JP4097225B2 - 跳ね上げ扉 - Google Patents

Description

本発明は、横軸を支点にして扉体の下端を跳ね上げ、窓枠内を全開放できる跳ね上げ扉に関する。

従来、リビング等に設けられるいわゆる掃き出し窓において、窓枠内を全開放できるものとしては、扉体を折り畳んで竪枠側にスライドさせる折戸式サッシがあった。このサッシは、扉体を開けたときに折り畳んだ扉体が両側に残り、眺望の妨げになる。

特許文献１には、温室やビニルハウスの通気窓として、扉体の上端部を上枠に蝶番で連結し、扉体を屋外側に跳ね上げて開くようにしたものが記載されている。この窓では、扉体を開ける方向に引き付けるコイルバネと、扉体を閉まる方向に引き付けるワイヤーとを備え、扉体を閉から開に動かす場合の力量と、開から閉に動かす場合の力量との差が少なくなるようにしている。コイルバネは、蝶番の上方位置の外壁面と、扉体下部の屋外側面との間に、ワイヤーを介して連結されている。
このような窓は、コイルバネを外壁面から吊っているワイヤーが万が一切れた場合には、扉体が勢いよくバタンと閉まるため、窓の傍の室外側に物が置かれていたり子供が立っていたりすると、それらを扉体下部で強打したり、扉体下部と下枠の間に挟まれるおそれがある。

特許文献２には、換気用の横軸回転窓として、左右の竪枠の中間高さより上部に扉体を偏心状態で軸支すると共に、扉体上框の室内面側に重りを取付けてあり、無風状態では、重りの重さで扉体上部が室内側に倒れこむようにして扉体が自然に開き、風が吹くと、軸支箇所よりも下側部分の扉体面積が上側部分の扉体面積より広いため、扉体下部が室内側に押し込まれて扉体が自然に閉まるようにしたものが記載されている。この窓は、風の状況により扉体が自然に開いたり閉じたりするので、換気窓としては有効であるが、扉体の開き角度が不安定で、強風時に風にあおられたりすると扉体が勢いよく閉まるおそれがあるため、先に述べたのと同様の危険性がある。
特開平１１−１３１９０１号公報 特開平１０−１０２９３２号公報

本発明は以上に述べたような実情に鑑み、窓枠内を全開放して良好な眺望が得られると共に、扉体が閉鎖方向に回転した際、窓のすぐ傍の室外側に物が置かれていたりしても、それを扉体下部で強打したり扉体下部と下枠の間に挟んだりする危険を避けることのできる跳ね上げ扉の提供を目的とする。

上記の課題を達成するために請求項１記載の発明による跳ね上げ扉は、窓枠と、扉体と、横軸ヒンジと、付勢部材と、ワイヤーと、ワイヤー巻取り装置とを備え、扉体は、上框の室外側面と室内側面の少なくともいずれか一方に重りが取付けてあり、横軸ヒンジは、竪框の上部見込み面と竪枠の上部見込み面との間に配置してあり、付勢部材は、横軸ヒンジよりも下方位置で上端部を竪框の室内側面に横軸ヒンジの軸と平行な軸により回転自在に取付けてあり且つ下端部を竪枠に横軸ヒンジの軸と平行な軸により回転自在に取付けてあるとともに、竪框を押して扉体を開方向に常時付勢するものであり、ワイヤー巻取り装置は室内側に配置してあり、ワイヤーは、竪框の横軸ヒンジよりも下側の室外側位置と室外側天井部間に掛け渡してあるとともに、室外側天井部から室内側に引き込んでワイヤー巻取り装置に取付けてあり、ワイヤー巻取り装置により扉体を開閉自在としてあり、横軸ヒンジよりも上側の扉体の重量と上框に取付けた重りの重量と付勢部材の反力とによる扉体の開方向の回転力と、横軸ヒンジよりも下側の扉体の重量による扉体の閉鎖方向の回転力とが、閉鎖方向に回転した扉体が完全に閉鎖する前の所定の位置で釣り合うことを特徴とする。

