DE29808527U1 - Elektrischer Steckverbinder - Google Patents

Elektrischer Steckverbinder

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Description

R. 33 550
6. April 1998
ROBERT BOSCH GmbH, 70442 Stuttgart
Elektrischer Steckverbinder
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder mit einem an einem Gehäuse in Richtung seiner Längsachse festgelegten Steckerteil, Leitungen zur elektrischen Kontaktierung des Steckerteils und einer Verdrehsicherung, die eine um die Längsachse gerichtete Drehbewegung des Steckerteils verhindert.
Derartige elektrische Steckverbinder werden bspw. in der Automobiltechnik verwendet, um eine in einem Fahrzeuggetriebe eingebaute Steuerelektronik mit anderen, außerhalb des Getriebegehäuses angeordneten elektrischen Vorrichtungen zu verbinden. Dabei werden innerhalb des Getriebegehäuses als elektrische Leitungen oft Stanzgitter mit federnd verbiegbaren, flächigen Leiterbahnen verwendet, die mit Steckerkontakten an der Rückseite des Steckerteils elektrisch leitend verbunden sind. Derartige Stecker sind oft rotationssymmetrisch zu ihrer Längsachse, bspw. zylinderförmig, ausgeführt, so daß am Steckerteil eine Verdrehsicherung angeordnet sein muß, um ein Verdrehen des Steckerteils zu verhindern.
Gerade beim Einbauen des Steckerteils in die Steckerteilaufnahmeöffnung in der Gehäusewand entstehen an den Verbindungsstellen zwischen Stanzgitter und den
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einzelnen Steckerkontakten unerwünschte Kräfte, was zum Bruch von Verbindungsstellen bzw. zum Bruch von Stanzgitterbahnen führen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Steckverbinder der genannten Art anzugeben, der verdrehgesichert ist. Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, trotz der Verdrehsicherung des Steckerteils einen Ausgleich der Einbau- und Bauteiltoleranzen vorzusehen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Danach ist die Verdrehsicherung als ein mit dem Steckerteil verbundener Arm ausgebildet.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß durch eine Verdrehsicherung mit einem als langgestreckter Arm ausgebildeten Versteifungselement die auf die Verbindungsstellen zwischen Leitungen und Steckerstifte wirkenden Kräfte effektiv reduziert werden können. Infolgedessen wird nicht nur ein Verdrehen des Steckerteils selbst, sondern auch ein Verdrehen der über Lötstellen mit den Steckerstiften verbundenen Leitungen verhindert. Das Versteifungselement ist vorteilhaft als stabiler Arm ausgebildet, der mit seinem ersten Ende an der Rückseite des Steckerteils befestigt ist und dessen zweites Ende an Gehäuseteilen festgelegt ist. Die Leitungen verlaufen bevorzugt innerhalb des Arms und können dadurch vorteilhaft isoliert und gegenüber dem Steckerteil verdrehgesichert werden.
Der Arm ist bevorzugt in einem Lager im Gehäuse oder an Gehäuseteilen beweglich gelagert. Aufgrund der Lagerung ermöglicht der Arm eine Bewegung des Steckerteils in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Steckerteils. Insbesondere beim Einführen oder Einbauen des Steckerteils in einer Steckerteilaufnahmeöffnung am Gehäuse kann es zu Toleranzen von bspw. bis zu 1 mm in zur Längsachse des Steckerteils senkrechten Richtungen kommen. Durch die bewegliche Lagerung kann das
Steckerteil seitlich, d.h. in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Steckerteils, verschoben werden. Grundsätzlich werden durch die Verdrehsicherung Verdrehkräfte auf die Verbindungsstellen zwischen Leiterbahnen und Steckerteil verhindert. Beim seitlichen Verschieben des Steckerteils treten keine Belastungen an den Verbindungsstellen auf, die üblicherweise zum Bruch der Verbindungsstellen führen würden.
Der Arm kann in einem am Gehäuse angeordneten Lager pendelartig hin- und herbewegbar sein. Dadurch läßt sich auch das Steckerteil senkrecht zu seiner Längsachse bewegen, wodurch ein seitliches Verschieben des Steckerteils beim Einbau am Gehäuse oder zum Finden einer am Gehäuse vorhandenen Hülse erleichtert wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist bei einem langgestreckten Arm eine Bewegung in dessen Längsrichtung durchführbar. Dadurch ist eine weitere Bewegungsrichtung zur Auslenkung des Steckerteils vorgesehen. Zusammen mit der pendelartigen seitlichen Hin- und Herbewegung kann auf diese Weise das Steckerteil und die damit bevorzugt starr verbundenen Leitungen in der Ebene senkrecht zur Längsachse des Steckerteils frei bewegbar sein. Seitliche Wege des Steckerteils werden gerade bei starren Leitungen leichter kompensiert als Drehbewegungen.
