JP6844429B2 - 建設機械の油圧システム - Google Patents

Description

本発明は、建設機械の油圧システムに関する。

例えば特許文献１などに従来の油圧システムが記載されている。同文献に記載の技術では、アクチュエータ（同文献における油圧シリンダ）から排出された作動油が、自吸管路（補油管路）を介してモータ（旋回モータ）に供給される。これにより、モータでのキャビテーションの抑制が図られている。

また、同文献に記載の技術では、油圧シリンダのヘッド側スペースにヘッド側配管がつながれ、ヘッド側配管に開閉制御弁がつながれる。ヘッド側スペースから作動油が排出される場合に、所定条件が満たされれば、開閉制御弁が開かれる。これにより、ヘッド側スペースから作動油が排出される際の圧力損失を抑制することが図られている。

特開２０１３−７１７５号公報

しかし、同文献に記載の技術では、ロッド側スペースから作動油が排出される場合には、圧力損失を抑制できない。また、ロッド側スペースから作動油が排出される場合に圧力損失を抑制するために、ヘッド側配管につながれた開閉制御弁とは別に、ロッド側配管に開閉制御弁をつなぐことも考えられる。しかし、この場合は、開閉制御弁を２つ設ける必要があり、開閉制御弁のコストが増大する。

また、同文献に記載の技術では、アクチュエータを制御するための方向制御弁と、開閉制御弁と、が並列に接続されている。そのため、アクチュエータの作動速度の制御（メータアウト制御）を、方向制御弁と開閉制御弁とで行う必要がある。すると、方向制御弁および開閉制御弁のそれぞれに特性のバラつきが生じるので、アクチュエータの作動速度のバラつきが大きくなるおそれがある。

そこで本発明は、キャビテーション抑制の効果および圧力損失抑制の効果を得るための開口制御弁にかかるコストを抑制でき、アクチュエータの作動速度のバラつきを抑制できる、建設機械の油圧システムを提供することを目的とする。

本発明の建設機械の油圧システムは、タンクと、ポンプと、モータと、アクチュエータと、モータ方向制御弁と、アクチュエータ方向制御弁と、リターン管路と、背圧保持弁と、自給管路と、バイパス管路と、開口制御弁と、リターン合流管路と、を備える。前記タンクは、作動油を貯留する。前記ポンプは、作動油を吐出する。前記モータは、前記ポンプから作動油が供給されることで駆動する。前記アクチュエータは、前記ポンプから作動油が供給されることで駆動し、前記モータとは別に設けられる。前記モータ方向制御弁は、前記ポンプから前記モータへの作動油の給排を制御する。前記アクチュエータ方向制御弁は、前記ポンプから前記アクチュエータへの作動油の給排を制御する。前記リターン管路は、前記モータから排出され前記モータ方向制御弁を通った作動油を前記タンクに流す。前記背圧保持弁は、前記リターン管路に所定の圧力を発生させる。前記自吸管路は、前記リターン管路から前記モータに作動油を供給する。前記バイパス管路は、前記アクチュエータから排出され前記アクチュエータ方向制御弁を通った作動油を前記タンクに流す。前記開口制御弁は、前記バイパス管路に設けられ、前記アクチュエータ方向制御弁と前記タンクとの間に設けられる。前記リターン合流管路は、前記開口制御弁と前記アクチュエータ方向制御弁との間の前記バイパス管路の作動油を前記リターン管路に流す。前記開口制御弁は、予め定められた特定状態に該当する場合に、閉状態とされる。前記開口制御弁は、前記特定状態に該当しない場合に、開状態とされる。前記特定状態には、前記モータでのキャビテーションが発生し得る状態が含まれる。

上記構成により、キャビテーション抑制の効果および圧力損失抑制の効果を得るための開口制御弁にかかるコストを抑制でき、アクチュエータの作動速度のバラつきを抑制できる。

第１実施形態の油圧システムの回路図である。 第２実施形態の油圧システムの回路図である。 図２に示す油圧システムの作動のフローチャートである。 図３に示すステップＳ２３の判定に用いられる閾値を示す図である。 図３に示すステップＳ３３の判定に用いられる閾値を示す図である。 変形例の油圧システムの回路図である。

（第１実施形態）
図１を参照して第１実施形態の建設機械の油圧システム１について説明する。

油圧システム１（油圧制御機構）は、建設機械に設けられ、例えばショベルに設けられる。油圧システム１が設けられる建設機械は、下部走行体と、下部走行体に旋回自在に取り付けられる上部旋回体と、上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、を備える（それぞれ図示なし）。例えば、アタッチメントは、上部旋回体に起伏自在に取り付けられるブームと、ブームに回転自在に取り付けられるアームと、アームに回転自在に取り付けられるバケットと、を備える。油圧システム１は、主に、作動油を貯留するタンク１１と、ポンプ１３と、モータ２１と、アクチュエータ３１と、モータ指令手段４１と、アクチュエータ指令手段４３と、方向制御弁５０と、タンク管路７９と、を備える。

ポンプ１３は、タンク１１中の作動油を吐出する。ポンプ１３には、供給管路１５がつながれる。供給管路１５は、ポンプ１３とモータ方向制御弁５１（後述）とにつながれ、ポンプ１３とアクチュエータ方向制御弁５３（後述）とにつながれ、ポンプ１３とアンロード弁５５（後述）とにつながれる。

モータ２１は、ポンプ１３から作動油（圧油）が供給されることで駆動する。モータ２１は、油圧式である（油圧モータである）。モータ２１は、下部走行体に対して上部旋回体を旋回させる旋回モータである。モータ２１は、下部走行体を走行させる走行モータでもよい。モータ２１は、例えば草刈り機用のモータなどでもよい。モータ２１の回転速度は、減速機ＲＧにより減速される。モータ２１への作動油の供給不足が生じると、キャビテーションが生じる場合がある。モータ２１への作動油の供給不足は、モータ２１の外部からモータ２１が回転させられる場合などに生じる。例えば、モータ２１が旋回モータの場合、作動油の供給不足は、次のように生じる。上部旋回体の減速時（例えば急減速時）、ポンプ１３からモータ２１への作動油の供給が減らされる。このとき、上部旋回体は、慣性により回り続けようとする。そのため、モータ２１が、上部旋回体により回転させられる。このとき、モータ２１への作動油の供給不足が生じ、キャビテーションが発生する場合がある。キャビテーションが発生すると、モータ２１で音や振動が発生し、モータ２１の寿命が短くなるおそれがある。なお、モータ２１が旋回モータ以外の場合でも、キャビテーションの問題が生じ得る。

