DE60100501T2 - Fahrgestell für ein kraftfahrzeug und verfahren zur herstellung dessen längsträgers - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Fahrgestell für ein Fahrzeug, wobei das Fahrgestell von der Art mit einem Schwanenhals ist und wenigstens zwei Längsträger, wobei die Höhe des vordersten Teils der Längsträger in der Höhe reduziert ist und der Schwanenhals auf diese Weise durch eine Änderung in der Höhe der Längsträger gebildet ist; wenigstens einen Querträger und wenigstens eine Radachse umfasst, wobei wenigstens die Längsträger aus einem Verbundmaterial bestehend aus synthetischem Material mit Verstärkungsfasern hergestellt sind.
- Mit Fahrzeug ist hier sowohl ein Anhängefahrzeug als auch ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Achse an beiden Enden, sowie mit wenigstens einer Achse nur am hinteren Ende gemeint.
- Insbesondere, aber nicht ausschließlich, betrifft die Erfindung einen Sattelanhänger mit einer oder mehr Achsen am hinteren Ende.
- Ein derartiges Fahrgestell für ein Fahrzeug wird in der internationalen Patentanmeldung Nr. 97/48589 beschrieben.
- Die Längsträger und vorzugsweise auch die Querträger und die Böcke, über welche die Radachsen eventuell mit den Längsträgern verbunden werden, werden aus einem wärmehärtbaren Harz hergestellt, und zwar Polyester, verstärkt mit Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern und dergleichen.
- Derartige Verbundmaterialien weisen jedoch eine Alterungsempfindlichkeit auf, und nach einem bestimmten Zeitraum lassen die Träger und andere Teile, welche aus derartigen Verbundmaterialien bestehen, mikroskopische Sprünge erkennen.
- Außerdem sind derartige Verbundmaterialien schwer wiederzuverwerten.
- Die Fixierung der Querträger und der Böcke an den Längsträgern erfolgt mittels Klebstoff, weshalb die Verbindungen schwer zu überprüfen sind.
- Die Verformung eines Längsträgers, welcher in den meisten Fällen durch Zieh-Strangpressen hergestellt wird und welcher aus einem Verbundmaterial mit einem wärmehärtbaren synthetischen Material besteht, ist schwierig, weshalb es nicht möglich ist, einen Sattelanhänger mit einem so genannten Schwanenhalsteil auf eine wirtschaftliche Weise herzustellen.
- Ein Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben und ein Fahrgestell mit guten mechanischen Eigenschaften bereitzustellen, welche auch nach einem bestimmten Zeitraum noch aufrechterhalten werden, wobei das Fahrgestell andere Verbindungen als Klebeverbindungen aufweisen kann und leichter in die gewünschte Form gebracht werden kann.
- Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel erreicht, in dem das synthetische Material des Verbundmaterials, aus welchem wenigstens die Längsträger hergestellt werden, ein thermoplastisches synthetisches Material ist und indem die Höhe des vordersten Teils der Längsträger mittels plastischer Verformung reduziert wird.
- Da das Verbundmaterial thermoplastisches synthetisches Material umfasst, kann es durch Erwärmen nämlich leicht verformbar gemacht werden.
- Vorzugsweise weisen die Längsträger zwei seitliche Flanken auf, und am vordersten Teil dieser Träger biegen oder bauchen sich die stehenden seitlichen Flanken infolge einer thermoplastischen Verformung vorzugsweise nach außen aus.
- Am vordersten Teil der Träger biegen sich die stehenden seitlichen Flanken vorzugsweise so aus, dass zwei benachbarte Längsabschnitte jeder Flanke miteinander in Kontakt sind. Diese Abschnitte können zusammengeklebt oder -geschweißt werden.
- Geeignete synthetische Materialien sind Polypropylen und Polyamid.
- Vorzugsweise wird auch der Querbalken aus Verbundmaterial mit thermoplastischem synthetischem Material hergestellt und, falls die Radachse durch die Vermittlung eines Bocks mit einem Längsträger verbunden ist, besteht gemäß einer konkreten Ausführungsform auch dieser Bock aus Verbundmaterial mit thermoplastischem synthetischem Material.