請求項２記載の発明による跳ね上げ扉は、請求項１記載の発明の構成に加え、竪框と竪枠との間に扉体の開き角度を規制するアームストッパーが設けてあり、アームストッパーは、竪枠又は竪框の一方に長手方向に取付けたレールと、一端部を竪枠又は竪框の他方に回転自在に連結し他端部をレールに回転自在に且つレール長手方向にスライド自在に連結したアームとを有し、レールは、長手方向にアーム他端部のガイド部を有するとともに、扉体が開放位置まで回転したときにアーム他端部が位置する位置に嵌合部を有し、アームは、他端部にレールの嵌合部と嵌合する被嵌合部を有し、扉体が開放位置まで回転したときにアームの被嵌合部がレールの嵌合部に嵌合して扉体の回転がロックされることを特徴とする。

請求項１記載の発明による跳ね上げ扉は、横軸ヒンジが竪框の上部見込み面と竪枠の上部見込み面との間に配置してあり、扉体下部側を室外側に跳ね上げるようにして扉体が開き、扉体が窓枠内の高い位置に保持されるため、良好な眺望を得ることができる。また、上框に重りが取付けてあるとともに、付勢部材により扉体を開方向に常時付勢しているので、扉体を吊っているワイヤーの張力が小さくなり、扉体の開閉操作を楽に行うことができる。万が一ワイヤーが切れて扉体が閉鎖方向に回転しても、横軸ヒンジよりも上側の扉体の重量と上框に取付けた重りの重量と付勢部材の反力とによる扉体の開方向の回転力と、横軸ヒンジよりも下側の扉体の重量による扉体の閉鎖方向の回転力とが、閉鎖方向に回転した扉体が完全に閉鎖する前の所定の位置で釣り合うため、その位置で扉体の回転が停止し、窓のすぐ傍の室外側に物が置かれていたりしても、それを扉体下部で強打したり、扉体下部と下枠の間に挟んだりする危険を避けることができる。

請求項２記載の発明による跳ね上げ扉は、扉体を開放位置まで開けたときに、アームストッパーのレールの嵌合部にアーム他端部の被嵌合部が嵌合して扉体の回転がロックされるため、万が一ワイヤーが切れたりしても扉体が開放状態から閉鎖方向に回転するのを阻止できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１から図７は、本発明の跳ね上げ扉の一実施形態を示している。本実施形態のものは、マンション等の集合住宅のリビングに設けられる掃き出し窓であり、扉体２は横軸を支点として回転する横軸回転窓の形態となっている。図２は、扉体２を閉鎖した状態での縦断面図、図３は扉体２を全開にした状態での縦断面図、図４は室内側正面図、図５は窓上部の拡大した縦断面図、図６は横断面図、図７は、扉体２を全開にした状態で横軸ヒンジ３の周辺部を拡大して示す縦断面図である。

本窓は、躯体開口部に、上枠１４と下枠１５と左右の竪枠１０を枠組みしてなる窓枠１が取付けられ、図４に示すように、窓枠１内に一つの扉体２が、左右の竪框８，８を竪枠１０，１０に横軸ヒンジ３，３で支承して取付けてある。扉体２は、上框６と下框１６と左右の竪框８，８を四周枠組みすると共に、上下框６，１６間に２本の竪骨１７，１７を架設し、各框と竪骨とにより形成される３箇所の開口部に、パネル１８を嵌め込んで形成してある。パネル１８は、ガラスであってもよいが、軽量化のためにポリカーボネート等の樹脂板を用いることもできる。横軸ヒンジ３は、図２と図６に示すように、扉体２の中間高さよりもかなり上の高さ位置の、竪框８の上部見込み面９と竪枠１０の上部見込み面１１との間に配置してあり、扉体２は、図３に示すように、下部側を室外側に跳ね上げるようにして略水平な角度まで回転する。横軸ヒンジ３は、図６と図７に示すように、框側取付部３ａと、枠側取付部３ｂと、両者を互いに回転自在に結合する横軸３ｃとを有している。

上框６は、図５に示すように、室外側面と室内側面とにボルト１９の頭部を回り止めした状態で框長手方向にスライド可能に保持するアリ溝２０を有しており、このアリ溝２０に頭部を保持したボルト１９とナット２１とで挟持して、上框室外側面と上框室内側面に重り７ａ，７ｂを取付けている。重り７ａ，７ｂには、鉄製のフラットバーを用いており、重りの長さ、個数を変えることにより重さを調節できる。実施形態のものは、室外側に一本の重り７ａが、室内側に３本の重り７ｂがそれぞれ取付けており、室内側の重りを重くしている。重り７ａ，７ｂは、上框６の室外側と室内側にそれぞれ取付けたカバー材２２ａ，２２ｂにより隠蔽されている。

