JPH10114901A - 電気転てつ機 - Google Patents

電気転てつ機

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JPH10114901A
JPH10114901A JP27059896A JP27059896A JPH10114901A JP H10114901 A JPH10114901 A JP H10114901A JP 27059896 A JP27059896 A JP 27059896A JP 27059896 A JP27059896 A JP 27059896A JP H10114901 A JPH10114901 A JP H10114901A
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permanent magnet
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Abstract

(57)【要約】 【課題】磁気カップリングによって大きなトルクを減速
駆動系に伝達でき、かつ製造の容易な電気転てつ機を提
供する。 【解決手段】内周に多数の歯形を有する円環状鋼板13
3の外周にリング状の永久磁石132を嵌め込み、第1
の動力伝達部材130の内周の歯形の各先端部をそれぞ
れ磁極化する。また第2の動力伝達部材140は、第1
の動力伝達部材130の歯形に近接して対向する多数の
歯形がその外周に設けられた円環状鋼板141の内側に
リング状の永久磁石142が嵌め込まれており、歯形の
各先端部がそれぞれ磁極化している。多数の歯形を有す
る円環状鋼材133、141により各永久磁石132、
142から多数の磁極を形成したので、その製造が容易
であり、かつ磁石同士で磁気カップリングするので伝達
できるトルクが大きく、多数の磁極により駆動力を伝達
するので、脈動が少なく振動や騒音が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道分岐転換に使
用される電気転てつ機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電気転てつ機は、モータの回転速
度を各種のギアを組み合わせた減速駆動系によって減速
し、減速後の回転動作を往復動作に変換して鉄道線路の
分岐器を切り替えている。
【0003】モータの発生する駆動力は、摩擦板式のク
ラッチあるいは磁気カップリング式のクラッチによって
減速駆動系に伝達されている。磁気カップリング式のク
ラッチは、図6に示すように、モータ軸側に取り付けら
れる駆動側カップリング板201と、減速駆動系への出
力軸に取り付けられる従動側カップリング板202と
が、互いに近接して対向している。
【0004】駆動側カップリング板201には、隣接す
る磁石同士203aが互いに異極になるようにリング状
に複数の永久磁石203が取り付けられている。一方、
従動側カップリング板202には、駆動用カップリング
板201に設けられた永久磁石からの磁気によって磁化
されるヒステリシス磁化板204が取り付けられてい
る。
【0005】従動側カップリング板202のヒステリシ
ス磁化板204には、駆動側カップリング板201の永
久磁石203からの磁界によって、磁極が発生する。駆
動側カップリング板201側の磁極と従動側カップリン
グ板202側に発生した磁極の角度変位が0度のとき、
従動側カップリング板202を回転させるためのトルク
は0である。
【0006】駆動側カップリング板201が回転して、
従動側カップリング板202との間でスリップが起きる
と、駆動側カップリング板201の磁極と従動側カップ
リング板202に生じる磁極との間に角度差(位相差)
が生じる。これにより磁極間の引力は角度差に応じて斜
めに作用し、従動側を回転させるトルクが生じる。
【0007】そして、最大位相差の状態で最大トルクが
発生し、以後、最大位相差を保ったまま従動側カップリ
ング板202はスリップしながら回転する。
【0008】このように永久磁石とヒステリシス磁化材
を組み合わせたものでは、駆動側カップリング板201
からの磁気によって従動側カップリング板202側に磁
極が発生するので、スリップの度合いに関係無く磁極間
