KR20200031231A - 차량 전장품의 수밀 성능을 향상시킬 수 있는 제조 방법 및 장치와 이를 통해 제조된 차량 전장품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 전장품의 제조방법을 개시한다. 본 발명에 따른 제조방법은, 금속재질의 배선유닛을 이용하여 몰딩부를 구비하는 1차 단자모듈을 제조하는 1차 단계; 상기 1차 단자모듈의 몰딩부에 방수몰딩층을 형성하여 2차 단자모듈을 제조하는 2차 단계; 상기 2차 단자모듈을 이용한 인서트 성형으로 전장품의 하우징을 제조하는 3차 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 몰딩부에 방수몰딩층이 추가로 형성된 단자모듈이 하우징과 일체화되므로 종래와 달리 하우징의 바깥쪽에서 수분이 침투할 수 있는 틈새가 근본적으로 방지되고, 이를 통해 차량 전장품의 수밀 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

차량 전장품의 수밀 성능을 향상시킬 수 있는 제조 방법 및 장치와 이를 통해 제조된 차량 전장품{Manufacturing method and apparatus improving watertight performance of vehicle electronic parts and vehicle electronic parts manufactured thereby}

본 발명은 차량 전장품에 관한 것으로서, 구체적으로는 종래에 비하여 수밀 성능을 크게 향상시킬 수 있는 차량 전장품의 제조 방법과 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차, 전동차, 기차 등의 차량에 설치되는 전장품은 전기배선을 포함하므로 가혹 환경에서 장시간 사용해도 단선, 쇼트, 접촉불량 등의 고장이 발생하지 않아야 할 뿐만 아니라 높은 수준의 수밀 성능이 요구된다.

이러한 요구에 따라 전장품을 제조할 때는 전장품의 하우징에 전기 배선을 인서트 성형함으로써 전기배선과 단자를 견고하게 유지하고 수밀 효과를 높이는 제조방법이 널리 사용되고 있다.

예를 들어 도 1은 자동차 도어래치의 하우징(30)을 예시한 것인데, 하우징 바디(31)는 인서트 성형을 통해 금속재질의 배선유닛(10)과 일체로 이루어진다.

배선유닛(10)은 도 2에 예시한 바와 같이 다수의 금속라인을 포함하며, 각 금속라인의 일단은 하우징 바디(31)의 내부로 돌출되는 다수의 내부단자(T1 ... T6)로 제공되고 타단은 커텍터부(35)를 통해 외부로 돌출되는 커넥터단자(C1 ... C5)로 제공된다. 이때 다수의 커넥터단자(C1...C5)와 다수의 내부단자(T1 ... T6)는 전기적으로 일대일 또는 일대다로 연결될 수 있다.

배선유닛(10)은 금속 판재를 프레스 가공함으로써 제조되는데, 도 2에 나타낸 바와 같이 모든 금속라인이 브릿지(12)에 의해 서로 전기적으로 연결된 상태로 제조되므로 이를 이용하여 하우징(30)을 성형하기 전에 반드시 브릿지(12)를 제거하여 각 금속라인을 전기적으로 절연시켜야 한다.

일반적으로 배선유닛(10)은 도 3에 예시한 바와 같이 인서트 성형을 통해 제조된 단자모듈(20)의 형태로 하우징(30) 성형에 사용되므로 단자모듈(20)을 성형할 때 브릿지(12)를 제거하는 공정을 함께 진행하고 있다.

예를 들어 금형의 내부에는 배선유닛(10)를 올려 놓고 금형을 닫을 때 브릿지(12)를 제거하는 펀치 등이 구비되어 있으며, 따라서 브릿지(12)가 제거된 각 금속라인은 전기적으로 절연된 상태에서 수지 재질의 몰딩부(21)에 의해 견고하게 유지된다. 이때 펀치 등에 의해 브릿지(12)가 제거된 부분에는 수지가 공급되지 않으므로 커팅홀(28)이 형성될 수 있다.

