JP2019192486A - Power storage unit - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書では、蓄電ユニットに関する技術を開示する。 In this specification, the technique regarding an electrical storage unit is disclosed.
従来、低温時の性能低下を抑制可能な蓄電ユニットが知られている。特許文献1は、リチウム二次電池のバッテリーパック内部に加熱用ヒータを内蔵している。リチウム二次電池は低温時の充電効率が低いため、温度が低い場合には、加熱用ヒータにより所定の温度まで加熱するように構成されている。 Conventionally, a power storage unit capable of suppressing performance degradation at a low temperature is known. In Patent Document 1, a heater for heating is built in a battery pack of a lithium secondary battery. Since the lithium secondary battery has low charging efficiency at a low temperature, when the temperature is low, the lithium secondary battery is configured to be heated to a predetermined temperature by a heater.
ところで、特許文献1の構成では、低温時にリチウム二次電池を加熱するためのヒータが必要であるため、ヒータの分だけ部品点数が多くなってバッテリーパックが大型化するとともに、回路構成が複雑になるという問題がある。 By the way, in the structure of patent document 1, since the heater for heating a lithium secondary battery at low temperature is required, while the number of parts increases by the amount of a heater and a battery pack enlarges, a circuit structure is complicated. There is a problem of becoming.
本明細書に記載された技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、簡素な構成で低温時における蓄電部の性能低下を抑制しつつ大型化を防ぐことを目的とする。 The technology described in the present specification has been completed based on the above-described circumstances, and aims to prevent an increase in size while suppressing a decrease in performance of the power storage unit at a low temperature with a simple configuration. To do.
本明細書に記載された蓄電ユニットは、蓄電部と、前記蓄電部の放電制御が可能な基板と、前記基板に実装され、前記蓄電部に対して伝熱的に配された発熱部品と、を備える。
本構成によれば、発熱部品の熱が蓄電部に伝わることで、蓄電部を加熱するためのヒータを設けなくても発熱部品の熱で蓄電部を加熱することができるため、簡素な構成で低温時における蓄電部の性能低下を抑制しつつ大型化を防ぐことが可能になる。
The power storage unit described in the present specification includes a power storage unit, a substrate capable of controlling discharge of the power storage unit, a heat generating component mounted on the substrate and arranged in a heat transfer manner with respect to the power storage unit, Is provided.
According to this configuration, since the heat of the heat generating component is transmitted to the power storage unit, the power storage unit can be heated with the heat of the heat generating component without providing a heater for heating the power storage unit. It is possible to prevent an increase in size while suppressing a decrease in performance of the power storage unit at low temperatures.
本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記発熱部品と前記蓄電部との間に配されて前記発熱部品の熱を前記蓄電部に伝える伝熱材を備える。
このようにすれば、発熱部品の熱は、伝熱材を介して蓄電部に伝えることができる。
The following embodiments are preferable as the embodiments of the technology described in this specification.
A heat transfer material is provided between the heat generating component and the power storage unit and transmits heat of the heat generating component to the power storage unit.
If it does in this way, the heat of exothermic parts can be transmitted to an electrical storage part via a heat transfer material.
前記伝熱材は、前記基板と前記蓄電部との間に充填されている。
このようにすれば、基板と蓄電部との間の熱伝導性を向上させることができる。
The heat transfer material is filled between the substrate and the power storage unit.
If it does in this way, the thermal conductivity between a board | substrate and an electrical storage part can be improved.
前記基板と前記蓄電部との間を仕切り、前記蓄電部の位置を保持する保持部材を備え、前記保持部材には、前記伝熱材を受ける凹部が形成されている。
このようにすれば、保持部材により蓄電部の位置を保持しつつ、伝熱材を介して発熱部品の熱を蓄電部に伝えることが可能になる。
A holding member that partitions the substrate and the power storage unit and holds the position of the power storage unit is provided, and the holding member has a recess that receives the heat transfer material.
If it does in this way, it will become possible to transmit the heat | fever of a heat-emitting component to an electrical storage part via a heat transfer material, hold | maintaining the position of an electrical storage part with a holding member.
