JP5647573B2 - 取付構造体 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの状態を検出する機能を有する機能部品をタイヤの内面に取り付ける取付構造体に関する。

従来、１対のビードコアと、１対のビードコア間に跨るトロイダル形状を有するカーカス層と、カーカス層に隣接して配置されるベルト層と、ビードコア、カーカス層及びベルト層を被覆するゴム層とを備えるタイヤが知られている。

タイヤは、ビードコアを有するビード部と、接地面を構成するトレッド部と、タイヤの側面を形成するサイドウォール部と、サイドウォール部とトレッド部との間に跨って設けられるショルダー部とを備える。

また、タイヤの内面を構成するゴム層（インナーライナー）に取り付けられる機能部品が知られている。機能部品は、例えば、タイヤの内部の温度や圧力などを計測するセンサモジュールである。一般的には、機能部品は、ゴムパッチなどによってインナーライナーに取り付けられる（例えば、特許文献１）。

特開2007-055347号公報

近年では、タイヤと路面との間の摩擦によって生じる高周波振動を検出するセンサを機能部品としてタイヤの内面に取り付ける要望が存在する。しかしながら、上述した技術では、ゴムパッチの張力によって機能部品をタイヤの内面に取り付けているため、タイヤの振動によって機能部品が動いてしまい、高周波振動を検出することが難しい。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、高周波振動などを検出できるように機能部品をタイヤの内面に取り付けることを可能とする取付構造体を提供することを目的とする。

第１の特徴に係る取付構造体は、タイヤの状態を検出する機能を有する機能部品を前記タイヤの内面に取り付ける構造体である。取付構造体は、弾性部材によって構成されており、前記タイヤの内面に接着される台座下面と、前記台座下面の反対側に設けられる台座上面とを有する台座と、所定の剛性を有する部材によって構成されており、前記台座上面に配置される枠体下面及び前記枠体下面の反対側に設けられる枠体上面を有する底板を有する枠体と、所定の剛性を有する部材によって構成されており、前記機能部品が載置される基体とを有する。前記枠体上面は、第１方向と、前記第１方向に交差する第２方向とによって定義される。前記枠体は、前記枠体上面において、前記第１方向に沿って延びており、前記枠体上面に対する垂直方向に立設する１対の第１方向側壁を有する。前記基体は、前記１対の第１方向側壁の間に嵌合するように、前記枠体上面に配置される。前記台座は、前記第２方向に沿って延びており、前記第１方向において間隔を空けて設けられる１対の突起部を有する。前記枠体は、前記第１方向において前記１対の突起部の間に嵌合するように配置される。

第１の特徴において、前記基体は、前記第２方向に沿って延びており、前記第１方向において間隔を空けて設けられる１対の溝部を有する。前記基体は、前記１対の突起部が前記１対の溝部と嵌合するように前記台座に配置される。

第１の特徴において、前記枠体上面に対する垂直方向において、前記１対の溝部の深さは、前記１対の突起部の高さよりも小さい。

第１の特徴において、前記機能部品と前記基体との間に首部が設けられる。 前記１対の第１方向側壁は、前記枠体上面に対する垂直方向の先端として、他の第１方向側壁側に向けて曲がる側壁係止片を有する。前記第１方向に対する直交方向において、前記首部のサイズは、前記機能部品及び前記基体のサイズよりも小さい。前記側壁係止片は、首部の位置で曲がっており、前記機能部品と前記基体との間に嵌合するように配置される。

本発明によれば、高周波振動などを検出できるように機能部品をタイヤの内面に取り付けることを可能とする取付構造体を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係るタイヤ１００を示す図である。 図２は、第１実施形態に係るタイヤ１００を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る取付構造体２００を示す図である。 図４は、第１実施形態に係る枠体２２０を示す図である。 図５は、第１実施形態に係る枠体２２０を示す図である。 図６は、第１実施形態に係る枠体２２０を示す図である。 図７は、第１実施形態に係る台座２１０を示す図である。 図８は、第１実施形態に係る台座２１０を示す図である。 図９は、変更例１に係る台座２１０を示す図である。 図１０は、変更例１に係る台座２１０を示す図である。 図１１は、変更例２に係る機能部品２４０の首振り運動を説明するための図である。 図１２は、変更例２に係る取付構造体２００を示す図である。 図１３は、変更例２に係る枠体２２０を示す図である。

