JP2021109472A - 車両用ピラー - Google Patents

Abstract

【課題】視認性の高さと座屈耐性、剛性の向上とが両立可能な車両用ピラーを実現すること。【解決手段】車両用ピラー１は、第１骨格部材１０と、第２骨格部材１１と、透明部材１２と、によって構成されている。透明部材１２の車両外側側面１２ａは、車両内側から外側に向かって凸な曲面を有している。車両内側側面１２ｂは、透明部材１２の中央に向かって段階的に厚くなっていく３段の段差形状１３となっている。また、段差形状１３の各段の表面は曲面となっており、各段表面の曲率中心は、車両外側側面１２ａの曲面の曲率中心と一致している。また、各段の第１表面１３ａ、第２表面１３ｂ、第３表面１３ｃの曲率半径をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３として、Ｒ＞Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３となっている。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用ピラーに関するものであり、特に透明部材を有するものに関する。

従来の車両用ピラーは不透明な材料であり、運転者の視界を遮り死角を発生させる。そこで車両用ピラーによる死角を減少させる技術が各種提案されており、たとえば特許文献１がある。

特許文献１には、２本の骨格部材により透明部材が保持された車両用ピラーが記載されている。また、透明部材は、車両外側側面、車両内側側面のいずれも曲面を有しており、車両外側側面の曲率と、車両内側側面の曲率を同一にすることが記載されている。これにより、運転者が視認する像の大きさが実像と相違することを抑制している。

特開２００６−２７３０５７号公報

しかし、特許文献１では、車両内側側面と車両外側側面を同一の曲率とするため、車両内側側面の形状自由度が低く、座屈耐性や剛性などを向上させることが難しかった。

そこで本発明の目的は、透明部材を有した車両用ピラーにおいて、運転者が透明部材を介して視認する像の歪みを軽減しつつ、座屈耐性や剛性を向上させることである。

本発明は、透明部材を有した車両用ピラーにおいて、透明部材の車両外側側面は、水平方向の断面において円弧である第１外曲面を有し、透明部材の車両内側側面のうち、第１外曲面に対向する領域は、水平方向の断面において、第１外曲面と曲率中心が同一であって、互いに曲率半径の異なる２以上の円弧である第１内曲面を有した形状である、ことを特徴とする車両用ピラーである。

本発明において、車両内側側面の形状は、第１外曲面の端部から中央に向かうにつれて透明部材が厚くなるような段差形状であり、その段差形状の各段の表面が第１内曲面であってもよい。

本発明において、車両外側側面は、第１外曲面の両端にそれぞれ接続し、平面である外平面を有し、車両内側側面のうち、外平面に対向する領域は、外平面に平行な平面である内平面であってもよい。

車両外側側面は、第１外曲面の一端に接続し、水平方向の断面において第１外曲面よりも曲率半径が大きな円弧である第２外曲面を有し、車両内側側面のうち、第２外曲面に対向する領域は、水平方向の断面において第２外曲面と曲率中心が同一の円弧である第２内曲面であってもよい。

本発明によれば、透明部材を有した車両用ピラーにおいて、運転者が透明部材を介して視認する像の歪みを軽減しつつ、座屈耐性や剛性を向上させることができる。

実施例１の車両用ピラー１を有した車両を示した図。 実施例１の車両用ピラー１を示した図。 実施例１の車両用ピラー１の水平方向の断面図。 変形例の車両用ピラーの構成を示した図。 比較例１の車両用ピラーの構成を示した図。 比較例２の車両用ピラーの構成を示した図。 実施例２の車両用ピラーの透明部材の構成を示した図。 比較例３の車両用ピラーの透明部材の構成を示した図。 比較例４の車両用ピラーの透明部材の構成を示した図。 実施例３の車両用ピラーの透明部材の構成を示した図。 比較例５の車両用ピラーの透明部材の構成を示した図。 比較例６の車両用ピラーの透明部材の構成を示した図。

以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

図１は、実施例１の車両用ピラー１を有した車両を示した図であり、図２は車両用ピラー１を車両外側から見た図である。また、図３は、実施例１の車両用ピラー１の水平方向の断面図である。

