JP5208578B2 - モータユニットおよびモータユニットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータユニットおよびモータユニットの製造方法に関するものである。

従来から、燃料電池自動車や電気自動車などモータにより駆動する車両用パワートレインを備えたものが知られている。また、このような車両用パワートレインを備えた車両には、モータを駆動させるために電力を供給したり、該モータからの回生電力を充電したりするためのインバータを備えたＰＤＵ（パワードライブユニット）やバッテリが設けられている。

この車両用パワートレインは、一般的に車体前方のモータルーム（エンジン自動車のエンジンルームに相当）に配置されている。それに対して、車両用パワートレインと接続されるＰＤＵは車体中央部のフロアパネルの下方に配置されていた（例えば、特許文献１参照）。このように車両用パワートレインとＰＤＵとの設置位置が離れると、その間に設けられる３相ケーブルの距離が長くなり、レイアウトが困難になったり、３相ケーブルを構成する銅線からの発熱損失が発生したり、車両の重量が重くなるという問題があった。

これらの問題を解消するために、特許文献１には車両用パワートレインのケーシングとＰＤＵのケーシングとを一体に取り付けたものも提案されている。このように構成することで、３相ケーブルを短くすることができ、電気抵抗による発熱の抑制および重量の軽減に寄与することができるというものである。
特開平１１−１８０１６３号公報

ところで、上述した特許文献１の構造では、車両用パワートレインのケーシングとＰＤＵのケーシングとを一体締結して両者間で３相ケーブルの長さが最短となるようにコネクタ接続しているが、３相ケーブルの両端の接続構造には振動を吸収するための構造が検討されておらず、モータ巻線の断線又はＰＤＵ部品の導通不良の虞があった。これは、車両用パワートレインのケーシングとＰＤＵのケーシングとは一体締結されていても、振動した場合には完全に同位相で振動しないため、３相動力線（モータ巻線、ＰＤＵバスバーなど）が各々のケーシングに固定されていないと、その３相動力線に応力がかかるためである。また、ケーブルの代わりにバスバーを用いて両者間を接続する方法では、ケーシングが振動した際に振動の吸収力が足りず、バスバーと端子台の接続部において接触不良などが発生する虞があった。

そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、振動の影響を受けにくく、かつ、電気抵抗による発熱の抑制および重量の軽減を図ることができるモータユニットおよびモータユニットの製造方法を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、モータ（例えば、実施形態におけるモータ２３）が収容されたモータケース（例えば、実施形態におけるモータケース１５）と、ＰＤＵ（例えば、実施形態におけるＰＤＵ６１）が収容されたＰＤＵケース（例えば、実施形態におけるＰＤＵハウジング６２）と、が一体化するように締結され、前記モータケース内に配置され、モータ端子（例えば、実施形態におけるモータ巻線７３）が接続されるモータ端子台（例えば、実施形態におけるモータ端子台７０）と、前記ＰＤＵケース内に配置され、ＰＤＵ端子（例えば、実施形態におけるＰＤＵバスバー６３）が接続されるＰＤＵ端子台（例えば、実施形態におけるＰＤＵ端子台６５）と、前記モータ端子台と前記ＰＤＵ端子台との間を接続する３相ケーブル（例えば、実施形態における３相ケーブル７１）と、を備え、該３相ケーブルを挿通させるため、前記モータケースおよび前記ＰＤＵケースに開口部（例えば、実施形態における開口部８４，６８）が形成されたモータユニットであって、前記モータケースの開口部を形成する縁部と前記ＰＤＵケースの開口部を形成する縁部との当接面の間がシールされ、前記モータケースの開口部及び前記ＰＤＵケースの開口部は、隙間をもって前記３相ケーブルを挿通させ、前記３相ケーブルは、前記モータケースの開口部を形成する縁部及び前記ＰＤＵケースの開口部を形成する縁部から離間して配置されていることを特徴としている。
請求項２に記載した発明は、前記ＰＤＵケースが、前記モータケースの上側に載置されており、前記３相ケーブルにおける前記ＰＤＵ端子台との接続箇所と、前記モータ端子台との接続箇所が、水平方向にずれていることを特徴としている。

