JP3728371B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、トーションバーを用いたパワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
トーションバーを用いたパワーステアリング装置では、ステアリングホイールの手応えの要因として、トーションバーの捩じれ抵抗が挙げられる。ところが、ステアリングホイールの中立時には、トーションバーの捩じれ抵抗がほとんどないため、その中立剛性が弱くなり、車両の直進走行時の安定性が悪くなってしまう。
そこで、プリセット力を付与して中立剛性を得ようとする装置は、いろいろ提案されている。例えば、以下に示すような装置が考えられている。
【0003】
図8〜図11に、このパワーステアリング装置を示す。
この装置では、パワーシリンダ1内に図示してないピストンを組み込み、このピストンに出力軸2を貫通させている。そして、このピストンと出力軸2とを、図示しないボールナットを介して連係している。
また、このピストンには、図示しないセクタギヤをかみ合わせ、ピストンの移動にともなってこのセクタギヤが回動するようにしている。そして、セクタギヤが回動すると、それに連係した操舵輪が転舵されるもので、いわゆるインテグラルタイプのパワーステアリング装置である。
【0004】
上記パワーシリンダ1には、バルブケース3を固定している。そして、このバルブケース3で、上記出力軸2の基端を回転自在に支持している。
この出力軸2は、その内部を中空にするとともに、上記基端側には、入力軸4の先端を回転自在に挿入している。
これら入力軸4と出力軸2とは、トーションバー5を介して連結している。つまり、トーションバー5の一端を入力軸4内に挿入し、その挿入部分を貫通するピン6で固定している。また、トーションバー5の他端も、図示しないピンによって出力軸2に固定している。
このようにした入力軸4と出力軸2とは、トーションバー5をねじりながら相対回転することになる。
【0005】
出力軸2内に挿入した入力軸4の外周面には、ロータリースプール7を一体に形成している。また、このロータリースプール7に対向する入力軸4の外周面を、ロータリースリーブ8としている。そして、これらロータリースプール7とロータリースリーブ8とを相対回転自在に嵌合して、ステアリングバルブvを構成している。
いま、入力軸4と出力軸2とが相対回転すると、その回転方向に応じてステアリングバルブvが切換わり、パワーシリンダ1内に区画された一方の圧力室に作動油を供給し、また、他方の圧力室の作動油をタンクに排出することになる。したがって、ピストンが移動して、セクタギヤを回動させることになり、それに連係する車輪にアシスト力を付与する。
【0006】
このようにしたパワーステアリング装置で、出力軸2の端部にバネ収納室9を形成し、シール部材10によってステアリングバルブvから遮断している。
バネ収納室9は、図9に示すように、出力軸2の端部をくり抜いて形成した壁面12、12と、壁面19、19で囲まれたほぼ正方形のものである。
このバネ収納室9には、入力軸4を挿入し、この入力軸4を挟むように一対のバネ部材13を設け、バネ部材13と入力軸4との間には、ボールあるいはローラー21を介在させている。
上記入力軸4の外周面には、対向する位置に、一対の第1支持溝17を形成している。そして、これら第1支持溝17を、バネ収納室9の壁面12にそれぞれ対向させ、入力軸4と出力軸2とが相対回転していない中立状態で、図9の状態を保っている。
【0007】
上記バネ部材13は、図11に示すように、平坦部14と、この平坦部14の両端に形成した凸部15と、これら凸部15に連続する斜面部16とを備えた板バネからなる。
そして、平坦部14の中央には、V溝あるいはU溝等からなる第2支持溝20を形成している。また、両斜面部16の先端には、この先端を湾曲させた形状とした掛け止め部18を形成している。
なお、上記凸部15は、第1、第2支持溝17、20から外れたボールあるいはローラー21が、バネ部材13と入力軸4との間から脱落しないようにストッパの役割を果たす。
【0008】
上記バネ部材13は、フリーの状態の時には、両側の掛け止め部18、18間の距離が、バネ収納室9の壁面19、19間距離よりも長くなっている。
