JP6532729B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調装置に関し、特に、車室のセンタコンソール内に設けられた後席用の空調装置に関する。

従来、自動車等の車両は、車室内の温度を調節するために、車両前方のインストルメントパネル内に空調ユニットを搭載している。この空調ユニットは、一般に、モータによって駆動されるブロアによって取り込んだ空気をエバポレータやヒータコア等の熱交換器によって冷却または加熱し、冷風、暖風またはこれらの混合風として、インストルメントパネルに設けられた吐気口から車室内に送風するように構成されている。

一方で、近年、例えばＳＵＶ（Sport Utility Vehicle）等の大きな車体を持つ車両が広く使われている。このような車両は、室内空間が大きいので後席までは空調が行き届き難い。

これに関連して、例えば特許文献１には、インストルメントパネル内の空調ユニットのエバポレータとヒータコアの間に、後席空調用ダクトの端部を接続し、ヒータコアを通過前の冷風を後部空調用ファンを介して後席に導くことによって、後席を効率良く冷房できるようにした空調装置が開示されている。また、例えば特許文献２には、エバポレータが略垂直状に配置された空調ユニットにおいて、車両用冷温蔵庫への通路が開口する位置を工夫することで、インストルメントパネル内の空調ユニットを小型化する技術が開示されている。

特開２００８−０８１０２４号公報 特開２００６−０８８８４２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された空調装置では、インストルメントパネル内の空調ユニットの熱交換器を前席と後席で共用しており、一般に熱交換器はサイズが大きいほど冷却または加熱能力が高いので、インストルメントパネル内の限られたスペースに配置可能なサイズの熱交換器を有する空調ユニットでは、ＳＵＶ等の車体の大きな車両の場合には、後席への空調風の温度を十分に調整することが難しい。

このような場合にも後席への空調風の温度を十分に調整可能とするためには、インストルメントパネル内に配設される空調ユニットとは別に、熱交換器を備えた後席用の空調ユニットをインストルメントパネルから車両後方に延びるセンタコンソール内に設けることが考えられる。

しかし、一般にセンタコンソールは、左右をシートに挟まれ、下方の車体フロア面にはセンタトンネルが上方に隆起し、上面にはシフトレバーやスイッチ類、物入れ、アームレスト等の様々なものが併設されている。そのため、センタコンソール内に空調ユニットを単に配設するだけでは、これを収容するセンタコンソールが大型化して車室内の居住性が低下するおそれがある。

そこで、センタコンソール内に空調ユニットをコンパクトに収容する必要があるが、特許文献２に開示された空調ユニットでは、エバポレータが略垂直状に配置されているので、エバポレータのサイズがセンタコンソール内の空間の高さに制限され、その冷房性能が低下するおそれがある。

これを解決するため、エバポレータを傾斜して配置し、高さ方向の寸法を低減することも考えられるが、この場合、エバポレータの車両前後方向の寸法が大きくなるため、単にエバポレータを傾斜して配置するだけでは、空調ユニットがセンタコンソール内に収容できなくなるおそれがある。

そこで、本発明は、センタコンソール内にコンパクトに収容可能な空調ユニットを備えた車両用空調装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、
車両前後方向に延びる空調ユニットがセンタコンソール内に配設された車両用空調装置であって、
前記空調ユニットは、ブロアと、該ブロアの後方にその上端部が前上方に傾斜して設けられた熱交換器と、前記熱交換器の後方に設けられた平板状のミックスドアと、を有し、
前記ミックスドアは、車幅方向の軸周りを回動可能に構成され、その回動軌跡の前端が前記熱交換器の後端部よりも前方に位置し、
前記ブロアは、後上方に向けて空気を吹き出す吹出部を有し、
前記空調ユニットは、前記熱交換器の後方に、後上方へ空気を案内する後方通風路を有し、
前記後方通風路は、前記熱交換器の上端部から前記ミックスドアに向けて後下方に傾斜する傾斜上面部を有し、
前記傾斜上面部は、前記センタコンソールに設けられたカップホルダの下方に配置されている
ことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の車両用空調装置において、
前記ミックスドアは、最も下方に回動させた際、前記熱交換器の下方側タンク部の上端を指向する
ことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置において、
前記空調ユニットは、空調ユニットに対する流体給排出用のパイプを有し、
前記パイプは、車体フロア面における前記ミックスドアの下方に形成された開口部を介して車室外に延びている
ことを特徴とする。

