JP2007332013A - 光学部品の成形型 - Google Patents

Abstract

【課題】対向する上型及び下型に分割される成形型により加熱軟化した素材をプレスして光学部品を成形する技術分野において、成形型の芯出精度を低下させることなく、型開に際し上型に付着した光学部品を離型させる技術を提供する。
【解決手段】光学部品の片面を成形する上型(20)と、光学部品の他面を成形する下型(30)と、上型(20)及び下型(30)の回転対称軸(Z)が一致するように下型(30)を保持し上型(20)を挿通させる挿通領域(V)が設けられている胴型(40)と、を備える光学部品の成形型(10)において、上型(20)及び下型(30)が型閉すると光学部品の周縁の一部に突起を形成する溝部位(47)と、上型(20)及び下型(30)の型開に臨み前記突起に当接して上型(20)に付着した光学部品を離型する離型部材(50)と、が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、対向する上型及び下型に分割される成形型により、加熱軟化した素材をプレスして、光学部品を成形する技術に関する。

光学レンズ（光学部品）を効率的に製造するための自動化システムの開発が進められている。この光学レンズは、加熱軟化した素材を下型にセットした後、上型及び下型のいずれか一方を往復させてプレスすることにより成形されるものである。この成形された光学レンズは、吸着手段により成形型の外に取り出される。このようにして、光学レンズは、型閉／型開が繰り返される成形型から、その都度、取り出されて量産されるものである。

ところで、この成形型が型開した直後の光学レンズは、通常は下型に残るようになっているが、上型に付着することもあり、成形型の外に光学レンズを取り出す作業の効率を低下させる問題があった。このような問題を解決するために、次のような公知技術が開示されている（例えば、特許文献１，２）。
すなわち、上型を下型よりも小径とし、型開に臨んで、上型のレンズ成形面からはみ出た光学レンズの周縁の一部を、第三の部材に当接させることにより、上型に付着した光学レンズを離型させて下型に位置させる技術である。
特開平９−２７８４６１号公報（段落００１９〜段落００２１、図６，７） 特開平５−８２３号公報（段落００１３、図１，２）

しかし、開示されている前記公知技術では、上型が下型よりも小径である構成上、成形型が型閉している状態で、上型の光学レンズ成形面の近傍部分が胴型に保持されない構成となる。すなわち、同一の胴型の内周面に上型及び下型の外周面が規制されていない構成であり、係る構成においては、上型と下型との調芯が不十分となり、成形される光学レンズの芯出精度が低下する問題がある。さらに、開示されている前記公知技術では、レンズ成形面からはみ出た光学レンズの周縁の一部が上型に回り込み、冷却中、光学レンズにクラックを発生させる問題がある（前記特許文献２の段落００１３参照）。

本発明は、このような問題を解決することを課題として創案されたものであり、成形型の芯出精度を低下させることなく、型開に際し上型に付着した光学部品を離型させる技術を提供するものである。

本発明は前記した課題を解決するために、光学部品の片面を成形する上型と、前記光学部品の他面を成形する下型と、前記上型及び前記下型の回転対称軸が一致するように前記下型を保持し前記上型を挿通させる挿通領域が設けられている胴型と、を備える光学部品の成形型において、前記光学部品の周縁の一部に突起を形成する溝部位と、前記上型及び前記下型の型開に臨み前記突起に当接して前記上型に付着した前記光学部品を離型する離型部材と、が設けられていることを特徴とする。

このように発明が構成されることにより、挿通領域を挿通する上型は型閉状態であっても、その摺動面の全面が胴型に接触する構成となる。そして型開状態に移行して、上型に光学部品が付着したとしても、光学部品の前記突起が離型部材に当接するので、光学部品は上型から離型して下型に位置することとなる。

さらに本発明は、光学部品の成形型において、前記溝部位は前記胴型の挿通面に設けられ、前記離型部材は前記溝部位の終端部分又は途中部分の少なくとも一部を塞ぐように設けられていてもよい。
このように発明が構成されることにより、型開と同時に、上型に付着した光学部品は、その突起を溝部位に係合させながら上方向に変位する。そして、この突起は、溝部位の少なくとも一部を塞ぐように設けられている離型部材に当接することとなり、上型に付着している光学部品を離型させることとなる。

