CN1162582C - 一种组合式大型养路机械及其作业方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种大型养路机械及一种轨道修理养护施工的作业方法，该机械在一个车列式平台上设有分碴、道床边坡清筛、枕底清筛、配碴、捣固、稳定、配碴整形、污土储存运输排卸等作业机构。由于车组是低速连续式成列作业，不需要分解和组合作业机组的时间，因此大大地缩短了辅助作业时间、增加了有效作业时间，提高了“天窗”利用率。本发明不仅作业功能完善，而且作业能力相匹配，因此以较低的成本实现了更高的综合作业能力。
Description
技术领域
本发明涉及到一种大型养路机械，尤其是这样一种组合式大型养路机械，该机械在一个车列式平台上设有分碴、道床边坡清筛、枕底清筛、配碴作业机构；两次并分层捣固、稳定作业机构及配碴整形作业机构；污土储存运输排卸等作业机构。具有集中动力，可高速牵引作业机组进入、退出作业区间和跨区间运行，作业时低速连续式成列作业或分组作业。所有作业机构的控制为一个完整的网络，通过网卡实行集中控制，也可实行分组控制。制动系统为智能型微机控制的列车制动系统。此外，还涉及一种轨道修理养护施工的作业方法。
背景技术
目前，公知的养路机械以单机和单一作业功能为多，如清筛机、捣固车、整形车、稳定车等。施工中大部分是由多台机械组合成一个机组，如线路维修机组是由2台捣固车，1台稳定车，1台整形车组成；大中修机组由2台清筛机，3台捣固车，1台稳定车，1台整形车组成。由于目前机组的基础是单机，所以存在以下缺陷：
(1)每台单机均由动力、动力转向架、作业机构和控制部分组成，正因为如此，每台设备投资较大，配套成机组投资更为庞大。
(2)由于是单机组合，作业能力不匹配，直接影响机械综合效率的发挥。大中修作业机组的作业能力是由清筛机的能力所决定，维修作业机组的作业能力是由捣固车的能力所决定。因此，这就直接制约了其他机械能力的发挥。
(3)现有机组作业功能不完善，作业机械不配套，缺少储存运输排卸筛后污土的设备，缺少分碴、边坡清筛、配碴回填等作业机构，有些作业是依靠人工来完成的，线路修理中起捣、稳定装置配备还不完善。
(4)进入及退出作业区间以及跨区间运行时，大修机组是依靠清筛机的动力、维修机组是依靠稳定车的动力来牵引作业机组，牵引速度慢，又易损坏价格昂贵的齿轮箱。再加上由于单机作业需要联挂、解体的时间，因此辅助作业时间较长，直接影响了“天窗”利用率。
(5)由于单机配合作业，作业时每台单机需保持一段距离，因此相互影响，等待作业，施工作业距离拉得很长，有效作业时间短，折算到每公里的维修成本很高，再加上人机混作等不安全因素，使机械效率不易发挥，作业质量也受到一定影响。
(6)由于上述原因，施工作业后，对放行的列车需实施较长时间和较长距离的限速，这种限速较大幅度地影响了线路的运输能力，使得在繁忙的线路上施工封锁限速条件与运输作业组织矛盾更为突出。
发明内容
本发明的目的是要提供一种能克服上述公知技术存在缺陷的组合式大型养路机械以及相应的轨道修理养护施工作业方法。其在一个车列式平台上设置分碴、边坡清筛、配碴作业机构；两次并分层捣固、稳定作业机构及配碴整形作业机构；污土储存运输排卸等作业机构。具有集中动力，可高速牵引作业机组进入、退出作业区间和跨区间运行，作业时低速连续式成列作业或分组作业；所有作业机构的控制为一个完整的网络，通过网卡实行集中控制，也可实行分组控制，制动系统为智能型微机控制的列车制动系统。
本发明的技术方案是：一种组合式大型养路机械，包括组合式物料运输作业车、组合式清筛配碴作业车及组合式起整作业车，其中：
