JP6277881B2 - 充電ガンの分離構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の外部に設置される外部充電器（充電スタンド）の充電ガンを充電ケーブルから分離する充電ガンの分離構造に関する。

近年、電気自動車やプラグインハイブリッド車のように電動機を駆動源とした車両の普及に伴って、車載バッテリに電気を給電する充電インフラの整備が進められている。例えば、ガソリンスタンドや高速道路のサービスエリアなどへの急速充電器の設置や、コンビニや商業施設などへの普通充電器の設置が広まっている。このような外部充電器による車載バッテリの充電は、外部充電器に接続された充電ケーブルの先端にある充電ガン（充電コネクタとも呼ばれる）を車両の充電口に挿し込むことで行われる。充電終了後は、充電ガンを充電口から取り外し、外部充電器にある所定の収納場所へ戻せばよく、充電ガンが適切に収納場所へ戻されているかを検出する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３−９３９１８号公報

ところで、充電ガンは充電口に挿し込まれると車両側へ機械的にロックされ、充電中に誤って抜けることがないような構造になっている。また、充電ケーブルに繋がった充電ガンが充電口に挿し込まれた状態では、車両側から外部充電器側へ充電ケーブルを通じて信号が流れ、これにより車両側では充電口に充電ガンが挿し込まれていると認識し、車両を走行不能に制御する。充電ガンを充電口から取り外すときは、ロック解除用のボタンやレバーを操作してロックを解除することで、取り外し可能となる。

しかしながら、このロック機構が何らかの原因で解除できなくなった場合は、充電ガンを充電口から抜くことができなくなるため、車両を走行させることができない。また、充電ケーブルを切断して車両を走行可能にすることが考えられるが、この場合は、外部充電器を修理する際に充電ケーブルと充電ガンの両方を交換しなければならず、修繕コストの増大を招く。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、充電ガンが充電口から抜けなくなるという不測の事態において、修繕コストを抑制しながら車両走行が許可されるようにした、充電ガンの分離構造を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示する充電ガンの分離構造は、車両の外部に設置された外部充電器に接続された充電ケーブルと、前記充電ケーブルの先端部に接続され、前記車両の充電口に挿し込まれる充電ガンとを備える。さらに、前記充電ガンと前記充電ケーブルとの接続部において前記充電ガンと前記充電ケーブルとを係止する係止部を有し、前記係止部が取り外されることで前記充電ケーブルから前記充電ガンを分離させる取り外し機構を備える。なお、前記外部充電器は、急速充電スタンドや普通充電スタンドのようなインフラの外部充電設備を意味する。

（２）前記取り外し機構は、前記係止部としてのピン部材と、前記充電ガン及び前記充電ケーブルの前記接続部にそれぞれ設けられ、前記ピン部材が嵌合される孔部と、を有することが好ましい。
（３）あるいは、前記取り外し機構は、前記充電ガンに設けられた前記係止部としてのフック部材と、前記充電ケーブルの外周面に設けられ、前記フック部材が係合される係合部と、前記フック部材に接続され、前記フック部材を前記係合部から外す操作を行う摘み部と、を有することが好ましい。

（４）前記分離構造は、前記係止部に対するいたずら操作を防止するいたずら防止機構を備えることが好ましい。この場合、前記いたずら防止機構は、前記係止部の取り外しを不能とする制限部と、前記制限部を作動させて前記係止部の取り外しを許可するアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する制御部と、を有することが好ましい。
（５）この場合に、前記制御部は、少なくとも前記外部充電器に所定の暗証番号が入力された場合に、前記アクチュエータを制御することが好ましい。

開示の充電ガンの分離構造によれば、何らかの原因で充電ガンが充電口から抜けなくなってしまった場合、係止部を取り外すという簡単な操作で充電ガンを充電ケーブルから分離することができる。これにより、充電ガンのみが挿し込まれたままでも走行が可能となり、販売会社や修理工場などへ車両を持ち込むことができる。また、充電ガンのみを交換すればよいため、外部充電器の修繕コストを抑えることができる。

