的耦合器(此情况下为耦合器20B)上的大约四分之一的圆弧部相配合，从而以围绕螺栓贯通孔11的大致整体的方式构成。

在耦合器20的正面侧(表面侧)沿周向并排的六个部位设有连接端子安装部29用于安装后述的连接端子30(参照图9～11)。连接端子安装部29由如下部分构成：狭缝24，其作为连接端子安装孔并贯通到耦合器20的背面侧；两个定位凸起27，其用于确定连接端子30的安装位置；分隔板25，其用于在相邻的连接端子安装部29之间进行分隔；圆柱状的引导凸起23，其以从径向外侧与分隔板25接触的方式形成；以及卡定部26，其卡定连接端子30的一端部。除了七个引导凸起23中两端的两个与所述围绕部22重叠而形成为特殊形状之外，六个部位的连接端子安装部29形成为相同结构。

卡定部26构成为从耦合器20的径向内侧的壁面开始朝向耦合器20的表面侧立起设置的钩状部件。此外，定位凸起27形成为侧面观察呈大致半圆的板状部件。进而，在耦合器20的背面侧(后面侧)形成有圆弧状的凹部28，该凹部28供贯通狭缝24的连接端子30的端部突出。

图9、10、11分别为连接端子30的主视图、侧视图、仰视图。安装在所述耦合器20的连接端子安装部29上的连接端子30，由冲压成形的金属制板状部件从大致中央部折弯而构成。在连接端子30的第一部分31形成有：按压部分33，其用于与定子绕线5的端部通过熔融处理而接合；以及贯通孔34，其供所述定位凸起27(参照图6、12)卡合。

按压部分33形成为立起设置在第一部分31的表面侧的钩状部件的结构，以能够容易地在其与第一部分31之间夹持定子绕线5。此外，在被相对于第一部分31折弯成大致直角的第二部分32上形成有卡合凸起35，该卡合凸起在将该第二部分32插入到所述狭缝24中时通过与所述狭缝24的内壁部卡合而稳定地固定连接端子30。此外，第二部分32的前端部成形为楔形，以适于与后述的连接器连接。

以下，参照图13～图17，对将耦合器20安装到定子铁心10中，并直到使定子绕线5的端部(引出口)与连接端子30的按压部分33卡合为止的组装工序的流程进行说明。首先，如图13所示，将六个连接端子30分别安装到耦合器20的六个连接端子安装部29上。该作业通过使连接端子30的第二部分32插入并按压到所述狭缝24中而完成。

接着，如图14所示，将耦合器20安装到定子铁心10中。在该图中，仅安装有耦合器20A、20B，当然耦合器20C、20D也可以依次进行安装。另外，如图15(沿图14的B-B线的剖视图)所示，将连接端子30的第二部分32插入并按压到狭缝24中后，在第二部分32完全插入到狭缝24中的同时，两个定位凸起27卡合到第一部分31的贯通孔34中，从而对连接端子30的定位也完成了。

接着，图16和图17示出了将卷绕凸极W8结束的定子绕线5的端部卡合到耦合器20A的预定的连接端子30(与图1所示的终端T12对应)中后，将卷绕凸极W1结束的定子绕线5的端部卡合到耦合器20B的预定连接端子30(与图1所示的终端T3对应)中的状态。另外，在该图中，省略了对凸极W4和W5的绕线端部的记载。

在本实施方式中，从各凸极伸出的定子绕线5构成为被引导到引导凸起23并弯曲之后，到达连接端子30。此时，引导凸起23形成为圆柱状，因此定子绕线5的弯曲部不会弯曲到引导凸起23的外周面的曲率以上。由此，即使是在定子绕线5的端部上施加有张紧力的情况下，也能够大幅度地降低施加到弯曲部的弯曲应力。另外，从各凸极伸出的定子绕线5的端部与哪个连接端子30连接能够通过对应定子结构体1的电路结构任意地确定。

