(57)【要約】【課題】ステータの複数の分割コアを環状に配列する工程を自動化する。【解決手段】複数の分割コア２を環状に配列するように構成されたステータ製造装置１であって、複数の分割コア２が配列される円環状の溝４３が形成された配列台４と、分割コア２を溝４３のセット位置Ｐにセットするように構成されたセット装置５と、セット装置５によりセットされた分割コア２をセット位置Ｐから所定量だけ溝４３に沿ってスライドさせるように構成された送り装置６とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の分割コアを環状に配列するように構成されたステータ製造装置であって、
前記複数の分割コアが配列される円環状の溝が形成された配列台と、
前記分割コアを前記溝のセット位置にセットするように構成されたセット装置と、
前記セット装置によりセットされた前記分割コアを前記セット位置から所定量だけ前記溝に沿ってスライドさせるように構成された送り装置と、
を有することを特徴とするステータ製造装置。
【請求項２】
前記セット装置は、
前記分割コアを前記セット位置に案内するシュータと、
前記シュータの傾斜角度を可変するように構成された第１駆動装置と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のステータ製造装置。
【請求項３】
前記送り装置は、
前記溝内に設置される棒部材と、
前記棒部材を前記溝の方向に沿って前記所定量だけ往復移動させるように構成された第２駆動装置と、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のステータ製造装置。
【請求項４】
各々が凹部及び凸部を有する前記複数の分割コアを、隣接する前記分割コア同士が互いに凹凸嵌合するように環状に配列するように構成される
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のステータ製造装置。
【請求項５】
前記配列台に固定され、前記送り装置により前記セット位置から前記所定量だけスライドされた前記分割コアが突き当たる先行の前記分割コアに接触して摩擦抵抗を付与するように構成された摩擦部材をさらに有する
ことを特徴とする請求項４に記載のステータ製造装置。
【請求項６】
複数の分割コアを環状に配列してステータを製造するステータ製造方法であって、
配列台に形成された円環状の溝のセット位置に前記分割コアをセットする第１ステップと、
セットした前記分割コアを前記セット位置から所定量だけ前記溝に沿ってスライドさせる第２ステップと、
を有することを特徴とするステータ製造方法。
【請求項７】
前記第１ステップでは、
前記分割コアを前記セット位置に案内するシュータの傾斜角度が可変される
ことを特徴とする請求項６に記載のステータ製造方法。
【請求項８】
前記第２ステップでは、
前記溝内に設置される棒部材が前記溝の方向に沿って前記所定量だけ往復移動される、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のステータ製造方法。
【請求項９】
各々が凹部及び凸部を有する前記複数の分割コアを、隣接する前記分割コア同士が互いに凹凸嵌合するように環状に配列してステータを製造する
ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のステータ製造方法。
【請求項１０】
前記セット位置から前記所定量だけスライドされた前記分割コアが突き当たる先行の前記分割コアに対して摩擦抵抗を付与する第３ステップをさらに有する
ことを特徴とする請求項９に記載のステータ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、ステータ製造装置及びステータ製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ステータの製造工程のうち複数の分割コアを環状に配列する工程を行うステータ製造装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３５２９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、複数の分割コアを環状に配列する工程において、分割コア保持治具から固定板を取り除き回動させる作業等については自動化されていない。