JP6193621B2 - 音響部品用保護部材及び防水ケース - Google Patents

Description

本発明は、音響部品用の保護部材及び防水ケースに関する。

スピーカ及びブザー等の発音部、並びに、マイク等の受音部のような音響に関わる部品（音響部品）を備えた電気機器には、例えば携帯電話及びデジタルカメラのように、持ち運んで屋外で使用される機器も多く存在する。近年、このような音響部品を備えた電気機器に対し、通音性を確保しつつ、防水機能を付与することが求められている。既に、防水携帯電話及び防水デジタルカメラ等が普及しており、それらの機器の音響部分（音響部品）を保護するために、防水通音機能を有するフィルタが使用されている。

例えば、マイク及びスピーカを備えた防水カメラの外部筐体には、マイク及びスピーカに対応する位置に開口部が設けられている。その開口部が防水通音機能を有するフィルタで塞がれることによって、通音性と防水性との両立が実現されている。

音響部品を保護するための保護部材として、延伸ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜等の微孔性メンブランを用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特表２００３−５０３９９１号公報

しかし、特許文献１において保護部材として提案されているＰＴＦＥ膜等の微孔性メンブランは、外部応力がかかると変形しやすいという課題を有する。このような保護部材は、一度高い圧力にさらされると不可逆的に変形してしまう。そのような変形によって保護部材の振動モードが変化して、音透過性が低下する。特に防水カメラには、水中に潜って撮影する用途もあるので、防水保護等級（ＪＩＳ Ｃ ０９２０）でＩＰＸ８と表わされる潜水状態で使用した後には、保護部材の不可逆的な変形が大きくなってしまい、音透過性が大きく低下してしまう。なお、比較的に変形量が少ない膜として、ネットや不織布とＰＴＦＥ膜とを貼り合せたもの、あるいは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが使用されることも多い。しかし、これらの膜でも、高い水圧にさらされると不可逆な変形が残るので、音透過性が大きく低下してしまう。

そこで、本発明は、例えば潜水状態のような高い圧力にさらされる過酷な環境で使用された場合でも、その後で音透過性が大きく低下することはなく、安定的に高い性能を維持できる、音響部品用の保護部材を提供することを目的とする。

本発明は、エラストマーからなる音透過シートを含む、音響部品用保護部材を提供する。

また、本発明は、
エラストマーからなる音透過シートを含む音響部品用保護部材と、
通音開口及び操作開口を有するフレームと、前記操作開口を塞ぐように前記フレームに取り付けられた弾性透明フィルムとを含むケースとを備え、
前記保護部材は、前記通音開口を塞ぐように前記ケースに取り付けられている、
防水ケースを提供する。

本発明の音響部品用保護部材では、音透過シートがエラストマーからなる。したがって、本発明の音響部品用保護部材は、高い圧力にさらされる過酷な環境で使用されても、不可逆的な変形が生じにくい。これにより、本発明の音響部品用保護部材は、例えば潜水状態のような高い圧力にさらされた後でも、音透過性が大きく低下することはなく、安定的に高い性能を維持できる。

本発明の防水ケースによれば、防水ケースの内部に携帯電話等の電子機器を収容することによって、防水が要求されるような環境で電子機器を使用することができる。また、操作開口を塞ぐようにフレームに取り付けられた弾性透明フィルムを介して電子機器を操作することができる。

本発明の音響部品用保護部材の一実施形態を示す断面図である。 図１Ａに示された保護部材が機器の外部筐体に設置された状態の一例を示す断面図である。 本発明の防水ケースの一実施形態を示す正面図である。 図２Ａに示す防水ケースの背面図である。 図２ＡのＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図２ＢのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 防水ケース及び電子機器の配置を示す上方斜視図である。 防水ケース及び電子機器の配置を示す下方斜視図である。 音響試験において保護部材が試験装置に設置されている状態を示す平面図である。 図５ＡのＶＢ−ＶＢ線に沿った断面図である。 防水試験において保護部材が試験装置に設置されている状態を示す断面図である。 防水試験前の音透過シートの状態を示す断面図である。 防水試験中に、水圧によって音透過シートが変形している状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の記載は本発明を限定するものではない。

