JP2010283046A - 電磁ソレノイド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向の長尺化をもたらさず、摺動抵抗の増大をなくしたり、異物を摺動部に侵入させ難くして作動障害の原因をなくす電磁ソレノイド装置１を提供する。
【解決手段】圧縮コイルスプリング１４は、プランジャ１０の径小柱部１０ｂに沿って外挿されており、径大柱部１０ｃがスリーブ１１の摺動部に摺接する構成のため、圧縮コイルスプリング１４は、摺動部から離れた位置となり、作動に伴う伸縮変形時に摺動部に挟まれ難くなる。このため、圧縮コイルスプリング１４が作動障害となったり、座屈による摺動部への引っ掛かりが発生せず摺動抵抗の増大がなくなるとともに、外部の異物がプランジャ１０や圧縮コイルスプリング１４を介して摺動部に侵入し難くなり、良好な作動状態を長期にわたって維持可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載用の電装部品などの駆動に使用される電磁ソレノイド装置に関する。

電磁ソレノイド装置の往復動機能は、各種のバルブ開閉機構をはじめ、ディスチャージ形前照灯のロー・ハイを配光制御するシェード、照射方向を上下調節するレベライザー、照射方向を左右に調整するＡＦＳ、および自動変速機を搭載した車両（ＡＴ車）のシフトレバーロック装置などに適用されている。

シフトレバーロック装置に組み込まれた電磁ソレノイド装置としては、ボビンの挿通孔において、戻りスプリングをプランジャの外周や中央部に配置したり、プランジャとコアステータとの間に設けるものがある（例えば、後者では特許文献１参照）。
また、パチンコの遊戯具に組み込まれた玉突き用のソレノイド（例えば、特許文献２参照）では、プランジャとしての可動鉄心をコイル枠の貫通孔に対する摺動部に移動可能に配置している。可動鉄心の後半部分は、ヨークの外部に配置し、ヨークと可動鉄心との間には復帰スプリングを設け、可動鉄心をヨークの外方に押圧付勢する構成である。

特開平８−２０３７３１号公報 特開２００３−６８５２３号公報

特許文献１の戻りスプリングは、外周部が挿通孔に沿ってコアステータを囲むように配置され、プランジャと略同径で略面一に構成されている。
このため、戻りスプリングの伸縮変形時、ボビンの挿通孔に対するプランジャの摺動部に、戻りスプリングの末端部が挟まれて作動の障害となったり、戻りスプリングの座屈による摺動部への引っ掛かりが発生して摺動抵抗を増大させる虞がある。戻りスプリングをプランジャの外周や中央部に配置したものでも同様な不都合が生じる。

特許文献２では、復帰スプリングの長さ分だけ可動鉄心を軸方向に長尺化する必要があり、大型化して車種によっては搭載が制約される虞がある。
可動鉄心の後半部が復帰スプリングとともに、ヨークの外部に露出しているため、外部の塵埃などの異物が復帰スプリングおよび可動鉄心の後端部を介して可動鉄心の摺動部に侵入し易く作動不良の原因となる虞がある。
とりわけ、可動鉄心は、復帰スプリングによりヨークの外方に付勢されているため、可動鉄心の抜止め構造を図る必要があり、抜止め部品の形状を複雑化したり、部品点数が増加する虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、軸方向の長尺化をもたらさず小型化を達成し、復帰スプリングがプランジャの摺動部に挟まれることなく、誤作動や作動障害を生じず、塵埃などの異物を摺動部に侵入し難くし、初期の良好な作動状態を長期にわたって維持可能な電磁ソレノイド装置を提供することにある。

（請求項１について）
電磁ソレノイド装置において、スプールは、コイル体が巻装されて両端に鍔部を備えた中空管部を有する。磁性材製のコアステータは、スプールの一端側に設けられている。プランジャは、スプールの中空管部内に挿通され、コアステータに対する接離方向に摺動可能に設けられている
このプランジャは、径小柱部と径大柱部とを有する二段柱状に形成され、径大柱部の外周面が中空管部の内周面側に対する摺動部に摺接するようになっている。
当接辺部は、中空管部の内周面側からプランジャ側に延出形成され、コアステータへの対向側をストップ面とし、ストップ面の反対側を取付座面としている。初期位置での当接辺部は、ストップ面に径大柱部を抜止め状態に当接させている。
復帰スプリングは、プランジャの径小柱部に外挿され、一端部が径小柱部の先端部に取り付けられ、他端部が径小柱部に沿って当接辺部の取付座面に係止し、径大柱部をストップ面に当接させる方向に付勢する。
コイル体の通電に伴って、プランジャとコアステータとの間に働く電磁吸引力により、径大柱部を復帰スプリングの付勢力に抗してストップ面から離間させてプランジャを初期位置からコアステータに向かって作動位置に移動する。

