JP3783729B1 - 操作検出装置またはドア開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作手段の操作を確実に検出することができる操作検出装置またはドア開閉装置を提供すること。
【解決手段】機器本体９を操作する操作手段１と、操作手段１の操作により変位する変位体２と、変位体２の変位を感知する圧電ケーブルセンサ４と信号処理部５と、圧電ケーブルセンサ４の出力により前記操作を検知し機器本体９を制御する制御手段８とを備え、圧電ケーブルセンサ４は変位体２の一部に固定部６を設け固定すると共に、固定部６の両側に圧電ケーブルセンサ４の動きを抑制する位置規制部７を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハンドル等の操作を感知する感知手段を備えた操作検出装置またはドア開閉装置に関するのである。

ハンドル等の操作を検出する手段としてハンドル部に接触検知センサーを配設し、ハンドルに触れたことを感知しドアの開閉やドアロックの開錠あるいは施錠機能を有する操作検出装置やドア開閉装置が知られている。この種の従来例として、例えば特許文献１では車両のドアハンドル部に静電容量型のタッチセンサを配設し、車両との通信手段を有する運転者がドアハンドル部に触れたことを検知し、ドアロックの開錠または施錠を行うものが開示されている。

また、例えば特許文献２にはハンドル内部に接触検知センサーとしての圧電ケーブルセンサを配設してドアハンドルの操作を検出する構成も開示されている。
特開２００３−２２１９４７号公報 特開２００５−９８０１６号公報

しかしながら、上記特許文献１で用いられたセンサの構成では、ハンドル部に設けられた静電容量型の静電センサの電極部に人が触れることにより電極間の静電容量の変化を検知するため、例えば手袋をつけた状態では容量変化が乏しく操作の検知が難しい。また、静電センサ部が雨で濡れたような状況でハンドルに触れた場合や、人による静電容量の個人差の影響を受けやすく検知がしにくくなる欠点を有していた。更に静電センサの場合、センサの電極部が露出するため、外乱の影響を受けやすい欠点も有していた。

このため、静電容量型のタッチセンサの代わりに接点式のスイッチを利用し、ハンドルの作動に対応して接点を開閉することで検知信号を出力することは可能ではあるが、前記接点の開閉による信頼性ならびに耐久性が課題となっていた。

また、上記特許文献１や、特許文献２にあるように、ハンドルへの接触を検知するセンサをハンドルに設ける構成についは次のような課題がある。ハンドル内部の接触面に対向する部分やハンドルの把持部にセンサの検知部が配設されるためには、ハンドル本体内部または、手が挿入される部分のスペース、または把持部にセンサを設けられるだけの十分なスペースがあって取付けができるものに限られる。これではハンドル自体の構成や配設場所を限定してしまい、多様なハンドル構成には対応できないという課題があった。

上記従来の課題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、人が操作手段を操作した際に確実に感知し、耐久性にすぐれ、配設場所の自由度の高い操作検出装置やドア開閉装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の操作検出装置は機器本体を操作する操作手段と、前記操作手段の操作により変位する変位体と、前記変位体の変位にともなって変位するように前記変位体の一部に固定した感知手段と、前記感知手段の動きを抑制する位置規制部と前記感知手段の出力を信号処理する信号処理部とを備え、前記感知手段は前記変位体
に固定された部分と離れた位置で前記位置規制部により動きを抑制されつつ、前記変位体の変位に基づき変形して信号を出力する構成としたものである。

また、本発明のドア開閉装置は開閉操作用のハンドルを有するドアと、前記ドアの開閉操作をロックするドアロック手段と、前記ハンドルの操作により変位する弾性体からなる変位体と、前記変位体の変位にともなって変位するように前記変位体の一部に固定した感知手段と、前記感知手段の動きを抑制する位置規制部と前記感知手段の出力を信号処理する信号処理部とを備え、前記感知手段は前記変位体に固定された部分と離れた位置で前記位置規制部により動きを抑制されつつ、前記変位体の変位に基づき変形して信号を出力する構成としたものである。

これによって、操作形態、操作環境の変化があっても確実に機器本体の操作、ドアハンドルの開閉操作を感知することができるとともに、操作に応じてフレキシブルに動き感知効率を高めることができる。