以下において、本発明の実施形態に係る取付構造体について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［実施形態の概要］
実施形態に係る取付構造体は、タイヤの状態を検出する機能を有する機能部品を前記タイヤの内面に取り付ける構造体である。取付構造体は、弾性部材によって構成されており、前記タイヤの内面に接着される台座下面と、前記台座下面の反対側に設けられる台座上面とを有する台座と、所定の剛性を有する部材によって構成されており、前記台座上面に配置される枠体下面及び前記枠体下面の反対側に設けられる枠体上面を有する底板を有する枠体と、所定の剛性を有する部材によって構成されており、前記機能部品が載置される基体とを有する。前記枠体上面は、第１方向と、前記第１方向に交差する第２方向とによって定義される。前記枠体は、前記枠体上面において、前記第１方向に沿って延びており、前記枠体上面に対する垂直方向に立設する１対の第１方向側壁を有する。前記基体は、前記１対の第１方向側壁の間に嵌合するように、前記枠体上面に配置される。前記台座は、前記第２方向に沿って延びており、前記第１方向において間隔を空けて設けられる１対の突起部を有する。前記枠体は、前記第１方向において前記１対の突起部の間に嵌合するように配置される。

実施形態では、基体は、１対の第１方向側壁の間に嵌合するように、枠体上面に配置される。すなわち、枠体によって、第２方向の基体の動きが規制されるため、基体に載置される機能部品がタイヤの振動によって動かない。従って、高周波振動などを検出できるように機能部品をタイヤの内面に取り付けることができる。

実施形態では、枠体は、第１方向において１対の突起部の間に嵌合するように配置される。すなわち、台座に設けられる１対の突起部によって、枠体の動きが規制され、枠体に収容される基体に載置される機能部品がタイヤの振動によって動かない。

［第１実施形態］
（タイヤの構成）
以下において、第１実施形態に係るタイヤの構成について説明する。図１及び図２は、第１実施形態に係るタイヤ１００を示す図である。

第１に、タイヤ１００は、図１に示すように、ビード部１０と、サイドウォール部２０と、ショルダー部３０と、トレッド部４０とを有する。

ビード部１０は、タイヤ１００を構成する部位のうち、タイヤ径方向において、最も内側に設けられる。ビード部１０は、タイヤ周方向に沿って連続的に設けられる。ビード部１０は、タイヤ１００をリムに固定するための部位である。なお、ビード部１０は、ゴムによって被覆されている。

サイドウォール部２０は、タイヤ１００を構成する部位のうち、タイヤ径方向において、ビード部１０よりも外側に設けられる。サイドウォール部２０は、タイヤ周方向に沿って連続的に設けられる。サイドウォール部２０は、タイヤ１００の側面を構成する。なお、サイドウォール部２０は、ゴムによって被覆されている。

ショルダー部３０は、タイヤ１００を構成する部位のうち、サイドウォール部２０とトレッド部４０との間に跨って設けられる。ショルダー部３０は、タイヤ周方向に沿って連続的に設けられる。なお、ショルダー部３０は、ゴムによって被覆されている。

トレッド部４０は、タイヤ１００を構成する部位のうち、路面に接地する接地面を構成する部位である。トレッド部４０は、タイヤ周方向に沿って連続的に設けられる。トレッド部４０の接地面には、例えば、タイヤ周方向に沿って延びる溝（周方向溝）やタイヤ幅方向に沿って延びる（幅方向溝）などによって形成されるトレッドパターンが設けられている。

第２に、タイヤ１００は、図１及び図２に示すように、ビードコア１１０と、カーカス層１２０と、ベルト層１３０とを有する。

ビードコア１１０は、ビードコア１１０Ａ及びビードコア１１０Ｂを有しており、ビード部１０を構成する。ビードコア１１０は、リング状形状を有しており、ビードワイヤー（不図示）によって構成される。