復帰スプリングは、プランジャの径小柱部に沿って外挿されており、径大柱部が中空管部側の摺動部に摺接する構成のため、復帰スプリングは、摺動部から離れた位置となり、作動に伴う伸縮変形時に復帰スプリングが摺動部に挟まれ難くなる。このため、復帰スプリングが作動の障害となったり、復帰スプリングの座屈による摺動部への引っ掛かりが発生せず摺動抵抗を増大することがなくなる。

復帰スプリングは、プランジャの先端部と当接辺部との間に設けているので、復帰スプリングは、プランジャと一緒にスプールの中空管部内に納まるか、仮に中空管部から外部に突き出ても僅かな長さで済む。このため、プランジャが軸方向に長尺化せず、小型にできて車種による搭載の制約を受け難くなる。
プランジャが外部に突出しても、突出長は少なくて済むため、外部の塵埃などの異物が径小柱部や復帰スプリングを介して摺動部に侵入し難くなり、作動障害の原因とならず、初期の良好な作動状態を長期にわたって維持することができる。
初期位置では、当接辺部のストップ面に径大柱部を抜止め状態に当接させているので、抜止めのための別部材を設けなくてもよくなり、ヨークの外部にストッパを設ける従来と異なり、抜止め部品の形状が複雑化せず、部品点数も増加することがない。

（請求項２について）
請求項１におけるスプールの中空管部内には、プランジャの径大柱部を摺接させる内周面を有するスリーブが挿通状態に配置され、スリーブの一端部に当接辺部を形成し、他端部に環状の周縁部を設け、スプールの鍔部のうち一方に係合させている。
この場合、スリーブは周縁部をスプールの鍔部に係合させているので、当接辺部に復帰スプリングの付勢力が働いても、スリーブは周縁部をスプールの鍔部に強く係合させるようになり、別部品を設けなくてもスリーブの抜け止めが図られる。

スリーブの一端部に当接辺部を形成しているので、プランジャの径大柱部がスリーブや当接辺部に囲まれて内周面に摺接するようになり、径大柱部は復帰スプリングから隔離された構成となる。
このため、復帰スプリングが摺動部に挟まれることがなくなり、復帰スプリングが作動の障害となったり、復帰スプリングの座屈による摺動部への引っ掛かりが発生せず摺動抵抗を増大することがない。
プランジャの径大柱部は、スリーブや当接辺部に囲まれて隔離されたことに伴い、外部の塵埃などが径大柱部の摺動部に侵入し難くなり、作動障害の原因とならず、初期の良好な作動状態を長期にわたって維持することができる。

（請求項３について）
請求項１における中空管部内には、内周面がプランジャの径大柱部の外周面に位置する磁性材製のカラーを設けている。
カラーを径大柱部の外周面に位置させたことにより、コイル体の通電時に発生する磁束がカラーを介してプランジャの径大柱部に流れるようになり、プランジャとコアステータとの間に働く電磁吸引力の低下を来すことがない。

（請求項４について）
請求項２における中空管部内には、内周面がスリーブの外周面に位置する磁性材製のカラーを設けている。
このため、コイル体の通電時に発生する磁束がカラーおよびスリーブを介してプランジャの径大柱部に流れるようになり、プランジャとコアステータとの間に働く電磁吸引力の低下を来すことがない。

（請求項５について）
請求項３におけるカラーの内周面に、当接辺部を形成しているため、スリーブの省略により部品点数が削減してコスト的に有利となる。

（請求項６について）
請求項１における中空管部内には、内周面がスリーブの外周面に位置し、切欠部を有する磁性材製のカラーを設けている。中空管部の内周面には、切欠部を通過して径大柱部に指向する当接辺部が形成されている。
このように構成しても、請求項３と同様な効果が得られる。

