JP2023072327A - 賦形装置および賦形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積層体を賦形型に沿って賦形する際に積層体に皺（リンクル）が発生する不具合を抑制する。【解決手段】下型１０と、下型１０に押し付けることにより積層体２００を下型１０の表面形状に沿って賦形する上型２０と、上型２０を下型１０に向けて押し付ける付勢力を発生する付勢力発生機構４０と、付勢力発生機構４０を制御する制御部と、を備え、上型２０は、長手方向ＬＤに沿って配置される複数の賦形部２１－２９を有し、付勢力発生機構４０は、複数の賦形部２１－２９に連結されるとともに賦形部２１－２９を下型１０に向けて押し付ける付勢力を発生する複数の付勢力発生部を有し、制御部は、長手方向ＬＤに沿って隣接して配置される一対の賦形部を異なるタイミングで下型１０に向けて押し付けるように複数の付勢力発生部を制御する賦形装置１００を提供する。【選択図】図１１

Description

本開示は、強化繊維を含む複数のシート材料を積層した積層体を賦形する賦形装置および賦形方法に関するものである。

航空機等の構造部材は任意の断面形状を有しており、これを製造する方法として、強化繊維を含む複数のシート材料を積層した積層体を賦形型に押し付けて賦形して目的形状を得る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、賦形型に積層体を配置し、ブラダにより圧力を付与することで積層体を賦形型に沿って賦形することが開示されている。

特許第５２７８７９０号公報

賦形型に沿って積層体を賦形する際には、賦形型の形状の変化が大きい箇所などにおいて皺（リンクル）が発生することがある。賦形型が長手方向に沿って曲率を有する曲面形状を有し、かつ長手方向に直交する幅方向に沿って凹形状または凸形状を含む湾曲部を有する場合には、特に皺が発生しやすい。

しかしながら、特許文献１に開示されるようにブラダにより圧力を付与する場合には、ブラダと賦形型との位置関係によって優先的に賦形される箇所や賦形が行われるタイミングが予め決まってしまう。そのため、皺が発生しやすい箇所を他の箇所よりも先に賦形型に押し付けるなど、賦形を優先的に行う箇所や賦形を行うタイミング等を適切に調整することは困難である。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、積層体を賦形型に沿って賦形する際に積層体に皺（リンクル）が発生する不具合を抑制することが可能な賦形装置および賦形方法を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る賦形装置は、強化繊維を含む複数のシート材料を積層した積層体を賦形する賦形装置であって、長手方向に沿って延びるとともに幅方向に沿った凹形状または凸形状の少なくともいずれかを含む湾曲面を有する第１賦形型と、前記第１賦形型に押し付けることにより前記積層体を前記第１賦形型の表面形状に沿って賦形する第２賦形型と、前記第２賦形型を前記第１賦形型に向けて押し付ける付勢力を発生する付勢力発生機構と、前記付勢力発生機構を制御する制御部と、を備え、前記第２賦形型は、前記長手方向に沿って配置される複数の賦形部を有し、前記付勢力発生機構は、複数の前記賦形部に連結されるとともに前記賦形部を前記第１賦形型に向けて押し付ける付勢力を発生する複数の付勢力発生部を有し、前記制御部は、前記長手方向に沿って隣接して配置される一対の前記賦形部を異なるタイミングで前記第１賦形型に向けて押し付けるように複数の前記付勢力発生部を制御する。

本開示の一態様に係る賦形方法は、強化繊維を含む複数のシート材料を積層した積層体を賦形する賦形方法であって、長手方向に沿って延びるとともに幅方向に沿った凹形状または凸形状の少なくともいずれかを含む湾曲面を有する第１賦形型に前記積層体の一端を固定する固定工程と、前記長手方向に沿って配置される複数の賦形部を有する第２賦形型を前記第１賦形型に押し付けることにより前記積層体を前記第１賦形型の表面形状に沿って賦形する賦形工程と、を備え、前記賦形工程は、前記長手方向に沿って隣接して配置される一対の前記賦形部を異なるタイミングで前記第１賦形型に向けて押し付ける。

本開示によれば、積層体を賦形型に沿って賦形する際に積層体に皺（リンクル）が発生する不具合を抑制することが可能な賦形装置および賦形方法を提供することができる。

本開示の第１実施形態に係る下型および積層体を示す斜視図であり、積層体を賦形する前の状態を示す。 本開示の第１実施形態に係る下型および積層体を示す斜視図であり、積層体を賦形した後の状態を示す。 本開示の第１実施形態に係る賦形装置を示す断面図であり、上型が下型に向けた移動を開始する前の状態を示す。 図３に示す賦形装置の右側面図であり、上型が下型に向けた移動を開始する前の状態を示す。 本開示の第１実施形態に係る賦形装置の制御構成を示すブロック図である。 賦形装置を用いた複合材成形方法を示すフローチャートである。 図６に示す第２賦形工程のフローチャートである。 図６の積層工程における賦形装置を示す断面図である。 図８のＢ部分の部分拡大図である。 図６の第２賦形工程における賦形装置を示す断面図であり、上型が下型に向けて移動している状態を示す。 図１０に示す賦形装置の右側面図であり、上型が下型に向けて移動している状態を示す。 図６の第２賦形工程における賦形装置を示す断面図であり、上型が下型に向けた移動が完了して停止した状態を示す。 図１１に示す賦形装置の右側面図であり、上型の下型に向けた移動が完了した状態を示す。 本開示の第２実施形態に係る賦形装置を示す断面図であり、上型が下型に向けた移動を開始する前の状態を示す。 本開示の第２実施形態に係る賦形装置を示す断面図であり、上型が下型に向けて移動している状態を示す。 本開示の第２実施形態に係る賦形装置を示す断面図であり、上型の下型に向けた移動が完了した状態を示す。

〔第１実施形態〕
以下、本開示の第１実施形態に係る賦形装置１００およびそれを用いた賦形方法について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る下型１０および積層体２００を示す斜視図であり、積層体２００を賦形する前の状態を示す。図２は、本実施形態に係る下型１０および積層体２００を示す斜視図であり、積層体２００を賦形する前の状態を示す。

