JP6475761B2 - 過負荷発生時に作用する負荷を減衰する方法及び積載ユニット - Google Patents

Description

本発明は、単一過負荷事象中に作用する負荷、とくに、物体を輸送する積載ユニットに加わる負荷を減衰するため、エネルギーを消散させて吸収し、輸送している物体、例えば、人員又は物品がダメージを受けないよう保護する方法に関する。このようなエネルギー印加を含む単一過負荷事象は地雷爆発で生ずる。

例えば、装甲車両の下側における爆発のような過負荷事象中の負荷を減少して、輸送している物体、とくに人員及び壊れやすい機器を保護する種々の方法が既知である。保護のため、過負荷事象中にエネルギーを吸収し、相応的に乗員を保護するよう、変形又は破壊開放を生じてエネルギーを吸収する保護用機械的システムを使用するのが一般的である。

しかし、それらシステムでは衝動強度及び衝動進行の過程曲線が未知である過負荷事象において、エネルギー吸収を制御できないという欠点がある。地雷爆発で生ずる衝動の強度及び持続は爆発前には予測できず、これはすなわち、地雷のタイプ、威力、場所、正確な配置、地中の深さ、地雷を包皮する材料が実際の過負荷事象中には未知であるからである。過負荷事象発生前、すなわち、地雷爆発前に車両の速度又は他のパラメータをモニタリング及び評価することでは、爆発の威力に関して何ら見積もることができない。したがって、過負荷事象発生前には過負荷事象中におけるエネルギー吸収プロセスを正確に計画立てる（プランニングする）ことは不可能である。

操舵カラムのエネルギー吸収器を調節する方法は特許文献１（国際公開第２０１１／１４１１６４号）に記載されており、この場合、センサが互いに相対移動可能なコンポーネント部分における相対速度を測定する。このとき、エネルギー吸収器は、減速をできるだけ一定かつ低くなるよう制御し、互いに相対移動する部分間における相対速度を、移動経路の終点で零に近似させる。さらに、この特許文献１は、安全ベルトアセンブリ、地雷爆発保護座席、バンパ、工具機械類、航空母艦における航空機着陸用拘束制動装置、ヘリコプター用減衰システム及び靴用減衰システムにこのエネルギー吸収器を使用する可能性も記載している。互いに相対移動する部分相互間相対移動が移動経路の終点で０になるようエネルギー吸収器を制御するこの方法は、パラメータが前もって既知である場合にのみ実施することができる。道路上の車両が先行自動車の背後に追突する場合、相対速度は直接的に決定することができ、また全体的垂直方向持ち上がりを最適に利用して特別に相対移動を減速することができる。同じことは、航空母艦における航空機着陸用拘束制動装置に適用され、また落下高さ及び落下速度が既知であるヘリコプター墜落にさえも適用される。

国際公開第２０１１／１４１１６４号パンフレット

すべての用途においては、例えば、自動車衝突中に負荷を好ましくは最小にできるようにするため最大移動経路を最適利用し、ドライバが操舵カラムに衝突するときにできるだけ少ない力を受けるようにする。このようなシステムは、操舵カラムにおける、又は発生する速度及びこの速度に続く負荷が既知であり、したがって、利用可能な移動経路がその時点での相対速度に関連し得る他の用途でエネルギー吸収器を調節する上では、うまく機能する。

地雷爆発保護座席の用途では、例えば、地雷が装甲車両の下側で爆発するような、爆発強度が未知であるとき、調節は、適度な爆発の場合に望ましい結果を生ずることができる。発生する力は、地雷爆発保護座席に着席する人の体に伝わって減衰することができる。負荷は相当減衰することができる。減速又は相対速度は、移動経路に沿う負荷が小さくかつ一定となるよう調整される。

この方法は、初期条件及び周辺条件に関する知得を必要とする。外的影響、強度及び持続時間が初期的には未知である場合、減衰が弱すぎる又は強すぎるという予期されない結果となり得る。

したがって、本発明の目的は、そのような過負荷事象発生時に最適な制御のために必要なすべてのデータが利用できないときに発生する、過負荷事象を良好に制御できる減衰方法及びアセンブリを提供するにある。

この目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載の特徴を有する減衰方法、及び請求項１９に記載の特徴を有するアセンブリによって解決する。本発明の好適な実施形態は従属請求項に定義される。他の利点及び特徴は、全般的説明及び例示的実施形態の説明から分かるであろう。

本発明による方法は、積載ユニットにおけるエネルギー吸収器を少なくとも過負荷事象で制御し、前記積載ユニット上で輸送する物体に作用する負荷を減少するのに供する。前記エネルギー吸収器は、輸送する物体を収容する収容ユニットと、車両等のような輸送機に連結するための支持装置との間で作用する。前記エネルギー吸収器の吸収器力は、電気的に制御可能な磁場ユニットによって影響を受けることができるものとする

前記エネルギー吸収器は、エネルギー吸収器がない場合には前記積載ユニット上で輸送される物体に与えるダメージが高いと思われる高いエネルギーを導き入れるような単一過負荷事象中にエネルギーを吸収し、エネルギー吸収器のエネルギー吸収によって過負荷事象中における輸送される物体に作用する負荷を軽減するのに適したものとする。

本発明による方法は、とくに、以下の又は他の都合がよいシーケンスで行う、以下のステップ、すなわち、
・前記積載ユニットに作用する負荷の測定値を順次に、とくに、センサデバイスによって取得する測定値取得ステップであり、測定値は積載ユニットに対する負荷を直接示すものとする、あるいは測定値を輸送機又は物体で取得し、取得した測定値は積載ユニット又は物体に対する負荷の特性とする、該測定値取得ステップと、
・前記測定値から導き出した測定が所定閾値を超える場合に過負荷事象を決定するステップと、
・過負荷事象の発生後に、前記積載ユニットの予想負荷曲線（又は未来負荷）を、ほぼ前記過負荷事象発生後に取得した複数の測定値から算定するステップと、
・（その後）前記磁場ユニットのための計画電力潮流曲線を決定し、該計画電力潮流曲線によって前記予想負荷曲線を時間依存で減衰し、結果として所定負荷限界以下に留まる計画負荷曲線が得られるようにして、とくに、物体に対するダメージが危惧又は予測されるようなダメージ発生を回避できるようにするステップと、
・前記計画電力潮流曲線に基づいて前記磁場ユニットにおける電力潮流を時間依存で制御するステップと、
を有する。