（請求項７について）
復帰スプリングは、先端部から当接辺部に向かって次第に径大となる円錐台状の圧縮コイルスプリングとしている。
これにより、圧縮コイルスプリングの先端部は窄まるため、その先端部をプランジャに嵌め込むといった簡素な取付構造で取り付けることができて構造の簡素化と部品点数の削減に寄与する。

電磁ソレノイド装置の縦断面図である（実施例１）。 Ｅ−リングを省略して圧縮コイルスプリングを取り付ける電磁ソレノイド装置の縦断面図である（実施例２）。 円錐台状の圧縮コイルスプリングを用いた電磁ソレノイド装置の縦断面図である（実施例３）。 当接辺部をカラーに形成した電磁ソレノイド装置の縦断面図である（実施例４）。 当接辺部をスプールの中空管部に形成した電磁ソレノイド装置の縦断面図である（実施例５）。 切欠部を有するカラーを示す斜視図である（実施例５）。

本発明の電磁ソレノイド装置では、軸方向の長尺化をもたらさず、復帰スプリングがプランジャの摺動部に挟まれることなく、塵埃などの異物を摺動部に侵入させ難くし、作動障害の原因をなくして、初期の良好な作動状態を長期にわたって維持できるように構成している。

図１は本発明の実施例１による電磁ソレノイド装置１を示す。電磁ソレノイド装置１は、各種のバルブの開閉を行うアクチュエータをはじめ、ディスチャージ形前照灯のロー・ハイを配光制御するシェード、照射方向を上下調節するレベライザー、照射方向を左右に調整するＡＦＳ、および自動変速機を搭載した車両（ＡＴ車）のシフトレバーロック装置などに被駆動体として使用される。

電磁ソレノイド装置１は、ハウジングとしてのコ字状のヨーク２内に合成樹脂製のスプール４を内設して構成されている。スプール４は、中空管部４Ａと中空管部４Ａの左右に一体形成された鍔部４ａ、４ｂから成り、中空管部４Ａにコイル体５を巻装している。
中空管部４Ａの内周面のうち図示左半分は、段差部４ｄを境界にして内径が拡開されて拡径部４ｃを形成している。拡径部４ｃ内には、磁性材により筒状に形成されたカラー６が嵌め込まれている。

カラー６の外周面は、拡径部４ｃの内周面に配置され、内周面は、中空管部４Ａの内周面のうち図示右半分と一緒に内周壁部６Ａを形成するとともに、後述する筒状のスリーブ１１の外周囲に位置している。
カラー６の左端開口部６ａには、磁性材製のプレート７が開口部７ａを介して嵌着されている。カラー６は、コイル体５への通電時、コイル体５からプレート７に流れる磁束を後述するプランジャ１０に導くものである。
プレート７は、カラー６に嵌着する代わりに、プレス成形などによりカラー６と一体的に形成してもよい。

ヨーク２の中央部には、コアステータ８が取り付けられ、中空管部４Ａの一端側から軸方向に円錐台状を成すコア部８ａを一体に形成している。コア部８ａの中心には、軸方向に沿って非磁性材製のピン・ストッパ９を設けている。
スリーブ１１は、カラー６の内周面と中空管部４Ａ内に位置し、プランジャ１０を軸方向でコアステータ８に対して接離方向に往復移動可能に挿通させている。プランジャ１０は、段差部１０ａを境にしてカラー６側の径小柱部１０ｂとコア部８ａ側の径大柱部１０ｃとを有する二段柱状に形成されている。
径大柱部１０ｃの図示右端面には、コアステータ８のコア部８ａに対応するように円錐台状に窪む凹陥部１０ｄを軸方向に設けている。

この場合、スリーブ１１は、内周壁部６Ａと径大柱部１０ｃとの間に同心的に配置された構成となり、スリーブ１１の内周面をプランジャ１０の径大柱部１０ｃが摺接する摺動部としている。
スリーブ１１の一端部には、当接辺部１１ａを形成し、他端部に環状の周縁部１１ｂを設けている。スリーブ１１の他端部は、コアステータ８の外周部に嵌合し、周縁部１１ｂをスプール４の鍔部４ｂに係合して抜止めを図っている。

