CN1211695A - 车辆用动力传递装置 - Google Patents

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Abstract

不使用变速踏板和变速手柄可以进行容易的准确的换档。在进行变速离合器(39)的连接和解除连接的同时,让变速机的变速滚筒(81)转动,确立所规定的变速段的变速轴(51)利用马达(58)借助减速齿轮62～67被驱动转动。操作图中未示出的增速开关或者减速开关时,马达58工作,变速轴(51)沿所规定方向转动,变速离合器(39)及变速滚筒(81)以所规定的定时工作,进行换档。

Description

车辆用动力传递装置
本发明涉及备有变速机和变速离合器的车辆用动力传递装置。上述变速机设于发动机与驱动轮之间，上述的变速离合器设于驱动源与变速机之间。
通常，鞍座型车辆备有发动机与变速机一体化的动力装置，通过驾驶员用脚操作设于上述变速机侧面的变速踏板进行换档。
利用马达让变速机的变速滚筒间歇地转动进行换档的电动车辆，通过特开平5-39865号专利公报已为众所周知。
但是，上述现有的使用变速踏板的变速机构中，因为驾驶员用脚操作变速踏板，所以在极快地进行换档时就必须很熟练，即使是熟练者在缩短换档所需时间方面也是有限的。并且因为设于变速机的变速离合器也是由上述变速踏板操作的，所以要平稳连接变速离合器抑制变速冲击的发生就必须很熟练。另外，因为变速踏板向变速机的侧面突出，所以会产生该变速踏板与底盘相干扰，并且，为确保变速踏板的上下行程，变速机装到下方，使发动机的最低的离地面高度降低的问题。
上述特开平5-39865号专利公报所记载的电动车辆，因为其变速机不备有变速离合器，所以在进行换档时，就必须同时进行停止驱动行驶用发动机和驱动换档用马达的操作。不仅使控制变得复杂，还产生了在变速滚筒不能平稳地进行转动时，为防止过剩的载荷加到换档用的马达上，就需要一种空转机构的问题。
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种不需要熟练操作技术就可以容易地准确地进行换档的装置。
为实现上述目的，本发明方案所记载的发明，是车辆用动力传递装置，备有设于发动机与驱动轮之间的变速机，和设于发动机与变速机之间的变速离合器，其特征在于，备有根据由驾驶员操作的操作构件发出的指令信号进行上述变速离合器的连接及解除连接的电动执行元件。
根据上述结构，因为利用电动执行元件进行设于驱动源与变速机之间的变速离合器的连接以及解除连接，所以不需要熟练的技术无论谁都可以进行容易的准确的离合器操作。并且可以极快地进行离合器的操作，这种快速操作是在以驾驶员的手和脚进行操作时所不可能的。
本发明方案2所记载的发明是在方案1的结构的基础上，上述电动执行元件是可以控制正反两方向转动的马达。该马达被控制得使上述变速离合器的连接速度比解除连接的速度慢。
根据上述构成，快速进行变速离合器的连接的解除，缩短变速时间。同时缓慢地进行变速离合器的连接，可以将变速冲击抑制在最小限度。
本发明方案3所记载的发明是在方案2的结构的基础上，上述马达除了进行变速离合器的连接和解除连接，还进行上述变速机的变速。
根据上述结构，因为将同一马达共用于变速离合器的连接及解除连接和变速机的变速上，所以可以削减零件的数目降低成本。即使增加马达的驱动速度，变速离合器的连接及解除连接与变速机的变速也一定是同步的，所以可以在短时间内进行平稳的变速。
本发明方案4所记载的发明是在方案3的结构的基础上，上述变速机备有可以确立多个变速级的齿轮组、变更该齿轮组的啮合的拨叉、驱动该拨叉的变速滚筒、驱动该变速滚筒的变速轴。上述变速离合器通过上述变速轴的旋转被连接及解除连接。同时上述马达根据检测上述变速轴的转动相位的转动相位检测机构发出的信号被反馈控制。