このため、上記工程での作業者の工数を削減するには、装置構成のさらなる最適化が要望される。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、複数の分割コアを環状に配列する工程の自動化が可能なステータ製造装置及びステータ製造方法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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、複数の分割コアを環状に配列するように構成されたステータ製造装置であって、前記複数の分割コアが配列される円環状の溝が形成された配列台と、前記分割コアを前記溝のセット位置にセットするように構成されたセット装置と、前記セット装置によりセットされた前記分割コアを前記セット位置から所定量だけ前記溝に沿ってスライドさせるように構成された送り装置と、を有するステータ製造装置が適用される。
【０００７】
また、本発明の別の観点によれば、複数の分割コアを環状に配列してステータを製造するステータ製造方法であって、配列台に形成された円環状の溝のセット位置に前記分割コアをセットする第１ステップと、セットした前記分割コアを前記セット位置から所定量だけ前記溝に沿ってスライドさせる第２ステップと、を有するステータ製造方法が適用される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ステータの複数の分割コアを環状に配列する工程の自動化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係るステータ製造装置の全体構成の一例を表す斜視図である。
【図２】ステータ製造装置の構成の一部を表す平面図である。
【図３】分割コイルの配列動作の一例を表す説明図である。
【図４】分割コイルの配列動作の一例を表す説明図である。
【図５】分割コイルの配列動作の一例を表す説明図である。
【図６】分割コイルの配列動作の一例を表す説明図である。
【図７】分割コイルの配列動作の一例を表す説明図である。
【図８】分割コイルの配列動作の一例を表す説明図である。
【図９】分割コイルの配列動作の一例を表す説明図である。
【図１０】製造されたステータの一例を表す説明図である。
【図１１】ステータ製造方法の手順の一例を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下において、ステータ製造装置等の構成の説明の便宜上、上下左右等の方向を適宜使用する場合があるが、ステータ製造装置等の各構成の位置関係を限定するものではない。
【００１１】
＜ステータ製造装置の構成＞
図１及び図２を用いて本実施形態に係るステータ製造装置１の構成について説明する。ステータ製造装置１は、回転電機のステータの製造工程において、コイル２１（図１中の拡大図参照）が巻回された複数の分割コア２を環状に配列する装置である。
【００１２】
図１及び図２に示すように、ステータ製造装置１は、配列台４と、セット装置５と、送り装置６とを有する。
【００１３】
配列台４は、例えば平面視形状が略正方形であるベース４１と、ベース４１の上部に設けられた円柱部４２と、円柱部４２を囲むように形成された円環状の溝４３とを有する。溝４３には、複数の分割コア２がスライド可能に配列される。分割コア２の個数は特に限定されるものではないが、本実施形態では１２個である場合を一例として説明する（後述の図８及び図９参照）。溝４３の外周長及び内周長は、それぞれ分割コア２の外周側（ヨーク２２の外周側）の長さ及び内周側（ティース２３の内周側）の長さを全個数分合計した長さよりも若干大きくなるように設定されている（後述の図８及び図９参照）。また、円柱部４２は、ベース４１の上端よりも上方に突出するように設けられている。
【００１４】
なお、ベース４１の平面視形状は略正方形に限定されるものではなく、例えば長方形や円形等でもよい。また、円柱部４２の高さをベース４１の上端以下としてもよい。
【００１５】
