(57)【要約】【課題】外気中の水分が管継手内部に侵入して凍結することを防止した食い込み式管継手及びこれを用いた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る食い込み式管継手は、継手本体１と、締結ナット２と、食い込み式スリーブ３とを備えている。継手本体１は、外周に締結ナット２を螺合する雄ねじ部１４と、この雄ねじ部１４の後方に雄ねじ部１４の外周よりの大きい外周の拡大部１２を有している。拡大部１２には、締結ナット２が締結された状態のときに、この締結ナット２の端面２ａと所定距離をおいて対向する端面１２ａが形成されている。そして、拡大部１２の端面１２ａと締結ナット２の端面１２ａとが対向する端面間に、螺合する前記雄ねじ部１４及び雌ねじ部２２を経由して当該管継手の内部の食い込み式スリーブ３に通じる外気進入通路をシールするためのメタルシールが形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
継手本体と、締結ナットと、食い込み式スリーブとを備えた食い込み式管継手において、継手本体は、外周に締結ナットを螺合する雄ねじ部と、この雄ねじ部の後方に雄ねじ部の外周より大きい外周の拡大部を有し、この拡大部には、締結ナットが締結された状態のときに、この締結ナットの端面と所定距離をおいて対向する端面が形成され、さらに、この対向する端面間に、螺合する前記雄ねじ部及び雌ねじ部を経由して当該管継手の内部の食い込み式スリーブに通じる外気進入通路をシールするためのメタルシールが形成されていることを特徴する食い込み式管継手。
【請求項２】
前記メタルシールは、食い込み式スリーブを接続すべき接続管に食い込ませた後にシールされるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の食い込み式管継手。
【請求項３】
前記拡大部は、外周形状がナット状に形成されたナット部であることを特徴とする請求項１又は２記載の食い込み式管継手。
【請求項４】
前記メタルシールは、締結ナットの端面及び継手本体の端面の何れか一方に形成された突起部よりなることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の食い込み式管継手。
【請求項５】
前記突起部は、締結ナット側の端面に形成されていることを特徴とする請求項４記載の食い込み式管継手。
【請求項６】
前記突起部は、締結ナット側の端面において当該管継手の中心軸を中心とする円形を描くように形成されていることを特徴とする請求項５記載の食い込み式管継手。
【請求項７】
前記突起部は、先端が尖った形状に形成されていることを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の食い込み式管継手。
【請求項８】
前記突起部の断面形状は、先が尖った略三角形に形成されていることを特徴とする請求項７記載の食い込み式管継手。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の食い込み式管継手を用いたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食い込み式管継手及びこれを用いた冷凍サイクル装置に関し、特に、管継手内部において空気中の水分が凍結することによるシール性能の低下を防止する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内部に流体を流す流体管に対し用いられる管継手は、管の劣化や流体供給管の劣化などが生じたときに交換、修理を容易に行うことができるように、取り外し可能なものが多く使われてきている。このような管継手としては、用途に応じ各種の構造のものが存在する。
【０００３】
例えば、流体管の中に冷媒が流れる空気調和機等の冷凍サイクル装置においては、従来、管継手としてフレア式管継手が使用されてきた。しかし、冷凍サイクル装置においては、地球規模の自然環境保護のため、冷媒の変更が進められている。すなわち、冷媒は、従来のフロン冷媒から可燃性のある代替フロンや、使用圧力が高圧となる二酸化炭素などの自然冷媒に置換されつつある。ところが、新しい冷媒には使用圧力が高くなるものや、可燃性を有するものがある。このため、新しい冷媒を使用する冷凍サイクル装置においては、管継手として、従来高圧流体を流通させる鋼管の接続に用いられていた食い込み式管継手が用いられる傾向にある。また、その開発が活発に行われるようになってきている。このような食い込み式管継手は、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【０００４】
