(57)【要約】【課題】比較的簡素な構造で耐久性能に優れて製造コスト的に有利に、換気時の窓の開閉とともに緊急時の窓の素早い開放を実現する窓開閉装置を提供する。【解決手段】鎖歯車２０を回転してプッシュプルチェーン２１を変位させて窓を開閉変位させる横形回転シャフト５と、横形回転シャフト５を閉窓方向に回転する時、横形回転シャフト５の回転に伴い捩り方向に弾性変形して開窓方向の弾性力を蓄積するコイルスプリング１７と、横形回転シャフト５に対して切替可能に連結されて窓を開閉変位させる時、ハンドルを横形回転シャフト５に連結するカプラーと、窓の緊急開放時、横形回転シャフト５に対する連結を解いてコイルスプリング１７の弾性力を解放することにより鎖歯車２０を開窓方向に回転してプッシュプルチェーン２１を送り出す。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窓に対して開閉方向に変位可能に設けられた窓作動手段と、
操作手段により前記窓作動手段を移動させて前記窓を開放位置と閉鎖位置との間で開閉変位させる回転シャフトと、
この回転シャフトを閉窓方向に回転する時、前記回転シャフトの回転に伴い弾性変形して開窓方向の弾性力を蓄積する弾性変形手段とを備え、
前記窓を前記閉鎖位置から前記開放位置に変位させる時、前記弾性変形手段に蓄積された弾性力を解放して前記回転シャフトに開窓方向の回転力を与えることを特徴とする窓開閉装置。
【請求項２】
一端部が窓に連結するチェーンを掛け渡す鎖歯車と、
操作手段により前記鎖歯車を回転して前記チェーンを移動させて前記窓を開放位置と閉鎖位置との間で開閉変位させる回転シャフトと、
この回転シャフトを閉窓方向に回転する時、前記回転シャフトの回転に伴い弾性変形して開窓方向の弾性力を蓄積する弾性変形手段と、
前記回転シャフトに対して切替可能に連結された前記操作手段により前記窓を開閉変位させる時、前記操作手段を前記回転シャフトに連結する連結切替手段と、
前記窓の緊急開放時に前記連結切替手段により前記回転シャフトに対する連結を解いて前記弾性変形手段に蓄積された弾性力を解放することにより前記鎖歯車を開窓方向に回転させながら前記チェーンを送り出す操作レバーとを備えることを特徴とする窓開閉装置。
【請求項３】
前記弾性変形手段は、前記回転シャフトの回転を受けて捩り方向の弾性力を蓄積できるコイルスプリングであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の窓開閉装置。
【請求項４】
前記窓と窓枠との間に、前記窓の開放に伴い開窓方向に付勢する窓付勢手段を設けていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の窓開閉装置。
【請求項５】
前記連結切替手段は互いに係脱可能な一対のカプラーであることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の窓開閉装置。
【請求項６】
前記鎖歯車に対する前記回転シャフトの伝達は、前記回転シャフトに設けたウォームギアを前記鎖歯車に設けたピニオンに噛合して行うことを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の窓開閉装置。
【請求項７】
前記窓の緊急開放時とは、建物内に発生した煙を排出する排煙時であることを特徴とする請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の窓開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、換気や排煙などのために建物や家屋などに設ける窓開閉装置に係り、特に排煙時に簡単な操作で素早く窓を開放できるように改良した窓開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
