JP2014093792A - 車載用電子制御ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】アルミ電解コンデンサ３０が実装された回路基板２０及びユニットケース２２を備えた車載用電子制御ユニットのユニットケース２２の厚み寸法及び肉厚を大きくせずにアルミ電解コンデンサ３０を保護する。
【解決手段】車載用電子制御ユニットは、第１面２７及び第２面２８を有する回路基板２０と、これを格納するユニットケース２２とを備える。ユニットケース２２は、第１面２７に対向する第１主壁４０と、第２面２８に対向する第２主壁４４と、周壁４２，４６，５４と、を有する。第２面２８には、回路基板２０の特定の周縁部３１に沿って並ぶように、かつ互いに並列に接続されるように複数のアルミ電解コンデンサ３０が実装される。ユニットケース２２は、その第２主壁４４の内側面にアルミ電解コンデンサ３０が接触することなくこれを格納することが可能な厚み寸法を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子制御用の回路基板を含み、例えば自動車に設けられる電気接続箱のケースに装着される、車載用電子制御ユニットに関するものである。

近年の車両の電子化に伴い、電子制御回路を内蔵した車載用の電子制御ユニットが多用されている。例えば特許文献１には、車載用自動車等に設けられる電気接続箱のケースに電子制御ユニットを装着することが示されている。前記電子制御ユニットは、電子制御用の回路基板を内蔵し、前記電気接続箱のケースに装着されることにより、当該ケースに収容されたバスバー基板などの回路構成体に電気的に接続される。

前記電子制御ユニットは、前記回路基板と、これを格納するユニットケースとを有する。当該ユニットケースは、一般にケース本体とカバーとに分割され、ケース本体に前記回路基板が挿入された状態でこれを覆うように前記カバーが前記ケース本体に装着される。

前記回路基板には、種々の電子部品が実装されるが、そのうち最も背の高い部品としてアルミ電解コンデンサが一般に知られている（特許文献２）。このアルミ電解コンデンサを含む電子制御ユニットでは、当該アルミ電解コンデンサが前記ユニットケースのケース本体やカバーの内面に接触しないように、当該ユニットケースの厚み寸法が設定される。

特開２０１０−２２６８５５号公報 特開２００９−２１２２３６号公報

前記電子制御ユニットのユニットケースには、その厚み方向に大きな外力が加えられる可能性が高い。例えば前記特許文献１に示されるように電気接続箱のケースに装着される電子制御ユニットのユニットケースは、作業者の指等によって外側から当該ユニットケースの厚み方向に把持されるなどして当該厚み方向に比較的大きな外力を受けることになる。この外力は前記ユニットケースを内向きに弾性的に撓み変位させる。従って、電子制御ユニットが前記のように背の高いアルミ電解コンデンサを含む場合、前記撓み変位に伴うユニットケースの内側面と当該アルミ電解コンデンサとの接触を確実に回避するには両者の隙間が前記撓み変位を見越して大きめに設定されなければならない。このことは、当該ユニットケースの厚み寸法の削減の大きな妨げとなる。また、前記撓み変位を抑制するためにユニットケースの剛性を高めるべくその肉厚を大きく設定することは、材料費及び総重量の増大につながり、軽量化及び低廉化の妨げとなる。

本発明は、このような事情に鑑み、アルミ電解コンデンサが実装された回路基板及びこれを格納するユニットケースを備えた電子制御ユニットにおいて、当該ユニットケースの厚み寸法及び肉厚を特に大きくすることなく、当該ユニットケースが外側から押圧されたときの当該ユニットケースの内側面と前記アルミ電解コンデンサとの接触を確実に回避することが可能なものを提供することを目的とする。

本発明は、電子制御回路を有する車載用電子制御ユニットであって、第１面及びこれと
反対側の第２面を有するとともに、前記電子制御回路が形成された回路基板と、この回路基板を格納するユニットケースとを備え、このユニットケースは、その格納状態で前記第１面に対向する第１主壁と、前記第２面に対向する第２主壁と、前記回路基板を外側から囲みかつ前記第１主壁及び第２主壁につながる周壁と、を有する。前記回路基板の第２面には、当該回路基板の特定の周縁部に沿って並ぶように、かつ互いに並列に接続されるように複数のアルミ電解コンデンサが実装され、前記ユニットケースは、その第２主壁の内側面に前記アルミ電解コンデンサが接触することなくこれを格納することが可能な厚み寸法を有する。

