JPWO2015064730A1 - 動力発生装置 - Google Patents

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Abstract

動力発生装置は、内燃機関(11)と、内燃機関(11)と軸方向に隣接して配置される回転電機(12)と、を備える。回転電機(12)は、外部の電力機器から、給電ケーブル(61)を介して電流が供給されるコイルを備えている。コイルに接続された端子部(43b)と、給電ケーブル(61)の接続端子(62)とは、内燃機関(11)のエンジンブロック(21)の下部ブロック(21b)の一部に形成された所定の接続空間(51)において接続されている。

Description

本発明は、動力発生装置に関する。
本願は、2013年11月1日に出願された日本国特願2013−228350号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、ハウジングに収容されたモータを内燃機関とトランスミッションとの間でクランク軸に連結したハイブリッド車両駆動装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
日本国特許第3646856号公報
ところで、上記従来技術に係るハイブリッド車両駆動装置においては、モータに対する給電用のケーブルを接続するための端子部をハウジングの外周部に設ける場合、ハウジングの軸方向もしくは径方向の大きさが大型化することに伴い、装置全体が大型化してしまうという問題が生じる。
本発明に係る態様は、上記事情に鑑みてなされたもので、装置の大型化を抑制するとともに、内燃機関に接続される回転電機に特別な構成が必要になることを抑制することが可能な動力発生装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
(1)本発明の一態様に係る動力発生装置は、内燃機関と、前記内燃機関と軸方向に隣接して配置される回転電機と、を備える動力発生装置であって、前記回転電機は、外部の電力供給装置から、給電ケーブルを介して電流が供給されるコイルを備えており、前記コイルに接続されたコイル端子と、前記給電ケーブルの接続端子とは、前記内燃機関の一部に形成された所定の接続空間において接続されている。
(2)上記(1)に記載の動力発生装置では、前記内燃機関は、一対の上部ブロックおよび下部ブロックによって構成された、クランクシャフトの挿通部を備え、前記挿通部の外周面の一部が径方向外側に膨出して膨出部が形成されており、前記接続空間は、前記膨出部に形成されてもよい。
(3)上記(1)または(2)に記載の動力発生装置では、前記膨出部は、前記軸方向から見たときに、前記挿通部よりも径方向外側で、且つ前記内燃機関と接合される他のハウジングとの接合面の外縁よりも径方向内側に形成されてもよい。
(4)上記(2)または(3)に記載の動力発生装置では、前記給電ケーブルは、前記軸方向に沿って前記接続空間に挿入されてもよい。
(5)上記(1)から(4)の何れか1つに記載の動力発生装置では、前記回転電機は、前記コイルが巻き回されたステータと、前記ステータと半径方向において対向するロータと、を備え、前記接続空間は、前記ステータ及び前記ロータに対し前記軸方向においてずれた位置に配置されてもよい。
(6)上記(1)から(5)の何れか1つに記載の動力発生装置では、前記接続空間は、前記コイル端子と前記給電ケーブルの前記接続端子との接続部に対向する箇所において開口する窓部を備えてもよい。
(7)上記(1)から(6)の何れか1つに記載の動力発生装置では、前記接続空間は、前記内燃機関の前記下部ブロックに形成されてもよい。
(8)上記(7)に記載の動力発生装置では、前記接続空間は、シール部材によって外部に対して密閉されてもよい。
(9)上記(1)に記載の動力発生装置では、前記回転電機は、前記内燃機関の一部に収容されてもよい。
上記(1)に記載の態様に係る動力発生装置によれば、接続空間は内燃機関の一部に形成されているので、動力発生装置の軸方向の寸法の大型化を抑制することができる。
つまり、コイル端子と接続端子とを接続するための接続空間には所定の幅(接続方向の長さ)が必要となる。このため、例えば回転電機のハウジングの外周部に接続空間を設ける場合には、このハウジングの幅が所定値以上の大きさになり、動力発生装置全体の軸方向もしくは径方向の大きさが大型化してしまう。
