JP2015036568A - Electromagnetic brake - Google Patents

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優太 長森
Yuta Nagamori
優太 長森
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-backlash type electromagnetic brake capable of sufficiently securing brake torque.SOLUTION: A disk member 20 includes a cylinder part 21 caulked and fixed between a rotor shaft 1 and a hub 10, and an elastically deformable disk part 22 on an outer peripheral side thereof, and the disk part 22 is movable to an axial direction by elastic deformation, and by fastening both surface of the elastically deformed disk part 22 by an armature 4 and a fixed plate 3, brake torque can be sufficiently secured in a non-backlash type electromagnetic brake of this invention.

Description

本発明は、電磁ブレーキに関し、特にノンバックラッシタイプの電磁ブレーキに関する。   The present invention relates to an electromagnetic brake, and more particularly to a non-backlash type electromagnetic brake.

自動車や産業用機器に用いられる小型のモータに内蔵される電磁ブレーキには、被制動回転軸としてのロータ軸の外周側に固定したヨークと、ロータ軸の軸方向でヨークと対向させて固定した固定プレートと、ヨークと固定プレートとの間で軸方向へ移動可能に配置したアーマチュアと、ロータ軸と一緒に回転し、アーマチュアと固定プレートとの間で軸方向へ移動可能なディスク部材と、アーマチュアを固定プレート側へ付勢するスプリングと、ヨークに組み込まれ、通電時にアーマチュアをヨーク側へ磁気吸引する励磁コイルとを備えたものが多く用いられている(例えば、特許文献1参照)。この電磁ブレーキは、スプリングでアーマチュアを固定プレート側へ付勢することにより、固定プレートとアーマチュアでディスク部材の両面を挟持してブレーキを作動させるとともに、励磁コイルに通電することにより、スプリングの付勢力に抗してアーマチュアをヨーク側へ吸引し、ブレーキを解除する。   An electromagnetic brake built in a small motor used in automobiles and industrial equipment is fixed to a yoke fixed on the outer peripheral side of the rotor shaft as a rotating shaft to be braked, and opposed to the yoke in the axial direction of the rotor shaft. An armature arranged to be movable in the axial direction between the fixed plate, the yoke and the fixed plate, a disk member which rotates together with the rotor shaft and is movable in the axial direction between the armature and the fixed plate, and the armature In many cases, a spring that urges the armature toward the fixed plate and an excitation coil that is incorporated in the yoke and magnetically attracts the armature toward the yoke when energized is used (see, for example, Patent Document 1). In this electromagnetic brake, the armature is urged to the fixed plate side by a spring, and the brake is operated by sandwiching both sides of the disk member between the fixed plate and the armature. The armature is sucked to the yoke side against the above and the brake is released.

この種の電磁ブレーキは、ロータ軸と一緒に回転するディスク部材を軸方向へ移動可能とするために、ロータ軸に固定したハブとディスク部材との間にクリアランスを設ける必要があり、このクリアランスがロータ軸のバックラッシとなって、ロータ軸の加減速時等にバックラッシ音が発生する問題がある。また、ハブの外周面と接触するディスク部材の内周部が摩耗しやすく、この摩耗の進行に伴って、バックラッシ量が増加する問題もある。   This type of electromagnetic brake requires that a clearance be provided between the hub fixed to the rotor shaft and the disk member so that the disk member that rotates together with the rotor shaft can move in the axial direction. There is a problem that a backlash noise occurs when the rotor shaft is backlashed and the rotor shaft is accelerated or decelerated. Further, the inner peripheral portion of the disk member that comes into contact with the outer peripheral surface of the hub is easily worn, and there is a problem that the amount of backlash increases as the wear progresses.

このような問題に対して、軸方向へ移動可能なディスク部材と固定プレートを省略し、ばねで付勢されるアーマチュアをロータ軸に固定したハブまたはプレートに直接押圧してブレーキを作動させるノンバックラッシタイプの電磁ブレーキが提案されている(例えば、特許文献2、3参照)。   In order to solve this problem, the non-backlash that operates the brake by omitting the axially movable disk member and the fixed plate and pressing the spring-biased armature directly against the hub or plate fixed to the rotor shaft. A type of electromagnetic brake has been proposed (see, for example, Patent Documents 2 and 3).

