JP2015064258A - 光ファイバセンサ用光ファイバユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明の目的は、治具を適用する際の自由度を向上可能な光ファイバセンサ用光ファイバユニットを提供することにある。
【解決手段】光ファイバセンサ用光ファイバユニットは、光ファイバケーブルと、軸部と、ヘッド部と、を備える。軸部は、雄ネジが設けられた外周面と、光ファイバケーブルが挿入される貫通孔とを有する。ヘッド部は、軸部とつながっており、多角柱状である。ヘッド部は、複数の側面を有する。複数の側面は、互いに隣接する第1の側面と第2の側面とを含む。ヘッド部は、貫通孔に連通する空間を有する。空間は、開口部において開口している。開口部は、複数の側面のうち少なくとも第1の側面と第2の側面とに設けられる。開口部は、第1の側面に設けられる第1開口部と、第2の側面に設けられる第2開口部と、を含む。第1開口部と第2開口部とは、つながっている。
【選択図】図1

Description

本発明は、光ファイバセンサ用光ファイバユニットに関する。
特許文献1には、光ファイバユニット10が開示されている。図49は特許文献1に係る光ファイバユニット10の斜視図であり、図50は光ファイバユニット10の分解斜視図である。
図50に示すように、特許文献1の光ファイバユニット10は、ヘッド部材11、カバー部材12、ナット13を備える。ヘッド部材11は、円筒状の筒部14及び光ファイバ保持部17を有する。筒部14には、光ファイバケーブル15が挿入される貫通孔18が設けられている。光ファイバ保持部17には、貫通孔18に連続する溝部22が設けられている。光ファイバ保持部17は、この溝部22を取り囲むように六角柱形状を有している。光ファイバ保持部17の外周の一面には開口23が設けられている。光ファイバケーブル15は、筒部14の貫通孔18及び光ファイバ保持部17の溝部22に挿入され、所定の曲率で屈曲されて、開口23から延出している。
特開2005−156455号明細書
特許文献1の光ファイバユニット10では、光ファイバケーブル15は、六角柱形状の一面にのみ形成された開口23から延出している。そのため、図51に示すように、スパナ等の治具30を光ファイバ保持部17に適用する方法が限定される。図51は治具30の使用方法を示す説明図である。
光ファイバケーブル15と治具30とが接触すると、光ファイバケーブル15が損傷する可能性がある。よって、治具30は、光ファイバケーブル15を避けるように六角柱形状の光ファイバ保持部17を挟み込むことが好ましい。つまり、光ファイバケーブル15が延出していない対向する2面において光ファイバ保持部17を挟み込むことが好ましい。このような方法としては、図51(a)及び図51(b)に示す2通りの方法しかない。このため、治具を適用する際の自由度が低く、光ファイバユニット10の取付時の作業性が良くない。
そこで、本発明の目的は、治具を適用する際の自由度を向上可能な光ファイバセンサ用光ファイバユニットを提供することである。
第1の態様に係る光ファイバセンサ用光ファイバユニットは、光ファイバケーブルと、軸部と、ヘッド部と、を備える。軸部は、雄ネジが設けられた外周面と、光ファイバケーブルが挿入される貫通孔とを有する。ヘッド部は、軸部とつながっており、多角柱状である。ヘッド部は、複数の側面を有する。複数の側面は、互いに隣接する第1の側面と第2の側面とを含む。ヘッド部は、貫通孔に連通する空間を有する。空間は、開口部において開口している。開口部は、複数の側面のうち少なくとも第1の側面と第2の側面とに設けられる。開口部は、第1の側面に設けられる第1開口部と、第2の側面に設けられる第2開口部と、を含む。第1開口部と第2開口部とは、つながっている。なお、ヘッド部の側面は、開口部が設けられることで縁だけが残っている形状であってもよい。
上記光ファイバセンサ用光ファイバユニットでは、軸部の貫通孔に光ファイバケーブルが挿入される。光ファイバケーブルは、貫通孔と連通するヘッド部の空間を介して開口部から延出する。開口部は、ヘッド部の少なくとも第1の側面と第2の側面とに亘って形成されている。よって、光ファイバケーブルは、第1の側面と第2の側面とに亘って移動可能である。
治具をヘッド部に適用する方法としては、まず第1の側面及び第2の側面以外の側面を治具により挟み込む方法がある。この場合、光ファイバケーブルは第1の側面及び第2の側面に亘る開口部から延出しているため、治具の適用の妨げにはならない。しかし、光ファイバケーブルの延出方向によっては光ファイバケーブルが治具の適用の妨げになる場合もある。このような場合であっても、第1の側面及び第2の側面の範囲内で光ファイバケーブルを治具の適用の妨げにならない位置に移動させることができる。
また、治具をヘッド部に適用する方法としては、第1の側面と、第1の側面に対向する側面とを治具により挟み込む方法がある。この場合、光ファイバケーブルを第2の側面から延出するように移動させ、治具の適用の妨げにならない位置に移動させることができる。同様に、治具をヘッド部に適用する方法としては、第2の側面と、第2の側面に対向する側面とを治具により挟み込む方法がある。この場合、光ファイバケーブルを第1の側面から延出するように移動させ、治具の適用の妨げにならない位置に移動させることができる。
以上の通り、光ファイバケーブルが第1の側面及び第2の側面に亘る開口部内で移動可能であるので、治具を光ファイバセンサ用光ファイバユニット適用する際の自由度を向上可能である。
好ましくは、開口部の幅は、第1の側面又は第2の側面の幅よりも大きい。この構成によれば、光ファイバケーブルの可動範囲を大きくすることができる。
好ましくは、第1開口部の幅は、光ファイバケーブルの幅以上である。この構成によれば、光ファイバケーブルを第1開口部側に移動させた場合に、光ファイバケーブルは第1開口部内に収容される。よって、光ファイバケーブルは第2開口部側にはみ出さない。そのため、第2開口部が設けられた第2の側面に治具を適用しても、治具と光ファイバケーブルとが接触し難い。
好ましくは、第2開口部の幅は、光ファイバケーブルの幅以上である。この構成によれば、光ファイバケーブルを第2開口部側に移動させた場合に、光ファイバケーブルは第2開口部内に収容される。よって、光ファイバケーブルは第1開口部側にはみ出さない。そのため、第1開口部が設けられた第1の側面に治具を適用しても、治具と光ファイバケーブルとが接触し難い。
好ましくは、光ファイバケーブルは、空間内において可動的に配置されている。この構成によれば、光ファイバケーブルを容易に移動させることができる。
