DE112012001955T5 - Brennstoffzellenfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist der effiziente Einbau eines Brennstoffzellensystems unter einem Boden eines Fahrzeugheckabschnitts und der Schutz des Brennstoffzellensystems, wenn auf den Heckabschnitt des Fahrzeugs eine Vorwärtsstoßkraft wirkt. Diese wird gelöst durch ein Brennstoffzellenfahrzeug, in dem ein Brennstoffzellensystem einen Gastank, der zum Lagern eines Brennstoffgases konfiguriert ist, und eine Brennstoffzelleneinheit, die durch Integrieren eines Brennstoffzellenstapels, eines Einlasskanals und eines Auslasskanals gebildet ist, enthält, wobei der Gastank in einem Raum unter einem Heckabschnittsboden, der über einen vertikalen Wandabschnitt mit einem Frontabschnittsboden verbunden ist und der an den vertikalen Wandabschnitt angrenzt, angeordnet ist und wobei die Brennstoffzelleneinheit hinter dem Gastank angeordnet ist. In dem Brennstoffzellenfahrzeug ist ein Achskörper, der in einer Fahrzeugbreitenrichtung verläuft und das linke und das rechte Hinterrad miteinander verbindet, hinter dem Gastank angeordnet, ist die Brennstoffzelleneinheit zwischen dem Achskörper und einem hinteren Stoßfänger angeordnet und sind vertikale Wände des vorderen und des hinteren Abschnitts des Brennstoffzellenstapels mit einem einlassseitigen Abschnitt des Einlasskanals und/oder mit einem auslassseitigen Abschnitt des Auslasskanals bedeckt.
Description
- [Technisches Gebiet]
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffzellenfahrzeug und bezieht sich insbesondere auf ein Brennstoffzellenfahrzeug, das mit einem Brennstoffzellenstapel ausgestattet ist, an dem ein Einlasskanal und ein Auslasskanal angebracht sind.
- [Stand der Technik]
- Ein Brennstoffzellensystem enthält eine Wasserstoffgas-Zuführungsvorrichtung, eine Luftzuführungsvorrichtung und eine Kühlvorrichtung.
- Herkömmlich weisen viele Brennstoffzellensysteme für Fahrzeuge ein wassergekühltes Brennstoffzellensystem auf, in dem Luft mit einem Kompressor verdichtet wird und daraufhin einem Brennstoffzellenstapel zugeführt wird, um die Ausgangsdichte des Brennstoffzellenstapels zu verbessern, und in dem der Brennstoffzellenstapel mit Kühlwasser gekühlt wird.
- [Entgegenhaltungsliste]
- [Patentliteratur]
- [PTL 1]
-
- Offengelegtes
japanisches Patent Nr. 2004-42828 - [Zusammenfassung der Erfindung]
- [Technische Probleme]
- Die oben angegebene Patentliteratur 1 beschreibt die folgende Struktur. In einem Brennstoffzellenfahrzeug, das mit einem wassergekühlten Brennstoffzellensystem ausgestattet ist, sind ein Brennstoffzellenstapel und Zubehörvorrichtungen dafür an einem leiterförmigen Hilfsrahmen angebracht und sind diese Komponenten in einem Heckabschnitt einer Fahrzeugkarosserie einteilig eingebaut.
- Eine solche Struktur verbessert die Montagefähigkeit des Brennstoffzellensystems an dem Fahrzeug und kann das Brennstoffzellensystem unter Verwendung des Hilfsrahmens schützen, wenn auf einen Heckabschnitt des Fahrzeugs eine Vorwärtsstoßkraft wirkt.
- Da der Raum in einem unteren Abschnitt des Fahrzeugs durch eine Größe, die dem Hilfsrahmen entspricht, verringert ist, weist diese Struktur allerdings einen Nachteil auf, dass der Brennstoffzellenstapel nicht in den unteren Abschnitt des Fahrzeugs eingebaut werden kann und dass ein Fahrgastraum des Fahrzeugs wegen des Brennstoffzellenstapels verringert ist.
- Unter den Brennstoffzellensystemen gibt es ein luftgekühltes Brennstoffzellensystem, das Luft als ein Reaktionsgas und ebenfalls als ein Kühlmedium verwendet.