前記基板には、複数の前記発熱部品が実装され、前記伝熱材は、複数の前記発熱部品及び前記複数の蓄電部に接触している。
このようにすれば、伝熱材を介して複数の発熱部品の熱を複数の蓄電部に効率的に伝えることができる。
A plurality of the heat generating components are mounted on the substrate, and the heat transfer material is in contact with the plurality of heat generating components and the plurality of power storage units.
If it does in this way, the heat of a plurality of exothermic parts can be efficiently transmitted to a plurality of electrical storage parts via a heat transfer material.
前記基板及び前記蓄電部を収容するユニットケースを備え、前記ユニットケースは、前記基板に対して空間を空けて対向する対向部と、前記基板と前記対向部との間に空間を空けた状態で前記基板を支持する支持部とを備える。
このようにすれば、ユニットケースの対向部と基板との間の空間により、基板の熱が対向部を介して外部に放熱されにくいため、発熱部品の熱のユニットケース外への放熱を抑制して蓄電部の加熱に利用することができる。
A unit case that accommodates the substrate and the power storage unit, the unit case being opposed to the substrate with a space therebetween, and a space between the substrate and the facing unit; And a support part for supporting the substrate.
In this way, the space between the opposing part of the unit case and the board prevents the heat of the board from being radiated to the outside through the opposing part, so the heat of the heat-generating component is prevented from radiating outside the unit case. Thus, it can be used for heating the power storage unit.
前記蓄電部は、車両の主電源からの電力の供給を受けており、前記発熱部品は、前記主電源と前記蓄電部との間の電力供給経路に配される抵抗である。
このようにすれば、主電源から蓄電部への電力供給の際の突入電流を抑制するために必然的に配されるプリチャージ抵抗の熱を蓄電部の加熱に利用することができる。
The power storage unit is supplied with electric power from a main power source of the vehicle, and the heat generating component is a resistor arranged in a power supply path between the main power source and the power storage unit.
If it does in this way, the heat of the pre-charge resistor necessarily arranged in order to suppress the inrush current at the time of power supply from the main power supply to the power storage unit can be used for heating the power storage unit.
複数の前記蓄電部が前記基板における前記発熱部品の搭載面に沿って並んで配されている The plurality of power storage units are arranged side by side along the mounting surface of the heat generating component on the substrate.
本明細書に記載された技術によれば、簡素な構成で低温時における蓄電部の性能低下を抑制しつつ大型化を防ぐことが可能になる。 According to the technology described in the present specification, it is possible to prevent an increase in size while suppressing a decrease in performance of the power storage unit at a low temperature with a simple configuration.
<実施形態>
実施形態を図1〜図4を参照しつつ説明する。
蓄電ユニット10は、例えば、電気自動車やハイブリット自動車等の車両のバッテリ等からなる主電源Bとランプ等の車載電装品や駆動モータ等からなる負荷Lとの間の電力供給経路に配され、例えば、エンジンのアイドルストップ時や主電源Bの失陥時等における補助電源として用いることができる。以下では、図1のX方向を前方、Y方向を左方、Z方向を上方として説明する。
<Embodiment>
An embodiment will be described with reference to FIGS.