請求項３に記載した発明は、前記３相ケーブルの両端部にＬＡ端子（例えば、実施形態におけるＬＡ端子５４，５６）が設けられ、該ＬＡ端子と前記モータ端子台および前記ＰＤＵ端子台とが接続されていることを特徴としている。

請求項４に記載した発明は、モータが収容されたモータケースと、ＰＤＵが収容されたＰＤＵケースと、が一体化するように締結され、前記モータケース内に配置され、モータ端子が接続されるモータ端子台と、前記ＰＤＵケース内に配置され、ＰＤＵ端子が接続されるＰＤＵ端子台と、前記モータ端子台と前記ＰＤＵ端子台との間を接続する３相ケーブルと、を備え、該３相ケーブルを挿通させるため前記モータケースおよび前記ＰＤＵケースに開口部が形成され、前記モータケースの開口部を形成する縁部と前記ＰＤＵケースの開口部を形成する縁部との当接面の間がシールされ、前記モータケースの開口部及び前記ＰＤＵケースの開口部は、隙間をもって前記３相ケーブルを挿通させ、前記３相ケーブルは、前記モータケースの開口部を形成する縁部及び前記ＰＤＵケースの開口部を形成する縁部から離間して配置されるモータユニットの製造方法であって、前記３相ケーブルの一端を前記ＰＤＵ端子台に接続する工程と、前記３相ケーブルの他端を前記開口部を挿通して前記モータケース側に配置する工程と、前記モータケースに形成された取付用開口部（例えば、実施形態における開口部８２）から工具を挿入して前記３相ケーブルの他端を前記モータ端子台に接続する工程と、前記取付用開口部を蓋部材で閉塞する工程と、を備えていることを特徴としている。

請求項１，２に記載した発明によれば、モータケースとＰＤＵケースとを一体締結したため、３相ケーブルが受ける振動の影響を最小限にすることができる。また、モータケースに収容されたモータ端子台とＰＤＵケースに収容されたＰＤＵ端子台との間に敷設される３相ケーブルの長さを短くすることができるため、電気抵抗による発熱の抑制および重量の軽減を図ることができる。また、モータケースの開口部とＰＤＵケースの開口部とをシール材（Ｏ−リング）を介して接続することで、モータケースとＰＤＵケースとをメタルタッチさせることができるため、接地用のシールド線を廃止することが可能となる。さらに、モータケースの開口部とＰＤＵケースの開口部とをシール材（Ｏ−リング）を介して接続することで、防水性を確保することができる。

請求項３に記載した発明によれば、端子台と３相ケーブルとの接続箇所にＬＡ端子を用いることにより、接続箇所の省スペース化を図ることができる。つまり、モータケースおよびＰＤＵケースの小型化を図ることができる。また、ＬＡ端子を用いることにより端子の脱着が容易になり、ケース一体化の組立性が向上する。したがって、モータユニットが振動しても、３相ケーブルでケース間の振動を吸収できるので、モータ巻線やＰＤＵ導通部品（バスバー）は振動の影響を受けにくくなり、かつ、簡単な取付で、電気抵抗による発熱の抑制および重量の軽減を図ることが可能となる。

請求項４に記載した発明によれば、モータケースとＰＤＵケースとを一体締結したため、モータケースに収容されたモータ端子台とＰＤＵケースに収容されたＰＤＵ端子台との間に敷設される３相ケーブルの長さを短くすることができる。したがって、電気抵抗による発熱の抑制および重量の軽減を図ることができる。また、ＰＤＵ端子台と３相ケーブルとを締結固定した後に、モータ端子台と３相ケーブルとを締結固定することで、最小限の締結開口部で確実に３相ケーブルを端子台に締結させることができ、信頼性の高いモータユニットを製造することができる。

次に、本発明の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１はモータユニットの概略構成断面図である。図１に示すように、モータユニット１００は、モータ２３を収容した車両用パワートレイン（以下、パワートレインという。）１０と、インバータ７５を収容したＰＤＵ６１と、を備えている。このモータユニット１００は、パワートレイン１０の上方にＰＤＵ６１が載置された構成になっている。