上記の構成により、本願の請求項１に記載の発明によれば、傾斜させた熱交換器の後方のデットスペースにミックスドアを設けることができるので、空調ユニットを車両前後方向に短くすることができ、センタコンソール内にコンパクトに収容することができる。

また、熱交換器の前方の吹出部では空気が後上方に向けて吹き出され、熱交換器の後方の後方通風路でも空気が後上方へ案内されるので、熱交換器を通過する空気の通風抵抗を抑制した流路を形成することができる。
また、後方通風路が熱交換器の上端部からミックスドアに向けて後下方に傾斜する傾斜上面部を有し、傾斜上面部は、センタコンソールに設けられたカップホルダの下方に配置されるので、熱交換器からミックスドアに流れる空気の通風抵抗を抑制することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、最も下方に回動されたミックスドアは熱交換器の下方側タンク部の上端を指向するので、ミックスドアが回動する角度範囲を必要最小限に抑えることができると共に、ミックスドアの下流側に空気を流す際の通風抵抗を抑制することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、パイプを車体フロア面におけるミックスドアの下方に形成された開口部を介して車室外に延ばしているので、ミックスドアの下方のデッドスペースを用いてパイプを配設することができ、空調ユニットをセンタコンソール内にコンパクトに配設することができる。

本発明の実施形態に係る車両用空調装置が設けられたセンタコンソールの斜視図である。 センタコンソールの車両前後方向での縦断面図である。 同空調ユニットの主要な構成を示す車両前後方向の縦断面図である。 同空調ユニットの右側面図である。 同空調ユニットの平面図である。 同空調ユニットの底面図である。 同空調ユニット下方の車体フロア面の平面図である。

以下、本発明を適用した車両用空調装置の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、図中に適宜記す矢印Ｆ、Ｒは車両前後方向の前方向、後方向をそれぞれ示す。

本実施形態の車両用空調装置は、ＦＲ（フロントエンジン−リヤドライブ）車または四輪駆動車等の乗用車における車室内のセンタコンソール内に設けられるものであり、このセンタコンソールの構造を図１に示す。

車室内には、左右前席の運転席と助手席（図示しない）を隔てるように、前方のダッシュボード（図示しない）の下部から後方（図中矢印Ｒ）に向かって延びるセンタコンソール１が設けられている。

本実施形態の場合、図１に示すように、車体フロア面２の車幅方向中央部には、車両前後方向に延びるプロペラシャフトや排気管等（図示しない）を内側に収容するためのセンタトンネル３が上側に凸状をなして設けられており、センタコンソール１は、このセンタトンネル３に沿ってその上部に設けられている。

センタコンソール１は、下方に開口し、センタトンネル３の上面との間に空間を備えた箱状の収納部分である。

センタコンソール１の上面の前方（矢印Ｆ）には、車両の変速操作を行うことが可能なシフト装置４のシフトレバー部４ａが突出して設けられており、該シフトレバー部４ａの後方には、ナビゲーション等の車両搭載機器を操作するための操作スイッチ５が装着されている。

また、センタコンソール１の上面において、操作スイッチ５の後方には、カップやボトル等を収納するための左右２つのカップホルダ６が一体的に形成されている。

また、センタコンソール１の上面において、カップホルダ６の後方には、小物を収納するための前席用の小物入れ７が設けられている。この小物入れ７は、センタコンソール１の上面に一体的に形成された上方に開口する収納部７ａと、センタコンソール１にヒンジ結合され、収納部７ａの開口部を開閉するための開閉リッド７ｂと、を有している。開閉リッド７ｂは、閉じられた状態でその上面部が運転席または助手席に着座した前席乗員のアームレストとなるように構成されている。なお、図１、図２は、閉じられた状態の開閉リッド７ｂを示している。

