JP6662713B2 - 吸音パネル - Google Patents

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本発明は、道路、鉄道等で発生する騒音を低減させるための箱状の吸音パネルに関する。
箱状の吸音パネルとして、特許文献1に記載のものが知られている。特許文献1に記載の吸音パネル100は、簡略化すると、図1に示すように、多数の貫通孔1aを有する矩形状の正面板1と、正面板1と空間Vを介して対向する矩形状の背面板2と、正面板1と背面板2とをこれらの外縁において接続する側部材3であって、空間Vを介して互いに対向する一対の側部3aを2組含む側部材3と、多数の貫通孔4aを有し、空間Vの内部において正面板1及び背面板2のそれぞれと対向する2枚の内部板4と、を備えている。空間Vは、2枚の内部板4によって、3つの空気層V1〜V3に区画されている。2組の一対の側部3aは、それぞれ、空間Vを介して互いに対向する内側面3a1同士が互いに平行に配置されている。
特許文献1に記載の吸音パネル100は、空間Vにグラスウール材等の繊維を充填したもの(以下、「繊維系吸音パネル」という。)に比べ、高い耐候性を有し、且つ、幅広い周波数帯域の音を安定して低減することができるという利点を有する。
特許第5308006号公報
しかしながら、特許文献1に記載の吸音パネルのように、内部板4によって空間Vが複数の空気層V1〜V3に区画された構成においては、空気層V1〜V3のそれぞれがバネ、正面板1、背面板2及び内部板4のそれぞれが質量として、共鳴が生じ、各板1,2,4が振動することで、透過損失が低下する。一例として、図2に、特許文献1に記載の吸音パネルのように多数の貫通孔4aを有する内部板4を空間Vに配置した吸音パネル(以下、「多孔吸音パネル」という。)及び繊維系吸音パネルの透過損失を示す。図2で比較している多孔吸音パネル及び繊維系吸音パネルの面密度は略同じであり、質量則に従えば両パネルは同等の透過損失となるはずであるが、多孔吸音パネルでは、共鳴のために800Hz及び1000Hz帯域で透過損失が低くなっている。
共鳴には、板1,2,4に垂直な方向に伝搬する音波による共鳴(以下、「垂直共鳴」という。)と、板1,2,4に水平な方向に伝搬する音波による共鳴(以下、「水平共鳴」という。)とがある。繊維系吸音パネルでは、空間Vに充填された繊維によってこれらの共鳴が抑制されるが、空間Vに繊維が存在しない多孔吸音パネルでは、共鳴が抑制されず、透過損失が低下してしまう。
本発明の目的は、共鳴(特に、水平共鳴)を起因とした透過損失の低下を抑制可能な吸音パネルを提供することである。
本発明の第1観点に係る吸音パネルは、多数の貫通孔を有する矩形状の正面板と、前記正面板と空間を介して対向する矩形状の背面板と、前記正面板と前記背面板とをこれらの外縁において接続する側部材であって、前記空間を介して互いに対向する一対の側部を2組含む側部材と、多数の貫通孔を有し、前記空間の内部において前記正面板及び前記背面板のそれぞれと対向し、前記空間を複数の空気層に区画する複数の内部板と、を備えた、箱状の吸音パネルにおいて、前記2組の一対の側部は、それぞれ、前記空間を介して互いに対向する内側面同士が互いに平行に配置されており、前複数の内部板のそれぞれが、少なくとも1つの前記内側面に対して斜めに配置された傾斜部を有することを特徴とする。
本発明の第2観点に係る吸音パネルは、多数の貫通孔を有する矩形状の正面板と、前記正面板と空間を介して対向する矩形状の背面板と、前記正面板と前記背面板とをこれらの外縁において接続する側部材であって、前記空間を介して互いに対向する一対の側部を2組含む側部材と、多数の貫通孔を有し、前記空間の内部において前記正面板及び前記背面板のそれぞれと対向し、前記空間を複数の空気層に区画する複数の内部板と、を備えた、箱状の吸音パネルにおいて、前記2組の一対の側部は、それぞれ、前記空間を介して互いに対向する内側面同士が互いに平行に配置されており、前記複数の内部板は、少なくとも1つの前記内側面に対して斜めに配置された傾斜部を有する第1内部板と、前記傾斜部を有さない第2内部板とを含み、前記傾斜部は、前記第2内部板によって区画された2つの空気層の一方における前記正面板から前記背面板に向かう吸音方向の一端から他端に亘って延在することを特徴とする。
