(57)【要約】【課題】簡易な構造でブラシ付勢手段の湾曲を防止し、ブラシ有効長及びブラシ寿命を確保しながら、ブラシ異音を低減することのできる、ブラシ装置及び回転電機を提供する。【解決手段】本発明は、整流子１６に摺接するブラシ２４と、ブラシ２４を整流子１６側へ付勢するブラシ付勢手段３２と、ブラシ付勢手段３２及びブラシ２４を収容するブラシホルダ２１とを備えたブラシ装置２０に関する。ブラシ２４の整流子１６と反対側の部分には、傾斜面２４ａが形成され、傾斜面２４ａは、ブラシ２４の整流子１６回転方向下流側の側面２４ｆと鋭角を形成するように形成され、ブラシホルダ２１には、ブラシ付勢手段３２のブラシ２４側端部とは反対側の端部を支持する支持部３１と、ブラシ付勢手段３２を整流子１６の回転方向下流側に誘導する付勢手段誘導部３１ａとを備えたブラシ装置である。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流子に摺接するブラシと、該ブラシを前記整流子側へ付勢するブラシ付勢手段と、該ブラシ付勢手段及び前記ブラシを収容するブラシホルダと、を備えたブラシ装置において、
前記ブラシの前記整流子と反対側の部分には、傾斜面が形成され、
該傾斜面は、前記ブラシの前記整流子回転方向下流側の側面と鋭角を形成するように形成され、
前記ブラシホルダは、前記ブラシ付勢手段の前記ブラシ側端部とは反対側の端部を支持する支持部と、前記ブラシ付勢手段を前記整流子の回転方向下流側に誘導する付勢手段誘導部と、を備えることを特徴とするブラシ装置。
【請求項２】
前記付勢手段誘導部は、前記ブラシホルダの前記支持部に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のブラシ装置。
【請求項３】
前記付勢手段誘導部は、前記支持部の前記整流子回転方向上流側の端部に形成されたことを特徴とする請求項２に記載のブラシ装置。
【請求項４】
前記付勢手段誘導部は、前記支持部の端部を前記ブラシホルダの前記整流子回転方向下流側に位置する側面に向けて折曲して形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のブラシ装置。
【請求項５】
前記ブラシの前記傾斜面には、前記ブラシ付勢手段を係止する係止部が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のブラシ装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のブラシ装置を用いたことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシ装置及び回転電機に係り、特に、ブラシホルダの整流子側とは反対側の端部（以下、「ブラシホルダ後端側」と記す）に付勢手段の誘導部を備え、ブラシに付勢手段の係止部を備えたブラシ装置及び回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、回転電機には、整流子に摺接するブラシと、このブラシを整流子側へ付勢する付勢手段としてのコイルスプリングと、ブラシ及びコイルスプリングを収容するブラシホルダが配設されたブラシ装置が用いられる。
【０００３】
そして、上記回転電機は、ブラシに流れる電流が整流子によって整流されることにより巻線に所定の電流が流れ、これにより巻線に磁界が生じる構成となっている。また、この巻線に生じた磁界に対して磁石の吸引・反発力が働くことにより回転子が回転する構成となっている。
【０００４】
ところが、上記回転電機に用いられるブラシ装置において、回転子の回転中にブラシが整流子と摺接することにより振動し、異音が発生するという問題が生じていた。
【０００５】
そこで、このような問題を解消するため、図５に示すようなブラシ装置が提案されている。このブラシ装置５２０は、ブラシホルダ５２１と、このブラシホルダ５２１の内部にブラシ５２４及びコイルスプリング５３２を有して構成されており、コイルスプリング５３２によってブラシ５２４が整流子５１６側へ付勢されている。
【０００６】