The
蓄電ユニット10は、図2に示すように、複数の蓄電素子21(「蓄電部」の一例)と基板50とが一体的に組み付けられるユニット本体20と、ユニット本体20を収容するユニットケース11とを備える。ユニットケース11は、合成樹脂製又は金属製であって、ロアケース11Aとアッパーケース11Bとを組み合わせて構成される。ロアケース11Aは、平板状の底板部12Aと、底板部12Aの周縁部から上方に角筒状に延びる周壁16Aとを備える。底板部12Aは、長方形状であって、上面の中心部に円柱状の凸部13が形成されており、凸部13の先端とユニット本体20の下面との間には、隙間が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
図1,図3に示すように、ロアケース11Aの内側の角部(周壁16Aの角部の内側に隣接する位置)には、基板50をネジ留めするための複数の支持部14が底板部12Aから突設されている。複数の支持部14の上面は、基板50の高さ位置に応じた所定の高さに形成されており、上面の中心部にはネジ孔14Aが形成されている。周壁16Aの外面には、複数の係止突部17が形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, a plurality of
アッパーケース11Bは、基板50に対して空間を空けて対向する長方形の平板状の対向部12Bと、対向部12Bの周縁部から下方に延びる周壁16Bとを備える。周壁16Bには、ロアケース11Aの係止突部17に係止する撓み変形可能な枠状の被係止部18が設けられている。被係止部18は、撓み変形可能であって、周壁16Aの下端部から下方に突出しており、長方形状の係止孔18Aが貫通形成されている。周壁16Aは、コネクタ53が導出される導出部16Cが切り欠かれている。
The
ユニット本体20は、複数(本実施形態では6個)の蓄電素子21と、複数の蓄電素子21が収容される素子収容部材30と、導電路が形成された基板50と、複数の蓄電素子21と基板50との間に配される伝熱材58と、を備える。
The
複数の蓄電素子21は、主電源Bに対する補助電源として用いられ、例えばキャパシタとされ、左右方向に一列に並んで配されており、内部に図示しない蓄電要素が収容された円柱状の蓄電本体22と、蓄電本体22の軸方向の一方の端面から突出する正負一対のリード端子23とを備える。各リード端子23は、基板50側に屈曲されている。
The plurality of
素子収容部材30は、合成樹脂製又は金属製であって、複数の蓄電素子21の下方側を覆うロアカバー部31と、ロアカバー部31に装着されて複数の蓄電素子21の上方側を覆い、複数の蓄電素子21の位置を保持する保持部材40とを備える。ロアカバー部31は、図2に示すように、各蓄電素子21が載置される円弧状の複数の載置部32が左右方向に並んで設けられている。各載置部32には、図3に示すように、蓄電素子21の外周面を押さえる押さえ片33が設けられている。押さえ片33は、各載置部32毎に前後一対、弾性変形可能に設けられており、それぞれ自然状態では載置部32の底面から斜め上方に片持ち状に延びており、蓄電素子21が載置部32に載置された状態で下方に弾性変形し、弾性反発力により各蓄電素子21を上方側に押さえる。
The
ロアカバー部31は、保持部材40のカバー係止部46に係止される被係止枠34を備えている。被係止枠34は、撓み変形可能な板状であって、長方形状の被係止孔34Aが貫通形成されている。被係止孔34Aの孔縁が保持部材40の外面に突設されたカバー係止部46に係止されることにより保持部材40に対してロアカバー部31が組み付けられた状態に保持される。
The
保持部材40は、図1,図2に示すように、多数の矩形状の領域に区画する壁部41と、左右に隣り合う壁部41間を円弧状に連ね、各蓄電素子21の外周面に嵌合する複数の嵌合部43とを備える。壁部41は、保持部材40の外周に設けられた外周壁41Aと、外周壁41Aの内側に設けられた仕切壁41Bとを有する。仕切壁41Bは、隣り合う蓄電素子21間を仕切るように設けられるとともに、前後方向(蓄電素子21の軸方向)についても複数(本実施形態では3つ)の領域に仕切るように設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
各嵌合部43は、半円筒形状であって、壁部41が包囲する領域ごとに、貫通孔44(「凹部」の一例)が形成されている。各貫通孔44は、壁部41内の領域において嵌合部43を長方形状に切り欠いて形成されている。外周壁41Aの外面には、ロアカバー部31に係止する複数のカバー係止部46と、ネジ留めするための複数の留め部47A,47Bとが形成されている。各カバー係止部46は、外周壁41Aの外面に対して外方に段差状に突出し、下方に向けて傾斜状に突出寸法が小さくなっている。
Each
各留め部47A,47Bは、外周壁41Aに対して外方に板状に突出しており、ネジ59,60の軸部を挿通可能なネジ孔48が貫通形成されている。外周壁41Aの外面の下部に設けられる留め部47Aは、ロアケース11Aとのネジ留めに用いられる。外周壁41Aの外面の上部に設けられる留め部47Bは、基板50とのネジ留めに用いられる。また、保持部材40の中心部には、基板50とのネジ留めに用いられるネジ孔48が形成された留め部47Cが設けられている。
Each