本発明の第3観点に係る吸音パネルは、多数の貫通孔を有する矩形状の正面板と、前記正面板と空間を介して対向する矩形状の背面板と、前記正面板と前記背面板とをこれらの外縁において接続する側部材であって、前記空間を介して互いに対向する一対の側部を2組含む側部材と、多数の貫通孔を有し、前記空間の内部において前記正面板及び前記背面板のそれぞれと対向し、前記空間を複数の空気層に区画する複数の内部板と、を備えた、箱状の吸音パネルにおいて、前記2組の一対の側部は、それぞれ、前記空間を介して互いに対向する内側面同士が互いに平行に配置されており、前記複数の内部板は、少なくとも1つの前記内側面に対して斜めに配置された傾斜部を有し且つ前記正面板から前記背面板に向かう吸音方向又は前記吸音方向と逆の方向に突出した山部であって2つの前記傾斜部を構成する山部を含む第1内部板と、前記傾斜部を有し且つ前記山部を含まない第2内部板とを含み、前記第1内部板の前記傾斜部は、前記第2内部板によって区画された2つの空気層の一方における前記吸音方向の一端から他端に亘って延在することを特徴とする。
本発明によれば、箱状の吸音パネルで側部材の一対の側部の内側面同士が互いに平行に配置された構成において、正面板、背面板及び内部板の少なくともいずれかが、少なくとも1つの内側面に対して斜めに配置された傾斜部を有する。この場合、側部の内側面で反射した音波は、傾斜部で跳ね返った後に内部板の貫通孔に入射するか、又は、内部板が傾斜部を有する場合に当該傾斜部に形成された内部板の貫通孔に入射する。このように側部の内側面で反射した音波が内部板の貫通孔に入射することで、水平共鳴が抑制され、共鳴(特に、水平共鳴)を起因とした透過損失の低下を抑制可能である。
本発明の参考形態において、前記傾斜部は、前記空間における前記正面板から前記背面板に向かう吸音方向の一端から他端に亘って延在してよい。この場合、側部の内側面で反射した音波に対する吸音面積が大きくなり、吸音効果が向上する。言い換えると、傾斜部が空間における吸音方向の一端から他端に亘って延在し、対向する一対の側部の一方から他方を見通せない構造になっているため、側部の内側面で生じる水平共鳴が抑制され、吸音効果が向上する。
本発明の第2観点において、前記傾斜部は、前記第2内部板によって区画された2つの空気層の一方における前記正面板から前記背面板に向かう吸音方向の一端から他端に亘って延在する本発明の第3観点において、前記第1内部板の前記傾斜部は、前記第2内部板によって区画された2つの空気層の一方における前記吸音方向の一端から他端に亘って延在する。れらの場合、当該空気層において、側部の内側面で反射した音波に対する吸音面積が大きくなり、吸音効果が向上する。言い換えると、第1内部板の傾斜部が当該空気層における吸音方向の一端から他端に亘って延在し、当該空気層において対向する一対の側部の一方から他方を見通せない構造になっているため、側部の内側面で生じる水平共鳴が抑制され、吸音効果が向上する。
本発明の第2観点において、前記第1内部板は、前記吸音方向又は前記吸音方向と逆の方向に突出した山部であって2つの前記傾斜部を構成する山部を含んでよい。この場合、側部の内側面で反射した音波に対する吸音回数が増加し、吸音効果が向上する。
本発明の第2観点及び第3観点において、前記第1内部板は、複数の前記山部を含んでよい。この場合、側部の内側面で反射した音波に対する吸音回数がさらに増加し、吸音効果が向上する。
本発明の参考形態において、前記傾斜部は、前記側部の前記内側面のそれぞれに対して斜めに配置されてよい。この場合、2組の一対の側部の各組において内側面で反射する音波に対して、水平共鳴の抑制効果が得られる。