パワートレイン１０は、ステータ部２１およびロータ部２２を備えたモータ２３を収容するモータハウジング１１と、モータハウジング１１の一方側に締結され、モータ２３の出力軸２４からの動力を伝達する動力伝達部（不図示）を収容するミッションハウジング１２と、モータハウジング１１の他方側に締結され、モータ２３の回転センサ２５を収容するセンサハウジング１３と、を備えている。つまり、モータハウジング１１、ミッションハウジング１２およびセンサハウジング１３とで、モータケース１５を構成している。なお、ミッションハウジング１２は、モータハウジング１１に締結された共用ハウジング１２Ａと、共用ハウジング１２Ａに締結されたギアハウジング１２Ｂとで構成されている。また、モータハウジング１１の内部はモータ室３６として、ミッションハウジング１２の内部はミッション室３７として、センサハウジング１３の内部はセンサ室３８として、それぞれ構成されている。

モータハウジング１１は、モータ２３全体を覆うように略円筒形状で形成されている。モータハウジング１１とミッションハウジング１２との境界部のミッションハウジング１２側には、モータ２３の出力軸２４の一端を回転自在に支持するベアリング２６が設けられ、モータハウジング１１とセンサハウジング１３との境界部のセンサハウジング１３側には、モータ２３の出力軸２４の他端を回転自在に支持するベアリング２７が設けられている。

また、モータハウジング１１の壁部３１、ミッションハウジング１２の壁部３２およびセンサハウジング１３の壁部３３には、互いに連通するブリーザ通路３５がそれぞれ形成されている。

ここで、モータハウジング１１の壁部３１内で、ブリーザ通路３５よりも内周側には、モータ２３を冷却するためのウォータジャケット５５がモータ２３のステータ部２１を全周覆うように設けられている。また、ステータ部２１は、モータハウジング１１に焼き嵌めされており、モータハウジング１１の内周面に密着するように配されている。

ミッションハウジング１２内には、パワートレイン１０内で使用している潤滑オイルを分離するためのブリーザ室５１が形成されている。つまり、動力伝達部（ギア）やモータ２３の回転により飛散した潤滑オイルをブリーザ室５１で分離することができ、潤滑オイルがブリーザ室５１に設けられ外部と連通するブリーザ配管３９から外部へ漏れ出すことを防止することができる。

このブリーザ室５１は、パワートレイン１０の最上部にあたる位置に形成されている。また、ブリーザ室５１はブリーザ通路３５と連通しており、ブリーザ配管３９からパワートレイン１０内の高圧・高温の空気を排出することができるようになっている。さらに、ブリーザ室５１は、ブリーザ通路３５を介してモータ室３６、ミッション室３７、およびセンサ室３８と連通している。

ここで、パワートレイン１０には、ＰＤＵ６１に接続される３相ケーブル７１と、モータ２３のモータ巻線７３とを電気的に接続させるためのモータ端子台７０が設けられている。モータ端子台７０は、モータ室３６に面したセンサハウジング１３の壁部７７（後に詳述する。）に取り付けられている。モータ端子台７０とＰＤＵ６１に設けられたＰＤＵ端子台６５との間には、３相ケーブル７１が敷設されており、モータ２３とインバータ７５とが電気的に接続されている。なお、センサハウジング１３には、３相ケーブル７１を配設するとともに、３相ケーブル７１とモータ端子台７０とを接続させるための接続室８１が形成されている。

次に、ＰＤＵ６１は、パワートレイン１０の上方に載置されている。ＰＤＵ６１は略箱型形状のＰＤＵハウジング６２を備えており、ＰＤＵハウジング６２内にインバータ７５やコンデンサ７６などが収容されている。また、インバータ７５にはＰＤＵバスバー６３が設けられている。ＰＤＵバスバー６３は、同じくＰＤＵハウジング６２内に収容されたＰＤＵ端子台６５に向かって延設されており、ＰＤＵバスバー６３とＰＤＵ端子台６５とは締結ボルト６４（図２参照）により締結固定されている。そして、ＰＤＵ端子台６５に接続されているＰＤＵバスバー６３と３相ケーブル７１が締結ボルト８０により電気的に接続されている。