该机械在一个车列式平台上设有分碴、道床边坡清筛、枕底清筛、配碴作业机构；两次并分层捣固、稳定作业机构及配碴整形作业机构；污土储存、运输、排卸等作业机构；具有集中动力可高速牵引作业机组进入、退出作业区间和跨区间运行，作业时低速连续式成列作业或分组作业；所有的作业机构的控制为一完整的网络，通过网卡实行集中控制，也可实行分组控制；制动系统为智能型微机控制的列车制动系统；
各作业设备间通过可摘挂车钩联接，它们可以是一个整体，也可分开独立作业。
所述组合式清筛配碴作业车包括自动走行机构，其上设有枕底清筛机构及带式输送机构，后端两侧设有配碴机构；
所述组合式起整作业车的车列平台的前端设有第一捣固单元，包括第一捣固机构及起道机构；其后设有第一稳定单元，包括第一稳定机构及起道机构；第二捣固单元设置在第一稳定单元的后部，包括第二捣固机构、起道机构及第一测量系统；第二捣固单元后设置第二稳定单元，包括第二稳定机构、起道机构及第二测量系统；在第二稳定单元的后部设有配碴整形机构；所述组合式起整作业车的尾部设有操纵控制室。
所述组合式物料运输作业车包括牵引动车，物料运输车组及边坡清筛机构，所述的牵引动车设有操纵控制室；
所述物料运输车组分为两组，通过铰接式转向架分别组合在车列平台上，两铰接式车列平台间通过可摘挂车钩联接；每辆物料运输车上均设有关节式输送机构，通过微电子和液压控制系统自动向前一辆车输送物料或向车外排卸物料，物料运输车内设有多节车辆自动纵向连续输送的带式输送机构，并与所述关节式运输机构相配合向前或向车外输送或排卸物料。
所述边坡清筛机构两侧设有分碴机构，其后设有道床边坡石碴挖掘机构，所述边坡清筛机构上还设有带式输送机构。
所述控制室内设有网络控制系统，动力车及每个作业车以及每节物料运输车辆都设立一个网络节点，通过列车总线分别连接设置在车列两端的操纵控制室、及组合式物料运输作业车、组合式清筛配碴作业车、组合式起整作业车中的作业控制室，以实现牵引/制动控制、作业控制、照明控制、设备状态监测、故障状态监测、故障数据存储、显示和诊断功能，以网络控制系统实行全车作业的自动控制及作业内容的管理，各作业车也可分组控制。
在牵引动车的操纵控制室内，包括牵引控制单元、制动控制单元、故障显示和诊断单元及显示器，它们通过网络控制系统实现相关功能。
作业车中作业控制室包括作业控制单元、制动控制单元、照明控制单元、故障显示和诊断单元及显示器，它们通过网络控制系统实现相关功能。
网络控制系统采用双绞屏蔽线电缆，双通道热备份工作，屏蔽电缆采用车辆双侧走线，在车辆端部连到插座上，动力车和每个作业车均设一个网络节点并与总线相联。
采用分离预卸碴和表层清碴，分步清筛和多次配碴回填，两次并分层起捣、稳定的作业流程；所述组合式大型养路机械在牵引动车的牵引下进入施工地点并向前移动，顺序完成以下操作步骤：由设置在边坡清筛机构前端两侧的分碴机构将线路两侧道床边坡的预卸新碴及表层清碴剥离至两侧路肩上、道床边坡石碴挖掘机构和清筛机构进行道床边坡清筛、由枕底清筛机构进行道床枕底清筛、并同时将道床边坡及枕底清筛后的污土经带式输送机构输送至物料运输车内储存、随着车列的向前移动，设置在枕底清筛机构后部两侧的配碴机构将两侧路肩上的石碴回填至道床、设置在组合式清筛配碴作业车后部的组合式起整作业车的第一捣固单元进行第一次起道及捣固、然后进行第一次动力稳定、再由第二捣固单元进行第二次起拔道捣固及激光准直抄平、然后进行第二次动力稳定及激光准直抄平、最后由设置在第二稳定单元后部的配碴整形机构进行道床配碴整形。
所述组合式物料运输车分为两组，当第一组物料运输车装满污土时，由牵引动车牵引此组到指定地点排卸，第二组物料运输车继续输送储存筛后污土，当第一组物料运输车污土排空返回作业区间后，又与第二组联挂，后面的污土可继续向第一组的车辆中输送和储存，当第一组装满后，又被牵引到指定地点排卸，返回后再与第二组联挂，继续输送储存污土，直至规定作业时间结束后，整个车列被牵引出作业区间。