当接辺部１１ａの一端部は、縮径方向に窄められてテーパ状の短筒部を成しており、外縁環部１１ｃと内縁環部１１ｄと両者を結ぶテーパ環部１１ｅを備えている。
外縁環部１１ｃの内側は、初期位置Ｔにて径大柱部１０ｃの段差部１０ａの外周縁を係合させて抜止めし、内縁環部１１ｄは径小柱部１０ｂの外周面部を囲むように近接配置されている。当接辺部１１ａの外縁環部１１ｃは、コアステータ８に対向する内側をストップ面として機能させている。
この場合、内縁環部１１ｄの先端縁は、径小柱部１０ｂの外周面部に摺接しても、あるいは微小幅の環状空隙を介して径小柱部１０ｂの周囲に配置してもよい。

プランジャ１０の先端部には、Ｅ−リング１２を抜止め用に嵌着した周溝１０ｆが形成され、段差部１０ａに対向してＥ−リング１２に当接するワッシャ１３が後述する内環部１３ａを介して嵌め込まれている。ワッシャ１３は、内環部１３ａと外環部１３ｂと両者を結ぶ円環部１３ｃから二重環状に形成され、プランジャ１０の軸方向に沿って当接辺部１１ａと対向している。

ワッシャー１３と当接辺部１１ａとの間には、プランジャ１０の径小柱部１０ｂに同心的に外挿された圧縮コイルスプリング１４が復帰スプリングとして設けられている。圧縮コイルスプリング１４の一端１４ａは、円環部１３ｃ内側に弾接し、他端１４ｂはテーパ環部１１ｅと外縁環部１１ｃとの境界部の外側に弾接している。境界部の外側は当接辺部１１ａにおいて、ストップ面の反対側に位置する取付座面として機能する。

このため、圧縮コイルスプリング１４は芯ずれすることなく、位置決めされてプランジャ１０を矢印Ｎで示すように、ヨーク２の外方に付勢するとともに、径大柱部１０ｃを外縁環部１１ｃに当接する方向に押圧付勢している。
なお、スプール４の鍔部４ｂからは、ターミナルブレード１６、１７を有する電源端子部１８が一体に延出形成されている。

コイル体５への通電時には、プランジャ１０とコアステータ８との間に、矢印Ｎとは反対方向の電磁吸引力が働く。
電磁吸引力により、径大柱部１０ｃが圧縮コイルスプリング１４の付勢力に抗して外縁環部１１ｃの内側から離間し、プランジャ１０を初期位置Ｔからコアステータ８に向かって移動させ、凹陥部１０ｄの奥底部１０ｇをピン・ストッパ９に当接させた作動位置Ｓに到達させる。作動位置Ｓでは、プランジャ１０の先端部に連結された連結桿（図示せず）を介して被駆動体を作動させて所定の機能を行う。
コイル体５の通電を止めると、電磁吸引力が消滅するため、プランジャ１０が圧縮コイルスプリング１４の付勢力により、作動位置Ｓから矢印Ｎ方向に移動し、径大柱部１０ｃが当接辺部１１ａの外縁環部１１ｃに当接する元の初期位置Ｔに復帰し、被駆動体への作動を停止させる。

上記構成では、圧縮コイルスプリング１４は、プランジャ１０の径小柱部１０ｂに沿って外挿されており、径大柱部１０ｃがスリーブ１１の内周面である摺動部に摺接するようになる。
このため、圧縮コイルスプリング１４は、摺動部から離れた位置となり、作動に伴う伸縮変形時に圧縮コイルスプリング１４が摺動部に挟まれ難くなる。これにより、圧縮コイルスプリング１４が作動障害となったり、圧縮コイルスプリング１４の座屈による摺動部への引っ掛かりが発生せず摺動抵抗を増大することがなくなる。

圧縮コイルスプリング１４は、プランジャ１０の先端部と当接辺部１１ａとの間に設けているので、圧縮コイルスプリング１４は、プランジャ１０と一緒にスプール４の中空管部４Ａ内に納まるか、仮に中空管部４Ａから外部に突き出ても僅かな長さで済む。このため、プランジャ１０が軸方向に長尺化せず、小型にできて車種による搭載の制約を受け難くなる。
プランジャ１０が外部に突出しても、突出長は少なくて済むため、外部の塵埃などの異物が径小柱部や圧縮コイルスプリング１４を介して摺動部に侵入し難くなり、作動障害の原因とならず、初期の良好な作動状態を長期にわたって維持することができる。

