JP2020116553A - 移動型空気清浄機 - Google Patents

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Abstract

【課題】お休みモード時の音を抑制できる移動型空気清浄機を提供する。【解決手段】本発明の移動型空気清浄機1は、車輪9s1、9s2と、車輪9s1、9s2を駆動する駆動用モータ9m1、9m2と、吸入口2iから吸入された室内の空気中の塵埃を除去するフィルタ3と、フィルタ3を通過した空気の流れの下流側に設けられるファン6と、塵埃が除去された空気を排出する排出口2oと、駆動用モータ9m1、9m2を制御する制御装置5aと、第1モードか第2モードかを判定する判定手段11aと、前記第2モードの場合に駆動用モータ9m1、9m2の最大推進力を、前記第1モードの場合の駆動用モータ9m1、9m2の最大推進力より小さい所定の推進力に設定する推進力設定手段12bとを備える。【選択図】図7

Description

本発明は、移動型空気清浄機に関する。
従来の据え置き型の空気清浄機は固定して設置されるため、室内の空気の澱み箇所を清浄にできず、澱み箇所を清浄化するためには電力消費が大きくなる。
これに対して、移動型の空気清浄機は、家の中で空気の汚れた所に移動して清浄にできる。つまり、移動型の空気清浄機は、部屋間を移動することにより広い空間の清浄が可能である。
また、移動型の空気清浄機は、空気の汚れた所に移動して清浄にできるため、小風量かつ静音で清浄可能であるというメリットがある。
特開2016−220174号公報(段落0589、0591等) 特開2015−181778号公報(段落0031等) 特開2013−230294号公報(段落0044〜0046、図5等)
ところで、移動型の空気清浄機は、人が就寝中に動作するケースがある。人が就寝中に移動型の空気清浄機が動作するモードをお休みモードと称す。
お休みモードの場合に移動型の空気清浄機がケーブルを乗り越えたり、絨毯に乗り上げる場合に振動音が発生する。利用者は就寝中なので、振動音を騒音と感じる場合がある。
また、お休みモードでは、照明が消された暗がりで移動型の空気清浄機が走行するため、室内を歩く利用者に当たるおそれがある。
特許文献1には、マナーモード(お休みモード)設定を利用者が行った場合、ロボットクリーナーから発生する音量や排気量を下げることが記載されている。
利用者の事前設定モードとして“就寝中の掃除許可(マナーモード)”を利用者が設定した際、夜中に部屋の照明が消灯状態の場合、ロボットクリーナーは利用者が就寝中と自動的に判断してマナーモード状態に自動的に設定することが記載されている。
特許文献2には、「夜」および「暗い」場合は、人が寝ている可能性が高いため、運転モードは「静か」、メッセージ音量は「小」に設定されているとの記載がある。
特許文献3には、自走式掃除機が人感センサ等で近接限界内に人が存在することを感知すると、運転モードを静音モードに切り替えることが記載されている。
しかし、特許文献1〜3には、移動型の空気清浄機のお休みモードに係る記載はあるものの、お休みモード時に発生する音については記載がない。
また、特許文献1〜3には、お休みモード時における移動型の空気清浄機の存在を知らせる構成については記載がない。
本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、お休みモード時に発生する音を抑制できる移動型空気清浄機の提供を目的とする。
前記課題を解決するため、本発明の移動型空気清浄機は、筐体を移動させる車輪と、前記車輪を駆動する駆動用モータと、前記筐体内に配置され吸入口から吸入された室内の空気中の塵埃を除去するフィルタと、前記フィルタを通過した空気の流れの下流側に設けられるファンと、前記塵埃が除去された空気を排出する排出口と、前記駆動用モータを制御する制御装置と、第1モードか、前記第1モードよりも運転音が小さい第2モードかを判定する判定手段と、前記第2モードの場合に前記駆動用モータの最大推進力を、前記第1モードの場合の前記駆動用モータの最大推進力より小さい所定の推進力に設定する推進力設定手段とを備えている。
