DE102005011760A1 - Headlight for motor vehicles, has beam splitter movable in optical path of light beam, where portion of beam is transmitted to coupling surface of optical fiber and another portion is reflected to coupling surface of other fiber - Google Patents

Headlight for motor vehicles, has beam splitter movable in optical path of light beam, where portion of beam is transmitted to coupling surface of optical fiber and another portion is reflected to coupling surface of other fiber Download PDF

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Abstract

The arrangement has a light source and a reflector partially surrounding the light source for producing light beam. The reflector focuses the light beam on a light coupling surface (28) of an optical fiber. A beam splitter (36) is movable in an optical path of a light beam, where a portion of light beam is transmitted to the coupling surface and another portion is reflected to a coupling surface (30) of another optical fiber.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheinwerfereinrichtung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The present invention relates to a headlamp device for motor vehicles according to the preamble of claim 1.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 13 914 A1 ist eine Scheinwerfereinrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welcher mehrere Lichtauskoppelelemente vorgesehen sind, welche unterschiedliche Lichtverteilungen wiedergeben. Jedes der Lichtauskoppelelemente ist über eine optische Faser mit einer gemeinsamen Lichtquelle verbunden. Um eine vorbestimmte auszukoppelnde Lichtverteilung, beispielsweise Abblendlicht oder Fernlicht, zu erzeugen, werden die einzelnen Lichtauskoppelelemente ausgeblendet.From the German patent application DE 43 13 914 A1 a headlamp device for motor vehicles is known in which a plurality of light output elements are provided, which reflect different light distributions. Each of the light output elements is connected via an optical fiber to a common light source. In order to produce a predetermined light distribution to be coupled out, for example dipped beam or main beam, the individual light output elements are masked out.

Eine weitere Scheinwerfereinrichtung für Kraftfahrzeuge ist aus der europäischen Patentschrift EP 678 699 B1 bekannt. In dieser Vorrichtung stehen mehrere Lichtauskoppelelemente über optische Fasern mit je einer Lichtquelle in Verbindung, wobei über diese Zuordnung ein vorbestimmtes Lichtmuster resultiert.Another headlamp device for motor vehicles is known from the European patent EP 678 699 B1 known. In this device, a plurality of light outcoupling elements are connected via optical fibers, each with a light source, whereby a predetermined light pattern results via this assignment.

Aus der US-Schrift US 6,471,382 ist eine Scheinwerfereinrichtung bekannt, bei welcher mehrere Lichtleiter zu Lichtauskoppelelementen von einer gemeinsamen Lichtquelle wegführen. Dabei sind Mittel vorgesehen, mit Hilfe von welchen die einzelnen Lichtleiter beziehungsweise Lichtauskoppelelemente definiert selektiert werden können. Alternativ lässt sich auch die Lichtquelle mit ihrem Reflektor unter gezielter Veränderung der Neigung der optischen Achse so schwenken, dass sie das Licht auf jeweils nur eine Lichteinkopplungsfläche eines Lichtleiters zu fokussieren vermag.From the US script US 6,471,382 a headlamp device is known in which lead away a plurality of optical fibers to light extraction elements of a common light source. In this case, means are provided, by means of which the individual light guides or light outcoupling elements can be selected defined. Alternatively, the light source with its reflector can also be pivoted by selectively changing the inclination of the optical axis such that it is able to focus the light onto only one light coupling surface of a light guide.

Schließlich ist aus der DE 102 18 437 A1 eine Leuchteinheit für Fahrzeuge bekannt, bei der zwischen die Lichtleiter und die Lichtquelle ein Separiermittel zur Abtrennung eines spektralen Lichtanteils vorgesehen ist. Dabei kann insbesondere der Infrarotanteil des emittierten Lichts abgetrennt werden und zur Aufnahme eines Infrarotbildes für eine Nachtsichteinrichtung genutzt werden.Finally, out of the DE 102 18 437 A1 a lighting unit for vehicles, in which a separating means for separating a spectral light component is provided between the light guides and the light source. In this case, in particular, the infrared portion of the emitted light can be separated and used to record an infrared image for a night vision device.

Ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Scheinwerfereinrichtung für Kraftfahrzeuge weiterzubilden, welche in der Lage ist, unterschiedliche Lichtteile mehreren Lichtauskoppelelementen entweder gleichzeitig oder getrennt zur Verfügung zu stellen.outgoing From the described prior art, it is the object of the present Invention to develop a headlamp device for motor vehicles, which is capable of different light parts of a plurality of light output elements either simultaneously or separately.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.Is solved This object with the features of claim 1.

Dabei ist vorgesehen, dass das Mittel zum Lenken zumindest von Anteilen des von der Lichtquelle emittierten Lichts auf eine Lichteinkoppelungsfläche des zweiten Lichtleiters, wobei das Mittel durch einen Strahlteiler oder auch sogenannten Beamsplitter gebildet ist, der in den Strahlengang des Lichtbündels hinein bewegt werden kann. Sofern der Strahlteiler oder Beamsplitter außerhalb des Strahlengangs befindlich ist, wird sämtliches durch den Reflektor reflektiertes Licht auf die Lichteinkoppelungsfläche des ersten Lichtleiters gelenkt. Wird dann der Strahlteiler in den Strahlengang bewegt, so wird ein Teil des Lichtes mittels Transmission durch den Strahlteiler hindurchtreten und weiterhin auf die Lichteinkoppelfläche des ersten Lichtleiters auftreffen. Ein zweiter Anteil des Lichts wird durch den Strahlteiler reflektiert und wird auf die Lichteinkoppelfläche des zweiten Lichtleiters gelenkt.there It is envisaged that the means of directing at least shares of the light emitted from the light source onto a light coupling surface of the light source second light guide, wherein the means by a beam splitter or so-called beam splitter is formed in the beam path of the light beam can be moved into it. Unless the beam splitter or beam splitter outside the beam path is located, is all through the reflector reflected light on the Lichteinkoppelungsfläche the first light guide directed. If then the beam splitter is moved into the beam path, so a part of the light is transmitted through the beam splitter pass through and continue on the light coupling surface of the first light guide. A second portion of the light is is reflected by the beam splitter and is incident on the light input surface of the directed second optical fiber.

Eine derartige Gestaltung, bei der durch die in den Strahlengang bewegbare Vorsehung eines Beamsplitters der Lichtstrahl entweder aufgeteilt oder vollständig auf einen Lichtleiter bzw. mehrere Lichtleiter geleitet werden kann, besitzt den Vorteil, dass mehrere Lichtleiter entweder gleichzeitig oder getrennt voneinander angesteuert werden können bzw. mit Licht versorgt werden können, wobei nur eine Lichtquelle innerhalb der Scheinwerfereinrichtung vorgesehen werden muss.A Such a design, in which by the movable in the beam path Providence of a beam splitter the beam either split or Completely can be directed to a light guide or a plurality of light guides, has the advantage that several light guides either simultaneously or can be controlled separately or supplied with light can be wherein only one light source within the headlamp device must be provided.