カーカス層１２０は、ビードコア１１０Ａとビードコア１１０Ｂとの間に跨るトロイダル形状を有する。カーカス層１２０は、例えば、タイヤ径方向（或いは、タイヤ幅方向）に沿って延びる複数のカーカスコード（不図示）によって構成される。カーカス層１２０は、ビードコア１１０でタイヤ幅方向の外側に向けて折り返されている。

ベルト層１３０は、ベルト層１３０Ａ及びベルト層１３０Ｂを有しており、トレッド部４０を構成する。ベルト層１３０は、カーカス層１２０に対して、タイヤ径方向の外側に配置される。ベルト層１３０は、ベルトコードがゴムで被覆された構成を有する。ベルト層１３０Ａに設けられるベルトコードは、ベルト層１３０Ｂに設けられるベルトコードと交錯していてもよい。

（取付構造体の構成）
以下において、第１実施形態に係る取付構造体の構成について説明する。図３は、第１実施形態に係る取付構造体２００を示す図である。ここで、取付構造体２００は、タイヤ１００の内面に接着されることに留意すべきである。詳細には、取付構造体２００は、タイヤ周方向に沿って延びるタイヤ１００の内面、すなわち、トレッド部４０を構成するタイヤ１００の内面に接着される。

図３に示すように、取付構造体２００は、台座２１０と、枠体２２０と、基体２３０と、機能部品２４０とを有する。

台座２１０は、弾性部材（エラストマー）によって構成される。例えば、台座２１０は、天然ゴムや合成ゴムによって構成される。台座２１０は、タイヤ１００の内面に接着される台座下面と、台座下面の反対側に設けられる台座上面とを有する。例えば、台座２１０は、加硫接着によってタイヤ１００の内面に接着される。台座２１０の台座上面には、枠体２２０及び基体２３０を介して機能部品２４０が設けられる。

ここで、台座２１０は、第２方向に沿って延びており、第１方向において間隔を空けて設けられる１対の突起部２１１（突起部２１１Ａ及び突起部２１１Ｂ）を有する。１対の突起部２１１は、第１方向において少なくとも基体２３０の動きを規制する。なお、第１実施形態では、１対の突起部２１１は、枠体２２０の動きを規制する。

枠体２２０は、所定の剛性を有する部材によって構成される。枠体２２０は、台座２１０の台座上面に配置される。例えば、枠体２２０の表面には、真鍮メッキが施されており、台座２１０は、コバルトを含んでおり、枠体２２０は、加硫接着によって台座２１０に接着される。

第１実施形態では、枠体２２０は、基体２３０を収容する箱形形状を有する。なお、枠体２２０の詳細については後述する（図４〜図６を参照）。

基体２３０は、所定の剛性を有する部材によって構成される。基体２３０には、機能部品２４０が載置される。第１実施形態では、基体２３０は、略直方体形状を有しており、枠体２２０に収容される。

機能部品２４０は、タイヤ１００の状態を検出する機能を有する。機能部品２４０は、例えば、タイヤ１００の内圧を検出する圧力センサ、タイヤ１００の内部温度を検出する温度センサ、タイヤ１００の回転速度を検出する加速度センサなどである。

（枠体の構成）
以下において、第１実施形態に係る枠体の構成について説明する。図４は、第１実施形態に係る枠体２２０を示す図である。

図４に示すように、枠体２２０は、底板２２１と、１対の第１壁体２２２（第１壁体２２２Ａ及び第１壁体２２２Ｂ）と、１対の側壁係止片２２３（側壁係止片２２３Ａ及び側壁係止片２２３Ｂ）とを有する。

底板２２１は、台座上面に配置される枠体下面及び枠体下面の反対側に設けられる枠体上面を有する。枠体上面は、第１方向と、第１方向に交差する第２方向とによって定義される。底板２２１の枠体上面上には、基体２３０が載置される。なお、第１実施形態では、底板２２１は、板状形状を有しており、矩形形状の枠体上面を有する。