Ein Begrenzungsteil kann vorgesehen sein, um die Bewegung des Versteifungselements einzuschränken. Das Begrenzungsteil ist bevorzugt eine Wand oder Wandstufe, die seitlich des Versteifungselements angeordnet ist und dessen Verlagerung mit dem Steckerteil und den Leiterbahnen gegenüber dem Gehäuse begrenzt. Gerade die Pendelbewegung, die je nach Länge des Arms auch Tendenzen einer Drehbewegung aufweist, kann dadurch begrenzt werden.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Arm mit den Leitungen, insbesondere starren Leiterbahnen eines Stanzgitters, kraftschlüssig verbunden. Der Arm ist bevorzugt als ein die Leitungen umgreifendes, insbesondere gespritztes Kunststoffteil ausgebildet. Gerade bei Einsatz von Stanzgittern zur elektrischen Kontaktierung einer Steuerelektronik werden Verdrehkräfte direkt auf die Verbindungsstellen eingeleitet. Durch das Versteifungselement werden die Verdrehkräfte jedoch von den Leitungen direkt auf die Verdrehsicherung am Gehäuse weitergeleitet und die Leitungen bleiben in bezug zum Steckerteil in einer vorgegebenen Lage. Lineare Zug- oder Druckkräfte im Stanzgitter können leicht dadurch kompensiert werden, daß am Stanzgitter Knickstellen angeordnet sind, an denen das Stanzgitter über eine gewisse Distanz senkrecht zur Verbindungsrichtung verläuft, so daß die Leiterbahnen an den Knickstellen in gewissem Rahmen auseinanderziehbar oder zusammendrückbar sind.
Der Arm umgreift bevorzugt das Steckerteil an seiner Rückseite. Das Steckerteil weist an einer Vorderseite Buchsen oder Steckerkontakte auf, die mit den Steckerkontakten bzw. Buchsen eines Gegensteckers zusammenpassen. Zusätzlich kann vorgesehen sein, daß zwischen Steckerteil und Gegenstecker eine Hülse mit Dichtelementen angeordnet ist. An der Rückseite des Steckerteils sind die Steckerkontakte zur Verbindung mit den Leitungen, insbesondere mit Leiterbahnen eines Stanzgitters, im Anschlußbereich offenliegend angeordnet.
Der Arm kann aber auch direkt am Steckerteil angespritzt sein, ohne die Leitungen oder die Verbindungsstellen zu umgreifen. An einem Ende weist der Arm einen Zapfen auf, der in einer Lagerstelle in einem Kunststoffteil, bspw. am Gehäuse, gelagert ist. Durch die unten beschriebene, besondere Ausgestaltung der Lagerstelle ist das Steckerteil in einer Ebene senkrecht zu seiner Längsachse zum Toleranzausgleich verlagerbar.
Die Leiterbahnen des Stanzgitters sind bevorzugt durch Verlöten oder ein Laserschweißverfahren mit den Steckerkontakten verbunden und das Stanzgitter sowie der rückseitige Anschlußbereich des Steckerteils sind durch die den Arm bildende Kunststoffmasse umspritzt. In Richtung einer Stanzgitterabwicklung ist die Umspritzung als stabiler Arm ausgebildet, der bspw. etwa 50mm lang ist. Das Steckerteil weist an seinem rückseitigen Umfang bspw. eine Umfangsnut auf, in die das Ende des angespritzten Arms eingreift, um die Verbindung zwischen Arm und Steckerteil noch zu verbessern.
Bei einer ersten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Arms sind die Verbindungsstellen zwischen Steckerstiften und den Leitungen durch den Arm abgedeckt. Die Verbindungsstellen sind dadurch direkt geschützt und besonders gegen Umgebungseinflüsse, bspw. Späne im Getriebeöl, isoliert. Der Arm ist bevorzugt innerhalb von Gehäuseteilen angeordnet.