本実施形態の賦形装置１００は、複数のシート材料を積層した積層体２００を下型（第１賦形型）１０および上型（第２賦形型）２０の表面形状に沿って賦形する装置である。図１に示すように、賦形する前の積層体２００は、シート状の複数層の複合材料を平坦状に積層したものである。

本実施形態では、積層体２００として、マトリックス樹脂を含まない複数の強化繊維シート（ドライシート）を積層して平坦状に形成したものを用いる。マトリックス樹脂を含まない強化繊維シートを用いる場合、下型１０および上型２０の表面形状に沿って賦形された積層体２００を成形型（図示略）に配置し、成形型の内部に樹脂材料を注入して強化繊維に含浸させて成形するＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）法を用いる。強化繊維シートに含まれる強化繊維は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等である。

以上のように、本実施形態では、積層体２００として、マトリックス樹脂を含まないシート状の複数の強化繊維シートを用いるものとするが、他の態様であってもよい。例えば、積層体２００として、マトリックス樹脂を含む複数の強化繊維シートを積層したものを用いてもよい。

強化繊維シートに含まれるマトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を用いることができる。熱硬化性のマトリックス樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、フェノール、シアネートエステル、ポリイミド等である。

熱可塑性のマトリックス樹脂は、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）、ナイロン６（ＰＡ６）、ナイロン６６（ＰＡ６６）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）等である。

マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合、賦形装置１００は、積層体２００に含まれる熱可塑性樹脂を軟化温度以上に加熱することが可能な加熱機構（図示略）を備えるものとする。加熱機構により熱可塑性樹脂を軟化温度以上に加熱することにより、熱可塑性樹脂を含む積層体２００を下型１０および上型２０の表面形状に沿って賦形することができる。

本実施形態に係る賦形装置１００の詳細について図面を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る賦形装置１００を示す断面図であり、上型２０が下型１０に向けた移動を開始する前の状態を示す。図４は、図３に示す賦形装置の右側面図であり、上型が下型に向けた移動を開始する前の状態を示す。図５は、本実施形態の賦形装置１００の制御構成を示すブロック図である。図３から図５に示すように、本実施形態の賦形装置１００は、下型１０と、上型２０と、上型（第３賦形型）３０と、付勢力発生機構４０と、制御部５０と、を備える。

図３および図４に示す賦形装置１００は、三次元空間上に配置されている。図３および図４に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、三次元空間上で互いに交差する軸線である。Ｘ軸は下型１０が設置される設置面Ｓに沿って延びる軸線であり、Ｚ軸は下型１０が設置される設置面Ｓに直交する方向に延びる軸線である。Ｙ軸はＸ軸およびＺ軸の双方に直交する軸線であり、図３の紙面奥行方向に沿って延びる軸線である。

下型１０は、積層体２００を賦形する表面形状を有するブロック状の型であり、例えば、金属材料により形成されている。下型１０は、積層体２００を賦形する表面形状として、上面（第１賦形面）１１と、側面（第２賦形面）１２と、凸面（湾曲面）１３と、凹面１４（湾曲面）と、底面１５と、を有する。図３は、図４のＡ－Ａ矢視断面図であり、Ｙ軸に沿った長手方向ＬＤの中央部分の近傍における下型１０の断面を示している。

図３に示すように、下型１０の上面１１はＸ軸に沿って平坦状に延びる面である。下型１０の側面１２はＺ軸に沿って平坦状に延びる面である。下型１０の底面１５はＸ軸と交差した方向に平坦状に延びる面である。

凸面１３は、上面１１と側面１２を連結する面であり、Ｘ軸に沿って上面１１から側面１２に近づくにつれて、Ｘ軸に沿った面からＺ軸に沿った面となるように面の法線方向を漸次変化させる円弧形状となっている。凸面１３は、Ｘ軸と平行な幅方向ＷＤに沿った凸形状を含む部分である。

凹面１４は、側面１２と底面１５を連結する面であり、Ｚ軸に沿って側面１２から底面１５に近づくにつれて、Ｚ軸に沿った面からＸ軸に沿った面となり、さらにＸ軸と交差した面となるように面の法線方向を漸次変化させる円弧形状となっている。凹面１４は、幅方向ＷＤに沿った凹形状を含む部分である。

図３に示すように、積層体２００は幅方向ＷＤに沿って第１端部領域２００ａと第２端部領域２００ｂとを有する。下型１０には、積層体２００の第２端部領域２００ｂが固定される。積層体２００の第２端部領域２００ｂは、下型１０の上面１１の所定位置に固定される。

図３に示す下型１０の形状は、他の態様であってもよい。例えば、上面１１は、Ｘ軸とは異なる方向に延びる面でもよいし、非平坦状の面であってもよい。また、側面１２は、Ｚ軸とは異なる方向に延びる面であってもよい。また、凸面１３は、円弧形状とは異なる任意の凸形状としてもよい。また、凹面１４は、円弧形状とは異なる任意の凹形状としてもよい。また、底面１５は、Ｘ軸と平行な方向やＸ軸から下方に傾斜した方向に延びる面であってもよい。下型１０は、幅方向ＷＤに沿った凹形状または凸形状の少なくともいずれかを含む形状であればよい。

上型２０は、第２端部領域２００ｂが下型１０に固定された積層体２００を下型１０に押し付けて積層体２００を下型１０の表面形状に沿って賦形するブロック状の型であり、例えば、金属材料により形成されている。上型２０は、下型１０に固定された積層体２００を下型１０の側面１２，凸面１３，凹面１４，および底面１５に押し付け、下型１０および上型２０の表面形状に沿って賦形する。

図４に示すように、上型２０は、長手方向ＬＤに沿って隣接して配置される複数の賦形部２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９を有する。図４に示すように、賦形部２１－２９から下型１０の底面１５までのＺ軸方向の距離は、一定の距離Ｄ０となっている。すなわち、下型１０に向けた移動を開始する前の賦形部２１－２９から下型１０の底面１５までの距離は一定となっている。