本発明によれば、箱状の吸音パネルで側部材の一対の側部の内側面同士が互いに平行に配置された構成において、正面板、背面板及び内部板の少なくともいずれかが、少なくとも1つの内側面に対して斜めに配置された傾斜部を有する。この場合、側部の内側面で反射した音波は、傾斜部で跳ね返った後に内部板の貫通孔に入射するか、又は、内部板が傾斜部を有する場合に当該傾斜部に形成された内部板の貫通孔に入射する。このように側部の内側面で反射した音波が内部板の貫通孔に入射することで、水平共鳴が抑制され、共鳴(特に、水平共鳴)を起因とした透過損失の低下を抑制可能である。
特許文献1に記載の吸音パネルを簡略化したものを示す概略断面図である。 多孔吸音パネル及び繊維系吸音パネルの透過損失を示すグラフである。 本発明の第1参考形態に係る吸音パネルを示す概略断面図である。 本発明の第実施形態に係る吸音パネルを示す概略断面図である。 本発明の第2参考形態に係る吸音パネルを示す概略断面図である。 本発明の第実施形態に係る吸音パネルを示す概略断面図である。 本発明の第3参考形態に係る吸音パネルを示す概略断面図である。 本発明の第4参考形態に係る吸音パネルを示す概略断面図である。 本発明の第5参考形態に係る吸音パネルを示す概略断面図である。 本発明の第6参考形態に係る吸音パネルを示す概略断面図である。 本発明の第実施形態に係る吸音パネルを示す概略断面図である。 本発明の第実施形態に係る吸音パネルを示す概略断面図である。 本発明の第実施形態に係る吸音パネルを示す概略断面図である。 本発明の第6実施形態に係る吸音パネルを示す概略断面図である。 本発明の第7参考形態に係る吸音パネルを示す概略断面図である。 本発明の第8参考形態に係る吸音パネルを示す概略断面図である。 本発明の第9参考形態に係る吸音パネルを示す概略断面図である。 本発明の第10参考形態に係る吸音パネルを示す概略断面図である。 本発明の第6参考形態に係る吸音パネルにおける透過損失の増加量を示すグラフである。
本発明の第1〜第10参考形態及び第1〜第6実施形態に係る吸音パネル100は、図3〜図18に示すように、多数の貫通孔1aを有する矩形状の正面板1と、正面板1と空間Vを介して対向する矩形状の背面板2と、正面板1と背面板2とをこれらの外縁において接続する側部材3であって、空間Vを介して互いに対向する一対の側部3aを2組含む側部材3と、多数の貫通孔4aを有し、空間Vの内部において正面板1及び背面板2のそれぞれと対向する1又は2枚の内部板4と、を備えている。空間Vは、第1〜第3、第〜第9参考形態では、1枚の内部板4によって2つの空気層V1,V2に区画され、第1〜第6実施形態及び4、10参考形態では、2枚の内部板4によって3つの空気層V1〜V3に区画されている。第1〜第10参考形態及び第1〜第6実施形態において、2組の一対の側部3aは、それぞれ、空間Vを介して互いに対向する内側面3a1同士が互いに平行に配置されている。
第1〜第10参考形態及び第1〜第6実施形態に係る吸音パネル100は、箱状であり、吸音方向(正面板1から背面板2に向かう方向)Aから見て矩形状である。具体的には、第1〜第7参考形態及び第1〜第6実施形態に係る吸音パネル100は、直方体形状であり、第〜第10参考形態に係る吸音パネル100は、正面板1又は背面板2が内側面3a1に対して斜めに配置されており、直方体形状でない。
正面板1、背面板2、側部材3及び内部板4は、任意の材料(例えば、アルミニウム、鉄、鋼等の金属、又は、樹脂)から構成されてよい。また、正面板1、背面板2、側部材3及び内部板4は、互いに異なる材料で構成されてよい。正面板1、背面板2、側部材3及び内部板4は、任意の固定手段(例えば、ネジ、接着剤、リベット接合、溶接、又は、超音波圧着)により互いに固定されてよい。
正面板1に形成された貫通孔1aの直径は、例えば0.3〜3.0mmである。正面板1の開口率は、例えば10%以下である。内部板4に形成された貫通孔4aの直径は、正面板1に形成された貫通孔1aの直径よりも小さく、例えば0.05〜0.15mmである。内部板4の開口率は、正面板1の開口率よりも小さく、例えば0.2〜1.0%である。貫通孔1a,4aは、任意の加工(パンチング加工、エンボス加工等)により形成されてよい。
