JP2015178852A - ロータリーダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】弁体の製造コストを削減し得るロータリーダンパを提供する。
【解決手段】隔壁で仕切られ、オイルが充填される作動室と、作動室に配置されるベーンと、ベーンと一緒に回転可能な軸と、隔壁、ベーン又は軸に設けられるバルブとを備えるロータリーダンパであって、バルブが、オイルが流通する弁室４１ａ，４２ａと、弁室に配置される球状の弁体４１ｂ，４２ｂと、弁体が閉方向に移動するときに弁体に抵抗を与えるばね４１ｃ，４２ｃとを備え、弁室の周壁４１ｆ，４２ｆが、弁体が閉方向に移動していくに従って周壁と弁体との間に形成される流路の面積を小さくさせる手段を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ロータリーダンパに関する。

従来、オイルが流通する弁室と、該弁室に配置される弁体と、該弁体が閉方向に移動するときに該弁体に抵抗を与えるばねとを含んで構成されるバルブを備えたロータリーダンパが知られている。

例えば、特許第４６２５４５１号公報は、弁体が、該弁体と弁室の周壁との間に形成される流路の面積を、弁体が閉方向に移動していくに従って小さくさせる手段を有するバルブを備えたロータリーダンパを開示している。

しかしながら、上記文献に記載されたロータリーダンパは、弁体が閉方向に移動していくに従って流路面積を縮小させる手段を弁体に設けた構成であるため、弁体を製造するコストが高くつくという問題があった。

特許第４６２５４５１号公報

本発明が解決しようとする課題は、弁体の製造コストを削減し得るロータリーダンパを提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は、隔壁で仕切られ、オイルが充填される作動室と、該作動室に配置されるベーンと、該ベーンと一緒に回転可能な軸と、前記隔壁、前記ベーン又は前記軸に設けられるバルブとを備えるロータリーダンパであって、前記バルブが、オイルが流通する弁室と、該弁室に配置される球状の弁体と、該弁体が閉方向に移動するときに該弁体に抵抗を与えるばねとを備え、前記弁室の周壁が、前記弁体が閉方向に移動していくに従って前記周壁と前記弁体との間に形成される流路の面積を小さくさせる手段を有することを特徴とするロータリーダンパを提供する。

本発明は、弁体が球状であり、また、弁体が閉方向に移動していくに従って流路面積を縮小させる手段を弁室の周壁に設けたことによって、弁体はその手段を備えない構成である。したがって、本発明によれば、弁体の製造コストを削減することが可能になる。

図１は、本発明の実施例１に係るロータリーダンパの内部構造を示す断面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ部断面図である。 図３は、バルブの構成を示す模式図である。 図４は、バルブの動作を説明するための模式図である。 図５は、図４のＢ−Ｂ部断面図である。 図６は、バルブの動作を説明するための模式図である。 図７は、図６のＣ−Ｃ部断面図である。 図８は、バルブの動作を説明するための模式図である。 図９は、図８のＤ−Ｄ部断面図である。 図１０は、本発明の実施例２に係るロータリーダンパの内部構造を示す断面図である。 図１１は、図１０のＥ−Ｅ部断面図である。 図１２は、本発明の実施例３に係るロータリーダンパの内部構造を示す断面図である。 図１３は、図１２のＦ−Ｆ部断面図である。 図１４は、図１２のＧ−Ｇ部断面図である。

以下、本発明の実施例に基づいて本発明の実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明の技術的範囲は以下の説明の内容に限定されるものではない。

図１は、実施例１に係るロータリーダンパの内部構造を示す断面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ部断面図である。これらの図に示したように、ロータリーダンパは、隔壁１１，１２で仕切られ、オイルが充填される作動室２１，２２と、作動室２１，２２に配置されるベーン３１，３２と、ベーン３１，３２と一緒に回転可能な軸３３と、バルブ４１，４２とを備えて構成される。

本実施例で採用した隔壁１１，１２は、ハウジング１０の一部として形成されている。ハウジング１０の内部には、２つの隔壁１１，１２で仕切られた２つの作動室２１，２２が形成されている。各作動室２１，２２には、オイルが充填されている。また、一方の作動室２１は、該作動室２１に配置されるベーン３１で２つの室（第１室２１ａ及び第２室２１ｂ）に区画され、他方の作動室２２も同様に、該作動室２２に配置されるベーン３２で２つの室（第３室２２ａ及び第４室２２ｂ）に区画されている。