この電子制御ユニットでは、互いに並列に接続される複数のアルミ電解コンデンサが回路基板に実装されるから、その総容量と同じ容量をもつ単一のアルミ電解コンデンサが回路基板に実装される場合に比べ、各アルミ電解コンデンサの高さ寸法を小さく抑えることができる。しかも、これらのアルミ電解コンデンサは前記回路基板の特定の周縁部に沿って配列されるため、当該アルミ電解コンデンサに対しては前記ユニットケースの第２主壁のうち側壁に近い部分、すなわち当該第２主壁が押圧されたときの撓み変位が小さい部分の内側面が対向することになる。このことは、当該第２主壁の肉厚を特に大きくすることなく、また当該第２主壁の内側面と前記アルミ電解コンデンサとの隙間を特に大きくすることなく、当該第２主壁の内側面と当該アルミ電解コンデンサとの接触を回避することを可能にする。

前記ユニットケースとしては、前記第１主壁と前記周壁の一部を構成する第１側壁とを有し、当該第１側壁の内側に前記第１主壁と前記回路基板の第１面とが対向する姿勢で当該回路基板が挿入可能な第１ケース部材と、前記第２主壁と前記第１側壁とともに前記周壁を構成する第２側壁とを有し、前記第２主壁が前記回路基板の第２面と対向する姿勢で当該回路基板を覆うように前記第１ケース部材に結合される第２ケース部材と、を有するものが、好適である。

このタイプのユニットケースにおいて、前記第１ケース部材が前記第１側壁から内向きに突出しかつ前記第１主壁とつながる第１補強部を有し、前記第２ケース部材が前記第２側壁から内向きに突出しかつ前記第２主壁とつながる第２補強部を有し、前記第１ケース部材と第２ケース部材とが結合された状態で前記第１及び第２補強部が前記回路基板のうち少なくとも前記特定の周縁部の一部をその厚み方向の両側から挟持するように当該第１及び第２補強部の位置が設定されたものによれば、当該特定の周縁部についてその厚み方向に前記第１主壁、前記第１補強部、当該周縁部、前記第２補強部、及び前記第２主壁がこの順に並ぶように連続する補強構造が構築されるため、当該特定の周縁部の近傍における第２主壁の撓み変位が有効に抑制される。このことは、当該特定の周縁部に沿って配列されるアルミ電解コンデンサと前記第２主壁の内側面との隙間の寸法をより小さく設定することを可能にする。しかも、前記両補強部は前記回路基板のうち少なくとも特定の周縁部の一部を挟持すればよいので、これらの補強部が回路基板における各部品の実装可能領域を制限する度合いはきわめて低い。

より具体的に、前記回路基板が複数の隅部を有する形状（例えば四隅を有する四辺形状）をなすものにおいては、それぞれの隅部を挟持するように前記第１及び第２補強部が配設されたものが、好適である。この構造は、当該補強部の配設による回路基板における各部品の実装可能領域の制限を可及的に抑えながら、有効な補強すなわち第２主壁の撓み変位の効果的な抑制を可能にする。

以上のように、本発明によれば、アルミ電解コンデンサが実装された回路基板及びこれを格納するユニットケースを備えた電子制御ユニットにおいて、当該ユニットケースの厚
み寸法及び肉厚を特に大きくすることなく、当該ユニットケースが外側から押圧されたときの当該ユニットケースの内側面と前記アルミ電解コンデンサとの接触を確実に回避することが可能なものが提供される。

本発明の実施の形態に係る電気接続箱のケース及びこれに装着される電子制御ユニットを示す斜視図である。 前記電子制御ユニットの分解斜視図である。 前記電子制御ユニットの平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図３のＶ−Ｖ線断面図である。 前記電子制御ユニットのうちカバーを取り外した状態を示す平面図である。 前記電子制御ユニットのケース本体の平面図である。 前記カバーの底面図である。 前記電子制御ユニットについての比較例を示す図４相当の断面図である。

