JP5876709B2 - エア供給システム - Google Patents

Description

本発明は、自動車等においてサービスブレーキ、エアサスなどに利用されるサービスエアから水分等を除去するためのエアドライヤ装置を備えて構成されるエア供給システムに関する。

例えば、トラック、バスなどの大型車両においては、エアコンプレッサにより所定圧力（例えば、１０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度）に圧縮した空気をエアタンクに貯留しておき、この圧縮空気（サービスエア）を作動動力源の一部として利用するといったサービスブレーキシステムや、コイルスプリングや板バネの代わりに圧縮空気を利用したエアサスペンションシステムなどが採用されている。

ここで、エアコンプレッサにより圧縮された空気は、通常圧力の大気圧状態に比べて含有する水蒸気の凝結により水を発生しやすい状態にある。
また、エンジンにより回転駆動されるクランク機構やピストンを含んで構成されるエアコンプレッサを潤滑するための潤滑油が圧縮空気中に混在するといった場合も想定される。

このため、エアコンプレッサにより圧縮した空気を、そのままエアタンクに貯留しておいて圧縮空気を、サービスブレーキシステム等の各種エアシステムに供給してしまうと、圧縮空気が触れる部分に腐食や汚損などを発生させ、延いては各種エアシステムに機能障害などを生じさせるおそれがあるなど、システムの信頼性等に悪影響を及ぼすおそれがある。

このようなことから、エアコンプレッサにより圧縮した空気を、エアタンクに貯留する前に、エアドライヤ装置によって乾燥させ油分を除去して浄化することなどが行われている。

かかるエアドライヤ装置の一例として、例えば特許文献１に記載されているようなものがある。
このものは、図６に示すように、ロード状態（負荷状態）において、コンプレッサ１１により圧縮される圧縮空気は、図６において実線の矢印で示すように、管路１４を通って乾燥装置１３の入口２５から入り、乾燥剤収容室２１内を通過する。この乾燥剤収容室２１には、油分や異物等を捕集するフィルタ及び水分を吸着する乾燥剤が収容され、当該乾燥剤収容室２１を通過することで圧縮空気から油分や異物等を除去すると共に除湿するようになっている。

その後、圧縮空気は、蓋４０に設けられた図示しない逆止弁を経てパージ室２２に入り出口２６に至る。出口２６に到達した清浄な圧縮空気は、再び管路１４を実線矢印で示すように通り、逆止弁１６を経てエアタンク１２に貯蔵されることになる。

そして、エアタンク１２の圧力が規定の圧力に達すると、圧力調整器１７はその圧力を入力管１７ａを介して検知し、圧力調整器１７が作動して、コンプレッサ１１をアンロード状態（無負荷状態）にして、管路１４への圧縮空気の送出を停止する。
同時に、圧力調整器１７は圧力調整用配管５８にアンロード信号のエアを破線矢印で示すように供給する。

このようなアンロード状態では、図６において破線の矢印で示すように、エア導入口２８に流入したアンロード信号のエアは弁体２９の上部に導かれ、このエアにより弁体２９は図３に示すように下降し、ドレインバルブ２７は開かれることになる。

ドレインバルブ２７が開くと、乾燥装置１３内部の圧縮空気が急激に大気に放出され、これに伴い乾燥装置１３内部が急激に減圧され、パージ室２２内の乾燥した空気が乾燥剤収容室２１に至り、そこで膨張しながら外部（大気中）へ排出されるといった所謂パージ処理が実行される。

なお、かかるパージ処理により、乾燥装置１３内の水分（乾燥剤に吸着された水分や底部に溜まった水分など）、油分や塵挨（フィルタに捕集された油分や塵挨等、及び底部に溜まった油分や塵挨など）が外部へ排出され、乾燥装置１３内の乾燥剤やフィルタの再生がなされる。

その後、エアタンク１２の圧力が規定圧以下になると、圧力調整器１７はその圧力を入力管１７ａを介して検知し、圧力調整器１７が復帰動作する。圧力調整器１７はコンプレッサ１１をロード状態にして管路１４への圧縮空気の送出を再開させると同時に、管路５８へのアンロード信号のエアの送出を停止する。