本発明による方法は多くの利点を有する。本発明方法は、すべての境界条件及び初期条件を前もって知得する必要がない過負荷事象でエネルギー吸収器を適切に制御することができる。したがって、予想負荷曲線（未来負荷曲線）を過負荷事象発生後に取得した測定値から導き出し、これは入手した測定値に基づいて確からしいと思われる。未来負荷曲線の算定又は予想は、例えば、経験値で裏付けることができる。したがって、過負荷事象の未来曲線に関する高い確度の結論は、過負荷事象中の先行測定値の曲線から形成することができる。

磁場ユニットは予想負荷曲線に基づいて制御し、輸送される物体に対する負荷を減少し、またダメージを高い確率で排除される。例えば、１％又は５％又は１０％又はそれ以上における所定範囲のダメージリスクは許容できる。

本発明方法は、過負荷事象で作用する衝動又はそのエネルギーを吸収又は変換し、過負荷事象においてエネルギー吸収器がエネルギー吸収又はエネルギー消散又はエネルギー変換をすることによって保護すべき物体に結果として生ずる負荷を減少し、また保護すべき物体に対するダメージを回避する。

計画電力潮流曲線は予想負荷曲線によって決定する。このことは、計画電力潮流曲線を時間依存で計算することができる、又は時間依存電力潮流曲線をメモリ（記憶装置）から特性値として読み出すことができる。計画電力潮流曲線はメモリに記憶したこれら曲線から選択することができる。

「曲線」（負荷曲線、電力潮流曲線等）は、常にそれぞれに対応する量に関する時間曲線及び時間依存曲線を意味する。

本発明方法は、それぞれ一度に個別輸送する物体の輸送に供する。さらに、一度に多重の又は複数の物体を輸送することができる。いずれにせよ、多重物体は逐次的に輸送することができる。

本発明方法によれば、積載ユニット、とくに、積載ユニットにおけるエネルギー吸収器が多重磁場ユニットを有する構成とすることができ、各磁場ユニットには１個又は複数個の電気コイルを設けることができる。

簡単な事例において、予想負荷曲線は、本発明における意味では、アセンブリの減衰されない側に隣接する負荷曲線であると解釈することができる。正確に予想された負荷曲線において、それはほぼアセンブリの減衰されない側に結果として生ずる。それに関連する計画負荷曲線は、アセンブリの減衰される側に隣接する負荷曲線として解釈される。実際負荷曲線はエネルギー吸収器の作用によって影響を受ける。

予想負荷曲線は、磁場ユニット制御なしで予想される未来に向けて算定された受動的負荷曲線を意味するものと解される。過負荷事象において、先ず予想負荷曲線を決定又は推定する。この予想した受動的な負荷曲線は、電力潮流の制御なしに決定することができる。さらに、電流なしに予想負荷曲線を決定することもできる。このことは、電力潮流制御の変化だけでなく、エネルギー吸収器のゼロ電流状態も予想負荷曲線に対して仮定することを意味する。いかなる磁場作用もなしに予想負荷曲線を決定することもできる。例えば、特定磁場を磁場ユニットに供給する永久磁石を設けることができる。

すべての事例において、エネルギー吸収器は、エネルギーを消散する、とくに、運動エネルギーを熱に変換する装置として作用する。とくに、エネルギー入力の減少を生ずる。エネルギー吸収器は、ダンパー装置、及びとくに1回限りのダンパー装置として作用し、単一（極限）過負荷事象で物体をダメージから保護することができる。エネルギー吸収器は、収容ユニット及び支持装置の双方に連結するのが好ましい。収容ユニット及び支持装置の双方とも積載ユニットのコンポーネントである。エネルギー吸収器は、収容ユニットと支持装置との間の相対移動を少なくとも過負荷事象において可能にする。エネルギー吸収器は、好適には、収容ユニット及び支持装置とともに積載ユニットを形成するアセンブリに設ける。

本明細書における物体に対するダメージとは、物体が不都合又は望ましくないと見なされるように少なくとも一時的に変化する状態を意味するものと解される。このようなダメージは一時的ダメージとすることができる。あるいは、このようなダメージは永久的なもの又は修復不能でさえもあり、この結果、永久的減損又は全壊となるものとすることができる。

輸送される物体が人である場合、人に対するダメージは、その人の健康に対する障害である。人における永久的ダメージは、少なくとも長い期間健常が深刻に損なわれる状態を意味する。あるいは、永久的健康障害又は死さえもあり得る。

前記計画電力潮流曲線は、好適には、前記計画負荷曲線におけるＤＲＩ値が所定レベルを超えないように決定する。

物品又は機器である物体に対するダメージは、機器の機能は特定の又は不確定な期間にわたり損なわれる又は故障するような一時的な場合があり得る。このようなダメージはとくに長期間にわたり、また永久的欠陥になり得る。例えば、プリント回路板上のコンポーネントが破損する又は機器の微小欠陥若しくは誤整列を生じ、ワークショップでのみ可能な複雑な再調整を行ってからでないと機器を使用できないような場合があり得る。

すべての事例において、ダメージは、ダメージの確率が特定レベルを超える場合に予測される。ダメージは、とくに、確率が例えば、１％、５％、１０％又は２５％でさえも超える場合に予測すべきである。

好適な特定実施形態において、ダメージは、予想期間内に物体及び／又は収容ユニットに作用する予想負荷が所定大きさを超える場合に予想される。負荷の所定大きさは、輸送される物体のタイプに依存する。負荷は、例えば、人か否か、及びどの人を輸送するかに依存し得る。負荷の所定大きさは、さらに、動物、機器、どの種類の機器を輸送するか否かにも依存する。輸送される物体の性質に関するいかなる詳細又は情報もない場合、標準化した物体を基礎に使用することができ、またひいては積載ユニットに作用する負荷を基礎に使用する。

ダメージが予想されるか否かについての決断又は決定は、とくに、作用する負荷のレベル及び／又は持続時間を考慮する。負荷を決定又は計算するとき、作用加速度及び／又は作用力をとくにカート考慮する。加速度は加速度センサから直接取得することができる。さらに、１個又は複数個の変位センサを使用し、これらセンサを固定又は可変時間インターバルで読み出すことができる。取得したデータにより加速度値を計算することができる。あるいは、力センサ又は重量センサを使用し、例えば、輸送される物体の重量を獲得することができる。重量獲得によれば、物体の重量を考慮することができ、これにより例えば、大柄で体重の重い男性の場合、比較的小柄で軽量な女性とは異なる減衰を適用できる。