- Da das luftgekühlte Brennstoffzellensystem die Luftzufuhr und die Kühlung des Brennstoffzellenstapels unter Verwendung eines Einlasskanals, eines Auslasskanals und eines Gebläses ausführen kann, sind die Strukturen der Zubehörvorrichtungen im Vergleich zu jenen des wassergekühlten Brennstoffzellensystems einfach.
- Dementsprechend ist das luftgekühlte Brennstoffzellensystem in dem unteren Abschnitt des Fahrzeugs leicht einzubauen.
- Allerdings weist das luftgekühlte Brennstoffzellensystem einen Nachteil auf, dass zu dem System eine Struktur hinzugefügt werden muss, die das Brennstoffzellensystem schützt, wenn auf den Heckabschnitt des Fahrzeugs eine Vorwärtsstoßkraft wirkt.
- Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist der effiziente Einbau eines Brennstoffzellensystems unter einem Boden eines Fahrzeugheckabschnitts und der Schutz des Brennstoffzellensystems mit einer einfachen Struktur, wenn auf den Heckabschnitt des Fahrzeugs eine Vorwärtsstoßkraft wirkt.
- [Lösung der Aufgabe]
- Zur Lösung der obigen Aufgabe schafft die vorliegenden Erfindung ein Brennstoffzellenfahrzeug, in dem ein Brennstoffzellensystem einen Gastank, der zum Lagern eines Brennstoffgases konfiguriert ist, und eine Brennstoffzelleneinheit, die durch Integrieren eines Brennstoffzellenstapels, eines Einlasskanals und eines Auslasskanals gebildet ist, enthält, wobei der Gastank in einem Raum unter einem Heckabschnittsboden, der über einen vertikalen Wandabschnitt mit einem Frontabschnittsboden verbunden ist und der an den vertikalen Wandabschnitt angrenzt, angeordnet ist und wobei die Brennstoffzelleneinheit hinter dem Gastank angeordnet ist, wobei ein Achskörper, der in einer Fahrzeugbreitenrichtung verläuft und der das linke und das rechte Hinterrad miteinander verbindet, hinter dem Gastank angeordnet ist, wobei die Brennstoffzelleneinheit zwischen dem Achskörper und einem hinteren Stoßfänger angeordnet ist und vertikale Wände des vorderen und des hinteren Abschnitts des Brennstoffzellenstapels mit einem einlassseitigen Abschnitt des Einlasskanals und/oder mit einem auslassseitigen Abschnitt des Auslasskanals bedeckt sind.
- [Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
- Da der Achskörper, der in der Fahrzeugbreitenrichtung verläuft und das linke und das rechte Hinterrad miteinander verbindet, in der oben ausführlich beschriebenen vorliegenden Erfindung hinter dem Gastank angeordnet ist und die Brennstoffzelleneinheit zwischen dem Achskörper und dem hinteren Stoßfänger angeordnet ist, kann das Brennstoffzellensystem unter dem Boden eines Fahrzeugheckabschnitts effizient eingebaut werden.
- Darüber hinaus ist die Bewegung der Brennstoffzelleneinheit in Richtung einer Bugseite des Fahrzeugs durch den Achskörper beschränkt und wird dadurch verhindert, dass die Brennstoffzelleneinheit auf den Gastank auftrifft, wenn auf den Heckabschnitt des Fahrzeugs eine Vorwärtsstoßkraft wirkt.
- Darüber hinaus sind die vertikalen Wände des vorderen und des hinteren Abschnitts des Brennstoffzellenstapels mit dem einlassseitigen Abschnitt des Einlasskanals und/oder mit dem auslassseitigen Abschnitt des Auslasskanals bedeckt.
- Somit verformt sich der Einlasskanal oder der Auslasskanal, um die Stoßkraft aufzunehmen, und kann der Brennstoffzellenstapel dadurch geschützt werden, wenn sich die Brennstoffzelleneinheit wegen einer Stoßkraft in Richtung der Bugseite des Fahrzeugs bewegt und zwischen dem hinteren Stoßfänger und dem Achskörper liegt.