한편 단자모듈(20)을 성형하는 과정에서 몰딩부(21)의 전면과 후면에는 각각 다수의 돌출부(23)가 형성되며, 이러한 돌출부(23)는 하우징(30)을 성형할 때 단자모듈(20)을 금형의 바닥 및 천정으로부터 일정 거리 이격시켜 수지가 주입되는 공간을 형성하는 역할을 한다.

그런데 최근 들어 단자모듈(20)의 돌출부(23)와 하우징 바디(31)의 틈새를 통해 수분이 유입되어 도어래치의 고장을 유발시킬 수 있다는 고장분석사례가 보고됨에 따라 이러한 문제를 해결할 필요성이 대두되고 있다.

즉, 하우징(30)을 성형하는 과정에서 동일 재질의 수지로 이루어진 하우징 바디(31)와 단자모듈(20)의 몰딩부(21)가 일체화되기는 하지만, 차량은 고온, 혹한, 진동 등의 가혹 조건에서 수십 년간 계속적으로 사용되는 것이므로 장시간 사용하다 보면, 도 4의 단면도에 예시한 바와 같이, 바디(31)와 단자모듈(20) 간에 미세한 틈새가 발생할 수 있다.

일단 이러한 틈새가 발생하면 이를 통해 빗물이나 세차시 워셔액 등의 수분이 침투하여 금속배선이나 단자에 영향을 주어 쇼트, 접촉불량 등의 고장을 유발할 가능성이 크게 높아질 수밖에 없으므로 이러한 문제를 방지하기 위해서는 새로운 수밀 구조 또는 제조 방법을 마련할 필요가 있다.

한국등록특허 제10-0844749호(2008.07.07 공고)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 차량 전장품의 수밀 성능을 개선할 수 있는 구조 및 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상은, 금속재질의 배선유닛을 이용하여 몰딩부를 구비하는 1차 단자모듈을 제조하는 1차 단계; 상기 1차 단자모듈의 몰딩부에 방수몰딩층을 형성하여 2차 단자모듈을 제조하는 2차 단계; 상기 2차 단자모듈을 이용한 인서트 성형으로 전장품의 하우징을 제조하는 3차 단계를 포함하는 차량 전장품의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 제조방법의 상기 1차 단계와 상기 2차 단계는 이중 사출기에서 연속으로 진행될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 제조방법에서, 상기 배선유닛은 브릿지로 연결된 다수의 금속라인을 포함하고, 상기 1차 단자모듈을 제조하는 단계에서는, 상기 브릿지의 중간을 끊어서 구부리는 브릿지 커팅공정과, 수지를 공급하여 상기 몰딩부를 형성하는 공정이 연속적으로 진행될 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 제조방법에서, 상기 1차 단자모듈의 상기 몰딩부는 다수의 돌출부를 포함하고, 상기 2차 단자모듈의 방수몰딩층은 상기 다수의 돌출부 중에서 적어도 상기 하우징의 바깥쪽을 향하는 돌출부를 모두 덮도록 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 양상은, 금속재질의 배선유닛을 이용하여 몰딩부를 구비하는 1차 단자모듈을 제조하는 제1 금형; 상기 1차 단자모듈의 몰딩부에 방수몰딩층을 형성하여 2차 단자모듈을 제조하는 제2 금형; 상기 2차 단자모듈을 이용한 인서트 성형으로 전장품의 하우징을 제조하는 제3 금형을 포함하는 차량 전장품의 제조 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 제조 장치에서, 상기 제1 금형은 제1 하부금형과 제1 상부금형을 포함하고, 상기 제2 금형은 제2 하부금형과 제2 상부금형을 포함하되, 상기 제1 하부금형과 상기 제2 하부금형은 회전축을 중심으로 회전하면서 상기 제1 상부금형의 하부와 상기 제2 하부금형의 하부로 순차적으로 이동할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상은, 금속재질의 배선유닛; 상기 배선유닛을 둘러싸는 몰딩부와, 상기 몰딩부의 바깥쪽을 둘러싸는 방수몰딩층을 구비하는 단자모듈; 상기 배선유닛의 단부와 상기 방수몰딩층을 외부로 노출시킨 상태에서 상기 단자모듈과 일체화된 하우징을 포함하는 차량 전장품을 제공한다.