すべての形態において、とくに、少なくともほぼ過負荷事象発生後に取得する
測定値から前記積載ユニット（１００）に対する未来負荷のために予想負荷曲線を算定するのが好ましい。全ての事例において、補助的に過負荷事象発生前の測定値を基礎にして予想することができる。好適には、多重又は複数の先行測定値を過負荷事象中に使用して予想の精度及び有意性を向上させる。例えば、圧力センサを兵員輸送装甲車両である輸送車両の床に配置し、この兵員輸送装甲車両の下側で地雷が爆発する場合、輸送車両の床における空気圧は極めて急激及び劇的に増加する。車両の床上に作用する圧力がすでに高いときの所定時刻ポイントでは、積載ユニット上に着座する兵士は爆発の作用を未だ感じないであろう。圧力上昇及び時間曲線及び予め達している空気圧の絶対レベルの急峻曲線は、どのように爆発が兵員輸送車両全体及び積載ユニットに一層影響を及ぼすかについての可能な予想を立てることができる。この場合、車両床上に配置した空気圧センサが、車両内部で感ずるよりも早い時点で爆発の負荷を検出するという利点を利用する。しかし、過負荷事象はすでに始まっており、測定値は過負荷事象発生後に測定されることになる。

さらに、例えば、人又は他の物体の重量に関する、過負荷事象発生時、又は過負荷事象発生前であっても、少なくとも１つの測定値又は多重若しくは複数の先行測定値を使用することもできる。

全ての事例において、前記計画電力潮流曲線は、前記予想負荷曲線を時間依存で減衰し、計画負荷曲線内で前記負荷限界を超えない、とくに、ダメージを与えないようにして決定する。このことは、計画電力潮流曲線が減衰の効果を発揮して、予想負荷曲線を常に減衰し、推測される負荷が許容限界負荷（負荷限界）の下側にあるようにすることを意味する。計画電力潮流曲線は、この計画電力潮流曲線によって時間依存で獲得される計画負荷曲線を生ずる結果となる。磁場ユニットに影響を与えること以外に、エネルギー吸収器の基礎減衰も考慮する。

例えば、永久磁石は基礎磁場を発生することができる。さらに、エネルギー吸収器は、磁性吸収器流体で動作させ、吸収器流体を吸収器チャンバの第１コンパートメントからバルブ経由で第１コンパートメントに通過させるのが好適である。このようにして、エネルギー吸収器の基礎減衰に寄与する液圧的流動抵抗が存在する。

過負荷事象中にも測定を継続する。現測定値を使用して現負荷を獲得し、また現電力潮流曲線を適用して計画負荷曲線を得るのが好適である。現負荷は、限測定値を各新たな測定値でチェックすることができる。さらに、現負荷を所定又は選択した時間インターバルで新たに獲得することができる。さらに、２つの新たな取得相互間の時間インターバルは、直前の現負荷に基づくようにし、より大きな負荷でより高い時間解像度を可能にすることもできる。

現負荷を計画負荷曲線から導き出して獲得するとき、現電力潮流をこれに従って増減し、計画負荷曲線を得るようにする。

すべての形態において、少なくとも１つの測定値が所定値を超える場合、過負荷事象を獲得、とくに検出できる。さらに、測定値から特性予想値を獲得し、また特性予想値が所定特性値を超える場合、過負荷事象を形成できるようにし、またこれが好ましい。このことは、多重の順次測定値を評価し、例えば、測定値の線形的又は平方的又は指数関数的な増加となる測定値から決定する場合に言える。この場合、測定値が少なくとも特定期間にわたり上昇し続け、測定値の予想未来進展を考慮する特性予想値を獲得できるようになることは、高い確率となる。

本発明方法がとくに有利なのは、危険度が潜在的に高い測定値に最初に達する必要がなく、ありそうな状況進展を予め推測し、相応的に応答することができるからである。

好適な特定実施形態において、磁場ユニットは少なくとも１個の永久磁石を有するものとする。永久磁石は基礎磁場を発生し、この基礎磁場は、磁場ユニットの電気コイルにおける磁場によって変調される。このことによれば、永久磁石が減衰のための電力を不要とする特定基本減衰を提供する。より大きな減衰を必要とするとき、電気コイルの磁場が作用磁場を増強することができる。より小さい減衰を必要とするとき、相応的に永久磁石による基礎磁場を減少させることができる。少なくとも１個の電気コイルは、例えば、１００ｍｓ持続する過負荷事象（事象）の持続時間にわたってのみ機能するよう寸法決めするのが好ましい。このことにより、より細く、より軽量であり、またより費用効果がよい形態の、電気コイル、給電配線及び他のコンポーネントを可能にする。このことにより、アセンブリ、とくにアクチュエータをより経済的に実現することができる。拡大した電力印加の場合、電気コイルは過負荷状態になり、焼損のおそれがある。

過負荷事象を検出するとき、測定値を周期的に取得するのが好ましい。積載ユニットに対する未来負荷のための現予想負荷曲線はその測定値から周期的に推定する。このことは、予想を発生時の１回だけでなく、新たな予想を立て続け、プロセス中にも行い、プロセスフローを現在進展しているものに適用できるようにすることを意味する。やはり、受動的前提条件を現予想負荷曲線に対して仮定し、現減衰を現在測定した負荷に加え、受動的基礎状態に存在する現受動的負荷を獲得する。

現予想負荷曲線は、好適には現計画電力潮流曲線を周期的に獲得するのに使用する。このようにして、現計画電力潮流曲線は現予想負荷曲線に適用する。

したがって、現予想負荷曲線は、次にいかなるダメージが予想されるか、とくに積載ユニット上で輸送される物体に加わるダメージを予測しなければならないかを決定するのに使用する。何らのダメージも予想されないと決定するときには、プロセスを相応的に継続する。ダメージが予想されると決定するとき、相応的な対抗措置を講ずる。

