JP5231375B2 - 電動ステアリングロック装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の駐車時にステアリングホイールの回動を電動でロックするための電動ステアリングロック装置に関するものである。

近年、車両には盗難防止の目的で駐車時にステアリングホイールの回動を電動でロックするための電動ステアリングロック装置を備えたものがある。この電動ステアリングロック装置は、例えばエンジン作動状態でドライバがエンジンスタートスイッチをＯＦＦ操作すると、これを検知して電動モータを駆動し、該電動モータによってロック部材を移動させてステアリングシャフトに係合させることによってステアリングホイールの回動をロックし、エンジン停止状態でドライバがエンジンスタートスイッチをＯＮ操作すると、これを検知して電動モータを駆動し、該電動モータによってロック部材を移動させて該ロック部材のステアリングシャフトへの係合を解除し、ステアリングホイールをアンロックしてステアリング操作を可能とするものである。

ところで、斯かる電動ステアリングロック装置においてステアリングホイールのロック／アンロックを電動で行うためには、ロック部材がロック位置又はアンロック位置にあるか否かを検知して電動モータを駆動制御する必要があり、そのためにロック部材の位置検知機構が設けられている。この位置検知機構としては、例えばロック部材に磁石を取り付け、ロック位置とアンロック位置に対応する箇所にホール素子等の磁気検知素子をそれぞれ配置し、これらの磁気検知素子によって磁石の磁力を検知することによってロック部材がロック位置にあるかアンロック位置にあるかを検知するものが使用されている。

例えば、特許文献１には、ロック部材であるロックバーを支持するロックストッパに磁石を設けるとともに、ロックストッパに対向して配置された基板のロック／アンロックに対応する位置にホール素子をそれぞれ設け、これらのホール素子によってロックバーがロック位置にあるかアンロック位置にあるかを磁気的に検知する構成が開示されている。この構成においては、ロックストッパと基板との間に内部ケースが配置され、この内部ケースには、ロックストッパの移動方向に沿って切り欠かれた案内凹部が貫設されている。そして、この案内凹部によって磁石が内部ケースを貫通してホール素子に対向するよう構成されている。

特開２００８−０４９９０８号公報

しかしながら、特許文献１において提案された前記構成では、案内凹部がロックストッパ側から基板側まで貫通して設けられているため、ロックストッパを作動させるウォーム等に塗布されたグリスがモータ作動時に基板側に飛び散ってしまい、基板の電気的作動に支障を来す（例えば、基板に付着したグリスに金属片が付着することによるショートや基板のコーティングが溶ける等の不具合が発生する）可能性があった。

又、特許文献１には、ロックストッパに磁石を固定する構造として、磁石の脱落方向とは反対側にロックバー等の金属部品を配置し、磁石をそれ自体の磁力によって金属部品に吸着させることによって該磁石をロックストッパに固定する構成が開示されている。

ところが、上記固定構造によれば、磁石は自身の磁力のみによってロックストッパに固定されているため、車両走行時の大きな振動によって磁石がロックストッパから脱落する可能性がある。又、上記固定構造によれば、磁石を吸着させる金属部品に磁石の磁界が引っ張られて影響を受け、ホール素子による位置検知の精度が低下することも考えられる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、グリスの飛散による基板の電気的な不具合を解消するとともに、磁石の脱落を確実に防いでロック部材の位置を常に正確に検出することができる電動ステアリングロック装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
車両のステアリングシャフトに係合するロック位置とその係合が解除されるアンロック位置との間を移動可能なロック部材と、
該ロック部材を作動させる電動モータと、
該電動モータの出力軸の回転力を前記ロック部材の進退力に変換する駆動機構と、
前記ロック部材に固定された磁石と、
該磁石に対向配置されて前記磁石の磁力を検出可能な磁気検出素子が設けられた基板と、
前記ロック部材、電動モータ、磁石及び基板を収納するハウジングと、
を備えた電動ステアリングロック装置において、
前記ハウジングに、前記ロック部材と前記駆動機構を収納するロック部材収納部と、前記基板を収納する基板収納部と、これらのロック部材収納部と基板収納部とを連通させて前記磁石と前記基板との対向空間を形成する連通部を形成し、
前記連通部を閉塞する樹脂製のカバーを前記ロック部材と前記基板との間に設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ロック部材に、前記基板側が開口して前記磁石を収納する磁石収納部を設け、
前記カバーを、前記磁石収納部の開口部に対向して前記磁石の前記磁石収納部からの脱落を阻止する位置に配置したことを特徴とする。