これに対して、接続空間を内燃機関の一部に形成することによって、内燃機関側の空間を効率的に用いて接続空間を設けることができ、回転電機のハウジングの大型化を抑制、或いは回転電機のハウジングを不要とすることができる。
上記(2)の場合、内燃機関のクランクシャフトの挿通部の周囲に存在する空間を用いて接続空間を形成することが出来るので、内燃機関及び回転電機の径方向のサイズの大型化を抑制することが出来る。
上記(3)の場合、内燃機関のクランクシャフトの挿通部と、回転電機或いはトランスミッション等の他のハウジングとの外径との違いによって存在する空間を用いて接続空間を形成することが出来るので、内燃機関及び回転電機の径方向のサイズの大型化を抑制することが出来る。
上記(4)の場合、給電ケーブルを内燃機関或いは回転電機の周囲において、軸方向に沿って配索することが出来るので、例えば給電ケーブルが径方向に沿って配索される場合に比べて、給電ケーブルまで含めた動力発生装置の大型化を抑制することが出来る。
上記(5)の場合、接続空間と回転電機のステータ及びロータとが、半径方向から見たときに、軸方向にオーバーラップしてしまうことを防止し、回転電機の径方向のサイズの大型化を抑制することが出来る。
上記(6)の場合、窓部を通じて接続空間にアクセスすることができるので、コイル端子と給電ケーブルの接続端子とを容易に接続することが出来る。
上記(7)の場合、排熱系位置に対して低い位置に接続空間が形成されているので、給電ケーブルが排熱系部品から受ける熱的な作用を抑制することが出来る。
上記(8)の場合、接続空間が下部ブロックに形成された場合であっても、接続部が被水してしまうことを防止することが出来る。
上記(9)の場合、回転電機に専用のハウジングを不要とし、部品点数を削減することができる。
本発明の実施形態に係る動力発生装置を搭載したハイブリッド車両の構成図である。 本発明の実施形態に係る動力発生装置の側面図である。 本発明の実施形態に係る動力発生装置を軸方向の斜め前方側から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る動力発生装置の回転電機および内燃機関を軸方向の斜め後方側から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る動力発生装置の内燃機関に設けられた給電ケーブルの取付部を軸方向の斜め前方側から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る動力発生装置を軸方向の前方側から見た平面図である。 本発明の実施形態に係る動力発生装置の配電部品が取り付けられた内燃機関を軸方向の後方側から見た平面図である。 本発明の実施形態に係る動力発生装置の配電部品と、レゾルバが取り付けられた内燃機関を軸方向の斜め後方側から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る動力発生装置の回転電機の内燃機関に対する接続部を軸方向の斜め前方側から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る動力発生装置の回転電機のコイル端と配電部品との接続部の側面図である。 本発明の実施形態に係る動力発生装置の内燃機関に設けられた給電ケーブルの取付部を拡大して示す側面図である。 本発明の実施形態に係る動力発生装置の内燃機関に設けられた給電ケーブルの取付部を軸方向の斜め後方から見た拡大斜視図である。 本発明の実施形態に係る動力発生装置の内燃機関に設けられた給電ケーブルの取付部を軸方向の斜め前方から見た拡大斜視図である。 本発明の実施形態に係る動力発生装置の内燃機関に設けられた給電ケーブルの取付部の断面図である。 本発明の実施形態の変形例に係る動力発生装置の内燃機関およびモータを分解して示す斜視図である。 本発明の実施形態の変形例に係る動力発生装置の内燃機関およびモータを分解して示す斜視図である。 本発明の実施形態の変形例に係る動力発生装置の内燃機関に設けられた3相ケーブルの取付部を軸方向から見た平面図である。
以下、本発明の一実施形態に係る動力発生装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による動力発生装置10は、図1に示すように、ハイブリッド車両1に搭載されている。動力発生装置10は、図1〜図3に示すように、内燃機関(ENG)11と、内燃機関11のクランクシャフト(図示略)の軸方向に内燃機関11に隣接して配置された回転電機(MOT)12と、内燃機関11の軸方向に回転電機12に隣接して配置されたトランスミッション(T/M)13と、を備えている。内燃機関11およびトランスミッション13は、内燃機関11の軸方向の両側から回転電機12を挟み込むように配置されている。回転電機12の回転軸(図示略)は、軸方向の両端部において、内燃機関11のクランクシャフト(図示略)とトランスミッション13の入力軸(図示略)とに連結されている。