本発明の操作検出装置またはドア開閉装置は、感知手段が操作手段の操作により位置規制部により動きを抑制されつつ、変位体の変位に基づき変形して信号を出力する構成としたので、確実に検出信号を出力するので、配設自由度と、信頼性と耐久性を向上させることができる。

第１の発明は、機器本体を操作する操作手段と、前記操作手段の操作により変位する変位体と、前記変位体の変位にともなって変位するように前記変位体の一部に固定した感知手段と、前記感知手段の動きを抑制する位置規制部と前記感知手段の出力を信号処理する信号処理部とを備え、前記感知手段は前記変位体に固定された部分と離れた位置で前記位置規制部により動きを抑制されつつ、前記変位体の変位に基づき変形して信号を出力する構成としたものである。

これにより、操作手段の操作の際に手袋を着用していたり、操作手段の周囲が濡れているような場合であっても、変位体の変位を感知する構成であるため、その影響を受けることなく感知することができる。また、感知手段は変位体の変位にともなって変位するように前記変位体の一部に固定し、変位体に固定された部分と離れた位置で前記位置規制部により動きを抑制されつつ、前記変位体の変位に基づき変形して信号を出力する構成としたので、変位体の動きに応じてフレキシブルに動くことができ、確実に変位体の変位を感知することが可能となり、感知効率を高めることが可能となる。

第２の発明は、開閉操作用のハンドルを有するドアと、前記ドアの開閉操作をロックするドアロック手段と、前記ハンドルの操作により変位する弾性体からなる変位体と、前記変位体の変位にともなって変位するように前記変位体の一部に固定した感知手段と、前記感知手段の動きを抑制する位置規制部と前記感知手段の出力を信号処理する信号処理部とを備え、前記感知手段は前記変位体に固定された部分と離れた位置で前記位置規制部により動きを抑制されつつ、前記変位体の変位に基づき変形して信号を出力する構成としたことにより、ドアロック手段を有するドア開閉装置のハンドル操作に対応したドアロックの制御手段として、第１の発明と同様の効果を実現することが可能となる。

第３の発明は、第２の発明において、信号処理部の出力によりドアロック手段を制御する制御手段をドア本体に備え、変位体と感知手段と位置規制部とはハンドルと一体的に前記ドア本体と着脱可能な構成とし、前記信号処理部の前記制御手段への接続には着脱可能な接続具付きのリード線を設けるものであり、ハンドルユニットの性能検査をしやすくす
るとともに、装置のレイアウトの自由度を高めることが可能となる。

第４の発明は、第１の発明から第３の発明のいずれか１つの発明の感知手段を、可撓性を有する圧電ケーブルセンサで形成したことにより、変位体と位置規制部の作用により、圧電ケーブルセンサが適切に動いて変位体の変位を確実に感知できる。

第５の発明は、第４の発明において、位置規制部は、変位体の変位にともなう圧電ケーブルセンサの変形を、軸方向の動きを妨げないでかつ規制することを特徴としたものである。そして、圧電ケーブルセンサが固定部で変位体に連動して変形する際に、位置規制部が固定部以外の圧電ケーブルセンサの動きを抑制するので、変位体に連動した変形のみを効率よく検出することができて、
検出精度がよくなる。

以下に図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、本実施の形態の説明において、同一構成並びに作用効果を奏するところには同一符号を付して重複した説明を行わないものとする。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態の操作用検出装置を図１から図４を参照して説明する。図１は同装置を裏面側から見た平面図で、図２は同装置の要部断面図で、図３は同装置の圧電ケーブルセンサの断面図で、図４は同装置の位置規制部の拡大図である。

操作手段１は押しボタン１ａとその復帰バネ１ｂから構成され、押しボタン１ａの先端部には機器本体９のボス部９ａに一端部２ａをネジ等で固定された弾性体から成る変位体２の他端部が相対向して配置されている。そして、変位体２は復帰バネ１ｂに抗して押された押しボタン１ａにより、固定された一端部を支点に他端部側が変位する。