- Der Querbalken und eventuell die Böcke können zwar an den Längsträger geklebt werden, werden jedoch vorzugsweise daran angeschweißt.
- Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, welches zur Herstellung von Längsträgern für das zuvor erwähnte Fahrgestell mit Schwanenhalsteil besonders geeignet ist.
- Infolgedessen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Längsträgers für ein Fahrgestell für ein Fahrzeug mit Schwanenhalsteil, wobei der Längsbalken einen hohlen Kern mit seitlichen Flanken umfasst, wobei gemäß dem Verfahren der Längsträger aus einem synthetischen Material und Verstärkungsfasern mit einem konstanten Querschnitt über seine Länge hergestellt wird, und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Längsträger aus einem thermoplastischen synthetischen Material mit Verstärkungsfasern zuerst mit einem konstanten Querschnitt hergestellt wird und dass er anschließend örtlich erwärmt wird, bis er verformt werden kann, und dass er schließlich unter dem Einfluss von Druck so verformt wird, dass sich die seitlichen Flanken davon ausbiegen oder ausbauchen, so dass die Höhe davon reduziert wird.
- Um die Merkmale der Erfindung besser zu veranschaulichen, werden hierin im Folgenden als ein Beispiel ohne jeglichen einschränkenden Charakter einige bevorzugte Ausführungsformen eines Fahrgestells und eines Verfahrens zur Herstellung dessen Längsträgers gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
-
1 ein Fahrzeug mit einem Fahrgestell gemäß der Erfindung darstellt; -
2 in einem vergrößerten Maßstab den Abschnitt, welcher durch F2 in1 angezeigt ist, darstellt; -
3 den Querschnitt gemäß Linie III-III in2 in der Perspektive darstellt; -
4 in einem vergrößerten Maßstab einen Querschnitt gemäß Linie IV-IV in1 darstellt; -
5 eine Seitenansicht eines Längsträgers darstellt, welcher zur Herstellung des Fahrgestells der vorhergehenden Figuren verwendet wird; -
6 einen Querschnitt gemäß Linie VI-VI in5 darstellt; -
7 eine Seitenansicht darstellt, welche analog zu der von5 ist, jedoch nachdem der Längsträger in die Form gebracht wurde, wie im Fahrgestell von1 bis4 vorhanden; -
8 einen Querschnitt gemäß Linie VIII-VIII in7 darstellt; -
9 einen Querschnitt gemäß Linie IX-IX in7 darstellt; -
10 einen Querschnitt gemäß Linie X-X in9 darstellt; -
11 einen Querschnitt darstellt, welcher dem von10 ähnelt, aber zu einer anderen Ausführungsform der Erfindung gehört;12 einen Querschnitt gemäß Linie XII-XII in11 in einem vergrößerten Maßstab darstellt; -
13 einen Querschnitt in der Perspektive darstellt, welcher dem von3 ähnelt, aber zur Ausführungsform von11 und12 gehört. - In
1 ist eine Kombination eines Sattelschleppers1 mit einem Fahrzeug gemäß der Erfindung, welches einen Sattelanhänger2 bildet, wobei der Sattelanhänger2 von der Art mit einem so genannten Schwanenhals ist und auf eine übliche Weise aus einem Fahrwerk3 , welches am hinteren Ende auf zwei Radsätzen4 aufliegt und auf welchem ein Boden5 und/oder ein nicht dargestellter Überbau vorgesehen sind. - Das Fahrwerk
3 ist im Wesentlichen aus zwei hohlen Längsträgern6 und Querträgern7 , welche zwischen diesen angebracht sind, gebildet. - Die Längsträger
6 , sowie die Querträger7 sind aus Verbundmaterial hergestellt, welches aus thermoplastischen synthetischem Material, welches mit Fasern verstärkt ist, besteht. - Geeignete thermoplastische synthetische Materialien sind, unter anderen, Polypropylen und Polyamid, während geeignete Verstärkungsfasern, unter anderen, Glasfasern, Kohlenstofffasern, Kevlarfasern und Aramidfasern sind.