此外，从各个凸极伸出的绕线端部在引导凸起23的外周面被弯曲后，穿过两个定位凸起27之间(参照图20)，并被引导到按压部分33。所述两个定位凸起27以相互对置的间隔越朝向径向内侧越窄的方式进行配置，因此绕线端部的配设位置容易确定，进而将绕线端部引导到按压部分33的作业更加容易。

图18示出了在耦合器20A和20B中，在连接端子30的熔融处理后，直到对定子绕线5的剩余端部进行切断处理为止的工序结束后的状态。以下，参照图19～22，对从熔融处理到切断处理为止的流程进行说明。

图19是示出熔融处理的工序的说明图。与上述相同的符号示出的是相同或者等同的部分。在本实施方式中，构成为在连接端子30安装在耦合器20中的状态下，连接端子30的按压部分33向耦合器20的径向内侧突出。上下一对的熔融电极50通过从上下方向夹持按压部分33并进行通电、加压，从而使按压部分33变形，同时将定子绕线5通过熔融(热敛缝：thermal caulking)压接并接合。

此时，连接端子30的按压部分33向耦合器20的径向内侧突出，因此在熔融处理时，能够防止由树脂等形成的耦合器20因热量而变形。此外，由于在按压部件33的图示上下方向上不存在阻碍熔融电极动作的物体，因此能够使得熔融处理的自动化变得容易。

图20、21是示出连接端子30在熔融处理前后的状态的俯视图。如图21所示，按压部分33通过熔融处理变形为覆盖定子绕线5。另一方面，定子绕线5的端部被按压部分33向图示下方按压，从而相反地发生翘起变形(参照图19)，因此如图22所示，将剩余端部5a以切断机60进行切断的作业更加容易。

图23是示出在熔融处理后将连接端子30的一端折弯的工序的说明图。在所述的剩余端部5a的切断处理结束后，执行将连接端子30的第一部分31沿耦合器20A的侧壁折弯的工序，完成定子结构体1的组装。该折弯工序通过将连接端子30的一端被折弯设备70向图示下方折弯来进行。另外，在本实施方式中，折弯设备70的驱动方向(即发电机的旋转轴方向)与熔融电极50(参照图19)的驱动方向相同，因此无需改变定子结构体1的方向，容易地连续自动处理从熔融处理到折弯处理为止的工序。

此外，连接端子30的第一部分31在折弯部分的鼓出侧配置有定子绕线5的状态下被折弯。此时，连接端子30具有预定的厚度，因此随着折弯处理使凸极和按压部分33之间的距离稍稍伸长。由此，即使是在凸极和按压部分33之间的定子绕线5中产生有松弛的情况下，也能够将其除去，提高按压部分33的耐振动性。进而，第一部分31的前端部随着该折弯处理卡定在卡定部26中。由此，第一部分31的动作被限制，进而耐振动性被提高。

进而，随着上述的折弯处理，连接端子30的整体被收纳在由分隔板25包围的空间内。由此，连接端子30不会从耦合器20的表面侧或者径向内侧中的任意一方突出，能够提高将完成后的定子结构体1(参照图1)安装到曲轴箱时的操作性等。另外，与连接端子30的折弯部分的凹进侧接触的耦合器20的角部也可以形成为带有容易进行折弯作业的圆形形状。

图24是安装在耦合器20的凹部28中的连接器80的主视图。此外，图25是沿图24的C-C线的剖视图。圆弧状的连接器80是安装在完成后的定子结构体1上，并且将从耦合器20的凹部28(参照图8、图23)中突出的第二部分32与外部布线84连接的部件。在连接器80中设有供连接端子30的第二部分32插入的六个卡合孔81。在卡合孔81的内部通过卡定凸起82保持有连接在外部布线84的端部上的雌插头83。由此，在使连接器80嵌合到耦合器20的凹部28中后，各定子绕线与外部布线电连接。