第一実施形態に係る充電ガンの分離構造を示す模式図であり、（ａ）は分離前の状態を示し、（ｂ）は分離後の状態を示す。 第二実施形態に係る充電ガンの分離構造を示す模式図であり、（ａ）は接続部の分離前の状態を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ方向矢視図であり、（ｃ）は接続部の分離後の状態を示す。 一実施形態に係る充電ガンを備えた外部充電器と車両の模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。

［１．第一実施形態］
［１−１．構成］
本実施形態に係る充電ガンの分離構造について、図１及び図３を用いて説明する。なお、図１（ａ）及び（ｂ）は、充電ガンの分離構造をわかりやすく示した模式図であり、充電ガン２及び充電ケーブル３を透視して、これらの内部の構成を模式的に示す。また、車両側の構造は二点鎖線で示す。

図３に示すように、車両５０は、駆動源としての電動機５１と駆動用バッテリ５２とを搭載した電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ，ＰＨＶ）である。車両５０の車体側面には、リッドで閉鎖された充電口５３が設けられる。また、車両５０には、各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵでの演算結果等が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート、時間をカウント（計測）するタイマー等を備えた車両ＥＣＵ５４（Electronic Control Unit）が搭載される。

外部充電器１（以下、単に充電器１という）は、駆動用バッテリ５２を外部から充電する外部充電設備であり、例えば高速道路のサービスエリアや商業施設，病院や駐車場などに設置される急速充電スタンドや普通充電スタンドである。充電器１には充電ケーブル３が接続状態となっており、充電ケーブル３の先端部には、車両５０の充電口５３に挿し込まれる充電ガン２（充電プラグや充電コネクタとも呼ばれる）が接続されている。また、充電器１には、タッチパネル４が設けられている。タッチパネル４には、例えば充電開始用ボタンや充電停止用ボタンが表示され、これらボタンが操作されることで充電の開始や終了が行われる。なお、タッチパネル４の代わりに、ディスプレイと操作ボタンとが別体で設けられていてもよい。

充電ガン２は、充電口５３に挿し込まれるコネクタ部２ｃを先端側に有し、充電操作の際に使用者が握るグリップ２ｄを基端側に有する。図１（ａ），（ｂ）に示すように、充電ガン２のコネクタ部２ｃの外周面には、充電口５３に挿し込まれたときに充電口５３側と係合するロック機構２ｅが設けられる。また、充電ガン２のグリップ２ｄの近傍には、ロック機構２ｅを解除するための解除ボタン２ｆが設けられる。したがって、充電ガン２が充電口５３に挿し込まれると、ロック機構２ｅによって充電ガン２はロックされ、解除ボタン２ｆが押されない限り充電口５３から抜けないようになっている。なお、ロック機構２ｅや解除ボタン２ｆの具体的な構造は特に限定されず、例えばレバー式のロック解除機構が設けられていてもよい。

充電ガン２及び充電ケーブル３の内部には、電力供給線２ａ，３ａや通信線（図示略）等が通っており、充電ガン２が充電口５３に挿し込まれてロック機構２ｅによりロックされることで、車両５０側の電力供給線５０ａや通信線（図示略）と接続される。この状態では、充電ガン２及び充電ケーブル３を通じて車両５０側と充電器１側との間に信号が流れる。車両ＥＣＵ５４は、この信号が流れることによって充電ガン２が挿し込まれていることを認識し、車両５０を走行できないように制御する。なお、充電ガン２と充電ケーブル３との接続部５には、取り外し可能な電力供給線コネクタ２ｂ，３ｂが設けられる。

ここで、本実施形態に係る分離構造は、充電ガン２と充電ケーブル３との接続部５に設けられた取り外し機構１０と、充電ガン２に設けられたいたずら防止機構２０とを備える。取り外し機構１０は、充電ガン２を充電ケーブル３から分離するための機構であり、いたずら防止機構２０は、いたずらにより充電ガン２が充電ケーブル３から分離されることを防ぐための機構である。