さらに本発明は、光学部品の成形型において、前記溝部位は前記上型の摺動面に設けられ、前記離型部材は前記溝部位に係合する爪部材が設けられていてもよい。
このように発明が構成されることにより、離型部材に設けられている爪部材は、胴型の挿通領域の開口から張り出して形成されることとなる。そして、型開と同時に、上型に付着した光学部品は、上方向に変位するとともに前記爪部材が光学部品の突起に当接し、離型することとなる。

さらに本発明は、光学部品の成形型において、前記上端面の前記挿通領域の開口に、テーパ面が設けられていてもよい。
このように発明が構成されることにより、型閉時に、上型がスムーズに胴型の上端面から挿入されることとなる。

さらに本発明は、光学部品の成形型において、前記胴型は複数の前記下型を保持するものであって、前記下型とその上方に係止されている前記上型とを前記回転対称軸が略一致するように案内する案内手段が設けられていてもよい。
このように発明が構成されることにより、上型は、案内手段により対応する胴型のテーパ面の範囲内に誘導されて挿通領域に挿通する。そして、一回の型開/型閉動作で、複数の光学部品を製造することができる。

本発明により、加熱軟化した素材を対向する上型及び下型でプレスする光学部品の成形型において、芯出精度を低下させることなく、型開動作の際、上型に付着した光学部品を離型させることができる。

（第１実施形態）
図面を参照して、以下説明を行う。
まず図１に基づいて本発明の第１実施形態に係る光学部品の成形型について説明する。
第１実施形態に係る光学部品の成形型１０は、上型２０と、下型３０と、胴型４０と、離型部材５０とを含んで構成されるものである。
このように光学部品の成形型１０が構成されることにより、上型２０と下型３０とを対向させて、胴型４０を介して型開／型閉動作を実行し、光学部品Ｒ（図４（ｆ）参照）を成形する。そして、離型部材５０により上型１０に付着している光学部品を離型する。

上型２０は、支持部材２１と、第１円柱部材２２と、を含んで構成され、回転対称形を有している。このように上型２０が構成されることにより、加熱軟化した素材をプレスして光学部品Ｒの片面を成形することになる。

支持部材２１は、支持面２３においてプレス装置７０（図４参照）の上プレートに接触し、重力方向に上型２０が落下しないように、この上型２０を支持する部位である。
第１円柱部材２２は、支持部材２１の支持面２３とは反対側から延出するように設けられ、摺動面２５及び第１成形面２６が設けられている。
摺動面２５は、断面が円形形状の第１円柱部材２２の側周面をなすものであって、後記する胴型４０の挿通面４２（図２参照）と摺接して、上型２０と胴型４０との回転対称軸Ｚを一致させつつ、上型２０を下型３０に対し相対的に変位させる部位である。
第１成形面２６は、支持部材２１が設けられている上端とは反対側の第１円柱部材２２の下端に設けられているものであって、加熱軟化した素材をプレスして光学部品Ｒの片面を成形する部位である。

下型３０は、載置部材３１と、第２円柱部材３２と、を含んで構成され、回転対称形を有している。このように下型３０が構成されることにより、加熱軟化した素材に第２成形面３６がプレスして、光学部品の他面が成形されることになる。

載置部材３１は、載置面３３においてプレス装置７０（図４参照）の下プレートに接触し、重力方向に落下しないように、この下型３０と胴型４０を支持する部位である。
第２円柱部材３２は、載置部材３１の載置面３３とは反対側から延出するように設けられ、保持面３５及び第２成形面３６が設けられている。そして、第２円柱部材３２は、回転対称軸Ｚに直交する円形断面が、第１円柱部材２２の円形断面と同径になるように形成されている。
保持面３５は、断面が円形形状の第２円柱部材３２の側周面をなすものであって、後記する胴型４０の挿通面４２（図２参照）と密接することにより、下型３０と胴型４０との回転対称軸Ｚを一致させつつ、胴型４０を保持する部位である。
第２成形面３６は、載置部材３１が設けられている下端とは反対側の第２円柱部材３２の上端に設けられているものであって、加熱軟化した素材をプレスして光学部品の他面を成形する部位である。

