(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転力を減速歯車列を介して被駆動体に伝達し、前記減速歯車列が、前記被駆動体に固定された平歯車である被駆動ギアと、この被駆動ギアに噛合するシザーズギアと、前記モータから前記被駆動ギアまでの動力伝達経路中に設けられたトルクリミッタギアとを含んでいる回転駆動機構において、
前記シザーズギアが、共通のシャフトに回転自在に支持された同径、同歯数の平歯車である第１ギアと第２ギア、および、これら第１ギアと第２ギアを互いに反対方向へ回転付勢する第１バネ部材とを有していると共に、前記トルクリミッタギアが、前記第２ギアと対向するように前記シャフトに回転自在に支持されて前記モータの動力で回転駆動されるクラッチギアと、このクラッチギアと前記第２ギアとの対向面に介設された中継部と、前記第２ギアを前記クラッチギアに圧接する方向に付勢する第２バネ部材とを有しており、
常態では、前記第２ギアが前記中継部を介して前記クラッチギアと一体的に回転可能となっており、前記シザーズギアに対して所定以上の回転負荷が掛かったときに、前記クラッチギアの回転が前記中継部で遮断されて前記第２ギアに伝達されないようにしたことを特徴とする回転駆動機構。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記中継部が前記第２ギアと前記クラッチギアとの対向面にそれぞれ設けられた凹凸係合部であると共に、前記第２ギアは前記被駆動ギアとの噛合が外れない範囲で前記シャフトの軸方向に移動可能に支持されており、前記シザーズギアに対して所定以上の回転負荷が掛かったときに、前記第２ギアが前記第２バネ部材の付勢力に抗して前記クラッチギアから離れる方向へ移動することにより、前記凹凸係合部の係合が解除されて前記クラッチギアの回転を遮断することを特徴とする回転駆動機構。
【請求項３】
車室内の設置母材上に被駆動体としてのディスプレイ本体が固定軸を中心に回転可能に支持されており、このディスプレイ本体が請求項１または２に記載の回転駆動機構によって回転動作されることを特徴とする車載用ディスプレイ装置。
【請求項４】
請求項３の記載において、前記ディスプレイ本体の背面に固定された前記被駆動ギアが歯車部と非歯車部とを有しており、この非歯車部の外周面が前記固定軸を中心とする円弧状に形成されていると共に、前記非歯車部の外周面に付勢ローラが圧接されていることを特徴とする車載用ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを駆動源としてディスプレイ本体等の被駆動体を回転動作させる回転駆動機構と、このような回転駆動機構を備えた車載用ディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＣＤや有機ＥＬ等の表示パネルが保持されたディスプレイ本体を固定軸に回転可能に支持し、このディスプレイ本体を回転駆動機構によって固定軸回りに回転動作させることにより、ディスプレイ本体の表示画面をユーザの見やすい角度に調整可能としたディスプレイ装置が普及している。ここで、回転駆動機構はモータの回転力を減速歯車列を介してディスプレイ本体に伝達するようになっているが、回転駆動機構に過大な負荷や不自然な負荷が加わった場合、例えば、自動回転中のディスプレイ本体がユーザの手等の障害物に接触してしまった場合や、停止中のディスプレイ本体をユーザが過剰な力で回転させようとした場合に、過大な回転負荷によって回転駆動機構の構成部品が破損してしまうおそれがある。
【０００３】
特許文献１に記載されたディスプレイ装置の回転駆動機構では、このような問題を解消するために、減速歯車列を構成する２以上のギアの中にトルクリミッタギアが含まれるようになし、このトルクリミッタギアによって一定以上の回転負荷が掛かると、ギアが空転して過大な負荷が構成部品に掛からないようにしている。かかるトルクリミッタギアは、台座部からシャフトを突出させたギアベースと、シャフトの上端に固定された上歯車と、シャフトに回転自在に支持された下歯車と、ギアベースの台座部に載置された摩擦材と、上歯車と下歯車の間に配置されたバネ部材とを有し、バネ部材が下歯車を摩擦材に対して押圧することにより、下歯車とギアベースの台座部とが摩擦摺動するように構成されている。