また、配列台４は、セット位置Ｐよりも分割コア２のスライド方向（本実施形態では反時計回り方向）下流側に摩擦部材４４を備える。図２に示すように、摩擦部材４４は、例えば曲面状の接触面４４ａを有し、ベース４１の上面に固定されている。摩擦部材４４は、送り装置６によってセット位置Ｐから所定量だけスライドされた分割コア２が先にスライドされた先行する分割コア２に突き当たる際、先行する分割コア２の外周面（ヨーク２２の外周面）に接触面４４ａを接触させて摩擦抵抗を付与する。これにより、先行する分割コア２のヨーク２２と後からスライドされた後続の分割コア２のヨーク２２との凹凸嵌合の確実性を高めることが可能である。
【００１６】
セット装置５は、溝４３のセット位置Ｐに分割コア２をセットする装置である。なお、ここでいう「セット」とは、分割コア２を溝４３に投入し、溝４３内をスライド可能なように、長手方向を鉛直上下方向として自立させることをいう。また「セット位置」とは、セット装置５により溝４３に対して分割コア２が投入される投入位置のことをいう。
【００１７】
セット装置５は、分割コア２をセット位置Ｐ近傍に案内するシュータ５１と、シュータ５１の下端部を回動可能に支持する支持部材５２と、シュータ５１を回動させて傾斜角度を可変させるシリンダ５３とを有する。シュータ５１の下端部には受け止め板５４が設けられており、支持部材５２は受け止め板５４が溝４３のセット位置Ｐに近接するようにシュータ５１の下端部を支持している。
【００１８】
シリンダ５３は、第１駆動装置の一例であり、その駆動源は電動、空気圧、油圧等、特に限定されるものではない。また、第１駆動装置はシリンダに限定されるものではなく、シュータ５１の傾斜角度を可変できるものであれば、例えばリニアモータや回転型モータ等、シリンダ以外の駆動装置を使用してもよい。
【００１９】
シュータ５１は、シリンダ５３により所定の傾斜角度に保持され、この状態で図示しない供給装置から分割コア２が供給される。シュータ５１は、分割コア２の軸方向（回転電機の軸方向）をシュータ５１の長手方向としつつ、ヨーク２２を下側とする寝かせた姿勢で分割コア２を重力により下方向に滑らせる。滑り落ちた分割コア２は、受け止め板５４によりシュータ５１の下端で静止する。その後、シュータ５１は、シリンダ５３の駆動により傾斜角度を増大され、分割コア２を起き上がらせた姿勢とする。そして、シュータ５１が鉛直上下方向よりもさらに配列台４側に傾斜した際に、分割コア２は重力により受け止め板５４上を滑り、溝４３のセット位置Ｐに投入される。投入された分割コア２は、ヨーク２２を外周側とし、且つ、軸方向を鉛直方向とした姿勢で、溝４３内に保持される。このようにして、分割コア２は自立した状態でセット位置Ｐにセットされる。分割コア２のセット位置Ｐへのセットが終了すると、シュータ５１はシリンダ５３の駆動により傾斜角度を減少され、初めの姿勢に戻される。以上のようにして、シュータ５１は順次供給される分割コア２をセット位置Ｐまで案内してセットすることを繰り返す。
【００２０】
なお、円柱部４２がベース４１の上端よりも突出することにより、分割コア２の投入時のストッパとして機能するとともに、円柱部４２の外周面が分割コア２のティース２３の内周面に当接することで、分割コア２の自立姿勢を保持する効果を高めている。
【００２１】
なお、セット装置５は、上述のシュータ５１とシリンダ５３を有する構成に限定されるものではなく、例えば開閉自在なロボットハンドで分割コア２を把持して移動するロボットアーム等の他の手段を用いてもよい。
【００２２】
送り装置６は、セット装置５によりセットされた分割コア２をセット位置Ｐから所定量だけ溝４３に沿ってスライドさせる装置である。図２に示すように、送り装置６は、セット位置Ｐ近傍で溝４３内に設けられた棒部材６１と、棒部材６１を駆動するモータ６２とを有する。
【００２３】
棒部材６１は、例えば円柱状であり、溝４３内に立設され、溝４３の方向に沿って所定量だけ往復移動可能に構成されている。この所定量は、分割コア２の周方向の幅よりも若干大きく設定されており、棒部材６１により移動された分割コア２と、その後セット位置Ｐにセットされる後続の分割コア２とが、接触しないようになっている（後述の図５参照）。溝４３の底部には、棒部材６１の移動を許容する例えば円弧状の開口４３ａが設けられている。
【００２４】
なお、棒部材６１は上記形状に限定されるものではなく、例えば角柱状や板状等でもよい。また、棒部材６１は必ずしも溝４３内に立設される必要はなく、例えば円柱部４２の側面から外周に向けて突出した構成としてもよい。なお、棒部材６１はこの例では溝４３内に突出したままとしたが、必要に応じて溝４３内に出没自在に設けられてもよい。