好適には、現計画負荷曲線を決定し、また予想負荷曲線を時間依存で減衰する関連の現計画電力潮流曲線を導き出し、できるだけダメージが計画負荷曲線内に納まるようにする。

すべての形態において、測定値は２個以上のセンサから取得することができる。例えば、空気圧センサを輸送機の床又は他のスポットに設けることができる。あるいは、加速度センサを輸送機の床、又は積載ユニット、又は積載ユニットの支持装置若しくは収容ユニットに設けることができる。センサは物体に設けることもできる。この場合、２個以上の随意的に異なるセンサからのデータを利用するのが好適である。

有利な形態において、測定値は、積載ユニット、支持装置、輸送機に対する負荷、有効加速度、有効力又は空気圧に関して獲得する。垂直方向加速度値はとくに考慮する。

プロセスで使用する積載ユニットにおけるエネルギー吸収器は、好適には、少なくとも部分的に磁性流体を充填した吸収器チャンバと、磁場ユニットの全体又は一部を形成する少なくとも１個の電気コイルとを有する。電気コイルにおける電力潮流が相応的に吸収器ユニットを制御する。

本発明による積載ユニットは、輸送を意図する物体を収容する収容ユニットと、輸送機に連結するための支持装置と、積載ユニットと支持装置との間にはちする少なくとも１個のエネルギー吸収器とを備える。エネルギー吸収器は、過負荷事象で作用する負荷を減衰するために設ける。

エネルギー吸収器は、とくに、エネルギー吸収器がない場合には前記積載ユニット上で輸送される物体にダメージを与える高い可能性がある高いエネルギーを導き入れるような単一過負荷事象中にエネルギーを吸収し、前記エネルギー吸収器のエネルギー吸収によって過負荷事象中に結果として生ずる前記物体に対する負荷を軽減するのに適したものとし、またセットアップする。

エネルギー吸収器の吸収器力は、少なくとも１個の電気的に制御した磁場ユニットによって影響を受けることができる。制御装置を設け、積載ユニットに対する負荷に関する測定値を取得する少なくとも１個のセンサデバイスを設ける。前記制御装置は、前記測定値から導き出した測定が所定閾値を超えるとき過負荷事象を決定するようセットアップ及び構成する。

前記制御装置は、ほぼ前記過負荷事象発生から取得した複数の測定値により、前記過負荷事象の際における前記積載ユニットの予測負荷曲線を推定するようセットアップ及び構成する。制御装置は、前記磁場ユニットのための計画電力潮流曲線を決定し、前記磁場ユニットにより前記予測負荷曲線を時間依存で減衰して、この結果、計画負荷曲線が所定閾値以下に留まるようセットアップ及び構成する。前記制御装置は、計画電力潮流曲線に基づいて時間依存で前記磁場ユニットにおける電力潮流を制御するようセットアップ及び構成する。

吸収器は単一負荷に対して適用する。爆発等において、吸収器はエネルギーを消散又は吸収し、物体に作用する負荷を軽減する。

積載ユニットには、積載ユニットに作用する負荷が所定レベルを超えるとき剪断する剪断装置を設けることができる。制御装置は、剪断センサが剪断装置の剪断を検出するときに過負荷事象を検出することができる。

すべての事例において、標準的な人に対する許容可能な限界負荷を特定するのが好適である。人に取り付けたセンサユニットからのセンサ値を考慮に入れることもできる。

快適機能を組み込み、過負荷事象以下の弱い衝撃を減衰することができる。

すべての事例において、加速度に基づいて、例えば、射出座席における垂直方向衝撃を評価する動的応答指数（ＤＲＩ：Dynamic Response Index）を導き出すことによって、物体としての人の背骨に対する障害リスク評価を推定することができる。ＮＡＴＯ標準によるＤＲＩ計算式はウィキペディアで見ることができる（http://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_response_index参照）。したがって、ＤＲＩが１７.７の場合、重度障害の確率は１０％である。

調節は、背骨にかかる力によって、及びとくに、下部腰椎領域（腰椎）における力、又はこの力に対応する他の大きさによって行うことができる。

背骨にかかる力は直接測定できないため、結論は他の大きさに基づいて行うべきである。例えば、地雷保護座席又は座席フレーム又は地雷保護座席に配置したクッションにおける力／圧力／トルクを測定することができる。これらに類似の圧力／力の局部分解能を示すセンサマットも考えられる。

さらに、電力仕様を制御するだけのものも考えられる。乗員重量を（拡張期間にわたり）獲得することができ、対応の特性値を予め計算することができる。このとき適当な特性値を、例えば、加速度センサによって選択する。

本発明は、予測したものより強力な爆発に応答することができる。本発明プロセスは現流布条件に適用し、行程距離を最適利用する。

すべての事例において、積載ユニットは、とくに、車両又は自動車の座席装置として構成する。座席装置は、座席として構成した収容ユニットと、座席フレームとして構成した支持装置とを有する。エネルギー吸収器は座席と座席フレームとの間に配置する。

本発明によれば、単一過負荷事象は、地雷爆発を意味するものとみなす。とくに、本発明によれば、とくに、衝動の強度及び持続時間が先行の測定値に基づいて推定できないエネルギーが導入される他の単一過負荷事象も考えられる。この単一過負荷事象は、例えば、車両のオフロード走行中の衝突において、例えば、ドライバが制御を失って、車両が予期せずまた予測不能に、例えば、土手に落下激突することで生じ得る。この衝突において、過負荷事象中に導入されるエネルギーの力は車両速度から導き出すことはできず、その代わり落下の高さに基づくもので、しかし、この落下高さは、例えば、車両の速度から導き出すことはできない。

したがって、本発明によれば、例えば、アメリカ合衆国内で交通事故の５０％が関与するいわゆる「オフロード走行」事故で自動車の乗員に対する負荷を保護又は軽減することもでき、このことは好ましいことである。

注意散漫、疲労、又は悪天候条件に起因して自動車、ＳＵＶ、ローリー車等の車両がアスファルト道路から逸脱することは頻発する。本発明によるアセンブリを装備する車両は、座席及び座席フレームを含む座席構造に装着するのが好ましく、この場合、上述のエネルギー吸収器は、とくに垂直方向又はほぼ垂直方向に印加される衝撃エネルギーを大幅に吸収する。乗員の背骨に重篤な障害が加わるのを防止するため、少なくとも１個のエネルギー吸収器を座席と座席フレームとの間に配置し、垂直方向の力を吸収する及び／又は座席の背もたれに平行な力を吸収する及び／又は座面に対して角度をなす力を吸収できるようにする。これら力は道路から外れた車両の甚大な（少なくとも部分的に垂直方向である）激突中に発生する。過負荷事象において、吸収すべきエネルギーは、相当な割合で、又は大幅に、又はほぼ全体が垂直方向に加わる。