このようにして、従来のエアドライヤ装置では、上記のようなロード状態（エアタンク１２へのチャージ）、アンロード状態の切り替えが、エアタンク１２内のエアの消費に応じて繰り返し行われ、アンロード状態となったときにその都度パージ処理が行われるようになっている。

特開平９−２９０５５号公報 実開平６−６０４２５号公報

ところで、パージ処理は、エア消費量にもよるが数分毎に繰り返される場合もあり、車両走行中であればパージエアが噴出されたときに衝突する位置も経時と共に変化するためあまり問題とはならないが、例えば客先などにおいて納品のために同じ位置に停車しているような状態にあっては、同一位置にて複数回パージ処理が連続的に行われるおそれもあり、かかる場合にはパージエアと伴に噴出される水分や油分等によって付近の壁や地面を汚損してしまうおそれがある。

特に、食品関係その他のクリーン環境が要求されるような場所では、このようなパージエアと伴に噴出される水分や油分等の排出を回避することが望まれる。

ここにおいて、パージ処理の際に、ドレインバルブ２７より下流側にオイルキャッチタンクなどを介装して水分や油分等を捕集することも想定されるが、要求を満たすようなキャッチタンクの実現は、コストなどの面もあって技術的になかなか難しいのが実情である。

このようなことから、特許文献２に記載されているエアドライヤでは、図７に示すように、コンプレッサ１がロード状態からアンロード状態へ移行してパージ処理が実行される条件下となっても、車両停止中にはパージ処理をさせないように、コントロールライン９の途中に介装された電磁弁２５を閉弁し、コントロールライン９からパージバルブ１０を開弁させないようにしている。

しかしながら、特許文献２のものは、コントロールライン９の途中に比較的高価な電磁弁２５を介装する構成であると共に、車速に応じて電磁弁２５を制御する制御システムも必要となるため、構成が複雑化すると共に、高コスト化してしまうといった実情がある。

本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ低コストな構成でありながら、ドライバー等の操作者の意思に従ってパージ処理の実行を禁止することができるようにして、不用意にパージエアに伴って水分や油分・塵挨等が排出されることのないエア供給システムを提供することを目的とする。

このため、本発明に係るエア供給システムは、
圧縮したエアをエアタンクに貯留して利用するエア供給システムであって、
エアタンクの内圧が所定圧力になったときに、エアコンプレッサのアンロード弁に連通されるアンロード用配管を介してアンロード信号用エアを供給してエアコンプレッサをアンロードすると共に、エアドライヤ装置のパージバルブに連通される圧力調整用配管を介してアンロード信号用エアを供給してエアドライヤ装置のパージバルブを開弁させてパージ処理を実行させる圧力調整器が備えられると共に、
圧力調整器とエアコンプレッサのアンロード弁を連通する前記アンロード用配管の途中に三方弁が介装され、
前記三方弁は、第１入口に圧力調整器側のアンロード用配管及び圧力調整用配管が接続され、第２入口にエア源との間にオンオフバルブが介装されている圧縮空気供給配管が接続され、出口にはエアコンプレッサ側のアンロード用配管が接続され、
オンオフバルブは操作者のオンオフスイッチのマニュアル操作により開閉弁されるように構成され、
オンオフスイッチがオフのときに、前記三方弁の第１入口と出口が連通される通常状態とされ、
オンオフスイッチがオンのときに、前記三方弁の第２入口と出口が連通されて、圧縮空気供給配管からのエアが、第１入口に接続される圧力調整用配管を介してパージバルブ側へ供給されることなく、エアコンプレッサをアンロードすることでパージ処理実行禁止状態とされるものにおいて、
前記三方弁はダブルチェックバルブにより構成され、
該ダブルチェックバルブは、
第１入口と第２入口を接続する通路を備えると共に、該通路は常時出口と連通するように構成され、
前記通路には、第１入口からのエア圧と、第２入口からのエア圧と、を対向して受けてエア圧の大きい側から小さい側に移動可能に構成される弁体が収容されると共に、
移動された弁体によって、第１入口或いは第２入口のうちエア圧の小さいエアが導かれている一方が閉塞されることで、エア圧の高いエアが導かれている他方と出口とを連通させるように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、ドライバー等の操作者の意思に従ってパージ処理の実行を禁止することができるようにして、不用意にパージエアに伴って水分や油分・塵挨等が排出されることのないエアドライヤ装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るエア供給システムの全体構成を概略的に示す全体構成図である。 同上実施の形態に係るエア供給システムにおける閉弁時（ロード時）のパージバルブを拡大して示す断面図である。 同上実施の形態に係るエア供給システムにおける開弁時（パージ処理時）のパージバルブを拡大して示す断面図である。 同上実施の形態に係るエア供給システムにおけるダブルチェックバルブを説明するための模式図である。 同上実施の形態に係るエア供給システムにおけるマニュアル操作によるパージ処理の実行の禁止を説明するためのフローチャートである。 従来のエアドライヤシステムの構成例を説明するための全体構成図である。 従来のエアドライヤシステムの他の構成例を説明するための全体構成図である。