本実施例で採用したベーン３１，３２は、軸３３と一体に成形されている。したがって、ベーン３１，３２は、軸３３と一緒に回転してオイルを加圧する。但し、ハウジング１０が軸３３の周りで回転するときは、隔壁１１，１２がオイルを加圧する。

実施例１に係るロータリーダンパは、２つのバルブ４１，４２が２つのベーン３１，３２にそれぞれ設けられている。

図３は、本実施例で採用したバルブ４１の構成を示す模式図である。この図に示したように、バルブ４１は、弁室４１ａ、弁体４１ｂ及びばね４１ｃを備えて構成される。

弁室４１ａは、オイルの出入口として機能する２つのポート（第１ポート４１ｄ及び第２ポート４１ｅ）を備えている。弁室４１ａは、常時オイルで満たされている。弁室４１ａのオイルは、弁室４１ａにオイルが第１ポート４１ｄから流入したときは、第２ポート４１ｅから流出し、弁室４１ａにオイルが第２ポート４１ｅから流入したときは、第１ポート４１ｄから流出する。このように、弁室４１ａは、オイルが流通するように構成されている。

弁室４１ａの周壁４１ｆは、弁体４１ｂが閉方向に移動していくに従って周壁４１ｆと弁体４１ｂとの間に形成される流路５１の面積を小さくさせる手段を備えている。この手段は、斜面を有する溝４１ｇであることが好ましい。例えば、周壁４１ｆの内面全体をテーパーとした構成をこの手段として採用しても良いが、この場合、弁体４１ｂの初期位置において、周壁４１ｆと弁体４１ｂとの隙間が大きいため、弁体４１ｂの動作が不安定となり、安定した特性が得られないおそれがある。この点、溝４１ｇは、溝４１ｇ以外の部分４１ｈ、すなわち、周壁４１ｆの内面のうち溝４１ｇが形成されていない部分４１ｈと弁体４１ｂとの隙間を小さくすることができるため、弁体４１ｂの動作が安定し、その結果、安定した特性が得られ易くなるという利点がある。なお、溝４１ｇは、複数形成されても良い。

弁室４１ａの周壁４１ｆは、弁体４１ｂを直進させる案内面４１ｈを有することが好ましい。安定した特性は、弁体４１ｂが直進することによって得られるからである。上記した溝４１ｇ以外の部分４１ｈは、弁体４１ｂを直進させる案内面４１ｈとして機能する。

弁体４１ｂは、弁室４１ａに配置される。弁体４１ｂは、球状である。この弁体４１ｂは、形状が極めて簡素であるため、精密な弁体４１ｂを容易に、かつ低コストで製造することが可能である。このような弁体４１ｂとしては、鋼球を採用することが好ましい。

ばね４１ｃは、弁室４１ａにおいて、弁体４１ｂが閉方向に移動するときに弁体４１ｂに抵抗を与えるように配置される。このようなばね４１ｃとしては、圧縮コイルばねを用いることが好ましい。

バルブ４２は、バルブ４１と同じ構成である。図３〜図９の（）内の符号４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈは、バルブ４２の構成要素をそれぞれ示している。

本実施例は、２つのベーン３１，３２の一方３１に設けられたバルブ４１の第１ポート４１ｄが第１室２１ａに、第２ポート４１ｅが第２室２１ｂにそれぞれ開口し、２つのベーン３１，３２の他方３２に設けられたバルブ４２の第１ポート４２ｄが第３室２２ａに、第２ポート４２ｅが第４室２２ｂにそれぞれ開口している。

上記のように構成されるロータリーダンパは、ハウジング１０が固定され、軸３３が制御対象物に連結されて使用される。

制御対象物が回転運動をするときには、制御対象物に連結された軸３３が回転し、それにより、ベーン３１，３２がオイルを加圧する。このとき、ベーン３１，３２が図１において反時計回り方向に回転したときは、第１室２１ａ及び第３室２２ａのオイルがバルブ４１，４２の第１ポート４１ｄ，４２ｄを経由して弁室４１ａ，４２ａに流入する。それにより、弁体４１ｂ，４２ｂは、ばね４１ｃ，４２ｃを圧縮しながら閉方向に移動する。

