CN211694701U - 前照灯光学元件、前照灯模组、车灯及车辆 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及车辆照明装置，公开了一种前照灯光学元件，包括依次连接的集光部(11)、出光部(12)和反射部(13)，所述反射部(13)的一端与所述出光部(12)的下部连接，另一端设有用于形成近光明暗截止线(51)的近光截止线结构(15)；或者，所述反射部(13)的一端与所述出光部(12)的上部连接，另一端设有用于形成远光明暗截止线(52)的远光截止线结构(17)。该前照灯光学元件结构简单紧凑、重量更轻。此外，本实用新型还公开了一种前照灯模组、车灯和车辆。

Description

前照灯光学元件、前照灯模组、车灯及车辆
技术领域
本实用新型涉及车辆照明装置，具体地涉及一种前照灯光学元件。此外，本实用新型还涉及一种前照灯模组、车灯及车辆。
背景技术
近年来，车灯及装配于车灯中的前照灯模组得到了快速发展，从早先的卤素灯到后来的疝气灯，再到现在的LED、激光光源，使得车灯变得更加智能化，且造型上也更加差异化。在各种车灯光源中，LED光源因其优异的性能和低成本优势，正逐渐得到汽车厂家的重视，而伴随着LED光源的发展，其配光结构也逐渐在发展。
现有技术中的汽车车灯中常用的LED光源的投射式照明***，一般都包括光源、反射元件、遮光板以及光学透镜。光源发出的光线经反射元件反射后射向遮光板，经遮光板截取后，由光学透镜投射形成带有明暗截止线的类平行光照明光形。但由于LED光源的发光角度大，反射元件的尺寸需要相对光源出光角度有较大的覆盖范围，才能保证一定的***光效，但这和未来汽车造型越发紧凑的趋势存在突显的矛盾。
近几年，进一步的，聚光器被应用在了汽车前照灯模组中，使得大灯的形式又更加多样化。现有的聚光器具有沿前后方向延伸的导光通道，该导光通道为实心导光体结构，光线经聚光器折射和反射后射向光学透镜，由光学透镜投射形成照明光形，但由于聚光器的导光通道的体积较大，使得模组较重，模组成本也较高。因此需要一种紧凑、轻巧、高效的光学***来满足市场强烈的需求。
鉴于现有技术的上述缺陷，需要设计一种新型的照明光学元件。
实用新型内容
本实用新型第一方面所要解决的技术问题是提供一种前照灯光学元件，该前照灯光学元件结构简单紧凑、重量更轻。
本实用新型第二方面所要解决的技术问题是提供一种前照灯模组，该前照灯模组的模组尺寸较小、重量更轻。
本实用新型第三方面所要解决的技术问题是提供一种车灯，该车灯尺寸更小、重量更轻且结构简单紧凑。
本实用新型第四方面所要解决的技术问题是提供一种车辆，该车辆的车灯尺寸更小、重量更轻且结构简单紧凑。
为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种前照灯光学元件，包括沿光线出射方向依次连接的集光部、出光部和反射部，所述反射部的一端与所述出光部的下部连接，另一端设有用于形成近光明暗截止线的近光截止线结构；或者，所述反射部的一端与所述出光部的上部连接，另一端设有用于形成远光明暗截止线的远光截止线结构。
优选地，具有所述近光截止线结构的所述反射部的反射面上形成有50L暗区形成结构，所述出光部射向所述50L暗区形成结构的光线能够经所述50L暗区形成结构反射和折射而能够降低近光的50L区域的亮度。
优选地，所述近光截止线结构设于所述反射部的反射面的前边沿，所述集光部的下部设有Ⅲ区光形形成结构，所述集光部汇聚的光线能够从反射部下方射出以形成近光的Ⅲ区光形。
优选地，所述反射部远离所述集光部的一端端面为曲率连续且顺滑的内凹弧状曲面。
优选地，所述集光部的数量为两个以上。
