一种电动车直插式电器转接器与电动车论文和设计

全文摘要

一种电动车直插式电器转接器与电动车。转接器包括功能插座、PCB电路板、mcu电路、功能电路。功能插座全部安装在所述PCB电路板上，并直接连接所有车前电器和大线，而且每个车前电器和大线都有单独对应的一个插座，而且每个插座在PCB电路板上都有单独对应的文字标识。PCB电路板有若干定位孔或定位槽，方便扎带绑定相关电器线头和大线线头。车前电器直接插到转接器的插座上，经mcu采集并处理后，经过通讯口发给控制器。控制器输出的信号，也通过通讯口传给转接器。这样，整车接线大大简化、成本降低、可靠性提高。

主设计要求

1.一种电动车直插式电器转接器，其特征在于：所述转接器包括功能插座、PCB电路板、mcu电路、功能电路；所述功能插座全部安装在所述PCB电路板上，并直接连接所有车前电器和大线，而且每个车前电器和大线都有单独对应的一个插座；所述mcu电路包括mcu芯片；所述功能电路包括通讯电路，所述mcu电路连接所述通讯电路，所述功能插座包括大线插座，所述通讯电路通过所述大线插座连接大线，大线里包括通讯线，以此完成与电机控制器的通讯。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种电动车直插式电器转接器，其特征在于：所述功能插座在所述PCB电路板上都有单独对应的文字标识。

3.根据权利要求1所述的一种电动车直插式电器转接器，其特征在于：所述PCB电路板有若干定位孔或定位槽，方便扎带绑定相关电器线头和大线线头。

4.根据权利要求1所述的一种电动车直插式电器转接器，其特征在于：所述功能电路包括声音电路，所述功能插座包括喇叭插座，所述mcu电路连接所述声音电路；所述声音电路包括语音芯片和功放电路；所述功放电路通过所述喇叭插座连接蜂鸣片喇叭或扬声器，用于发出电动车运行参数、故障报警、防盗报警、操作提示相关的声音。

5.根据权利要求1所述的一种电动车直插式电器转接器，其特征在于：所述功能电路包括遥控防盗电路，所述mcu电路连接所述遥控防盗电路；所述遥控防盗电路包括无线射频接收插口、手机模块插口、免钥匙输出控制电路、振动检测电路、或防盗报警声音电路；所述无线射频接收插口连接无线射频接收模块用于接收遥控器信号；所述手机模块插口连接手机定位和通讯模块用于实现手机遥控；所述振动检测电路连接滚珠开关；所述功能插座包括电门插座；所述免钥匙输出控制电路连接所述电门插座，用于电门线的控制。

6.根据权利要求1所述的一种电动车直插式电器转接器，其特征在于：所述功能电路包括闪光器电路，所述功能插座包括左转和右转插座，所述mcu电路连接所述闪光器电路；所述闪光器电路包括电子开关电路，然后通过所述左转和右转插座连接左转和右转灯。

7.根据权利要求1所述的一种电动车直插式电器转接器，其特征在于：所述功能电路包括仪表显示电路，所述功能插座包括仪表插座，所述mcu电路连接所述仪表显示电路，并通过所述仪表插座连接仪表面板。

8.根据权利要求1所述的一种电动车直插式电器转接器，其特征在于：所述功能电路包括电器短路保护电路，所述电器短路保护电路包括1个电子开关管和1个电流取样电阻，所述mcu电路连接所述电器短路保护电路；所述功能插座包括多个相关电器插座，再通过所述相关电器插座连接车前电器或车后电器；电器短路保护模式是所有电器正极直接接电源正极，而负极统一接到所述电器短路保护电路，只要有1个电器电流异常就立即切断整个电器回路，确保安全。

9.根据权利要求1所述的一种电动车直插式电器转接器，其特征在于：所述功能电路包括信号电路或接线电路；所述功能插座包括多个信号插座，所述mcu电路连接所述信号电路，并通过所述信号插座连接相关电器；所述功能插座包括多个接线插座，所述接线电路连接所述接线插座，用于处理无需所述mcu电路测控的电器的连接。

