JP7339901B2 - 車両のバッテリ搭載構造及びバッテリの搭載方法 - Google Patents

車両のバッテリ搭載構造及びバッテリの搭載方法 Download PDF

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Description

本発明は、車両のバッテリ搭載構造及びバッテリの搭載方法に関する。
ハイブリッド車両や電気自動車には、電動機の駆動源として高圧バッテリが搭載される。近年、高圧バッテリを車室内に配置することが検討されており、高圧バッテリを車両の左右方向に並ぶ一対の前部座席間に配置するようにしたバッテリの搭載構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1には、高圧バッテリおよびフレーム等により構成される電気デバイスをセンタートンネル上に配置するにあたり、センタートンネル上に配置されたガイド部材に設けられたストッパーにより、電気デバイスの前方への移動を規制するとともに、ガイド部材の凹部と電気デバイスの凸部とを嵌合させることで、電気デバイスの前後方向の位置決めを行う構成が開示されている。
国際公開第2016/072287号
しかしながら、特許文献1によると、高圧バッテリの位置決めのために、複雑な構成のガイド部材を設ける必要があり、ガイド部材自体を高い寸法精度で構成する必要がある。このため、コストが上昇するばかりでなく、ガイド部材が重量物となって、車両の走行性能や電力消費に影響する虞があった。
本発明は、部品点数を増やすことなく、センタートンネル上にバッテリを容易に位置決め可能な車両のバッテリ搭載構造及びバッテリの搭載方法を提供する。
本発明は、
フロアパネルに前後方向に延びるように形成されたセンタートンネルと、
前記センタートンネル上に配置されるバッテリと、
前記バッテリを保持し、前記センタートンネルに固定されるフレーム部材と、を備える、車両のバッテリ搭載構造であって、
前記センタートンネルの上面に設けられ、前記フレーム部材の前記前後方向への移動を規制する規制部と、
前記規制部から前記前後方向に離間した位置で、前記センタートンネルの前記上面に設けられた嵌合部と、
前記フレーム部材の下面に設けられ、前記嵌合部と嵌合する被嵌合部と、を備え
前記フレーム部材は、前記バッテリの下面を保持する下部フレーム部を備え、
前記下部フレーム部は、前記フレーム部材の外側から取り入れた熱媒体の流通経路を有し、
前記被嵌合部は、前記流通経路に設けられる。
また、本発明は、
フロアパネルに前後方向に延びるように形成されたセンタートンネルと、
ルーフを支持するセンターピラーと、
前記センターピラーの前後に設けられた一対のドア開口部と、を備える車両におけるバッテリ搭載方法であって、
バッテリが組付けられ、前記バッテリの下面を保持する下部フレーム部を備えるフレーム部材を、前記一対のドア開口部のいずれか一方から車室に挿入する挿入工程と、
前後方向に沿って前記バッテリを移動させ、前記フレーム部材の前端部及び後端部のいずれか一方を前記センタートンネルの上面に設けられた規制部に接触させる位置決め工程と、
前記フレーム部材の前記前端部及び前記後端部の他方、且つ、前記下部フレーム部に設けられた前記フレーム部材の外側から取り入れた熱媒体の流通経路に設けられた被嵌合部を、前記規制部から前記前後方向に離間した位置で前記センタートンネルの前記上面に設けられた嵌合部に嵌合させる嵌合工程と、を備える。
本発明によれば、センタートンネルの上面に設けられた規制部と、センタートンネルの上面に設けられた嵌合部及びフレーム部材の下面に設けられた被嵌合部からなる嵌合構造とにより、部品点数を増やすことなく、バッテリをフロアパネルに対して容易に位置決めすることができる。
本発明の一実施形態のバッテリ搭載構造を備える車両の概略側面図である。 フロアパネルを左斜め上方から見た斜視図である。 下部フレーム部の前端部が規制部に当接した状態を示す断面図である。 嵌合部が下部フレーム部の被嵌合部と嵌合した状態を示す断面図である。 図1のA-A断面図である。 図4のB-B断面図である。 バッテリユニットの前端部の斜視図である。 バッテリユニットの前端部の正面図である。 バッテリユニットを車両のセンタートンネル上に搭載する組付け手順を示す説明図である。