このモータ２１とモータ方向制御弁５１（後述）とに、第１モータ管路２３ａおよび第２モータ管路２３ｂがつながれる。第１モータ管路２３ａと自吸管路６５（後述）との間に、第１自吸弁２５ａが設けられる。上記「間」は、管路（油路、回路）における間である（以下の「間」について同様）。第２モータ管路２３ｂと自吸管路６５との間に、第２自吸弁２５ｂが設けられる。

第１自吸弁２５ａは、自吸管路６５（後述）から第１モータ管路２３ａに作動油を流すことが可能であり、第１モータ管路２３ａから自吸管路６５には作動油を流さない。第２自吸弁２５ｂは、自吸管路６５から第２モータ管路２３ｂに作動油を流すことが可能であり、第２モータ管路２３ｂから自吸管路６５には作動油を流さない。なお、モータ２１、第１モータ管路２３ａの一部、第２モータ管路２３ｂの一部、第１自吸弁２５ａ、第２自吸弁２５ｂ、および自吸管路６５（後述）の一部などにより、モータ装置Ｍが構成される。

アクチュエータ３１は、ポンプ１３から作動油が供給されることで駆動する。アクチュエータ３１は、油圧式である（油圧アクチュエータである）。アクチュエータ３１は、モータ２１とは別に設けられる。アクチュエータ３１は、例えば油圧シリンダであり、例えばモータ２１とは別の油圧モータでもよい。例えば、アクチュエータ３１は、上部旋回体に対してブームを起伏させるブームシリンダ、ブームに対してアームを回転させるアームシリンダ、または、アームに対してバケットを回転させるバケットシリンダなどである。モータ２１が旋回用の場合は、アクチュエータ３１は、例えば走行モータなどでもよい。アクチュエータ３１が油圧シリンダの場合、アクチュエータ３１は、ヘッド室３１ａと、ロッド室３１ｂと、を備える。ヘッド室３１ａとアクチュエータ方向制御弁５３（後述）とに、第１アクチュエータ管路３３ａがつながれる。ロッド室３１ｂとアクチュエータ方向制御弁５３とに、第２アクチュエータ管路３３ｂがつながれる。

モータ指令手段４１は、モータ指令４１ｓを出力する。モータ指令４１ｓは、モータ２１の駆動を制御するための指令であり、モータ方向制御弁５１を制御するための指令である。モータ指令手段４１は、レバーの操作量に応じたモータ指令４１ｓを出力する。モータ指令４１ｓは、レバーの操作量に応じたパイロット圧力（油圧）である。モータ指令手段４１は、リモートコントロール弁（リモコン弁）である（アクチュエータ指令手段４３も同様）。なお、モータ指令４１ｓは、レバーの操作量に応じた電気信号でもよい。この場合、電気信号のモータ指令４１ｓが、パイロット圧力のモータ指令４１ｓに変換されてもよい。

アクチュエータ指令手段４３は、アクチュエータ指令４３ｓを出力する。アクチュエータ指令４３ｓは、アクチュエータ３１の駆動を制御するための指令であり、アクチュエータ方向制御弁５３を制御するための指令である。アクチュエータ指令手段４３は、レバーの操作量に応じたアクチュエータ指令４３ｓを出力する。アクチュエータ指令４３ｓは、レバーの操作量に応じたパイロット圧力である。アクチュエータ指令４３ｓは、レバーの操作量に応じた電気信号でもよい。この場合、電気信号のアクチュエータ指令４３ｓが、パイロット圧力のアクチュエータ指令４３ｓに変換されてもよい。

方向制御弁５０（コントロールバルブ）は、ポンプ１３から吐出された作動油を、モータ２１およびアクチュエータ３１に流し（供給し）、モータ２１およびアクチュエータ３１などから排出された作動油をタンク１１に流す（戻す、排出する）。方向制御弁５０は、モータ方向制御弁５１と、アクチュエータ方向制御弁５３と、アンロード弁５５と、を備える。方向制御弁５０は、リターン管路６１と、背圧保持弁６３と、自吸管路６５（の一部）と、バイパス管路６７と、開口制御弁７１と、リターン合流管路７３と、リターン合流チェック弁７５と、を備える。

モータ方向制御弁５１は、ポンプ１３からモータ２１への作動油の給排（供給および排出）を制御する。モータ方向制御弁５１は、パイロット圧力のモータ指令４１ｓに応じて作動する（油圧制御される）。モータ方向制御弁５１は、開度および管路の連通方向を変えることで、モータ２１の回転速度および回転方向を変える。モータ方向制御弁５１は、モータ指令４１ｓの値（指令値）が大きいほど、モータ２１の回転速度が大きくなるように制御される。モータ方向制御弁５１は、スプールが移動することで、開度および管路の連通方向を変えるスプール弁であり、いわばモータスプール（例えば旋回スプール）である。

アクチュエータ方向制御弁５３は、ポンプ１３からアクチュエータ３１への作動油の給排を制御する。アクチュエータ方向制御弁５３は、パイロット圧力のアクチュエータ指令４３ｓに応じて作動する。アクチュエータ方向制御弁５３は、開度および管路の連通方向を変えることで、アクチュエータ３１の作動速度および作動方向を変える。アクチュエータ方向制御弁５３は、アクチュエータ指令４３ｓの値が大きいほど、アクチュエータ３１の作動速度が大きくなるように制御される。アクチュエータ方向制御弁５３は、スプールが移動することで、開度および管路の連通方向を変えるスプール弁であり、いわばアクチュエータスプールである。

アンロード弁５５は、ポンプ１３とリターン管路６１とを連通可能に構成される。アンロード弁５５は、ポンプ１３から吐出された作動油を、モータ２１にもアクチュエータ３１にも供給することなく、リターン管路６１に流すための弁である。アンロード弁５５は、アンロード弁５５に入力されるアンロード弁指令５５ｓに応じて、開度を変える。アンロード弁５５の開度は、アンロード弁指令５５ｓの値が大きいほど、大きくなる（開く）。アンロード弁指令５５ｓは、例えばパイロット圧である。アンロード弁５５は、スプールが移動することで開度を変えるスプール弁であり、いわばアンロードスプールである。

