JP2016081669A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】接続対象部材の接続時の位置ずれや接続後の変位を吸収するフローティング機構を備えるコネクタを小型化する。
【解決手段】コネクタ１の端子５は、相手コネクタのピン状端子と接触する接触部５ｃと、ハウジング４の嵌合室９の内部で接触部５ｃをピン状端子の軸交差方向で変位可能に弾性支持する可動ばね部５ｂとを有する。またコネクタ１には、嵌合室９の内部で接触部５ｃが接触するピン状端子を保持しつつ接触部５ｃの変位に追従変位可能であるクリップ端子６を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、接続対象部材となる相手コネクタのピン状端子と導通接続するコネクタに関する。

接続対象部材の接続時の位置ずれや接続後の変位を吸収することのできるフローティング機構を備えるコネクタが知られている（特開２００７−１８７８５）。このコネクタは一般的に、基板に実装する固定ハウジングと、相手コネクタと嵌合する可動ハウジングと、固定ハウジングと可動ハウジングとに固定されてそれらを繋ぐ可動片を有する端子とを備えている。

特開２００７−１８７８５

上記コネクタは、フローティング機構により位置ずれや変位を吸収できる点で優れる。しかしながら、固定ハウジングと可動ハウジングとを備えることから、フローティング機構を持たないコネクタよりもコネクタ全体のサイズが大きくなってしまい、コネクタを小型化して限られた回路基板の実装面積や回路基板周囲の空間を有効活用したいという要望が多くある。

以上のような従来技術を背景になされたのが本発明であり、その目的は接続対象部材の接続時の位置ずれや接続後の変位を吸収するフローティング機構を備えるコネクタを小型化することにある。

上記目的を達成すべく、本発明は以下のように構成される。

本発明は、接続対象のピン状端子と導通接触する端子と、前記ピン状端子と前記端子が導通接触する嵌合室を有するハウジングとを備えるコネクタについて、前記端子は、前記ピン状端子と接触する接触部と、前記嵌合室の内部で前記接触部を変位可能に弾性支持する可動ばね部とを有しており、さらに前記嵌合室の内部で前記接触部が接触するピン状端子を保持しつつ当該接触部の前記変位に追従変位可能であるクリップ端子を備えることを特徴とする。

本発明は従来のコネクタの固定ハウジングと可動ハウジングといった複数のハウジングを備えなくても、端子が新規なフローティング機構を備えるコネクタを提案する。即ち本発明のコネクタが備える端子は、接続対象の前記ピン状端子と接触する前記接触部と、前記嵌合室の内部で前記接触部を変位可能に弾性支持する可動ばね部とを有する。つまり、接触部が嵌合室の内部で変位することで、ピン状端子の接続時の位置ずれや接続後の変位を吸収することができる。本発明は、このような端子のフローティング機構によって、固定ハウジングと可動ハウジングを相対変位させるフローティング機構を備える従来のコネクタを小型化することができる。

また本発明のコネクタは、前記嵌合室の内部で前記接触部が接触するピン状端子を保持しつつ当該接触部の前記変位に追従変位可能であるクリップ端子を備える。これによれば、接触部と接触するピン状端子をクリップ端子が直接又は間接的に保持するため、接触部における導通接触を確実に維持して接続信頼性を高めることができる。また、クリップ端子は、ピン状端子をクリップ（保持）しつつ、ピン状端子の接続時の位置ずれや接続後の変位と連動する接触部の変位を阻害することなく追従変位することができる。

前記本発明のコネクタは、複数の前記端子を備えており、端子ごとに独立して接触部が可動ばね部に弾性支持されて変位可能である。

これによれば、端子ごとに独立して接触部が可動ばね部に弾性支持されており、個別に変位させたり、変位させないことができる。したがって、端子ごとに必要に応じた変位をさせることができる。また、複数の端子を備え、それらが変位するコネクタであっても、端子ごとに独立して変位させるために、端子ごとに従来のような可動ハウジングを備える必要がないので、コネクタ全体を小型化することが可能である。

前記本発明の可動ばね部は、前記接触部がピン状端子の軸交差方向で変位するように撓み変形する。また前記本発明の可動ばね部は、前記接触部がピン状端子の軸方向で変位するように撓み変形する。