実施例１の車両用ピラー１は、図１に示すように、車両のフロントピラーであり、フロントウィンドウ２と前座席のサイドウィンドウ３との交差部分に設けられた柱状の構造体である。

また、実施例１の車両用ピラー１は、図１、２のように、第１骨格部材１０と、第２骨格部材１１と、透明部材１２と、によって構成されている。

第１骨格部材１０および第２骨格部材１１は、鋼板や炭素繊維強化樹脂からなり、それぞれ柱状であり、所定間隔を空けておよそ平行に配置されている。また、第１骨格部材１０および第２骨格部材１１は凹部をそれぞれ有し、その２つの凹部が向かい合うように配置されている。この凹部は、透明部材１２の端部を嵌め込んで透明部材１２を保持するためのものである。

なお、第１骨格部材１０および第２骨格部材１１は、実際にはフロントウィンドウ２やサイドウィンドウ３と接続、支持する構造も有するが、実施例１においては省略する。

透明部材１２は、可視光に対して十分に高い透過率を有した材料からなる柱状、板状の部材であり、屈折率は一様である。透明部材１２の端部は、第１骨格部材１０および第２骨格部材１１の凹部に嵌め込まれている。これにより、透明部材１２は第１骨格部材１０と第２骨格部材１１との間に保持された構造となっている。透明部材１２の材料は、樹脂、ガラスなどを用いることができ、強度などの点から繊維強化樹脂を用いてもよい。

このように、実施例１の車両用ピラー１は、窓を設けて透明部材１２を嵌め込んだ構造であり、透明部材１２によって車両用ピラー１により生じる死角を軽減し、運転者の視認性を向上させている。

透明部材１２の車両外側側面１２ａは、車両内側から外側に向かって凸な曲面（本発明の第１外曲面に相当）を有している。また、水平方向の断面において曲率半径は一定であり、円弧を成している。図３のように、車両内側側面１２ｂの曲面の曲率中心をＯ、曲率半径をＲとする。

透明部材１２の車両内側側面１２ｂは、図３に示すように、透明部材１２の端部側から中央側に向かって透明部材１２が段階的に厚くなっていく３段の段差形状１３となっている。そのため、透明部材１２の両端を結ぶ直線と透明部材１２の重心との距離が小さくなり、かつ透明部材１２の中央の厚みが増す。その結果、実施例１の車両用ピラー１は、座屈耐性や剛性が向上している。

また、段差形状１３の各段の表面は曲面（本発明の第１内曲面に相当）となっており、以下、段差形状１３の各段のうち下段の表面を第１表面１３ａ、中段の表面を第２表面１３ｂ、上段の表面を第３表面１３ｃとする。第１表面１３ａ、第２表面１３ｂ、第３表面１３ｃのいずれも、水平方向の断面において曲率中心、曲面の曲率半径が一定で円弧を成している。また、第１表面１３ａ、第２表面１３ｂ、第３表面１３ｃの曲率中心は、車両外側側面１２ａの曲面の曲率中心と一致している。また、第１表面１３ａ、第２表面１３ｂ、第３表面１３ｃの曲率半径をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３として、Ｒ＞Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３となっている。

段差形状１３の各段の側面は平面であり、その角度は実施例１の車両用ピラー１の視認性が高く、かつ座屈耐性や剛性が向上できる範囲であれば任意である。たとえば、曲率半径方向に対して−３０〜３０°である。また、段差形状１３の各段の側面を曲面などによって連続的にしてもよいが、視認性の点で平面とした方が好ましい。

透明部材１２の車両内側側面１２ｂが上記のように設定されている結果、水平方向の断面において、第１表面１３ａの領域、第２表面１３ｂの領域、第３表面１３ｃの領域の各領域は、車両外側側面１２ａの同心円の一部となり、光の屈折が抑制される。そのため、運転者が曲率中心Ｏ近傍から透明部材１２を介して視認する像の歪みが軽減されている。

なお、車両外側側面１２ａの曲面および車両内側側面１２ｂの曲面は、曲率半径が完全に一定である必要はなく、視認性の向上と座屈耐性、剛性の向上を両立できる範囲であれば、変動があってもよい。たとえば、曲率半径の最小値に対する最大値の比が１．１以下、好ましくは１．０５以下であればよい。