特開2002−31170号公報JP 2002-31170 A 特開2002−5205号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-5205 特開2002−345206号公報JP 2002-345206 A

特許文献2、3に記載されたノンバックラッシタイプの電磁ブレーキは、特許文献1に記載されたバックラッシタイプのものが、ディスク部材の両面に摩擦ブレーキ面が形成されるのに対して、摩擦ブレーキ面がアーマチュアとハブまたはプレートとの間の1面にしか形成されない。このため、ブレーキトルクが不足する問題がある。   The non-backlash type electromagnetic brake described in Patent Documents 2 and 3 is different from the backlash type electromagnetic brake described in Patent Document 1 in that the friction brake surfaces are formed on both surfaces of the disk member. Is formed only on one side between the armature and the hub or plate. For this reason, there is a problem that the brake torque is insufficient.

そこで、本発明の課題は、ブレーキトルクを十分に確保できるノンバックラッシタイプの電磁ブレーキを提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a non-backlash type electromagnetic brake that can sufficiently secure a brake torque.

上記の課題を解決するために、本発明は、被制動回転軸の外周側に固定したヨークと、前記被制動回転軸の軸方向で前記ヨークと対向させて固定した固定プレートと、前記ヨークと前記固定プレートとの間で軸方向へ移動可能に配置したアーマチュアと、前記ロータ軸と一緒に回転し、前記アーマチュアと前記固定プレートとの間で軸方向へ移動可能なディスク部材と、前記アーマチュアを前記固定プレート側へ付勢するスプリングと、前記ヨークに組み込まれ、通電時に前記アーマチュアを前記ヨーク側へ磁気吸引する励磁コイルとを備え、前記スプリングで付勢されるアーマチュアで前記ディスク部材を前記固定プレートとの間に挟持し、前記励磁コイルに通電することにより、前記スプリングの付勢力に抗して前記アーマチュアを前記ヨーク側へ吸引する電磁ブレーキにおいて、前記ディスク部材を、前記ロータ軸側に固定される筒部と、その外周側に連なる弾性変形可能なディスク部とを備えたものとし、前記ディスク部を弾性変形によって前記アーマチュアと前記固定プレートとの間で軸方向へ移動させる構成を採用した。   In order to solve the above problems, the present invention provides a yoke fixed to the outer peripheral side of a braked rotating shaft, a fixed plate fixed to face the yoke in the axial direction of the braked rotating shaft, and the yoke An armature disposed so as to be movable in the axial direction between the fixed plate, a disk member that rotates together with the rotor shaft and is movable in the axial direction between the armature and the fixed plate, and the armature. A spring that is biased toward the fixed plate; and an excitation coil that is incorporated in the yoke and that magnetically attracts the armature toward the yoke when energized. The armature is held against the urging force of the spring by sandwiching it between the plates and energizing the exciting coil. In the electromagnetic brake that attracts to the outer side, the disk member is provided with a cylinder part fixed to the rotor shaft side and an elastically deformable disk part connected to the outer peripheral side, and the disk part is elastic. A configuration is adopted in which the armature and the fixed plate are moved in the axial direction by deformation.

すなわち、ディスク部材を、ロータ軸側に固定される筒部と、その外周側に連なる弾性変形可能なディスク部とを備えたものとし、ディスク部を弾性変形によってアーマチュアと固定プレートとの間で軸方向へ移動させることにより、弾性変形するディスク部の両面をアーマチュアと固定プレートとで挟持するようにして、ブレーキトルクを十分に確保できるノンバックラッシタイプの電磁ブレーキを提供できるようにした。   That is, the disk member is provided with a cylindrical part fixed to the rotor shaft side and an elastically deformable disk part connected to the outer peripheral side of the disk member, and the disk part is moved between the armature and the fixed plate by elastic deformation. By moving in the direction, both sides of the elastically deforming disk portion are sandwiched between the armature and the fixed plate, so that a non-backlash type electromagnetic brake capable of sufficiently securing brake torque can be provided.