軸３３の回転力が小さい場合には、弁体４１ｂ，４２ｂを初期位置（図３参照）から閉方向に移動させるオイルの圧力が小さく、また、ばね４１ｃ，４２ｃの抵抗が弁体４１ｂ，４２ｂに与えられるため、弁体４１ｂ，４２ｂの移動量は、図４に示したように、小さい。このような弁体４１ｂ，４２ｂの移動によって、弁室４１ａ，４２ａの周壁４１ｆ，４２ｆと弁体４１ｂ，４２ｂとの間には流路５１、５２が形成される（図５参照）。オイルは、この流路５１，５２を通過して第２ポート４１ｅ，４２ｄから第２室２１ｂ及び第４室２２ｂに流出する。このとき、オイルの流量は、流路５１，５２によって絞られるため、第１室２１ａ及び第３室２２ａの内圧が高くなる。そして、第１室２１ａ及び第３室２２ａのオイルの圧力抵抗がベーン３１，３２に作用することによって、軸３３の回転力が減衰される。その結果、制御対象物の回転の終点における衝撃力が減小する。

一方、軸３３の回転力が大きい場合には、弁体４１ｂ，４２ｂを初期位置（図３参照）から閉方向に移動させるオイルの圧力が大きいため、弁体４１ｂ，４２ｂの移動量は、図６に示したように、大きい。しかし、弁室４１ａ，４２ａの周壁４１ｆ，４２ｆと弁体４１ｂ，４２ｂとの間に形成される流路５１，５２は、図７に示したように、軸３３の回転力が小さいときよりも小さくなる。したがって、第１室２１ａ及び第３室２２ａの内圧は、軸３３の回転力が小さいときよりも高くなる。そして、第１室２１ａ及び第３室２２ａのオイルの圧力抵抗がベーン３１，３２に作用することによって、軸３３の回転力が大きく減衰される。その結果、制御対象物の回転の終点における衝撃力を、軸３３の回転力が小さいときとほぼ同じにすることができる。

すなわち、例えば、制御対象物が上から下に向かって回転運動をする場合、通常、重量が重い制御対象物は、重量が軽い制御対象物よりも運動エネルギーが大きい。したがって、制御対象物の回転の終点における衝撃力は、制御対象物の重量が重くなるほど大きくなる。しかし、このロータリーダンパによれば、軸３３の回転力の大きさに応じてバルブ４１，４２の開度がばね４１ｃ，４２ｃの伸縮によって自動的に調整され、それにより、ベーン３１，３２に作用するオイルの圧力抵抗が変化するため、ロータリーダンパの制動力は、制御対象物の重量が軽く、軸３３の回転力が小さいときは小さくなり、制御対象物の重量が重く、軸３３の回転力が大きいときは大きくなる。したがって、このロータリーダンパは、制御対象物の重量にかかわらず、制御対象物の回転の終点における衝撃力を一定にすることが可能である。

ベーン３１，３２が図１において時計回り方向に回転したときは、第２室２１ｂ及び第４室２２ｂのオイルがバルブ４１，４２の第２ポート４１ｅ，４２ｅを経由して弁室４１ａ，４２ａに流入する。それにより、弁体４１ｂ，４２ｂは、図８に示したように、開方向に移動する。オイルは、弁室４１ａ，４２ａの周壁４１ｆ，４２ｆと弁体４１ｂ，４２ｂとの隙間５４を通過して第１ポート４１ｄ，４２ｄから第１室２１ａ及び第３室２２ａに流出する。このとき、弁室４１ａ，４２ａの周壁４１ｆ，４２ｆと弁体４１ｂ，４２ｂとの隙間５４は、図９に示したように、非常に大きいため、第２室２１ｂ及び第４室２２ｂの内圧は、あまり上昇しない。したがって、軸３３の回転力は減衰されない。

