(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボデイを有する空気タイヤと、モニター用パッケージ、電源、第１結合要素、そして第２結合要素を有するモニター用デバイスとの組合せであって、
該第１結合要素は該電源に接続され、
該第２結合要素は該モニター用パッケージに接続され、
該モニター用デバイスと該電源とは該空気タイヤに設置され、そして
該第１及び第２結合要素は整合され、離れ隔てられておりそれにより電力が該電源から該モニター用パッケージへ供給されることを特徴とする組合せ。
【請求項２】
請求項１の組合せが更に、該モニター用パッケージを該空気タイヤに設置する取付パッチを備えることを特徴とする組合せ。
【請求項３】
請求項２の組合せに於いて、該モニター用パッケージは該取付パッチの外面に結合されることを特徴とする組合せ。
【請求項４】
請求項３の組合せが更に、該電源に接続されたパッチを備えており、該パッチは該電源を該取付パッチに接続することを特徴とする組合せ。
【請求項５】
請求項２の組合せに於いて、該モニター用パッケージは該取付パッチのボデイ内に埋め込まれることを特徴とする組合せ。
【請求項６】
請求項５の組合せが更に、該電源に接続されたパッチを備えており、該パッチは該電源を該取付パッチに接続することを特徴とする組合せ。
【請求項７】
請求項１の組合せが更に、該モニター用パッケージを該空気タイヤに設置する定着パッチを備えることを特徴とする組合せ。
【請求項８】
請求項７の組合せに於いて、該モニター用パッケージは該定着パッチの外面に結合されることを特徴とする組合せ。
【請求項９】
請求項８の組合せが更に、該電源に接続されたパッチを備えており、該パッチは該電源を該定着パッチに接続することを特徴とする組合せ。
【請求項１０】
請求項９の組合せに於いて、該モニター用パッケージが該定着パッチのボデイ内に埋め込まれていることを特徴とする組合せ。
【請求項１１】
請求項１０の組合せが更に、該電源に接続されたパッチを備えており、該パッチは該電源を該定着パッチに接続することを特徴とする組合せ。
【請求項１２】
請求項１の組合せに於いて、該空気タイヤがインナーライナーを備えることを特徴とする組合せ。
【請求項１３】
請求項１２の組合せに於いて、該モニター用パッケージが該インナーライナーの表面に結合されることを特徴とする組合せ。
【請求項１４】
請求項１２の組合せに於いて、該モニター用パッケージが該インナーライナー内に埋め込まれることを特徴とする組合せ。
【請求項１５】
請求項１２の組合せに於いて、該空気タイヤは又ボデイプライを有する側壁を備えることを特徴とする組合せ。
【請求項１６】
請求項１５の組合せに於いて、該モニター用パッケージは該ボデイプライと該インナーライナーとの間に配置されることを特徴とする組合せ。
【請求項１７】
請求項１５の組合せに於いて、該ボデイプライが該モニター用パッケージと該インナーライナーとの間に配置されることを特徴とする組合せ。
【請求項１８】
請求項１５の組合せに於いて、該側壁が強化コードプライを有することを特徴とする組合せ。
【請求項１９】
請求項１８の組合せに於いて、該モニター用パッケージが該ボデイプライと該強化コードプライとの間に配置されることを特徴とする組合せ。
【請求項２０】
請求項１８の組合せに於いて、該強化コードプライが該モニター用パッケージと該ボデイプライとの間に配置されることを特徴とする組合せ。
【請求項２１】
請求項１の組合せに於いて、該第１及び第２結合要素がコイルであることを特徴とする組合せ。
【請求項２２】
請求項１の組合せに於いて、該第１及び第２結合要素がパッドであることを特徴とする組合せ。
【請求項２３】
電子的モニター用パッケージを空気タイヤに設置する方法に於いて、
（ａ）ボデイを有する空気タイヤを提供する過程と、
（ｂ）電源であるが、該電源に接続された第１結合要素を有する該電源を提供する過程と、
（ｃ）電子的モニター用パッケージであるが、該電子的モニター用パッケージに接続された第２結合要素を有する該電子的モニター用パッケージを提供する過程と、
（ｄ）該電子的モニター用パッケージを該空気タイヤに設置する過程と、そして