本発明によれば、お休みモード時に発生する音を抑制できる移動型空気清浄機を提供することができる。
本発明に係る実施形態の移動型空気清浄機の斜視図。 実施形態の移動型空気清浄機の上面図。 図2のI−I断面図。 (a)は実施形態の移動型空気清浄機の側面図、(b)は(a)のII−II断面図、(c)は(a)のIII−III断面図。 移動型空気清浄機の後面図。 移動型空気清浄機の下方斜視図。 移動型空気清浄機の制御構成のブロック図。 移動型空気清浄機が段差を乗り越えたときの時刻に対する駆動推進力の変化を示す図。 移動型空気清浄機がお休みモードの設定によって最大駆動推進力に制限をかけたときの時刻に対する駆動推進力の変化を示す図。 移動型空気清浄機の左・右車輪が段差を乗り越える際の模式図。 移動型空気清浄機におけるお休みモード時の走行制御フロー図。 お休みモード時の人注意喚起手段の制御フロー。
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に、本発明に係る実施形態の移動型空気清浄機1を示す。
図2に、実施形態の移動型空気清浄機1の上面図を示す。
図3に、図2のI−I断面を示す。
本発明の実施形態の移動型空気清浄機1は、通常モード(第1モード)とお休みモード(第2モード)とを有している。
通常モードとは、昼間に走行しつつ空気清浄を行うモードである。
お休みモードとは、夜間の睡眠中にファン(遠心羽根車6)の回転速度を落とし、空気清浄を行うモードである。
お休みモード時、移動型空気清浄機1は、段差を通過する際の車体の振動音を抑えるために段差を回避する走行を行う。具体的には、お休みモード中は、走行車輪の駆動推進力の最大値に制限をかけ、段差を上れなくする。
運転音を抑えることで、すなわちファンの音を抑えて振動音を抑えることで、移動型空気清浄機1が部屋のどこにいるか分るずらくなる。そのため、人への注意喚起手段11c(図6)を搭載している。お休みモード中に人が接近すると、人注意喚起手段(例えばLED等)を点滅または点灯させ注意喚起を行う。
図1、図2に示すように、移動型空気清浄機1は、略円柱形状の車体1Hを有している。
図3に示すように、移動型空気清浄機1の車体1Hは、送風手段1w、走行手段1r、フィルタ3、センサ(11b、11d)、人注意喚起手段11c、制御基板5a、および蓄電池5bと、これらを内包する外装カバー2とにより構成されている。
外装カバー2の上面には、開閉自在な上蓋2fが付いている。
フィルタ3を交換する際には、上蓋2fを開け、フィルタ持ち手部3h(図3)を把持してフィルタ3を持ち上げることができる。
図1、図2に示すように、外装カバー2の上方側面には、全周に車体吸入口2iが設けられている。なお、車体吸入口2iは、移動型空気清浄機1の側部の一部に設けてもよい。
図4(a)に、移動型空気清浄機1の側面図を示し、図4(b)に図4(a)のII−II断面を示し、図4(c)に図4(a)のIII−III断面を示す。
図4(c)に示すように、車体1Hの下部には、車体排出口2oが設けられている。
図3の矢印α1に示すように、側方の全周に設けられた吸入口2iは、室内の空気を側方の全周から吸い込む。フィルタ3で塵埃等が除去され清浄にされた空気は、図3の矢印α2に示すように、下部の排出口2oから下方に向けて排出される。
図3に示す送風手段1wは、遠心羽根車6と羽根車用モータ6mとスクロール7とを有している。
羽根車用モータ6mは、遠心羽根車6と同軸に配置され、遠心羽根車6を駆動する。
遠心羽根車6は、略上向きに配置されている。遠心羽根車6は、回転することで吸入口6iを介して上方から下方へ空気を吸い込み、排出口2oを介して下方に排出する(図3の矢印α2)。なお、吸入口6iとは、遠心羽根車6の羽根6hの上端面6h1(図3)をいう。
図4(c)に示すように、スクロール7は、上面視で遠心羽根車6の外周に渦巻き状に設けられている。
図5に、移動型空気清浄機1の後面図を示す。
図3、図5に示す走行手段1rは、左・右車輪9s1、9s2と車輪モータ9m1、9m2(図3参照)と後方車輪9kとを有している。車輪モータ9m1、9m2は、それぞれ左・右車輪9s1、9s2を駆動する。
