JP2011105097A - タイヤの状態に関する情報を送信する送信装置およびタイヤ状態監視システム - Google Patents

タイヤの状態に関する情報を送信する送信装置およびタイヤ状態監視システム Download PDF

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Abstract

【課題】従来とは異なる新たな方式により、パンク修理剤を用いてタイヤのパンクを修理しても、タイヤの空気圧情報等のタイヤ情報を適切に計測し取得できる送信装置およびシステムを提供する。
【解決手段】送信装置は、タイヤ空洞領域に充填される気体の状態を、タイヤ情報として検出するセンサと、検出したタイヤ情報を無線により送信する送信機と、前記センサおよび前記送信機を覆い、壁により前記タイヤ空洞領域から画された内部空間を備え、前記壁を貫通した貫通孔が設けられた筐体と、前記貫通孔に係止されて前記筐体に装着される係止部材と、を有する。前記係止部材は、前記タイヤ空洞領域と前記内部空間とを連通する連通孔あるいは連通溝を備える。
【選択図】 図4

Description

本発明は、タイヤ空洞領域内に設けられ、タイヤの状態に関するタイヤ情報を送信する送信装置、およびタイヤの異常の有無を判定するタイヤ状態監視システムに関する。
従来より、車両に装着されたタイヤの空気圧を点検管理することが、タイヤの耐久性向上、耐摩耗性向上、燃費の向上、あるいは、乗り心地の向上、さらには、操縦性能の向上の点でユーザに望まれている。このため、タイヤの空気圧を監視するシステムが種々提案されている。このシステムは、一般的に、車輪に装着されたタイヤの空気圧の情報を検出し、その情報を送信する送信装置を各車輪のタイヤ空洞領域に設けるとともに、各タイヤの空気圧の情報を送信装置から取得してタイヤの空気圧を監視する。
一方、タイヤがパンクしたときに、タイヤとリムとにより挟まれたタイヤ空洞領域内に注入するパンク修理剤がよく用いられている。このパンク修理剤は液体であるため、パンク修理剤がタイヤ空洞領域に注入されると、タイヤ空洞領域内に面するタイヤ内表面の他、タイヤ空洞領域に設けられた送信装置にもパンク修理剤が付着し、場合によっては固化して送信装置に設けられた開口部を塞ぎ、空気圧の計測に影響を与えるといった問題がある。
この問題に対して、検出用の連通部からの異物の侵入を防止して、正常な検出状態を保持することができる車輪状態検出装置が提案されている(特許文献1)。
具体的には、車輪状態検出装置のTPMS(Tire Pressure Monitoring System)バルブには、ケースに設けられた連通孔を開閉する連通部開閉機構が設けられている。パンク修理の際にそのパンク修理剤が連通孔を介して検出空間に侵入するのが規制される。この連通部開閉機構は、蓋体およびねじりコイルばねを含むメカ的機構により構成され、車輪に作用する遠心力により連通孔が自動的に開閉されるようになっている。
さらに、パンク修理時、パンク修理剤を使用した場合、その後、タイヤ空気圧が低下する可能性があることを乗員に知らせることができるタイヤ空気圧監視システムおよびタイヤ空気圧センサユニットも提案されている(特許文献2)。
具体的には、タイヤ空気圧監視システムは、車両の各タイヤに設けられ、空気圧センサと送信機を有するセンサユニットと、該センサユニットからの電波を受信する受信機と、各タイヤの空気圧が閾値以下となった場合、警報を出す制御ECUと、を備える。このシステムにおいて、各タイヤのパンクを判定するパンク判定手段と、パンクと判定された後、パンク修理剤を使用してパンクを修理したか否かを判定するパンク修理剤使用判定手段と、を設け、前記制御ECUは、パンクしたタイヤがパンク修理剤を使用して修理したと判定されると、前記空気圧センサからのタイヤ空気圧値が正常値であっても警報を継続する。
特開2008−62730号公報 特開2007−196834号公報
特許文献1に記載の装置の連通部開閉機構は、蓋体およびねじりコイルばねを含むメカ的機構により構成されるので、装置自体が複雑になり、コストもかかるといった問題が生じる。
特許文献2に記載のシステムおよびユニットは、パンク修理剤を使用してタイヤを修理した後において計測されたタイヤの空気圧の情報が正しいか否かがわからない。このため、パンク修理後において、タイヤの異常の有無を判定することはできない。