リターン管路６１は、作動油をタンク１１に流す（戻す）ための管路である。リターン管路６１は、モータ方向制御弁５１とタンク１１とにつながれる。リターン管路６１は、モータ２１から排出された作動油であってモータ方向制御弁５１を通った作動油を、タンク１１に流すための管路である。リターン管路６１は、アンロード弁５５とタンク１１とにつながれ、アンロード弁５５からタンク１１に作動油を流すための管路である。

背圧保持弁６３は、リターン管路６１に所定の圧力（背圧）を発生させる。上記「所定の圧力」は、背圧保持弁６３に予め設定される。背圧保持弁６３は、モータ方向制御弁５１とタンク１１との間に設けられ、アクチュエータ方向制御弁５３とタンク１１との間に設けられ、アンロード弁５５とタンク１１との間に設けられる。

自吸管路６５は、リターン管路６１とモータ２１とにつながれ、リターン管路６１からモータ２１に作動油を供給するための管路（メイクアップ管路）である。自吸管路６５は、リターン管路６１のうち背圧保持弁６３よりも上流側（タンク１１とは反対側）につながれる。自吸管路６５は、第１自吸弁２５ａおよび第１モータ管路２３ａを介して、モータ２１につながれる。自吸管路６５は、第２自吸弁２５ｂおよび第２モータ管路２３ｂを介して、モータ２１につながれる。

バイパス管路６７は、アクチュエータ方向制御弁５３とタンク１１とにつながれる。バイパス管路６７は、アクチュエータ３１から排出された作動油であって、アクチュエータ方向制御弁５３を通った作動油を、タンク１１に流すための管路である。

開口制御弁７１は、アクチュエータ３１から排出された作動油が通る管路での圧力損失を抑制するための弁である。開口制御弁７１は、バイパス管路６７に設けられ、アクチュエータ方向制御弁５３とタンク１１との間に設けられる。開口制御弁７１は、アクチュエータ３１から排出された作動油であって、アクチュエータ方向制御弁５３を通った作動油を、タンク１１に流すことが可能である。開口制御弁７１は、開口制御弁７１に入力されるパイロット圧力に応じて、開度を変える。開口制御弁７１は、モータ指令手段４１が出力したモータ指令４１ｓ（パイロット圧力）に応じて作動する（後述）。開口制御弁７１の開度の状態には、開状態と閉状態とがある（後述）。

リターン合流管路７３は、開口制御弁７１とアクチュエータ方向制御弁５３との間のバイパス管路６７につながれ、リターン管路６１につながれる。リターン合流管路７３は、開口制御弁７１とアクチュエータ方向制御弁５３との間のバイパス管路６７の作動油を、リターン管路６１に流す（合流させる）。リターン合流管路７３は、アクチュエータ３１から排出された作動油であって、アクチュエータ方向制御弁５３を通った作動油を、リターン管路６１に流す。

リターン合流チェック弁７５は、開口制御弁７１が開状態のときに、リターン管路６１から（例えばアンロード弁５５から）自吸管路６５に作動油を供給できるようにするための弁である。リターン合流チェック弁７５が設けられなければ、開口制御弁７１が開状態のときに、リターン管路６１の作動油が、開口制御弁７１を介してタンク１１側に流れる。そのため、リターン管路６１から自吸管路６５に作動油を供給できない。リターン合流チェック弁７５は、リターン合流管路７３に設けられる。リターン合流チェック弁７５は、バイパス管路６７から（アクチュエータ方向制御弁５３から）リターン管路６１に作動油を流すことが可能であり、リターン管路６１からバイパス管路６７（開口制御弁７１）には作動油を流さない。

タンク管路７９は、方向制御弁５０とタンク１１とにつながれ、方向制御弁５０からタンク１１に作動油を流すための管路である。

（作動）
油圧システム１は、次のように作動する。開口制御弁７１は、予め定められた特定状態に該当する場合に、閉状態とされる。開口制御弁７１の「閉状態」は、例えば全閉状態であり、例えばわずかな作動油の漏れが生じる状態でもよい。

特定状態には、モータ２１への作動油の供給不足が発生し得る状態（例えばモータ２１の減速時など）が含まれる。特定状態には、モータ２１でのキャビテーションが発生し得る状態が含まれる。特定状態には、モータ２１への作動油の供給不足が発生し得ない状態（例えばモータ２１の加速時など）が含まれてもよい。特定状態には、モータ２１でのキャビテーションが発生し得ない状態が含まれてもよい。

特定状態に該当し、開口制御弁７１が閉状態とされる場合の例は、下記の例Ａ１〜例Ａ３の通りである。
［例Ａ１］モータ２１の作動時に、開口制御弁７１は、閉状態とされる。上記「モータ２１の作動時」は、モータ２１の減速時、加速時、および定速での駆動時である。
［例Ａ２］モータ方向制御弁５１がモータ２１を駆動させる状態の場合に、開口制御弁７１は、閉状態とされる。
［例Ａ３］モータ方向制御弁５１に入力されるパイロット圧力が、モータ２１を駆動させる指令の場合に、開口制御弁７１は、閉状態とされる。このとき、モータ指令手段４１が出力したパイロット圧力は、モータ方向制御弁５１および開口制御弁７１に入力される。

開口制御弁７１が閉状態になり、アクチュエータ３１が作動したときの油圧システム１の作動は次の通りである。このとき、アクチュエータ３１から排出された作動油は、アクチュエータ方向制御弁５３を介して、バイパス管路６７側に流れる。バイパス管路６７の作動油は、リターン合流管路７３およびリターン管路６１を介して、自吸管路６５側に流れる。ここで、第１モータ管路２３ａからモータ２１に作動油が供給され、モータ２１から第２モータ管路２３ｂに作動油が排出される場合について説明する。この場合、自吸管路６５の作動油は、第１自吸弁２５ａを介して第１モータ管路２３ａに供給される。そして、第１モータ管路２３ａの作動油が、モータ２１に供給される。よって、モータ２１でのキャビテーションが抑制される。

開口制御弁７１は、特定状態に該当しない場合に、開状態とされる。開状態は、閉状態よりも開口制御弁７１が開かれた状態であり、例えば全開状態であり、例えば略全開状態でもよい。