図１Ａは、本実施形態の音響部品用保護部材１の断面図を示している。図１Ｂは、本実施形態の音響部品用保護部材１の設置例を示している。

図１に示すように、本実施の形態の音響部品用保護部材１は、音透過シート１１と、音透過シート１１の周縁部上に配置された粘着層１２とを備えている。

音透過シート１１は、エラストマーからなる。音透過シート１１に用いられるエラストマーは、ゴム状弾性体（熱硬化性エラストマー（ゴム系））であってもよいし、熱可塑性エラストマーであってもよいが、ゴム硬度を有するゴム状弾性体が好ましい。ゴム状弾性体は、ゴム状弾性を有する材料であれば特には限定されない。しかし、より優れた音透過性を実現するために、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠するタイプＡの硬度が２０〜８０の範囲を満たすゴム状弾性体を用いることが望ましい。本実施の形態では、ゴム状弾性体として、例えばシリコーンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルゴム及び天然ゴム等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性及び耐薬品性等の優れた特性を有するシリコーンゴムが、望ましく用いられる。

音透過シート１１は、着色処理が施されていてもよい。音透過シート１１が透明又は白色であると、音透過シート１１が機器の筐体の開口を塞ぐように配置された場合、音透過シート１１が目立つことがある。そこで、配置される筐体の色に応じて音透過シート１１が着色されていることにより、筐体に配置された場合に目立ちにくい音透過シート１１を実現することができる。その場合、音透過シート１１は、例えば黒色に着色されている。また、筐体のデザイン性が重視される際、音透過シート１１が筐体の開口を塞ぐように配置されると、デザイン性が損なわれるおそれがある。そこで、筐体のデザイン性に合わせて音透過シート１１を着色することにより、デザイン性を有する音響部品用保護部材１を実現できる。

音透過シート１１の着色は、例えば、音透過シート１１を構成するエラストマーが着色剤を含むことによって実施できる。デザイン性を有する音響部品用保護部材１を実現する場合、使用される着色剤は、例えば、３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長域の少なくとも一部の光についての光吸収能を有することが望ましい。換言すると、音透過シート１１が、この着色剤によって、黒色、灰色、茶色、緑色、黄色又は桃色に着色されていることが望ましい。音透過シート１１の着色方法としては、シート化する前のエラストマー、すなわちエラストマー原料に、顔料やカーボンブラック等の着色剤を混合して着色する方法と、シート化した後のエラストマー（シート状のエラストマー）を、染色又は印刷の技術を利用して、着色剤によって着色する方法とがある。なお、着色剤としてカーボンブラックを用いた場合、エラストマーの強度を向上させることができ、後述する防水性を向上させることができるという効果も得られる。

音透過シート１１は、例えば１０〜１５０μｍの厚さを有する。このような厚さ範囲を満たすことにより、十分な音透過性を有する音透過シート１１とできる。製法としては、原料溶液をダイス等の吐出手段により、離型可能な基材上に薄層に押し出す方法、原料溶液を離型可能な基材上に流涎した後、アプリケータやワイヤーバー、ナイフコーターで薄膜形成する方法、さらには切削方式により、音透過シート１１を所望の厚さに調整できる。なお、特許文献１に記載されているような、延伸ＰＴＦＥ膜を音透過シートとして利用している従来の保護部材では、単位面積当たりの膜重量（面密度）が音透過性に大きく影響を及ぼすことが知られていた。そのため、従来の保護部材では、音透過シートの膜厚を可能な限り薄くして面密度を低く抑えることによって、音透過性を向上させていた。しかし、本発明者らは、本実施形態のエラストマーからなる音透過シート１１は、従来の音透過シートと比較して、面密度と音透過性との相関が小さいということを見出した。したがって、本実施形態の音透過シート１１では、設計の自由度が従来の音透過シートよりも高く、高い強度と高い音透過性とを両立できるような厚さを選択することも可能である。

音透過シート１１は、ＪＩＳ Ｌ １０９２ Ｂ法（高水圧法）に準拠する防水性が、１〜５０ｍであることが望ましい。このような防水性を有することによって、保護部材１はより高い水圧下でも使用可能となるので、より高い信頼性を得ることができる。