（ｅ）該電源から該モニター用パッケージへ電力を供給するように該第１及び第２結合要素が離れて隔てられ、整合される位置で該電源を該空気タイヤに設置する過程とを具備することを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３の該方法に於いて、該空気タイヤが加硫される前に該電子的モニター用パッケージを該空気タイヤに設置する過程が起こることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４の該方法に於いて、該空気タイヤがボデイプライとインナーライナーとを備えており、該過程（ｄ）が該モニター用パッケージを該タイヤのボデイ内に埋め込む過程を備えることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２５の該方法が更に、該モニター用パッケージを該タイヤのインナーライナー内に位置付ける過程を具備することを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２５の該方法が更に、該インナーライナーと該ボデイプライとの間に該モニター用パッケージを位置付ける過程を具備することを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２５の該方法に於いて、該タイヤが強化コードプライを有しておりそして更に該強化コードプライと該ボデイプライとの間に該モニター用パッケージを位置付ける過程を具備することを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２５の該方法に於いて、該タイヤが強化コードプライを有しておりそして更に該強化コードプライが該モニター用パッケージと該ボデイプライとの間に配置されるように該モニター用パッケージを該タイヤ内に位置付ける過程を具備することを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２３の該方法に於いて、過程（ｅ）は、該電源が該タイヤに設置される前に該電源を該パッチに設置する過程を備えることを特徴とする方法。
【請求項３１】
電子的モニター用パッケージをパッチに設置する方法に於いて、パッチを提供する過程と、
電源であるが、該電源に接続された第１結合要素を有する該電源を提供する過程と、
電子的モニター用パッケージであるが、該電子的モニター用パッケージに接続された第２結合要素を有する該電子的モニター用パッケージを提供する過程と
該電子的モニター用パッケージを該パッチに設置する過程と、そして、該電源から該モニター用パッケージへ電力を供給するよう該第１及び第２結合要素が離れて隔てられ、整合される位置で該電源を該パッチに設置する過程を具備することを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項３１の該方法に於いて、該パッチが加硫される前に該電子的モニター用パッケージを該パッチに設置する過程が起こることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項３２の該方法が更に、該パッチが加硫される前に該電子的モニター用パッケージを該パッチ内へ埋め込む過程を具備することを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３１の該方法に於いて、該電源が該パッチに設置される前に該パッチが加硫されることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３１の該方法が更に、該パッチを該空気タイヤに設置する過程を具備することを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３５の該方法が更に、該パッチが該タイヤに設置された後該タイヤと該パッチを加硫する過程を具備することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
技術分野
本発明は一般的に空気タイヤ（pneumatic tires）の技術的条件（engineering conditions）をモニターするモニター用デバイスに関し、特に、空気タイヤに設置された電子的モニター用デバイス（electronic monitoring device）に電源を接続する装置（apparatus）と方法に関する。特に、本発明は能動的（active）モニター用デバイスの部品であるが、該部品が空気タイヤ内に設置又は加硫される（mounted or cured into a pneumatic tire）か、或いは次いで空気タイヤに結合されるパッチ（patch）内に設置又は加硫された後、該能動的モニター用デバイスの部品に電力を供給（supplying power）する装置と方法に関する。