特定状態に該当せず、開口制御弁７１が開状態とされる場合の例は、下記の例Ｂ１〜例Ｂ３の通りである。
［例Ｂ１］モータ２１の非作動時（停止時）に、開口制御弁７１は、開状態とされる。
［例Ｂ２］モータ方向制御弁５１が、モータ２１を駆動させる状態ではない場合（中立状態の場合）に、開口制御弁７１は、開状態とされる。
［例Ｂ３］モータ方向制御弁５１に入力されるパイロット圧力が、モータ２１を駆動させる指令ではない場合（モータ方向制御弁５１を中立状態とする指令の場合）に、開口制御弁７１は、開状態とされる。

開口制御弁７１が開状態になり、アクチュエータ３１が作動したときの油圧システム１の作動は次の通りである。このとき、アクチュエータ３１から排出された作動油は、アクチュエータ方向制御弁５３を介して、バイパス管路６７側に流れる。バイパス管路６７の作動油は、開口制御弁７１を通ってタンク１１側に流れる。その結果、バイパス管路６７の圧力を、背圧保持弁６３の設定圧よりも低い圧力（タンク１１の圧力）にできる。よって、アクチュエータ３１から排出された作動油が通る管路での圧力損失を抑制できる。よって、建設機械を作動させるためのエネルギーの消費を抑制できる。

（第１の発明の効果）
図１に示す油圧システム１による効果は次の通りである。油圧システム１は、作動油を貯留するタンク１１と、作動油を吐出するポンプ１３と、モータ２１と、アクチュエータ３１と、モータ方向制御弁５１と、アクチュエータ方向制御弁５３と、リターン管路６１と、背圧保持弁６３と、自吸管路６５と、を備える。モータ２１は、ポンプ１３から作動油が供給されることで駆動する。アクチュエータ３１は、ポンプ１３から作動油が供給されることで駆動し、モータ２１とは別に設けられる。モータ方向制御弁５１は、ポンプ１３からモータ２１への作動油の給排を制御する。アクチュエータ方向制御弁５３は、ポンプ１３からアクチュエータ３１への作動油の給排を制御する。リターン管路６１は、モータ２１から排出されモータ方向制御弁５１を通った作動油をタンク１１に流す。背圧保持弁６３は、リターン管路６１に所定の圧力を発生させる。自吸管路６５は、リターン管路６１からモータ２１に作動油を供給する。また、油圧システム１は、バイパス管路６７と、開口制御弁７１と、リターン合流管路７３と、を備える。

［構成１−１］バイパス管路６７は、アクチュエータ３１から排出されアクチュエータ方向制御弁５３を通った作動油をタンク１１に流す。
［構成１−２］開口制御弁７１は、バイパス管路６７に設けられ、アクチュエータ方向制御弁５３とタンク１１との間に設けられる。
［構成１−３］リターン合流管路７３は、開口制御弁７１とアクチュエータ方向制御弁５３との間のバイパス管路６７の作動油を、リターン管路６１に流す。
［構成１−４］開口制御弁７１は、予め定められた特定状態に該当する場合に、閉状態とされる。
［構成１−５］開口制御弁７１は、特定状態に該当しない場合に、開状態とされる。
［構成１−６］特定状態には、モータ２１でのキャビテーションが発生し得る状態が含まれる。

油圧システム１では、特定状態（上記［構成１−６］参照）に該当する場合に、開口制御弁７１が閉状態とされる（上記［構成１−４］）。また、油圧システム１は、上記［構成１−３］のリターン合流管路７３を備える。よって、特定状態に該当する場合、アクチュエータ３１から排出された作動油は、アクチュエータ方向制御弁５３、バイパス管路６７、リターン合流管路７３、およびリターン管路６１を介して、自吸管路６５側に流れる。そして、作動油は、自吸管路６５からモータ２１に供給される。よって、モータ２１でのキャビテーションが抑制される（キャビテーション抑制の効果）。

油圧システム１では、特定状態に該当しない場合に、開口制御弁７１が開状態とされる（上記［構成１−５］）。また、油圧システム１は、上記［構成１−１］のバイパス管路６７を備える。よって、特定状態に該当しない場合、アクチュエータ３１から排出された作動油は、アクチュエータ方向制御弁５３、およびバイパス管路６７を介して、タンク１１側に流れる。よって、アクチュエータ３１から排出された作動油が通る管路での圧力を小さくでき、例えば背圧保持弁６３で設定された圧力よりも小さくできる。よって、この作動油が通る管路での圧力損失を抑制できる（圧力損失抑制の効果）。

油圧システム１は、上記［構成１−２］を備える。よって、アクチュエータ３１の作動方向ごとに開口制御弁７１を設けなくても、キャビテーション抑制の効果および圧力損失抑制の効果を得ることができる。よって、開口制御弁７１（キャビテーション抑制の効果および圧力損失抑制の効果を得るための弁）にかかるコストを抑制できる。

また、上記［構成１−２］により、次の効果が得られる。アクチュエータ３１の作動速度を制御する際、アクチュエータ方向制御弁５３で制御（メータアウト制御）すればよく、開口制御弁７１で制御する必要がない。ここで、この作動速度の制御が１つの弁で行われる場合に比べ、作動速度の制御が２つの弁で行われる場合は、２つの弁の特性（指令と開度との関係など）のバラつきの影響が問題となるおそれがある。一方、本実施形態では、１つの弁（アクチュエータ方向制御弁５３）でアクチュエータ３１の作動速度を制御できるので、上記のバラつきの影響を抑制できる。

また、上記［構成１−２］などにより、次の効果が得られてもよい。アクチュエータ３１が複数設けられる場合、各アクチュエータ方向制御弁５３につながれる各バイパス管路６７を合流させる。そして、この合流位置とタンク１１との間に、１つの開口制御弁７１を設ける。これにより、アクチュエータ３１が複数設けられる場合であっても、アクチュエータ３１ごとに開口制御弁７１を設けなくても、キャビテーション抑制の効果および圧力損失抑制の効果を得ることができる。

（第２の発明の効果）
［構成２−１］開口制御弁７１は、モータ方向制御弁５１がモータ２１を駆動させる状態の場合に、閉状態とされる。
［構成２−２］開口制御弁７１は、モータ方向制御弁５１がモータ２１を駆動させる状態ではない場合に、開状態とされる。

モータ方向制御弁５１がモータ２１を駆動させる状態の場合、モータ２１でキャビテーションが生じる場合がある。そこで、上記［構成２−１］では、モータ方向制御弁５１がモータ２１を駆動させる状態の場合に、開口制御弁７１が閉状態とされる。よって、この場合に、上記のキャビテーション抑制の効果が得られる。

