JP2010017035A - 発電機の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本体装置の動力源によって回転駆動する回転駆動部の出力軸に入力軸が同軸として接続されるように、容易かつ確実に発電機を固定することが可能な発電機の接続構造を提供する。
【解決手段】接続構造１ａは、本体装置の動力源の動力によって回転駆動する回転駆動部９の出力軸９１に対して発電機１１の入力軸１１２を本体装置内部で接続して、発電機１１によって発電させるためのもので、回転駆動部９の外郭をなす箱体９０における出力軸９１の軸線と交差する一外面からなり、発電機１１が当接される被当接部９２と、発電機１１に設けられ、入力軸１１２の軸線と交差する面からなり、出力軸９１に対して入力軸１１２を略平行となるようにして被当接部９２に当接する当接部１１３と、出力軸９１の軸線と入力軸１１２の軸線とを一致させて、被当接部９２に対して当接部１１３を固定させる固定手段１５とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、本体装置の動力源の動力によって回転駆動する回転駆動部からの出力よって発電する発電機の接続構造に関する。

従来から、建機においては、エンジンなどの動力源を備え、該動力源の出力によって走行し、あるいは、油圧機構を駆動して作業用アームや、作業用アームに接続されるアタッチメントなどを作動させていた。また、アタッチメントには、例えばリフティングマグネットのように電力供給により稼動するものもあり、この場合には、装置内部に発電機を搭載し、動力源から出力される動力を利用して発電し、当該アタッチメントに電力供給を行っていた（例えば、特許文献１参照）。より具体的には、建機本体の内部には、エンジンの動力を油圧に変換する油圧ポンプと、油圧ポンプによって発生した油圧によって出力軸を回転駆動させる油圧モータとが内蔵されており、発電機は、油圧モータの出力軸と接続されてトルクが入力され、これにより発電を行っている。

ここで、図７、８に建機の一例について内部構造の概略を示す。図７、８に示すように、建機２００は、無限軌道などで構成された下部走行体２と、下部走行体２に取り付けられた下部フレーム３と、下部フレーム３に対して回転可能とし、内部を機械室４１とした上部フレーム４と、上部フレーム４前部に設けられたコックピット５、及び、アーム６とを備える。上部フレーム４は、一般にバランス上の制約から前後に長く、上下に幅狭な扁平な形状を呈している。そして、このような上部フレーム４の内部、すなわち機械室４１には、最後部にカウンタウェイト４２が取り付けられ、その前方で周囲に隔壁４３、４４を配してエンジンルーム４１ａが設けられ、動力源となるエンジン７が収容されている。エンジン７の一側方には、冷却装置４５が設けられてエンジン７の冷却を行うとともに、他側方には、出力軸７ａが突出している。出力軸７ａは、隔壁４３、４４に形成された貫通孔によってエンジンルーム４１ａの外側まで突出して油圧ポンプ８と接続されている。そして、この油圧ポンプ８によって発生した油圧によってアーム６の作動などを行っている。一方、エンジンルーム４１ａの前部、機械室４１全体の略中央の位置には旋回モータ４６が設けられており、旋回モータ４６の出力軸４６ａは、下部フレーム３に接続されている。ここで、旋回モータ４６の側方には工具などを収容する最低限の収容スペース４１ｂが確保されており、当該収容スペース４１ｂと対応する位置で上部フレーム４側部には、ドア４ａが設けられている。なお、収容スペース４１ｂの前方にはバッテリ４７が配置されている。

ここで、電力により稼動するアタッチメン自体は、任意に使用するものであり、当該アタッチメント用の発電機を配置する専用スペースとしては通常備えておらず、上記収容スペース４１ｂを利用していた。すなわち、上記アタッチメントを使用する場合には、まず、油圧ポンプ８から油圧配管２０１を収容スペース４１ｂまで配設し、これに油圧モータ２０２を接続する。さらに油圧モータ２０２と隣接させて固定治具２０３によって発電機２０４を上部フレーム４に固定し、油圧モータ２０２の出力軸２０２ａと発電機２０４の入力軸２０４ａとを同軸となるように接続する。これにより、発電機２０４の入力軸２０４ａにトルクを入力し、発電を行っていた。
特開平８−１６５６８０号公報

