JP2005247150A - 車両のシートベルトのプリテンショナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シートベルト装置のスルータングとバックルとの係合に関し誤検知があったときは、原則として作動しないプリテンショナ装置を提供する。
【解決手段】プリテンショナ装置は、乗員Ｍを拘束するシートベルト３１のたるみを除くたるみ除去部材５５と；たるみ除去部材を駆動するモータ５７と；スルータング３６とバックル３７との係合を検知する係合検知手段６０と；シートベルトのシートＳへの着席を検知する着席検知手段６２と；係合検知手段及び着席検知手段から信号を受け、モータに信号を出すＥＣＵ２０と；から成る。ＥＣＵが車両の衝突の危険又は急制動を判定した場合に、スルータングとバックルとの係合が検知されしかも乗員の着席等が検知されたときでなければ、モータはたるみ除去部材を駆動しない。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両において乗員を座席に拘束するシートベルトのたるみを除去するプリテンショナ装置に関する。

近年、乗員を重大事故から保護するために、シートベルト装置の他に、プリテンショナ装置やエアバッグ装置が装備された車両が増えている。衝突時や急ブレーキ時の慣性力により乗員は急激に前方に移動し、シートベルト装置のシートベルトが急激に引き出され、リトラクタが瞬時に検知して引出しをロックする。乗員に作用する慣性力を小さくするためには、リトラクタをなるべく早くロックすることが重要である。

そのためにはシートベルトを弛みが生じない状態で装着することが望ましいが、装着時の引出しの都合を考えると限界がある。そこで、衝突が余地されるときは予め弛みを小さくして乗員が前方に移動する前に座席に拘束するプリテンショナ装置が提案されている。例えば、従来の乗員保護装置（特許文献１参照）は、加速度センサにより衝突の危険が検知されたときはプリテンショナ装置を作動させて、たるみを除去している。
特許第２９４６９９５号公報

プリテンショナ装置の作動はシートベルトが装着されていることが前提であるので（シートベルトの未装着時にプリテンショナ装置を作動させても無意味）、プリテンショナ装置の作動前にシートベルトの装着・未装着を検知することがある。しかるに、上記従来例ではプリテンショナ装置が、作動させても意味のないときに作動するおそれがある。

即ち、シートベルト装置は一般に、シートベルトの中間部をスルータングで折り返され、上半分が肩ベルト部を、下半分が腰ベルト部を形成している。バックルが車両の床部に固定されている。シートベルトの装着の検知は、スルータングとバックルとの係合による電気的導通を利用している。ここで、スルータングをバックルに係合していないにも拘わらず、何らかの原因で電気的に導通したと判断されると、プリテンショナが作動する。スルータングとバックルとの非係合時、即ちシートベルトの未装着時にプリテンショナ装置が作動しても実質的に乗員の保護には役立たず、電力の無駄使いである。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、シートベルト装置のスルータングとバックルとの係合に関し誤検知があっても、一定条件下でしか作動しない、シートベルトのプリテンショナ装置を提供することを目的とする。

本願の発明者は、プリテンショナ装置の作動前に、スルータングとバックルとの係合の他に、シートベルトの装着に関連する乗員の状態を検知又は観察することを思いついて、本発明を完成した。
（１）本願の第１発明によるプリテンショナ装置は、請求項１に記載したように、乗員を拘束するシートベルトのたるみを除くたるみ除去部材と；たるみ除去部材を駆動するモータと；スルータングとバックルとの係合を検知する係合検知手段と；シートへの乗員の着席を検知する着席検知手段と；係合検知手段及び着席検知手段から信号を受け、モータに信号を出すＥＣＵと；から成る。

このプリテンショナ装置において、ＥＣＵが車両の衝突の危険又は急制動を判定した場合に、スルータングとバックルとの係合が検知されしかも乗員の着席が検知されたとき、モータがたるみ除去部材を駆動する。換言すれば、係合及び着席の両方が検知された時のみプリテンショナ装置が作動し、両方が検知されない限りプリテンショナは作動しない。
この事情は、第２発明及び第３発明でも同様である。

