JP2008143621A - 油圧式移動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の油圧式移動装置を提供する。
【解決手段】油圧モーターが回転させる回転軸と、ボールネジ８のシャフト１１とを連係し、油圧モーターの駆動によりシャフト１１を回転させ、鉛直方向に起立したシャフト１１に沿ってナット１３を昇降可能とした。さらに、このナット１３に嵌着されたテンション上下スライド体１５にバランサー油圧シリンダー１９を配設し、当該ナット１３を鉛直上方に引張するようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、油圧モーターを備えた油圧式移動装置に関するものである。

従来、種々のワーク（例えばアルミサッシュの母材）を、予め定められた基準位置から所望位置まで上昇又は下降させる移動装置は、いくつか提案されている。例えば、電源により駆動するサーボモーターと鉛直方向に起立したボールネジとを組み合わせた構成が良く知られている（例えば、特許文献１参照。）。具体的には、サーボモーターの回転軸と、ボールネジのシャフトとを連結させると共に、当該シャフトに、シャフトに沿って昇降可能なナットが係合されている構成である。さらに、このナットは、ワークを保持する保持手段が配設されている。かかる構成にあって、サーボモーターをＯＮ状態として回転軸を回転させ、ボールネジのシャフトを回転させると、ナットがシャフトに沿って上昇又は下降し、これに伴いワークも上下動する。一方、ワークが所望の停止位置に到達したところでサーボモーターをＯＦＦ状態とすると、ナットが停止してその位置でワークを静止させることができる。なお、このようにサーボモーターとボールネジとを用いた構成は、ナットを微小量で移動させることも可能なため、高い精度でワークを所望位置に移動させることができることが良く知られている。

また、他の移動装置としては、鉛直方向に起立させた油圧シリンダーを用いた構成が知られている。具体的には、油圧シリンダーのロッド先端にワークを固定し、油圧シリンダーの内圧調整によりロッドを所定の移動量だけ進退させて、ワークを所定位置に移動させる構成である（例えば、特許文献２参照。）。なお、このように油圧シリンダーを用いた構成は、油圧式装置の特性上、装置が安価であると共に、大トルクを発生させて非常に重いワークを移動させることができる利点がある。

特開２００６−２４７８８５号公報 特開２００５−０８９１０９号公報

しかしながら、上述の二つの従来構成には、それぞれ欠点があった。
まず、サーボモーターを用いた構成にあっては、サーボモーターの維持メンテナンスが油圧シリンダーを用いた構成に比して困難であった。例えば、サーボモーターには安定して電源を供給する必要があり、装置の保守管理に十分に配慮しなければならなかった。このため、電源供給の不安定な場所では使用を避けなければならず、装置の設置箇所が限定されるという問題があった。さらに、かかる構成は、大トルクを発生させることができないため、ワークの重量に制限があった。

一方、油圧シリンダーを用いた構成にあっては、油圧式装置の特性上、ロッドを微細に精度良く移動させることが困難なため、ワークの移動精度が低いという問題があった。また、ワークを所定の高さ位置で保持しようとしても、時間経過に伴って作動油のリークが進行してしまい、ワークの自重によりロッドが沈降して当該ワークが所望の停止位置から徐々に下降してしまう問題があった。

そこで、本発明は、上述の問題を解消することができる油圧式移動装置を提供することを目的とする。

本発明は、回転軸と、該回転軸を回転させる油圧モーターとを備えた回転駆動装置と、前記回転駆動装置の回転軸と連係し、該回転軸が回転することにより回転する長尺状で鉛直方向に起立した回転軸部材と、前記回転軸部材と係合し、該回転軸部材が回転することにより当該回転軸部材上を長手方向に沿って昇降する係合移動部材と、作動油が内在するシリンダーチューブと該シリンダーチューブに配設されて進退移動するロッドとを有し、前記シリンダーチューブ及び前記ロッドのうち一方が前記係合移動部材に接続され、他方が回転軸部材に対して相対移動不能な固定部位に接続されてなり、当該係合移動部材が所定引張力で鉛直上方に引張されるように、前記シリンダーチューブに作動油が供給されて当該シリンダーチューブ内が内圧調整されてなるバランサー用油圧シリンダーとを備えたことを特徴とする油圧式移動装置である。