しかしながら、特許文献１のように、建機などの本体装置の内部において発電機を搭載するスペースは、通常、図７、８のように本体装置に常設される各構造との関係から限られており、それ故に、油圧モータなどの回転駆動部の出力軸と入力軸とが同軸となるように接続する作業は困難を極めていた。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、本体装置の動力源によって回転駆動する回転駆動部の出力軸に入力軸が同軸として接続されるように、容易かつ確実に発電機を固定することが可能な発電機の接続構造を提供するものである。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明は、本体装置の動力源の動力によって回転駆動する回転駆動部の出力軸に対して発電機の入力軸を前記本体装置内部で接続して、前記発電機によって発電させるための発電機の接続構造であって、前記回転駆動部の外郭をなす箱体に設けられ、前記出力軸の軸線と交差する一外面からなり、前記発電機が当接される被当接部と、前記発電機に設けられ、前記入力軸の軸線と交差する面からなり、前記出力軸に対して前記入力軸を略平行となるようにして前記被当接部に当接する当接部と、前記出力軸の軸線と前記入力軸の軸線とを一致させて、前記被当接部と前記当接部とを固定する固定手段とを備えることを特徴としている。

この構成によれば、発電機に設けられた当接部を回転駆動部の外郭をなす箱体の一外面を被当接部として当接することで、発電機の入力軸を回転駆動部の出力軸と略平行な状態となるようにさせることができる。そして、被当接部と当接部とが互いに当接した状態で固定手段によって固定することにより、発電機は、その入力軸を本体装置の回転駆動部の出力軸と同軸となるようにして接続、固定することができる。すなわち、回転駆動部と発電機とは、他の部材を必要とすることなく、面を構成する被当接部及び当接部を互いに当接させて固定手段によって固定するだけであり、これにより、回転駆動部の出力軸と発電機の入力軸とを同軸となるようにして、容易かつ安定的に発電機を固定することができる。また、発電機を回転駆動部に直接的に固定することとなるので、本体装置内部の限られたスペースを有効利用して発電機を搭載することができる。

また、本発明は、本体装置の動力源の動力によって回転駆動する回転駆動部の出力軸に対して発電機の入力軸を前記本体装置内部で接続して、前記発電機によって発電させるための発電機の接続構造であって、前記本体装置の内部に固定された略板状の部材で、一面を前記出力軸の軸線が交差するようにして前記回転駆動部が固定される本体側接続部とするとともに、他面を前記発電機が当接され固定される被当接部とする接続部材と、前記被当接部に当接した前記発電機を前記接続部材に固定する固定手段とを備え、前記発電機は、前記入力軸の軸線と交差する面からなり、前記出力軸に対して前記入力軸を略平行となるようにして前記被当接部に当接する当接部を有し、前記固定手段は、前記出力軸の軸線と前記入力軸の軸線とを一致させて、互いに当接した前記当接部と前記被当接部とを固定することを特徴としている。

この構成によれば、本体装置の内部に固定されて一面を本体側接続部として回転駆動部が固定された接続部材において、他面を被当接部として発電機に設けられた当接部を当接させることで、発電機の入力軸を回転駆動部の出力軸と略平行な状態となるようにさせることができる。そして、被当接部と当接部とが互いに当接した状態で固定手段によって固定することにより、発電機は、その入力軸を本体装置の回転駆動部の出力軸と同軸となるようにして、接続、固定することができる。すなわち、回転駆動部が固定された接続部材と発電機とは、面を構成する被当接部及び当接部を互いに当接させて固定手段によって固定するだけであり、これにより、回転駆動部の出力軸と発電機の入力軸とが同軸となるようにして、容易かつ安定的に発電機を固定することができる。また、発電機を回転駆動部に接続部材を介して固定することとなるので、本体装置内部における接続部材の固定位置に応じて発電機の設置位置を自在に変更可能であり、限られたスペースで、好適な位置を選択して発電機を搭載することができる。