- Dementsprechend ist es in der vorliegenden Erfindung möglich, das Brennstoffzellensystem unter dem Boden des Fahrzeugheckabschnitts effizient einzubauen und sowohl den Gastank als auch den Brennstoffzellenstapel zu schützen, wenn auf den Heckabschnitt des Fahrzeugs eine Vorwärtsstoßkraft wirkt.
- Darüber hinaus sind die linke und die rechte Seite der Brennstoffzelleneinheit mit dem linken und mit dem rechten Abschnitt des Achskörpers und mit dem linken und mit dem rechten Hinterreifen bedeckt. Dementsprechend kann der Brennstoffzellenstapel mit einer einfachen Struktur vor der Stoßkraft geschützt werden, wenn auf einen linken Abschnitt oder auf einen rechten Abschnitt des Fahrzeugs eine Stoßkraft in einer Links-rechts-Richtung wirkt.
- [Kurzbeschreibung der Zeichnungen]
-
1 ist eine Seitenansicht eines Brennstoffzellenfahrzeug-Heckabschnitts. (Ausführungsform) -
2 ist eine Draufsicht des Brennstoffzellenfahrzeug-Heckabschnitts. (Ausführungsform) -
3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Brennstoffzelleneinheit. (Ausführungsform) -
4 ist eine perspektivische Ansicht der Brennstoffzelleneinheit. (Ausführungsform) -
5 ist eine Draufsicht der Brennstoffzelleneinheit. (Ausführungsform) -
6 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Brennstoffzelleneinheit längs der Linie A-A aus5 . (Ausführungsform) - [Beschreibung von Ausführungsformen]
- Im Folgenden ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben.
- [Ausführungsform]
-
1 bis6 veranschaulichen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - In
1 und2 bezeichnet das Bezugszeichen1 ein Brennstoffzellenfahrzeug, das ein Vierradfahrzeug ist. Das Brennstoffzellenfahrzeug1 enthält ein luftgekühltes Brennstoffzellensystem2 , das Luft als ein Reaktionsgas und als ein Kühlmedium verwendet. - Wie in
1 bis4 gezeigt ist, enthält das Brennstoffzellensystem2 : eine Brennstoffzelleneinheit6 , die durch Integrieren eines Brennstoffzellenstapels3 , eines Einlasskanals4 und eines Auslasskanals5 gebildet ist; und einen Gastank7 , der zum Lagern eines Brennstoffgases konfiguriert ist. - In diesem Fall ist der Gastank
7 in einem Raum11 angeordnet, der sich unter einem Heckabschnittsboden10 befindet, der über einen vertikalen Wandabschnitt9 mit einem Frontabschnittsboden8 verbunden ist und der an den vertikalen Wandabschnitt9 angrenzt, wobei die Brennstoffzelleneinheit6 hinter den Gastank7 angeordnet ist. - Darüber hinaus weist das Brennstoffzellenfahrzeug
1 die folgende Konfiguration auf. Hinter dem Gastank7 ist ein Achskörper14 angeordnet, der in einer Fahrzeugbreitenrichtung verläuft und das linke und das rechte Hinterrad12 ,13 miteinander verbindet, zwischen dem Achskörper14 und einem hinteren Stoßfänger15 ist die Brennstoffzelleneinheit6 angeordnet und vertikale Wände3a ,3b des vorderen und des hinteren Abschnitts des Brennstoffzellenstapels3 sind mit einem einlassseitigen Abschnitt des Einlasskanals4 und mit einem auslassseitigen Abschnitt des Auslasskanals5 bedeckt. - Da der Achskörper
14 , der in der Fahrzeugbreitenrichtung verläuft und das linke und das rechte Hinterrad miteinander verbindet, hinter dem Gastank7 angeordnet ist und die Brennstoffzelleneinheit6 zwischen dem Achskörper14 und dem hinteren Stoßfänger15 angeordnet ist, ist das Brennstoffzellensystem2 unter dem Heckabschnittsboden10 , der ein Boden eines Fahrzeugheckabschnitts ist, effizient eingebaut. - Darüber hinaus ist die Bewegung der Brennstoffzelleneinheit