かかる構成にあって、油圧モーターにより回転軸が回転すると、該回転軸に連係した回転軸部材がその軸線周りに回転することとなる。そして、この回転軸部材に係合した係合移動部材が、当該回転軸部材の回転により、昇降することとなる。このような回転軸部材と係合移動部材とで構成される昇降装置は、回転運動を直線運動に変換する構成であって、回転軸部材の回転量に対応して係合移動部材が所定量だけ移動するものである。このため、保守管理が簡便で大トルクを発生させることができる油圧式装置としての油圧モーターを使用しつつ、係合移動部材を精度良く所望位置に移動させることができる。さらに、この係合移動部材は、バランサー用油圧シリンダーが配設されており、所定引張力で鉛直上方に付勢されている。したがって、係合移動部材を所定の高さ位置で長時間保持する場合でも、その自重等により当該高さ位置から降下してしまうことを防ぐことができる。なお、所定引張力としては、係合移動部材に作用する鉛直下方への荷重に相当する大きさの引張力が好適である。これにより、当該係合移動部材は、静止時において見かけ上、鉛直下方への荷重がゼロとなって、その停止位置に安定して保持されることとなる。

また、上記構成にあって、回転軸部材の回転量を検出する回転量検出手段と、回転軸部材の回転を停止させるブレーキ手段と、回転量検出手段が検出した回転軸部材の回転量が入力され、入力された回転軸部材の回転量に基づき係合移動部材の移動量を算出すると共に、回転駆動装置を駆動させて回転軸部材を回転させることにより係合移動部材を予め定められた基準位置から移動開始し、当該係合移動部材の移動量が予め定められた規定移動量となると、前記ブレーキ手段により回転軸部材の回転を停止させて係合移動部材を停止させる制御内容を具備する係合移動部材制御装置とを備えた構成が提案される。

かかる構成にあって、回転軸部材の回転量を検出し、この回転量に基づいて係合移動部材の移動量を算出することにより、係合移動部材の基準位置からの移動距離を正確に管理することが可能となる。したがって、本発明は、係合移動部材を所望の停止位置まで精度良く移動させることができる。

なお、これまでに述べた構成にあっては、係合移動部材に、ワークを保持する保持手段が接続されてなる構成が好適である。

かかる構成にあっては、回転軸部材に沿って係合移動部材を昇降させることにより、ワークを上下動させることが可能となる。なお、本発明にあって、仮にワークの重量が大きい場合にも、大トルクで精度良く移動制御できると共に、所定の高さ位置で長時間保持する場合でも、係合移動部材が時間経過に伴い下降してしまうことがなく、ワークを安定して所望位置に長時間保持できる。

本発明に係る油圧式移動装置は、油圧モーターを備えた回転駆動装置と、油圧モーターを駆動源として回転する回転軸部材と、回転軸部材の回転に伴い昇降する係合移動部材と、係合移動部材を所定引張力で鉛直上方に引張するバランサー用油圧シリンダーとを備えた構成としたため、作動油のリークに起因する意図しない係合移動部材の下降が防止されると共に、大トルクを発生させることができる油圧式装置の利点を生かしつつ、高精度に位置制御を行うことができる効果がある。

また、係合移動部材の移動量が規定移動量となると、ブレーキ手段により回転軸部材の回転を停止させて係合移動部材を停止させる構成とした場合は、係合移動部材を簡便かつ高精度で適宜に位置制御することができる効果がある。

また、係合移動部材に、ワークを保持する保持手段を接続した場合は、仮にワークが非常に重い物体であっても、安定して所望位置に保持することができる効果がある。

本発明に係る油圧式移動装置の実施例を添付図面に従って説明する。
油圧式移動装置１は、ワークＷ（公知の油圧式テンションシリンダー）を所定の予め定められた基準位置から所望の移動量だけ上昇又は下降させる機能を有するものである。なお、本実施例に係る油圧式移動装置１は、図１に示されるように、公知のストレッチベンダー機２に好適に採用される。