以下、本発明の車両のバッテリ搭載構造の一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとし、以下の説明において、前後、左右、上下は、運転者から見た方向に従い、図面に車両の前方をFr、後方をRr、左側をL、右側をR、上方をU、下方をD、として示す。
図1に示すように、本実施形態の車両10は、乗員が搭乗する車室Sを形成するフロアパネル11とルーフ12とを備える。車両10の左右両側面には、車両前後方向の略中央部にフロアパネル11とルーフ12とを連結するセンターピラー13が設けられている。このセンターピラー13によって、センターピラー13の車両前方及び後方に一対のドア開口部14F,14Rが形成される。
図2も参照して、フロアパネル11には、左前部座席15L及び右前部座席15Rが固定される前シート固定部16L,16Rと、左後部座席17L及び右後部座席17Rが固定される後シート固定部18L,18Rが形成されている。また、前シート固定部16Lと前シート固定部16Rとの間、及び後シート固定部18Lと後シート固定部18Rとの間には、断面略台形のセンタートンネル20が前後方向に延びて形成されている。
センタートンネル20の車両前方部の上面20aには、金属板で形成された略L字形の規制部21が溶接などにより固定されている(図3参照)。また、センタートンネル20の車両後方部の上面には、規制部21から後方向に離間して、位置決めピン22が溶接などにより固定されて上方に突出する(図4参照)。規制部21及び位置決めピン22については、後述する。
センタートンネル20上には、センターコンソール19の内部にバッテリユニット30が配置される。バッテリユニット30は、バッテリ40と、バッテリ40を収容しセンタートンネル20上に固定される略箱型のフレーム部材31と、から構成される。バッテリユニット30には、バッテリ40に加えて、ECU、DC-DCコンバータ、インバータ等が含まれていてもよい。バッテリ40は、フレーム部材31の上部に配置される上部バッテリ41と、フレーム部材31の下部に配置される下部バッテリ42と、を備える。
図7及び図8に示すように、フレーム部材31は、上部フレーム部31U、下部フレーム部31D、前部カバー部31F、左カバー部31L、右カバー部31R、及び後部カバー部31Bを備え、略箱型形状を有する。さらに、フレーム部材31は、図5に示すように、上部バッテリ41と下部バッテリ42との間に、前後方向に延設された中間フレーム部31Mを有する。
<下部フレーム>
図5も参照して、下部フレーム部31Dの底部31iの左右両端からは、下方に向かって左右方向の間隔が拡幅する一対の延出部32が延出する。一対の延出部32は、センタートンネル20の上面20aと下部フレーム部31Dの下面31aとの間に所定の隙間Cが形成されるように、センタートンネル20の左右の側壁20bにボルト23で締結固定される。
断面略台形のセンタートンネル20の側壁20bに一対の延出部32を当接して固定することで、バッテリユニット30がセンタートンネル20上に固定される。また、センタートンネル20の上面20aと下部フレーム部31Dの下面31aとの間に所定の隙間Cを設けることで、該隙間Cが空気層となって、後述する第1流通経路33に導入される冷気あるいは暖気の熱がセンタートンネル20を介してフロアパネル11に伝播することが抑制される。
下部フレーム部31Dには、一対の延出部32の車幅方向内側に、外部から取り入れた熱媒体を流通させる第1流通経路33が、車両前後方向に延びるように設けられている。第1流通経路33は、図6に示すように、車両前後方向に延びる隔壁33cによって、流入路33a及び流出路33bに区画されている。図7及び図8に示すよう、流入路33a及び流出路33bは、下部フレーム部31Dの前端部31gにおいて、それぞれ流入口33d及び流出口33eに接続する。
中間フレーム部31Mには、図5に示すように、外部から取り入れた熱媒体を流通させる第2流通経路43が、車両前後方向に延びるように設けられている。第2流通経路43は、第1流通経路33と同様に、車両前後方向に延びる隔壁43cによって、流入路43a及び流出路43bに区画されている。図7及び図8に示すよう、流入路43a及び流出路43bは、中間フレーム部31Mの前端部31kにおいて、それぞれ流入口43d及び流出口43eに接続する。
