JP3164836B2 - 電動モータ付き二輪車両 - Google Patents

電動モータ付き二輪車両

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JP3164836B2
JP3164836B2 JP12968991A JP12968991A JP3164836B2 JP 3164836 B2 JP3164836 B2 JP 3164836B2 JP 12968991 A JP12968991 A JP 12968991A JP 12968991 A JP12968991 A JP 12968991A JP 3164836 B2 JP3164836 B2 JP 3164836B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電動車両に関し、一層詳
細には、電気的なノイズの発生を阻止する回路を備えた
電動車両に関する。
【0002】
【従来の技術】電動車両は、周知のように、電池電源か
らの直流電力を交流電力に変換して電動モータを駆動
し、該電動モータを動力源として電動モータの回転出力
を駆動車輪へ伝達し、該駆動車輪を回転せしめて走行す
る。この種の電動車両として、特開昭54−38043
号公報および実開昭51−80848号公報等に記載さ
れた電動二輪車が知られる。
【0003】前記のような電動車両、特に電動二輪車で
は電動モータと伝達機構とを組み付けたパワーユニット
が不可欠であり、本出願人にあっても、二輪車に適した
電動車両用パワーユニットを特願平1−181496号
(平成1年7月13日付出願)として提案している。
【0004】前記の出願に係る電動車両用パワーユニッ
トは、無段変速機等の伝達機構をユニットケース内に収
容するとともに、このユニットケースに電動モータを囲
繞するモータケースをボルト等で結合し、電動モータの
回転軸を無段変速機と連結して構成している。そして、
車体等に電動モータと配線で接続される駆動回路を設
け、この駆動回路により所定の電流を電動モータに供給
して駆動する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、電動モータ
付き二輪車両用パワーユニットに用いられるブラシレス
モータにおいては、電動モータであるブラシレスモータ
に比較的大きな出力トルクが求められ、ブラシレスモー
タのコイルには大電流を流す必要がある。
【0006】さらに、モータケースはコイルおよびアー
スから絶縁されており、モータの1つの相における相間
電圧を測定すると、コイルの通電によって交流波形を示
し、この交流によってコイルとモータケースとの間にコ
ンデンサが実質的に形成される場合がある。この結果、
モータおよびモータケースに一体的に設けられたヒート
シンクはアースに対して電位をもち、ブラシレスモータ
を制御するコントローラのような電子部品で構成される
モータ制御回路(コントローラ)が、モータケースに一
体的に設けられるような場合には、電位をもったモータ
ケースおよびヒートシンクがノイズ源となる。
【0007】このため、従来はモータケースおよびヒー
トシンクがアースに対して電位を有するとの問題点とと
もに、コントローラに耐ノイズ回路を設ける等、ノイ
ズ対策が複雑なものとなり、コントローラの構成も複雑
になるという問題点もあった。
【0008】本発明は、モータケースをアースする簡単
な構成でモータケースおよびヒートシンクの電位をアー
ス電位にすることによってノイズ源をなくし、耐ノイズ
回路を設ける必要をなくした電動モータ付き二輪車両
提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、電池電源からの直流電力を交流電力に
変換してブラシレスモータに電力を供給するモータ制御
回路をモータケースと一体的に配置し、前記ブラシレス
モータを駆動源として走行する電動モータ付き二輪車両
において、前記モータ制御回路はヒートシンクを備え、
前記ブラシレスモータへの供給電力をスイッチングする
スイッチング素子と、該スイッチング素子を一体的に保
持する前記ヒートシンクとを前記モータケースに一体的
に取り付け、前記モータケースと車体フレームとを電気
的に導通させ、車体フレームとモータケースおよびヒー
トシンクを同一電位にしたことを特徴とする。
【0010】また、導通手段はモータケースと車体フレ
ーム中のリアフレームとを電気的に接続する導体であっ
