DE3490678T1 - Fußpedal-Vorrichtung - Google Patents
Fußpedal-VorrichtungInfo
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Description
S 8128
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung
zur Steuerung der Bewegung eines Fahrzeugs und insbesondere auf eine Fußpedalanordnung zur Steuerung einer Vielzahl von
Fahrzeugbewegungsfunktionen.
Stand der Technik:
In der Vergangenheit wurden Fahrzeuge, wie beispielsweise Hubstapler vorteilhafterweise mit kombinierten Fahrzeuggeschwindigkeits-
und Fahrzeugsrichtungs-Steuermitteln ausgestattet. Solche kombinierten Steuermittel weisen typischerweise
ein Fußpedal auf, welches zur Geschwindigkeitssteuerung beweglich ist, und ferner einen oder mehrere unabhängige Fußpedalschalter,
die am Fußpedal befestigt sind und zur Richtungssteuerung bewegbar sind. Solche Anordnungen erleichtern
die Steuerung von sowohl der Fahrzeuggeschwindigkeit und auch der Vorwärts- und Rückwärtsfahrzeugrichtung mit einer
einzigen fußbetätigten Steuerung.
Konventionelle fußbetätigte Richtungssteuerungen weisen typischerweise
Vorwärts- und Rückwärtspedalteile auf, die mit dem Hauptfußpedal verbunden sind. Die Bewegung der Pedalteile
betätigt entsprechende mechanische auf dem Hauptpedal angeordnete
Schalter. Solche Schalter, die typischerweise zur Druckknopfmikroschalter-Bauart gehören, neigen zu mechanischem
Ausfall und zu atmosphärischer Verunreinigung. Zudem müssen die diskreten Pedalteile mit dem Hauptpedal zusammengebaut
werden, und zwar beispielsweise mit Gelenken oder anderen flexiblen Befestigungsvorrichtungen.
Ein weiterer Fortschritt des Standes der Technik ersetzt die zum Ausfall neigenden mechanischen Schalter durch Halleffektschalter
und magnetische Betätigungsvorrichtungen. Solche Anordnungen vermeiden das Problem der atmosphärischen Verunreinigung,
erhöhen aber die Kompliziertheit des Pedals und machen es weiterhin erforderlich, den mechanischen Zusammenbau
der Pedalteile am Hauptpedal vorzusehen.
Im Hinblick auf die obigen Probleme ist es vorteilhaft, eine Pedalanordnung vorzusehen, die im wesentlichen frei von zu
Ausfällen neigenden Vorrichtungen ist, die leicht zusammenzubauen ist, ohne daß unabhängige diskrete Pedalteile erforderlich
sind, und wobei sich eine dauerhafte nicht sehr anfällige und preiswerte Konstruktion ergibt.
Die Erfindung bezieht sich auf die Überwindung eines oder mehrerer der obengenannten Probleme.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
vorgesehen und zwar mit einer Basis mit einer im wesentlichen ebenen Oberfläche. Erste und zweite schaltbare
Glieder sind mit der Basis verbunden, wobei jedes eine Achse aufweist, die sich im wesentlichen senkrecht zu der ebenen
Oberfläche erstreckt. Ebenfalls mit der Basis ist ein Kissen
oder Aufnahmeteil verbunden, welches erste und zweite bewegliche
Glieder aufweist. Das Aufnahmeteil und die beweglichen Glieder sind von einheitlicher Konstruktion. Jedes
der beweglichen Glieder weist eine Kontaktoberfläche auf, die in einer Ebene im wesentlichen parallel zur Grundplanar-Oberfläche
liegt und ist axial ausgerichtet mit entsprechenden Gliedern der ersten und zweiten schaltbaren Glieder.