本発明によれば、ハウジングに形成されたロック部材収納部と基板収納部とを連通させて磁石と基板との対向空間を形成する連通部をカバーで閉塞したため、駆動機構に塗布されたグリスが連通部を経て基板に飛び散ることがなく、又、カバーは非磁性体の樹脂で構成されているため、このカバーが磁石と磁気検出素子との間に介在しても、磁気検出素子による磁石の磁気検出に支障を来すことがない。そして、カバーが磁石のロック部材からの脱落を阻止する位置に配置されているため、車両走行時の振動によっても磁石がロック部材から脱落することがない。

以上のように、グリスの基板への飛び散りがカバーによって防がれるために基板の電気的な不具合が解消されるとともに、磁石のロック部材からの脱落がカバーによって確実に防がれるため、ロック部材の位置（ロック／アンロック位置）を常に正確に検出することができ、この検出に基づいて電動モータを駆動制御してステアリングホイールの回動を常に確実にロック／アンロックすることができる。

又、グリスの基板への飛び散りを防ぐためのカバーを磁石の脱落防止用としても兼用するため、磁石をロック部材の磁石収納部に固定する手段として簡易な固定手段（例えば、圧入のみ、或いは接着剤や粘着剤を塗布しての挿入等）を採用することができ、専用の固定部材を省略して部品点数と製造コストの削減を図ることができる。

本発明に係る電動ステアリングロック装置のロック状態を示す縦断面図である。 本発明に係る電動ステアリングロック装置のアンロック状態を示す縦断面図である。 本発明に係る電動ステアリングロック装置の分解斜視図である。 本発明に係る電動ステアリングロック装置のカバーの斜視図である。 本発明に係る電動ステアリングロック装置のケースの底面図である。 本発明に係る電動ステアリングロック装置のケースを底面側から見た斜視図である。 本発明に係る電動ステアリングロック装置のカバー組付前の状態をリッドを取り外して示す底面図である。 本発明に係る電動ステアリングロック装置のカバー組付後の状態をリッドを取り外して示す底面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る電動ステアリングロック装置のロック状態を示す縦断面図、図２は同電動ステアリングロック装置のアンロック状態を示す縦断面図、図３は同電動ステアリングロック装置の分解斜視図、図４はカバーの斜視図、図５はケースの底面図、図６は同ケースを底面側から見た斜視図、図７は電動ステアリングロック装置のカバー組付前の状態をリッドを取り外して示す底面図、図８は同電動ステアリングロック装置のカバー組付後の状態をリッドを取り外して示す底面図である。

本発明に係る電動ステアリングロック装置１は、電動によって不図示のステアリングシャフト（ステアリングホイール）の回動をロック／アンロックするものであって、そのハウジング２は、金属製（例えば、マグネシウム合金）のケース３と該ケース３の下面開口部を覆う樹脂製のリッド４によって構成されている。

上記ケース３は矩形ボックス状に成形されており、その上部には円弧状の凹部３ａが形成されており、この凹部３ａには不図示のコラムチューブが嵌め込まれ、このコラムチューブはケース３に結着される不図示の円弧状のブラケットによってケース３に固定される。尚、図示しないが、コラムチューブ内には前記ステアリングシャフトが挿通しており、該ステアリングシャフトの上端にはステアリングホイールが結着され、ステアリングシャフトの下端はステアリングギヤボックスに連結されている。そして、ドライバがステアリングホイールを回動操作すれば、その回転はステアリングシャフトを経てステアリングギヤボックスに伝達され、操舵機構が駆動されて前輪が転舵されて所要の操舵がなされる。

又、図３に示すように、ケース３の側部には矩形のコネクタ配設部３ｂが開口しており、このコネクタ配設部３ｂが形成された側面以外の他の３つの側面にはピン５が圧入される円孔状のピン孔３ｃ（図３には２つのみ図示）が形成されている。

