JP7233246B2 - Wire connection method - Google Patents
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Description
この発明は、自動車用のワイヤハーネスを構成する複数の被覆電線における芯線や撚り線などの導体同士を接合する電線接続方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electric wire connection method for joining conductors such as core wires and stranded wires in a plurality of covered electric wires constituting a wiring harness for an automobile.
自動車等に装備された電装機器は、複数の被覆電線を束ねたワイヤハーネスを介して、別の電装機器や電源装置と接続して電気回路を構成している。この際、ワイヤハーネスと電装機器や電源装置とは、それぞれに装着したコネクタ同士で接続される。 2. Description of the Related Art An electrical device installed in an automobile or the like forms an electrical circuit by connecting to another electrical device or a power supply device via a wire harness in which a plurality of covered electric wires are bundled. At this time, the wire harness, the electrical equipment, and the power supply are connected to each other by connectors attached to them.
上述のワイヤハーネスを構成する複数の被覆電線同士を接続する方法としては、例えば、特許文献1に記載するように、複数の被覆電線の導体同士を束ねるとともに、超音波振動を作用させて超音波接合する方法が用いられる。具体的には、導体を受ける導体受け部であるアンビル(導体配置部)に、複数の被覆電線の導体を束ねて配置し、超音波振動を作用させるホーン(圧縮振動部)をアンビル(導体配置部)に配置した束ねた導体に当接させて超音波接合する。
As a method for connecting a plurality of covered electric wires constituting the above-described wire harness, for example, as described in
昨今の多様化に伴って、アルミ合金製の導体を有するアルミ被覆電線と銅合金製の導体を有する銅被覆電線とを接合するように、導体の金属種が異なる被覆電線を接合することが行われている。
このように異種金属の導体に超音波振動を作用させて超音波接合したとしても、金属種が異なる導体は、熱伝導性や変形性、さらには溶融温度が異なるため、確実な接合ができないおそれがあった。
Along with the recent diversification, it is common to join coated wires with different metal types of conductors, such as joining an aluminum covered wire having an aluminum alloy conductor and a copper covered wire having a copper alloy conductor. It is
Even if ultrasonic vibrations are applied to conductors of dissimilar metals to perform ultrasonic bonding, the conductors of different metals have different thermal conductivity, deformability, and melting temperature. was there.
この発明は、導体が絶縁被覆で被覆され、長手方向に沿って配置された複数の前記被覆電線の前記導体に超音波振動を付与して金属種の異なる前記導体を確実に接合できる電線接続方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a wire connection method capable of reliably joining conductors of different metal types by applying ultrasonic vibrations to the conductors of a plurality of coated wires arranged along the longitudinal direction, the conductors of which are covered with an insulating coating. intended to provide
この発明は、導体が絶縁被覆で被覆された被覆電線を長手方向に沿って複数配置するとともに、前記長手方向に沿って配置された複数の前記被覆電線の前記導体を電線接続装置で接続する電線接続方法であって、複数の前記導体を所定の第1圧縮力で所定の圧縮率となるように圧縮する圧縮工程と、圧縮された前記導体に、前記第1圧縮力より小さな第2圧縮力を作用させながら超音波振動を付与して複数の前記導体を超音波接合する接合工程とを行い、複数の前記導体は、所定の圧縮力による圧縮変形性が異なる複数種の金属製の導体であり、前記圧縮工程において複数の前記導体を圧縮する前記所定の圧縮率を、複数の前記導体のうち、圧縮変形性が最も高い金属種の導体が65%以上の圧縮率で圧縮される圧縮率であり、複数の前記導体の一方が、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されるとともに、複数の前記導体の他方が、銅又は銅合金で構成され、前記圧縮変形性が高い金属種がアルミニウム又はアルミニウム合金であることを特徴とする。 The present invention is an electric wire in which a plurality of covered electric wires each having a conductor covered with an insulating coating are arranged along the longitudinal direction, and the conductors of the plural covered electric wires arranged along the longitudinal direction are connected by a wire connecting device. A connection method comprising: a compression step of compressing the plurality of conductors with a predetermined first compression force to a predetermined compression rate; and applying a second compression force smaller than the first compression force to the compressed conductors. and a bonding step of ultrasonically bonding a plurality of the conductors by applying ultrasonic vibration while acting, and the plurality of conductors are a plurality of types of metal conductors having different compressive deformation properties due to a predetermined compressive force. wherein the predetermined compression ratio for compressing the plurality of conductors in the compressing step is a compression ratio of 65% or more for a conductor of a metal type having the highest compressive deformability among the plurality of conductors. wherein one of the plurality of conductors is made of aluminum or an aluminum alloy, the other of the plurality of conductors is made of copper or a copper alloy, and the metal species having high compressive deformability is aluminum or aluminum It is characterized by being an alloy .
上記導体は、例えば、アルミニウム製素線、アルミニウム合金製素線、銅製素線、銅合金製素線等の導電性を有する素線を複数撚り合せた撚り線、あるいは、導電性を有する単線を含む概念である。なお、撚り線の場合、単一の金属種の素線で構成された撚り線、あるいは複数の金属種の素線が混在した撚り線であってもよい。 The conductor is, for example, a stranded wire obtained by twisting a plurality of conductive strands such as an aluminum strand, an aluminum alloy strand, a copper strand, or a copper alloy strand, or a single conductive wire. It is a concept that includes In the case of a stranded wire, it may be a stranded wire composed of strands of a single metal type, or a stranded wire in which strands of a plurality of metal types are mixed.
上述の圧縮率は、圧縮される前の導体の断面積に対する圧縮変形後の導体の断面積の比率である。
したがって、上述の65%以上の圧縮率は、圧縮される前の導体の断面積に対して圧縮変形後に65%以上の断面積となることを指す。
上述の圧縮変形性が最も高いとは、圧縮変形性が異なる複数の導体のうち所定の圧縮力によって最も変形しやすい金属種の導体であることを指す。
The compressibility mentioned above is the ratio of the cross-sectional area of the conductor after compressive deformation to the cross-sectional area of the conductor before being compressed.
Therefore, the compressibility of 65% or more mentioned above means that the cross-sectional area of the conductor before being compressed becomes 65% or more after compressive deformation.
The highest compressive deformability mentioned above refers to a conductor of a metal type that is most easily deformed by a predetermined compressive force among a plurality of conductors having different compressive deformability.