Die Erfindung sieht eine Pedalanordnung vor, die im wesentlichen frei von zu Ausfall neigenden Vorrichtungen ist, die
ferner leicht zusammenbaubar ist, und die von dauerhafter nicht-störanfälliger preiswerter Konstruktion ist. Die erwähnten
sowie weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden ins einzelne gehenden Beschreibung der Erfindung, im Zusammenhang
mit den beigefügten Zeichnungen. Die Zeichnungen sollen nicht die Erfindung definieren, sondern diese nur veranschaulichen.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung sei
auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen folgendes gezeigt ist:
Fig. 1 ist eine Draufsieht,die ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 2 ist eine bildliche Darstellung einer Schalteranordnung, verwendet in Verbindung mit einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 ist ein Schnitt eines Teils der Schalteranordnung der Fig. 2;
Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm der Schalteranordnung der Fig. 2;
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf ein Pedal, verwendet in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
und
Fig. 6 ist eine teilweise geschnittene Kantenansicht des Pedals der Fig. 5.
Es sei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, wo eine Vorrichtung dargestellt ist, die bestimmte Prinzipien der Erfindung verkörpert,
wobei die Vorrichtung im ganzen mit 10 bezeichnet ist. Es sei bemerkt, daß die folgende, ins einzelne gehende Beschreibung
sich auf das beste derzeit bekannte Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung 10 bezieht. Die Vorrichtung 10 kann jedoch zahlreiche andere Ausführungsbeispiele annehmen, ohne
den Rahmen der beigefügten Ansprüche zu verlassen, wie dies dem Fachmann anhand der Beschreibung klar wird.
ν Die Vorrichtung 10 weist ein Pedal 12, beispielsweise ein Beschleunigungspedal
eines Fahrzeugs, wie beispielsweise eines elektrischen Hubstaplers, auf. Das Pedal 12 ist über Gestänge
14 mit einem Fahrzeugsteuermechanismus 16 verbunden. Der Steuermechanismus 16 übt beispielsweise die Kontrolle über die Fahrzeuggeschwindigkeit
und die Richtung aus, und zwar infolge von Geschwindigkeits- und Richtungsbefehlssignalen, wie dies
im Stand der Technik bekannt ist.
Das Pedal 12 ist so gezeigt, daß es eine Schwingbewegung um eine Achse 18 vorsieht. Ein Druck auf dem Pedal 12, der ausreicht,
um die Vorspannung einer Feder 20 zu überwinden,, bewegt das Pedal 12 um die Achse 18. Das Bewegungsausmaß des
Pedals 12 um die Achse 18 wird in ein Geschwindigkeitsbefehlssignal,
beispielsweise durch einen Codierer 22 umgewandelt, und das Befehlssignal wird an den Steuermechanismus 16 geliefert.
Der Druck auf vorgewählten Teilen des Pedals 12 wird in Richtungsbefehlssignale umgewandelt, was im folgenden beschrieben
wird. Diese Richtungsbefehlssignale werden in gleicher Weise an den Steuermechanismus 16 geliefert.
Das Pedal 12, vergleiche dazu Fig. 2, weist eine Basis 24 mit einer im wesentlichen planaren (ebenen) Oberfläche 26
auf. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Basis 24 eine Aluminiumplatte. Mit der Basisplanaroberflache 26
sind erste und zweite schaltbare Glieder 28, 30, verbunden, wobei jedes eine entsprechende Achse 32, 34 aufweist, die
sich im wesentlichen senkrecht zur Basisplanaroberflache
26 erstreckt.
Die schaltbaren Glieder 28, 30 sind beispielsweise Membranschalter,
deren jede erste und zweite mit Abstand angeordnete leitende Kontakte 28a, 28b, 30a, 30b aufweist, und
zwar getrennt um eine umschlossene unter Druck setzbare Kammer 28c, 30c. Jede der unter Druck setzbaren Kammern 28c,
30c ist zur Druckverbindung mit der anderen der unter Druck setzbaren Kammern 28c, 30c und mit einem zugehörigen Druckreservoir
36 verbunden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Druckmedium ein im wesentlichen nicht-leitendes Gas,
beispielsweise Luft, und zwar gehalten auf einerAtmosphäre.
