JP6875242B2 - 跨座型モノレール用台車 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置を取り付けてなる跨座型モノレール用台車に関する。

跨座型モノレール用台車において、車軸及び駆動装置の軽量化と小型化を図って取扱いを容易にするとともに、タイヤパンク等の際に車輪交換を含むメンテナンスを容易にできる跨座型モノレール用台車が検討されている。

特許文献１には、「台車枠に軸受を介して保持されている車軸と、車軸の外周に固定されているハブと、ハブに対して分離可能に接続されているホイールと、ホイールに固定されたタイヤと、駆動用モータとで構成されている駆動装置を備えた跨座型モノレール用台車」が開示されている。

国際公開第２０１２／１６９０１７号

特許文献１に開示されたモノレール用駆動装置によれば、車軸の各端部に駆動用モータの出力軸が接続されているので、台車幅（左右）方向の重量バランスが良くなり、走行輪がモノレール桁を転動する走行時の車体の揺れや捩じれ、或いは走行輪の偏摩耗等の、重量バランス不良に起因する不具合を改善することができる。また、駆動用モータの出力軸を車軸に接続することで、駆動系統の構成を簡素化し、その結果、モノレール用駆動装置又は台車において、軽量化、小型化を図ることができる。さらに前記車軸は前記台車枠に対して軸受を介して分離可能に固定されており、前記車軸を前記軸受と共に前記台車枠から分離し、前記台車枠から分離された前記車軸から前記走行輪、又は前記走行輪及び前記駆動用モータを取り外すことができる。これに対し、車軸の一方側に主電動機を接続し車軸の他方側に走行輪を連結した、よりコンパクトな駆動装置も開発されているが、組み付け性を考慮しつつ、そのような駆動装置をどのように台車枠に固定するかという問題がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、低コストで小型軽量でありながら駆動装置を容易に取り付けることができる跨座型モノレール用台車を提供することを目的としている。

上記問題を解決するために、代表的な本発明の跨座型モノレール用台車の一つは、軌道桁を転動する走行輪と、前記走行輪に連結された出力体と、前記出力体に動力伝達可能に接続された主電動機とを備えた駆動装置と、
前記駆動装置を保持する台車枠と、
を有する跨座型モノレール用台車であって、
前記駆動装置は、前記台車枠に固定された下部拘束部と、前記下部拘束部に締結される上部拘束部とにより挟持されて、前記台車枠に取り付けられ、
前記下部拘束部は、半円筒形状の下部保持部と、前記下部保持部から外側に延在する一対の下部水平部を有しており、
前記上部拘束部は、半円筒形状の上部保持部と、前記上部保持部から外側に延在する一対の上部水平部を有しており、
前記駆動装置が前記下部保持部と前記上部保持部とに挟持された状態で、前記下部水平部と前記上部水平部とが締結される、
前記主電動機は、前記主電動機の回転軸線に交差する面内において前記主電動機の周囲に主電動機フランジを有しており、
前記出力体は、前記回転軸線に交差する面内において前記出力体の周囲に出力体フランジを有しており、
前記主電動機フランジおよび前記出力体フランジは、前記下部拘束部および前記上部拘束部にそれぞれ締結されることを特徴とする。

本発明によれば、前記駆動装置が、前記台車枠に固定された下部拘束部と、前記下部拘束部に締結される上部拘束部とにより挟持されて、前記台車枠に取り付けられるので、前記上部拘束部を前記下部拘束部から取り外すことで前記駆動装置を容易に分離でき、その再組み付けも容易である。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

主電動機および減速機を含む駆動装置の取り付け構造を有したモノレール用台車の平面図である。 主電動機および減速機を含む駆動装置の取り付け構造を有したモノレール用台車の正面図である。 台車枠に固定される駆動装置の模式図（図２のＡ−Ａ断面図）である。 駆動装置を台車枠に保持する駆動装置保持部の正面図である。 駆動装置を台車枠に保持する駆動装置保持部の垂直断面図（図４のＢ−Ｂ断面図相当）である。 駆動装置を台車枠に保持する駆動装置保持部の一部を示す平面図（図４のＣ−Ｃ断面図相当）である。

以下、本発明による跨座型モノレール用台車の実施形態について、図を参照しながら説明する。
まず、実施形態を説明する際の各方向を定義する。跨座型モノレール車両または台車の長手方向（レール方向）をＸ方向、跨座型モノレール車両または台車の幅方向（枕木方向）をＹ方向、跨座型モノレール車両または台車の高さ方向をＺ方向とする。以下、単にＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向と記す場合がある。