また、ブラシ５２４のコイルスプリング５３２との当接面は、傾斜面５２４ａとして形成されている。ブラシ５２４のコイルスプリング５３２との当接面が傾斜面５２４ａとして形成されていることにより、ブラシ５２４がブラシホルダ５２１の内壁側面５２１ａに押圧され、ブラシ５２４の振動が防止されるようになっている。
【０００７】
また、他の技術として、ブラシ及びブラシホルダを長手方向にみた形状が平行四辺形となるように変形して形成し、ブラシホルダの内壁２面にブラシを押圧する技術が提案されている。また、他の技術として、ブラシのブラシ付勢手段との当接面に突起を形成し、この突起にコイルスプリングを１８０°ねじった状態で係止させ、コイルスプリングのねじり反力によりブラシをブラシホルダ内壁面に押圧する技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−１８４１０４号（第４頁、図１、図５、図６）
【特許文献２】
実願平４−６５７５２号（実開平６−２４３７８号公報）の全文明細書および図面（第８頁、図４、図５、図７）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記傾斜面５２４ａを形成する技術においては、傾斜面５２４ａを形成したことにより、コイルスプリング５３２が湾曲し、コイルスプリング５３２の共振又は自励振動を起こすという不具合が生じることとなった。すなわち、ブラシ５２４の傾斜面長軸部５２４ｃ側とブラシ５２４の傾斜面短軸部５２４ｄ側とでは、コイルスプリング５３２の付勢力差が生じることとなり、この付勢力差が生じた結果、コイルスプリング５３２は付勢力の強い方から弱い方へと湾曲することとなる。
【００１０】
このような不具合に対処するために、傾斜面５２４ａの傾斜角度をより鋭角に形成する技術やコイルスプリング５３２の径を大きくする技術も考えられるが、このようにした場合には、傾斜面短軸部５２４ｄが短くなることによりブラシ有効長が短くなるという不具合が生じるという問題や、コイルスプリング５３２による付勢力が必要以上に増すことによるブラシ寿命が短くなるという不具合が生じるという問題があった。
【００１１】
また、ブラシ及びブラシホルダを平行四辺形となるように変形して形成する技術においては、特殊なブラシ及びブラシホルダを作成する必要があり、製作コストがかかるという問題があった。
また、コイルスプリングを係止するための突起をブラシに作成し、コイルスプリングを１８０°ねじった状態で係止させる技術においては、コイルスプリングを１８０°ねじるための道具と、ねじるための作業が必要であるという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易な構造でブラシ付勢手段の湾曲を防止し、ブラシ有効長及びブラシ寿命を確保しながら、ブラシ異音を抑制することのできる、ブラシ装置及び回転電機を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、請求項１に記載のブラシ装置によれば、整流子に摺接するブラシと、該ブラシを前記整流子側へ付勢するブラシ付勢手段と、該ブラシ付勢手段及び前記ブラシを収容するブラシホルダと、を備えたブラシ装置において、前記ブラシの前記整流子と反対側の部分には、傾斜面が形成され、該傾斜面は、前記ブラシの前記整流子回転方向下流側の側面と鋭角を形成するように形成され、前記ブラシホルダは、前記ブラシ付勢手段の前記ブラシ側端部とは反対側の端部を支持する支持部と、前記ブラシ付勢手段を前記整流子の回転方向下流側に誘導する付勢手段誘導部とを備えることにより解決される。
【００１４】
このように、本発明によれば、ブラシの付勢方向と同方向に、ブラシ付勢手段が誘導されているので、ブラシ付勢手段の湾曲が防止でき、ブラシ付勢手段の共振及び自励振動を防止することができる。
【００１５】
このとき、請求項２に記載のブラシ装置のように、請求項１に記載のブラシ装置において、前記付勢手段誘導部は、前記ブラシホルダの前記支持部に形成されていると、通常使用されるブラシ付勢手段のストッパとしての支持部に加工を施すのみで付勢手段誘導部が形成できるので好適である。