Dabei führt in einer Ausführungsform der erste Lichtleiter zu einem Lichtauskoppelelement, das als transparentes Zwischenstück ausgebildet ist, und als Lichtleiterabschlusskörper dient. Dieser Lichtleiterabschlusskörper wird dann durch eine Linse, die ihm nachgeschaltet ist, abgebildet. Dabei kann vorgesehen sein, dass der erste Lichtleiter zur Erzeugung eines Abblendlichtes dient und der zweite Lichtleiter, der zu einem zweiten Lichtleiterabschlusskörper führt und durch eine zweite Linse abgebildet wird, eine Fernlichtverteilung abstrahlt. Dabei ist vorgesehen, dass der Strahlteiler insbesondere nicht wellenselektiv arbeitet, wie es im Stand der Technik bekannt war, um die Infrarotlichtanteile aus dem sichtbaren Licht abzuspalten für eine Nachtsichteinrichtung, sondern wellenlängenunselektiv arbeitet, indem er so gestaltet ist, dass er einen Anteil des Lichts passieren lässt und einen Anteil des Lichts reflektiert, wobei sämtliche spektralen Bereiche gleichmäßig reflektiert bzw. transmittiert werden können. Dies kann beispielsweise vorgesehen werden, indem der Strahlteiler mit einer entsprechenden Beschichtung versehen ist, die zum Teil eine Transmission und zum Teil eine Reflexion zulässt. Derartige teiltransparente Spiegel mit verschiedenen Reflexions- und Transmissionsgraden sind im Stand der Technik bekannt.there leads in an embodiment the first light guide to a light extraction element, which is transparent connecting piece is formed, and serves as a light guide end body. This light guide end body is then imaged by a lens that is downstream of him. there can be provided that the first optical fiber for generating a Abblendlichtes serves and the second light guide, which leads to a second Optical fiber termination body leads and is imaged by a second lens, a high beam distribution radiates. It is provided that the beam splitter in particular not wave selective, as known in the art was to split off the infrared light components from the visible light for one Night vision device, but wavelength-selective works by it is designed to let a portion of the light pass through and reflects a portion of the light, with all spectral ranges evenly reflected or can be transmitted. This can be provided, for example, by the beam splitter provided with an appropriate coating, in part a transmission and partly allows a reflection. such semi-transparent mirrors with different reflectance and transmittance levels are known in the art.

Dabei kann sowohl vorgesehen sein, dass der Strahlteiler in den Strahlengang durch eine translatorische Bewegung verschiebbar ist oder er kann rotatorisch in den Strahlengang hineingeschwenkt werden.there can be provided both that the beam splitter in the beam path can be displaced by a translational movement or it can be rotational be pivoted into the beam path.

Grundsätzlich ist es auch möglich, verschiedene Spiegel mit verschiedenen Reflexions- und Transmissionsgraden vorzusehen, wobei je nach gewünschter Lichtverteilung verschiedene teiltransparente Spiegel gemeinsam oder unterschiedliche teiltransparente Spiegel in den Strahlengang eingeschoben werden können.Basically it also possible different mirrors with different reflection and transmission levels provide, depending on the desired Light distribution different semi-transparent mirrors together or different partially transparent mirrors in the beam path can be inserted.

Auf diese Weise kann die Lichtcharakteristik, insbesondere die Aufteilung zwischen Abblend- und Fernlicht weiter individualisiert werden.On This way, the light characteristic, in particular the distribution be further individualized between dipped and main beam.

Des Weiteren kann auch vorgesehen sein, dass mehr als zwei Lichtleiter, die zu mehr als zwei Lichtauskoppelelementen führen, vorgesehen sind, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass beispielsweise der erste Lichtleiter sich nach seiner Lichteinkoppelfläche aufteilt und das Licht zu zwei separaten Lichtauskopplungselementen weiterleitet.Of Furthermore, it can also be provided that more than two optical fibers, which lead to more than two light output elements are provided, wherein In particular, it may be provided that, for example, the first Optical fiber is divided according to its light input surface and the light to two separate light extraction elements forwards.

So können beispielsweise zwei Lichtauskoppelelemente einer Lichtfunktion, wie beispielsweise dem Abblendlicht, zugeordnet sein.So can For example, two light output elements of a light function, such as the low beam, be assigned.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Anmeldungsunterlagen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher beschrieben.Further Advantages and features of the invention will become apparent from the other application documents. The invention will be described in more detail below with reference to a drawing.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine Scheinwerfereinrichtung für Kraftfahrzeuge in einem ersten Betriebszustand und 1 a headlamp device for motor vehicles in a first operating state and

2 die Scheinwerfereinrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß 1 in einem zweiten Betriebszustand. 2 the headlamp device for motor vehicles according to 1 in a second operating state.