請求項２のプリテンショナ装置は、着席検知手段はシートの座部に埋設したセンサであり、乗員の着席時と離席時とで異なる信号を前記ＥＣＵに送る。
（２）第２発明によるプリテンショナ装置は、請求項３に記載したように、乗員を拘束するシートベルトのたるみを除くたるみ除去部材と；たるみ除去部材を駆動するモータと；スルータングとバックルとの係合を検知する係合検知手段と；シートベルトの引出しを検知する引出検知手段と；係合検知手段及び前記引出検知手段から信号を受け、モータに信号を出すＥＣＵと；から成る。

このプリテンショナ装置において、ＥＣＵが車両の衝突の危険又は急制動を判定した場合に、スルータングとバックルとの係合が検知されしかもシートベルトの引出しが検知されたとき、モータが前記たるみ除去部材を駆動する。

請求項４のプリテンショナ装置は、請求項３において、引出検知手段はシートベルトの引出し量を検知するセンサであり、引出し量が多いときと少ないときとで異なる信号をＥＣＵに送る。
（３）第３発明によるプリテンショナ装置は、請求項５に記載したように、乗員を拘束するシートベルトのたるみを除くたるみ除去部材と；たるみ除去部材を駆動するモータと；
シートベルトの乗員への装着を観察する装着観察手段と；装着観察手段から信号を受け、モータに信号を出すＥＣＵと；から成る。このプリテンショナ装置において、ＥＣＵが車両の衝突の危険又は急制動を判定した場合に、シートベルトの装着が観察されたとき、モータがたるみ除去部材を駆動する。

請求項６のプリテンショナ装置は、請求項５において、装着観察手段は、乗員の上半身を前方から撮影するカメラであり、乗員がシートベルトを上半身に掛けているときと掛けていないときとで異なる信号をＥＣＵに送る。

（１）本願の第１発明にかかるプリテンショナ装置によれば、ＥＣＵで衝突が判定された場合、スルータングとバックルとの係合が検知されしかも乗員の存在（シートへの着席）が検知されたときでなければ、モータがたるみ除去部材を駆動しない。換言すれば、スルータングとバックルとが非係合又は乗員が非着席のときは、プリテンショナ装置を作動させない。それにより、プリテンショナ装置の無駄が作動が回避され、電力の消費が抑えられる。

請求項２のプリテンショナ装置によれば、シートの座部に埋設したセンサにより乗員の着席・離席、即ちシートベルトの装着の蓋然性を検知できる。
（２）本願の第２発明にかかるプリテンショナ装置によれば、ＥＣＵで衝突が判定された場合、スルータングとバックルとの係合が検知されしかもシートベルトの引出しが検知されたときでなければ、モータがたるみ除去部材を駆動しない。換言すれば、スルータングとバックルとが非係合又はシートベルトが非引出し（全く引き出されていない、引き出されているが引出し量が所定量よりも少ない）のときは、プリテンショナ装置を作動させない。それにより、プリテンショナ装置の無駄な作動が回避され、電力の消費が抑えられる。

請求項４のプリテンショナ装置によれば、シートベルトの引出し量を検知するセンサによりシートベルトの引出し即ちシートベルトの装着を確実に検知できる。
（３）第３発明にかかるプリテンショナ装置によれば、ＥＣＵで衝突が判定された場合、シートベルトの装着が観察されたときでなければ、モータがたるみ除去部材を駆動しない。換言すれば、スルータングとバックルとが非係合、又はシートベルトが非装着（上半身即ち肩、胸及び腰に掛けていない）のときはプリテンショナ装置を作動させない。それにより、プリテンショナ装置の無駄な作動が回避され、電力の消費が抑えられる。

請求項６のプリテンショナ装置によれば、カメラにより乗員が上半身に実際にシートベルトを掛けているかどうかを客観的に観察できできる。よって、スルータングとバックルとの係合を検知する手段は不要となる。

＜衝突の検知、シートベルト装置、エアバッグ装置＞
車両には衝突（正面衝突及び側面衝突）や急ブレーキを検知するために、加速度センサが装備されている。加速度センサの検知信号に基づきＥＣＵが衝突の危険性を判定する。ＥＣＵは衝突の危険が高いと判定したときは、エアバッグ装置、シートベルト装置及びプリテンショナ装置に信号を送る。エアバッグ装置及びシートベルト装置としては公知のものが使用できる。