【００１６】
また、請求項３に記載のブラシ装置のように、請求項２に記載のブラシ装置において、前記付勢手段誘導部は、前記支持部の前記整流子回転方向上流側の端部に形成されていると、端部を折り曲げるだけで付勢手段誘導部を簡易に作成することができるので好適である。
【００１７】
また、請求項４に記載のブラシ装置のように、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のブラシ装置において、前記付勢手段誘導部は、前記支持部の端部を前記ブラシホルダの前記整流子回転方向下流側に位置する側面に向けて折曲して形成されていると、簡易な構造で、ブラシ付勢手段を、ブラシホルダの整流子回転方向下流側の壁側方向へ確実に誘導することができるので好適である。
【００１８】
また、請求項５に記載のブラシ装置のように、請求項１に記載のブラシ装置において、前記ブラシの前記傾斜面には、前記ブラシ付勢手段を係止する係止部が形成されていると、ブラシ付勢手段をブラシに係止させることができるため、ブラシ付勢手段はブラシに追随することができる。このことより、ブラシ付勢手段は、ブラシ付勢手段支持部とブラシの傾斜面に形成された係止溝により両端を位置決めされ、ブラシホルダの整流子回転方向下流側の壁側方向へ誘導されるため、ブラシ付勢手段が湾曲することがなくなり好適である。
【００１９】
また、請求項６に記載の回転電機は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のブラシ装置を用いているので、ブラシ付勢手段の共振及び自励振動を防止でき、これによりブラシ異音の発生を抑制することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
【００２１】
図１乃至図４は本発明の一実施形態を示す図で、図１は回転電機の構成を示す側面断面図、図２はブラシ装置の正面図、図３はブラシとブラシ付勢手段の当接面付近の概略説明図、図４はブラシとブラシ付勢手段の係止状態を示す概略説明図である。
【００２２】
本発明を自動車用空調装置のブロワ回転電機を例にとって説明する。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る回転電機１は、モータハウジング１７と、リアハウジング１８と、固定子１１と、回転子１０と、ブラシ装置２０等から構成されている。
【００２３】
モータハウジング１７は、有底の中空円筒形状に形成されており、後述する回転子１０を収容するものである。
モータハウジング１７の底部には、軸受支持部１２が形成されており、この軸受支持部１２には、すべり軸受からなる軸受１３が収容されている。
【００２４】
リアハウジング１８は、モータハウジング１７の開口部に、後述する基板ホルダ２７を介して配設される。
また、リアハウジング１８の底部には、軸受支持部１４が形成されており、この軸受支持部１４には、すべり軸受からなる軸受１５が収容されている。
【００２５】
モータハウジング１７とリアハウジング１８は、ブラシ装置２０を挟持する状態で、基板ホルダ２７を介して、スクリュー６１によって螺子留めされている。
【００２６】
固定子１１は、モータハウジング１７の内周面に沿って配設されるように断面扇形状からなる永久磁石等で構成されており、モータハウジング１７の内周面に図示しない接着剤等によって周方向に略等間隔で固着されている。
【００２７】
回転子１０は、回転軸１９を有して形成されており、この回転軸１９の中央部分には、薄板金属板を回転軸１９方向に積層して形成されたコア６２が固設されている。回転軸１９のブラシ装置２０側部分には、整流子１６が配設され、この整流子１６と電気的に接続された巻線６３がコア６２の所定個所に巻回されている。
整流子１６は、ブラシ装置２０に保持されたブラシ２４と摺接可能に配設され、ブラシ２０から供給された電流を整流して巻線６３に供給するように構成されている。
【００２８】
本発明の一実施形態に係るブラシ装置２０は、図２に示すように、基板２２と、基板２２の外周縁を構成する周壁としての基板ホルダ２７と、ブラシホルダ２１等から構成されている。