図１０は、実施例２に係るロータリーダンパの内部構造を示す断面図であり、図１１は、図１０のＥ−Ｅ部断面図である。これらの図に示したように、ロータリーダンパは、隔壁１１，１２で仕切られ、オイルが充填される作動室２１，２２と、作動室２１，２２に配置されるベーン３１，３２と、ベーン３１，３２と一緒に回転可能な軸３３と、バルブ４１，４２とを備えて構成される。

バルブ４１，４２は、実施例１のバルブ４１，４２と同じ構成である。

実施例２に係るロータリーダンパは、２つのバルブ４１，４２が２つの隔壁１１，１２にそれぞれ設けられている。２つの隔壁１１，１２の一方１１に設けられたバルブ４１の第１ポート４１ｄは第３室２２ａに、第２ポート４１ｅは第２室２１ｂにそれぞれ開口し、２つの隔壁１１，１２の他方１２に設けられたバルブ４２の第１ポート４２ｄは第１室２１ａに、第２ポート４２ｅは第４室２２ｂにそれぞれ開口している。

上記のように構成されるロータリーダンパは、ハウジング１０が固定され、軸３３が制御対象物に連結されて使用される。

制御対象物が回転運動をするときには、制御対象物に連結された軸３３が回転し、それにより、ベーン３１，３２がオイルを加圧する。このとき、ベーン３１，３２が図１０において反時計回り方向に回転したときは、第２室２１ｂ及び第４室２２ｂのオイルがバルブ４１，４２の第２ポート４１ｅ，４２ｅを経由して弁室４１ａ，４２ａに流入する。それにより、弁体４１ｂ，４２ｂは、図８に示したように、開方向に移動する。オイルは、弁室４１ａ，４２ａの周壁４１ｆ，４２ｆと弁体４１ｂ，４２ｂとの隙間５４を通過して第１ポート４１ｄ，４２ｄから第１室２１ａ及び第３室２２ａに流出する。このとき、弁室４１ａ，４２ａの周壁４１ｆ，４２ｆと弁体４１ｂ，４２ｂとの隙間５４は、図９に示したように、非常に大きいため、第２室２１ｂ及び第４室２２ｂの内圧は、あまり上昇しない。したがって、軸３３の回転力は減衰されない。

ベーン３１，３２が図１０において時計回り方向に回転したときは、第１室２１ａ及び第３室２２ａのオイルがバルブ４１，４２の第１ポート４１ｄ，４２ｄを経由して弁室４１ａ，４２ａに流入する。それにより、弁体４１ｂ，４２ｂは、ばね４１ｃ，４２ｃを圧縮しながら閉方向に移動する。

軸３３の回転力が小さい場合には、弁体４１ｂ，４２ｂを初期位置（図３参照）から閉方向に移動させるオイルの圧力が小さく、また、弁体４１ｂ，４２ｂにばね４１ｃ，４２ｃの抵抗が与えられるため、弁体４１ｂ，４２ｂの移動量は、図４に示したように、小さい。このような弁体４１ｂ，４２ｂの移動によって、弁室４１ａ，４２ａの周壁４１ｆ，４２ｆと弁体４１ｂ，４２ｂとの間には流路５１，５２が形成される（図５参照）。オイルは、この流路５１，５２を通過して第２ポート４１ｅ，４２ｅから第２室２１ｂ及び第４室２２ｂに流出する。このとき、オイルの流量は、流路５１，５２によって絞られるため、第１室２１ａ及び第３室２２ａの内圧が高くなる。そして、第１室２１ａ及び第３室２２ａのオイルの圧力抵抗がベーン３１，３２に作用することによって、軸３３の回転力が減衰される。その結果、制御対象物の回転の終点における衝撃力が減小する。

一方、軸３３の回転力が大きい場合には、弁体４１ｂ，４２ｂを初期位置（図３参照）から閉方向に移動させるオイルの圧力が大きいため、弁体４１ｂ，４２ｂの移動量は、図６に示したように、大きい。しかし、弁室４１ａ，４２ａの周壁４１ｆ，４２ｆと弁体４１ｂ，４２ｂとの間に形成される流路５１，５２は、図７に示したように、軸３３の回転力が小さいときよりも小さくなる。したがって、第１室２１ａ及び第３室２２ａの内圧は、軸３３の回転力が小さいときよりも高くなる。そして、第１室２１ａ及び第３室２２ａのオイルの圧力抵抗がベーン３１，３２に作用することによって、軸３３の回転力が大きく減衰される。その結果、制御対象物の回転の終点における衝撃力を、軸３３の回転力が小さいときとほぼ同じにすることができる。

