JP7244005B2 - グリース供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、テールシールにグリースを供給するグリース供給装置に関する。

テールシールにグリースを供給するグリース供給装置は、シールド内の切羽近傍に設けられている（特許文献１，２参照）。グリース供給装置は、充填材注入ポンプと充填材タンクとを備えている。充填材タンクは、交換可能である。充填材タンク内の充填材がなくなると、空の充填材タンクを、充填材が貯留された新たな充填材タンクに交換することで、グリースの補充を行っていた。

特開平５－９８８９４号公報 特開平４－１７４１９４号公報

ところで、大断面トンネルを高速掘進する掘削工事においては、充填材タンクとして利用するドラム缶を、一日当たり複数缶使用することとなる。充填材タンクを交換するには、新しい充填材タンクを、バッテリー機関車等の軌道設備で切羽近傍まで運搬する工程、充填材タンクを交換する工程、空の充填材タンクを立坑まで引き上げる工程、搬出のドラックへの積み込む工程等の多くの作業が必要となる。そのため、作業員の増員や、軌道設備やクレーンの増強が必要となる。また、切羽近傍は、スクリュコンベアやエレクタ等の多くの機器が配置されており、充填材タンクの交換作業を行う十分なスペースの確保が困難であった。さらに、材料の供給が間に合わなければ、掘進を停止しなければならない虞があった。

このような観点から、本発明は、グリースの補充作業を容易に行うことができるグリース供給装置を提供することを課題とする。

このような課題を解決するための第一の発明は、テールシールにグリースを注入する複数の注入装置と、複数の前記注入装置に前記グリースを補給する補給装置とを備えたグリース供給装置である。前記注入装置は、注入ポンプとタンクとを備え、前記補給装置は、補給ポンプと大型タンクとを備えており、前記注入ポンプの下端部には、前記タンクに内接し前記タンク内のグリースの量に応じて昇降可能な内蓋が設けられ、前記注入ポンプは、門型のフレームに昇降可能に支持され、下端部から前記タンク内のグリースを吸引して、上端部に接続された配管ホースを介してグリースを押し出すことを特徴とする。

前記構成のグリース供給装置によれば、注入装置のタンクへのグリースの補給は、補給装置にて容易に行うことができる。また、大型タンクへのグリースの補充はまとめて大量に行うことができるので、補充作業（大型タンクを交換する場合も含む）の回数を減らすことができる。また、補給装置を切羽から離れた位置に設置すれば、補充作業（交換作業）のスペースを確保できる。したがって、グリースの補充作業の手間と時間が軽減され、補充作業を容易に行うことができる。

本発明に係るグリース供給装置においては、前記タンクは、定置式であり、前記フレームの内側の設置スペースに固定されており、前記タンクの上部は、開放され、前記タンクの下端部側面には、前記グリースの補給口が前記内蓋の下側位置で形成されており、前記補給口には、前記補給装置から延在する補給配管が接続されるものが好ましい。
本発明に係るグリース供給装置においては、複数の前記注入装置のうち少なくとも一つが、前記テールシールのグリース室に前記グリースを注入する本注入装置であり、残りが、前記本注入装置とは別の予備注入装置であるものが好ましい。このような構成によれば、本注入装置のタンクのグリースが減った時に、予備注入装置を用いてグリース室へのグリースの注入を行うようにすれば、間断なくグリースの注入を行うことができる。また、予備注入装置を用いている間に、補給装置の大型タンクからグリースが減った注入装置のタンクに、グリースを補給することができる。

また、本発明に係るグリース供給装置においては、前記補給装置は、前記注入装置の後方に設けられているものが好ましい。このような構成によれば、補充作業（交換作業）を、種々の機器が配置された切羽近傍から離れた、後方の広いスペースで行うことができる。したがって、グリースの補充作業が行い易く、補充作業を容易に行うことができる。

本発明に係るグリース供給装置によれば、グリースの補充作業を容易に行うことができる。

本発明の実施形態に係るグリース供給装置を示した概略構成図である。 本発明の実施形態に係るグリース供給装置を示したシステム構成図である。 本発明の実施形態に係るグリース供給装置の注入装置を示した側面図である。 本発明の実施形態に係るグリース供給装置の補給装置を示した側面図である。 本発明の実施形態に係るグリース供給装置の補給装置を示した平面図である。 本発明の実施形態に係るグリース供給方法を示したフローチャート図である。

