JP2008240677A - 建設車両 - Google Patents

Abstract

【課題】液体還元剤を安定的に貯留することができると共に大型化を抑えることができる建設車両を提供する。
【解決手段】建設車両１は、エンジン１７と、フレーム４０と、排気ガス浄化部６と、燃料油タンク４３と、液体還元剤タンク７とを備える。フレーム４０は、水平方向に延びた形状を有する複数のフレーム部材１０−１２，１３ａ−１３ｄが組み合わされて形成されており、エンジン１７を支持する。排気ガス浄化部６は、エンジン１７の排気ガス中の窒素酸化物を液体還元剤を用いて還元浄化する。燃料油タンク４３は、フレーム４０上に載置され、燃料油を貯留する。液体還元剤タンク７は、フレーム部材１０，１２，１３ｃ，１３ｄの間であり且つ燃料油タンク４３の下方に位置する空間に配置され、液体還元剤を貯留する。
【選択図】図３

Description

本発明は、建設車両に関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を低減させるために、排気ガス浄化部を備えた建設車両が開発されている。この排気ガス浄化部は、排気ガスに含まれる窒素酸化物を尿素水溶液などの液体還元剤を用いて還元浄化する。
特開２００３−２０９３６号公報

上記の建設車両では、液体還元剤を貯留する液体還元剤タンクが設けられるが、液体還元剤は温度の影響を受け易いため、液体還元剤タンクは、適切な温度環境に配置されることが望ましい。例えば、液体還元剤として尿素水溶液が用いられる場合、液体還元剤タンクは、４℃〜６０℃の温度環境に配置されることが望ましく、これ以上または以下の温度では尿素水溶液が凍結又は結晶化する恐れがある。

一方、建設車両の内部において適切な温度環境に液体還元剤タンクを配置しようとすると、液体還元剤タンクの設置スペースが必要となり、建設車両が大型化する恐れがある。

本発明の課題は、液体還元剤を安定的に貯留することができると共に大型化を抑えることができる建設車両を提供することにある。

第１発明に係る建設車両は、エンジンと、フレームと、排気ガス浄化部と、貯油タンクと、液体還元剤タンクとを備える。フレームは、水平方向に延びた形状を有する複数のフレーム部材が組み合わされて形成されており、エンジンを支持する。排気ガス浄化部は、エンジンの排気ガス中の窒素酸化物を液体還元剤を用いて還元浄化する。貯油タンクは、フレーム上に載置され、油圧作動油又は燃料油を貯留する。液体還元剤タンクは、フレーム部材の間であり且つ貯油タンクの下方に位置する空間に配置され、液体還元剤を貯留する。

この建設車両では、液体還元剤タンクが、貯油タンクの下方に位置する空間に配置されるため、貯油タンクの温度により液体還元剤を適切な温度で貯留することができる。また、この液体還元剤タンクが配置される空間は、フレーム部材の間に位置する空間であるため、フレームの隙間の空間が液体還元剤タンクの設置スペースとして利用される。このため、建設車両の大型化を抑えることができる。

第２発明に係る建設車両は、第１発明の建設車両であって、貯油タンクは、燃料油を貯留する燃料油タンクである。

この建設車両では、貯油タンクに貯留される燃料油の温度により、液体還元剤を適切な温度に維持することができる。

第３発明に係る建設車両は、第１発明の建設車両であって、貯油タンクは、油圧作動油を貯留する作動油タンクである。

この建設車両では、貯油タンクに貯留される油圧作動油の温度により、液体還元剤を適切な温度に維持することができる。

第４発明に係る建設車両は、第１発明から第３発明のいずれかの建設車両であって、液体還元剤タンクの底面は、フレームの底面と同じ高さ又はフレームの底面よりも上方に位置している。

この建設車両では、液体還元剤タンクの底面が、フレームの底面と同じ高さ又はフレームの底面よりも上方に位置しているため、液体還元剤タンクがフレームの下方に配置される部品の邪魔になることを抑えることができる。

第５発明に係る建設車両は、第１発明から第４発明のいずれかの建設車両であって、液体還元剤タンクの上面は、フレームの上面と同じ高さ又はフレームの上面よりも下方に位置している。