図２に示すように、横軸ヒンジ３よりも下方の室内側には、扉体を常時開方向に付勢するガススプリング４が設けてある。ガススプリング４は、図７に示すように、一端部が竪框８の横軸ヒンジ３よりも下方位置の室内側面に取付けたブラケット２３に横軸２４で軸着し、他端部が竪枠１０の上下方向略中間位置に取付けたブラケット４６に横軸４７で軸着して設けてあり、扉体２の開閉に伴って伸縮し、シリンダーの内部に封入したガスの圧力により竪框８を室外側に向けて常時押している。ガススプリング４は、左右の竪框８と竪枠１０の間にそれぞれ一本ずつ設けてある。ガススプリング４の反力は、ガススプリング４の全長が最も縮まる扉体閉鎖時に最も大きくなり、全長が伸びるにつれて徐々に小さくなる。

扉体２は、扉体下端から横軸ヒンジ３までの長さの略中間の位置で、左右の竪框８を室外側天井部１２からワイヤー５で吊っている。図８に示すように、左右の竪框の室外側面の横軸ヒンジ３の下側の位置には滑車２５ａが取付けてあり、左右竪框の上方位置の室外側天井部１２には滑車２５ｂが二つずつ並べて設けてあり、ワイヤー５は、一端が天井部右端の滑車２５ｂに固定してあり、中間部は天井部の滑車２５ｂと左右竪框の滑車２５ａとの間にワイヤーがそれぞれ２本ずつ架かるようにして掛け渡し、他端はチューブ４８に通して室内側に引き込み、室内に設けたワイヤー巻取り装置１３に繋いである。天井部の滑車２５ｂは、扉体２を全開にしたときに、竪框側の滑車２５ａの略真上に位置するように配置してある。ワイヤー巻取り装置１３は、ワイヤーを巻き取るドラム（図示省略）と、ドラムを回転させるハンドル２６とを有しており、ドラムにはストップ機構を備えている。ハンドル２６を回すことで、滑車２５ａ，２５ｂに巻きかけたワイヤー５の長さが調節されて扉体２の開閉操作が行え、扉体２は０°から９０°の範囲の任意の開き角度でワイヤー５の張力により停止する。ワイヤー５の張力は、竪框の滑車２５ａと室外側天井部の滑車２５ｂとの間に架かっている４本のワイヤーに均等に分散される。

さらに本窓は、横軸ヒンジ３よりも下方の室外側に、扉体２の開き角度を規制するアームストッパー２７を設けている。アームストッパー２７は、図９に示すように、竪枠１０の室外側面に長手方向に沿って設けたレール２８と、レール２８と竪框８とを繋ぐアーム２９とを有している。アーム２９は、一端部に設けた横軸３０が竪框８室外側面に取付けたブラケット３１に回転自在に軸着され、他端部に設けた横軸３２がレール２８に設けた上下方向の長孔３３に挿通されて上下方向にスライド可能としてある。扉体２を開閉すると、アーム２９の竪枠側の横軸３２がレール２８の長孔３３内で上下にスライドし、これにより扉体２の開き角度を０°から９０°の範囲に規制している。

さらにアームストッパー２７には、扉体２が９０°まで開いたところで扉体２をロックするロック機構と、そのロックを解除するロック解除部材３４とを有している。レール２８の長孔３３の上端部には、長孔３３の開口幅よりも大きな直径の円形孔状の横軸嵌合部３５が形成されている。アーム２９の竪枠側の横軸３２は、図１０（ａ）に示すように、根元部分に長孔挿通部３６よりも直径を大きくした被嵌合部３７を形成してあり、横軸３２の先端部に端面を傘状に面取りしたバネ保持具３８を取り付け、長孔挿通部３６にコイルバネ３９を圧縮した状態で取付けている。被嵌合部３７は、コイルバネ３９の力でレール２８側に向けて付勢され、常にレール面に圧接する。ロック解除部材３４は、上下方向の長孔４０に横軸３２の長孔挿通部３６が挿通してあり、横軸３２といっしょになって上下にスライドする。ロック解除部材３４は、横軸３２のバネ保持具３８に向けて外側に斜めに傾斜してのびるロック解除板４１が一体に設けてあり、下部側にレール２８の長孔３３から挿通してストッパーアーム２９側に突出するガイド兼摘み部４２が設けてある。