また、前記発電機は、前記当接部が前記被当接部に当接した状態で前記固定手段によって固定されていることで、前記被当接部に対して片持ち支持されていることが好ましい。

この構成によれば、被当接部に対して発電機が片持ち支持されることで、発電機の底部を支持する台を不要としつつ、被当接部に対して水平方向に延びるように発電機を配置することができる。このため、発電機の設置場所の自由度を増大させつつ、鉛直方向の省スペース化を図ることができる。

また、前記本体装置は、前記動力源であるエンジンと、該エンジンの回転駆動によって油圧力を出力する油圧ポンプと、該油圧ポンプの油圧力によって回転駆動する前記回転駆動部である油圧モータとを有する建機であり、前記発電機は、該建機で使用されるアタッチメントの電源装置であり、前記入力軸が前記油圧モータの前記出力軸と接続されていることが好ましい。

この構成によれば、被当接部に当接部を当接させて固定手段によって固定することで、油圧モータの出力軸にアタッチメントの電源装置である発電機の入力軸を容易かつ確実に接続し、固定することができる。また、それ故にエンジンや油圧系統、電気系統等、複雑な構造を有する建機内部において、発電機を好適に搭載させることができる。そして、この発電機からアタッチメントに電力を供給することで、建機においてアタッチメントを好適に使用することができる。

本発明の発電機の接続構造によれば、本体装置の動力源によって回転駆動する回転駆動部の出力軸に入力軸が同軸として接続されるように、容易かつ確実に発電機を固定することができる。

図１から図４は、この発明に係る実施形態を示している。図１から図３に示すように、本実施形態では、本体装置として無限軌道による下部走行体２よって走行するとともに、下部走行体２に支持された下部フレーム３上で、上部フレーム４を旋回可能な建機１に、アタッチメントを取り付けて使用する場合を例として説明する。なお、上述した建機２００の内部構造と同一の点については、符号を同一のものとして説明を省略する。図１に示すように、本実施形態の建機１では、アーム６の先端にアタッチメントとして取り付けられたリフティングマグネット１０と、リフティングマグネット１０に電力を供給し稼動させる発電機１１とを備える。発電機１１は、上部フレーム４内に搭載されていて、図示しないケーブルによってアーム６の先端に取り付けられたリフティングマグネット１０と接続されている。リフティングマグネット１０は、鉄くずなどの磁性体を電磁力によって吊上げるもので、発電機１１からの電力によって電磁力を発生させることが可能となっている。

図２及び図３に示すように、本実施形態では、動力源であるエンジン７の出力軸７ａと接続された油圧ポンプ８の一つには、回転駆動部となる油圧モータ９が直接接続されている。そして、発電機１１は、油圧モータ９の外郭をなす箱体９０の一外面９０ａに固定されている。以下に、油圧モータ９と発電機１１との接続構造の詳細について説明する。

図４に示すように、発電機１１は、外郭をなす箱体１１０と、箱体１１０の内部に収容された発電部１１１と、発電部１１１に対して軸回りに回転可能に取り付けられ、箱体１１０から外部へ突出している入力軸１１２とを備える。入力軸１１２は、箱体１１０に設けられた軸受１１０ａによって回転可能に支持されている。また、発電部１１１は、永久磁石を有して入力軸１１２とともに回転可能なロータ１１１ａと、永久磁石の外周側に配設されたコイルを有して箱体１１０に固定されたステータ１１１ｂとを有し、ロータ１１１ａの回転に伴ってコイルに生じる起電力によって発電可能となっている。また、箱体１１０を構成する一外面１１０ｂは、フランジ状に側方に張り出しており、当接部１１３として、油圧モータ９側の後述する被当接部９２と当接し、固定されている。当接部１１３の中央部分には、上記の軸受１１０ａが設けられており、回転可能に支持された入力軸１１２が当接部１１３と略直交するようにして突出している。また、当接部１１３において突出する入力軸１１２の径方向外側には、位置決め凸部１１０ｃが突出している。位置決め凸部１１０ｃは、入力軸１１２の軸回りに周状に複数配列されている。また、当接部１１３において、側方に張り出した部分には、入力軸１１２と略平行に貫通孔１１０ｄが形成されている。貫通孔１１０ｄも、入力軸１１２の軸回りに周状に複数配列されている。