そのため、図9に示すように、このバネ部材13をバネ収納室9に収納すると、その掛け止め部18が、バネ収納室9のコーナー部分で、壁面12とこれら壁面12に直角な壁面19とに圧接して掛け止められる。
そして、入力軸4と出力軸2とが相対回転していない中立状態で、これら第1支持溝17を、上記バネ部材13の第2支持溝20に対向させるが、このようにバネ部材13を掛け止めた状態では、第1支持溝17と第2支持溝20との間の距離が、その間にボールあるいはローラー21を介在させた時よりも、小さくなるようになっている。
そこで、この第1、第2支持溝17、20間に、ボールあるいはローラー21を介在させると、入力軸4の中心に向かうバネ力が発生し、このバネ力がイニシャル荷重として発生するようにしている。また、第1、第2支持溝17、20は、ボールあるいはローラー21をしっかりと保持するのではなく、いずれも浅く形成され、ただ支えているだけである。
【0009】
次に、このパワーステアリング装置の作用を説明する。
いま、ステアリングホイールを中立位置に保っていれば、入力軸4と出力軸2とが、図10に示す中立状態にある。そして、入力軸4には、バネ部材13のイニシャル荷重が入力軸4を挟む方向に作用し、ボールあるいはローラー21を介してプリセット力として作用している。
したがって、中立剛性を高めることができ、直進走行時の安定性を得ることができる。
【0010】
この状態から、ステアリングホイールを切り、例えば、入力軸4が出力軸2に対して矢印k方向に回転したとする。
このとき、図10に示すように、ボールあるいはローラー21が、バネ部材13をたわませながら支持溝17、20の端部を越え、入力軸2の円周部分に乗り上げることになる。
そして、入力軸4と出力軸2とがさらに相対回転すると、ボールあるいはローラー21は、バネ部材13をたわませたまま、バネ部材13の平坦部14と入力軸4の円周部分との間を、矢印m方向に転動しながら移動することになる。
したがって、このときの操舵反力は、トーションバー5の捩じれ抵抗と、バネ部材13のバネ力とを合成したものとなる。
【0011】
ただし、入力軸4と出力軸2とが所定量だけ相対回転したとき、ボールあるいはローラー21はバネ部材13の凸部15に当接する。したがって、ボールあるいはローラー21が、バネ部材13の平坦部14と入力軸4の外周面との間から脱落してしまうことはない。
なお、入力軸4と出力軸2とが相対回転すると、前述したように、ステアリングバルブvが切換わり、パワーシリンダ1の作動油を制御して、アシスト力を付与することになる。そして、アシスト力の付与により、車輪が目標値まで転舵されると、入力軸4と出力軸2とが中立状態に復帰するが、このとき、ボールあるいはローラー21も転動しながら支持溝17、20の位置に復帰し、図9の中立状態に戻る。
【0012】
削除
【0013】
以上述べたパワーステアリング装置では、プリセット力を付与して中立剛性を高め、車両の直進走行時の安定性を得ることができる。
そして、このプリセット力を付与するため、入力軸4の軸線を境にして対称となる入力軸の両側面にバネ部材13を配置したので、プリセット力のバランスを保つことができる。したがって、中立剛性がステアリングホイールを切った方向によって異なることもない。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
このような装置では、出力軸2の端部をくり抜いてバネ収納室9を形成しているため、出力軸2とバネ収納室9とが一体に移動する。
そこで、ステアリングバルブvの油圧の中立状態での出力軸2と入力軸4との相対位置を合わせる軸のセンタリングを行なうと、プリセット力付与機構であるバネ部材13と入力軸4との相対位置も決められてしまう。
このため、ステアリングバルブvの中立位置に応じて、入出力軸4、2の相対位置を決める軸のセンタリングを行った時に、バネ収納室9内が、必ず図9に示すようになっていなければならない。つまり、油圧センタリングを行ったときには、自動的にプリセット力付与機構のセンタリングも終了していなければならない。
【0015】
しかし、このように、一方のセンタリングだけを行って、軸のセンタリングとプリセット力のセンタリングを両立させることは難しい。
実際には、軸のセンタリングつまり油圧センタリングを優先させるので、プリセット力のバランスが崩れることがある。