本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、自動車等に搭載される電気接続箱１０と、これに装着される電子制御ユニット１２と、を示す。前記電気接続箱１０は、ケース１４と、ユニット接続用コネクタ１６とを有する。ケース１４は、電気回路を形成する図略のバスバー基板を収容するとともに、前記電子制御ユニット１２を受け入れるための凹部１８を有し、凹部１８は特定方向（図１では上向き）に開口する。前記ユニット接続用コネクタ１６は、前記バスバー基板と前記電子制御ユニット１２とを接続するためのものであって、この実施形態では前記凹部１８内に配置され、当該凹部１８内に装着される前記電子制御ユニット１２と接続可能となるように、当該凹部１８の底面から上向きに突出する。

前記電子制御ユニット１２は、前記凹部１８内に収容されることが可能な外形を有し、その収容状態で前記ケース１４に装着されるとともに、前記ユニット接続用コネクタ１６に接続される。

具体的に、前記電子制御ユニット１２は、図２及び図６に示すような回路基板２０と、これを格納するユニットケース２２と、前記回路基板２０に実装される外部接続用コネクタ２４及び電気接続箱接続用コネクタ２６と、を有する。

前記回路基板２０は、例えばプリント基板からなり、前記電気回路に接続されるべき電子制御回路を形成する。この回路基板２０は、図例では略矩形状をなし、図２の姿勢では下面であって図１の姿勢では上面となる第１面２７と、その反対側の第２面２８と、を有し、主としてその第２面２８上に各種回路構成部品が実装される。

前記回路構成部品には、最も大きな高さ寸法を有する部品として複数のアルミ電解コンデンサ３０が含まれる。これらのアルミ電解コンデンサ３０は、この実施の形態では互いに同等の形状を有し、前記回路基板２０の４つの周縁部（四辺）のうちの特定の周縁部、この実施の形態では後にも述べるように前記電気接続箱接続用コネクタ２６が配置される第１端部１２ａとその反対側の第２端部１２ｂ（図１参照）との間に位置する第１周縁部３１に沿って並ぶように配置され、かつ、互いに並列に接続されるように、前記第２面２８上に実装される。

前記外部接続用コネクタ２４は、前記回路基板２０と外部のワイヤハーネスとを接続するためのコネクタであり、この実施の形態では前記第１周縁部３１と反対側の第２周縁部３３において前記第２面２８上に実装される。前記電気接続箱接続用コネクタ２６は、前記電子制御ユニット２０が前記ケース１４に装着される際に前記ユニット接続用コネクタ１６と結合して前記回路基板２０が形成する電子制御回路と前記バスバー基板が形成する電気回路とを接続するものであり、前記回路基板２０の周縁部のうち前記第１及び第２周縁部３１，３２の双方に隣接する周縁部であって前記電子制御ユニット１２の回動端部１２ｂに対応する周縁部である第３周縁部３３に沿うように、前記第２面２８上に実装される。

前記ユニットケース２２は、例えば合成樹脂のような絶縁材料により形成され、この実施の形態では、第１ケース部材に相当するケース本体３６と、第２ケース部材に相当するカバー３８と、により構成される。

ケース本体３６は、第１主壁４０と、第１外周壁４２と、内壁５４と、を一体に有する。前記第１主壁４０は、前記回路基板２０の格納状態においてその第１面２７に対向し、前記第１外周壁４２は前記第１主壁４０の周縁からその全周にわたって前記カバー３８側に突出する。前記内壁５４は、前記第１外周壁４２の形状と前記回路基板２０との外形とのギャップ（回路基板２０の第１及び第２周縁部３１，３２に沿った寸法は第１外周壁４２のそれよりも小さい）を埋めるために配設されたもので、前記第１主壁４０の特定部位からカバー３８側に突出する。すなわち、この実施の形態では、電気接続箱１０のケース１４への装着のために外形が規格化されたユニットケース２２内に対して互いに大きさの異なる複数種の回路基板２０を格納可能とするために、その格納される回路基板２０の形状に合せて前記内壁５４が配設されており、この内壁５４と第１外周壁４２の３辺とで囲まれた領域内に前記回路基板２０がほぼ隙間なく挿入されるように、当該内壁５４の位置が設定されている。