粘着層１２の材料は、保護部材１が適用される音響部品に直接貼り付けて固定することができるように、又は、当該音響部品を保護している外部筐体に貼り付けて固定することができるように、適宜選択されることができる。粘着層１２には、例えば、汎用の基材付き両面テープや、基材の無い両面テープ（すなわち粘着剤のみのテープ）等を、音透過シート１１との貼り付け性、及び、筐体やケースとの貼り付け性を考慮して、適宜用いることができる。また、特にシリコーンゴムシートを音透過シート１１として用いる場合は、粘着層１２は、シリコーン粘着剤からなる面を有し、そのシリコーン粘着剤からなる面を音透過シート１１に接する面とすることが好ましい。これは、シリコーン粘着剤が、他のアクリル粘着剤等と比較して、シリコーンゴムシートに対して非常に高い接着性を有するからである。

保護部材１では、音響部品を保護可能であれば、その設置方法は特には限定されない。例えば、保護部材１が適用される音響部品に、粘着層１２によって保護部材１を直接貼り付けて固定してもよい。あるいは、保護部材１が適用される音響部品を保護している外部筐体に、粘着層１２によって保護部材１を貼り付けて固定してもよい。この場合、例えば図１Ｂに示すように、音透過シート１１が外部筐体２に設けられた開口部３を塞ぐように、粘着層１２によって保護部材１が外部筐体２に固定される。なお、外部筐体２に設けられた開口部３は、音響部品に対応する位置に、音を透過させる目的で設けられているものである。

保護部材１では、音透過シート１１がエラストマーからなる。したがって、保護部材１は、高い圧力にさらされる過酷な環境で使用されても、音透過シート１１の不可逆的な変形が生じにくい。これにより、保護部材１１は、例えば潜水状態のような高い圧力にさらされる過酷な環境で使用された後でも、音透過性が大きく低下することなく、安定的に高い性能を維持できる。

保護部材１を製造する方法は、特に限定されず、従来の保護部材の製造方法を利用することができる。一例として、次のような方法で保護部材１を製造することが可能である。まず、音透過シート１１を形成するためのシート状のエラストマーと、粘着層１２を形成するための粘着シート（例えば両面テープ）とを準備する。粘着シートに、保護部材１を設置した際に音を透過させる部分となる穴を予め形成しておく。この粘着シートとシート状のエラストマーとを貼り合わせて、所定の形状に打抜き成形することによって、保護部材１を得ることができる。

なお、本実施の形態では、保護部材１に粘着層１２が設けられている構成について説明したが、粘着層１２が設けられていなくてもよい。その場合は、音透過シート１１を、Оリング等で挟み込んで固定したり、樹脂封止によって固定したりすることによって、所定の位置に設置できる。

また、保護部材１には、防塵用としてネットや不織布等がさらに設けられていてもよい。

保護部材１は、音響部品を備えた電子機器を収容する防水ケースにも適用できる。以下に、本発明の防水ケースの実施形態について説明する。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、防水ケースは、上記の保護部材１と、ケース１００とを備えている。ケース１００は、フレーム１１０と、弾性透明フィルム１２０とを含んでいる。フレーム１１０は、上フレーム１１０ａ及び下フレーム１１０ｂを有している。上フレーム１１０ａは、輪郭が矩形で中央に矩形の開口が形成された薄板状の構造を有している。上フレーム１１０ａは、通音開口１１１ａ、通音開口１１１ｂ及び操作開口１１２を有する。下フレーム１１０ｂは、上方が開口した有底箱体形状であり、底面に通音開口１１１ｃを有する。弾性透明フィルム１２０は、操作開口１１２を塞ぐように上フレーム１１０ａに取り付けられている。弾性透明フィルム１２０は、例えばシリコーンゴムフィルム又はウレタンエラストマーフィルムである。また、図３Ａに示すように、保護部材１は、通音開口１１１ｂを塞ぐように粘着層１２を介して上フレーム１１０ａに接合されている。また、保護部材１は、同様に、通音開口１１１ａを塞ぐように粘着層１２を介して上フレーム１１０ａに接合されている。図３Ｂに示すように、保護部材１は、通音開口１１１ｃを塞ぐように粘着層１２を介して下フレーム１１０ｂに接合されている。