なお、図1に示すハイブリッド車両1は、例えば、後輪を駆動輪として、トランスミッション13の出力軸(図示略)が後輪に連結されている。動力発生装置10は、ハイブリッド車両1の前後方向において、回転電機12の通電に対する電源である蓄電装置および電力変換装置などを備える電力機器(IPU)14よりも後方側に配置されている。動力発生装置10は、内燃機関11の軸方向を車両前後方向に平行として、前方側から後方側に向かい、順次、内燃機関11と、回転電機12と、トランスミッション13とを配列している。
内燃機関11は、図4〜図8に示すように、例えばV型6気筒であって、一対の上部ブロック21aおよび下部ブロック21bと、シリンダヘッド21cとによって構成されたエンジンブロック(シリンダブロック)21を備えている。エンジンブロック21は、上部ブロック21aおよび下部ブロック21bによって形成されたクランクシャフト(図示略)の挿通部22を備えている。シリンダヘッド21cは上部ブロック21aの上部に取り付けられて、ピストン(図示略)が収容されるシリンダ(図示略)を上部ブロック21aとともに構成する。エンジンブロック21は、図7〜図9に示すように、回転電機12のハウジング構造体31の接合面31Aに接触する接合面21Aを有し、この接合面21Aがハウジング構造体31の接合面31Aに接触した状態でボルト止めなどによって、回転電機12のハウジング構造体31に接合されている。
回転電機12は、図4および図9に示すように、ハウジング構造体31と、ステータ32と、ロータ33と、を備えている。ハウジング構造体31は、内燃機関11のエンジンブロック21に接合されるとともにステータ32を保持する。ステータ32は、図9および図10に示すように、円環状に配置された複数のステータ片35と、複数のステータ片35の各々に巻き回されたコイル36と、を備えている。ステータ32は保持リング37を備えている。保持リング37は、複数のステータ片35が圧入されることによって複数のステータ片35の外周部を保持するとともに、ボルト止めなどによってハウジング構造体31に固定される。ロータ33は、ステータ32の径方向内方に配置され、半径方向でステータ32に対向するとともに、内燃機関11のクランクシャフト(図示略)の端部に同軸に固定されている。
回転電機12は、例えば、3相のブラシレスDCモータである。ステータ32は、図10に示すように、絶縁部材41と、接続部材42と、配電部品43と、を備えている。絶縁部材41は、ステータ32の軸方向にトランスミッション13側の端部32aにおいて、3相のコイル36の各々を相毎に絶縁した状態で周方向に沿って配置する。接続部材42は、絶縁部材41によって保持された3相のコイル36の各々の端部(コイル端)に接続されて、ステータ32の径方向外方(例えば、上下方向の上部)の位置で軸方向に内燃機関11側の端部32bに向かい伸びる。配電部品43は3相の接続部材42の各々に接続され、図9に示すように、ステータ32の径方向外方の位置で周方向に沿って上部から下部に向かい伸びる配線部43aと、各配線部43aの先端部に接続された端子部43bと、を備えている。配電部品43は、図8に示すように、端子部43bが内燃機関11の軸方向においてエンジンブロック21に設けられた接続空間51内に突出するようにして、エンジンブロック21の内部に固定されている。
なお、図10に示すように、回転電機12の軸方向において、ハウジング構造体31の外周部の軸方向長さは、ステータ32の軸方向長さよりも短く形成されており、ステータ32およびロータ33の軸方向の一部が、少なくともトランスミッション13もしくは内燃機関11のエンジンブロック21の内部空間内に突出するように配置されている。
また、図8に示すように、内燃機関11の軸方向においてロータ33よりも内燃機関11側の位置には、回転電機12の回転角を検出するためのレゾルバ45がエンジンブロック21の内部に固定されている。