作为一种具体的结构形式，所述集光部为聚光杯结构，所述集光部远离所述反射部的一端开设有内凹腔体，所述内凹腔体包括前入光面和侧入光面，所述前入光面为向远离所述反射部的一侧凸出的曲面，所述侧入光面为由远离所述反射部的一端向靠近所述反射部的一端周长逐渐减小的曲面，所述集光部的外部轮廓面为由远离所述反射部的一端向靠近所述反射部的一端周长逐渐增大的曲面。
优选地，所述反射部的反射面设有增反层。
本实用新型第二方面提供一种前照灯模组，包括第一方面技术方案中任一项所述的前照灯光学元件和透镜，所述前照灯光学元件与所述透镜为分体式结构，所述透镜设置于所述前照灯光学元件的光线出射方向上；或者所述前照灯光学元件与所述透镜为一体式结构，所述透镜与所述前照灯光学元件通过连接板连接。
优选地，所述近光截止线结构或所述远光截止线结构位于所述透镜的光轴的上侧10mm至下侧10mm的区域内。
进一步优选地，所述透镜为凸透镜或菲涅尔透镜结构。
本实用新型第三方面提供一种车灯，包括上述技术方案中任一项所述的前照灯模组。
本实用新型第四方面提供一种车辆，包括上述技术方案中所述的车灯。
在本实用新型的基础技术方案中，该前照灯光学元件包括依次连接的集光部、出光部和反射部。通过调节集光部和反射部的相对位置，可以将该前照灯光学元件分别应用于近光照明或远光照明。当前照灯光学元件为近光结构时，反射部的一端与出光部的下部连接，另一端设有用于形成近光明暗截止线的近光截止线结构；当前照灯光学元件为远光结构时，反射部的一端与出光部的上部连接，另一端设有用于形成远光明暗截止线的远光截止线结构。在集光部处设置光源，集光部将光源发出的发散光汇聚，经由出光部射出，其中部分光线向前射出，另一部分光线经反射部反射后向前射出。采用此种结构的前照灯光学元件，其空间占用体积较小，空间利用效率大幅提高；能够满足一体成型的工艺要求，从而提高了光路传播路径上的光学面之间的位置精度，结构得到了相对简化，且更加轻量化。
有关本实用新型的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。
附图说明
图1是本实用新型的前照灯光学元件的第一个实施例的结构示意图之一；
图2是本实用新型的前照灯光学元件的第一个实施例的结构示意图之二；
图3是本实用新型的前照灯光学元件的第一个实施例的结构示意图之三；
图4是本实用新型的前照灯光学元件的第二个实施例的结构示意图；
图5是本实用新型的前照灯光学元件的第三个实施例的结构示意图；
图6是本实用新型的前照灯光学元件的第四个实施例的结构示意图之一；
图7是图6的A处的局部放大图；
图8是本实用新型的前照灯光学元件的第四个实施例的结构示意图之二；
图9是本实用新型的前照灯光学元件的第四个实施例的结构示意图之三；
图10是本实用新型的前照灯模组的第一个实施例的结构示意图之一；
图11是本实用新型的前照灯模组的第一个实施例的结构示意图之二；
图12是本实用新型的前照灯模组的第一个实施例的结构示意图之三；
图13是本实用新型的前照灯模组的第二个实施例的结构示意图之一；
图14是本实用新型的前照灯模组的第二个实施例的结构示意图之二；
图15是本实用新型的前照灯模组的第二个实施例的结构示意图之三；
图16是本实用新型的前照灯模组的第二个实施例的结构示意图之四；
图17是本实用新型的前照灯模组的第三个实施例的结构示意图；
图18是本实用新型的前照灯模组形成的近光光形模拟示意图；
图19是本实用新型的前照灯模组形成的远光光形模拟示意图。
附图标记说明
1 前照灯光学元件 11 集光部
111 前入光面 112 侧入光面
113 外部轮廓面
12 出光部 13 反射部
14 III区光形形成结构 15 近光截止线结构
16 50L暗区形成结构 17 远光截止线结构
2 透镜 21 光轴
3 连接板 4 光源
51 近光明暗截止线 52 远光明暗截止线
53 III区 54 50L区域