図３に示すように、賦形部２１は、積層体２００を賦形する表面形状として、下面２１ａと、側面２１ｂと、凸面２１ｃと、を有する。賦形部２１の下面２１ａはＸ軸に交差する方向に平坦状に延びる面である。賦形部２１の側面２１ｂはＺ軸に沿って平坦状に延びる面である。凸面２１ｃは、下面２１ａと側面２１ｂを連結する面であり、Ｘ軸に沿って下面２１ａから側面２１ｂに近づくにつれて、Ｘ軸に交差した面からＺ軸に沿った面となるように面の法線方向を漸次変化させる円弧形状となっている。凸面２１ｃは、下型１０の凹面１４と対応する形状を有する。

以上では、賦形部２１について説明したが、賦形部２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９についても同様であるため、以下での説明を省略する。なお、下型１０の形状は、長手方向ＬＤに沿った各位置で異なる形状となる場合がある。下型１０の形状が長手方向ＬＤに沿った各位置で異なる形状である場合は、賦形部２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９の形状はそれぞれ異なったものとなる。

図３に示すように、上型３０は、下型１０の凸面１３の幅方向ＷＤの一方側に隣接する上面１１に対して積層体２００の第２端部領域２００ｂの近傍の領域を押し付けるブロック状の型であり、例えば、金属材料により形成されている。上型３０は、下型１０に固定された積層体２００を下型１０に押し付けて下型１０および上型３０の表面形状に沿って賦形する。

付勢力発生機構４０は、上型２０を下型１０に向けて押し付ける付勢力を発生する機構である。図４に示すように、付勢力発生機構４０は、付勢力発生部４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９を有する。図４に示すように、付勢力発生部４１－４９は、それぞれ賦形部２１－２９に連結されるとともに賦形部２１－２９を下型１０に向けて押し付ける付勢力を発生する。

図３に示すように、付勢力発生部４１は、固定フレーム４１ａと、スライドフレーム４１ｂと、駆動部４１ｃと、を有する。固定フレーム４１ａは、上型３０の上方に設置され、Ｘ軸に沿って水平方向に延びる部材である。

スライドフレーム４１ｂは、Ｚ軸に沿って鉛直方向に延びる部材であり、固定フレーム４１ａに対してＺ軸に沿って移動可能に取り付けられる部材である。スライドフレーム４１ｂは、例えばアルミニウムにより形成されている。スライドフレーム４１ｂは、一部に中空部分を形成して軽量化した構造とするのが好ましい。スライドフレーム４１ｂの下端は、賦形部２１に連結されている。

駆動部４１ｃは、例えばモータを有し、固定フレーム４１ａに対してスライドフレーム４１ｂをＺ軸に沿って移動させる駆動力を発生するものである。駆動部４１ｃは、スライドフレーム４１ｂをＺ軸に沿って下方に移動させることにより、賦形部２１の側面２１ｂを積層体２００に押し付け、側面２１ｂと下型１０の側面１２との間に挟まれる積層体２００を賦形する。

また、駆動部４１ｃは、スライドフレーム４１ｂをＺ軸に沿って更に下方に移動させることにより、賦形部２１の下面２１ａを積層体２００に押し付け、下面２１ａと下型の底面１５との間に挟まれる積層体２００を賦形する。同様に、駆動部４１ｃは、賦形部２１の凸面２１ｃを積層体２００に押し付け、凸面２１ｃと下型の凹面１４との間に挟まれる積層体２００を賦形する。

以上では、付勢力発生部４１について説明したが、付勢力発生部４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９についても同様であるため、以下での説明を省略する。図４に示すように、付勢力発生部４２は、固定フレーム４２ａと、スライドフレーム４２ｂと、駆動部４２ｃと、を有する。付勢力発生部４３は、固定フレーム４３ａと、スライドフレーム４３ｂと、駆動部４３ｃと、を有する。付勢力発生部４４は、固定フレーム４４ａと、スライドフレーム４４ｂと、駆動部４４ｃと、を有する。

付勢力発生部４５は、固定フレーム４５ａと、スライドフレーム４５ｂと、駆動部４５ｃと、を有する。付勢力発生部４６は、固定フレーム４６ａと、スライドフレーム４６ｂと、駆動部４６ｃと、を有する。付勢力発生部４７は、固定フレーム４７ａと、スライドフレーム４７ｂと、駆動部４７ｃと、を有する。付勢力発生部４８は、固定フレーム４８ａと、スライドフレーム４８ｂと、駆動部４８ｃと、を有する。付勢力発生部４９は、固定フレーム４９ａと、スライドフレーム４９ｂと、駆動部４９ｃと、を有する。

制御部５０は、付勢力発生機構４０を制御する装置である。図５に示すように、制御部５０は、信号線５１を介して、付勢力発生部４１－４９のそれぞれに制御信号を伝達する。制御部５０は、後述するように、長手方向ＬＤに沿って隣接して配置される一対の賦形部を異なるタイミングで下型１０に向けて押し付けるように複数の付勢力発生部４１－４９を制御する。

次に、図６から図１３を参照して、本実施形態の賦形装置１００を用いて積層体２００を賦形して複合材を成形する複合材成形方法について説明する。図６は、賦形装置１００を用いた複合材成形方法を示すフローチャートである。図７は、図６に示す賦形工程のフローチャートである。図８は、図６の積層工程における賦形装置１００を示す断面図である。

ステップＳ１０１の積層工程において、複数の繊維シートを積層することにより、積層体２００を形成する。図８に示すように、下型１０に部分型６０を組付けた状態で、下型１０の上面１１および部分型６０の上面６１により水平面を形成し、水平面に複数の強化繊維シートを１枚ずつ積層する。

図９は、図８のＢ部分の部分拡大図である。図９に示すように、下型１０の上面１１および部分型６０の上面６１に、強化繊維シート２０１，２０２，２０３，２０４，２０５を順に積層することにより、平坦状の積層体２００が形成される。なお、積層体２００を構成する強化繊維シートの層数は任意の数とすることができる。

ステップＳ１０２の固定工程において、下型１０の上面１１に積層体２００の第２端部領域２００ｂを固定する。積層体２００は、例えば、固定部材（図示略）を上面１１に取り付けて第２端部領域２００ｂを固定部材（図示略）と上面１１との間に挟み込むことにより下型１０に固定される。積層体２００を下型１０に固定した後に、部分型６０を下型１０から取外す。