Bei einer zweiten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Arms sind die Verbindungsstellen zwischen Steckerstiften und Leitungen über eine fensterartige Öffnung im Versteifungselement zugänglich. Dadurch sind die Verbindungsstellen zum Anlöten bzw. Laserschweißen auch nach dem Anspritzen des Arms frei zugänglich und sind dadurch auch besser kontrollierbar.
Die Verbindung zwischen Arm und Steckerteil kann lösbar sein. Bevorzugt umfaßt dabei die Verbindung an der Rückseite des Steckerteils angeordnete Zapfen, die in Nuten im Versteifungselement einrastbar sind. Auf diese Weise ist der Steckverbinder bei der Montage einfach mit dem Arm koppelbar. Im Zusammenhang mit der fensterartigen Öffnung ist dann die Rückseite des Steckerteils zum Verlöten frei zugänglich und die Rastverbindung verhindert im Zusammenhang mit dem Versteifungselement ein Verdrehen des Steckerteils gegenüber dem Gehäuse und gleichzeitig ein Verdrehen des Steckerteils gegenüber dem Stanzgitter.
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Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Arm ein am Anschlußbereich des Steckerteils befestigtes Ende und ein in einem Lager am Gehäuse geführtes Ende auf. Der Arm ist bevorzugt V-förmig ausgebildet und läuft an seinem am Gehäuse befestigbaren Ende spitz zusammen. Am spitz zusammenlaufenden Ende bildet der Arm bevorzugt einen zapfenartigen Abschluß aus, der in das Lager am Gehäuse eingreift, so daß der Arm mit seinem spitzen Ende am Gehäuse festgelegt ist und mit dem Steckerteil gegenüber dem Lager pendelartig auslenkbar ist.
Das Lager am Gehäuse weist bevorzugt eine Führungsnut zur beweglichen Lagerung des Arms auf. In der Führungsnut kann der zapfenartige Abschluß des Arms in einer Richtung senkrecht zur Längsachse des Steckerteils linear hin- und herbewegbar sein. Alternativ oder zusätzlich ist der Arm pendelartig seitlich zur Führungsnut um den zapfenartigen Abschluß bewegbar.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Drei Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,
Fig. 1 eine Schnittansicht des elektrischen Steckverbinders nach einem ersten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine aufgeschnittene Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung,
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Fig. 3 eine aufgeschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Steckverbinders nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und
Rg. 4 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Steckverbinders nach
einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Der elektrische Steckverbinder 1 weist ein Steckerteil 2 und eine Hülse 3 auf. Die Hülse 3 ist mit Dichtungen 4 zum Abdichten des Steckverbinders 1 gegenüber einer Wand eines Getriebegehäuses 5 versehen. Das Steckerteil 2 ist von einer innerhalb des Getriebegehäuses 5 liegenden Seite in die Hülse 3 einführbar und dort mittels eines Federelements 6 in einer Richtung parallel zur Längsachse 7 des Steckerteils 2 festlegbar.
Das Steckerteil 2 weist an einer außerhalb des Gehäuses 5 angeordneten vorderen Seite Steckerstifte 8 zur Kontaktierung mit einem nicht dargestellten Gegenstecker auf. Die Steckerstifte 8 sind zum rückwärtigen, d.h. innerhalb des Getriebegehäuses 5 angeordneten Anschlußbereich 9 des Steckerteils 2 hin verlängert. Im Anschlußbereich 9 des Steckerteils 2 sind die Steckerstifte 8 mit starren, jedoch federelastisch biegbaren Leiterbahnen eines Stanzgitters 10 verbunden, z.B. durch Löten, Schweißen, Nieten usw. Das Stanzgitter 10 erstreckt sich vom Anschlußbereich 9 durch einen als Versteifungselement ausgebildeten Arm 11 hindurch zu einer Steuerelektronik, die wiederum mit Sensoren und weiteren elektrischen Bauteilen verbunden ist. Der Arm 11 ist ein am Stanzgitter 10 und dem Anschlußbereich 9 des Steckerteils 2 angespritztes Kunststoffteil, das die an den Verbindungsstellen zwischen Stanzgitter 10 und den Steckerstiften 8 des Steckerteils 2 auftretenden zerstörenden Kräfte auf Gehäuseteile 16 ableitet. Der Arm 11 ist am Anschlußbereich 9 des Steckerteils 2 zusätzlich formschlüssig befestigt, da er in eine am Steckerteil 2
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ausgebildete Umfangsnut 12 eingreift. Eine ringnutartig am Umfang des Steckerteils
2 ausgebildete Hülsenaufnahme 13 weist einen Zahnkranz 14 auf, um ein Verdrehen der Hülse 3 gegenüber dem Steckerteil 2 zu verhindern. Eine zusätzliche Dichtung 15 ist zwischen dem Steckerteil 2 und der Innenseite der Hülse 3 angeordnet.