背景情報
空気タイヤの技術的条件のモニターリングは高価なタイヤを使用する又は該タイヤに多くのマイル数を課すタイヤ消費者に益々望まれている。該モニターリングは、該タイヤが取り外されたり、該車両が減速されたり、該タイヤが特別に位置付けられたりすることを要せず、或いは測定値を得るために人に読み取り器を特殊位置へ位置付けさせることなく、該タイヤが該車両で使用されている間に、行われるのが好ましい。
【０００２】
これらの測定を行うための多種類のモニター用デバイスが当該技術で公知である。例えば、該モニター用デバイスは種々のタイマー、記憶デバイス、そして送信器／受信器を有する制御器に接続された圧力センサーと温度センサーとを有してもよい。該圧力センサー又は温度センサーにより創られたデータは該記憶デバイス内に記憶され、後で該送信器によりアンテナを用いて該タイヤから送信されてもよい。他の種類のモニター用デバイスは主として該タイヤの外部に位置付けられ、該タイヤのバルブステム（tire's valve stem）を通して圧力又は温度センサーに接続されてもよい。なお他の種類のモニター用デバイスは該タイヤ内に埋め込まれ誘導的磁気的結合によりエネルギーを与えられる（energized）受動的回路を使用する。モニター用デバイスの更に進んだ例は米国特許第５、５７３、６１０号、第５、５７３、６１１号そして第５、５６２、７８７号で開示されている。
【０００３】
能動的、自己給電型（self-powered）モニター用デバイスは該モニター用デバイスから該タイヤの外部に位置付けられたデータ採集デバイス（data gathering device）までデータを送信するためにアンテナを使用する。当該技術の問題の１つはデータが該データ採集デバイスへ精確にそして信頼性高く送信されるように該アンテナを該タイヤ内に位置付けることである。該アンテナを該タイヤの外部に近く位置付けることは該送信電力（transmissions）が該タイヤを出る前に通過せねばならぬ材料量を最小化する。より望ましいアンテナ位置の１つはかくして該アンテナをタイヤ側壁（tire sidewall）内か又は該タイヤ側壁に直接結合されたパッチ（patch）内に埋め込むことである。ビードリング（bead ring ）とアペックスフイラー（apex filler）は送信電力と干渉する傾向があり、望ましいタイヤ位置はこれらの品目（items）上に該アンテナを配置（locate）する。残念ながら、該ビードリングと該アペックスフイラーに隣接するタイヤの範囲は該モニター用デバイスの他の部品用に望ましい設置用位置である低屈曲性範囲（low flex area）である。当該技術はかくして両位置を適応させる発明を望んでいる。
【０００４】
空気タイヤ内にモニター用デバイスの部品を定着させる１つの方法は該タイヤのボデイ内で該モニター用デバイスを加硫（cure）することである。又該部品はインナーライナー（innerliner）へ結合されたパッチ内で加硫されてもよい。タイヤのボデイ内又はパッチのボデイ内でこれらの要素を加硫することに伴う重要な問題は該モニター用デバイスへ電力を供給するため使用されるバッテリー又は電源が該加硫過程の熱により損傷又は破壊され易いことである。バッテリーへの損傷の危険は自己給電型（self-powered）電子的モニター用デバイスがグリーンタイヤ（green tire）内に埋め込まれ、次いで該グリーンタイヤ加硫過程中に該タイヤ内で加硫されることを妨げた。該バッテリーへの損傷が特に残念なのは、該アンテナと該モニター用デバイス部品を該タイヤボデイ内又は該パッチのボデイ内に位置付けることが、該部品とアンテナが該タイヤ内での使用のために理想的に位置付けられ、取り付けられることを可能にするからである。かくして当該技術は該モニター用デバイスの部品を該タイヤのボデイ内又はパッチのボデイ内で加硫することにより該モニター用デバイスを該タイヤに結合し、次いで次ぎに該バッテリーを該部品に接続するための装置と方法を望んでいる。
【０００５】
［発明の概要］
前記を考慮して、本発明はパッチ上又は空気タイヤ上に設置されたモニター用デバイスへ電力を供給する方法を提供する。本発明は該モニター用デバイスへ電源を、該２つの要素間の直接の物理的接続を要しないように、接続することにより該電力を供給する。該直接の物理的結合の省略（lack）は該モニター用デバイス要素が該タイヤ又は該パッチ内で比較的高温で加硫され、後で該モニター用デバイス要素を囲む材料の何れかを貫通することなしに該電源を追加することを可能にする。本発明はかくして該電源の完全な状態を保護しながら該モニター用デバイスを設置するための多数の位置を提供する。