ステップＳ１０３の第１賦形工程において、下型１０の凸面１３の幅方向ＷＤの一方側に隣接する上面１１に対して上型３０を押し付けて積層体２００を賦形する。具体的には、下型１０の上面１１に固定した積層体２００の第２端部領域２００ｂの上方に上型３０を設置し、上型３０の上方に付勢力発生機構４０を設置し、上型３０および付勢力発生機構４０の重量によって積層体２００の第２端部領域２００ｂを上面１１の形状に沿って賦形する。

ここでは、上型３０および付勢力発生機構４０の重量によって、積層体２００を下型１０の形状に沿って賦形するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、上型３０は、締結構造によって積層体２００が所定の厚さになるように下型１０に固定する構造とすることもできる。この場合、所定の厚さを調整することで、上型３０が積層体２００を下型１０に押し付ける賦形力を適切に調整することができる。

ステップＳ１０４の第２賦形工程において、付勢力発生機構４０により上型２０をＺ軸に沿って下方に向けて積層体２００に押し付けて積層体２００を下型１０の表面形状に沿って賦形する。ここで、図７を参照して、第２賦形工程の詳細について説明する。

図７に示すように、ステップＳ２０１で、制御部５０は、図３に示す状態から賦形部２１の下型１０へ向けた移動を開始するよう付勢力発生部４１の駆動部４１ｃを制御する。
ステップＳ２０２で、制御部５０は、賦形部２１の下型１０へ向けた移動を開始させてから所定時間が経過したタイミングで、賦形部２２，２３の下型１０へ向けた移動を開始するよう付勢力発生部４２，４３の駆動部４２ｃ，４３ｃを制御する。

ステップＳ２０３で、制御部５０は、賦形部２２，２３の下型１０へ向けた移動を開始させてから所定時間が経過したタイミングで、賦形部２４，２５の下型１０へ向けた移動を開始するよう付勢力発生部４４，４５の駆動部４４ｃ，４５ｃを制御する。
ステップＳ２０４で、制御部５０は、賦形部２４，２５の下型１０へ向けた移動を開始させてから所定時間が経過したタイミングで、賦形部２６，２７の下型１０へ向けた移動を開始するよう付勢力発生部４６，４７の駆動部４６ｃ，４７ｃを制御する。

ステップＳ２０５で、制御部５０は、賦形部２６，２７の下型１０へ向けた移動を開始させてから所定時間が経過したタイミングで、賦形部２８，２９の下型１０へ向けた移動を開始するよう付勢力発生部４８，４９の駆動部４８ｃ，４９ｃを制御する。以上により、賦形部２１－２９の下型１０へ向けた移動が開始され、図１０および図１１に示す状態となる。

図１０は、図６の第２賦形工程における賦形装置１００を示す断面図であり、上型２０が下型１０に向けて移動している状態を示す。図１１は、図１０に示す賦形装置１００の右側面図であり、上型２０が下型１０に向けて移動している状態を示す。図１０は、図１１のＣ－Ｃ矢視断面となっている。

図１０に示すように、賦形部２１がＺ軸に沿って上方から下方に向けて下型１０の側面１２に沿って移動する際に、賦形部２１の側面２１ｂにより積層体２００を下型１０の側面１２に押し付けることにより、積層体２００が側面１２の形状に沿って賦形される。

図１１に示すように、賦形部２１－２９から下型１０の底面１５までのＺ軸方向の距離は、一定の距離ではない。賦形部２１から底面１５までのＺ軸方向の距離はＤ１であり、賦形部２２，２３から底面１５までのＺ軸方向の距離はＤ２であり、賦形部２４，２５から底面１５までのＺ軸方向の距離はＤ３である。また、賦形部２６，２７から底面１５までのＺ軸方向の距離はＤ４であり、賦形部２８，２９から底面１５までのＺ軸方向の距離はＤ５である。図１１に示すように、距離Ｄ１よりも距離Ｄ２が長く、距離Ｄ２よりも距離Ｄ３が長く、距離Ｄ３よりも距離Ｄ４が長く、距離Ｄ４よりも距離Ｄ５が長い。

図１１に示すように、賦形部２１－２９から下型１０の底面１５までのＺ軸方向の距離が一定の距離ではないのは、各賦形部を下型１０へ向けて移動させるタイミングを異ならせたからである。制御部５０は、下型１０の長手方向ＬＤの中心位置（所定位置）に配置される賦形部２１を下型１０に向けて移動させるタイミングよりも、中心位置よりも積層体２００の長手方向ＬＤの端部側に配置される賦形部２２－２９を下型１０へ向けて移動させるタイミングが遅くなるように付勢力発生部４１－４９を制御する。

また、制御部５０は、下型１０の長手方向ＬＤの中心位置から積層体２００の幅方向ＷＤの端部に向けて、複数の賦形部２２－２９が賦形部２１よりもタイミングを遅らせながら連続的に下型１０に押し付けられるように付勢力発生部４１－４９を制御する。制御部５０は、賦形部２１を最初に下型１０に押し付け、次に賦形部２２，２３を下型１０に押し付け、次に賦形部２４，２５を下型１０に押し付け、次に賦形部２６，２７を下型１０に押し付け、最後に賦形部２８，２９を下型１０に押し付けるよう付勢力発生部４１－４９を制御する。

ステップＳ２０６で、制御部５０は、賦形部２１が下型１０の底面１５との間に積層体２００を挟んだ状態となったことに応じて、賦形部２１の移動を停止させるよう付勢力発生部４１を制御する。
ステップＳ２０７で、制御部５０は、賦形部２２，２３が下型１０の底面１５との間に積層体２００を挟んだ状態となったことに応じて、賦形部２２，２３の移動を停止させるよう付勢力発生部４２，４３を制御する。

ステップＳ２０８で、制御部５０は、賦形部２４，２５が下型１０の底面１５との間に積層体２００を挟んだ状態となったことに応じて、賦形部２１の移動を停止させるよう付勢力発生部４４，４５を制御する。
ステップＳ２０９で、制御部５０は、賦形部２６，２７が下型１０の底面１５との間に積層体２００を挟んだ状態となったことに応じて、賦形部２６，２７の移動を停止させるよう付勢力発生部４６，４７を制御する。