他方、前記リッド４は矩形平板状に成形されており、その内面（上面）には３つのブロック状のピン留め部４Ａと３つの円柱状のカバー押さえ部４Ｂ及び有底筒状のギヤ保持筒部４Ｃが一体に立設されている。ここで、３つのピン留め部４Ａはケース３の前記ピン孔３ｃの位置に対応する箇所に形成されており、これらには前記ピン５が圧入される円孔状のピン挿通孔４ａ（図３には１つのみ図示）が形成されている。

而して、リッド４は、図１及び図２に示すように、ケース３の下面開口部を下方から覆うようにケース３の下端部内周に嵌め込まれ、ケース３の側部に形成された３つの前記ピン孔３ｃ（図３参照）に挿通するピン５を該リッド４に立設された３つのピン留め部４Ａに形成されたピン挿通孔４ａに圧入することによってケース３に固定される。

ところで、ハウジング２には、図５及び図６に示すように、ロック部材収納部２Ａと基板収納部２Ｂが形成されており、これらのロック部材収納部２Ａと基板収納部２Ｂとは上下方向に延びる細長い連通部２Ｃによって互いに連通している。

図１及び図２に示すように、上記ロック部材収納部２Ａにはロック部材６が収納されており、このロック部材６は、下端部外周に雄ネジ部７ａが刻設された略円筒状のドライバ７と、該ドライバ７内に上下動可能に収容されたプレート状のロックボルト８とで構成されている。ここで、ロックボルト８には上下方向に長い長孔８ａが形成されており、ロックボルト８は長孔８ａに横方向に挿通するピン９によってドライバ７に連結されている。尚、ピン９は、ドライバ７に横方向に貫設されたピン挿通孔７ｂに圧入によって挿通保持されている。

そして、ロックボルト８は、ケース３に形成された矩形の挿通孔３ｄ内に上下動可能に嵌合しており、これとドライバ７の隔壁７ｃ間に縮装されたスプリング１０によって常時上方に付勢され、通常はロックボルト８の長孔８ａの下部がピン９に係合することによって該ロックボルト８はドライバ７と共に上下動する。

又、ドライバ７の上部外周の相対向する箇所には水平に延びるアーム７Ａと上下方向に長い回り止め部７Ｂが一体に形成されており、アーム７Ａは、ハウジング２（ケース３）に形成された前記連通部２Ｃに上下動可能に収容され、回り止め部７Ｂは、ケース３に形成された係合溝３ｅに係合してドライバ７の回転を阻止する。そして、アーム７Ａの先端部には横断面矩形の磁石収納部７ｄが形成されており、この磁石収納部７ｄには四角柱状の磁石１１が圧入によって収納されている。

更に、図１及び図２に示すように、ハウジング２内に形成された前記ロック部材収納部２Ａには円筒状のギヤ部材１２が回転可能に収容されており、該ギヤ部材１２の下部外周はリッド４の内面（上面）に立設された前記ギヤ保持筒部４Ｃによって回転可能に保持されている。そして、このギヤ部材１２の下部外周にはウォームギヤ１２ａが形成され、内周には雌ネジ部１２ｂが形成されている。

上記ギヤ部材１２の内部には前記ドライバ７の下部が挿入されており、このドライバ７の下部外周に形成された前記雄ネジ部７ａは、ギヤ部材１２の内周に形成された前記雌ネジ部１２ｂが噛合している。そして、リッド４のギヤ保持筒部４Ｃの中心部に形成された円柱状のスプリング受け４ｂとドライバ７の隔壁７ｃの間にはスプリング１３が縮装されており、ロック部材６（ドライバ７とロックボルト８）はスプリング１３によって常時上方に付勢されている。

又、図７に示すように、ハウジング２内には電動モータ１４が横置き状態で収納されており、この電動モータ１４の出力軸１４ａには小径のウォーム１５が形成されている。このウォーム１５は、ハウジング２に形成された前記ロック部材収納部２Ａ内に収納され、ギヤ部材１２の外周に形成された前記ウォームギヤ１２ａに噛合している。ここで、ウォーム１５とウォームギヤ１２ａは、電動モータ１４の出力軸１４ａの回転力をロック部材６の進退力に変換する駆動機構を構成している。尚、図７に示すように、電動モータ１４の出力軸１４ａの自由端は、ケース３に形成された軸受凹部３ｆによって回転可能に支持されている。