モータ方向制御弁５１が、モータ２１を駆動させる状態ではない場合、モータ２１が作動しないので、通常、モータ２１でキャビテーションが生じない。そこで、上記［構成２−２］では、モータ方向制御弁５１がモータ２１を駆動させる状態ではない場合に、開口制御弁７１が開状態とされる。よって、この場合に、圧力損失抑制の効果が得られる。

上記［構成２−１］および［構成２−２］では、開口制御弁７１を制御する指令を、モータ方向制御弁５１を制御する指令に連動させることができる。よって、これらの指令を連動させない場合に比べ、開口制御弁７１を制御する指令を容易に行える。

（第３の発明の効果）
油圧システム１は、モータ方向制御弁５１にパイロット圧力を出力するモータ指令手段４１を備える。

［構成３］モータ指令手段４１が出力したパイロット圧力は、開口制御弁７１に入力される。開口制御弁７１は、モータ指令手段４１が出力したパイロット圧力がモータ２１を駆動させる指令の場合に、閉状態とされる。開口制御弁７１は、モータ指令手段４１が出力したパイロット圧力がモータ２１を駆動させる指令ではない場合に、開状態とされる。

上記［構成３］により、モータ方向制御弁５１を制御するためのパイロット圧力を利用して、開口制御弁７１を制御できる。よって、開口制御弁７１を制御する指令と、モータ方向制御弁５１を制御する指令と、を連動させるための構成を、簡易な構成にできる。具体的には例えば、モータ方向制御弁５１が出力した指令をセンサなどで検出し、センサの検出値に基づいて開口制御弁７１を制御する、といった構成を用いる必要がない。

（第２実施形態）
図２〜図５を参照して、第２実施形態の油圧システム２０１について、第１実施形態との相違点を説明する。なお、第２実施形態の油圧システム２０１のうち、第１実施形態との共通点については、第１実施形態と同一の符号を付し、説明を省略した。主な相違点は次の通りである。第１実施形態では、図１に示す開口制御弁７１は、モータ方向制御弁５１を制御するためのパイロット圧力により制御された。一方、第２実施形態では、図２に示す開口制御弁７１は、センサの検出値などに基づいて制御される。油圧システム２０１は、モータ速度検出手段２８１と、モータ指令検出手段２８２と、アクチュエータ指令検出手段２８３と、アンロード弁用電磁弁２８５と、開口制御弁用電磁弁２８６と、コントローラ２９０と、を備える。

モータ速度検出手段２８１は、モータ２１の回転速度（駆動速度）を検出する。モータ速度検出手段２８１は、モータ２１を駆動させるための指令を検出するのではなく、モータ２１の実際の回転速度を直接的または間接的に検出する。モータ速度検出手段２８１は、減速機ＲＧで減速された後のモータ２１の回転速度を検出してもよく、減速機ＲＧで減速される前のモータ２１の回転速度を検出してもよい。モータ２１が旋回モータの場合、モータ速度検出手段２８１は、下部走行体に対する上部旋回体の旋回速度を検出してもよい。モータ速度検出手段２８１は、例えばジャイロセンサ（角度センサ）などである。

モータ指令検出手段２８２は、モータ指令４１ｓを検出する。モータ指令検出手段２８２は、モータ指令手段４１から出力されるパイロット圧力を検出する、圧力センサである。モータ指令検出手段２８２は、モータ指令手段４１のレバーの角度などを検出してもよい。モータ指令手段４１が電気信号のモータ指令４１ｓを出力する場合、モータ指令検出手段２８２は、この電気信号を検出してもよい。

アクチュエータ指令検出手段２８３は、アクチュエータ指令４３ｓを検出する。アクチュエータ指令検出手段２８３は、アクチュエータ指令手段４３から出力されるパイロット圧力を検出する、圧力センサである。アクチュエータ指令検出手段２８３は、アクチュエータ指令手段４３のレバーの角度などを検出してもよい。アクチュエータ指令手段４３が電気信号のアクチュエータ指令４３ｓを出力する場合、アクチュエータ指令検出手段２８３は、この電気信号を検出してもよい。

アンロード弁用電磁弁２８５は、アンロード弁指令５５ｓを、電気信号からパイロット油圧に変換する。

開口制御弁用電磁弁２８６は、開口制御弁７１の開度を制御するための指令を、電気信号からパイロット油圧に変換する。

コントローラ２９０は、各種電気信号の入出力、および、判定などの演算を行う。コントローラ２９０には、モータ速度検出手段２８１の検出値（検出結果）、モータ指令検出手段２８２の検出値、アクチュエータ指令検出手段２８３の検出値が入力される。コントローラ２９０は、開口制御弁７１の開度を制御する。コントローラ２９０は、開口制御弁７１の開度を制御するための指令を、開口制御弁用電磁弁２８６を介して開口制御弁７１に出力する。コントローラ２９０は、アンロード弁指令５５ｓを出力し、アンロード弁５５の開度を制御する。コントローラ２９０は、モータ指令４１ｓおよびアクチュエータ指令４３ｓの値が大きい程、アンロード弁５５弁の開度を小さくする。コントローラ２９０は、モータ指令４１ｓおよびアクチュエータ指令４３ｓの値に基づいてアンロード弁指令５５ｓの値を算出する。コントローラ２９０は、特定状態に該当するか否かを、電気信号に基づいて判定する。

（作動）
油圧システム２０１の作動の概要は次の通りである。第１実施形態では、図１に示すモータ２１が作動する場合に開口制御弁７１が閉じられた。そのため、モータ２１の加速時および定速での駆動時のように、モータ２１でキャビテーションが生じる可能性が低いと想定される場合でも、開口制御弁７１が閉じられた。一方、本実施形態では、モータ２１でキャビテーションが生じる可能性が低いと想定される場合には、開口制御弁７１が開かれる。以下では、油圧システム２０１を構成する機器および管路については図２を参照し、以下の各ステップについて図３を参照して説明する。なお、以下の各ステップの順序は適宜変更されてもよい。