音源からの音は、貫通孔1aを通過する際に減衰する。音の減衰原理(吸音原理)の詳細については、本技術分野(吸音パネル)に係る文献(例えば、特許第5308006号公報)を参照されたい。
側部材3は、吸音方向Aから見て矩形枠状である。第1、第5、第6、第8〜第10参考形態及び実施形態に係る側部材3は、平らな板からなる4つの側部3aを連結して構成されているのに対し、第〜第4、第7参考形態及び第〜第実施形態に係る側部材3は、その全周に亘って中空部を有する1又は複数の中空枠部材で構成されている。第3、第7参考形態では、側部材3が1つの中空枠部材3xで構成されており、中空枠部材3xの4辺のそれぞれが側部3aを構成している。第2参考形態及び〜第実施形態では、側部材3が吸音方向Aに積層された2つの中空枠部材3x,3yで構成されており、これら積層された中空枠部材3x,3yの4辺のそれぞれが側部3aを構成している。第実施形態及び第4参考形態では、側部材3が吸音方向Aに積層された3つの中空枠部材3x〜3zで構成されており、これら積層された中空枠部材3x〜3zの4辺のそれぞれが側部3aを構成している。
各中空枠部材3x〜3zは、第2、第4参考形態及び第2、第6実施形態において、吸音方向Aの長さが一定でなく、空間Vを介して互いに対向する辺同士の当該長さが異なっている。
1又は2枚の内部板4は、第1、第7〜第10参考形態及び実施形態では、折り曲げ加工がなされており、正面板1と側部材3との間に挟持されている。
1又は2枚の内部板4は、第〜第5参考形態及び第2実施形態では、平らである。1又は2枚の内部板4は、第、第4参考形態及び第実施形態では、吸音方向Aに隣接する中空枠部材3x,3yの間又は中空枠部材3y,3zの間に挟持されている。第3参考形態では、1枚の内部板4は、一辺において正面板1と中空枠部材3xとの間、当該一辺と対向する他辺において中空枠部材3xと背面板2との間に挟持されている。第5参考形態では、1枚の内部板4は、各側部3aの内側面3a1に固定されている。
6、第7参考形態及び第3〜第実施形態では、少なくとも1つの山部4xを含む内部板4を採用している。山部4xは、吸音方向Aに突出した部分である(或いは、吸音方向Aと逆の方向に突出した部分を山部とみなしてもよい)。山部4xは、任意の加工(エンボス加工等)により形成されてよい。第6参考形態及び第3〜第実施形態では、複数の山部4xを含む山谷状の内部板4を採用している。第7参考形態では、1つの山部4xを含む内部板4を採用している。また、第〜第実施形態では、平らな内部板4と、複数の山部4xを含む山谷状の内部板4とを組み合わせている。
6参考形態では、1枚の内部板4は、正面板1と側部材3との間に挟持されている。第、第及び第実施形態では、2枚の内部板4は、吸音方向Aに隣接する中空枠部材3x,3yの間に挟持されている。第実施形態では、平らな内部板4は吸音方向Aに隣接する中空枠部材3x,3yの間に挟持されており、複数の山部4xを含む山谷状の内部板4は正面板1と中空枠部材3xとの間に挟持されている。
第1〜第10参考形態及び第1〜第6実施形態では、正面板1、背面板2及び内部板4の少なくともいずれかが、少なくとも1つの内側面3a1に対して斜めに配置された傾斜部Xを有する。
具体的には、第1〜第7参考形態及び第1〜第6実施形態では、1又は2枚の内部板4が、一対の側部3aの各内側面3a1に対して斜めに配置された部分(傾斜部X)を有する。第4参考形態では、2枚の内部板4の一方のみが傾斜部Xを有する。第5参考形態では、1枚の内部板4が、4つの側部3aの各内側面3a1に対して斜めに配置された部分(傾斜部X)を有する。第6参考形態及び第3〜第実施形態では、複数の山部4xを含む山谷状の内部板4の各山部4xが、2つの傾斜部Xを構成している。第実施形態では、平らな内部板4も、一対の側部3aの各内側面3a1に対して斜めに配置された部分(傾斜部X)を有する。第7参考形態では、内部板4の1つの山部4xが、2つの傾斜部Xを構成している。
8参考形態では、内部板4及び背面板2が、一対の側部3aの各内側面3a1に対して斜めに配置された部分(傾斜部X)を有する。