好ましくは、光ファイバケーブルは、貫通孔内、又は、貫通孔の延長上において固定されている。この場合、光ファイバケーブルのうち、貫通孔内の部分と、貫通孔の延長上に位置する部分とを除く部分が固定されないことで、空間内において光ファイバケーブルを容易に移動させることができる。
好ましくは、光ファイバセンサ用光ファイバユニットは、カバー部材をさらに備える。カバー部材は、ヘッド部に取り付けられ、貫通孔の中心軸線方向において空間を覆う。カバー部材は、第1の側面と面一となる第1側部と、第2の側面と面一となる第2側部とを有する。
この構成によれば、ヘッド部の空間はカバー部材により覆われる。光ファイバケーブルは、軸部の貫通孔から空間の開口部に向かって屈曲されるが、このように屈曲された場合であってもカバー部材により光ファイバケーブルを空間内に適切に収納することができる。
また、第1側部は第1の側面と面一となるため、第1開口部が設けられることで第1の側面に治具によって挟み込む部分が無くても、第1の側面に対向する面と第1側部とを治具により挟み込みことが可能である。同様に、第2側部は第2の側面と面一となるため、第2開口部が設けられることで第2の側面に治具によって挟み込む部分が無くても、第2の側面に対向する面と第2側部とを治具により挟み込みことが可能である。
好ましくは、空間の幅は、貫通孔から離れるほど広がっている。この構成によれば、光ファイバケーブルの可動範囲を更に広げることができる。
本発明によれば、治具を適用する際の自由度を向上可能な光ファイバセンサ用光ファイバユニットを提供することができる。
第1実施形態に係る光ファイバユニットの外観斜視図である。 第1実施形態に係る光ファイバユニットの分解斜視図である。 第1実施形態に係る光ファイバユニットの拡大底面図である。 図3におけるA−A断面図である。 第1実施形態に係る取付部材の平面図である。 第1実施形態に係る光ファイバユニットの正面図である。 第1実施形態に係る光ファイバユニットの背面図である。 第1実施形態に係る光ファイバユニットの左側面図である。 第1実施形態に係る光ファイバユニットの右側面図である。 第1実施形態に係る光ファイバユニットの平面図である。 第1実施形態に係る光ファイバユニットの底面図である。 第1実施形態に係る光ファイバユニットの敷設手順について説明するための説明図である。 第1実施形態に係る光ファイバユニットにおける光ファイバケーブルの可動範囲を示す説明図である。 第1実施形態に係る光ファイバユニットへの治具の適用の自由度を示す説明図である。 第1実施形態の変形例に係る光ファイバユニットの外観斜視図である。 第1実施形態の変形例に係る光ファイバユニットにおける光ファイバケーブルの可動範囲を示す説明図である。 第2実施形態に係る光ファイバユニットの外観斜視図である。 第2実施形態に係る光ファイバユニットの分解斜視図である。 第2実施形態に係る光ファイバユニットの拡大底面図である。 図18におけるB−B断面図である。 カバー部材を取り外した状態での第2実施形態に係る光ファイバユニットの平面図である。 第2実施形態に係る光ファイバユニットの正面図である。 第2実施形態に係る光ファイバユニットの背面図である。 第2実施形態に係る光ファイバユニットの左側面図である。 第2実施形態に係る光ファイバユニットの右側面図である。 第2実施形態に係る光ファイバユニットの平面図である。 第2実施形態に係る光ファイバユニットの底面図である。 第2実施形態に係る光ファイバユニットの敷設手順について説明するための説明図である。 第2実施形態の第1変形例に係る同軸反射型の光ファイバユニットの外観斜視図である。 第2実施形態の第1変形例に係る同軸反射型の光ファイバユニットの分解斜視図である。 第2実施形態の第1変形例に係る光ファイバユニットの正面図である。 第2実施形態の第1変形例に係る光ファイバユニットの背面図である。 第2実施形態の第1変形例に係る光ファイバユニットの左側面図である。 第2実施形態の第1変形例に係る光ファイバユニットの右側面図である。 第2実施形態の第1変形例に係る光ファイバユニットの平面図である。 第2実施形態の第1変形例に係る光ファイバユニットの底面図である。 第2実施形態の第2変形例に係る拡散反射型の光ファイバユニットの外観斜視図である。 第2実施形態の第2変形例に係る拡散反射型の光ファイバユニットの分解斜視図である。 第2実施形態の第2変形例に係る光ファイバユニットの正面図である。 第2実施形態の第2変形例に係る光ファイバユニットの背面図である。 第2実施形態の第2変形例に係る光ファイバユニットの左側面図である。 第2実施形態の第2変形例に係る光ファイバユニットの右側面図である。 第2実施形態の第2変形例に係る光ファイバユニットの平面図である。 第2実施形態の第2変形例に係る光ファイバユニットの底面図である。 光ファイバケーブルの固定構造の第1変形例を示す斜視図である。 光ファイバケーブルの固定構造の第1変形例を示す斜視図である。 光ファイバケーブルの固定構造の第2変形例を示す斜視図である。 光ファイバケーブルの固定構造の第2変形例を示す斜視図である。 従来技術に係る光ファイバユニットの斜視図である。 従来技術に係る光ファイバユニットの分解斜視図である。 従来技術に係る光ファイバユニットへの治具の使用方法を示す説明図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
本発明に適用可能な光ファイバセンサとしては種々挙げられるが、まず透過型の光ファイバセンサに用いる光ファイバユニット50について説明する。
<第1実施形態>
(1)光ファイバユニット50の全体構成
図1は、第1実施形態に係る透過型の光ファイバセンサに用いる光ファイバユニット50の外観斜視図である。図2は、光ファイバユニット50の分解斜視図である。図3は、光ファイバユニット50の拡大底面図である。図4は、図3におけるA−A断面図である。
光ファイバユニット50は、カバー部材51と、取付部材52と、レンズ部材55と、ワッシャ60と、ナット61と、光ファイバケーブル57と、を備える。なお、以下の説明において、図1〜図2等に示すように、カバー部材51がある側を上、ナット61がある側を下とする。また、上下方向に直交する方向を平面方向とする。
取付部材52とナット61とは金属製である。例えば、取付部材52とナット61とは、ある程度の強度を保つため、亜鉛ダイカストにより形成されており、クロムめっきを施されている。取付部材52は、光ファイバケーブル57を後述する製造ライン等に取り付けるための部材である。取付部材52は、軸部54とヘッド部53とを有する。