また、車両外側側面１２ａの曲面の曲率中心と、車両内側側面１２ｂの曲面の曲率中心とは、完全に一致している必要はなく、視認性の向上と座屈耐性、剛性の向上を両立できる範囲であれば、ずれがあってもよい。たとえば、車両外側側面１２ａの曲面の曲率中心と車両内側側面１２ｂの曲面の曲率中心との距離が、車両外側側面の曲面の曲率半径の０．１倍以下、好ましくは０．０５倍以下であればよい。

また、段差形状１３の段数は実施例１のように３段である必要はなく、段数が第１骨格部材１０側と第２骨格部材１１側とで対称である必要もない。互いに曲率半径の異なる２以上の円弧である曲面を有するような段差構造であれば、任意でよく、求める視認性、座屈耐性、剛性などに応じて設定することができる。たとえば、図４のように、第１骨格部材１０側は４段、第２骨格部材１１側は５段の段差形状１３としてもよい。図４の車両用ピラーでは、各段表面は実施例１と同様の曲面となっており、第２骨格部材１１側の５段の曲率半径を最上段から順に、Ｒ５、Ｒ４、Ｒ３、Ｒ２、Ｒ１として、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ４＞Ｒ５となっている。また、第１骨格部材１０側の４段の曲率半径は、最上段から順に、Ｒ５、Ｒ４、Ｒ３、Ｒ２となっている。

以上、実施例１の車両用ピラー１では、透明部材１２の車両内側側面１２ｂを、水平方向の断面において、互いに曲率半径の異なる２以上の円弧を有する構造とし、それら円弧を車両外側側面１２ａと曲率中心が同一の円弧としている。そのため、運転者が透明部材１２を介して視認する像の歪みを軽減しつつ、車両用ピラー１の座屈耐性や剛性を向上させることができる。

（比較例１の車両用ピラーについて）
図５は、比較例１の車両用ピラーの構成を示した図である。比較例１の車両用ピラーは、実施例１の車両用ピラーの透明部材１２を、透明部材１１２に置き換えたものであり、他の構成は実施例１と同様である。

透明部材１１２の車両外側側面１１２ａは、透明部材１２の車両外側側面１２ａと同様の曲面である。透明部材１１２の車両内側側面１１２ｂは、水平方向の断面において、車両外側側面１１２ａの円弧と同心円の円弧であり、曲率中心がＯで一致し、曲率半径はＲ１である。

比較例１の車両用ピラーは、水平方向の断面において、車両内側側面１１２ｂが車両外側側面１１２ａの同心円の一部となるため、光の屈折が抑制され、運転者が透明部材１１２を介して視認する像の歪みは軽減されている。そのため、比較例１の車両用ピラーは実施例１の車両用ピラーと同等の視認性である。しかし、比較例１の車両用ピラーは、透明部材１１２の両端を結ぶ直線と透明部材１１２の重心との距離が、実施例１の車両用ピラーの透明部材１２の場合よりも大きく、座屈耐性や剛性が実施例１に比べて劣っている。

（比較例２の車両用ピラーについて）
図６は、比較例２の車両用ピラーの構成を示した図である。比較例２の車両用ピラーは、実施例１の車両用ピラーの透明部材１２を、透明部材２１２に置き換えたものであり、他の構成は実施例１と同様である。

透明部材２１２の車両外側側面２１２ａは、透明部材１２の車両外側側面１２ａと同様の曲面である。透明部材２１２の車両内側側面２１２ｂは、平面である。

比較例２の車両用ピラーは、車両外側側面２１２ａが曲面、車両内側側面２１２ｂが平面であることから、透明部材２１２の中心が厚くなる。そのため、比較例２の車両用ピラーは、実施例１の車両用ピラーと同等の座屈耐性、剛性を有している。しかし、比較例２の透明部材２１２はレンズ形状をしており、運転者が透明部材を介して視認する像に歪みを生じる。よって比較例２の車両用ピラーは実施例１の車両用ピラーよりも視認性が劣っている。

このように、比較例１、２の車両用ピラーでは、視認性の高さと座屈耐性、剛性の向上とを両立することができない。これに対し、実施例１の車両用ピラーはそれを両立することができる。