図5に示すように、内燃機関11のエンジンブロック21を形成する一対の上部ブロック21aおよび下部ブロック21bのうち、例えば、下部ブロック21bには軸方向に回転電機12側の端部において、挿通部22の外周面22Aの一部が径方向外側に膨出して膨出部52が形成されている。膨出部52は、ハウジング構造体31よりも小さな外径を有する挿通部22の外周面22Aの一部を、ハウジング構造体31の外周面31Bに連続するまで膨出させている。この膨出部52には、図8に示すように、回転電機12の配電部品43の各端子部43bと外部の電力機器14の給電ケーブル61の各接続端子62とを接続するための接続空間51が設けられている。
膨出部52は、内燃機関11の軸方向から見たときに、挿通部22よりも径方向外側で、且つ内燃機関11のエンジンブロック21と接合される回転電機12のハウジング構造体31との接合面21Aの外縁よりも径方向内側に形成されている。
接続空間51は、回転電機12のステータ32およびロータ33と内燃機関11の軸方向にずれた位置に配置されている。つまり、接続空間51と回転電機12のステータ32およびロータ33とが、半径方向から見たときに、軸方向にオーバーラップしないように配置されている。
接続空間51を形成する下部ブロック21bの膨出部52の内部には、回転電機12の配電部品43の各端子部43bの支持部材43cをボルト止めなどにより固定するための配電部品固定部53が設けられている。また、図5に示すように、膨出部52には、配電部品固定部53に固定された端子部43bに臨んで軸方向の前方側で開口するとともに、給電ケーブル61をボルト止めなどにより固定するための給電ケーブル固定部54が設けられている。これにより給電ケーブル61は、内燃機関11の周囲において軸方向に沿って配置されるとともに、内燃機関11の軸方向に沿って接続空間51内に挿入される。そして、配電部品固定部53に固定された各端子部43bと、給電ケーブル固定部54に固定された給電ケーブル61の各接続端子62とは、接続空間51内において電気的に接続される。
膨出部52は、図11〜図14に示すように、各端子部43bと給電ケーブル61の各接続端子62との接続部52aに径方向で対向する外方側の箇所において開口する窓部55を備えている。これにより、各端子部43bと給電ケーブル61の各接続端子62とは、例えば、窓部55から挿入されるボルト63によるボルト止めなどによって固定される。
なお、図14に示すように、配電部品43の各端子部43bの支持部材43cは、シール部材43dが装着されるシール溝43eを備え、このシール部材43dによって配電部品固定部53と支持部材43cとの間を液密にシールしている。また、給電ケーブル固定部54に固定される給電ケーブル61の先端部61aは、シール部材61bが装着されるシール溝61cを備え、このシール部材61bによって給電ケーブル固定部54と給電ケーブル61の先端部61aとの間を液密にシールしている。また、窓部55は、配電部品43の各端子部43bと給電ケーブル61の各接続端子62とが固定された後に、この窓部55を液密に閉塞する蓋体64(シール部材)によって封止可能とされている。これらにより接続空間51は、外部に対して密閉されている。
上述したように、本実施形態による動力発生装置10によれば、接続空間51は内燃機関11の一部に形成されているので、動力発生装置10の軸方向の寸法の大型化を抑制することができる。
つまり、配電部品43の各端子部43bと給電ケーブル61の各接続端子62とを接続するための接続空間51には所定の幅(接続方向の長さ或いは接続空間51に工具などでアクセスする方向の長さ)が必要となる。このため、例えば回転電機12のハウジング構造体31の外周部に接続空間51を設ける場合には、このハウジング構造体31の幅が所定値以上の大きさになり、動力発生装置10全体の軸方向もしくは径方向の大きさが大型化してしまう。
これに対して、接続空間51を内燃機関11の一部に形成することによって、内燃機関11側の空間を効率的に用いて接続空間51を設けることができ、回転電機12のハウジング構造体31の大型化を抑制することができる。
例えば、回転電機12のハウジング構造体31では軸方向の断面が円形状となるので、接続空間51をハウジング構造体31の外周部もしくは軸方向の端部に設ける必要が生じ、必然的に径方向もしくは軸方向の寸法が増大することになる。これに対して、内燃機関11のエンジンブロック21では軸方向の断面が円形状ではなく、回転電機12のハウジング構造体31の径方向の外縁よりも内方の領域において接続空間51を配置可能な空間が存在する場合に、この空間を有効に用いて接続空間51を配置することができる。
特に、内燃機関11のクランクシャフトの挿通部22の周囲に存在する空間のうち、挿通部22と回転電機12のハウジング構造体31との外径との違いによって存在する空間を用いて接続空間51を形成することが出来るので、内燃機関11及び回転電機12の径方向のサイズの大型化を抑制することが出来る。