図5は、取付部材52の平面図である。図6は、光ファイバユニット50の正面図である。図7は、光ファイバユニット50の背面図である。図8は、光ファイバユニット50の左側面図である。図9は、光ファイバユニット50の右側面図である。図10は、光ファイバユニット50の平面図である。図11は、光ファイバユニット50の底面図である。
(2)光ファイバユニット50の各部の構成
(2−1)軸部54
軸部54は、内部に上下方向に貫通する貫通孔65を有している。貫通孔65は後述するように光ファイバケーブル57及びレンズ55を挿入するための孔である。光ファイバケーブル57は図2に示すようにある程度の曲率を有して屈曲されて貫通孔65に挿入される。
軸部54の外周面の一部には雄ネジ54aが設けられている。なお、図2に示すように軸部54の外周面の一部には平坦面が形成されており、平坦面には雄ネジ54aは設けられていない。ただし、軸部54の外形はこれに限定されず、軸部54全体が円筒形状であり全周面に雄ネジ54aが設けられていてもよい。
(2−2)ヘッド部53
ヘッド部53は、軸部54の上方に設けられている。ヘッド部53は、軸部54と一体である。ただし、ヘッド部53は、軸部54と別体であってもよい。ヘッド部53は、軸部54の外径よりも大きく、概ね六角柱形状の外形を有している。本実施形態に置いて、ヘッド部53は、正六角柱状の形状を有している。ヘッド部53は、底面部62と外壁部64とを有する。底面部62は、軸部54と接する部分である。底面部62は概ね六角形状の板状部材である。外壁部64は、底面部62から上方に突出している。底面部62と外壁部64とにより囲まれる空間により空間68が形成されている。空間68は、軸部54の貫通孔65の径方向外方に向かって延びている。
また、空間68は、軸部54の貫通孔65と連通している。この軸部54の貫通孔65と空間68との連通部位には、貫通孔65の端部がテーパ状に切削されることで、テーパ部62aが形成されている。つまり、底面部62は、軸部54の貫通孔65と連通するテーパ部62aを有している。空間68と貫通孔65との連通部位においてテーパ部62aが設けられることで、光ファイバケーブル57を軸部54の上方から貫通孔65に挿入し易い。また、光ファイバケーブル57の曲率に沿わせて貫通孔65に光ファイバケーブル57を固定でき、テーパ部62aを有さない場合に比べて、光ファイバケーブル57の平面方向での柔軟性も向上する。さらに、空間68は貫通孔65から離れるほど広がるように、貫通孔65よりも大きく形成されている。よって、空間68から後述の開口部69を介して延出する光ファイバケーブル57は広範囲に移動可能である。
ヘッド部53は複数の側面を有する。本実施形態においてヘッド部53は六角柱形状であるため、ヘッド部53は6つの側面を有する。具体的には、図5に示すように、ヘッド部53は、第1の側面64aと、第2の側面64bと、第3の側面64cと、第4の側面64dと、第5の側面64eと、第6の側面64fとを有する。第2の側面64bは、第1の側面64aと隣接している。第3の側面64cは、第2の側面64bと隣接している。第4の側面64dは、第1の側面64aと隣接している。第4の側面64dは、第3の側面64cと平行である。第5の側面64eは、第3の側面64cと隣接している。第5の側面64eは、第1の側面64aと平行である。第6の側面64fは、第5の側面64eと隣接している。第6の側面64fは、第2の側面64bと平行である。
外壁部64には、開口部69が形成されている。開口部69は、第1の側面64aに設けられる第1開口部69aと、第2の側面64bに設けられる第2開口部69bとを含む。第1開口部69aと第2開口部69bとは、つながっている。
図5に示すように、開口部69の幅D3は、第1の側面64aの幅Daよりも大きい。開口部69の幅D3は、第2の側面64bの幅Dbよりも大きい。また、第1開口部69aの幅D1は、光ファイバケーブル57の直径以上である。第2開口部69aの幅D2は、光ファイバケーブル57の直径以上である。第1開口部69aの幅D1と第2開口部69aの幅D2とは等しい。ただし、第1開口部69aの幅D1と第2開口部69aの幅D2とが異なってもよい。
なお、開口部の幅は、貫通孔65の中心軸方向視において、開口部が含まれる側面に平行な方向における長さを意味する。例えば、第1開口部69aの幅D1は、貫通孔65の中心軸方向視において、第1の側面64aに平行な方向における長さを意味する。第2開口部69aの幅D2は、貫通孔65の中心軸方向視において、第2の側面64bに平行な方向における長さを意味する。ただし、開口部が複数の側面に亘って設けられる場合には、開口部の幅は、各側面における開口部の側端部を結ぶ距離を意味する。例えば、開口部69の幅D3は、第1の側面64a上における第1開口部69aの側端部と、第2の側面64b上における第2開口部69bの側端部とを結ぶ距離である。ただし、開口部の幅は、各開口部における光ファイバケーブル57の可動範囲を示すものであればよく、上記と異なる定義によって開口部の幅が決定されてもよい。
外壁部64により囲まれる空間68は、テーパ部62aを介して軸部54の貫通孔65と連通している。外壁部64の内壁には、径方向内方に向かって突出した載置壁67が設けられている。載置壁67の上面は、外壁部64の上面よりも下方に位置する。詳細には、載置壁67の上面は、外壁部64の上部からカバー部材51の厚み分だけ下方に位置する。載置壁67は、カバー部材51が載置される部分である。
(2−3)カバー部材51
図1に示すように、カバー部材51は、ヘッド部53の上部に取り付けられている。カバー部材51は、軸部54の貫通孔65の中心軸線方向において、ヘッド部53の空間68を覆う蓋の役目を果たす。詳細には、カバー部材51は、空間68を上方から覆う。また、光ファイバケーブル57は、軸部54の貫通孔65から空間68の開口部69に向かって屈曲されるが、このように屈曲された場合であってもカバー部材51により光ファイバケーブル57を空間68内に適切に収納することができる。