根据上述构成，可以利用共同的转动相位检测机构进行变速离合器的控制及变速机的控制，所以可以削减零件数目降低成本。并且因为转动相位检测机构检测变速轴的转动相位，上述的变速轴接近作为控制对象的变速机的变速滚筒以及变速离合器的两方。所以可以将检测误差抑制在最小限度。
本发明方案5所记载的车辆用动力传递装置，备有设于发动机与驱动轮之间的变速机、和设于发动机与变速机之间的变速离合器，其特征在于，上述的变速机备有可确立多个变速级的齿轮组、变更该齿轮组的啮合的拨叉、驱动该拨叉的变速滚筒、驱动该变速滚筒的变速轴。同时上述变速离合器通过上述的变速轴被连接及解除连接，上述的变速轴被电动执行元件转动，上述的电动执行元件根据由驾驶员操作的操作构件发出的指令信号而工作。
根据上述构成，因为利用电动执行元件进行设于驱动源与变速机之间的变速离合器的连接及解除连接，所以不仅不需要熟练技术，无论谁都可以进行容易的准确的操作。而且可以以驾驶员用手和脚直接进行操作时所不可能的极快的速度进行操作。
图1是鞍座型车辆的左侧视图。图2是鞍座型车辆的俯视图(图1的2方向视图)。图3是图1的箭头3方向的放大视图。图4是图2的箭头4方向的放大视图(动力装置的正面图)。图5是图4的5-5线剖视图。图6是图5的主要部分的放大图。图7是图6的箭头7方向的视图。图8是换档机构的轮廓图。图9是说明作用的时间图。图10是传动部分的放大图。图11是图10的11-11线方向的视图。图12是图10的12-12线方向的视图。图13是本发明的第2实施例，对应于上述图5的示意图。
以下根据附图所示的本发明的实施例说明本发明的实施形态。
图1～图12是表示本发明的第1实施例的示意图，图1是鞍座型车辆的左侧视图。图2是鞍座型车辆的俯视图(图1的箭头2方向的视图)。图3是图1的箭头3方向的放大图。图4是图2的箭头4方向的放大图(动力装置的正视图)。图5是图4的5-5线剖视图。图6是图5的主要部分的放大图。图7是图6的箭头7方向的视图。图8是换档机构的轮廓图。图9是说明作用的时间图。图10是传动部分的放大图。图11是图10的11-11箭头方向的视图。图12是图10的12-12线方向视图。
如图1及图2所示，鞍座型车辆V备有焊接钢管而组装成的车架F，在其前后部分别悬架着左右一对前轮Wf、Wf，和左右一对的后轮Wr、Wr。在车架F的上部从前方开始依次设有操纵方向手柄1、燃料箱2以及跨座式的车座3。在操纵方向的手柄1的左端设有制动柄4，在车身中央部右侧设有制动踏板5。操纵方向的手柄1的中央部位用手柄罩6覆盖着，在其前方伸出地设置着仪表7。
在上述燃料箱2以及车座3的下方的车架F的中央部位搭载着动力装置P。该动力装置P备有驱动左右前轮Wf、Wf以及左右后轮Wr、Wr的发动机。动力装置P备有前后分成两部分的外壳11，该外壳11兼用作曲柄箱和变速箱体，支撑于外壳11的曲柄轴(参照图4)沿车身的前后方向配置着。
从动力装置P向前方延伸的前部传动轴13借助前部差速器14连接在左右的前部车轴15L、15R上，从动力装置P向后方延伸的后部传动轴16、借助后部差速器17连接在左右的后部车轴18L、18R上，据此四个车轮Wf、Wf、Wr、Wr被驱动。
如图3所示，在手柄1的左侧的把手21的附近，设有进行头灯的上下变换的变光开关22、变换头灯的开与关的照明开关23、启动发动机E的发动机启动开关24、关掉发动机E的发动机停止开关25，对后述的变速机T进行增速或者减速的增速开关26以及减速开关27。上述的增速开关26和减速开关27构成本发明的操作构件。
下面，根据图4～图8说明设于动力装置P的换档机构的构造。
如图5所示，动力装置P的外壳11由前壳31、结合于前壳31后面的后壳32、结合于上述前壳31前面的前罩33、结合于上述后壳32后面的后罩34所构成。
如图8模拟所示，收纳于动力装置P内部的变速机T备有与曲柄轴12(参照图4)连接的主轴35、与前部传动轴13及后部传动轴16(参照图2)连接的中间轴36、在主轴35及中间轴36之间设有用于确立多个变速级的齿轮组37。