図４は、これら特許文献により知られている食い込み式管継手の一例を示すものである。食い込み式管継手は、一般的にこの図４に示すように、継手本体１０１と、締結ナット１０２と、食い込み式スリーブ１０３とを備えている。継手本体１０１は、締結ナット側、すなわち管接続部１０４の外周に雄ねじ部１０５が形成されている。締結ナット１０２は、キャップ形状に形成されるとともに、その内部に、この雄ねじ部１０５に螺合する雌ねじ部１０６と、食い込み式スリーブ１０３を管接続部１０４の端部に押圧する押圧テーパ面１０７が形成されている。また、食い込み式スリーブ１０３は、この例では、バックフェルール１０３ａとフロントフェルール１０３ｂとから構成されている。この食い込み式管継手の組立ては、まず、食い込み式スリーブ１０３の継手本体側端部を、管接続部１０４の端部に形成されたガイド用テーパ面１０８に対向させるとともに、食い込み式スリーブ１０３の締結ナット側端部を、締結ナット１０２の押圧テーパ面１０７に対向させた状態とする。次いで、締結ナット１０２の雌ねじ部１０６を継手本体１０１の雄ねじ部１０５に螺合させる。このようにして、締結ナット１０２が継手本体１０１に螺合されることにより、締結ナット１０２の押圧テーパ面１０７が食い込み式スリーブ１０３を管接続部１０４のガイド用テーパ面１０８に押し付ける。この結果、バックフェルール１０３ａとフロントフェルール１０３ｂとが各々相互協働して接続管１０９に食い込んで、接続管１０９の抜け止めを図るとともに、高いシール性能が得られるようにしたものである。図４は、締結ナット１０２が締結されて接続が完了した後の状態図である。
【特許文献１】特開２００３−７４７６９号公報
【特許文献２】特開２００５−３６９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このように締結ナット１０２が締結されて接続管１０９が接続された状態の食い込み式管継手において、食い込み式スリーブ１０３の外周側に生じる空間１１０は、図４に破線矢印で示す外気進入通路１１１により外気に連通されている。ここでいう外気進入通路１１１は、管接続部１０４の雄ねじ部１０５と締結ナット１０２の雌ねじ部１０６との螺合部を通じて管継手周辺の外気に連通する通路をいう。また、接続後の食い込み式管継手は、冷媒等の流体の温度変化とともに管継手自体の温度が変化するが、管継手の温度が低下したときに、管継手内部の空間１１０の空気中の水分が結露し、これに伴い前述の外気進入通路１１１を経て、外部の空気中の水分が管継手の内部に浸入する。また、流体温度の変化や外気温度の変化により管継手の温度が零度以下になると、管継手内において結露水や空気中の水分が凍結して体積膨張する。この状態が繰り返されると、凍結する氷の体積膨張力が食い込み式スリーブ１０３に作用して食い込み式スリーブ１０３を変形させる。このようにして、食い込み式スリーブ１０３が変形すると、管継手のシール性能が低下して冷媒漏れが発生する。
【０００６】
上記は、空気調和機等の冷凍サイクル装置に用いられる食い込み式管継手を例に取り、説明したものである。しかし、上記の管継手内の水分の凍結の問題は、空気調和機等の冷凍サイクル装置以外の分野においても、大気温度の変化等により管継手内の温度が変化して、管継手内で水分が凍結してシール性能が低下する恐れがある。
【０００７】
本発明は、従来技術に存在するこのような問題点に着目してなされたものである。すなわち、本発明は、外気中の水分が管継手内部に侵入して凍結することを防止した食い込み式管継手及びこれを用いた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記課題に鑑み成されたものである。本発明に係る食い込み式管継手は、継手本体と、締結ナットと、食い込み式スリーブとを備えている。継手本体は、外周に締結ナットを螺合する雄ねじ部と、この雄ねじ部の後方に雄ねじ部の外周より断面の大きい拡大部を有している。拡大部には、締結ナットが締結された状態のときに、この締結ナットの端面と所定距離をおいて対向する端面が形成されている。そして、拡大部の端面と締結ナットの端面とが対向する端面間に、螺合する前記雄ねじ部及び雌ねじ部を経由して当該管継手の内部の食い込み式スリーブに通じる外気進入通路をシールするためのメタルシールが形成されているものである。