換気および排煙用の窓開閉装置にあっては、ハンドルの手動操作によりクラッチ部材を介してワイヤーが遊星歯車機構の作動を伴いながらドラムに巻き取られたり、ドラムから繰り出したりして窓の開閉動作を行う（例えば特許文献１参照）。排煙などの際に窓を一挙に全開するには、操作子により爪歯車に対するラチェットのロックを解除してドラムを自由回転状態にし、ワイヤーを繰り出して窓を自重により下方に倒す。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２３４４６９号公報（第３頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の窓開閉装置では、ワイヤーは窓に連結されて常に緊張状態にあり、巻き取り毎にワイヤーに引張力が繰り返し加わるため、ワイヤーが疲労し易く耐久限度に至らないうちに新たなワイヤーと交換する必要がある。また、ドラムに遊星歯車機構といった複雑な構成部品を回転伝達手段として連結しているので、製造コストが高くなるとともに、ハンドルの回転を遊星歯車機構や爪車といったギアに伝達する際、バックラッシュによりギアの歯先同士が連続的に当り合って耳障りな騒音が発生する問題がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は比較的簡素な構造で窓の開閉動作を円滑に行うことができるとともに、素早い開窓動作が可能となる窓開閉装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は耐久性能に優れ、製造コスト的に有利に窓の円滑な開閉動作が可能で、しかもバックラッシュに起因するギアの騒音の低減化を図り、緊急時の素早い開窓動作が実現可能な窓開閉装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る窓開閉装置では、窓に対して開閉方向に変位可能に設けられた窓作動手段と、操作手段により窓作動手段を移動させて窓を開放位置と閉鎖位置との間で開閉変位させる回転シャフトと、この回転シャフトを閉窓方向に回転する時、回転シャフトの回転に伴い弾性変形して開窓方向の弾性力を蓄積する弾性変形手段とを備え、窓を閉鎖位置から開放位置に変位させる時、弾性変形手段に蓄積された弾性力を解放して回転シャフトに開窓方向の回転力を与えることを特徴とする（請求項１）。
また、一端部が窓に連結するチェーンを掛け渡す鎖歯車と、操作手段により鎖歯車を回転してチェーンを移動させて窓を開放位置と閉鎖位置との間で開閉変位させる回転シャフトと、この回転シャフトを閉窓方向に回転する時、回転シャフトの回転に伴い弾性変形して開窓方向の弾性力を蓄積する弾性変形手段と、回転シャフトに対して切替可能に連結された操作手段により窓を開閉変位させる時、操作手段を回転シャフトに連結する連結切替手段と、窓の緊急開放時に連結切替手段により回転シャフトに対する連結を解いて弾性変形手段に蓄積された弾性力を解放することにより鎖歯車を開窓方向に回転させながらチェーンを送り出す操作レバーとを備えることを特徴とする（請求項２）。
【０００７】
【発明の作用および効果】
（請求項１について）
窓の開閉時には、回転シャフトを回転して窓作動手段を移動させて窓を開放位置と閉鎖位置との間で変位させる。回転シャフトを閉窓方向に回転する時、弾性変形手段には、捩り方向の弾性変形により内部に弾性力が蓄積される。窓の開放時、弾性変形手段に蓄積された弾性力により回転シャフトに初期トルクを与えて回転シャフトを回転させながら窓作動手段を開窓方向に送り出す。このため、窓作動手段、回転シャフトおよび弾性変形手段を取付けた比較的簡素な構造で窓の開閉動作を円滑に行うことができるとともに、窓の開放時には素早い開窓動作を実現させることができる。
【０００８】
（請求項２について）