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
需要理解的是，如图3，基于该前照灯光学元件1，沿光线出射方向，“前”是指反射部13形成有近光明暗截止线结构15或远光明暗截止线结构17的一端，“后”是指集光部11所在端，该前照灯光学元件1正常安装于车灯上时，“上”是指沿光线出射方向的上方，“下”是指沿光线出射方向的上方，在上述“上”、“下”、“前”、“后”的基础上可确定“左”、“右”方位。需要说明的是，光轴21为经过透镜2焦点的向前后方向延伸的虚拟的轴；根据《GB4599-2007——汽车用灯丝灯泡前照灯》定义：明暗截止线为光束投射到配光屏幕上，目视感觉到的明暗显著变化的分界线，近光明暗截止线51则指车灯近光光形的上边界，远光明暗截止线52则指车灯远光光形的下边界；法规对近光的50L区域54的亮度有具体限制，即50L≤15lx；近光光形中具有被称为“III区53”的重要组成部分，它位于近光明暗截止线51上方，主要对标志牌等位于路面上方的物体起到照明作用，使驾驶员获取标志牌等信息。在实际安装情况中，应当根据实际安装状态并结合本处前照灯光学元件1本身为基准对方位术语进行解释，术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
参考图1至图5所示，本实用新型的前照灯光学元件1，包括依次连接的集光部11、出光部12和反射部13。当前照灯光学元件1采用近光结构时，参考图1至图4，反射部13的一端与出光部12的下部连接，另一端设有用于形成近光明暗截止线51的近光截止线结构15；当前照灯光学元件1为远光结构时，参考图5，反射部13的一端与出光部12的上部连接，另一端设有用于形成远光明暗截止线52的远光截止线结构17，其中，反射部13具有反射面，该反射面为用于反射出光部12出射的部分光线的光学面，近光明暗截止线结构15和远光明暗截止线结构17形成于反射部13的反射面的前边沿，该近光明暗截止线结构15和远光明暗截止线结构17能够对光线进行截取以使车灯近光光形和远光光形具有特定形状的近光明暗截止线51和远光明暗截止线52，近光明暗截止线51的形状根据不同的法规或者不同国家、区域和汽车厂商的不同要求制定，不局限于附图中所示的形状，远光明暗截止线52应与近光明暗截止线51上下良好衔接。在集光部11处设置光源4，集光部11将光源4发出的发散光汇聚，经由出光部12射出，其中部分光线直接射向透镜2，另一部分光线经反射部13反射后射向透镜2，两部分光线由透镜2投射后形成近光光形或远光光形。其中，所述光源4优选地为LED光源；所述集光部11为聚光杯结构。光源4发出的光线经集光部11汇聚后，能够形成角度较小的光束，使得该光源4发出的光线能够完全或绝大部分的入射到透镜2，实现较高的光效的同时还能够减小透镜2的尺寸，使得该前照灯模组趋于小型化。采用此种结构的前照灯光学元件1，更加轻量化，其空间占用体积较小，空间利用效率大幅提高；能够满足一体成型的工艺要求，从而提高了光路传播路径上的光学面之间的位置精度，结构得到了相对简化。
优选地，当前照灯光学元件采用近光结构时，反射部13的反射面上形成有50L暗区形成结构16，参考图6和图7，该50L暗区形成结构16为突出于反射部13的反射面的凸起结构。近光光形中对50L区域54的亮度有具体限制，即50L≤15lx，通过在反射面上设置50L暗区形成结构16，由出光部12射向所述50L暗区形成结构16的光线经所述50L暗区形成结构16反射和折射后，改变这部分光线的传播方向，使其射至50L区域54以外的区域，以降低近光的50L区域54的亮度，以符合法规要求。