본 발명에 따른 차량 전장품에서, 상기 몰딩부는 다수의 돌출부를 포함하고, 상기 방수몰딩층은 상기 다수의 돌출부 중에서 적어도 상기 하우징의 바깥쪽을 향하는 돌출부를 모두 덮도록 형성될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 차량 전장품에서, 상기 방수몰딩층은 가장자리에서 측방으로 돌출되는 날개부를 포함하고, 상기 날개부는 상기 하우징과 일체로 결합될 수 있다.

본 발명에 따르면, 몰딩부에 방수몰딩층이 추가로 형성된 단자모듈이 하우징과 일체화되므로 종래와 달리 하우징의 바깥쪽에서 수분이 침투할 수 있는 틈새를 근본적으로 방지되고, 이를 통해 차량 전장품의 수밀 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 도어래치의 하우징을 예시한 도면
도 2는 단자모듈에 사용되는 배선유닛을 예시한 도면
도 3은 하우징 성형에 사용되는 단자모듈을 예시한 도면
도 4는 종래 도어래치 하우징의 외부에서 수분이 침투하는 경로를 예시한 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도어래치 하우징의 단면 구조를 예시한 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도어래치 하우징의 제조 방법을 예시한 흐름도
도 7a 내지 도 7i는 본 발명의 일 실시예에 따른 도어래치 하우징의 제조과정을 순서대로 나타낸 개략 공정도
도 8a는 1차 단자모듈과 2차 단자모듈의 정면을 대비한 도면
도 8b는 1차 단자모듈과 2차 단자모듈의 배면을 대비한 도면
도 9는 방수몰딩층이 형성된 2차 단자모듈을 사용하여 제조된 도어래치 하우징을 예시한 도면
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 도어래치 하우징의 제조에 사용되는 이중사출기를 예시한 도면

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

참고로 본 명세서에서 하나의 구성요소(element)가 다른 구성요소와 연결, 결합 또는 전기적으로 연결되는 경우는 다른 구성요소와 직접적으로 연결, 결합 또는 전기적으로 연결되는 경우뿐만 아니라 중간에 다른 요소를 사이에 두고 간접적으로 연결, 결합 또는 전기적으로 연결되는 경우도 포함한다. 또한 하나의 구성요소(element)가 다른 구성요소와 직접 연결 또는 결합되는 경우는 중간에 다른 요소 없이 연결 또는 결합되는 것을 의미한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함하는 것은 특별히 반대되는 기재가 없다면 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 본 명세서에서 앞, 뒤, 좌, 우, 위, 아래 등의 표현은 보는 위치에 따라 달라질 수 있는 상대적인 개념이므로 본 발명의 범위가 반드시 해당 표현으로 제한되는 것은 아니다. 또한 본 명세서에 첨부된 도면 또는 이미지에는 이해의 편의를 위하여 실제와 다른 치수 또는 비율로 표시된 부분이 있으나 이로 인해 본 발명의 범위가 제한적으로 해석되어서는 아니 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도어래치 하우징(200)의 단면 구조를 예시한 것으로서, 인서트 성형에 사용되는 단자모듈(100)이 방수몰딩층(110)을 구비하는 점에서 종래와 차이가 있다.

이하에서는 도 6의 흐름도와 도 7a 내지 도 7i의 공정순서도를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 도어래치 하우징(200)의 제조방법을 설명한다.