ても、端部がモータケースに接続された導電性のブレー
キケーブルであっても、端部がモータケースに接続され
た導電性のクラッチケーブルであってもよい。
【0011】
【作用】本発明の電動モータ付き二輪車両によれば、電
動モータのモータケースと車体フレームとが電気的に導
通手段によって導通させられているため、モータケース
およびヒートシンクは車体フレームと同一電位となるう
モータ制御回路をモータケース近傍に配置するもの
にあっても、モータケースおよびヒートシンクはノイズ
源とはならず、モータ制御回路等に耐ノイズ回路を設け
る必要もなくなる。
【0012】
【0013】導通手段をリアフレームとモータケースと
を電気的に接続する導体で構成したときは導体長は短く
てすむことになる。
【0014】また、導通手段に導電性のブレーキケーブ
ル、導電性のクラッチケーブルを利用したときは新たに
導通手段を設けることなく、モータケースおよびヒート
シンクの電位を車体フレームの電位と同一電位にするこ
とができる。
【0015】
【実施例】次に、本発明に係る電動車両について、電動
二輪車を好適な実施例として挙げ、添付の図面を参照し
て以下詳細に説明する。
【0016】図1において、参照符号10は側面視略U
字状の車体フレームを示し、該車体フレーム10はフロ
ントフレーム10a、センタフレーム10bおよびリア
フレーム10cを含む。これらのフロントフレーム10
a、センタフレーム10b、およびリアフレーム10c
はフロントカバー12、レッグシールド14、、ステッ
プフロア16、リアカバー18およびアンダカバー20
からなる合成樹脂製のボデイ22によって包被されてい
る。
【0017】車体フレーム10において、フロントフレ
ーム10aの前部にヘッドチューブ24が固着され、こ
のヘッドチューブ24にフロントフォーク26が連結さ
れている。フロントフォーク26に前輪28が回転自在
に装着されており、このフロントフォーク26は操向ハ
ンドル30によって操向自在である。前記操向ハンドル
30はアクセルグリップ32を有し、且つ該アクセルグ
リップ32の操作角度を検出するセンサ34、例えば、
ポテンショメータが取り付けられている(図7参照)。
【0018】ヘッドチューブ24の前部にコントロール
ボックス36が取り付けられ、このコントロールボック
ス36の前方はフロントカバー12により包被される。
コントロールボックス36の内部にはECU等からなる
コントローラ40が収容されている。このコントローラ
40には、前記センサ34の出力が接続され、また、後
述する充電回路、駆動回路、バッテリ等が接続されてい
る。
【0019】一方、車体フレーム10において、センタ
フレーム10bにバッテリボックス42が設けられ、セ
ンタフレーム10bの後部にパワースイングユニット
(電動車両用パワーユニット)44がピボット軸46に
よって揺動自在に支持される。パワースイングユニット
44は、後述するように、ケース48内に誘導電動機等
の電動二輪車駆動用の電動モータ50等を組み付け、該
ケース48の後方に後輪52を回転自在に支持する。な
お、図中、参照符号54は前記パワースイングユニット
44の後部と車体フレーム10との間に介装されたクッ
ションユニットを示す。
【0020】ところで、バッテリボックス42は、セン
タフレーム10bに固着された一組のバッテリホルダ5
6、56上に搭載され、バンド58で締結される。バッ
テリボックス42の内部には複数のバッテリ60が収容
され、これらバッテリ60が並列あるいは直列に結線さ
れて後述する駆動回路および前述のコントローラ40等
に必要な電源を供給する。なお、図中、明示しないが、
バッテリホルダ56、56はセンタフレーム10aの下
部に車幅方向に架設された板状の部材からなり、このバ
ッテリホルダ56、56に搭載されたバッテリボックス
42上にはバンド58を介して前記ステップフロア16
が止着される。
【0021】さらに、車体フレーム10には、リアフレ
ーム10cに前記リアカバー18が固定されている。リ
アカバー18は、上部が開口した略中空筒状であって、
その上方にシート62が前記開口を閉塞可能に配設され
ている。すなわち、シート62は、前部が図示しないヒ
ンジ部材等でリアカバー18の上部に取着され、着座状
態(図1参照)で前記リアカバー18の開口部を閉塞
し、一方、前方に倒された状態でリアカバー18の開口
部を開放する。
【0022】リアカバー18内には、後輪52の斜め前
上方にトランクボックス64が設けられ、一方、充電ボ