ステアリングバルブvは中立状態なのに、バネ部材13と入力軸4との位置関係がずれて、例えば、初めから図10のような状態になっていると、中立剛性の左右のバランスが崩れてしまう。
上記の方法で、軸のセンタリングとプリセット力のセンタリングを両立させるためには、例えば、各部品の寸法や、バネ収納室9の内部寸法、壁面の平坦性、バネ部材13の支持溝20や、入力軸4の支持溝17などの加工精度や、組み付け精度を厳しく管理しなければならない。このことは、当然、製造コストアップにつながる。
【0016】
そこで、この発明は、中立状態での入力軸と出力軸の相対位置を決める軸のセンタリングと、プリセット力付与機構のセンタリングとを簡単に両立させることを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、出力軸と、この出力軸とトーションバーを介して連結した入力軸と、この入力軸の外周に設けるとともに、上記出力軸と一体回転するロータリースリーブと、上記入力軸に設けたロータリースプールとを備え、上記ロータリースリーブとロータリースプールとでステアリングバルブを構成し、上記入力軸と出力軸とを相対回転させ、ステアリングバルブを切換え、その切換量に応じたアシスト力を付与する構成にし、しかも上記出力軸と一体に回転するバネ収納室を設け、このバネ収納室に入力軸を挿入し、この入力軸の軸線を境にして対称となる入力軸の両側面を挟むように配置した一対のバネ部材を入力軸に圧接させて、そのバネ力でプリセット力を発揮させる構成にしたパワーステアリング装置を前提とする。
そして、出力軸または出力軸と一体に回転する部材とは別部材であるバネ受けリングを設け、このバネ受けリングにバネ収納室と少なくとも1個の挿入孔とを設け、この挿入孔を貫通し、上記ロータリースリーブに形成した切り欠きに固定部材を挿入配置するとともに、上記固定部材は出力軸にも組み付け、これによってバネ受けリングと、出力軸または出力軸と一体に回転する部材と、ロータリースリーブとの三者の相対位置を決め、かつ、固定部材を挿入配置するとともに、この固定部材と挿入孔との間に、バネ受けリングを出力軸または出力軸と一体に回転する部材に対して位置の微調整を可能とする微調整手段を設けたことを特徴とする。
【0018】
このように、バネ収納室を形成するバネ受けリングを、出力軸または出力軸と一体に回転する部材とは、別部材としている。そして、このバネ受けリングを出力軸または出力軸と一体に回転する部材に固定する際に、バネ受けリングの位置を微調整して、プリセット力付与機構のセンタリングを行うことができる。
第2の発明は、第1の発明を前提とし、1個の挿入孔には、この挿入孔に固定部材を挿入した状態で、バネ受けリングの位置が直径方向にのみ移動できる遊びを微調整手段として設けたことを特徴とする。
直径方向のみに移動できる遊びを設けた1個の挿入孔は、回転方向の移動が規制される。これにより、他の挿入孔に全方向に移動できる遊びを設けても、バネ受けリング全体の、回転方向の自由度が小さくなる。これにより、がたつきが大きくなり過ぎず、位置決めがやり易い。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1〜図3に示す第1実施例は、入力軸4にトーションバー5を介して連結した出力軸2の大径部2aに、バネ受けリング25を固定したものである。
図1のパワーステアリング装置は、出力軸2とロータリースリーブ8とを別々にした点が従来例と異なる。
また、上記大径部2aをバルブケース3の段部3aに挿入して、筒部材22によって固定している。この筒部材22は、パワーシリンダ1側からバルブケース3の段部3aにネジ込んで固定するものである。
ただし、入力軸4と出力軸2とを相対回転させることによって、ステアリングバルブvを切り換え、アシスト力を付与する構成は従来例と同じである。そこで、同様に作用する部材には、同じ符号を付けて説明する。
【0020】
図2、図3に示すように、バネ収納室9は、平坦な壁面12、12と、固定部材であるピン23とボルト26を挿入する挿入孔を形成する部分が、内側に入り込んだ壁面29とで囲まれた空間を形成している。
このバネ収納室9の中央には、入力軸4を挿入している。また、図12に示した従来と同様の一対のバネ部材13、13を、壁面12に対向して設置している。そして、このバネ部材13と入力軸4の外周との間に、ボールあるいはローラー21を介在させている。