窓の開閉時には、回転シャフトを回転してチェーンを移動させて窓を開放位置と閉鎖位置との間で変位させる。回転シャフトを閉窓方向に回転する時、弾性変形手段には、捩り方向の弾性変形により内部に弾性力が蓄積される。窓の緊急開放時、連結切替手段の操作により回転シャフトに対する連結を解く。このため、弾性変形手段に蓄積された弾性力により生じた初期トルクで鎖歯車を回転させながらチェーンを開窓方向に送り出す。
この際、窓の開閉動作にチェーンを使用しているので、ワイヤーと異なって引張力を繰り返し受けても容易には疲労せず耐久性が向上して長寿命化が図られる。窓の緊急開放時には、弾性変形手段の弾性力により鎖歯車に加わる開窓方向の初期トルクで素早い開窓動作を実現させることができる。
しかも、チェーン、鎖歯車、回転シャフトおよび弾性変形手段を取付けた比較的簡素な構造で済むので、全体のコンパクト化および省スペース化に併せて製造コストの低減化に寄与する。とりわけ、開窓方向の所要ストロークが小さい場合には、開窓方向に付勢させるステイダンパーなどの窓付勢手段が不要になって構造が簡素になりコスト的に有利である。また、弾性変形手段の弾性力は、噛合部に対して開窓方向の回転付勢力として作用し、チェーンと鎖歯車といった噛合部品間のバックラッシュを除去するように働く。このため、操作手段により窓を開窓方向に操作する時、バックラッシュに起因するギアの騒音を低減することができる。
【０００９】
（請求項３について）
弾性変形手段を回転シャフトの回転を受けて捩り方向の弾性力を蓄積できるコイルスプリングとしている。このため、弾性変形手段が簡素な構造の既存部品で済むとともに、比較的安価に入手することができてコスト的に有利である。
（請求項４について）
窓の開放に伴い開窓方向に付勢する窓付勢手段を設けているので、窓の開放動作に大きなストロークが得られる。
【００１０】
（請求項５について）
連結切替手段は互いに係脱可能な一対のカプラーとしているので、連結切替手段が簡素な構造で済みコスト的に有利である。
【００１１】
（請求項６について）
鎖歯車に対する回転シャフトの伝達は、回転シャフトに設けたウォームギアを鎖歯車に設けたピニオンに噛合して行う。ピニオンの回転はウォームギアには伝わらないので、ピニオンとウォームギアとの噛み合いにより、窓の開閉操作時に窓を所望の開放度に保持することができる。
【００１２】
（請求項７について）
窓の緊急開放時とは、建物内に発生した煙を排出する排煙時であるため、火災などの際に素早く窓を開放することができて災害の拡大を防ぐことに貢献する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
図１ないし図２において、本発明に係る窓開閉装置１が設けられる窓２は、矩形の窓枠３に窓閉位置と窓開位置との間で揺動自在な下開き形の換気窓および排煙窓を兼ねる。窓２と窓枠３との間には、ステイダンパー４が左右に窓付勢手段として設けられて窓２の開放に伴い開窓方向に付勢する。窓枠３の下枠桟３ａには、窓開閉装置１の横形回転シャフト５が略水平方向に設けられている。横形回転シャフト５の左端部は、ギア列６からなる開度ストッパー７を嵌着し、右端部は斜歯ギア（図示せず）を内設した転向ボックス８に連結されている。開度ストッパー７は、窓２が閉窓位置から開窓方向に変位して所定の開放度に達する時にギア列６の回転をロックして窓２の開放を止める。転向ボックス８は、後述する縦形回転シャフト９からの回転を略９０度だけ向きを変えて横形回転シャフト５に伝達する。
【００１４】
横形回転シャフト５の上方には、図３および図４に示すように横長なケース１０が横形回転シャフト５に沿うようにして下枠桟３ａに取付けられている。ケース１０の左端部からは支持棒１１が横形回転シャフト５を横切って延出し、右端部からはブラケット１２を介して支持枠１３が延設されている。支持枠１３内には、横形回転シャフト５に嵌着された伝動歯車１４が噛合する従動歯車１５が支持されている。従動歯車１５には、リング状のカラー１６が取付けられて横形回転シャフト５と並列する心金棒（図示せず）を支持棒１１に連結している。この心金棒には弾性変形手段としてのコイルスプリング１７を巻回し、その一端部をカラー１６に連結して他端部を支持棒１１に連結している。コイルスプリング１７は、後述するように窓２の閉鎖時に横形回転シャフト５からの回転を受け、弾性変形により捩り方向の弾性力を蓄積して横形回転シャフト５を開窓方向に回転付勢する。