ステップＳ２１０で、制御部５０は、賦形部２８，２９が下型１０の底面１５との間に積層体２００を挟んだ状態となったことに応じて、賦形部２８，２９の移動を停止させるよう付勢力発生部４８，４９を制御する。ステップＳ２１０が終了すると、図１２および図１３に示す状態となる。

図１２は、図６の第２賦形工程における賦形装置１００を示す断面図であり、上型２０の下型１０に向けた移動が完了した状態を示す。図１３は、図１２に示す賦形装置１００の右側面図であり、上型２０の下型１０に向けた移動が完了した状態を示す。図１２は、図１３のＤ－Ｄ矢視断面となっている。以上により、図６の第２賦形工程の各処理が終了する。

以上の第２賦形工程において、複数の賦形部２１－２９のうち、長手方向ＬＤの中央に配置される賦形部２１を最も早いタイミングで下型１０に向けて移動させるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、長手方向ＬＤの所定位置において、長手方向ＬＤに沿った形状の変化が大きい部分（皺が発生しやすい部分）が存在する場合、その部分に最も近接した賦形部を最も早いタイミングで下型１０に向けて移動させるのが好ましい。この場合、制御部５０は、長手方向ＬＤに沿った形状の変化が大きい部分に近接した賦形部を最初に下型１０に向けて移動させ、それに隣接する賦形部をその後に下型１０に向けて移動させるよう制御する。

下型１０の形状によっては、皺を抑制するために、長手方向ＬＤの複数の位置（例えば、隣接する位置）において同時に賦形部を下型１０に向けて移動させるのが適する場合がある。この場合、賦形部２１－２９の中の２以上の賦形部を同時に下型１０に向けて移動させるよう制御部５０が付勢力発生部４１－４９を制御する。

また、積層体２００を下型１０、上型２０および上型３０で賦形する際に、積層体２００に皺が発生することを抑制するのに適した複数の賦形部２１－２９の移動開始タイミングを予め記憶部（図示略）に記憶しておくのが好ましい。この場合、制御部５０は、図６の第２賦形工程において、記憶部に記憶された複数の賦形部２１－２９の移動開始タイミングを読み出し、複数の賦形部２１－２９の移動開始タイミングを制御する。

ステップＳ１０５の樹脂注入工程において、下型１０および上型２０の表面形状に沿って賦形された積層体２００を成形型（図示略）に配置する。その後、成形型の内部に樹脂材料を注入し、積層体２００の複数の強化繊維シートに樹脂材料を含浸させる。

樹脂注入工程では、下型１０のみを使用し、下型１０に賦形された積層体２００の上面をバキュームバッグフィルム（図示略）で覆ってから内部を減圧し、その後に樹脂を注入するＶａＲＴＭ（Ｖａｃｃｕｍ
ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）で行ってもよい。

ステップＳ１０６の硬化工程において、積層体２００の複数の強化繊維シートに含浸した樹脂材料を硬化させる。樹脂材料が熱硬化性である場合は、樹脂材料を硬化温度以上となるように加熱して樹脂材料を硬化させる。樹脂材料が熱可塑性樹脂である場合は樹脂材料を冷却して軟化温度未満にすることにより樹脂材料を硬化させる。以上のステップＳ１０１からステップＳ１０６により、賦形装置１００を用いて積層体２００を賦形して複合材を成形する複合材成形方法が実行される。

以上説明した本実施形態の賦形装置１００が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態に係る賦形装置１００によれば、幅方向ＷＤに沿った凸面１３を有する下型１０に上型２０を押し付けることにより、積層体２００が下型１０の表面形状に沿って賦形される。付勢力発生機構４０は、制御部５０により制御され、下型１０に向けて押し付ける付勢力を上型２０に付与する。

上型２０は、長手方向ＬＤに沿って配置される複数の賦形部２１－２９を有し、それぞれに付勢力発生機構４０が有する複数の付勢力発生部４１－４９が連結されている。制御部５０は、長手方向ＬＤに沿って隣接して配置される一対の賦形部を異なるタイミングで下型１０に向けて押し付けるように複数の付勢力発生部４１－４９を制御する。

本実施形態の賦形装置１００によれば、長手方向ＬＤに沿って隣接して配置される一対の賦形部が異なるタイミングで下型１０に向けて押し付けられる。一対の賦形部の一方が下型１０との間に挟まれる積層体２００を賦形する際に、一対の賦形部の他方と下型１０との間に隙間が形成されるため、積層体２００の変形が許容される。そのため、上型および下型のそれぞれが一体構造の金型を用いるプレス成形を行う場合や、賦形装置１００において複数の賦形部をすべて同じタイミングで下型１０に向けて押し付ける場合に比べ、積層体２００の変形を許容しないことによる皺（リンクル）の発生を抑制することができる。

本実施形態の賦形装置１００によれば、長手方向ＬＤの所定位置（例えば、中央位置）に配置される賦形部２１を下型１０に向けて移動させるタイミングよりも、所定位置よりも積層体２００の端部側に配置される賦形部２２，２３を下型１０に向けて移動させるタイミングを遅くすることにより、賦形部２１－２９が下型１０に押し付けられる際に発生する積層体２００の変形を所定位置から積層体２００の端部に向けて伝播させることができる。これにより、積層体２００の変形を許容しないことによる皺（リンクル）の発生を抑制することができる。

本実施形態の賦形装置１００によれば、所定位置から積層体２００の端部に向けて、複数の賦形部２１－２９がタイミングを遅らせながら連続的に下型１０に押し付けられる。そのため、賦形部２１－２９が下型１０に押し付けられる際に発生する積層体２００の変形が所定位置から積層体２００の端部に向けて下型１０と上型２０との間に拘束されることなく連続的に伝播し、皺（リンクル）の発生を抑制することができる。