これによれば、前記接触部がピン状端子の軸交差方向、また軸方向で変位する。即ち、接触部は三次元方向またはその少なくとも何れかの方向に変位して、ピン状端子の接続時の位置ずれや接続後の変位を効果的に吸収することができる。

前記本発明のクリップ端子は、ハウジングに対する固定部と、ピン状端子を保持するクリップ部と、固定部とクリップ部とを繋ぐとともに固定部に対してクリップ部を嵌合室の内部で弾性変位可能に支持する可動支持部とを有する。

これによれば、可動支持部がクリップ部を嵌合室の内部で弾性変位可能に支持する。したがってクリップ端子のクリップ部は、ピン状端子をクリップしつつ、ピン状端子の接続時の位置ずれや接続後の変位と連動する接触部の変位に追従変位することができる。

ところで、従来のフローティング構造のコネクタでは、端子の可動片によって固定ハウジングに対する可動ハウジング（相手コネクタ）の変位を吸収する。そのため可動ハウジング（及びその端子の接触部）と相手コネクタのハウジング（及びその相手端子の接触部）とは、相互の接続が外れないように強固に接続される。これに対して本発明のコネクタは、ピン状端子に対する接触保持力のすべてを前記端子の接触部に持たせるのではなくクリップ端子で補強する。このように接触保持力をクリップ端子に持たせることで、様々な特徴を接触部とクリップ端子との組み合わせによって実現することができる。例えば本発明の端子とクリップ端子とは異材質にて形成できる。導通性能と保持性能を異材質の端子が別々に担うことで、優れた異なる機能性を複合的に併せ持つコネクタを実現することが可能である。より具体的には、前記端子は導電性に優れる金属材料（コルソン系合金材）にて形成できる一方で、クリップ端子は異材質で耐熱性に優れる金属材料（ステンレス材）にて形成することができる。これによれば前記端子により優れた導電性を発揮しながらも高温環境でも確実な保持力を持続的に発揮するコネクタを実現できる。

本発明のコネクタによれば、端子がフローティング構造を有するので、従来のフローティング構造のように固定ハウジングと可動ハウジングを用意する必要がなく、一つのハウジングでもフローティング構造を実現できることからコネクタを小型化することができる。また、クリップ端子が接続対象のピン状端子をクリップしつつ端子の接触部の変位に追従変位するので、端子がフローティング構造を持ちながらもピン状端子との導通接触を確実に維持することができる。さらに複数の端子を備える場合には、端子ごとに独立して接触部が可動ばね部に弾性支持されて変位可能であるため、端子ごとに変位を最適化することが可能であり、また端子ごとに可動ハウジングを備える必要がないので、コネクタ全体を小型化することが可能である。

一実施形態によるコネクタと接続対象物との外観斜視図。 図１のコネクタの説明図で、分図（ａ）は正面図、分図（ｂ）は背面図。 図１のコネクタの説明図で、分図（ａ）は平面図、分図（ｂ）は底面図。 図１のコネクタの説明図で、分図（ａ）は左側面図、分図（ｂ）は右側面図。 図１のコネクタに備える端子の説明図で、分図（ａ）は正面左の端子の斜視図、分図（ｂ）は正面中央の端子の斜視図、分図（ｃ）は正面右の端子の斜視図。 図５（ａ）の端子の断面図。 図１のコネクタに備えるクリップ端子の説明図で、分図（ａ）が背面−平面−右側面を含む斜視図、分図（ｂ）が左側面図、分図（ｃ）が正面図、分図（ｄ）が底面図。 図５（ａ）の端子と図７のクリップ端子との組み合わせ図。 図２のＳＡ線断面図。 図２のＳＢ線断面図。 図３のＳＣ線に沿うピン状端子の導通接続前の断面図。 図３のＳＣ線に沿うピン状端子の導通接続後の断面図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書または特許請求の範囲の記載では、便宜上、図１のＸ方向を幅方向（左右方向）、Ｙ方向を前後方向、Ｚ方向を上下方向（挿抜方向）として説明する。但しこれらの方向はコネクタ１の設置方向や使用方向を限定するものではない。