図１は、本実施形態にかかる主電動機および減速機を含む駆動装置の取り付け構造を有したモノレール用台車枠の一例を示す平面図であり、図２は、主電動機および減速機を含む駆動装置の取り付け構造を有したモノレール用台車の正面図である。
モノレール車両用台車を構成する台車枠２０は、Ｘ方向に沿って隔置される一対の側梁２０ａと、一対の側梁２０ａのＸ方向の両端部を接続する端梁２４と、一対の側梁２０ａのＸ方向の中央部を接続する中梁２２とからなる枠体である。
なお、図１で上方の側梁２０ａは中梁２２の左側に幅狭部２０ｂを有し、それに対応して図１で下方の側梁２０ａは中梁２２の右側に幅狭部２０ｂを有している。

中梁２２のＹ方向の中央部には、台車と車体（不図示）とを接続するとともに、台車のけん引力やブレーキ力を車体へ伝える牽引装置が備えられる空間２３が備えられる。中梁２２のＹ方向の両端部には、車体を弾性支持する空気ばね２６が載置される空気ばね座２７が備えられる。

台車枠２０のＸ方向の両端部には、軌道桁６（二点鎖線で図示）の曲率に沿って台車枠２０を水平面内で旋回させるための案内輪８（点線で図示）を備えるべく案内輪支持部２８が備えられる。さらに、台車枠２０を軌道桁６に対して安定的に保持するための安定輪９（点線で図示）を備えるべく安定輪支持部２５が、図２に示すように中梁２２のＹ方向の両端部からＺ方向（下方）に延伸する態様で備えられる。

台車枠２０（側梁２０ａ）には、軌道上を転動する走行輪７を有する駆動装置１（図１に点線で図示）が備えられる。駆動装置１は、主電動機３と、主電動機３の出力軸に接続する減速機（出力体ともいう）５と、減速機５の出力軸に固定されるとともに走行輪７を保持するリム（ホイールともいう、不図示）とを有する。減速機５は、たとえばケース内において遊星歯車機構を用いることにより入力軸と出力軸とが同軸に配置されたものであってよく、その構成はよく知られているため、ここでは説明を省略する。主電動機３と減速機５とリムとは同軸に置かれており、給電により主電動機３から発生した回転力は、後述するスプライン機構を介して減速機５に伝達され、所定の減速比で減速されて２個の走行輪７を駆動するために用いられる。

図２に示すように、側梁２０ａには、駆動装置１を固定するとともに上方に向けて開放する半筒状の下部拘束部１５が溶接されて備えられる。駆動装置１は、下部拘束部１５に載置された後、下方に開放する半円筒状の上部拘束部１１によって、台車枠２０（側梁２０ａ）に固定される。以下に説明する図３で示すように、下部拘束部１５と上部拘束部１１からなる駆動装置保持部１０のＹ方向に沿う軸線Ｏ’は、駆動装置１を構成する主電動機３の出力軸と減速機の出力軸の回転軸線Ｏに重なっている（同軸である）。

図３は、台車枠２０に固定される駆動装置の模式図（図２のＡ−Ａ断面図）である。駆動装置１は、回転力を出力する主電動機３と、主電動機３に対して動力伝達可能に接続された減速機５とを有する。より具体的には、主電動機３の出力軸の一方（減速機５側）の端部に雄スプライン部３ｂが形成され、これに対向して減速機５の入力軸に雌スプライン部５ｂが形成され、両スプライン部を嵌合させることで、主電動機３の出力軸と減速機５の入力軸とは、軸線方向に相対移動を許容するが回転方向には相対的に拘束される形で結合されている。雄スプライン部３ｂと雌スプライン部５ｂとで、スプライン機構を形成する。主電動機３の出力軸の他方の端部にはブレーキディスク４が備えられる。図示はしないが、このブレーキディスク４をブレーキキャリバが把持することによってブレーキ力を得る。