図1及び図7に示すように、第1流通経路33の流入口33d及び第2流通経路43の流入口43dには、車両前方に配置された空調装置24が導風部材25を介して接続されている。導風部材25は、下部フレーム部31Dの流入口33dに接続する第1接続部25aと、中間フレーム部31Mの流入口43dに接続する第2接続部25bとに、二股に分岐して形成されている。
図6に戻り、第1流通経路33の車両後方部は、下部フレーム部31Dの後壁34によって閉鎖されている。これにより、第1流通経路33は、流入路33aと流出路33bとが略U字状に接続され、空調装置24から導風部材25を介して流入口33dに流入した熱媒体は、第1流通経路33の後端部でUターンし、流出口33eから前方に排出される。
同様に、第2流通経路43は、流入路43aと流出路43bとが略U字状に接続され、空調装置24から導風部材25を介して流入口43dに流入した熱媒体は、第2流通経路43の後端部でUターンし、流出口43eから前方に排出される。第1流通経路33及び第2流通経路43内を流れる熱媒体の熱は、バッテリ40側の表面に設けられた不図示の伝熱シートを介してバッテリ40に伝達されて、該バッテリ40を冷却又は加熱する。
<嵌合部>
図4及び図6に示すように、第1流通経路33の後方部には、位置決めピン22と嵌合する、嵌合穴36が形成されている。このように、嵌合穴36を第1流通経路33に設けることで、位置決めのための部材と冷却機構を兼用することができ、それぞれを別の位置に設けるよりもレイアウト性に優れる。位置決めピン22は、本発明の嵌合部の一例であり、嵌合穴36は、嵌合部と嵌合する被嵌合部の一例である。なお、嵌合部が嵌合穴であり、被嵌合部が位置決めピンであってもよく、他の嵌合構造であってもよい。
<規制部>
図2、図3、図7及び図8に示すように、センタートンネル20の上面20aに設けられた規制部21は、バッテリユニット30の前後方向位置を規制するためのものであり、バッテリユニット30(下部フレーム部31D)の車両前方に配置され、下部フレーム部31Dの前端部31gと接触することでバッテリユニット30の前後方向位置を規制する。
規制部21は、導風部材25(第1接続部25a)から車幅方向にオフセットした位置、即ち、流出口33eの車両前方に配置されている。規制部21は、上面20aから略垂直に延びて、流出口33eと重なるオーバーラップ部21aを有しており、該オーバーラップ部21aには、前後方向に貫通する貫通穴26が設けられている。この貫通穴26は、車両10の前方から見て流出口33eに対向する位置に配置され、流出口33eと重なる。これにより、下部フレーム部31Dの前方に配置された規制部21が、導風部材25と干渉することが防止されるとともに、規制部21が流出口33eからの熱媒体の流出を阻害することがない。
<バッテリユニットの組付け>
次に、バッテリユニット30のセンタートンネル20への組付けについて、図9を参照して説明する。
バッテリユニット30は、例えば、ロボットアーム等により把持され、一対のドア開口部14F,14Rの一方の開口部14F又は14Rから、長尺方向が左右方向を向くように車室Sに搬送される。続いて、バッテリユニット30は、車室S内で長尺方向が前後方向を向くように回転される。そして、下部フレーム部31Dの前端部31gが規制部21より後方であり、かつ下部フレーム部31Dの一対の延出部32が、センタートンネル20の車幅方向両側に跨るように、センタートンネル20の上方に位置させる。
次いで、図9の(a)の二点鎖線で示すように、バッテリユニット30の前端がやや下方となるように傾斜した姿勢で、バッテリユニット30を下降させつつ前方に移動して、一対の延出部32でセンタートンネル20を跨ぐようにして、下部フレーム部31Dの前端部31gを規制部21に当接させる。
図9の(b)に示すように、一対の延出部32をセンタートンネル20の車幅方向両側に位置させることで、バッテリユニット30の車幅方向の概略位置がセンタートンネル20により位置決めされる。また、図3に示すように、下部フレーム部31Dの前端部31gを規制部21に当接させることで、バッテリユニット30の前後方向の概略位置が位置決めされる。