取り外し機構１０は、充電ガン２と充電ケーブル３とを係止する係止部としてのピン部材１１と、ピン部材１１が嵌合される孔部１２，１３とを有する。図１（ｂ）に示すように、充電ガン２の接続部５に設けられた孔部１２は、充電ガン２の外周面から径方向内側に向かって穿設され、充電ガン２の基端部に凹設された凹部２ｇまで貫通して形成された貫通孔である。なお、凹部２ｇは、充電ケーブル３が接続される部分である。充電ケーブル３の接続部５に設けられた孔部１３は、充電ケーブル３の外周面から径方向内側に向かって穿設されており、ここでは貫通せずに設けられる。孔部１２，１３は、電力供給線２ａ，３ａや通信線等と干渉しない位置に形成される。なお、孔部１２，１３の大きさ（穴径や深さ）はピン部材１１に応じて適宜設定される。

ピン部材１１は、充電ガン２及び充電ケーブル３に設けられた孔部１２，１３に嵌合することで充電ガン２と充電ケーブル３との接続状態を維持し、孔部１２，１３から抜かれることで充電ガン２を充電ケーブル３から分離させる部品である。ピン部材１１の外側端部には、使用者がピン部材１１を抜きやすいように摘み部１１ａが設けられる。なお、ピン部材１１の位置は接続部５であればよく、図示した位置に限られない。

いたずら防止機構２０は、ピン部材１１に対するいたずら操作を防止するものであり、ピン部材１１を覆うカバー（制限部）２１と、カバー２１を作動させるアクチュエータ２２と、アクチュエータ２２を制御するＣＰＵ（制御部）２３とを備える。カバー２１は、充電ガン２のグリップ２ｄの外周面に設けられ、アクチュエータ２２によってのみ開放可能に構成される。すなわち、カバー２１は手動では開けられないようになっており、特定の操作を行ってカバー２１を開放しなければピン部材１１が外部から取り外されないようになっている。

アクチュエータ２２は、ＣＰＵ２３からの指令によってカバー２１を開放させて、ピン部材１１の取り外しを許可する。アクチュエータ２２の位置や種類は特に限定されず、ＣＰＵ２３から指令を受けた場合にカバー２１を開放させることができればよい。ＣＰＵ２３は、特定の操作が入力された場合にアクチュエータ２２に指令を出力する。特定の操作とは、例えば充電器１のタッチパネル４に予め設定された所定の暗証番号を入力することや、車両５０に設けられたカーナビゲーション装置のタッチパネル（何れも図示略）に暗証番号を入力することなどが挙げられる。あるいは、車両５０側で所定の操作（暗証番号の入力，シフト操作やブレーキ操作など）を行った後に充電器１で暗証番号を入力するなど、車両５０側と充電器１側とでそれぞれ所定操作を行うこととしてもよい。

なお、図１（ａ），（ｂ）に示す例では、ＣＰＵ２３の信号線２４は車両ＥＣＵ５４に接続されているため、充電器１での入力操作は、図示しない信号線を通じて車両ＥＣＵ５４に伝達された後、車両ＥＣＵ５４から信号線２４を通じてＣＰＵ２３へ情報が伝達される。このように、車両ＥＣＵ５４を絡ませることで、安全性がより高められる。なお、暗証番号は、例えば運転者が充電器１の販売会社や修理工場に連絡をして教えてもらい、自ら入力するようにしてもよいし、販売会社や修理工場の者が入力するようにしてもよい。

［１−２．効果］
上記の分離構造によれば、充電ガン２を充電口５３に挿し込んだ後に、解除ボタン２ｆの操作では充電ガン２を抜くことができなくなった場合（例えばロック機構２ｅが故障した場合やロック機構２ｅと解除ボタン２ｆとを繋ぐリンクが途切れたような場合）であっても、係止部としてのピン部材１１を取り外すことで充電ケーブル３から充電ガン２を分離させることができる。