如图5所示，在曲柄轴12的前端设有由自动离心离合器构成的发动离合器38，上述自动离心离合器对应于发动机转速的增加，自动地被连接。同时在主轴35的前端设有多板式的变速离合器39，上述变速离合器39被后述的换档机构连接和解除连接。变速离合器39备有相对自由转动地支撑在主轴35上的离合器外体40、固定在主轴35上的离合器内体41、配置在离合器外体40及离合器内体41之间的多块摩擦板42…、推压摩擦板42…的离合器分离活塞43。离合器外体40借助与其连为一体地固定的输入齿轮44被连接在曲柄轴12上。
沿车体前后方向延伸的变速轴51支撑在前罩33、前壳31、后壳32、后罩34上。变速轴51借助滚针轴承52及O型环53支撑在前壳33上，同时从前罩33向前方突出的变速轴51的前部借助滚珠轴承55支撑在结合于前罩33的前端的齿轮箱54上。并且变速轴51的前端连接在转动相位检测机构56上，上述转动相位检测机构56由设于齿轮箱54的电位器构成。转动相位检测机构56的外侧被固定于齿轮箱54的保护罩57覆盖着。
作为电动执行元件的马达58支撑在齿轮箱54的外侧面。第1减速轴60及第2减速轴61支撑在齿轮箱54及前罩33之间区划出的齿轮室59上，设在马达58的输出轴上的第1减速齿轮62与设在第1减速轴60上的第2减速齿轮63相啮合，设在第1减速轴60上的第3减速齿轮64与设在第2减速轴61上的第4减速齿轮65相啮合，设在第2减速轴61上的第5减速齿轮66与设在变速轴51上的扇形齿轮构成的第6减速齿轮67相啮合。从而通过正反向驱动马达58，可以正反向驱动变速轴51。上述第2减速累轮63～第6减速齿轮67经烧结合金制成再进行渗炭处理。
设于固定在变速轴51上的离合器臂68的前端的滚柱69结合在可动凸轮盘71的沟71、(参照图4)上，上述的可动凸轮盘71可以转动地支撑在设于主轴35的延长线上的前罩33的支撑轴70上。在固定于支撑轴70的固定凸轮盘72与上述可动凸轮盘71之间配置着多个钢珠73…，当可动凸轮盘71转动时，借助钢珠73…从固定凸轮盘72接受的反作用力，使可动凸轮盘71向图5中右方向移动。借助滚珠轴承74连接在可动凸轮盘71上的连接盘75利用螺检76连接在上述离合器分离活塞43上。连接盘75被压缩设置在该连接盘75与离合器内体41之间的离合器弹簧77向图5中左方向推压。
马达58被驱动正转或反转时，借助减速齿轮62～67变速轴51正反向转动，因为固定在该变速轴51上的离合器臂68摆动、所以被设于离合器臂68的前端的滚柱69推压沟71的可动凸轮盘71也摆动。其结果，可动凸轮盘71通过借助钢珠73从固定凸轮盘72处接受的反作用力而移动，连接在可动凸轮盘71上的连接盘75抵抗离合器弹簧77使离合器分离活塞43向图5中右方向移动，所以摩擦板42相互分离，变速离合器39的连接被解除。
变速滚筒81和拨叉轴82沿车体前后方向支撑在前壳31及后壳32上。在变速滚筒81的外圆周上形成了3个凸轮沟811,～813,3根拨叉83、84、85的基部结合在这些凸轮沟811-813上，变速滚筒81转动时，拨叉83、84、85就沿轴向移动，借助上述齿轮组37确定所规定的变速级。变速滚筒81的转动位置、即变速位置由变速位置检测机构检测出来，上述的变速位置检测机构是由连接在变速滚筒81后端的电位器构成的。
图10～图12表示自由滑动地安装在变速箱轴112上，被上述3根拨叉83、84、85的任何一个驱动的拨叉齿轮113；和相对自由转动地支撑在变速箱轴112上，利用上述的拨叉齿轮113结合在该变速箱轴112上的变速齿114。在拨叉齿轮113的侧面沿圆周方向等距离地突出设置8个挡块1131…，这些挡块1131…的半径方向的内端与环状突起的1132连为一体以补充强度。在变速齿轮114的侧面，沿圆周方向等距离地突出设置8个挡块1141…，该8个挡块1141…可以与上述的拨叉齿轮113的6个挡块1131…相啮合。这些挡块1141…的半径方向的外端与环状突起1142连为一体以补充强度。