【００１５】
ケース１０の右端部に存する横形回転シャフト５には、ピニオン１９に噛合するウォームギア１８が形成されている。ピニオン１９は上部に鎖歯車２０を同心的に固定している。プッシュプルチェーン２１はチェーンの一例であり、窓作動手段として働く。プッシュプルチェーン２１は、長手方向の剛性が比較的高く直進性に優れた性質を有し、窓２の開閉動作に伴って開窓および閉窓方向に変位する。プッシュプルチェーン２１の一端部２１ａは窓２に連結され、他端部２１ｂは鎖歯車２０に掛け渡されて鎖歯車２０とケース１０の内壁部との間に挟まれて鎖歯車２０に対する噛み合いを保持している。
【００１６】
窓枠３の下方には、図５に示すように縦形回転シャフト９に連結されたハンドルボックス２２が室内側に設けられている。ハンドル２３は操作手段として設けられ、図６および図７に示すようにハンドルボックス２２内に配置したクラッチ部２４を介して転向ギア部２５に連結され、伝達方向を９０度だけ上方に変更する。クラッチ部２４は、ハンドル２３の回転力は左右いずれの方向でも転向ギア部２５に伝達するが、転向ギア部２５からの回転力はハンドル２３に伝わらない構造になっている。転向ギア部２５には、上部にカプラー２７を有する縦型の切替軸２６が連結切替手段として軸方向に変位可能に連結されている。切替軸２６の上方には、切替軸２６のカプラー２７が係脱するカプラー２８を有する連結軸２９を連結切替手段として配置している。
【００１７】
連結軸２９の先端部は、ハンドルボックス２２内に存する縦形回転シャフト９に嵌着した中間軸３０と同軸かつ近接位置にある。連結軸２９および中間軸３０は伝達歯車３１、３２を嵌着している。側路軸３３は、連結軸２９および中間軸３０に並列状態に配置されて側路歯車３４、３５を上下に嵌着している。上段の側路歯車３４は伝達歯車３１、３２に噛合し、下段の側路歯車３５は伝達歯車３１だけに噛合している。側路軸３３の側路歯車３５は、後述するようにハンドル２３を閉窓方向に回転して窓２の閉鎖を完了した際、その回転をロックして連結軸２９の回転を阻止し、ハンドル２３の回転を止めて窓２を窓枠３に対して不必要に大きな圧接力で締め付けないようにしている。
【００１８】
ハンドルボックス２２には、ハンドル２３の上部に操作レバー３６が取付けられている。操作レバー３６は、例えば建物に火災などが発生した緊急時に建物内の煙を排出するために操作され、後述するように素早く窓を開放して災害の拡大を防ぐ。操作レバー３６の支軸３７はリンク３８、３９を介して切替板４０に連結されている。略Ｌ字形をなす切替板４０は切替軸２６のカプラー２７をフォーク状の鋏部４０ａで挟持している。
【００１９】
上記構成において、室内の換気などのために窓２を開放するには、図１に矢印Ａで示す方向にハンドル２３を手動で回転する。ハンドル２３の回転により、図６のクラッチ部２４、転向ギア部２５、切替軸２６、カプラー２７、２８、連結軸２９の伝達歯車３１、側路軸３３の側路歯車３４、伝達歯車３２および中間軸３０からなるギアトレイン連結幹４１をそれぞれ矢印Ｐで示す方向に回転して縦形回転シャフト９を矢印Ｃで示す方向に回転する。縦形回転シャフト９の回転に伴い、横形回転シャフト５が転向ボックス８を介して横形回転シャフト５が図１に矢印Ｄで示す方向に回転する。横形回転シャフト５の回転がウォームギア１８を介してピニオン１９に伝わり鎖歯車２０を図３に矢印Ｅで示す方向に回転してプッシュプルチェーン２１を矢印Ｆで示す方向に送り出す。
【００２０】