Die Kontakte 28a, 30a, 28b, 30b sind durch entsprechende leitende Leitungen mit einem Anschlußblock 38 verbunden. Im
bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Kontakte 28a, 30a,
28b, 30b und die Verbindungsleitungen flexible Leiter, die auf Schichten aus Polymerfilm abgeschieden oder positioniert
sind.
Die schaltbaren Glieder 28, 30 sind durch eine Anordnung von Schichten aus Polymerfilm auf der Basis 24 vorgesehen, und
zwar in der in Fig. 3 gezeigten Beziehung. Eine erste Schicht
aus Film 31a ist direkt auf die Basisplanaroberflache 26 aufgebracht.
Der erste leitende Kontakt 28a ist auf der ersten Schicht des Films 31a positioniert. Eine zweite Schicht des
Films 31b ist über der ersten Schicht 31a angeordnet und wirkt als ein Abstandselement. Die zweite Schicht des Films 31b
weist einen Ausschnittsteil auf, der den Kontakt 28a umgibt. Eine dritte Schicht des Films 31c ist über der zweiten Schicht
31b angeordnet, wobei der zweite leitende Kontakt 28b auf der dritten Schicht 31c positioniert ist. Der zweite leitende
Kontakt 28b wird benachbart und im wesentlichen parallel aber getrennt von dem ersten leitenden Kontakt 28a gehalten. Der
Ausschnittsteil der zweiten Schicht des Films 31b ist auf diese Weise durch die ersten und dritten Lagen des Films 31a, c
umschlossen und befindet sich in de-' unter Druck setzbaren Kammer 28c. Schließlich ist eine vierte Schutzschicht des Films 31d
über der dritten Schicht 31c vorgesehen. Eine derartige Anordnung ist im allgemeinen als ein Membranschalter bekannt und
ist verhältnismäßig undurchdringlich gegenüber atmosphärischer Verunreinigung infolge der vollständig abgedichteten Konstruktion.
Obwohl Fig. 3 nur eines der schaltbaren Glieder 28, 30 im Querschnitt darstellt, so sind doch die anderen
schaltbaren Glieder 28, 30 in ähnlicher Weise aufgebaut und weisen Elemente auf, die den oben diskutierten entsprechen.
Die schaltbaren Glieder 28, 30 und die elektrische Beziehung eines zum anderen wird in der schematischen Darstellung der
Fig. 4 gezeigt. Jedes schaltbare Glied 28, 30 weist einen ersten Kontakt 28a, 30a auf, und zwar verbunden gemeinsam
zu einem einzigen Leiter und einen zweiten Kontakt 28b, 30b verbunden mit entsprechenden individuellen Leitern.
Gemäß Fig. 5 weist das Pedal 12 auch ein Kissen oder Aufnahmeteil 40 auf, mit ersten und zweiten integralen beweglichen
Gliedern 42, 44. Das Aufnahmeteil ist aus flexiblem geformtem
Material, beispielsweise Gummi, aufgebaut und ist von einteiliger oder einheitlicher Konstruktion. Die beweglichen
Glieder 42, 44 sind an dem Aufnahmeteil oder Kissen 40 durch entsprechende geformte elastische Teile 46, 48 befestigt,
wie man dies am besten in der teilweise geschnittenen Ansicht des Aufnahmeteils 40 in Fig. 6 erkennt. Die elastischen Teile
46, 48 weisen jeweils - vergl. dazu wiederum Fig. 5 - einen gekrümmten Verbindungsteil 46a, 48a auf und einen oder
mehrere intermittierende im wesentlichen solide Verbindungsteile 46b, 48b. Die elastischen Teile 46, 48 verbinden die
entsprechenden beweglichen Glieder 42, 44 mit dem Rest des Aufnahmeteils 40, wobei die beweglichen Glieder 42, 44 in steuerbarer
Weise freigehalten werden, um sich unabhängig gegenüber dem Aufnahmeteil 40 zu bewegen, und zwar infolge einer an
das entsprechende bewegliche Glied 42, 44 angelegten Kraft.
