JP4826429B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、ケーシングの外周部が合成樹脂で密閉されることにより、内部に組み込まれたコイル等に対して高い気密性を有する密閉型のモータに関するものである。

例えば、各種の自動車に組み込まれてガソリンエンジンの混合気流量調整弁の駆動源等に使用されるモータにおいては、そのケーシング内のコイル等に流体や水蒸気等が侵入しないように、高い気密性が要求されている。このような気密性が要求されるモータとしては、一般に当該モータのケーシングから端子板に至る部分を合成樹脂で一体的に覆った構造のものが知られている。

従来のこの種のモータとして、例えば、先に本発明者等が下記特許文献１において提案した、円筒部と底板とが一体に形成された有底筒状の金属製モータケースと、このモータケースの円筒部内に組み込まれ、外周にコイルが巻回されて上記モータケースとともにステータを構成するボビンと、このボビン内に回転自在に設けられるとともに出力軸を上記底板に形成された軸孔から突出させたロータとを備え、上記ボビンに上記モータケースの開口部を閉塞する蓋体を一体に形成し、この蓋体の外側から合成樹脂を一体成形することにより上記モータケースの開口部を密閉するとともにコネクタ部を形成した密閉型モータが知られている。

上記構成からなる密閉型モータによれば、蓋体の外側からモータケースの他端開口部を密閉するように合成樹脂によってコネクタ部を一体的に成形しているために、当該コネクタ部を射出成形するのみで、上記モータケース内を簡単かつ確実に密閉することができるという利点がある。

ところが、上記密閉型モータにあっては、蓋体の外側から合成樹脂を一体成形して上記モータケースの開口部を密閉する際に、上記蓋体が一体成形されたボビンに、直接上記合成樹脂を介して高い射出成形圧力が作用する。このため、ボビンに微妙な歪みが生じてしまい、この結果所定の組立精度を得ることが難しく、製品によってはモータ効率の低下を招いて製造歩留まりの低下を招くという問題点があった。

そこで、本発明者等は、かかる問題点を解消すべく、下記特許文献２に示すようなモータを提案した。
図４は、このモータの構成を示すもので、当該モータは、複数の極歯が形成されたヨーク１を樹脂モールドして一体成形型のボビン２を構成し、このボビン２に巻線を施して励磁コイル３を構成するとともに、筒状の金属製ケース４内に収納してステータ部を構成し、このステータ部の一端部を合成樹脂製のキャップ５にて蓋をするとともに、このキャップ５およびケース４の外周部に射出成形によって樹脂モールド６を形成し、ステータ部の他端開口部より内部空間にロータ７を組み込むとともに、このロータ７を、ボビン２に一体成形された係止段部２ａに固定した軸受８を介して回転自在に支持したものである。なお、図中符号９は、ボビン２を成形する際にインサートされて一体化され、励磁コイル３の端部が接続される端子ピンであり、符号６ａは、樹脂モールド６に一体成形されるとともに端子ピン９の先端部９ａを内包するコネクタ部である。

上記構成からなるモータにおいては、樹脂モールド６を射出成形する際に、その射出圧力をもっぱらキャップ５によって受けることができるために、励磁コイル３の外周への合成樹脂の流入を確実に防ぐことができるとともに、ボビン２に作用する圧力を低減させることができるという利点がある。

しかしながら、上記モータにあっても、樹脂モールド６の射出成形圧が高いために、依然としてキャップ５を介してボビン２が押圧されるとともに、キャップ５とボビン２との当接面がコネクタ部６ａ側に偏在しているために、ボビン２が均一に押圧されず、よって同様にボビン２に僅かな歪みを生じる虞があった。このため、上記射出成形圧を幾分低く設定しようとすると、合成樹脂の押し込み不足等によってコネクタ部６ａ等の寸法精度が悪化したり、あるいは樹脂モールド６とケース４との間の密着が不足して、防水性が保証し得なくなったりするという問題点があった。