すなわち、このロータリーダンパによれば、軸３３の回転力の大きさに応じてバルブ４１，４２の開度がばね４１ｃ，４２ｃの伸縮によって自動的に調整され、それにより、ベーン３１，３２に作用するオイルの圧力抵抗が変化するため、ロータリーダンパの制動力は、制御対象物の重量が軽く、軸３３の回転力が小さいときは小さくなり、制御対象物の重量が重く、軸３３の回転力が大きいときは大きくなる。したがって、このロータリーダンパは、制御対象物の重量にかかわらず、制御対象物の回転の終点における衝撃力を一定にすることが可能である。

図１２は、実施例３に係るロータリーダンパの内部構造を示す断面図であり、図１３は、図１２のＦ−Ｆ部断面図、図１４は、図１２のＧ−Ｇ部断面図である。これらの図に示したように、ロータリーダンパは、隔壁１１，１２で仕切られ、オイルが充填される作動室２１，２２と、作動室２１，２２に配置されるベーン３１，３２と、ベーン３１，３２と一緒に回転可能な軸３３と、バルブ４３とを備えて構成される。

本実施例で採用したバルブ４３は、さらに２つのポート（第３ポート４３ｍ及び第４ポート４３ｎ）を備えている。バルブ４３のその他の構成は、実施例１のバルブ４１，４２と同じである。図３〜図９の（）内の符号４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ，４３ｆ，４３ｇ，４３ｈは、バルブ４３の構成要素をそれぞれ示している。

実施例３に係るロータリーダンパは、１つのバルブ４３が軸３３に設けられている。したがって、このロータリーダンパは、２つのバルブ４１，４２を備える実施例１及び２と比較して部品点数を少なくできるという利点がある。

バルブ４３の第１ポート４３ｄは第１室２１ａに、第２ポート４３ｅは第２室２１ｂに、第３ポート４３ｍは第３室２２ａ、第４ポート４３ｎは第４室２２ｂにそれぞれ開口している（図１３及び図１４参照）。

上記のように構成されるロータリーダンパは、ハウジング１０が固定され、軸３３が制御対象物に連結されて使用される。

制御対象物が回転運動をするときには、制御対象物に連結された軸３３が回転し、それにより、ベーン３１，３２がオイルを加圧する。このとき、ベーン３１，３２が図１３及び図１４において反時計回り方向に回転したときは、第１室２１ａのオイルがバルブ４３の第１ポート４３ｄを経由し、また、第３室２２ａのオイルがバルブ４３の第３ポート４３ｍを経由して弁室４３ａに流入する。それにより、弁体４３ｂは、ばね４３ｃを圧縮しながら閉方向に移動する。

軸３３の回転力が小さい場合には、弁体４３ｂを初期位置（図３参照）から閉方向に移動させるオイルの圧力が小さく、また、弁体４３ｂにばね４３ｃの抵抗が与えられるため、弁体４３ｂの移動量は小さい（図４参照）。このような弁体４３ｂの移動によって、弁室４３ａの周壁４３ｆと弁体４３ｂとの間には流路５３が形成される（図５参照）。オイルは、この流路５３を通過して第２ポート４３ｅから第２室２１ｂに流出し、また、第４ポート４３ｎから第４室２２ｂに流出する。このとき、オイルの流量は、流路５３によって絞られるため、第１室２１ａ及び第３室２２ａの内圧が高くなる。そして、第１室２１ａ及び第３室２２ａのオイルの圧力抵抗がベーン３１，３２に作用することによって、軸３３の回転力が減衰される。その結果、制御対象物の回転の終点における衝撃力が減小する。