移動型空気清浄機1には、一対の左・右車輪9s1、9s2と後方車輪9kとが下方に突出して設けられている。左・右車輪9s1、9s2は、駆動輪であり、後方車輪9kは、従動輪である。
車輪モータ9m1、9m2から左・右車輪9s1、9s2それぞれへの動力伝達手段としてベルトを用いている。車輪モータ9m1、9m2からの動力は、それぞれプーリ(図示せず)を介して左・右車輪9s1、9s2に伝達される。
後方車輪9kはキャスタ(図示せず)を介して下板2s(図3参照)に固定されている。キャスタは下板2sに回転可能に保持されている。
図3、図4(b)に示すフィルタ3は、粒径の大きい塵埃を除去するためのプレフィルタ、粒径の小さい塵埃を除去するためのHEPAフィルタ、および臭い成分を除去するための脱臭フィルタを有して構成されている。
フィルタ3は、車体吸入口2iの内側に、上面視で略円周状に設けられている。図3に示すように、フィルタ3は、高さ方向には車体1Hの上部側方に設けられている。
なお、フィルタ3は、車体1Hの上側部に設けられれば、環状に連続して設けてもよいし、環状を呈するように間欠的に設けてもよい。
<フィルタ3と遠心羽根車6の配置>
移動型空気清浄機1では、フィルタ3を車体1Hの側方に設け、空気の流れ(図3の矢印α1)を略直角に偏向して上向きの遠心羽根車6の吸入口6i(図3)に流入させている。つまり、フィルタ3を通過した空気は、略直角(鉛直方向下方)に偏向されて遠心羽根車6の吸入口6iに流入する。
また、移動型空気清浄機1の側部に配置されたフィルタ3の下端面3a(図3参照)は、遠心羽根車6の羽根車6hの下端面6h2より上方に配置されている。
図6に、移動型空気清浄機1の下方斜視図を示す。
移動型空気清浄機1の底板2tのほぼ中央に、人の注意を喚起する人注意喚起手段11cが下方に突出して設けられている。つまり、人注意喚起手段11cは直接目視されない位置に設けられている。
お休みモード時、暗闇の中で人が近づくと人注意喚起手段11cのLEDが点滅または点灯する。
人注意喚起手段11cのLEDは下方に突出して設けられるので床Yに向けて点滅または点灯する。そのため、利用者にまぶしくなく暗闇の中で移動型空気清浄機1のシルエットを浮き上がらせられる。なお、LED等の人注意喚起手段11cは、下方に向けて設ければ、底板2t以外の車体1Hの箇所に設けてもよい。
<制御系>
図3に示す制御基板5aは、蓄電池5bから電源が供給されている。
図7に、移動型空気清浄機1の制御構成をブロック図に示す。
制御基板5aには、マイコンと各種回路とが実装されている。
移動型空気清浄機1は、行動制御部11と動作制御部12とを備えている。行動制御部11は、センサ(11b、11d)の情報等を基に移動型空気清浄機1の制御を決定する。動作制御部12は、行動制御部11からの情報を基に、移動型空気清浄機1の各構成要素を制御する。
<行動制御部11>
行動制御部11は、人検知手段11bとほこりセンサ11dの情報が入力される演算装置11aを有している。人注意喚起手段11cは、演算装置11aにより点滅または点灯される。
演算装置11aは、ハードウェアとソフトウェアで構成される。なお、演算装置11aは回路(ハードウェアのみ)で構成してもよい。
人検知手段11bは、超音波センサ、赤外線カメラ、レーザセンサ、ToFセンサ等で構成され、車体1Hに設置されている。赤外線カメラは障害物を検知する。ToFセンサは障害物との距離を測定する。
前記したように、人注意喚起手段11cは、LEDで構成されている。人注意喚起手段11cのLEDは、床Yに向けて点滅または点灯して移動型空気清浄機1の存在を利用者に知らせる。ほこりセンサ11dは、塵埃を検知する。
なお、センサとして他に、においを検知するにおいセンサ(図示せず)等を用いてもよい。
<動作制御部12>
動作制御部12は、演算装置12aと左右車輪トルク指定手段12bと左・右車輪回転検出手段12cとを有している。
羽根車用モータ6m、左・右車輪モータ9m1,9m2、および表示部s2は、演算装置12aで制御される。