この建設車両では、液体還元剤タンクの上面が、フレームの上面と同じ高さ又はフレームの上面よりも下方に位置しているため、液体還元剤タンクがフレームの上方に配置される部品の邪魔になることを抑えることができる。

第６発明に係る建設車両は、第１発明から第５発明のいずれかの建設車両であって、液体還元剤タンクは、貯油タンクと一体化されている。

この建設車両では、液体還元剤タンクが貯油タンクと一体化されているため、液体還元剤タンクのフレームへの取付を容易にすることができる。

第７発明に係る建設車両は、第１発明から第５発明のいずれかの建設車両であって、液体還元剤ポンプをさらに備える。液体還元剤ポンプは、フレーム部材の間であり且つ貯油タンクの下方に位置する空間に配置され、液体還元剤タンクに貯留されている液体還元剤を排気ガス浄化部に送る。

この建設車両では、液体還元剤ポンプが、液体還元剤タンクと共に、フレーム部材の間であり且つ貯油タンクの下方に位置する空間に配置される。このため、貯油タンクの温度により、液体還元剤ポンプを通る液体還元剤を適切な温度に維持することができる。また、液体還元剤ポンプと液体還元剤タンクとが近接して配置されることにより、液体還元剤ポンプと液体還元剤タンクとを繋ぐ配管が短くなり、配管の配設を容易にすることができる。

本発明に係る建設車両では、液体還元剤タンクが、貯油タンクの下方に位置する空間に配置されるため、貯油タンクの温度により液体還元剤を適切な温度で貯留することができる。また、この液体還元剤タンクが配置される空間は、フレーム部材の間に位置する空間であるため、フレームの隙間の空間が液体還元剤タンクの設置スペースとして利用される。このため、建設車両の大型化を抑えることができる。

＜構成＞
本発明の一実施形態にかかる建設車両１を図１に示す。この建設車両１は、油圧ショベルであり、作業機２と、下部走行体３と、車両本体４と、カウンターウェイト部５と、排気ガス浄化部６（図２参照）と、液体還元剤タンク７（図２参照）と、液体還元剤ポンプ８（図２参照）とを備えている。

〔作業機２および下部走行体３〕
作業機２は、車両本体４の前部に取り付けられており、ブーム２１、ブームシリンダ２２、アーム２３、アームシリンダ２４、バケット２５、バケットシリンダ２６等を有する。作業機２は、油圧によってこれらのシリンダ２２，２４，２６が駆動されることにより作動し、各種の作業を行うことができる。

下部走行体３は、車両本体４を支持しており、履帯３０を駆動することによって走行する
〔車両本体４〕
車両本体４は、下部走行体３に対して旋回可能に支持されており、フレーム４０（図２参照）、運転室４１、外装部材４２、燃料油タンク４３、作動油タンク４４などを有する。

図２に示すように、フレーム４０は、水平方向に延びた形状を有する複数のフレーム部材１０−１２，１３ａ−１３ｄが組み合わされて形成されており、エンジン１７や冷却装置１８などの構成部品を支持する。フレーム４０を構成するフレーム部材１０−１２，１３ａ−１３ｄには、センタフレーム部材１０、第１サイドフレーム部材１１、第２サイドフレーム部材１２、複数のクロスフレーム部材１３ａ−１３ｄ、後フレーム部材１４などがある。なお、図２は、建設車両１の後部の内部構造を示す図である。

センタフレーム１０は、メインフレーム部４０の左右方向における中央部分に設けられ前後方向に延びた形状を有している。センタフレーム１０には、上述した作業機２が取り付けられる。センタフレーム１０は、右メインビーム４５、左メインビーム４６などを有している。右メインビーム４５および左メインビーム４６は、車両本体４の前後方向に沿って延びた部材であり、左右方向に距離を隔てて互いに平行に配置されている。また、右メインビーム４５および左メインビーム４６には、右メインビーム４５と左メインビーム４６との間に亘って図示しない底板や前板が取り付けられている。

第１サイドフレーム部材１１および第２サイドフレーム部材１２は、前後方向に延びた細長い形状を有しており、センタフレーム部材１０を間に挟んで、それぞれセンタフレーム部材１０から側方に距離を隔てて配置されている。第１サイドフレーム部材１１および第２サイドフレーム部材１２は、凹状に屈曲した断面形状を有しており、これにより、強度が高められている。