【０００４】
このように構成されたディスプレイ装置においては、モータの回転がトルクリミッタギアの下歯車に入力されると、摩擦材と下歯車との間に働く摩擦力により、モータの回転がそのままギアベースおよび上歯車に伝達されるため、上歯車に噛合する他の歯車列を介してディスプレイ本体を低速で回転させることができる。また、停止中のディスプレイ本体を無理に押して動かそうとした場合など、回転駆動機構に過大な回転負荷が加わったときは、その回転負荷が摩擦材と下歯車との間の滑りによって低減されるため、回転駆動機構の構成部品に過大な負担が掛かることを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４-１０９３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述したような回転駆動機構を備えたディスプレイ装置が車室内のダッシュボード上などに配設された状態で使用される場合や、タッチ入力式の表示パネルが用いられた場合、車の走行中の振動によってディスプレイ本体の表示画面がぶれてしまったり、タッチ操作時にディスプレイ本体がガタついて操作感触を悪化させてしまうといった不具合が発生する。これは減速歯車列の各歯車間に存在するバックラッシュに起因するものであり、減速歯車列の中にバックラッシュの除去を目的としたシザーズギアを入れれば、ディスプレイ本体のぶれやガタつきを防止することができる。
【０００７】
すなわち、シザーズギアは、シャフトに同軸かつ相対回転可能に支持された２枚の歯車と、これら２枚の歯車を互いに反対方向へ回転付勢するバネ部材とを有しており、これら２つの歯車をディスプレイ本体の背面に固定した被駆動ギアに噛合すると共に、シザーズギアの一方の歯車と前述したトルクリミッタギアの上歯車とを噛合させれば、過大な回転負荷を低減できると共にディスプレイ本体のぶれやガタつきを防止することができる。しかしながら、トルクリミッタギアの上下２枚の歯車を支持するシャフトと、シザーズギアの２枚の歯車を支持する別のシャフトとを離れた位置に並設する必要があるため、回転駆動機構の全体が平面的に大型化してしまったり、歯車の総数が増えてコストアップになるという問題が発生する。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、簡単な構成で減速歯車列のバックラッシュを除去できると共に過負荷を低減することができる回転駆動機構を提供することにあり、第２の目的は、このような回転駆動機構を備えた車載用ディスプレイ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記第１の目的を達成するために、本発明の回転駆動機構は、モータの回転力を減速歯車列を介して被駆動体に伝達し、前記減速歯車列が、前記被駆動体に固定された平歯車である被駆動ギアと、この被駆動ギアに噛合するシザーズギアと、前記モータから前記被駆動ギアまでの動力伝達経路中に設けられたトルクリミッタギアとを含んでいる回転駆動機構において、前記シザーズギアが、共通のシャフトに回転自在に支持された同径、同歯数の平歯車である第１ギアと第２ギア、および、これら第１ギアと第２ギアを互いに反対方向へ回転付勢する第１バネ部材とを有していると共に、前記トルクリミッタギアが、前記第２ギアと対向するように前記シャフトに回転自在に支持されて前記モータの動力で回転駆動されるクラッチギアと、このクラッチギアと前記第２ギアとの対向面に介設された中継部と、前記第２ギアを前記クラッチギアに圧接する方向に付勢する第２バネ部材とを有しており、常態では、前記第２ギアが前記中継部を介して前記クラッチギアと一体的に回転可能となっており、前記シザーズギアに対して所定以上の回転負荷が掛かったときに、前記クラッチギアの回転が前記中継部で遮断されて前記第２ギアに伝達されないようにした。