Die Bewegung der beweglichen Glieder 42, 44 bezüglich des Aufnahmeteils 40 geschieht mit einer vorbestimmten Federkcnstante,
bestimmt durch die spezielle Konstruktion der entsprechenden elastischen Teile 46, 48. Die Federrate oder Federkonstante
ist in erster Linie durch die Eigenschaften des Formmaterials bestimmt, die Querschnittsfläche der elastischen
Glieder 46, 48 und das Verhältnis des- gekrümmten Verbindungsteils 46a, 48a zu den im wesentlichen soliden Verbindungsteilen
46b, 48b. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die vorbestimmte
Federkonstante im Bereich von 1 bis 15 englischem Pfund. Eine auf die beweglichen Glieder 42, 44 ausgeübte Kraft,
die die vorbestimmte Federkonstante übersteigt, bewirkt,daß die entsprechenden beweglichen Glieder 42, 44 sich bezüglich
des Aufnahmeteils 40 bewegen.
Der Fachmann erkennt, daß obwohl elastische Teile 46, 48 mit
vorgewählten geometrischen Formen in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet werden, auch andere Anordnungen und
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Konstruktionen aus den elastischen Teilen 46, 48 ohne weiteres in dem Pedal eingebaut sein können.
Der geschnittene Teil - vergl. dazu nunmehr Fig. 6 - zeigt,
daß das zweite bewegliche Glied 44 einen zweiten Kontaktteil 51 aufweist, und zwar mit einer zweiten Kontaktoberfläche 52.
Der Aufnahmeteil 40 ist mit der Basis 24 verbunden, wobei die zweite Kontaktoberfläche 52 in eine Ebene im wesentlichen
parallel zur Basisplanaroberflache 26 liegt. Die zweite Kontaktoberfläche
52 ist mit dem zweiten schaltbaren Glied 30 längs der Achse 34 ausgerichtet. Ein zweiter Anschlagteil 55,
im wesentlichen zylindrisch in seiner Form, umgibt den zweiten Kontaktteil 51 und weist eine zweite Anschlagoberfläche
56 auf, die in einer Ebene im wesentlich parallel zur zweiten Kontaktoberfläche 52 liegt und demgegenüber um einen vorbestimmten
Betrag versetzt ist.
Obwohl die Fig. 6 nur das zweite bewegliche Glied 44 im Querschnitt
zeigt, so ist doch das erste bewegliche Glied 42 in ähnlicher Weise konstruiert und weist Elemente auf, die
denjenigen, die oben beschrieben wurden, entsprechen, beispielsweise den ersten Kontaktteil 49, die erste Kontaktoberfläche
50, den ersten Anschlagteil 53 und die erste Anschlagoberfläche 54.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung 10 wird am besten unter Bezugnahme
auf seine Verwendung bei einem Fahrzeug beispielsweise einem Industriefahrzeug, wie beispielsweise einem elektrischen
Hubstapler, beschrieben.
Die Federrate der elastischen Teile 46, 48 wird derart ausgewählt,
daß sie kleiner ist als die Federrate der Feder 20.
Wenn daher an das Aufnahmekissen 40 eine Kraft angelegt wird, die größer ist als die Federrate des elastischen Teils 46, 48,
so schließt eine der ersten und zweiten Kontaktoberflächen 50, 52 das entsprechende schaltbare Glied 28, 30 durch Verschiebung
des Druckmediums in das Reservoir 36. Die Folge ist ein Richtungsbefehlssignal,
welches durch die flexiblen Leiter zu dem Steuermechanismus 16 geliefert wird. Eine übermäßige Versetzung
der schaltbaren Glieder 28, 30 wird durch die Anschlagteile 53, 55 verhindert. Infolge des großen Querschnittsgebiets der
Anschläge 53, 55 bezüglich der Kontaktteile 49, 51, begrenzen die Anschlagteile 53, 55 in effektiver Weise die Bewegung der
Kontaktteile 49, 51 und verhindern eine Beschädigung der schaltbaren Glieder 28, 30.
