JP2010225331A - コネクタ及びコネクタを有する装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】コネクタ及びコネクタを有する装置において、ピンへのダメージを防止して確実な電気的接続を可能とすることを目的とする。
【解決手段】一対の対向する側壁と前記側壁を接続する底部で形成される内部空間を有する枠部と、内部空間内で底部から柱状に突出する複数のピンと、ピンが貫通する複数の穴と磁石を有し内部空間内でピンに案内されてピンを保護する第1の位置とピンを外部部材と電気的に接続可能に露出させる第2の位置の間を移動可能なカバーと、枠部に設けられ外部部材の内部空間への挿入を検知すると検知信号を出力する検知部と、磁石に対向する底部上の位置に設けられた電磁石と、検知信号が入力されない期間は電磁石を磁石と同極性の磁場を発生する正常オン状態に制御してカバーを第1の位置まで移動させると共に、検知信号が入力されると電磁石をオフ状態又は磁石と反対極性の磁場を発生する反転オン状態に制御してカバーを第2の位置まで移動させる制御部を備えるようにする。
【選択図】図2

Description

本発明は、コネクタ及びコネクタを有する装置に係り、特に柱状に突出する複数のピンを有するコネクタ、及びそのようなコネクタを有する装置に関する。
図1は、従来のコネクタの一例を説明する斜視図である。雄側のコネクタ1は、複数のピン2を有し、基板5上に設けられている。基板5上には一対のガイドピン6が設けられている。一方、雌側のコネクタ7は、基板5とは別の基板又は装置8に設けられている。装置8には、ガイドピン6が挿入されるガイド穴(図示せず)が設けられている。ガイドピン6は、コネクタ1,7を接続する際に、コネクタ1,7同士を位置決めすると共に、コネクタ1,7間の接続を円滑、且つ、正確に行うために設けられている。ガイドピン6による案内により、コネクタ1,7を接続する際にピン2が曲げ等のダメージを受けにくくしている。
コネクタ1,7同士の位置決め及び適切な案内を行うためには、ガイドピン6は基板5の表面に対して垂直に延びている必要があり、又、設計された位置に正確に取り付けられている必要がある。しかし、部品の製造誤差や取り付け誤差等により、ガイドピン6が基板5の表面に対して正確に垂直ではない場合がある。このような場合には、コネクタ1,7を接続する際に案内が円滑、且つ、正確に行われず、接続時にピン2に曲げ等のダメージを与えてしまう可能性がある。更に、ピン2に曲げ等のダメージを与えてしまうと、コネクタ1,7間で適切な電気的接続を行えなくなって確実な電気的接続が行えない可能性が高い。
又、基板5上にガイドピン6を設ける場合、基板5上の利用可能面積がガイドピン6を設ける分だけ狭められ、配線や素子等の配置の自由度が低下してしまう。これと同様に、装置8側でもガイド穴を設ける分、装置8における配線や素子等の配置の自由度が低下してしまう。
特開2008−71246号公報 特開2007−73373号公報 特開2007−511053号公報
従来のコネクタでは、ピンへのダメージを防止して確実な電気的接続を可能とすることが難しいという問題があった。
そこで、本発明は、ピンへのダメージを防止して確実な電気的接続を可能とすることが可能なコネクタ及びコネクタを有する装置を提供することを目的とする。
本発明の一観点によれば、一対の対向する側壁と前記側壁を接続する底部で形成される内部空間を有する枠部と、前記内部空間内で前記底部から柱状に突出する複数のピンと、前記複数のピンが貫通する複数の穴と磁石を有し、前記内部空間内で前記複数のピンに案内されて前記複数のピンを保護する第1の位置と前記複数のピンを外部部材と電気的に接続可能に露出させる第2の位置の間を移動可能なカバーと、前記枠部に設けられ、前記外部部材の前記内部空間への挿入を検知すると検知信号を出力する検知部と、前記磁石に対向する前記底部上の位置に設けられた電磁石と、前記検知信号が入力されない期間は前記電磁石を前記磁石と同極性の磁場を発生する正常オン状態に制御して前記カバーを前記第1の位置まで移動させると共に、前記検知信号が入力されると前記電磁石をオフ状態又は前記磁石と反対極性の磁場を発生する反転オン状態に制御して前記カバーを前記第2の位置まで移動させる制御部を備えたコネクタが提供される。