먼저 금속판재를 프레스 가공하여 도 2에 예시한 바와 같은 배선유닛(10)을 준비한다. 이때 배선유닛(10)을 구성하는 모든 금속라인은 다수의 브릿지(12)에 의해 서로 전기적으로 연결된 상태일 수 있다. (ST11)

이어서 배선유닛(10)을 이용한 1차 인서트 성형을 통해 1차 단자모듈(20)을 제조한다.

구체적으로 살펴보면, 도 7a에 나타낸 바와 같이 배선유닛(10)을 하부금형(310)에 안착시키고, 도 7b에 나타낸 바와 같이 제1 상부금형(320)을 하강시킨다. 하부금형(310)과 제1 상부금형(320)에는 배선유닛(10)의 상부와 하부로 수지를 주입할 수 있는 캐비티가 형성되어야 함은 물론이다.

한편 제1 상부금형(320) 또는 하부금형(310)은 수지를 주입하기 전에 배선유닛(10)에 구비된 각 브릿지(12)을 커팅할 수 있는 커팅툴(도면에는 나타내지 않았음)을 구비하는 것이 바람직하다.

수밀 성능을 보다 높이기 위해서는 브릿지(12)를 커팅할 때 중간을 끊은 상태에서 양측을 서로 벌어지는 방향으로 구부리는 것이 바람직하다. 다만 반드시 이에 한정되는 것은 아니므로 펀치 등을 이용하여 브릿지(12)를 양측 금속라인으로부터 완전히 분리하여 제거할 수도 있다.

제1 상부금형(320)이 하강하여 브릿지(12)가 커팅된 이후에는 도 7c에 나타낸 바와 같이 수지를 주입하고, 수지가 경화된 이후에 도 7d에 나타낸 바와 같이 제1 상부금형(320)을 상승시킴으로써 1차 단자모듈(20)의 성형이 완료된다. (ST12)

1차 단자모듈(20)의 성형이 완료되면 2차 인서트 성형을 통해 1차 단자모듈(20)에 방수몰딩층(110)을 형성하여 2차 단자모듈(100)을 성형한다.

먼저 도 7e및 도 7f에 나타낸 바와 같이, 1차 단자모듈(20)이 안착되어 있는 하부금형(310)을 방수몰딩층 형성을 위한 캐비티(352)를 구비하는 제2 상부금형(350)의 하부로 이동시키고, 이어서 제2 상부금형(350)을 하강시킨다.

이어서 도 7g에 나타낸 바와 같이 캐비티(352)의 내부로 수지를 주입하여 1차 단자모듈(20)에 방수몰딩층(110)을 형성한다. 수지가 경화되면 도 7h에 나타낸 바와 같이 제2 상부금형(350)을 상승시키고, 도 7i에 나타낸 바와 같이 금형에서 탈거하면 2차 단자모듈(100)의 성형이 완료된다.

한편 도 7a 내지 도 7i에는 1차 단자모듈(20)의 일측에만 방수몰딩층(110)이 형성되는 것으로 나타나 있으나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 1차 단자모듈(20)의 외측과 내측에 모두 방수몰딩층(110)이 형성될 수도 있다.

도 8a와 도 8b는 1차 단자모듈(20)의 일측에 방수몰딩층(110)을 형성하여 2차 단자모듈(100)을 제조하는 경우를 나타낸 것으로서, 각각 1차 단자모듈(20)과 2차 단자모듈(100)의 정면과 배면을 서로 대비한 도면이다.

1차 단자모듈(20)의 일측에 방수몰딩층(110)을 형성할 때는 하우징(200)의 외부로 노출되는 부분에 방수몰딩층(110)을 형성하는 것이 바람직하다.

또한 방수몰딩층(110)은 1차 단자모듈(20)의 바깥쪽 측면을 모두 덮을 수 있을 정도로 1차 단자모듈(20) 보다 넓게 형성되는 것이 바람직하다.