本発明の実施形態に係るグリース供給装置を、添付した図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態においては、シールド掘進機１の後端部には、前後に間隔をあけて４列のテールシール２，２，２，２が設けられている。前後に隣り合うテールシール２，２間には、グリース室３が形成されている。グリース室３は、前後のテールシール２，２とセグメント４の外周面とで区画されている。グリース室３は、三列形成されており、掘進方向後方から後列グリース室３ａ、中列グリース室３ｂおよび前列グリース室３ｃとなっている。

図２に示すように、後列グリース室３ａには、複数（本実施形態では、１８個）の注入ノズルＴＧＲ１～ＴＧＲ１８が設けられている。注入ノズルＴＧＲ１～ＴＧＲ１８は、シールド本体（外筒）の周方向に所定間隔で配置されている。中列グリース室３ｂには、複数（本実施形態では、１８個）の注入ノズルＴＧＭ１～ＴＧＭ１８が設けられている。注入ノズルＴＧＭ１～ＴＧＭ１８は、シールド本体（外筒）の周方向に所定間隔で配置されている。前列グリース室３ｃには、複数（本実施形態では、１８個）の注入ノズルＴＧＦ１～ＴＧＦ１８が設けられている。注入ノズルＴＧＦ１～ＴＧＦ１８は、シールド本体（外筒）の周方向に所定間隔で配置されている。各注入ノズルＴＧＲ，ＴＧＭ，ＴＧＦには、圧力センサ５と開閉弁６とがそれぞれ接続されている。圧力センサ５は、各注入ノズルのグリースの吐出圧力を検出して、後記する制御装置に発信する。制御装置は、受信した圧力よりテールシール２のシール状態を検知する。

本発明の実施形態に係るグリース供給装置１０は、後列グリース室３ａ、中列グリース室３ｂおよび前列グリース室３ｃのそれぞれにグリース（充填材）を供給する。図１および図２に示すように、かかるグリース供給装置１０は、注入装置１１と補給装置３１と制御装置（図示せず）とを備えている。

注入装置１１は、テールシール２（具体的には、テールシール２，２間のグリース室３）にグリースを注入するものである。注入装置１１は、複数設けられており、それぞれが注入ポンプ１２と小型タンク（タンク）１３とを備えている。注入装置１１は、シールド掘進機１に牽引される後続台車７ａ上に設置されている。注入ポンプ１２は、テールシール２のシール性能を確保するためにグリース室３にグリースを高圧注入する。注入ポンプ１２の注入圧力は、掘削土砂内の水圧と配管の圧力損失を加えた値となる。注入ポンプ１２の下端部には、内蓋１２ａが設けられている。内蓋１２ａは、小型タンク１３に内接するものであって、タンク内のグリースの量に応じて昇降可能となっている。図３に示すように、注入ポンプ１２は、門型のフレーム１４に昇降可能に支持されている。注入ポンプ１２は、下端部から小型タンク１３内のグリースを吸引して、上端部に接続された配管ホース１５を介してグリースを押し出す。フレーム１４の内側には、小型タンク１３の設置スペースが設けられている。

小型タンク１３は、例えば２００リットルのドラム缶からなり、設置スペースに固定されている。つまり、小型タンク１３は、定置式であって交換はされない。小型タンク１３は、上部が開放されている。小型タンク１３の下端部側面には、グリースの補給口１６が形成されている。補給口１６は、内蓋１２ａの下側に位置している。補給口１６には、補給装置３１から延在する補給配管３８（図１および図２参照）が接続される。小型タンク１３には、内部のグリースの量を検知するレベル計（図示せず）と検知したグリース残量を制御装置に発信するグリース量発信機（図示せず）が設けられている。