コネクタ１の説明： 図１に示すコネクタ１は、コネクタ１を実装するプリント基板２の基板回路と、コネクタ１の接続対象となる相手コネクタ３のピン状端子３ａとを導通接続するものである。相手コネクタ３としては様々なコネクタを接続対象にできる。その一例として好適なのはハーメチックコネクタである。ハーメチックコネクタは、ガラス等によるハーメチックシールによりピン状端子を保持するものであり、ピン状端子の保持部における気密性に優れているものの、シール硬化後のピン状端子ごとの位置精度にバラツキが出やすいという欠点がある。相手コネクタにこうした不具合があってもコネクタ１ならばピン状端子ごとの位置ずれを吸収することが可能である。この用途のように本実施形態のコネクタ１は、ピン状端子ごとの位置ずれ・変位を吸収することができ、既存のフローティング構造に見られる固定ハウジングや可動ハウジングといった複数のハウジングが不要である点でコネクタ１全体を小型化できるものである。そのコネクタ１は、ハウジング４と、端子５と、クリップ端子６とを備える。

ハウジング４： ハウジング４は、電気絶縁性の樹脂でなる箱状の成形体として形成されている。ハウジング４の内部には、図９，１０で示すように左右方向Ｘに伸長する隔壁７が形成されており、これによってハウジング４の内部空間は前側と後側に区画される。隔壁７の前方には２つの前側隔壁８によって３つの嵌合室９が形成されており、後方には２つの後側隔壁１０によって３つの端子５の収容凹部１１が形成されている。隔壁７の下側には前側の嵌合室９と後側の収容凹部１１とを連通する連通孔１２が形成されている。

嵌合室７を形成するハウジング４の上壁部４ａには、後述するクリップ端子６の固定片６ａを差し込ませて固定する固定部１３が形成されており、その固定部１３には固定片６ａに設けたランス６ｄが係止する係止孔１４が形成されている。

嵌合室７を形成するハウジング４の下壁部４ｂには、図９、１０で示すように、後述する端子５の接触部５ｃの先端下側に突出する突片５ｋの差込部１５が形成されている。端子５の接触部５ｃが左右方向Ｘ、前後方向Ｙに変位すると、突片５ｋも差込部１５の内壁に当接するまで変位することができる。また下壁部４ｂには、ハウジング４の外から相手コネクタ３のピン状端子３ａを挿入する挿入孔１６が形成されている。

ハウジング４の背面側にある収容凹部１１には、図１０で示す端子５の圧入部１７と、端子５に可動空間を提供する図２（ｂ）で示す可動溝１８とが形成されている。端子５はハウジング４の後方において圧入部１７により固定され、ハウジング４の前方において嵌合室９の内部に接触部５ｃが収容される。圧入部１７は、嵌合室９の後方に形成されているのではなく左右方向Ｘにずらして形成されている。可動溝１８は、圧入部１７と嵌合室９とを繋ぐように左右方向Ｘに広がる凹部として形成されている。

端子５： コネクタ１には図５で示す３本の端子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）を備えている。各端子５には基部５ａ、可動ばね部５ｂ、接触部５ｃが形成されており、これらは一枚の金属片を曲折して形成されている。端子５の材料としては導電性に優れるコルソン系合金などを使用することができる。

基部５ａには、プリント基板２のスルーホールに挿入されてはんだ付けされる基板接続部５ｄと、前述したハウジング４の収容凹部１１の圧入部１７に圧入して固定される圧入片５ｅが形成されている。圧入片５ｅの下側は、左右方向Ｘに直角に折れ曲がる固定側屈曲部５ｆを介して可動ばね部５ｂと繋がっている。

可動ばね部５ｂには、左右方向Ｘに伸長する横片部５ｇ、斜め方向に伸長する斜片部５ｈ、縦片部５ｉが形成されており、縦片部５ｉの下端は前方に直角に折れ曲がる可動側屈曲部５ｊを介して接触部５ｃと繋がっている。図５（ａ）〜（ｃ）で示す３つの端子５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、可動ばね部５ｂを構成する横片部５ｇ、斜片部５ｈ、縦片部５ｉの組み合わせにおいて相違する。具体的には図５（ａ）（ｂ）（ｃ）の各端子５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、それぞれ図２（ｂ）の右側、中央、左側の各端子５Ａ，５Ｂ，５Ｃに対応しており、可動ばね部５ｂの長さはその順で短くなるように形成されている。すべて同じ長さとするとハウジング４が左右方向Ｘで大型化してしまうが、可動ばね部５ｂの形状を変えることでコネクタ１の小型化を図っている。また、端子５は図２（ｂ）の背面視で示すように、隣接する端子５どうし（例えば端子５Ｃと端子５Ｂ）を基部５ａ（端子５Ｃの基部５ａ）と接触部５ｃ（端子５Ｂの接触部５ｃ）とが上下方向Ｚで重なる位置となるように配置を工夫することで、コネクタ１を左右方向Ｘで小型化している。