感知手段３としては所定長さで可撓性を有する圧電ケーブルセンサ４が使用され、圧電ケーブルセンサ４が変位体２の変位を検知し、出力する信号を増幅等の信号処理を行う信号処理部５に接続して構成され、圧電ケーブルセンサ４の一部は変位体２の他端部側に設けた固定部６に固定されるとともに、固定部６の両側に配置された位置規制部７により動きが抑制されている。

圧電ケーブルセンサ４は、図３に示すように同軸状に配置された中心電極４ａと複合圧電体４ｂと外側電極４ｃと被覆層４ｄの4層構造から成り可撓性を有し、ケーブル部を変
形させるような加速度が印加されると数１０ｍＶの電圧を発生する。

位置規制部７は、図４に示すように、圧電ケーブルセンサ４の外径に対し内径が大きめに設定された環状部７ａに形成され、圧電ケーブルセンサ４の固定部６に固定された部分を真中にして、これより離れた位置の圧電ケーブルセンサ４の部分を遊嵌状態に支持して、軸方向への動きを妨げないようにし、かつ軸方向への動きと交差する方向への動きを抑制（位置規制ともいう）する構成にしている。

すなわち、位置規制部７は、図１に示すように押しボタン１ａにより変位体２が押されて、紙面上で手前側方向へ変位した時に、直線的に配置されている圧電ケーブルセンサ４の位置規制部７に遊嵌状態に支持されている、固定部６の部分の両側に位置している部分が位置規制部７によって紙面上から手前方向へ動けないようにして、圧電ケーブルセンサ４が軸方向への動きをしながら若干、固定部６の部分を中心にして手前方向側への動きを妨げないように構成している。

信号処理部５は、本発明の操作検出装置を設置した機器本体９を制御する制御手段８と電気的に接続されている。また、機器本体９には、操作部１と変位体２と圧電ケーブルセンサ４、信号処理部５と位置規制部７ならびに制御手段８がそれぞれ配設されている。なお、信号処理部５は圧電ケーブルセンサ４と一体化して構成し、感知手段３として配設する本実施の形態のような構成も成しえる一方、制御手段８の回路部に組み込む構成も可能である。信号処理部５を感知手段３として圧電ケーブルセンサ４と一体化してしまうと、圧電ケーブルセンサ４単体の特性に合わせた信号処理をあらかじめ設定できて、安定した信号を制御手段へ出力可能となる利点がある。また、制御手段８の回路部と一体にすることで、電子部品の場所を統一して、これらに対する防水処理等の手間をまとめることも出来る。

以上のように構成された操作検出装置について、以下その動作、作用を説明する。

押しボタン１ａが押されると変位体２が変形する。その際、圧電ケーブルセンサ４は変位体２の両側に位置した位置規制部７によって位置規制されており、変位体２が変位すると変位体２の両側において圧電ケーブルセンサ４に変位が生じ、電圧が発生する。そして、圧電ケーブルセンサ４が発した電圧は信号処理部５を介して、最終的に機器本体を制御する制御手段８に伝達され機器本体が制御される。

このように構成された本発明の操作検出装置では、操作手段１の操作を変位体２の変位により圧電ケーブルセンサ４の変位として検出するため、背景技術で説明したように操作者が手袋をして操作したり、操作手段１が濡れている場合においても確実に操作を検出することができる。

また、操作時に圧電ケーブルセンサ４は固定部６を真中にして変位体２の両側における位置規制部７に位置規制され、すなわち図１において紙面上から手前側への移動は環状部７ａに当たって阻止され、一方、圧電ケーブルセンサ４の軸方向への動きは自由に動いて、全体として固定部６の部分を中心にして手前方向側へ動いた変形が生ずるため、発生電圧が増加し検知感度が高まる。

例えば、圧電ケーブルセンサ４が変位体２の固定部６に固定され、また固定部６の両側に位置する位置規制部７でも固定してしまうと、変位体２の変位により、その固定部６において圧電ケーブルセンサ２が変位を受けるとともに、位置規制部７の部分で軸方向へ動けないので圧電ケーブルセンサ２に張力も加わってしまう。そして、圧電ケーブルセンサ２からは、固定部６を中心とした変位及び張力による両信号が発生し、これら信号の波形が加算される形態の時は大きな信号が得られるが、逆に両信号の波形が減算される形態の時は小さな信号となり、変位体２の変位を感知できなくなる恐れがある。すなわち、位置規制部７の位置や形状は、変位体２が変位する際に連動して圧電ケーブルセンサ４の変形が複雑に生じてしまわないような、単純に変位体２の変位を受けて変形する構成とすることが望ましい。