図１および図２に示すように、複数の注入装置１１のうち少なくとも一つ（本実施形態では、三つ）は、各グリース室３にグリースを供給する複数の本注入装置１７であり、残り（本実施形態では、一つ）は、本注入装置１７とは別の予備注入装置１８である。本注入装置１７は、第一注入装置１７ａと第二注入装置１７ｂと第三注入装置１７ｃとからなる。図２に示すように、平常運転時には、第一注入装置１７ａは後列グリース室３ａにグリースを注入し、第二注入装置１７ｂは中列グリース室３ｂにグリースを注入し、第三注入装置１７ｃは前列グリース室３ｃにグリースを注入する。第一注入装置１７ａと第二注入装置１７ｂと第三注入装置１７ｃと予備注入装置１８とは、同等の構成である。

第一注入装置１７ａの注入ポンプ１２には、後列グリース室３ａの各注入ノズルＴＧＲに繋がる第一注入配管１９ａが接続されている。第一注入配管１９ａの下流側は、分岐して各注入ノズルＴＧＲにそれぞれ接続されている。

第二注入装置１７ｂの注入ポンプ１２には、中列グリース室３ｂの各注入ノズルＴＧＭに繋がる第二注入配管１９ｂが接続されている。第二注入配管１９ｂの下流側は、分岐して各注入ノズルＴＧＭに接続されている。第二注入配管１９ｂには、第一注入配管１９ａに繋がる連結配管２０ｂが接続されている。

第三注入装置１７ｃの注入ポンプ１２には、前列グリース室３ｃの各注入ノズルＴＧＦに繋がる第三注入配管１９ｃが接続されている。第三注入配管１９ｃの下流側は、分岐して各注入ノズルＴＧＦに接続されている。第三注入配管１９ｃには、後列グリース室３ａの各注入ノズルＴＧＲに繋がる連結配管２０ｃが接続されている。

予備注入装置１８は、第一注入装置１７ａ、第二注入装置１７ｂおよび第三注入装置１７ｃのいずれかがグリースの補給や故障等の理由で停止している際に作動する注入装置である。予備注入装置１８の注入ポンプ１２には、第一注入配管１９ａ、第二注入配管１９ｂおよび第三注入配管１９ｃに繋がる予備注入配管２１が接続されている。予備注入配管２１の下流側は、分岐して第一注入配管１９ａ、第二注入配管１９ｂおよび第三注入配管１９ｃにそれぞれ接続されている。

各注入配管１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，２１には、圧力センサ２２が接続されている。圧力センサ２２は、各注入配管１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，２１内のグリース圧力を検出して、制御装置５１に発信する。各注入配管１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，２１および連結配管２０ｂ，２０ｃの適所には、開閉弁２３が設けられている。開閉弁２３を適宜開閉することで、各注入配管１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，２１および連結配管２０ｂ，２０ｃの連通状態を切り替える。

補給装置３１は、グリースが減った注入装置１１にグリースを補給するものである。図２、図４および図５に示すように、補給装置３１は、補給ポンプ３２と大型タンク３３とを備えている。補給ポンプ３２は、注入ポンプ１２の注入圧よりも小さい補給圧にて、大型タンク３３から小型タンク１３にグリースを補給する。具体的には、補給ポンプ３２の圧送圧力は、テールシール２のシール性能に関係しないので、後記する補給配管３８内をグリースが移動できるとともに、グリースを小型タンク１３内に圧入できる圧力（配管の圧力損失のみ）であればよい。なお、補給配管３８の長さが大幅に長い場合や、土被り量が小さく掘削土砂内の水圧が低い場合には、補給ポンプ３２の補給圧が、注入ポンプ１２の注入圧よりも大きくなることもある。補給ポンプ３２は、小型タンク１３へのグリースの補充速度が速い性能を備えたものが好ましい。

図４および図５に示すように、補給ポンプ３２は、門型のフレーム３４に昇降可能に支持されている。具体的には、補給ポンプ３２は、門型のフレームの脚部間に架け渡された昇降梁３５に吊り下げられている。昇降梁３５の両端部には、上下方向に延在する伸縮ジャッキ３６，３６が設けられている。伸縮ジャッキ３６，３６が伸縮することで、昇降梁３５と補給ポンプ３２が昇降する。補給ポンプ３２は、下端部から大型タンク３３内のグリースを吸引して、上端部に接続された配管ホース３７を介してグリースを押し出す。補給ポンプ３２の下端部には、内蓋３２ａが設けられている。内蓋３２ａは、大型タンク３３に内接するものであって、タンク内のグリースの量に応じて昇降可能となっている。フレーム３４の内側には、大型タンク３３の設置スペースが設けられている。