主電動機３は、Ｙ方向に交差する面（ここでは回転軸線直交面）内に環状の主電動機フランジ３ａを備える。同様に、減速機５のケースは、Ｙ方向に交差する面（ここでは回転軸線直交面）内に環状の減速機フランジ（出力体フランジともいう）５ａを備えており、主電動機フランジ３ａは減速機フランジ５ａに平行に配置されている。主電動機フランジ３ａには、図５を参照して後述する下部拘束部１５および上部拘束部１１が備える下部主電動機側フランジ１５ｂ及び上部主電動機側フランジ１１ｂに締結するボルト３０ｂが貫通するボルト孔が全周に沿って離散的に備えられる。同様に、減速機フランジ５ａには、後述する下部拘束部１５および上部拘束部１１が備える下部減速機側フランジ１５ｃと上部減速機側フランジ１１ｃに締結するボルト３０ｃが貫通するボルト孔が全周に沿って離散的に備えられる。

図４は駆動装置を台車枠に保持する駆動装置保持部の正面図であり、図５は上部拘束部を組み付けた状態で駆動装置を台車枠に保持する駆動装置保持部の垂直断面図（図４のＢ−Ｂ断面図相当）である。また、図６は駆動装置を台車枠に保持する駆動装置保持部の一部を示す平面図（図４のＣ−Ｃ断面図相当）である。

駆動装置保持部１０は、台車枠２０を構成する側梁２０ａに溶接された半円筒形の下部拘束部１５と、下部拘束部１５にその上方から取り外し可能に固定される半円筒形の上部拘束部１１とからなる。

図５、６に示すように、下部拘束部１５は、半円筒状の下部帯体１５ａと、下部帯体１５ａのＹ方向の一方の端部の周縁に沿って溶接により接合される下部主電動機側フランジ１５ｂと、下部帯体１５ａのＹ方向の他方の端部の周縁に沿って溶接により接合される下部減速機側フランジ（下部出力体側フランジともいう）１５ｃと、下部帯体１５ａのＸ方向の両端部から外側に延在するように備えられる下部水平部１５ｄ（図４）とを有する。なお、下部帯体１５ａと、下部主電動機側フランジ１５ｂと、下部減速機側フランジ１５ｃとで下部保持部を構成する。

図５に示すように、上部拘束部１１は、半円筒状の上部帯体１１ａと、上部帯体１１ａのＹ方向の一方の端部の周縁に沿って溶接される上部主電動機側フランジ１１ｂと、上部帯体１１ａのＹ方向の他方の端部の周縁に沿って溶接される上部減速機側フランジ（上部出力体側フランジともいう）１１ｃと、上部帯体１１ａのＸ方向の両端部から外側に延在するように備えられる上部水平部１１ｄ（図４）とを有する。下部水平部１５ｄには、ねじ穴が設けられており、上部水平部１１ｄに備えられるボルト孔に挿通されるボルト３０ｄが、このねじ穴に締結される。なお、上部帯体１１ａと、上部主電動機側フランジ１１ｂと、上部減速機側フランジ１１ｃとで上部保持部を構成する。

次に、駆動装置１を台車枠２０に固定する手順を説明する。まず、下部拘束部１５から上部拘束部１１を分離した状態で、主電動機３、減速機５、ブレーキディスク４をあらかじめ組み合わせた駆動装置１を、ホイスト等により吊り下げたまま上方から降ろして、その中央部を下部拘束部１５上に載置する。続いて、同様に上部拘束部１１を上方から降ろして、下部拘束部１５とで挟持するようにして駆動装置１を拘束する。このとき、組み合わされることで隙間なく略円筒状となった上部帯体１１ａと下部帯体１５ａとで、駆動装置１の外周を囲うようになっている。その後、上部拘束部１１の上部水平部１１ｄに設けられるボルト孔に通されるボルト３０ｄを、下部拘束部１５の下部水平部１５ｄに設けられるねじ穴に螺合させて締結する。

これにより駆動装置１を拘束しつつ、上部拘束部１１を下部拘束部１５に対して確実に固定できる。図５に示すように、駆動装置１の周囲で上部拘束部１１と下部拘束部１５とが合体した時点で、上部主電動機側フランジ１１ｂと下部主電動機側フランジ１５ｂとが主電動機フランジ３ａに隣接して連結されて環状になり、且つ上部減速機側フランジ１１ｃと下部減速機側フランジ１５ｃとが減速機フランジ５ａに隣接して連結されて環状になる。