図2に示すように、カバー部材51は、平板状部51a及びガイド部51bを有する。平板状部51aは板状の部材である。平板状部51aの外形は、円弧状部分51a−1、接続部分51a−2及び第1側部51c及び第2側部51dからなる。第1側部51c及び第2側部51dは、ヘッド部53の開口部69に対応する部分であり、隣接する2つの直線辺からなる。この第1側部51c及び第2側部51dは、ヘッド部53の底面部62の六角形の辺に対応するように形成されている。つまり、カバー部材51を載置壁67に載置した場合に、第1側部51c及び第2側部51dが底面部62の六角形の辺に対応する。より具体的には、上面視において、第1側部51cが第1の側面64aと面一となり、第2側部51dが第2の側面64bと面一となる。よって、上面視において、第1側部51c及び第2側部51dは、六角形状の底面部62の辺のうち開口部69に対応する2辺に概ね平行となる。
円弧状部分51a−1は、外部壁64の上面の開口に対応する大きさに形成される。接続部分51a−2は、円弧状部分51a−1と第1側部51c及び第2側部51dとを接続する。
ガイド部51bは、平板状部51aに対して直交する方向に下部に突出しており、ヘッド部53の載置壁67に嵌合する形状を有している。載置壁67にはガイド溝67aが形成されており、カバー部材51をヘッド部53に取り付ける際には、ガイド部51bに設けられた突起(図示せず)がガイド溝67aによって案内される。カバー部材51がヘッド部53に取り付けられた状態で、第1側部51c及び第2側部51dがそれぞれ第1の側面64a及び第2の側面64bと面一となる。
(2−4)レンズ部材55
レンズ部材55は、円筒状のレンズである。レンズ部材55は、軸部54の貫通孔65に挿入され、光ファイバケーブル57の先端に固定される。レンズ部材55は、光ファイバケーブル57からの光を収束させることができる。レンズ部材55は必須ではなく、光ファイバケーブル57の光ファイバを延在させることで代替可能である。
(2−5)ナット61及びワッシャ60
ナット61は、軸部54の雄ネジと螺合する雌ネジが形成されている部材である。軸部54の雄ネジとナット61の雌ネジとを螺合させることで光ファイバユニット50を固定することができる。ワッシャ60は、ナット61とヘッド部53との間に配置される。ワッシャ60は、省略されてもよい。
(3)光ファイバユニット50の組立及び敷設
(3−1)光ファイバユニット50の組立
図2を用いて光ファイバケーブル57の組立方法について以下に説明する。
光ファイバケーブル57は、ポリエステル等の被覆材により被覆されている。この光ファイバケーブル57の先端のうち、光ファイバユニット50に挿入する側の先端の被覆材が除去される。
そして、光ファイバケーブル57を所定の曲率で屈曲させる。次に、光ファイバケーブル57及び/又は貫通孔65に、接着剤が塗布又は充填され、光ファイバケーブル57が軸部54の貫通孔65に固定される。光ファイバケーブル57は開口部69の範囲内で延出すればよく、延出する位置は特に限定されない。ただし、光ファイバケーブル57がヘッド部53の六角形状の角部を含んで延出するように固定されることが好ましい。
また、カバー部材51が、ヘッド部53に取り付けられる。これにより、カバー部材51は、ヘッド部53の上部を覆う。また、カバー部材51の第1側部51c及び第2側部51dは、底面部62の六角形の辺に対応する部分に位置づけられる。すなわち、第1側部51cが第1の側面64aと面一となり、第2側部51dが第2の側面64bと面一となる。これにより、スパナ等の治具80により、第1側部51cと、ヘッド部53の第5の側面64eとを容易にかつ強固に挟み込んで、敷設作業等を行うことができる。同様に、第2側部51dと、ヘッド部53の第6の側面64fとを容易にかつ強固に挟み込むこともできる。これにより、第1の側面64a及び第2の側面64bにそれぞれ第1開口部69a及び第2開口部69bが設けられている場合であっても、治具80により第1の側面64a又は第2の側面64bを挟み込むことが可能である。
なお、図1において点線で囲んだα部分に示すように、カバー部材51の接続部分51a−2を、外壁部64にL字状にかみ合わせることで、カバー部材51の第1側部51c又は第2側部51dに治具80が適用された時の強度を高めることができる。
レンズ部材55は、軸部54の貫通孔65に下方から挿入され、光ファイバケーブル57の先端と接触した状態で固定される。これにより光ファイバユニット50の組立が完了する。
上記組立の手順は一例であり、各手順は上述に限定されるものではない。例えば、光ファイバケーブル57が貫通孔65に固定される前に、レンズ部材55が貫通孔65に挿入されてもよい。また、光ファイバケーブル57が貫通孔65に固定された後に、光ファイバケーブル57を屈曲させてもよい。
また、レンズ部材55を備えていないヘッド部53の場合には、レンズ部材55を貫通孔65に挿入する手順は省略される。レンズ部材55を備えていないヘッド部53の場合には、被覆材を除去した部分よりも下部において、光ファイバケーブル57内部の光ファイバが露出される。その光ファイバが貫通孔63内を貫通するように延出される。
(3−2)光ファイバユニット50の敷設
次に、上記のように組立てられた光ファイバユニット50の敷設について説明する。図12は、光ファイバユニット50の敷設手順について説明するための説明図である。
図12に示すように、光ファイバユニット50は、例えば、コンベアVによってワークWが搬送される製造ラインLに敷設される。ここでは、製造ラインLは側壁H1及び側壁H2を有する。
投光用の光ファイバユニット50と受光用の光ファイバユニット50とが対となるように敷設される。よって、まず、投光用及び受光用の光ファイバユニット50の敷設位置において、側壁H1及び側壁H2に開口が形成される。その開口にそれぞれ投光用及び受光用の光ファイバユニット50の軸部54が挿入される。そして、ナット61を軸部54の雄ネジ54aに螺合させることで、投光用及び受光用の光ファイバユニット50がそれぞれ側壁H1及び側壁H2に固定される。このとき、光ファイバケーブル57は、側壁H1及び側壁H2に沿うように敷設される。また、光ファイバユニット50には第1開口部69a及び第2開口部69bが設けられているため、光ファイバケーブル57が広範囲に移動可能である。また、光ファイバケーブル57が広範囲に移動可能であるので、治具80をヘッド部53に適用する際の自由度が向上する。すなわち、多様な方向から治具80をヘッド部53に近づけてヘッド部53を挟み込むことができる。
光ファイバユニット50から引き出された光ファイバケーブル57は、光センサユニット90に接続される。光センサユニット90は、発光素子を内蔵した投光部92、受光素子を内蔵した受光部93、制御回路91及び表示部94を備える。制御回路91は、光センサユニット90の制御を統括する各種回路を含む。表示部94は、ワークWの検知状態の表示及び設定表示を行う。