如上所述，根据本发明所述的定子结构体1，构成为在将连接端子30安装到耦合器20中时，使按压部分33突出到耦合器20的径向内侧，因此在熔融处理时，无需熔融电极50与耦合器20的接触，就能够降低耦合器20因通电、加压而变形的可能性。此外，从定子铁心10的凸极侧引出的定子绕线5的端部在耦合器20所设有的引导凸起23的外周面上被引导并向径向内侧弯曲，最后到达按压部分33，因此即使是在定子绕线5上施加有张紧力的状态下，也能够大幅地降低施加到弯曲部的弯曲应力。

进而，在熔融处理后，在使设有按压部分33的连接端子30的第一部分31，朝向与连接有定子绕线5的一面相反侧折弯成大致直角后，使该第一部分31的前端部卡定在设于耦合器20的径向内侧的侧壁上的卡定部26中，因此在除去了定子绕线5的松弛的同时，限制了连接端子30的移动，从而能够大幅度地提高按压部分33的耐振动性。

另外，定子铁心、耦合器、连接端子等的形状、定子绕线等的电路结构和卷绕方法等并不限定于上述实施方式，能够进行各种变更。例如，可以使耦合器为环状的一体成形部件，使设于耦合器上的引导凸起的截面形状形成为仅与绕线接触的接触部是曲面的扇形。

此外，在上述实施方式所示的定子结构体中，定子铁心和耦合器是分体式的，因此例如能够使将其搭载于逆变器式发电机中时的系统输出(50/60赫兹两用)在单电压模式下为100V、120V、220V、230V、240V等，此外在双电压模式下为100/200V、115/230V、120/240V等。进而，本发明所述的定子结构体的端子结构不仅能够应用于逆变器式发电机中，而且能够应用于循环换流器式发电机、直流输出式发电机(焊接用发电机)中。

Claims (5)

1.一种外转子型多级发电机的定子结构体，其具有在外周上配设了凸极的环状定子铁心、以及经由绝缘性的绕线器卷绕在所述凸极上的绕线，其特征在于，

该外转子型多级发电机的定子结构体具有：

环状的耦合器，其固定于所述定子铁心的内径侧；和

连接端子，其用于将所述绕线与外部布线连接起来，

在所述耦合器上形成有所述连接端子的安装部并且设有引导凸起，所述引导凸起相对于所述安装部邻近耦合器的外周侧并将所述绕线引导到连接端子，

所述连接端子具有用于将所述绕线通过熔融处理连接到该连接端子上的按压部分，

所述连接端子以将所述按压部分向所述耦合器的径向内侧突出的方式固定在所述安装部上，

从所述凸极侧引出的所述绕线的端部在所述引导凸起的外周面被引导并向径向内侧弯曲后，到达所述按压部分。

2.根据权利要求1所述的外转子型多级发电机的定子结构体，其特征在于，

形成有所述按压部分的所述连接端子的一端部在所述熔融处理后，朝向与连接有所述绕线的一面相反侧成大致直角地折弯。

3.根据权利要求1或2所述的外转子型多级发电机的定子结构体，其特征在于，

所述连接端子是由第一部分和第二部分构成的板状部件，并且在第一部分设置所述按压部分，且第二部分相对于所述第一部分成大致直角地折弯，

在所述第一部分形成有当安装到所述耦合器的安装部时用于定位的贯通孔，

在所述耦合器上形成有与所述第一部分的贯通孔卡合的定位凸起和供所述第二部分插入的连接端子安装孔。

4.根据权利要求1或2所述的外转子型多级发电机的定子结构体，其特征在于，

所述耦合器由沿周向分隔开的多个部件构成，并且各部件具有相同形状。

5.根据权利要求2所述的外转子型多级发电机的定子结构体，其特征在于，

在所述耦合器上形成有卡定部，所述卡定部在所述熔融处理后将所述连接端子的一端部折弯时卡定该一端部的前端。

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