さらに、給電ケーブル61を内燃機関11の周囲において、軸方向に沿って配置することが出来るので、例えば給電ケーブル61が径方向に沿って配置される場合に比べて、給電ケーブル61まで含めた動力発生装置10の大型化を抑制することが出来る。
さらに、接続空間51と回転電機12のステータ32及びロータ33とが、半径方向から見たときに、軸方向にオーバーラップしてしまうことを防止し、回転電機12の径方向のサイズの大型化を抑制することが出来る。
さらに、窓部55を通じて接続空間51にアクセスすることができるので、配電部品43の各端子部43bと給電ケーブル61の各接続端子62とを容易に接続および固定することが出来る。
さらに、内燃機関11の排熱系部品がエンジンブロック21の上部ブロック21a側に配置されている場合には、接続空間51が下部ブロック21bに設けられているので、給電ケーブル61が排熱系部品から受ける熱的な作用を抑制することが出来る。
さらに、接続空間51は、外部に対して液密に密閉されているので、配電部品43の各端子部43bと給電ケーブル61の各接続端子62との接続部が被水してしまうことを防止することが出来る。
なお、上述した実施形態においては、接続空間51を下部ブロック21bに設けるとしたが、これに限定されず、接続空間51を上部ブロック21aなどのエンジンブロック21の適宜の位置に設けてもよい。
(変形例)
なお、上述した実施形態においては、回転電機12のハウジング構造体31を省略して、エンジンブロック21によってステータ32を保持可能としてもよい。
例えば、図15〜図17に示す上述した実施形態の変形例に係る動力発生装置10の内燃機関11のエンジンブロック21は、挿通部22の軸方向に回転電機12側の端部から突出するようにしてステータ32およびロータ33を収容可能な回転電機収容部71を備えている。この場合、トランスミッション13は内燃機関11の軸方向にエンジンブロック21の回転電機収容部71に隣接して配置される。
回転電機収容部71は、上部ブロック21aおよび下部ブロック21bの各々に一体に設けられた上部収容部71aおよび下部収容部71bを備えている。この回転電機収容部71に収容される回転電機12は、複数のステータ片35を保持する保持リング37がボルト止めなどによって回転電機収容部71の内部に固定されることによって、エンジンブロック21に固定される。回転電機12は、3相のコイル36を保持する絶縁部材41を内燃機関11側に向けた状態で、3相のコイル36の各々の端部(コイル端)に接続された接続部材42を、ステータ32の径方向外方(例えば、上下方向の上方)に突出させている。これにより回転電機収容部71に収容された回転電機12は、各接続部材42をエンジンブロック21の上部収容部71aに設けられた接続空間81内に突出させる。
回転電機収容部71を形成する上部収容部71aおよび下部収容部71bのうち、例えば、上部収容部71aには軸方向にトランスミッション13側の端部において、挿通部22の外周面22Aの一部が径方向外側(例えば、上下方向の上方)に膨出して膨出部82が形成されている。この膨出部82には、回転電機12の各接続部材42を収容可能な接続空間81が形成されている。接続空間81を形成する膨出部82は、回転電機収容部71に固定された回転電機12の各接続部材42に臨んで軸方向の後方側(つまり、トランスミッション13側)で開口するとともに、給電ケーブル61をボルト止めなどにより固定するための給電ケーブル固定部83が設けられている。これにより給電ケーブル61は、トランスミッション13の周囲において軸方向に沿って配置されるとともに、トランスミッション13の軸方向に沿って接続空間81内に挿入される。そして、回転電機12の各接続部材42と、給電ケーブル固定部83に固定された給電ケーブル61の各接続端子62とは、接続空間81内において電気的に接続される。
膨出部82は、回転電機12の各接続部材42と給電ケーブル61の各接続端子62との接続部に径方向で対向する外方側の箇所において開口する窓部(図示略)を備えている。これにより、回転電機12の各接続部材42と給電ケーブル61の各接続端子62とは、例えば、窓部から挿入されるボルト(図示略)によるボルト止めなどによって固定される。この窓部は蓋体84によって閉塞可能とされている。