10.一种电动车，其特征在于：所述电动车安装了权利要求1到9所述的任意一项电动车直插式电器转接器。

设计说明书

技术领域

电动车技术领域，具体为“电动车电器”。

背景技术

为了本实用新型叙述方便，使用以下简称：

“大线”指电动车电器之间连接的导线束，他们一般是捆扎在一起的，分别连到各种电器部件，有的称为线束；

“电动车”指包括四轮电动车汽车、电动大巴车、电动公交车、电动观光车、电动扫地车、电动叉车、儿童车、电动自行车、电动助力车、电动摩托车、电动三轮车等电池作动力的车辆；

“线头”指从大线的主线束散开出来到单个插头之间的小段导线，或各个单一的电器部件出来的小段导线；

“插头”指线头的末端那些带插片的实现电气对插连接的电子器件；

“主线”指电动车里被捆扎在一起的由若干导线组成的导线束，是大线的主体部分；

“电子开关”泛指达林顿管、IGBT管、或者MOS管；

“控制器关联电器”指与控制器相关的电器，如：电门锁、前刹开关、后刹开关、倒车开关、档位开关、修复开关、转把或脚踏加速板、仪表、防盗器、语音故障提示器、遥控防盗器、手机控制模块等；

“非控制器关联电器”指除了“控制器关联电器”以外的“电动车电器”，与电机控制器无关，包括各种灯具、雨刮、喇叭、车门、空调、音响、倒车雷达、后视镜控制等；

“车前电器”指电动车前端仪表附近的所有电器，如电门锁、前刹开关、后刹开关、倒车开关、档位开关、灯具、雨刮、喇叭、车门、空调、音响、仪表等；

“合线”指线束厂生产大线的一道工序，在大线的两端那些同一电路的需要并接在一起的若干线头，线束厂家用“铜带”把这些线头压接在一起，最后用热缩管绝缘并固定。

目前电动车的电机控制器，是独立的电器部件，它没有通讯信号和外部连接。它的转把信号（或脚踏板信号）、刹车信号（包括前刹后刹）、档位信号（包括空挡）、倒车信号、修复信号等，是在前把或前驾驶台，通过若干个插头，接到整车大线的前端，再通过大线，又通过大线后端的若干插头，最后接入控制器。而控制器的车速、电池的电量、电动车故障信号等，又通过若干插头接入大线的后端，再通过大线，又通过大线前端的若干插头，最后接到仪表上显示。再加上遥控防盗、语音故障提示器、倒车喇叭、行车喇叭、各种灯光等加起来，整车的线头插头就更多了。

图1是传统插头接线方式模块图。其做法是所有车前电器（包括仪表）通过导线连接到车后电器（包括电机控制器），之间要经过至少2次插接头转换。车前电器和大线之间没有转接器。

图2为传统插头接线方式插线图。车前电器的具体接线关系一目了然。需要说明的是图中插头、线头的数量只是个示意图，根据车型有不同的变化。有的地线和电源线没标注。而且大线的后端接线也没标示。

车前电器1、电器线头2、电器插头3组成电器7，属于独立的电器部件的范畴，不可优化。其中电量和车速是针对仪表的。

前端插头4、前端线头5、主线6、组成大线8的前端部分。前端线头5需要合线，人工工时很大，而且也容易出错。而且这个地方导线的分头很多，铜线很容易脱落裸露出来造成短路，极易引起火灾。

上述电动车大线，这样一来一去，主线6最多的达30多条导线，沉甸甸的一大捆，导线用量大，材料成本很高，整车线头插头特别多。

由图2可见，在生产时电器插头3和前端插头4之间的连接，由于插头很多，在电动车流水线生产和修车店维修的时候，非常麻烦。

传统的接线方式给电动车带来了如下问题：

1)故障率高，可靠性低。因为线头和插头太多，如果其中有一个插头或一条导线有问题，都会造成整车故障；

2)工厂流水线生产时人工成本高，因为系统插头太多，浪费时间；

3)工厂流水线生产时容易插错，因为插头太多，而且很多插头形状和颜色相同或相似，插座没有文字标识；

4)代理商和修车店维修复杂，就是因为线头和插头太多，插座没有文字标识不好辨认；

5)火灾风险大，由于线头太多，而且没有短路保护，线头容易裸露引起短路；

6)材料成本高，因为插头多、导线用量大、电器部件多。

发明内容

本实用新型公开了一种电动车直插式电器转接器及电动车，其目的就是要简化接线并集成多个电器部件功能，使得线头、插头、导线、电器部件的用量减少，达到节省成本增加可靠性的目的。