クロスフレーム部材１３ａ−１３ｄは、左右方向に延びた形状を有している。クロスフレーム部材１３ａ−１３ｄは、屈曲した形状や、平板上にリブが立設された形状を有しており、これにより、強度が高められている。クロスフレーム部材１３ａは、センタフレーム部材１０と第１サイドフレーム部材１１とに亘って設けられている。クロスフレーム部材１３ｂ−１３ｄは、センタフレーム部材１０と第２サイドフレーム部材１２とに亘って設けられており、第２サイドフレーム部材１２の長手方向すなわち前後方向に並んで配置されている。図３に示すように、クロスフレーム部材１３ｂ−１３ｄは、いずれも水平面３１ｂ−３１ｄと、上端が水平面３１ｂ−３１ｄの端部に繋がった垂直面３２ｂ−３２ｄとを有している。図３は、図２の構造の一部をフレーム４０の斜め下方から見た図である。なお、クロスフレーム部材１３ｃの水平面３１ｃと、クロスフレーム部材１３ｄの水平面３１ｄとの間には、仕切板３５が設けられている。仕切板３５は水平方向に平行な板状の形状を有し、センタフレーム部材１０と第２サイドフレーム部材１２とに亘って設けられている。

後フレーム部材１４は、フレーム４０の後部に設けられており、センタフレーム部材１０と第１サイドフレーム部材１１と第２サイドフレーム部材１２との後端を繋いでいる。

図１に示す運転室４１は、フレーム４０に載置され、内部にシートや各種の操作部材が設けられている。

外装部材４２は、フレーム４０およびフレーム４０上に設けられる補助フレーム（図示せず）に取り付けられ、車両本体４の外装面を構成する。外装部材４２は、エンジンルームカバー部材１５と、通風空間カバー部材１６とを有する。エンジンルームカバー部材１５は、エンジン１７が収納されるエンジンルームＳ１（図２参照）の上方を覆う部材である。通風空間カバー部材１６は、外部から取り込まれ後述する冷却装置１８へ送られる通風空間Ｓ２（図２参照）の上方および側方を覆う部材であり、その側面には、外部から空気を取り込むためのスリット状の吸気口１９が形成されている。なお、エンジンルームＳ１及び通風空間Ｓ２は、車両本体４の後部において左右方向に並んで配置されている。

燃料油タンク４３は、エンジン１７に送られる燃料油を貯留するタンクであり、フレーム４０上に載置され、車両本体４の右側部に設けられている。なお、本実施形態において左右とは、運転室４１から作業機２を前方に見る運転者にとっての左右を意味するものとする。燃料油タンク４３は、図２および図３に示すように、第２サイドフレーム部材１２、クロスフレーム部材１３ｂ，１３ｃ、及び、仕切板３５の上に載置されており、これらの部材によって支持されている。

作動油タンク４４は、油圧ポンプに送られる油圧作動油を貯留するタンクであり、車両本体４の右側部に設けられている。作動油タンク４４も燃料油タンク４３と同様の構造によって支持されている。

また、図２に示すように、車両本体４の内部には、エンジン１７、油圧ポンプ（図示せず）、冷却装置１８などが収納されている。

エンジン１７は、ディーゼルエンジンであり、油圧ポンプを駆動する駆動源となる。エンジン１７は、車両本体４の内部のエンジンルームＳ１に配置されている。

冷却装置１８は、エンジン１７との間で水などの冷却液を循環させ、通過する空気との間で熱交換を行うことによりエンジン１７を冷却する装置である。冷却装置１８は、通風空間Ｓ２と、センタフレーム部材１０と第１サイドフレーム部材１１との間の空間とに亘って配置されている。また、冷却装置１８は、エンジンルームＳ１と通風空間Ｓ２とを仕切っている。冷却装置１８は、送風部３３を有しており、外部から通風空間Ｓ２に取り込まれ冷却装置１８を通りエンジンルームＳ１に送られる空気の流れを生成する（矢印Ａ１参照）。従って、通風空間Ｓ２は、冷却装置１８に対して空気流れの上流側に位置しており、エンジンルームＳ１は、冷却装置１８に対して空気流れの下流側に位置している。