下フレーム１１０ｂの開口を上フレーム１１０ａで覆うように、上フレーム１１０ａと下フレーム１１０ｂとを組み付けることによって、ケース１００の内部は防水された状態になる。このため、図４Ａ又は図４Ｂに示すように、上フレーム１１０ａと下フレーム１１０ｂとの間に携帯電話等の電子機器２００を配置してケース１００の内部に電子機器２００を収容することによって、防水が要求される環境で電子機器２００を使用できる。

ケース１００の内部に電子機器２００を収容した状態で、通音開口１１１ａは、電子機器２００のスピーカ用の通音口２１０ａに対応した領域に位置する。また、ケース１００の内部に電子機器２００を収容した状態で、通音開口１１１ｂは、電子機器２００のマイクロフォン用の通音口２１０ｂに対応した領域に位置する。また、ケース１００の内部に電子機器２００を収容した状態で、通音開口１１１ｃは、電子機器２００のスピーカ用の通音口２１０ｃに対応した領域に位置する。このため、ケース１００の内部に電子機器２００を収容した状態で、電子機器２００のスピーカ又はマイクロフォンとケース１００の外部との間で音が伝わる。従って、ケース１００の内部に電子機器２００を収容した状態で、ユーザーは電子機器２００のスピーカ又はマイクロフォンを利用できる。

ケース１００の内部に電子機器２００を収容した状態で、弾性透明フィルム１２０は、電子機器２００の操作キー２２０及びディスプレイ２３０を覆うように電子機器２００に接している。ユーザーは、弾性透明フィルム１２０を介して操作キー２２０を操作でき、弾性フィルム１２０を通してディスプレイ２３０を視認できる。また、ディスプレイ２３０がタッチパネル式のディスプレイである場合、ユーザーは、弾性透明フィルム１２０を介してディスプレイ２３０を操作できる。このため、ケース１００の内部に電子機器２００を収容した状態で、ユーザーは、電子機器２００を操作できる。

次に、本発明の音響部品用保護部材について、実施例を用いて具体的に説明する。

（実施例１）
東レ・ダウコーニング株式会社製の２液加熱硬化シリコーン樹脂をトルエンに希釈し、シリコーン樹脂１００重量部に対して、大日精化工業株式会社製のカーボンブラック含有着色剤をカーボンブラックが０．２重量部になるように加えて混合した。その後、三菱樹脂株式会社製シリコーン離型処理ＰＥＴセパレータ（品名：ＭＲＳ５０）上に流涎し、アプリケータにて薄膜形成した後、加熱乾燥させて、厚さ３３μｍのシリコーンゴムシートを得た。このシリコーンゴムシートを音透過シートとして用いた。用いられたシリコーンゴムシートの厚さ及び硬度は、表１に示すとおりであった。なお、厚さ及び硬度の測定方法については、後述する。粘着層として、両面テープ（日東電工株式会社製、Ｎｏ．５３０３Ｗ）を用いた。シリコーンゴムシートと、予めφ６ｍｍの穴が形成された両面テープとを組み合わせて打抜き成形して、外径φ１２ｍｍの保護部材を形成した。両面テープは、φ１２ｍｍの円形のシリコーンゴムシートの周縁部上に配置され、その形状は外径φ１２ｍｍ及び内径φ６ｍｍのリング状であった。

このように作製された保護部材を、φ２ｍｍの穴が設けられたφ４７ｍｍの大きさのポリカーボネート（ＰＣ）板へ貼り付けて、音響試験及び防水試験用のサンプルとした。このＰＣ板は、保護部材に対する以下の音響試験と防水試験とを同一のサンプルで行うことを目的として用いられた。なお、ＰＣ板のφ２ｍｍの穴は、携帯電話やデジタルカメラの筐体に設けられる音孔をイメージして設けられた。音響試験及び防水試験の結果は、表１に示すとおりである。なお、音響試験及び防水試験の方法については、後述する。