複数種の金属製導体は、所定の圧縮力による圧縮変形性が異なる二種類の金属製導体であってもよく、三種類以上の金属製導体であってもよい。また、金属種が異なっていても圧縮変形性が同じであれば本明細書で同種とみなすものとする。 The plurality of types of metal conductors may be two types of metal conductors with different compressive deformability due to a predetermined compressive force, or may be three or more types of metal conductors. In addition, even if the metal species are different, if they have the same compressive deformability, they are considered to be of the same type in this specification.
この発明により、金属種の異なる前記導体を確実に接合することができる。
詳述すると、複数の前記導体を所定の第1圧縮力で所定の圧縮率となるように圧縮する圧縮工程と、圧縮された前記導体に、前記第1圧縮力より小さな第2圧縮力を作用させながら超音波振動を付与して複数の前記導体を超音波接合する接合工程とを行って、所定の圧縮力による圧縮変形性が異なる複数種の金属製の導体を接合するのに、前記圧縮工程において複数の前記導体を圧縮する前記所定の圧縮率を、複数の前記導体のうち、圧縮変形性が最も高い金属種の導体が65%以上の圧縮率で圧縮される圧縮率とするため、導体同士の接触面積を確保でき、確実に超音波接合することができる。また、導体同士の接触面積を確保できるため、小さな熱エネルギ、つまり小さな超音波振動エネルギで導体同士を確実に接合することができる。
According to this invention, the conductors of different metal types can be reliably joined.
Specifically, a compression step of compressing the plurality of conductors with a predetermined first compression force to a predetermined compression ratio, and applying a second compression force smaller than the first compression force to the compressed conductors. a bonding step of ultrasonically bonding a plurality of the conductors by applying ultrasonic vibrations while the compression force is being applied to bond the plurality of metal conductors having different compressive deformation properties due to a predetermined compression force. In order to set the predetermined compression rate for compressing the plurality of conductors in the process to a compression rate at which the conductor of the metal type having the highest compressive deformability among the plurality of conductors is compressed at a compression rate of 65% or more, A contact area between conductors can be ensured, and ultrasonic bonding can be performed reliably. In addition, since the contact area between the conductors can be secured, the conductors can be securely joined with a small thermal energy, that is, a small ultrasonic vibration energy.
さらにまた、圧縮工程を経ず、圧縮変形性が異なる複数種の導体を超音波接合する接合工程のみを行う場合、接合工程で圧縮変形性が異なる導体間で変形差が大きくなり、圧縮変形性の高い金属種の導体ばかりが過接合状態となるが、圧縮変形性が最も高い金属種の導体が65%以上の圧縮率となるように予め圧縮工程で圧縮しているため、つまり、予め所定の圧縮率で圧縮した導体に対して超音波振動を作用させて超音波接合するため、接合工程で圧縮変形性が異なる導体間で変形差を小さくでき、圧縮変形性が異なる導体間でも超音波接合することができる。 Furthermore, when only the bonding process of ultrasonically bonding multiple types of conductors with different compressive deformability is performed without the compression process, the difference in deformation between the conductors with different compressive deformities in the bonding process increases, and the compressive deformability Only the conductors of the metal species with the highest compressive deformability are in an over-bonded state, but since the conductors of the metal species with the highest compressive deformability are compressed in advance in the compression process so that the compression rate is 65% or more, that is, the predetermined Since ultrasonic vibration is applied to conductors compressed at a compressibility of can be spliced.
また、複数の前記導体の一方が、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されるとともに、複数の前記導体の他方が、銅又は銅合金で構成され、前記圧縮変形性が高い金属種がアルミニウム又はアルミニウム合金であるため、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成される導体と、銅又は銅合金で構成される導体とを確実に接合することができる。Further, one of the plurality of conductors is made of aluminum or an aluminum alloy, the other of the plurality of conductors is made of copper or a copper alloy, and the metal species having high compressive deformability is made of aluminum or an aluminum alloy. Therefore, a conductor made of aluminum or an aluminum alloy and a conductor made of copper or a copper alloy can be reliably joined.
詳述すると、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成される導体と、銅又は銅合金で構成される導体とでは、硬さ及び熱伝導率が異なり、さらには溶融温度も異なるため、接合することが困難であるが、圧縮工程で、アルミニウム又はアルミニウム合金製の導体を、前記圧縮変形性が高い導体として65%以上の圧縮率で圧縮してから接合工程をおこなうため、導体同士の接触面積を確保して、確実に接合することができる。More specifically, a conductor made of aluminum or an aluminum alloy and a conductor made of copper or a copper alloy differ in hardness, thermal conductivity, and melting temperature, making it difficult to join. However, in the compression process, the aluminum or aluminum alloy conductor is compressed at a compression ratio of 65% or more as a conductor with high compressive deformation property, and then the joining process is performed, so the contact area between the conductors is secured. , can be reliably joined.
この発明の態様として、前記所定の圧縮率を、複数の前記導体のうち、圧縮変形性が最も低い金属種の導体が90%以下の圧縮率で圧縮される圧縮率であってもよい。
上述の圧縮変形性が最も低いとは、圧縮変形性が異なる複数の導体のうち所定の圧縮力によって最も変形しにくい金属種の導体であることを指す。
上述の90%以下の圧縮率は、圧縮される前の導体の断面積に対して圧縮変形後に90%以下の断面積となることを指す。
As an aspect of the present invention, the predetermined compressibility may be a compressibility of 90% or less for a conductor having the lowest compressive deformability among the plurality of conductors.
The lowest compressive deformability mentioned above refers to a conductor of a metal type that is least deformable by a predetermined compressive force among a plurality of conductors having different compressive deformability.
The compressibility of 90% or less mentioned above means that the cross-sectional area of the conductor before compression becomes 90% or less after compressive deformation.
この発明により、圧縮変形性が異なる導体同士をより確実、かつ効率的に接合することができる。
詳述すると、圧縮工程において、圧縮変形性が最も高い金属種の導体が65%以上の圧縮率で圧縮されるとともに、圧縮変形性が最も低い金属種の導体が90%以下の圧縮率で圧縮されるため、圧縮変形性が異なるすべての導体が圧縮されて、導体同士の接触面積を確保できるため、より効率的に導体同士を確実に接合することができる。
According to the present invention, conductors having different compressive deformability can be joined more reliably and efficiently.