続いて、主電動機３の主電動機フランジ３ａと、下部拘束部１５の下部主電動機側フランジ１５ｂとをボルト３０ｂにより締結する。また、減速機５の減速機フランジ５ａと、下部拘束部１５の下部減速機側フランジ１５ｃとをボルト３０ｃにより締結する。さらに、主電動機３の主電動機フランジ３ａと、上部拘束部１１の上部主電動機側フランジ１１ｂとをボルト３０ｂにより締結する。また、減速機５の減速機フランジ５ａと、上部拘束部１１の上部減速機側フランジ１１ｃとをボルト３０ｃにより締結する。
ただし、以上の締結順序には限定されない。これにより駆動装置１が、駆動装置保持部１０を介して台車枠２０に確実に固定されることとなる。このとき図３に示すように、下部拘束部１５および上部拘束部１１からなる駆動装置保持部１０の軸線Ｏ’と、駆動装置１の回転軸線Ｏに重なる（同軸となる）ので、駆動装置１をバランスよく保持でき各部に無理な力がかかることを抑制できる。

本実施形態の効果について説明する。駆動装置１は、軌道桁６の上面を転動する走行輪７を有する。走行輪７は、軌道桁６の継ぎ目や分岐器の継ぎ目等を転動するときにＺ方向に加振され外力を受ける。このような外力に抗するため、駆動装置１を台車枠２０に強固に固定する必要がある。また、駆動装置１は、ブレーキディスク４から走行輪７に至るＹ方向に沿う軸上のいずれかに重心を有する。この重心は、必ずしも台車枠２０（側梁２０ａ）の上に存在するとは限らない。かかる重心が台車枠２０上に存在しなければ、駆動装置１と台車枠２０との取り付け部に、駆動装置１の自重による重心まわりのモーメントが作用する。よって、この重心まわりのモーメントに抗するため、駆動装置１は台車枠２０に強固に固定される必要がある。

本実施形態にかかる構成を備える跨座型モノレール台車においては、駆動装置１の主電動機３の主電動機フランジ３ａの全周が、駆動装置保持部１０をなす下部拘束部１５の下部主電動機側フランジ１５ｂおよび上部拘束部１１の上部主電動機側フランジ１１ｂに対して、ボルト３０ｂで固定される。さらに、駆動装置１の減速機５の減速機フランジ５ａの全周が、駆動装置保持部１０をなす下部拘束部１５の下部減速機側フランジ１５ｃおよび上部拘束部１１の上部減速機側フランジ１１ｃに対して、ボルト３０ｃで固定される。

ここで、駆動装置保持部１０の上部主電動機側フランジ１１ｂ及び下部主電動機側フランジ１５ｂ（一端面を形成する）と、上部減速機側フランジ１１ｃ及び下部減速機側フランジ１５ｃ（他端面を形成する）は、互いにＹ方向に離間している（図３，５参照）。
つまり、駆動装置保持部１０は、主電動機フランジ３ａの全周が固定される該一端面と、減速機フランジ５ａの全周が固定される該他端面とがＹ方向に離間してなり（一定のスパンを持ち）、且つ上部拘束部１１と下部拘束部１５とで筒状になった単一ボックス構造を持つ。したがって高い剛性を持つ駆動装置保持部１０を介して台車枠２０（側梁２０ａ）に駆動装置１を保持することにより、台車枠２０に駆動装置１を強固に固定することができる。

このため、本実施形態にかかる跨座型モノレール用台車は、駆動装置１の走行輪７の上下加振や駆動装置１の重心周りのモーメント荷重に抗して、駆動装置１を強固に台車枠２０に固定することができる。したがって、本実施の形態によれば、たとえば各部の肉厚を抑えても高い剛性を確保でき、振動等に有利で且つ低コストで小型軽量の跨座型モノレール用台車を提供することができる。

さらに、本実施形態にかかる跨座型モノレール用台車は、上述した構成を備えるため、駆動装置１の走行輪７の上下加振や駆動装置１の重心周りのモーメント荷重を分散できる。よって、上部拘束部１１と下部拘束部１５とを組み付けるための取り付けボルト３０ｄの小径化や、取り付け面当たりのボルト本数を削減できる。すなわち、本実施の形態によれば、取り付け部の構造を簡素化（肉厚の低減など）しながらも駆動装置１を強固に台車枠２０に固定することができ、低コストで小型軽量の跨座型モノレール用台車を提供することができる。

さらに、本実施形態にかかる跨座型モノレール用台車は、上述した構成を備えるため、台車枠２０に固定された駆動装置保持部１０に駆動装置１を締結するために供されるボルト３０ｂ、３０ｃの本数を少なくできる。これにより主電動機３または減速機５を組み付ける際に手間がかからず組立性が改善されるので、製造工数を抑えることができる。さらに、分解性及び再組立性も改善されるので、メンテナンス工数を抑えることができる。したがって本実施の形態によれば、メンテナンス性に優れ低ランニングコストの跨座型モノレール用台車を提供することができる。