【０００６】
本発明は又該モニター用デバイスの他の要素を移動させることなく該電源が容易に置き換えられる空気タイヤ内のモニター用デバイス配置を提供する。
【０００７】
かくして本発明はボデイを有する空気タイヤと、モニター用パッケージ、電源、第１結合要素、そして第２結合要素を有するモニター用デバイスと、の組合せを提供する。該第１結合要素は該電源に接続される。第２結合要素は該モニター用デバイスに接続される。該モニター用デバイスと該電源とは、該第１及び第２結合要素が整合され、離れ隔てられ、それにより電力が電気的結合（electrical coupling）により該電源から該モニター用パッケージへ供給される位置で該空気タイヤに設置される。
【０００８】
本発明は又空気タイヤに電子的モニター用パッケージを設置する方法を提供する。該方法はボデイを有する空気タイヤを提供しそして電源であるが該電源に接続された第１結合要素を有する該電源を提供する過程を備える。電子的モニター用パッケージであるが該電子的モニター用パッケージに結合された第２結合要素を有する該電子的モニター用パッケージが次いで提供される。該電子的モニター用パッケージは該空気タイヤに設置されそして該電源は、該電源から該モニター用パッケージへ電気的結合を通して電力を供給するように該第１及び第２結合要素が離れ隔てられそして整合される位置で、該空気タイヤに設置される。
【０００９】
本発明は又電子的モニター用パッケージをパッチに設置する方法を含んでいる。該方法はパッチを提供しそして電源であるが該電源に接続された第１結合要素を有する該電源を提供する過程を備える。電子的モニター用パッケージであるが該電子的モニター用パッケージに接続された第２結合要素を有する該電子的モニター用パッケージが次いで提供される。該電子的モニター用パッケージは該パッチに設置されそして該電源は、該電源から該モニター用パッケージへ電気的結合を通して電力を供給するように該第１及び第２結合要素が離れ隔てられそして整合される位置で、該パッチに設置される。
【００１０】
［好ましい実施例の説明］
典型的な従来技術の空気タイヤが図１で描かれ数字１０で全体的に指示されている。タイヤ１０は強化コードプライ（reinforcing cord ply）１４，少なくとも１つのボデイプライ（body ply）１６、そしてインナーライナー１８を有するボデイ１２を備える。インナーライナー１８は、タイヤ１０がリム（図示せず）上に設置された時形成される室２０に面する外面（outer surface）を有する。又タイヤ１０は１対のビードリング２２と１対のアペックスフイラー２４を有する。
【００１１】
全体的に数字３０で指示される空気タイヤを有する本発明の第１の実施例が図２に描かれている。タイヤ３０はタイヤ１０と同じボデイ要素（body element）を多く有するが、更に空気タイヤ３０に設置された電子的モニター用デバイス（electronic monitoring device）３２を有する。電子的モニター用デバイス３２はボデイ１２内に設置されたモニター用パッケージ３４とインナーライナー１８に設置された電源３６とを有する。モニター用パッケージ３４は電気的結合を通して電源３６から電力を受ける（receives）。特に、モニター用パッケージ３４は接近した近接電磁結合（close proximity electromagnetic coupling）を通して電力を受ける。
【００１２】
電子的モニター用パッケージ３４は空気タイヤ３０の少なくとも１つの技術的条件をモニターし、タイヤ３０からの情報を送信するために当該技術で公知の種々の部品を有してもよい。電子的モニター用パッケージ３４はタイヤ３０の技術的条件をモニター又は測定する少なくとも１つの検出要素（sensing element）を有してもよい。モニター用パッケージ３４は更に該センサーにより集められた情報又はデータを記憶するためのデバイス、シーピーユー（CPU）、送信器／受信器、そしてアンテナを有してもよい。タイヤ３０からデータを集め、データを送信するためにこれらの要素の種々の公知の組合せの何れもがモニター用パッケージ３４内にあってもよい。好ましい実施例では、モニター用パッケージ３４はモニター用パッケージ３４を保護するために密封材料（encapsulation material）３８で密封（encapsulated）される。密封材料３８はエポキシ（epoxies）の様な当該技術で公知の種々の密封材料の何れかであってもよい。