とりわけ、実施例１では、スリーブ１１の一端部に当接辺部１１ａを形成しているので、プランジャ１０の径大柱部１０ｃがスリーブ１１や当接辺部１１ａに囲まれて内周面に摺接するので、径大柱部１０ｃは圧縮コイルスプリング１４から隔離された構成となる。 この観点からも、外部の塵埃などの異物が径小柱部１０ｂや圧縮コイルスプリング１４を介して径大柱部１０ｃの摺動部に侵入し難くなり、作動障害の原因とならず、初期の良好な作動状態を長期にわたって維持することができる。
初期位置では、当接辺部１１ａの外縁環部１１ｃ（ストップ面）にプランジャ１０の径大柱部１０ｃを抜止め状態に当接させているので、抜止めのための別部材を設けなくてもよくなり、ヨーク２の外部にストッパを設ける従来と異なり、形状の複雑化をもたらさず、部品点数も増加することがない。

図２は本発明の実施例２を示す。実施例２が実施例１と異なるところは、Ｅ−リング１２を省略して部品点数の削減に寄与させたことである。
すなわち、実施例２では、ワッシャ１３をプランジャ１０に取り付ける際、例えば切起しにより、ワッシャ１３の円環部１３ｃに複数の細長辺１３ｄを周方向に間欠形成し、その先端部を周溝１０ｆの内周壁に当接させている。

図３は本発明の実施例３を示す。実施例３が実施例１と異なるところは、Ｅ−リング１２の代わりにワッシャ１３を省略して部品点数の削減に寄与させたことである。
すなわち、圧縮コイルスプリング１４は、一端部１４ａを縮径してＥ−リング１２に弾接させ、当接辺部１１ａ側に向けて次第に拡径する円錐台状に形成している。
なお、実施例３の変形例として、Ｅ−リング１２も省略し、圧縮コイルスプリング１４の一端部１４ａを更に縮径して周溝１０ｆに取付状態に嵌合させてもよい。

図４は本発明の実施例４を示す。実施例４が実施例１と異なるところは、部品点数の削減としてスリーブ１１を省略したことである。
すなわち、実施例４では、カラー６と中空管部４Ａとの内周壁部６Ａにプランジャ１０の径大柱部１０ｃを摺接させている。当接辺部１１ａは、カラー６の内周面に一体的に形成している。図４では、当接辺部１１ａをはじめ、外縁環部１１ｃ、内縁環部１１ｄおよびテーパ環部１１ｅは便宜上、実施例１の場合と同一符号を用いている。
当接辺部１１ａは、カラー６と一体ではなく、別体としてカラー６の内周面に取り付けるようにしてもよい。

図５および図６は本発明の実施例５を示す。実施例５が実施例４と異なるところは、当接辺部４Ｆを中空管部４Ａの拡径部４ｃに一体に形成したことである（図５参照）。
この場合、中空管部４Ａには、カラー６の右端開口部６ｂから当接辺部４Ｆに到る長さにわたって、一対の切欠部４ｆが一定の幅寸法Ｗｔで軸方向に沿って横長に形成されている（図６も参照）。

当接辺部４Ｆは、切欠部４ｆに対応して設けられており、カラー６および径小柱部１０ｃと同心的で、切欠部４ｆの幅寸法Ｗｔに見合った幅の弧状を成し、切欠部４ｆを通過してプランジャ１０の径小柱部１０ｂに指向している。
この当接辺部４Ｆは、基端部の縦辺部４ｇおよび先端部のテーパ辺部４ｈを有し、縦辺部４ｇとテーパ辺部４ｈとの境界部４ｊに圧縮コイルスプリング１４の他端１４ｂを弾接させている。
当接辺部４Ｆは、切欠部４ｆに対応するよう二箇所に形成したが、二箇所に限らず三箇所や四箇所といったように複数箇所に形成してもよい。カラー６の切欠部４ｆは、当接辺部４Ｆの個数に応じた箇所に形成される。
また、当接辺部４Ｆは、別体として中空管部４Ａの拡径部４ｃに取り付けるようにしてもよい。