（実施例２）
アプリケータにて薄膜形成する際の厚さを実施例１よりも大きくしたこと以外は、実施例１と同様の方法によって、厚さ１０μｍのシリコーンゴムシートを得た。このシリコーンゴムシートを音透過シートとして用いて、実施例１と同様の方法で保護部材を作製した。また、音響試験及び防水試験用のサンプルも、実施例１と同様に作製した。

（実施例３）
音透過シートとしてシート状のＥＰＤＭゴム（クレハエラストマー株式会社製、ＥＢ８０ＮＮＳ）を用いた点以外は、実施例１と同様の方法で保護部材を作製した。また、音響試験及び防水試験用のサンプルも、実施例１と同様に作製した。

（比較例１）
音透過シートとして延伸ＰＴＦＥ多孔膜（日東電工株式会社製、ＮＴＦ１０２６）を用いた点以外は、実施例１と同様の方法で保護部材を作製した。また、音響試験及び防水試験用のサンプルも、実施例１と同様に作製した。

（比較例２）
比較例１で用いられた延伸ＰＴＦＥ多孔膜に、補強材としてＰＥＴネットを熱接着させたもの（日東電工株式会社製、ＮＴＦ１０２６−Ｎ０６）を、音透過シートとして用いた。この点以外は、実施例１と同様の方法で保護部材を作製した。また、音響試験及び防水試験用のサンプルも、実施例１と同様に作製した。

＜音透過シートの厚さ測定方法＞
１／１０００ｍｍのダイヤルゲージ（φ１０ｍｍ）を用いて、シートの厚さを測定した。

＜音透過シートの硬度の測定方法＞
ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠するタイプＡのデュロメータにて、音透過シートに用いられたエラストマーの硬度を測定した。

＜音響試験＞
図５Ａ及び５Ｂに、音響試験における保護部材１の設置方法が示されている。図５Ａは平面図であり、図５Ｂは図５ＡのＶＢ−ＶＢ線に沿った断面図である。まず、長さ７０ｍｍ、幅５０ｍｍ、高さ１５ｍｍのアクリルケース２２を用意し、φ１３ｍｍの穴を設けた。この穴に対応する位置に、外径φ１６ｍｍ、内径φ１３ｍｍのリング状の両面テープ２４を用いて、ケース２２の内壁にスピーカ２３を貼り付けた。このケース２２は、入力音がぶれないようにするために用いられた。さらに、このケース２２の外壁に、ケース２２の穴を塞ぐように、音響試験用に作製された前記サンプル（保護部材１をＰＣ板２１に貼り合わせたもの）を両面テープ２５で貼り付けた。図中、符号２６はスピーカ２３のリード線を示す。このように保護部材１を設置したときと、設置しなかったときとの音圧を通音性評価装置を用いて測定し、測定値の差をとることで、音圧変化（ｄＢ）を評価した。入力音の音圧については、保護部材１を設置しなかったときの大きさが約９０ｄＢとなるように、スピーカ２３の負荷電圧と、マイク（図示せず）とスピーカ２３との距離を調整した。なお、音響試験は、防水試験前と防水試験後との両方で行われた。音響試験で用いられた装置等は、以下のとおりである。
通音性評価装置：Ｂｒｕｅｌ＆Ｋｊａｒ社製 ３５６０−Ｂ−０３０
マイク： Ｂｒｕｅｌ＆Ｋｊａｒ社製 Ｔｙｐｅ２６６９
評価内容：ＦＦＴ（高速フーリエ変換） １ｋＨｚの音圧評価
スピーカ：スター精密社製 ＳＣＣ−１６Ａ φ１６ｍｍ
マイクとスピーカとの距離：５０ｍｍ
スピーカの負荷電圧：１．０Ｖ