胴型４０は、図２に示されるように、上端面４１と、挿通面４２と、下端面４３と、テーパ面４４と、溝部位４７と、を含んで構成されている。このように胴型４０が構成されることにより、上型２０及び下型３０の回転対称軸Ｚが一致するように下型３０が保持され上型２０が挿通されるようになる。すなわち、胴型４０は、上型２０と下型３０とが調芯するように機能する。

上端面４１は、上型２０が挿通する挿通領域Ｖが上側に開口する部位である。そして、この上端面４１には、挿通領域Ｖの開口の周縁にテーパ面４４が設けられている。このテーパ面４４は、円錐側面の形状を有するとともに下方向に沿って絞られた形状になるように構成されている。そのような形状をテーパ面４４が有していることにより、胴型４０に挿入される上型２０は、回転対称軸Ｚから多少ずれても、第１成形面２６の周縁の一部がテーパ面４４に当接して、スムーズに挿通領域Ｖに誘導されることとなる。また上端面４１には、そこに立設するビス４５により、後記する離型部材５０が固定されている。

挿通面４２は、胴型４０の上端面４１から下端面４３に亘って円筒状に設けられているものであって、挿通領域Ｖを形成する部位である。この挿通面４２は、下端面４３側から挿入される下型３０の保持面３５と密接してこの下型３０を保持するとともに、上端面４１側から挿入される上型２０の摺動面２５と摺動してこの上型２０を挿通させる部位である。

溝部位４７は、胴型４０の挿通面４２に、長手方向が回転対称軸Ｚと平行になるようにして設けられている。この溝部位４７の始端は、胴型４０に保持される下型３０の第２成形面３６の高さとほぼ同じ位置をとり、その終端は胴型４０の上端面４１に亘っている。
そして、上型２０及び下型３０が型閉すると、プレスされた加熱軟化した素材は、水平方向にいきわたり胴型４０の挿通面４２に突き当たったところで、さらに溝部位４７に回り込むようになる。このようにして、上型２０及び下型３０が型閉すると光学部品の周縁の一部に突起Ｔが形成されることになる（図４（ｃ）矢視図参照）。

離型部材５０は、図２に示されるように、挿通領域Ｖ側に面する縁端部位５１と、取付孔５４と、を含んで構成されている。さらに、離型部材５０は、図３に示す上面視において、縁端部位５１が挿通領域Ｖにかぶらないように、かつ溝部位４７を終端部分において少なくとも一部を塞ぐように配置されている。そして、離型部材５０は、胴型４０の上端面４１に、取付孔５４を貫通するビス４５により固定されている。
なお、離型部材５０は、縁端部位５１がテーパ面４４にもかぶらないように設けられることが、上型２０が胴型４０にスムーズに誘導される観点から好ましい。

このように構成される離型部材５０は、上型２０及び下型３０が型開するときに、光学部品の突起Ｔ（図４（ｃ）参照）に当接して、上型２０に付着した光学部品を離型するように機能する。

以上において、溝部位４７は、胴型４０の上端面４１に亘って形成され、この上端面４１における溝部位４７の終端を塞ぐようにして離型部材５０が配置されている実施例を示したがこれに限定されるものではない。
例えば、離型部材５０は溝部位４７の終端部分に至る前の途中部分に設けられていてもよい。また、溝部位４７の終端部分は、胴型４０の上端面４１に開口している必要も無く、この上端面４１に至る前で止まっていてもよい。この場合、溝部位４７の終端部分となる胴型４０の内部の一部分が離型部材とみなされる。また離型部材５０は、胴型４０の上端面４１に固定された実施例を示したが、型開した後に光学部品を外部に取り出す際に、光学部品の突起が当たらないように退避できるように構成されてもよい。

次に図４を参照して、第１実施形態に係る光学部品の成形型１０の動作説明を行う。
ここで、上型２０はプレス装置７０の上側の変位プレート７２に固定され、下型３０はプレス装置７０の下側の固定プレート７１に載置されているものとする。
まず、図４（ａ）に示すように、上型２０を上方に変位させた型開状態で、素材Ｐを下型３０の上に投入する。この素材Ｐを投入する工程は、図示しない投入手段により自動的に行われる。素材Ｐが投入された後、型閉を実行し、上型２０は下方に変位して、テーパ面４４に誘導されつつ挿通領域Ｖに挿入される。
次に、図４（ｂ）に示すように、上型２０と下型３０とは、摺動面２５と挿通面４２とが接触することにより互いに調芯されることとなり、さらに互いに接近して第１成形面２６と第２成形面３６とが素材Ｐをプレスする。