本発明の一観点によれば、基板と、上記コネクタを備え、前記枠部及び前記電磁石は前記基板上に設けられている装置が提供される。
開示のコネクタ及びコネクタを有する装置によれば、ピンへのダメージを防止して確実な電気的接続を可能とすることができる。
従来のコネクタの一例を説明する斜視図である。 本発明の第1実施例におけるコネクタをカバーを取り外した状態で示す斜視図である。 図2に示すコネクタのカバーが第1の位置にある状態を示す斜視図である。 図2に示すコネクタのカバーが第2の位置にある状態を示す斜視図である。 検知部、制御部及び電磁石を示すブロック図である。 カバーの一例を示す底面図である。 図6のカバーに対する電磁石の配置を示す平面図である。 カバーの他の例を示す底面図である。 図8のカバーに対する電磁石の配置を示す平面図である。 本発明の第2実施例におけるコネクタをカバーを取り外した状態で示す斜視図である。 図10に示すコネクタのカバーが第1の位置にある状態を示す斜視図である。 図11におけるストッパ部分を示す断面図である。 図12のストッパ部分の一部を拡大して示す断面図である。 雄側のコネクタと雌側のコネクタを示す側面図である。 図14のコネクタ同士が接続される様子を示す側面図である。 図14のコネクタ同士が接続された状態を示す側面図である。 図14のコネクタ同士が接続された状態を示す斜視図である。 図14のコネクタ同士が接続された状態を示す断面図である。
開示のコネクタ及びコネクタを有する装置では、複数のピンが貫通する複数の穴と磁石を有するカバーを枠部の内部空間内で第1及び第2の位置の間を移動可能に設ける。第1の位置では複数のピンはカバーにより保護され、第2の位置ではピンは外部部材と電気的に接続可能に露出される。枠部には、外部部材の内部空間への挿入を検知すると検知信号を出力する検知が設けられている。制御部は、検知信号が入力されない期間はカバーの磁石と対向する電磁石を磁石と同極性の磁場を発生する正常オン状態に制御してカバーを第1の位置まで移動させ、検知信号が入力されると電磁石をオフ状態又は磁石と反対極性の磁場を発生する反転オン状態に制御してカバーを第2の位置まで移動させる。
電磁石を正常オン状態に制御することで、カバーは第1の位置でピンへのダメージを防止することができる。又、電磁石をオフ状態又は反転オン状態に制御することで、カバーは第2の位置へ移動して外部部材とピンとの確実な電気的接続を可能とする。
以下に、本発明のコネクタ及びコネクタを有する装置の各実施例を、図2以降と共に説明する
図2は、本発明の第1実施例におけるコネクタをカバーを取り外した状態で示す斜視図である。図2に示すコネクタ11は、枠部12、複数のピン13、カバー14、検知部15、電磁石16、及び制御部17を有する。
枠部12は、一対の対向する側壁121と側壁121を接続する底部122で形成される内部空間12Aを有する。側壁121には案内部125が設けられており、底部122にはピン13と同方向に延びる一対のガイドピン124が設けられている。ガイドピン124の先端には、ストッパ124Aが設けられている。尚、底部122の側面に設けられた取り付け部129は、コネクタ11を基板や装置等(図示せず)に取り付け易くするために設けられているものであり、省略可能である。
カバー14は、絶縁材料で形成された板状部材で形成されている。カバー14は、磁石141、ピン13が貫通する複数の穴142、ガイドピン124用のガイド孔143、及び側壁121の案内部125により案内される切り欠き部145を有する。カバー14は、内部空間12A内でピン13に案内されてピン13を保護する第1の位置と、ピン13を別のコネクタ等の外部部材(図示せず)と電気的に接続可能に露出させる第2の位置の間を移動可能に設けられる。
図3は、図2に示すコネクタ11のカバー14が第1の位置にある状態を示す斜視図であり、図4は、図2に示すコネクタ11のカバー14が第2の位置にある状態を示す斜視図である。
側壁121に設けられた案内部125は、カバー14の切り欠き部145と係合してカバー14の第1及び第2の位置間の移動を案内する案内手段を形成する。又、ピン13自体も、カバー14の第1及び第2の位置間の移動を案内する案内手段を形成する。このため、カバー14は円滑、且つ、安定に第1及び第2の位置間を移動可能である。カバー14は、ガイドピン124に設けられたストッパ124Aにより第1の位置を超えた上方向、即ち、第2の位置とは反対方向への移動を規制される。