所述电动车直插式电器转接器包括功能插座、PCB电路板、mcu电路、功能电路。所述功能插座是一个总称，包括多个不同功能的插座。所述功能电路也是一个总称，包括多个不同功能的电路模块。

所述功能插座全部安装在所述PCB电路板上，并直接连接所有车前电器和大线，而且每个车前电器和大线都有单独对应的一个插座。这种方式完全打破传统的接线方法，不再是车前电器接大线。由“插头~插头”的方式变成了“插头~转接器~插头”。

所述mcu电路包括mcu芯片。本实用新型的转接器是智能的，有强大的功能。

所述功能电路包括通讯电路，所述mcu电路连接所述通信电路，所述功能插座包括大线插座，所述通讯电路通过所述大线插座连接大线，大线里包括通讯线，以此完成与电机控制器的通讯。所述mcu电路把所有车前控制器关联电器的信号组合起来，通过所述大线按约定通讯协议发给电机控制器。同时电机控制器也通过所述大线按约定协议把相关数据发给所述转接器，用于在仪表面板上显示，或所述转接器用声音播放出来。这样，把原来传统车前电器与电机控制器之间来回的点对点单线连接变成多点共线连接，极大省下了导线、线头、插头的数量。

所述功能插座在所述PCB电路板上都有单独对应的文字标识。PCB电路板上每个插座都标上专用的标识，方便生产线工人操作，不易插错。同时也方便维修，修车师傅一目了然。

所述PCB电路板有若干定位孔或定位槽，方便扎带绑定所有电器线头和大线线头。由于本实用新型转接器质量轻，无需用螺钉固定，因为有扎带紧固，就靠电器插线悬吊起来，塞到电动车相应空间即可。

本实用新型的转接器电路板外露，方便工人插线。等全部电器插好后，并用扎带绑紧，然后塞到电动车相应空间即可。所述空间可以是仪表壳体里，也可以是灯头壳里，或者是电动车别的空闲空间。由于本专利转接器电路板上下可以灌胶或涂三防漆，只剩下插座外露，可靠性高。这里的灌胶或涂三防漆都使用的透明材质，能看得见电路板上的文字。

所述功能电路包括声音电路，所述功能插座包括喇叭插座，所述mcu电路连接所述声音电路。所述声音电路包括语音芯片和功放电路。所述功放电路通过所述喇叭插座连接蜂鸣片喇叭或扬声器，用于发出各种声音。

所述功能电路包括遥控防盗电路，所述mcu电路连接所述遥控防盗电路。所述遥控防盗电路包括无线射频接收插口、手机模块插口、免钥匙输出控制电路、振动检测电路、或防盗报警声音电路。所述无线射频接收插口连接无线射频接收模块用于接收遥控器信号；所述手机模块插口连接手机定位或通讯模块用于实现手机遥控并定位。所述振动检测电路连接滚珠开关。所述功能插座包括电门插座。所述免钥匙输出控制电路连接所述电门插座，用于电门线的控制。所述防盗报警声音电路与上述声音电路共用。无线射频接收插口和手机模块插口可以只用其中一个，即遥控器和手机均可作为遥控途径。无免钥匙功能则无需免钥匙输出控制电路。

所述功能电路包括闪光器电路，所述功能插座包括左转和右转插座，所述mcu电路连接所述闪光器电路。所述闪光器电路包括电子开关电路，然后通过所述左转和右转插座连接左转和右转灯。所述闪光器电路还包括闪光器声音电路，所述闪光器声音电路与上述声音电路共用。所述闪光器电路还包括左转开关电路、右转开关电路、或双闪开关电路。