【００１０】
このように構成された回転駆動機構では、シザーズギアの第１ギアと第２ギアのうち、クラッチギアに対向する第２ギアがトルクリミッタギアのクラッチ機能を兼用するため、必要とされるギア数を削減してコストの低減化を図ることができると共に、これら第１ギアと第２ギアおよびクラッチギアを共通のシャフトに同軸配置できるため、各ギアの配置スペースを集約して小型化を図ることができる。
【００１１】
上記した構成の回転駆動機構において、クラッチギアと第２ギアとの対向面に摩擦材を介設して中継部としても良いが、この中継部が第２ギアと前記クラッチギアとの対向面にそれぞれ設けられた凹凸係合部であると共に、第２ギアは被駆動ギアとの噛合が外れない範囲でシャフトの軸方向に移動可能に支持されており、シザーズギアに対して所定以上の回転負荷が掛かったときに、第２ギアが第２バネ部材の付勢力に抗してクラッチギアから離れる方向へ移動することにより、凹凸係合部の係合が解除されてクラッチギアの回転を遮断するように構成すると、被駆動体を大きなトルクで回転させることができて好ましい。また、過負荷によって凹凸係合部の係合が解除される際に、第２ギアは被駆動ギアとの噛合を維持したままクラッチギアから離れるため、トルクリミッタギアがクラッチ作動するときも、シザーズギアの機能が損なわれることを防止できる。
【００１２】
上記第２の目的を達成するために、本発明の車載用ディスプレイ装置は、車室内の設置母材上に被駆動体としてのディスプレイ本体が固定軸を中心に回転可能に支持されており、このディスプレイ本体が上記構成の回転駆動機構によって回転動作されるようにした。
【００１３】
このように構成された車載用ディスプレイ装置では、ディスプレイ本体を回転動作させる回転駆動機構の減速歯車列が、ディスプレイ本体に固定された被駆動ギアに噛合するシザーズギアと、このシザーズギアとモータとの間に介在されたトルクリミッタギアとを含んでいるため、減速歯車列のバックラッシュを除去してディスプレイ本体のぶれやガタつきを防止することができると共に、回転動作中や停止中のディスプレイ本体に過大な負荷や不自然な負荷が加わったとしても、その過負荷を低減して回転駆動機構の構成部品の破損を防止することができる。また、シザーズギアの第１ギアと第２ギアのうち、クラッチギアに対向する第２ギアがトルクリミッタギアのクラッチ機能を兼用するため、必要とされるギア数を削減してコストの低減化を図ることができると共に、これら第１ギアと第２ギアおよびクラッチギアを共通のシャフトに同軸配置できるため、各ギアの配置スペースを集約して回転駆動機構の小型化を図ることができる。
【００１４】
上記した構成の車載用ディスプレイ装置において、ディスプレイ本体の背面に固定された被駆動ギアが歯車部と非歯車部とを有しており、この非歯車部の外周面が固定軸を中心とする円弧状に形成されていると共に、非歯車部の外周面に付勢ローラが圧接されていると、被駆動ギアと固定軸との間のガタを緩和することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の回転駆動機構によれば、簡単な構成で減速歯車列のバックラッシュを除去できると共に、過負荷に起因する破損を低減することができる。また、本発明の車載用ディスプレイ装置によれば、簡単な構成でディスプレイ本体のぶれやガタつきを防止することができると共に、過負荷を低減して回転駆動機構の構成部品の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態例に係る車載用ディスプレイ装置を裏面側から見た斜視図である。
【図２】図１の車載用ディスプレイ装置に備えられる回転駆動機構の斜視図である。
【図３】該回転駆動機構に備えられる減速歯車列の要部を示す斜視図である。
【図４】該減速歯車列の断面図である。
【図５】該減速歯車列を上方から見た分解斜視図である。