增加拨叉齿轮113与变速齿轮114相啮合的机会，缩短换档所需的时间，将上述挡块1131…、1141…比通常小型化，通过利用环状突起1132、1142对挡块1131…、1141…补充强度，就可以防止因挡块1131…、1141…的小型化而降低强度。据此，就可以在短时间内进行正确的换档。
参照图6和图7可知，转换臂87的基部焊接在相对自由转动地嵌合于变速轴51的外圆周的套管86上，上述转换臂87备有第1开口部871、第2开口部872，将第1开口部871内圆周边缘部弯曲形成的弹簧支架873、滚柱88。支撑于上述套管86上的扭转螺旋弹簧89的两端，抵接于双头螺栓90的两侧部和转换臂87的弹簧支架873的两侧部，上述的双头螺栓90螺入前壳31中并松动地穿过上述第1开口部871。从而，如果位于空档位置的转换臂87，沿任何方向摆动到该第一开口部871的边缘抵接双头螺栓90的位置，该弹簧支架873就会使扭转螺旋弹簧89变位而产生将转换臂87回复到上述中央位置的弹力。
固定于变速轴51的L字形连动臂92的前端延伸到转换臂87的第1开口871内、插入到上述扭转螺旋弹簧89的两端之间。从而，如果变速轴51向正反方向的任何方向转动，连动臂92的前端就在转换臂的第1开口部871内只空动所规定的距离，当其前端抵接到第1开口部871的内缘时，就使转换臂87沿正反方向转动。连动臂92的前端空动期间，转动臂87在空档位置保持停止状态，这时变速离合器39的连接被解除。从而，可以从变速离合器39的解除连接开始保持一定的延迟时间开始真正的变速操作。
备有在一端形成的缺口931和在另一端形成的长孔932，以及在中央形成的开口部933的转换盘93配置在变速滚筒81的端面与转换臂87之间。转换盘93在将缺口931配合在上述套管86的外圆周上；并且将长孔932结合在上述转换臂87的滚柱88上的状态下，被张设在该转换盘93与转换臂87之间的弹簧94沿着上述的缺口931及长孔932的方向推压。在这种状态下，转换臂87的第2开口部872和转换盘93的开口部933被配置在大致重叠的位置。
星型的插销盘95借助定位销96利用螺栓97固定在变速滚筒81的端部。利用支轴98轴支在前壳31上的制动臂99被弹簧100推压，设于该制动臂99的前端的制动滚筒61弹性地结合在插销盘95的外周上形成的7个凹部451…的任何一个上。从而变速滚筒81可以平稳地停止在对应于7个变速位置的7个转动位置的任何一个上。
在插销盘95的端面上突出设置着配置在圆周上的7根送进销952…，可以与这些送进销952…相结合的一对突起934、934和一对凸轮面935、935形成在转换臂93的开口部933内周。为防止转换盘93从插销盘95上脱落，推押转换盘93外面的板状的托架102用上述的螺栓97与插销盘95连接在一起。
如图5所示，副轴103与变速轴51垂直地支撑在后罩34上，固定于副轴103的一端的臂104与固定于变速轴51的后端的臂105相结合。在副轴103的另一端形成六角部1031，该六角部1031对着前壳31的开口311(参照图4)。
将变速轴51往空档位置推的扭转螺旋弹簧89的扭矩，被设定为大于超低温时(-25℃)的马达58和各减速齿轮62～67的摩擦力之和。为了减低各减速齿轮62～67的摩擦力，齿轮室59用少量的润滑脂进行润滑，所以在马达58损坏时，主轴51利用扭转螺旋弹簧89的弹力自动地回复到空档位置。即使马达58损坏，通过将扳手等工具106(参照图5)结合在副轴103的六角部1031上，可以利用手动来操作变速滚筒81。
上述构造的换档机构的组装按以下顺序进行。
对于预先用螺栓结合好的前壳31与后壳32，将变速轴51从后方插入后，将转换臂87、连动臂92以及离合器臂68从前方组装在该变速轴51上，然后将预先组装了副轴103的后罩34用螺栓结合在后壳32的后面，同时将预先组装了滚针轴承52和O型环53等的前罩33用螺栓结合在前壳31的前面。接着将第1减速轴60、第2减速轴61以及第2减速齿轮63～第6减速齿轮67组装在前罩33前面的齿轮室59内，然后将整体地备有马达58以及转动相位检测机构56的齿轮箱54重叠在前罩33的前面用螺栓与保护罩57连在一起。