大型タンク３３は、例えば１立方メートルのドラム缶からなり、設置スペースに交換可能に設置されている。大型タンク３３は、グリース量が減った時に、グリースが充填された新たな大型タンク３３に交換することで、グリースが補充される。なお、グリースの補充は、大型タンクの交換に限定されるものではなく、設置された大型タンクにグリースのみを充填して補充してもよい。大型タンク３３は、上部が開放されており、上部開口部から補給ポンプ３２が挿入されている。大型タンク３３の交換時には、補給ポンプ３２が大型タンク３３と干渉しない高さまで補給ポンプ３２を上昇させ、大型タンク３３を図示しないフォークリフトで持ち上げて横に移動させる。大型タンク３３は、内部のグリースの量を検知するレベル計（図示せず）と検知したグリース残量を制御装置に発信するグリース量発信機（図示せず）とを備えている。大型タンク３３には、蓋体（図示せず）が設けられている。蓋体は、大型タンク３３を補給装置３１から取り外して運搬する際に取り付けるものであって、グレーン等で吊り上げる際の係止部が形成されている。

図１および図２に示すように、補給装置３１の補給ポンプ３２には、各注入装置１１の小型タンク１３に繋がる補給配管３８が接続されている。補給配管３８の下流側は、分岐して各小型タンク１３の補給口１６に接続されている。補給配管３８の下流端部には、注入装置１１ごとに切替弁２４（図２参照）が設けられている。グリースが補給される注入装置１１の切替弁２４を開状態にし、他の注入装置１１の切替弁２４を閉状態とすることで、所望の注入装置１１の小型タンク１３にグリースが流れる。

補給装置３１は、注入装置１１の後方に設けられた台車７ｂに設置されている。補給装置３１が設置される位置は、セグメント組立装置等の機器が設けられている位置よりも後方で、大型タンク３３の交換スペースが確保可能な位置である。なお、補給装置３１は、シールド掘進機１の後方に構築されたトンネル内に設けられた軌道設備８（図１参照）の後方に設けてもよい。この場合、補給配管３８は、軌道設備８に干渉しない位置で、軌道設備８に沿って延在する。補給配管３８は、注入配管１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，２１と比較して長くなる。

制御装置５１は、注入装置１１、補給装置３１および開閉弁６，２３の動作を制御するものである。制御装置５１は、コンピュータからなり、注入装置１１、補給装置３１、圧力センサ５，２２、開閉弁６，２３およびグリース量発信機と接続されている。制御装置５１は、グリース量発信機から取得したデータに基づいて、各注入装置１１の小型タンク１３内のグリース残量をモニタリングしている。そして、第一注入装置１７ａ、第二注入装置１７ｂおよび第三注入装置１７ｃのいずれかの小型タンク１３内のグリースが所定の残量を下回ったら、該当注入装置１１（たとえば第一注入装置１７ａ）の注入ポンプ１２を停止させるとともに、予備注入装置１８の注入ポンプ１２を作動させる制御を実行する。これと同時に、開閉弁２３を適宜開閉させて、予備注入装置１８からグリースを後列グリース室３ａへ注入させる。さらに、予備注入装置１８からグリース室３へグリースを注入する間に、補給装置３１の補給ポンプ３２を作動させる制御を実行し、第一注入装置１７ａの小型タンク１３にグリースを補給する。当該小型タンク１３へのグリースの補給が完了したなら、予備注入装置１８の注入ポンプ１２を停止させるとともに、第一注入装置１７ａの注入ポンプ１２を作動させる制御を実行する。これと同時に、開閉弁２３を適宜開閉させて、第一注入装置１７ａからグリースを後列グリース室３ａへ注入する。