所述功能电路包括仪表显示电路，所述功能插座包括仪表插座，所述mcu电路连接所述仪表显示电路，并通过所述仪表插座连接仪表面板。本实用新型实施例中的仪表插座可由“扩展”插座完成，如图5。所述显示电路就是用于驱动仪表面板的各种LED\/LCD，包括车速、电量、左转、右转、远灯、近灯、夜灯\/礼灯，甚至故障显示灯。有的显示电路还用来驱动电量或车速的指针表。这样，原来仪表里的电路板就可以取消了，因为其作用被所述转接器替代了，这时只剩下仪表面板的各种LED\/LCD或指针表了。有的简易型电动车，只需要语音播报相关信息，这时，整个显示电路板完全取消，电动车仪表里就剩下一个空壳。

所述功能电路包括电器短路保护电路，所述电器短路保护电路包括电子开关和电流取样电路，所述mcu电路连接所述电器短路保护电路，只要所连接的车身电器电流异常就立即切断电路，确保安全。这些电器包括左转灯、右转灯、倒车灯、远光灯、近光灯等。

所述功能电路包括信号电路或接线电路。所述信号电路是指需要mcu电路处理的，所述接线电路是指无需mcu电路处理的。

所述功能插座包括多个信号插座，所述mcu电路连接所述信号电路，并通过所述信号插座连接相关电器。所述相关电器包括转把、倒车开关、左刹右刹开关、档位开关、左右转开关、空挡开关、手机模块、学习开关、扩展、等，如图5。

所述功能插座包括多个接线插座，所述接线电路连接所述接线插座，用于处理无需所述mcu电路测控的电器的连接。所述电器包括电门锁、远灯开关、礼灯、左灯、右灯、双闪、近灯开关、远灯、近灯、大线2等，如图5。

有些插座既牵涉信号电路又牵涉接线电路，这里暂时归类到信号电路，如倒车开关、左转开关、右转开关、左刹（后刹）开关、右刹（前刹）开关。

一种电动车，其特征在于安装了上述的任意一项电动车直插式电器转接器。

本实用新型的效果，与传统的接线方式相比，有如下好处：

1)故障率低，可靠性高。因为借助转接器的连接，线头、插头、电器部件减少了；

2)工厂流水线生产时人工成本降低，因为系统插头少了，也无合线工序了；

3)工厂流水线生产时不容易插错，因为系统插头少了，而且转接器的每个插座都有文字标识；

4)代理商和修车店维修简单，就是因为线头和插头少了，而且每个插座都有文字标识不容易认错；

5)电动车大线兼容性好，因为每增加或修改一种功能，电动车大线不变，软件升级就行了；

6)火灾风险小，由于线头少，无合线工序，线头不易裸露发生短路，而且有短路保护就更可靠了；

7)整车材料成本低，因为转接器集成了很多传统电器部件的功能，而且线头插头导线少了。

附图说明

图1为传统插头接线方式模块图；

图2为传统插头接线方式插线图；

图3为转接器接线方式模块图；

图4为转接器接线方式插线图；

图5为直插式电器转接器电路板插座布局图；

图6为传统4个灯具的控制电路；

图7为直插式电器转接器模块图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面对本实用新型的技术方案进一步详细说明。

图3为转接器接线方式模块图。与传统比较，车前电器和大线之间串接了“直插式电器转接器”，这是根本的改变。

图4为转接器接线方式插线图。

车前电器1、电器线头2、电器插头3组成电器8，属于独立的电器部件的范畴，不可优化。

电器插座4、电路板5、大线插座6，这3部分组成直插式电器转接器9。这是本实用新型在传统模式基础上新增加的。所有车前电器8都直接插到直插式电器转接器9，再与电动车主线7相连。

图4与图2的传统电动车的布线相比，本实用新型应用后使得布线简单多了。

图5为直插式电器转接器电路板插座布局图。这是本专利的一种实际结构图。根据不同的车型和不同客户的功能要求，有很多不同的组合。如二轮电动车则无需倒车、空挡、大线2（用于车后非控制器关联电器的）插座。普通三轮电动车则无需空挡插座。不需要手机遥控的车型则无需手机插座。免钥匙的车型则无需电门锁插座。等等。