そして、図9の(c)に示すように、バッテリユニット30の後端部31hを下降させて、下部フレーム部31Dの嵌合穴36に位置決めピン22を嵌合させて最終的にバッテリユニット30を位置決めする(図4参照)。そして、一対の延出部32を、センタートンネル20の左右の側壁20bにボルト23で締結固定する。これにより、従来のようなガイド部材を用いなくても、バッテリ40を保持するフレーム部材31をセンタートンネル20上に容易に位置決めすることができる。
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、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、センタートンネル20の前方部分に規制部21を配置し、後方部分に位置決めピン22及び嵌合穴36を配置したが、規制部21を後方に、位置決めピン22及び嵌合穴36を前方に配置するようにしてもよい。この場合、下部フレーム部31Dの後端部31hを規制部21に接触させてバッテリユニット30の前後方向位置を規制する。また、規制部21の貫通部を貫通穴26で形成したが、貫通穴26に限定されず、切欠きであってもよい。
また、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
(1) フロアパネル(フロアパネル11)に前後方向に延びるように形成されたセンタートンネル(センタートンネル20)と、
前記センタートンネル上に配置されるバッテリ(バッテリ40)と、
前記バッテリを保持し、前記センタートンネルに固定されるフレーム部材(フレーム部材31)と、を備える、車両のバッテリ搭載構造であって、
前記センタートンネルの上面(上面20a)に設けられ、前記フレーム部材の前記前後方向への移動を規制する規制部(規制部21)と、
前記規制部から前記前後方向に離間した位置で、前記センタートンネルの前記上面に設けられた嵌合部(位置決めピン22)と、
前記フレーム部材の下面(下面31a)に設けられ、前記嵌合部と嵌合する被嵌合部(嵌合穴36)と、を備える、車両のバッテリ搭載構造。
(1)によれば、センタートンネルの上面に設けられる規制部と、センタートンネルの上面に設けられる嵌合部及びフレーム部材の下面に設けられる被嵌合部からなる嵌合構造とにより、従来のような複雑なガイド部材を設けることなく、バッテリを保持するフレーム部材をセンタートンネル上に容易に位置決めすることができる。これにより、製造コストを抑えながら車両を軽量化できる。
(2) (1)に記載の車両のバッテリ搭載構造であって、
ルーフ(ルーフ12)を支持するセンターピラー(センターピラー13)をさらに備え、
前記規制部と前記嵌合部は、前記車両の側方から見て、前記センターピラーを挟んで前記前後方向に相互に離間した位置に設けられ、
前記規制部は、前記フレーム部材の前端部(前端部31g)及び後端部(後端部31h)の一方と接触し、
前記嵌合部は、前記フレーム部材の前記前端部及び前記後端部の他方に設けられた前記被嵌合部と嵌合する、車両のバッテリ搭載構造。
(2)によれば、センターピラーを挟んで前後に延びる長尺のバッテリを搭載する際に、バッテリの前後端付近を簡単な構造で位置決めすることができ、組付け性に優れる。
(3) (1)又は(2)に記載の車両のバッテリ搭載構造であって、
前記フレーム部材は、前記バッテリの下面を保持する下部フレーム部(下部フレーム部31D)を備え、
前記下部フレーム部は、前記フレーム部材の外側から取り入れた熱媒体の流通経路(第1流通経路33)を有し、
前記被嵌合部は、前記流通経路に設けられる、車両のバッテリ搭載構造。
(3)によれば、フレーム部材の下部フレーム部に設けられた流通経路に被嵌合部を形成することで、位置決めのための部材と冷却機構を兼用することができ、それぞれを別の位置に設けるよりもレイアウト性に優れる。
(4) (3)に記載の車両のバッテリ搭載構造であって、
前記下部フレーム部は、
底部(底部31i)と、
前記底部の左右両端から下方に延出し、前記センタートンネルの左右の側壁(側壁20b)に締結される一対の延出部(延出部32)と、を備え、
前記流通経路は、車幅方向において前記一対の延出部の内側に設けられる、車両のバッテリ搭載構造。