さらに、小物入れ７の後方にあるセンタコンソール１の背面の上方には、後述する後席用のリヤ空調ユニット１０を後席乗員が操作するためのリヤ空調スイッチ８が装着されており、該空調スイッチ８の下方には、リヤ空調ユニット１０からの空調風が車室に吐出される吐出口９が設けられている。

図２に示すように、上述のセンタコンソール１の内部には、車体フロア面２に設けられたセンタトンネル３の上面に車両前後方向に延びるように設けられたリヤ空調ユニット１０と、該リヤ空調ユニット１０の空調風を後方へ案内する空調ダクト１１、１２と、が設けられている。

リヤ空調ユニット１０は、その主要部を構成するユニット本体２０を備える。ユニット本体２０は、車室内から取り込んだ空気を下流に送風するための送風部２０ａと、送風された空気を冷却または加熱することにより、冷風、暖風またはこれらの混合風である空調風とする空調部２０ｂと、空調風を後席に吐出するための吐出部２０ｃと、により一体的に構成されている。

シフト装置４は、その下方においてセンタトンネル３上に設けられた台座部１３によって支持され、該台座部１３を介して車体フロア面２に固定されている。台座部１３は、その下方の空間にリヤ空調ユニット１０の送風部２０ａが収容されるように構成されている。

次に、リヤ空調ユニット１０の内部構造について、図３を参照しながら詳細に説明する。なお、図３は、図５のリヤ空調ユニット１０のＢ−Ｂ断面での断面図を示す。

図３に示すように、リヤ空調ユニット１０は、その車両前方（矢印Ｆ）にある送風部２０ａに、ブロア２１と、該ブロア２１を回転駆動するブロアモータ２２と、を備えている。ブロア２１とブロアモータ２２は、車幅方向に互いに対向して設けられている。なお、以下の説明では、車幅方向において、ブロア２１が設けられている側を「ブロア側」、これと反対にブロアモータ２２が設けられている側を「モータ側」という。

ブロア２１は、車幅方向の軸周りを回転し、円周方向に多数のフィンが設けられ、該フィンの回転により半径方向に空気を押し出す遠心式ファン２１ａと、該ファン２１ａの外周及び一側面を覆う渦巻状のスクロールケース２１ｂと、を備える。

スクロールケース２１ｂは、そのブロア側の側面の中央に、車室内からリヤ空調ユニット１０内へ空気を吸引する吸込口２１ｃと、回転軸よりも後下方に、後上方へ空気を吹き出す吹出口２１ｄと、が形成されている。このスクロールケース２１ｂは、その内周とファン２１ａの外周との間の流路の断面積が、スクロールケース２１ｂの巻き始め部ｐから巻き終わり部ｑにかけて漸次拡大されるように形成されている。

ブロアモータ２２は、ブロア２１のスクロールケース２１ｂの背面に取り付けられており、ファン２１ａの回転軸と同軸上に配置された出力軸（図示しない）を備え、該出力軸は、その回転トルクがファン２１ａに伝達されるように、スクロールケース２１ｂの背面から内部に挿通され、ファン２１ａの回転軸と連結されている。また、ブロアモータ２２は、略円柱状の外形を有し、ブロア２１のスクロールケース２１ｂよりも外径が小さい。さらに、ブロアモータ２２は、空調スイッチ８の風量操作に応じて、その回転速度を制御できるように構成されている。

リヤ空調ユニット１０は、送風部２０ａの後方の空調部２０ｂに、液冷媒を霧状に噴射するエキスパンションバルブ２３と、冷却用熱交換器として、エキスパンションバルブ２３によって霧状に噴射された冷媒の気化熱によって空気を冷却するエバポレータ２４と、を備えている。

エバポレータ２４は、その上端部２４ａが前上方に傾斜する、すなわち、その上端部２４ａが上流側（前方Ｆ）に、その下端部２４ｂが下流側（後方Ｒ）に寄るように車両前後方向に傾いた姿勢で配置されている。

エバポレータ２４の上端部２４ａと下端部２４ｂには、注入された冷媒を各チューブに分流するための上方側及び下方側タンクが設けられ、これらタンクの間には、内部を冷媒が流通し、外表面に多数のフィン（図示しない）が接合された複数のチューブ（図示しない）が設けられており、エバポレータ２４は、このフィン間を流通する空気が該チューブ内で蒸発する冷媒によって冷却されるように構成されている。