さらに、ロータ７を回転自在に支承する軸受８を、ボビン２に一体成形された係止段部２ａに配置し、開口縁部２ｂを熱加締め等によって内側方向に座屈することにより、ボビン２の開口端部に固定しているために、ロータ７とボビン２との間に軸線方向へのガタが生じやすく、その対策として、別途軸受８とロータ７との間に、ロータ７を軸線方向に付勢するための皿バネ１０ａと皿バネ座金１０ｂとを介装する必要があり、部品点数が増加して、組立コストや製造コストが嵩むという問題点もあった。
特開２００５−２５３１３６号公報 特開２００６−１２９５５１号公報

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、容易かつ確実に高い組立精度で組み立てることができ、よって高いモータ効率を得ることができるとともに製造歩留まりを大幅に向上させることができて経済性にも優れる密閉型のモータを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、有底筒状に形成された金属製のケーシングと、このケーシング内に組み込まれ、外周にコイルが巻回されて上記ケーシングとともにステータを構成する筒状のボビンと、中心部に出力軸が一体化され、当該出力軸の一端部を上記ケーシングの底板に形成された孔部から突出させるとともに、上記出力軸の少なくとも他端部が上記ボビンに軸支されて当該ボビン内に軸線回りに回転自在に設けられたロータと、上記ケーシングの開口縁部に係合して当該開口部を塞ぐ蓋体と、この蓋体の外周から上記ケーシングの外周に至る部分に合成樹脂が射出成形されることにより上記開口部を気密的に封じる密閉部とを備えたモータにおいて、上記ボビンの上記蓋体側の端面に、上記軸線の延長線上に突出する受圧凸部を一体的に形成するとともに、上記蓋体に、上記受圧凸部が挿通される貫通孔を穿設したことを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記ボビンが、複数の極歯が形成されたヨークを樹脂モールドして一体成形されてなり、かつ上記受圧凸部が、上記樹脂モールドにより一体に成型されるとともに、当該ボビンの他端面に凹部が形成され、この凹部に上記出力軸の他端部を回転自在に軸支する軸受けが嵌入されていることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記軸受けが、その軸線方向の一部を上記凹部から突出させて当該凹部に嵌入されるとともに、上記ボビンの上記他端面と上記ケーシングの底板との間に、中心部に上記出力軸が挿通される円環板状のスペーサ部材が介装され、このスペーサ部材の一端面に、上記ボビンの凹部と連続することにより上記軸受けの上記一部が嵌入されて上記ボビンとともに上記軸受けを挟持する凹部が形成されていることを特徴とするものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、上記スペーサ部材の他端面には、上記出力軸を囲繞して上記ケーシングの底板に形成された孔部から延出する筒状のガイド部材が一体に形成されるとともに、当該ガイド部材と上記孔部の周縁との間には、僅かな間隙が形成されていることを特徴とするものである。

請求項１〜４のいずれかに記載の発明によれば、ケーシングの開口部を塞ぐ蓋体に、敢えて貫通孔を穿設し、この貫通孔にボビンの端面に一体的に形成されて軸線の延長線上に突出する受圧凸部を挿入しているので、蓋体の外周からケーシングの外周に至る部分に密閉部を射出成形する際に、成形樹脂による射出圧力が蓋体に作用するとともに、同時に当該射出圧力が、受圧凸部を介して直接ボビンを上記軸線方向に押圧することになる。

この結果、第１に上記射出圧力の大部分を上記蓋体によって受けることができるとともに、第２にボビンが上記受圧凸部を介して軸線方向に押圧されるために、当該ボビンに、歪みを生じさせようとする軸線に対して非対称な力が作用することがない。加えて、ボビンが軸線方向に押圧されることにより、蓋体からボビンに作用する相対的な圧力も低減する。このため、密閉部を成形する際に、射出圧力に起因してボビンに有害な歪みが発生することを防止することができ、よって容易かつ確実に高い組立精度で高効率のモータを組み立てることができる。