6 in Richtung einer Bugseite des Fahrzeugs durch den Achskörper14 beschränkt, wenn auf den Heckabschnitt des Fahrzeugs eine Vorwärtsstoßkraft wirkt, wodurch verhindert wird, dass die Brennstoffzelleneinheit6 auf den Gastank7 auftrifft. - Die vertikalen Wände
3a ,3b des vorderen und des hinteren Abschnitts des Brennstoffzellenstapels3 sind mit dem einlassseitigen Abschnitt des Einlasskanals4 und/oder mit dem auslassseitigen Abschnitt des Auslasskanals5 bedeckt. Somit verformt sich der Einlasskanal4 oder der Auslasskanal5 , um die Stoßkraft aufzunehmen, und kann der Brennstoffzellenstapel3 dadurch geschützt werden, wenn sich die Brennstoffzelleneinheit6 wegen einer Stoßkraft in Richtung der Bugseite des Fahrzeugs bewegt und zwischen dem hinteren Stoßfänger15 und dem Achskörper14 liegt. - Dementsprechend ist es in der vorliegenden Erfindung möglich, das Brennstoffzellensystem
2 unter dem Heckabschnittsboden10 , der der Boden des Fahrzeugheckabschnitts ist, effizient einzubauen und sowohl den Gastank7 als auch den Brennstoffzellenstapel3 zu schützen, wenn auf den Heckabschnitt des Brennstoffzellenfahrzeugs1 eine Vorwärtsstoßkraft wirkt. - Darüber hinaus sind die linke und die rechte Seite der Brennstoffzelleneinheit
6 mit dem linken und mit dem rechten Abschnitt des Achskörpers14 und mit dem linken und mit dem rechten Hinterreifen12 ,13 bedeckt. Dementsprechend kann der Brennstoffzellenstapel3 vor der Stoßkraft geschützt werden, wenn auf einen linken Abschnitt oder auf einen rechten Abschnitt des Fahrzeugs eine Stoßkraft in einer Links-rechts-Richtung wirkt. - Wie in
3 bis6 gezeigt ist, enthält die Brennstoffzelleneinheit6 genauer einen Rahmen16 , an dem der Brennstoffzellenstapel3 befestigt ist, den Einlasskanal4 , der an der linken und an der rechten Seite eines unteren Abschnitts des Brennstoffzellenstapels3 angebracht ist, und den Auslasskanal5 , der einen oberen Abschnitt und den vorderen und den hinteren Abschnitt des Brennstoffzellenstapels3 bedeckt. - In diesem Fall ist der Auslasskanal
5 aus einem vorderen Auslasskanal17 und aus einem hinteren Auslasskanal18 gebildet. Der vordere Auslasskanal17 ist aus einer vorderen oberen Abdeckung19 , die einen vorderen oberen Abschnitt des Brennstoffzellenstapels3 bedeckt, und aus einer vorderen Abdeckung20 , die eine Vorderseite des Brennstoffzellenstapels3 bedeckt, gebildet. Der hintere Auslasskanal18 ist aus einer hinteren oberen Abdeckung21 , die einen hinteren oberen Abschnitt des Brennstoffzellenstapels3 bedeckt, und aus einer hinteren Abdeckung22 , die eine Rückseite des Brennstoffzellenstapels3 bedeckt, gebildet. - Wie in
6 gezeigt ist, sind die vertikalen Wände3a ,3b des vorderen und des hinteren Abschnitts des Brennstoffzellenstapels3 z. B. mit dem auslassseitigen Abschnitt des Auslasskanals5 bedeckt. - Wie in
6 gezeigt ist, verlaufen darüber hinaus in dem auslassseitigen Abschnitt des Auslasskanals5 , der die vertikalen Wände3a ,3b des vorderen und des hinteren Abschnitts des Brennstoffzellenstapels3 bedeckt, Durchlässe24 ,25 davon in der Fahrzeug-aufwärts-abwärts-Richtung. - Im Ergebnis sind der Durchlass