【０００９】
上述の如く構成された食い込み式管継手によれば、食い込み式スリーブの外周側に生じる空間が、雄ねじ部と雌ねじ部との螺合部、及び拡大部の端面と締結ナットの端面との隙間を経由して外気に連通する外気進入通路が、入口部でメタルシールによりシールされる。したがって、管継手自体の温度が低下しても、外気進入通路が入口部でシールされるため、殆ど水分の凍結が生じない。したがって、管継手内部における水分の凍結により、食い込み式スリーブが変形してシール性能が低下するという従来存在していた問題を回避することができる。
【００１０】
上記において、メタルシールは、食い込み式スリーブを接続すべき接続管に食い込ませた後に、シールされるように形成される。このように形成されているので、食い込み式スリーブが食い込み不足となってシール性能が不十分になるという可能性が回避される。また、食い込み式スリーブを接続すべき接続管に食い込ませるタイミングと、メタルシールがシールされるタイミングとがこのように調整されていると、締結ナットの締め付けトルクの急激な増大を目安にして作業を行うことができる。すなわち、上記のようなタイミング調整が行われていると、締結ナットの締め付けトルクが急激に増大したときに、メタルシールがシールされたことを意味する。また、このことは、その直前に食い込み式スリーブが接続すべき接続管に食い込み完了したことを意味する。したがって、締結ナットの締め付けトルクの管理が確実に行われることになる。
【００１１】
また、前記拡大部を、外周形状がナット状に形成されたナット部とすると、従来の基本構成を変更することなく、メカニカルシールの構成に必要な端面を形成することができるので、食い込み式管継手の構成を複雑化する必要がない。
【００１２】
また、前記メタルシールを、締結ナットの端面及び継手本体の端面と、その端面の何れか一方に形成された突起部とより形成することができる。このように構成すると、メタルシールを容易に形成することができる。
【００１３】
この突起部は、締結ナット側の端面に形成するのが好ましい。突起部は、継手本体の拡大部の端面に形成することもできるが、部品の搬送や接続作業時において突起部の先端を傷付けることがあり得る。この場合、継手本体の交換は容易でないことが多い。この点、突起部を締結ナット側に形成している場合は、締結ナットの交換で済むので、部品の交換が容易である。
【００１４】
また、この突起部は、締結ナット側の端面において当該管継手の中心軸を中心とする円形を描くように形成するのが好ましい。このようにすれば、突起部の先端部で均一なシールを行い易くなる。また、単純な形状であるので製作も容易である。
【００１５】
また、この突起部は、先端が尖った形状にするのが好ましい。このようにすることにより、線接触のシール構造とすることができるので、シール性能を向上させることができる。
【００１６】
また、この突起部の断面形状を、先が尖った略三角形に形成するのが好ましい。このような断面形状にすると、製作が容易な形状でありながら、前述の線接触によるシール構造を得ることができる。
【００１７】
また、本発明による冷凍サイクル装置は、上記構成の食い込み式管継手を用いたものである。冷凍サイクル装置の場合は、管継手の温度変化が激しく、使用個所によっては管継手自体の温度が頻繁に零度以下となる場合も生じ易い。このため、冷凍サイクル装置に使用される管継手では特に管継手内で水分が凍結する可能性が高い。したがって、本発明のような管継手を用いることにより、管継手内の水分の凍結による管継手のシール性能の低下を、確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る食い込み式管継手によれば、螺合する前記雄ねじ部及び雌ねじ部を経由して食い込み式スリーブが収納されている管継手内部に通ずる外気進入通路が、入口部でメタルシールによりシールされるので、管継手自体の温度が変化しても殆ど水分の凍結が生じない。