（Ｓ１１〜Ｓ１３）建設機械のキーがオンにされる（ステップＳ１１）。このキーは、ポンプ１３の駆動源であるエンジンの、停止状態（オフ）と駆動状態（オン）とを切り換えるものである。次に、開口制御弁７１が開状態とされる（ステップＳ１２）。また、建設機械がアイドリング状態になる。アイドリング状態では、モータ２１が作動せず、アクチュエータ３１が作動しない。次に、実働作業が開始される（ステップＳ１３）。実働作業中には、モータ指令手段４１およびアクチュエータ指令手段４３の操作に応じて、モータ２１およびアクチュエータ３１が作動する。次に、ステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１では、モータ速度検出手段２８１が、モータ２１の回転速度を検出する。ステップＳ２２では、モータ指令検出手段２８２が、モータ指令４１ｓを検出する。

ステップＳ２３では、コントローラ２９０は、モータ２１の回転速度、およびモータ指令４１ｓに基づいて、モータ２１が制動状態であるか否かを判定する。コントローラ２９０は、モータ２１の回転速度の判定と、モータ指令４１ｓの判定と、を行う。

モータ２１の回転速度の判定は、次のように行われる。コントローラ２９０は、モータ２１が、停止しているか否かを判定する。具体的には、コントローラ２９０は、モータ２１の回転速度が、第１閾値Ｔ１（図４参照）以上か否かを判定する。第１閾値Ｔ１は、コントローラ２９０に予め設定される（他の閾値も同様）。例えば、第１閾値Ｔ１は、ほぼ０に設定され、０よりも大きい値に設定される。なお、第１閾値Ｔ１は、上記のように設定されなくてもよく、様々に設定可能である（他の閾値も同様）。

モータ指令４１ｓの判定は、次のように行われる。コントローラ２９０は、モータ指令４１ｓが、モータ２１を駆動させる指令か否かを判定する。コントローラ２９０は、モータ指令４１ｓが、第２閾値Ｔ２（図４参照）以下か否かを判定する。第２閾値Ｔ２は、例えば次のように設定される。第２閾値Ｔ２は、モータ２１の停止と駆動とが切り替わるときのモータ指令４１ｓの値（またはその近傍の値）に設定され、モータ方向制御弁５１の中立状態と非中立状態とが切り換わるときのモータ指令４１ｓの値（またはその近傍の値）に設定される。

コントローラ２９０は、モータ２１の回転速度が第１閾値Ｔ１以上、かつ、モータ指令４１ｓが第２閾値Ｔ２以下の場合に、モータ２１が制動状態である、と判定する。モータ２１が制動状態の場合（Ｓ２３でＹＥＳの場合）、ステップＳ３１に進む。コントローラ２９０は、モータ２１の回転速度が第１閾値Ｔ１未満、または、モータ指令４１ｓが第２閾値Ｔ２を超える場合、モータ２１が制動状態ではない、と判定する。この場合（Ｓ２３でＮＯの場合）、例えばステップＳ２１に戻る。

ステップＳ３１では、アンロード弁５５の開度（開閉状態）が、取得または検出される。アンロード弁５５の開度はコントローラ２９０に制御されるので、コントローラ２９０が、アンロード弁５５の開度を取得（利用）できる。例えば、コントローラ２９０は、アンロード弁指令５５ｓの値を取得する。なお、アンロード弁５５の開度を検出するための手段であって、コントローラ２９０とは別の手段が設けられてもよい。例えば、アンロード弁５５の開度を検出するための手段は、パイロット圧力のアンロード弁指令５５ｓを検出する圧力センサなどでもよい。

ステップＳ３２では、アクチュエータ指令検出手段２８３が、アクチュエータ指令４３ｓを検出する。アクチュエータ３１が複数設けられる場合、コントローラ２９０は、各アクチュエータ３１へのアクチュエータ指令４３ｓの、例えば合計値を算出する。以下ではこの合計値を、アクチュエータ指令４３ｓという。

ステップＳ３３では、コントローラ２９０が、次の［判定Ａ］および［判定Ｂ］のうち、いずれかの判定を行う。コントローラ２９０は、［判定Ａ］および［判定Ｂ］の、両方の判定を行ってもよい。なお、［判定Ａ］のみが行われる場合は、ステップＳ３２は不要である。［判定Ｂ］のみが行われる場合は、ステップＳ３１は不要である。

［判定Ａ］コントローラ２９０は、ステップＳ３１で検出されたアンロード弁５５の開度に関する判定を行う。具体的には、コントローラ２９０は、アンロード弁指令５５ｓが、第３閾値Ｔ３（図５参照）以下か否かを判定する。第３閾値Ｔ３は、例えば次のように設定される。アンロード弁５５を全閉の状態から開いていくと、アンロード弁指令５５ｓの値がある値のときに、アンロード弁５５から自吸管路６５を介してモータ２１に作動油が供給されるようになる。このときのアンロード弁指令５５ｓの値（またはその近傍の値）が、第３閾値Ｔ３として設定される。コントローラ２９０は、アンロード弁指令５５ｓが第３閾値Ｔ３以下の場合、キャビテーション発生状態である、と判定する。この場合（Ｓ３３でＹＥＳの場合）、ステップＳ４１に進む。コントローラ２９０は、アンロード弁指令５５ｓが第３閾値Ｔ３を超える場合、キャビテーション発生状態ではない、と判定する。この場合（Ｓ３３でＮＯの場合）、例えばステップＳ３１に戻る（ステップＳ２１に戻ってもよい）。

［判定Ｂ］コントローラ２９０は、ステップＳ３２で検出されたアクチュエータ指令４３ｓに関する判定を行う。具体的には、コントローラ２９０は、アクチュエータ指令４３ｓが、第４閾値Ｔ４（図５参照）以上か否かを判定する。第４閾値Ｔ４は、例えば次のように設定される。アンロード弁５５が全閉の状態から、アクチュエータ指令４３ｓを小さくしていくと、アンロード弁５５が開いていく。そして、アクチュエータ指令４３ｓがある値のときに、アンロード弁５５から自吸管路６５を介してモータ２１に作動油が供給されるようになる。このときのアクチュエータ指令４３ｓの値（またはその近傍の値）が、第４閾値Ｔ４として設定される。コントローラ２９０は、アクチュエータ指令４３ｓが第４閾値Ｔ４以上の場合、キャビテーション発生状態である、と判定する。この場合（Ｓ３３でＹＥＳの場合）、ステップＳ４１に進む。コントローラ２９０は、アクチュエータ指令４３ｓが第４閾値Ｔ４未満の場合、キャビテーション発生状態ではない、と判定する。この場合（Ｓ３３でＮＯの場合）、例えばステップＳ３１に戻る（ステップＳ２１に戻ってもよい）。