また、制御装置５１は、予備注入装置１８の小型タンク１３内のグリースの残量が所定の量を下回ったら、補給装置３１の補給ポンプ３２を作動させる制御を実行し、予備注入装置１８の小型タンク１３にグリースを供給する。かかるグリースの残量は、第一注入装置１７ａ、第二注入装置１７ｂおよび第三注入装置１７ｃのいずれかの小型タンク１３の設定容量よりも大きい容量となるように設定されている。なお、予備注入装置１８へのグリースの補給は、通常運転時（第一注入装置１７ａ、第二注入装置１７ｂおよび第三注入装置１７ｃの作動中）に行うように設定されている。

次に、前記構成のグリース供給装置１０を用いたグリース供給方法を、図６を参照しながら説明する。図６に示すように、かかるグリース供給方法は、切替工程と補給工程と再切替工程と交換工程とを備えている。

切替工程は、グリースが減った本注入装置１７からのグリース供給を、予備注入装置１８からのグリース供給へと切り替える工程である（ＳＴＥＰ１）。切替工程は、本注入装置１７のいずれかのグリースが所定量より少なくなると行われる。切替工程は、本注入装置１７のいずれかのグリースが所定の残量を下回ったことが検知されると、制御装置５１によって自動的に行われる。切替工程では、グリースが減った本注入装置１７からグリース室３へのグリースの注入を停止させる制御を実行するとともに、予備注入装置１８からグリース室３へのグリースの注入を開始する制御を実行する。これによって、グリース室３へのグリースの注入が中断されることなく、間断なく行われる。

補給工程は、グリースの注入が停止された本注入装置１７の小型タンク１３に、補給装置３１の大型タンク３３から新たなグリースを補給する工程である（ＳＴＥＰ２）。補給工程は、制御装置５１によって自動的に行われる。補給工程では、グリースが減った注入装置１１の切替弁２４を開状態にするとともに、他の注入装置１１の切替弁２４を閉状態とする制御を実行し、補給ポンプ３２を作動させる制御を実行する。これによって、補給すべき注入装置１１の小型タンク１３にグリースが補給される。

なお、セグメント４の組立時などの本注入装置１７が停止しているときは、各小型タンク１３のレベル計によって計測されたグリース残量を比較して、残量が少ない小型タンク１３から優先してグリースを補給する。

再切替工程は、予備注入装置１８からのグリース供給を、グリースが補給された本注入装置１７からのグリース供給へと切り替える工程である（ＳＴＥＰ３）。補給装置３１から注入装置１１へのグリースの補給が完了したら行われる。再切替工程は、補給が為された注入装置１１のグリースが所定の充填量（充満値）に達したことが検知されると、制御装置５１によって自動的に行われる。再切替工程では、予備注入装置１８からグリース室３へのグリースの注入を停止させる制御を実行するとともに、グリースが補給された本注入装置１７からグリース室３へのグリースの注入を開始させる制御を実行する。

交換工程は、大型タンク３３を交換する工程である。交換工程は、補給装置３１のグリースが所定量より少なくなると行われる。制御装置５１は、補給装置３１の大型タンク３３のグリースが所定の残量を下回ったことを検知すると、それを表示する。作業員は、当該表示を確認し、補給工程が行われていないときに大型タンク３３の交換を行う。大型タンク３３の交換を行うに際しては、作業員が補給装置３１の伸縮ジャッキ３６，３６を伸長させて、補給ポンプ３２を大型タンク３３と干渉しない高さまで上昇させる。そして、フォークリフトやローラーコンベアを用いて、大型タンク３３を横に移動させる。その後、大型タンク３３に蓋体を取り付けクレーンで吊り上げて、トラック等に搬送する。そして、グリースが充填されている新たな大型タンクを、クレーンやフォークリフトを用いて、補給装置３１の設置スペースまで移動させる。その後、補給ポンプ３２を下降させて、補給可能な状態となる。交換工程は、注入装置１１でグリース室３にグリースを注入している間に並行して行う。

以下に、本実施形態に係るグリース供給装置１０およびグリース供給方法の作用効果を説明する。かかるグリース供給装置１０およびグリース供給方法によれば、グリースのドラム缶の交換は大型タンク３３を交換すれば良いので、交換作業の回数を減らすことができる。また、補給装置３１は、注入装置の後方に設置されているので、交換作業のスペースを確保し易い。したがって、クレーンやフォークリフトを用いて大型タンクの交換（グリースの補充）を容易に行うことができる。