したがって、管継手内部における水分の氷結により、食い込み式スリーブが変形してシール性能が低下するという問題を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態に係る食い込み式管継手について、図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る食い込み式管継手の断面図である。図１に示すように、本実施の形態に係る食い込み式管継手は、冷凍サイクル装置用の冷媒配管の継手として用いられるものであって、継手本体１と、締結ナット２と、食い込み式スリーブ３とを備えている。そして、この食い込み式管継手は、継手本体１の基端側（反接続端側）に固定側配管４がロー付け等により接続され、継手本体１の接続端に接続すべき接続管５を取り外し可能に接続するものである。また、この実施の形態の食い込み式管継手は、銅合金により形成されている。
【００２０】
継手本体１は、図１に示すように、締結ナット２を取り外しすることにより、接続管５を取り外し可能に接続する管接続部１１と、この管接続部１１に連結して形成された、管接続部１１の外周より大きい外周の拡大部１２と、この拡大部１２に続いて形成されたソケット部１３とから構成されている。
【００２１】
管接続部１１は、図１に示すように、外周に締結ナット２を螺合するための雄ねじ部１４が形成されている。また、管接続部１１は、取り外し自在に接続すべき接続管５を所定位置で接続するために、接続管５を挿入するための配管接続口１５を備えている。そして、管接続部１１の接続端部には、食い込み式スリーブ３の先端部３ａを、接続管５側に食い込ませるようにガイドするガイド用テーパ面１８が形成されている。このガイド用テーパ面１８は、接続端側の端面１１ａから配管接続口１５に向かって縮径するものであり、管接続部１１の内部において配管接続口１５と連結している。
【００２２】
拡大部１２は、ナット形状に形成されたナット部であって、従来の食い込み式管継手において通常形成されているナット形状の部分でよい。そして、この拡大部１２の締結ナット側の端面１２ａは、締結ナット２が管接続部１１に締結されたときにこの締結ナット２の端面２ａと所定距離をおいて対向するように形成されている。また、拡大部１２からソケット部１３にかけての中心部には固定側配管４を所定位置に接続するための配管接続口１６が設けられており、ソケット部１３に固定側配管４をロー付け可能にしている。また、拡大部１２から管接続部１１にかけての中心部には、配管接続口１５と配管接続口１６との間を連結する連通孔１７が形成されている。
【００２３】
締結ナット２は、中心軸方向に長いナット形状のものであって、内部には、管接続部１１側に開放する円柱状の空間２１が形成されている。また、締結ナット２は、空間２１の突き当たりに、円柱状の空間２１の側面を成す側壁２２が形成されるとともに、この側壁２２には接続管５を貫通させる貫通孔２３が形成されている。また、側壁２２の内面は、後述する食い込み式スリーブ３の側面３２を押圧する押圧面２５として形成されている。
【００２４】
さらに、締結ナット２の円柱状の空間２１を形成する内周面には、管接続部１１の雄ねじ部１４に螺合される雌ねじ部２４が形成されている。また、締結ナット２の管接続部１１側の端面２ａには、突起部２６が形成されている。この突起部２６は、先端が尖るように断面が三角形状に形成されている。また、この突起部２６は、図２の締結ナット側面図に示すように、締結ナット２の端面２ａにおいて円形を描くように形成されている。この突起部２６は、その先端部を拡大部１２の端面１２ａに当接させることにより、本発明にいう外気進入通路をシールするメカニカルシールを構成する。この場合における外気進入通路は、締結ナット２の端面２ａと拡大部１２の端面１２ａとの間に形成される隙間から、雄ねじ部１４と雌ねじ部２４との螺合部を経由して、食い込み式スリーブ３の外周側に形成される空間２１に連通する通路をいう。
【００２５】
食い込み式スリーブ３は、図１に示すように、管接続部１１のガイド用テーパ面１８と締結ナット２の押圧面２５との間に介在するように配置される。また、食い込み式スリーブ３は、図１に示すように、接続管５を嵌合挿入するように、リング状に形成されている。また、食い込み式スリーブ３は、そのリング状を形成する要素の管継手の中心軸方向の断面形状が、図１に示すように、接続管５に接触する接触面３１と、一端が締結ナット２の押圧面２５に対応する、管継手の中心軸に垂直な側面３２と、この垂直に形成された側面３２の上部からから管接続部１１側に、かつ接続管５の外周に向かう斜面３３とからなる略直角三角形を成している。また、この略直角三角形を成す斜面３３の先端部３３ａは、管接続部１１の締結ナット側部に形成されたガイド用テーパ面１８に対応するテーパ面として機能する。このように形成されることにより、食い込み式スリーブ３の先端部３ａが食い込み部として機能している。