ピン13は、導電性材料で形成されており、内部空間12A内で底部122から柱状に図2中上方向に突出している。ピン13の底部124からの突出量は、ピン13の先端が側壁121の上端縁から突出しない量である。又、第1の位置では、ピン13の先端がカバー14の穴142から突出しないようになっている。底部122の表面と平行な面に沿ったピン13の断面形状は、本実施例では一例として円形であるが、断面形状は特に限定されない。ピン13の断面形状は、楕円であっても、矩形であっても、5角形以上の多角形であっても良い。又、ピン13の先端は、テーパ又は丸みを有することが望ましい。
検知部15は、枠部12の適切な位置に設けられ、外部部材の内部空間12Aへの挿入を検知すると検知信号を出力する。検知部15は、光学センサ、接触センサ、超音波センサ等で形成可能であり、センサの種類は特に限定されない。本実施例では、検知部15は一例として、一方の側壁121の上端縁部分に設けられている。電磁石16は、磁石141に対向する底部122上の位置に設けられている。
電磁石16は、検知部15が出力する検知信号に応じて制御部17により制御される。この制御部17は、検知部15からの検知信号が入力されない期間は電磁石16を磁石141と同極性の磁場を発生する正常オン状態に制御してカバー14を第1の位置まで移動させると共に、検知信号が入力されると電磁石16をオフ状態又は磁石141と反対極性の磁場を発生する反転オン状態に制御してカバー14を第2の位置まで移動させる。例えば、磁石141のN極が図2中下側を向いているとすると、正常オン状態に制御された電磁石16のN極は上側を向き、反転オン状態に制御された電磁石16のS極は上側を向く。
制御部17は、コネクタ11の任意の位置に設けられており、図3に示すように検知部15と電磁石16に電気的に接続されている。図5は、検知部14、制御部17及び電磁石16を示すブロック図である。図2は、説明の便宜上、制御部17が検知部15が設けられている側の側壁121に設けられている場合を示すので、図2では制御部17の位置が見えない。尚、後述するように、制御部17はコネクタ11に対して外付けされるものであっても良い。
図6は、カバー14の一例を示す底面図である。この例では、カバー14の底面のうち、ガイド孔143が設けられている両端部分以外の部分に磁石141が設けられている。
図7は、図6のカバー14に対する電磁石16の配置を示す平面図である。この場合、枠部12の底部122の表面のうち、ガイドピン124が設けられている両端部分以外の部分に電磁石16が設けられている。
図8は、カバー14の他の例を示す底面図である。この例では、カバー14の底面のうち、孔142が設けられている部分以外の部分、即ち、ガイド孔143が設けられている両端部分に磁石141が設けられている。つまり、カバー14は、一対の対向する側壁121に沿って移動する第1の対向辺と、第1の対向辺の端部を接続する第2の対向辺を有するので、磁石141は各第2の対向辺に沿って設けられている。
図9は、図8のカバー14に対する電磁石16の配置を示す平面図である。この場合、枠部12の底部122の表面のうち、ピン13が設けられている部分以外の部分、即ち、ガイドピン124が設けられている両端部分に電磁石16が設けられている。
図8及び図9に示す磁石141及び電磁石16の配置によれば、図7及び図8の配置と比べると、ピン13を流れる信号が磁石141及び/又は電磁石16の磁場による影響を受けにくくすることができる。
尚、カバー14に設けられる磁石141と電磁石16の配置は、互いに対向する位置にあれば良く、電磁石16が正常オン状態に制御されている場合にストッパ124Aの規制下でカバー14を安定に第1の位置に保てる配置であれば特に限定されない。