扉体２が開方向に回転して横軸３２が上昇し、扉体２が９０°まで開くと、図１０（ｂ）に示すように、横軸３２の被嵌合部３７がレール２８の横軸嵌合部３５に嵌合するため、横軸３２の下方移動が規制されて扉体２の回転がロックされる。ロックを解除するときは、図１０（ｃ）に示すように、ガイド兼摘み部４２を指で操作してロック解除部材３４を上方にスライドさせれば、横軸先端のバネ保持具３８がロック解除板４１に押されるため被嵌合部３７がレールの横軸嵌合部３５から抜けて、ロックが解除される。

扉体２は、０°から９０°までの任意の開き角度において、扉体２を開方向に回転させようとする横軸ヒンジ３まわりのモーメント（扉体の開方向の回転力）と、扉体２を閉鎖方向に回転させようとする横軸ヒンジ３まわりのモーメント（扉体の閉鎖方向の回転力）とが釣り合い、その開き角度で保持される（図１１参照。）。このときのモーメントの釣り合いの式は下記の式１のようになる。

式１の左辺は扉体２を開方向に回転させようとするモーメントの合計であり、式１の右辺は扉体２を閉鎖方向に回転させようとするモーメントの合計であり、この両者が釣り合うことで扉体２がその角度で停止する。このときのワイヤー５の張力Ｔは、式１を変形して下記の式２より求められる。また、ガススプリング４の反力Ｇは、下記の式３から求めることができる。

本窓では、扉体２を開放状態から閉鎖方向に回転したときに、図１に示すように、扉体２の下端の床面からの高さＨが４００ｍｍ程度、開き角度αにして約３０°まで回転したときに、ワイヤー５の張力Ｔが小さくなり、ワイヤー５の張力Ｔがなくても扉体２の横軸ヒンジ３まわりのモーメントが釣り合って、扉体２の回転が停止するようにしている。そのための具体的な設計方法として、先の式１〜３を用い、扉体２の開き角度αが３０°となったところで、ワイヤー５の張力Ｔが５ｋｇｆ前後となるように、上框６に取付ける重り７ａ，７ｂの重量、ガススプリング４のサイズ、横軸ヒンジ３からガススプリング４までの距離Ｌ_Ｇを調整している。とりわけ、上框６の室内側面に取付ける重り７ｂの重量で調整するのが簡便且つ効果的である。所望の停止角度（３０°）で、ワイヤー５の張力Ｔが０ではなく５ｋｇｆ前後としているのは、ワイヤー５の張力Ｔが０になるように設計すると、竪框８と竪枠１０との間に設けたタイト材４３（図６参照）等の摩擦があるために、３０°よりも大きい開き角度で停止してしまうためである。