以下に、本発明の一実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施形態により、本発明が限定されるものではない。

本実施形態に係るエア供給システム１００は、図１に示すように、内燃機関等の駆動源により回転駆動されて内装するピストンを介してエアを圧縮するエアコンプレッサ１１１と、エアを貯留するエアタンク１１２と、の間にエアドライヤ１１３が設けられている。

エアコンプレッサ１１１のエア吐出側は管路１１４を介してエアドライヤ１１３が接続され、エアドライヤ１１３には逆止弁１６を介してエアタンク１１２が接続されている。エアコンプレッサ１１１により圧縮されたエアを貯留するエアタンク１１２は、圧力調整器１１７によって所定圧力（例えば、１０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度）に維持されるようになっている。

エアタンク１１２には、図示しないがサービスブレーキ、エアサス等のエア機器が接続され、エアタンク１１２に貯蔵される圧縮空気を利用して作動するようになっている。

エアドライヤ１１３は、乾燥剤収容室１２１と、パージ室１２２と、を備えて構成されている。乾燥剤収容室１２１及びパージ室１２２の下部にはベース１１９が設けられ、ベース１１９の外周側面にはエアコンプレッサ１１１からの圧縮空気を取り入れる入口１２５とエアタンク１１２へ送り出す出口１２６が設けられている。

また、本実施の形態では、図２、図３に示すように、ベース１１９の中央下部には、パージバルブ（ドレインバルブ）１２７が取り付けられる。パージバルブ１２７には開閉制御エアの導入口１２８と弁体１２９とリターンスプリング１３７が設けられ、パージバルブ１２７のベース１１９に臨む位置には乾燥剤収容室１２１に連通する中空室１３８が設けられる。

なお、乾燥剤収容室１２１には、通過する圧縮空気からオイルや塵埃などを捕集するためのフィルタ（図示せず）が収容されると共に、その下流側には通過する圧縮空気の水分を吸着するための乾燥剤（図示せず）が収容されている。また、乾燥剤収容室１２１の上部には蓋１４０が取り付けられ、蓋１４０には逆止弁とオリフィス（図示せず）が設けられている。

パージバルブ１２７を開閉制御するエア導入口１２８には圧力調整用配管１５８の一端が接続され、圧力調整用配管１５８の他端は圧力調整器１１７に接続される。

圧力調整器１１７とエアタンク１１２は入力管１１７ａにより接続され、エアコンプレッサ１１１と圧力調整器１１７はアンロード用配管１１７ｂにより接続されている。

また、本実施の形態では、アンロード用配管１１７ｂには、図１や図４に示したように、三方弁であるダブルチェックバルブ２００が介装されている。

なお、通常時（通常状態）においては、ダブルチェックバルブ２００は、後述するように、エアコンプレッサ１１１と圧力調整器１１７が連通するように動作するようになっている。

従って、通常時（通常状態）は、圧力調整器１１７は、エアタンク１１２の圧力が所定圧力以上の場合に作動し、その作動時にはアンロード用配管１１７ｂから圧縮空気をエアコンプレッサ１１１へ送ってアンロード状態にすると共に、圧力調整用配管１５８にアンロード信号用エアを供給することで、パージバルブ１２７を開弁させて、パージ処理を行い、エアドライヤ１１３内の乾燥剤やフィルタを再生するようになっている。