- Die Längsträger
6 weisen ein I-Profil mit einem hohlen Kern auf und bestehen aus einem oberen Flansch8 , einem unteren Flansch9 und zwei seitlichen Flanken10 , welche dazwischen angeordnet sind. Sie können aus mehreren Grundprofilen, welche aneinander befestigt sind, ebenso wie aus einem einzigen Stück, wie im dargestellten Beispiel, bestehen. - Diese Längsträger
6 werden zum Beispiel mittels Techniken wie „kontinuierliches Pressformen" hergestellt. - Wie in
2 im Detail dargestellt, bestehen die Radsätze4 im Wesentlichen aus einer Radachse11 , welche in Lagern12 , die mit dem Fahrwerk3 auf eine federnde Weise verbunden sind, getragen wird, und Rädern13 , welche an den Enden der Radachse11 befestigt sind. - Die federnde Befestigung jedes Lagers
12 in Bezug auf den Längsträger6 erfolgt, wie in2 im Detail dargestellt, durch die Vermittlung eines Fixierungsteils, nämlich eines so genannten Bocks14 , welcher mit seinem oberen Abschnitt zwischen den beiden seitlichen Flanken10 des Längsträgers6 an der Stelle einer Unterbrechung15 im unteren Flansch9 und eventuell auch einer Unterbrechung16 im oberen Flansch8 dieses Längsträgers6 angeordnet ist. - Der Bock
14 weist die Form eines rohrförmigen Elements auf, welches bis zur oberen Kante des Längsträgers6 reicht und welches unter diesem Längsträger6 an der Rückseite abgeschrägt ist. - Der Bock
14 kann zwar aus Stahl oder Aluminium hergestellt werden, wird jedoch vorzugsweise zum Beispiel durch das so genannte „Handauflege"-Verfahren oder durch Bilden bei Wärme und unter Druck, dem so genannten „Pressformen", ebenfalls aus Verbundmaterial mit einem thermoplastischen synthetischen Material hergestellt. Diese zuletzt erwähnte Technik besteht darin, dass das synthetische Material und die Verstärkungsfasern oder eine Matte von vorimprägnierten Fasern in eine geheizte Form eingebracht werden und die Mischung aus Polymer und Verstärkungsmaterial anschließend mittels eines hohen Drucks von zum Beispiel ungefähr 100 Tonnen pro m2 in die gewünschte Form gepresst wird. - Das Ende des Bocks
14 , welches zwischen den seitlichen Flanken10 angeordnet ist, ist an diesen seitlichen Flanken10 mit zwei flachen Seitenwänden befestigt, zum Beispiel daran angeklebt, aber vorzugsweise daran angeschweißt. Eventuell kann die Fixierung durch Schrauben verstärkt werden. - Unter dem Längsträger
6 kann sich der Bock14 etwas weiten. - Am untersten Ende des Bocks
14 ist eine Blattfeder17 eventuell auf eine schwenkbare Weise befestigt. In einer Entfernung vom Bock14 ist das Lager12 auf der Blattfeder17 durch Fixiermittel18 befestigt. - Zwischen dem Lager
12 und einer Stelle des Bocks14 , welche sich unter dem Längsträger6 befindet, ist ein Stoßdämpfer19 vorgesehen, während zwischen dem freien Ende der Blattfeder17 und dem Längsträger6 ein Luftfederbalg20 angeordnet ist, welcher auf eine Weise, welche in den Figuren nicht dargestellt ist, mit einer Druckluftquelle verbunden ist. - Die Querträger
7 bestehen jeweils aus einem runden rohrförmigen Körper21 und runden Flanschen22 an beiden Enden. Der Körper21 ist eventuell durch Ziehwickeln oder Fadenwickeln ebenfalls aus dem zuvor erwähnten Verbundmaterial hergestellt. - Ziehwickeln ist eine Variante des Zieh-Strangpressverfahrens, wobei eine oder mehrere Schichten von Verstärkungsfasern auf einen Dorn gewickelt werden und die Schichten, bevor und/oder nachdem sie bereitgestellt werden, mit dem synthetischen Material imprägniert werden, wonach das Ganze durch ein Extrusionselement gezogen wird, wonach das synthetische Material aushärtet.