一方、図１、図２、図７及び図８に示すように、ハウジング２に形成された前記基板収納部２Ｂには基板１６が収納されており、この基板１６は、ケース３の内面の相対向する箇所に形成された基板保持溝３ｇ（図５及び図６参照）にその両端縁を差し込むことによってケース３に固定保持されている。

ここで、図３に示すように、基板１６の内面上下のロック及びアンロック位置に対応する位置には磁気検出素子である第１及び第２のホール素子１７，１８が設けられている。又、基板１６にはコネクタ１９が取り付けられており、このコネクタ１９には、車体に内蔵された不図示のＥＣＵから延びる不図示のコネクタが接続され、第１及び第２のホール素子１７，１８はＥＣＵに電気的に接続されている。尚、コネクタ１９には上下２つのモータ給電端子２０が突設されており、これらのモータ接続端子２０は前記電動モータ１４に接続され、電動モータ１４には不図示のバッテリからモータ接続端子２０を経て電力が供給される。又、図７及び図８に示すように、コネクタ１９は、ケース３の側部に形成された前記コネクタ配設部３ｂに組み込まれている。

ところで、本実施の形態では、ハウジング２に形成された前記ロック部材収納部２Ａと前記基板収納部２Ｂとを連通させる連通部２Ｃは、ドライバ７のアーム７Ａに取り付けられた前記磁石１１と基板収納部２Ｂに収納された前記基板１６との対向空間を形成している。そして、図１及び図２に示すように、ロック部材６と基板１６との間の位置（アーム７Ａの磁石収納部７ｄの開口部に対向して磁石１１の磁石収納部７ｄからの脱落を阻止する位置）には樹脂製のカバー２１が配設されており、このカバー２１によって連通部２Ｃが閉塞されるとともに、磁石１１の磁石収納部７ｄからの脱落が阻止されている。

ここで、カバー２１は、図４に示すように、水平なベース部２１Ａと該ベース部２１Ａから垂直に起立する遮蔽部２１Ｂとで構成されており、ベース部２１Ａには前記ギヤ部材１２との干渉を避けるための円弧状の切欠き２１ａが形成されるとともに、前記電動モータ１４の出力軸１４ａの端部を押さえるための凸部２１ｂが一体に形成されている。

又、カバー２１の遮蔽部２１Ｂには、前記ドライバ７の水平なアーム７Ａの上下動を許容する袋状の凹部２１ｃが形成されており、この凹部２１ｃ内にアーム７Ａの先端部及び該アーム７Ａの磁石収納部７ｄに収納された磁石１１が挿入されている。

而して、カバー２１は、遮蔽部２１Ｂの両側端縁が図５に示すケース３に相対向して形成された一対のカバー挿入溝３ｈに嵌め込まれ、ベース部２１Ａがリッド４に形成された前記カバー押さえ部４Ｂ上に載置されることによって、図１及び図２に示すようにロック部材６と基板１６との間に配設されている。

次に、以上のように構成された電動ステアリングロック装置１の動作（ロック／アンロック動作）を図１及び図２に基づいて説明する。

不図示のエンジンが停止している状態では、図１に示すように、ロック部材６のロックボルト８は上限のロック位置にあって、その上端部がケース３のロックボルト挿通孔３ｄから凹部３ａに突出して不図示のステアリングシャフトに係合して該ステアリングシャフトの回動をロックしており、このロック状態においては不図示のステアリングホイールを回動操作することができず、これによって車両の盗難が防がれる。尚、このとき、アーム７Ａに収容された磁石１１は、基板１６に設けられた上方の第１のホール素子１７の近傍に位置している。

上記状態からドライバが不図示のエンジンスタートスイッチをＯＮ操作すると、ＥＣＵがこれを検知して電動ステアリングロック装置１に対してアンロック信号を送信する。すると、電動ステアリングロック装置１の基板１６に設けられた制御部は、電動モータ１４に給電してこれを起動する。