＜防水試験＞
図６に示すように、防水試験用に作製された前記サンプル（保護部材１をＰＣ板２１に貼り合わせたもの）を、防水試験ケース３１に設置した。前記サンプルは、保護部材１がケース３１の内部側に位置する向きで、防水試験ケース３１に設置された。防水試験ケース３１の内部は水３２で満たされていた。このように設置された保護部材１に対し、ＪＩＳ Ｃ ０９２０で規定された防水保護等級（ＩＰＸ）に示されるＩＰＸ８の浸水試験を想定し、水深５ｍ相当の５０ｋＰａの水圧を負荷した。ＪＩＳ Ｌ １０９２ Ｂ法（高水圧法）の試験方式で、５０ｋＰａで昇圧をとめ、３０分保持した。なお、このとき、水圧がかかっていない防水試験前の音透過シート１１（図７Ａ）とは異なり、音透過シート１１には水圧がかかって、図７Ｂに示すような変形が生じていた。その後、目視にて、保護部材１の音透過シート１１の変形が残っているかどうかを確認した。

エラストマーからなる音透過シートが用いられた実施例１〜３では、防水試験時の水圧を除去すると、音透過シートは水圧負荷時の変形状態（図７Ｂ参照）から元の形状（図７Ａ参照）に戻り、さらに防水試験前後での音圧差の変化は非常に小さかった。これに対し、比較例１及び２の音透過シートでは、防水試験後も変形が残り、防水試験後に音圧が大きく低下した。

また、シリコーンゴムからなる音透過シートを用いた実施例１と実施例２とで、防水試験前の音圧差を比較したところ、実施例２の音透過シートの面密度が実施例１の音透過シートよりも２．７倍大きくなっているにもかかわらず、音圧差はそれほど大きくなっておらず、音の透過性の大きな低下は確認されなかった。

本発明の音響部品用保護部材は、高い圧力にさらされる過酷な環境で使用された後であっても、音透過性が大きく低下することはなく、安定的に高い性能を維持できる。したがって、本発明の音響部品用保護部材は、防水携帯電話及び防水デジタルカメラ等に限らず、水中カメラ等の潜水状態で使用される機器に搭載された音響部品用の保護部材としても有用である。

１ 音響部品用保護部材
２ 外部筐体
３ 外部筐体の開口部
１１ 音透過シート
１２ 粘着層
２１ ポリカーボネート板
２２ アクリルケース
２３ スピーカ
２４，２５ 両面テープ
２６ リード線
３１ 防水試験ケース
３２ 水
１００ ケース
１１０ フレーム
１１０ａ 上フレーム
１１０ｂ 下フレーム
１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ 通音開口
１１２ 操作開口
１２０ 弾性透明フィルム
２００ 電子機器
２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ 通音口
２２０ 操作キー
２３０ ディスプレイ

Claims (9)

1. エラストマーからなる音透過シートを含み、
   前記エラストマーが、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠するタイプＡの硬度が６５〜８０であるゴム状弾性体である、
   音響部品用保護部材。
2. エラストマーからなる音透過シートと、前記音透過シートの周縁部上に配置された粘着層とを含む、
   音響部品用保護部材。
3. 前記音透過シートの厚さが、１０〜１５０μｍである、
   請求項１又は２に記載の音響部品用保護部材。
4. 前記音透過シートのＪＩＳ Ｌ１０９２ Ｂ法（高水圧法）に準拠する防水性が、１〜５０ｍである、
   請求項１又は２に記載の音響部品用保護部材。
5. 前記粘着層が耐熱性両面テープからなる、
   請求項２に記載の音響部品用保護部材。
6. 前記粘着層は、シリコーン粘着剤からなる面を有する、
   請求項２に記載の音響部品用保護部材。
7. 前記エラストマーが着色剤を含んでおり、
   前記着色剤は、３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長域の少なくとも一部の光についての光吸収能を有する、
   請求項１又は２に記載の音響部品用保護部材。
8. 前記エラストマーが着色剤を含んでおり、
   前記音透過シートは、前記着色剤によって、黒色、灰色、茶色、緑色、黄色又は桃色に着色されている、
   請求項１又は２に記載の音響部品用保護部材。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の音響部品用保護部材と、
   通音開口及び操作開口を有するフレームと、前記操作開口を塞ぐように前記フレームに取り付けられた弾性透明フィルムとを含むケースとを備え、
   前記保護部材は、前記通音開口を塞ぐように前記ケースに取り付けられている、
   防水ケース。

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