図10は、本発明の第2実施例におけるコネクタをカバーを取り外した状態で示す斜視図であり、図11は、図10に示すコネクタのカバーが第1の位置にある状態を示す斜視図である。図10及び図11中、図2と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施例では、枠部12の底部122にガイドピン124が設けられていない。このため、カバー14−1には、ガイドピン124用のガイド孔143が設けられていない。このため、上記第1実施例におけるコネクタ11とコネクタ21のサイズが同じ場合、コネクタ21の方がピン13の数を大きくすることが可能となる。
カバー14−1の四隅の穴142Aは、他の穴142より多少大きく形成されており、カバー14−1が第1の位置にある状態では四隅のピン13の先端に固定されたストッパ43が穴142A内に嵌入されるようになっている。
図12は、図11におけるストッパ部分を示す断面図であり、図13は、図12のストッパ部分の破線で囲んだ一部を拡大して示す断面図である。図12及び図13に示すように、穴142Aは上部の大径部分と下部の小径部分を有し、ストッパ43が穴142Aの大径部分に嵌入される構造となっている。この例では、穴142Aの小径部分は他の穴142と同じ径を有する。ストッパ43は、ねじ止め、接着、半田等の周知の固定方法で四隅のピン13の先端に固定される。
側壁121に設けられた案内部125は、カバー14の切り欠き部145と係合してカバー14の第1及び第2の位置間の移動を案内する案内手段を形成する。又、ピン13自体も、カバー14−1の第1及び第2の位置間の移動を案内する案内手段を形成する。このため、カバー14−1は円滑、且つ、安定に第1及び第2の位置間を移動可能である。又、カバー14−1は、特定のピン13の先端に固定されたストッパ43により第1の位置を超えた上方向、即ち、第2の位置とは反対方向への移動を規制される。
尚、先端にストッパ43が固定されるピン13は、四隅のピン13に限定されるものではなく、カバー14−1が上記案内手段により円滑、且つ、安定に第1及び第2の位置間を移動可能であれば、ストッパ43が固定されるピン13の位置は特に限定されない。しかし、カバー14−1の円滑、且つ、安定した移動を保証するためには、ストッパ43は少なくとも3以上のピン13に固定されることが望ましい。
コネクタ21の場合、磁石141及び電磁石16の配置はコネクタ11の場合と同様で良いため、その図示及び説明は省略する。
次に、コネクタ同士の接続について説明する。図14は、雄側のコネクタと雌側のコネクタを示す側面図である。図14中、図2と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここでは説明の便宜上、雄側のコネクタが図2に示すコネクタ11と同様の構造を有するものとするが、図10に示すコネクタ21と同様の構造を有するものであっても良いことは言うまでもない。ただし、この例では制御部17がコネクタ11に対して外付けされている。
コネクタ11は、基板61の上面61−1に取り付けられている。基板61は、所謂プリント回路基板であっても良い。基板61の下面61−2には、制御部17が搭載されている。制御部17は、基板61の下面61−2及び上面61−1に形成された配線(図示せず)により、コネクタ11の検知部15と電磁石16に図5に示すように電気的に接続されている。制御部17は、基板61上に搭載された他の部品や回路を制御する機能を有するものであっても良い。コネクタ11のピン13は、基板61の上面61−1及び/又は下面61−2に形成された配線、或いは、配線パターンにより、基板61上に搭載された他の部品や回路と電気的に接続されている。
雌側のコネクタ71は、枠部72を有し、基板81に取り付けられている。基板81は、所謂プリント回路基板であっても良い。枠部72内には、雄側のコネクタ11の複数のピン13と電気的に接続可能な複数の端子(図示せず)が設けられている。例えば、基板81上に部品や回路が搭載されている場合、枠部72内の複数の端子は、基板81の上面及び/又は下面に形成された配線、或いは、配線パターンにより、基板81上に搭載された他の部品や回路と電気的に接続されている。
図14に示す状態では、雌側のコネクタ71は雄側のコネクタ11の枠部12の内部空間12A内に挿入されていないので、雄側のコネクタ11の検知部15は検知信号を出力しない。制御部17は、検知部15からの検知信号が入力されない期間は電磁石16を磁石141と同極性の磁場を発生する正常オン状態に制御するので、カバー14は第1の位置にある。このため、雄側のコネクタ11の枠部12内のピン13は、第1の位置にあるカバー14により確実に保護されている。