ステップＳ４１では、コントローラ２９０は、開口制御弁７１を閉状態とする。ステップＳ４２では、コントローラ２９０は、キャビテーション発生状態が継続中であるか否かを判定する。具体的には、コントローラ２９０は、ステップＳ２３およびステップＳ３３と同様の判定を行う。コントローラ２９０は、キャビテーション発生状態が継続中の場合（Ｓ４２でＹＥＳの場合）、開口制御弁７１を閉状態のままとする（ステップＳ４１に戻る）。コントローラ２９０は、キャビテーション発生状態が継続していない場合（Ｓ４２でＮＯの場合）、開口制御弁７１を開状態とし（ステップＳ４３）、ステップＳ２１に戻る。

本実施形態では、コントローラ２９０は、ステップＳ２３でＹＥＳ、かつ、ステップＳ３３でＹＥＳの場合に、「特定状態に該当する」と判定し、開口制御弁７１を閉状態にする。コントローラ２９０は、ステップＳ２３およびステップＳ３３の少なくともいずれかでＮＯの場合に、「特定状態に該当しない」と判定し、開口制御弁７１を開状態にする。

（第４の発明の効果）
図２に示す本実施形態の油圧システム２０１による効果は次の通りである。

［構成４］油圧システム２０１は、コントローラ２９０を備える。コントローラ２９０は、特定状態に該当するか否かを電気信号に基づいて判定し、開口制御弁７１の開度を制御する。

上記［構成４］では、特定状態に該当するか否かが電気信号に基づいて判定される。よって、電気信号に基づく判定が行われない場合に比べ、特定状態に該当するか否かの判定を、キャビテーション発生のリスクに応じて行いやすい。その結果、キャビテーションが発生しやすい状態（リスクが高い場合）のときに開口制御弁７１を閉状態にしやすく、キャビテーションが発生しにくい状態のときに開口制御弁７１を開状態にしやすい。

（第５の発明の効果）
油圧システム２０１は、モータ２１の回転速度を検出するモータ速度検出手段２８１と、モータ２１の駆動を制御するための指令（モータ指令４１ｓ）を出力するモータ指令手段４１と、を備える。

［構成５］コントローラ２９０は、モータ速度検出手段２８１に検出されたモータ２１の回転速度、および、モータ指令手段４１が出力した指令（モータ指令４１ｓ）に基づいて、特定状態に該当するか否かを判定する。

モータ２１の回転速度およびモータ指令４１ｓの状態によって（例えばモータ２１が制動状態か否かなどによって）、モータ２１でのキャビテーション発生のリスクが変わる。そこで、油圧システム２０１は、上記［構成５］を備える。よって、特定状態に該当するか否かの判定を、キャビテーション発生のリスクに応じて行いやすい。

（第６の発明の効果）
油圧システム２０１は、アクチュエータ３１の駆動を制御するための指令（アクチュエータ指令４３ｓ）を出力するアクチュエータ指令手段４３を備える。

［構成６］コントローラ２９０は、アクチュエータ指令手段４３が出力した指令（アクチュエータ指令４３ｓ）に基づいて、特定状態に該当するか否かを判定する。

アクチュエータ指令４３ｓに応じて、ポンプ１３からアクチュエータ３１に作動油が供給される結果、モータ２１への作動油の供給が不足する場合がある。このように、アクチュエータ指令４３ｓに応じて、モータ２１でのキャビテーション発生のリスクが変わる。そこで、油圧システム２０１は、上記［構成６］を備える。よって、特定状態に該当するか否かの判定を、キャビテーション発生のリスクに応じて行いやすい。

（第７の発明の効果）
油圧システム２０１は、ポンプ１３とリターン管路６１とを連通可能なアンロード弁５５を備える。コントローラ２９０は、モータ２１およびアクチュエータ３１を駆動させる指令に応じてアンロード弁５５の開度を指令する。

［構成７］コントローラ２９０は、アンロード弁５５の開度に基づいて特定状態に該当するか否かを判定する。

アンロード弁５５の開度が小さくなると、アンロード弁５５からモータ２１に供給される作動油が少なくなり、モータ２１への作動油の供給が不足する場合がある。このように、アンロード弁５５の開度に応じて、モータ２１でのキャビテーション発生のリスクが変わる。そこで、油圧システム２０１は、上記［構成７］を備える。よって、特定状態に該当するか否かの判定を、キャビテーション発生のリスクに応じて行いやすい。

（変形例）
図６に変形例の油圧システム３０１を示す。図２に示す例では、方向制御弁５０に２本のタンク管路７９がつながれる。一方、図６に示す例では、方向制御弁５０に１本のタンク管路７９がつながれる。この場合、方向制御弁５０の内部に、内部合流管路３７７が設けられてもよい。内部合流管路３７７は、背圧保持弁６３よりも下流側のリターン管路６１と、開口制御弁７１よりも下流側のバイパス管路６７と、を合流させる。

上記実施形態において方向制御弁５０に含まれる物が、方向制御弁５０の外部に設けられてもよい。例えば、開口制御弁７１は、方向制御弁５０の外部に設けられてもよい。

図２に示す例では、アンロード弁５５および開口制御弁７１は、パイロット圧力により制御された。一方、図６に示すように、アンロード弁５５および開口制御弁７１の少なくとも一方は、電気信号により制御される電磁弁でもよい。

（他の変形例）
各実施形態の構成は変更されてもよい。例えば、図２などに示す機器および管路の接続は変更されてもよい。図３に示すフローチャートの各ステップの順序は変更されてもよい。機器、管路、および、フローチャートのステップなどの一部が省略されてもよい。検出は、直接でも間接でもよい。

第２実施形態では、コントローラ２９０は、図３に示すステップＳ２３でＹＥＳ、かつ、ステップＳ３３でＹＥＳの場合に、特定状態に該当する（キャビテーション発生状態である）、と判定した。一方、特定状態に該当するか否かを判定するための条件、すなわち、図２に示す開口制御弁７１を開状態にするか閉状態にするかを決定するための条件は、様々に設定可能である。特定状態の変形例は以下の通りである。