【００２６】
上記のように構成される本実施の形態に係る食い込み式管継手は、次のようにして接続すべき接続管５が接続される。なお、以下の説明においては、継手本体１に予め固定側配管４がロー付けにより接続されているものとして説明する。
【００２７】
まず、締結ナット２の貫通孔２３に対し、接続管５の先端部を貫通させて、接続管５に締結ナット２を外装する。次に、継手本体１の管接続部１１のガイド用テーパ面１８に対し、食い込み式スリーブ３の斜面３３の先端部３３ａを対向させるように、食い込み式スリーブ３を継手本体１に保持する。そして、締結ナット２が外装された接続管５の先端部を、管接続部１１の配管接続口１５に挿入する。次いで、締結ナット２の雌ねじ部２４を管接続部１１外周の雄ねじ部１４に螺合させる。このようにして締結ナット２を締め付ける。この締め付けにより、管接続部１１のガイド用テーパ面１８に対し、食い込み式スリーブ３の斜面３３の先端部３３ａが強く押し付けられる。この強い押し付けにより、食い込み式スリーブ３の先端部３ａが、ガイド用テーパ面１８のガイド作用を受けて接続管５の表面に食い込んでいく。
【００２８】
なお、本発明に係る食い込み式管継手では、食い込み式スリーブ３の先端部３ａが接続管５の表面への食い込みが完了するときに、締結ナット２の突起部２６が拡大部１２の端面１２ａに当接するように、予め設定されている。また、突起部２６が端面１２ａに当接すると、物理的作用により締結ナット２を締め付ける締め付けトルクが急激に増大する。
【００２９】
そこで、本発明における接続作業は、この締め付けトルクが増大したときに、締結ナット２の締め付け作業を終え、これにより完了となる。また、このような一連の作業を完了することにより、食い込み式スリーブ３における先端部３ａの接続管５の表面への食い込みが確実に行われ、接続すべき接続管５の接続作業が完了する。また、同時に、この食い込み式管継手の内部における外気進入通路が、突起部２６と拡大部１２の端面１２ａとの協働作業によりメカニカルシールされる。
【００３０】
上記のように構成される本実施の形態によれば次のような効果を奏することができる。
（１）対向する端面２ａ、１２ａ間の隙間、螺合する前記雄ねじ部１４及び雌ねじ部２４を経由して食い込み式スリーブ３が収納されている管継手内部の空間２１に通ずる外気進入通路が、入口部でメタルシールによりシールされる。したがって、管継手自体の温度が変化しても、管継手内部の空間２１には殆ど水分の凍結が生じない。したがって、管継手内部における水分の氷結により、食い込み式スリーブ３が変形してシール性能が低下するという問題を回避することができる。
【００３１】
（２）メタルシールは、食い込み式スリーブ３を接続すべき接続管５に食い込ませた後に、シールされるように形成されているので、食い込み式スリーブ３が食い込み不足となってシール性能が不十分になるという可能性が回避される。また、食い込み式スリーブ３を接続すべき接続管５に食い込ませるタイミングと、メタルシールがシールされるタイミングとがこのように調整されているので、締結ナット２の締め付けトルクの急激な増大を目安にして作業を行うことができる。また、これにより、締結ナット２の締め付けトルクの管理を確実に行うことができる。
【００３２】
（３）拡大部１２は、外周形状がナット状に形成されたナット部であるので、従来の基本構成を変更することなく、メカニカルシールの構成に必要な端面１２ａを形成することができる。したがって、食い込み式管継手の構成を複雑化する必要がない。
【００３３】
（４）メタルシールを、締結ナット２の端面に形成された突起部２６と、拡大部１２の端面１２ａとにより形成しているので、メタルシールを容易に形成することができる。また、突起部２６が締結ナット２の端面に形成されているので、部品搬送時や接続作業時において突起部２６の先端を傷付けるようなことがあっても、継手本体１は交換する必要がなく、締結ナット２を交換するだけでよい。したがって、この場合の部品の交換が容易である。