本发明提出的组合式大型养路机械由于采用了集中动力，可以80Km/h的速度牵引车列进退作业区间和跨区间运行，作业时，牵引动力转换成作业用的动力；又由于车组是低速连续式成列作业，不需要分解和组合作业机组的时间，因此大大地缩短了辅助作业时间，增加了有效作业时间，提高了“天窗”利用率。由于机械化程度大大提高，机械作业年平均成本将低于现行单机组成的机组，仅以中修作业为例，约平均可节省劳力450-550个工/Km，并且减小了沿线排污带来的环境污染。由于组合式大型养路机械具有完善的养路作业功能，以及采取了先分离清碴，分步清筛和两次并分层起捣、稳定，多次配碴回填的优化作业方法，对修理过的线路，恢复列车正常运行速度快，需要慢行的地段短，每列通过慢行地段时间少，改善了运输条件，尤其对于运输任务十分繁忙的线路，能够从作业机构功能、作业方法上减少对运能的损失，提高了运输能力，并大大降低了设备的生产成本；该组合式大型养路机械不仅作业功能完善，而且作业能力相匹配，因此以较低的成本实现了更高的综合作业能力。
附图说明
图1是根据本发明提出的一种组合式大型养路机械的结构示意图；
图2是根据本发明提出的一种组合式大型养路机械的另一种实施例结构示意图；
图3是根据本发明提出的一种组合式大型养路机械的作业流程方框图；
图4是根据本发明提出的一种组合式大型养路机械的另一种实施例的作业流在方框图；
图5是根据本发明提出的一种组合式大型养路机械道床清筛作业断面示意图；
图6是根据本发明提出的一种组合式大型养路机械的网络控制框图；
图7是根据本发明提出的一种组合式大型养路机械的物料作业车组的控制框图。
具体实施方式
下面结合附图及最佳实施例对本发明提出的具体结构及作业方法做进一步的描述。
如图1所示，组合式大型养路机械包括：组合式物料运输作业车I、组合式清筛配碴作业车10及组合式起整作业车18；其中，组合式物料运输作业车I包括牵引动车1，该牵引动车1与物料运输车组相联，所述物料运输车组的后端联接有边坡清筛机构5；所述牵引动车1上设有操纵控制室Z1；
所述组合式清筛配碴作业车10包括自动走行机构16，其上设有枕底清筛机构11及带式输送机构7、8，后端两侧设有配碴机构12；
所述组合式起整作业车18的车列平台的前端设有第一捣固单元，包括第一捣固机构13及起道机构14；其后设有第一稳定单元，包括第一稳定机构15及起道机构14；第二捣固单元设置在第一稳定单元的后部，包括第二捣固机构17、起道机构14及第一测量系统19；第二捣固单元后设置第二稳定单元，包括第二稳定机构20、起道机构14及第二测量系统22；在第二稳定单元的后部设有配碴整形机构23；所述组合式起整作业车18的尾部设有操纵控制室Z5；
各作业设备间通过可摘挂车钩21联接。
所述物料运输车2共12辆，按5辆和7辆分为两组，组与组之间采用车钩联接，每辆物料运输车间通过铰接式转向架24相联接；所述牵引动车1与其中一组物料运输车相联组成一个作业单元，另一组物料运输车与边坡清筛机构5组成一个作业单元；每辆物料运输车上均设有关节式输送机构3，通过微电子和液压控制系统自动向前一辆车输送或向车外排卸物料，物料运输车内设有多带车辆自动纵向连续输送的带式输送机构(图中未列出)，并与所述关节式输送机构相配合向前或向车外输送/排卸物料。
所述边坡清筛机构5的前部两侧设有分碴机构4，其后设有道床边坡石碴挖掘机构9，所述边坡清筛机构5上还设有带式输送机构6。
上述牵引动车可牵引组合式物料运输作业车、组合式清筛配碴作业车及组合式起整作业车车组高速进入、退出作业区间和跨区间运行，速度可达80Km/h；进行养路作业时，牵引动车的动力转换为进行施工作业及物料运输作业车的物料输送动力。每台组合式作业车上均设有作业动力及作业控制室Z2、Z3、Z4，可以通过网络系统接受网络控制系统集中控制或独立控制，完成各自不同的作业任务。