側壁H1に固定された投光用の光ファイバユニット50は、投光部92に接続される。一方、側壁H2に固定された受光用の光ファイバユニット50は、受光部93に接続される。
以上のように光ファイバユニット50が敷設されることで、光ファイバユニット50及び光センサユニット90からなる光ファイバセンサS1が形成される。光ファイバセンサS1は、コンベアVの移動に応じたワークWの搬送状態を検知する。
(4)光ファイバケーブル57の可動範囲
ヘッド部53は隣接する第1の側面64a及び第2の側面64bに亘って開口部69を有している。光ファイバケーブル57は、この開口部69から延出されている。上面視における開口部69の幅D3は、第1の側面64aの幅Da又は第2の側面64bの幅Dbよりも大きい。そのため、ヘッド部53の一の側面のみから光ファイバケーブル57を引き出す場合に比べて、光ファイバケーブル57を平面方向において広範囲に移動可能である。
また、上述のように、軸部54の貫通孔65に挿入する部分において光ファイバケーブル57の先端において被覆材が除去される。そして、光ファイバケーブル57又は貫通孔65に接着剤を塗布又は充填することで、光ファイバケーブル57が軸部54の貫通孔65に固定される。よって、光ファイバケーブル57が貫通孔65からヘッド部53の全体に亘って接着剤により固定される場合に比べて、平面方向における移動が容易である。
図13は本実施形態に係る光ファイバユニット50における光ファイバケーブル57の可動範囲を示す説明図である。
本実施形態においては、ヘッド部53の第1の側面64a及び第2の側面64bにおいて開口部69が形成されている。また、光ファイバケーブル57の先端のみが、軸部54の貫通孔65において固定される。よって、図13に示すように開口部69の大きさに応じて光ファイバケーブル57を平面方向に広範囲に移動させることができる。
このとき、上面視における第1開口部69aの幅D1は、光ファイバケーブル57の直径以上である。よって、図13において実線で示すように光ファイバケーブル57を第1開口部69a側に移動させた場合に、光ファイバケーブル57は第1開口部69a内に収容され、第2開口部69b側にはみ出さない。そのため、第2開口部69bが設けられた第2の側面64bに治具80を適用しても、治具80と光ファイバケーブル57との接触による光ファイバケーブル57の損傷を抑制できる。同様に、上面視における第2開口部69bの幅D2は、光ファイバケーブル57の直径以上である。よって、図13において二点鎖線で示すように光ファイバケーブル57を第2開口部69b側に移動させた場合に、光ファイバケーブル57は第2開口部69b内に収容され、第1開口部69a側にはみ出さない。そのため、第1開口部69aが設けられた第2の側面64aに治具80を適用しても、治具80と光ファイバケーブル57との接触による光ファイバケーブル57の損傷を抑制できる。
以上のような構成により、後述する治具80を適用する際の自由度が向上する。また、光ファイバケーブル57の引き出し方向を柔軟に変更可能であるので、光ファイバケーブル57の敷設の際などの自由度も高まる。
(5)治具80の適用
図14は本実施形態における治具80の適用の自由度を示す説明図である。図14では、光ファイバケーブル57が六角形状の光ファイバユニット50の角部を通って延出するように固定されている場合を例に挙げている。
本実施形態に係る光ファイバユニット50を用いた場合、上述の通り光ファイバケーブル57は開口部69に応じて広範囲に移動することができる。
まず、図14の(a)に示すように、第1開口部69a及び第2開口部69b以外の2辺の外部壁64においてヘッド部53に治具80を適用することができる。すなわち、第3の側面64cと第4の側面64dとに治具80を適用することができる。この場合、光ファイバケーブル57は治具80の適用の妨げとならないため屈曲させる必要はない。
図14の(b)の場合、第2開口部69bが形成された第2の側面64bと、それに対向する第6の側面64fとに治具80が適用されている。図14の(b)の場合、光ファイバケーブル57は、治具80が適用されていない側の第1開口部69aの方へ屈曲される。これにより、光ファイバケーブル57が治具80に接触しないようにできる。
同様に、図14の(c)の場合、第1開口部69aが形成された第1の側面64aと、それに対向する第5の側面64eとに治具80が適用されている。図14の(c)の場合、光ファイバケーブル57は、治具80が適用されていない側の第2開口部69bの方へ屈曲される。これにより、光ファイバケーブル57が治具80に接触しないようにできる。
以上より、本実施形態によれば、図14の(a)〜(c)に示す3通りの方法により治具80をヘッド部53に適用することができる。よって、上記の光ファイバユニット50によれば、治具80を適用する際の自由度を向上可能である。
(6)変形例
上記第1実施形態では、第1開口部69a及び第2開口部69bの2つの開口部を有する光ファイバユニット50を説明した。開口部の数は2つに限定されず3つ以上であってもよい。図15は、3つの開口部を有する光ファイバユニット150の外観斜視図である。上記第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
ヘッド部53の外壁部64は、六角形状の底面部62の各辺のうち隣接する3辺から立設している。言い換えれば、六角形状の底面部62の各辺のうち隣接する3辺においては、外壁部64は形成されていない。よって、図15に示すように、隣接する3辺において外壁部64が形成されておらず、開口部69が形成されている。より具体的には、開口部69は互いに隣接する、第1の側面64aに設けられる第1開口部69aと、第2の側面64bに設けられる第2開口部69bと、第3の側面64cに設けられる第3開口部69cとを含む。
また、カバー部材51は、第1側部51cと第2側部51dと第3側部51eとを有する。カバー部材51がヘッド部53に取り付けられた状態で、第1側部51cは第1の側面64aと面一となり、第2側部51dは第2の側面64bと面一となり、第3側部51eは第3の側面64cと面一となる。
図16は光ファイバユニット150における光ファイバケーブル57の可動範囲を示す説明図である。ヘッド部53の隣接する第1の側面64a、第2の側面64b及び第3の側面64cにおいて開口部69が形成されている。また、光ファイバケーブル57の先端のみが、軸部54の貫通孔65において固定される。よって、図16に示すように開口部69の大きさに応じて光ファイバケーブル57を平面方向に広範囲に移動させることができる。