9参考形態では、背面板2が、一対の側部3aの各内側面3a1に対して斜めに配置された部分(傾斜部X)を有する。
10参考形態では、正面板1と、2枚の内部板4の一方とが、一対の側部3aの各内側面3a1に対して斜めに配置された部分(傾斜部X)を有する。
以上に述べたように、第1〜第10参考形態及び第1〜第6実施形態によれば、箱状の吸音パネル100で側部材3の一対の側部3aの内側面3a1同士が互いに平行に配置された構成において、正面板1、背面板2及び内部板4の少なくともいずれかが、少なくとも1つの内側面3a1に対して斜めに配置された傾斜部Xを有する。この場合、側部3aの内側面3a1で反射した音波は、傾斜部Xで跳ね返った後に内部板4の貫通孔4aに入射するか、又は、内部板4が傾斜部Xを有する場合に当該傾斜部Xに形成された内部板4の貫通孔4aに入射する。このように側部3aの内側面3a1で反射した音波が内部板4の貫通孔4aに入射することで、水平共鳴が抑制され、共鳴(特に、水平共鳴)を起因とした透過損失の低下を抑制可能である。
図19に示すように、第6参考形態に係る吸音パネル100において、1000Hz(共鳴のために透過損失が低下していた帯域:図2参照)を中心に、透過損失が増加することが分かる。第6参考形態以外の参考形態や実施形態でも、このような透過損失の増加効果が得られると考えられる。
なお、吸音率については、本発明の各参考形態及び各実施形態と、各参考形態及び各実施形態において、傾斜部Xを有する部材と正面板1との吸方向Aの距離の平均値を求め、傾斜部Xを有する部材を平板として、当該平板を正面板1から上記平均値の距離だけ吸方向Aに離隔した位置に正面板1と平行に配置した形態とで、同等である。
3、第6、第7参考形態において、傾斜部Xは、内部板4に設けられており、空間Vにおける吸音方向Aの一端から他端に亘って延在している。この場合、側部3aの内側面3a1で反射した音波に対する吸音面積が大きくなり、吸音効果が向上する。言い換えると、傾斜部Xが空間Vにおける吸音方向Aの一端から他端に亘って延在し、対向する一対の側部3aの一方から他方を見通せない構造になっているため、側部3aの内側面3a1で生じる水平共鳴が抑制され、吸音効果が向上する。
〜第実施形態において、吸音パネル100は、2つの内部板4を備え、傾斜部Xは、2つの内部板4の一方に設けられており、他方の内部板4によって区画された2つの空気層の一方における吸音方向Aの一端から他端に亘って延在している。第6実施形態において、吸音パネル100は、平らな内部板4と、複数の山部4xを含む山谷状の内部板4とを備え、傾斜部Xは、これら2つの内部板4の両方に設けられており、山谷状の内部板4に設けられた傾斜部Xは、平らな内部板4によって区画された2つの空気層の一方における吸音方向Aの一端から他端に亘って延している。れらの場合、当該空気層において、側部3aの内側面3a1で反射した音波に対する吸音面積が大きくなり、吸音効果が向上する。言い換えると、山谷状の内部板4に設けられた傾斜部Xが当該空気層における吸音方向Aの一端から他端に亘って延在し、当該空気層において対向する一対の側部3aの一方から他方を見通せない構造になっているため、側部の内側面で生じる水平共鳴が抑制され、吸音効果が向上する。
6参考形態、第3〜第実施形態において、一方の内部板4は、2つの傾斜部Xを構成する山部4xを含む。第7参考形態において、内部板4は、2つの傾斜部Xを構成する山部4xを含む。これらの場合、側部3aの内側面3a1で反射した音波に対する吸音回数が増加し、吸音効果が向上する。
6参考形態、第3〜第実施形態において、一方の内部板4は、複数の山部4xを含む。この場合、側部3aの内側面3a1で反射した音波に対する吸音回数がさらに増加し、吸音効果が向上する。
5参考形態において、傾斜部Xは、側部3aの内側面3a1のそれぞれに対して斜めに配置されている。この場合、2組の一対の側部3aの各組において内側面3a1で反射する音波に対して、水平共鳴の抑制効果が得られる。