【００２９】
基板ホルダ２７は、後述する基板２２を固定保持するためのものであり、樹脂からなる中空円筒形状に形成されている。また、基板ホルダ２７の所定個所では、スクリュー６１による螺子留めが可能となっている。
【００３０】
基板２２は、ブラシホルダ２１を載置する樹脂製の平板円板から形成されている。また、基板２２の中央部分には、整流子１６を挿入するための中央孔２３が形成されており、この中央孔２３を挟むようにして、一対のブラシホルダ２１が配設され、このブラシホルダ２１内に、略矩形形状からなる電極部材で形成されたブラシ２４が収容されている。
【００３１】
ブラシホルダ２１は、金属製の薄板を所定形状に打ち抜き、折り曲げ加工を行うことで断面コの字状にした箱形状に形成されている。このブラシホルダ２１は、基板２２に固定されている。
【００３２】
ブラシホルダ２１上面には、略楕円形状に開けられたスリット２６が形成されており、このスリット２６を介して、コネクタ２８に接続されたピグテール２５が、ブラシホルダ２１の内部に収容されたブラシ２４の上面に配線接続されている。
【００３３】
ブラシホルダ２１後端側には、支持部３１が配設されている。また、この支持部３１には、ブラシ付勢手段としてのコイルスプリング３２が支持されている。
【００３４】
コイルスプリング３２は、ワイヤをらせん状にした一般的なコイルスプリングであって、ブラシ２４との当接端とは反対側の端部が支持部３１に支持されている。
【００３５】
ブラシとブラシ付勢手段の当接面付近の概略説明図を図３に示す。
ブラシホルダ２１の支持部３１とブラシ２４との間には、コイルスプリング３２が配設されており、このコイルスプリング３２の付勢力によって、ブラシ２４が整流子１６側へ向けて付勢されている。
【００３６】
ブラシ２４のコイルスプリング３２当接面には、摺動方向に対して傾斜した傾斜面２４ａが形成されている。ブラシ２４の側面のうち、整流子１６回転方向下流側の面をブラシ側面２４ｆとすると、この傾斜面２４ａは、傾斜面２４ａとブラシ側面２４ｆとが形成する角度が鋭角となるように形成されている。また、コイルスプリング３２の付勢力の分力が、傾斜面２４ａに働き、ブラシ２４は、ブラシホルダ２１の側面２１ａ側に押圧される。
【００３７】
支持部３１には、付勢手段誘導部３１ａが形成されている。
この付勢手段誘導部３１ａは整流子１６の回転方向上流側に形成され、ブラシホルダ２１の側面２１ａ方向に折り曲げられた構造となっている。付勢手段誘導部３１ａは、コイルスプリング３２をブラシホルダ２１の側面２１ａ方向へ誘導する。
【００３８】
また、ブラシ２４の傾斜面２４ａには、係止部としての係止溝２４ｂが形成されている。係止溝２４ｂは、Ｖ字形断面を有し、コイルスプリング３２を係止する。
【００３９】
なお、ブラシホルダ２１は、スリット２６を有する上面（以下、単に「上面」と記す）、整流子１６回転方向上流側面（以下、単に「上流側面」と記す）、整流子１６回転方向下流側面（以下、単に「下流側面」と記す）、及び支持部３１を一体として平面状に形成し、最終的に各面の境界辺を折り曲げることによって立体的に形成される。本実施形態においては、上面と支持部３１を連続した面として形成し、支持部３１の整流子１６回転方向上流側端辺に付勢手段誘導部３１ａを形成したが、下流側面と支持部３１が連続した面として形成されていても、上流側面と支持部３１が連続した面として形成されていてもよい。
【００４０】
例えば、下流側面と支持部３１が連続した面として形成されている場合には、支持部３１の下流側面と支持部３１の境界辺の対辺に付勢手段誘導部３１ａを形成すればよく、また、上流側面と支持部３１が連続した面として形成されている場合には、上流側面と支持部３１の境界辺上に支持部３１ａを形成すればよい。
【００４１】
また、支持部３１は、ブラシホルダ２１と一体となって形成されている必要はなく、別体の部品としてもよい。例えば、付勢手段誘導部３１ａが形成された支持部３１をキャップ状の部品等とし、これによりコイルスプリング３２を支持できるようにしてもよい。
【００４２】
図４にブラシ２４とコイルスプリング３２の係止状態を示す。