<第2実施形態>
次に、反射型の光ファイバセンサに用いる光ファイバユニット250について説明する。
(1)光ファイバユニット250の全体構成
図17は、第2実施形態に係る反射型の光ファイバセンサに用いる光ファイバユニットの光ファイバユニット250の外観斜視図である。図18は、光ファイバユニット250の分解斜視図である。図19は、光ファイバユニット250の拡大底面図である。図20は、図19におけるB−B断面図である。図21は、カバー部材51を取り外した状態での光ファイバユニット250の平面図である。
図22は、光ファイバユニット250の正面図である。図23は、光ファイバユニット250の背面図である。図24は、光ファイバユニット250の左側面図である。図25は、光ファイバユニット250の右側面図である。図26は、光ファイバユニット250の平面図である。図27は、光ファイバユニット250の底面図である。
以下に第2実施形態に係る反射型の光ファイバユニット250について説明する。第2実施形態に係る反射型の光ファイバユニット250は、第1実施形態に係る透過型の光ファイバユニット50と比較して、2本の光ファイバケーブル57a、57b及び2つのレンズ部材55a、55bを有する点が異なる。そして、2本の光ファイバケーブル57a、57b及び2つのレンズ部材55a、55bを光ファイバユニット250に挿入可能なように、カバー部材51、ヘッド部53、軸部54、ワッシャ60、及びナット61の大きさが第1実施形態の光ファイバユニット50よりも大きく形成されている。その他の構成については概ね同様であるので、第1実施形態に係る透過型の光ファイバユニット50と同様の構成については説明を簡単にするか、あるいは省略する。
第2実施形態に係る反射型の光ファイバユニット250は、2本の光ファイバケーブル57a、57bを有する。2本の光ファイバケーブル57a、57bのうち1本は投光用の光ファイバケーブルであり、もう1本は受光用の光ファイバケーブルである。各光ファイバケーブル57a、57bは、第1実施形態に係る光ファイバケーブル57と同様である。
光ファイバユニット250は、カバー部材51と、ヘッド部53と、軸部54と、レンズ部材55と、ナット61とを備える。2本の光ファイバケーブル57a、57bに対応して、2つのレンズ部材55a、55bが設けられている。レンズ部材55a、55bは、2本の光ファイバケーブル57a、57bそれぞれに対応して固定される。
(2)光ファイバユニット250の各部の構成
(2−1)軸部54
軸部54は、内部に上下方向に貫通する貫通孔65を有している。貫通孔65は、2本の光ファイバケーブル57a、57bが挿入可能な大きさとなっている。図19及び図21に示すように、貫通孔65は、第1貫通孔65aと第2貫通孔65bとを有する。第1貫通孔65aには、光ファイバケーブル57aが挿入される。第2貫通孔65bには、光ファイバケーブル57bが挿入される。第2実施形態では、2本の光ファイバケーブル57a、57bは平面方向に隣接して束ねられており、貫通孔65の近傍で光ファイバケーブル57aと光ファイバケーブル57bとに別れている。なお、第1貫通孔65aと第2貫通孔65bとは互いに分離していてもよく、或いは連通していてもよい。
(2−2)ヘッド部53
ヘッド部53は、軸部54の上部に設けられており、底面部62と外壁部64とを有する。底面部62と外壁部64とにより囲まれる空間により空間68が形成されている。第2実施形態の空間68の円形部分の径は、2本の光ファイバケーブル57a、57bが挿入可能である。また、空間68は、軸部54の貫通孔65と連通している。この軸部54の貫通孔65と空間68との連通部位において、貫通孔65の端部がテーパ状に切削されてテーパ部62aが形成されていてもよい。
図17及び図18に示すように、六角形状の底面部62の各辺において、隣接する2辺において外壁部64が形成されておらず、開口部69が形成されている。より具体的には、開口部69は互いに隣接する、第1の側面64aに設けられる第1開口部69aと、第2の側面64bに設けられる第2開口部69bとを含む。
外壁部64の内壁には、径方向内方に向かって突出した載置壁67が設けられている。載置壁67の上面は、外壁部64の上部からカバー部材51の厚み分だけ下に位置する。図18の載置壁67は、外壁部64の周方向の全体に亘って設けられている。
(2−3)カバー部材51
カバー部材51は、ヘッド部53の上部に取り付けられる。カバー部材51は、平板状部51a及びガイド部51bを有する。平板状部51aの外形は、円弧状部分51a−1、接続部分51a−2及び第1側部51c及び第2側部51dからなる。第1側部51c及び第2側部51dは、ヘッド部53の開口部69に対応する部分であり、隣接する2つの直線辺からなる。カバー部材51を載置壁67に載置した場合に、上面視において、第1側部51cが第1の側面64aと面一となり、第2側部51dが第2の側面64bと面一となる。ガイド部51bは、ヘッド部53の載置壁67に沿って嵌め込まれる。
(2−4)レンズ部材55a、55b
2本の光ファイバケーブル57a、57bそれぞれに対応して、レンズ部材55a、55bが設けられている。レンズ部材55aは光ファイバケーブル57aの先端に、レンズ部材55bは光ファイバケーブル57bの先端に固定される。
(2−5)ナット61及びワッシャ60
ナット61は軸部54の雄ネジと螺合して光ファイバユニット250を固定する。ワッシャ60は、ナット61とヘッド部53との間に配置される。ワッシャ60は、省略されてもよい。
(3)光ファイバユニット250の組立及び敷設
(3−1)光ファイバユニット250の組立
図18を用いて光ファイバケーブル57の組立方法について以下に説明する。第1実施形態の組立方法を示した図2と概ね同様であるので、以下に簡単に説明する。
光ファイバケーブル57a、57bの先端のうち、光ファイバユニット250に挿入する側の先端において被覆が除去される。
そして、光ファイバケーブル57a、57bを所定の曲率で屈曲させる。次に、光ファイバケーブル57及び/又は貫通孔65に接着剤が塗布又は充填され、光ファイバケーブル57a、57bが軸部54の貫通孔65に固定される。
光ファイバケーブル57a、57bが開口部69の開口の範囲内で延出すればよく、延出する位置は特に限定されない。ただし、2本の光ファイバケーブル57a、57bがヘッド部53の六角形状の角部を含んで延出するように固定されルことが好ましい。例えば、図17に示すように、2本の光ファイバケーブル57a、57bが互いに接触する部分と、ヘッド部53の六角形状の角部とが対応するように、2本の光ファイバケーブル57a、57bを延出させる。