Specifically, in the compression step, the conductor of the metal species with the highest compressive deformability is compressed at a compression ratio of 65% or more, and the conductor of the metal species with the lowest compressive deformability is compressed at a compression ratio of 90% or less. Therefore, all the conductors having different compressive deformability are compressed, and the contact area between the conductors can be secured, so that the conductors can be joined more efficiently and reliably.
またこの発明の態様として、前記圧縮工程において、前記電線接続装置の導体配置部に配置した複数の前記導体に対して、前記電線接続装置の超音波振動を付与する圧縮振動部を、前記所定の圧縮率に基づく圧縮相対位置まで移動させ、前記接合工程において、前記圧縮振動部が、前記導体に対して接合相対位置となるまで、前記第2圧縮力を前記導体に作用させながら超音波振動を付与して前記導体を接合する第1接合工程と、前記圧縮振動部が前記接合相対位置に達した後、前記接合相対位置を維持し、前記導体に作用する圧縮力を前記第2圧縮力より低下させながら超音波振動を付与して前記導体を接合する第2接合工程とを行ってもよい。 Further, as an aspect of the present invention, in the compressing step, the compression vibrator for applying ultrasonic vibrations of the wire connection device to the plurality of conductors arranged in the conductor arrangement portion of the wire connection device is arranged in the predetermined It is moved to a compression relative position based on the compressibility, and in the bonding step, ultrasonic vibration is applied while the second compression force is applied to the conductor until the compression vibration part reaches the bonding relative position with respect to the conductor. a first joining step of applying and joining the conductor; and after the compressive vibrator reaches the joining relative position, maintaining the joining relative position and reducing the compressive force acting on the conductor from the second compressive force. A second bonding step of bonding the conductors by applying ultrasonic vibration while decreasing may be performed.
上述の前記導体に対する圧縮相対位置や接合相対位置は、前記電線接続装置の導体配置部に配置した複数の前記導体に対して圧縮振動部が超音波振動を作用させて超音波接合できる位置であり、圧縮されて超音波接合した導体に対してその位置を維持する位置制御や、超音波接合によって圧縮する導体に伴って位置の変化を制御することで行われる。 The above-described compression relative position and bonding relative position with respect to the conductors are positions at which the compression vibration section applies ultrasonic vibration to the plurality of conductors arranged in the conductor placement section of the wire connection device so that ultrasonic bonding can be performed. , position control to maintain the position of the compressed and ultrasonically bonded conductors, and control of changes in position as the conductors are compressed by the ultrasonic bonding.
この発明により、前記所定の圧縮率で圧縮された複数の前記導体に対して、第1接合工程において、前記圧縮振動部が、前記導体に対して接合相対位置となるまで、前記第2圧縮力を前記導体に作用させながら超音波振動を付与して前記導体を接合し、第2接合工程において、前記接合相対位置に維持された前記圧縮振動部によって、前記導体に作用する圧縮力を前記第2圧縮力より低下させながら超音波振動を付与して前記導体を接合するため、超音波接合する導体の変形を制御でき、導体の材料ばらつき等の影響が低減し、接合条件のロバスト性を向上することができる。 According to the present invention, in the first joining step, the plurality of conductors compressed at the predetermined compression ratio are subjected to the second compressive force until the compression vibration portion comes to a joining relative position with respect to the conductors. is applied to the conductor to apply ultrasonic vibration to join the conductor, and in the second joining step, the compressive force acting on the conductor is applied to the conductor by the compression vibrator maintained at the joining relative position. 2. Since the conductors are joined by applying ultrasonic vibration while reducing the compressive force, the deformation of the conductors to be ultrasonically joined can be controlled, the influence of material variations of the conductors is reduced, and the robustness of the joining conditions is improved. can do.
またこの発明の態様として、前記圧縮工程において前記圧縮相対位置まで移動させた前記圧縮振動部の圧縮力を、前記接合工程の前に、前記第2圧縮力よりも小さい第3圧縮力まで低下させてもよい。
この発明により、圧縮した導体をより確実に接合することができる。
Further, as an aspect of the present invention, the compressive force of the compressive vibration portion moved to the compressive relative position in the compressing step is reduced to a third compressive force smaller than the second compressive force before the joining step. may
According to the present invention, compressed conductors can be joined more reliably.
詳述すると、第2圧縮力より大きな所定の第1圧縮力で束ねた導体を圧縮する前記圧縮工程終了後の前記接合工程の前に、前記導体に作用させる前記圧縮振動部の圧縮力を、一旦、第2圧縮力より小さい所定の第3圧縮力まで低下させてから、超音波振動を作用させながら第2圧縮力まで増大させることで、圧縮した導体に作用する負荷を低減しながら、より確実に接合することができる。 More specifically, before the joining step after the compression step of compressing the bundled conductors with a predetermined first compression force larger than the second compression force, the compression force of the compression vibrator acting on the conductors is Once it is lowered to a predetermined third compression force smaller than the second compression force, and then increased to the second compression force while applying ultrasonic vibration, the load acting on the compressed conductor is reduced while increasing the It can be joined securely.
またこの発明の態様として、複数の前記導体を導電性の管状体の内部に挿入し、前記管状体とともに複数の前記導体を前記圧縮工程で圧縮するとともに、前記接合工程で超音波接合してもよい。 Further, as an aspect of the present invention, a plurality of the conductors may be inserted into the conductive tubular body, the plurality of conductors may be compressed together with the tubular body in the compression step, and ultrasonically bonded in the bonding step. good.
この発明により、管状体によって導体を規制しながら、金属種の異なる前記導体を確実に接合することができる。また、管状体によって導体を規制されているため、接合対象である導体が圧縮振動部や導体配置部に固着することを防止できる。 According to the present invention, the conductors of different metal types can be reliably joined while regulating the conductors by the tubular body. Moreover, since the conductor is regulated by the tubular body, it is possible to prevent the conductor to be joined from sticking to the compression vibrating portion or the conductor placement portion.
この発明によれば、導体が絶縁被覆で被覆され、長手方向に沿って配置された複数の前記導体に超音波振動を付与して金属種の異なる前記導体を確実に接合できる電線接続方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a wire connection method capable of reliably joining conductors of different metal types by applying ultrasonic vibrations to a plurality of conductors arranged along the longitudinal direction, the conductors being coated with an insulating coating. can do.