次に、図４（ｃ）に示すように、上型２０と下型３０とが所定の間隔になったところで、変位プレート７２の動きを止め、素材Ｐが冷却されて固まるの待つ。この型閉状態において、素材Ｐは水平方向に押し出されるとともに、その一部が溝部位４７に進入し、上面視において、矢視図のような突起Ｔを光学部品Ｒの周縁の一部に形成する。
次に、図４（ｄ）に示すように、この状態で型開を行うと、成形された光学部品Ｒは、上型２０に付着した状態で引き上げられる。このとき、光学部品Ｒの突起Ｔは、溝部位４７に係合しつつこれに沿って上方に変位する。
次に、図４（ｅ）に示すように、上型２０が胴型４０から抜ける直前で離型部材５０に光学部品Ｒの突起Ｔが当接し、上型２０に付着していた光学部品Ｒは離型して落下する。
次に、図４（ｆ）に示すように、下型３０の上にある光学部品Ｒを外部に取り出す。なおこの光学部品Ｒを取り出す工程は、図示しない取出手段により自動的に行われる。
なお、説明は省略したが、図４（ａ）〜（ｆ）の工程において、型開／型閉が適切に実行されて、高品質の光学部品Ｒが成形されるように、上型２０、下型３０、胴型４０は、適宜、温度コントロールされている。

（第２実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る光学部品の成形型について説明する。第２実施形態に係る光学部品の成形型１１は、複数の上型２０，２０…と下型３０，３０…を備え、一回の型閉／型開工程により、複数の光学部品Ｒ，Ｒ…を製造することができるものである。
胴型４０´は、複数の下型３０，３０…を保持するものである。離型部材５０，５０…は、図５（ｄ）に上面視されているように、胴型４０´の上端面４１´に、挿通領域Ｖ，Ｖ…の周辺に配置されている。

案内手段８０は、図５（ａ）に示されるように、係止部材８１と、係止孔８２と、案内棒８３と、案内孔８４と、を構成に含んでいる。このように案内手段８０が構成されることにより、係止された上型２０，２０…の複数を、対応する下型３０，３０…へ回転対称軸Ｚが略一致するように案内することになる。
ここで「略一致」とは、上型２０及び下型３０の回転対称軸Ｚが、完全一致するまでいかなくても、上型２０の先端周縁部分と胴型４０´に設けられているテーパ面４４とが、当接する程度に、一致することをいう。
係止部材８１は、複数の上型２０，２０…を係止する係止孔８２を有し、プレス装置の上側プレート７３に、これら上型２０，２０…を係止するものである。
案内棒８３は、その長手方向が、上型２０，２０…の回転対称軸Ｚ，Ｚ…に揃うように、その一端が係止部材８１に固定されているものである。
案内孔８４は、案内棒８３の自由端が挿通されるように胴型４０´に設けられ、上型２０，２０…の回転対称軸Ｚ，Ｚ…と、下型３０，３０…の回転対称軸Ｚ，Ｚ…と、が略一致するようにする部位である。

なお、この光学部品の成形型１１を構成するその他の構成品であって、既に前記されているものについては、同一の符号を付し、既に前記されている説明を援用する。また本実施形態において、案内手段８０の案内棒８３は上側プレート７３に、案内孔８４は下側プレート７４に設けられているが、反対である場合も取り得る。また下側プレート７４が移動し上側プレート７３が固定されているように示したが、反対である場合も取り得る。

次に、第２実施形態に係る光学部品の成形型の動作説明を行う。
まず、図５（ａ）に示されるように、上型２０，２０…を上方に変位させた型開状態で、素材Ｐ，Ｐ…を下型３０，３０…の上に投入する。素材Ｐが投入された後、型閉を実行し、素材Ｐをプレスした後固まらせる。
次に、図５（ｂ）に示されるように、型開工程においては、成形された光学部品Ｒ，Ｒ…は、上型２０，２０…に付着した状態で引き上げられる。
次に、図５（ｃ）に示されるように、上型２０，２０…が胴型４０´から抜けると、光学部品Ｒの突起が、離型部材５０に当接し、光学部品Ｒが落下する。