ックス66は前記トランクボックス64の後方にあっ
て、前記後輪52の直上部位に設けられている。トラン
クボックス64は、その上部が開口し、この上部開口部
が前記シート62で閉塞される。この場合、前記トラン
クボックス64はヘルメットを収容可能な内部空間を有
する。
【0023】充電ボックス66は、前部が上方に突出し
た側面視略L字状をなし、前部上部が開口している。こ
の充電ボックス66は、その内部に商用AC電源からの
充電用の充電器等を収容し、前部側の上部開口部はリッ
ド68で閉塞自在である。リッド68にはその一面に充
電回路70が設けられ、この充電回路70および図示し
ない充電器はバッテリ60等に接続している。
【0024】なお、図1中、参照符号72はリアカバー
18内に配置された吸気ダクトを示し、該吸気ダクト7
2は一端がパワースイングユニット44の冷却風導入口
(図示せず)に接続し、他端がリアカバー18内に開口
している。
【0025】パワースイングユニット44に関連して、
図2に示すように、前端が車体フレーム10に揺動自在
に支持されたケース本体74に、電動モータ50、無段
変速機76および減速機構78が一体的に組み付けられ
る。ケース本体74は、アルミニウム合金等を鋳造して
成形され、図2において、前部右側に凹部74aが、後
部左側に凹部74bが画成される。このケース本体74
には、前部右側の凹部74aにモータケース80が固定
されてその内部に電動モータ50を収容するモータ室8
2が画成される。一方、ケース本体74の後部左側の凹
部84に軸受部材86が固定されて減速機構78を収容
する歯車室88が画成され、また、左側部にサイドカバ
ー90が固設されて無段変速機76を収容する変速室9
2が画成される。前記モータ室82と変速室92とはケ
ース本体74の凹部94の底面近傍に形成された通孔9
6を介し通気可能に連通し、また、変速室92は図示し
ない排風口から大気に開放されている。
【0026】モータケース80は、一端が開口した有底
円筒状をなし、開口を凹部94の開口と一致させてケー
ス本体74にボルト98で固定する。
【0027】この場合、図2に示すように、モータケー
ス80にはボルト220が突設されており、ボルト22
0に螺着されたナット222によって、モータケース8
0に絶縁被覆導体224の導体部の一方が電気的に接続
してある。絶縁被覆導体224の導体部の他方は同様の
方法によってリアフレーム10cに電気的に接続してあ
って、リアフレーム10cとモータケース80とを電気
的に導通させてある。
【0028】またさらに、モータケース80には軸受1
00が設けられ、モータ室82内に軸受100とケース
本体74の凹部94の底部に設けられた軸受102とに
よって回転軸104が回転自在に支承される。
【0029】該回転軸104は、一端が凹部74aの底
部を貫通して変速室92内で無段変速機76と連結さ
れ、他端がモータケース80の底部を貫通する。この回
転軸104には、モータ室82内で凹部74aの底部に
近接して通孔96に臨む位置に冷却ファン106が設け
られ、モータ室82の中央位置にマグネットからなるロ
ータ108が固設されている。なお、モータケース80
の底部を貫通した端部に回転センサ110が取り付けら
れ、該回転センサ110は、回転軸104に固設された
マグネットと、モータケース80の底部右側に取り付け
られたMR素子等の磁気感応素子とからなり、この磁気
感応素子がコントローラ40に接続される。この回転セ
ンサ110は回転軸104の回転位置および回転速度等
を検出する。
【0030】この場合、冷却ファン106は、回転軸1
04と一体的に回転して前述の吸気ダクト72から冷却
風をモータ室82に導入し、この冷却風を通孔94から
変速室92に送り出す。
【0031】また、モータケース80には、モータ室8
2側の左面にステータを構成する3つのステータコイル
114が固設され、右面にヒートシンク116が固定さ
れる。3つのステータコイル114は、Y結線され(図
7参照)、3つの端子が後述する駆動回路に接続され
る。なお、モータケース80は、ケース本体74ととも
にユニットケースを構成する。
【0032】ところで、ヒートシンク116は、図3乃
至図5に詳示されるように、外周が断面六角形の略六角
筒状のアルミニウム合金の押し出し材からなり、内周に
多数の冷却フィン118が形成されている。このヒート
シンク116は、軸方向に貫通する3本のボルト120