この発明の一実施形態を以下図面に基づいて詳述する。
図1は接合対象である被覆電線1に関する説明図を示し、詳しくは、図1(a)は接合対象である被覆電線1を複数並列配置した状態の平面図を示し、図1(b)は並列配置した複数の被覆電線1の導体3を束ねた状態の平面図を示し、図1(c)は束ねた導体3に対してジョイント管4を装着した状態の平面図を示し、図1(d)は複数の被覆電線1の導体3を接合して構成した接合電線1aの平面図を示している。
One embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
1A and 1B are explanatory diagrams related to a covered
また、図2は電線接続装置10の概略ブロック図を示し、図3は電線接続方法のフローチャートを示している。
図4は電線接続装置10の主要部10aの概略説明図を示し、詳しくは、図4(a)は並列配置した複数の被覆電線1の導体3に対してジョイント管4を配置した状態の概略斜視図を示し、図4(b)は並列配置した複数の被覆電線1の導体3を束ねてジョイント管4の内部に装着した状態の概略斜視図を示し、図4(c)は電線接続装置10の主要部10aに対して複数の被覆電線1を配置する前の状態の概略斜視図を示し、図4(d)は電線接続装置10の主要部10aに複数の被覆電線1を配置した状態の概略斜視図を示している。
2 shows a schematic block diagram of the
FIG. 4 shows a schematic explanatory view of the
図5は電線接続装置10の主要部10aの接合動作の概略説明図を示し、詳しくは、図5(a)は電線接続装置10の主要部10aに対して被覆電線1を配置した状態の断面図を示し、図5(b)は電線接続装置10の主要部10aを構成するアンビル11に対してホーン12と規制部13が近接する方向に移動した状態の断面図を示し、図5(c)はホーン12が第1圧縮力で複数の導体3をプレ圧縮する状態の断面図を示し、図5(d)はホーン12が導体3に対する所定位置(下死点)まで移動した状態の断面図を示している。
5A and 5B are schematic explanatory diagrams of the joining operation of the
図6は電線接続装置10における導体3に対するホーン12の圧縮力と相対位置の関係を示すグラフであり、図7はプレ圧縮工程の有無による接合工程における導体3の圧縮変形について説明する図を示し、図8は実証実験の結果を示す表である。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the compressive force and the relative position of the
以下で説明する本発明の電線接続方法は、導体3が絶縁被覆2で被覆された被覆電線1を長手方向Lに沿って複数配置するとともに、長手方向Lに沿って配置された複数の被覆電線1の導体3にジョイント管4を装着するとともに、第2圧縮力を作用させながら超音波振動を付与して複数の導体3を接合して導体接合部3aによって接合された接合電線1aを構成するための方法であり、後述する電線接続装置10を用いて行う。
In the wire connection method of the present invention described below, a plurality of covered
接合する被覆電線1は、複数の素線を撚り合せた撚り線を撚り合わせた撚り線である導体3と、導体3の外側を被覆する絶縁被覆2とで構成された被覆電線である。
なお、複数の被覆電線1のうち少なくとも1本の導体3はアルミニウム合金製の素線による撚り線であり、他の被覆電線1の導体3は銅合金製の素線による撚り線で構成している。つまり、接合対象である複数の導体3は異種金属接合となる。
The covered
At least one
このように構成した複数の導体3を接合するためには、図1に示すように、被覆電線1を長手方向Lに沿う3本の被覆電線1を幅方向に並列配置するとともに、3本の被覆電線1同士の間の上方に被覆電線1を配置し、全部で5本の被覆電線1を配置するとともに、導体3同士を束ね、ジョイント管4を装着する。
In order to join a plurality of
なお、導体3は、被覆電線1の先端部における絶縁被覆2を剥いで被覆電線1の先端部分において露出している。
また、ジョイント管4は、複数の被覆電線1の導体3を束ねて挿入できる空間を内部に有する、導電性金属で構成した金属管である。
The
Moreover, the
そして、後述する電線接続装置10で、上述のように配置した5本の被覆電線1の束ねた導体3に超音波振動を作用させ、超音波接合してジョイント管4内部において導体接合部3aを構成し、導体接合部3aを介して複数の被覆電線1を電気的且つ物理的に接合した接合電線1aを構成する。
Then, in the
複数の導体3を接合して接合電線1aを構成する電線接続装置10は、図4(c)に示すように、複数の導体3を配置するアンビル11と、アンビル11に載置した導体3に対して上方から近接して、導体3に超音波振動を作用させるホーン12と、ホーン12の底面に沿って幅方向Wに移動して、複数の導体3の幅方向Wを規制する規制部13とで構成する主要部10aを有している。
As shown in FIG. 4C, a
また、電線接続装置10は、図2に示すように、主要部10aを構成するホーン12を超音波振動させる超音波振動発生部21、ホーン12を上下方向に移動させるホーン駆動部22、規制部13を幅方向Wに移動させるジョー駆動部23と、超音波振動発生部21、ホーン駆動部22及びジョー駆動部23が接続され、超音波振動発生部21、ホーン駆動部22及びジョー駆動部23を制御する制御部24と、制御部24に接続された計時部25とが備えられている。
Further, as shown in FIG. 2, the
このように構成された電線接続装置10は、制御部24に制御によって、ホーン12の超音波振動のON/OFFを制御したり、ホーン12の可変する所定圧力での上下移動や、ホーン12の下方移動における下死点(導体3において圧縮変形性が高いアルミ合金製の導体3が65%以上の圧縮率となり、圧縮変形性が低い銅合金製の導体3が90%以下の圧縮率で圧縮される圧縮率となる圧縮時下死点あるいは接合時下死点)での移動停止、つまり、下死点制御を行うことができる。
The
つまり、制御部24は、アンビル11に束ねて配置した導体3に対してホーン12で第1圧縮力を作用させて圧縮したり、第2圧縮力で圧縮しながら超音波振動を付与し、ホーン12が所定の位置となると、当該位置に維持されたホーン12が束ねた導体3に対して所定の圧縮力を作用させながら超音波振動を付与するようにプログラミングされている。
That is, the
さらに制御部24は、計時部25が接続されており、計時部25によって計時された時間や時刻によって、超音波振動発生部21、ホーン駆動部22及びジョー駆動部23の駆動を時間制御することができる。
Further, the
続いて、図3に示すフローチャートを参照して、電線接続装置10を用いた被覆電線1の電線接続方法を以下で説明する。なお、本実施形態では、アルミ合金製の導体3を有する被覆電線1と銅合金製の導体3を有する被覆電線1とを5本接合する場合について、図4乃至図6とともに説明する。