〔カウンターウェイト部５〕
カウンターウェイト部５は、作業時の安定性を確保するために車両本体４に装着されるものであり、車両本体４に対して着脱可能となっている。カウンターウェイト部５は、鋳造により形成されているが、板金製の缶体の内部にセメント等の重量物が充填されたものであってもよい。カウンターウェイト部５は、車両本体４の後部に取り付けられることにより、車両本体４の後面を覆う。より詳細には、カウンターウェイト部５は、フレーム４０のセンタフレーム１０に固定される。これにより、カウンターウェイト部５は、エンジン１７および冷却装置１８から水平方向（後方）に離れてエンジン１７および冷却装置１８に対向して配置され、上述した通風空間Ｓ２およびエンジンルームＳ１の後方を閉じる。

〔排気ガス浄化部６〕
図２および図４に示す排気ガス浄化部６は、エンジン１７の排気ガス中の窒素酸化物を液体還元剤を用いて還元浄化する装置である。排気ガス浄化部６は、エンジン１７の上部に取り付けられており、エンジン１７と共にエンジンルームＳ１に配置されている、ここで、液体還元剤としては、尿素水溶液が用いられる。図４に示すように、排気ガス浄化部６は、第１処理部６１と第２処理部６２と第１補助処理部６３と第２補助処理部６４とを有する。

第１処理部６１は、酸化触媒がコーティングされたディーゼルパーティキュレートフィルタ（以下「ＤＰＦ」）を有しており、排気ガス中のパーティキュレート（粒子状物質）を捕集すると共に、排気ガス中の一酸化窒素を酸化して二酸化窒素を生成する。二酸化窒素は、排気ガスのような高温雰囲気中では不安定であり、酸素を放出して一酸化窒素に戻る。そして、放出された酸素の酸化力により、ＤＰＦに捕集されたパーティキュレートが燃焼する。一酸化窒素、および、一酸化窒素に戻りきれなかった二酸化窒素は、第１補助処理部６３に送られる。なお、ＤＰＦの材質としては、コージュライト、炭化珪素などのセラミックス、又は、ステンレス、アルミニウム等の金属が用いられる。

第１補助処理部６３は、加水分解触媒を有しており、液体還元剤ポンプ８から供給される液体還元剤中の尿素を分解してアンモニアを生成する。第１処理部６１と第１補助処理部６３とは、連絡管６５によって接続されており、連絡管６５を通る排気ガスに配管６７を介して液体還元剤ポンプ８（後述）から液体還元剤が供給される。

第２処理部６２は、SCR（Selective Catalytic Reduction：選択還元触媒）方式の触媒コンバーターであり、ゼオライト、バナジウム等の卑金属からなる尿素脱硝触媒（ＤｅＮＯｘ触媒）を有する。尿素脱硝触媒は、尿素から得られたアンモニアと排気ガス中のＮＯｘとを反応させ、ＮＯｘを窒素と酸素に分解して浄化する。

第２補助処理部６４は、酸化触媒を有しており、第２処理部６２において残ったアンモニアを酸化し、窒素と水とに分解して無害化する。第２補助処理部６４において処理された排気ガスは、エンジンルームカバー部材１５から上方へ突出した排気管３４（図１参照）を介して外部に排出される。

〔液体還元剤タンク７および液体還元剤ポンプ８〕
液体還元剤タンク７は、排気ガス浄化部６において用いられる液体還元剤を貯留するタンクである。図３に示すように、液体還元剤タンク７は、クロスフレーム部材１３ｃとクロスフレーム部材１３ｄとの間に位置する空間に配置されている。このクロスフレーム部材１３ｃとクロスフレーム部材１３ｄとの間の空間は、燃料油タンク４３の下方に位置しており、液体還元剤タンク７は、燃料油タンク４３の下方に位置している。液体還元剤タンク７は、クロスフレーム部材１３ｃとクロスフレーム部材１３ｄとの間の空間の形状に応じて平坦な形状を有しており、液体還元剤タンク７の底面は、フレーム４０の底面よりも上方に位置し、液体還元剤タンク７の上面は、フレーム４０の上面よりも下方に位置している。より詳細に説明すると、液体還元剤タンク７は、センタフレーム部材１０、第２サイドフレーム部材１２、クロスフレーム部材１３ｃ，１３ｄによって水平方向の周囲を囲まれた空間に配置されており、液体還元剤タンク７の外側を覆う第２サイドフレーム部材１２よりも薄い高さ方向寸法を有する。このため、液体還元剤タンク７は、第２サイドフレーム部材１２の上面より上方に突き出ておらず、且つ、第２サイドフレーム部材１２の下面より下方に突き出ていない。