これにより、車両５０側と充電器１側との間で信号が送受信されなくなるため、実際には充電口５３に充電ガン２のみが挿し込まれた状態であっても、車両ＥＣＵ５４は充電口５３に充電ガン２が挿し込まれているとは認識しない。そのため、車両５０が走行不能に制御されることはなく、充電ガン２のみが装着されたまま車両５０を走行させることができ、販売会社や修理工場などへ車両５０を持ち込むことができる。また、充電器１の修繕には充電ガン２のみを交換すればよいため、修繕コストを抑えることができる。

また、上記の分離構造では、充電ガン２と充電ケーブル３とを係止する係止部がピン部材１１として設けられ、充電ガン２と充電ケーブル３との接続部５に設けられた孔部１２，１３からピン部材１１を抜くだけで充電ガン２を分離することができるため、簡単に充電ガン２を充電ケーブル３から分離することができる。

さらに、上記の分離構造では、ピン部材１１に対するいたずら操作を防止するためのいたずら防止機構２０が備えられている。すなわち、ＣＰＵ２３からアクチュエータ２２へ指令が出力されない限りカバー２１が開かないように構成されており、カバー２１を手動で操作してピン部材１１を抜くという本来の操作とは異なる操作が禁止されるため、充電ガン２が充電ケーブル３から分離されない。これにより、いたずらによって充電ガン２が充電ケーブル３から分離されることを防ぐことができる。

特に本実施形態におけるＣＰＵ２３は、特定の操作が入力された場合にアクチュエータ２２に指令を出力してアクチュエータ２２を制御する。ここで、特定の操作として、充電器１のタッチパネル４に所定の暗証番号を入力することが含まれることで、暗証番号を知っている者のみが充電ケーブル３から充電ガン２を分離することができるようになるため、いたずら操作をさらに防止することができる。

［２．第二実施形態］
次に、第二実施形態に係る充電ガンの分離構造について、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。本分離構造は、取り外し機構及びいたずら防止機構の構成が第一実施形態と異なる。以下、第一実施形態と同様の構成については、第一実施形態と同じ符号を付し、重複する説明は省略する。なお、図２（ａ）〜（ｃ）は、充電ガン２と充電ケーブル３との接続部５の周辺構成のみを図示した模式図である。図２（ａ）及び（ｃ）は、図１（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ対応する図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ方向矢視図であって充電ガン２を透視して示す。

図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態に係る分離構造は、充電ガン２と充電ケーブル３との接続部５に設けられた取り外し機構３０と、充電ガン２に設けられたいたずら防止機構４０とを備える。取り外し機構３０は、充電ガン２と充電ケーブル３とを係止する係止部としてのフック部材３１と、フック部材３１に接続されたスライド部材３２と、スライド部材３２から外方へ突設された摘み部３３と、フック部材３１が係合される係合部３４とを有する。

フック部材３１は、充電ガン２の接続部５の基端側に設けられた凹部２ｈに配置され、充電ガン２の径方向に沿う断面がＬ字状に形成された部品である。フック部材３１は、スライド部材３２側の一端に回転中心を有し、他端に充電ケーブル３の係合部３４と係合する爪部３１ａを有する。係合部３４は、充電ケーブル３の外周面に凹設された部位である。フック部材３１の爪部３１ａは、係合部３４に引っ掛かることで充電ガン２と充電ケーブル３との接続状態を維持し、係合部３４から取り外されることで充電ガン２を充電ケーブル３から分離させる。

スライド部材３２は、充電ガン２の接続部５においてフック部材３１に隣接して設けられ、フック部材３１に連結される。摘み部３３は、スライド部材３２の外側の面（充電ケーブル３に対向する面とは逆側の面）から、充電ガン２の外周面よりも外方へ突設された部位であり、充電ガン２の分離操作をする際に用いられる。スライド部材３２が充電ガン２の先端側へ移動すると、フック部材３１も充電ガン２の先端側へ引っ張られて移動すると共に、爪部３１ａが係合部３４から外れるように回転中心を回転する。なお、ここでは爪部３１ａが設けられたフック部材３１と、摘み部３３が設けられたスライド部材３２とが別体で構成されているが、フック部材３１とスライド部材３２とが一体ものであってもよい。