また、請求項２に記載の発明においては、上記受圧凸部を含めて樹脂モールドにより一体成形されたボビンの他端面に凹部を形成して、この凹部に上記出力軸の他端部を回転自在に軸支する軸受けを嵌入しているために、上記ボビンのみによってロータの芯出しを行うことができる。このため、上述したボビンに有害な歪みが生じないことと相俟って、容易により高い組立精度を得ることができる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、上記ボビンとケーシングの底板との間にスペーサ部材を介装し、当該スペーサ部材とボビンとに形成した凹部に軸受けを嵌合させて両者で挟持しているために、先ずボビン内にロータを挿入して、その出力軸の一端部をボビンに軸支させた後に、軸受けを上記出力軸の他端部に外装してボビンの凹部に嵌入し、次いでスペーサ部材をボビンに臨ませてボビンの凹部から突出する上記軸受けの一部を当該スペーサ部材の凹部に嵌入させることにより、一体化されたボビン、軸受けおよびスペーサ部材内にロータが芯出しされた状態で組み込まれたユニットを組み立てることができる。

したがって、ケーシング内に上記ユニットを組み込んで、開口部を上記蓋体によって塞ぎ、さらにその外周に射出成形して上記密閉部を形成することにより、一層容易に上記モータを製造することができる。この際に、密閉部を成形するための射出圧力によって、ボビンが軸線方向に押圧される結果、ボビン、軸受けおよびスペーサ部材がケーシングの底板との間で圧縮される。このため、上記ボビン、軸受けおよびスペーサ部材が密着することにより、これら間にガタが発生することがなく、よって一段と高い組立精度のモータを製造することができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、密閉部を射出成形する際に、内部にロータが位置決めされて一体化されたボビン、軸受けおよびスペーサ部材のガタが解消されることにより、スペーサ部材がケーシング内において軸線方向と直交する方向に変位した場合においても、上記スペーサ部材のガイド部材とケーシングの底板に形成された孔部の周縁との間に、僅かな間隙が形成されているために、当該間隙によって上記変位を吸収することができ、よって上記スペーサ部材の上記変位に起因してボビン側に歪みを生じることがない。

図１〜図３は、本発明に係るモータの一実施形態を示すものである。
このモータは、ケーシング１１と、このケーシング１１内に組み込まれて外周にコイル（図示を略す。）が巻回された外観略筒状のボビン１２と、このボビン１２内に軸線回りに回転自在に設けられたロータ１３と、ケーシング１１の開口縁部に係合して開口部を塞ぐ蓋体１４と、この蓋体１４の外周からケーシング１１の外周に至る部分に合成樹脂が射出成形されることにより上記開口部を気密的に封じるとともにコネクタ部１５が一体化された密閉部１６と、ボビン１２とケーシング１１との間に介装されたスペーサ部材１７とから概略構成されたものである。

ここで、ケーシング１１は、円筒状に形成された周壁部１１ａとこの周壁部１１ａの一端開口部を閉塞する底板１１ｂとが、鉄等の磁性金属によって一体に形成された有底筒状のもので、底板１１ｂには、大径の孔部１１ｃが形成されている。そして、このケーシング１１内に、ボビン１２、ロータ１３およびスペーサ部材１７が一体化されたユニットが組み込まれている。

上記ボビン１２は、複数の極歯が形成されたヨーク１８を合成樹脂１９によってモールドすることにより一体成形されたものである。これらヨーク１８は、金属製の円環状板材であって、内周縁には円周方向に等間隔をおいて軸線方向に屈曲された複数の極歯１８ａが形成されている。そして、２組の一対のヨーク１８が、それぞれ互いの極歯１８ａ同士を向き合わせ、かつ円周方向に交互に配列するように対向配置された状態で、外周部１８ｂおよび各極歯１８ａの内周面を除く部分が合成樹脂１９によって覆われることにより固定的に保持されている。そして、一対のヨーク１８間に、それぞれ図示されないコイルが巻回されるとともに、ヨーク１８の外周面がケーシング１１の周壁部１１ａに当接することにより、ケーシング１１とともにステータが形成されている。

また、このボビン１２のケーシング１１の開口側端部には、端子台２０が一体に形成されている。この端子台２０の上面には、軸線と直交する方向に複数本に溝部が並列的に形成されており、各々の溝部に端子ピン２１が嵌合されている。そして、この端子ピン２１のボビン１２側の端部に、上記コイルの一端部が接続されている。

さらに、ボビン１２内に位置する端子台２０の裏面側には、当該ボビン１２の軸線方向すなわちロータ１３の軸線方向に延在する軸受用穴部１２ａが形成されており、この軸受用穴部１２ａ内に、金属製の軸受け２２が嵌合されている。