また、入力軸4の外周には、中立位置において上記バネ部材13、13の第2支持溝20に対向する第1支持溝17を形成している。
このようなプリセット力付与機構の、バネ力によるプリセット力を付与する作用は、従来と同じなので、ここでは説明を省略する。
【0021】
そして、このバネ受けリング25は、図1、2に示すように、ピン23とボルト26によって、出力軸2の大径部2aに固定されている。ただし、このピン23は、バネ受けリング25を貫通して、ロータリースリーブ8に形成した切り欠きにも挿入され、ロータリースリーブ8と出力軸2とを連係させる機能を合わせ持っている。
また、図3に示すように、上記ピン23の挿入孔であるピン孔27と、ボルト26の挿入孔であるボルト孔28は、長孔にしている。
ピン孔27は、バネ受けリング25の半径方向に長い長孔で、ピン23に対して、上下方向にのみ遊びy1を持っている。
一方、ボルト孔28は、ピン孔27に対して直角となる横方向に長い長孔で、横方向にも上下方向にも遊びx1、y2を持っているが、上下方向の遊びy2は、僅かなものにしている。
【0022】
次に、このようなバネ受けリング25を取り付ける手順を説明する。
まず、バルブケース3に組み付ける前の状態で、出力軸2の大径部2aに固定されたピン23をバネ受けリング25のピン孔27に挿入する。そして、ボルト26によって、バネ受けリング25を出力軸2の大径部2aに仮止めする。
このとき、出力軸2内には、トーションバー5と入力軸4とを挿入している。トーションバー5の一端は出力軸2に固定するが、他端は、入力軸4に対してフリーな状態にしている。
そして、バネ収納室9内には、図2に示すように、バネ部材13を装着し、このバネ部材13と入力軸4との間に、ボールあるいはローラー21を設置する。この状態で、バネ受けリング25は、上下、左右および、回転方向に動けるようになっている。
【0023】
その後、ロータリースリーブ8をピン23を介して、出力軸2に組み付け、スナップリング36で止める(図1参照)。
このように、入出力軸4、2と、トーションバー5と、ステアリングバルブvだけを組みつけて一体化した部品を軸のセンタリング治具の中に組み付ける。
この軸のセンタリング治具とは、上記一体化した部品の組み立て状態を維持しながら、ステアリングバルブvの中立位置調整を行うことができる治具のことである。
この治具に上記一体化した部品を挿入した状態で、入力軸4と出力軸2を相対回転させ、ステアリングバルブvの中立が出たところで、トーションバー5の孔加工を行い、ピン6を圧入する。これで、トーションバー5が捩じれていない状態で入力軸4と結合され、軸のセンタリングが終了する。
【0024】
次に、軸のセンタリング治具から上記一体化した部品を取り外し、スリーブ8を出力軸2から一旦外す。そして、今度は、プリセット力付与機構のセンタリングを行う。
今、ピン孔27と、ボルト孔28に遊びがあるので、バネ受けリング25は、出力軸2に対して、移動することができる。そこで、ピン23を支点として、バネ受けリング25を上下、左右、および回転方向に移動させながら、第2支持溝20と第1支持溝17との間で、ボールあるいはローラー21が落ち着く位置を探す。この位置が、プリセット付与機構のセンタとなる。ここで、バネ受けリング25をボルト26で、出力軸2に固定する。
【0025】
その後、改めてロータリースリーブ8を出力軸2に固定する。
このとき、入力軸4およびロータリースプール7と出力軸2との相対関係は、先の軸のセンタリングによって決まっている。また、出力軸2とロータリースリーブ8との位置関係は、ピン23によって決まり、この関係はロータリースリーブ8を付け直しても、変わらない。
このため、ロータリースリーブ8を付け直しても、ロータリースリーブ8とロータリースプール7との関係も変わらず、つまり、軸のセンタリングが狂うことはない。
そして、この状態に組み付けて一体化した部品を、バルブケース3に組み込み、筒部材22によって固定する。
最後に、パワーシリンダ1に組み込み、シリンダー側の中立を調整して固定する。
このように、バルブの中立位置に合った軸のセンタリングと、プリセット力付与機構のセンタリングとを別々に行って、両方のセンタリングを両立させることができる。
【0026】