＜プリテンショナ装置＞
プリテンショナ装置は、車両の衝突危険時等にシートベルト装置のシートベルトのたるみを除くものであり、たるみ除去部材、係合検知手段、各種検知手段又は観察手段、モータ及びＥＣＵ等を含む。
（イ）たるみ除去部材はシートベルトのたるみを除去するもので、たとえばシートベルトの先端部（アンカに相当する部分）／又はシートベルトの中間部（バックルに相当する部分）に下向きの引っ張り力を加える。車両に回転可能に取り付けられた巻取り部材から成り、上記先端部から延びた一方引張り部材及び中間部から延びた他方引張り部材をこの巻取り部材に巻き取れば良い。

（ロ）係合検知手段は、スルータングとバックルとの係合を電気的に検知するもので、係合すると電気的に導通し、離脱すると非導通になる。スルータングとバックルとの係合及び離脱に関する信号はＥＣＵに送られる。なお、検知には誤検知（スルータングとバックルとの非係合時に係合していると検知されること）も含むが、この場合は一定条件下でしかプリテンショナ装置は作動しない。「一定条件」とは、スルータングとバックルとの係合以外に、乗員がシートベルトを装着していること又はその蓋然性が高いことの確認である。

（ハ）検知手段、観察手段
ａ．着席検知手段
着席検知手段は、たとえばシートの座部に埋設した荷重センサから成る。乗員が着席しているときは大きな荷重がセンサに加わるが、離席しているときは荷重は加わらない。この荷重の大小により乗員の有無即ち着席・離席を判断することができ、異なる信号をＥＣＵに送る。なお、着席時はシートベルトを装着している蓋然性が高いとの前提に立っている。
ｂ．引出検知手段
引出検知手段は、リトラクタに取り付けられシートベルトの引出し量を検知するセンサから成る。引出し量が多いときはシートベルトを装着していると考えられ、少ないときは装着していないと考えられ、異なる信号をＥＣＵに送る。
ｃ．装着観察手段
装着観察手段は、乗員がシートベルトを肩、胸、腰にかけているかどうか視覚的に観察するものである。例えば、インパネに設置したカメラで乗員の上半身を前面から撮影し、画像にシートベルトが写ったときと写らないときとで異なる信号をＥＣＵに送る。

（ニ）モータは、たるみ除去部材を一方向及び他方向に駆動する（回転させる）もので、その作動は加速度センサからの衝突信号等、係合検知信号、及び各種検知信号又は観察信号を入力されるＥＣＵにより制御される。ＥＣＵで衝突や急ブレーキが判定されたとき、スルータングとバックルとの係合状態及び乗員のシートへの着席等に応じてたるみ除去部材を回転させ、シートベルトのたるみを除去する。

（ホ）作用の態様
ａ．車両の衝突又は急ブレーキの検知
車両の衝突等が検知されることは、プリテンショナ装置を作動させる前提である。プリテンショナ装置は衝突時にシートベルトのたるみを除去して乗員をシートに強く押しつけるものだからである。
ｂ．スルータングとバックルが係合、シートベルトが装着
係合検知手段によりスルータングとバックルとの係合が検知され、しかも着席検知手段等によりシートベルトの装着が検知された場合、ＥＣＵからの指令によりモータを回転させる。乗員が装着したシートベルトのたるみを除去する必要があるからである。
ｃ．スルータングとバックルが非係合、シートベルト非装着
係合検知手段がスルータングとバックルとの非係合を検知し、着席検知手段等がシートベルトの乗員への非装着を検知した場合、モータを回転させない（回転させる必要性がない）からである。上述したように、この場合でもスルータングとバックルとが係合されていると誤検知されることがあるが、着席検知手段によりシートベルトの未装着が検知されるので、モータは回転しない。
ｄ．その他
スルータングとバックルが未係合でシートベルトが装着、即ちスルータングがバックルに係合されていないのに、シートベルトが乗員に装着されていることは本来あり得ない。同様に、スルータングとバックルが係合でシートベルトが装着、即ちスルータングがバックルに係合されているのに、シートベルトが乗員に装着されていないことは本来あり得ない。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
＜実施例＞
（構成）
（イ）システム全体
図１に車両の乗員保護システム全体を示す。乗員保護システムはエアバッグ装置、シートベルト装置及びプリテンショナ装置を含む。これらを作動させるために、車両の前部左側に加速度センサ１０Ｌが、前部右側に加速度センサ１０Ｒがそれぞれ配置されている。運転席Ａの前方のハンドル内に左側フロントエアバッグ１２Ｌが配置され、助手席Ｂの前方のインパネに右側フロントエアバッグ１２Ｒが配置されている。