液体還元剤ポンプ８は、液体還元剤タンク７と配管６６（図４参照）によって接続されており、排気ガス浄化部６と配管６７（図４参照）によって接続されている。液体還元剤ポンプ８は、液体還元剤タンク７に貯えられた液体還元剤を排気ガス浄化部６の連絡管６５に供給する。液体還元剤ポンプ８は、液体還元剤タンク７と前後方向に並んで配置されており、クロスフレーム部材１３ｂとクロスフレーム部材１３ｃとの間に位置する空間に配置されている。このクロスフレーム部材１３ｂとクロスフレーム部材１３ｃとの間の空間は、燃料油タンク４３の下方に位置しており、液体還元剤ポンプ８は、燃料油タンク４３の下方に位置している。液体還元剤ポンプ８の底面は、フレーム４０の底面よりも上方に位置し、液体還元剤ポンプ８の上面は、フレーム４０の上面よりも下方に位置している。より詳細に説明すると、液体還元剤ポンプ８は、センタフレーム部材１０、第２サイドフレーム部材１２、クロスフレーム部材１３ｂ，１３ｃによって水平方向の周囲を囲まれた空間に配置されており、液体還元剤ポンプ８の外側を覆う第２サイドフレーム部材１２よりも薄い高さ方向寸法を有する。このため、液体還元剤ポンプ８は、第２サイドフレーム部材１２の上面より上方に突き出ておらず、且つ、第２サイドフレーム部材１２の下面より下方に突き出ていない。

＜特徴＞
（１）
この建設車両１では、排気ガス浄化部６が、液体還元剤タンク７に貯留された液体還元剤を用いて、エンジン１７の排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化することができる。

また、液体還元剤タンク７および液体還元剤ポンプ８は、クロスフレーム部材１３ｂ−１３ｄの間に位置する空間に配置されており、言い換えれば、フレーム４０の隙間の空間に配置されている。このように、この建設車両１では、フレーム４０の隙間の空間が液体還元剤タンク７および液体還元剤ポンプ８の設置スペースとして利用されることにより、大型化が抑えられている。

なお、建設車両１のように、フレーム４０が、屈曲した形状やリブが設けられた形状を有するフレーム部材によって構成されている場合、フレーム部材の間に空間が生じやすい。このため、フレーム部材の間に液体還元剤タンク７や液体還元剤ポンプ８が設置されることにより、従来利用されていなかった空間を有効利用することができる。また、液体還元剤タンク７の設置スペースに余裕が生じるため、液体還元剤タンク７の容量を容易に増大させることができる。

（２）
この建設車両１では、液体還元剤タンク７および液体還元剤ポンプ８が設置されている空間は、燃料油タンク４３の下方に位置しており、液体還元剤タンク７および液体還元剤ポンプ８は、燃料油タンク４３に近接して配置されている。このため、この建設車両１では、燃料油タンク４３の熱により、液体還元剤を適切な温度で貯留することができる。

（３）
この建設車両１では、液体還元剤タンク７と液体還元剤ポンプ８とが近接して配置されるため、液体還元剤タンク７と液体還元剤ポンプ８とを繋ぐ配管６６を短くすることができる。

（４）
この建設車両１では、液体還元剤タンク７と液体還元剤ポンプ８とが、フレーム４０の上面から上方に突き出さず、且つ、フレーム４０の底面から下方に突き出さないように配置されており、フレーム４０の隙間の空間内に収まる形状となっている。このため、液体還元剤タンク７および液体還元剤ポンプ８が、上方に設けられる燃料油タンク４３や、下方に設けられる履帯３０などの部品の設置や駆動の邪魔になることが防止されている。