なお、この第1実施例では、ピン孔27の遊びy1を上下方向だけに設けているので、ピン孔27は回転方向には移動することができない。このように、一方のピン孔27の自由度を小さくしているので、センタ位置が決め易い。
例えば、ピン孔27と、ボルト孔28の両方ともが、全方向に遊びを持っている場合には、バネ受けリング25の動く自由度が大きくなり過ぎて、かえってセンタリングがし難く、調整時間がかかってしまうこともある。同様の理由により、ボルト孔28の遊びも、必要以上に大きくし過ぎない方が好ましい。
【0027】
図4、図5に示す第2実施例は、固定部材として、2本のボルトを用い、バネ受けリング25を出力軸2に固定する実施例である。
出力軸2の大径部2aには、図4のように左右のボルト30、31によって、バネ受けリング25を固定している。これらのボルト30と31の挿入孔であるボルト孔32、33は、図5に示すように長孔にしている。
ボルト孔32は、左右方向、つまり直径方向にのみ、遊びx2を持っている。
また、ボルト孔33は、ボルト孔32に対して直角になる縦に長い長孔であるが、上下方向の遊びy3と、左右方向の遊びx3とを持っている。したがって、このボルト孔33は、ボルト31に対して、上下、左右、および回転方向に移動の自由度を持っている。
【0028】
なお、ピン孔34は、ピン23の径に対して大きなばか孔となっている。このため、スリーブ8と出力軸2とを連係する際には、ピン23が、ピン孔34を単に貫通するだけで、バネ受けリング25の位置決めには、関与しない。
このようなバネ受けリング25を、第1実施例と同様に組み付けて、軸のセンタリングと、プリセット力付与機構のセンタリングとを両立させることができる。
また、この第2実施例でも、一方のボルト孔33の遊びx3を、直径方向のみに設けて、回転方向の自由度をなくしているので、センタリングし易くなっている。
【0029】
上記第1、第2実施例では、出力軸2の端部に直接バネ受けリング25を固定しているが、このバネ受けリング25を、出力軸2と一体に回転する他の部材に固定してもかまわない。
例えば、図6に示す第3実施例のラックアンドピニオンタイプのパワーステアリング装置では、操舵ロッド24に連係する出力軸2に、ピン35を介してロータリースリーブ8を連結している。そして、出力軸2ではなく、それと一体に回転する部材であるロータリースリーブ8にバネ受けリング25を固定している。ただし、そこに入力軸4を位置させ、バネ部材13によってプリセット力を付与することは同じである。
あるいは、図7の第4実施例では、ロータリースリーブ8を一体に形成した出力軸2の大径端部に、バネ受けリング25を固定している。この第4実施例は、従来例の出力軸2の先端を、バネ受けリング25に置き換えたものである。
【0030】
削除
【0031】
削除
【0032】
削除
【0033】
削除
【0034】
削除
【0035】
削除
【0036】
上記第1〜第4実施例では、バネ収納室9を平坦な壁面12と、バネの掛け止め部18を支える壁面29とを備えた形状にしたが、このような形状に限らず、円形等その他の形状であってもよい。そして、バネ部材13の掛け止め部18も、バネ収納室9の形状に合わせて変更すればよい。
さらに、バネ部材13も図11のような板バネでなくても良いし、入力軸4とバネ部材13との間に、ボールあるいはローラー21を介在させなくても良い。
つまり、中立状態において、バネ部材が入力軸の軸線を境にして対称となる入力軸の両側から挟むようにして、左右均等な中立剛性を付与する構成となっていれば、かまわない。
【0037】
ただし、第1〜第4実施例のように、バネ部材によって、ボールあるいはローラーを介して入力軸を押圧するようにすると、入力軸4と出力軸2とが相対回転するとき、ボールあるいはローラー21が、バネ部材13と入力軸4の外周面との間を転動しながら移動するので、そのときのフリクションを小さくすることができる。
したがって、ステアリングホイールの入力トルクと、両軸2、4の相対回転量との特性を滑らかにすることができる。
さらに、ボールあるいはローラー21の径を変えることによって、プリセット力を簡単に調整することもできる。
【0038】
【発明の効果】
第1の発明のパワーステアリング装置は、バネ収納室を、出力軸または出力軸と一体に回転する部材と、別部材としたバネ受けリング内に形成し、固定部材によって、出力軸または出力軸と一体に回転する部材に固定するようにした。