の位相差は最大位相差が保たれ、一定のトルクで減速駆
動系を動作させることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】近年、列車は高速化の
傾向にあり、これに伴って分岐器は大軌条化、弾性化、
高番数化しており、電気転てつ機の転換力をより大きく
することが求められている。しかしながら、従来の永久
磁石とヒステリシス磁化材を組み合わせた磁気カップリ
ングにより動力を伝達する電気転てつ機では、永久磁石
とヒステリシス磁化材との空隙の磁束密度をある程度以
上大きくすることができないのでモータから減速駆動系
に大きなトルクを伝達することができないという問題が
あった。
【0010】永久磁石およびヒステリシス磁化材で構成
するリングの外径寸法をより大きくすれば、トルクを大
きくできるが、その分、慣性が増し、電気転てつ機の起
動や停止の際に各種機構系へ大きな衝撃力が加わり、各
部の強度を上げる必要が生じる。
【0011】また、永久磁石側とヒステリシス磁化板側
のスリップにより発熱するので、クラッチがスリップす
る状態を長時間継続することができず、スリップ時間を
監視するなど複雑な制御を要していた。
【0012】そのため、大きな転換力を要する分岐器で
は摩擦板式のクラッチを用いていたが、摩擦板式の場合
には夏、冬の温度変化によりトルクが変動するので定期
的な保守が必要であった。また潤滑油や摩耗したクラッ
チ板の定期交換を行なわねばならず、電気転てつ機の保
守に工数が嵩むという問題があった。
【0013】また、永久磁石同士を組み合わせて磁気カ
ップリング式のクラッチを構成すれば、大きなトルクを
得ることができるが、双方のクラッチ板上で磁極の位置
が固定しているので、クラッチがスリップした際に、磁
極間の位相差が変動し、脈動的なトルクになってしま
う。このため、電気転てつ機の各機構が振動し、大きな
騒音が生じるという問題があった。
【0014】一方、各クラッチ板の磁極の数を極めて多
くすれば振動を低減することができるが、そのような多
数の永久磁石を配置したクラッチ板は製造が難しいとと
もに、価格の上昇を招くという問題があった。
【0015】本発明は、このような従来の技術が有する
問題点に着目してなされたもので、磁気カップリングに
よって大きなトルクを伝達できる製造の容易な電気転て
つ機を提供することを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、次項の発明に存す
る。 [1]鉄道分岐転換に使用される電気転てつ機(10)
において、転換のための駆動力を発生するモータ(11
0)と、前記モータ(110)の有するモータ軸(11
1)の一端部側に設けられ該モータ(110)の駆動力
を電気転てつ機(10)の減速駆動系(30)に伝達す
る駆動用磁気カップリング部(120)と、前記モータ
軸(111)の他端部側に設けられ、該モータ(11
0)の休止時に前記減速駆動系(30)の位置保持を行
なう位置保持用磁気カップリング部(150)とを同一
のケーシング(100)内に収めたモータ部(20)を
備え、前記駆動用磁気カップリング部(120)は、内
周に多数の歯形が形成された円環状鋼板(133a、1
33b)の外周にリング状の永久磁石(132)を嵌め
込んで各歯形の先端部を磁極化した第1の動力伝達部材
(130)と、前記第1の動力伝達部材(130)の内
側に挿入され、該第1の動力伝達部材(130)の歯形
に近接して対向する多数の歯形がその外周に設けられた
円環状鋼板(141)の内側にリング状の永久磁石(1
42)を嵌め込んで各歯形の先端部を磁極化した第2の
動力伝達部材(140)とを有し、前記第1、第2の動
力伝達部材(130、140)のいずれか一方を前記モ
ータ軸(111)に取り付け、他方を前記モータ軸(1
11)と回転中心を同一とする出力軸(22)に取り付
け、前記近接して対向する多数の歯形同士の間に働く磁
気的な吸引力によって前記モータ(110)の駆動力を
前記減速駆動系(30)に伝達することを特徴とする電
気転てつ機(10)。
【0017】前記本発明は次のように作用する。内周に
多数の歯形が形成された円環状鋼板(133a、133
b)の外周にリング状の永久磁石(132)を嵌め込む
ことで、第1の動力伝達部材(130)の内周に存在す