Next, a wire connection method for the covered
なお、図5において前工程のホーン12及び規制部13の位置を破線で示している。また、図6は、後述する各ステップにおける導体3に対するホーン12の圧縮力と、電線接続装置10において下方移動するホーン12の高さとの関係を示すグラフであり、図6のグラフにおいてホーン12が超音波振動している部分について太線で示している。
In addition, in FIG. 5, the positions of the
被覆電線1の先端の絶縁被覆2を剥いで導体3を所定長さ露出させるとともに、複数を並列配置した被覆電線1の導体3を束ね(図1(b),図4(a)参照)、束ねた導体3をジョイント管4に装着する(図1(c),図4(b)参照,ステップs1)。
The insulating
図4(d)及び図5(a)に示すように、束ねた導体3にジョイント管4を装着した複数の被覆電線1をアンビル11の上面に配置する(ステップs2)。
そして、図5(b)に示すように、規制部13をホーン12の底面に沿って幅方向Wの内側に移動させるとともに、規制部13とともにホーン12をアンビル11に近づくように下方移動させる。
As shown in FIGS. 4(d) and 5(a), a plurality of covered
Then, as shown in FIG. 5B , the restricting
さらに、図5(c)に示すように、規制部13をホーン12の底面に沿って、規制部13の幅方向Wの内側の側面がアンビル11の側面に当接するまで幅方向Wの内側に移動させるとともに、制御部24によって制御して、ホーン駆動部22を稼働させて、後述する第2圧縮力より高い第1圧縮力でジョイント管4を装着した導体3を圧縮するまで、規制部13とともにホーン12を下方移動させる(ステップs3:プレ圧縮工程)。
Further, as shown in FIG. 5( c ), the restricting
なお、このホーン12による導体3のプレ圧縮工程(ステップs3)において、ホーン12がアンビル11に配置された導体3に対して圧縮時下死点まで移動するまで継続する(ステップs4:No)。
The pre-compression step (step s3) of the
ジョイント管4が装着された導体3のうち圧縮変形性が高いアルミ合金製の導体が65%以上の圧縮率となり、圧縮変形性が低い銅合金製の導体が90%以下の圧縮率で圧縮される圧縮率となる圧縮時下死点までホーン12の下方移動が達すると(ステップs4:Yes)、制御部24はホーン駆動部22を制御して、ホーン12の圧縮力を、後述する第2圧縮力より低い第3圧縮力まで低下させる(図6参照)。なお、図6に示すように、圧縮力(第1圧縮力)をから第3圧縮力まで低下させたホーン12は、圧縮力の低下に伴って圧縮時下死点から一旦上昇する。
Among the
つまり、アンビル11に配置した導体3への圧縮力を低下させたホーン12は、制御部24が超音波振動発生部21及びホーン駆動部22を制御して、ホーン12を超音波振動させる(ステップs5)とともに、第1圧縮力より低く、且つ第3圧縮力より高い第2圧縮力で導体3を圧縮しながら超音波接合する(ステップs6:第1接合工程)。
In other words, the
このように、図5(d)に示すように、第1圧縮力より低く、且つ第3圧縮力より高い第2圧縮力で導体3を圧縮しながら超音波接合する圧縮接合において、ホーン12がアンビル11に配置された導体3に対する所定位置である接合時下死点まで移動するまで継続する(ステップs7:No)。
In this way, as shown in FIG. 5(d), in compression welding in which the
ホーン12の下方移動が接合時下死点に達すると(ステップs7:Yes)、制御部24はホーン駆動部22を制御してホーン12の下方移動を停止するとともに、計時部25の計時を開始し、所定時間が経過するまで(ステップs8:No)、超音波振動発生部21及びホーン駆動部22を制御して、接合時下死点において超音波振動するホーン12で第2圧縮力を低下させながら導体3を超音波接合する(第2接合工程)。
When the downward movement of the
接合時下死点において超音波振動するホーン12が第2圧縮力を作用させた状態が所定時間経過すると(ステップs8:Yes)、ジョイント管4の内部において導体3同士が超音波接合されて導体接合部3a(図1(d)参照)を構成することができる。このように、導体3同士が超音波接合された導体接合部3aを介して複数の被覆電線1を接合した接合電線1aを構成することができる。
When the
上述のように、導体3が絶縁被覆2で被覆された被覆電線1を長手方向Lに沿って複数配置するとともに、長手方向Lに沿って配置された複数の導体3を接合する電線接続方法として、複数の導体3を所定の第1圧縮力で所定の圧縮率となるように圧縮するプレ圧縮工程(ステップs3)と、圧縮された導体3に、第1圧縮力より小さな第2圧縮力を作用させながら超音波振動を付与して複数の導体3を超音波接合する接合工程(ステップs6乃至s8)とを行い、複数の導体3は、所定の圧縮力による圧縮変形性が異なる複数種の金属製の導体3であり、プレ圧縮工程(ステップs3)において複数の導体3を圧縮する所定の圧縮率を、複数の導体3のうち、圧縮変形性が高いアルミ合金製の導体3が65%以上の圧縮率で圧縮される圧縮率とするため、金属種の異なる導体3を確実に接合することができる。
As described above, as a wire connection method for arranging a plurality of covered
詳述すると、複数の導体3を所定の第1圧縮力で所定の圧縮率となるように圧縮するプレ圧縮工程(ステップs3)と、圧縮された導体3に、第1圧縮力より小さな第2圧縮力を作用させながら超音波振動を付与して複数の導体3を超音波接合する接合工程(ステップs6乃至s8)とを行って、所定の圧縮力による圧縮変形性が異なる複数種の金属製の導体3を接合するのに、プレ圧縮工程(ステップs3)において複数の導体3を圧縮する所定の圧縮率を、複数の導体3のうち、圧縮変形性が高いアルミ合金製の導体3が65%以上の圧縮率で圧縮される圧縮率とするため、導体3同士の接触面積を確保でき、確実に超音波接合することができる。また、導体3同士の接触面積を確保できるため、小さな熱エネルギ、つまり小さな超音波振動エネルギで導体3同士を接合することができる。
Specifically, a pre-compression step (step s3) of compressing the plurality of
さらにまた、図7に示すように、プレ圧縮工程(ステップs3)を経ず、圧縮変形性が異なる複数種の導体3を、第1圧縮力を作用させながら超音波接合する接合工程のみ(ステップs6乃至s8)を行う場合、接合工程(ステップs6乃至s8)で圧縮変形性が異なる導体3間で変形差が大きくなり、圧縮変形性の高いアルミ合金製の導体3ばかりが過接合状態となる。