前記ディスク部材を周方向に分割し、前記ディスク部の少なくとも片面側にリング部材を固着して、前記分割したディスク部材を一体化することにより、筒部とディスク部を有するディスク部材を板材のプレス加工等によって容易に形成できるとともに、アーマチュアと固定プレートとで挟持されるディスク部を補強することができる。   The disk member is divided in the circumferential direction, a ring member is fixed to at least one side of the disk portion, and the divided disk member is integrated to press the disk member having the cylinder portion and the disk portion into a plate material. It can be easily formed by processing or the like, and the disk portion sandwiched between the armature and the fixed plate can be reinforced.

前記ディスク部の内周側に、その外周側と前記筒部とを連結する複数の連結部を残す抜き部を設けることにより、ディスク部の弾性変形を容易にして、ディスク部をスムーズに軸方向へ移動させることができる。   By providing a punched part on the inner peripheral side of the disk part to leave a plurality of connecting parts connecting the outer peripheral side and the cylindrical part, the disk part can be easily elastically deformed and the disk part can be smoothly axially moved. Can be moved to.

本発明に係る電磁ブレーキは、ディスク部材を、ロータ軸側に固定される筒部と、その外周側に連なる弾性変形可能なディスク部とを備えたものとし、ディスク部を弾性変形によってアーマチュアと固定プレートとの間で軸方向へ移動させるようにしたので、ブレーキトルクを十分に確保できるノンバックラッシタイプの電磁ブレーキとすることができる。   The electromagnetic brake according to the present invention includes a disk member having a cylindrical portion fixed to the rotor shaft side and an elastically deformable disk portion connected to the outer peripheral side, and the disk portion is fixed to the armature by elastic deformation. Since it is moved in the axial direction with respect to the plate, a non-backlash type electromagnetic brake capable of ensuring a sufficient brake torque can be obtained.

電磁ブレーキの実施形態を示す縦断側面図Longitudinal side view showing an embodiment of an electromagnetic brake 図1の右方からの正面図Front view from the right side of FIG. (a)は図1のディスク部材を示す正面図、(b)は(a)の側面図(A) is a front view which shows the disk member of FIG. 1, (b) is a side view of (a). 図1のハブの正面図Front view of the hub of FIG. 図3のディスク部材の分割部となる素材を示す平面図The top view which shows the raw material used as the division part of the disk member of FIG. (a)、(b)は、それぞれブレーキ入と切の状態を示す図1の要部拡大縦断側面図(A), (b) is the principal part expansion vertical side view of FIG. 1 which shows the state of brake on and off, respectively.

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この電磁ブレーキは小型のモータに内蔵されるものであり、図1および図2に示すように、被制動回転軸としてのロータ軸1の外周側に固定されたヨーク2と、ロータ軸1の軸方向でヨーク2と対向させて固定した固定プレート3と、ヨーク2と固定プレート3との間で軸方向へ移動可能に配置したアーマチュア4と、ロータ軸1と一緒に回転し、アーマチュア4と固定プレート3との間で軸方向へ移動可能なディスク部材20とを備えている。ヨーク2には、リード線5aからの通電でアーマチュア4を磁気吸引する励磁コイル5と、アーマチュア4を固定プレート3側へ押圧付勢するスプリングとしてのコイルばね6とが組み込まれている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. This electromagnetic brake is built in a small motor, and as shown in FIGS. 1 and 2, a yoke 2 fixed to the outer peripheral side of the rotor shaft 1 as a braked rotating shaft, and a shaft of the rotor shaft 1 The fixed plate 3 fixed to face the yoke 2 in the direction, the armature 4 arranged so as to be movable in the axial direction between the yoke 2 and the fixed plate 3, and the rotor shaft 1 rotating together to fix the armature 4 A disk member 20 that is movable in the axial direction with respect to the plate 3 is provided. The yoke 2 incorporates an exciting coil 5 that magnetically attracts the armature 4 by energization from the lead wire 5a, and a coil spring 6 as a spring that presses and urges the armature 4 toward the fixed plate 3 side.