左側ルーフに左サイドエアバッグ１４Ｌが収容され、左側ドアに左側加速度センサ１６Ｌが配置されている。右側ルーフに右サイドエアバッグ１４Ｒが収容され、右側ドアに右側加速度１６Ｒが配置されている。さらに左側シートベルト３０Ｌ及び左側プリテンショナ装置４５Ｌと、右側シートベルト３０Ｒ及び右側プリテンショナ装置４５Ｒとが設けられている。

車両の中央部にセンタ加速度センサ（不図示）を含むエアバッグＥＣＵ２０が配置され、上記加速度センサ１０Ｌ及び１０Ｒ、並びに左側加速度センサ１６Ｌ及び右側加速度センサ１６Ｒからの情報が入力されている。
（ロ）シートベルト装置
シートＳの前面視である図２に示すように、シートベルト装置３０Ｌは、シートベルト（ウェビング）３１、リトラクタ３３、アンカ３５、スルータング３６及びバックル３７を含む。このうちリトラクタ３３はシートベルト３１を引き込むとともに、車体が衝撃を受けたとき引出しをロックするもので、アンカ３５はシートベルト３１の先端を支持するものである。スルータング３６は、シートベルト３１の途中に摺動自在に挿通されて肩ベルト部３２ａと腰ベルト部３２ｂとに分け、バックル３７に着脱可能となっている。
（ハ）プリテンショナ装置
上記図１、図２及びシートＳの背面視である図３に示すように、プリテンショナ装置４５Ｌは係合検知センサ６０、着席検知センサ６２、第１引張り部４５、第２引張り部５０、巻取り部材５５及びモータ５７を含む。

詳述すると、係合検知センサ６０はスルータング３６とバックル３７との間に配置された電気的導通部から成る。スルータング３６をバックル３７に係合すると係合検知センサ６０がそれを検知し、結果がＥＣＵ２０に送られる。着席検知センサ６２はシートＳの座部Ｓ１内に埋設された荷重センサから成る。座部Ｓ１に加わる荷重を検知し、検知結果をＥＣＵ２０に送る。

シートＳの一側の第１引張り部４５は案内部材４６、移動部材４７及びベルト４８を含む。円筒状の案内部材が４７、ブラケット４９により車体に固定され、案内部材４７内に移動部材４６が挿入されている。移動部材４６の上端にバックル３７が結合され、下端に引張りベルト４８の一端部が結合されている。

同様に、シートＳの他側の第２引張り部５０は案内部材５１、移動部材５２及びベルト５３を含む。円筒状の案内部材５２がブラケット５４により車体に固定され、案内部材５２内に移動部材５１が挿入されている。移動部材５１の上端にアンカ３５が結合され、下端に引張りベルト５３の一端部が結合されている。

シートＳの下方に円柱状の巻取り部材５５が回転可能に取り付けられ、モータ５７で一方向及び他方向に駆動される。上記一方の引張りベルト４８の他端部及び他方の引張りベルト５３の他端部がそれぞれ巻取り部材５５に結合され、一方向に回転するとき両引張りベルト４８及び５３が巻取り部材５５に巻き取られる。これにより、移動部材４７及び５２を介してバックル３７及びアンカ３５を下方に引っ張るようになっている。

（ニ）ＥＣＵ
図４に示すように、ＥＣＵ２０では、加速度センサ１０Ｌ，１６Ｌ等からの衝突の危険信号と、加速度センサ１０Ｌ，１６Ｌ等からの急ブレーキ信号とがＥＣＵ２０内のオアゲート６５に入力される。なお、衝突の危険と急ブレーキとは発生する加速度の大きさの違いで区別する。このオアゲート６５の出力、係合検知センサ６０の出力、及び着席検知センサ６２の出力が何れもアンドゲート６７に入力されている。そして、アンドゲート６７の出力がプリテンショナ装置４５Ｌに入力されている。