第１壁体２２２Ａ及び第１壁体２２２Ｂは、底板２２１に設けられる。第１壁体２２２Ａ及び第１壁体２２２Ｂは、底板２２１に対する垂直方向に立設する形状を有する。第１壁体２２２Ａ及び第１壁体２２２Ｂは、第１方向に沿って延びる。第１壁体２２２Ａ及び第１壁体２２２Ｂは、第１方向に交差する第２方向において間隔を空けて設けられる。

第１実施形態において、第１壁体２２２Ａは、底板２２１に対する垂直方向の先端として、第２方向において第１壁体２２２Ｂ側に向けて曲がる側壁係止片２２３Ａを構成する。側壁係止片２２３Ａは、第１方向に沿って延びる。同様に、第１壁体２２２Ｂは、底板２２１に対する垂直方向の先端として、第２方向において第１壁体２２２Ａ側に向けて曲がる側壁係止片２２３Ｂを構成する。側壁係止片２２３Ｂは、第１方向に沿って延びる。

このように、第１実施形態では、底板２２１、１対の第１壁体２２２によって箱形形状が構成される。

第１実施形態では、第１方向がタイヤ幅方向となるように、取付構造体２００がタイヤ１００に接着されるケースについて例示する。以下においては、説明を明確にするために、第１方向をタイヤ幅方向と称し、第２方向をタイヤ周方向と称し、垂直方向をタイヤ径方向と称する。

（枠体の寸法）
以下において、第１実施形態に係る枠体の寸法について説明する。図５及び図６は、第１実施形態に係る枠体２２０を示す図である。なお、図５及び図６は、基体２３０が枠体２２０に収容された状態を示している。

図５に示すように、タイヤ径方向において、枠体２２０の枠体上面から側壁係止片２２３までの高さはＨ_２２３である。タイヤ径方向において、基体２３０の高さはＨ_２３０である。タイヤ周方向において、基体２３０の長さは、Ｌ_２３０である。

第１実施形態において、タイヤ周方向において、１対の第１壁体２２２の間隔は、基体２３０の長さＬ_２３０と等しい。従って、１対の第１壁体２２２によって、タイヤ周方向に対する基体２３０の動きが規制される。言い換えると、基体２３０は、１対の第１壁体２２２の間に嵌合するように枠体２２０の枠体上面に配置される。

また、枠体２２０の枠体上面から側壁係止片２２３までの高さＨ_２２３は、基体２３０の高さＨ_２３０と等しい。従って、側壁係止片２２３によって、タイヤ径方向に対する基体２３０の動きが規制される。

図６に示すように、タイヤ幅方向において、基体２３０の幅は、Ｗ_２３０である。また、タイヤ幅方向において、底板２２１の幅は、基体２３０の幅Ｗ_２３０と等しいことが好ましい。

（台座の構成）
以下において、第１実施形態に係る台座の構成について説明する。図７及び図８は、第１実施形態に係る台座２１０を示す図である。

図７及び図８に示すように、台座２１０は、タイヤ周方向に沿って延びており、タイヤ幅方向において間隔を空けて設けられる１対の突起部２１１を有する。上述した枠体２２０は、タイヤ幅方向において１対の突起部２１１の間に嵌合するように配置される。また、上述した基体２３０も、タイヤ幅方向において１対の突起部２１１の間に嵌合するように配置される。

（作用及び効果）
第１実施形態では、基体２３０は、１対の第１方向側壁（第１壁体２２２Ａ及び第１壁体２２２Ｂ）の間に嵌合するように、枠体２２０の枠体上面に配置される。すなわち、枠体２２０によって、タイヤ周方向の基体２３０の動きが規制されるため、基体２３０に載置される機能部品２４０がタイヤ１００の振動によって動かない。従って、高周波振動などを検出できるように機能部品２４０をタイヤ１００の内面に取り付けることができる。

第１実施形態では、枠体２２０は、タイヤ幅方向において１対の突起部２１１の間に嵌合するように配置される。すなわち、台座２１０に設けられる１対の突起部２１１によって、枠体２２０の動きが規制され、枠体２２０に収容される基体２３０に載置される機能部品２４０がタイヤ１００の振動によって動かない。