図７は、実施例２の車両用ピラーの構成を示した図である。実施例２の車両用ピラーは、図７のように、第１骨格部材２０と、第２骨格部材２１と、透明部材２２と、によって構成されている。第１骨格部材２０および第２骨格部材２１は、透明部材２２の両端に嵌め込んで保持するための凹部の形状が異なる以外は実施例１の第１骨格部材１０および第２骨格部材１１と同様である。

透明部材２２は、実施例１の透明部材１２とは車両外側側面２２ａ、車両内側側面２２ｂが異なっている。それ以外は透明部材１２と同様の構造である。

透明部材２２の車両外側側面２２ａは、水平方向の断面において曲率半径が一定の円弧である曲面２２ａａと、その曲面２２ａａの両端で接続する平面２２ａｂ（本発明の外平面に相当）とを有している。曲面の曲率中心はＯ、曲率半径はＲとする。

透明部材２２の車両内側側面２２ｂは、車両外側側面２２ａの平面２２ａｂと対向する領域については平面ａｂと平行な平面２２ｂａ（本発明の内平面に相当）であり、車両外側側面２２ａの曲面２２ａａと対向する領域は、中央に向かって段階的に厚くなっていく３段の段差形状２３となっている。この段差形状２３は、実施例１の段差形状１３と同様の構造である。段差形状２３の各段の表面は、水平方向の断面において曲率中心Ｏで曲率半径が一定の円弧であり、最上段表面の曲率半径をＲ３、中段表面の曲率半径をＲ２、下段表面の曲率半径をＲ１として、Ｒ＞Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３となっている。

実施例２のように、透明部材２２の車両外側側面２２ａが曲面２２ａａと平面２２ａｂで構成される場合、透明部材２２の座屈の際は曲面２２ａａに応力が集中する。そこで、車両内側側面２２ｂのうち曲面２２ａａに対向する領域を実施例１と同様の段差形状の構造とすることで、車両用ピラーの座屈耐性や剛性を向上させ、かつ運転者が透明部材２２の曲面領域を介して視認する像の歪みも損なわないようにしている。

（比較例３の車両用ピラーについて）
図８は、比較例３の車両用ピラーの構成を示した図である。比較例３の車両用ピラーは、実施例２の車両用ピラーの透明部材２２を透明部材１２２に置き換えたものであり、他の構成は実施例２と同様である。

透明部材１２２は、透明部材２２の車両内側側面２２ｂのうち、段差形状２３が設けられている領域を、水平方向の断面において曲率中心がＯで曲率半径がＲ１の曲面１２２ｂａに置き換えた以外は透明部材２２と同様である。

比較例３の車両用ピラーは、車両内側側面のうち曲面１２２ｂａが、水平方向の断面において、車両外側側面２２ａの曲面２２ａａの同心円の一部となるため、光の屈折が抑制され、運転者が透明部材１２２の曲面２２ａａの領域を介して視認する像の歪みは軽減されている。そのため、比較例３の車両用ピラーは実施例２の車両用ピラーと同等の視認性である。しかし、比較例３の車両用ピラーは、透明部材１２２の両端を結ぶ直線と透明部材１２２の重心との距離が、実施例２の車両用ピラーの透明部材２２の場合よりも大きく、座屈耐性や剛性が実施例２に比べて劣っている。

（比較例４の車両用ピラーについて）
図９は、比較例４の車両用ピラーの構成を示した図である。比較例４の車両用ピラーは、実施例２の車両用ピラーの透明部材２２を透明部材２２２に置き換えたものであり、他の構成は実施例２と同様である。

透明部材２２２は、透明部材２２の車両内側側面２２ｂのうち、段差形状２３が設けられている領域を、平面２２２ｂａに置き換えた以外は透明部材２２と同様である。

比較例４の車両用ピラーは、車両内側側面のうち、曲面２２ａａと対向する領域が平面２２２ｂａであることから、透明部材２２２の中心が厚くなる。そのため、比較例４の車両用ピラーは、実施例２の車両用ピラーと同等の座屈耐性、剛性を有している。しかし、比較例４の透明部材２２２の曲面領域はレンズ形状をしており、運転者が透明部材２２２の曲面２２ａａの領域を介して視認する像に歪みを生じる。よって比較例４の車両用ピラーは実施例２の車両用ピラーよりも視認性が劣っている。