（作用）
次に、この実施例の作用を説明する。
（イ）衝突の検知
図２において、シートＳに座った運転者Ｍがシートベルト３１のスルータング３６をバックル３７に係合すると係合センサ６０が係合を検知し、係合信号をＥＣＵ２０に送る。シートベルト３１の肩ベルト部３２ａ及び腰ベルト部３２ｂが運転者Ｍの肩、胸及び腰をシートＳに緩やかに拘束している。着席センサ６２が運転者Ｍの着席を検知し、着席信号をＥＣＵ２０に送る。

この状態で、車両がＸ方向（図１参照）に衝突したときは、加速度センサ１０Ｌ及び１６Ｌ等が衝突の危険信号をＥＣＵ２０内のオアゲート６５に送り、ＥＣＵ２０からエアバッグ１４Ｌ及びプリテンショナ装置４５Ｌにその旨の信号が送られる。エアバッグ１４Ｌはスクイブにより展開される。
（ロ）プリテンショナ装置の作動
ａ．衝突の危険信号が入力されると、係合検知センサ６０がスルータング３６とバックル３７との係合を検知し、着席検知センサ６２が乗員Ｍの着席を検知するので、アンドゲート６７でアンド条件が満たされる。よって、ＥＣＵ２０からの指令によりプリテンショナ装置４５Ｌのモータ５７が回転される。モータ５７が巻取り部材５５を一方向に回転させ、引張りベルト４８及び５３を巻き取り、移動部材４６及び５１を介してバックル３７及びアンカ３５が下方へ引き込まれる。

その結果、腰ベルト部３２ｂは両端部が下方又は斜め下方に引き込まれ、運転者Ｍの腰部をシートＳの背もたれ部Ｓ２に速やかに、かつしっかりと拘束する。また、スルータング３６を通して連続する肩ベルト部３２ａにもある程度の緊張力が作用し、運転者Ｍの上体を拘束する。

尚、衝突事故が終了又は回避された場合、モータ５７は他方向に回転し又は停止する。これにより、腰ベルト部３２ｂ及び肩ベルト部３２ａの引込みが解除されるとともに、バックル３７及びアンカ３５を介して移動部材４６及び５１が案内部材４７及び５２内で上昇して止まる。
ｂ．スルータング３６とバックル３７とが非係合で、運転者Ｍがシートに非着席である（離席している）と検知されたときは、アンドゲート６７での条件が満たされないのでモータ５７は回転させない。この場合、スルータング３６とバックル３７との非係合が係合であると誤検知されても、シートベルト３１が未装着であるのでモータ５７は回転しない。
（効果）
この実施例によれば、以下の効果が得られる。第１に、ＥＣＵ２０で車両の衝突の危険が判定された場合に、スルータング３６とバックル３７が係合で運転者Ｍが着席のとき、プリテンショナ装置４５Ｌが作動し、運転者ＭをシートＳの背もたれ部Ｓ２に強く拘束する。よって、運転者ＭがシートＳの背もたれ部Ｓ２から離れて前方へ移動することが防止される。

第２に、スルータング３６とバックル３７が非係合で運転者Ｍが離席中のとき、仮にスルータング３６がバックル３７に係合と誤検知されても、プリテンショナ装置４５Ｌは作動しない。これにより無駄な動作が防止され、電力の消費が避けられる。
＜変形例＞
以下に説明する変形例は、上記実施例と比べて、シートベルト３１の装着を検知する手段が異なる。
（１）まず、第１変形例では、図２に二点鎖線で示し、図５に信号の授受を示すように、センサはリトラクタ３３に取り付けられシートベルト３１の引出し量を検知する引出しセンサ６４から成る。

この第１変形例において、引出しセンサ６４は、検知したシートベルト３１の引出し量をＥＣＵ２０内のアンドゲート６８に送る。オアゲート６５及びアンドゲート６８の出力がアンドゲート６９に送られる。衝突検知時に、例えスルータング３６とバックル３７の係合が誤検知されても、シートベルト３１の引出し量が所定値を超えていなければ、アンドゲート６８でアンド条件が満たされない。よって、アンドゲート６９からプリテンショナ装置に作動指令は発せられない。
（２）次に、図１に二点鎖線で示し、図６に信号の授受を示す第２変形例では、検知手段としてインパネにＣＣＤカメラ７１及び画像処理装置７２を含む観察手段７０を埋設している。ＣＣＤカメラ７１は運転者Ｍの上半身を前方から撮影し、画像処理装置７２は撮影結果を画像処理して運転者Ｍの肩、胸及び腰に相当する部分にシートベルト３１が存在するかどうかを判断する。判断結果がアンドゲート７４に出力される。