- Fadenwickeln ist ein Verfahren, bei welchem Verstärkungsfasern oder -bänder, welche mit synthetischem material imprägniert sind, auf einen Drehdorn oder -zylinder gewickelt werden, wonach das synthetische Material aushärtet.
- Die Flansche
22 werden aus demselben Material vorzugsweise mittels des zuvor erwähnten „Pressformens" getrennt hergestellt und an die Enden des Körpers21 geschweißt oder geklebt, vorzugsweise mit einem Zweikomponentenklebstoff, wie beispielsweise Epoxidkleber. - Anstelle der getrennt gebildeten Flansche
22 kann der Körper21 mit einer Vergrößerung an beiden Enden versehen werden, wodurch der Querträger7 dann in einem Stück hergestellt werden kann. - Die Querträger
7 werden mit ihren Flanschen22 oder der Vergrößerung an einer seitlichen Flanke10 eines Längsträgers6 befestigt, und zwar zum Beispiel mit einem nachgiebigen Klebstoff, wie beispielsweise einem Zweikomponentenklebstoff, angeklebt, aber vorzugsweise werden sie angeschweißt. Eventuell kann die Verbindung durch Schrauben verstärkt werden. - Ein Querträger
7 kann auf die zuvor beschriebene Weise auch zwischen den Teilen von zwei gegenüberliegenden Böcken14 , welche an der Unterseite vorstehen, bereitgestellt werden. - Die erhaltene rohrförmige Konstruktion der Längsträger
6 sorgt für leichtere Träger mit einer besonderen Torsionsfestigkeit. Die Querträger7 halten nicht nur die beiden Längsträger an Ort und Stelle, sondern nehmen auch die Torsionskräfte des Fahrwerks3 in der Längsrichtung auf. - Die Tatsache, dass der obere Abschnitt des Bocks
14 zwischen den seitlichen Flanken10 eines Längsträgers6 vorsteht, berücksichtigt, dass dieser Bock14 an zwei vertikale Seitenwände geschweißt oder geklebt wird, was eine sehr große Kontaktfläche ergibt und eine Punktlast auf dem Längsträger6 vermeidet. - Nötigenfalls können die Längsträger
6 in der Nachbarschaft der Radachsen11 an ihren unteren Seiten durch Hilfslängsträger verstärkt werden. - Da der Sattelanhänger
2 von der Art mit einem so genannten Schwanenhals ist, ist die Unterseite der Längsträger6 am vordersten Teil oder Vorderabschnitt in Aufwärtsrichtung versetzt angeordnet, um über dem hinteren Teil des Sattelschleppers1 angeordnet zu werden. Dies wird durch Reduzieren der Höhe der Träger6 an diesem vordersten Teil erreicht. - Wie in
4 dargestellt, kann der Sattelanhänger2 , welcher hier zuvor beschrieben wurde, vorne eine Kuppelplatte23 umfassen, welche aus demselben Verbundmaterial wie die Längsträger6 besteht, wobei die Platte an der Unterseite der Letzteren befestigt, zum Beispiel daran angeschweißt, wird und unten den Anhängerzapfen24 trägt, durch welchen der Sattelanhänger2 mit der Mittelplatte25 des Sattelschleppers1 verbunden werden kann. - Da die Längsträger
6 aus einem Verbundmaterial mit thermoplastischem synthetischem material hergestellt sind, können sie auf eine einfache Weise in die zuvor erwähnte Form gebracht werden, um den Schwanenhals zu bilden. - In
5 und6 ist ein derartiger Längsträger6 mit einem Profil, das in einem Stück hergestellt wird, im Detail so dargestellt, wie er zuerst hergestellt wird. - Anschließend wird der vorderste Teil davon erwärmt, bis das Verbundmaterial verformt werden kann, wonach auf dem vordersten Teil die Unterseite des Längsträgers
6 in die zuvor erwähnte Form, welche in7 und10 im Detail dargestellt ist, hinauf verformt wird. - Diese Verformung erfolgt unter Druck, wobei dieser Druck ein Außendruck sein kann, welcher zum Beispiel durch eine Hydraulikpresse ausgeübt wird. Diese Presse drückt zum Beispiel mit einem Stempel auf den unteren Flansch