さらに、固定部６が変位体２とともに変位することにともなって圧電ケーブルセンサ４の変形が生じるが、位置規制部７を設けない場合を考えると圧電ケーブルセンサ４全体が同じように変位する可能性がある。この場合では出力信号は固定部６に固定された部分の圧電ケーブルセンサ４が変形した場合と比較して、変形量が小さくなるため、小さな出力信号しかでない。変位体２が変位する際に位置規制部７によって圧電ケーブルセンサ４の動きを規制することで、固定部６における圧電ケーブルセンサ４の局部的な変形をより強調して生じさせられるような構成とすることで、変位体２の変位に基づいた信号出力のみを、大きな出力で得られる構成となる。

然るに本実施の形態では、上記したように圧電ケーブルセンサ４が変位体２の固定部６に固定され、一方、固定部６の両側に位置する位置規制部７の部分では圧電ケーブルセンサ４の軸方向へ自由に動き、かつ変位体２の変位方向と交差する方向に動かないよう抑制されているので、固定部６を中心とした変位により発生する信号だけとなり、常に安定した信号を発して確実に操作手段１による変位体２の変位を確実に感知できる。

更に、圧電ケーブルセンサ４と信号処理部５は、背景技術で説明した静電容量型センサのように電極部の露出もなく、外乱の影響が受けにくい。また、圧電ケーブルセンサ４は無接点構成であり、装置の信頼性ならびに耐久性の向上が図れる。

なお、本実施の形態では位置規制部７を環状部７ａに形成して圧電ケーブルセンサ４とは大きな隙間があるように図示しているが、押しボタン１ａに押された変位体２による圧電ケーブルセンサ４が固定部６を中心として圧電ケーブルセンサ４の軸方向へ動きうるのであれば、僅少の隙間でもよい。

なお、位置規制部７は固定部６には近いほうが信号出力が大きくなり望ましい構成である。これは、位置規制部７が固定部６との距離を大きくすると、位置規制部７を設けない場合に近い構成となり、望んだ信号出力が得られないことになる。圧電ケーブルセンサ４の信号出力が確実に得られる、つまりは圧電ケーブルセンサ４が変位体２が変位する際に連動して変形して十分な電圧を出力するような距離であって、圧電ケーブルセンサ４と位置規制部７との距離を必要最低限の距離にすることで圧電ケーブルセンサ４の長さも短く出来、全体の構成もコンパクトになる。

また、本実施の形態の位置規制部７は環状部７ａに限定されるものでなく、圧電ケーブルセンサ４の軸方向へ動き、変位体２の変位方向に動かない構成であれば、鉤状、その他のいかなる構成でもよい。

さらに、本実施の形態では位置規制部７を、変位体２の固定部６の両側に配置したが、これに限定されるものでなく、いずれか一方の片側にだけ位置規制部を配置しても本発明の所期の目的を達成でき、かつ本実施の形態と同等の作用効果を期待できる。そして、上記のなお書きした実施の形態は、以下に詳述する各実施の形態にも適用できるものである。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態のドア開閉装置を図５から図７を参照して説明する。図５は実施の形態１で説明した操作検出装置を搭載したドア開閉装置を裏面側から見た平面図で、図６は同装置の要部断面図で、図７は同装置のハンドル操作時の要部断面図である。

ドア１０には開閉操作用のハンドル１１と、ドアの開閉操作をロックするドアロック手段１２と、ドアロック手段１２を制御する制御手段１３と、弾性体から成り一端部１４ａがドア１０のボス部１０ａに固定され、ハンドル１１の操作に連動して他端部側が変形する変位体１４が配置されている。

さらに、感知手段１５として圧電ケーブルセンサ１６が使用され、圧電ケーブルセンサ１６がハンドル１１の操作を、変位体１４を介して検知し出力する信号を増幅等の信号処理を行う信号処理部１７に接続され、圧電ケーブルセンサ１６の一部は変位体１４に設けた固定部１８に固定されるととともに、固定部１８の両側に位置して配置した位置規制部１９により位置規制されている。