まず、ストレッチベンダー機２について説明する。
図１に示されるように、ストレッチベンダー機２は、直線形状のアルミサッシュ母材Ｙ（図８参照）を後述の曲げ加工用金型１７により曲げ加工して湾曲製品（自動車用アルミサッシュ）を製造する機能を有する。さらに詳述すると、ストレッチベンダー機２は、床面に固定された支持台４を中央に備えている。また、この支持台４は、板状の金型台５が載置されている。さらに、この金型台５の上面に、曲げ加工用金型１７が脱着可能に配設されている。

また、支持台４の側部からは、二つのラップアーム部３，３が水平状に突設されている。ここで、ラップアーム部３の基端には、ヒンジ構造の軸支部９が形成されており、支持台４を中心にして左右に回動可能となっている。さらに、ラップアーム部３の側面には、水平支持された回動用油圧シリンダー１０が接続されており、この回動用油圧シリンダー１０が伸縮することにより、ラップアーム部３は軸支部９を回動中心として回動制御される。なお、両ラップアーム部３は共に同じ構成であるため、以下、一方のラップアーム部３について説明する。

ラップアーム部３の上縁であってほぼ中腹には、支持土台７が配設されている。この支持土台７は、当該ラップアーム部３の上縁に沿って水平移動可能に取り付けられている。さらに、この支持土台７には、支持柱としてのテンションポスト６が起立状に配設されている。

前記テンションポスト６には、ワークＷを保持するためのワーク保持部材４０が配設されている。このワーク保持部材４０は、上下に配された一対の突状部４１を備えると共に、テンションポスト６の側面に配設された上下方向の案内レール４５に装着されて、上下移動可能に保持されている。

なお、ワーク保持部材４０は、図８に示されるように、上下の突状部４１間に形成された間隙に長尺状のワークＷを水平状に嵌着することにより当該ワークＷを脱落することなく保持している。なお、ワークＷ（油圧式テンションシリンダー）は、進退するロッドｗ１を備え、該ロッドｗ１の先端にテンションチャックｗ２が接続されている。そして、このテンションチャックｗ２により、直線形状のアルミサッシュ母材Ｙが保持されることとなる。

そして、これまでに述べた構成にあって、ラップアーム部３が所定回転角度、及び所定回転速度で回動することにより、アルミサッシュ母材Ｙが所定引張力で引張されながら曲げ加工用金型１７に沿って曲げ加工されて、一連の成形加工が実行される。

次に、本発明の要部について説明する。
図２，３に示されるように、テンションポスト６の内部であって、その最下位置には、油圧モーター２７が配設されている。この油圧モーター２７は、下方に突設された回転軸３６を備え、該回転軸３６がテンションポスト６の下端から露出している。なお、この油圧モーター２７は、公知品が好適に採用される。

さらに、図５に示されるように、油圧モーター２７には、油圧ポンプ２８が接続されている。また、この油圧ポンプ２８には、作動油が貯留される作動油タンク２９が接続されており、油圧ポンプ２８が駆動することにより作動油タンク２９内の作動油を油圧モーター２７に供給可能としている。なお、油圧モーター２７に供給される作動油量は、油圧モーター２７と油圧ポンプ２８との間に配設されたソレノイドバルブ３３により制御される。例えば、ソレノイドバルブ３３を開放状態とすると作動油が供給されて油圧モーター２７が駆動する。一方、閉鎖状態とすると作動油の供給が停止されて油圧モーター２７の駆動が中断される。なお、油圧モーター２７、油圧ポンプ２８、作動油タンク２９、及びソレノイドバルブ３３により、回転駆動装置２０が構成される。

また、前記テンションポスト６には、鉛直方向に起立するボールネジ８が配設されている。さらに詳述すると、このボールネジ８は、公知品が好適に用いられ、長尺棒状で周面に螺旋状で凹溝が形成されてなるシャフト１１と、凹溝内に配される鋼球３４を介してシャフト１１に係合するナット１３（図４参照）とで構成されている。そして、前記シャフト１１は、支持土台７に配設されたホルダー１２とテンションポスト６に配設されたホルダー１２とにより回転可能に支持されて、当該テンションポスト６に沿って起立している。また、シャフト１１の下端部１４は、支持土台７の直下で帯状のベルト４８により、油圧モーター２７の回転軸３６と連係している。かかる構成にあって、油圧モーター２７が駆動して回転軸３６が回転開始すると、その回転力がベルト４８を介して下端部１４に伝達され、当該シャフト１１がホルダー１２に支持されながら軸心周りに回転することとなる。そして、このようにシャフト１１が回転開始すると、シャフト１１と係合するナット１３が、当該シャフト１１に沿って昇降することとなる。なお、シャフト１１が一方向に回転すると、ナット１３が上昇し、他方向に回転するとナット１３が下降する。なお、図１等に示されるように、油圧モーター２７の回転軸３６とシャフト１１とが連係する部位は、カバーケース１８により遮閉されている。