エキスパンションバルブ２３は、コンプレッサ（図示しない）から高温高圧に圧縮された液冷媒を供給するための冷媒供給パイプ２５と、冷媒を排出するための冷媒排出パイプ２６と、が接続されている。また、エバポレータ２４は、その冷媒流路の入口と出口がエキスパンションバルブ２３と連結パイプ２３ａ、２３ｂを介してそれぞれ接続されている。

上述の構成によれば、コンプレッサから冷媒供給パイプ２５を介してエキスパンションバルブ２３に供給された液冷媒は、エキスパンションバルブ２３によって霧状に噴射され、連結パイプ２３ａを介してエバポレータ２４に供給される。エバポレータ２４に供給された霧状の冷媒は、チューブ内で空気と熱交換することによって気化する。エバポレータ２４のチューブ内で気化したガス冷媒は、連結パイプ２３ｂと冷媒排出パイプ２６を介してコンプレッサに戻され、コンプレッサで高温高圧に圧縮され、凝縮器（図示しない）で冷却及び液化されてレシーバ（図示しない）に一旦貯留される。貯留された液冷媒は、レシーバからエキスパンションバルブ２３及びエバポレータ２４へ再び供給される。

リヤ空調ユニット１０は、エバポレータ２４より前方に、スクロールケース２１ｂの吹出口２１ｄから吹き出された空気をエバポレータ２４まで案内するための前方通風路２７が設けられている。前方通風路２７は、エバポレータ２４の後端部の下方に設けられたドレイン２８に向かって後下方に傾斜している下面部２７ａを有している。該下面部２７ａは、エバポレータ２４のフィンに付着し、やがて滴下した水滴がこの下面部２７ａを伝ってドレイン２８から車室外へ確実に排出されるように、エバポレータ２４よりもその前端が車両前方に位置するように構成されている。また、下面部２７ａは、後上方に傾斜して設けられた吹出口２１ｄの下面部と稜線を介して連続するように構成されている。

図５に示すように、前方通風路２７は、モータ側の側面２７ｂがブロア２１からエバポレータ２４に向けてモータ側に拡大するように設けられている。さらに、前方通風路２７は、後上方に傾斜する上面部２７ｃを有している。該上面部２７ｃは、エバポレータ２４の上端部２４ａに設けられたタンクの下端を指向している。

リヤ空調ユニット１０は、エバポレータ２４より後方に、エバポレータ２４によって冷却された空気を後述するエアミックスドア３４まで案内するための後方通風路２９が設けられている。図５に示すように、後方通風路２９は、そのブロア側の側面２９ａが、前方通風路２７のブロア側の側面２７ｂよりもモータ側にオフセットされている。

後方通風路２９は、後上方に傾斜する下面部２９ｂを有し、該下面部２９ｂの上端が吹出口２１ｄの下面部の延長面Ｌよりも下方に位置する。また、後方通風路２９は、エバポレータ２４の上端部２４ａからエアミックスドア３４に向けて後下方に傾斜する上面部２９ｃを有する。

リヤ空調ユニット１０は、エバポレータ２４の下流側に、加熱用熱交換器として、内部を流通するエンジン冷却水との熱交換により、エバポレータ２４を通過してきた空気を再加熱するためのヒータコア３０を備えている。

ヒータコア３０には、エンジン（図示しない）で暖められて温水となった冷却水をこのヒータコア３０に供給するための給水パイプ３１と、空気の加熱に用いた冷却水をヒータコア３０からラジエータ側に排出するための排水パイプ３２と、が接続されている。

リヤ空調ユニット１０は、ヒータコア３０の上方に、ヒータコア３０を迂回して空気を下流側へ案内するためのバイパス通路３３が形成されている。

リヤ空調ユニット１０は、ヒータコア３０を通過して加熱される温風と、ヒータコア３０を迂回してバイパス通路３３を通過する冷風との流量比率を調節するためのエアミックスドア３４を備えている。