また、カバー部材51のガイド部51bが、ヘッド部53の載置壁67に沿って差し込まれる。これにより、カバー部材51がヘッド部53に取り付けられる。
次に、軸部54の貫通孔65にレンズ部材55a、55bが挿入され、光ファイバケーブル57a、57bのそれぞれの先端とレンズ部材55a、55bとが接触した状態で固定される。これにより光ファイバユニット250の組立が完了する。
(3−2)光ファイバユニット250の敷設
次に、上記のように組立てられた光ファイバユニット250の敷設について説明する。図28は、光ファイバユニット250の敷設手順について説明するための説明図である。
光ファイバユニット250は、例えば、図28に示すように、コンベアVによってワークWが搬送される製造ラインLに敷設される。ここでは、製造ラインLは側壁H1及び側壁H2を有する。
光ファイバユニット250を敷設する所定の位置に開口が形成される。この開口に光ファイバユニット250の軸部54が挿入される。そして、ナット61を軸部54の雄ネジ54aに螺合させることで、反射型の光ファイバユニット250が側壁H1に固定される。光ファイバユニット250には第1開口部69a及び第2開口部69bが設けられているため、2本の光ファイバケーブル57a、57bが広範囲に移動可能である。また、光ファイバケーブル57a、57bの可動移動が広いので、治具80を適用する際の自由度が向上する。
光ファイバユニット250から引き出された光ファイバケーブル57a、57bは、光センサユニット90に接続される。例えば投光用の光ファイバケーブル57aは、投光部92に接続される。一方、受光用の光ファイバケーブル57bは、受光部93に接続される。
以上のように光ファイバユニット250が敷設されることで、光ファイバユニット250及び光センサユニット90からなる光ファイバセンサS2が形成される。光ファイバセンサS2は、コンベアVの移動に応じたワークWの搬送状態を検知する。
(4)本実施形態に係る光ファイバユニット250の特徴
第2実施形態に係る光ファイバユニット250のヘッド部53は、第1実施形態と同様に、互いに隣接する第1の側面64a及び第2の側面64bに亘って開口部69を有している。光ファイバケーブル57a、57bは、この開口部69から延出されている。開口部69の幅D3は、2本の束ねられた光ファイバケーブル57a、57bの幅よりも大きい。よって、光ファイバケーブル57a、57bは、開口部69の大きさに応じて平面方向に広範囲に移動可能である。
また、上述のように、光ファイバケーブル57a、57bが軸部54の貫通孔65に固定される。よって、光ファイバケーブル57a、57bが貫通孔65からヘッド部53の全体に亘って固定される場合に比べて、平面方向における移動が容易である。
光ファイバケーブル57a、57bの可動範囲については第1実施形態で説明した図13と同様であるので説明を省略する。また、治具80の適用の自由度についても第1実施形態で説明した図14と同様であるので説明を省略する。
(4)変形例
本発明を適用可能な光ファイバセンサとして、その他、例えば同軸反射型の光ファイバセンサ及び拡散反射型の光ファイバセンサが挙げられる。これらの光ファイバセンサに適用される光ファイバユニット350、450について以下に簡単に説明する。
(4−1)同軸反射型の光ファイバユニット350
まず第1変形例に係る同軸反射型の光ファイバユニット350について説明する。
第2実施形態の第1変形例に係る同軸反射型の光ファイバユニット350は、第2実施形態に係る反射型の光ファイバユニット250とは次の点において異なる。同様の構成については説明を省略する。
図29は同軸反射型の光ファイバユニット350の外観斜視図である。図30は、光ファイバユニット350の分解斜視図である。図31は、光ファイバユニット350の正面図である。図32は、光ファイバユニット350の背面図である。図33は、光ファイバユニット350の左側面図である。図34は、光ファイバユニット350の右側面図である。図35は、光ファイバユニット350の平面図である。図36は、光ファイバユニット350の底面図である。
同軸反射型の光ファイバユニット350の光ファイバケーブル57a、57bは、先端部において被覆材が除去されており、光ファイバ70が露出している。また、光ファイバ70では、投光用の光ファイバと受光用の光ファイバとが一体化されている。例えば、投光用の光ファイバを中心に配置し、受光用の光ファイバが投光用の光ファイバを取り囲むように配置されている。
軸部54の貫通孔65には、被覆材が除去された光ファイバ70が挿入される。よって、第2実施形態の光ファイバユニット250の軸部54に比べて、その径が小さく形成されている。ただし、貫通孔65のうち、被覆材に覆われた光ファイバケーブル57a、57bの先端が挿入される部分においては、光ファイバケーブル57a、57bに応じた大きさとなっている。なお、光ファイバユニット350は、貫通孔65を貫通するように光ファイバ70が挿入されるため、第2実施形態に係る反射型の光ファイバユニット250のレンズ部材55は有していない。
このような光ファイバユニット350は、第2実施形態の光ファイバユニット250と同様に、第1の側面64aに設けられる第1開口部69aと、第2の側面64bに設けられる第2開口部69bとを含む。よって、同軸反射型の光ファイバユニット350においても、第2実施形態の光ファイバユニット250と同様に、開口部69の大きさに応じて光ファイバケーブル57a、57bを平面方向に広範囲に移動させることができる。そして、治具80を適用する際の自由度もまた向上する。
(4−2)拡散反射型の光ファイバユニット450
次に、第2変形例に係る拡散反射型の光ファイバユニット450について説明する。
第2実施形態の第2変形例に係る拡散反射型の光ファイバユニット450は、第2実施形態に係る反射型の光ファイバユニット250とは次の点において異なる。同様の構成については説明を省略する。
図37は拡散反射型の光ファイバユニット450の外観斜視図であり、図38は光ファイバユニット450の分解斜視図である。図39は、光ファイバユニット450の正面図である。図40は、光ファイバユニット450の背面図である。図41は、光ファイバユニット450の左側面図である。図42は、光ファイバユニット450の右側面図である。図43は、光ファイバユニット450の平面図である。図44は、光ファイバユニット450の底面図である。