前記固定プレート3は、コイルばね6を組み込んだヨーク2の前面と所定の間隔を開けて、カラー7を介して3本のねじ8でヨーク2の前面に固定されている。カラー7とねじ8の数は3本に限定されることはない。図示は省略するが、アーマチュア4は、3本のカラー7に案内されて軸方向に移動する。また、ロータ軸1には、後述するディスク部材20の筒部21を固定するハブ10が取り付けられている。   The fixing plate 3 is fixed to the front surface of the yoke 2 with three screws 8 through a collar 7 at a predetermined distance from the front surface of the yoke 2 incorporating the coil spring 6. The number of the collars 7 and the screws 8 is not limited to three. Although not shown, the armature 4 is guided by the three collars 7 and moves in the axial direction. A hub 10 that fixes a cylinder portion 21 of a disk member 20 to be described later is attached to the rotor shaft 1.

図3(a)、(b)に示すように、前記ディスク部材20は、ロータ軸1とハブ10との間にかしめて固定される筒部21と、その外周側の弾性変形可能なディスク部22とを備え、周方向に3つの分割部20aに等分割されている。各分割部20aは弾性変形可能な板ばねで形成されている。   As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the disk member 20 includes a cylindrical portion 21 that is caulked and fixed between the rotor shaft 1 and the hub 10, and an elastically deformable disk portion on the outer peripheral side thereof. 22 and is equally divided into three dividing portions 20a in the circumferential direction. Each divided portion 20a is formed of a leaf spring that can be elastically deformed.

前記ディスク部22には、外径側の環状部22aと筒部21を連結する120°の位相の3本の連結部22bを残すように、抜き部23が設けられ、環状部22aは筒部21の一方向に張り出す張出部24と連結部22bを介して筒部21と連結されている。また、各分割部20aの筒部21を形成する部分は、張出部24に連なる平坦部21aと、その両側のかしめ部21bとからなる。   The disk portion 22 is provided with a pull-out portion 23 so as to leave three connecting portions 22b having a phase of 120 ° for connecting the annular portion 22a on the outer diameter side and the cylindrical portion 21. The annular portion 22a is a cylindrical portion. 21 is connected to the tube portion 21 via a protruding portion 24 protruding in one direction and a connecting portion 22b. Moreover, the part which forms the cylinder part 21 of each division | segmentation part 20a consists of the flat part 21a which continues to the overhang | projection part 24, and the crimping part 21b of the both sides.

前記3分割されたディスク部材20の環状部22aの両面側にはリング部材25が固着され、分割されたディスク部材20が一体化されている。リング部材25は環状部22aの片面側のみに固着してもよい。ディスク部材20は、後述するように、リング部材25を介して環状部22aをアーマチュア4と固定プレート3との間に挟持される。   Ring members 25 are fixed to both sides of the annular portion 22a of the three-divided disk member 20, and the divided disk members 20 are integrated. The ring member 25 may be fixed only to one side of the annular portion 22a. As will be described later, the disk member 20 has an annular portion 22 a sandwiched between the armature 4 and the fixed plate 3 via a ring member 25.

図4に示すように、前記ハブ10は、周方向の1箇所に割部10aが設けられ、ボルト穴11に挿入されるボルト12でロータ軸1に締め付けられるようになっている。ハブ10の内周面には、周方向の3箇所に平坦な凹部13が等間隔で設けられている。図中に1点鎖線で示すように、筒部21を形成する各分割部20aの平坦部21aは凹部13に嵌め込まれ、ボルト12を締め付けることにより、その両側のかしめ部21bが、ロータ軸1の外周面とハブ10の内周面との間にかしめ付けられるようになっている。   As shown in FIG. 4, the hub 10 is provided with a split portion 10 a at one place in the circumferential direction, and is fastened to the rotor shaft 1 with a bolt 12 inserted into the bolt hole 11. On the inner peripheral surface of the hub 10, flat concave portions 13 are provided at three intervals in the circumferential direction at equal intervals. As indicated by a one-dot chain line in the figure, the flat portion 21a of each divided portion 20a forming the cylindrical portion 21 is fitted into the concave portion 13, and by tightening the bolt 12, the caulking portions 21b on both sides thereof are connected to the rotor shaft 1. The outer peripheral surface of the hub 10 and the inner peripheral surface of the hub 10 are caulked.