本発明は、主に正面衝突のエネルギー吸収用には提供されない。平坦道路上での正面衝突に対しては、自動車は衝撃吸収つぶれゾーン又はエアバッグを装備する。

過負荷事象及び道路から逸脱するときの事故中での垂直方向に作用する負荷（荷重）の強さ、又は地雷爆発中での垂直方向負荷（荷重）の強さは、推定又は測定できないため、過負荷事象に先立つパラメータから導き出すことはできない。

エネルギー吸収器は、すべての事例において、垂直方向、水平方向又は斜めに装着することができる。

従来技術では、自動車におけるセンサは、道路から逸脱する車両を検出し、またシートベルトのプリテンショナーのような関連安全システムを作動させる。しかし、このことから生ずる衝突の安全性及び最適負荷減少は、センサから導き出すことはできない。重要なことは、道路から逸脱した後に何が起こるか、どこにどのようにして着地するか、どのような種類の表面に接触するようになるか、衝撃の瞬間に自動車が空間におけるどの位置にあるか、である。本発明による方法は、上述及び以下に説明するようにして関連の衝撃／衝動に反応し、この結果、従来技術に比べて負傷するのを大幅に最適化し、また減少する。

すべての特定実施形態、形態及び例示的実施形態において、積載ユニット上で輸送される物体は、積載ユニットに間接的又は直接的に取り付ける及び／又は結合する及び／又は配置することができる。連結は、固着する及び／又は着脱可能にすることができる。あるいは、物体は、積載ユニットに配置し、また重量による力及び／又は側方境界部によって所定位置に保持する。

本発明の他の利点及び特徴は、添付図面につき以下に説明する例示的実施形態の記載から把握できるであろう。

本発明アセンブリの線図的斜視図である。 図１のアセンブリの正面図である。 図１によるアセンブリの減衰状態における一部断面とする側面図である。 図１によるアセンブリの休止状態における一部断面とする正面図である。 乗員を爆発から保護する本発明アセンブリを有する車両を示す。 過負荷事象中における負荷曲線及び電力曲線の経時曲線を示すグラフである。

図１は、本発明によるアセンブリ１の線図的斜視図を示す。このアセンブリは、一方の端部に固定具３を設け、他方の端部に保持具４を設けた吸収器シリンダ５を備える。保持具４及び固定具３は、それぞれ２つの側方に突出するアームを有し、これらアームにバイアス装置３８の各１個のバイアスばね４３を配置し、過負荷事象６３後にアセンブリを図１にも示す休止状態４０に戻すようにする。

アセンブリ１は、固定具３と保持具４との間における相対移動のエネルギーを吸収し、また減衰するのに供する。保持具４はエネルギー吸収器２のピストン装置６に連結するとともに、固定具３は吸収器シリンダ５に固着する。上方端部には端部カバー３９を見ることができ、この端部カバー３９は、内部に隠れて存在する吸収器チャンバ９における第２チャンバを閉鎖し、また画定する。

図２は、アセンブリ１の正面図を示す。対称軸線１５が吸収器シリンダ５の中心を貫通し、この対称軸線１５は図３の断面図に沿って延びる。

図３は、減衰状態４１にある図２における断面を示す。さらに、座面２１ａを有する座席アセンブリ２１を示し、この座面２１ａ上で兵士のような人が兵員輸送車両に着座できる。

吸収器シリンダ５の内部には、この断面図は、ピストン装置６の吸収器ピストン７及びこの吸収器ピストン７に連結したピストンロッド８を示す。吸収器ピストン７は、吸収器シリンダ５の内部における吸収器チャンバ９を第１チャンバ１０及び第２チャンバ１１に分割する。第２チャンバ１１は、端部カバー３９によって外方を画定し、また気密に封止する。

休止状態において、第１チャンバ１０には、吸収器流体１２が少なくとも部分的に、また特別には全体的に充填されている。過負荷事象６３が発生するとき、ピストンロッド８は、吸収器シリンダ５から押し出され、これにより第１チャンバ１０内の吸収器流体１２は吸収器ピストン７における吸収器ダクト１４を通過して、第２チャンバ１１内に流入する。休止状態において、第２チャンバ１１には吸収器流体１２を予め部分的に充填しておくことができる。あるいは、第２チャンバ１１は、休止状態にあるとき、吸収器流体１２がほんの僅かしか又は全く充填されないようにし、単に空気又は他の圧縮可能なガス又は媒体を充填する。

ピストンロッド８は極めて大きな直径を有し、したがって、ピストンロッドの周りに比較的狭い環状ギャップが第１チャンバ１０に残るだけとなる状況がはっきりと分かる。このことに起因して、延在する吸収器ピストン７は、比較的僅かな量の吸収器流体１２のみを第１チャンバ１０から変位させる。したがって、吸収器チャンネル１４における吸収器流体１２の流速は、爆発によって生ずる過負荷事象６３の場合でも低いままであり、吸収器ピストン７の長さは、磁場発生装置１６として作用する電気コイルの磁場によって望まれるようなフローに影響するのに十分である。

吸収器流体１２は、第１チャンバ１０から第２チャンバ１１内に流動させられるとき、吸収器流体１２は、外側から内側に半径方向斜めに延在する半径方向フロー開孔４４に向けて半径方向に転向する。このことは、フローダクト又は吸収器ダクト１４が第１チャンバ１０よりも一層半径方向内側に配置されることを意味する。このことによれば、必要な磁場を発生する上で、また吸収器ダクト１４のために吸収器ピストン７の内部を有効利用できる。

この場合、ピストンロッド８は、安定を確保する以上に相当太く設計する。したがって、ピストンロッド８には、止まり穴として構成した中空空間２２を設ける。止まり穴２２はピストン側とは反対側の端部２６からピストンロッド８内に延在する。中空空間２２は、吸収器ピストン７の直ぐ前面まで延在し、これにより中空空間２２の長さは、ピストンロッド８の長さの３／４以上にわたり、吸収器ピストン７まで延在する。したがって、中空空間２２を使用することができる。制御装置４８及びエネルギー貯蔵デバイス４７を中空空間２２の内部に配置する。制御装置４８は、電気コイル１６に接続して、この電気コイルを制御する。さらに、座席装置２１に加わる負荷を吸収して処理するため、制御装置４８をセンサデバイス６１に接続する。センサデバイス６１の他に、センサユニット６８を設ける。