(4)によれば、被嵌合部が設けられる流通経路が車幅方向において一対の延出部の内側に設けられるので、位置決め部から両締結部までの距離が短くなる。
(5) (4)に記載の車両のバッテリ搭載構造であって、
前記一対の延出部は、前記センタートンネルの前記上面と前記下部フレーム部の前記下面(下面31a)との間に所定の隙間(隙間C)が形成されるように前記センタートンネルの前記左右の側壁に締結される、車両のバッテリ搭載構造。
(5)によれば、一対の延出部は、センタートンネルの上面と下部フレーム部の下面との間に所定の隙間が形成されるようにセンタートンネルの左右の側壁に締結されるので、隙間が空気層となって、流通経路に導入される冷気あるいは暖気がセンターパネルの上面を介してフロアパネルに伝播し、車室の温度に影響を与えることを抑制することができる。
(6) (3)~(5)のいずれかに記載の車両のバッテリ搭載構造であって、
前記流通経路は、
前記車両の前方に向かって開口する熱媒体の流入口(流入口33d)及び流出口(流出口33e)を有し、
前記規制部は、
前方から見て、前記流入口及び前記流出口のいずれか一方に重なるオーバーラップ部(オーバーラップ部21a)を有し、
前記オーバーラップ部に、前記前後方向に貫通する貫通部(貫通穴26)を有する、車両のバッテリ搭載構造。
(6)によれば、規制部のオーバーラップ部に貫通部を有するので、規制部が熱媒体の流入又は流出を妨げるのを抑制することができる。
(7) (6)に記載の車両のバッテリ搭載構造であって、
車室の冷却及び加温を行う空調装置(空調装置24)と前記流通経路との間に接続され、前記空調装置からの冷気及び暖気を前記流入口に導風する導風部材(導風部材25)をさらに備え、
前記規制部は、前記導風部材から車幅方向にオフセットした位置で、かつ、前方から見て前記貫通部が前記流出口に対向する位置に配置される、車両のバッテリ搭載構造。
(7)によれば、規制部は、導風部材から車幅方向にオフセットした位置で、かつ、前方から見て貫通部が流出口に対向する位置に配置されるので、規制部が導風部材に干渉することを抑制することができるとともに、規制部が熱媒体の流出を妨げるのを抑制することができる。
(8) フロアパネル(フロアパネル11)に前後方向に延びるように形成されたセンタートンネル(センタートンネル20)と、
ルーフ(ルーフ12)を支持するセンターピラー(センターピラー13)と、
前記センターピラーの前後に設けられた一対のドア開口部(ドア開口部14F,14R)と、を備える車両におけるバッテリ搭載方法であって、
バッテリ(バッテリ40)が組付けられたフレーム部材(フレーム部材31)を、前記一対のドア開口部のいずれか一方から車室(車室S)に挿入する挿入工程と、
前後方向に沿って前記バッテリを移動させ、前記フレーム部材の前端部(前端部31g)及び後端部(後端部31h)のいずれか一方を前記センタートンネルの上面に設けられた規制部(規制部21)に接触させる位置決め工程と、
前記フレーム部材の前記前端部及び前記後端部の他方に設けられた被嵌合部(嵌合穴36)を、前記規制部から前記前後方向に離間した位置で前記センタートンネルの前記上面に設けられた嵌合部(位置決めピン22)に嵌合させる嵌合工程と、を備える、バッテリの搭載方法。
(8)によれば、センタートンネルの上面に設けられる規制部と、センタートンネルの上面に設けられる嵌合部及びフレーム部材の下面に設けられる被嵌合部からなる嵌合構造とにより、フロアパネルおよびルーフ、センターピラーなどが接合された状態の車体に、長尺のバッテリを搭載する際に、従来のような複雑なガイド部材を設けることなく、バッテリを保持するフレーム部材をセンタートンネル上に容易に位置決めすることができる。これにより、製造コストを抑えながら車両を軽量化できる。
11 フロアパネル
12 ルーフ
13 センターピラー
14F,14R ドア開口部
20 センタートンネル
20a センタートンネルの上面
20b センタートンネルの側壁
21 規制部
21a オーバーラップ部
22 位置決めピン(嵌合部)
24 空調装置
25 導風部材
26 貫通穴(貫通部)
31 フレーム部材
31D 下部フレーム部
31a 下部フレーム部の下面
31g 前端部
31h 後端部