ここで、かかる構成のエア供給システム１００の動作について説明する。
図１に示すように、ロード状態（負荷状態）においては、エアコンプレッサ１１１に内装されエンジン等により駆動されるピストンにより圧縮された圧縮空気は、エアコンプレッサ１１１により圧縮される圧縮空気は、図１の実線の矢印で示すように、管路１１４を通ってエアドライヤ１１３の入口１２５から入り、乾燥剤収容室１２１内を通過する。この乾燥剤収容室１２１には、油分や異物等を捕集するフィルタ及び水分を吸着する乾燥剤が収容されているので、当該乾燥剤収容室２１を通過することで圧縮空気から油分や異物等を除去すると共に水分が除去されるようになっている。

この後、圧縮空気は、蓋１４０に設けられた逆止弁を経てパージ室１２２に入り出口１２６に至る。出口１２６に到達した清浄な圧縮空気は、再び管路１１４を実線矢印で示すように通り、逆止弁１１６を経てエアタンク１１２に貯蔵されることになる。

ここで、通常時（通常状態）は、詳細は後述するが、ダブルチェックバルブ２００は、エアコンプレッサ１１１と圧力調整器１１７が連通するように動作している。

従って、エアタンク１１２の圧力が所定圧力に達すると、圧力調整器１１７はその圧力を入力管１１７ａを介して検知し、圧力調整器１１７が作動して、アンロード用配管１１７ｂを介して圧縮空気をエアコンプレッサ１１１のアンロード弁（図示せず）に送って、エアコンプレッサ１１１のシリンダを強制開放することで、エアコンプレッサ１１１をアンロード状態（無負荷状態）にして、管路１１４への圧縮空気の送出を停止する。

同時に、圧力調整器１１７は、圧力調整用配管１５８にアンロード信号用エアを、図１の破線矢印で示すように供給し、このアンロード信号用エアはパージバルブ１２７のエア導入口１２８に流入する。

そして、パージバルブ１２７では、図２の閉弁状態から、図３に示すように、エア導入口１２８に流入したアンロード信号用エアが、弁体１２９の上部に導かれ、弁体１２９はリターンスプリング１３７の付勢力に抗して、図３において下降し、パージバルブ１２７が開弁される。

このようにして、パージバルブ１２７が開弁されると、エアドライヤ１１３内部の圧縮空気が急激に大気に放出され、これに伴いエアドライヤ１１３内部が急激に減圧され、パージ室１２２内の乾燥した空気が乾燥剤収容室１２１に至り、そこで膨張しながら外部（大気中）へ排出されるといった所謂パージ処理が実行される。

なお、かかるパージ処理により、エアドライヤ１１３内の水分（乾燥剤に吸着された水分や底部に溜まった水分など）、油分や塵挨（フィルタに捕集された油分や塵挨等、及び底部に溜まった油分や塵挨など）が外部へ排出され、エアドライヤ１１３内の乾燥剤やフィルタの再生がなされる。

その後、サービスブレーキ、エアサス等のエア機器がエアを消費して、エアタンク１１２のタンク内圧が所定圧力以下になると、圧力調整器１１７はその圧力を入力管１１７ａを介して検知し、圧力調整器１１７が復帰動作する。圧力調整器１１７はエアコンプレッサ１１１をロード状態にして管路１１４への圧縮空気の送出を再開させる。

このようにして、本実施の形態に係るエア供給システム１００では、通常時（通常状態）には、上記のようなロード状態、アンロード状態の切り替えが、エアタンク１１２内のエアの消費に応じて繰り返し行われ、アンロード状態への移行時にはパージ処理が自動的に実行されるようになっている。

ここで、本実施の形態に係るダブルチェックバルブ（三方弁）２００について説明する。
ダブルチェックバルブ２００は、図４に示すように、第１入口２０１と、第２入口２０２の二方向から流入する空気のうち圧力の高い側の一方が選択され、該選択された側の空気を、出口２０３から出力するように構成されている。

より詳細に説明すると、図４に示すように、ダブルチェックバルブ２００のボディには、第１入口２０１と、第２入口２０２と、これらを連通する通路２１１が設けられているが、この通路２１１には、図４において左右方向に移動自在に弁体２１０が収容されるようになっている。