一方、軸３３の回転力が大きい場合には、弁体４３ｂを初期位置（図３参照）から閉方向に移動させるオイルの圧力が大きいため、弁体４３ｂの移動量は大きい（図６参照）。しかし、弁室４３ａの周壁４３ｆと弁体４３ｂとの間に形成される流路５３は、軸３３の回転力が小さいときよりも小さくなる（図７参照）。したがって、第１室２１ａ及び第３室２２ａの内圧は、軸３３の回転力が小さいときよりも高くなる。そして、第１室２１ａ及び第３室２２ａのオイルの圧力抵抗がベーン３１，３２に作用することによって、軸３３の回転力が大きく減衰される。その結果、制御対象物の回転の終点における衝撃力を、軸３３の回転力が小さいときとほぼ同じにすることができる。

すなわち、このロータリーダンパによれば、軸３３の回転力の大きさに応じてバルブ４３の開度がばね４３ｃの伸縮によって自動的に調整され、それにより、ベーン３１，３２に作用するオイルの圧力抵抗が変化するため、ロータリーダンパの制動力は、制御対象物の重量が軽く、軸３３の回転力が小さいときは小さくなり、制御対象物の重量が重く、軸３３の回転力が大きいときは大きくなる。したがって、このロータリーダンパは、制御対象物の重量にかかわらず、制御対象物の回転の終点における衝撃力を一定にすることが可能である。

ベーン３１，３２が図１３及び図１４において時計回り方向に回転したときは、第２室２１ｂのオイルが第２ポート４３ｅを経由し、また、第４室２２ｂのオイルがバルブ４３の第４ポート４３ｎを経由して弁室４３ａに流入する。それにより、弁体４３ｂは、開方向に移動する（図８参照）。オイルは、弁室４３ａの周壁４３ｆと弁体４３ｂとの隙間５４を通過して第１ポート４３ｄから第１室２１ａに、また、第３ポート４３ｍから第３室２２ａに流出する。このとき、弁室４３ａの周壁４３ｆと弁体４３ｂとの隙間５４は、非常に大きいため（図９参照）、第２室２１ｂ及び第４室２２ｂの内圧は、あまり上昇しない。したがって、軸３３の回転力は減衰されない。

上記した実施例１〜３は、バルブ４１〜４３の弁体４１ｂ，４２ｂ，４３ｂが球状である。また、弁体４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは、弁体４１ｂ，４２ｂ，４３ｂが閉方向に移動していくに従って流路面積を縮小させる手段を備えない構成である。したがって、上記した実施例１〜３は、弁体４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの製造コストを従来の弁体と比較して大幅に低減することができた。

１０ ハウジング
１１，１２ 隔壁
２１，２２ 作動室
２１ａ 第１室
２１ｂ 第２室
２２ａ 第３室
２２ｂ 第４室
３１，３２ ベーン
３３ 軸
４１，４２，４３ バルブ
４１ａ，４２ａ，４３ａ 弁室
４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ 弁体
４１ｃ，４２ｃ，４３ｃ ばね
４１ｄ，４２ｄ，４３ｄ 第１ポート
４１ｅ，４２ｅ，４３ｅ 第２ポート
４１ｆ，４２ｆ，４３ｆ 周壁
４１ｇ，４２ｇ，４３ｇ 溝
４１ｈ，４２ｈ，４３ｈ 案内面
４３ｍ 第３ポート
４３ｎ 第４ポート
５１，５２，５３ 流路
５４ 隙間

Claims (4)

1. 隔壁で仕切られ、オイルが充填される作動室と、該作動室に配置されるベーンと、該ベーンと一緒に回転可能な軸と、前記隔壁、前記ベーン又は前記軸に設けられるバルブとを備えるロータリーダンパであって、前記バルブが、オイルが流通する弁室と、該弁室に配置される球状の弁体と、該弁体が閉方向に移動するときに該弁体に抵抗を与えるばねとを備え、前記弁室の周壁が、前記弁体が閉方向に移動していくに従って前記周壁と前記弁体との間に形成される流路の面積を小さくさせる手段を有することを特徴とするロータリーダンパ。
2. 前記弁室の周壁が、前記弁体を直進させる案内面を有することを特徴とする請求項１に記載のロータリーダンパ。
3. 前記手段が、斜面を有する溝であることを特徴とする請求項１に記載のロータリーダンパ。
4. 前記弁体が、鋼球であることを特徴とする請求項１に記載のロータリーダンパ。

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