31i 底部
32 延出部
33 第1流通経路(流通経路)
33d 流入口
33e 流出口
36 嵌合穴(被嵌合部)
C 隙間
S 車室

Claims (7)

  1. フロアパネルに前後方向に延びるように形成されたセンタートンネルと、
    前記センタートンネル上に配置されるバッテリと、
    前記バッテリを保持し、前記センタートンネルに固定されるフレーム部材と、を備える、車両のバッテリ搭載構造であって、
    前記センタートンネルの上面に設けられ、前記フレーム部材の前記前後方向への移動を規制する規制部と、
    前記規制部から前記前後方向に離間した位置で、前記センタートンネルの前記上面に設けられた嵌合部と、
    前記フレーム部材の下面に設けられ、前記嵌合部と嵌合する被嵌合部と、を備え
    前記フレーム部材は、前記バッテリの下面を保持する下部フレーム部を備え、
    前記下部フレーム部は、前記フレーム部材の外側から取り入れた熱媒体の流通経路を有し、
    前記被嵌合部は、前記流通経路に設けられる、車両のバッテリ搭載構造。
  2. 請求項1に記載の車両のバッテリ搭載構造であって、
    ルーフを支持するセンターピラーをさらに備え、
    前記規制部と前記嵌合部は、前記車両の側方から見て、前記センターピラーを挟んで前記前後方向に相互に離間した位置に設けられ、
    前記規制部は、前記フレーム部材の前端部及び後端部の一方と接触し、
    前記嵌合部は、前記フレーム部材の前記前端部及び前記後端部の他方に設けられた前記被嵌合部と嵌合する、車両のバッテリ搭載構造。
  3. 請求項1又は2に記載の車両のバッテリ搭載構造であって、
    前記下部フレーム部は、
    底部と、
    前記底部の左右両端から下方に延出し、前記センタートンネルの左右の側壁に締結される一対の延出部と、を備え、
    前記流通経路は、車幅方向において前記一対の延出部の内側に設けられる、車両のバッテリ搭載構造。
  4. 請求項に記載の車両のバッテリ搭載構造であって、
    前記一対の延出部は、前記センタートンネルの前記上面と前記下部フレーム部の前記下面との間に所定の隙間が形成されるように前記センタートンネルの前記左右の側壁に締結される、車両のバッテリ搭載構造。
  5. 請求項のいずれか一項に記載の車両のバッテリ搭載構造であって、
    前記流通経路は、
    前記車両の前方に向かって開口する熱媒体の流入口及び流出口を有し、
    前記規制部は、
    前方から見て、前記流入口及び前記流出口のいずれか一方に重なるオーバーラップ部を有し、
    前記オーバーラップ部に、前記前後方向に貫通する貫通部を有する、車両のバッテリ搭載構造。
  6. 請求項に記載の車両のバッテリ搭載構造であって、
    車室の冷却及び加温を行う空調装置と前記流通経路との間に接続され、前記空調装置からの冷気及び暖気を前記流入口に導風する導風部材をさらに備え、
    前記規制部は、前記導風部材から車幅方向にオフセットした位置で、かつ、前方から見て前記貫通部が前記流出口に対向する位置に配置される、車両のバッテリ搭載構造。
  7. フロアパネルに前後方向に延びるように形成されたセンタートンネルと、
    ルーフを支持するセンターピラーと、
    前記センターピラーの前後に設けられた一対のドア開口部と、を備える車両におけるバッテリ搭載方法であって、
    バッテリが組付けられ、前記バッテリの下面を保持する下部フレーム部を備えるフレーム部材を、前記一対のドア開口部のいずれか一方から車室に挿入する挿入工程と、
    前後方向に沿って前記バッテリを移動させ、前記フレーム部材の前端部及び後端部のいずれか一方を前記センタートンネルの上面に設けられた規制部に接触させる位置決め工程と、
    前記フレーム部材の前記前端部及び前記後端部の他方、且つ、前記下部フレーム部に設けられた前記フレーム部材の外側から取り入れた熱媒体の流通経路に設けられた被嵌合部を、前記規制部から前記前後方向に離間した位置で前記センタートンネルの前記上面に設けられた嵌合部に嵌合させる嵌合工程と、を備える、バッテリの搭載方法。
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