进一步优选地，参考图8和图9所示，集光部11的下部设有Ⅲ区光形形成结构14，使得集光部11汇聚的部分光线能够由该III区光形形成结构14射出并经反射部13下方射出以形成近光的Ⅲ区53光形。现有技术的III区形成结构可设置在透镜、透镜支架或聚光器的下表面等位置，有的会影响透镜外观，有的会影响光效。而本实用新型的前照灯光学元件1通过在集光部11的下部设置Ⅲ区光形形成结构14，使得通过光源4的部分光线由该III区光形形成结构14射出，经过反射部13下方射至透镜2，由透镜2投射至近光III区区域，这样，既不影响透镜外观，也不会影响光效。
具体地，参考图4，反射部13的前端，即远离所述集光部11的一端端面可以为曲率连续且顺滑的内凹弧状曲面。由于近光明暗截止线结构15或远光明暗截止线结构17设于反射部13的反射面的前边沿，即该内凹弧状曲面的上边沿或下边沿，使得车灯光形的近光明暗截止线51或远光明暗截止线52更加清晰锐利。或者，参考图1至图3，该反射部13的前端也可以为平面。
该前照灯光学元件1包括至少一个集光部11，优选地，该前照灯光学元件1可以包括两个以上集光部11，参考图1至图6所示的前照灯光学元件1，沿反射部13的左右方向设有五个集光部11，每个集光部11均对应一个光源4，多个光源4分散设置，有利于散热，采用多个集光部11可以提高该前照灯光学元件1的光效。
作为一种优选地结构形式，该集光部11远离反射部13的一端开设有内凹腔体，内凹腔体的开口朝向光源4以接收光源4发出的光线，集光部11的外部轮廓面113为由远离反射部13的一端向靠近所述反射部13的一端周长逐渐增大的曲面，集光部11通过内凹腔体的前入光面111可将光源4所发出的部分光线折射至前方，该内凹腔体的侧入光面112可对光源4所发出的其它光线进行折射，且将折射后的光线再通过外部轮廓面113反射至前方，由此可基本实现对光源4发出的所有光束的汇聚准直，可达到提高光源4的光束利用率的目的。
进一步优选地，位于中间位置的集光部11可以相较于位于两侧位置的集光部11的尺寸更大，这是因为该前照灯光学元件1投射形成的光形的中间区域照度要求高，将中间位置的集光部11尺寸做大，以能够汇聚更多的光线，从而提高光效。更加形象的，参考图11所示，位于中间位置的集光部11的尺寸更大，相应的，该集光部11的内凹腔体能够对应更多颗的LED，该LED光源与该集光部11对应形成中心区域亮度更高的光形。
优选地，反射部13具有反射面，所述反射部13的反射面为用于接收出光部12出射的部分光线的光学面，反射部13的反射面可以增设增反层以提高光线的反射率，其中，增反层可以是设置于反射面上的增反膜或增反涂层，常见的，如在反射部13的反射面镀铝处理。
本实用新型的优选实施方式的前照灯光学元件1，参考图6，包括依次连接的集光部11、出光部12和反射部13，具体地，该前照灯光学元件1采用近光结构，反射部13的一端与出光部12的下部连接，另一端设有用于形成近光明暗截止线51的近光截止线结构15，反射部13具有近光明暗截止线结构15的一端端面为曲率连续且顺滑的内凹弧状曲面。其中，集光部11的数量设置为五个以达到近光的亮度要求，在反射部13的反射面上镀铝处理以提高光效，并且，在反射面上设置50L暗区形成结构16以满足近光50L区域54的亮度要求，在至少一个集光部11的下部设置Ⅲ区光形形成结构14以形成近光Ⅲ区53光形。本实用新型优选实施方式的前照灯光学元件1，其III区光形形成结构14和50L暗区形成结构16等结构较简单，避免了在透镜2等其他元件的外表面或内表面做特殊结构，增加了车灯的美观性，保证了光效，满足了客户的需求，并且，该前照灯光学元件1的结构简单，且更加轻量化，符合一体成型的工艺要求，从而减少了零件个数和装配工序，使得装配后的车灯结构更加紧凑，同时，还能够避免在装配过程中各光学元件之间的装配误差，提高装配精度，从而能够提高光学精度。