24 an der Vorderseite, der sich in dem auslassseitigen Abschnitt bei der vorderen Abdeckung20 des Auslasskanals5 befindet, und der Durchlass25 an der Rückseite, die sich in dem auslassseitigen Abschnitt bei der hinteren Abdeckung22 des Auslasskanals5 befindet, in einer solchen Richtung angeordnet, dass sich die Durchlässe leicht verformen, wenn in der Fahrzeug-vorwärts-rückwärts-Richtung eine Stoßkraft wirkt. Dementsprechend kann die Aufnahme einer in der Fahrzeug-vorwärts-rückwärts-Richtung wirkenden Stoßkraft verbessert werden. - Darüber hinaus ist über der Brennstoffzelleneinheit
6 eine nachladbare Sekundärbatterie (auch als ”Batterie” bezeichnet)26 angeordnet. - Wie in
1 gezeigt ist, ist die nachladbare Sekundärbatterie26 genauer auf dem Heckabschnittsboden10 zwischen einer Rückbank27 des Brennstoffzellenfahrzeugs1 und einer Gruppe des hinteren Stoßfängers15 und einer Heckklappe28 , die sich über dem hinteren Stoßfänger15 befindet, angeordnet, sodass das Fahrzeug selbst dann fahren kann, wenn keine Leistungserzeugung des Brennstoffzellenstapels3 ausgeführt wird. - Die Sekundärbatterie
26 weist eine höhere Steifheit als die Brennstoffzelleneinheit6 und der Gastank7 auf und weist eine Struktur auf, die sich weniger zusammendrücken lässt. - Dementsprechend ist die Sekundärbatterie
26 über der Brennstoffzelleneinheit6 angeordnet, um eine Struktur zu erzielen, in der die Sekundärbatterie26 weder auf die Brennstoffzelleneinheit6 noch auf den Gastank7 auftrifft, selbst wenn auf den Heckabschnitt des Fahrzeugs eine Vorwärtsstoßkraft wirkt und sich die Sekundärbatterie26 in Richtung der Bugseite des Fahrzeugs bewegt. - Dadurch können der Gastank
7 und die Brennstoffzelleneinheit6 vor einem Zusammenstoß mit der Sekundärbatterie26 geschützt werden. - Außerdem enthält der Brennstoffzellenstapel
3 , wie in6 gezeigt ist, eine Lufteinlassfläche29 , von der Luft ins Innere eingeleitet wird, und, wie in3 und6 gezeigt ist, eine Luftablassfläche30 , von der Luft jeweils von Oberflächen auf gegenüberliegenden Seiten nach außen abgelassen wird. - In diesem Fall ist der Brennstoffzellenstapel
3 unter dem Heckabschnittsboden10 des Brennstoffzellenfahrzeugs1 mit der nach oben weisenden Luftablassfläche30 angeordnet und sind auf der Seite der Luftablassfläche30 mehrere zum Ansaugen von Luft konfigurierte Lüfter31 angeordnet. - Darüber hinaus ist der Brennstoffzellenstapel
3 an dem rahmenförmigen Rahmen16 befestigt, der die vordere, die hintere, die linke und die rechte Seite des Brennstoffzellenstapels3 umgibt, und sind der Einlasskanal4 und der Auslasskanal5 an dem Außenabschnitt des Rahmens16 angebracht. - In diesem Fall verläuft ein Durchlass (nicht gezeigt) des Einlasskanals
4 entlang der Lufteinlassfläche29 und vertikaler Wände (nicht gezeigt) des linken und des rechten Endabschnitts des Brennstoffzellenstapels3 und ist sowohl in dem linken als auch in dem rechten Endabschnitt und in einem Mittelabschnitt des Durchlasses eine Lufteilassöffnung23 nach oben geöffnet. - Darüber hinaus verlaufen hinsichtlich des Auslasskanals
5 der Durchlass24 an der Vorderseite und der Durchlass25 an der Rückseite entlang der Luftablassfläche30 und der vertikalen Wände3a ,3b des vorderen und des hinteren Abschnitts des Brennstoffzellenstapels3 und sind ein Paar Luftablassöffnungen32 ,33 in einem vorderen Endabschnitt des Durchlasses24 bzw. in einem hinteren Endabschnitt des Durchlasses25 offen. In diesem Fall wird Luft, die, wie durch die schraffierten Pfeile aus6 gezeigt ist, von einer Oberseite zu einer Unterseite vor dem Einlasskanal4 fließt, von der Luftablassöffnung32 auf der Bugseite in Richtung der Heckseite des Fahrzeugs entlang einer unteren Oberfläche des Einlasskanals4 abgelassen. - Darüber hinaus wird Luft, die, wie durch die schraffierten Pfeile aus