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、内部板の数は、1又は複数であり、3以上であってもよい。正面板、背面板及び内部板の少なくともいずれかは、1つの内側面に対して、全体的に斜めに配置されることに限定されず、部分的に斜めに配置されてよい(即ち、一部のみに傾斜部を有してよい)。第2〜第4、第7参考形態及び第〜第実施形態において、側部材を中空ではなく中実の枠部材で構成してもよい。
1 正面板
1a 貫通孔
2 背面板
3 側部材
3a 側部
3a1 内側面
4 内部板
4a 貫通孔
4x 山部
100 吸音パネル
A 吸音方向
V 空間
V1〜V3 空気層
X 傾斜部

Claims (5)

  1. 多数の貫通孔を有する矩形状の正面板と、
    前記正面板と空間を介して対向する矩形状の背面板と、
    前記正面板と前記背面板とをこれらの外縁において接続する側部材であって、前記空間を介して互いに対向する一対の側部を2組含む側部材と、
    多数の貫通孔を有し、前記空間の内部において前記正面板及び前記背面板のそれぞれと対向し、前記空間を複数の空気層に区画する複数の内部板と、
    を備えた、箱状の吸音パネルにおいて、
    前記2組の一対の側部は、それぞれ、前記空間を介して互いに対向する内側面同士が互いに平行に配置されており、
    複数の内部板のそれぞれが、少なくとも1つの前記内側面に対して斜めに配置された傾斜部を有することを特徴とする、吸音パネル。
  2. 多数の貫通孔を有する矩形状の正面板と、
    前記正面板と空間を介して対向する矩形状の背面板と、
    前記正面板と前記背面板とをこれらの外縁において接続する側部材であって、前記空間を介して互いに対向する一対の側部を2組含む側部材と、
    多数の貫通孔を有し、前記空間の内部において前記正面板及び前記背面板のそれぞれと対向し、前記空間を複数の空気層に区画する複数の内部板と、
    を備えた、箱状の吸音パネルにおいて、
    前記2組の一対の側部は、それぞれ、前記空間を介して互いに対向する内側面同士が互いに平行に配置されており、
    複数の内部板、少なくとも1つの前記内側面に対して斜めに配置された傾斜部を有する第1内部板と、前記傾斜部を有さない第2内部板とを含み、
    前記傾斜部は、前記第2内部板によって区画された2つの空気層の一方における前記正面板から前記背面板に向かう吸音方向の一端から他端に亘って延在することを特徴とする、吸音パネル。
  3. 前記第1内部板は、前記吸音方向又は前記吸音方向と逆の方向に突出した山部であって2つの前記傾斜部を構成する山部を含むことを特徴とする、請求項に記載の吸音パネル。
  4. 多数の貫通孔を有する矩形状の正面板と、
    前記正面板と空間を介して対向する矩形状の背面板と、
    前記正面板と前記背面板とをこれらの外縁において接続する側部材であって、前記空間を介して互いに対向する一対の側部を2組含む側部材と、
    多数の貫通孔を有し、前記空間の内部において前記正面板及び前記背面板のそれぞれと対向し、前記空間を複数の空気層に区画する複数の内部板と、
    を備えた、箱状の吸音パネルにおいて、
    前記2組の一対の側部は、それぞれ、前記空間を介して互いに対向する内側面同士が互いに平行に配置されており、
    複数の内部板、少なくとも1つの前記内側面に対して斜めに配置された傾斜部を有し且つ前記正面板から前記背面板に向かう吸音方向又は前記吸音方向と逆の方向に突出した山部であって2つの前記傾斜部を構成する山部を含む第1内部板と、前記傾斜部を有し且つ前記山部を含まない第2内部板とを含み、
    前記第1内部板の前記傾斜部は、前記第2内部板によって区画された2つの空気層の一方における前記吸音方向の一端から他端に亘って延在することを特徴とする、吸音パネル。
  5. 前記第1内部板は、複数の前記山部を含むことを特徴とする、請求項3又は4に記載の吸音パネル。
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