上述组合式大型养路机械在进行线路大中修作业时，如图1、3所示，所述组合式大型养路机械在牵引动车1的牵引下以80Km/h的速度进入施工地点后，牵引动力转换成作业用的动力。组合车列向前移动，顺序完成以下操作步骤：由设置在边坡清筛机构5前部两侧的分碴机构4将线路两侧道床边坡的预卸新碴及表层清碴剥离至两侧路肩上、道床边坡石碴挖掘机构9和清筛机构进行道床边坡清筛、由枕底清筛机构11进行道床枕底清筛、并同时将道床边坡及枕底清筛后的污土经带式输送机构输送至物料运输车2内储存、随着车列的向前移动，设置在枕底清筛机构后部两侧的配碴机构12将两侧路肩上的石碴回填至道床、设置在组合式清筛配碴作业车后部的组合式起整作业车的第一捣固单元进行第一次起道及捣固、然后进行第一次动力稳定、再由第二捣固单元进行第二次起拔道捣固及激光准直抄平、然后进行第二次动力稳定及激光准直抄平、最后由设置在第二稳定单元后部的配碴整形机构23进行道床配碴整形。当前述的由牵引动车1与其中一组物料运输车相联组成的第一单元已装满筛后污土时，就可由牵引动车牵引此单元到指定的地点排污，第二单元物料运输车继续输送储存筛后的污土，当第一单元物料运输车污土排空返回作业区间后，又与第二单元联挂，后面的污土可继续向第一单元的车辆中输送和储存。
如图2所示，当需要进行线路维修作业时，不需进行枕底清筛作业，因此将物料运输作业车I及组合式起整作业车18组成一作业车组，进行线路维修工作，并将上述配碴机构12设置在组合式起整作业车的前端两侧。
如图4所示，是组合式大型养路机械进行线路维修作业时的施工流程图，与大中修作业相比，没有道床枕底清筛工步。
本发明提出的组合式大型养路机械中的组合式物料运输作业车，无论在任何地段线路作业时，如图1、2所示，均可将道床边坡清筛或枕底清筛后的污土或石碴，在作业同时通过带式输送机构输送至物料运输作业车2内储存，避免沿线排污造成环境污染；避免二次人工清运余土，节约劳力和成本；又可充分利用辅助作业时间连续作业，也提高了天窗利用率。
由于在物料运输作业车上增加分碴机构，将线路两侧道床边坡上的预卸新碴和表层清碴剥离至两侧路肩上，减少重复清筛工作量，充分发挥了主要作业机构的作业效率。
设置边坡清筛机构5，可在枕底清筛前先进行道床边坡清筛，其清筛断面积如图5中F2。由于两侧道床边坡2F2的面积占全断面的44.6％，从而减少了全断面道床清筛机的作业量，在同样挖掘效率的条件下，可提高整机作业效率约40％。边坡清筛机构将道床边坡2F2部分清筛后的清碴，先堆积在道床两侧如图5中A处。由清筛配碴作业车的枕底清筛机构11将枕下F1部分清筛后再用配碴机构12将道碴回收，减少重复清筛工作，也解决了现行人工收碴、人机混作等不安全因素，提高了机械化作业程度。
所述组合式起整作业车18，集五台现行单机作业功能于一体，实现了两次并分层起捣，分层稳定的线路稳定最快的方式。由于组合式机组整体作业，机组无须在现场解体、联挂，减少了辅助作业时间，提高了天窗利用率。
组合式线路大中修机组在机械结构上采取了分层起捣、分层急定程序，由于是二次起捣，起道后的残留偏差Δ＝(1-0.7)2*100％＝9％，加上二次捣稳结合，Δ更小，加速了线路稳定，为提高限速，缩短慢行时间和慢行地段长度创造了条件。
由于各地区的降雨量相差悬殊，道床材质不同，道床脏污程度不同，在线路维修作业中，对于降雨量较多的地区，可采用图2中I、18两部分的组合式大型养路机械。对于降雨量较少的地区，及石质较好的花岗岩道床地段，则采用图2中18部分的组合式大型养路机械。降雨量较多较潮湿的地区，及石质较易粉碎的石灰石道床，采用图2中边坡清筛机构5，解决了长期不定期采用手工清筛或缺少道床边坡清筛作业项目造成的道床排水不畅、道床翻浆、路基陷槽等病害。不仅提高了线路维修质量，延长了线路维修周期，而且使线路维修机械化作业程度，由现有机组的30％提高到70％。