一方、発電機１１が接続される油圧モータ９は、外郭をなす箱体９０と、箱体９０に内蔵されて油圧ポンプ８から入力される油圧によってトルクを発生させる図示しない油圧駆動部と、箱体９０から突出し、図示しない油圧駆動部によって軸回りに回転可能であり、入力軸１１２とスプライン結合された出力軸９１とを備える。また、箱体９０を構成する一外面９０ａは、フランジ状に側方に張り出しており、被当接部９２として、発電機１１側の当接部１１３と当接し、発電機１１が固定されている。被当接部９２の中央部分には、凹部９０ｂが設けられ、凹部９０ｂ内部において、軸受９０ｃで回転可能に支持された出力軸９１が軸線を被当接部９２と略直交するようにして突出している。また、被当接部９２において、出力軸９１の径方向外側には位置決め凹部９０ｄが形成されている。位置決め凹部９０ｄは、発電機１１側の位置決め凸部１１０ｃと対応して出力軸９１の軸回りに周状に複数配列されている。また、被当接部９２において、側方に張り出した部分には、出力軸９１と略平行に貫通孔９０ｅが形成されている。貫通孔９０ｅは、発電機１１側の貫通孔１１０ｄと対応して出力軸９１の軸回りに周状に複数配列されている。

そして、被当接部９２に当接部１１３が当接することで、当接部１１３に略直交する発電機１１の入力軸１１２の軸線は、被当接部９２に略直交する油圧モータ９の出力軸９１の軸線と略平行となる。さらに、発電機１１及び油圧モータ９において、位置決め凸部１１０ｃと位置決め凹部９０ｄとが嵌合し、また、互いの貫通孔１１０ｄ、９０ｅに挿通された固定用ボルト１２に固定用ナット１３が螺合され、締め付けられていることで、発電機１１と油圧モータ９とは、入力軸１１２の軸線と出力軸９１の軸線とを一致させて固定されている。すなわち、位置決め凸部１１０ｃ及び位置決め凹部９０ｄと、固定用ボルト１２及び固定用ナット１３とによって、入力軸１１２の軸線と出力軸９１の軸線とを一致させて、被当接部９２に対して当接部１１３を固定させる固定手段１５を構成し、該固定手段１５と、被当接部９２と、当接部１１３とによって、油圧モータ９に対して発電機１１を接続させる接続構造１ａを構成していることとなる。そして、固定手段１５によって固定された状態では、発電機１１は、油圧モータ９の被当接部９２に対して入力軸１１２の軸線方向に延びるようにして片持ち状に支持されている。

以上のような接続構造１ａでは、建機１において、油圧ポンプ８と直結された油圧モータ９に発電機１１を接続する際に、発電機１１に設けられた当接部１１３を油圧モータ９の被当接部９２に当接することで、発電機１１の入力軸１１２を、油圧モータ９の出力軸９１と略平行な状態となるようにさせることができる。そして、被当接部９２と当接部１１３とが互いに当接した状態で固定手段１５によって固定することにより、発電機１１は、その入力軸１１２を建機１の油圧モータ９の出力軸９１と同軸となるようにして接続、固定することができる。このため、油圧モータ９と発電機１１とは、他の部材を必要とすることなく、面を構成する被当接部９２及び当接部１１３を互いに当接させて固定手段１５によって固定するだけであり、これにより、発電機１１の入力軸１１２と油圧モータ９の出力軸９１とを同軸となるようにして、容易かつ安定的に発電機１１を固定することができる。また、発電機１１を油圧ポンプ８に直結された油圧モータ９に直接的に固定することとなるので、建機１内部の限られたスペースを有効利用して発電機１１を搭載することができる。そして、この発電機１１により電力を供給することで、アタッチメントのリフティングマグネット１０を好適に使用することができる。また、上記のように被当接部９２に対して発電機１１が片持ち状に支持されていることで、発電機１１の底部を支持する台等を不要としつつ、被当接部９２に対して水平方向に延びるように発電機１１を配置することができる。このため、発電機１１の設置場所の自由度を増大させつつ、鉛直方向の省スペース化を図ることができる。特に、重心バランスの関係から上下方向に制約のある建機１などにおいては、上記のように片持ち状に水平方向に延びるようにして発電機１１を搭載することができることで、限られたスペースでより好適に発電機１１を搭載することが可能となる。