図２は図１のＡ部詳細図である。なお、図２ではブリーザ通路３５が形成されていない断面を示す。また、説明の都合上一部斜め上方よりの斜視図にしている。
図２に示すように、モータ２３を構成しているステータ部２１およびロータ部２２がモータハウジング１１内に配されている。ステータ部２１は、略円環状の板材が複数積層されたステータコア２１Ａと、該ステータコア２１Ａに巻回されたモータ巻線わたり部２１Ｂとで構成されている。モータ巻線わたり部２１Ｂからモータ端子台７０に向かってモータ巻線７３が３本延設されている。そして、モータ巻線７３の端部にはＬＡ端子のモータ端子５３が設けられ、締結ボルト７４を介してモータ端子台７０に締結されている。なお、締結ボルト７４をモータ端子台７０に締め付けるために、センサハウジング１３の天上面１３Ａには開口部４１が形成され、該開口部４１を閉塞するために蓋部材４２が設けられている。

モータ端子台７０が取り付けられる位置におけるセンサハウジング１３の天上面１３Ａと底面１３Ｂとの間には、壁部７７が立設されている。壁部７７には開口部７８が形成されており、該開口部７８にモータ端子台７０の３相ケーブル接続部４３が挿通されるようになっている。具体的には、モータ２３の各相に対応した３相ケーブル接続部４３を挿通することができる開口部７８が壁部７７に形成されている。つまり、壁部７７のモータハウジング１１側からモータ端子台７０を取り付けると、壁部７７の接続室８１側にモータ端子台７０の３相ケーブル接続部４３が突出するとともに、モータ端子台７０に設けられた放熱板５０と壁部７７とが当接するようになっている。
この状態で、放熱板５０に形成されたネジ孔（不図示）にネジを挿通して放熱板５０と壁部７７とをメタルタッチ（接触）させて締付固定している。なお、放熱板５０と壁部７７との間には液体パッキンを塗布した状態でシールし締付固定している。

次に、接続室８１において、モータ端子台７０の３相ケーブル接続部４３と３相ケーブル７１とが接続されている。具体的には、３相ケーブル７１の端部にＬＡ端子５４が設けられ、締結ボルト７９を介してモータ端子台７０に締結されている。なお、締結ボルト７９をモータ端子台７０に締め付けるために、センサハウジング１３の側面１３Ｃには開口部８２が形成され、該開口部８２を閉塞するために蓋部材８３が設けられている。

そして、３本の３相ケーブル７１は、接続室８１の上部に形成された開口部８４を挿通するとともに、ＰＤＵハウジング６２の下面に形成された開口部６８を挿通して、ＰＤＵ６１内へ敷設されている。なお、ＰＤＵハウジング６２には、３相ケーブル７１を配設するとともに、３相ケーブル７１をＰＤＵ端子台６５に締結させるための接続室８５が形成されている。

この接続室８５のＰＤＵ端子台６５において、ＰＤＵバスバー６３と３相ケーブル７１とが接続されている。具体的には、３相ケーブル７１の端部にＬＡ端子５６が設けられ、締結ボルト８０を介してＰＤＵバスバー６３と３相ケーブル７１とが接続されている。

なお、３相ケーブル７１におけるモータ端子台７０との接続箇所と、ＰＤＵ端子台６５（ＰＤＵバスバー６３）との接続箇所とは、モータユニット１００の正面視において水平方向にずれており、ＰＤＵ端子台６５との接続箇所の方が車幅方向外側に位置している。つまり、３相ケーブル７１は、正面視において傾斜するように敷設されている。このように構成することで、３相ケーブルの長さに若干の余裕を持たせることができ、モータユニット１００が振動したときに追従させることが可能となる。

（モータユニットの製造方法）
次に、モータユニット１００の製造方法（組立方法）について説明する。なお、ここでは３相ケーブル７１の接続方法を中心に説明する。
まず、ＰＤＵ６１のＰＤＵ端子台６５に３相ケーブル７１を接続する。具体的には、３相ケーブル７１の一端に取り付けられたＬＡ端子５６をＰＤＵバスバー６３との接続部に位置合わせし、そこに締結ボルト８０を締め付けて固定する。また、３相ケーブル７１の他端側は、ＰＤＵハウジング６２の開口部６８から突出するように配しておく。
３相ケーブル７１の他端をモータケース１５（センサハウジング１３）の開口部８４に挿入し、ＰＤＵハウジング６２の開口部６８とモータケース１５の開口部８４とを当接させ、ボルトなどにより締結固定する。このとき、ＰＤＵハウジング６２の開口部６８と、モータケース１５の開口部８４との間にはシール材（Ｏ−リング）を設置させた状態で当接し、締付固定する。