係止溝２４ｂは、傾斜面２４ａに略円形状に形成されている。係止溝２４ｂは、コイルスプリング径に適合するように形成されており、コイルスプリング３２のブラシ２４当接側端部一巻き目３２ａを係止できるようになっている。この略円形状の係止溝２４ｂの断面は、溝部断面頂点２４ｅを頂点としたＶ字形となっている。
【００４３】
このように、支持部３１に付勢手段誘導部３１ａを形成することにより、付勢手段誘導部３１ａによってコイルスプリング３２をブラシホルダ２１の側面２１ａ方向に誘導することができる。
【００４４】
また、コイルスプリング３２をＶ字形断面を有する係止溝２４ｂに係止させることによりコイルスプリング３２をブラシ２４に追随させ、ブラシ２４が押圧されるブラシホルダ２１の側面２１ａ側へコイルスプリング３２を誘導することができる。
【００４５】
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（イ）ブラシのブラシ付勢手段当接面に傾斜面を形成することは通常行われているが、傾斜面を形成したのみでは、コイルスプリングは、付勢力差により湾曲してしまう。
本発明によれば、支持部３１に付勢手段誘導部３１ａを形成したことにより、コイルスプリング３２のブラシ２４との当接側とは反対側の端部を側面２１ａ側へ誘導することができる。また、ブラシ２４の傾斜面２４ａに形成した係止溝２４ｂにコイルスプリング３２のブラシ２４当接側端部を係止させることにより、コイルスプリング３２がブラシホルダ２１の側面２１ａ側へ誘導される。これは、ブラシ２４が傾斜面２４ａにより生じた付勢力の分力により、ブラシホルダ２１の側面２１ａ側へ押し付けられ、ブラシ２４に係止されたコイルスプリング３２も一体となってブラシ２４に追随するためである。
このように、コイルスプリング３２の両端がそれぞれ位置決めされ、コイルスプリング３２が全体としてブラシホルダ２１の側面２１ａ側へ誘導されるため、コイルスプリング３２が湾曲することがなくなる。
【００４６】
（ロ）また、コイルスプリング３２が、ブラシホルダ２１内で湾曲することがなくなることにより、コイルスプリング３２の付勢力の損失が減少する。
【００４７】
（ハ）また、コイルスプリング３２が、付勢手段誘導部３１ａ及び係止溝２４ｂにより側面２１ａ側へ誘導されるため、コイルスプリング３２は、ブラシ傾斜面短軸部２４ｄ側に移動することがなくなる。このため、コイルスプリング３２がより押縮された状態となり、より大きな付勢力を得ることができる。
【００４８】
（ニ）また、従来のようにコイルスプリングの付勢力の減少を回避するために、ブラシの傾斜面の傾斜角をより鋭角にすることによるブラシの有効長減少や、コイルスプリングの径を大きくして付勢力を増加させることによるブラシ寿命の短縮といった不都合は生じない。
【００４９】
（ホ）また、コイルスプリング３２が湾曲することにより生じる、コイルスプリング３２の共振または自励振動を抑止することができる。
【００５０】
（へ）また、本実施形態の回転電機１は、上記支持部３１の付勢手段誘導部３１ａ及びブラシ２４の係止溝３２ｂが配設されたブラシ装置２０を用いて構成されているので、コイルスプリング３２の共振または自励振動によるブラシ２４の異音を抑制することができる。
【００５１】
なお、本発明の実施の形態は、以下のように改変することができる。
（ａ）本実施形態では、図３に示すように、支持部３１に形成された付勢手段誘導部３１ａを整流子１６方向へ鈍角に折り曲げて形成した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、付勢手段誘導部３１ａを鉤爪状に形成し、コイルスプリング３２のブラシ２４との当接側と反対側の端部一巻き目をホールドするような形状としてもよい。
【００５２】
（ｂ）本実施形態では、図３に示すように、支持部３１に形成された付勢手段誘導部３１ａは、コイルスプリング３２のブラシ２４との当接側と反対側の端部一巻き目を支持するように形成された例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、付勢手段誘導部３１ａを略直角に屈曲させ、２巻き目以降まで支持するような形状としてもよい。