【図６】該減速歯車列を下方から見た分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１に示すように、本発明の実施形態例に係る車載用ディスプレイ装置は、ＬＣＤや有機ＥＬ等からなる表示パネルが保持されたディスプレイ本体１と、このディスプレイ本体１を固定軸２の軸回りに回転動作させる回転駆動機構３とを備えている。
【００１８】
ディスプレイ本体１は横長矩形状の可動モニタであり、図示せぬが、ディスプレイ本体１の前面に表示パネルの表示画面が露出するようになっている。ディスプレイ本体１の裏面中央部には被駆動ギア４が複数本のネジを用いて固定されており、この被駆動ギア４が固定軸２に回転可能に支持されている。固定軸２の下端部はダッシュボード等の車両の設置母材側に固定されており、この設置母材上に固定された収納ボックス５の内部に回転駆動機構３が配設されている。
【００１９】
図２に示すように、回転駆動機構３は、駆動源であるモータ６と、モータ６の出力軸に固着されたウォームギア７と、ウォームギア７に噛合するクラッチギア８と、クラッチギア８に同軸配置された第１ギア９および第２ギア１０と、これら３つのギア８，９，１０を回転可能に支持するシャフト１１と、第１ギア９および第２ギア１０に噛合する前述した被駆動ギア４等を備えており、これら各部品によってモータ６の回転を減速してディスプレイ本体１に伝達する減速歯車列が構成されている。以下、この減速歯車列について、図３〜図６を参照しつつ詳細に説明する。
【００２０】
シャフト１１の上下両端は収納ボックス５に固定されており、シャフト１１の中央部よりも下部側には中空シャフト１２が嵌め込まれている。この中空シャフト１２の上端には円板状の鍔部１２ａが形成されており、鍔部１２ａは第１ギア９と第２ギア１０との間に配置されている。
【００２１】
ウォームギア７に噛合するクラッチギア８ははす歯歯車（ウォームホイール）であり、このクラッチギア８は中空シャフト１２に回転可能に支持されている。クラッチギア８の上面には円周方向に沿って凹部と凸部を交互に連続させた凹凸係合部８ａが形成されており、この凹凸係合部８ａは第２ギア１０の下面に対向している。
【００２２】
第１ギア９と第２ギア１０は同径かつ同歯数の平歯車であり、第１ギア９はシャフト１１の上部に回転可能に支持されると共に、抜け止めリング等によって上方への移動が規制されている。第１ギア９の下面には一対の円弧状突起９ａが形成されており、これら円弧状突起９ａは所定間隔を存して同一円周上に配置されている。第２ギア１０はウォームギア７よりも上方で中空シャフト１２に回転可能に支持されており、この第２ギア１０の上面には一対の円弧状突起１０ａが形成されている。これら円弧状突起１０ａも所定間隔を存して同一円周上に配置されており、その円周上において、一対の円弧状突起９ａの間に一対の円弧状突起１０ａが隙間を有する状態でそれぞれ配置されている。これにより、第２ギア１０の第１ギア９に対するシャフト１１の軸線方向への移動が許容された上で、第１ギア９と第２ギア１０との間の相対的回転も許容されるようになっている。
【００２３】
第１ギア９の下面中央から下方へ突出する軸部９ｂには捩じりコイルばね１３が巻回されており、この捩じりコイルばね１３の両端部は第１ギア９の円弧状突起９ａと第２ギア１０の円弧状突起１０ａに掛止めされている。これにより第１ギア９と第２ギア１０は捩じりコイルばね１３の弾発力を受けて互いに反対方向へ回転付勢されており、これら第１ギア９と第２ギア１０および捩じりコイルばね１３によってシザーズギアが構成されている。
【００２４】
第２ギア１０の下面には円周方向に沿って凹部と凸部を交互に連続させた凹凸係合部１０ｂが形成されており、この凹凸係合部１０ｂはクラッチギア８の上面に形成された凹凸係合部８ａに対向している。ここで、第２ギア１０の凹凸係合部１０ｂが第２ギア側対向面となり、クラッチギア８の凹凸係合部８ａがクラッチギア側対向面となり、これら両対向面が動力の伝達と遮断を行う中継部を構成している。また、第２ギア１０の内底面から上方へ突出する軸部１０ｃには圧縮コイルばね１４が巻回されており、この圧縮コイルばね１４の両端部は中空シャフト１２の鍔部１２ａと第２ギア１０の内底面に当接している。これにより第２ギア１０は圧縮コイルばね１４の弾発力を受けてクラッチギア８に圧接する方向に付勢されており、これらクラッチギア８と第２ギア１０および圧縮コイルばね１４によってトルクリミッタギアが構成されている。