また、前記シャフト１１には、当該シャフト１１の回転角度（回転量）を検出する回転角度検出装置５０が配設されている。この回転角度検出装置５０は、市販のロータリーエンコーダ５１により構成されている。このロータリーエンコーダ５１は、図２，３に示されるように、テンションポスト６の側面に取り付けられた支持部材５５に配設されていると共に、図６に示されるように、シャフト１１の上端と接続している。このロータリーエンコーダ５１とシャフト１１とが接続する接続部位ｘについて詳述すると、図６に示されるように、ロータリーエンコーダ５１は、下方突成された回転軸５２を備え、この回転軸５２の先端にエンコーダ側歯車５３が配設されている。一方、シャフト１１の上端にもシャフト側歯車５４が上方に向けて配設されており、エンコーダ側歯車５３とシャフト側歯車５４とが対向状に係合して回転力が伝達可能となっている。かかる構成にあって、シャフト１１が回転すると、ロータリーエンコーダ５１の回転軸５２も連動して回転し、シャフト１１の回転角度がロータリーエンコーダ５１で検出されることとなる。なお、検出された回転角度の測定データは、後述の管理制御装置６０に入力される。

また、図４に示されるように、ボールネジ８のナット１３には、ボックス形状のテンション上下スライド体１５が嵌着されている。このテンション上下スライド体１５には、上下方向に挿通孔１６が形成されており、この挿通孔１６にボールネジ８のシャフト１１が挿通されている。かかる構成にあって、シャフト１１が回転してナット１３が昇降すると、シャフト１１に接触することなく、テンション上下スライド体１５も昇降する。

また、このテンション上下スライド体１５の側部には、縦長で矩形の接続固定部材４９が接続され、さらにこの接続固定部材４９に前記のワーク保持部材４０の側部が配設されている。すなわち、ボールネジ８のナット１３に、ワーク保持部材４０が一体的に固定されていることとなる。

さらに、テンション上下スライド体１５には、図２，３に示されるように、バランサー用油圧シリンダー１９が鉛直方向に起立した状態で接続されている。以下、バランサー用油圧シリンダー１９について詳述する。

図２〜図４に示されるように、バランサー用油圧シリンダー１９は、作動油が内在する中空形状のシリンダーチューブ２１を備えている。具体的には、シリンダーチューブ２１は、両端が開放した円筒形の胴部２５、並びに、胴部２５の両端にそれぞれ配設される蓋体のヘッドブロック２４及びキャップブロック２６が一体化されて構成されている。

ここで、ヘッドブロック２４は、油路を構成する第一ポート３１を具備すると共に、キャップブロック２６は、油路を構成する第二ポート３２を具備している。そして、各ポート３１，３２は、公知の作動油供給装置３８と連通し、各ポート３１，３２を介して所定量の作動油がシリンダーチューブ２１内に供給される構成となっている。

ここで、ヘッドブロック２４は、前記テンション上下スライド体１５の上面にＬ形の固定部材３９を介して固結されている。これにより、シリンダーチューブ２１がボールネジ８のナット１３に接続されることとなる。なお、シリンダーチューブ２１は、キャップブロック２６が上側に配され、ヘッドブロック２４が下側に配されて、全体として倒立状態で保持されている。

また、シリンダーチューブ２１内には、円板状のピストン部３０が摺動可能に設けられている。さらに、このピストン部３０には、ヘッドブロック２４を気密状に貫通する棒状のロッド２２の末端が接続されている。また、このロッド２２は、テンション上下スライド体１５に鉛直方向で貫設された貫通孔４４に挿通されている。なお、かかる貫通孔４４の内径は、ロッド２２の外径に比して十分大きく、挿通状態で相互が非接触となるように設計されている。さらに、ロッド２２の先端は、円筒形の高さ調整ブロック３５が接続されていると共に、この高さ調整ブロック３５が、上述の支持土台７の上面に固結されている。これにより、ロッド２２は、支持土台７に接続されることとなる。なお、ボールネジ８のシャフト１１は、支持土台７に取り付けられたホルダー１２によって支持されているため、結局、支持土台７とシャフト１１とは、相対的に高さ位置が変動しない。