る多数の歯形の各先端部をそれぞれ磁極化する。また、
第1の動力伝達部材(130)の内側に挿入される第2
の動力伝達部材(140)は、第1の動力伝達部材(1
30)の歯形に近接して対向する多数の歯形がその外周
に設けられた円環状鋼板(141)を備え、その内側に
リング状の永久磁石(142)が嵌め込まれている。内
側に嵌め込まれた永久磁石(140)からの磁界により
外周に存在する多数の歯形の各先端部がそれぞれ磁極化
される。
【0018】このように、永久磁石(132、142)
の内外に多数の歯形を有する円環状鋼材(133a、1
33b、141)を嵌めることにより各永久磁石(13
2、142)から多数の磁極を形成したので、多数の磁
極を有する磁気カップリング部(120)を容易に製造
することができる。
【0019】また、磁石同士による磁気カップリングな
ので、伝達可能なトルクが大きいとともに、多数の磁極
同士の吸引力によってモータ(110)の駆動力を減速
駆動系(30)に伝達するので、脈動が少なく、振動や
騒音を低減することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の一実
施の形態を説明する。図1から図5は本発明の一実施の
形態を示している。図2および図3に示すように、電気
転てつ機10は、駆動モータ部20の出力が減速駆動系
30を介して動作桿50および差込み鎖錠桿60、60
aに作用するように構成されている。図示省略した分岐
器側の接続ロッドには動作桿50の端部52および鎖錠
桿70、70aの端部72がそれぞれ連結されている。
減速駆動系30は、駆動モータ20の回転速度を減速す
るものであり、出力軸22にはベベルピニオン32が固
着されている。
【0021】ベベルピニオン32には、べべルギア36
が噛合されている。ベベルギア36の回転軸34aには
小歯車37が固着されており、中間ギア38に噛合され
ている。中間ギア38と同一の回転軸には、中間ピニオ
ン39が固着され、転換ギア40に噛合されている。
【0022】転換ギア40には、転換ローラ42が植設
されている。転換ギア40の下位置には転換ローラ42
に係脱する動作桿50および差込み鎖錠桿60、60a
が配設されている。動作桿50の中央部には転換ローラ
42に係脱する案内溝54が刻設されている。回転ロー
ラ42の揺動により動作桿50が往復移動するようにな
っている。
【0023】差込み鎖錠桿60、60aは対称的に設け
られている。差込み鎖錠桿60は、一端にカム板62、
他端に鎖錠駒64、中央部に動作桿受け部66を有して
いる。カム板62には、転換ローラ42が係脱するカム
溝63が刻設されている。
【0024】同様に、差込み鎖錠桿60aは、一端にカ
ム板62a、他端に鎖錠駒64a、中央部に動作桿受け
部66aを有しており、カム板62aには図示省略した
カム溝が刻設されている。
【0025】転換ローラ42とカム板62との関係は、
転換ローラ32がカム板62のカム溝63に係合するこ
とにより、差込み鎖錠桿60が鎖錠駒64で鎖錠桿70
を移動不能に拘束するとともに、動作桿受け部66で動
作桿50を一方向へ移動不能に拘束するようになってい
る。
【0026】同様に、差込み鎖錠桿60aが鎖錠駒64
aで鎖錠桿70aを移動不能に拘束し、動作桿受け部6
6aで動作桿50を他方向へ移動不能に拘束するように
なっている。
【0027】図1は、駆動モータ部20の一部を破断し
た様子を表したものである。駆動モータ部20は、円筒
形状のケーシング100を備えている。ケーシング10
0内の中央部には、分岐器を切り替える駆動力を発生す
るモータ110が、ケーシング100内の出力軸22側
にはモータ110の駆動力を磁気力によって該出力軸2
2へ伝達する駆動用磁気カップリング部120が設けら
れている。
【0028】またケーシング100内には、モータ11
0の休止時に磁気力で位置保持を行なうための位置保持
用磁気カップリング部150がモータ110を挟んで出
力軸22と反対側に収められている。
【0029】モータ110は、モータ軸111に取り付
けたロータ112と、ケーシング100の内壁面に固定
された円環状の一次鉄心113とから構成される。
【0030】駆動用磁気カップリング部120は、モー
タ軸111の出力軸側端部111aに取り付けられた第
1の磁気結合部130と、モータ軸111と回転中心を