いたずら防止機構４０は、フック部材３１やスライド部材３２に対するいたずら操作を防止するものであり、スライド部材３２の移動を阻止してフック部材３１の取り外しを不能とするストッパ（制限部）４１と、ストッパ４１を作動させるアクチュエータとしての歯車４２と、歯車４２を制御するＣＰＵ（制御部）４３とを備える。ストッパ４１は、スライド部材３２のフック部材３１とは逆側の端面に接触して設けられ、スライド部材３２との接触面と逆側の側面に歯車４２と噛み合う歯が形成されている。これにより、ストッパ４１は、図２（ｂ）に示すように、歯車４２の回転に伴って充電ガン２の周方向に沿って移動可能に構成される。すなわち、ストッパ４１及び歯車４２は、歯車４２の回転力を直線的な動きに変換する、いわゆるラックアンドピニオンを構成する。

ここでは、ストッパ４１及び歯車４２で構成されるラックアンドピニオンが二組設けられ、歯車４２が二つのストッパ４１を互いに遠ざける方向へ移動させるように逆方向へ回転する。つまり、各ストッパ４１は、歯車４２が回転することでスライド部材３２から離れるように移動し、スライド部材３２の移動を許可する。言い換えると、ストッパ４１は手動では動かせないようになっており、特定の操作を行ってストッパ４１を移動させなければスライド部材３２が移動せず、フック部材３１の爪部３１ａが外れないようになっている。

歯車４２は、ＣＰＵ４３からの指令によってストッパ４１を移動させて、スライド部材３２の移動を許可し、フック部材３１の取り外しを許可する。ＣＰＵ４３は、特定の操作が入力された場合に歯車４２を回転させる。ここでいう特定の操作は、第一実施形態と同様、例えば充電器１のタッチパネル４や車両５０に設けられたタッチパネルに予め設定された所定の暗証番号を入力することや、車両５０での所定の操作後に暗証番号を入力するなどの操作が挙げられる。

したがって、本実施形態に係る分離構造によっても、第一実施形態と同様、充電ガン２が充電口５３から抜けなくなってしまった場合に、係止部としてのフック部材３１を取り外すことで充電ケーブル３から充電ガン２を分離させることができるため、車両５０が走行不能に制御されることなく、販売会社や修理工場などへ車両５０を持ち込むことができる。また、充電ガン２のみを交換すれば充電器１を再び使用することができるため、充電器１の修繕コストを抑えることができる。

本実施形態では、充電ガン２と充電ケーブル３とを係止する係止部がフック部材３１として設けられ、フック部材３１を係合部３４から外すための摘み部３３が設けられているため、簡単な操作で充電ガン２を充電ケーブル３から分離することができる。

また、本実施形態では、フック部材３１に対するいたずら操作を防止するためのいたずら防止機構４０が備えられている。すなわち、ＣＰＵ４３によって歯車４２が回転しない限りストッパ４１が動かないように構成されており、正しい操作を行わなければ充電ガン２が充電ケーブル３から分離されない。これにより、いたずらによって充電ガン２が充電ケーブル３から分離されることを防ぐことができる。

さらに本実施形態のいたずら防止機構４０は、フック部材３１の取り外しを不能とする制限部がストッパ４１で構成されているため、第一実施形態でのカバー２１を設ける場合と比較して、充電ガン２の外周面からの突出量を小さくすることができ、見栄えをよくすることができる。
また、本実施形態においても、暗証番号を入力することでＣＰＵ４３が歯車４２を回転させるため、いたずら操作をさらに防止することができる。

［３．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
充電ガン２を充電ケーブル３から取り外す機構は、上記した実施形態のものに限られず、例えば充電ガン２と充電ケーブル３との接続部５において、充電ガン２と充電ケーブル３との何れか一方に凹状の部位が設けられ、他方に凸状部位の部位が設けられて、これらが嵌合することで充電ガン２と充電ケーブル３とが係止されていてもよく、このような係止部が取り外し可能であればよい。また、第一実施形態の取り外し機構１０と第二実施形態の取り外し機構３０の両方が適用されてもよい。