そこで、本発明は、上記従来技術とは異なる新たな方式により、パンク修理剤を用いてタイヤのパンクを修理しても、依然としてタイヤの空気圧情報等のタイヤ情報を適切に検出し送信できる送信装置およびタイヤの異常の有無を判定するタイヤ状態監視システムを提供することを目的とする。
本発明の一つの態様は、タイヤ空洞領域に設けられ、タイヤの状態に関するタイヤ情報を送信する送信装置である。
当該送信装置は、
タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態を、タイヤ情報として検出するセンサと、
検出した前記タイヤ情報を無線により送信する送信機と、
前記センサおよび前記送信機を覆う壁を備え、前記壁により前記タイヤ空洞領域から画された内部空間を備え、前記壁を貫通した貫通孔が設けられた筐体と、
前記貫通孔に係止されて前記筐体に装着される係止部材と、を有し、
前記係止部材は、前記タイヤ空洞領域と前記内部空間とを連通する連通孔あるいは連通溝を備える。
前記係止部材の端部は、前記貫通孔から突出し、前記突出した端部には、前記係止部材の着脱を補助する凹部あるいは凸部を備えることが好ましい。
前記係止部材および前記貫通孔の係合する面は、例えば、お互いに螺子が切られ、前記係止部材は、前記貫通孔に螺合により係止される。
あるいは、前記係止部材は、連通気泡により連通孔が形成された可撓性部材であり、前記可撓性部材が、前記貫通孔に嵌合される。
前記連通孔の開口部の周りの領域は、撥水処理面であることが好ましい。さらに、前記貫通孔の開口部の周りの領域は、撥水処理面であることも好ましい。
本発明のもう一つの態様は、タイヤ状態監視システムであり、前記システムは、送信装置と、受信装置と、監視部と、を備える。
前記送信装置は、
タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態を、タイヤ情報として検出するセンサと、
検出した前記タイヤ情報を無線により送信する送信機と、
前記センサおよび前記送信機を覆う壁を備え、前記壁により前記タイヤ空洞領域から画された内部空間を備え、前記壁を貫通した貫通孔が設けられた筐体と、
前記貫通孔に係止されて前記筐体に装着される係止部材と、を有し、
前記係止部材は、前記タイヤ空洞領域と前記内部空間とを連通する連通孔あるいは連通溝を備える。
前記受信装置は、前記送信機から送信された前記タイヤ情報を受信する。前記監視部は、前記タイヤ情報に基づいて、タイヤの異常の有無を判定し、判定結果を報知する。
上述の送信装置およびタイヤ状態監視システムは、パンク修理剤を用いてタイヤのパンクを修理しても、タイヤの空気圧情報等のタイヤ情報を適切に計測し取得することができる。
タイヤ状態監視システムの一実施形態であるタイヤ空気圧モニタリングシステムの全体概要を示す図である。 図1に示す送信デバイスがタイヤ空洞領域内に固定される方法の一例を説明する図である。 図2に示す送信デバイスがタイヤバルブと一体化したデバイス全体を示す斜視図である。 図3に示すA−A線に沿った送信デバイスの矢視断面図である。 図1に示す送信デバイスの回路構成図である。 図1に示す監視装置の回路構成図である。 (a)〜(d)は、図3に示す送信デバイスに用いる係止部材と異なる他の形態の係止部材を説明する斜視図である。 (a)〜(g)は、図7(a)〜(d)に示す係止部材と異なる他の形態の係止部材を説明する図である。 (a),(b)は、図7(a)〜(d)に示す係止部材と異なる他の形態の係止部材を説明する図である。
以下、本発明の送信装置およびタイヤ状態監視システムについて詳細に説明する。
(タイヤ空気圧モニタリングシステムの概要)
図1は、タイヤ状態監視システムの実施形態であるタイヤ空気圧モニタリングシステム10の全体概要を示す図である。
タイヤ空気圧モニタリングシステム(以下、システムという)10は、車両12に搭載されている。システム10は、車両12の各車輪のタイヤ14a,14b,14c,14dの各タイヤ空洞領域に設けられた空気圧情報送信デバイス(以下、送信デバイスという)16a,16b,16c,16dと、監視装置18と、を有する。