こうした可動ばね部５ｂは、図２（ｂ）で示すようにハウジング４の可動溝１８に収容されることとなるが、可動溝１８を形成する溝面と接触しない状態で配置される。可動ばね部５ｂの変位と撓み変形の自由度を確保するためである。

接触部５ｃは、再び図５で示すように中空箱状に形成されている。その先端下側には前方に突出する突片５ｋが形成されており、ここが図９，１０で示すようにハウジング４の嵌合室９の底面の差込部１５に差し込まれる。突片５ｋを差込部１５に挿入する目的は、ピン状端子３ａが接触部５ｃに挿入されたときに、その勢いで接触部５ｃが上方に異常に変形するのを抑えるためである。したがって、接触部５ｃの正規の変位を阻害しないように、突片５ｋは差込部１５の内部で左右方向Ｘ、前後方向Ｙ、上下方向Ｚへ移動できる間隙をもって配置されている。接触部５ｃは、その突片５ｋ以外の部分については嵌合室９を形成する壁面に接触しておらず、可動ばね部５ｂによって嵌合室９の内部で浮遊状態で保持されている。

接触部５ｃの底面部５ｌには、図６で示すように底板部５ｍと下側接触孔５ｎが形成されており、接触部５ｃの上面部５ｏには上側接触孔５ｐが形成されている。図９〜図１２で示すように、ハウジング４の挿入孔１６から挿入されたピン状端子３ａは、その下側接触孔５ｎを通じて接触部５ｃの内部に進入し、上側接触孔５ｐを通じて接触部５ｃを貫通する。このとき底板部５ｍには接触部５ｃの内部へ斜め上方に屈曲するガイド部５ｑが形成されており、ピン状端子３ａはそれに案内されて接触部５ｃの中央の所定位置に位置決めされる。接触部５ｃには側壁部５ｒが形成されており、図１２で示すように挿入されたピン状端子３ａはその側面が側壁部５ｒによって保持される。

以上のような端子５は、固定側屈曲部５ｆが９０°を超えて鈍角に曲がる弾性変形と、可動ばね部５ｂの板厚方向での撓みと、直角に曲がる可動側屈曲部５ｊが９０°を超えて鈍角に曲がる弾性変形とによって、接触部５ｃが前後方向Ｙへ変位することができる。こうした前後方向Ｙへの変位だけでなく、固定側屈曲部５ｆをヒンジとする可動ばね部５ｂの移動と可動ばね部５ｂの板厚方向での撓みとによって、接触部５ｃは首を振るようにして左右方向Ｘにも変位することができる。それらの接触部５ｃの前後方向Ｙ、左右方向Ｘへの変位が組み合わさることで、接触部５ｃはハウジング４に組み込まれた初期位置を中心とする３６０°全方向へ変位することができるようになっている。

クリップ端子６： クリップ端子６は、図７で示すように固定片６ａと、可動支持部６ｂと、クリップ部６ｃを有しており、一枚の金属片を曲折して形成されている。クリップ端子６の材質としては、端子５とは異材質のものを使用することができる。例えばクリップに適した強固な保持力や高温環境下でもへたれ難い耐熱性を有する材質としてステンレス材を使用することができる。

固定片６ａは、矩形状に形成されており、図９，１０で示すようにハウジング４の固定部１３に差し込まれる。固定片６ａの中央にはハウジング４の係止孔１４に抜け止め係止するランス６ｄが形成されている。

固定片６ａとクリップ部６ｃを繋ぐ可動支持部６ｂは、クリップ部６ｃを嵌合室９の内部で弾性変位可能に支持するものである。これによってクリップ端子６自体が、相手コネクタ３のピン状端子３ａの接続時の位置ずれや接続後の変位と連動して変位することができるようになっている。