【００１３】
又電源３６も密封材料３８で密封されるのが好ましい。本発明の好ましい実施例では、電源３６は電源３６をインナーライナー１８に設置するパッチ４０に設置される。他の実施例では、電源３６はパッチ４０の使用無しにインナーライナー１８へ直接設置されてもよい。
【００１４】
電源３６はバッテリーの形であるのが好ましい。該バッテリーはモニター用パッケージ３４の様なデバイスに電力を供給するために当該技術で公知の種々のバッテリーの何れかでもよい。好ましくは該バッテリーは長寿命を有し、空気タイヤの内部の環境で生き残ることが出来るのがよい。又電源３６は結合要素に供給される電圧を増大しそれにより電界強度（electric field strength）を増大するために電子機器（electronics）を有してもよい。
【００１５】
本発明に依れば、電源３６は直接式でない接続を通して（through a non-direct connection）モニター用パッケージ３４と連絡している（in communication）。電源３６は第１及び第２結合要素４２及び４４を通してモニター用パッケージ３４に結合される。結合要素４２及び４４はコイル、パッド（pads）、プレート、又は整合され、隔てられた要素間（between aligned and spaced elements）に場の結合（field coupling）を提供するための当該技術で公知の種々の他の配備の何れでもよい。第１結合要素４２はモニター用パッケージ３４と直接電気的に連絡しており（in direct electrical communication）、第２結合要素４４は電源３６と直接電気的に連絡している。結合要素４２及び４４は、電力が電源３６からモニター用パッケージ３４へ転送（transferred）されるように整合され、離れ隔てられるよう（to be aligned and spaced apart）配備される。該電力転送が起こるのは、第１結合要素４２が第２結合要素４４により創られる場（field）内に置かれるからである。第２結合要素４４の場の中での第１結合要素４２の位置は、電源３６からモニター用パッケージ３４へ電力を転送するように、第２要素４２内に電流を誘起（induces）する。
【００１６】
図２に描かれた本発明の実施例では、タイヤ３０は、ボデイ１２が組み立てられつつある時モニター用パッケージ３４をボデイ１２内に挿入することにより作られる。モニター用パッケージ３４は、ボデイコード１４がモニター用パッケージ３４と内部ボデイプライ１６との間に配置されるように、位置付けられる。モニター用パッケージ３４は、ボデイ１２が加硫される前に、好ましくはグリーンタイヤ段階で（at the green tire stage）この位置に置かれるのがよい。モニター用パッケージ３４は次いで該グリーンタイヤが加硫される時ボデイ１２内で加硫される。ボデイ１２が加硫された後、電源３６は、第１及び第２結合要素４２及び４４が整合されるようにインナーライナー１８へ結合される。必要な整合は、該第１及び第２結合要素４２及び４４が相互に連絡（communicate）し、電源３６からモニター用パッケージ３４へ電力を転送出来るようにする整合である。図２に描かれた実施例では、結合要素４２及び４４は、強化コードプライ１４，ボデイプライ１６，そしてインナーライナー１８を通して相互から直接跨るよう配置される（disposed directly across from each other）。
【００１７】
この仕方でモニター用パッケージ３４と電源３６を設置することは電源３６がモニター用パッケージ３４の位置を変えることなく容易に置き換えられ得るようにする。この方法は又モニター用パッケージ３４がタイヤ３０内で望ましい位置に位置付けられることを可能にする。結合要素４２及び４４の使用はモニター用パッケージ３４がタイヤ３０内で加硫されることを可能にする。
【００１８】
数字５０により全体的に指示されるタイヤを有する本発明の代わりの実施例が図３で描かれている。モニター用デバイス３２はタイヤ５０内ではタイヤ３０内と異なる位置に位置付けられる。タイヤ５０内ではモニター用パッケージ３４は強化コードプライ１４とボデイプライ１６の間に位置付けられる。結合要素４２及び４４の配備は上記説明と同じに留まり、タイヤ５０を作る方法は上記説明と実質的に同じである。