【００５３】
（ｃ）本実施形態では、図３、図４に示すように、ブラシ２４に形成した係止溝２４ｂの断面をＶ字形とした例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、係止溝２４ｂの断面を略Ｕ字形に形成し、コイルスプリング３２を係止するような構成としてもよい。また、ブラシ２４の後端部にコイルスプリング３２内に嵌合するような凸状係止部を形成してもよい。
【００５４】
上記各実施の形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００５５】
（１）前記付勢手段誘導部は、前記支持部の前記端片を前記整流子回転方向下流側の壁側に向けて鉤爪状に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のブラシ装置。
【００５６】
このように形成されていると、ブラシ付勢手段が安定して支持されるため、ブラシ付勢手段をより確実に所定の方向へ誘導することができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ブラシホルダの支持部に付勢手段誘導部を形成することにより、ブラシの傾斜面にかかる付勢力によってブラシが押圧されるブラシホルダの側面側へ、付勢手段誘導部によってコイルスプリングを誘導することができるように構成されている。
【００５８】
ブラシは、傾斜面にかかる付勢力の側面側への分力により、ブラシホルダの整流子回転下流側の面に押圧されるため、ブラシの傾斜面に形成された係止溝にコイルスプリングが係止されることによって、コイルスプリングがブラシに追随し、コイルスプリングをブラシホルダの整流子回転方向下流側の面に誘導することができる。
【００５９】
これらのことより、コイルスプリングは両端が位置決めされ、ブラシ傾斜面にかかる付勢力の側面側への分力によってブラシが押圧される側面側へコイルスプリングは全体的に誘導されるので、コイルスプリングの湾曲がなくなり、コイルスプリングの共振や自励振動を防止することができる。
【００６０】
また、本発明の回転電機によれば、上記構造を有したブラシ装置を用いているので、コイルスプリングの共振や自励振動を防止でき、これにより回転電機運転時の異音を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転電機の構成を示す側面断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るブラシ装置の正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るブラシとブラシ付勢手段の当接面付近の概略説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るブラシとブラシ付勢手段の係止状態を示す概略説明図である。
【図５】従来技術にかかる、ブラシホルダ周辺の概略説明図である。
【符号の説明】
１  回転電機、  １０  回転子、１１  固定子、１２，１４  軸受支持部、１３，１５  軸受、１６，５１６  整流子、１７  モータハウジング、１８  リアハウジング、１９  回転軸、２０，５２０  ブラシ装置、  ２１，５２１ブラシホルダ、２１ａ，５２１ａ  ブラシホルダ内壁側面、２２  基板、２３  中央孔、２４，５２４  ブラシ、２４ａ，５２４ａ  傾斜面、２４ｂ  係止溝、２４ｄ，５２４ｄ  ブラシ傾斜面短軸部、２４ｅ  溝部断面頂点、２４ｆ  整流子回転方向下流側面、２５，５２５  ピグテール、２６  スリット、２７  基盤ホルダ、２８  コネクタ、３１，５３１  支持部、３１ａ  付勢手段誘導部、３２，５３２  コイルスプリング、３２ａ  コイルスプリングのブラシ当接側端部一巻き目、５２４ｃ  ブラシ傾斜面長軸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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