한편 하우징(200)의 외부로 노출되는 부분의 방수몰딩층(110)은 1차 단자모듈(100)의 몰딩부(21)에 구비된 돌출부(23)의 높이보다 더 큰 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 1차 단자모듈(100)의 돌출부(23)가 방수몰딩층(110)에 의해 완전히 덮이므로 종래처럼 돌출부(23)와 하우징 바디(31) 사이의 틈새로 수분이 침투할 위험이 근본적으로 방지될 수 있기 때문이다.

또한 방수몰딩층(110)은 가장자리를 따라 측방으로 돌출된 날개부(112)를 포함할 수 있다. 이를 위해서는 방수몰딩층(110)을 위해 형성된 제2 상부금형(350)의 캐비티(352)에 날개부(112)를 위한 캐비티가 구비되어야 함은 물론이다.

이러한 날개부(112)는 하우징(200)을 성형할 때 2차 단자모듈(100)의 방수몰딩층(110)과 하우징바디(31)의 접촉면을 넓힘으로써 결합력을 높이는 한편 2차 단자모듈(100)의 내부로 수분이 침투할 가능성을 크게 줄이는 역할을 할 수 있다. 날개부(112)는 방수몰딩층(110)의 두께보다 얇은 것이 바람직하다.

2차 단자모듈(100)의 방수몰딩층(110)을 위해 주입되는 수지는 1차 단자모듈(100)의 몰딩부(21)를 구성하는 수지와 동일한 재질인 것이 바람직하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. (ST13)

이상의 과정을 거쳐 제조된 2차 단자모듈(100)은 3차 인서트 성형을 통해 도 5에 나타낸 바와 같은 도어래치 하우징(200)으로 제조된다.

도 9는 이렇게 제조된 도어래치 하우징(200)의 외측을 나타낸 도면으로서, 노란색으로 표시된 부분은 하우징(200)의 바깥으로 노출된 2차 단자모듈(100)의 방수몰딩층(110)을 나타낸 것인데 종래와 달리 돌출부(23)가 외부로 노출되지 않기 때문에 돌출부(23)로 인한 틈새가 발생할 여지가 없어 수밀 성능이 크게 개선될 수 있음을 알 수 있다. (ST 14)

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있다.

일 예로서, 전술한 실시예에서는 2차 단자모듈(100)을 성형하기 위해서 1차 단자모듈(20)이 놓여진 하부금형(310)을 제2 상부금형(350)의 하부로 이동하는 것으로 설명하였는데, 이들 금형은 도 10에 예시한 바와 같은 이중사출기로 구성될 수 있다.

즉, 제1 상부금형(320)과 제2 상부금형(350)의 위치를 고정시킨 상태에서, 2개의 하부금형(310)이 회전축(370)을 중심으로 회전하면서 제1 상부금형(320)의 하부와 제2 상부금형(350)의 하부로 순차적으로 이동하도록 구성할 수 있다.

이렇게 구성하면 제1 상부금형(320)과 그 하부의 하부금형(310)을 통해서는 배선유닛(10)을 이용한 1차 단자모듈(20)의 성형을 진행하고, 이와 동시에 제2 상부금형(350)과 그 하부의 하부금형(310)을 통해서는 1차 단자모듈(20)을 이용한 2차 단자모듈(100)의 성형을 진행할 수 있으므로 생산효율을 크게 높일 수 있다.

다른 예로서, 전술한 실시예에서는 차량의 도어래치 하우징(200)을 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 도어래치에 한정되지 않음은 물론이다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 제조방법과 제조장치는 자동차, 전동차, 기차 등의 차량에서 전기적 신호나 전력을 전송하는 배선을 포함하는 모든 종류의 전장품에 제한 없이 적용될 수 있다.

또 다른 예로서, 전술한 실시예에서는 인서트 성형에 승강 방식의 금형이 사용되는 것으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것이므로 수평이동 방식의 금형이 사용될 수도 있다.