【００１９】
ボデイプライ１６とインナーライナー１８の間に位置付けられたモニター用パッケージ３４を有するタイヤ実施例６０が図４に描かれている。図５のタイヤ７０はインナーライナー１８内に埋め込まれたモニター用パッケージ３４を示す。図６のタイヤ８０は、モニター用パッケージ３４がインナーライナー１８の内面に設置される実施例を描く。図４，５，そして６の実施例の各々で、第１及び第２結合要素４２と４４は、電源３６とモニター用パッケージ３４の間で電力を供給するために整合され、離れ隔てられている。
【００２０】
インナーライナー１８に結合されたパッチ９２内に埋め込まれたモニター用パッケージ３４を有するタイヤ９０が図７に描かれている。パッチ９２は、タイヤ９０のボデイ１２とは別に作られ、後でインナーライナー１８に結合されたゴムのパッチであってもよい。もう１つの実施例では、パッチ９２はタイヤ９０のボデイ１２が加硫される前にインナーライナー１８に結合される定着パッチ（anchoring patch）である。該グリーンタイヤ加硫過程は定着パッチ９２内に埋め込まれたモニター用パッケージ３４と共にボデイ１２と定着パッチ９２を加硫する。定着パッチ９２を使用する装置と方法は、本出願の譲受人により所有される、１９９８年１２月４日出願の米国特許出願連続番号第０９／２０５，９３１号及び第０９／２０６，２７３号で開示され、説明されている。パッチ９２が取付パッチ（attachment patch）である他の実施例では、パッチ９２はボデイ１２とは別に作られ、加硫される。この実施例では、モニター用パッケージ３４は取付パッチ９２に結合されるか又はパッチ９２が加硫される前に取付パッチ９２に埋め込まれる。電源３６は、パッチ９２がインナーライナー１８に結合される前か又はパッチ９２がインナーライナー１８に連結された後にパッチ９２に取付られても良い。
【００２１】
従って、接近した近接電磁結合装置を使用してタイヤ内に埋め込まれた電子的デバイスに電力を供給する改良された方法は簡略化され、多数の目的全てを達成する有効で、安全で、低廉で、そして効率的なデバイスを提供し、従来デバイスで遭遇する困難の除去をもたらし、そして当該技術の問題を解決し新しい結果を得る。
【００２２】
前記説明では、或る用語は簡潔さと、明確さと、そして理解のために使用されるが、従来技術の要求を超えた不必要な制限をそれから意味されるべきでなく、何故ならこの様な用語は説明目的で使用され、幅広く解釈されるよう意図されているからである。
【００２３】
更に、本発明の説明と図解は例に依っており、本発明の範囲は示され、説明された精確な詳細には限定されない。
【００２４】
今まで本発明の特徴、発見、そして原理を説明したが、接近した近接電磁結合を使用してタイヤ内に埋め込まれた電子的デバイスに電力を供給する方法が作られ使用される仕方、該構造の特性、そして得られた有利で新しく有用な結果；新しく有用な構造、デバイス、要素、配備、部品そして組合せは付属請求項で表明される。
【００２５】
出願人が本発明の原理を適用することを考えた最も良いモードを図解する、本発明の好ましい実施例が上記説明で表明され、図面で示されそして付属の請求項で特定的に、区別して指摘され、表明される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  典型的な従来技術の空気タイヤの断面図である。
【図２】  モニター用デバイスが本発明の概念に依り設置されるタイヤ側壁の１部の拡大断面図である。
【図３】  もう１つの位置に設置されるモニター用デバイスを示す図２と同様な図面である。
【図４】  異なる位置に設置されるモニター用デバイスを示す図２と同様な図である。
【図５】  異なる位置に設置されるモニター用デバイスを示す図２と同様な図である。
【図６】  空気タイヤのインナーライナーの表面に直接設置されるモニター用デバイスを示す図２と同様な図である。
【図７】  タイヤのインナーライナーにモニター用デバイスを設置するためのパッチの使用を示す図２と同様な図である。明細書を通じて同様な番号は同様な部品を参照する。
【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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