さらに、大型タンク３３を軌道設備よりも後方に設けた場合には、軌道設備で大型タンク３３を運搬する必要がないので、軌道設備やクレーンの増強が不要である。また、大型タンク３３の運搬距離を短くできるので、グリースの補充作業の手間と時間を低減できる。したがって、補充作業をより一層容易に行うことができる。

注入ポンプ１２は、テールシール２のシール性能を確保するためにグリースを高圧注入できるものであるが、補給ポンプ３２は、グリースを小型タンク１３に圧送できれば良いので、小さい圧送能力を備えていればよい。したがって、補給ポンプ３２の調達コストを、高圧注入機能を備えたポンプよりも抑えることができる。

また、従来、空ドラムは、ドラム缶底部に残るグリースも含めて、廃棄物として処分する必要があったが、本実施形態の大型タンク３３は再利用できるので、廃棄物が低減され、環境に優しい施工を行うことができる。さらに、大型タンク３３を再利用することで、納入時重量と返納時重量を計測して、使用したグリース分のみ補充することができる。これによって、廃棄するグリースがなく、グリースのコストおよび廃棄物の発生を低減できる。

さらに、補給装置３１から送られたグリースは注入装置１１の小型タンク１３の下端部から補給されるので、グリースへのエアの混入を防止することができる。したがって、注入ポンプ１２による確実なグリースの圧送を行うことができる。

本実施形態においては、本注入装置１７の小型タンク１３のグリースが減った時に、予備注入装置１８を用いてグリース室３へのグリースの注入を行うことで、グリースの注入を連続して行うことができる。また、予備注入装置１８を用いてグリースを注入している間に、グリースが減った注入装置１１の小型タンク１３に、グリースを補給することができるので、時間ロスが発生しない。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。たとえば、前記実施形態では、本注入装置１７の小型タンク１３内のグリースの残量が残量を下回った時に、補給装置３１からグリースを補給するようにしているが、これに限定されるものではない。本注入装置１７を一定時間使用した後に、予備注入装置１８に切り替えて、補給装置３１から本注入装置１７にグリースを補給するようにしてもよい。また、小型タンク１３の重量を計測しておき、重量が所定値よりも小さくなったときに、予備注入装置１８に切り替えて、補給装置３１から本注入装置１７にグリースを補給するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、補給装置３１の大型タンク３３を交換することでグリースの補充を行っているが、これに限定されるものではない。大型タンク３３を定置式のものとして、大型タンク３３にグリースを直接補充するようにしてもよい。

１ シールド掘進機
２ テールシール
３ グリース室
１０ グリース供給装置
１１ 注入装置
１２ 注入ポンプ
１３ 小型タンク（タンク）
１７ 本注入装置
１８ 予備注入装置
３１ 補給装置
３２ 補給ポンプ
３３ 大型タンク

Claims (4)

1. テールシールにグリースを注入する複数の注入装置と、
   複数の前記注入装置に前記グリースを補給する補給装置とを備えており、
   前記注入装置は、注入ポンプとタンクとを備え、
   前記補給装置は、補給ポンプと大型タンクとを備えており、
   前記注入ポンプの下端部には、前記タンクに内接し前記タンク内のグリースの量に応じて昇降可能な内蓋が設けられ、
   前記注入ポンプは、門型のフレームに昇降可能に支持され、下端部から前記タンク内のグリースを吸引して、上端部に接続された配管ホースを介してグリースを押し出す
   ことを特徴とするグリース供給装置。
2. 前記タンクは、定置式であり、前記フレームの内側の設置スペースに固定されており、
   前記タンクの上部は、開放され、
   前記タンクの下端部側面には、前記グリースの補給口が前記内蓋の下側位置で形成されており、
   前記補給口には、前記補給装置から延在する補給配管が接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載のグリース供給装置。
3. 複数の前記注入装置のうち少なくとも一つが、前記テールシールのグリース室に前記グリースを注入する本注入装置であり、残りが、前記本注入装置とは別の予備注入装置である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のグリース供給装置。
4. 前記補給装置は、前記注入装置の後方に設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のグリース供給装置。

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