実施例２〜５でも実施例１と同様な効果が得られるものであるが、実施例４、５においても、Ｅ−リング１２を省略した実施例２やワッシャ１３を省略した実施例３と同様に構成してもよい。

本発明における電磁ソレノイド装置は、軸方向の長尺化をもたらさず、復帰スプリングがプランジャの摺動部に挟まれることなく、外部の塵埃などの異物を摺動部に侵入し難くし、作動障害の原因をなくして初期の良好な作動状態を長期にわたって維持できるようにしている。このため、車両に搭載する電磁ソレノイド装置として好適となり、車両関連事業の需要を喚起し、部品の流通を介して機械産業に適用することができる。

１ 電磁ソレノイド装置
２ ヨーク
４ スプール
４Ａ 中空管部
４ａ、４ｂ 鍔部
４ｆ 切欠部
４Ｆ、１１ａ 当接辺部
５ コイル体
６ カラー
７ プレート
８ コアステータ
１０ プランジャ
１１ スリーブ
１１ｂ 周縁部
１１ｃ 外縁環部（ストップ面）
１１ｄ 内縁環部
１１ｅ テーパ環部
１２ Ｅ−リング
１３ ワッシャ
１４ 圧縮コイルスプリング（復帰スプリング）
１４ａ 圧縮コイルスプリングの一端
１４ｂ 圧縮コイルスプリングの他端
Ｓ 作動位置
Ｔ 初期位置

Claims (7)

1. コイル体が巻装され、両端に鍔部を備えた中空管部を有するスプールと、
   前記スプールの一端側に設けられた磁性材製のコアステータと、
   前記スプールの前記中空管部内に挿通され、前記コアステータに対する接離方向に摺動可能に設けられ、径小柱部と径大柱部とを有する二段柱状に形成され、前記径大柱部の外周面が前記中空管部の内周面側に対する摺動部に摺接するように設けられたプランジャと、
   前記中空管部の内周面側から前記プランジャ側に延出形成され、前記コアステータへの対向側をストップ面とし、前記ストップ面の反対側を取付座面としており、初期位置にて前記ストップ面に前記径大柱部を抜止め状態に当接させる当接辺部と、
   前記プランジャの前記径小柱部に外挿され、一端部が前記径小柱部の先端部に取り付けられ、他端部が前記径小柱部に沿って前記当接辺部の前記取付座面に係止し、前記径大柱部を前記ストップ面に当接させる方向に付勢する復帰スプリングとを備え、
   前記コイル体の通電に伴って、前記プランジャと前記コアステータとの間に働く電磁吸引力により、前記径大柱部を前記復帰スプリングの付勢力に抗して前記ストップ面から離間させて前記プランジャを前記初期位置から前記コアステータに向かって作動位置に移動するようにしたことを特徴とする電磁ソレノイド装置。
2. 前記スプールの前記中空管部内には、前記プランジャの前記径大柱部を摺接させる内周面を有するスリーブが挿通状態に配置され、前記スリーブの一端部に前記当接辺部を形成し、他端部に環状の周縁部を設け、前記スプールの前記鍔部のうち一方に係合させたことを特徴とする請求項１に記載の電磁ソレノイド装置。
3. 前記中空管部内には、内周面が前記プランジャの前記径大柱部の外周面に位置する磁性材製のカラーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の電磁ソレノイド装置。
4. 前記中空管部内には、内周面が前記スリーブの外周面に位置する磁性材製のカラーを設けたことを特徴とする請求項２に記載の電磁ソレノイド装置。
5. 前記カラーの内周面には、前記当接辺部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電磁ソレノイド装置。
6. 前記中空管部内には、内周面が前記スリーブの外周面に位置し、切欠部を有する磁性材製のカラーを設け、前記中空管部の内周面には、前記切欠部を通過して前記径大柱部に指向する前記当接辺部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁ソレノイド装置。
7. 前記復帰スプリングは、先端部から前記当接辺部に向かって次第に径大となる円錐台状の圧縮コイルスプリングとしたことを特徴とする請求項１に記載の電磁ソレノイド装置。

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