根据客户的要求，还可以增加功能电路。但电器直插和插座的文字标识是本质。

每个插座都有专用的文字标识，而且是粗体黑字，非常醒目，很好辨认。

电路板有4个定位孔，专用于扎带绑定所有电器和大线。当然也可以增加或减少定位孔的大小和数量，也可以把定位孔的圆孔改为方孔或漏边U型槽。

未用的插座引线可以做他用，比如扩展、空挡、学习、手机等可以用于仪表故障提示，或者LED\/LCD的驱动。

电子元器件也可能有不同的变化，这里只是其中一个实施例。

PCB电路板4角斜割倒直角是为了减小空间，方便安装。

大线1插座里面包含通讯线、地线、电源线。大线2插座里面包含倒车刹车等车后非控制器关联电器的连接，简易二轮电动助力车则不需要。扩展插座里的引线可灵活对外做输入或输出，如驱动LED\/LCD。

电路板上的所有插座组成本实用新型权利要求书中所述的功能插座。所有电器直接插到电路板，插头换成了工业化的波峰焊插座，电器的线头连接关系用工业化的PCB走线完成，替代了线束厂线头插头的人工压接，效率提高了很多倍。再利用通讯线连接电机控制器，极大减少线头插头导线的用量，达到节省成本提高可靠性的目的。比如远近灯开关与远近灯的连接、左右转开关与左右转灯的连接、倒车开关与倒车灯的连接等，用工业化的PCB走线完成，又省钱又可靠。

图6为传统4个灯具的控制电路。简单以4个灯具的控制电路为例来说明直插式电器转接器的PCB走线替代人工压线的实际应用例子。

这四个灯具分别是：左转灯、右转灯、刹车灯、倒车灯。这里有A、C、D、E、F、G、48V电源、GND地线共8条电路。其中A有4个线头，分别接到电门锁、倒车开关、刹车开关、闪光器；C有3个插线头，分别接到闪光器、左转开关、右转开关；GND有5个线头，分别接到刹车灯、倒车灯、左转灯、右转灯、大线。传统方式来实现的话就需要共17个线头。

图6所示，我们以左转灯为例说明其工作原理。电门锁打开，接通蓄电池过来的正极电源到电路A，经闪光器后间歇电压脉冲到电路C，然后经左转开关，间歇电流通过左转灯而间歇发光（即闪光），最后电流流到GND而回到蓄电池负极。

在传统的接线方式中，这8条电路及其17个线头，全是线束厂用导线压接出来的，用导线具体连接的，最后还要用热缩管绝缘。特别是这些线头的处理非常麻烦。这里人工工作量是很大的，而且可靠性很低，还有短路和断路的风险。

但在本实用新型中，这9条电路及其17个线头，完全是靠工业化生产的pcb走线完成的，而且插座焊接也可以工业化波峰焊完成，无人工工作量，且可靠性更高，无短路和断路的风险。

图7为直插式电器转接器模块图。是内部功能的细化。是以直插式插座为核心展开的。其中所有模块电路组成本实用新型权利要求书中所述的功能电路。

Mcu电路2包含mcu芯片及其外围电路。mcu是智能芯片，有很强的处理能力，负责整个转接器的管理，包括信号采集、ADC转换、LCD\/LED的显示驱动、通讯、语音处理等。

Mcu的选型主要考虑的技术参数是：运行的速度快慢、温度范围、GPIO数量、FLASH大小、RAM的大小、对外通讯口的模式等参数来考虑。目前市场上很多单片机都能满足这个要求，如Microchip、freescale、ST、infineon、cypress等厂家的多个品牌技术上都可用。

PCB电路板12完成整个转接器的支撑和电器连接。

电源电路11给整个系统板提供电源。

mcu电路2连接通讯电路8，再连接功能插座1。功能插座1包括大线插座，里面包含通讯线，以此完成与电机控制器及车身其它智能模块的通讯。可供选择的通讯模式有：uart、lin、can、i2c、485、gpio模拟通讯等。通讯电路8依据通讯模式而具体电路也不同。通讯是双向的，为了节省成本可选用单线半双工模式，俗称“一线通”。

mcu电路2连接声音电路3，再连接功能插座1。声音电路3包括语音芯片和功放电路，功能插座1包括喇叭插座，以此发出各种声音。这些声音包括电量、车速、超速提示、续行里程、车速档位、倒车喇叭、行车喇叭、左转右转提示、电动车故障、电量不足、防盗报警、或电动车操作提示等。具体语音内容如下：