これに伴い、ステイダンパー４の開窓方向の付勢力に助けられながら、後述するコイルスプリング１７の弾性力が解放されることにより、横形回転シャフト５を開窓方向に回転付勢しながら図２に示すように窓２を上方に移動して開窓位置に変位させる。この場合、ハンドル２３の回転度合によりプッシュプルチェーン２１の送り出し量が決まるため、ハンドル２３の回転に応じた所望の開放度で窓２を開放することができる。窓２の開放度が最大設定量になると、開度ストッパー７のギヤ列６の回転が阻止されることにより、ハンドル２３の回転がロックされて開窓方向の変位を停止する。
【００２１】
開放後に窓２を閉鎖するには、ハンドル２３を矢印Ａとは反対方向に回転する。これにより、ギアトレイン連結幹４１を介して縦形回転シャフト９が矢印Ｃとは反対方向に回転し、横形回転シャフト５を矢印Ｄとは反対方向に回転させる。横形回転シャフト５の回転がウォームギア１８を介してピニオン１９に伝わり鎖歯車２０を矢印Ｅとは反対方向に回転してプッシュプルチェーン２１を矢印Ｆと反対方向に引込む。鎖歯車２０の回転により、プッシュプルチェーン２１が窓２を引込み、ステイダンパー４の付勢力に抗して図２の開窓位置から下方に移動して図１の閉窓位置に変位させる。
【００２２】
この際、ハンドル２３の回転度合によっては、プッシュプルチェーン２１の引込み量が過剰になって窓２を窓枠３に不必要に大きな圧接力で締め付けてしまう場合が想定される。これを防ぐため、窓枠３に対する圧接力が適切になると、側路軸３３の側路歯車３５をロックしてハンドル２３の回転を止めてハンドル２３が閉窓方向に余分には回転しないようにしている。そして、横形回転シャフト５が矢印Ｄとは反対方向に回転するに伴い、この回転力が伝動歯車１４に伝わり従動歯車１５およびカラー１６を介してコイルスプリング１７を図４に矢印Ｇで示す方向に捩って巻締め、捩り方向の弾性変形により内部に開窓方向の弾性力を蓄積する。このため、コイルスプリング１７は弾性力によりカラー１６、従動歯車１５および伝動歯車１４を介して横形回転シャフト５に初期トルクを閉窓方向の回転付勢力として付与している。
【００２３】
火災などの緊急時、排煙モードにして建物内の煙を外部に排出させるには、操作レバー３６を手前に引く。これにより、操作レバー３６の支軸３７が図６に矢印Ｈで示す方向に回転してリンク３８、３９を図７に矢印Ｊで示すように下方に伸長させる。このため、切替軸２６が矢印Ｎで示すように押圧により下方に移動してカプラー２７を連結軸２９のカプラー２８から離脱させて連結を解く。この結果、連結軸２９、中間軸３０および縦形回転シャフト９が切替軸２６の拘束から自由となってコイルスプリング１７の弾性力が回転付勢力として解放される。このため、コイルスプリング１７からの初期トルクによりカラー１６、従動歯車１５および伝動歯車１４を介して横形回転シャフト５が縦形回転シャフト９とともに開窓方向に回転する。横形回転シャフト５の回転により、窓２を換気用に開放した時と同様にウォームギア１８およびピニオン１９を介して鎖歯車２０を矢印Ｅの方向に回転し、プッシュプルチェーン２１を矢印Ｆの方向に送り出して窓２を開窓方向に変位させる。
【００２４】
（実施形態上の効果）
このように、窓２の開閉時には、横形回転シャフト５を回転してプッシュプルチェーン２１を移動させて窓２を開放位置および閉鎖位置に変位させる。横形回転シャフト５を閉窓方向に回転する時、コイルスプリング１７には、捩り方向の弾性変形により内部に弾性力が蓄積される。緊急時に窓を開放するには、操作レバー３６の操作により縦形回転シャフト９とともに、横形回転シャフト５に対する連結を解いて横形回転シャフト５を自由にする。このため、コイルスプリング１７に蓄積された弾性力が解放されて初期トルクにより鎖歯車２０を回転させながらプッシュプルチェーン２１を開窓方向に送り出す。
【００２５】
この際、窓２の開閉動作に堅牢なプッシュプルチェーン２１を使用しているので、ワイヤーと異なって引張力を繰り返し受けても容易には疲労せず耐久性が向上して長寿命化が図られる。緊急時には、コイルスプリング１７に蓄積された弾性力により鎖歯車２０に初期トルクが加わって窓を開放するので、複雑な機構が不要になって簡素な構造で済み製造コストの低減化に寄与する。とりわけ、開窓方向の所要ストロークが小さい場合には、プッシュプルチェーン２１の送り出し動作で済み開窓方向に付勢させるステイダンパー４といった窓付勢手段が不要になって構造が簡素になりコスト的に有利である。