同一とする出力軸22に取り付けられた第2の磁気結合
部140とから構成される。
【0031】第1の磁気結合部130は、底面を備えた
円筒形状を成す駆動側取付部材131を有しており、そ
の底面中央部に開設された取付穴にモータ軸111が嵌
入され、該底面をモータ110側に向けた状態でモータ
軸111に固着されている。
【0032】駆動側取付部材131には、その円筒部側
壁内面に沿ってリング状の永久磁石132が取り付けら
れ、リング状の永久磁石132は、その軸方向に着磁さ
れており、S極がモータ110側に、N極が出力軸22
側に配置されている。
【0033】リング状の永久磁石132には、S極側と
N極側の双方から、内周に多数の歯形を有するリング状
の薄いケイ素鋼板を多数枚重ねた駆動側磁極部材133
a、133bが嵌め込まれている。駆動側磁極部材13
3aと駆動側磁極部材133bは、永久磁石132の中
央部でわずかの間隔を開けて離されており、駆動側磁極
部材133aの有する各歯形の先端部がS極に、駆動側
磁極部材133bの有する各歯形の先端部がN極にそれ
ぞれ磁極化するようになっている。
【0034】第2の磁気結合部140は、その軸方向に
着磁されたリング状の永久磁石141を備えており、N
極がモータ110側に、S極が出力軸22側に配置され
ている。永久磁石141には、そのN極側およびS極側
から外周に多数の歯形を有するリング状の薄いケイ素鋼
板を多数枚重ねた従動側磁極部材141が嵌め込まれて
いる。従動側磁極部材141は、中央部に開設された取
付け穴に、出力軸22が嵌め込まれ、該出力軸22に固
着されている。
【0035】図3に示すように、円筒形状を成した第1
の磁気結合部130の内側に第2の磁気結合部140は
挿入され、内側を向いた駆動側磁極部材133a、駆動
側磁極部材133bの歯形先端部と、外側を向いた従動
側磁極部材141の歯形先端部とは、わずかの隙間を空
けて互いに近接している。
【0036】また、ここでは、駆動側磁極部材133
a、駆動側磁極部材133bおよび従動側磁極部材14
1の歯形の数は互いに等しく、歯形の形成されたピッチ
は一定になっている。
【0037】位置保持用磁気カップリング部150は、
リング状のヒステリシス磁化材151の固着された取付
円板152を備え、該取付円板152は、その中央の取
付穴がモータ軸110の端部111bに嵌め込まれ固定
されている。
【0038】ケーシング100は、その内部をモータ1
10と位置保持用磁気カップリング部150とに仕切る
とともに、モータ軸110の一端側をベアリングを介し
て支持する仕切壁101を備えている。仕切壁101の
位置保持用磁気カップリング部150を向いた側面に
は、ヒステリシス磁化材151と近接して対向するよう
に複数の永久磁石153がリング状に配置され固着され
ている。
【0039】取付円板152は、図6に示した駆動側カ
ップリング板201の永久磁石203と同様に、隣接す
る磁石同士が互いに異極になるように配置されている。
【0040】次に作用を説明する。駆動側磁極部材13
3a、駆動側磁極部材133bの多数の歯形先端部は、
永久磁石132からの磁気によってそれぞれ磁極化して
いる。また第2の磁気結合部140についても同様に、
永久磁石142からの磁気によって従動側磁極部材14
1の多数の歯形先端部はそれぞれ磁極化している。
【0041】これらは、内周と外周とで対向する磁極同
士が互いに反対の極性になっているので、駆動側磁極部
材133a、駆動側磁極部材133bの歯形先端部と従
動側磁極部材141の歯形先端部とは、互いに磁気的に
引き合う。
【0042】この引き合う力は、図5に示すように、第
1の磁気結合部130が矢印161の示す方向に回転
し、第1の磁気結合部130側の歯形先端部162と、
第2の磁気結合部140側の歯形先端部163との間に
位相差が生じると、破線矢印164で示すように第2の
磁気結合部140を第1の磁気結合部130と同方向に
回転させるトルクを発生させる。
【0043】最大位相差の状態で、破線矢印164の方
向に最大トルクを発生するが、最大位相差を越えると、
第2の磁気結合部140の有する次の磁極165の影響
により、磁極165側へ向かう引力が磁極163に働
く。
【0044】このため、第1の磁気結合部130と第2