このように、比較例３、４の車両用ピラーは、視認性の高さと座屈耐性、剛性の向上とを両立することができない。これに対し、実施例２の車両用ピラーはそれを両立することができる。

図１０は、実施例３の車両用ピラーの構成を示した図である。実施例３の車両用ピラーは、図１０のように、第１骨格部材３０と、第２骨格部材３１と、透明部材３２と、によって構成されている。第１骨格部材３０および第２骨格部材３１は、透明部材３２の両端に嵌め込んで保持するための凹部の形状が異なる以外は実施例１の第１骨格部材１０および第２骨格部材１１と同様である。

透明部材３２は、実施例１の透明部材１２とは車両外側側面３２ａ、車両内側側面３２ｂが異なっている。それ以外は透明部材１２と同様の構造である。

透明部材３２の車両外側側面３２ａは、水平方向の断面において曲率半径が一定の円弧である曲面３２ａａと、その曲面３２ａａの一端で接続し、水平方向の断面において曲率半径が曲面３２ａａよりも大きな円弧である曲面３２ａｂ（本発明の第２外曲面に相当）と、曲面３２ａａの他端で接続する平面２２ａｃとを有している。ここで、曲面３２ａａの曲率中心をＯ、曲率半径をＲとする。

透明部材３２の車両内側側面３２ｂは、車両外側側面３２ａの平面３２ａｃと対向する領域については、平面３２ａｃと平行な平面３２ｂｃである。また、車両外側側面３２ａの曲面３２ａｂと対向する領域については、水平方向の断面において曲面３２ａｂと曲率中心が同一で曲面３２ａｂよりも曲率半径が小さな円弧の曲面３２ｂｂ（本発明の第２内曲面に相当）である。また、車両外側側面３２ａの曲面３２ａａと対向する領域は、中央に向かって段階的に厚くなっていく３段の段差形状３３となっている。この段差形状３３は、実施例１の段差形状１３と同様の構造である。段差形状３３の各段の表面は、水平方向の断面において曲率中心Ｏで曲率半径が一定の円弧であり、最上段表面の曲率半径をＲ３、中段表面の曲率半径をＲ２、下段表面の曲率半径をＲ１として、Ｒ＞Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３となっている。

実施例３のように、透明部材２２の車両外側側面３２ａが曲面３２ａａと、曲面３２ａａよりも曲率半径が大きな曲面３２ａｂと、平面３２ａｃで構成される場合、透明部材３２の座屈の際は曲率半径が最も小さい曲面３２ａａに応力が集中する。そこで、車両内側側面３２ｂのうち曲面３２ａａに対向する領域を実施例１と同様の段差形状の構造とすることで、車両用ピラーの座屈耐性や剛性を向上させ、かつ運転者が透明部材３２の曲面３２ａａの領域を介して視認する像の歪みも損なわないようにしている。

なお、もちろん、車両内側側面３２ｂのうち曲面３２ａｂに対向する領域にも、実施例１と同様の段差形状を設け、車両用ピラーの座屈耐性や剛性のさらなる向上を図ってもよい。

（比較例５の車両用ピラーについて）
図１１は、比較例５の車両用ピラーの構成を示した図である。比較例５の車両用ピラーは、実施例３の車両用ピラーの透明部材３２を透明部材１３２に置き換えたものであり、他の構成は実施例３と同様である。

透明部材１３２は、透明部材３２の車両内側側面３２ｂのうち、段差形状３３が設けられている領域を、水平方向の断面において曲率中心がＯで曲率半径がＲ１の円弧である曲面１３２ｂａに置き換えた以外は透明部材３２と同様である。