Furthermore, as shown in FIG. 7, only a bonding step (step s6 to s8), the difference in deformation increases between the
これに対し、圧縮変形性が高いアルミ合金製の導体3が65%以上の圧縮率となるように予めプレ圧縮工程(ステップs3)で圧縮しているため、つまり、予め所定の圧縮率(アルミ合金製の導体3が65%以上の圧縮率)で圧縮した導体3に対して超音波振動を作用させて超音波接合するため、接合工程(ステップs6乃至s8)で圧縮変形性が異なる導体3間で変形差を小さくでき、圧縮変形性が異なる導体3間でも超音波接合することができる。
On the other hand, since the
また、プレ圧縮工程において、複数の導体3のうち、圧縮変形性が低い銅合金製の導体3が90%以下の圧縮率で圧縮される圧縮率とするため、圧縮変形性が異なる導体3同士をより確実、かつ効率的に接合することができる。
Further, in the pre-compression step, among the plurality of
詳述すると、プレ圧縮工程(ステップs3)において、圧縮変形性が高いアルミ合金製の導体3が65%以上の圧縮率で圧縮されるとともに、圧縮変形性が低い銅合金製の導体3が90%以下の圧縮率で圧縮されるため、圧縮変形性が異なるすべての導体3が圧縮されて、導体3同士の接触面積を確保できるため、より効率的に導体3同士を確実に接合することができる。
Specifically, in the pre-compression step (step s3), the
なお、ここで、上述のプレ圧縮工程(ステップs3)における圧縮率の実証実験の結果について、図8に基づいて説明する。
実証実験として、3本の2.0sq銅合金製被覆電線の導体同士と、3本の2.0sqアルミニウム合金製被覆電線の導体同士をそれぞれ、所定の圧縮率で圧縮してから所定の加圧力のもとで超音波接合して、超音波接合後の抵抗値を測定した。その評価結果を、電線間の抵抗値が0.5mΩ以下であったものを「〇」とし、電線間の抵抗値が0.5mΩより大きかったものを「×」として表8に表示した。なお、表8において上側の方が、強く圧縮した場合(圧縮率値が低い場合)、右側の方が、超音波接合する際の加圧力が高い場合を示している。
In addition, here, the result of the demonstration experiment of the compression rate in the above-mentioned pre-compression process (step s3) is demonstrated based on FIG.
As a demonstration experiment, the conductors of three 2.0 sq copper alloy covered wires and the conductors of three 2.0 sq aluminum alloy covered wires were compressed at a predetermined compression ratio and then subjected to a predetermined pressure. After ultrasonic bonding, the resistance value after ultrasonic bonding was measured. The evaluation results are shown in Table 8 as "O" when the resistance value between the wires is 0.5 mΩ or less, and as "X" when the resistance value between the wires is greater than 0.5 mΩ. In addition, in Table 8, the upper side indicates the case of strong compression (when the compressibility value is low), and the right side indicates the case of high pressure during ultrasonic bonding.
表8から分かるように、アルミ合金製の導体3は、加圧力が高い場合や圧縮率が60%である場合、電線間の抵抗値が大きくなるものが確認され、銅合金製の導体3は、加圧力が低い場合や圧縮率が100%、つまり圧縮しない場合、電線間の抵抗値が大きくなるものが確認された。
これに対し、圧縮率が65%以上90%以下の場合、アルミ合金製の導体3及び銅金製の導体3が共に、電線間の抵抗値が小さくなることが多数確認できた。
As can be seen from Table 8, it is confirmed that the
On the other hand, when the compressibility is 65% or more and 90% or less, it has been confirmed that the resistance value between wires of both the
このことから、圧縮率が65%より低くなる(圧縮率値が低くなる)と、銅合金製の導体より圧縮変形性が高いアルミニウム合金製の導体が不良になりやすく、圧縮率が90%より高くなる(圧縮率値が高くなる)と、アルミニウム合金製の導体より圧縮変形性が低い銅合金製の導体が不良になりやすく、圧縮率が65%以上90%以下でプレ圧縮されることで、銅合金製の導体とアルミニウム合金製の導体の両方とも概ね良好であることが確認できた。より好ましくは70%以上85%以下であるとより好ましい。 From this, when the compressibility is lower than 65% (lower compressibility value), the aluminum alloy conductor, which has higher compressive deformation than the copper alloy conductor, tends to become defective, and the compressibility is 90%. As the compression rate becomes higher (higher compressibility value), the copper alloy conductor, which has lower compression deformation than the aluminum alloy conductor, tends to become defective, and is pre-compressed at a compression rate of 65% or more and 90% or less. Thus, it was confirmed that both the copper alloy conductor and the aluminum alloy conductor were generally good. More preferably, it is 70% or more and 85% or less.