クリップ部６ｃは、可動支持部６ｂと繋がる天面部６ｅと、左右の側面部６ｆと、底面挿通部６ｇが形成されている。図１２で示すように、端子５の接触部５ｃを挿通したピン状端子３ａは、底面挿通部６ｇを通じてクリップ部６ｃの内部に進入しており、その先端は天面部６ｅの直下に位置する。クリップ部６ｃの左右の側面部６ｆは、接触部５ｃの側壁部５ｒに対して外側から押圧接触していて、側壁部５ｒを介してピン状端子３ａをクリップする保持力を発揮する。

以上のようなクリップ端子６は、固定片６ａを除く可動支持部６ｂとクリップ部６ｃについてはハウジング４の嵌合室９の内壁に対して接触しない浮遊状態で保持される。したがって、嵌合室９の内壁に阻害されることなく変位することが可能である。ただし、クリップ部６は接触部５ｃの側面部５ｒをクリップするので、接触部５ｃの変位と合わせて追従変位するに留まる。

コネクタ１の組立方法： 上記のコネクタ１は、ハウジング４の前方から各嵌合室９にクリップ端子６を挿入し、その固定片６ａをハウジング４の固定部１３に差し込んで固定する。また、ハウジング４の後方からは各端子５を対応する収容凹部１１に挿入する。具体的には、端子５の接触部５ｃを可動溝１８と連通孔１２を通じて嵌合室９の内部に進入させ、クリップ端子６の左右の側壁部６ｆで挟持するようにそれらの内側に挿入させる。これとともに端子５の圧入片５ｅをハウジング４の収容凹部１１の圧入部１７に圧入して固定する。これによってコネクタ１を組み立てることができる。なお、端子５とクリップ端子６のハウジング４に組み付ける順序はどちらが先でもよい。

コネクタ１の使用方法： コネクタ１は、図２の二点鎖線で示すように、基板接続部５ｄがプリント基板２のスルーホールに挿入された状態ではんだ付けされて固定される。次に図１１から図１２で示すように、コネクタ１の下方から相手コネクタ３のピン状端子３ａが、ハウジング４の下壁部４ｂの挿入孔１６から挿入される。

ここでピン状端子３ａの軸心が端子５の接触部５ｃの下側接触孔５ｎの孔軸と一致して挿入される場合には、接触部５ｃは左右方向Ｘ、前後方向Ｙに変位することなく、初期位置でピン状端子３ａの挿入を受け入れる。しかしながら、軸心が孔軸に対してずれて挿入される場合には、下側接触孔５ｎの孔軸がピン状端子３ａの軸心と一致するように、接触部５ｃが左右方向Ｘ、前後方向Ｙに変位することでピン状端子３ａの位置ずれを吸収する。この端子５の動作は、各ピン状端子３ａに対応する端子５Ａ，５Ｂ，５Ｃごとに独立して行われる。したがってコネクタ１であれば、各ピン状端子３ａの位置ずれに応じて接触部５ｃが追従変位することで、端子５Ａ，５Ｂ，５Ｃごとに確実な導通接続を実現することができる。

また、コネクタ１と導通接触した状態で相手コネクタ３が変位してピン状端子３ａが例えば左右方向Ｘ、前後方向Ｙに変位した場合には、嵌合室９の内部で浮遊状態で弾性支持されている接触部５ｃとクリップ部６ｃが、その変位に対して追従変位する。即ち、接触部５ｃは可動ばね部５ｂの変位と撓みによって変位し、クリップ部６ｃは可動支持部６ｂの弾性変形によって変位する。こうして相手コネクタ３が変位してもコネクタ１であれば安定した導通接触を維持することができる。

前述のように接続時にピン状端子３ａを挿入する際、また接続後に相手コネクタ３が変位してピン状端子３ａが変位した際には、接触部５ｃは上下方向Ｚにも変位することができる。その変位量は突片５ｋが差込部１５に対して下方から係止するまでである。なお、こうした上下方向Ｚの変位は相手コネクタ３のピン状端子３ａがハーメチックシール端子である場合には、シール後の熱収縮を吸収するのにも有効である。