演算装置12aは、ハードウェアやソフトウェアで構成される。なお、演算装置11aは回路(ハードウェアのみ)で構成してもよい。
左右車輪トルク指定手段12bは、トルク制御ドライバであり、所定のトルクに応じた電流を左・右車輪モータ9m1,9m2に流す。
左・右車輪回転検出手段12cは、エンコーダやホール素子等であり、左・右車輪モータ9m1,9m2に内蔵されている。なお、左・右車輪回転検出手段12cは、左・右車輪モータ9m1,9m2の外部に設けてもよい。
左・右車輪回転検出手段12cの情報は、演算装置12aに入力される。左・右車輪モータ9m1,9m2は、演算装置12aによって左右車輪トルク指定手段12bを介して制御される。
表示部s2は、移動型空気清浄機1の運転や操作の表示を行う。表示部s2には、動作制御部12や行動制御部11の情報が表示される。表示部s2は、例えば7セグメントの液晶ディスプレイが使用される。
上記構成により、移動型空気清浄機1は、自律走行しながら部屋の空気をフィルタ3を通過させて清浄にする。
前記したように、移動型空気清浄機1は通常モードとお休みモードとを有している。お休みモード中は利用者の睡眠を妨げないように、遠心羽根車6の回転速度を低下させて運転音を抑える制御を行う。
<操作部1S>
図1に示すように、移動型空気清浄機1の操作部1Sは上蓋2fの後方の車体1Hの上面に配設されている。
操作部1Sは、操作釦s1と表示部s2とを有している。操作部1Sの操作釦s1と表示部s2とに接続される配線は、制御基板5a(図3参照)に接続されている。
<左・右車輪9s1、9s2の駆動推進力と段差>
移動型空気清浄機1は床Yの段差Y1(図10)を回避する走行を行う。
そこで、左・右車輪9s1、9s2が段差Y1を乗り越える際の駆動推進力について説明する。
図8に、移動型空気清浄機1が段差Y1を乗り越えたときの時刻に対する駆動推進力の変化を示す。図8の横軸に時刻をとり、図8の縦軸に駆動推進力(トルク)をとっている。
段差Y1を乗り越える際、左・右車輪9s1、9s2の駆動推進力は急激に上昇する。そして、段差Y1を乗り越えた後には駆動推進力は段差Y1に至る前の駆動推進力と同程度まで低下する。
図8より、左・右車輪9s1、9s2が段差Y1に接触した場合、駆動推進力が段差乗り越え駆動推進力faを超えると車体1Hは段差を乗り越えることができることが分る。
図9に、移動型空気清浄機1がお休みモードの設定によって最大駆動推進力に制限をかけたときの時刻に対する駆動推進力の変化を示す。図9の横軸に時刻をとり、図9の縦軸に駆動推進力をとっている。
お休みモード時に最大駆動推進力f1を段差乗り越え駆動推進力fa(図8)より小さく設定することで、段差乗り越え駆動推進力faをもつ段差は乗り越えられなくなる。
すなわち、お休みモードの設定により、通常モードの最大駆動推進力より小さい最大駆動推進力に制限すると、制限された最大駆動推進力f1に応じた高さまでの段差のみ乗り越え可能となる。
そこで、移動型空気清浄機1では、段差乗り越え時に音が発生するような段差(例えばコード、じゅうたん等)を乗り越えないように、お休みモード時は、左右車輪トルク指定手段12bによって最大駆動推進力(最大トルク)f1を設定する。
<段差Y1乗り越え時の左・右車輪9s1、9s2の駆動推進力>
次に、段差Y1乗り越え時の左・右車輪9s1、9s2の駆動推進力について説明する。
図10に、移動型空気清浄機1の左・右車輪9s1、9s2が段差Y1を乗り越える際の模式図を示す。
段差Y1は床Yからの高さhをもつ。左・右車輪9s1、9s2が段差Y1に点Pで当接した際、左・右車輪9s1、9s2は、点Aで床Yと接触する。
左・右車輪9s1、9s2は半径rをもち、中心Oである。
移動型空気清浄機1が段差Y1を乗り越える駆動推進力Fは、点P周りの駆動推進力Fによる時計周りのモーメントが左・右車輪9s1、9s2に加わる移動型空気清浄機1の重量(mg)による反時計周りのモーメントより大きいという関係から、下式(1)で表される。
Figure 2020116553
移動型空気清浄機1がお休みモードで走行可能な床Yは、例えば走行時に音が発生しない滑らかな硬い床とする。音が発生しない滑らかな硬い床は、転がり抵抗(=左・右車輪9s1、9s2による駆動推進力)が小さい。