Die starre Einheit aus Steckerteil 2 und Arm 11 ist in einem Lager 17 mit einem Endbereich 18 des Arms 11 bewegbar festgelegt. Der Arm 11 ist in seinem Endbereich 18 zapfenartig ausgebildet und in eine Führungsnut 19 des Lagers 17 eingesetzt. Der Arm 11 ist aufgrund der beweglichen Lagerung um etwa 2mm in Richtung des Pfeils 20 auf- und abbewegbar, so daß das Steckerteil 2 beim Einführen in die Hülse
3 entsprechend der vorgegebenen Einbautoleranzen um +/- 1 mm verschiebbar ist. Zusätzlich ist der Arm 11 um das Lager 17 pendelartig bewegbar, so daß auch eine seitwärtige Bewegung des Steckerteils 2 beim Einsetzen in die Hülse 3 ausführbar ist. Sowohl die Bewegung parallel zum Pfeil 20 als auch die Pendelbewegung des Steckerteils 2 ist begrenzt, insbesondere durch einen das Steckerteil umfassenden
Führungsrahmen 28 mit Begrenzungsstufe 27 bzw. durch die Einbauöffnung für das Steckerteil 2 im Getriebegehäuse 5.
In Fig. 2 ist ein Arm 21 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Arm 21 ist ein Spritzgußteil aus Kunststoff, das um das Stanzgitter 10 mit den Leiterbahnen 22 gespritzt und im Anschlußbereich 23 an der Rückseite des Steckerteils 2 angespritzt ist, so daß eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Versteifungselement 21, den Leiterbahnen 22 des Stanzgitters 10 und dem Steckerteil 2 entsteht. Das Versteifungselement 21 weist einen V-förmigen Abschlußbereich 24 auf. Am spitzen Ende des V-förmigen Abschlußbereichs 24 ist ein Zapfen 25 zur Lagerung des Versteifungselements 21 vorgesehen.
Das Versteifungselement 21 kann aufgrund seiner Lagerung in einer nicht dargestellten Führungsnut in einer ersten Richtung 26 hin- und herbewegbar sein, wobei
die Bewegung durch eine Begrenzungsstufe 27 an einem Führungsrahmen 28 begrenzt ist.
Das Versteifungselement 21 kann zusammen mit dem Steckerteil 2 eine Pendelbewegung 29 um den Zapfen 25 ausführen und wird ebenfalls durch die Begrenzungsstufe 27 des Führungsrahmens 28 auf einen Bewegungsspielraum von +/- 1mm beschränkt.
In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform eines Versteifungselements 30 entsprechend der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Versteifungselement 30 weist eine fensterartige Öffnung 31 auf, über die die Steckerstifte 8 im Anschlußbereich 23 zugänglich sind. Das Versteifungselement 30 weist an einem ringförmigen Umfang Nuten 32 mit Hinterschnitt auf, in die ein Steckerteil 2 mit seitlichen Zapfen 33 einrastbar ist. Über die fensterartige Öffnung 31 sind die Steckerstifte 8 sowohl zum Verlöten als auch bei späterer Kontrolle einfach zugänglich.
In Fig. 4 ist eine dritte Ausführungsform eines elektrischen Steckverbinders 36 entsprechend der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei ist der Arm 11 mit seinem einem Ende am Umfang des Steckerteils 2 befestigt und bevorzugt einteilig mit diesem ausgebildet. Dadurch entsteht einen starre Verbindung zwischen Steckerteil 2 und Arm 11, der wiederum im Lager 17 gelagert ist. Durch die erfindungsgemäße Lagerung des Arms 11 ist das Steckerteil 2 in einer Ebene senkrecht zur Längsachse 7 des Steckverbinders 36 gegenüber dem Gehäuse 5 und den Gehäuseteilen 16 verschiebar befestigt.