由于在所述机械中设置了分碴机构4，可将道床表层清碴剥离，避免重复作业。在组合清筛配碴作业车后设置的配碴机构12，可向道床及时自动回填石碴，保证后续起捣作业质量。
上述组合式大型养路机械的制动系统为智能型微机控制的列车制动系统。
如图6所示，本发明提出的一种组合式大型养路机械的控制室内设有网络控制系统，通过列车总线分别联接设置在车列两端的操纵控制室Z1、Z5、及组合式物料运输作业车、组合式清筛配碴作业车、组合式起整作业车中的作业控制室Z2、Z3、Z4。设置在牵引动车的操纵控制室包括牵引控制单元、制动控制单元及故障显示和诊断单元以及显示器。作业车中的作业控制室包括作业控制单元、制动控制单元、照明控制单元及故障显示和诊断单元以及显示器。它们都是通过列车网络控制系统实现相关功能，在需要的时候可独立控制。
网络控制系统采用双绞屏蔽线电缆，双通道热备份工作，屏蔽电缆采用车辆双侧走线，在车辆端部连到插座上，动力车和每个作业车以及每节物料运输车辆均设一个网络节点并与列车总线相联。
组合式大型养路机械的网络控制系统实现了牵引/制动控制、作业控制、照明控制、设备状态监测、故障数据存储、显示和诊断功能。系统内各计算机装置的硬件实行模块化、通用化。网络系统符合国际标准。
上述网络系统通过获取司机手柄给定信息，实现列车速度控制；收集各车主要设备的诊断数据和故障信息，并在显示器上用弹出窗口显示出来，必要时还给出音响信号，为司机、作业员提供醒目、明了的运行信息；上述网络实施列车总线的通信管理，动力车的重联控制，并对各车的供电、照明等设备进行集中控制。
物料运输车组的作业控制如图7所示，物料运输车的控制系统与列车总线相联接，并同时联接D/A及D/O，通过D/A联接到伺服驱动控制器，经伺服驱动控制器联接到比例伺服阀，由比例阀控制定量马达并同时通过电流反馈单元传给伺服驱动控制器，由定量马达控制物料运输车的底部带式输送机构，由设置在底部带式输送机构上的载荷、物料位置、皮带打滑及断裂等传感器连接放大器，将信号通过A/D和D/I反馈给物料作业控制系统，底部带式输送机构通过速度传感器联接放大器，将信号通过A/D反馈给物料作业控制系统；通过D/O控制驱动器，由驱动器连接定量泵、溢流阀、电磁换向阀、平衡阀等分别驱动关节式带式输送机构和底部带式输送机构辅助系统、关节式带式输送机构速度调节系统，关节式带式输送机构速度调节系统联接皮带打滑及断裂等传感器，将信号通过A/D和D/I反馈给物料作业控制系统。
Claims (10)
1、一种组合式大型养路机械，其特征在于：其包括组合式物料运输作业车、组合式清筛配碴作业车及组合式起整作业车，其中：
该机械在一个车列式平台上设有分碴、道床边坡清筛、枕底清筛、配碴作业机构；两次并分层捣固、稳定作业机构及配碴整形作业机构；污土储存、运输、排卸作业机构；具有集中动力可高速牵引作业机组进入、退出作业区间和跨区间运行，作业时低速连续式成列作业或分组作业；所述作业机构都设立一个网络节点，通过列车总线分别连接操纵控制室、及组合式物料运输作业车、组合式清筛配碴作业车、组合式起整作业车中的作业控制室，以网络控制系统实行全车作业的自动控制及作业内容的管理，各作业车也可分组控制；对列车进行牵引和制动、作业、照明，对设备状态、故障状态的监测，以及对故障数据进行存储、显示和判断，可实行集中控制，也可实行分组控制；制动系统为智能型微机控制的列车制动系统；
各作业设备间通过可摘挂车钩连接，它们可以是一个整体，也可分开独立作业。
2、根据权利要求1所述的一种组合式大型养路机械，其特征在于：所述组合式清筛配碴作业车包括自动走行机构，其上设有枕底清筛机构及带式输送机构，后端两侧设有配碴机构；