この変形例によれば、回転電機12に専用のハウジングを不要とし、回転電機12に必要とされる各種のセンサなどの取付をエンジンブロック21に直接に行ない、回転電機12のハウジングの機能をエンジンブロック21に集約することによって、部品点数を削減することができる。さらに、内燃機関11に接続される回転電機12に特別な構成が必要になることを抑制して、異なる型式の内燃機関11で回転電機12の共用化を促進することができる。しかも、動力発生装置10の剛性を向上させることができる。また、内燃機関11を冷却する冷却媒体によって回転電機12の冷却も可能となり、内燃機関11および回転電機12の冷却に要する構成を簡略化することができる。
上述の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述の新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
例えば、上述した実施形態において、動力発生装置10が搭載されるハイブリッド車両1の駆動輪を後輪としたが、これに限定されず、前輪が駆動輪とされてもよい。
また、上述した実施形態において、動力発生装置10は、内燃機関11と、回転電機12と、トランスミッション13とが、車両前後方向に平行に配列されるとしたが、これに限定されず、車両左右方向などの適宜の方向に平行に配列されてもよい。
10 動力発生装置
11 内燃機関
12 回転電機
14 電力機器(電力供給装置)
21a 上部ブロック
21b 下部ブロック
21A 接合面
22 挿通部
22A 外周面
31 ハウジング構造体(ハウジング)
32 ステータ
33 ロータ
36 コイル
43b 端子部(コイル端子)
51 接続空間
52 膨出部
52a 接続部
55 窓部
61 給電ケーブル
62 接続端子
82 膨出部

Claims (9)

  1. 内燃機関と、
    前記内燃機関と軸方向に隣接して配置される回転電機と、
    を備える動力発生装置であって、
    前記回転電機は、外部の電力供給装置から、給電ケーブルを介して電流が供給されるコイルを備えており、
    前記コイルに接続されたコイル端子と、前記給電ケーブルの接続端子とは、前記内燃機関の一部に形成された所定の接続空間において接続されている、
    ことを特徴とする動力発生装置。
  2. 前記内燃機関は、一対の上部ブロックおよび下部ブロックによって構成された、クランクシャフトの挿通部を備え、
    前記挿通部の外周面の一部が径方向外側に膨出して膨出部が形成されており、
    前記接続空間は、前記膨出部に形成されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の動力発生装置。
  3. 前記膨出部は、前記軸方向から見たときに、前記挿通部よりも径方向外側で、且つ前記内燃機関と接合される他のハウジングとの接合面の外縁よりも径方向内側に形成されている、
    ことを特徴とする請求項2に記載の動力発生装置。
  4. 前記給電ケーブルは、前記軸方向に沿って前記接続空間に挿入されている、
    ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の動力発生装置。
  5. 前記回転電機は、前記コイルが巻き回されたステータと、前記ステータと半径方向において対向するロータと、を備え、
    前記接続空間は、前記ステータ及び前記ロータに対し前記軸方向においてずれた位置に配置されている、
    ことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1つに記載の動力発生装置。
  6. 前記接続空間は、前記コイル端子と前記給電ケーブルの前記接続端子との接続部に対向する箇所において開口する窓部を備えている、
    ことを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1つに記載の動力発生装置。
  7. 前記接続空間は、前記内燃機関の前記下部ブロックに形成されている、
    ことを特徴とする請求項2から請求項6の何れか1つに記載の動力発生装置。
  8. 前記接続空間は、シール部材によって外部に対して密閉されている、
    ことを特徴とする請求項7に記載の動力発生装置。
  9. 前記回転電機は、前記内燃機関の一部に収容されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の動力発生装置。
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