エアミックスドア３４は、車幅方向の軸３４ａの周りを所定の角度範囲で回動可能な平板状の回動式ドアであり、その角度に応じて流量比率を変更することができる。図３に示すように、エアミックスドア３４が角度ａを向くとき、ヒータコア３０を通過して加熱された温風の流量比率が最大となり、角度ｂを向くとき、バイパス通路３３を通過する冷風の流量比率が最大となる。また、エアミックスドア３４が略水平な角度ｃを向くとき、その回動軌跡（破線）の前端は、エバポレータ２４の下端部２４ｂよりも前方に位置する。さらに、エアミックスドア３４が角度ｂを向くとき、すなわち最も下方に回動された際、エアミックスドア３４はエバポレータ２４の下方側のタンクの上端を指向する。

エアミックスドア３４は、図４に示すように、リヤ空調ユニット１０におけるエバポレータ２４より後方のブロア側の側面に配設された駆動機構３５によって所望の角度となるように回動される。駆動機構３５は、空調スイッチ８での温度操作に応じて、その回動する角度が制御できるように構成されている。

リヤ空調ユニット１０は、空調部２０ｂの下流側にある吐出部２０ｃに、空調風を後席の上方へ吐出するための上方吐出口３６と、空調風を後席の下方へ吐出するための下方吐出口３７と、上方吐出口３６と下方吐出口３７から吐出される空調風の流量比率を変更するためのモードドア３８と、を備えている。

モードドア３８は、車幅方向の軸３８ａの周りを回動可能な平板状の回動式ドアであり、その角度に応じて流量比率を変更することができる。図３に示すように、モードドア３８が角度ｄを向くとき、上方吐出口３６から吐出される空調風の流量比率が最大となり、角度ｅを向くとき、下方吐出口３７から吐出される空調風の流量比率が最大となる。

図４に示すように、モードドア３８は、リヤ空調ユニット１０におけるエバポレータ２４より後方のブロア側の側面に配設された駆動機構３９によって所望の角度となるように回動される。駆動機構３９は、空調スイッチ８における上方吐出口３６から吹き出すフェイスモード、下方吐出口３７から吹き出すフットモード等の吐出口モードの切り替え操作に応じて、その回動する角度が制御できるように構成されている。

図６に示すように、リヤ空調ユニット１０のユニット本体２０は、その底面２０ｅに、ウレタン等の弾性部材からなるシート状のシール部材４５を備えている。シール部材４５には、各種パイプ２５、２６、２８、３１、３２を通すための複数の貫通穴４５ａ〜４５ｄが形成されている。

ここで、車体フロア面２のセンタトンネル３の上面について、図７を参照しながら説明する。

図７に示すように、センタトンネル３の上面において、リヤ空調ユニット１０のシール部材４５と対向するシール面部３ａには、車室外に開口された複数の開口部３ｂ〜３ｅが設けられている。各種パイプ２５、２６、２８、３１、３２は、これら開口部３ｂ〜３ｅを介して車室外に延びている。

また、エバポレータ２４を傾斜して配置しているので、冷却能力を高めるためにエバポレータ２４を大型化しても、リヤ空調ユニット１０の高さの増加を抑えることができる。

次に、リヤ空調ユニット１０内の空気流路について、図３を参照しながら説明する。

ブロアモータ２２の回転によりブロア２１が駆動されると、車室内の空気がブロア２１の吸込口２１ｃから吸引され、スクロールケース２１ｂ内から吹出口２１ｄを介して前方通風路２７へ圧送される。前方通風路２７へ圧送された空気は、エバポレータ２４を通過する際、冷媒との熱交換により冷却される。

このとき、リヤ空調ユニット１０に吸引された暖かい空気がエバポレータ２４のフィンに当たり、露点温度以下に冷却されると、空気内の水分が凝縮してエバポレータ２４のフィンに水滴が付着する。フィンに付着した水滴は、やがてフィンの下方に滴下または流下し、前方通風路２７の下面部２７ａを伝ってドレイン２８から車室外へ排出される。