なお、上記においては、固定手段１５は、位置決め凸部１１０ｃ及び位置決め凹部９０ｄと、固定用ボルト１２及び固定用ナット１３とによって構成されるものとしたが、これに限るものでは無い。固定用ボルト１２及び固定用ナット１３のみとしても、互いの貫通孔１１０ｄ、９０ｅを一致させて固定用ボルト１２を挿通させることで、互いの軸線を一致させて固定することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５及び図６は、本発明の第２の実施形態を示したものである。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図５に示すように、この実施形態では、発電機１１は、機械室４１において収容スペース４１ｂ内に配置されていて、油圧ポンプ８から油圧配管８ａによって接続された油圧モータ９と接続部材１０１を介して接続されている。図６に示すように、接続部材１０１は、略板状の部材で、下端で固定用鍔部１０２が側方に張り出している。固定用鍔部１０２には貫通孔１０２ａが形成されており、接続部材１０１は、貫通孔１０２ａに挿通された支持用ボルト１０３が上部フレーム４の底板４ｂに螺合されることで底板４ｂに対して略垂直となるようにして立設されている。また、接続部材１０１の一面は、本体側接続部１０３として、油圧モータ９が接続されている。すなわち、油圧モータ９の箱体９０の一外面９０ａが本体側接続部１０３に当接することで、油圧モータ９は、出力軸９１の軸線が本体側接続部１０３と略直交するようにして、後述する固定用ボルト１２及び固定用ナット１３によって固定されている。また、この状態では、一外面９０ａに形成された位置決め凹部９０ｄが本体側接続部１０３に形成された位置決め凸部１０１ａに嵌合し、これにより油圧モータ９の出力軸９１は、軸線が接続部材１０１に形成された貫通孔１０１ｂと同軸となるように配設されている。

また、接続部材１０１の油圧モータ９が接続された一面である本体側接続部１０３と反対側の他面は、発電機側接続部となる被当接部１０４として、発電機１１が接続されている。ここで、発電機１１の当接部１１３が被当接部１０４に当接することで、発電機１１の入力軸１１２は、軸線が被当接部１０４と略直交し、すなわち接続部材１０１と接続されている油圧モータ９の出力軸９１の軸線と略平行となる。さらに、当接部１１３に形成された位置決め凸部１１０ｃが被当接部１０４に形成された位置決め凹部１０１ｃと嵌合し、さらに、油圧モータ９、接続部材１０１及び発電機１１に形成された貫通孔９０ｅ、１０１ｄ、１１０ｄに固定用ボルト１２が挿通されて固定用ナット１３によって締め付けられていることで、発電機１１と油圧モータ９とは、接続部材１０１を介して入力軸１１２の軸線と出力軸９１の軸線とを一致させて固定されている。すなわち、位置決め凸部１１０ｃ及び位置決め凹部１０１ｃと、固定用ボルト１２及び固定用ナット１３とによって、入力軸１１２の軸線と出力軸９１の軸線とを一致させて、被当接部１０４に対して当接部１１３を固定させる固定手段１０５を構成し、該固定手段１０５と、被当接部１０４と、当接部１１３とによって、油圧モータ９に対して接続部材１０１を介して発電機１１を接続させる接続構造１００ａを構成していることとなる。そして、固定手段１０５によって固定された状態では、発電機１１は、接続部材１０１の被当接部１０４に対して入力軸１１２の軸線方向に延びるようにして片持ち状に支持されている。