をモータケース80に螺着させることによりモータケー
ス80に固定され、周囲が樹脂からなるカバー122で
包被される。このカバー122は、その内部にゲートド
ライブ回路124が設けられた基板112を収容し、ヒ
ートシンク116の外側面との間に充填されるエポキシ
等の樹脂128でヒートシンク116に固定される。こ
のカバー122には吸気口が形成され、この吸気口に前
述した吸気ダクトが接続している。なお、ヒートシンク
116はアルミニウム合金の鋳造品であってもよい。
【0033】ヒートシンク116には、外周の6つの面
にそれぞれ1個、すなわち、合計6個の電界効果型トラ
ンジスタ(FET)130a、130b、130c、1
30d、130e、130f(以下、必要に応じ添字の
ない番号で代表する)が設けられて駆動回路132を構
成し、また、内周部位に電源安定化用のコンデンサ13
4が配置される。このコンデンサ134とヒートシンク
116の内周部との間には前記吸気ダクトと連通した冷
却風通路136が形成され、この冷却風通路136に前
述した冷却フィン118が突出する。コンデンサ134
は、図7に示すように、バッテリ60のプラス、マイナ
ス端子間に前記駆動回路132と並列に接続される。な
お、FET130はそれぞれを並列結線された複数のF
ETから構成することも可能である。
【0034】そこで、駆動回路132は、図7に示すよ
うに、FET130をブリッジ状に結線して構成され、
FET130aのソースとFET130dのドレイン、
FET130bのソースとFET130eのドレイン、
FET130cのソースとFET130Fのドレインと
がそれぞれブリッジ状に結線される。この駆動回路13
2は、バッテリ60のプラス端子に接続した配線140
がヒートシンク116の外周の一側に、また、バッテリ
60のマイナス端子に接続した配線142がヒートシン
ク116の外周の他側に配線され、FET130a、1
30b、130cのドレインが配線140に、FET1
30d、130e、130fのソースが配線142に接
続される。
【0035】また、図2および図3に示すように、これ
らFET130のソース・ドレイン間にはそれぞれ配線
144が接続してケース本体74側へ引き出され、これ
ら三本の配線144の端部がそれぞれインシュレータ1
46により被覆されてボルト142でヒートシンク11
6に端面に止着する。これらボルト142は、ケース本
体74側からヒートシンク116の内周に挿通され、そ
の端部はカバー122に対しヒートシンク116の内周
に向かって突設されたボス部150を貫通してカバ12
2の外に突出する。これら3本のボルト142は、図5
に示すように、ヒートシンク116の内周に一本を鉛直
方向最上方に位置させて周方向略等間隔に配置され、他
の二本が鉛直最下部よりも上方に位置する。
【0036】ボルト142は、それぞれケース本体74
側の一端が前記のインシュレータ146を介しヒートシ
ンク116と電気的に絶縁されて配線144と接続し、
他端がカバー122外で端子152と接続する。図6に
示すように、端子152は、カバー122の外面に一体
に形成された廻り止め用の一対のリブ150間に配置さ
れ、ボルト142の端部に螺着されるナット154でボ
ルト142に固定されて該ボルト142と電気的に接続
する。これら端子152は、それぞれヒートシンク11
6の内周の配線156でステータコイル114と接続
し、ボルト142および配線144を介しFET130
のソース・ドレイン間に接続する。これらFET13
0、配線144およびバッテリ60との接続用の配線1
40等はヒートシンク116の外周とカバー122との
間に充填された上述の樹脂128で被覆される。
【0037】さらに、FET130はそれぞれゲートが
基板112のゲートドライブ回路124に接続される。
図7に示すように、ゲートドライブ回路124は、昇圧
回路等を包含し、前述のコントローラ40に接続され、
該コントローラ40の出力信号を基にFET130に駆
動信号を出力する。なお、図7中、参照符号164はブ
レーキの作動を検出するブレーキセンサ、166は車速
を検出する車速センサを示す。
【0038】無段変速機76は、ドライブプーリ170
とドリブンプーリ172との間にベルト174を掛装し
て構成される。ドライブプーリ170は電動モータ50
の回転軸104に設けられ、また、ドリブンプーリ17
2は減速機構78の入力軸176に回転自在に設けられ
たスリーブ178に取り付けられる。このドリブンプー