第１実施形態では、基体２３０も、タイヤ幅方向において１対の突起部２１１の間に嵌合するように配置される。従って、台座２１０に設けられる１対の突起部２１１によって、基体２３０の動きが規制され、基体２３０に載置される機能部品２４０がタイヤ１００の振動によって動かない。

［変更例１］
以下において、第１実施形態の変更例１について説明する。以下においては、第１実施形態に対する差異について主として説明する。

変更例１では、図９及び図１０に示すように、基体２３０は、タイヤ周方向に沿って延びており、タイヤ幅方向において間隔を空けて設けられる１対の溝部２３１（溝部２３１Ａ及び溝部２３１Ｂ）を有する。基体２３０は、台座２１０に設けられる１対の突起部２１１が１対の溝部２３１と嵌合するように台座２１０に配置される。

ここで、タイヤ径方向において、１対の溝部２３１の深さＨ_２３１は、１対の突起部２１１の高さＨ_２１１よりも小さいことが好ましい。言い換えると、基体２３０は、１対の突起部２１１を押しつぶしながら台座２１０に配置される。従って、タイヤ幅方向の基体２３０の動きを１対の突起部２１１が規制する力が増大する。

なお、タイヤ幅方向において、１対の溝部２３１の間隔は、１対の突起部２１１の間隔と等しいことに留意すべきである。

また、１対の溝部２３１及び１対の突起部２１１の嵌合によって、タイヤ幅方向の基体２３０の動きが規制されていることに留意すべきである。

［変更例２］
以下において、第１実施形態の変更例２について説明する。以下においては、第１実施形態に対する差異について主として説明する。

変更例２では、機能部品と基体との間に首部が設けられる。タイヤ周方向において、首部のサイズは、機能部品及び基体のサイズよりも小さい。

（首振り運動）
以下において、変更例２に係る機能部品の首振り運動について説明する。図１１は、変更例２に係る機能部品２４０の首振り運動を説明するための図である。なお、図１１では、簡略化のために、枠体２２０及び基体２３０が省略されている。

図１１に示すように、タイヤ１００の内面に取付構造体２００が接着された状態において、タイヤ１００が路面に接地した際に、タイヤ１００の回転に伴って生じる向心力が取付構造体２００の部位によって異なる。

具体的には、タイヤ周方向（回転方向）において、取付構造体２００の前部分に相当するタイヤ１００が路面に接地しており、取付構造体２００の後部分に相当するタイヤ１００が路面に接地していないケースについて考える。このようなケースにおいて、取付構造体２００の前部分において向心力は、取付構造体２００の後部分の向心力に比べて小さい。従って、タイヤ周方向（回転方向）において、取付構造体２００に対して前側に倒れ込む応力が加わる。

同様に、タイヤ周方向（回転方向）において、取付構造体２００の前部分に相当するタイヤ１００が路面に接地しておらず、取付構造体２００の後部分に相当するタイヤ１００が路面に接地しているケースについて考える。このようなケースにおいて、取付構造体２００の後部分において向心力は、取付構造体２００の前部分の向心力に比べて小さい。従って、タイヤ周方向（回転方向）において、取付構造体２００に対して後側に倒れ込む応力が加わる。

タイヤ１００の回転に伴って、前側に倒れ込む応力や後側に倒れ込む応力が取付構造体２００に対して繰り返し加わると、取付構造体２００が前後に首を振るような挙動が生じる。

このような挙動に対して十分な剛性を保つために、変更例２に係る取付構造体２００は、以下に示す構成を有する。

（取付構造体の構成）
以下において、変更例２に係る取付構造体の構成について説明する。図１２は、第１実施形態に係る取付構造体２００を示す図である。

図１２に示すように、取付構造体２００は、図３に示す構成に加えて、首部２６０を有する。

タイヤ周方向において、首部２６０のサイズは、基体２３０及び機能部品２４０のサイズよりも小さい。なお、首部２６０は、基体２３０の一部と考えてもよく、機能部品２４０の一部と考えてもよい。