以上のような接続構造１００ａでは、建機１００において、油圧モータ９が接続された接続部材１０１に発電機１１を接続する際に、発電機１１に設けられた当接部１１３を接続部材１０１の被当接部１０４に当接することで、発電機１１の入力軸１１２を、接続部材１０１に接続された油圧モータ９の出力軸９１と略平行な状態となるようにさせることができる。そして、被当接部１０４と当接部１１３とが互いに当接した状態で固定手段１０５によって固定することにより、発電機１１は、その入力軸１１２を建機１００の油圧モータ９の出力軸９１と同軸となるようにして接続、固定することができる。このため、油圧モータ９と発電機１１とは、面を構成する被当接部１０４及び当接部１１３を互いに当接させて固定手段１０５によって固定するだけであり、これにより、発電機１１の入力軸１１２と油圧モータ９の出力軸９１とを同軸となるようにして、容易かつ安定的に発電機１１を固定することができる。また、発電機１１を油圧モータ９に接続部材１０１を介して固定することとなるので、建機１００内部における接続部材１０１の固定位置に応じて発電機１１の設置位置を自在に変更可能であり、限られたスペースで、好適な位置を選択して発電機１１を搭載することができる。また、上記のように被当接部１０４に対して発電機１１が片持ち状に支持されていることで、第１の実施形態同様に、発電機１１の設置場所の自由度を増大させつつ、鉛直方向の省スペース化を図ることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

この発明の第１の実施形態の建機の概要を示す側面図である。 この発明の第１の実施形態の建機において、上部フレームの上方視した断面図である。 この発明の第１の実施形態の建機において、上部フレームの側方視した断面図である。 この発明の第１の実施形態の建機において、発電機の接続構造の詳細を示す断面図である。 この発明の第２の実施形態の建機において、上部フレームの上方視した断面図である。 この発明の第２の実施形態の建機において、発電機の接続構造の詳細を示す断面図である。 従来の建機において、上部フレームの上方視した断面図である。 従来の建機において、上部フレームの側方視した断面図である。

符号の説明

１、 １００ 建機
１ａ、１００ａ 接続構造
７ エンジン（動力源）
９ 油圧モータ（回転駆動部）
９０ 箱体
９１ 出力軸
９２、１０４ 被当接部
１０ リフティングマグネット（アタッチメント）
１１ 発電機
１５、１０５ 固定手段
１０１ 接続部材
１０３ 本体側接続部
１１２ 入力軸
１１３ 当接部

Claims (4)

1. 本体装置の動力源の動力によって回転駆動する回転駆動部の出力軸に対して発電機の入力軸を前記本体装置内部で接続して、前記発電機によって発電させるための発電機の接続構造であって、
   前記回転駆動部の外郭をなす箱体に設けられ、前記出力軸の軸線と交差する一外面からなり、前記発電機が当接される被当接部と、
   前記発電機に設けられ、前記入力軸の軸線と交差する面からなり、前記出力軸に対して前記入力軸を略平行となるようにして前記被当接部に当接する当接部と、
   前記出力軸の軸線と前記入力軸の軸線とを一致させて、前記被当接部と前記当接部とを固定する固定手段とを備えることを特徴とする発電機の接続構造。
2. 本体装置の動力源の動力によって回転駆動する回転駆動部の出力軸に対して発電機の入力軸を前記本体装置内部で接続して、前記発電機によって発電させるための発電機の接続構造であって、
   前記本体装置の内部に固定された略板状の部材で、一面を前記出力軸の軸線が交差するようにして前記回転駆動部が固定される本体側接続部とするとともに、他面を前記発電機が当接され固定される被当接部とする接続部材と、
   前記被当接部に当接した前記発電機を前記接続部材に固定する固定手段とを備え、
   前記発電機は、前記入力軸の軸線と交差する面からなり、前記出力軸に対して前記入力軸を略平行となるようにして前記被当接部に当接する当接部を有し、
   前記固定手段は、前記出力軸の軸線と前記入力軸の軸線とを一致させて、互いに当接した前記当接部と前記被当接部とを固定することを特徴とする発電機の接続構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の発電機の接続構造において、
   前記発電機は、前記当接部が前記被当接部に当接した状態で前記固定手段によって固定されていることで、前記被当接部に対して片持ち支持されていることを特徴とする発電機の接続構造。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の発電機の接続構造において、
   前記本体装置は、前記動力源であるエンジンと、該エンジンの回転駆動によって油圧力を出力する油圧ポンプと、該油圧ポンプの油圧力によって回転駆動する前記回転駆動部である油圧モータとを有する建機であり、
   前記発電機は、該建機で使用されるアタッチメントの電源装置であり、前記入力軸が前記油圧モータの前記出力軸と接続されていることを特徴とする発電機の接続構造。

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