他方、端子台２０の軸線方向の端面（ボビン１２の端面１２ｂ）側には、上記軸線の延長線上に突出する円柱状の受圧凸部２３が一体的に形成されている。
また、ロータ１３は、円筒状の永久磁石２４と、この永久磁石２４の中心部に挿入された出力軸２５とが一体化されたもので、永久磁石２４の外周面は周方向に異極となるように着磁されている。

そして、このロータ１３は、ボビン１２内に挿入されて出力軸２５の一方の端部２５ａが軸受け２２によって軸支されるとともに、中間部２５ｂにおいてボビン１２の端面（他端面）１２ｃに設けられた軸受け２６に軸支されることにより、ボビン１２内に回転自在に設けられている。

すなわち、ボビン１２の端面１２ｃには、上記軸線を中心とし、かつ軸受け２６の外周面を拘束してその中心を上記軸線上に位置させる円形の凹部２７が形成されている。ここで、凹部２７の深さ寸法は、軸受け２６の軸線方向長さの約１／２に設定されており、これにより、軸受け２６は、その軸線方向長さの約１／２（一部）を凹部２７から突出させた状態で凹部２７に嵌め込まれている。

そして、このボビン１２の端面１２ｃとケーシング１１の底板１１ｂとの間に位置するように、円環板状の上記スペーサ部材１７が配置されている。
このスペーサ部材１７のボビン１２との対向端面には、ボビン１２の凹部２７と連続する同形の凹部２８が形成されている。さらに、図３に示すように、この凹部２８の周縁には当該凹部２８の深さ寸法と等しい高さ寸法を有する係合凸部２９が直径方向の２箇所に対向して形成されている。

他方、ボビン１２の端面１２ｃ側には、スペーサ部材１７の係合凸部２９が係合する係合凹部３０が同様に直径方向に２箇所に形成されている。
そして、スペーサ部材１７は、係合凸部２９をボビン１２側の係合凹部３０内に係合させるとともに、ボビン１２の端面１２ｃから突出する軸受け２６の一部を凹部２８に嵌入させた状態で、ボビン１２の端面１２ｃに取り付けられている。これにより軸受け２６は、ボビン１２およびスペーサ部材１７の凹部２７、２８に、芯出しされて位置決めされた状態で収納されている。

さらに、このスペーサ部材１７の他端面には、出力軸２５を囲繞してケーシング１１の底板１１ｂに形成された孔部１１ｃから延出する略円筒状のガイド部材３１が一体に形成されている。ここで、このガイド部材３１と孔部１１ｃの周縁との間には、僅かな間隙３２が形成されている。
なお、このガイド部材３１から延出する出力軸２５の先端側には、リードスクリュー２５ｃが形成されており、出力軸２５の回転方向に応じて当リードスクリュー２５ｃに連結された図示しない移動体を軸線方向に往復駆動するようになっている。

他方、ケーシング１１の開口部を塞ぐ上記蓋体１４は、合成樹脂によって成形されたボビン１２とは別体の略円板状部材で、その裏面側にはボビン１２の端子台２０が挿入される空洞部１４ａが形成されている。また、この蓋体１４の外周部には、ケーシング１１の開口縁部に嵌合する段部１４ｂが形成されている。さらに、この蓋体１４の中心部には、ボビン１２に一体成形された円柱状の受圧凸部２３が相対変位自在に挿通される貫通孔１４ｃが穿設されている。

そして、この蓋体１４は、段部１４ｂをケーシング１１の開口縁部に係合させるとともに、貫通孔１４ｃ内にボビン１２の受圧凸部２３が挿入された状態で、ケーシング１１に取り付けられている。ここで、蓋体１４の側面には、複数の溝部が形成されており、ボビン１２から側方に突出する端子ピン２１は、これら溝部に挿入されている。
そしてさらに、この蓋体１４の外周からケーシング１１の外周に至る部分に、ケーシング１１の開口部を気密的に封じる上記密閉部１６が形成されている。