図１３に示すように、タイヤ径方向において、首部２６０の高さがＨ_２６０である。タイヤ径方向において、側壁係止片２２３の厚みがＴ_２２３である。

ここで、側壁係止片２２３は、首部２６０の位置で曲がっており、基体２３０と機能部品２４０との間に配置される。首部２６０の高さＨ_２６０は、側壁係止片２２３の厚みＴ_２２３と等しいことが好ましい。これによって、機能部品２４０が側壁係止片２２３を押さえる機能を果たすため、上述した首振り運動に対して十分な剛性を保つことができる。言い換えると、側壁係止片２２３がタイヤ径方向に持ち上がってタイヤ周方向の外側に拡がってしまうことが抑制される。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

実施形態では、第１方向がタイヤ幅方向となるように、取付構造体２００がタイヤ１００に接着されるケースについて例示した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。第２方向がタイヤ周方向となるように、取付構造体２００がタイヤ１００に接着されてもよい。このようなケースでは、第１方向がタイヤ周方向であり、第２方向がタイヤ幅方向である。

実施形態では、寸法の表現として、「等しい」という用語を用いたが、寸法誤差を許容することが可能であることは勿論である。

実施形態で用いる「所定の剛性」は、台座を構成する部材（弾性部材）の剛性よりも少なくとも大きいことに留意すべきである。

実施形態では、枠体２２０の枠体上面の形状は、矩形形状である。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。具体的には、枠体２２０の枠体上面の形状は、三角形状や他の形状であってもよい。

１０…ビード部、２０…サイドウォール部、３０…ショルダー部、４０…トレッド部、１００…タイヤ、１１０…ビードコア、１２０…カーカス層、１３０…ベルト層、２００…取付構造体、２１０…台座、２１１…突起部、２２０…枠体、２２１…底板、２２２…第１壁体、２２３…側壁係止片、２２４…第２壁体、２２５…第２壁体、２３０…基体、２３１…溝部、２４０…機能部品、２５０…挿入片、２５１…アーム部、２５２…先端折返し片、２５３…連結部、２５４…張り出し部分、２６０…首部、３００…取付構造体、３１０…台座、３２０…枠体、３３０…基体、３４０…機能部品、３５０…挿入片

Claims (4)

1. タイヤの状態を検出する機能を有する機能部品を前記タイヤの内面に取り付ける取付構造体であって、
   弾性部材によって構成されており、前記タイヤの内面に接着される台座下面と、前記台座下面の反対側に設けられる台座上面とを有する台座と、
   所定の剛性を有する部材によって構成されており、前記台座上面に配置される枠体下面及び前記枠体下面の反対側に設けられる枠体上面を有する底板を有する枠体と、
   所定の剛性を有する部材によって構成されており、前記機能部品が載置される基体とを有しており、
   前記枠体上面は、第１方向と、前記第１方向に交差する第２方向とによって定義されており、
   前記枠体は、前記枠体上面において、前記第１方向に沿って延びており、前記枠体上面に対する垂直方向に立設する１対の第１方向側壁を有しており、
   前記基体は、前記１対の第１方向側壁の間に嵌合するように、前記枠体上面に配置されており、
   前記台座は、前記第２方向に沿って延びており、前記第１方向において間隔を空けて設けられる１対の突起部を有しており、
   前記枠体は、前記第１方向において前記１対の突起部の間に嵌合するように配置されることを特徴とする取付構造体。
2. 前記基体は、前記第２方向に沿って延びており、前記第１方向において間隔を空けて設けられる１対の溝部を有しており、
   前記基体は、前記１対の突起部が前記１対の溝部と嵌合するように前記台座に配置されることを特徴とする請求項１に記載の取付構造体。
3. 前記枠体上面に対する垂直方向において、前記１対の溝部の深さは、前記１対の突起部の高さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の取付構造体。
4. 前記機能部品と前記基体との間に首部が設けられており、
   前記１対の第１方向側壁は、前記枠体上面に対する垂直方向の先端として、他の第１方向側壁側に向けて曲がる側壁係止片を有しており、
   前記第１方向に対する直交方向において、前記首部のサイズは、前記機能部品及び前記基体のサイズよりも小さく、
   前記側壁係止片は、首部の位置で曲がっており、前記機能部品と前記基体との間に嵌合するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の取付構造体。

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