Die Scheinwerfereinrichtung umfasst hierbei eine Lichtquelle 10 sowie einen Reflektor 12, der die Lichtquelle teilweise umschließt und von der Lichtquelle abgestrahltes Licht umlenkt und fokussiert. Des Weiteren umfasst die Scheinwerfereinrichtung einen von außen sichtbaren Scheinwerfer 14 eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse 16 sowie einer zumindest teiltransparenten Abdeckscheibe 18, die den Scheinwerfer 14 nach außen abschließt. In dem Scheinwerfer 14 sind verschiedene Linsen 20', 20'' und 20'' angeordnet, die jeweils einem Lichtleiter 22, 24 bzw. 26 zugeordnet sind. Die Lichtleiter weisen dabei Lichteinkoppelflächen 28 bzw. 30 auf, wobei die Lichtleiter 22 und 24 eine gemeinsame Lichteinkoppelfläche 28 besitzen. Jedem Lichtleiter ist darüber hinaus eine Lichtauskoppelfläche 22a, 24a bzw. 26a zugeordnet, an der das in den Lichtleiter eingekoppelte Licht wieder aus dem Lichtleiter austritt. Die Lichtauskoppelflächen 22a bis 26a stehen dabei mit sogenannten Lichtabschlusskörpern 32, 32' und 34 in Kontakt, so dass das aus den Lichtaustrittsflächen 22a bis 26a austretende Licht in die Lichtabschlusskörper 32, 32' und 34 eintritt, wobei die Querschnitte der Lichtabschlusskörper so gewählt sind, dass die Lichtaustrittsflächen der Lichtabschlusskörper der später zu erzeugenden Lichtverteilung insbesondere hinsichtlich der Hell-Dunkel-Grenzen entsprechen, so dass durch die nachfolgend angeordneten Linsen 20 bis 20'' dann die gewünschte Lichtverteilung auf einer Fahrbahn abgebildet wird.The headlamp device in this case comprises a light source 10 and a reflector 12 which partially encloses the light source and redirects and focuses light emitted from the light source. Furthermore, the headlamp device comprises a visible from the outside headlight 14 a motor vehicle with a housing 16 and an at least partially transparent cover 18 that the headlight 14 closes to the outside. In the headlight 14 are different lenses 20 ' . 20 '' and 20 '' arranged, each one a light guide 22 . 24 respectively. 26 assigned. The light guides have light input surfaces 28 respectively. 30 on, with the light guides 22 and 24 a common light input surface 28 have. Each light guide is also a light output surface 22a . 24a respectively. 26a assigned to the light coupled into the light guide light exits the light guide again. The light output surfaces 22a to 26a stand with so-called Lichtabschlusskörpern 32 . 32 ' and 34 in contact, leaving the light exit surfaces 22a to 26a escaping light into the light termination body 32 . 32 ' and 34 occurs, wherein the cross-sections of the light-closing body are selected so that the light exit surfaces of the light-closing body of the light distribution to be generated later, in particular with respect to the light-dark boundaries, so that by the subsequently arranged lenses 20 to 20 '' then the desired light distribution is displayed on a roadway.

Die Lichtabschlusskörper 32, 32' und 34 bestehen dabei vorzugsweise aus PC, PMMA oder Glas, wohingegen die Lichtleiter 22 bis 26 aus Glasfaser hergestellt sind.The light termination bodies 32 . 32 ' and 34 consist preferably of PC, PMMA or glass, whereas the optical fibers 22 to 26 made of fiberglass.

In der Gestaltung gemäß 1 wird nun sämtliches durch die Lichtquelle 10 abgestrahltes Licht durch den Reflektor 12 auf die gemeinsame Lichteintrittsfläche 28 der Lichtleiter 22 und 24 fokussiert, so dass durch diese Lichtleiter die ihnen jeweils zugeordnete Lichtfunktion, wie beispielsweise das Abblendlicht, erzeugt werden kann.In the design according to 1 Now everything will be through the light source 10 radiated light through the reflector 12 on the common light entry surface 28 the light guide 22 and 24 focused, so that each light function associated with them, such as the low beam, can be generated by this light guide.