【００２５】
モータ６２は、配列台４に内蔵されている。モータ６２は、この例では回転型のモータであり、出力軸６２ａに取り付けられたアーム６３を介して、棒部材６１を溝４３の方向に沿って所定量だけ往復移動させる。
【００２６】
なお、モータ６２は、第２駆動装置の一例であり、その駆動源は電動、空気圧、油圧等、特に限定されるものではない。また、第２駆動装置は回転型のモータに限定されるものではなく、棒部材６１を溝４３の方向に沿って往復移動できるものであれば、例えばリニアモータやシリンダ等、その他の駆動装置を使用してもよい。
【００２７】
棒部材６１は、開口４３ａの周方向一方側の端部を初期位置とする。棒部材６１は、モータ６２の駆動により周方向他方側に向けて（本実施形態では反時計回り方向）所定量移動し、セット装置５によりセットされた分割コア２をプッシュしてセット位置Ｐから所定量だけ溝４３に沿ってスライドさせる。分割コア２をスライドさせた棒部材６１は、モータ６２の上記とは逆の駆動により、周方向一方側に向けて（本実施形態では時計回り方向）所定量移動し、分割コア２のスライド前の初期位置に戻される。このようにして、棒部材６１は、セット装置５により次々にセット位置Ｐにセットされる分割コア２を、セット位置Ｐから所定量だけ溝４３に沿ってスライドさせることを繰り返す。
【００２８】
なお、上記とは反対に、開口４３ａの周方向他方側の端部を初期位置とし、分割コア２を周方向一方側に向けて（時計回り方向に）スライドさせる構成としてもよい。
【００２９】
分割コア２のそれぞれは、図１中の拡大図に示すように、例えば円筒の一部を構成する形状のヨーク２２と、ヨーク２２から径方向内側に突出するティース２３とを備えており、ティース２３にコイル２１が巻回されている。ティース２３は、この例ではヨーク２２に対し周方向（回転電機の周方向）に傾斜しており、スキューを有する構成となっている。また、ヨーク２２は、周方向一方側に例えばＶ字突起状の凸部２４を備え、周方向他方側に例えばＶ字溝状の凹部２５を有している。複数の分割コア２は、隣接する分割コア２同士が凸部２４と凹部２５とを互いに凹凸嵌合させて環状に配列される。
【００３０】
なお、分割コア２は上記構造に限定されるものではなく、スキュー構造や凹凸嵌合構造を有しない分割コアとしてもよい。また、分割コア２は必ずしもコイル２１が巻回されている必要はなく、例えばステータ製造装置１でコイル２１が巻回されていない分割コアを環状に配列した後に、空芯コイルを装着する等でもよい。
【００３１】
＜分割コアの配列動作＞
次に、ステータ製造装置１による分割コア２の配列動作を、図３〜図１０を用いて説明する。なお、図３〜図９では、分割コア２の配列動作が分かり易いように適宜構成を省略して図示している。
【００３２】
図３に、セット装置５により配列台４の溝４３のセット位置Ｐに１個目の分割コア２がセットされた状態を示す。このとき、セットされた分割コア２と棒部材６１とが接触しないように棒部材６１の初期位置が設定されており、分割コア２及び棒部材６１の破損等が生じにくい構造となっている。この状態から、図４に示すように、送り装置６の棒部材６１がモータ６２の駆動により溝４３に沿って反時計回り方向に所定量だけ移動すると、セット位置Ｐにセットされた分割コア２がセット位置Ｐから溝４３に沿って所定量スライドする。このとき、スライドした分割コア２の外周面（ヨーク２２の外周面）は摩擦部材４４の接触面４４ａに接触する。
【００３３】
その後、図５に示すように、分割コア２をスライドした棒部材６１がモータ６２の駆動により元の初期位置に戻るとともに、セット装置５により空いたセット位置Ｐに２個目の分割コア２がセットされる。このとき、前述のように棒部材６１の移動量が分割コア２の周方向の幅よりも若干大きく設定されていることにより、スライドされた１個目の分割コア２とセットされた２個目の分割コア２との接触が回避され、分割コア２の破損等が生じにくい構造となっている。
【００３４】
そして、図６に示すように、２個目の分割コア２が棒部材６１の移動によりセット位置Ｐから溝４３に沿って所定量スライドする。このとき、２個目の分割コア２が先行する１個目の分割コア２に突き当たるが、摩擦部材４４により１個目の分割コアに対し摩擦抵抗が付与されているので、後続する２個目の分割コア２の凹部２５に先行する１個目の分割コア２の凸部２４が嵌め合わされ、凹凸嵌合の確実性を向上できる。凹凸嵌合された１個目の分割コア２は、所定量スライドする２個目の分割コア２に押されて溝４３に沿って所定量スライドする。所定量スライドした２個目の分割コア２の外周面は、摩擦部材４４に接触する。