＜他の実施形態＞
（ａ）
上記の実施形態では、油圧ショベルに対して本発明が適用されているが、他の建設車両にも適用可能である。

（ｂ）
上記の実施形態では、液体還元剤として尿素水溶液が用いられているが、他の還元剤が用いられてもよい。

（ｃ）
上記の実施形態では、燃料油タンク４３の真下よりも前後方向にずれて液体還元剤タンク７が配置されているが、燃料油タンク４３の真下に配置されてもよい。

（ｄ）
上記の実施形態では、液体還元剤ポンプ８や液体還元剤タンク７は、フレーム４０の底面よりも上方、且つ、フレーム４０の上面よりも下方に位置しているが、液体還元剤ポンプ８や液体還元剤タンク７の底面がフレーム４０の底面と同じ高さに位置していてもよい。また。液体還元剤ポンプ８や液体還元剤タンク７の上面がフレーム４０の上面と同じ高さに位置していてもよい。

（ｅ）
上記の実施形態では、液体還元剤タンク７と燃料油タンク４３との間に仕切板３５が設けられており、液体還元剤タンク７と燃料油タンク４３とは別体となっているが、液体還元剤タンク７と燃料油タンク４３とが一体化されてもよい。これにより、液体還元剤タンク７と燃料油タンク４３とのフレーム４０への取付が容易になる。

（ｆ）
上記の実施形態では、燃料油タンク４３の下方に液体還元剤ポンプ８や液体還元剤タンク７が設けられているが、作動油タンク４４の下方に設けられてもよい。ただし、燃料油タンク４３の底面に配管が接続されており、且つ、作動油タンク４４の底面に配管が接続されている場合には、燃料油タンク４３の下方に液体還元剤ポンプ８や液体還元剤タンク７が設けられることが望ましい。燃料油タンク４３の底面に接続される配管は、作動油タンク４４の底面に接続される配管よりも径が細いため、液体還元剤ポンプ８や液体還元剤タンク７を設ける空間を確保することができるからである。また、燃料油タンク４３と作動油タンク４４とのうち何れか一方の底面に配管が接続されない場合には、配管が接続されていない方のタンクの下方に液体還元剤ポンプ８や液体還元剤タンク７が設けられることが望ましい。

本発明は、窒素酸化物を低減させる機能を有すると共に大型化を抑えることができる効果を有し、建設車両として有用である。

建設車両の外観斜視図。 建設車両の内部の構成を示す斜視図。 建設車両の内部の構成を示す斜視図。 排気ガス浄化部の構成を示すブロック図。

符号の説明

１ 建設車両
６ 排気ガス浄化部
７ 液体還元剤タンク
８ 液体還元剤ポンプ
１０，１２，１３ｂ−１３ｄ フレーム部材
１７ エンジン
４０ フレーム
４３ 燃料油タンク（貯油タンク）
４４ 作動油タンク（貯油タンク）

Claims (7)

1. エンジンと、
   水平方向に延びた形状を有する複数のフレーム部材が組み合わされて形成されており、前記エンジンを支持するフレームと、
   前記エンジンの排気ガス中の窒素酸化物を液体還元剤を用いて還元浄化する排気ガス浄化部と、
   前記フレーム上に載置され、油圧作動油又は燃料油を貯留する貯油タンクと、
   前記フレーム部材の間であり且つ前記貯油タンクの下方に位置する空間に配置され、前記液体還元剤を貯留する液体還元剤タンクと、
   を備える建設車両。
2. 前記貯油タンクは、前記燃料油を貯留する燃料油タンクである、
   請求項１に記載の建設車両。
3. 前記貯油タンクは、前記油圧作動油を貯留する作動油タンクである、
   請求項１に記載の建設車両。
4. 前記液体還元剤タンクの底面は、前記フレームの底面と同じ高さ又は前記フレームの底面よりも上方に位置している、
   請求項１から３のいずれかに記載の建設車両。
5. 前記液体還元剤タンクの上面は、前記フレームの上面と同じ高さ又は前記フレームの上面よりも下方に位置している、
   請求項１から４のいずれかに記載の建設車両。
6. 前記液体還元剤タンクは、前記貯油タンクと一体化されている、
   請求項１から５のいずれかに記載の建設車両。
7. 前記フレーム部材の間であり且つ前記貯油タンクの下方に位置する空間に配置され、前記液体還元剤タンクに貯留されている液体還元剤を前記排気ガス浄化部に送る液体還元剤ポンプをさらに備える、
   請求項１から６のいずれかに記載の建設車両。

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