送信デバイス16a,16b,16c,16dは、いずれもタイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される空気圧に関する情報を、タイヤ情報として検出し、このタイヤ情報を監視装置18に無線で送信する。以降、送信デバイス16a,16b,16c,16dをまとめて説明するとき、送信デバイス16a,16b,16c,16dを総称して送信デバイス16という。
(送信デバイスの構成)
図2は、送信デバイス16がタイヤ空洞領域内に固定される方法の一例を説明する図である。図3は、図2に示す送信デバイス16がタイヤバルブ20と一体化したデバイス全体を示す斜視図である。
送信デバイス16は、タイヤ空洞領域の側に延びるタイヤバルブ20の端部に設けられ、図2に示すように、タイヤバルブ20がリム19に機械的に固定されることにより、タイヤ空洞領域内に固定されて配置される。
図4は、図3に示すA−A線に沿った送信デバイス16の矢視断面図である。図4に示すように、送信デバイス16は、筐体22と、筐体22の内部に設けられた回路24と、係止部材37と、を有する。回路24は、基板26と、基板26に設けられたセンサユニット28と、送信機30と、処理ユニット32と、電源部34と、アンテナ40(図5参照)と、を有する。
図5は、送信デバイス16の回路構成図である。
センサユニット28は、空気圧センサ28aとA/D変換器28bを有する。空気圧センサ28aは、筐体22内の内部空間38の空気圧を感知し、圧力信号を出力する。筐体22内の内部空間38は、係止部材37に設けられた連通孔39(図4参照)を介してタイヤ空洞領域の空間と連通している。
A/D変換器28bは、空気圧センサ28aから出力された圧力信号をデジタル変換し、圧力データを出力する。
処理ユニット32は、中央処理部32aと記憶部32bとを有する。中央処理部32aは、記憶部32bの半導体メモリに格納されているプログラムに基づいて動作する。中央処理部32aは、電力が供給されて駆動すると、センサユニット28から送られてくる圧力データを所定時間間隔、例えば5分毎に、送信機30を介して監視装置18に空気圧の情報である圧力データを送信するように制御する。記憶部32bには送信デバイス16に固有の識別情報が予め記憶されており、中央処理部32aは圧力データと共に識別情報を監視装置18に送信するように制御する。
記憶部32bは、中央処理部32aを動作するプログラムが記録されているROMと、例えばEEPROM等の書き換え可能な不揮発性のメモリとを備える。送信デバイス16の固有の識別情報は、記憶部32bの書き換え不可領域に記憶されている。
送信機30は、発振回路30aと、変調回路30bと、増幅回路30cとを有する。
発振回路30aは、搬送波信号、例えば315MHz帯の周波数のRF信号を生成する。
変調回路30bは、中央処理部32aから送られた圧力データと送信デバイス16に固有の識別情報とを用いて、搬送波信号を変調して送信信号を生成する。変調方式は、振幅偏移変調(ASK)、周波数変調(FM)、周波数偏移変調(FSK)、位相変調(PM)、位相偏移変調(PSK)等の方式を用いることができる。
増幅回路30cは、変調回路30bで生成された送信信号を増幅し、アンテナ40を介して、送信信号を監視装置18に無線で送信する。
電源部34は、例えば二次バッテリが用いられ、半永久的にセンサユニット28と、送信機30と、処理ユニット32と、に電力を供給する。
このような回路24を覆う筐体22に、図4に示すように、筐体22の内部空間38を覆う壁を貫通した貫通孔36が設けられている。貫通孔36には、係止部材37が、貫通孔36に係止されて、筐体22に装着されている。係止部材37は、係止部材37を貫く連通孔39を備え、この連通孔39は、タイヤ空洞領域と筐体22の内部空間38とを連通する。
係止部材37は、貫通孔36の内周の径に対応するように外周の径が設定されており、貫通孔36の内周面に対して摩擦により係止される。したがって、作業者がタイヤをリム解きしたとき、係止部材37を引き抜くことにより、係止部材37を取り替えることができる。
このように、係止部材37を交換可能にするのは、タイヤのパンク時、パンク修理剤をタイヤ空洞領域に注入しても、筐体22の内部空間38とタイヤ空洞領域との連通が維持されるようにするためである。連通孔39がパンク修理剤によって閉塞された場合、連通孔39が閉塞した係止部材37を引き抜いて新たな係止部材37を容易に交換することができる。