次に、パワートレイン１０のモータ端子台７０に３相ケーブル７１を接続する。具体的には、３相ケーブル７１の他端に取り付けられたＬＡ端子５４をモータ端子台７０の３相ケーブル接続部４３に位置合わせし、そこに締結ボルト７９を締め付けて固定する。締結ボルト７９を締付固定する際には、センサハウジング１３の側面１３Ｃに形成された開口部８２より工具（不図示）を挿入して締結ボルト７９を締め付ける。締結ボルト７９の締め付けが完了したら、蓋部材８３により開口部８２を閉塞して、３相ケーブル７１の接続が完了する。

（作用）
上述のように構成したモータユニット１００の作用について説明する。
車両の運転中には、タイヤから伝わる振動やモータ２３などが駆動することによる振動などが生じ、その振動はモータユニット１００にも伝播する。モータユニット１００が振動する際、モータハウジング１１、ミッションハウジング１２、およびセンサハウジング１３からなるモータケース１５およびＰＤＵハウジング６２も振動する。モータケース１５とＰＤＵハウジング６２とはボルトなどにより締結固定されているため、基本的には同位相で振動するが、３相ケーブル７１に加わる振動ストレスは発生している。しかしながら、本実施形態では、３相ケーブル７１の両端にＬＡ端子５４，５６を取り付け、ＬＡ端子５４，５６を締結ボルト７９，８０でモータ端子台７０、ＰＤＵ端子台６５（ＰＤＵバスバー６３）にそれぞれ締結固定したため、モータ巻線７３やＰＤＵバスバー６３に振動を伝えることなく、３相ケーブル７１だけで振動を吸収させて追従させることができる。また、ＬＡ端子５４，５６のボルト挿通孔の大きさに若干の余裕を持たせることで、組立てバラツキに対する生技性を向上することができる。またさらに、３相ケーブル７１の長さを、若干余裕を持たせるように正面視で傾斜させて配置することでも、振動に対して追従させることができる。したがって、従来のコネクタ接続やバスバー接続よりも安価で簡単でしかも確実に振動を吸収することが可能となる。

本実施形態によれば、モータケース１５（モータハウジング１１、ミッションハウジング１２、およびセンサハウジング１３）とＰＤＵハウジング６２とを一体締結したため、モータケース１５に収容されたモータ端子台７０とＰＤＵハウジング６２に収容されたＰＤＵ端子台６５との間に敷設される３相ケーブル７１の長さを短くすることができる。したがって、電気抵抗による発熱の抑制および重量の軽減を図ることができる。また、モータケース１５の開口部８４とＰＤＵハウジング６２の開口部６８とをシール材（Ｏ−リング）を介して接続することで、モータケース１５とＰＤＵハウジング６２とをメタルタッチさせることができるため、接地用のシールド線を取り止めることが可能となる。さらに、モータケース１５の開口部８４とＰＤＵハウジング６２の開口部６８とをシール材（Ｏ−リング）を介して接続することで、振動に追従させつつ防水性を確保することができる。

また、各端子台６５，７０と３相ケーブル７１との接続箇所にＬＡ端子５４，５６を用いることにより、接続箇所の省スペース化を図ることができる。つまり、モータケース１５およびＰＤＵハウジング６２の小型化を図ることができる。また、ＬＡ端子５４，５６を用いることにより端子の脱着が容易になり、ケース一体化の組立性が向上する。したがって、モータユニット１００が振動しても３相ケーブル７１でケース間の振動を吸収できるので、モータ巻線７３やＰＤＵ導通部品（ＰＤＵバスバー６３）は振動の影響を受けにくくなり、かつ、簡単な取付けで、電気抵抗による発熱の抑制および重量の軽減を図ることが可能となる。