Zusätzlicher Druck am Kissenteil 40, größer als die Federrate der Feder 20, bewegt das Pedal 12 um die Achse 18. Die Pedalposition
wird durch die Codiervorrichtung 22 codiert und als ein Geschwindigkeitsbefehlssignal an den Steuermechanismus 16
geliefert. Der Steuermechanismus 16 spricht beispielsweise dadurch an, daß das Fahrzeug mit der Befehlsgeschwindigkeit in
Befehlsrichtung angetrieben wird. Der Unterschied der Federraten zwischen dem elastischen Teil 46, 48 und der Feder 20
stellt sicher, daß eine Richtung normalerweise ausgewählt wird, bevor der Geschwindigkeitsbefehl erzeugt wird.
Der Steuermechanismus 16 kann derart konstruiert sein, daß er jedes Geschwindigkeitsbefehlssignal ignoriert, das nicht
beispielsweise ein vorausgegangenes Richtungsbefehlssignal aufweist, und zwar im Falle, daß der Benutzer es fertig
bringt, den Kontakt mit den beweglichen Gliedern 42, 44 zu vermeiden, aber das Pedal 12 bewegt. Ferner kann der Steuermechanismus
16 auch die gleichzeitige Auswahl von beispielsweise Mehrfachrichtungen ignorieren, im Falle daß der Benutzer
gleichzeitig die beiden beweglichen Glieder 42, 44 niederdrückt. In jeder dieser Situationen kann in vorteilhafter Wei-
se das Fahrzeug dazu veranlaßt werden, in einer neutralen Betriebsart zu verbleiben. Die notwendige Schaltung entweder
in der Form von Hardware oder Software,- zur Erreichung solcher Federüberprüfungsfunktionen, kann ohne weiteres in den Steuermechanismus
16 durch einen Fachmann auf dem Gebiet der Elektronik eingebaut werden, wobei dies nicht ein Ziel der Erfindung
ist.
Weitere Aspekte, Ziele, Vorteile und Anwendungen der'Erfindung
erhält man aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche.
Claims (11)
1. Ein Pedal (12), welches folgendes aufweist:
eine Basis (24) mit einer im wesentlichen planaren Oberfläche (26),
erste und zweite schaltbare Glieder (28,30), verbunden mit der Basisplanaroberflache (26), wobei jedes der schaltbaren
Glieder (28,30) eine entsprechende Achse (32,34) aufweist, die sich im wesentlichen senkrecht zu der Basisplanaroberflache
(26) erstreckt, und
ein Aufnahmeteil (40) mit ersten und zweiten integralen beweglichen
Gliedern (42,44), wobei jedes der beweglichen Glieder (42,44) eine entsprechende Kontaktoberfläche (50,52) aufweist,
wobei das Aufnahmeteil (40) mit der Basis (24) verbunden ist, wobei die Kontaktoberflächen (50,52) in einer
Ebene im wesentlichen parallel zu der Basisplanaroberflache (26) liegen und ausgerichtet sind mit entsprechenden der
ersten und zweiten schaltbaren Glieder (28,30) längs der entsprechenden Achse (32,34), und wobei das Aufnahmeteil
(40) und die beweglichen Glieder (42,44) von einteiliger Konstruktion sind.
2. Ein Pedal (12), nach Anspruch 1, mit ersten und zweiten elastischen Teilen (46,48), und wobei die ersten und
zweiten beweglichen Glieder (42,44) mit dem Aufnahmeteil (40) durch die entsprechenden elastischen Teile (46,48) verbunden
sind.
3. Pedal (12) nach Anspruch 2, wobei die elastischen Teile (46,48) eine vorbestimmte Federrate bezüglich des Aufnahmeteils
(40) und der entsprechenden beweglichen Glieder (42,44) besitzen.
4. Pedal (12) nach Anspruch 3, wobei jedes der beweglichen Glieder (42,44) in steuerbarer Weise frei ist, um sich unabhängig
von dem Aufnahmeteil (40) zu bewegen, und zwar infolge einer an das entsprechende bewegliche Glied (42,44) angelegten Kraft, die die vorbestimmte Federrate übersteigt.