弁体２１０は、通路２１１内を図４において左右方向に移動自在であるが、左側に移動して通路２１１内の左側端と当接すると第２入口２０２と通路２１１（出口２０３）との連通が遮断される一方で、弁体２１０が右側に移動して通路２１１内の右側端と当接すると、第１入口２０１と通路２１１（出口２０３）との連通が遮断されるようになっている。

また、通路２１１には、弁体２１０の位置に係わらず、出口２０３が常時連通するように接続されている。

なお、図４に示すように、第１入口２０１には圧力調整器１１７側のアンロード用配管１１７ｂが接続され、出口２０３にはエアコンプレッサ１１１のアンロード弁側のアンロード用配管１１７ｂが接続され、第２入口２０２にはオンオフバルブ２３０が介装されている圧縮空気供給配管２２０に接続されている。

このオンオフバルブ２３０は、電磁弁などを用いることができ、運転席（キャビン）などに設けられたオンオフスイッチ３００のオンオフ操作に連動して開閉弁されるようになっている。
そして、オンオフスイッチ３００のオンオフ操作は、運転者等の操作者のマニュアル操作により行うことが可能に構成されている。

このような構成のダブルチェックバルブ２００では、第１入口２０１側の圧力と、第２入口２０２側の圧力と、が弁体２１０を挟んで対向することになるため、何れかから流入する空気のうちの圧力の高い側から低い側に弁体２１０は移動して、圧力の低い側の入口と通路２１１と連通を閉塞するようになる。

そして、圧力の高い方の入口が選択されて通路２１１と連通し、延いては出口２０３と連通することになる。
このため、圧力の高い方の入口から出口２０３へと空気が供給されることになる。

すなわち、本実施の形態では、オンオフスイッチ３００がオフとなっている通常時（通常状態）は、オンオフバルブ２３０が閉弁されているため、第２入口２０２側の圧力は低い状態となっている。

このため、第１入口２０１から供給される空気の圧力で、弁体２１０が左側に移動して第２入口２０２が閉塞され、第１入口２０１から供給される空気が出口２０３を通ってアンロード用配管１１７ｂを介して圧力調整器１１７に送られることになる。

従って、オンオフスイッチ３００がオフとなっている通常時（通常状態）には、上で述べたように、ロード状態、アンロード状態の切り替えが、エアタンク１１２内のエアの消費に応じて繰り返し行われると共に、アンロード状態への移行時にはパージ処理が実行されることになる。

この一方で、オンオフスイッチ３００がオンとなっているパージ処理実行禁止時（パージ処理実行禁止状態）には、オンオフバルブ２３０が開弁されるため、第２入口２０２へエア源からエアタンク１１２内の圧力と略同等の圧力が供給されて、第２入口２０２側の圧力が高い状態となっている。

なお、エアタンク１１２の内圧が所定圧力以上にならない限り、圧力調整器１１７からはアンロード用配管１１７ｂや圧力調整用配管１５８へはアンロード信号用エアは送出されない。

このため、オンオフスイッチ３００がオンとなっているパージ処理実行禁止時（パージ処理実行禁止状態）には、第２入口２０２から供給される空気の圧力で、弁体２１０が右側に移動して第１入口２０１が閉塞され、第２入口２０２から供給される空気が出口２０３を通ってアンロード用配管１１７ｂを介してエアコンプレッサ１１１のアンロード弁（図示せず）に送られることになる。

従って、オンオフスイッチ３００がオンとなっているパージ処理実行禁止時（パージ処理実行禁止状態）には、エアコンプレッサ１１１のアンロード弁（図示せず）が作動して、エアコンプレッサ１１１のシリンダが強制開放され、エアコンプレッサ１１１はアンロード状態（無負荷状態）にされる。

かかる状態では、エアタンク１１２が所定圧以上となることがないため、圧力調整器１１７が作動することはなく、圧力調整器１１７が、圧力調整用配管１５８にアンロード信号用エアを送出することがない状態となる。

すなわち、パージバルブ１２７が開弁されることのない状態、言い換えれば、パージ処理の実行が禁止（停止）された状態となる。

このように、本実施の形態に係るエア供給システム１００では、オンオフスイッチ３００がオンとなっているパージ処理実行禁止時（パージ処理実行禁止状態）には、ドライバー等の操作者のマニュアル操作によってパージ処理の実行を禁止することができることになる。