さらに、ＰＤＵ端子台６５と３相ケーブル７１とを締結固定した後に、モータ端子台７０と３相ケーブル７１とを締結固定することで、確実に３相ケーブル７１を各端子台６５，７０に締結させることができ、信頼性の高いモータユニット１００を製造することができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や材質などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態においては、３相ケーブルが、モータ端子台との接続箇所よりもＰＤＵ端子台との接続箇所の方が車幅方向外側に位置するように傾斜配置したが、逆に、ＰＤＵ端子台との接続箇所よりもモータ端子台との接続箇所の方が車幅方向外側に位置するように傾斜配置してもよい。また、３相ケーブルを正面視において傾斜配置させなくてもよい。

本発明の実施形態におけるパワートレインの概略構成断面図である。 図１のＡ部詳細図である。

符号の説明

１５…モータケース ２３…モータ ５４，５６…ＬＡ端子 ６１…ＰＤＵ ６２…ＰＤＵハウジング（ＰＤＵケース） ６３…ＰＤＵバスバー（ＰＤＵ端子） ６５…ＰＤＵ端子台 ６８…開口部 ７０…モータ端子台 ７１…３相ケーブル ７３…モータ巻線 ７７…壁部 ８２…開口部（取付用開口部） ８３…蓋部材 ８４…開口部 １００…モータユニット

Claims (4)

1. モータが収容されたモータケースと、ＰＤＵが収容されたＰＤＵケースと、が一体化するように締結され、
   前記モータケース内に配置され、モータ端子が接続されるモータ端子台と、
   前記ＰＤＵケース内に配置され、ＰＤＵ端子が接続されるＰＤＵ端子台と、
   前記モータ端子台と前記ＰＤＵ端子台との間を接続する３相ケーブルと、を備え、
   該３相ケーブルを挿通させるため、前記モータケースおよび前記ＰＤＵケースに開口部が形成されたモータユニットであって、
   前記モータケースの開口部を形成する縁部と前記ＰＤＵケースの開口部を形成する縁部との当接面の間がシールされ、
   前記モータケースの開口部及び前記ＰＤＵケースの開口部は、隙間をもって前記３相ケーブルを挿通させ、
   前記３相ケーブルは、前記モータケースの開口部を形成する縁部及び前記ＰＤＵケースの開口部を形成する縁部から離間して配置されていることを特徴とするモータユニット。
2. 前記ＰＤＵケースは、前記モータケースの上側に載置されており、
   前記３相ケーブルにおける前記ＰＤＵ端子台との接続箇所と、前記モータ端子台との接続箇所は、水平方向にずれていることを特徴とする請求項１に記載のモータユニット。
3. 前記３相ケーブルの両端部にＬＡ端子が設けられ、該ＬＡ端子と前記モータ端子台および前記ＰＤＵ端子台とが接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータユニット。
4. モータが収容されたモータケースと、ＰＤＵが収容されたＰＤＵケースと、が一体化するように締結され、
   前記モータケース内に配置され、モータ端子が接続されるモータ端子台と、
   前記ＰＤＵケース内に配置され、ＰＤＵ端子が接続されるＰＤＵ端子台と、
   前記モータ端子台と前記ＰＤＵ端子台との間を接続する３相ケーブルと、を備え、
   該３相ケーブルを挿通させるため前記モータケースおよび前記ＰＤＵケースに開口部が形成され、
   前記モータケースの開口部を形成する縁部と前記ＰＤＵケースの開口部を形成する縁部との当接面の間がシールされ、
   前記モータケースの開口部及び前記ＰＤＵケースの開口部は、隙間をもって前記３相ケーブルを挿通させ、
   前記３相ケーブルは、前記モータケースの開口部を形成する縁部及び前記ＰＤＵケースの開口部を形成する縁部から離間して配置されるモータユニットの製造方法であって、
   前記３相ケーブルの一端を前記ＰＤＵ端子台に接続する工程と、
   前記３相ケーブルの他端を前記開口部を挿通して前記モータケース側に配置する工程と、
   前記モータケースに形成された取付用開口部から工具を挿入して前記３相ケーブルの他端を前記モータ端子台に接続する工程と、
   前記取付用開口部を蓋部材で閉塞する工程と、を備えていることを特徴とするモータユニットの製造方法。

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