また、コイルスプリング１７の弾性力は、初期トルクとして従動歯車１５を常に開窓方向に回転付勢しているので、伝動歯車１４と従動歯車１５をはじめ、プッシュプルチェーン２１と鎖歯車２０、伝動歯車１４と従動歯車１５ならびに伝達歯車３１、３２と側路歯車３４、３５といった噛合部品同士のバックラッシュを除去するように働く。このため、ハンドル２３により窓２を開窓方向に操作する時、バックラッシュに起因するギアの騒音を低減させることができる。
【００２６】
なお、上記実施例では下開き形の窓２に適用したが、窓は上開き形や左右の横開き形の窓にも適用可能である。弾性変形手段として心金棒に巻回したコイルスプリング１７を用いたが、弾性変形手段を複数の合成樹脂紐あるいはゴム紐を束ねて構成したり細径のゴム柱や樹脂柱から構成してもよく、要は捩り回転により弾性力を蓄積し、カプラー２７、２８同士を離脱させた時にその弾性力を解放し、横形回転シャフト５に開窓方向の初期トルクを伝えるものであればよい。
排煙時に操作レバー３６を用いたが、操作レバー３６の代わりに押ボタン、ダイヤル、ペダルやスライダーを用いてもよい。操作レバー３６は、緊急時の使用ばかりでなく、例えば室内の空気が淀んでいて換気を素早く行いたい場合などにも用いることができる。換気時の窓２の開閉操作はハンドル２３を用いて手動で行ったが、縦形回転シャフト９および横形回転シャフト５を駆動モータにより回転させて窓の開閉操作を自動的に行ってもよい。
【００２７】
また、窓作動手段としてプッシュプルチェーン２１を用いたが、プッシュプルチェーン２１に限らずローラーチェーンなどの各種のチェーンを適用してもよい。その他、窓作動手段の変形例として下記の機構が挙げられる。
（ａ）一端部を中心に回動転可能なアームを使用し、この回動動作により窓を開閉する機構。
（ｂ）回転シャフト駆動形のベルト付プーリーをチェーンの代わりに用いて窓を開閉する機構。
（ｃ）互いに螺合するねじ部同士の回転により軸方向に変位するロッドを利用して窓を開閉する機構。
（ｄ）対角線に沿って大小に拡縮変位する四辺形リンクを用いて窓を開閉する機構。
【図面の簡単な説明】
【図１】窓開閉装置を設置して閉窓位置に存する窓の正面図である。
【図２】開放位置に存する窓の正面図である。
【図３】窓開閉装置を示す拡大平面図である。
【図４】窓開閉装置を示す拡大正面図である。
【図５】ハンドルボックスの拡大斜視図である。
【図６】図５のＭ−Ｍ線に沿う縦断面図である。
【図７】図５のＳ−Ｓ線に沿う縦断面図である。
【符号の説明】
１  窓開閉装置
２  窓
３  窓枠
４  ステイダンパー（窓付勢手段）
５  横形回転シャフト（回転シャフト）
９  縦形回転シャフト（回転シャフト）
１７  コイルスプリング（弾性変形手段）
１８  ウォームギア
１９  ピニオン
２０  鎖歯車
２１  プッシュプルチェーン（チェーン、窓作動手段）
２２  ハンドルボックス
２３  ハンドル（操作手段）
２６  切替軸（連結切替手段）
２７  カプラー（連結切替手段）
２８  カプラー（連結切替手段）
２９  連結軸（連結切替手段）
３６  操作レバー
４１  ギアトレイン連結幹
２１ａ  プッシュプルチェーンの一端部
２１ｂ  プッシュプルチェーンの他端部
【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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【図６】
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【図７】
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