リ172は、入力軸176に第1遠心クラッチ180と
第2遠心クラッチ182とを並列に介して連結する。
【0039】ドライブプーリ170は、回転軸104に
固定された固定フェース184と回転軸104に軸方向
移動可能に設けられた可動フェース186とから構成さ
れる。このドライブプーリ170は、可動フェース18
6がウエイト188を有するガバナ機構190による駆
動されて軸方向に移動し、回転軸104の回転速度に応
じてベルト74の巻掛径が変化する。
【0040】同様に、ドリブンプーリ172は、スリー
ブ178に固設された固定フェース191と該スリーブ
178に軸方向に移動自在に支持された可動フェース1
93とから構成される。このドリブンプーリ193は、
第2遠心クラッチ182のクラッチアウタ192との間
に縮装されたスプリング194により固定フェース19
1側に付勢され、ドライブプーリ170のベルト巻掛径
の変化に応じ可動フェース193が移動してベルト巻掛
径を変化させる。
【0041】第2遠心クラッチ182は、クラッチアウ
タ192がスリーブ178に固定され、クラッチインナ
196が第1遠心クラッチ180のクラッチアウタ19
8に設けられる。この第2遠心クラッチ182は、第1
遠心クラッチ180のクラッチアウタ198の回転速度
に応じ接続、切離する。また、第1遠心クラッチ180
は、クラッチアウタ198が入力軸176に固定され、
クラッチインナ200が第2遠心クラッチ182のクラ
ッチアウタ192に設けられ、第2遠心クラッチ182
を構成するクラッチアウタ192の回転速度に応じ接
続、切離する。第1遠心クラッチ180は電動モータ5
0の最大効率発生回転数より若干低い回転数で接続し、
第2遠心クラッチ182は第1遠心クラッチ180が接
続する回転数よりも低い回転数で接続する。
【0042】なお、これら第1遠心クラッチ180、第
2遠心クラッチ182の詳細な構造についての説明は省
略する。
【0043】減速機構78は入力軸176に固設された
ギア202、中間軸204に固設されたギア206、2
08および出力軸210に固設されたギア212を有
し、ギア202とギア206、ギア208とギア212
とが噛合する。入力軸176は、ケース本体74と軸受
部材86とによって回転自在に支持され、前記のよう
に、図において、左端が変速室92内に突出して無段変
速機76と連結する。出力軸210はケース74の右側
に突出し、この出力軸210の端部に後輪52が固定さ
れる。
【0044】次に、前記実施例の作用並びに効果を説明
する。
【0045】この電動二輪車にあっては、バッテリ60
の電源はゲートドライブ回路124により制御された駆
動回路132によって3相交流電源に変換され、パワー
スイングユニット44の電動モータ50に供給されて、
電動モータ50が回転駆動される。電動モータ50の回
転により後輪52が駆動されて、電動車両は走行する。
【0046】一方、モータケース80は絶縁被覆導体2
24の導体部を介してリアフレーム10cと電気的に接
続されているため、モータケース80およびモータケー
ス80に一体とされたヒートシンク116の電位はリア
フレーム10cの電位と同電位となっている。したがっ
て、電動モータ50に通電されてもモータケース80
よびヒートシンク116の電位は上昇することはなく、
モータケース80およびヒートシンク116がノイズ源
となることもなくなる。
【0047】なお、上記した実施例において、モータケ
ース80とリアフレーム10cとを絶縁被覆導体224
の導体部で電気的に接続した場合を例示したが、絶縁被
覆導体224に代えてブレーキケーブルを導電性のブレ
ーキケーブルとし、該導電性のブレーキケーブルに自由
端部を形成し、該自由端部をモータケース80に接続し
てもよい。また、クラッチケーブルを導電性のクラッチ
ケーブルとし、該導電性のクラッチケーブルに自由端部
を形成し、この自由端部をモータケース80に接続して
もよい。このようにした場合も、モータケース80およ
びヒートシンク116の電位は車体フレーム10の電位
と同電位となって、絶縁被覆導体224の導体部で接続
した場合と同様に作用する。
【0048】また、従来は、ピボット軸46とパワース
イングユニット44との間に絶縁性ゴムブッシュを介装
して、ピボット軸46によってパワースイングユニット
44を揺動自在に支持していたが、前記絶縁性ゴムブッ
シュに代えて導電性部材を用いてもよい。導電性部材を
用いることによって車体フレーム10とモータケース8