図5に示すように、前記分割部20aの素材は、薄い板ばね材の打ち抜きによって、筒部21、環状部22a、連結部22bおよび張出部24に相当する部分が形成されている。この素材は、図中に矢印で示すように、筒部21相当部を2本の平行な折り曲げ線Aに沿って内折りするとともに、連結部22bを折り曲げ線Bに沿って立ち上げるように折り曲げることにより、プレス加工等によって、容易に成形することができる。   As shown in FIG. 5, the material of the divided portion 20 a is formed with portions corresponding to the cylindrical portion 21, the annular portion 22 a, the connecting portion 22 b, and the overhang portion 24 by punching a thin leaf spring material. In this material, as indicated by arrows in the figure, the portion corresponding to the cylindrical portion 21 is folded inward along two parallel fold lines A, and the connecting portion 22b is folded so as to rise along the fold line B. Therefore, it can be easily formed by press working or the like.

図6(a)、(b)は、上述した電磁ブレーキを入切したときの状態を示す。図6(a)は、励磁コイル5への通電を止めてブレーキを入とした状態であり、コイルばね6で付勢されたアーマチュア4が固定プレート3側へ移動して、ディスク部材20の環状部22aがリング部材25を介して固定プレート3との間に両面を挟持されている。このとき、抜き部23で残された断面積の小さい連結部22bは、容易に固定プレート3側へ傾斜するように弾性変形し、環状部22aが固定プレート3側へスムーズに移動する。   FIGS. 6A and 6B show a state when the electromagnetic brake described above is turned on and off. FIG. 6A shows a state in which energization to the exciting coil 5 is stopped and the brake is turned on, and the armature 4 biased by the coil spring 6 moves to the fixed plate 3 side, so that the disk member 20 has an annular shape. The part 22 a is sandwiched between the fixing plate 3 via the ring member 25. At this time, the connecting portion 22b having a small cross-sectional area left in the punched portion 23 is easily elastically deformed so as to incline toward the fixed plate 3, and the annular portion 22a moves smoothly toward the fixed plate 3 side.

図6(b)は、励磁コイル5に通電してブレーキを切とした状態であり、励磁コイル5の磁気吸引力がコイルばね6の付勢力に打ち勝って、アーマチュア4がヨーク2側へ移動している。このとき、アーマチュア4による押圧を解放されたディスク部材20は、連結部22bが弾性復元力により元の垂直な位置に戻る。従って、ブレーキ切となってロータ軸1が回転しても、ロータ軸1と一緒に回転するディスク部材20が固定プレート3やアーマチュア4と接触する恐れはない。   FIG. 6B shows a state in which the exciting coil 5 is energized and the brake is turned off. The magnetic attractive force of the exciting coil 5 overcomes the urging force of the coil spring 6, and the armature 4 moves to the yoke 2 side. ing. At this time, the disk member 20 released from the pressing by the armature 4 returns the connecting portion 22b to the original vertical position by the elastic restoring force. Therefore, even if the brake shaft is turned off and the rotor shaft 1 rotates, there is no possibility that the disk member 20 that rotates together with the rotor shaft 1 contacts the fixed plate 3 or the armature 4.

上述した電磁ブレーキは、ディスク部材20をねじ等を用いることなくロータ軸1に固定できるので、自動車の補機等に用いられる小型のモータにも容易に組み込むことができる。また、ディスク部材20は断面積の小さい連結部22bで容易に弾性変形するので、小径のものであっても、環状部22aを十分に軸方向へ移動させることができる。   Since the above-described electromagnetic brake can fix the disk member 20 to the rotor shaft 1 without using a screw or the like, it can be easily incorporated into a small motor used in an automobile auxiliary machine or the like. Further, since the disk member 20 is easily elastically deformed by the connecting portion 22b having a small cross-sectional area, the annular portion 22a can be sufficiently moved in the axial direction even if it has a small diameter.

上述した実施形態では、ディスク部材の筒部をハブでかしめ付けることにより、ディスク部材をロータ軸側に固定したが、筒部の固定方法は実施形態のものに限定されることはなく、筒部を外径側からロータ軸またはハブにねじ等で固定することもできる。   In the embodiment described above, the disk member is fixed to the rotor shaft side by caulking the cylinder portion of the disk member with a hub. However, the fixing method of the cylinder portion is not limited to that of the embodiment, and the cylinder portion Can be fixed to the rotor shaft or hub from the outer diameter side with screws or the like.