本実施形態の賦形装置１００によれば、下型１０の凸面１３の幅方向ＷＤの一方側に隣接する上面１１に対して積層体２００を押し付けることにより、積層体２００の幅方向ＷＤの一方側の領域を上面１１の形状に沿って賦形することができる。また、下型１０の凸面１３の幅方向ＷＤの他方側に隣接する側面１２に対して上型２０を押し付けることにより、積層体２００の幅方向ＷＤの他方側の領域を側面１２の形状に沿って賦形することができる。さらに、積層体２００の幅方向ＷＤの一方側と他方側に挟まれる領域を凸面１３の形状に沿って賦形することができる。

本実施形態の賦形装置１００によれば、上型２０を下型１０の側面１２に沿って移動させることにより、凸面１３に近接した領域から幅方向ＷＤの端部に向けて、積層体２００の変形を許容しながら積層体２００を側面１２に沿って賦形することができる。積層体２００の変形が許容されながら賦形されるため、皺（リンクル）の発生を抑制することができる。

〔第２実施形態〕
次に、本開示の第２実施形態に係る賦形装置１００Ａについて図面を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。

図１４は、本実施形態に係る賦形装置１００Ａを示す断面図であり、上型２０が下型１０に向けた移動を開始する前の状態を示す。図１５は、本実施形態に係る賦形装置１００Ａを示す断面図であり、上型２０が下型１０に向けて移動している状態を示す。図１６は、本実施形態に係る賦形装置１００Ａを示す断面図であり、上型２０の下型１０に向けた移動が完了した状態を示す。

第１実施形態の賦形装置１００において、付勢力発生機構４０は、上型２０の上方に設置される固定フレーム４１ａに対してスライドフレーム４１ｂを移動させるものであった。それに対して、本実施形態の賦形装置１００Ａの付勢力発生機構４０Ａは、設置面Ｓに設置される支持フレーム４１Ａｄに対してスライドフレーム４１Ａｂを移動させるものである。

図１４から図１６に示すように、賦形装置１００Ａの付勢力発生機構４０Ａが有する付勢力発生部４１Ａは、スライドフレーム４１Ａｂと、支持フレーム４１Ａｄと、連結フレーム４１Ａｅ，４１Ａｆと、を有する。スライドフレーム４１Ａｂの下端は、賦形部２１に連結されている。上型３０の上方には、上型３０に積層体２００を賦形するための付勢力を付与するためのプレート７０が配置されている。

支持フレーム４１Ａｄは、設置面Ｓに固定されている。スライドフレーム４１Ａｂは、連結フレーム４１Ａｅ，４１Ａｆに固定されている。連結フレーム４１Ａｅ，４１Ａｆは、支持フレーム４１Ａｄに対してＺ軸に沿って移動可能な状態で取り付けられている。スライドフレーム４１Ａｂは、駆動部４１Ａｃにより駆動力を付与されることにより、連結フレーム４１Ａｅ，４１Ａｆと一体となってＺ軸に沿った方向に移動する。

本実施形態の賦形装置１００Ａは、支持フレーム４１Ａｄが設置面Ｓに固定されているため、スライドフレーム４１Ａｂが下型１０の側面１２から離れることがないように支持フレーム４１Ａｄにより確実に支持される。そのため、上型２０を下型１０へ向けて移動させる際に、積層体２００を下型１０に押し付ける付勢力を確実に付与することができる。

以上説明した実施形態に記載の賦形装置は、例えば以下のように把握される。
本開示に係る賦形装置は、強化繊維を含む複数のシート材料を積層した積層体（２００）を賦形する賦形装置（１００）であって、長手方向（ＬＤ）に沿って延びるとともに幅方向（ＷＤ）に沿った凹形状または凸形状の少なくともいずれかを含む湾曲面（１３）を有する第１賦形型（１０）と、前記第１賦形型に押し付けることにより前記積層体を前記第１賦形型の表面形状に沿って賦形する第２賦形型（２０）と、前記第２賦形型を前記第１賦形型に向けて押し付ける付勢力を発生する付勢力発生機構（４０）と、前記付勢力発生機構を制御する制御部（５０）と、を備え、前記第２賦形型は、前記長手方向に沿って配置される複数の賦形部（２１－２９）を有し、前記付勢力発生機構は、複数の前記賦形部に連結されるとともに前記賦形部を前記第１賦形型に向けて押し付ける付勢力を発生する複数の付勢力発生部（４１－４９）を有し、前記制御部は、前記長手方向に沿って隣接して配置される一対の前記賦形部を異なるタイミングで前記第１賦形型に向けて押し付けるように複数の前記付勢力発生部を制御する。

本開示に係る賦形装置によれば、幅方向に沿った凹形状または凸形状の少なくともいずれかを含む湾曲面を有する第１賦形型に第２賦形型を押し付けることにより、積層体が第１賦形型の表面形状に沿って賦形される。付勢力発生機構は、制御部により制御され、第１賦形型に向けて押し付ける付勢力を第２賦形型に付与する。

第２賦形型は、長手方向に沿って配置される複数の賦形部を有し、それぞれに付勢力発生機構が有する複数の付勢力発生部が連結されている。制御部は、長手方向に沿って隣接して配置される一対の賦形部を異なるタイミングで第１賦形型に向けて押し付けるように複数の付勢力発生部を制御する。

本開示に係る賦形装置によれば、長手方向に沿って隣接して配置される一対の賦形部が異なるタイミングで第１賦形型に向けて押し付けられる。一対の賦形部の一方が第１賦形型との間に挟まれる積層体を賦形する際に、一対の賦形部の他方と第１賦形型との間に隙間が形成されるため、積層体の変形が許容される。そのため、一対の賦形部を同じタイミングで第１賦形型に向けて押し付ける場合に比べ、積層体の変形を許容しないことによる皺（リンクル）の発生を抑制することができる。

本開示に係る賦形装置において、前記制御部は、前記長手方向の所定位置に配置される前記賦形部を前記第１賦形型に向けて移動させるタイミングよりも、前記所定位置よりも前記積層体の端部側に配置される前記賦形部を前記第１賦形型に向けて移動させるタイミングが遅くなるように複数の前記付勢力発生部を制御する構成としてもよい。