5. Pedal (12) nach Anspruch 4, wobei die vorbestimmte Federrate in einen Bereich von 1 bis 15 englischen Pfund liegt.
6. Pedal (12) nach Anspruch 2, wobei die elastischen Teile (46,48) jeweils einen gekrümmten Verbindungsteil (46a, 48a)
und einen intermittierenden im wesentlichen festen Verbindungsteil (46b, 48b) aufweisen.
7. Pedal (12) nach Anspruch 6, wobei das Aufnahmeteil (40) aus geformtem Gummi aufgebaut ist.
8. Pedal (12) nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten schaltbaren Glieder (28,30) Membranschalter sind, wobei
jeder der Membranschalter erste und zweite mit Abstand angeordnete elektrisch leitende Kontakte (28a, 28b, 30a, 30b)
aufweist, und zwar getrennt durch eine umschlossene unter Druck setzbare Kammer(28c, 30c), wobei die entsprechenden
unter Druck setzbaren Kammern (28c, 30c) zur Verbindung miteinander und mit einem zugehörigen Druckreservoir (36) verbunden
sind.
9. Pedal (12), wobei folgendes vorgesehen ist:
eine Basis (24) mit einer im wesentlichen planaren Oberfläche (26),
erste und zweite schaltbare Glieder (28,30) verbunden mit der Basisplanaroberflache (26), wobei jedes der schaltbaren
Glieder (28,30) eine entsprechende Achse (32,34) aufweist, die sich im wesentlichen senkrecht zu der Basisplanaroberflache (26)
erstreckt, und
ein einteiliges geformtes Gummiaufnahmeteil (40) mit ersten
und zweiten beweglichen Gliedern (42,44), wobei jedes der beweglichen Glieder (42,44) mit dem Aufnahmeteil (40) verbunden
ist, und zwar durch einen entsprechenden elastischen Teil (46, 48) mit einem gekrümmten Verbindungsteil (46a, 48a) und
einem intermittierenden, (dazwischenliegenden) im wesentlichen soliden Verbindungsteil (46b, 48b), wobei das Aufnahmeteil
(40) ferner mit der Basisplanaroberflache (26) verbunden ist
und jedes der ersten und zweiten beweglichen Glieder (42,44) unabhängig bezüglich des Aufnahmeteils (40) und der Basis
(24) bewegbar ist und zwar mit einer vorbestimmten Federrate längs entsprechender Achsen der erwähnten Achsen (32,34).
10. Vorrichtung (10) zur Steuerung der Geschwindigkeit und Richtung eines Fahrzeugs mit einem Fahrzeugsteuermechanismus (16), wobei folgendes vorgesehen ist:
ein Pedal (12) mit einer Basis (24) und drehbar um eine Achse (18),
ein Aufnahmeteil (40) mit ersten und zweiten beweglichen Teilen (42,44), wobei jedes der beweglichen Teile (42,44)
mit dem Aufnahmeteil (40) durch einen elastischen Teil (46, 48) verbunden ist, der eine vorbestimmte Federrate besitzt, und
ir
wobei das Aufnahmeteil (40) mit der Basis (24) verbunden ist und jedes der ersten und zweiten beweglichen Glieder (42,44)
unabhängig bezüglich des Aufnahmeteils (40) und der Basis (24) bewegbar ist, und zwar mit der vorbestimmten Federrate, und
wobei ferner ein Gestänge (14) mit dem Pedal (12) und dem Steuermechanismus (16) verbunden ist, wobei das Gestänge eine
Feder (20) aufweist, die dazu dient, das Pedal (12) entgegen der Drehung um die Achse (18) vorzuspannen, wobei die Feder
(20) eine Federrate aufweist, die größer ist als die Federrate der elastischen Teile (46, 48).
11. Vorrichtung (10) nach Anspruch 10, wobei das Aufnahme
teil (40) einschließlich der beweglichen Glieder (42,44) und der elastischen Teile (46,48) von einteiliger Konstruktion
ist.
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Legal Events
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Owner name: CATERPILLAR INDUSTRIAL INC., MENTOR, OHIO, US |
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