（第３実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態に係る光学部品の成形型について説明する。なお本説明において、第２実施形態の光学部品の成形型１２の構成品であって、第１実施形態の成形型１０（図１参照）と共通品については、同一符号を付し、既に前記されている説明を援用する。また第２実施形態の光学部品の成形型１２の構成品であって、第１実施形態の成形型１０の構成品に対応するものについては、同一符号に「´」を付加し、以下、その説明を行う。

上型２０´の第１円柱部材２２´は、その摺動面２５に、溝部位２７，２７が設けられている。この上型２０´に設けられている溝部位２７は、摺動面２５に、その長手方向が回転対称軸Ｚと平行になるようにして設けられている。この溝部位２７は、その始端が上型２０´の第１成形面２６に位置し、その終端は支持部材２１に亘っている。
このように構成される溝部位２７は、上型２０´及び下型３０が型閉すると光学部品の周縁の一部に突起を形成するものである。
つまり上型２０´及び下型３０が型閉すると、プレスされた加熱軟化した素材は、水平方向にいきわたり胴型４０の挿通面４２に突き当たったところで、さらに溝部位２７に回り込むようになる。
このようにして、上型２０´及び下型３０が型閉すると光学部品の周縁の一部に突起Ｔが形成されることになる（図８（ｃ）矢視図参照）。

胴型４０´は、胴型４０（図１参照）における溝部位４７が無い点を除き、他の構成はこの胴型４０に同じである。

離型部材５０´は、その中心部を貫通する孔部位５５と、この孔部位５５の中心に向かって延出する爪部材５６とが設けられている。このように構成される離型部材５０´は、胴型４０´の上端面４１に固定的に配置されている場合もあるし、上型２０´に係合してこの上型２０´に連動または独立して変位するように構成される場合もある。

孔部位５５は、図７に示す上面視において、その周縁が上型２０´の摺動面２５に噛み合わない程度の大きさで離型部材５０´の中央部に設けられている。また離型部材５０´が胴型４０´の上端面４１に固定的に配置される場合にあっては、孔部位５５の周縁がテーパ面４４にかぶらないように設けられることが、上型２０´が胴型４０にスムーズに誘導される観点から好ましい。

爪部材５６は、上型２０´の溝部位２７に係合しこれに沿って相対的に変位し、上型２０´及び下型３０の型開に臨み、光学部品の突起Ｔ（図８（ｃ）矢視図参照）に当接し、上型２０´に付着した光学部品Ｒを離型させるものである。

次に図８を参照して、第３実施形態に係る光学部品の成形型１２の動作説明を行う。
ここで離型部材５０´は、上型２０´に係合してこの上型２０´に連動して変位するように構成される場合を示している。
まず、図８（ａ）に示されるように、上型２０´を上方に変位させた型開状態で、素材Ｐを下型３０の上に投入する。素材Ｐが投入された後、型閉を実行し、上型２０は下方に変位して、テーパ面４４に誘導されつつ挿通領域Ｖに挿入される。
次に、図８（ｂ）に示されるように、上型２０´と下型３０とは、摺動面２５と挿通面４２とが接触することにより互いに調芯されることとなり、さらに互いに接近して第１成形面２６と第２成形面３６とが素材Ｐをプレスする。

次に、図８（ｃ）に示されるように、上型２０´と下型３０とが所定の間隔になったところで、変位プレート７２の動きを止め、素材Ｐが冷却されて固まるの待つ。この型閉状態において、素材Ｐは水平方向に押し出されるとともに、その一部が溝部位２７に進入し、上面視において、矢視図のような突起Ｔを光学部品Ｒの周縁の一部に形成する。そして、型開の直前に離型部材５０´を下方向に変位させて、図示するように胴型４０´の上端面に当接させる。
次に、図８（ｄ）に示されるように、この状態で型開を行うと、成形された光学部品Ｒは、上型２０´に付着した状態で引き上げられる。このとき、離型部材５０´の爪部材５６（図７参照）は、溝部位２７に係合しつつこれに沿って相対的に変位する。
次に、図８（ｅ）に示されるように、上型２０´が胴型４０´から抜ける直前で、離型部材５０´に光学部品Ｒの突起Ｔが当接し、上型２０´に付着していた光学部品Ｒは離型して落下する。
次に、図８（ｆ）に示されるように、一旦分離した離型部材５０´を上方向に変位させ再び上型２０´に係合させる。そして下型３０の上にある光学部品Ｒを外部に取り出す。