【００３４】
（５）突起部２６は、締結ナット２側の端面において管継手の中心軸を中心とする円形を描くように形成されているので、突起部２６の先端部で均一なシールを行うことができる。また、単純な形状であるので製作も容易である。
【００３５】
（６）突起部２６は、先端が尖った形状となっているので、先端部が端面１２ａに線接触されることになり、良好なシール性能を得ることができる。
（７）突起部２６は、円形を形成する構成要素の断面形状が先の尖った略三角形であるので、製作が容易でありながら、前述の線接触によるシール構造を得ることができる。
【００３６】
（８）冷凍サイクル装置の場合は、管継手の温度変化が激しく、使用個所によっては管継手自体の温度が頻繁に零度以下となる場合も生じ易い。このため、冷凍サイクル装置に使用される管継手では特に管継手内で水分が凍結する可能性が高い。しかしながら、本実施の形態に係る食い込み式管継手を用いて冷媒配管を接続した冷凍サイクル装置では、管継手内の水分の凍結による管継手のシール性能の低下を、確実に防止することができる。
【００３７】
上記実施の形態は、次のように変形することもできる。
（１）上記実施の形態においては、外気進入通路のメカニカルシールを構成する突起部２６が締結ナット２の端面２ａに形成されていたが、これを拡大部１２の端面１２ａに形成するようにしてもよい。図３はその例を示したものである。なお、この図において前記実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図３では、拡大部１２の端面１２ａに突起部１９が形成され。そして、突起部１９の先端部が締結ナット２の端面２ａに当接することで、外気進入通路をシールするメカニカルシールが構成されている。なお、突起部１９の形状は前記実施の形態にかかる突起部２６と同一である。
【００３８】
この変形例の場合、部品搬送時や接続作業時において突起部１９の先端部を傷付けるようなことがあった場合、継手本体１の交換を必要とする点で前記実施の形態の場合に比し難点がある。しかし、他の点については実施の形態１の場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００３９】
（２）前記実施の形態及び上記変形例においては、突起部２６、１９の断面形状が三角形に形成されていたが、半円などの部分円形とすることもできる。この場合は、先端部が丸くなるため、作業時にこの突起部で怪我をしたりすることもなく取り扱いが安全であるという利点がある。しかし、先端が尖った形状とすることができないので、シール性能が実施の形態１の場合より劣る傾向にある。
【００４０】
（３）前記突起部２６、１９が当接する端面は、平面粗さ、平面度などの表面特性の加工精度を高くすることが要求される。したがって、端面２ａ、１２ａの全体の加工精度を上げることをしないで、突起部２６、１９が当接する部分だけを周囲より一段高くし、この高くした表面だけを加工精度を上げて仕上げるようにしてもよい。また、このようにすることにより、製作コストを軽減することができる。
【００４１】
（４）この食い込み式管継手を形成する材料は、前述の銅系合金以外のものとして鉄或いは鉄軽合金としてもよい。
（５）また、上記実施の形態に係る食い込み式管継手は、冷凍サイクル装置用であったが、他の用途の配管継手として使用することもできるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態に係る食い込み式管継手の断面図である。
【図２】同食い込み式管継手における締結ナットの側面図である。
【図３】変形例に係る食い込み式管継手の断面図である。
【図４】従来例に係る食い込み式管継手の部分断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…継手本体、２…締結ナット、２ａ、１２ａ…端面、３…食い込み式スリーブ、３ａ…先端部、５…接続管、１１…管接続部、１２…拡大部、１４…雄ねじ部、１９、２６…突起部、２４…雌ねじ部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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