本構成に係る賦形装置によれば、長手方向の所定位置に配置される賦形部を第１賦形型に向けて移動させるタイミングよりも、所定位置よりも積層体の端部側に配置される賦形部を第１賦形型に向けて移動させるタイミングを遅くすることにより、賦形部が第１賦形型に押し付けられる際に発生する積層体の変形を所定位置から積層体の端部に向けて伝播させることができる。これにより、積層体の変形を許容しないことによる皺（リンクル）の発生を抑制することができる。

上記構成の賦形装置において、前記制御部は、前記所定位置から前記積層体の端部に向けて、複数の前記賦形部がタイミングを遅らせながら連続的に前記第１賦形型に押し付けられるように複数の前記付勢力発生部を制御する態様としてもよい。

本態様に係る賦形装置によれば、所定位置から積層体の端部に向けて、複数の賦形部がタイミングを遅らせながら連続的に第１賦形型に押し付けられる。そのため、賦形部が第１賦形型に押し付けられる際に発生する積層体の変形が所定位置から積層体の端部に向けて第１賦形型と第２賦形型との間に拘束されることなく連続的に伝播し、皺（リンクル）の発生を抑制することができる。

本開示に係る賦形装置においては、前記第１賦形型の前記湾曲面の前記幅方向の一方側に隣接する第１賦形面に対して前記積層体を押し付ける第３賦形型（３０）を備え、前記付勢力発生機構は、前記第１賦形型の前記湾曲面の前記幅方向の他方側に隣接する第２賦形面に対して前記第２賦形型を押し付ける付勢力を発生する構成としてもよい。

本構成に係る賦形装置によれば、第１賦形型の湾曲面の幅方向の一方側に隣接する第１賦形面に対して積層体を押し付けることにより、積層体の幅方向の一方側の領域を第１賦形面の形状に沿って賦形することができる。また、第１賦形型の湾曲面の幅方向の他方側に隣接する第２賦形面に対して第２賦形型を押し付けることにより、積層体の幅方向の他方側の領域を第１賦形面の形状に沿って賦形することができる。さらに、積層体の幅方向の一方側と他方側に挟まれる領域を湾曲面の形状に沿って賦形することができる。

上記構成に係る賦形装置において、前記付勢力発生機構は、前記第２賦形型を前記第１賦形型の前記第２賦形面に沿って移動させることにより前記積層体を前記第２賦形面に沿って賦形する態様であってもよい。

本態様に係る賦形装置によれば、第２賦形型を第１賦形型の第２賦形面に沿って移動させることにより、湾曲面に近接した領域から幅方向の端部に向けて、積層体の変形を許容しながら積層体を第２賦形面に沿って賦形することができる。積層体の変形が許容されながら賦形されるため、皺（リンクル）の発生を抑制することができる。

以上説明した実施形態に記載の賦形方法は、例えば以下のように把握される。
本開示に係る賦形方法は、強化繊維を含む複数のシート材料を積層した積層体を賦形する賦形方法であって、長手方向に沿って延びるとともに幅方向に沿った凹形状または凸形状の少なくともいずれかを含む湾曲面を有する第１賦形型に前記積層体の一端を固定する固定工程と、前記長手方向に沿って配置される複数の賦形部を有する第２賦形型を前記第１賦形型に押し付けることにより前記積層体を前記第１賦形型の表面形状に沿って賦形する賦形工程と、を備え、前記賦形工程は、前記長手方向に沿って隣接して配置される一対の前記賦形部を異なるタイミングで前記第１賦形型に向けて押し付ける。

本開示に係る賦形方法によれば、幅方向に沿った凹形状または凸形状の少なくともいずれかを含む湾曲面を有する第１賦形型に第２賦形型を押し付けることにより、積層体が第１賦形型の表面形状に沿って賦形される。第２賦形型は長手方向に沿って配置される複数の賦形部を有する。

本開示に係る賦形方法によれば、賦形工程は、長手方向に沿って隣接して配置される一対の賦形部を異なるタイミングで第１賦形型に向けて押し付ける。一対の賦形部の一方が第１賦形型との間に挟まれる積層体を賦形する際に、一対の賦形部の他方と第１賦形型との間に隙間が形成されるため、積層体の変形が許容される。そのため、一対の賦形部を同じタイミングで第１賦形型に向けて押し付ける場合に比べ、積層体の変形を許容しないことによる皺（リンクル）の発生を抑制することができる。

本開示に係る賦形方法において、前記賦形工程は、前記長手方向の所定位置に配置される前記賦形部を前記第１賦形型に向けて移動させるタイミングよりも、前記所定位置よりも前記積層体の端部側に配置される前記賦形部を前記第１賦形型に向けて移動させるタイミングを遅くする構成としてもよい。

本構成に係る賦形方法によれば、長手方向の所定位置に配置される賦形部を賦形型に向けて移動させるタイミングよりも、所定位置よりも積層体の端部側に配置される賦形部を第１賦形型に向けて移動させるタイミングを遅くすることにより、賦形部が第１賦形型に押し付けられる際に発生する積層体の変形を所定位置から積層体の端部に向けて伝播させることができる。これにより、積層体の変形を許容しないことによる皺（リンクル）の発生を抑制することができる。

上記構成の賦形方法において、前記賦形工程は、前記所定位置から前記積層体の端部に向けて、複数の前記賦形部がタイミングを遅らせながら連続的に前記第１賦形型に押し付けられるように複数の前記賦形部を移動させる態様としてもよい。

本態様に係る賦形方法によれば、所定位置から積層体の端部に向けて、複数の賦形部がタイミングを遅らせながら連続的に第１賦形型に押し付けられる。そのため、賦形部が第１賦形型に押し付けられる際に発生する積層体の変形が所定位置から積層体の端部に向けて第１賦形型と第２賦形型との間に拘束されることなく連続的に伝播し、皺（リンクル）の発生を抑制することができる。

本開示に係る賦形方法において、前記賦形工程は、前記第１賦形型の前記湾曲面の前記幅方向の一方側に隣接する第１賦形面に対して第３賦形型を押し付け、前記第１賦形型の前記湾曲面の前記幅方向の他方側に隣接する第２賦形面に対して前記第２賦形型を押し付けて前記積層体を賦形する構成としてもよい。