이와 같이 본 발명은 구체적인 적용 과정에서 다양하게 변형 또는 수정되어 실시될 수 있으며, 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다 할 것이다.

10: 배선유닛 12: 브릿지 20: 단자모듈
21: 몰딩부 23: 돌출부 28: 커팅홀
30, 200: 도어래치 하우징 31: 하우징바디 35: 커텍터부
100: 2차 단자모듈 110; 방수몰딩층 112: 날개부
310: 하부금형 320: 제1상부금형 350: 제2 상부금형
352: 캐비티 370: 회전축

Claims (10)

1. 금속재질의 배선유닛을 이용하여 몰딩부를 구비하는 1차 단자모듈을 제조하는 1차 단계;
   상기 1차 단자모듈의 몰딩부에 방수몰딩층을 형성하여 2차 단자모듈을 제조하는 2차 단계;
   상기 2차 단자모듈을 이용한 인서트 성형으로 전장품의 하우징을 제조하는 3차 단계
   를 포함하는 차량 전장품의 제조 방법
2. 제1항에 있어서,
   상기 1차 단계와 상기 2차 단계는 이중 사출기에서 연속으로 진행되는 것을 특징으로 하는 차량 전장품의 제조 방법
3. 제1항에 있어서,
   상기 배선유닛은 브릿지로 연결된 다수의 금속라인을 포함하고,
   상기 1차 단자모듈을 제조하는 단계에서는, 상기 브릿지의 중간을 끊어서 구부리는 브릿지 커팅공정과, 수지를 공급하여 상기 몰딩부를 형성하는 공정이 연속적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 차량 전장품의 제조 방법
4. 제1항에 있어서,
   상기 1차 단자모듈의 상기 몰딩부는 다수의 돌출부를 포함하고,
   상기 2차 단자모듈의 방수몰딩층은 상기 다수의 돌출부 중에서 적어도 상기 하우징의 바깥쪽을 향하는 돌출부를 모두 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 전장품의 제조 방법
5. 금속재질의 배선유닛을 이용하여 몰딩부를 구비하는 1차 단자모듈을 제조하는 제1 금형;
   상기 1차 단자모듈의 몰딩부에 방수몰딩층을 형성하여 2차 단자모듈을 제조하는 제2 금형;
   상기 2차 단자모듈을 이용한 인서트 성형으로 전장품의 하우징을 제조하는 제3 금형
   을 포함하는 차량 전장품의 제조 장치
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 금형은 제1 하부금형과 제1 상부금형을 포함하고,
   상기 제2 금형은 제2 하부금형과 제2 상부금형을 포함하되,
   상기 제1 하부금형과 상기 제2 하부금형은 회전축을 중심으로 회전하면서 상기 제1 상부금형의 하부와 상기 제2 하부금형의 하부로 순차적으로 이동하는 것을 특징으로 하는 차량 전장품의 제조 장치
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2 금형은 상기 방수몰딩층의 가장자리에서 측방으로 돌출되는 날개부를 형성하기 위한 캐비티를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 전장품의 제조 장치
8. 금속재질의 배선유닛;
   상기 배선유닛을 둘러싸는 몰딩부와, 상기 몰딩부의 바깥쪽을 둘러싸는 방수몰딩층을 구비하는 단자모듈;
   상기 배선유닛의 단부와 상기 방수몰딩층을 외부로 노출시킨 상태에서 상기 단자모듈과 일체화된 하우징
   을 포함하는 차량 전장품
9. 제8항에 있어서,
   상기 몰딩부는 다수의 돌출부를 포함하고,
   상기 방수몰딩층은 상기 다수의 돌출부 중에서 적어도 상기 하우징의 바깥쪽을 향하는 돌출부를 모두 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 전장품.
10. 제8항에 있어서,
    상기 방수몰딩층은 가장자리에서 측방으로 돌출되는 날개부를 포함하고, 상기 날개부는 상기 하우징과 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 차량 전장품

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