この第２変形例において、衝突検知時に、例えスルータング３６とバックル３７の係合が誤検知されても、運転者Ｍが実際に上半身にシートベルト３１を掛けていることが観察されなければ、アンドゲート７４でアンド条件が満たされない。よって、アンドゲート６９からプリテンショナ装置に作動指令は発せられない。なお、ＣＣＤカメラ７１でシートベルト３１の運転者Ｍの身体への巻き掛けを観察するので、実施例におけるタング・バックルの係合検知手段６０は不要となる。

車両の乗員保護システム全体を示す平面説明図である。 シートベルト装置の構成を示す説明図である。 プリテンショナ装置の構成を示す説明図である。 ＥＣＵ内での信号の授受を示す説明図である。 実施例の第１変形例を示す、図４に相当する説明図である。 実施例の第２変形例を示す、図４に相当する説明図である。

符号の説明

１０Ｌ、１０Ｒ、１６Ｌ、１６Ｒ：加速度センサ
２０：ＥＣＵ ３０：シートベルト装置
３１：シートベルト ３５：アンカ
３６：スルータング ５５：たるみ除去部材
５７：モータ ６０：係合検知センサ
６２：着席検知センサ ６４：引出しセンサ
７１：ＣＣＤカメラ

Claims (6)

1. 乗員を拘束するシートベルトのたるみを除くたるみ除去部材と、
   前記たるみ除去部材を駆動するモータと、
   スルータングとバックルとの係合を検知する係合検知手段と、
   シートへの乗員の着席を検知する着席検知手段と、
   前記係合検知手段及び前記着席検知手段から信号を受け、前記モータに信号を出すＥＣＵと、
   から成り、前記ＥＣＵが車両の衝突の危険又は急制動を判定した場合に、前記スルータングと前記バックルとの係合が検知されしかも乗員の着席が検知されたとき、前記モータが前記たるみ除去部材を駆動することを特徴とする車両のシートベルトのプリテンショナ装置。
2. 着席検知手段はシートの座部に埋設したセンサであり、乗員の着席時と離席時とで異なる信号を前記ＥＣＵに送る請求項１に記載のプリテンショナ装置。
3. 乗員を拘束するシートベルトのたるみを除くたるみ除去部材と、
   前記たるみ除去部材を駆動するモータと、
   スルータングとバックルとの係合を検知する係合検知手段と、
   前記シートベルトの引出しを検知する引出検知手段と、
   前記係合検知手段及び前記引出検知手段から信号を受け、前記モータに信号を出すＥＣＵと、
   から成り、前記ＥＣＵが車両の衝突の危険又は急制動を判定した場合に、前記スルータングと前記バックルとの係合が検知されしかも前記シートベルトの引出しが検知されたとき、前記モータが前記たるみ除去部材を駆動することを特徴とする車両のシートベルトのプリテンショナ装置。
4. 前記引出検知手段はシートベルトの引出し量を検知するセンサであり、引出し量が多いときと少ないときとで異なる信号を前記ＥＣＵに送る請求項３に記載のプリテンショナ装置。
5. 乗員を拘束するシートベルトのたるみを除くたるみ除去部材と、
   前記たるみ除去部材を駆動するモータと、
   前記シートベルトの乗員への装着を観察する装着観察手段と、
   前記装着観察手段から信号を受け、前記モータに信号を出すＥＣＵと、
   から成り、前記ＥＣＵが車両の衝突の危険又は急制動を判定した場合に、前記シートベルトの装着が観察されたとき、前記モータが前記たるみ除去部材を駆動することを特徴とする車両のシートベルトプリテンショナ装置。
6. 前記装着観察手段は乗員の上半身を前方から撮影するカメラであり、乗員がシートベルトを上半身に掛けているときと掛けていないときとで異なる信号をＥＣＵに送る請求項５に記載のプリテンショナ装置。

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