エネルギー貯蔵デバイス４７によれば、輸送車両に搭載された電源の喪失を生じた場合でも、アセンブリ１は常にエネルギー吸収器２を制御するに十分なエネルギーを供給する。エネルギー貯蔵デバイスは、キャパシタ又はアキュムレータとすることができる。

この場合、吸収器ピストン７は、第１チャンバ１０を第２チャンバ１１から分離するだけでなく、制御装置４８によって制御することができるフローバルブ１３をも形成する。

図４は、リセット装置４３として断面で示すバイアス装置３８を有するアセンブリ１の他の断面図を示す。分かり易くするため、エネルギー貯蔵デバイス４７及び制御装置４８は中空空間２２内には示さない。第１チャンバ１０はピストンロッド８の周りの環状チャンバ２８を形成する。環状チャンバ２８の半径方向範囲は中空ピストンロッド８の壁厚よりも小さい。

図５は、爆発中に乗員を保護するよう本発明によるアセンブリ１を設けた兵員輸送車両のような輸送車両５０の概略図を示す。輸送車両５０はボディ５１を有し、このボディ５１にアセンブリ１として示す地雷保護座席６０を取り付ける。車両５０は、タイヤ５２を有する車輪によって走行することができる。爆発のような過負荷事象６３が発生する場合、車両５０は、空中に投げ上げられ、アセンブリ１の、この場合座席装置２１は減衰運動を受けて、着座する人員に対する永久的ダメージを防止する。

図６は、過負荷事象６３における単純化した３つの模式グラフを示し、上部に経時的な予測負荷曲線７０を示す。追加的な独立した他の過負荷事象６３′の第２予測負荷曲線を示し、また第３過負荷事象６３″の発生を一点鎖線で示す。

図６の中央におけるグラフは、やはり予測負荷曲線７０（これは、アセンブリ１の減衰されない側におけるおおよその予測負荷曲線である）と、関連する計画負荷曲線７３（これは、アセンブリ１の減衰される側におけるおおよその負荷曲線である）と、及び関連する計画電力潮流曲線７１を示す。

図６の下部グラフは、同一時間スケール上での予測負荷曲線７０と、実際の負荷曲線７５と、実際の電力潮流曲線７４を経時的に示す。

模式的に示した過負荷事象６３，６３′及び６３″は、測定値１７〜２０等を示し、これら測定値は、例えば、１ミリ秒、１０ミリ秒の短い時間インターバル、又は他の有用な時間インターバル毎に周期的に取得する。

時刻０で積載ユニット１００に対する負荷が０である第１測定値１７を取得する。次の測定値１８は相当増加しているが、測定値１８は依然として過負荷事象６３を検出するための閾値６５の下方に留まっている負荷を示す。第３測定値１９は閾値６５の上方に位置し、したがって、過負荷事象６３であると結論付ける。この後予想負荷曲線７０を計算し、この計算は、測定値１７，１８及び１９によって決定される。測定値は線形前方投影によって外挿することができる。いずれにせよ、過負荷事象６３の検出後に取得した測定値を含めることができる。

あるいは、これら過負荷事象に対する既知の曲線のために記憶装置６９をサーチし、また予想負荷曲線７０のために適当な負荷曲線を想定することができる。

このステップが完了したとき、図６における上部グラフにプロットして予想負荷曲線７０を確立する。直接分かるように、予想負荷曲線７０は所定特性値２５及び負荷限界６６の双方を超え、この場合、所定特性値２５及び負荷限界６６は、積載ユニット１００の収容ユニット１０１上で輸送される物体１０３に対して同一である。この予想期間７２は、測定値１９における時刻ポイントから終了（約１０単位時間後）までにわたる。

積載ユニット１００は、とくに、その座面領域２１ａが着座する乗員１０５又は人を輸送する座席装置２１を含む地雷保護座席として供する。したがって、積載ユニット１００は、兵員輸送車両、ヘリコプター、又は他の乗り物で使用するのに適する。

予想負荷曲線７０は、輸送される物体１０３に対するダメージを予測又は危惧しなければならない負荷限界６６を超えるので、制御装置４８は計画負荷曲線７３を獲得する対応策をとる。したがって、収容ユニット１０１の運動は相応的に減衰する。所望の結果及び計画負荷曲線７３を得るため、電力潮流を磁場ユニット１６、及びとくに電気コイル１６ａに供給し、負荷限界６６を超えない計画負荷曲線７３を獲得できるようにする。

例えば、制御プロセスの開始信号として見なされる剪断装置４２、とくに、剪断装置４２の剪断ボルトが剪断するまでは、予想負荷曲線７０の決定又は計算を行わないようにすることができる。あるいは、常に測定値１７〜２０を取得し、また常に予想負荷曲線を計算し、いつでも過負荷事象６３に対して準備するようにすることもできる。

さらに、常に又は所定条件の下に特性予想値２４を獲得することができ、また獲得するのが好ましく、特性予想値２４は、直近の２つ又は３つ又はそれ以上の測定値１７，１８及び１９から次に測定値２０を決定する。特性予想値２４が所定レベル６５又は６６を超える場合、過負荷事象６３の発生及び対応の予想負荷曲線７０が決定される。

負荷曲線及びこのような負荷の危険レベルを獲得するとき、とくに、有効力又は有効加速のレベルだけでなく、負荷のレベル２９以外に負荷の長さ３０をも考慮する。短期間の高い負荷は、少なくとも負荷が特定閾値以下に留まって所定レベルまで上昇する場合のより長い持続期間にわたる幾分低い負荷よりも、良好に処理できることが分かった。

すべての場合において、とくに、有効負荷を基礎として物体１０３に作用する衝動を採用するのが好ましい。これ以外には他の測定値を考慮することができる。

図６の上部グラフに示す予想負荷曲線７０，７０′及び７０″は、関連する負荷のレベル及び関連する負荷の長さ３０における差を示す。したがって、過負荷事象６３′は、過負荷事象６３における対応値よりも、相当短い長さ３０′とともにより高い振幅２９′を示す。