位置規制部１９は、図４に示す実施の形態１の発明と同様に、圧電ケーブルセンサ１１４の外形に対し内径が大きめに設定された環状部（図示せず）に形成され、圧電ケーブルセンサ１６の固定部１８に固定された部分を真中にして、これより離れた位置の圧電ケーブルセンサ１６の部分を遊嵌状態に支持して、軸方向への動きを妨げないようにし、かつ軸方向への動きと交差する方向への動きを抑制（位置規制ともいう）する構成にしている。

信号処理部１７は制御手段１３に接続され、制御手段１３はハンドル操作時に圧電ケーブルセンサ１６が検知した信号を受けてドアロック手段１２の解除あるいはロック等の制御を行う。ハンドル１１は、一対の支持軸２０ａならびに２０ｂと、復帰バネ２１によってドア１０に回転自在に取付けられており、ハンドル操作後は復帰バネ２１によって所定位置に復帰する。

以上のように構成されたドア開閉装置について、以下その動作、作用を説明する。図６はハンドル１１が復帰バネ２１の復帰力で所定位置にあって、変位体１４の他端部側に当たり変位体１４が変位し、これにより変位体１４を介して圧電ケーブルセンサ１６が変位して出力した信号により制御手段１３がドアロック手段１２をロック状態に制御している。

続いて、ロック状態にあるドア１０を開くため図７に示す矢印方向にハンドル１１が引かれると変位体１４が変位し、それに伴い圧電ケーブルセンサ１６が変位する。この時、圧電ケーブルセンサ１６は変位体１４の両側に設けた位置規制部１９によって位置規制されながら変位するため電圧が発生する。圧電ケーブルセンサ１６が発した電圧は、信号処理部１７を介して最終的に制御手段１３に伝達され、ドアロック手段１２の制御を行う。よって、ドアハンドルを有するドア開閉装置においても、実施の形態１の発明で説明したと同様の作用効果を得ることができる。

（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態のドア開閉装置を図８から図９を参照して説明する。

図８は同装置の操作用のドアハンドルを裏面側から見た平面図、図９は同装置の要部断面図である。本実施の形態は、ドア開閉装置の基本的な構成と動作は、実施の形態２の発明と同じなので、同じ構成で同じ作用効果を奏するところには実施の形態２と同じ符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

ハンドル支持部２２は、変位体１４と圧電ケーブルセンサ１６と信号処理部１７と位置規制部１９、ハンドル１１を一体的に取付けており、そしてドア本体１０に着脱可能に取付けられている。また、圧電ケーブルセンサ１６の信号処理部１７とドア本体１０側に設けた制御手段１３とは、着脱自在な一対の接続具２３ａ、２３ｂ付のリード線２４により中継している。

なお、ドア本体２２側には開閉操作の解除やロックを行うドアロック手段１２と、ドアロック手段１２を制御する制御手段１３が設けられている。ハンドル支持部２２には、ハンドル１１の操作に連動して変形する変位体１４と、ハンドル１１の操作時の圧電ケーブルセンサ１６と、圧電ケーブルセンサ１６がハンドル１１の操作を検知し出力する信号を増幅等の信号処理を行う信号処理部１７と、変位体１４の両側に配置された圧電ケーブルセンサ１６の位置規制部１９とが設けられている。また、圧電ケーブルセンサ１６の一部は変位体１４の一部に設けた固定部１８で固定され、さらに前記位置規制部１９で位置規制される。

以上のように構成されたドア開閉装置では、動作と作用効果は実施の形態２の発明で説明した動作、作用と同じである。特に、本実施の形態ではハンドル１１と変位体１４と圧電ケーブルセンサ１６、信号処理部１７と位置規制部１９とがハンドル支持部２２２に一体的に取付けれられ、このハンドル支持部２２がドア本体１０に一体的に着脱可能に取付けているから、ハンドル支持部２２へのハンドル１１、変位体１４、圧電ケーブルセンサ１６、信号処理部１７等の取り付けが容易であるとともに、ドア本体１０にハンドル支持部２２を取付けるだけで一度に取付けられ、作業効率がよくなる。