［特定状態の変形例１］コントローラ２９０は、ステップＳ３３の判定を行わなくてもよい。例えば、コントローラ２９０は、ステップＳ２３でＹＥＳの場合（モータ２１が制動状態の場合）に、特定状態に該当すると判定し、開口制御弁７１を閉状態にしてもよい（Ｓ４１）。コントローラ２９０は、ステップＳ２３でＮＯの場合に、特定状態に該当しないと判定し、開口制御弁７１を開状態にしてもよい（ステップＳ１２、Ｓ４３）。

［特定状態の変形例２］コントローラ２９０は、ステップＳ２３の判定を行わなくてもよい。コントローラ２９０は、ステップＳ３３でＹＥＳの場合に、特定状態に該当すると判定し、開口制御弁７１を閉状態にしてもよい（Ｓ４１）。コントローラ２９０は、ステップＳ３３でＮＯの場合に、特定状態に該当しないと判定し、開口制御弁７１を開状態にしてもよい（ステップＳ１２、Ｓ４３）。

［特定状態の変形例３］上記実施形態では、モータ２１が制動状態であるか否かの判定（ステップＳ２３）は、モータ２１の回転速度およびモータ指令４１ｓに基づいて行われた。一方、ステップＳ２３の判定は、モータ２１の回転速度のみに基づいて行われてもよい。例えば、コントローラ２９０は、モータ２１の回転速度が時間の経過とともに減少している場合に「制動状態である」と判定し、それ以外の場合に「制動状態ではない」と判定してもよい。

［特定状態の変形例４］モータ２１が制動状態か否かの判定（ステップＳ２３）は、モータ指令４１ｓのみに基づいて行われてもよい。例えば、コントローラ２９０は、モータ指令４１ｓが時間の経過とともに減少している場合に「制動状態である」と判定し、それ以外の場合に「制動状態ではない」と判定してもよい。

［特定状態の変形例５］第１実施形態の内容と第２実施形態の内容とが組み合わされてもよい。例えば、第２実施形態のステップＳ２３の判定を、モータ方向制御弁５１がモータ２１を駆動させる状態か否か（第１実施形態参照）の判定に替えてもよい。また、上記の特定状態の各変形例の内容が適宜組み合わされてもよい。

１、２０１、３０１ 油圧システム
１１ タンク
１３ ポンプ
２１ モータ
３１ アクチュエータ
４１ モータ指令手段
４３ アクチュエータ指令手段
５１ モータ方向制御弁
５３ アクチュエータ方向制御弁
５５ アンロード弁
６１ リターン管路
６３ 背圧保持弁
６５ 自吸管路
６７ バイパス管路
７１ 開口制御弁
７３ リターン合流管路
２８１ モータ速度検出手段
２９０ コントローラ

Claims (7)

1. 作動油を貯留するタンクと、
   作動油を吐出するポンプと、
   前記ポンプから作動油が供給されることで駆動するモータと、
   前記ポンプから作動油が供給されることで駆動し、前記モータとは別に設けられるアクチュエータと、
   前記ポンプから前記モータへの作動油の給排を制御するモータ方向制御弁と、
   前記ポンプから前記アクチュエータへの作動油の給排を制御するアクチュエータ方向制御弁と、
   前記モータから排出され前記モータ方向制御弁を通った作動油を前記タンクに流すリターン管路と、
   前記リターン管路に所定の圧力を発生させる背圧保持弁と、
   前記リターン管路から前記モータに作動油を供給する自吸管路と、
   前記アクチュエータから排出され前記アクチュエータ方向制御弁を通った作動油を前記タンクに流すバイパス管路と、
   前記バイパス管路に設けられ、前記アクチュエータ方向制御弁と前記タンクとの間に設けられる開口制御弁と、
   前記開口制御弁と前記アクチュエータ方向制御弁との間の前記バイパス管路の作動油を前記リターン管路に流すリターン合流管路と、
   を備え、
   前記開口制御弁は、予め定められた特定状態に該当する場合に、閉状態とされ、
   前記開口制御弁は、前記特定状態に該当しない場合に、開状態とされ、
   前記特定状態には、前記モータでのキャビテーションが発生し得る状態が含まれる、
   建設機械の油圧システム。
2. 請求項１に記載の建設機械の油圧システムであって、
   前記開口制御弁は、前記モータ方向制御弁が前記モータを駆動させる状態の場合に、閉状態とされ、
   前記開口制御弁は、前記モータ方向制御弁が前記モータを駆動させる状態ではない場合に、開状態とされる、
   建設機械の油圧システム。
3. 請求項２に記載の建設機械の油圧システムであって、
   前記モータ方向制御弁にパイロット圧力を出力するモータ指令手段を備え、
   前記モータ指令手段が出力したパイロット圧力は、前記開口制御弁に入力され、
   前記開口制御弁は、前記モータ指令手段が出力したパイロット圧力が前記モータを駆動させる指令の場合に、閉状態とされ、
   前記開口制御弁は、前記モータ指令手段が出力したパイロット圧力が前記モータを駆動させる指令ではない場合に、開状態とされる、
   建設機械の油圧システム。
4. 請求項１に記載の建設機械の油圧システムであって、
   前記特定状態に該当するか否かを電気信号に基づいて判定し、この判定結果に基づいて前記開口制御弁の開度を制御するコントローラを備える、
   建設機械の油圧システム。
5. 請求項４に記載の建設機械の油圧システムであって、
   前記モータの回転速度を検出するモータ速度検出手段と、
   前記モータの駆動を制御するための指令を出力するモータ指令手段と、
   を備え、
   前記コントローラは、前記モータ速度検出手段に検出された前記モータの回転速度、および前記モータ指令手段が出力した指令に基づいて、前記特定状態に該当するか否かを判定する、
   建設機械の油圧システム。
6. 請求項４または５に記載の建設機械の油圧システムであって、
   前記アクチュエータの駆動を制御するための指令を出力するアクチュエータ指令手段を備え、
   前記コントローラは、前記アクチュエータ指令手段が出力した指令に基づいて、前記特定状態に該当するか否かを判定する、
   建設機械の油圧システム。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載の建設機械の油圧システムであって、
   前記ポンプと前記リターン管路とを連通可能なアンロード弁を備え、
   前記コントローラは、前記モータおよび前記アクチュエータを駆動させる指令に応じて前記アンロード弁の開度を指令し、前記アンロード弁の開度に基づいて前記特定状態に該当するか否かを判定する、
   建設機械の油圧システム。

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