また、プレ圧縮工程(ステップs3)において、アンビル11で受けた複数の導体3に対して、超音波振動を付与しながら圧縮するホーン12を、第1圧縮力を作用させながら、所定の圧縮率に基づく圧縮時下死点(上述の圧縮率となる位置)まで移動させ、接合工程(ステップs6乃至s8)において、電線接続装置10の超音波振動を付与するホーン12が、アンビル11に配置された複数の導体3に対して接合時下死点となるまで、第2圧縮力を複数の導体3に作用させながら超音波振動を付与して複数の導体3を接合する第1接合工程(ステップs6乃至s7)と、ホーン12が接合時下死点に達した後、接合時下死点を維持し、複数の導体3に作用する圧縮力を第2圧縮力より低下させながら超音波振動を付与して複数の導体3を接合する第2接合工程(ステップs8)とを行うことにより、超音波接合する導体3の変形を制御でき、導体3の材料ばらつき等の影響が低減し、接合条件のロバスト性を向上することができる。
Further, in the pre-compression step (step s3), the
また、プレ圧縮工程(ステップs3)において圧縮時下死点まで移動させたホーン12の圧縮力を第2圧縮力よりも小さい第3圧縮力まで低下させる圧縮力低下工程を、接合工程(ステップs6乃至s8)の前に行うため、圧縮した導体3をより確実に接合することができる。
In addition, the compression force reduction step of reducing the compression force of the
詳述すると、第2圧縮力より大きな所定の第1圧縮力で束ねた導体3を圧縮するプレ圧縮工程(ステップs3)終了後の接合工程(ステップs6乃至s8)の前に、導体3に作用させるホーン12の圧縮力を、一旦、第2圧縮力より小さい所定の第3圧縮力まで低下させてから、超音波振動を作用させながら第2圧縮力まで増大させることで、圧縮した導体3に作用する負荷を低減しながら、より確実に接合することができる。
Specifically, before the joining process (steps s6 to s8) after the pre-compression process (step s3) for compressing the bundled
また、複数の導体3のいずれかをアルミニウム合金で構成されるとともに、複数の導体3の他を銅合金で構成され、圧縮変形性が高い金属種がアルミニウム合金であるため、アルミニウム合金で構成される導体3と、銅合金で構成される導体3とを確実に接合することができる。
Further, one of the plurality of
詳述すると、アルミニウム合金で構成される導体3と、銅合金で構成される導体3とでは、硬さ及び熱伝導率が異なり、さらには溶融温度も異なるため、単に、接合工程のみを行って接合することが困難である。これに対し、プレ圧縮工程(ステップs3)で、アルミニウム合金製の導体3を、圧縮変形性が高い導体3として65%以上の圧縮率で圧縮してから接合工程(ステップs6乃至s8)をおこなうため、導体3同士の接触面積を確保して、確実に接合することができる。
More specifically, the
また、複数の導体3を導電性のジョイント管4の内部に挿入し、ジョイント管4とともに複数の導体3をプレ圧縮工程(ステップs3)で圧縮するとともに、接合工程(ステップs6乃至s8)で超音波接合するため、ジョイント管4によって導体3を規制しながら、金属種の異なる導体3を確実に接合することができる。また、ジョイント管4によって導体3を規制されているため、接合対象である導体3がホーン12やアンビル11に固着することを防止できる。
In addition, the plurality of
この発明の構成と、前記実施形態との対応において、
この発明の接続装置は、上述の実施形態の導体は導体3に対応し、以下同様に、
絶縁被覆は絶縁被覆2に対応し、
被覆電線は被覆電線1に対応し、
圧縮工程はプレ圧縮工程(ステップs3)に対応し、
接合工程は接合工程(ステップs6乃至s8)に対応し、
圧縮変形性が最も高い金属種の導体はアルミ合金製の導体3に対応し、
圧縮変形性が最も低い金属種の導体は銅合金製の導体3に対応し、
導体配置部はアンビル11に対応し、
圧縮振動部はホーン12に対応し、
接合相対位置は接合時下死点に対応し、
圧縮相対位置は圧縮時下死点に対応し、
電線接続装置は電線接続装置10に対応し、
管状体はジョイント管4に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、請求項に示される技術思想に基づいて応用することができ、多くの実施の形態を得ることができる。
In correspondence with the configuration of this invention and the above-described embodiments,
In the connection device of the present invention, the conductor in the above embodiment corresponds to the
The insulation coating corresponds to
The covered wire corresponds to covered
The compression step corresponds to the pre-compression step (step s3),
The bonding process corresponds to the bonding process (steps s6 to s8),
The metal type conductor with the highest compressive deformability corresponds to the
The metal type conductor with the lowest compressive deformability corresponds to the
The conductor arrangement part corresponds to the
The compression vibration part corresponds to the
The joint relative position corresponds to the bottom dead center at the time of joint,
The compression relative position corresponds to the bottom dead center during compression,
The wire connection device corresponds to the
Although the tubular body corresponds to the
The present invention is not limited only to the configurations of the above-described embodiments, but can be applied based on the technical idea shown in the claims, and many embodiments can be obtained.
例えば、ホーン駆動部22は、ホーン12を所定位置まで移動させることができる位置制御可能な駆動方式で構成し、プレ圧縮工程でホーン12を下死点制御して導体3を圧縮したが、ストッパ等の別部材で位置規制できるエアシリンダなどで構成し、所定の圧縮率が確保できれば下死点制御せずに圧縮してもよい。また、接合工程においても下死点制御せずに接合してもよい。
さらには、ホーン12を移動させるホーン駆動部22と、ホーン12を超音波振動させる超音波振動発生部21とを一体構成してもよい。
For example, the
Further, the
上述の説明では、5本の被覆電線1を接合して接合電線1aを構成したが、被覆電線1の本数は限定されず適宜の本数の被覆電線1の導体3を接合して接合電線1aを構成してもよい。
また、1本の被覆電線1における導体3を構成する素線同士を電線接続装置10で接合してもよい。
In the above description, five covered
Alternatively, the
さらには、上述の説明では、アルミ合金製の導体3と銅合金製の導体3とを接合したが、アルミ製の導体3や銅製の導体3など導電性を有する別の金属種の導体3を用いてもよい。さらには、三種類以上の金属製の導体3を接合するように構成してもよい。
Furthermore, in the above description, the
また、図9に示すように、上述の説明とは異なるパターンの圧縮力を被接合体に対して作用させて被接合体を接合してもよい。
具体的には、上述の説明では、第2圧縮力で圧縮時下死点まで移動してプレ圧縮した後、一旦第3圧縮力まで低下させてから、超音波振動を作用させながら第1圧縮力で接合時下死点まで超音波接合する第1接合工程を行ったが、図9(a)に示すように、第2圧縮力で圧縮時下死点まで移動してプレ圧縮した後、第3圧縮力まで低下させることなく、超音波振動を作用させながら第1圧縮力で接合時下死点まで超音波接合する第1接合工程を行ってもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 9, the objects to be joined may be joined by applying a different pattern of compressive force to the objects to be joined.