この密閉部１６は、蓋体１４の外周面側から合成樹脂が射出成形されることにより形成されたものであり、さらに蓋体１４の側面から突出する複数本の端子ピン２１を囲繞するとともに、それぞれの先端部を内部に突出させる上記コネクタ部１５も同時に一体成形されている。

以上の構成からなるモータを組み立てるには、先ず合成樹脂１９によって一体成形されたボビン１２に、図示されないコイルを巻回するとともに、その軸受用穴部１２ａ内に軸受け２２を取り付ける。そして、ボビン１２内にロータ１３を挿入して出力軸２５の一端部２５ａを軸受け２２によって支承させる。次いで、ロータ１３の出力軸２５の中間部２５ｂまで挿通させた軸受け２６を、ボビン１２の凹部２７に嵌入させた後に、スペーサ部材１７およびガイド部材３１を出力軸２５の他端部側から外装して、その凹部２８にボビン１２の端面１２ｃから突出している軸受け２６の一部を嵌入させるとともに、係合凸部２９をボビン１２の係合凹部３０に係合させる。

これにより、ボビン１２、ロータ１３およびガイド部材３１を有するスペーサ部材１７が一体化されたユニットが組み立てられる。そして、このユニット内においては、ボビン１２およびスペーサ部材１７の凹部２７、２８に位置決めされた軸受け２６によって、ロータ１３が芯出しされた状態でボビン１２内に回転自在に組み込まれている。

そこで次に、上記ユニットをケーシング１１の開口部側から挿入し、ガイド部材３１および出力軸２５の一部をケーシング１１の底板１１ｂに形成されている孔部１１ｃから突出させるとともに、ボビン１２内のヨーク１８の外周部１８ｂをケーシング１１の周壁部１１ａ内周に当接させる。

次いで、ケーシング１１の開口部を、蓋体１４によって塞ぐ。この際に、蓋体１４の段部１４ｂをケーシング１１の開口部周縁に嵌め込むとともに、その貫通孔１４ｃ内にボビン１２の端面１２ｂの中心に一体成形された受圧凸部２３を挿入させる。さらに、側壁に形成された複数の溝部内に、それぞれボビン１２から側方に突出する複数本の端子ピン２１を挿入させる。これにより、図２に示すように、ケーシング１１内にボビン１２、ロータ１３およびスペーサ部材１７が一体化されたユニットが組み込まれるとともに、ケーシング１１の開口部が蓋体１４によって塞がれたモータが得られる。

そして次に、蓋体１４の図中上面側から、当該蓋体１４の全外周面からケーシング１１の外周の約１／２に至る部分に合成樹脂が射出成形されることにより、ケーシング１１の開口部を気密的に封じる密閉部１６と、さらに蓋体１４の側面から突出する複数本の端子ピン２１を囲繞するとともに、それぞれの先端部を内部に突出させるコネクタ部１５を同時に一体成形する。これにより、図１に示すような上記モータが完成する。

このように、上記構成からなるモータによれば、ケーシング１１の開口部を塞ぐ蓋体１４に貫通孔１４ｃを穿設して、この貫通孔１４ｃにボビン１２の端面１２ｂに一体的に形成されて軸線の延長線上に突出する受圧凸部２３を相対変位自在に挿入しているので、蓋体１４の外周側から密閉部１６を射出成形する際に、成形樹脂による射出圧力が蓋体１４に作用するとともに、同時に受圧凸部２３から直接ボビン１２を上記軸線方向に押圧することになる。

このため、上記射出圧力の大部分を蓋体１４によって受けることができるとともに、さらにボビン１２が受圧凸部２３を介して軸線方向に押圧されるために、ボビン１２に、歪みを生じさせようとする軸線に対して非対称な力が作用することがない。加えて、ボビン１２が軸線方向に押圧されることにより、蓋体１４からボビン１２に作用する相対的な圧力も低減する。このため、密閉部１６を成形する際に、射出圧力に起因してボビン１２に有害な歪みが発生することを防止することができ。

しかも、ボビン１２の他端面１２ｃに凹部２７を形成して、この凹部２７に軸受け２６の一部を嵌入・位置決めし、さらにスペーサ部材１７の凹部２８に上記軸受け２６の一部を嵌入させるとともに、係合凸部２９をボビン１２の係合凹部３０に係合させることにより、一体化されたボビン１２およびスペーサ部材１７内においてロータ１３が芯出しされている。