一方、前記カバー３８は、第２主壁４４と、第２外周壁４６と、を一体に有する。前記第２主壁４４は、前記格納状態における回路基板２０の第２面２８に対向し、前記第２外周壁４６は、前記第２主壁４４の周縁からその全周にわたって前記ケース本体３６側に突出する。そして、図６に示すように前記ケース本体３６内に挿入された回路基板２０に対し、その第２面２８に対して前記第２主壁４４が対向する姿勢で前記回路基板２０を覆うように、前記第２外周壁４６が前記第１外周壁４２の外側に重ねられてこれと結合される。これにより前記カバー３８が前記ケース本体３６に装着されて回路基板２０の格納状態が完成する。この実施形態では、前記第２外周壁４６の内側面に全周にわたる凹部４８が形成され、この凹部４８に前記第１外周壁４２の端部が嵌合するようにして両外周壁４２，４６が互いに結合される。また、カバー３８には、前記外部接続用コネクタ２４及び前記電気接続箱接続用コネクタ２６をそれぞれ外部に露出させるための切欠５０，５２が形成されている。

従って、このユニットケース２２では、前記第１外周壁４２及び第２外周壁４６の一部と前記内壁５４が、前記格納状態の回路基板２０を外側から包囲する周壁を構成する。具体的には、ケース本体３６における内壁５４と第１外周壁４２の一部（内壁５４とともに４辺を構成する部分）が、ユニットケース２２の周壁の一部を構成する第１側壁に相当し、前記カバー３８における第２外周壁４６の一部が、前記ユニットケース２２の周壁の一部を構成する第２側壁に相当する。

さらに、このユニットケース２２では、前記ケース本体３６及び前記カバー３８の剛性を高めるためにそれぞれ第１補強部及び第２補強部が設けられている。

具体的に、前記ケース本体３６においては、前記回路基板２０の四隅にそれぞれ対応す
る位置に、前記第１補強部であるリブ状の基板受け５７，５８，５９，６０が形成されている。このうち基板受け５７，５８は、内壁５４側の２つのコーナーをそれぞれ挟む２つの内側面、すなわち当該内壁５４の内側面及び第１外周壁４２の内側面、から内側に突出し、基板受け５９，６０はその反対側の２つのコーナーをそれぞれ挟む第１外周壁４２の２つの内側面から内側に突出している。そして、これらの基板受け５７〜６０はいずれも第１主壁４０に一体につながっている。

同様に、前記カバー３８においては、前記基板受け５７，５８，５９，６０に対応する位置にそれぞれ前記第２補強部である基板固定リブ６１，６２，６３，６４が形成されている。これらの基板固定リブ６１〜６４は、前記基板受け５７〜６０に対応する４つのコーナーをそれぞれ挟む第２外周壁４６の２つの内側面から内側に突出し、かつ、第２主壁４４に一体につながっている。そして、図５に示すように、前記回路基板２０の格納状態で各基板受け５７〜６０（図５は代表的に基板受け６０を例示）とそのそれぞれに対応する基板固定リブ６１〜６４（図５は代表的に基板固定リブ６４を例示）が回路基板２０の隅部をその厚み方向の両側から挟み込むように、各基板受け５７〜６０及び各基板固定リブ６１〜６４の高さ寸法（ユニットケース２２の厚み方向と平行な方向の寸法）が設定されている。

この電子制御ユニット１２によれば、その肉厚を特に大きくすることなく、前記アルミ電解コンデンサ３０を確実に保護しながらユニットケース２２の厚み寸法の削減を図ることが可能である。その理由は次のとおりである。

前記電子制御ユニット１２を図１に示す電気接続箱１０のケース１４に装着する際、作業者はそのユニットケース２２を指等でしっかりと把持し、また、ケース１４に対して当該ユニットケース２２を強く押付ける必要がある。このため、当該ユニットケース２２に対してその厚み方向に強い押圧力が作用する、すなわち、比較的大きな外力が加えられる可能性が高く、この外力は各主壁４０，４４をその厚み方向に撓み変位させる力として作用する。従って、この外力が前記各アルミ電解コンデンサ３０に伝わらないようにするには、前記第２主壁４４の撓み変位を見越して当該第２主壁４４と前記各アルミ電解コンデンサ３０との隙間を設定しなければならず、この隙間の分だけユニットケース２２に求められる厚み寸法は大きくなる。