また、信号処理部１７と制御手段１３とは接続具２３ａ、２３ｂによる接続で分離可能なため、ハンドル支持部２２であるハンドルユニットとしての性能検査を独立して実施することができる。また、前記ハンドルユニットと制御手段１３とは接続具２３ａ、２３ｂ付のリード線２４で接続する構成のため、信号処理部１７と制御手段１３との取付け位置が離れている場合や、各々の配設箇所に制約がある場合においても接続具２３ａ、２３ｂ付リード線２４により容易に接続が可能となり、装置のレイアウトの自由度を高めることができる。

なお、上記実施の形態では感知手段として所定長さで可撓性の同軸状の圧電ケーブルセンサを使用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、所定長さで可撓性を有する帯状の圧電ケーブルセンサ、所定長さで可撓性を有する光ファイバーセンサ、誘電体同軸ケーブルセンサ等の他の検知方式の長尺状のセンサなどでもよい。

以上のように、本発明にかかる操作検出装置またはドア開閉装置は、背景技術で説明した静電容量型センサを有するドア開閉装置、その他装置に比較し外乱の影響が受け難く耐久性と信頼性の向上が図れるもので、自動車のドア、住宅のドア、その他のドア等に広く適用できる。

本発明の実施の形態１における操作検出装置の裏面側から見た平面図 本発明の実施の形態１における操作検出装置の要部断面図 本発明の実施の形態１における操作検出装置の圧電ケーブルセンサの断面図 本発明の実施の形態１における操作検出装置の位置規制部の要部拡大図 本発明の実施の形態２におけるドア開閉装置の裏面側より見た平面図 本発明の実施の形態２におけるドア開閉装置の要部断面図 本発明の実施の形態２におけるドア開閉装置のハンドル操作時の要部断面図 本発明の実施の形態３における操作検出装置またはドア開閉装置の要部平面図 本発明の実施の形態３における操作検出装置またはドア開閉装置の要部断面図

符号の説明

１ 操作手段
２、１４ 変位体
３、１５ 感知手段
４、１６ 圧電ケーブルセンサ
６、１８ 固定部
７、１９ 位置規制部
８、１３ 制御手段
９ 機器本体
１０ ドア
１１ ハンドル
１２ ドアロック手段
２２ ハンドル支持部
２３ａ、２３ｂ 接続具
２４ リード線

Claims (5)

1. 機器本体を操作する操作手段と、前記操作手段の操作により変位する変位体と、前記変位体の変位にともなって変位するように前記変位体の一部に固定した感知手段と、前記感知手段の動きを抑制する位置規制部と前記感知手段の出力を信号処理する信号処理部とを備え、前記感知手段は前記変位体に固定された部分と離れた位置で前記位置規制部により動きを抑制されつつ、前記変位体の変位に基づき変形して信号を出力する構成とした操作検出装置。
2. 開閉操作用のハンドルを有するドアと、前記ドアの開閉操作をロックするドアロック手段と、前記ハンドルの操作により変位する弾性体からなる変位体と、前記変位体の変位にともなって変位するように前記変位体の一部に固定した感知手段と、前記感知手段の動きを抑制する位置規制部と前記感知手段の出力を信号処理する信号処理部とを備え、前記感知手段は前記変位体に固定された部分と離れた位置で前記位置規制部により動きを抑制されつつ、前記変位体の変位に基づき変形して信号を出力する構成としたドア開閉装置。
3. 信号処理部の出力によりドアロック手段を制御する制御手段をドア本体に備え、変位体と感知手段と位置規制部とはハンドルと一体的に前記ドア本体と着脱可能な構成とし、前記信号処理部の前記制御手段への接続には着脱可能な接続具付きのリード線を設けてなる請求項２に記載のドア開閉装置。
4. 感知手段は、可撓性を有する圧電ケーブルセンサを使用してなる請求項１から３のいずれか一項に記載の操作検出装置またはドア開閉装置。
5. 位置規制部は、変位体の変位にともなう圧電ケーブルセンサの変形を、軸方向の動きを妨げないでかつ規制することを特徴とした請求項４記載の操作検出装置またはドア開閉装置。

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