冷却された空気は、エアミックスドア３４によってバイパス通路３３側またはヒータコア３０側または両側に振り分けられる。ヒータコア３０側に振り分けられた空気は、ヒータコア３０によって再加熱される。バイパス通路３３を通過した冷風、ヒータコア３０を通過した温風またはこれらが混合された混合風は、モードドア３８によって選択された少なくともいずれか１つの吐出口３６、３７から車室内の後席へ向けて吐出される。

以上のように、本実施形態によれば、傾斜させたエバポレータ２４の後方のデットスペースにミックスドア３４を設けることができるので、リヤ空調ユニット１０を車両前後方向に短くすることができ、センタコンソール１内にコンパクトに収容することができる。

また、本実施形態によれば、エバポレータ２４の前方の吹出口２１ｄでは空気が後上方に向けて吹き出され、エバポレータ２４の後方の後方通風路２９でも空気が後上方へ案内されるので、エバポレータ２４を通過する空気の通風抵抗を抑制した流路を形成することができる。

また、本実施形態によれば、最も下方に回動されたエアミックスドア３４はエバポレータ２４の下方側タンク部の上端を指向するので、エアミックスドア３４が回動する角度範囲を必要最小限に抑えることができると共に、エアミックスドア３４の下流側に空気を流す際の通風抵抗を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、後方通風路２９がエバポレータ２４の上端部２４ａからエアミックスドア３４に向けて後下方に傾斜する傾斜上面部２９ｃを有するので、エバポレータ２４からエアミックスドア３４に流れる空気の通風抵抗を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、パイプ３１、３２を車体フロア面２におけるエアミックスドア３４の下方に形成された開口部３ｂ〜３ｅを介して車室外に延ばしているので、エアミックスドア３４の下方のデッドスペースを用いてパイプ３１、３２を配設することができ、リヤ空調ユニット１０をセンタコンソール１内にコンパクトに配設することができる。

なお、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能である。

例えば、本実施形態では、車両用空調装置は乗用車に搭載されているが、これに限るものではなく、例えば、建設機械用車両、農業機械用車両等に搭載されてもよい。

また、本実施形態では、リヤ空調ユニット１０は、車室内の空気を取り込んで空調を行うものであるが、これに限るものではなく、車室内または車室外の空気の少なくともいずれか一方を取り込んで空調を行うものであってもよい。

以上のように、本発明によれば、センタコンソール内にコンパクトに収容可能な空調ユニットを備えた車両用空調装置を提供できるので、車両用空調装置、またはこれを搭載する車両の製造技術分野において好適に利用される可能性がある。

１ センタコンソール
２ 車体フロア面
３ｂ〜３ｅ 開口部
１０ リヤ空調ユニット（空調ユニット）
２１ ブロア
２４ エバポレータ（冷却用熱交換器）
２４ｂ 後端部
２９ 後方通風路
２９ｃ 上面部（傾斜上面部）
３１、３２ パイプ
３４ ミックスドア

Claims (3)

1. 車両前後方向に延びる空調ユニットがセンタコンソール内に配設された車両用空調装置であって、
   前記空調ユニットは、ブロアと、該ブロアの後方にその上端部が前上方に傾斜して設けられた熱交換器と、前記熱交換器の後方に設けられた平板状のミックスドアと、を有し、
   前記ミックスドアは、車幅方向の軸周りを回動可能に構成され、その回動軌跡の前端が前記熱交換器の後端部よりも前方に位置し、
   前記ブロアは、後上方に向けて空気を吹き出す吹出部を有し、
   前記空調ユニットは、前記熱交換器の後方に、後上方へ空気を案内する後方通風路を有し、
   前記後方通風路は、前記熱交換器の上端部から前記ミックスドアに向けて後下方に傾斜する傾斜上面部を有し、
   前記傾斜上面部は、前記センタコンソールに設けられたカップホルダの下方に配置されている
   ことを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記ミックスドアは、最も下方に回動させた際、前記熱交換器の下方側タンク部の上端を指向する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記空調ユニットは、空調ユニットに対する流体給排出用のパイプを有し、
   前記パイプは、車体フロア面における前記ミックスドアの下方に形成された開口部を介して車室外に延びている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。

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