上述的换档机构沿着与发动机E的曲柄轴12的轴线平行的车体的前后方向配置着变速轴51、变速滚筒81以及马达58的轴线，并且因为换档机构的整体集中配置在曲柄轴12以及变速机T的中间轴36之间的下方，所以可以有效地利用空间使动力装置P小型化。换档机构的马达58配置在动力装置P的前面，所以可以利用行驶风有效地冷却马达58。
如图3所示，电子控制单元C中除了输入来自增速开关26、减速开关27、转动相位检测机构56以及变速位置检测机构91的信号外，还输入来自车速检测机构107以及发动机转速检测机构108的信号，根据这些信号控制马达58的驱动。
以下说明该实施例的作用。
在图9的时间图中，如果在t0时刻操作增速开关26或者减速开关27，在t1时刻之前马达58以100％能率被驱动。此时马达58的驱动方向、即变速轴58的转动方向，在增速时和减速时方向是相反的。当变速轴51的转动角达到6°30′时，变速离合器39的连接就被解除，同时变速滚筒81开始转动。
下面说明此时的作用。在图7中，例如如果转换臂87按箭头A方向转动，借助滚柱88及长孔932结合在该转换臂87上的转换盘93就沿箭头A方向转动，其开口部932上形成的下侧突起934向上方推押一根送进销952，使变速滚筒81沿箭头A方向只转动一个齿距。其结果，在t2时刻变速轴51的转动角达到19°时，制动滚筒101结合在插销盘95的新的凹部951上，使变速滚筒81平稳地停止在新的位置。从t1时刻到t2时刻到t3时刻之间，马达58产生制动力，缓和转换臂87的第1开口部871的内缘与双头螺栓90抵接时的冲击。然后从t2时刻到t4时刻，将变速轴51的转动角保持在19°，使换档操作完全结束。其前一半的从t2时刻到t3时刻的时间，是使被拨叉81～83驱动的拨叉齿轮的挡块与变速齿轮的挡块完全结合的时间，其后一半的从t3时刻到t4时刻的时间，是容许为减低变速冲击的导向的调节操作时间。
然后，从t4时刻到t6时刻，向反方向驱动马达58。其结果，在图7中转换臂87沿箭头B方向向空档位置转动，转换盘93也与转换臂87一起沿箭头B方向转动。但是因为其开口部933上形成的下侧凸轮面933抵接于一根送进销952而受到反作用力，所以利用这种反作用力转换盘93一边拉长弹簧94一边向箭头C方向移动，据此，上述凸轮面935越过上述送进销952，让变速滚筒81停止在上述新的位置不动，转换臂87及转换盘93可以回复到空档位置。
其间，变速离合器39再次被连接，但是在变速离合器39被连接的从t5时刻到t6时刻之间，马达58的驱动速度降低。据此，可以使变速离合器39的连接缓慢地进行以防止变速冲击的发生。
另外，利用发动机转速检测机构108检测出发动机的转速在所规定的值(例如3000rpm)以上时，或者利用车速检测机构107检测出的车速在所规定的值(例如10km/h)以上时，为了不让发动机上作用过激的载荷，禁止中间→1档以及中间→倒转地进行换档。利用车速检测机构107检测出的车速在所规定的值(例如3km/h)以上时，为了防止驱动力脱落，禁止1档→中间的换档操作。
如上所述，在换档的前一半时间，以100％能率驱动马达58，极快地解除变速离合器39的连接，可以缩短换档所需时间。在换档的后一半时间，通过根据转动相位检测机构56发出的信号自动地反馈控制变速轴51的转动角，可以极精确地控制变速轴51的转动角，同时相对变速离合器39的解除连接的速度，将连接速度设定的慢，可以防止变速冲击的发生。