【００２５】
すなわち、常態では、クラッチギア８と第２ギア１０の凹凸係合部８ａ，１０ｂが互いに嵌り合って係合しているため、クラッチギア８と第２ギア１０は一体的に回転可能となっている。一方、モータ６からディスプレイ本体１に至る動力伝達経路に所定以上の回転負荷が掛かると、第２ギア１０が圧縮コイルばね１４の弾発力に抗してクラッチギア８から離れる方向へ移動し、それに伴ってクラッチギア８と第２ギア１０の凹凸係合部８ａ，１０ｂどうしの係合が解除されるため、クラッチギア８の回転は第２ギア１０に伝達されなくなる。なお、第１ギア９の下面と第２ギア１０の上面との間、および空シャフト１２の鍔部１２ａと第２ギア１０の軸部１０ｃとの間には、第２ギア１０の上下動を許容するスペースＳが確保されている（図４参照）。
【００２６】
被駆動ギア４は減速歯車列の最終段ギアであり、この被駆動ギア４は歯車部４ａと非歯車部４ｂを有している。歯車部４ａは固定軸２を軸中心とする欠歯歯車として形成されており、この歯車部４ａに対して第１ギア９と第２ギア１０の両方が噛合されている。非歯車部４ｂは固定軸２を中心として半円筒状に形成されており、歯車部４ａは非歯車部４ｂの外周面から径方向へ突出するように形成されている。また、図１に示すように、収納ボックス５の天板部にはゴムローラ１５が支持されており、このゴムローラ１５は非歯車部４ｂの外周面に圧接されている。
【００２７】
このように構成された車載用ディスプレイ装置において、ディスプレイ本体１が表示画面を車室内のユーザに向けた任意角度で停止しているとき、回転駆動機構３の駆動源であるモータ６は停止しており、ディスプレイ本体１の表示画面に地図情報などの各種情報が表示されるようになっている。その際、回転駆動機構３の減速歯車列にシザーズギア（第１ギア９と第２ギア１０および捩じりコイルばね１３）が含まれており、このシザーズギアによって減速歯車列のバックラッシュが除去されるため、車の走行中の振動でディスプレイ本体１の表示画面がぶれてしまうことを防止できる。また、タッチ入力式の表示パネルを用いたとしても、ディスプレイ本体１のガタつきを防止して操作感触を良好にすることができる。
【００２８】
そして、ディスプレイ本体１の停止状態でモータ６を始動させると、モータ６の回転がウォームギア７、クラッチギア８、第２ギア１０、第１ギア９および被駆動ギア４に順次伝達されて、ディスプレイ本体１が固定軸２の軸回りに回転動作するため、モータ６の回転量と回転方向に応じてディスプレイ本体１の表示画面をユーザの見やすい角度に調整することができる。なお、モータ６の駆動制御はユーザのリモコン操作によって行うことが可能であるが、車両に太陽光の入射方向を検出可能な外光センサや、ユーザの視線方向を検出可能な視線検出センサなどを設けておき、これらセンサの検出結果に基づいてモータ６を駆動することも可能であり、その場合は、センサとの連動でディスプレイ本体１を最適な角度に自動調整することができる。
【００２９】
ここで、回転動作中のディスプレイ本体１に回転を停止させるような過大な負荷が加わった場合、例えば、回転動作中のディスプレイ本体１がユーザの手等の障害物に接触してしまったときは、第２ギア１０が圧縮コイルばね１４の弾発力に抗してクラッチギア８から離れる方向へ移動することで、クラッチギア８と第２ギア１０の凹凸係合部８ａ，１０ｂどうしの係合が解除されて、クラッチギア８の回転が第２ギア１０に伝達されなくなるため、トルクリミッタギアがクラッチ動作して回転駆動機構３の構成部品の破損を防止することができる。
【００３０】