ここで、前記電子制御ユニット１２は、複数のアルミ電解コンデンサ３０を具備してこれらのアルミ電解コンデンサ３０が互いに並列に接続された状態で前記回路基板２０に実装されるため、これらのアルミ電解コンデンサ３０の総容量と同等の容量をもつ単一のアルミ電解コンデンサを具備するものに比べ、各アルミ電解コンデンサ３０の高さ寸法を小さく抑えることができる。これに加え、これらのアルミ電解コンデンサ３０が回路基板２０の特定の周縁部（第１周縁部３１）に沿って並ぶように配列されることにより、当該アルミ電解コンデンサ３０に対して前記第２主壁４４のうち特に撓み変位の小さい部分、すなわち、第２外周壁４２の近傍の部分を対向させることができる。具体的に、当該第２主壁４４に対して図４に示すような外力が加えられると、当該第２主壁４４の中央部位は同図二点鎖線に示されるように内向きに大きく撓み変位するが、回路基板２０上の複数のアルミ電解コンデンサ３０は全て第１周縁部３１に沿うように集中配置されていてその位置での第２主壁４４の撓み変位は小さいため、当該第２主壁４４と各アルミ電解コンデンサ３０との間に確保しなければならない隙間は小さくてすむ。

つまり、前記電子制御ユニット１２においては、複数のアルミ電解コンデンサ３０を第１周縁部３１に沿う複数の位置に分散配置することが、各アルミ電解コンデンサ３０の高さ寸法の削減と、カバー３８のうち各アルミ電解コンデンサ３０を覆う部分の撓み変位の抑制と、を同時に実現することを可能にし、これにより、カバー３８の肉厚を大きくすることなく、ユニットケース２２の厚み寸法を削減することを可能にする。

さらに、この実施の形態に係る電子制御ユニット１２では、前記回路基板２０のうち前記第１周縁部３１の一部である２つの隅部を含む４つの隅部についてケース本体３６及びカバー３８にそれぞれ基板受け５７〜６０及び基板固定リブ６１〜６４が配設され、これらは当該回路基板２０の各隅部を厚み方向の両側から挟み込む寸法を有するから、当該各隅部においては、その厚み方向に前記第１主壁４０、前記基板受け５７，５８，５９または６０、回路基板２０の当該隅部、前記基板固定リブ６１，６２，６３または６４、及び第２主壁４４がこの順に並ぶように連続する補強構造が構築される。このことは、前記第１周縁部３１の近傍における第２主壁４４の撓み変位をさらに抑制して当該第２主壁４４の内側面と各アルミ電解コンデンサ３０との隙間の寸法をさらに削減することを可能にする。しかも、各隅部は回路基板２０での各部品の実装や配線パターンの配索に影響のない部分であるから、第１補強部である前記基板受け５７〜６０や第２補強部である前記基板固定リブ６１〜６４が回路基板での回路形成領域を制限する度合いはきわめて低い。

この効果は、例えば図９に示すような比較例との対比により、さらに明確となる。この比較例では、前記回路基板２０の略中央部に貫通孔６６が設けられるとともに、ケース本体３６の第１周壁４０から内向き（図では上向き）に第１補強柱６８が突出して前記貫通孔６６に挿通され、カバー３８の第２外周壁４６から内向き（図では下向き）に第２補強柱７０が突出して前記第１補強柱６８に当接している。

この比較例に係る構造は、ケース本体３６及びカバー３８の中央部で両補強柱６８，７０がユニットケース２２の厚み方向に互いに当接するため、前記第２主壁４４の撓み変位の抑制には有効である。しかし、この構造では回路基板２０の中央部に設けられる貫通孔６６が当該回路基板２０での電子制御回路の形成に著しい制約を与えることになり、却って当該回路基板２０の必要面積の著しい増大につながるおそれがある。さらに、前記貫通孔６６の周囲において環状に流れる電流がアンテナとして機能するおそれがあり、このこことは当該電子制御回路のノイズ特性に著しい悪影響を与えるおそれがある。

これに対して前記ユニットケース２２では、複数のアルミ電解コンデンサ３０が特定の周縁部３１に沿って配列された上で、その周縁部３１を挟む隅部において補強がなされるから、回路基板２０に形成される電子制御回路に与える影響は実質上皆無である。