并且不使用变速踏板和变速手柄，只要操作增速开关26或者减速开关27，利用马达58的驱动力进行换档，所以可以不需要熟练的操作技术在短时间内进行平稳的换档。并且同一马达58以及同一转动相位检测机构共同使用在变速离合器39的操作和变速机T的操作上，所以可以削减零件数目降低成本。这时，因为转动相位检测机构56检测出变速轴51的转动相位；所以可以进行高精度的控制。上述变速轴51接近作为被马达驱动的被驱动构件即离合器臂68以及转换臂87双方。
图13是本发明的第2实施例，
该第2实施例，在前罩33与齿轮箱54之间配置着酚醛树脂制的隔热体111，利用该隔热体111可以防止发动机E的热量向马达58和转动相位检测机构56传递。齿轮箱54的内部在第1实施例与第2实施例中都用少量的润滑脂进行润滑，所以进一步提高了对发动机E的热量的绝热性。
以上详述了本发明的实施例，但是本发明可以在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种设计变更。
例如在实施例中表示的是四轮鞍座型车辆V，本发明也可以适用于二轮车和三轮车。
如上所示根据方案1或方案5所记载的发明，利用电动执行元件进行设于驱动源和变速机间的变速离合器的连接及解除连接的操作，所以不需要熟练技术无论谁都可以进行容易的准确的离合器操作，而且可以以利用驾驶员的手和脚直接进行操作时所不可能的极快的速度进行离合器的操作。
根据方案2所记载的发明，可迅速进行变速离合器的解除连接的操作，缩短变速时间，同时缓慢进行变速离合器的连接可以将变速冲击控制在最小限。
根据方案3所记载的发明，将同一马达共同使用在变速离合器的连接及解除连接和变速机的变速上，所以可以减少零件数目降低成本。即使增加马达的驱动速度，变速离合器的连接及解除连接与变速机的变速也一定是同步的，所以在短时间内可以进行平稳的变速。
根据方案4所记载的发明，因为利用共同的转动相位检测机构进行变速离合器的控制和变速机的控制，所以可以减少零件数目降低成本。并且因为转动相位检测机构检测接近作为控制对象的变速机的变速滚筒及变速离合器两方的变速轴的转动相位，所以可以将检测误差抑制在最小限。

Claims (5)

1．车辆用动力传递装置，备有设于发动机(E)与驱动轮(Wf,Wr)之间的变速机(T)，和设于发动机(E)与变速机(T)之间的变速离合器(39)，其特征在于，备有根据驾驶员操作的操作构件(26、27)发出的指令信号进行上述变速离合器(39)的连接及解除连接的电动执行元件。
2．如权利要求1所记载的车辆用动力传递装置，其特征在于，上述电动控制元件是可以控制正反两方向转动的马达(58)，该马达(58)被控制得使上述变速离合器(39)的连接速度比解除连接的速度慢。
3．如权利要求2所记载的车辆用动力传递装置，其特征在于，上述马达(58)除了进行上述变速离合器(39)的连接及解除连接外，还进行上述变速机(T)的变速。
4．如权利要求3所记载的车辆用动力传递装置，其特征在于，上述变速机(T)备有可以确立多个变速级的齿轮组(37)、变更该齿轮组(37)的啮合的拨叉(83、84、85)、驱动该拨叉(83、84、85)的变速滚筒(81)、驱动该变速滚筒(81)的变速轴(51)，上述变速离合器(39)根据上述变速轴(51)的转动进行连接和解除连接，同时上述马达(58)根据检测上述变速轴(51)的转动相位的转动相位检测机构(56)发出的信号被反馈控制。
5．车辆用动力传递装置，备有设于发动机(E)与驱动轮(Wf、Wr)之间的变速机(T)，和设于发动机(E)与变速机(T)之间的变速离合器(39)，其特征在于，上述变速机(T)备有可以确立多个变速级的齿轮组(37)、变更该齿轮组(37)啮合的拨叉(83、84、85)、驱动该拨叉(83、84、85)的变速滚筒(81)、驱动该变速滚筒(81)的变速轴(51)；同时，上述变速离合器(39)根据靠电动执行元件转动的上述变速轴(51)进行连接和解除连接，上述电动执行元件根据由驾驶员操作的操作构件(26,27)发出的指令信号进行动作。
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