また、第一実施形態のいたずら防止機構２０を第二実施形態の取り外し機構３０と組み合わせてもよい。例えば、スライド部材３２の摘み部３３を覆うようにカバー２１を設けて、所定の操作をしてカバー２１を開けなければフック部材３１が取り外せないようにしてもよい。あるいは、第二実施形態のいたずら防止機構４０を第一実施形態の取り外し機構１０と組み合わせてもよい。例えば、ピン部材１１にストッパ４１が係合されており、特定の操作をして歯車４２が回転することでストッパ４１が外れなければピン部材１１を抜けないようにしてもよい。また、二つの取り外し機構１０，３０が適用された場合は、二つのいたずら防止機構２０，４０のうちの何れか一方のみを組み合わせてもよいし、別々のいたずら防止機構２０，４０と組み合わせてもよい。なお、いたずら防止機構２０，４０は必須ではなく、これらが設けられていなくても、充電ガン２を充電ケーブル３から分離することはできる。

また、上記第一実施形態では、充電器１での入力操作が車両ＥＣＵ５４に伝達された後、車両ＥＣＵ５４から信号線２４を通じてＣＰＵ２３へ情報が伝達されているが、ＣＰＵ２３の信号線が充電器１に接続されている場合は、車両ＥＣＵ５４を介さずに充電器１での入力操作を直接ＣＰＵ２３へ伝達することができる。このような構成であってもいたずらを防止することができ、制御構成を簡素にすることができる。

１ 充電器（外部充電器）
２ 充電ガン
３ 充電ケーブル
５ 接続部
１０ 取り外し機構
１１ ピン部材（係止部）
１２ 孔部
１３ 孔部
２０ いたずら防止機構
２１ カバー（制限部）
２２ アクチュエータ
２３ ＣＰＵ（制御部）
３０ 取り外し機構
３１ フック部材（係止部）
３３ 摘み部
３４ 係合部
４０ いたずら防止機構
４１ ストッパ（制限部）
４２ 歯車（アクチュエータ）
４３ ＣＰＵ（制御部）
５０ 車両
５３ 充電口

Claims (5)

1. 車両の外部に設置された外部充電器に接続された充電ケーブルと、
   前記充電ケーブルの先端部に接続され、前記車両の充電口に挿し込まれる充電ガンと、
   前記充電ガンと前記充電ケーブルとの接続部において前記充電ガンと前記充電ケーブルとを係止する係止部を有し、前記係止部が取り外されることで前記充電ケーブルから前記充電ガンを分離させる取り外し機構と、を備えた
   ことを特徴とする、充電ガンの分離構造。
2. 前記取り外し機構は、
   前記係止部としてのピン部材と、
   前記充電ガン及び前記充電ケーブルの前記接続部にそれぞれ設けられ、前記ピン部材が嵌合される孔部と、を有する
   ことを特徴とする、請求項１記載の充電ガンの分離構造。
3. 前記取り外し機構は、
   前記充電ガンに設けられた前記係止部としてのフック部材と、
   前記充電ケーブルの外周面に設けられ、前記フック部材が係合される係合部と、
   前記フック部材に接続され、前記フック部材を前記係合部から外す操作を行う摘み部と、を有する
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の充電ガンの分離構造。
4. 前記係止部に対するいたずら操作を防止するいたずら防止機構を備え、
   前記いたずら防止機構は、
   前記係止部の取り外しを不能とする制限部と、
   前記制限部を作動させて前記係止部の取り外しを許可するアクチュエータと、
   前記アクチュエータを制御する制御部と、を有する
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の充電ガンの分離構造。
5. 前記制御部は、少なくとも前記外部充電器に所定の暗証番号が入力された場合に、前記アクチュエータを制御する
   ことを特徴とする、請求項４記載の充電ガンの分離構造。

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