なお、前記第１補強部及び第２補強部の配設位置は、前記のような回路基板２０のそれぞれの隅部に対応する位置に限られない。回路基板２０のうち少なくとも特定の周縁部（アルミ電解コンデンサ３０が配列される周縁部；前記実施形態では第１周縁部３１）の一部について前記第１及び第２補強部が設けられることにより、アルミ電解コンデンサを有効に保護しながらユニットケースの厚み寸法を抑えるための有効な補強が実現される。例えば、前記第１及び第２補強部は、前記第１周縁部３１に沿う方向に延びてその略全域を挟みこむような形状を有していてもよい。

また、本発明ではアルミ電解コンデンサの個数やその具体的な配列位置は限定されない。例えば、いずれかの隅部を挟む２つの周縁部にそれぞれ分散して複数のアルミ電解コンデンサが配置されていてもよい。

本発明では、回路基板やユニットケースの具体的な形状も限定されない。これらの形状は例えば台形やＬ字状であってもよい。また、ユニットケースは、前記内壁５４を有さずに回路基板の外形にそのまま対応する形状の外周壁を有するものでもよい。

さらに、本発明に係る電子制御ユニットは、図１のように電気接続箱のケース１４に装着されるものに限られず、また、当該ケース１４に装着される場合でもその装着姿勢その他の条件は限定されない。すなわち、本発明は、ユニットケースがその厚み方向に外力を受ける可能性のある種々の車載用電子制御ユニットについて有効に適用されることが可能である。

１０ 電気接続箱
１２ 電子制御ユニット
１４ 電気接続箱のケース
２０ 回路基板
２２ ユニットケース
２７ 回路基板の第１面
２８ 回路基板の第２面
３０ アルミ電解コンデンサ
３１ 第１周縁部（特定の周縁部）
３６ ケース本体（第１ケース部材）
３８ カバー（第２ケース部材）
４０ 第１主壁
４２ 第１外周壁
４４ 第２主壁
４６ 第２外周壁
５４ 内壁
５７〜６０ 基板受け（第１補強部）
６１〜６４ 基板固定リブ（第２補強部）

Claims (3)

1. 電子制御回路を有する車載用電子制御ユニットであって、
   第１面及びこれと反対側の第２面を有するとともに、前記電子制御回路が形成された回路基板と、
   この回路基板を格納するユニットケースであって、その格納状態で前記第１面に対向する第１主壁と、前記第２面に対向する第２主壁と、前記回路基板を外側から囲みかつ前記第１主壁及び第２主壁につながる周壁と、を有するものと、を備え、
   前記回路基板の第２面には、当該回路基板の特定の周縁部に沿って並ぶように、かつ互いに並列に接続されるように複数のアルミ電解コンデンサが実装され、前記ユニットケースは、その第２主壁の内側面に前記アルミ電解コンデンサが接触することなくこれを格納することが可能な厚み寸法を有する、車載用電子制御ユニット。
2. 請求項１記載の車載用電子制御ユニットであって、前記ユニットケースは、前記第１主壁と前記周壁の一部を構成する第１側壁とを有し、当該第１側壁の内側に前記第１主壁と前記回路基板の第１面とが対向する姿勢で当該回路基板が挿入可能な第１ケース部材と、前記第２主壁と前記第１側壁とともに前記周壁を構成する第２側壁とを有し、前記第２主壁が前記回路基板の第２面と対向する姿勢で当該回路基板を覆うように前記第１ケース部材に結合される第２ケース部材と、を有し、前記第１ケース部材は前記第１側壁から内向きに突出しかつ前記第１主壁とつながる第１補強部を有し、前記第２ケース部材は前記第２側壁から内向きに突出しかつ前記第２主壁とつながる第２補強部を有し、前記第１ケース部材と第２ケース部材とが結合された状態で前記第１及び第２補強部が前記回路基板のうち少なくとも前記特定の周縁部の一部をその厚み方向の両側から挟持するように当該第１及び第２補強部の位置が設定された、車載用電子制御ユニット。
3. 請求項２記載の車載用電子制御ユニットであって、前記回路基板は複数の隅部を有し、前記第１及び前記第２補強部はそれぞれの隅部を挟持するように配設された、車載用電子制御ユニット。

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