の磁気結合部140とが連続的にスリップすると、第2
の磁気結合部140に伝達されるトルクに脈動が生じ
る。第1、第2の磁気結合部130、140の有する磁
極の数が少ない場合には、トルクの脈動が大きく、電気
転てつ機の各機構が大きく振動するとともに、騒音が発
生する。
【0045】しかしながら、歯形を有する多数枚のケイ
素鋼板を重ね合わせた磁気結合部材により永久磁石を挟
むことで、1つの永久磁石から多数の磁極を形成してい
るので、脈動によるトルクの変動幅が小さくなるととも
に、脈動の周期が短くなり、発生する振動および騒音が
低減されている。
【0046】また、第2の磁気結合部140と第1の磁
気結合部130の双方が永久磁石であるので、歯形先端
部同士の間の磁束密度が大きく、それだけ、大きなトル
クを伝達することができる。
【0047】これにより、永久磁石とヒステリシス磁化
材との組み合せによる磁気カップリングに比べて大きい
トルクを確保しながら、振動や騒音を低減している。
【0048】さらに、リング状の永久磁石を多数の歯形
を有するケイ素鋼板を重ね合せたもので挟むことにより
多数の磁極を形成したので、それぞれの磁極を個別の永
久磁石で形成する場合に比べて、第1の磁気結合部13
0、第2の磁気結合部140を容易かつ低価格で製造す
ることができる。
【0049】位置保持用磁気カップリング部150で
は、永久磁石153の磁極に対応して、ヒステリシス磁
化材151に反対極性の磁極が発生する。モータ軸11
1が回転し、取付円板152が回転すると、ケーシング
100に固定されている永久磁石153の磁極に対し
て、常に、最大位相差の状態でヒステリシス磁化材15
1に反対極性の磁極が発生する。これによりモータ11
0は、制動力を受ける。駆動モータ部20では、位置保
持用磁気カップリング部150で発生する制動力を、モ
ータ110の発生する駆動力より小さく設定しているの
で、モータ110は制動力に抗して回転し、図示しない
分岐器を切り替える。
【0050】一方、モータ110がその回転を停止する
際には、位置保持用磁気カップリング部150からの制
動力が働き、モータ110や分岐器の慣性による余計な
回転動作を短時間で停止させることができる。また、モ
ータが休止状態のときにも、位置保持用磁気カップリン
グ部150から制動力が働くので、分岐器の位置保持を
適切に行うことができる。
【0051】位置保持用磁気カップリング部150を、
駆動用磁気カップリング部120よりも減速駆動系30
側に設けた場合には、駆動用磁気カップリング部120
によって伝達されるトルクは、位置保持用磁気カップリ
ング部150の制動力分だけ減じられてしまい、実質的
に減速駆動系30へ伝達できるトルクが減少してしま
う。
【0052】しかしながら、モータ110を挟んで出力
軸22と反対側に位置保持用磁気カップリング部150
を設けているので、駆動用磁気カップリング部120に
よって伝達可能なトルクが位置保持用磁気カップリング
部150によって減じられることが無い。すなわち、位
置保持用磁気カップリング部150はモータ110に対
して制動力を加えるが、駆動用磁気カップリング部12
0から減速駆動系30にの伝達されるトルクを減ずるよ
うな作用は行わない。これにより、磁気カップリングを
介して一層大きなトルクを減速駆動系30に伝達するこ
とができる。
【0053】また、モータ110を挟んで出力軸120
の反対側に位置保持用磁気カップリング部150を設け
ているので、減速駆動系30側の慣性の増加を防止で
き、電気転てつ機の駆動開始および駆動停止をより円滑
に行なうことができる。
【0054】以上説明した実施の形態では、多数の歯形
を有するケイ素鋼板を多数枚重ねた部材で永久磁石を挟
むことにより、多数の磁極を形成するようにしたが、多
数の歯形を有する部材を切削等によって一体として形成
しても良い。また、永久磁石を内部に挟むために、2分
割で構成するようにしても良い。
【0055】このほか、実施の形態では、駆動用磁気カ
ップリング部120、位置保持用磁気カップリング部1
50、モータ110をケーシング100内に一体的に収
めるようにしたが、駆動用磁気カップリング部120、
位置保持用磁気カップリング部150をモータと独立し
てそれぞれ別個に設けるようにしてもよい。この際、位