なお、連通孔39の開口部を取り巻く領域の面は、撥水処理面であることが好ましい。貫通孔36の開口部の周りの領域の面は、撥水処理面であることも好ましい。撥水処理面には、例えば、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、あるいは、有機シリル基またはフルオロアルキル基等をグラフトさせた変性樹脂等が材料として用いられる。また、撥水性を発現する微細な凹凸パターンを、連通孔39や貫通孔36の開口部を取り巻く領域に施してもよい。開口部を取り巻く領域の面を撥水処理することにより、この領域に飛散するパンク修理剤ははじかれてパンク修理剤が付着する可能性が低くなる。このため、パンク修理剤がこの領域に付着して連通孔39を閉塞する可能性は低下する。
なお、本実施形態の送信デバイス16は、タイヤ空洞領域内に充填された空気圧を、空気の状態として検出するが、検出する対象は、空気圧の他に、タイヤ空洞領域内の空気の温度であってもよい。
また、送信デバイス16は、タイヤバルブ20に固定される他、タイヤ空洞領域に面したタイヤ内表面あるいは、タイヤ空洞領域に面したリム19の表面に直接固定されてもよい。
(監視装置の構成)
図6は、監視装置18の回路構成図である。
監視装置18は、例えば車両10の運転席の位置に配置され、運転者に空気圧の情報を報知する。監視装置18は、アンテナ52と、受信部54と、受信バッファ56と、中央処理部58と、記憶部60と、操作部62と、スイッチ64と、表示制御部66と、表示部68と、電源部70と、を有する。
アンテナ52は、送信デバイス16の送信周波数と同じ周波数に整合され、受信部54に接続されている。
受信部54は、送信デバイス16から送信された所定の周波数の送信信号を受信し、復調処理をして圧力データと識別情報のデータを取り出す。このデータは、受信バッファ56に出力する。
受信バッファ56は、受信部54から出力された圧力データと識別情報のデータを一時的に格納する。格納された圧力データと識別情報のデータは、中央処理部58からの指示にしたがって、中央処理部58に出力される。
中央処理部58は、主にCPUで構成され、記憶部60に記憶されているプログラムに基づいて動作する。中央処理部58は、受信した圧力データと識別情報のデータに基づいて、識別情報毎にタイヤ14a〜14dの空気圧を監視する。具体的には、圧力データに基づいて、タイヤ14a〜14dの異常の有無を判定し、判定結果を運転者に報知する。タイヤの異常の有無を判定するとは、例えば、空気圧が異常に低くなり、あるいは短時間に急激に低下し、タイヤがパンクしているか否かを判定することをいう。
中央処理部58は、判定結果を表示制御部66に出力し、表示制御部66を介して判定結果を表示部68に出力させる。
さらに、中央処理部58は、操作部62からの情報やスイッチ64からの情報に応じて、送信デバイス16との間の通信方式等の初期設定を行う。また、操作部62からの情報により、中央処理部58においてタイヤの異常の有無の判定を行うための判定条件を設定することもできる。
記憶部60は、中央処理部58のCPUを動作するプログラムが記憶されたROMと、EEPROM等の不揮発性メモリとを有する。この記憶部60には、製造段階で、送信デバイス16との間の通信方式のテーブルが記憶されている。送信デバイス16と監視装置18は、初期段階において予め設定されている通信方式で通信する。通信方式テーブルには、送信デバイス16のそれぞれの固有の識別情報に対応して、通信プロトコル、転送ビットレート、データフォーマット等の情報が含まれている。これらの情報は、操作部62からの入力により自在に設定変更をすることができる。
操作部62は、キーボード等の入力デバイスを含み、各種情報や条件を入力するために用いられる。スイッチ64は、初期設定の開始を中央処理部58に指示するために用いられる。
表示制御部66は、中央処理部58からの判定結果に応じて、タイヤ14a〜14dの装着位置に対応させてタイヤの空気圧を表示部68に表示させるように制御する。その際、表示制御部66は、タイヤがパンク状態にあるといった判定結果も、表示部68に同時に表示させるように制御する。