本構成に係る賦形方法によれば、第１賦形型の湾曲面の幅方向の一方側に隣接する第１賦形面に対して積層体を押し付けることにより、積層体の幅方向の一方側の領域を第１賦形面の形状に沿って賦形することができる。また、第１賦形型の湾曲面の幅方向の他方側に隣接する第２賦形面に対して第２賦形型を押し付けることにより、積層体の幅方向の他方側の領域を第１賦形面の形状に沿って賦形することができる。さらに、積層体の幅方向の一方側と他方側に挟まれる領域を湾曲面の形状に沿って賦形することができる。

上記構成に係る賦形方法において、前記第２賦形型を前記第１賦形型の前記第２賦形面に沿って移動させることにより前記積層体を前記第２賦形面に沿って賦形する態様であってもよい。

本態様に係る賦形方法によれば、第２賦形型を第１賦形型の第２賦形面に沿って移動させることにより、湾曲面に近接した領域から幅方向の端部に向けて、積層体の変形を許容しながら積層体を第２賦形面に沿って賦形することができる。積層体の変形が許容されながら賦形されるため、皺（リンクル）の発生を抑制することができる。

１０ 下型（第１賦形型）
１１ 上面
１２ 側面
１３ 凸面（湾曲面）
１４ 凹面
１５ 底面
２０ 上型（第２賦形型）
２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９ 賦形部
２１ａ 下面
２１ｂ 側面
２１ｃ 凸面
３０ 上型
４０，４０Ａ 付勢力発生機構
４１，４１Ａ，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９ 付勢力発生部
４１ｂ，４１Ａｂ スライドフレーム
４１ｃ，４１Ａｃ 駆動部
４１Ａｄ 支持フレーム
４１Ａｅ 連結フレーム
４１Ａｆ 連結フレーム
５０ 制御部
１００，１００Ａ 賦形装置
２００ 積層体
ＬＤ 長手方向
Ｓ 設置面
ＷＤ 幅方向

Claims (10)

1. 強化繊維を含む複数のシート材料を積層した積層体を賦形する賦形装置であって、
   長手方向に沿って延びるとともに幅方向に沿った凹形状または凸形状の少なくともいずれかを含む湾曲面を有する第１賦形型と、
   前記第１賦形型に押し付けることにより前記積層体を前記第１賦形型の表面形状に沿って賦形する第２賦形型と、
   前記第２賦形型を前記第１賦形型に向けて押し付ける付勢力を発生する付勢力発生機構と、
   前記付勢力発生機構を制御する制御部と、を備え、
   前記第２賦形型は、前記長手方向に沿って配置される複数の賦形部を有し、
   前記付勢力発生機構は、複数の前記賦形部に連結されるとともに前記賦形部を前記第１賦形型に向けて押し付ける付勢力を発生する複数の付勢力発生部を有し、
   前記制御部は、前記長手方向に沿って隣接して配置される一対の前記賦形部を異なるタイミングで前記第１賦形型に向けて押し付けるように複数の前記付勢力発生部を制御する賦形装置。
2. 前記制御部は、前記長手方向の所定位置に配置される前記賦形部を前記第１賦形型に向けて移動させるタイミングよりも、前記所定位置よりも前記積層体の端部側に配置される前記賦形部を前記第１賦形型に向けて移動させるタイミングが遅くなるように複数の前記付勢力発生部を制御する請求項１に記載の賦形装置。
3. 前記制御部は、前記所定位置から前記積層体の端部に向けて、複数の前記賦形部がタイミングを遅らせながら連続的に前記第１賦形型に押し付けられるように複数の前記付勢力発生部を制御する請求項２に記載の賦形装置。
4. 前記第１賦形型の前記湾曲面の前記幅方向の一方側に隣接する第１賦形面に対して前記積層体を押し付ける第３賦形型を備え、
   前記付勢力発生機構は、前記第１賦形型の前記湾曲面の前記幅方向の他方側に隣接する第２賦形面に対して前記第２賦形型を押し付ける付勢力を発生する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の賦形装置。
5. 前記付勢力発生機構は、前記第２賦形型を前記第１賦形型の前記第２賦形面に沿って移動させることにより前記積層体を前記第２賦形面に沿って賦形する請求項４に記載の賦形装置。
6. 強化繊維を含む複数のシート材料を積層した積層体を賦形する賦形方法であって、
   長手方向に沿って延びるとともに幅方向に沿った凹形状または凸形状の少なくともいずれかを含む湾曲面を有する第１賦形型に前記積層体の一端を固定する固定工程と、
   前記長手方向に沿って配置される複数の賦形部を有する第２賦形型を前記第１賦形型に押し付けることにより前記積層体を前記第１賦形型の表面形状に沿って賦形する賦形工程と、を備え、
   前記賦形工程は、前記長手方向に沿って隣接して配置される一対の前記賦形部を異なるタイミングで前記第１賦形型に向けて押し付ける賦形方法。
7. 前記賦形工程は、前記長手方向の所定位置に配置される前記賦形部を前記第１賦形型に向けて移動させるタイミングよりも、前記所定位置よりも前記積層体の端部側に配置される前記賦形部を前記第１賦形型に向けて移動させるタイミングを遅くする請求項６に記載の賦形方法。
8. 前記賦形工程は、前記所定位置から前記積層体の端部に向けて、複数の前記賦形部がタイミングを遅らせながら連続的に前記第１賦形型に押し付けられるように複数の前記賦形部を移動させる請求項７に記載の賦形方法。
9. 前記賦形工程は、前記第１賦形型の前記湾曲面の前記幅方向の一方側に隣接する第１賦形面に対して第３賦形型を押し付け、前記第１賦形型の前記湾曲面の前記幅方向の他方側に隣接する第２賦形面に対して前記第２賦形型を押し付けて前記積層体を賦形する請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の賦形方法。
10. 前記賦形工程は、前記第２賦形型を前記第１賦形型の前記第２賦形面に沿って移動させることにより前記積層体を前記第２賦形面に沿って賦形する請求項９に記載の賦形方法。
    

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