拡散反射型の光ファイバユニット450の光ファイバケーブル57a、57bは、先端部において被覆材が除去されており、光ファイバ73a、73bが露出している。光ファイバ73aは光ファイバケーブル57aから延在しており、光ファイバ73bは光ファイバケーブル57bから延在している。
軸部54の貫通孔65には、被覆材が除去された光ファイバ73a、73bが挿入される。また、軸部54は大径の第1軸部54―1及び小径の第2軸部54―2を有する。なお、光ファイバユニット450は、貫通孔65を貫通するように光ファイバ73a、73bが挿入されるため、第2実施形態に係る反射型の光ファイバユニット250のレンズ部材55は有していない。
このような光ファイバユニット450は、第2実施形態の光ファイバユニット250と同様に、第1の側面64aに設けられる第1開口部69aと、第2の側面64bに設けられる第2開口部69bとを含む。よって、拡散反射型の光ファイバユニット450においても、第2実施形態の光ファイバユニット250と同様に、開口部69の大きさに応じて光ファイバケーブル57a、57bを平面方向に広範囲に移動させることができる。そして、治具80を適用する際の自由度もまた向上する。
<その他の変形例>
上記実施形態には、下記の各変形例を適宜適用可能である。
(a)上記実施形態では、ヘッド部53は六角柱形状の外形を有している。しかしヘッド部53の外形はこれに限定されず、例えば四角柱形状又は八角柱形状などの多角形の外形を有していてもよい。
(b)また、第1実施形態の変形例では、ヘッド部53の少なくとも隣接する第1の側面64a、第2の側面64b及び第3の側面64cにおいて開口部69が形成されている。つまり、開口部69は、互いに隣接する、第1の側面64aに設けられる第1開口部69aと、第2の側面64bに設けられる第2開口部69bと、第3の側面に設けられる第3開口部69cとを含む。このように3つ以上の隣接する側面において開口部が設けられている構成は、第2実施形態においても適用可能である。
(c)また、上記第1及び第2実施形態では、カバー部材51を設けている。しかし、カバー部材51が無い光ファイバユニットであってもよい。ただし、屈曲させた光ファイバケーブル57をヘッド部53の空間68に収納するためには、カバー部材51が設けられているのが好ましい。
(d)上記の実施形態では、光ファイバケーブルが軸部に固定されている。しかし、光ファイバケーブルは、ヘッド部などの軸部以外の部分で固定されてもよい。この場合、光ファイバケーブルは、貫通孔の延長上において固定されることが好ましい。また、接着剤を用いずに、光ファイバケーブルが固定されてもよい。
例えば、図45及び図46は、光ファイバケーブル57の固定構造の第1変形例を示す斜視図である。図45及び図46に示すように、ヘッド部53は、底面部62とヘッド本体71とを有している。ヘッド本体71は、底面部62と別体であり、外壁部64と上面部72と突起74とを有する。突起74は、上面部72から下方に突出している。ヘッド本体71を底面部62に取り付けた状態で、突起74は貫通孔65の上方に位置する。すなわち、突起74は、貫通孔65の延長上に位置する。ヘッド本体71を底面部62に取り付けることにより、突起74が光ファイバケーブル57を押圧する。これにより、光ファイバケーブル57が固定される。
また、図47及び図48は、光ファイバケーブル57の固定構造の第2変形例を示す斜視図である。図47及び図48に示すように、ヘッド部53は、底面部62とヘッド本体71とを有している。ヘッド本体71は、底面部62と別体であり、外壁部64と上面部72とを有する。底面部62は、突起75を有している。突起75は、底面部62から上方に突出しており、貫通孔65に隣接している。突起75を光ファイバケーブル57に向けて傾倒させることにより、光ファイバケーブル57が突起75によって押圧される。これにより、光ファイバケーブル57が固定される。
本発明によれば、治具を光ファイバユニットに適用する際の自由度を向上可能であるので、光ファイバユニットを備える各種の光ファイバセンサに適用可能である。
57 光ファイバケーブル
54 軸部
53 ヘッド部
68 空間
69 開口部

Claims (8)

  1. 光ファイバケーブルと、
    雄ネジが設けられた外周面と、前記光ファイバケーブルが挿入される貫通孔とを有する軸部と、
    前記軸部とつながっており、互いに隣接する第1の側面と第2の側面とを含む複数の側面を有する多角柱状のヘッド部と、
    を備え、
    前記ヘッド部は、前記貫通孔に連通する空間を有し、
    前記空間は、前記複数の側面のうち少なくとも前記第1の側面と前記第2の側面とに設けられた開口部において開口しており、
    前記開口部は、前記第1の側面に設けられる第1開口部と、前記第2の側面に設けられる第2開口部と、を含み、
    前記第1開口部と前記第2開口部とは、つながっている、
    光ファイバセンサ用光ファイバユニット。
  2. 前記開口部の幅は、前記第1の側面又は前記第2の側面の幅よりも大きい、
    請求項1に記載の光ファイバセンサ用光ファイバユニット。
  3. 前記第1開口部の幅は、前記光ファイバケーブルの幅以上である、
    請求項1又は2に記載の光ファイバセンサ用光ファイバユニット。
  4. 前記第2開口部の幅は、前記光ファイバケーブルの幅以上である、
    請求項1又は2に記載の光ファイバセンサ用光ファイバユニット。
  5. 前記光ファイバケーブルは、前記空間内において可動的に配置されている、
    請求項1から4のいずれかに記載の光ファイバセンサ用光ファイバユニット。
  6. 前記光ファイバケーブルは、前記貫通孔内、又は、前記貫通孔の延長上において固定されている、
    請求項5に記載の光ファイバセンサ用光ファイバユニット。
  7. 前記ヘッド部に取り付けられ、前記貫通孔の中心軸線方向において前記空間を覆うカバー部材をさらに備え、
    前記カバー部材は、前記第1の側面と面一となる第1側部と、前記第2の側面と面一となる第2側部とを有する、
    請求項1から6のいずれかに記載の光ファイバセンサ用光ファイバユニット。
  8. 前記空間の幅は、前記貫通孔から離れるほど広がっている、
    請求項1から7のいずれかに記載の光ファイバセンサ用光ファイバユニット。
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