基板50は、絶縁板に導電路のパターンが印刷されたプリント基板からなり、導電路に連なるスルーホール51と、ネジ59の軸部が挿通されるネジ孔52とが貫通形成されている。スルーホール51は、リード端子23が挿通された状態で半田付けされる。基板50の左方側の端部には、コネクタ53が取り付けられている。コネクタ53は、合成樹脂製のハウジング53Aと、ハウジング53Aを貫通し、基板50の導電路に半田付け等により接続される図示しないコネクタ端子を備える。この基板50内には、負荷Lの駆動電流等の比較的大電流が通電する電力回路と負荷L等の動作を制御する比較的小電流の制御回路とが形成されている。基板50の上面や下面等に設けられる制御回路は、蓄電素子21の充放電制御が可能とされており、IC(Integrated Circuit)等の電子部品が半田付けされている。基板50の下面(搭載面)の電力回路(導電路)は、プリチャージ抵抗55(「発熱部品」の一例)やリレー等の電子部品が半田付けされている。なお、プリント基板に対して銅、銅合金等の金属板材からなるバスバーを重ねて基板を構成してもよい。
The
伝熱材58は、基板50と、蓄電素子21との間に充填されている。本実施形態では、
保持部材40の各壁部41内の空間を埋めるように充填されており、嵌合部43の貫通孔44内にも充填されている。伝熱材58としては、例えば、放熱グリス、ゲル、接着剤、粘着シート、合成樹脂、金属等とすることができる。放熱グリスとしては、例えば、シリコーングリスなどの熱伝導性が高く、絶縁性を有する材料を用いることができる。伝熱材58は、粘性を有していてもよいが、粘性を有さず、固形化された部材であってもよい。組み付け後に常温で硬化する常温硬化型や、組み付け後に加熱により硬化する加熱硬化型の伝熱材58を用いてもよい。
The
The holding
蓄電ユニット10の電気的構成について図4を参照しつつ説明する。
蓄電ユニット10は、図4に示すように、主電源Bに接続される入力端子61と、負荷Lに接続される出力端子62と、入力端子61と出力端子62との間に接続され、メインスイッチ63Aを有する主給電路63と、主給電路63に並列に接続され、サブスイッチ64Aを有する副給電路64とを備える。メインスイッチ63Aは、主電源Bの電圧異常等によりオフされる。副給電路64には、プリチャージ抵抗55とサブスイッチ64Aとが直列に接続されてプリチャージ回路を構成している。プリチャージ抵抗55は、蓄電素子21を介して接地されており、メインスイッチ63Aのオン時には、プリチャージ抵抗55により蓄電素子21への突入電流が抑制される。
The electrical configuration of the
As shown in FIG. 4, the
蓄電ユニット10の製造方法について説明する。
複数の蓄電素子21を保持部材40とロアカバー部31との間に配し(図1参照)、保持部材40とロアカバー部31とを組み合わせて複数の蓄電素子21を素子収容部材30内に収容する。また、例えば、基板50に例えば表面実装型のコネクタ53を取付けるとともに、リフロー半田付けにより、基板50にプリチャージ抵抗55等の電子部品を実装する。
A method for manufacturing the
The plurality of
次に基板50におけるプリチャージ抵抗55が実装された側の面の全体に所定の厚みで例えば放熱グリスからなる伝熱材58を塗布する。なお、保持部材40の基板50側の面に伝熱材58を塗布してもよい。次に、複数の蓄電素子21のリード端子23を基板50のスルーホール51に挿通しつつ、素子収容部材30(及び複数の蓄電素子21)を基板50に載置する。このとき、伝熱材58は、基板50と素子収容部材30(及び複数の蓄電素子21)との間に押し潰されて変形し、基板50と素子収容部材30(及び複数の蓄電素子21)との間の空間に充填され、貫通孔44を通り、蓄電素子21に接した状態となる。
Next, a
次に、素子収容部材30を基板50に対してネジ59でネジ留めする。これにより、複数の蓄電素子21及び素子収容部材30が基板50に対して固定される。次に、例えば、フロー半田付けにより、複数の蓄電素子21の各リード端子23をスルーホール51に接続することにより、ユニット本体20が形成される。
Next, the
次に、ユニット本体20をロアケース11Aに収容し、保持部材40の留め部47Aをロアケース11Aの支持部14にネジ60でネジ留めする。次に、アッパーケース11Bをロアケース11Aに被せ、アッパーケース11Bの被係止部18がロアケース11Aの係止突部17に係止されると、蓄電ユニット10が形成される。
Next, the unit
本実施形態の作用、効果について説明する。
蓄電ユニット10は、プリチャージ抵抗55(発熱部品)が実装された基板50と、基板50に対して間隔を空けて配された蓄電素子21(蓄電部)と、プリチャージ抵抗55と蓄電素子21との間に配されてプリチャージ抵抗55の熱を蓄電素子21に伝える伝熱材58とを備える。
本実施形態によれば、プリチャージ抵抗55の熱が伝熱材58を介して蓄電素子21に伝わることで、蓄電素子21を加熱するためのヒータを設けなくてもプリチャージ抵抗55の熱で蓄電素子21を加熱することができるため、簡素な構成で低温時における蓄電素子21の性能低下を抑制しつつ大型化を防ぐことが可能になる。
The operation and effect of this embodiment will be described.