また、停止中のディスプレイ本体１をユーザが過剰な力で無理に回転させようとした場合、第２ギア１０が圧縮コイルばね１４の弾発力に抗してクラッチギア８から離れる方向へ移動することで、その回転負荷が第２ギア１０とクラッチギア８との間で吸収されるため、この場合もトルクリミッタギアがクラッチ動作して回転駆動機構３の構成部品の破損を防止することができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態例に係る回転駆動機構３では、減速歯車列にシザーズギアとトルクリミッタギアを含ませることにより、バックラッシュの除去と過負荷の低減という両機能を発揮させることができるだけでなく、シザーズギアの２つのギアのうち、クラッチギア８に対向する第２ギア１０がトルクリミッタギアのクラッチ機能を兼用しているため、必要とされるギア数を削減してコストの低減化を図ることができる。しかも、シザーズギアとトルクリミッタギアに必要な３つのギア、すなわち、第１ギア９と第２ギア１０およびクラッチギア８を全て共通のシャフト１１に同軸配置できるため、各ギア８，９，１０の配置スペースを集約して小型化を図ることができる。
【００３２】
また、本実施形態例に係る回転駆動機構３では、トルクリミッタギアを構成するクラッチギア８と第２ギア１０の対向面にそれぞれ凹凸係合部８ａ，１０ｂを形成し、これら凹凸係合部８ａ，１０ｂの係合によってクラッチギア８と第２ギア１０が一体的に回転するようになっているため、クラッチギア８と第２ギア１０の対向面に摩擦材を介設したタイプのトルクリミッタギアに比べると、被駆動体（ディスプレイ本体１）を大きなトルクで回転動作させることができる。しかも、過大な回転負荷によってクラッチギア８と第２ギア１０の凹凸係合部８ａ，１０ｂが係合解除される際に、第２ギア１０が被駆動ギア４との噛合を維持したままクラッチギア８から離れるようになっているため、トルクリミッタギアがクラッチ作動するときもシザーズギアの機能を維持することができる。
【００３３】
また、本実施形態例に係る車載用ディスプレイ装置では、上記したような回転駆動機構３を用いてディスプレイ本体１を回転動作するようにしたので、回転駆動機構３のギア間のバックラッシュを除去してディスプレイ本体１のぶれやガタつきを防止することができると共に、回転動作中や停止中のディスプレイ本体１に過大な負荷や不自然な負荷が加わったとしても、その過負荷を低減して回転駆動機構３の構成部品の破損を防止することができる。
【００３４】
また、本実施形態例に係る車載用ディスプレイ装置では、ディスプレイ本体１の裏面に固定された被駆動ギア４が歯車部４ａと非歯車部４ｂとを有しており、この非歯車部４ｂの外周面を固定軸２を中心とする円弧状に形成すると共に、非歯車部４ｂの外周面にゴムローラ１５を圧接させているため、被駆動ギア４と固定軸２との間のガタを緩和することができると共に、ウォームギア７とクラッチギア８間に残るバックラッシュの影響を緩和することができる。
【００３５】
なお、上記実施形態例では、本発明による回転駆動機構３を車載用ディスプレイ装置に適用した場合について説明したが、本発明の回転駆動機構３は車載用ディスプレイ装置以外の各種装置、例えば、電動ルームミラーや電動サンルーフなどの車載用機器、あるいは、電動チルト式ディスプレイ装置や電動リクライニングシートなどの一般機器にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ディスプレイ本体（被駆動体）
２  固定軸
３  回転駆動機構
４  被駆動ギア
４ａ  歯車部
４ｂ  非歯車部
５  収納ボックス
６  モータ
７  ウォームギア
８  クラッチギア
８ａ  凹凸係合部（中継部）
９  第１ギア
９ａ  円弧状突起
９ｂ  軸部
１０  第２ギア
１０ａ  円弧状突起
１０ｂ  凹凸係合部（中継部）
１０ｃ  軸部
１１  シャフト
１２  中空シャフト
１２ａ  鍔部
１３  捩じりコイルばね（第１バネ部材）
１４  圧縮コイルばね（第２バネ部材）
１５  ゴムローラ（付勢ローラ）
Ｓ  スペース
【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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