加えて、密閉部１６を成形するための射出圧力によって、ボビン１２が軸線方向に押圧される結果、ボビン１２、軸受け２６およびスペーサ部材１７がケーシング１１の底板１１ｂとの間で圧縮される。このため、ボビン１２、軸受け２６およびスペーサ部材１７が密着することにより、これら間にガタが発生することがない。

さらに、密閉部１６を射出成形する際に、ボビン１２、軸受け２６およびスペーサ部材１７のガタが解消されて、スペーサ部材１７がケーシング１１内において軸線と直交する方向へ変位した場合においても、スペーサ部材１７のガイド部材３１とケーシング１１の底板１１ｂに形成された孔部１１ｃの周縁との間に、僅かな間隙３２が形成されているために、この間隙３２によって上記変位を吸収することができ、よってスペーサ部材１７の変位が阻害されてボビン１２側に歪みを生じることもない。

このため、上述したボビン１２に有害な歪みが生じないことと相俟って、ロータ１３の芯（軸線）が傾斜したり、あるいはボビン１２に歪みが生じたりすることがなく、よって容易かつ確実に極めて高い組立精度によって上記密閉型のモータを製造することができ、ひいては当該モータの効率を一層向上させることができる。

本発明に係るモータの一実施形態を示す縦断面図である。 図１のモータの密閉部を射出成形する前の組立状態を示す縦断面図である。 図２の分解図である。 従来のモータを示す縦断面図である。

符号の説明

１１ ケーシング
１１ｂ 底板
１１ｃ 孔部
１２ ボビン
１２ａ 軸受用穴部
１２ｂ 端面
１２ｃ 他端面
１３ ロータ
１４ 蓋体
１４ｂ 段部
１４ｃ 貫通孔
１６ 密閉部
１７ スペーサ部材
１８ ヨーク
１９ 合成樹脂
２２、２６ 軸受け
２３ 受圧凸部
２４ 永久磁石
２５ 出力軸
２７、２８ 凹部
３１ ガイド部材
３２ 間隙

Claims (4)

1. 有底筒状に形成された金属製のケーシングと、
   このケーシング内に組み込まれ、外周にコイルが巻回されて上記ケーシングとともにステータを構成する筒状のボビンと、
   中心部に出力軸が一体化され、当該出力軸の一端部を上記ケーシングの底板に形成された孔部から突出させるとともに、上記出力軸の少なくとも他端部が上記ボビンに軸支されて当該ボビン内に軸線回りに回転自在に設けられたロータと、
   上記ケーシングの開口縁部に係合して当該開口部を塞ぐ蓋体と、
   この蓋体の外周から上記ケーシングの外周に至る部分に合成樹脂が射出成形されることにより上記開口部を気密的に封じる密閉部とを備えたモータにおいて、
   上記ボビンの上記蓋体側の端面に、上記軸線の延長線上に突出する受圧凸部を一体的に形成するとともに、上記蓋体に、上記受圧凸部が挿通される貫通孔を穿設したことを特徴とするモータ。
2. 上記ボビンは、複数の極歯が形成されたヨークを樹脂モールドして一体成形されてなり、かつ上記受圧凸部は、上記樹脂モールドにより一体に成型されるとともに、当該ボビンの他端面に凹部が形成され、この凹部に上記出力軸の他端部を回転自在に軸支する軸受けが嵌入されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 上記軸受けは、その軸線方向の一部を上記凹部から突出させて当該凹部に嵌入されるとともに、上記ボビンの上記他端面と上記ケーシングの底板との間に、中心部に上記出力軸が挿通される円環板状のスペーサ部材が介装され、このスペーサ部材の一端面に、上記ボビンの凹部と連続することにより上記軸受けの上記一部が嵌入されて上記ボビンとともに上記軸受けを挟持する凹部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のモータ。
4. 上記スペーサ部材の他端面には、上記出力軸を囲繞して上記ケーシングの底板に形成された孔部から延出する筒状のガイド部材が一体に形成されるとともに、当該ガイド部材と上記孔部の周縁との間には、僅かな間隙が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のモータ。

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