0とが導通するためである。さらに、ピボット軸46の
パワースイングユニット44とが直接接触するように構
成してもよい。
【0049】そして、アクセルセンサ162および車速
センサ166の出力信号はコントローラ40で演算処理
され、電動モータ50への給電が制御されて電動モータ
50はアクセルグリップ32の操作および車速等に基づ
き制御される。
【0050】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電動モータのモータケースと車体フレームとを電気的に
導通させたため、モータケースおよびヒートシンクは車
体フレームと同電位となり、モータケースおよびヒート
シンクがノイズ源となることはなくなり、モータ制御回
に耐ノイズ回路を設ける必要もなくなる効果がある。
【0051】また、導通手段をモータケースと車体フレ
ーム中のリアフレームとを電気的に接続する導体とした
時は、導体長は短くてすむ効果がある。
【0052】また、導通手段にブレーキケーブル、また
はクラッチケーブルを用いた時は独立して別途導通手段
を新たに設けずにすむ効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる電動車両用パワーユ
ニットを示し、このパワーユニットが装着された電動二
輪車の側面図である。
【図2】前記電動車両用パワーユニットの断面図であ
る。
【図3】前記電動車両用パワーユニットの要部を示し、
一部破断断面図である。
【図4】前記電動車両用パワーユニットの要部の左側面
図である。
【図5】前記電動車両用パワーユニットの要部の右側面
図である。
【図6】前記電動車両用パワーユニットの要部の一部を
拡大した分解斜視図である。
【図7】前記電動車両用パワーユニットの電気回路図で
ある。
【符号の説明】
10…車体フレーム 10c…リアフレーム 44…パワースイングユニット 50…電動モータ 60…バッテリ 80…モータケース 114…ステータコイル 132…駆動回路 224…絶縁被覆導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−39201(JP,A) 特開 平2−151202(JP,A) 特開 平4−193001(JP,A) 実開 昭63−38273(JP,U) 実開 平2−146957(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60L 3/00 B60L 9/18 B60L 15/00 - 15/28

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電池電源からの直流電力を交流電力に変換
    してブラシレスモータに電力を供給するモータ制御回路
    をモータケースと一体的に配置し、前記ブラシレスモー
    タを駆動源として走行する電動モータ付き二輪車両にお
    いて、前記モータ制御回路はヒートシンクを備え、前記
    ブラシレスモータへの供給電力をスイッチングするスイ
    ッチング素子と、該スイッチング素子を一体的に保持す
    る前記ヒートシンクとを前記モータケースに一体的に取
    り付け、前記モータケースと車体フレームとを電気的に
    導通させ、車体フレームとモータケースおよびヒートシ
    ンクを同一電位にしたことを特徴とする電動モータ付き
    二輪車両。
  2. 【請求項2】請求項1記載の電動モータ付き二輪車両に
    おいて、モータケースと車体フレームとを電気的に導通
    させる導通手段はモータケースと車体フレーム中のリア
    フレームとを電気的に接続する導体であることを特徴と
    する電動モータ付き二輪車両。
  3. 【請求項3】請求項1記載の電動モータ付き二輪車両に
    おいて、モータケースと車体フレームとを電気的に導通
    させる導通手段は端部がモータケースに接続された導電
    性のブレーキケーブルであることを特徴とする電動モー
    タ付き二輪車両。
  4. 【請求項4】請求項1記載の電動モータ付き二輪車両に
    おいて、モータケースと車体フレームとを電気的に導通
    させる導通手段は端部がモータケースに接続された導電
    性のクラッチケーブルであることを特徴とする電動モー
    タ付き二輪車両。
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