電源部70は、車両10に搭載されているバッテリから供給された電力を、監視装置18の各部分に適した電圧に制御して、図示されない電源ラインを通して電力を供給する。
このように、送信デバイス16と監視装置18は構成される。
上述したように、送信デバイス16の筐体22には、筐体22の壁を貫通した貫通孔36に対して、連通孔39を備える係止部材37が交換可能に装着されているので、連通孔37がパンク修理剤で閉塞されても、新たな係止部材37に交換して、筐体22の内部空間38とタイヤ空洞領域との間の連通を維持することができる。
(係止部材の変形例)
図7(a)〜(d)は、送信デバイス16に装着される係止部材37の変形例を示す斜視図である。
係止部材37は、図7(a)に示すように、係止部材37と貫通孔36が係合する面は、お互いに螺子が切られている。筐体22に装着したとき、筐体22の面から突出する螺子の端部(頭部)に、係止部材37の着脱を補助する凸部37aを備える。凸部37aは、作業者が指で係止部材37を回しながら抜き取るとき係止部材37を回しやすいように、係止部材37の頭部に設けられている。なお、連通孔39は、係止部材37の頭部とその反対側の端部(底部)との間に延びている。
あるいは、図7(b)に示すように、係止部材37の頭部には、係止部材37の着脱を補助する凹部、すなわちドライバ等の先端を差し込むマイナス形状をなした凹部37bを備える。あるいは図7(c)に示すように、六角レンチの挿入孔である凹部37bが設けられてもよい。さらには、係止部材37は、ドライバ等の先端を差し込み、螺子を抜き取るように、プラス形状を成した凹部37bを備えてもよい。このような係止部材37の連通孔39は、係止部材阿37の中心から外れた位置に設けられ、頭部と底部とを貫通するようになっている。
さらに、係止部材37は、図8(a)〜(g)に示すような形状を成してもよい。
図8(a)〜(e)に示すように、係止部材37は、筐体22に装着されたとき、連通孔39の開口部が係止部材37の頂部に位置するような突起37cが設けられる。連通孔39の開口部が係止部材37の頂部に設けられることで、パンク修理剤が開口部のある突起37cの頂部に付着しても、タイヤの転動により、傾斜面から滑り落ち易く頂部に維持する可能性は少ない。特に、開口部を取り巻く突起37cの傾斜面は、撥水処理面であることが好ましい。撥水処理面には、例えば、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、あるいは、有機シリル基またはフルオロアルキル基等をグラフトさせた変性樹脂等が材料として用いられる。また、撥水性を発現する微細な凹凸パターンを傾斜面に施してもよい。傾斜面を撥水処理することにより、傾斜面にパンク修理剤が付着する可能性が低くなる。したがって、パンク修理剤が連通孔39を閉塞する可能性は低下する。
図8(a)および(c)に示す例のように、係止部材37は、貫通孔36に対して摩擦により係止されて筐体22に装着されてもよいし、嵌合や圧入で装着されてもよい。あるいは、図8(b),(d),(e)に示すように、係止部材37は、螺合により筐体22に装着されてもよい。
さらに、図8(f)に示すように、筐体22に係止される係止部材37の頭部に凸状の取っ手37dを設けてもよい。作業者は、取っ手37dに針金等の線状部材を通して、係止部材37を筐体22から容易に引き抜くことができる。
さらに、係止部材37は、頭部と底部を結ぶ連通孔39の替わりに、係止部材37の表面に連通溝39aを設けてもよい。連通溝39aにより、筐体22の内部空間38とタイヤ空洞領域を連通させることができる。
図8(a)〜(g)に示す係止部材37においても、連通孔39あるいは連通溝39aの開口部を取り巻く周りの領域の面は、撥水処理面であることが好ましい。
図9(a),(b)は、さらに係止部材37の他の形態を示す図である。連通孔39を備える係止部材37は、筐体切欠部を覆うように、筐体22の一部品として装着される。この場合、筐体切欠部は、筐体22の内部空間38とタイヤ空洞領域を貫通する貫通孔に相当する。係止部材37は、図中のX方向あるいはY方向にスライドさせて、筐体22の本体から取り外し可能に構成される。したがって、連通孔39にパンク修理剤が付着して連通孔39が閉塞されたとき、タイヤをリム解きして新たな係止部材37と交換することにより、送信装置16の機能を維持させることができる。