【００３５】
このように、摩擦部材４４により摩擦抵抗が付与された先行する分割コア２に対し後続する分割コア２をスライドすることにより突き当てて、先行する分割コア２に後続する分割コア２を凹凸嵌合させて順次配列することを繰り返す。図７に、６個目の分割コア２まで配列された状態を示す。
【００３６】
そして、図８に示すように、最後（この例では１２個目）の分割コア２がセット位置Ｐにセットされる。このとき、前述のように、溝４３の外周長及び内周長が分割コア２の外周長及び内周長を全個数分合計した長さよりも若干大きくなるように設定されていることにより、セットされた１２個目の分割コア２が配列の先頭である１個目の分割コア２や最後尾である１１個目の分割コア２と接触するのが回避され、分割コア２の破損等が生じにくい構造となっている。
【００３７】
その後、図９に示すように、最後の分割コア２が棒部材６１の移動により所定量スライドされると、複数（この例では１２個）の分割コア２が凹凸嵌合により略円環状に配列された分割コア連結体３Ａが組み上がる。この際、上記溝４３の周長と分割コア２の周長との関係から、分割コア連結体３Ａの先頭の分割コア２と最後尾の分割コア２との間には隙間Ｓが生じる。
【００３８】
その後は、例えば作業員の手作業等により、配列台４から分割コア連結体３Ａを取り外し、分割コア連結体３Ａの先頭の分割コア２の凹部２５と最後尾の分割コア２の凸部２４とを凹凸嵌合させることにより、図１０に示すように、複数の分割コア２が凹凸嵌合により円環状に連結されたステータ３が製造される。
【００３９】
＜ステータ製造方法の手順＞
次に、ステータ製造装置１によるステータ製造方法の手順の一例について図１１を用いて説明する。なお、この手順は例えばステータ製造装置１を制御するコントローラ（図示せず）により実行される。
【００４０】
ステップＳ１０では、セット装置５により分割コア２が配列台４の溝４３のセット位置Ｐにセットされる。すなわち、セット装置５のシュータ５１に分割コア２が供給されると、シュータ５１により分割コア２が寝かせた姿勢でセット位置Ｐの近傍まで案内される。そして、シリンダ５３の駆動によりシュータ５１の傾斜角度が増大されて、セット位置Ｐまで案内された分割コア２が起き上がった姿勢とされ、自立した状態で溝４３のセット位置Ｐにセットされる。このステップＳ１０が第１ステップの一例に相当する。
【００４１】
ステップＳ２０では、送り装置６が棒部材６１を溝４３の方向に沿って所定量だけ往復移動させることにより、セット位置Ｐにセットされた分割コア２がセット位置Ｐから所定量だけ溝４３に沿ってスライドされる。このとき、セット位置Ｐから所定量スライドされた分割コア２は摩擦部材４４と接触し、摩擦抵抗を付与される。これにより、後続する分割コア２は摩擦抵抗が付与された先行する分割コア２に対し凹凸嵌合しつつ突き当たり、環状に配列される。このステップＳ２０が第２ステップ及び第３ステップの一例に相当する。
【００４２】
ステップＳ３０では、全ての分割コア２の配列が完了したか否かをコントローラが判定する。全ての分割コア２の配列が完了していない場合には判定が満たされず（ステップＳ３０：ＮＯ）、上記ステップＳ１０に戻って同様の手順を繰り返す。全ての分割コア２の配列が完了した場合には判定が満たされ（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、本フローを終了する。
【００４３】
＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態のステータ製造装置１は、セット装置５を用いて分割コア２を配列台４に形成された円環状の溝４３のセット位置Ｐにセットし、送り装置６を用いてセットされた分割コア２をセット位置Ｐから所定量だけ溝４３に沿ってスライドさせる。これらの動作を分割コア２の個数と同じ回数だけ繰り返すことにより、複数の分割コア２を自動で環状に配列することができる。このようにして、分割コア２を環状に配列する工程を自動化できるので、当該工程での作業者の工数を大幅に削減できる。
【００４４】