Specifically, in the above description, after moving to the bottom dead center at the time of compression with the second compression force and pre-compressing, once decreasing to the third compression force, the first compression is performed while ultrasonic vibration is applied. Although the first bonding step of ultrasonically bonding to the bottom dead center at the time of bonding with force was performed, as shown in FIG. A first bonding step may be performed in which the first compression force is ultrasonically bonded to the bottom dead center at the time of bonding while applying ultrasonic vibration without reducing the compression force to the third compression force.
さらには、上述の説明では、圧縮時下死点まで移動してプレ圧縮する第2圧縮力を、超音波振動を作用させながら接合時下死点まで超音波接合する第1圧縮力より大きな圧縮力としたが、図9(b)に示すように、圧縮時下死点まで移動してプレ圧縮する圧縮力と、超音波振動を作用させながら接合時下死点まで超音波接合する圧縮力とを同じ圧縮力としてもよい。 Furthermore, in the above description, the second compression force that moves to the bottom dead center during compression and pre-compresses is greater than the first compression force that ultrasonically bonds to the bottom dead center during bonding while applying ultrasonic vibration. As shown in FIG. 9B, the compression force that moves to the bottom dead center during compression and pre-compresses, and the compression force that ultrasonically welds to the bottom dead center during bonding while applying ultrasonic vibration. may be the same compressive force.
なお、圧縮時下死点まで移動してプレ圧縮する圧縮力と、超音波振動を作用させながら接合時下死点まで超音波接合する圧縮力とを同じ圧縮力としたとしても、
プレ圧縮した後、一旦圧縮力を低下させてから、第1接合工程を行ってもよい。
Even if the compressive force for pre-compressing by moving to the bottom dead center during compression and the compressive force for ultrasonically bonding to the bottom dead center during bonding while applying ultrasonic vibration are the same compressive force,
After pre-compressing, the first bonding step may be performed after the compressive force is once reduced.
1…被覆電線
2…絶縁被覆
3…導体
4…ジョイント管
11…アンビル
12…ホーン
DESCRIPTION OF
Claims (5)
複数の前記導体を所定の第1圧縮力で所定の圧縮率となるように圧縮する圧縮工程と、
圧縮された前記導体に、前記第1圧縮力より小さな第2圧縮力を作用させながら超音波振動を付与して複数の前記導体を超音波接合する接合工程とを行い、
複数の前記導体は、所定の圧縮力による圧縮変形性が異なる複数種の金属製の導体であり、
前記圧縮工程において複数の前記導体を圧縮する前記所定の圧縮率は、
複数の前記導体のうち、圧縮変形性が最も高い金属種の導体が65%以上の圧縮率で圧縮される圧縮率であり、
複数の前記導体の一方が、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されるとともに、
複数の前記導体の他方が、銅又は銅合金で構成され、
前記圧縮変形性が高い金属種がアルミニウム又はアルミニウム合金である
電線接続方法。 A wire connection method for arranging a plurality of covered wires each having a conductor covered with an insulating coating along a longitudinal direction, and connecting the conductors of the plurality of covered wires arranged along the longitudinal direction with a wire connecting device. hand,
a compression step of compressing the plurality of conductors with a predetermined first compression force to a predetermined compression ratio;
a bonding step of applying ultrasonic vibrations to the compressed conductors while applying a second compression force smaller than the first compression force to ultrasonically bond a plurality of the conductors;
The plurality of conductors are conductors made of a plurality of types of metals having different compressive deformation properties due to a predetermined compressive force,
The predetermined compression ratio for compressing the plurality of conductors in the compressing step is
Among the plurality of conductors, a compression rate at which a conductor of a metal type having the highest compressive deformability is compressed at a compression rate of 65% or more,
one of the plurality of conductors is made of aluminum or an aluminum alloy,
The other of the plurality of conductors is made of copper or a copper alloy,
The metal species having high compressive deformability is aluminum or an aluminum alloy
Wire connection method.
複数の前記導体のうち、圧縮変形性が最も低い金属種の導体が90%以下の圧縮率で圧縮される圧縮率である
請求項1に記載の電線接続方法。 The predetermined compression ratio is
2. The electric wire connection method according to claim 1, wherein, among the plurality of conductors, a conductor of a metal having the lowest compressive deformability has a compressibility of 90% or less.
前記電線接続装置の導体配置部に配置した複数の前記導体に対して、前記電線接続装置の超音波振動を付与する圧縮振動部を、前記第1圧縮力を作用させながら、前記所定の圧縮率に基づく圧縮相対位置まで移動させ、
前記接合工程において、
前記圧縮振動部が、前記導体に対して接合相対位置となるまで、前記第2圧縮力を前記導体に作用させながら超音波振動を付与して前記導体を接合する第1接合工程と、
前記圧縮振動部が前記接合相対位置に達した後、前記接合相対位置を維持し、前記導体に作用する圧縮力を前記第2圧縮力より低下させながら超音波振動を付与して前記導体を接合する第2接合工程とを行う
請求項1又は2に記載の電線接続方法。 In the compression step,
While applying the first compressive force to the plurality of conductors arranged in the conductor placement portion of the wire connection device, the compression vibration unit that applies ultrasonic vibration of the wire connection device to the predetermined compression rate. to the compression relative position based on
In the bonding step,
a first joining step of joining the conductor by applying ultrasonic vibration while applying the second compressive force to the conductor until the compressive vibration part reaches a joint relative position with respect to the conductor;
After the compressive vibrator reaches the bonding relative position, the bonding relative position is maintained, and ultrasonic vibration is applied while reducing the compressive force acting on the conductor from the second compressive force to bond the conductor. 3. The wire connection method according to claim 1 or 2, wherein a second joining step is performed.
請求項3に記載の電線接続方法。 4. The electric wire according to claim 3, wherein the compressive force of said compressive vibrator moved to said compression relative position in said compressing step is reduced to a third compressive force smaller than said second compressive force before said joining step. connection method.
前記管状体とともに複数の前記導体を前記圧縮工程で圧縮するとともに、前記接合工程で超音波接合する
請求項1乃至請求項4のうちのいずれかに記載の電線接続方法。 inserting a plurality of said conductors inside a conductive tubular body;
5. The electric wire connection method according to claim 1, wherein the plurality of conductors are compressed together with the tubular body in the compressing step and ultrasonically joined in the joining step.
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