図６の中央グラフは、過負荷事象６３を検出したときに第１に予想される負荷曲線７０の他に、負荷限界６６を超えない計画負荷曲線７３も示す。さらに、動作調節の結果生ずる実際負荷曲線７５を実線でプロットする。最後に、図６の中央グラフは、予想負荷曲線７０を減衰して、この結果計画負荷曲線７３が得られるようにする計画電力潮流曲線７１を示す。開始時には電力は供給しない。過負荷事象６３を検出した後、電力潮流を増大させ、計画負荷曲線７３は負荷限界６６よりも下方に留まるようにする。

動作にあたり、実際負荷曲線７５は予想負荷曲線７３から逸脱することが起こり得る。このことは明らかに予想負荷値よりも下方にある測定ポイント３２によって示される。調節は対向的制御を行い、磁場ユニット１６に対して予想電力潮流曲線７１から逸脱する電力潮流を流入させ、これにより計画負荷曲線７３に再び近似する又は計画負荷曲線７３を獲得する。

過負荷事象６３中、実際負荷曲線７５が予想負荷曲線７０から逸脱することが起こり得る。とくに、元々の予想負荷曲線７０は実際よりも多少逸脱することもあり得る。この場合、本発明方法は、処理ステップを実施している際にも最も直近の測定値（３２，３３又は３４〜３７）が結果として負荷曲線の変化した予想となるか否かをチェックする。これにより新たな現予想負荷曲線８０を獲得でき、この現予想負荷曲線８０は元々の予想負荷曲線７０から多少逸脱する。現計画負荷曲線８２を適用し、この現計画負荷曲線８２は、やはり元々の計画負荷曲線７３とは明らかに異なることがあり得る。

図６の下部グラフは、元々の予想負荷曲線７０以外に実際負荷曲線７５も示す。さらに、実際に計画した、とくに、実際に実施した電力潮流曲線８１をプロットする。測定値３２と同時点で実際負荷は計画負荷よりも低いため、実際電力潮流７４を減少し、これによって実際負荷曲線７５が再び計画負荷曲線７３に近似することになる。元々の計画電力潮流曲線７１の曲線経路を実際電力潮流曲線８１と比較すると、曲線経路からの逸脱が様々な異なる時点で見られる。ここで、計画負荷曲線７３又は８１を目指して調節を維持する。このとき、計画負荷曲線を時々に又は定期的にアップデートすることができる。

本明細書におけるすべての特定実施形態及び形態において、用語「予想負荷曲線」、「計画負荷曲線」、「計画電力潮流曲線」、「計画負荷曲線」、「実際負荷曲線」、「現予想負荷曲線」、「現計画電力潮流曲線」、「現計画負荷曲線」は、それぞれ曲線経路を定義し、他のものから区別するものとして定義付けした固定用語である。同様に、用語「予想時刻」、「現電力潮流」は一義的な用語定義である。

１ アセンブリ
２ エネルギー吸収器
３ 固定具
４ 保持具
５ 吸収器シリンダ
６ ピストン装置
７ 吸収器ピストン
８ ピストンロッド
９ 吸収器チャンバ
１０ 第１チャンバ
１１ 第２チャンバ
１２ 吸収器流体
１３ 吸収器バルブ
１４ 吸収器ダクト
１５ 対称軸線
１６ 磁場ユニット
１６ａ 電気コイル
１６ｂ 永久磁石
１７ 測定値
１８ 測定値
１９ 測定値
２０ 測定値
２１ 座席装置
２１ａ 座面領域
２２ （８における）中空空間
２４ 特性予想値
２５ 所定特性値
２６ 端部
２８ 環状チャンバ
２９ レベル
３０ 長さ
３２ 測定値
３３ 測定値
３４ 測定値
３５ 測定値
３６ 測定値
３７ 測定値
３８ バイアス装置
３９ 端部カバー
４０ 休止状態
４１ 減衰状態
４２ 剪断装置
４３ バイアスばね
４４ 半径方向フロー開孔
４６ シール
４７ エネルギー貯蔵装置
４８ 制御装置
５０ 輸送車両
５１ （車両）ボディ
５２ タイヤ
６０ 地雷保護座席
６１ センサデバイス
６２ 測定値
６３ 過負荷事象
６５ 閾値
６６ 負荷限界
６８ センサユニット
６９ 記憶装置
７０ 予想負荷曲線
７１ 計画電力潮流曲線
７２ 予想期間
７３ 計画負荷曲線
７４ 現電力潮流
７５ 実際負荷曲線
８０ 現予想負荷曲線
８１ 現計画電力潮流曲線
８２ 現計画負荷曲線
１００ 積載ユニット
１００ 収容ユニット
１００ 支持装置
１０３ 物体
１０４ 機器
１０５ 乗員

Claims (19)