図15は、図14のコネクタ11,71同士が接続される様子を示す側面図である。図15に示すように、雌側のコネクタ71の枠部72が雄側のコネクタ11の枠部12内の内部空間12Aに挿入され、枠部72が枠部12に設けられた検知部15の位置まで挿入されると、検知部15は検知信号を出力する。これにより、制御部17は、検知信号が入力されると電磁石16をオフ状態又は磁石141と反対極性の磁場を発生する反転オン状態に制御するので、カバー14は図15に示す第1の位置から第2の位置へ移動する。これにより、雌側のコネクタ71の枠部72を雄側のコネクタ11の枠部12の内部空間12A内に挿入する際には、直前までピン13を保護していたカバー14は第2の位置へ移動して挿入操作に干渉することはないので、枠部72は枠部12の側壁121に設けられた案内部125を含む内壁により案内され、雌側のコネクタ71を円滑、且つ、安定して雄側のコネクタ11に接続することができる。
図16、図17及び図18は、夫々図14のコネクタ11,17同士が接続された状態を示す側面図、斜視図及び断面図である。図16〜図18に示す状態では、雌側のコネクタ71の枠部72内の複数の端子は、雄側のコネクタ11の枠部12内の対応するピン13と電気的に接続している。
図14〜図18からもわかるように、基板61上にはコネクタ11,17の接続を案内するための専用のガイドピン等を設ける必要がなく、基板81上にもガイドピン等に対応するガイド穴等を設ける必要がない。このため、コネクタ11,71の接続を円滑、且つ、安定に行うための機構により基板61,81上の利用可能面積が減少したり、配線や素子等の配置の自由度が低下してしまうことはない。更に、例えば図17からもわかるように、基板61,81同士が直交する配置でもコネクタ11,17を容易に接続することができるので、基板61,81同士が平行となる配置以外でもコネクタ11,17を円滑、且つ、安定に接続することができ、コネクタにより接続される基板や装置のレイアウトの自由度が向上する。
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
一対の対向する側壁と前記側壁を接続する底部で形成される内部空間を有する枠部と、
前記内部空間内で前記底部から柱状に突出する複数のピンと、
前記複数のピンが貫通する複数の穴と磁石を有し、前記内部空間内で前記複数のピンに案内されて前記複数のピンを保護する第1の位置と前記複数のピンを外部部材と電気的に接続可能に露出させる第2の位置の間を移動可能なカバーと、
前記枠部に設けられ、前記外部部材の前記内部空間への挿入を検知すると検知信号を出力する検知部と、
前記磁石に対向する前記底部上の位置に設けられた電磁石と、
前記検知信号が入力されない期間は前記電磁石を前記磁石と同極性の磁場を発生する正常オン状態に制御して前記カバーを前記第1の位置まで移動させると共に、前記検知信号が入力されると前記電磁石をオフ状態又は前記磁石と反対極性の磁場を発生する反転オン状態に制御して前記カバーを前記第2の位置まで移動させる制御部を備えた、コネクタ。
(付記2)
前記複数のピンの突出量は前記複数のピンの先端が前記一対の対向する側壁の上端縁から突出しない量であり、
前記前記第1の位置では、前記複数のピンの先端が前記カバーの前記複数の穴から突出しない、付記1記載のコネクタ。
(付記3)
前記磁石は、前記カバーの前記底部と対向する対向面に設けられている、付記1又は2記載のコネクタ。
(付記4)
前記磁石は、前記カバーの前記対向面のうち、前記複数の穴以外の位置に設けられている、付記3記載のコネクタ。
(付記5)
前記カバーは、前記一対の対向する側壁に沿って移動する第1の対向辺と、前記第1の対向辺の端部を接続する第2の対向辺を有し、
前記磁石は、各第2の対向辺に沿って設けられている、付記1乃至4のいずれか1項記載のコネクタ。
(付記6)
前記複数のピンのうち2以上のピンは、先端に前記カバーを前記第1の位置を超えた前記第2の位置とは反対方向への移動を規制するストッパを有する、付記1乃至5のいずれか1項記載のコネクタ。
(付記7)
前記底部に前記複数のピンと同方向に柱状に突出する一対のガイドピンを更に備え、