6 gezeigt ist, hinter dem Einlasskanal4 von einer Oberseite zu einer Unterseite strömt, von der Luftablassöffnung33 auf der Rückseite in Richtung der Rückseite des Fahrzeugs abgelassen. - Obgleich in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die vertikalen Wände
3a ,3b des vorderen und des hinteren Abschnitts des Brennstoffzellenstapels3 mit dem auslassseitigen Abschnitt des Auslasskanals5 bedeckt sind, kann die Konfiguration derart sein, dass die Strukturen des Einlasskanals4 und des Auslasskanals5 vertauscht sind und dass die vertikalen Wände des vorderen und des hinteren Abschnitts des Brennstoffzellenstapels3 mit dem einlassseitigen Abschnitt des Einlasskanals4 bedeckt sind. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Brennstoffzellenfahrzeug
- 2
- Brennstoffzellensystem
- 3
- Brennstoffzellenstapel
- 3a, 3b
- vertikale Wand
- 4
- Einlasskanal
- 5
- Auslasskanal
- 6
- Brennstoffzelleneinheit
- 7
- Gastank
- 8
- Frontabschnittsboden
- 9
- vertikaler Wandabschnitt
- 10
- Heckabschnittsboden
- 11
- Raum
- 12, 13
- linkes und rechtes Hinterrad
- 14
- Achskörper
- 15
- hinterer Stoßfänger
- 16
- Rahmen
- 17
- vorderer Auslasskanal
- 18
- hinterer Auslasskanal
- 19
- vordere obere Abdeckung
- 20
- vordere Abdeckung
- 21
- hintere obere Abdeckung
- 22
- hintere Abdeckung
- 23
- Lufteinlassöffnung
- 24, 25
- Durchlass
- 26
- Sekundärbatterie (auch als ”Batterie” bezeichnet)
- 27
- Rückbank
- 28
- Heckklappe
- 29
- Lufteinlassfläche
- 30
- Luftablassfläche
- 31
- Gebläse
- 32, 33
- Luftablassöffnung
Claims (3)
- Brennstoffzellenfahrzeug, in dem ein Brennstoffzellensystem einen Gastank, der zum Lagern eines Brennstoffgases konfiguriert ist, und eine Brennstoffzelleneinheit, die durch Integration eines Brennstoffzellenstapels, eines Einlasskanals und eines Auslasskanals gebildet ist, enthält, wobei der Gastank in einem Raum unter einem Heckabschnittsboden, der über einen vertikalen Wandabschnitt mit einem Frontabschnittsboden verbunden ist und der an den vertikalen Wandabschnitt angrenzt, angeordnet ist und wobei die Brennstoffzelleneinheit hinter dem Gastank angeordnet ist, wobei ein Achskörper, der in einer Fahrzeugbreitenrichtung verläuft und der das linke und das rechte Hinterrad miteinander verbindet, hinter dem Gastank angeordnet ist, die Brennstoffzelleneinheit zwischen dem Achskörper und einem hinteren Stoßfänger angeordnet ist, und vertikale Wände des vorderen und des hinteren Abschnitts des Brennstoffzellenstapels mit einem einlassseitigen Abschnitt des Einlasskanals und/oder mit einem auslassseitigen Abschnitt des Auslasskanals bedeckt sind.
- Brennstoffzellenfahrzeug nach Anspruch 1, wobei der einlassseitige Abschnitt des Einlasskanals und/oder der auslassseitige Abschnitt des Auslasskanals, der die vertikalen Wände des vorderen und des hinteren Abschnitts des Brennstoffzellenstapels bedeckt, einen Durchlass aufweist, der in einer Fahrzeug-aufwärts-abwärts-Richtung verläuft.
- Brennstoffzellenfahrzeug nach Anspruch 1, wobei über der Brennstoffzelleneinheit eine nachladbare Sekundärbatterie angeordnet ist.
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