1. 積載ユニット（１００）におけるエネルギー吸収器（２）を少なくとも過負荷事象（６３）で制御し、積載ユニット（１００）上で輸送する物体（１０３）に作用する負荷を減少する方法であり、
   前記エネルギー吸収器（２）は、エネルギー吸収器がない場合には前記積載ユニット（１００）上で輸送される物体に与えるダメージが高いと思われる高いエネルギーを導き入れるような単一過負荷事象中にエネルギーを吸収し、前記エネルギー吸収器（２）のエネルギー吸収によって過負荷事象から結果として生ずる前記物体に作用する負荷を軽減するのに適したものとし、
   前記エネルギー吸収器（２）は、輸送する物体（１０３）を収容する収容ユニット（１０１）と、輸送機（５０）に連結するための支持装置（１０２）との間で作用し、前記エネルギー吸収器（２）の吸収器力は、電気的に制御可能な磁場ユニット（１６）によって影響を受けることができるものとする、該方法であって、以下の又は他の都合がよいシーケンスで行う、以下のステップ、すなわち、
   ・前記積載ユニット（１００）に作用する負荷（８０）の測定値（１７〜２０）を順次にセンサデバイス（６１）によって取得するステップと、
   ・前記測定値（１７〜２０）から導き出した測定（２４）が所定閾値（６５）を超える場合に過負荷事象（６３）を決定するステップと、
   ・過負荷事象（６３）の発生後に、前記積載ユニット（１００）の予想負荷曲線（７０）を、ほぼ前記過負荷事象発生後に取得した複数の測定値（１９〜２０）から算定するステップと、
   ・前記磁場ユニット（１６）のための計画電力潮流曲線（７１）を決定し、該計画電力潮流曲線（７１）によって前記予想負荷曲線（７０）を時間依存で減衰し、結果として所定負荷限界（６６）以下に留まる計画負荷曲線が得られるようにするステップと、
   ・前記計画電力潮流曲線（７１）に基づいて前記磁場ユニット（１６）における電力潮流を時間依存で制御するステップと、
   を有する、方法。
2. 請求項１記載の方法において、前記計画電力潮流曲線（７１）は、前記計画負荷曲線におけるＤＲＩ値が所定レベルを超えないように決定する、方法。
3. 請求項１又は２記載の方法において、
   前記所定負荷限界（６６）以下に留まる計画負荷曲線が得られるようにするステップは、物体（１０３）の重量を考慮に入れて前記計画電力潮流曲線（７１）を決定する、方法。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項記載の方法において、前記計画電力潮流曲線（７１）は、前記予想負荷曲線（７０）を時間依存で減衰し、計画負荷曲線（７３）が前記負荷限界（６６）を超えないようにして決定する、方法。
5. 請求項１〜４のうちいずれか一項記載の方法において、現測定値（３３〜３７）を使用して現負荷（７４）を決定し、また前記計画負荷曲線（７３）に達するように実際の電力潮流を調整する、方法。
6. 請求項１〜５のうちいずれか一項記載の方法において、少なくとも１つの測定値（１７〜２０）が所定閾値（６５）を超える場合に過負荷事象（６３）を決定する、方法。
7. 請求項１〜６のうちいずれか一項記載の方法において、特性予想値（２４）を前記測定値から獲得し、また前記特性予想値（２４）が所定特性値（２５）を超える場合に過負荷事象（６３）を決定する、方法。
8. 請求項１〜７のうちいずれか一項記載の方法において、過負荷事象（６３）を検出した後、測定値（３３〜３７）を周期的に取得し、これら測定値（３３〜３７）から前記積載ユニット（１００）に対する未来負荷のために現予想負荷曲線（８０）を算定する、方法。
9. 請求項８に記載の方法において、現計画電力潮流曲線（８１）を、現予想負荷曲線（８０）によって周期的に決定する、方法。
10. 請求項９に記載の方法において、前記現予想負荷曲線（８０）によって、前記積載ユニット（１００）上で輸送される物体（１０３）に対して予測しなければならないダメージが予想されるか否かを決定する、方法。
11. 請求項９又は１０記載の方法において、前記現計画電力潮流曲線（７１）を周期的に決定し、前記現予想負荷曲線を時間依存で減衰し、現計画負荷曲線を獲得する又は現計画負荷曲線に近似させるようにする、方法。
12. 請求項１〜１１のうちいずれか一項記載の方法において、測定値（３３〜３７）は２個又はそれ以上のセンサ（６１，６８）によって取得する、方法。
13. 請求項１〜１２のうちいずれか一項記載の方法において、測定値（３３〜３７）は、前記積載ユニット（１００）、支持装置（１０１）、輸送機（５０）に対する負荷、加速度及び／又は空気圧に関して獲得する、方法。
14. 請求項１〜１３のうちいずれか一項記載の方法において、制御装置（４８）は、剪断センサが剪断装置（４２）の剪断を検出する場合に前記過負荷事象（６３）を決定するステップを行う、方法。
15. 請求項１〜１４のうちいずれか一項記載の方法において、前記所定負荷限界（６６）以下に留まる計画負荷曲線が得られるようにするステップは、標準的な人に対する許容可能な限界負荷を特定した上で前記計画電力潮流曲線（７１）を決定する、方法。
16. 請求項１〜１５のうちいずれか一項記載の方法において、前記所定負荷限界（６６）以下に留まる計画負荷曲線が得られるようにするステップは、人に配置したセンサユニット（６８）からのセンサ値を考慮に入れて前記計画電力潮流曲線（７１）を決定する、方法。
17. 請求項１〜１６のうちいずれか一項記載の方法において、積載ユニット（１００）を前記センサデバイス（６１）に接続し、前記センサデバイス（６１）により輸送される人の重量及び／又は積載ユニット（１００）の加速度を獲得できるようにする、方法。
18. 請求項１〜１７のうちいずれか一項記載の方法において、前記エネルギー吸収器（２）に吸収器バルブ（１３）を設け、前記吸収器バルブ（１３）の減衰を、印加磁場の強度によって制御する、方法。
19. 輸送する物体（１０３）を収容する収容ユニット（１０１）と、及び輸送機（５０）に連結する支持装置（１０２）とを有する積載ユニット（１００）であり、エネルギー吸収器（２）を前記収容ユニット（１０１）と前記支持装置（１０２）との間に配置し、前記エネルギー吸収器（２）は、過負荷事象で作用する負荷を減衰するために設ける、該積載ユニット（１００）であって、
    前記エネルギー吸収器（２）は、エネルギー吸収器がない場合には前記積載ユニット（１００）上で輸送される物体にダメージを与える高い可能性がある高いエネルギーを導き入れるような単一過負荷事象中にエネルギーを吸収し、前記エネルギー吸収器（２）のエネルギー吸収によって過負荷事象中に結果として生ずる前記物体に対する負荷を軽減するのに適したものとしまたセットアップし、
    エネルギー吸収器（２）の吸収器力は電気的に制御した磁場ユニット（１６）によって影響を受けることができ、また
    制御装置（４８）を設け、積載ユニット（８０）に対する負荷に関する測定値（１７〜２０）を取得するセンサデバイス（６１）を設け、前記制御装置は、前記測定値（１７〜２０）から導き出した測定（２４）が所定閾値（６５）を超えるとき過負荷事象（６３）を決定するようセットアップ及び構成し、また
    前記制御装置は、ほぼ前記過負荷事象発生後に獲得した複数の測定値（１９〜２０）から前記過負荷事象（６３）発生後における前記積載ユニット（１００）の予測負荷曲線（７０）を算定するようセットアップ及び構成し、また
    制御装置は、前記磁場ユニット（１６）のための計画電力潮流曲線（７１）を獲得し、前記磁場ユニット（１６）により前記予測負荷曲線（７０）を時間依存で減衰して、この結果、計画負荷曲線が所定閾値以下に留まるようセットアップ及び構成し、また
    前記制御装置は、計画電力潮流曲線（７１）に基づいて時間依存で前記磁場ユニット（１６）における電力潮流を制御するようセットアップ及び構成する、
    積載ユニット。

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