本实用新型公开的前照灯模组，包括上述技术方案中任一项的前照灯光学元件1，还包括透镜2，前照灯光学元件1与透镜2可以采用分体式结构，参考图10至图12所示，透镜2设置于前照灯光学元件1的光线出射方向上，两者分开设置，配光参数多，有利于配光，还可以根据车灯造型需要灵活布置该前照灯光学元件1和透镜2，使得车灯造型更加新颖、多变，满足用户对于个性化、科技感的车灯造型的需要；或者前照灯光学元件1与透镜2也可以采用一体式结构，参考图13至图16所示，透镜2与前照灯光学元件1通过连接板3连接，此种一体式结构下，该前照灯模组可以采用玻璃、PC、PMMA或硅胶等材质实现一体成型，能够减少零件数量，使得装配后的车灯结构更加紧凑，同时，还能够避免在装配过程中各光学元件之间的装配误差，提高装配精度，从而能够提高光学精度。
为了形成清晰的光形，需要调节反射部13与透镜2的相对位置，使得近光明暗截止线结构15或远光明暗截止线结构17位于透镜2的光轴21的上侧10mm至下侧10mm的区域内，优选地，近光明暗截止线结构15或远光明暗截止线结构17位于透镜2的光轴21的上侧2mm至下侧2mm的区域内，进一步优选地，参考图12，近光明暗截止线结构15或远光明暗截止线结构17位于透镜2的光轴21处，即透镜2的焦点位于近光明暗截止线结构15或远光明暗截止线结构17上，使得形成的光形更加清晰。
参考图10至图16所示，透镜2为凸透镜，进一步优选地，透镜2还可以采用参考图17所示的菲涅尔透镜结构，可以使得本实用新型的前照灯模组重量更轻、成本更低。可以理解的是，该种结构的透镜2可以适用于本实用新型的任一种实施方式中的前照灯模组。
在图10至图12所示出的实施例中，前照灯光学元件1与透镜2采用分体式结构，该前照灯光学元件1和透镜2可以分别装配于前照灯模组的安装支架上。采用分体式结构的前照灯模组便于调节前照灯光学元件1、透镜2和其他零件的相对位置，有利于配光，能够适应多样化的车灯造型。
在图13至图16所示出的实施例中，前照灯光学元件1与透镜2一体成型。当该前照灯光学元件1采用近光结构时，光源4设置于集光部11的内凹腔体的开口处，经集光部11汇聚后，一部分光线直接射入透镜2；一部分光线由反射部13的反射面反射后再射入透镜2；一部分光线经反射部13下方射出至透镜2，以上三部分光线经透镜2投射后，参考图18所示，该前照灯模组能够形成具有近光明暗截止线51和Ⅲ区53光形的近光光形，其中，射至50L暗区形成结构16的光线改变传播方向，使得近光的50L区域54的亮度符合法规要求。当该前照灯光学元件1采用远光结构时，光源4发出的光线经集光部11汇聚后，一部分直接射入透镜2，另一部分由反射部13反射后射入透镜2，以上两部分光线经透镜2投射后，形成如图19所示的具有远光明暗截止线52的远光光形。该前照灯模组采用一体式结构时，能够减少零件数量，使得装配后的车灯结构更加紧凑，同时，还能够避免在装配过程中各光学元件之间的装配误差，提高装配精度，从而能够提高光学精度、缩小该前照灯模组的尺寸，从而提高生产效率、降低生产成本。需要说明的是，该前照灯模组采用一体式结构时，仅需要一个前照灯光学元件1与透镜2一体成型的光学元件就可以实现照明光形，不需要设置其他光学元件，结构简单。当然，为了车灯造型等需求，可以在该一体成型的光学元件和外配光镜之间设置至少一个内配光镜，该内配光镜可以是普通等壁厚塑料件，只为呈现所需造型，还可以是背面具有配光功能的配光塑料件。
在图13至图17所示出的实施例中，透镜2与前照灯光学元件1可以通过连接板3连接，连接板3一端与前照灯光学元件1连接，另一端与透镜2连接。此种结构下，该前照灯模组能够一体成型提高光学精度。当然，也可以通过连接板3装配连接透镜2和前照灯光学元件1，如前照灯光学元件1、透镜2和连接板通过硅胶连接。反射部3的设置，相比现有技术中的聚光器可以节省材料、降低成本，使得前照灯模组更加轻量化。