9 , während der obere Flansch8 gestützt wird. - Dieser Außendruck kann auch der atmosphärische Druck sein, falls ein Teilvakuum oder Vakuum im hohlen Längsträger
6 erzeugt wird. - In beiden Fällen werden die beiden seitlichen Flanken
10 des Kerns des Längsträgers6 , welcher durch die Wärme verformt werden kann, vorzugsweise nach außen ausgebogen, wie in8 und9 im Detail dargestellt. - Die Verformung ist derart, dass die Seitenwände seitlich ausgebogen werden, bis zwei benachbarte Längsabschnitte
26 einer seitlichen Flanke10 zueinander bewegt werden. Sobald sie aneinander stoßen, werden diese Abschnitte zusammengeschweißt oder -geklebt. - Um diese Abschnitte
26 zusammenzuschweißen, wird ein Heizdraht27 , zum Beispiel ein Kohlenstoffdraht, in einen oder jeden der Abschnitte26 eingefügt. Zum Schweißen der Abschnitte26 wird ein elektrischer Strom durch die Drähte27 geschickt. - Es ist offensichtlich, dass die Form der Längsträger
6 nicht auf die dargestellte Form beschränkt ist und dass diese Träger6 nicht unbedingt I-Profile aufweisen müssen. - Die
11 bis13 zeigen einen Längsträger6 mit einer anderen Form, insbesondere mit einem anderen Querschnitt, welcher rechteckig ist. - Die Verringerung der Höhe am vordersten Teil der Längsträger
6 , um den Schwanenhals zu bilden, wird auf dieselbe Weise erreicht, wie hier zuvor beschrieben und in12 dargestellt. - Bei derartigen Trägern
6 ist der Bock14 nicht rohrförmig, sondern umfasst zwei parallele Platten28 aus thermoplastischem Material, deren oberes Ende an die seitlichen Flanken10 eines Trägers6 geklebt oder geschweißt wird, wie in13 dargestellt. - Die Erfindung ist keineswegs auf die Ausführungsformen, welche hier zuvor beschrieben und in den Figuren dargestellt wurden, beschränkt, sondern ein derartiges Fahrgestell kann im Gegenteil in verschiedenen Varianten realisiert werden, ohne den Rahmen der Erfindung, wie in den Patentansprüchen
1 bis16 definiert, zu verlassen.
Claims (16)
- Fahrgestell für ein Kraftfahrzeug, welches Fahrgestell von der Art mit einem Schwanenhals ist und umfasst wenigstens zwei Längsträger (
6 ), wobei die Höhe des vordersten Teils der Längsträger (6 ) in der Höhe reduziert ist und der Schwanenhals auf diese Weise durch eine Änderung in der Höhe der Längsträger (6 ) gebildet ist; wenigstens ein Querträger (7 ) und wenigstens eine Radachse (11 ), wobei wenigstens die Längsträger (6 ) aus einem Verbundmaterial bestehend aus synthetischem Material mit Verstärkungsfasern hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Material des Verbundmaterials, aus dem wenigstens die Längsträger (6 ) hergestellt sind, ein thermoplastisches synthetisches Material ist, wobei die Höhe des vordersten Teils der Längsträger (6 ) mittels plastischer Verformung reduziert ist. - Fahrgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (
6 ) zwei seitliche Flanken (10 ) aufweisen und am vordersten Teil dieser Träger (6 ) die stehenden seitlichen Flanken (10 ) sich infolge einer thermoplastischen Verformung ausbiegen oder ausbauchen. - Fahrgestell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am vordersten Teil der Träger (
6 ) die stehenden seitlichen Flanken (10 ) sich nach außen ausbiegen. - Fahrgestell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am vordersten Teil der Träger (
6 ) die stehenden seitlichen Flanken (10 ) sich so ausbiegen, dass zwei benachbarte Längsabschnitte (26 ) jeder Flanke (10 ) miteinander in Kontakt und vorzugsweise zusammengeklebt oder -geschweißt sind. - Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Material Polypropylen oder Polyamid ist.
- Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Querträger (
7 ) aus Verbundmaterial mit thermoplastischem synthetischem Material hergestellt ist. - Fahrgestell nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (
7 ) mit seinen Enden an die Längsträger (6 ) ge schweißt oder geklebt ist. - Fahrgestell nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (
7 ) an seinen Enden mit einem Flansch (22 ) oder einer Verdickung versehen ist und an eine seitliche Flanke (10 ) von zwei Längsträgern (6 ) geschweißt oder geklebt ist. - Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radachse (
11 ) durch die Vermittlung von Böcken (14 ), welche ebenfalls aus Verbundmaterial mit thermoplastischem synthetischem Material hergestellt sind, mit einem Längsträger verbunden ist, wobei die Böcke (14 ) an die Längsträger (6 ) geschweißt oder geklebt sind. - Fahrgestell nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (
6 ) zwei seitliche Flanken (10 ) aufweisen, und dadurch, dass ein Bock (14 ) mit seinem oberen Ende zwischen den beiden seitlichen Flanken (10 ) in den Längsträger (6 ) vorsteht, welches Ende mit zwei flachen Seitenwänden an diese seitlichen Flanken (10 ) geschweißt oder geklebt ist. - Fahrgestell nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (
6 ) zwei seitliche Flanken (10 ) aufweisen, und dadurch, dass ein Bock (14 ) zwei Platten (28 ) in thermoplastischem Material umfasst, welche an die seitlichen Flanken (10 ) eines Längsträgers (6 ) geschweißt oder geklebt sind. - Verfahren zum Herstellen eines Längsträgers für ein Fahrgestell für ein Kraftfahrzeug mit einem Schwanenhals, welcher Längsträger (
6 ) einen hohlen Kern mit seitlichen Flanken (10 ) umfasst, gemäß welchem Verfahren der Längsträger (6 ) aus einem synthetischen Material und Verstärkungsfasern hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsträger (6 ) aus einem thermoplastischen synthetischen Material mit Verstärkungsfasern zuerst mit einem konstanten Querschnitt hergestellt wird und dass anschließend ein Teil davon mit der Absicht, den vordersten Teil zu bilden, erwärmt wird, bis er verformt werden kann, und dass dieser Teil schließlich unter dem Einfluss von Druck so verformt wird, dass die seitlichen Flanken (10 ) davon ausgebogen werden, so dass die Höhe davon reduziert wird. - Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teil des Trägers (
6 ) die seitlichen Flanken (10 ) nach außen gebogen werden. - Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teil des Trägers (
6 ) die seitlichen Flanken (10 ) ausgebogen werden, bis zwei benachbarte Längsabschnitte (26 ) einer Flanke (10 ) einander berühren. - Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsabschnitte (
26 ) einer seitlichen Flanke (10 ) zusammengeschweißt oder -geklebt werden. - Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsabschnitte (
26 ) einer seitlichen Flanke (10 ) mittels eines elektrischen Stroms zusammengeschweißt werden, welcher durch wenigstens einen Heizdraht (27 ), zum Beispiel einen Kohlenstoffdraht, welcher in wenigstens einen der Abschnitte (26 ) eingefügt ist, gesendet wird.
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