このため、本実施の形態に係るエア供給システム１００によれば、通常時（通常状態）には、ドライバー等の操作者のスイッチ切り換え等の煩わしさを解消しつつアンロード時に自動的にパージ処理を実行させることができる一方で、オンオフスイッチ３００がオンとなっているパージ処理実行禁止時（パージ処理実行禁止状態）には、ドライバー等の操作者の意思に従って、任意のタイミングでパージ処理の実行を禁止することができる。

よって、本実施の形態に係るエア供給システム１００では、通常時（通常状態）には従来同様自動的にパージ処理を実行しつつ、例えば、図５に示すように、客先などにおいて納品のために同じ位置に停車しているような状態では、オンオフスイッチ３００をオンしてパージ処理の実行を禁止（停止）して、パージエアと伴に噴出される水分や油分等によって付近の壁や地面を汚損してしまうことを回避することができる。そして、納品を終了した後走行が再開された場合には、オンオフスイッチ３００をオフして通常制御に復帰させることができる。

すなわち、本実施の形態によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、ドライバー等の操作者の意思に従ってパージ処理の実行を禁止することができるようにして、不用意にパージエアに伴って水分や油分・塵挨等が排出されることのないエアドライヤ装置を備えたエア供給システムを提供することができる。

以上で説明した実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。

１００ エア供給システム
１１１ エアコンプレッサ
１１２ エアタンク
１１３ エアドライヤ（エアドライヤ装置）
１１４ 管路
１１７ 圧力調整器
１１７ａ 入力管
１１７ｂ アンロード用配管
１１９ ベース
１２１ 乾燥剤収容室
１２２ パージ室
１２７ パージバルブ（ドレインバルブ）
１５８ 圧力調整用配管
２００ ダブルチェックバルブ（三方弁）
２２０ 圧縮空気供給配管
２３０ オンオフバルブ（開閉弁）
３００ オンオフスイッチ

Claims (1)

1. 圧縮したエアをエアタンクに貯留して利用するエア供給システムであって、
   エアタンクの内圧が所定圧力になったときに、エアコンプレッサのアンロード弁に連通されるアンロード用配管を介してアンロード信号用エアを供給してエアコンプレッサをアンロードすると共に、エアドライヤ装置のパージバルブに連通される圧力調整用配管を介してアンロード信号用エアを供給してエアドライヤ装置のパージバルブを開弁させてパージ処理を実行させる圧力調整器が備えられると共に、
   圧力調整器とエアコンプレッサのアンロード弁を連通する前記アンロード用配管の途中に三方弁が介装され、
   前記三方弁は、第１入口に圧力調整器側のアンロード用配管及び圧力調整用配管が接続され、第２入口にエア源との間にオンオフバルブが介装されている圧縮空気供給配管が接続され、出口にはエアコンプレッサ側のアンロード用配管が接続され、
   オンオフバルブは操作者のオンオフスイッチのマニュアル操作により開閉弁されるように構成され、
   オンオフスイッチがオフのときに、前記三方弁の第１入口と出口が連通される通常状態とされ、
   オンオフスイッチがオンのときに、前記三方弁の第２入口と出口が連通されて、圧縮空気供給配管からのエアが、第１入口に接続される圧力調整用配管を介してパージバルブ側へ供給されることなく、エアコンプレッサをアンロードすることでパージ処理実行禁止状態とされるものにおいて、
   前記三方弁はダブルチェックバルブにより構成され、
   該ダブルチェックバルブは、
   第１入口と第２入口を接続する通路を備えると共に、該通路は常時出口と連通するように構成され、
   前記通路には、第１入口からのエア圧と、第２入口からのエア圧と、を対向して受けてエア圧の大きい側から小さい側に移動可能に構成される弁体が収容されると共に、
   移動された弁体によって、第１入口或いは第２入口のうちエア圧の小さいエアが導かれている一方が閉塞されることで、エア圧の高いエアが導かれている他方と出口とを連通させるように構成されていることを特徴とするエア供給システム。
   

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