The
According to the present embodiment, the heat of the
また、伝熱材58は、基板50と蓄電素子21との間に充填されている。
このようにすれば、基板50と蓄電素子21との間の熱伝導性を向上させることができる。
Further, the
In this way, the thermal conductivity between the
また、基板50と蓄電素子21との間を仕切り、蓄電素子21の位置を保持する保持部材40を備え、保持部材40には、伝熱材58を通す貫通孔44が形成されている。
このようにすれば、保持部材40により蓄電素子21の位置を保持しつつ、伝熱材58を介してプリチャージ抵抗55の熱を蓄電素子21に伝えることが可能になる。
The holding
In this way, it is possible to transfer the heat of the
また、基板50、蓄電素子21及び伝熱材58を収容するユニットケース11を備え、ユニットケース11は、基板50に対して空間Sを空けて対向する対向部12Bと、基板50と対向部12Bとの間に空間Sを空けた状態で基板50を支持する支持部14とを備える。
このようにすれば、ユニットケース11の対向部12Bと基板50との間の空間Sにより、基板50の熱が対向部12Bを介して外部に放熱されにくいため、プリチャージ抵抗55の熱のユニットケース11外への放熱を抑制して蓄電素子21の加熱に利用することができる。
In addition, a
In this way, the space S between the facing
また、蓄電素子21は、車両の主電源Bからの電力の供給を受けており、発熱部品は、主電源Bと蓄電素子21との間の副給電路64(電力供給経路)に配されるプリチャージ抵抗55である。
このようにすれば、主電源Bから蓄電素子21への電力供給の際の突入電流を抑制するために必然的に配されるプリチャージ抵抗55の熱を蓄電素子21の加熱に利用することができる。
In addition, the
In this way, the heat of the
また、複数の蓄電素子21が基板50の板面に沿って並んで配されており、基板50には、複数のプリチャージ抵抗55が実装され、伝熱材58は、複数のプリチャージ抵抗55及び複数の蓄電素子21に接触している。
このようにすれば、伝熱材58を介して複数のプリチャージ抵抗55の熱を複数の蓄電素子21に効率的に伝えることができる。
A plurality of
In this way, the heat of the plurality of
<他の実施形態>
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
(1)蓄電素子21は、素子収容部材30に収容される構成としたが、これに限られず、素子収容部材30を有さず、蓄電素子21が伝熱材58に対して直接的に載置(密着)されている構成としてもよい。
<Other embodiments>
The technology described in the present specification is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the technology described in the present specification.