そして、下式(2)の関係が成立する。
滑らかな硬い床での駆動推進力<お休みモード時の最大駆動推進力f1<設定段差高さ(絨毯、ケーブル等)の乗越え駆動推進力 (2)
設定段差高さとしては、一例として例えば2〜3mm程度が考えられる。なお、設定段差高さは任意に決定できる。
式(2)の駆動推進力は左・右車輪9s1、9s2によるものである。つまり、式(2)の駆動推進力は左・右車輪9s1、9s2それぞれの駆動推進力の和である。
<お休みモード時の走行制御フロー>
次に、移動型空気清浄機1におけるお休みモード時の走行制御の流れについて説明する。
図11に、移動型空気清浄機1におけるお休みモード時の走行制御フローを示す。
お休みモード時の制御は、主に行動制御部11の演算装置11aと、動作制御部12の演算装置12aとで行われる。
移動型空気清浄機1がスタートされると、まず、演算装置11aでお休みモードか否か判定される(図11のステップS11)。
お休みモードでない場合(ステップS11でNo)、通常モードに移行する(ステップS12)。
お休みモードの場合(ステップS11でYes)、演算装置12aは、左右車輪トルク指定手段12bを用いて、左右車輪9s1、9s2の最大駆動推進力(最大駆動トルク)をお休みモード設定に変更する。また、演算装置12aは、遠心羽根車6の回転速度をお休みモード設定に変更する(ステップS13)。
そして、移動型空気清浄機1は、演算装置12aの制御でランダム移動を行う(ステップS14)。
ランダム移動中、演算装置11aで、通常モードに移行するか否か判定される(ステップS15)。
通常モードに移行と判定された場合(ステップS15でYes)、通常モード(ステップS12)に移行する。
通常モードに移行と判定されない場合(ステップS15でNo)、ステップS16に移行する。
ステップS16では、演算装置11aで、停止か否か判定される。
停止ボタン(図示せず)が押下されて停止と判定された場合(ステップS16でYes)、停止する。
停止でないと判定された場合(ステップS16でNo)、ステップS17に移行する。
ランダム移動中、設定された最大駆動推進力f1より大きな段差Y1(図10)に左・右車輪9s1、9s2が接触すると、最大駆動推進力f1が制限されているため、乗り越えることができない。そのため、移動型空気清浄機1はその場でスタック(立ち往生)する。そこで、一定時間左・右車輪9s1、9s2が回転を停止したことを左・右車輪回転検出手段12cで検出する(ステップS17)。
一定時間左・右車輪9s1、9s2の停止を検出した場合(ステップS17でYes)、演算装置11a、12aはスタック状態にあると判断し、まず演算装置12aによってバック走行を行う(ステップS18)。
その後、移動型空気清浄機1は方向転換(方向を変更)して(ステップS19)、ランダム移動(ステップS14)に復帰する。
一方、ステップS17で、左・右車輪9s1、9s2の回転の停止が検出されない場合(ステップS17でNo)、ランダム移動(ステップS14)を継続する。
以上が、お休みモード時の走行制御である。
なお、ステップS15、S16を設けることなく、別フローで通常モードへの移行の判定のステップや、停止の判定のステップを設けてもよい。
上記構成によれば、お休みモード時に左・右車輪9s1、9s2が所定以上の段差Y1(図10)に当たると、移動型空気清浄機1は、段差Y1を回避して走行する。
そのため、移動型空気清浄機1は段差Y1を乗り越える際に発生する振動を回避でき、お休みモード時に静寂を保つことができる。
<お休みモード時の人注意喚起手段11cの制御>
人の注意を喚起する人注意喚起手段11cの制御について説明する。
図6に示すように、移動型空気清浄機1の底板2t(図6参照)の中央には、人注意喚起手段11cが設けられている。
お休みモード時に移動型空気清浄機1の近くに人がいる場合、人注意喚起手段11cであるLEDを点滅または発光させ、移動型空気清浄機1の下方の床Yを照らす。これにより、暗闇中で移動型空気清浄機1のシルエットを浮かび上がらせ、利用者に注意を喚起する。