本实用新型的车灯，包括上述任一项技术方案中所述的前照灯模组，采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。
本实用新型的车辆，包括上述车灯，采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种前照灯光学元件，其特征在于，包括沿光线出射方向依次连接的集光部(11)、出光部(12)和反射部(13)，
所述反射部(13)的一端与所述出光部(12)的下部连接，另一端设有用于形成近光明暗截止线(51)的近光截止线结构(15)；或者，
所述反射部(13)的一端与所述出光部(12)的上部连接，另一端设有用于形成远光明暗截止线(52)的远光截止线结构(17)。
2.根据权利要求1所述的前照灯光学元件，其特征在于，具有所述近光截止线结构(15)的所述反射部(13)的反射面上形成有50L暗区形成结构(16)，所述出光部(12)射向所述50L暗区形成结构(16)的光线能够经所述50L暗区形成结构(16)反射和折射而能够降低近光的50L区域(54)的亮度。
3.根据权利要求1所述的前照灯光学元件，其特征在于，所述近光截止线结构(15)设于所述反射部(13)的反射面的前边沿，所述集光部(11)的下部设有Ⅲ区光形形成结构(14)，所述集光部(11)汇聚的部分光线能够由所述Ⅲ区光形形成结构(14)射出并经所述反射部(13)下方射出以形成近光的Ⅲ区(53)光形。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的前照灯光学元件，其特征在于，所述反射部(13)远离所述集光部(11)的一端端面为曲率连续且顺滑的内凹弧状曲面。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的前照灯光学元件，其特征在于，所述集光部(11)的数量为两个以上。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的前照灯光学元件，其特征在于，所述集光部(11)为聚光杯结构，所述集光部(11)远离所述反射部(13)的一端开设有内凹腔体，所述内凹腔体包括前入光面(111)和侧入光面(112)，所述前入光面(111)为向远离所述反射部(13)的一侧凸出的曲面，所述侧入光面(112)为由远离所述反射部(13)的一端向靠近所述反射部(13)的一端周长逐渐减小的曲面，所述集光部(11)的外部轮廓面(113)为由远离所述反射部(13)的一端向靠近所述反射部(13)的一端周长逐渐增大的曲面。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的前照灯光学元件，其特征在于，所述反射部(13)的反射面设有增反层。
8.一种前照灯模组，其特征在于，包括根据权利要求1至7中任一项所述的前照灯光学元件(1)和透镜(2)，所述前照灯光学元件(1)与所述透镜(2)为分体式结构，所述透镜(2)设置于所述前照灯光学元件(1)的光线出射方向上；或者
所述前照灯光学元件(1)与所述透镜(2)为一体式结构，所述透镜(2)与所述前照灯光学元件(1)通过连接板(3)连接。
9.根据权利要求8所述的前照灯模组，其特征在于，所述近光截止线结构(15)或所述远光截止线结构(17)位于所述透镜(2)的光轴(21)的上侧10mm至下侧10mm的区域内。
10.根据权利要求8所述的前照灯模组，其特征在于，所述透镜(2)为凸透镜或菲涅尔透镜结构。
11.一种车灯，其特征在于，包括根据权利要求8至10中任一项所述的前照灯模组。
12.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求11所述的车灯。
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