上述のように電動モータ１４が起動されると、その出力軸１４ａの回転はウォーム１５とウォームギヤ１２ａによって減速されつつ方向が直角に変換されてギヤ部材１２に伝達され、該ギヤ部材１２が回転されるため、該ギヤ部材１２の内周に刻設された雌ネジ部１２ｂに螺合する雄ネジ部７ａが形成されたドライバ７がスプリング１３の付勢力に抗して下動する。このようにドライバ７が下動すると、該ドライバ７に一体に形成されたアーム７Ａとピン９によってドライバ７に連結されたロックボルト８が下動する。

而して、上述のようにロックボルト８が下動して図２に示すように下限のアンロック位置に達すると、該ロックボルト８の上端部がケース３のロックボルト挿通孔３ｄの内部に退避するため、ロックボルト８のステアリングシャフトへの係合が解除され、ステアリングシャフトのロックが解除されてアンロック状態となり、ドライバによるステアリングホイールの回動操作が可能となる。

又、ドライバ７のアーム７Ａが下動すると、その先端部に収容された磁石１１が図２に示すように基板１６の下方の第２のホール素子１８に近づき、該第２のホール素子１８によって磁石１１の磁力が検出される。これによってロックボルト８がアンロック位置に移動したことが検出され、基板１６の制御部が電動モータ１４の駆動を停止するとともに、車体側のＥＣＵにアンロック完了信号を送信するため、図２に示すアンロック状態が維持され、車両の走行が可能となる。

そして、車両が停止し、ドライバがエンジンスタートスイッチをＯＦＦ操作してエンジンを切ると、ＥＣＵがこれを検知して電動ステアリングロック装置１に対してロック信号を送信する。すると、電動ステアリングロック装置１の基板１６に設けられた制御部は、電動モータ１４に通電して該電動モータ１４の出力軸１４ａを逆転させる。

上述のように電動モータ１４の出力軸１４ａが逆転されると、その回転はウォーム１５とウォームギヤ１２ａを経てギヤ部材１２に伝達され、該ギヤ部材１２が逆転されるためにドライバ７が上動し、該ドライバ７に一体に形成されたアーム７Ａとピン９によってドライバ７に連結されたロックボルト８が上動する。

而して、上述のようにロックボルト８が上動して図１に示すように上限のロック位置に達すると、該ロックボルト８の上端部がケース３のロックボルト挿通孔３ｄから凹部３ａに突出するため、ロックボルト８がステアリングシャフトに係合し、ステアリングシャフトの回動がロックされてステアリングホイールの回動操作が不可能となる。尚、ロックボルト８のステアリングシャフトの係合溝への係合が良好に行われない場合には、該ロックボルト８に形成された長孔８ａ内をピン９が相対移動することができる範囲でロックボルト８がスプリング１０の付勢力に抗して下動するため、ロックボルト８に過大な負荷が作用することがない。

又、ドライバ７のアーム７Ａが上動すると、その先端部に収容された磁石１１が図１に示すように基板１６の上方の第１のホール素子１７に近づき、該第１のホール素子１７によって磁石の磁力１１が検出される。これによってロックボルト８がロック位置に移動したことが検出され、基板１６の制御部が電動モータ１４の駆動を停止するとともに、車体側のＥＣＵにロック完了信号を送信するため、図１に示すロック状態が維持され、これによって車両の盗難が防がれる。尚、本実施の形態では、第１及び第２のホール素子１７，１８をロック位置及びアンロック位置において磁石１１と対向する位置に設けず、これらのロック位置及びアンロック位置から多少外れた位置に配置したが、これは両ホール素子１７，１８を所定距離以上離すことによって、磁石１１がロック位置又はアンロック位置に達した際に両ホール素子１７，１８が磁石１１の磁力を同時に検出するという不具合の発生を防ぐためである。

而して、本発明に係る電動ステアリングロック装置１によれば、ハウジング２に形成されたロック部材収納部２Ａと基板収納部２Ｂとを連通させて磁石１１と基板１６との対向空間を形成する連通部２Ｃをカバー２１で閉塞したため、駆動機構を構成するウォーム１５とウォームギヤ１２ａに塗布されたグリスが連通部２Ｃを経て基板１６に飛び散ることがなく、又、カバー２１は非磁性体の樹脂で構成されているため、このカバー２１が磁石１１とホール素子１７，１８との間に介在しても、ホール素子１７，１８による磁石１１の磁気検出に支障を来すことがない。そして、カバー２１が磁石１１のロック部材６（アーム７Ａ）からの脱落を阻止する位置に配置されているため、車両走行時の振動によっても磁石１１がロック部材６（アーム７Ａ）から脱落することがない。