Unabhängig vom Arm 11 verläuft das Stanzgitter 10 innerhalb einer Stanzgitterführung in den Gehäuseteilen 16. Das Stanzgitter 10 ist im Anschlußbereich 9 an der Rückseite des Steckerteils 2 mit den Steckerstiften 8 elektrisch leitend verbunden und durch ein Abdeckmittel 34 gegen Umwelteinflüsse geschützt. Das Stanzgitter 10
verläuft in der Führungsnut 35 unabhängig vom Arm 11. Die elektrische Verbindung durch das Stanzgitter 10 ist so ausgeführt, daß ein Verlagern des elektrischen Steckverbinders 36 gegenüber dem Gehäuse 5, 16 in den durch den Arm 11 zugelassenen Bewegungsrichtungen auch durch das Stanzgitter 10 ausführbar ist.
Bezugszeichenliste
1 Elektrischer Steckverbinder
2 Steckerteil
3 Hülse
4 Dichtung
5 Gehäuse
6 Federelement
7 Längsachse
8 Steckerstifte
9 Anschlußbereich
10 Stanzgitter
11 Arm
12 Umfangsnut
13 Hülsenaufnahme
14 Zahnkranz
15 Dichtung
16 Gehäuseteile
17 Lager
18 Endbereich
19 Führungsnut
20 Bewegungsrichtung
21 Arm
22 Leiterbahn
23 Anschlußbereich

Claims (17)

1. Elektrischer Steckverbinder mit einem an einem Gehäuse (5, 16) in Richtung seiner Längsachse (7) festgelegten Steckerteil (2), Leitungen (10, 22) zur elektrischen Kontaktierung des Steckerteils (2) und einer Verdrehsicherung, die eine um die Längsachse (7) gerichtete Drehbewegung des Steckerteils (2) verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherung als ein mit dem Steckerteil (2) verbundener Arm (11, 21, 30) ausgebildet ist.
2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (11, 21, 30) in einem Lager (17) am Gehäuse (5, 16) beweglich gelagert ist.
3. Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (11, 21, 30) aufgrund der Lagerung eine Bewegung des Steckerteils (2) in einer Ebene senkrecht zu dessen Längsachse (7) ermöglicht.
4. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (11, 21, 30) im Lager (17) pendelartig hin- und herbewegbar ist.
5. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Begrenzungsteil, insbesondere ein Führungsrahmen (28) oder eine Begrenzungsstufe (27) des Gehäuses (5, 16), die Bewegung des Arms (11, 21, 30) einschränkt.
6. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (11, 21, 30) mit den Leitungen, insbesondere starren Leiterbahnen (22) eines Stanzgitters (10), verbunden ist.
7. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (11, 21, 30) ein die Leitungen (10, 22) umgreifendes, insbesondere gespritztes Kunststoffteil ist.
8. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (11, 21, 30) das Steckerteil (2) an seiner Rückseite umgreift.
9. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungsstellen zwischen Steckerstiften (8) und den Leitungen (10, 22) durch den Arm (11, 21, 30) abgedeckt sind.
10. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußbereich (9), die Steckerstifte (8) und Leitungen (10, 22) über eine fensterartige Öffnung (31) im Versteifungselement (11, 21, 30) zugänglich sind.
11. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Versteifungselement (11, 21, 30) und Steckerteil (2) lösbar ist.
12. Steckverbinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung Zapfen (33) umfaßt, die in Nuten (32), insbesondere mit Hinterschnitt, einrastbar sind.
13. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (11, 21, 30) ein am Anschlußbereich (9, 23) des Steckerteils (2) befestigtes Ende und ein in einem Lager am Gehäuse (5, 16) geführtes Ende (24) aufweist.
14. Steckverbinder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (11, 21, 30) an seinem am Gehäuse (16) geführten Ende (24) spitz zusammenläuft und dort insbesondere einen zapfenartigen Abschluß (25) bildet.
15. Steckverbinder nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager am Gehäuse (16) eine Führungsnut (19) zur beweglichen Lagerung des Arms (11, 21, 30) aufweist.
16. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (10, 22) zur elektrischen Kontaktierung des Steckerteils (2) unabhängig vom Arm (11, 21, 30), insbesondere innerhalb einer Stanzgitterführung (35), verschiebbar gelagert sind.
17. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6 sowie 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (11) des elektrischen Steckverbinders (36) am Umfang des Steckerteil (2) angeformt ist.
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