図12に、お休みモード時の人注意喚起手段11cの制御フローを示す。
お休みモードが開始されると、人検知手段11bの情報を用いて近くに人がいるか否か演算装置11aで判定される(図12のステップS21)。
人がいると判定された場合(図12のステップS21でYes)、演算装置12aが車輪モータ9m1、9m2により左・右車輪9s1、9s2を停止するとともに、人注意喚起手段11cのLEDを点滅または点灯する(ステップS22)。その後、ステップS21に移行する。
ステップS21で、人がいないと判定された場合(図12のステップS21でNo)、演算装置12aが左・右車輪9s1、9s2を稼動するとともに、人注意喚起手段11cのLEDを消灯し(ステップS23)、ステップS21に移行する。
以上が人注意喚起手段11cの制御である。
上記構成によれば、お休みモード時に人が近くにいる場合に暗闇中で人注意喚起手段11cのLEDを点滅または点灯して移動型空気清浄機1のシルエットを浮かび上がらせる。これにより、利用者にまぶしさを感じさせることなく、移動型空気清浄機1のサイズと位置を正確に知らせることができる。そのため、お休みモード時の移動型空気清浄機1の存在を利用者に効果的に注意喚起できる。
<<その他の実施形態>>
1.前記実施形態では様々な構成を説明したが、各構成を適宜組み合わせて構成してもよい。
2.前記実施形態では、遠心羽根車6を上向きまたは下向きに配置する場合を説明したが、上向きまたは下向きから傾けて配置してもよい。
3.なお、人注意喚起手段11cは、LEDに代えて、車体1Hの表面に有機ELを装備してもよい。
4.前記実施形態で説明した構成は、本発明の一例であり、特許請求の範囲で記載した範囲内でその他の様々な形態が可能である。
1 移動型空気清浄機
1H 車体
2 外装カバー(筐体)
2i 本体吸入口(吸入口)
2o 本体排出口(排出口)
3 フィルタ
6 遠心羽根車(ファン)
9m1 左車輪モータ(駆動用モータ)
9m2 右車輪モータ(駆動用モータ)
9s1 左車輪(車輪)
9s2 右車輪(車輪)
11a 演算装置(判定手段、点灯制御手段)
11b 人検知手段
11c 人注意喚起手段
12a 演算装置(制御装置)
12b 左右車輪トルク指定手段(推進力設定手段)
Y1 段差

Claims (4)

  1. 筐体を移動させる車輪と、
    前記車輪を駆動する駆動用モータと、
    前記筐体内に配置され吸入口から吸入された室内の空気中の塵埃を除去するフィルタと、
    前記フィルタを通過した空気の流れの下流側に設けられるファンと、
    前記塵埃が除去された空気を排出する排出口と、
    前記駆動用モータを制御する制御装置と、
    第1モードか、前記第1モードよりも運転音が小さい第2モードかを判定する判定手段と、
    前記第2モードの場合に前記駆動用モータの最大推進力を、前記第1モードの場合の前記駆動用モータの最大推進力より小さい所定の推進力に設定する推進力設定手段とを
    備えていることを特徴とする移動型空気清浄機。
  2. 請求項1に記載の移動型空気清浄機において、
    人がいるかいないかを検知する人検知手段と、
    人の注意を喚起する人注意喚起手段と、
    前記第2モードの場合に人がいると検知された際に前記人注意喚起手段を点灯させる点灯制御手段とを
    備えていることを特徴とする移動型空気清浄機。
  3. 請求項1に記載の移動型空気清浄機において、
    前記所定の推進力は、
    所定の段差を乗り越える推進力未満に設定されている
    ことを特徴とする移動型空気清浄機。
  4. 請求項1に記載の移動型空気清浄機において、
    人がいるかいないかを検知する人検知手段と、
    人の注意を喚起する人注意喚起手段と、
    前記第2モードの場合に、人がいると検知された際に前記人注意喚起手段を点滅または点灯させる点灯制御手段とを備え、
    前記人注意喚起手段は、車体の下面または下方に向けて設けられている
    ことを特徴とする移動型空気清浄機。
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