扉体２を開ける際には、ワイヤー巻取り装置１３のハンドル２６を、ワイヤー５を巻き取る方向に回すことで、竪框と室外側天井部の滑車２５ａ，２５ｂに巻きかけたワイヤー５が短くなり、扉体２がワイヤー５によって吊られて開方向に徐々に回転する。扉体２が９０°まで回転すると、アームストッパー２７のロック機構が働いて扉体２が自動的にロックされる。このように扉体２を９０°まで回転させることで、窓枠１内が全開放し且つ扉体２が窓枠内の高い位置に保持されるため、良好な眺望が得られると共に、リビングからサッシ室外側に設けたテラスやベランダに自由に行き来できる。
扉体２を閉じる際には、アームストッパー２７のロック解除部材３４を上方にスライドさせてロックを解除した後、ワイヤー巻取り装置１３のハンドル２６を、ワイヤー５を繰り出す方向に回転させることで、扉体２が閉鎖方向に徐々に回転する。開き角度が３０°程度まで扉体２が閉まると、横軸ヒンジ３よりも上側の扉体２の自重と上框６に取付けた重り７ａ，７ｂの重量とガススプリング４の反力Ｇとによる扉体を開方向に回転させようとするモーメント（Ｗ１Ｌ１＋Ｗ２Ｌ２＋Ｗ３Ｌ３＋Ｗ４Ｌ４＋２ＧＬ）の作用により、ワイヤー５の張力Ｔが小さくなって扉体２の回転が停止する。扉体２を閉め切るには、ワイヤー５を繰り出しながら竪框８に設けてあるレバーハンドル４４又は掘り込み引き手４５に手を掛けて扉体２を室内側に引くことで、扉体を閉鎖できる。万が一ワイヤー５が切れたときは、扉体２は自然に閉鎖方向に回転することとなるが、ワイヤー巻取り装置１３を操作して扉体２を閉じようとしたときと同じように、扉体２の開き角度が３０°程度となったところで、横軸ヒンジ３よりも上側の扉体２の重量と上框６に取付けた重り７ａ，７ｂの重量とガススプリング４の反力とによる扉体の開方向の回転力と、横軸ヒンジ３よりも下側の扉体２の重量による扉体の閉鎖方向の回転力とが釣り合い、扉体２の回転が停止する。したがって、サッシの傍の室外側に物が置いてあっても、それを扉体２の下部で強打したり、下框１６と下枠１５の間に挟んだりすることが避けられ、扉体２のガラス等の破損も防止できる。また、扉体２を半開きの状態で保持して、換気を行うことも容易である。
さらに本窓では、上框の室内側面と室外側面の両方に重りを取付けていることで、どちらか一方だけに重りを取付けるものよりも扉体の横軸ヒンジよりも上側と下側のバランスが取りやすく、且つ重りが上框から室内外方向に出っ張る量を小さくできる。

図１２と図１３は、掃き出し窓に適用した本発明の跳ね上げ扉の他の実施形態を示している。本実施形態のものでは、ワイヤー５を巻き掛ける竪框８側の滑車２５ａを、竪框８室外側面の下部に取付けている。このように竪框側の滑車２５ａを竪框の下の方に取付けると、扉体２を開けたときにワイヤー５の張力がより小さくなるため、ワイヤー巻取り装置１３のハンドル操作が軽くなり、扉体２の開閉操作がより一層楽に行えるようになる利点がある。また、ワイヤー５の張力を同じにして、竪框８側の滑車２５ａを下の方に持っていったとすると、上框６に取付ける重りを軽くし、扉体２の重量を軽くできることになる。さらに本実施形態のものは、竪枠１０の枠外周側に、袖壁４９を室外側天井部の滑車２５ｂよりも室外側まで張り出させて設けている。これにより、扉体２を閉鎖した状態で、竪框下部に取付けた滑車２５ａと天井部の滑車２５ｂとの間に掛け渡されているワイヤー５に通行人が引っ掛かるのを防止できる。
なお、先の実施形態のものは、竪框８側の滑車２５ａを竪框の略中間高さ位置に取付けているので、扉体２の閉鎖時でもワイヤー５がそれほど室外側の通行の邪魔にならないが、その場合でも本実施形態のもののように袖壁４９を室外側天井部の滑車２５ｂよりも室外側まで張り出して設けておけば、ワイヤー５に通行人が引っ掛かるのを確実に防止できる。

本発明は、以上に述べた実施形態に限定されない。扉体が閉鎖方向に回転したときに扉体が停止する角度は、窓を設置する場所の状況に応じて適宜変更してよく、回転停止時の開き角度をより大きくしたいときには、上框室内側面に取付ける重りを重くすることで簡単に調整できる。付勢部材は、内部にコイルバネを圧縮して備えるものであってもよい。扉体を吊るワイヤー５は、図１４に示すように、ワイヤーの一端を一方の竪框側で固定し、中間部を室外側天井部の滑車２５ｂと他方の竪框の滑車２５ａとに巻き掛けて室内側に引き込んでもよいし、二本のワイヤーの一端を左右の竪框にそれぞれ固定し、各ワイヤーの中間部を室外側天井部の滑車に巻き掛けて室内側に引き込んでもよい。アームストッパーは、例えば、レールの長孔の上端部に、アーム他端部の横軸を引っ掛ける下向きの鉤状の溝部を設け、横軸を該溝部に引っ掛けることにより扉体の回転をロックできるようにすることもできる。本発明の跳ね上げ扉は、掃き出し窓に限らず、下枠が壁の中ほどに位置する腰高窓に用いることもできる。