上述した実施形態では、ディスク部材を周方向に3分割したが、ディスク部材の分割数は3分割に限定されることはない。また、分割しない一体のものとすることもできる。   In the embodiment described above, the disk member is divided into three in the circumferential direction, but the number of divisions of the disk member is not limited to three. Moreover, it can also be made into the integral thing which is not divided | segmented.

1 ロータ軸
2 ヨーク
3 固定プレート
4 アーマチュア
5 励磁コイル
5a リード線
6 コイルばね
7 カラー
8 ねじ
10 ハブ
10a 割部
11 ボルト穴
12 ボルト
13 凹部
20 ディスク部材
20a 分割部
21 筒部
21a 平たん部
21b かしめ部
22 ディスク部
22a 環状部
22b 連結部
23 抜き部
24 張出部
25 リング部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotor shaft 2 Yoke 3 Fixed plate 4 Armature 5 Excitation coil 5a Lead wire 6 Coil spring 7 Collar 8 Screw 10 Hub 10a Split part 11 Bolt hole 12 Bolt 13 Recess 20 Disk member 20a Split part 21 Tube part 21a Flat part 21b Caulking Part 22 disk part 22a annular part 22b connecting part 23 extraction part 24 overhang part 25 ring member

Claims (3)

被制動回転軸の外周側に固定したヨークと、
前記被制動回転軸の軸方向で前記ヨークと対向させて固定した固定プレートと、
前記ヨークと前記固定プレートとの間で軸方向へ移動可能に配置したアーマチュアと、
前記ロータ軸と一緒に回転し、前記アーマチュアと前記固定プレートとの間で軸方向へ移動可能なディスク部材と、
前記アーマチュアを前記固定プレート側へ付勢するスプリングと、
前記ヨークに組み込まれ、通電時に前記アーマチュアを前記ヨーク側へ磁気吸引する励磁コイルとを備え、
前記スプリングで付勢されるアーマチュアで前記ディスク部材を前記固定プレートとの間に挟持し、前記励磁コイルに通電することにより、前記スプリングの付勢力に抗して前記アーマチュアを前記ヨーク側へ吸引する電磁ブレーキにおいて、
前記ディスク部材を、前記ロータ軸側に固定される筒部と、その外周側に連なる弾性変形可能なディスク部とを備えたものとし、前記ディスク部を弾性変形によって前記アーマチュアと前記固定プレートとの間で軸方向へ移動させるようにしたことを特徴とする電磁ブレーキ。
A yoke fixed to the outer peripheral side of the braked rotating shaft;
A fixed plate fixed to face the yoke in the axial direction of the braked rotating shaft;
An armature disposed so as to be axially movable between the yoke and the fixed plate;
A disk member that rotates with the rotor shaft and is movable axially between the armature and the fixed plate;
A spring for urging the armature toward the fixed plate;
An excitation coil incorporated in the yoke and magnetically attracting the armature toward the yoke when energized;
The disk member is clamped between the fixed plate and the armature biased by the spring, and the armature is attracted toward the yoke against the biasing force of the spring by energizing the exciting coil. In electromagnetic brakes
The disk member includes a cylinder part fixed to the rotor shaft side and an elastically deformable disk part connected to an outer peripheral side of the disk member, and the disk part is elastically deformed between the armature and the fixing plate. Electromagnetic brake characterized by being moved in the axial direction between.
前記ディスク部材を周方向に分割し、前記ディスク部の少なくとも片面側にリング部材を固着して、前記分割したディスク部材を一体化した請求項1に記載の電磁ブレーキ。   The electromagnetic brake according to claim 1, wherein the disk member is divided in a circumferential direction, a ring member is fixed to at least one side of the disk portion, and the divided disk members are integrated. 前記ディスク部の内周側に、その外周側と前記筒部とを連結する複数の連結部を残す抜き部を設けた請求項1または2に記載の電磁ブレーキ。   3. The electromagnetic brake according to claim 1, wherein a punching portion is provided on an inner peripheral side of the disk portion to leave a plurality of connecting portions that connect the outer peripheral side and the cylindrical portion.
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