さらに、係止部材37は、連通気泡により連通孔が形成された可撓性部材であってもよい。この可撓性部材は、例えば、ウレタンフォーム、ラバースポンジ等が用いられ、貫通孔36に嵌合されて筐体22に装着される。
以上、本発明の送信装置およびタイヤ状態監視システムについて詳細に説明したが、本発明の送信装置およびタイヤ状態監視システムは上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
10 タイヤ空気圧モニタリングシステム
12 車両
14,14a,14b,14c,14d タイヤ
16,16a,16b,16c,16d 空気圧情報送信デバイス
18 監視装置
19 リム
20 タイヤバルブ
22 筐体
24 回路
26 基板
28 センサユニット
28a 空気圧センサ
28b A/D変換器
30 送信機
32 処理ユニット
34 電源部
36 貫通孔
37 係止部材
37a 凸部
37b 凹部
37c 突起
37d 取っ手
39 連通孔
39a 連通溝
40 アンテナ
42 開口部
52 アンテナ
54 受信部
56 受信バッファ
58 中央処理部
60 記憶部
62 操作部
64 スイッチ
66 表示制御部
68 表示部
70 電源部

Claims (7)

  1. タイヤ空洞領域に設けられ、タイヤの状態に関するタイヤ情報を送信する送信装置であって、
    タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態を、タイヤ情報として検出するセンサと、
    検出した前記タイヤ情報を無線により送信する送信機と、
    前記センサおよび前記送信機を覆う壁を備え、前記壁により前記タイヤ空洞領域から画された内部空間を備え、前記壁を貫通した貫通孔が設けられた筐体と、
    前記貫通孔に係止されて前記筐体に装着される係止部材と、を有し、
    前記係止部材は、前記タイヤ空洞領域と前記内部空間とを連通する連通孔あるいは連通溝を備える、ことを特徴とする送信装置。
  2. 前記係止部材の端部は、前記貫通孔から突出し、前記突出した端部には、前記係止部材の着脱を補助する凹部あるいは凸部を備える、請求項1に記載の送信装置。
  3. 前記係止部材および前記貫通孔の係合する面は、お互いに螺子が切られ、前記係止部材は、前記貫通孔に螺合により係止される、請求項1または2に記載の送信装置。
  4. 前記係止部材は、連通気泡により連通孔が形成された可撓性部材であり、前記可撓性部材が、前記貫通孔に嵌合される、請求項1に記載の送信装置。
  5. 前記連通孔の開口部の周りの領域は、撥水処理面である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の送信装置。
  6. 前記貫通孔の開口部の周りの領域は、撥水処理面である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の送信装置。
  7. タイヤ状態監視システムであって、
    前記システムは、送信装置と、受信装置と、監視部と、を備え、
    前記送信装置は、
    タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態を、タイヤ情報として検出するセンサと、
    検出した前記タイヤ情報を無線により送信する送信機と、
    前記センサおよび前記送信機を覆う壁を備え、前記壁により前記タイヤ空洞領域から画された内部空間を備え、前記壁を貫通した貫通孔が設けられた筐体と、
    前記貫通孔に係止されて前記筐体に装着される係止部材と、を有し、
    前記係止部材は、前記タイヤ空洞領域と前記内部空間とを連通する連通孔あるいは連通溝を備え、
    前記受信装置は、前記送信機から送信された前記タイヤ情報を受信し、
    前記監視部は、前記タイヤ情報に基づいて、タイヤの異常の有無を判定し、判定結果を報知する、ことを特徴とするタイヤ状態監視システム。
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