置保持用磁気カップリング部150よりも駆動用磁気カ
ップリング部120を減速駆動系30側に配置するよう
にすれば、駆動用磁気カップリング部120の伝達でき
るトルクが位置保持用磁気カップリング部150によっ
て減じられることがない。
【0056】
【発明の効果】本発明にかかる電気転てつ機によれば、
永久磁石の内外に多数の歯形を有する円環状鋼材を嵌め
込むことにより1つの永久磁石から多数の磁極を形成し
たので、多数の磁極を有する磁気カップリング部を容易
に製造することができる。また、磁石同士の磁気カップ
リングなので伝達可能なトルクが大きく、歯形によって
形成された多数の磁極同士の吸引力によって駆動力を伝
達するので、脈動が少なく振動や騒音を低減することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る電気転てつ機の駆
動用モータをその一部を破断して示した側面図である。
【図2】本発明の一の実施の形態に係る電気転てつ機を
示す平面図である。
【図3】本発明の一の実施の形態に係る電気転てつ機を
示す側面図である。
【図4】本発明の一の実施の形態に係る電気転てつ機の
駆動用モータが有する駆動用磁気カップリング部を示す
正面図である。
【図5】駆動用磁気カップリング部によるトルクの伝達
原理を模式的に示した説明図である。
【図6】従来例から使用されている電気転てつ機の磁気
カップリング部を示す説明図である。
【符号の説明】
10…電気転てつ機 20…駆動用モータ 22…出力軸 30…減速駆動系 50…動作桿 60、60a…差込み鎖錠桿 70、70a…鎖錠桿 100…ケーシング 101…仕切り壁 110…モータ 111…モータ軸 112…ロータ 113…一次鉄心 120…駆動用磁気カップリング部 130…第1の動力伝達部材 131…駆動側取付部材 132、142、153…永久磁石 133a、133b、141…円環状鋼板 140…第2の動力伝達部材 150…位置保持用磁気カップリング部 151…ヒステリシス磁化材 152…取付円板 162、163、165…磁極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鉄道分岐転換に使用される電気転てつ機に
    おいて、 転換のための駆動力を発生するモータと、前記モータの
    有するモータ軸の一端部側に設けられ該モータの駆動力
    を電気転てつ機の減速駆動系に伝達する駆動用磁気カッ
    プリング部と、前記モータ軸の他端部側に設けられ、該
    モータの休止時に前記減速駆動系の位置保持を行なう位
    置保持用磁気カップリング部とを同一のケーシング内に
    収めたモータ部を備え、 前記駆動用磁気カップリング部は、内周に多数の歯形が
    形成された円環状鋼板の外周にリング状の永久磁石を嵌
    め込んで各歯形の先端部を磁極化した第1の動力伝達部
    材と、前記第1の動力伝達部材の内側に挿入され、該第
    1の動力伝達部材の歯形に近接して対向する多数の歯形
    がその外周に設けられた円環状鋼板の内側にリング状の
    永久磁石を嵌め込んで各歯形の先端部を磁極化した第2
    の動力伝達部材とを有し、 前記第1、第2の動力伝達部材のいずれか一方を前記モ
    ータ軸に取り付け、他方を前記モータ軸と回転中心を同
    一とする出力軸に取り付け、前記近接して対向する多数
    の歯形同士の間に働く磁気的な吸引力によって前記モー
    タの駆動力を前記減速駆動系に伝達することを特徴とす
    る電気転てつ機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103661490A (zh) * 2014-01-05 2014-03-26 西安交通大学 一种铁路转辙机的底壳结构
JP2017504738A (ja) * 2013-12-20 2017-02-09 ラフバラ・ユニバーシティLoughborough University 鉄道ポイント、鉄道ポイント操作装置、及び鉄道軌道クロッシング
CN111911555A (zh) * 2020-06-08 2020-11-10 万庆文 一种岔道转辙机用摩擦联结器

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