また、本実施形態では特に、セット装置５は、分割コア２をセット位置Ｐに案内するシュータ５１と、シュータ５１の傾斜角度を可変するシリンダ５３とを有する。これにより、シュータ５１を用いて分割コアの姿勢を変更することができる。すなわち、シュータ５１の傾斜角度を小さくすることで分割コア２を寝かせた姿勢でセット位置Ｐまで案内し、シュータ５１の傾斜角度を大きくすることで分割コア２を起き上がらせた姿勢とし、自立した状態で溝４３にセットすることが可能である。このようにして、分割コア２の案内、姿勢変更、セットを単一の装置で行うことができる。
【００４５】
また、本実施形態では特に、送り装置６は、溝４３内に設置される棒部材６１と、棒部材６１を溝４３の方向に沿って所定量だけ往復移動させるモータ６２とを有する。これにより、棒部材６１の往復移動を繰り返すことで、セット位置Ｐにセットされた分割コア２を順次所定量だけスライドさせることができる。また、分割コア２をプッシュする部材を棒部材６１とすることでプッシャの設置スペースを少なくでき、出来上がりの隙間Ｓ（最初の分割コア２と最後の分割コア２との隙間）を極力小さくすることができる。
【００４６】
また、本実施形態では特に、各々が凹部２５及び凸部２４を有する複数の分割コア２を、隣接する分割コア２同士が互いに凹凸嵌合するように環状に配列する。この場合、分割コア２を径方向外側から組み付けることができないので、自動化が難しい。本実施形態では、分割コア２を円周方向にスライドさせて順次組み付けるので、上記構造のステータであっても自動化することが可能である。
【００４７】
また、本実施形態では特に、各々がティース２３にスキューを有する複数の分割コア２を、隣接するティース２３同士が互いに嵌合するように環状に配列する。この場合、分割コア２を軸方向から組み付けることができないので、自動化が難しい。本実施形態では、分割コア２を円周方向にスライドさせて順次組み付けるので、上記構造のステータであっても自動化することが可能である。
【００４８】
また、本実施形態では特に、配列台４に、送り装置６によりセット位置Ｐから所定量だけスライドされた分割コア２が突き当たる先行の分割コア２に接触して摩擦抵抗を付与する摩擦部材４４を設ける。これにより、次のような効果を奏する。すなわち、隣接する分割コア２同士が互いに凹凸嵌合する構造の場合、後続する分割コア２が送り装置６によりスライドされて先行する分割コア２に突き当たる際に、先行する分割コア２が動いてしまい凹部２５と凸部２４が十分に嵌合されない可能性がある。本実施形態では、先行する分割コア２に対し摩擦部材４４により摩擦抵抗を付与するので、凹凸嵌合をより確実に行わせつつ、分割コア２を順次配列することが可能となる。
【００４９】
なお、以上既に述べた以外にも、上記実施形態による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【００５０】
その他、一々例示はしないが、上記実施形態は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１            ステータ製造装置
２            分割コア
４            配列台
５            セット装置
６            送り装置
２１          コイル
２４          凸部
２５          凹部
４３          溝
４４          摩擦部材
５１          シュータ
５３          シリンダ（第１駆動装置の一例）
６１          棒部材
６２          モータ（第２駆動装置の一例）
Ｐ            セット位置
【図１】
2016019444.tif 000003
【図２】
2016019444.tif 000004
【図３】
2016019444.tif 000005
【図４】
2016019444.tif 000006
【図５】
2016019444.tif 000007
【図６】
2016019444.tif 000008
【図７】
2016019444.tif 000009
【図８】
2016019444.tif 000010
【図９】
2016019444.tif 000011
【図１０】
2016019444.tif 000012
【図１１】
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