(1) The
(2)伝熱材58は、基板50と蓄電素子21との間に隙間なく充填されている構成としたが、発熱部品と蓄電素子21との間に隙間や他の部材が介在し、伝熱材58が充填されていない部分を有していてもよい。
(2) Although the
(3)基板50に実装される発熱部品は、プリチャージ抵抗55としたが、これに限られず、例えば、プリチャージ抵抗55以外の抵抗、FET(Field Effect Transistor)等のリレー、コイル、コンデンサ、IC(Integrated Circuit)等の電子部品としてもよい。
(3) Although the heat generating component mounted on the
(4)蓄電素子21は、円筒形状としたが、これに限られず、例えば、外周形状が角筒状(直方体状)等の多角形状としてもよい。
(5)蓄電ユニット10を車両等に搭載する際の向きは、上記実施形態の向きに限られず、種々の向きで配置することができる。
(4) The
(5) The direction of mounting the
(6)蓄電素子21は、キャパシタとしたが、これに限られない。例えばリチウムイオン二次電池等の電池としてもよい。また、蓄電素子21の数は、上記実施形態の数に限られず、適宜変更することができる。
(7)保持部材40に貫通孔44を形成したが、これに限られない。例えば、貫通孔44に代えて貫通していない凹部を設けてもよい。
(6) The
(7) Although the through
(8)プリチャージ抵抗55等の発熱部品と、蓄電素子21との間は、伝熱材58を介して伝熱的に配置される構成としたが、これに限られない。例えば、伝熱材58を有さず、プリチャージ抵抗55等の発熱部品と、蓄電素子21との間が伝熱的に配置される構成(発熱部品の熱が蓄電素子21に伝わる位置関係)としてもよい。
(9)蓄電素子21と、蓄電素子21を覆う図示しないカバーとを含んで蓄電部を構成し、このカバーを介して、プリチャージ抵抗55等の発熱部品の熱が蓄電素子21に伝わるようにしてもよい。
(8) Although the heat-generating component such as the
(9) The power storage unit is configured to include the
10: 蓄電ユニット
11: ユニットケース
12B: 対向部
14: 支持部
20: ユニット本体
21: 蓄電素子(蓄電部)
22: 蓄電本体
23: リード端子
30: 素子収容部材
31: ロアカバー部
32: 載置部
40: 保持部材
43: 嵌合部
44: 貫通孔
50: 基板
51: スルーホール
55: プリチャージ抵抗(発熱部品)
56: プリチャージリレー
58: 伝熱材
B: 電源
L: 負荷
10: Power storage unit 11:
22: Power storage body 23: Lead terminal 30: Element housing member 31: Lower cover part 32: Placement part 40: Holding member 43: Fitting part 44: Through hole 50: Substrate 51: Through hole 55: Precharge resistor (heat-generating component) )
56: Precharge relay 58: Heat transfer material B: Power supply L: Load
Claims (8)
前記蓄電部の放電制御が可能な基板と、
前記基板に実装され、前記蓄電部に対して伝熱的に配された発熱部品と、を備える蓄電ユニット。 A power storage unit;
A substrate capable of controlling discharge of the power storage unit;
A heat storage unit comprising: a heat generating component mounted on the substrate and arranged in a heat transfer manner with respect to the power storage unit.
前記保持部材には、前記伝熱材を受ける凹部が形成されている請求項2又は請求項3に記載の蓄電ユニット。 Partitioning between the substrate and the power storage unit, comprising a holding member for holding the position of the power storage unit,
The power storage unit according to claim 2 or 3, wherein the holding member has a recess for receiving the heat transfer material.
前記伝熱材は、複数の前記発熱部品及び前記複数の蓄電部に接触している請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の蓄電ユニット。 A plurality of the heat generating components are mounted on the substrate,
The power storage unit according to any one of claims 2 to 4, wherein the heat transfer material is in contact with the plurality of heat generating components and the plurality of power storage units.
前記ユニットケースは、前記基板に対して空間を空けて対向する対向部と、前記基板と前記対向部との間に空間を空けた状態で前記基板を支持する支持部とを備える請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の蓄電ユニット。 A unit case for housing the substrate and the power storage unit;
The unit case includes a facing portion that faces the substrate with a space, and a support portion that supports the substrate with a space between the substrate and the facing portion. The power storage unit according to claim 5.
前記発熱部品は、前記主電源と前記蓄電部との間の電力供給経路に配される抵抗である請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の蓄電ユニット。 The power storage unit is supplied with power from a main power source of the vehicle,
The power storage unit according to any one of claims 1 to 6, wherein the heat generating component is a resistor arranged in a power supply path between the main power source and the power storage unit.
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