上記のようにピン状端子３ａと導通接触する接触部５ｃは、例えばそれがピン状端子３ａの長手方向における１点で接触し保持するものである場合には、その接触部分を中心としてピン状端子３ａが回転し傾倒するように変位するおそれがあり、ピン状端子３ａの直立した起立姿勢を維持することができず、接触部５ｃとの安定した導通接触が阻害されてしまう。しかしながら本実施形態の接触部５ｃは、ピン状端子３ａの長手方向における２点、即ち下側接触孔５ｎと上側接触孔５ｐで接触しており、さらに側壁部５ｒがピン状端子３ａの側面を長手方向に沿って当接支持している。これによりピン状端子３ａの直立した起立姿勢が維持されるので、安定した導通接触を維持することができる。

そして、以上のようにピン状端子３ａの変位に追従するように接触部５ｃとクリップ部６ｃが変位しても、クリップ部６ｃの左右の側面部６ｆが、接触部５ｃの側壁部５ｒに対して外側から押圧接触してピン状端子３ａをクリップする保持力を発揮している。このためピン状端子３ａが接触部５ｃから外れてしまうようなことがなく、安定した導通接触を確実に維持することができる。

実施形態の変形例： 上記実施形態では、端子５が３本の例を説明したが、１本以上であれば何本でもよい。また、各端子５について可動ばね部５ｂの構成が異なるものを例示したが、同一形状としてもよい。

上記実施形態では、クリップ端子６のクリップ部６ｃが接触部５ｃの側面部５ｒをクリップする例を説明したが、相手コネクタ３のピン状端子３ａを直接クリップする構成としてもよい。

１ コネクタ
２ プリント基板
３ 相手コネクタ
３ａ ピン状端子
４ ハウジング
４ａ 上壁部
４ｂ 下壁部
５ 端子
５ａ 基部
５ｂ 可動ばね部
５ｃ 接触部
５ｄ 基板接続部
５ｅ 圧入片
５ｆ 固定側屈曲部
５ｇ 横片部
５ｈ 斜片部
５ｉ 縦片部
５ｊ 可動側屈曲部
５ｋ 突片
５ｌ 底面部
５ｍ 底板部
５ｎ 下側接触孔
５ｏ 上面部
５ｐ 上側接触孔
５ｑ ガイド部
５ｒ 側壁部
６ クリップ端子
６ａ 固定片
６ｂ 可動支持部
６ｃ クリップ部
６ｄ ランス
６ｅ 天面部
６ｆ 側面部
６ｇ 底面挿通部
７ 隔壁
８ 前側隔壁
９ 嵌合室
１０ 後側隔壁
１１ 収容凹部
１２ 連通孔
１３ 固定部
１４ 係止孔
１５ 差込部
１６ 挿入孔
１７ 圧入部
１８ 可動溝
Ｐ プリント回路基板

Claims (5)

1. 接続対象のピン状端子と導通接触する端子と、
   前記ピン状端子と前記端子が導通接触する嵌合室を有するハウジングとを備えるコネクタにおいて、
   前記端子は、
   前記ピン状端子と接触する接触部と、
   前記嵌合室の内部で前記接触部を変位可能に弾性支持する可動ばね部とを有しており、
   さらに、前記嵌合室の内部で前記接触部が接触するピン状端子を保持しつつ当該接触部の前記変位に追従変位可能であるクリップ端子を備える
   ことを特徴とするコネクタ。
2. 複数の前記端子を備えており、端子ごとに独立して接触部が可動ばね部に弾性支持されて変位可能である請求項１記載のコネクタ。
3. 可動ばね部は、前記接触部がピン状端子の軸交差方向で変位するように撓み変形する請求項１又は請求項２記載のコネクタ。
4. 可動ばね部は、前記接触部がピン状端子の軸方向で変位するように撓み変形する請求項１〜請求項３何れか１項記載のコネクタ。
5. クリップ端子が、
   ハウジングに対する固定部と、
   ピン状端子を保持するクリップ部と、
   固定部とクリップ部とを繋ぐとともに固定部に対してクリップ部を嵌合室の内部で弾性変位可能に支持する可動支持部とを有する請求項１〜請求項４何れか１項記載のコネクタ。
   

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