比較例５の車両用ピラーは、車両内側側面のうち曲面１３２ｂａが、水平方向の断面において、車両外側側面３２ａの曲面３２ａａの同心円の一部となるため、光の屈折が抑制され、運転者が透明部材１３２の曲面３２ａａの領域を介して視認する像の歪みは軽減されている。そのため、比較例５の車両用ピラーは実施例３の車両用ピラーと同等の視認性である。しかし、比較例５の車両用ピラーは、透明部材１３２の両端を結ぶ直線と透明部材１３２の重心との距離が、実施例３の車両用ピラーの透明部材３２の場合よりも大きく、座屈耐性や剛性が実施例３に比べて劣っている。

（比較例６の車両用ピラーについて）
図１２は、比較例６の車両用ピラーの構成を示した図である。比較例６の車両用ピラーは、実施例３の車両用ピラーの透明部材３２を透明部材２３２に置き換えたものであり、他の構成は実施例３と同様である。

透明部材２３２は、透明部材３２の車両内側側面３２ｂのうち、段差形状３３が設けられている領域を、平面２３２ｂａに置き換えた以外は透明部材３２と同様である。

比較例６の車両用ピラーは、車両内側側面のうち、曲面３２ａａと対向する領域が平面２３２ｂａであることから、曲面３２ａａの中心が厚くなる。そのため、比較例６の車両用ピラーは、実施例３の車両用ピラーと同等の座屈耐性、剛性を有している。しかし、比較例６の透明部材２３２の曲面３２ａａの領域はレンズ形状をしており、運転者が透明部材２３２の曲面３２ａａの領域を介して視認する像に歪みを生じる。よって比較例６の車両用ピラーは実施例３の車両用ピラーよりも視認性が劣っている。

このように、比較例５、６の車両用ピラーは、視認性の高さと座屈耐性、剛性の向上とを両立することができない。これに対し、実施例３の車両用ピラーはそれを両立することができる。

（各種変形例）
実施例１の車両用ピラー１では、骨格部材は、第１骨格部材１０と第２骨格部材１１の２本のみであるが、視認性を損なわない範囲であれば、骨格部材の本数は問わない。また、骨格部材の位置も、実施例１のように透明部材１２の両端で支えるものである必要はない。たとえば透明部材１２の内部を貫通するように設けてもよい。また、骨格部材同士がはしご状、三角格子状、正方格子状などに連結されていてもよい。また、骨格部材は網状、パンチングシート状などの形状であってもよい。要するに、骨格部材は透明部材を支持できる構造、形状であって、搭乗者が車外を認識できる程度に開口部を有していれば任意である。

実施例１では、本発明の車両用ピラーをフロントピラーに適用した例を示しているが、本発明の車両用ピラーはフロントピラー以外にも適用可能である。

本発明の車両用ピラーは、自動車や電車など、あらゆる車両のピラーに適用することができる。

本発明の車両用ピラーは、種々の車両に適用することができる。

１：車両用ピラー
１０、２０、３０：第１骨格部材
１１、２１、３１：第２骨格部材
１２、２２、３２：透明部材
１２ａ、２２ａ、３２ａ：車両外側側面
１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ：車両内側側面

Claims (4)

1. 透明部材を有した車両用ピラーにおいて、
   前記透明部材の車両外側側面は、水平方向の断面において円弧である第１外曲面を有し、
   前記透明部材の車両内側側面のうち、前記第１外曲面に対向する領域は、水平方向の断面において、前記第１外曲面と曲率中心が同一であって、互いに曲率半径の異なる２以上の円弧である第１内曲面を有した形状である、
   ことを特徴とする車両用ピラー。
2. 前記車両内側側面の前記形状は、前記第１外曲面の端部から中央に向かうにつれて前記透明部材が厚くなるような段差形状であり、その段差形状の各段の表面が前記第１内曲面である、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用ピラー。
3. 前記車両外側側面は、前記第１外曲面の両端にそれぞれ接続する平面である外平面を有し、
   前記車両内側側面のうち、前記外平面に対向する領域は、前記外平面に平行な平面である内平面である、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用ピラー。
4. 前記車両外側側面は、前記第１外曲面の一端に接続し、水平方向の断面において前記第１外曲面よりも曲率半径が大きな円弧である第２外曲面を有し、
   前記車両内側側面のうち、前記第２外曲面に対向する領域は、水平方向の断面において前記第２外曲面と曲率中心が同一の円弧である第２内曲面である、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用ピラー。

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