1、播电量：当查询电量时或开机时，控制语音芯片发出“电量9”的声音。电量的级别由控制器约定。也可以间隔一段时间自动发出电量的声音。

2、播车速：当查询车速时，控制语音芯片发出“车速19迈”的声音。也可以间隔一段时间自动发出车速的声音。

3、播超速提示：当电动车超速时，控制语音芯片发出“嘀嘀嘀”或“超速超速”的声音。超速的值由所述电机控制器设定，一般按新国标执行。

4、播续行里程：当按下续行里程查询开关时，控制语音芯片发出“可续行12公里”的声音。

5、播车速档位：当换挡信号切换时，控制语音芯片发出“1档2档3挡”或“高档中档低档”的声音。

6、播倒车：当倒车信号开启时，控制语音芯片发出“请注意--倒车”的声音。

7、播行车喇叭：当行车喇叭信号开启时，控制语音芯片发出“嘟嘟嘟”的声音。这时行车喇叭开关连接本多功能电动车语音喇叭。

8、播电动车故障：当电动车故障时，控制语音芯片发出故障相关的声音。如霍尔故障、刹把故障、转把故障、电机线断、电机线短路等。

9、播电量不足：当电量不多时，控制语音芯片发出“电量不足”的声音，这时只能跑很短的距离，提醒车主计划行程。

10、播防盗报警：遥控器开机有“嘀”声，关机有“嘟”声，误碰车时有“请别动车”声，小偷强行推车有“呜呜报警”声。

11、播电动车操作提示：1当左转信号开启时，控制语音芯片发出“嘀”或“左转”的声音；2当右转信号开启时，控制语音芯片发出“嘀”或“右转”的声音；3当电机相位学习操作时，可播放“请把后轮架起来”、“请按学习键”、当电机正转时“按刹车退出”；4故障行车(或称一键通)操作，当出现转把或刹把故障时触发，方便用户凑合把车开回家或开到附近的维修铺，可播放“请选故障行车”、“请在驾驶台坐好”、“按修复键停车”；5当巡航模式开启时的操作，可播放“巡航开启，注意安全”；6用户定制的其它语音行车提示。

实际语音喇叭产品的功能是根据客户定制的，有可能有上述1~11个功能。

mcu电路2连接遥控防盗电路7，再连接功能插座1。遥控防盗电路7包括无线射频接收插口、手机模块插口、免钥匙输出控制电路、振动检测电路、或防盗报警声音电路。无线射频接收插口连接无线射频接收模块用于接收遥控器信号。手机模块插口连接手机定位和通讯模块用于实现手机遥控。振动检测电路连接滚珠开关。功能插座1包括电门插座。免钥匙输出控制电路连接电门插座，用于电门线的控制。

mcu电路2连接闪光器电路9，再连接功能插座1。功能插座1包括左转和右转插座。闪光器电路9包括电子开关电路，然后通过所述左转和右转插座连接左转和右转灯。

mcu电路2连接仪表显示电路10，再连接功能插座1。功能插座1包括仪表插座，以此连接仪表面板，用于显示。

mcu电路2连接电器短路保护电路6，再连接功能插座1。功能插座1包括相关电器插座，电器短路保护电路6包括1个电子开关管和1个电流取样电阻，再通过相关电器插座连接各种车身电器。电器短路保护模式是所有电器正极直接接电源正极，而负极统一接到电器短路保护电路6，只要有1个电器电流异常就立即切断整个电器回路。取样电阻可以是串入回路的专用电阻，也可以借用开关管内阻来实现。以此完成测控过程，确保安全。

mcu电路2连接信号电路5，再连接功能插座1。功能插座1包括相关信号插座，以此连接相关电器。

接线电路4连接功能插座1。功能插座1包括多个接线插座，用于处理无需mcu电路测控的电器的连接。如远光灯、近光灯等。

一种电动车，其特征在于安装了上述的任意一项电动车直插式电器转接器。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和其中一个例子，根据这个原理还会有各种变化和改进，这些变化和改进都是属于本实用新型的权利保护范围。

设计图

一种电动车直插式电器转接器与电动车论文和设计

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主设计要求

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