以上説明したように、本発明に係る光学部品の成形型は、型開の際に上型２０に付着した光学部品Ｒを離型させる機構を有しつつ、上型２０及び下型３０を挿入させる胴型４０の挿通領域Ｖが単純な円筒形状を示している。このため成形型は、型閉状態であっても、上型２０の第１成形面２６（図１参照）の近傍部分は胴型４０に保持される構成をとり得る。これにより、上型２０と下型３０との調芯を十分にとることができ、成形される光学部品Ｒの芯出精度を確保できる。さらに、上型２０及び下型３０を同径で構成することが可能であるため、型閉の際に加熱軟化した素材Ｐが第１成形面２６からはみ出して上型２０に回り込み、冷却中、光学部品Ｒにクラックを発生させることもない。

以上の説明において、光学部品は光学レンズであることを一例に説明を行ったが、これに限定されるものではない。本発明を適用することができる光学部品として他に、光学レンズを支持する鏡枠、プリズム等が挙げられる。
前記した実施形態の説明において、型開直後の光学部品は上型に付着するものとして扱っているが、実際は下型に残る場合のほうが多く、確実に下型に残すことができることが本発明の特徴となっている。

本発明の第１実施形態に係る光学部品の成形型の斜視図である。 第１実施形態に係る光学部品の成形型に適用される離型部材及び胴型の分解斜視図である。 第１実施形態に係る光学部品の成形型に適用される離型部材及び胴型の上面図である。 （ａ）〜（ｆ）は第１実施形態に係る光学部品の成形型の動作を説明する図である。 （ａ）〜（ｄ）は第２実施形態に係る光学部品の成形型の動作を説明する図である。 本発明の第３実施形態に係る光学部品の成形型の斜視図である。 第３実施形態に係る光学部品の成形型に適用される離型部材及び胴型の上面図である。 （ａ）〜（ｆ）は第３実施形態に係る光学部品の成形型の動作を説明する図である。

符号の説明

１０，１１，１２ 光学部品の成形型
２０，２０´ 上型
２５ 摺動面
２７，４７ 溝部位
３０ 下型
４０，４０´ 胴型
４１，４１´ 上端面
４２ 挿通面
４４ テーパ面
５０，５０´ 離型部材
５６ 爪部材
８０ 案内手段
Ｒ 光学部品（光学レンズ）
Ｔ 突起
Ｖ 挿通領域
Ｚ 回転対称軸

Claims (5)

1. 光学部品の片面を成形する上型と、
   前記光学部品の他面を成形する下型と、
   前記上型及び前記下型の回転対称軸が一致するように前記下型を保持し前記上型を挿通させる挿通領域が設けられている胴型と、を備える光学部品の成形型において、
   前記光学部品の周縁の一部に突起を形成する溝部位と、
   前記上型及び前記下型の型開に臨み前記突起に当接して前記上型に付着した前記光学部品を離型する離型部材と、が設けられていることを特徴とする光学部品の成形型。
2. 請求項１に記載の光学部品の成形型において、
   前記溝部位は前記胴型の挿通面に設けられ、
   前記離型部材は前記溝部位の終端部分又は途中部分の少なくとも一部を塞ぐように設けられていることを特徴とする光学部品の成形型。
3. 請求項１に記載の光学部品の成形型において、
   前記溝部位は前記上型の摺動面に設けられ、
   前記離型部材は前記溝部位に係合する爪部材が設けられていることを特徴とする光学部品の成形型。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学部品の成形型において、
   前記胴型の上端面には、前記挿通領域の開口にテーパ面が設けられていることを特徴とする光学部品の成形型。
5. 請求項４に記載の光学部品の成形型において、
   前記胴型は複数の前記下型を保持するものであって、
   前記下型とその上方に係止されている前記上型とを前記回転対称軸が略一致するように案内する案内手段が設けられていることを特徴とする光学部品の成形型。

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