そして、バネ受けリングに設けた挿入孔に固定部材を挿入し、貫通した状態で、バネ受けリングの位置を微調整しながら、バネ受けリングの位置を特定するとともに、出力軸または出力軸と一体に回転する部材とロータリースリーブとを連係させることができる。これにより、出力軸とロータリースリーブとの位置関係は、ピンによって決まり、この関係はロータリースリーブを付け直しても、変わらない。
したがって、軸のセンタリングが済んだ後、スプリング受けの位置を決めてから固定することができ、プリセット力付与機構のセンタリングと軸のセンタリングとを簡単に、両立させることができる。
第2の発明は、固定部材の挿入孔のうちの1個には、固定部材を挿入した状態で、バネ受けリングの位置が直径方向にのみ移動できる遊びを設けたため、回転方向の移動の自由度がない。
このため、固定部材を締め付けない状態でも、バネ受けリングがやたらにがたつかず、センタリングがやり易い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施例のパワーステアリング装置の断面図である。
【図2】 図1のII−II線断面図である。
【図3】 第1実施例のバネ受けリングの正面図である。
【図4】 第2実施例のバネ受けリング部分の断面図で、図2に相当する図である。
【図5】 第2実施例のバネ受けリングの正面図である。
【図6】 第3実施例のパワーステアリング装置を示す断面図で、バネ受けリング25をロータリースリーブ8に設けた例を示している。
【図7】 第4実施例のパワーステアリング装置を示す断面図で、バネ受けリング25を出力軸2の大径部に設けた例を示している。
【図8】 従来例の油圧式パワーステアリング装置を示す断面図である。
【図9】 図8のパワーステアリング装置のバネ収納室9の断面図である。
【図10】 図9で、入力軸4と出力軸2とが相対回転したときの状態を示した断面図である。
【図11】 バネ部材13としての板バネの斜視図である。
【符号の説明】
2 出力軸
4 入力軸
5 トーションバー
9 バネ収納室
13 バネ部材
23 ピン
25 バネ受けリング
26 ボルト
27 ピン孔
28 ボルト孔
30 ボルト
31 ボルト
32 ボルト孔
33 ボルト孔
34 ピン孔
Claims (2)
- 出力軸と、この出力軸とトーションバーを介して連結した入力軸と、この入力軸の外周に設けるとともに、上記出力軸と一体回転するロータリースリーブと、上記入力軸に設けたロータリースプールとを備え、上記ロータリースリーブとロータリースプールとでステアリングバルブを構成し、上記入力軸と出力軸とを相対回転させ、ステアリングバルブを切換え、その切換量に応じたアシスト力を付与する構成にし、しかも上記出力軸と一体に回転するバネ収納室を設け、このバネ収納室に入力軸を挿入し、この入力軸の軸線を境にして対称となる入力軸の両側面を挟むように配置した一対のバネ部材を入力軸に圧接させて、そのバネ力でプリセット力を発揮させる構成にしたパワーステアリング装置において、出力軸または出力軸と一体に回転する部材とは別部材であるバネ受けリングを設け、このバネ受けリングにバネ収納室と少なくとも1個の挿入孔とを設け、この挿入孔を貫通し、上記ロータリースリーブに形成した切り欠きに固定部材を挿入配置するとともに、上記固定部材は出力軸にも組み付け、これによってバネ受けリングと、出力軸または出力軸と一体に回転する部材と、ロータリースリーブとの三者の相対位置を決め、かつ、この固定部材と挿入孔との間に、バネ受けリングを出力軸または出力軸と一体に回転する部材に対して位置の微調整を可能とする微調整手段を設けたことを特徴とするパワーステアリング装置。
- 1個の挿入孔には、この挿入孔に固定部材を挿入した状態で、バネ受けリングの位置が直径方向にのみ移動できる遊びを微調整手段として設けたことを特徴とする請求項1に記載のパワーステアリング装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16190397A JP3728371B2 (ja) | 1997-03-05 | 1997-06-04 | パワーステアリング装置 |
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