かかる構成にあって、バランサー用油圧シリンダー１９のシリンダーチューブ２１内は、作動油供給装置３８により内圧調整されてテンション上下スライド体１５を所定引張力で鉛直上方に引張している。すなわち、このバランサー用油圧シリンダー１９により、ボールネジ８のナット１３が上方に付勢されている。なお、かかる引張力の詳細については後述する。

なお、図１等に示されるように、上述したバランサー用油圧シリンダー１９の周囲には、シリンダーチューブ２１と平行なガイドロッド３７が複数設けられている。これにより、バランサー用油圧シリンダー１９の支持が補強されると共に、バランサー用油圧シリンダー１９がその軸線周りに回転してしまうことが防止される。

また、本実施例に係る油圧式移動装置１は、図５に示されるように、管理制御装置６０を備えている。この管理制御装置６０は、上述した、ソレノイドバルブ３３と回転角度検出装置５０と各々接続されており、それぞれ信号の送受信が伝達可能となっている。また、管理制御装置６０は、基板回路（図示省略）を備え、該基板回路上に中央制御装置（ＣＰＵ）６１を具備している。そして、この中央制御装置６１は、ソレノイドバルブ３３に開閉制御信号を送信してバルブの開閉作動を制御する処理を実行する制御内容を具備している。また、中央制御装置６１は、回転角度検出装置５０のロータリーエンコーダ５１から送信される測定データに基づいて、ナット１３の移動量を算出する等の処理を実行する制御内容も具備している。

次に、油圧式移動装置１の作動態様について説明する。
まず、アルミサッシュ母材Ｙの両端を図８に示される態様で保持し、当該アルミサッシュ母材Ｙの加工部位を曲げ加工用金型１７に密着させる。そして、図示しない固定器具により、密着部位を固定保持して加工中に密着部位が離間しないようにする。なお、このアルミサッシュ母材Ｙが保持された加工前の状態においては、前記ワークＷが所定高さ位置に配置される。そして、係るワークＷの高さ位置におけるナット１３の高さ位置を、ナット１３の基準位置α（図７参照）としている。

そして、かかる加工前状態でラップアーム部３を所定の動作態様（回転速度、回転角度）で回動開始し、一連の成形加工を開始する。

これと共に、ナット１３を予め定めた基準位置αから所定の停止位置β（図７参照）まで上昇させて、当該ワークＷを鉛直方向に上昇させる。具体的には、ソレノイドバルブ３３を開放状態として油圧モーター２７を駆動させ、シャフト１１を一方向に回転させてナット１３を上昇させる。

そして、このようにワークＷが上昇すると、ワークＷに保持されたアルミサッシュ母材Ｙの端部が鉛直方向においても湾曲加工されることとなり、結果的に三次元加工された湾曲製品（自動車用アルミサッシュ）が得られることとなる。なお、前記ナット１３の停止位置βは、基準位置αから予め定められた規定移動量ｄ（図７参照）だけ高い位置にある。

ここで、前記管理制御装置６０は、図７に示されるように、入力されたシャフト１１の回転角度に基づき算出したナット１３の移動量が、所定の規定移動量ｄに到達すると、前記ソレノイドバルブ３３に、閉鎖状態とする信号を送信して油圧モーター２７の駆動を停止させる。そうすると、油圧モーター２７の回転軸３６が回転停止し、これに伴ってシャフト１１が回転停止して、ナット１３が停止位置βで停止する。

なお、ナット１３が停止位置βに位置した状態にあっては、バランサー用油圧シリンダー１９は、ナット１３、テンション上下スライド体１５、及びワークＷの総重量に相当する鉛直上方への引張力を発生させるように内圧調整される。かかる構成により、ナット１３に作用する鉛直下方への荷重が見かけ上ゼロとなって、当該ナット１３は停止位置βに安定して保持されることとなる。