本発明の跳ね上げ扉の一実施形態を示す縦断面図であって、扉体が閉じようとしたときに、扉体が閉まりきる前の略一定の角度で停止するときの状態を示している。 扉体を閉鎖した状態での跳ね上げ扉の縦断面図である。 扉体を全開にした状態での跳ね上げ扉の縦断面図である。 跳ね上げ扉の室内側正面図である。 窓上部の縦断面図である。 跳ね上げ扉の横断面図である。 扉体を全開にした状態で横軸ヒンジの周辺部を拡大して示す縦断面図である。 （ａ）は竪框と室外側天井部との間のワイヤーの巻き掛け状態を示す室外側正面図であり、（ｂ）は同側面図である。 扉体を半開きにした状態で、アームストッパーを扉体の外周側から見た図である。 図９のＡ−Ａ断面図であって、(ａ)は扉体の開き角度が９０°になる直前の状態、（ｂ）は扉体の開き角度が９０°でロックされたときの状態、（ｃ）は扉体のロックを解除するときの状態を示している。 扉体に作用する横軸ヒンジまわりのモーメントを図示した説明図である。 本発明の跳ね上げ扉の他の実施形態を示す扉体を閉鎖した状態での縦断面図である。 図１２に示す跳ね上げ扉の横断面図である。 竪框と室外側天井部との間に掛け渡すワイヤーの他の実施形態を示す室外側正面図である。

符号の説明

１ 窓枠
２ 扉体
３ 横軸ヒンジ
４ ガススプリング（付勢部材）
５ ワイヤー
６ 上框
７ａ，７ｂ 重り
８ 竪框
９ 竪框の見込み面
１０ 竪枠
１１ 竪枠の見込み面
１２ 室外側天井部
１３ ワイヤー巻取り装置
３ｃ，２４，４７ 横軸（軸）
２７ アームストッパー
２８ レール
２９ アーム
３３ 長孔（ガイド部）
３５ 横軸嵌合部（嵌合部）
３７ 被嵌合部

Claims (2)

1. 窓枠と、扉体と、横軸ヒンジと、付勢部材と、ワイヤーと、ワイヤー巻取り装置とを備え、扉体は、上框の室外側面と室内側面の少なくともいずれか一方に重りが取付けてあり、横軸ヒンジは、竪框の上部見込み面と竪枠の上部見込み面との間に配置してあり、付勢部材は、横軸ヒンジよりも下方位置で上端部を竪框の室内側面に横軸ヒンジの軸と平行な軸により回転自在に取付けてあり且つ下端部を竪枠に横軸ヒンジの軸と平行な軸により回転自在に取付けてあるとともに、竪框を押して扉体を開方向に常時付勢するものであり、ワイヤー巻取り装置は室内側に配置してあり、ワイヤーは、竪框の横軸ヒンジよりも下側の室外側位置と室外側天井部間に掛け渡してあるとともに、室外側天井部から室内側に引き込んでワイヤー巻取り装置に取付けてあり、ワイヤー巻取り装置により扉体を開閉自在としてあり、横軸ヒンジよりも上側の扉体の重量と上框に取付けた重りの重量と付勢部材の反力とによる扉体の開方向の回転力と、横軸ヒンジよりも下側の扉体の重量による扉体の閉鎖方向の回転力とが、閉鎖方向に回転した扉体が完全に閉鎖する前の所定の位置で釣り合うことを特徴とする跳ね上げ扉。
2. 竪框と竪枠との間に扉体の開き角度を規制するアームストッパーが設けてあり、アームストッパーは、竪枠又は竪框の一方に長手方向に取付けたレールと、一端部を竪枠又は竪框の他方に回転自在に連結し他端部をレールに回転自在に且つレール長手方向にスライド自在に連結したアームとを有し、レールは、長手方向にアーム他端部のガイド部を有するとともに、扉体が開放位置まで回転したときにアーム他端部が位置する位置に嵌合部を有し、アームは、他端部にレールの嵌合部と嵌合する被嵌合部を有し、扉体が開放位置まで回転したときにアームの被嵌合部がレールの嵌合部に嵌合して扉体の回転がロックされることを特徴とする請求項１記載の跳ね上げ扉。
   

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