Ein in der Scheinwerfereinrichtung vorgesehener teiltransparenter Spiegel 36, auch Beamsplitter genannt, ist hierbei außerhalb des Strahlenganges des Reflektors 12 angeordnet.A partially transparent mirror provided in the headlamp device 36 , also called beam splitter, is here outside the beam path of the reflector 12 arranged.

2 zeigt nun eine Scheinwerfereinrichtung gemäß 1 mit einem in den Strahlengang des Reflektors 12 eingefahrenen Strahlteiler 36. Der Strahlteiler 36 ist hierbei ein teiltransparenter Spiegel, der eine solche Beschichtung aufweist, dass er wellenlängenunselektiv einen Teil der Strahlung passieren lässt und einen anderen Teil der Strahlung reflektiert. Der durch den Strahlteiler 36 transmittierte Lichtanteil wird dabei durch den Reflektor 12 weiterhin auf die Lichteintrittsfläche 28 der Lichtleiter 22 und 24 fokussiert. Die hierdurch erzeugte Lichtverteilung entspricht der in 1 gezeigten. Aufgrund des geringeren auf die Lichteintrittsfläche 28 treffenden Lichtanteils ist jedoch der Helligkeitswert bzw. die Lichtintensität dieser Lichtmodule vermindert. 2 now shows a headlamp device according to 1 with one in the beam path of the reflector 12 retracted beam splitter 36 , The beam splitter 36 Here is a partially transparent mirror, which has such a coating that it allows wavelength non-selectively pass part of the radiation and reflects another part of the radiation. The through the beam splitter 36 Transmitted light component is thereby through the reflector 12 continue on the light entry surface 28 the light guide 22 and 24 focused. The resulting light distribution corresponds to that in 1 . shown Due to the lower on the light entry surface 28 however, the brightness value or the light intensity of these light modules is reduced.

Ein weiterer Teil des von dem Reflektor abgestrahlten Lichtes trifft jedoch auf den Strahlteiler 36 und wird von diesem reflektiert. Dieser Lichtanteil ist mit 38 gekennzeichnet. Dieser Lichtanteil trifft dabei auf die Lichteinkoppelfläche 30 des Lichtleiters 26, der mit einem Lichtabschlusskörper 34 zur Erzeugung einer Fernlichtfunktion zusammenwirkt. Auf diese Weise kann durch translatorische Verschiebung des Strahlteilers 36 neben einer Abblendlichtfunktion eine Fernlichtfunktion angesteuert werden.However, another part of the light emitted by the reflector hits the beam splitter 36 and is reflected by this. This proportion of light is with 38 characterized. This proportion of light hits the light input surface 30 of the light guide 26 that with a light termination body 34 cooperates to generate a high beam function. In this way, by translational displacement of the beam splitter 36 in addition to a low beam function a high beam function are controlled.

Für das Abblendlicht werden in diesem Fall statt 100% wie in 1 beispielsweise 20% verwendet und 80% werden ins Fernlicht umgelenkt.For the dipped beam in this case instead of 100% as in 1 For example, 20% used and 80% are redirected to the high beam.

Auf diese Weise kann eine höhere Flexibilität der Lichtausleuchtung erreicht werden.On This way can be a higher one Flexibility of Light illumination can be achieved.

Claims (8)

Scheinwerfereinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer Lichtquelle (10), einem die Lichtquelle (10) teilweise umgebenden Reflektor (12) zur Erzeugung eines Lichtbündels mit einer bestimmten Lichtverteilung, welches mittels des Reflektors (12) auf eine Lichteinkopplungsfläche (28) eines ersten Lichtleiters (22, 24) fokussiert wird, welcher zu einem ersten Lichtauskoppelelement (32, 32') führt, mit einem zweiten Lichtleiter (26), welcher zu einem zweiten Lichtauskoppelelement (34) führt, und mit einem Mittel zum Lenken zumindest von Anteilen des von der Lichtquelle (10) emittierten Lichts auf eine Lichteinkopplungsfläche (30) des zweiten Lichtleiters (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel durch einen Strahlteiler (36) gebildet ist, der in den Strahlengang des Lichtbündels bewegbar ist und der so ausgebildet ist, dass bei im Strahlengang angeordnetem Strahlteiler (36) ein erster Lichtanteil durch den Strahlteiler transmittiert und zur Lichteinkoppelfläche (28) des ersten Lichtleiters (22, 24) gelenkt und ein zweiter Lichtanteil durch den Strahlteiler (36) reflektiert und dadurch zur Lichteinkoppelfläche (30) des zweiten Lichtleiters (26) gelenkt wird.Headlamp device for motor vehicles with a light source ( 10 ), the light source ( 10 ) partially surrounding reflector ( 12 ) for generating a light beam with a specific light distribution, which by means of the reflector ( 12 ) on a light coupling surface ( 28 ) of a first light guide ( 22 . 24 ), which leads to a first light output element ( 32 . 32 ' ), with a second optical fiber ( 26 ), which leads to a second light output element ( 34 ) and means for directing at least portions of the light source ( 10 ) emitted light on a Lichteinkopplungsfläche ( 30 ) of the second light guide ( 2 ), characterized in that the means by a beam splitter ( 36 ) is formed, which is movable in the beam path of the light beam and which is formed so that when arranged in the beam path beam splitter ( 36 ) a first light component is transmitted through the beam splitter and to the light coupling surface ( 28 ) of the first light guide ( 22 . 24 ) and a second portion of light through the beam splitter ( 36 ) and thereby to the Lichteinkoppelfläche ( 30 ) of the second light guide ( 26 ) is directed. Scheinwerfereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlteiler (36) wellenlängenunselektiv arbeitet.A headlamp device according to claim 1, characterized in that the beam splitter ( 36 ) operates wavelength-selectively. Scheinwerfereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlteiler (36) in den Strahlengang translatorisch verschiebbar oder rotatorisch verschwenkbar ist.A headlamp device according to claim 1 or 2, characterized in that the beam splitter ( 36 ) is translationally displaceable in the beam path or rotationally pivotable. Scheinwerfereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlteiler (36) als teiltransparenter Spiegel ausgebildet ist, und insbesondere zur Lichtaufspaltung eine Beschichtung aufweist.A headlamp device according to one of the preceding claims, characterized in that the beam splitter ( 36 ) is formed as a partially transparent mirror, and in particular for the light splitting comprises a coating. Scheinwerfereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lichtleiter (22, 24) zu einem Lichtauskoppelelement (32, 32') für das Abblendlicht, der zweite Lichtleiter (26) zu einem Lichtauskoppelelement (34) für das Fernlicht führen.A headlight device according to one of the preceding claims, characterized in that the first light guide ( 22 . 24 ) to a light extraction element ( 32 . 32 ' ) for the low beam, the second optical fiber ( 26 ) to a light extraction element ( 34 ) for the high beam. Scheinwerfereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Lichtleiter (22–26), die zu mehr als zwei (32, 32', 34) Lichtauskoppelelementen führen, vorgesehen sind.A headlamp device according to one of the preceding claims, characterized in that more than two light guides ( 22 - 26 ) resulting in more than two ( 32 . 32 ' . 34 ) Lichtauskoppelelementen lead, are provided. Scheinwerfereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Lichtleiter (22, 24) mit mehr als einem Lichtauskoppelelement (32, 32') einer Lichtfunktion zugeordnet sind.A headlamp device according to claim 6, characterized in that more than one light guide ( 22 . 24 ) with more than one light output element ( 32 . 32 ' ) are associated with a light function. Scheinwerfereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Strahlteiler (36) mit voneinander unterschiedlichen Reflexions- und Transmissionsgraden vorgesehen sind, die einzeln oder gemeinsam in den Strahlengang des Reflektors (12) bewegt werden können.A headlamp device according to one of the preceding claims, characterized in that different beam splitters ( 36 ) are provided with different degrees of reflection and transmission, which individually or together in the beam path of the reflector ( 12 ) can be moved.
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