前記カバーは、前記一対の対向する側壁に沿って移動する第1の対向辺と、前記第1の対向辺の端部を接続する第2の対向辺と、前記第2の対向辺の近傍に設けられ前記一対のガイドピンが貫通するガイド孔を有する、付記1乃至5のいずれか1項記載のコネクタ。
(付記8)
前記一対のガイドピンは、先端に前記カバーを前記第1の位置を超えた前記第2の位置とは反対方向への移動を規制するストッパを有する、付記7記載のコネクタ。
(付記9)
前記一対の対向する側壁は、前記カバーの前記第1及び第2の位置間の移動を案内する案内手段を有する、付記1乃至8のいずれか1項記載のコネクタ。
(付記10)
前記カバーは、板状部材で形成されている、付記1乃至9のいずれか1項記載のコネクタ。
(付記11)
前記検知部は、光学センサ、接触センサ、超音波センサからなるグループから選択された1つのセンサである、付記1乃至10のいずれか1項記載のコネクタ。
(付記12)
基板と、
付記1乃至10のいずれか1項記載のコネクタを備え、
前記枠部及び前記電磁石は前記基板上に設けられている、装置。
(付記13)
前記制御部は前記基板上に設けられている、付記12記載の装置。
(付記14)
前記制御部は前記基板とは異なる基板上に設けられている、付記12記載の装置。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
11,21,71 コネクタ
12,72 枠部
12A 内部空間
13 ピン
14,14−1 カバー
15 検知部
16 電磁石
17 制御部
43,124A ストッパ
61,81 基板
121 側壁
122 底部
141 磁石
142 穴

Claims (6)

  1. 一対の対向する側壁と前記側壁を接続する底部で形成される内部空間を有する枠部と、
    前記内部空間内で前記底部から柱状に突出する複数のピンと、
    前記複数のピンが貫通する複数の穴と磁石を有し、前記内部空間内で前記複数のピンに案内されて前記複数のピンを保護する第1の位置と前記複数のピンを外部部材と電気的に接続可能に露出させる第2の位置の間を移動可能なカバーと、
    前記枠部に設けられ、前記外部部材の前記内部空間への挿入を検知すると検知信号を出力する検知部と、
    前記磁石に対向する前記底部上の位置に設けられた電磁石と、
    前記検知信号が入力されない期間は前記電磁石を前記磁石と同極性の磁場を発生する正常オン状態に制御して前記カバーを前記第1の位置まで移動させると共に、前記検知信号が入力されると前記電磁石をオフ状態又は前記磁石と反対極性の磁場を発生する反転オン状態に制御して前記カバーを前記第2の位置まで移動させる制御部を備えた、コネクタ。
  2. 前記複数のピンの突出量は前記複数のピンの先端が前記一対の対向する側壁の上端縁から突出しない量であり、
    前記前記第1の位置では、前記複数のピンの先端が前記カバーの前記複数の穴から突出しない、請求項1記載のコネクタ。
  3. 前記カバーは、前記一対の対向する側壁に沿って移動する第1の対向辺と、前記第1の対向辺の端部を接続する第2の対向辺を有し、
    前記磁石は、各第2の対向辺に沿って設けられている、請求項1又は2記載のコネクタ。
  4. 前記複数のピンのうち2以上のピンは、先端に前記カバーを前記第1の位置を超えた前記第2の位置とは反対方向への移動を規制するストッパを有する、請求項1乃至3のいずれか1項記載のコネクタ。
  5. 前記底部に前記複数のピンと同方向に柱状に突出する一対のガイドピンを更に備え、
    前記カバーは、前記一対の対向する側壁に沿って移動する第1の対向辺と、前記第1の対向辺の端部を接続する第2の対向辺と、前記第2の対向辺の近傍に設けられ前記一対のガイドピンが貫通するガイド孔を有し、
    前記一対のガイドピンは、先端に前記カバーを前記第1の位置を超えた前記第2の位置とは反対方向への移動を規制するストッパを有する、請求項1乃至3のいずれか1項記載のコネクタ。
  6. 基板と、
    請求項1乃至5のいずれか1項記載のコネクタを備え、
    前記枠部及び前記電磁石は前記基板上に設けられている、装置。
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