なお、本実施例に係るボールネジ８のシャフト１１により、本発明に係る回転軸部材が構成される。また、シャフト１１に装着されたナット１３により、本発明に係る係合移動部材が構成される。また、本実施例に係る支持土台７の上面により、本発明に係る回転軸部材に対して相対移動不能な固定部位が構成される。また、本実施例に係る回転角度検出装置５０により、本発明に係る回転量検出手段が構成される。また、本実施例に係るソレノイドバルブ３３により、本発明に係るブレーキ手段が構成される。また、ナット１３を移動開始及び停止させる管理制御装置６０により、本発明に係る係合移動部材制御装置が構成される。さらに、本実施例に係るワーク保持部材４０により、本発明に係る保持手段が構成される。

なお、これまでに述べた構成に代えて、バランサー用油圧シリンダー１９を、テンション上下スライド体１５の下方に配設すると共に、シリンダーチューブ２１と支持土台７とを接続し、ロッド２２とテンション上下スライド体１５とを接続して、ナット１３を鉛直上方に引張する構成としても良い。

また、ソレノイドバルブ３３によりシャフト１１を停止させる構成に代えて、油圧モーターとしてブレーキ付き油圧モーターを採用し、当該油圧モーターのブレーキ機能により回転軸３６を回転制御してシャフト１１を停止させる構成としても良い。

また、上記構成のボールネジ８に代えて、公知のすべりネジ、台形ネジ等を用いても良い。

また、シャフト１１の回転量を検出する構成は、他の検出装置を用いた構成としても勿論良い。

さらに、油圧式移動装置１としては、ストレッチベンダー機２に用いられる構成の他、様々な態様で適用される構成としても良い。

油圧式移動装置１を備えたストレッチベンダー機２の外観斜視図である。 テンションポスト６を示す拡大背面図である。 テンションポスト６を示す拡大側面図である。 テンション上下スライド体１５の概要を示す説明図である。 油圧式移動装置１のブロック回路図である。 接続部位ｘを示す側面図である。 ナット１３の移動態様を示す説明図である。 ワークＷの保持態様を示す説明図である。

符号の説明

１ 油圧式移動装置
７ 支持土台（固定部位）
１１ シャフト（回転軸部材）
１３ ナット（係合移動部材）
２０ 回転駆動装置
２１ シリンダーチューブ
２２ ロッド
２７ 油圧モーター
３３ ソレノイドバルブ（ブレーキ手段）
３６ 回転軸
４０ ワーク保持部材（保持手段）
５０ 回転角度検出装置（回転量検出手段）
６０ 管理制御装置（係合移動部材制御装置）

Claims (3)

1. 回転軸と、該回転軸を回転させる油圧モーターとを備えた回転駆動装置と、
   前記回転駆動装置の回転軸と連係し、該回転軸が回転することにより回転する長尺状で鉛直方向に起立した回転軸部材と、
   前記回転軸部材と係合し、該回転軸部材が回転することにより当該回転軸部材上を長手方向に沿って昇降する係合移動部材と、
   作動油が内在するシリンダーチューブと該シリンダーチューブに配設されて進退移動するロッドとを有し、前記シリンダーチューブ及び前記ロッドのうち一方が前記係合移動部材に接続され、他方が回転軸部材に対して相対移動不能な固定部位に接続されてなり、当該係合移動部材が所定引張力で鉛直上方に引張されるように、前記シリンダーチューブに作動油が供給されて当該シリンダーチューブ内が内圧調整されてなるバランサー用油圧シリンダーと
   を備えたことを特徴とする油圧式移動装置。
2. 回転軸部材の回転量を検出する回転量検出手段と、
   回転軸部材の回転を停止させるブレーキ手段と、
   回転量検出手段が検出した回転軸部材の回転量が入力され、入力された回転軸部材の回転量に基づき係合移動部材の移動量を算出すると共に、回転駆動装置を駆動させて回転軸部材を回転させることにより係合移動部材を予め定められた基準位置から移動開始し、当該係合移動部材の移動量が予め定められた規定移動量となると、前記ブレーキ手段により回転軸部材の回転を停止させて係合移動部材を停止させる制御内容を具備する係合移動部材制御装置と
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の油圧式移動装置。
3. 係合移動部材に、ワークを保持する保持手段が接続されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の油圧式移動装置。
   

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