所述组合式起整作业车的车列平台的前端设有第一捣固单元，包括第一捣固机构及起道机构；其后设有第一稳定单元，包括第一稳定机构及起道机构；第二捣固单元设置在第一稳定单元的后部，包括第二捣固机构、起道机构及第一测量系统；第二捣固单元后设置第二稳定单元，包括第二稳定机构、起道机构及第二测量系统；在第二稳定单元的后部设有配碴整形机构；所述组合式起整作业车的尾部设有操纵控制室。
3、根据权利要求1所述的一种组合式大型养路机械，其特征在于：组合式物料运输作业车包括牵引动车，物料运输车组及边坡清筛机构，所述的牵引动车设有操纵控制室；
所述物料运输车组分为两组，通过铰接式转向架分别组合在车列平台上，两铰接式车列平台间通过可摘挂车钩联接；每辆物料运输车上均设有关节式输送机构，通过微电子和液压控制系统自动向前一辆车输送物料或向车外排卸物料，物料运输车内设有多节车辆自动纵向连续输送的带式输送机构，并与所述关节式运输机构相配合向前或向车外输送或排卸物料。
4、根据权利要求1所述的一种组合式大型养路机械，其特征在于：所述边坡清筛机构两侧设有分碴机构，其后设有道床边坡石碴挖掘机构，所述边坡清筛机构上还设有带式输送机构。
5、根据权利要求2或3所述的一种组合式大型养路机械，其特征在于：所述控制室内设有网络控制系统，动力车及每个作业车以及每节物料运输车辆都设立一个网络节点，所述操纵控制室设置在车列两端。
6、根据权利要求1所述的一种组合式大型养路机械，其特征在于：在牵引动车的操纵控制室内，包括牵引控制单元、制动控制单元、故障显示和诊断单元及显示器，它们通过网络控制系统实现相关功能。
7、根据权利要求1所述的一种组合式大型养路机械，其特征在于：作业车中作业控制室包括作业控制单元、制动控制单元、照明控制单元、故障显示和诊断单元及显示器，它们通过网络控制系统实现相关功能。
8、根据权利要求1所述的一种组合式大型养路机械，其特征在于：网络控制系统采用双绞屏蔽线电缆，双通道热备份工作，屏蔽电缆采用车辆双侧走线，在车辆端部连到插座上，动力车和每个作业车均设一个网络节点并与总线相连。
9、利用权利要求1所述组合式大型养路机械的作业方法，其特征在于：采用分离预卸碴和表层清碴，分步清筛和多次配碴回填，两次并分层起捣、稳定的作业流程；所述组合式大型养路机械在牵引动车的牵引下进入施工地点并向前移动，顺序完成以下操作步骤：由设置在边坡清筛机构前端两侧的分碴机构将线路两侧道床边坡的预卸新碴及表层清碴剥离至两侧路肩上、道床边坡石碴挖掘机构和清筛机构进行道床边坡清筛、由枕底清筛机构进行道床枕底清筛、并同时将道床边坡及枕底清筛后的污土经带式输送机构输送至物料运输车内储存、随着车列的向前移动，设置在枕底清筛机构后部两侧的配碴机构将两侧路肩上的石碴回填至道床、设置在组合式清筛配碴作业车后部的组合式起整作业车的第一捣固单元进行第一次起道及捣固、然后进行第一次动力稳定、再由第二捣固单元进行第二次起拔道捣固及激光准直抄平、然后进行第二次动力稳定及激光准直抄平、最后由设置在第二稳定单元后部的配碴整形机构进行道床配碴整形。
10、根据权利要求9所述组合式大型养路机械的作业方法，其特征在于：所述组合式物料运输车分为两组，当第一组物料运输车装满污土时，由牵引动车牵引此组到指定地点排卸，第二组物料运输车继续输送储存筛后污土，当第一组物料运输车污土排空返回作业区间后，又与第二组联挂，后面的污土可继续向第一组的车辆中输送和储存，当第一组装满后，又被牵引到指定地点排卸，返回后再与第二组联挂，继续输送储存污土，直至规定作业时间结束后，整个车列被牵引出作业区间。
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