以上のように、グリスの基板１６への飛び散りがカバー２１によって防がれるために基板１６の電気的な不具合が解消されるとともに、磁石１１のロック部材６（アーム７Ａ）からの脱落がカバー２１によって確実に防がれるため、ロック部材６（磁石１１）の位置（ロック／アンロック位置）を常に正確に検出することができ、この検出に基づいて電動モータ１４を駆動制御してステアリングホイールの回動を常に確実にロック／アンロックすることができる。

又、グリスの基板１６への飛び散りを防ぐためのカバー２１を磁石１１の脱落防止用としても兼用するため、磁石１１をアーム７Ａの磁石収納部７ｄに固定する手段として簡易な固定手段（例えば、圧入のみ、或いは接着剤や粘着剤を塗布しての挿入等）を採用することができ、専用の固定部材を省略して部品点数と製造コストの削減を図ることができるという効果も得られる。

１ 電動ステアリングロック装置
２ ハウジング
２Ａ ハウジングのロック部材収納部
２Ｂ ハウジングの基板収納部
２Ｃ ハウジングの連通部
３ ケース
３ａ ケースの凹部
３ｂ ケースのコネクタ配設部
３ｃ ケースのピン孔
３ｄ ケースのロックボルト挿通孔
３ｅ ケースの係合溝
３ｆ ケースの軸受凹部
３ｇ ケースの基板保持溝
３ｈ ケースのカバー挿入溝
４ リッド
４Ａ リッドのピン留め部
４Ｂ リッドのカバー押さえ部
４Ｃ リッドのギヤ保持筒部
４ａ リッドのピン挿通孔
４ｂ リッドのスプリング受け
５ ピン
６ ロック部材
７ ドライバ
７Ａ ドライバのアーム
７Ｂ ドライバの回り止め部
７ａ ドライバの雄ネジ部
７ｂ ドライバのピン挿通孔
７ｃ ドライバの隔壁
７ｄ アームの磁石収納部
８ ロックボルト
８ａ ロックボルトの長孔
９ ピン
１０ スプリング
１１ 磁石
１２ ギヤ部材
１２ａ ウォームギヤ
１２ｂ ギヤ部材の雌ネジ部
１３ スプリング
１４ 電動モータ
１４ａ 電動モータの出力軸
１５ ウォーム
１６ 基板
１７ 第１のホール素子（磁気検出素子）
１８ 第２のホール素子（磁気検出素子）
１９ コネクタ
２０ モータ給電端子
２１ カバー
２１Ａ カバーのベース部
２１Ｂ カバーの遮蔽部
２１ａ カバーの切欠き
２１ｂ カバーの凸部
２１ｃ カバーの凹部

Claims (2)

1. 車両のステアリングシャフトに係合するロック位置とその係合が解除されるアンロック位置との間を移動可能なロック部材と、
   該ロック部材を作動させる電動モータと、
   該電動モータの出力軸の回転力を前記ロック部材の進退力に変換する駆動機構と、
   前記ロック部材に固定された磁石と、
   該磁石に対向配置されて前記磁石の磁力を検出可能な磁気検出素子が設けられた基板と、
   前記ロック部材、電動モータ、磁石及び基板を収納するハウジングと、
   を備えた電動ステアリングロック装置において、
   前記ハウジングに、前記ロック部材と前記駆動機構を収納するロック部材収納部と、前記基板を収納する基板収納部と、これらのロック部材収納部と基板収納部とを連通させて前記磁石と前記基板との対向空間を形成する連通部を形成し、
   前記連通部を閉塞する樹脂製のカバーを前記ロック部材と前記基板との間に設けたことを特徴とする電動ステアリングロック装置。
2. 前記ロック部材に、前記基板側が開口して前記磁石を収納する磁石収納部を設け、
   前記カバーを、前記磁石収納部の開口部に対向して前記磁石の前記磁石収納部からの脱落を阻止する位置に配置したことを特徴とする請求項１記載の電動ステアリングロック装置。
   

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