また、駆動装置１の主電動機３の出力軸と減速機５の入力軸とはスプライン機構を介して接続されている。このため、保守点検時等に、主電動機フランジ３ａと駆動装置保持部１０とを接続するボルト３０ｂのみを外せば、図３の矢印Ｒ方向に台車枠２０から主電動機３のみを容易に分離できる。予備（整備済）の主電動機３をあらかじめ準備することができれば、主電動機３の整備作業においては交換作業だけですむため、保守あるいは検査により車両が営業できない期間を短縮できる。さらに、減速機フランジ５ａと駆動装置保持部１０とを接続するボルト３０ｃのみを外せば、図３の矢印Ｌ方向に台車枠２０から減速機５を走行輪７と一体で分離できるから、走行輪７の点検／交換を容易に行える。したがって、メンテナンス性に優れ低ランニングコストの跨座型モノレール用台車を提供することができる。

また、駆動装置１を台車枠２０に保持する駆動装置保持部１０は、駆動装置１を構成する主電動機３と減速機５との連結部を覆う態様で備えられる。このため、駆動装置保持部１０においては、主電動機３の減速機５に面する面に備えられる主電動機の冷却孔から放射される騒音を抑制する効果が期待される。主電動機３から生じる騒音を発生源に近い場所で抑制できるので、例えば高架に敷設された軌道桁６上を走行する跨座型モノレール車両において、台車を覆うスカートに備えられる吸音材や吸音構造を簡素化して軽量化することができる。したがって、低騒音、低コストで小型軽量の跨座型モノレール用台車を提供することができる。なお、吸音効果をさらに高めるため、駆動装置保持部１０をなす上部拘束部１１の上部帯体１１ａあるいは下部拘束部１５の下部帯体１５ａの駆動装置１の面に吸音材等を備えても良い。

以上の実施の形態では、「出力体」の一例として減速機５を有する駆動装置１について説明したが、本発明はこれに限られることはない。たとえば、走行輪７に減速機を取り付けることなく、走行輪７のホイールを主電動機３の出力軸に連結して直接駆動する、いわゆる直接駆動（ダイレクトドライブ）方式の駆動装置を、駆動装置保持部１０を介して台車枠２０に取り付けることもできる。かかる場合の出力体は、走行輪７のホイールとなる。
図示していないが、このようなホイールを出力体として用いた構成例としては、例えばホイールに接合されたハブに雌スプライン部を設け、これに主電動機３の出力軸の雄スプライン部３ｂに係合させるとともに、該ハブを回転自在に支持するケースの外周に、主電動機３の回転軸線に交差する面内においてフランジ（すなわち出力体フランジ）を設けたもの等がある。この出力体フランジを、上述した駆動装置保持部１０の上部減速機側フランジ１１ｃと下部減速機側フランジ１５ｃに連結すれば、減速機５を用いない直接駆動（ダイレクトドライブ）方式の駆動装置であっても台車枠２０に固定することができる。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態における構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態における構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

１…駆動装置 ３…主電動機
３ａ…主電動機フランジ ４…ブレーキディスク
５…減速機 ５ａ…減速機フランジ
６…軌道桁 ７…走行輪
８…案内輪 ９…安定輪
１０…駆動装置保持部 １１…上部拘束部
１１ａ…上部帯体 １１ｂ…上部主電動機側フランジ
１１ｃ…上部減速機側フランジ １１ｄ…上部水平部
１５…下部拘束部 １５ａ…下部帯体
１５ｂ…下部主電動機側フランジ １５ｃ…下部減速機側フランジ
１５ｄ…下部水平部 ２０…台車枠
２０ａ…側梁 ２２…中梁
２３…空間 ２４…端梁
２５…安定輪支持部 ２６…空気ばね
２７…空気ばね座 ２８…案内輪支持部
３０ｂ〜３０ｄ…ボルト

Claims (5)

1. 軌道桁を転動する走行輪と、前記走行輪に連結された出力体と、前記出力体に動力伝達可能に接続された主電動機とを備えた駆動装置と、
   前記駆動装置を保持する台車枠と、
   を有する跨座型モノレール用台車であって、
   前記駆動装置は、前記台車枠に固定された下部拘束部と、前記下部拘束部に締結される上部拘束部とにより挟持されて、前記台車枠に取り付けられ、
   前記下部拘束部は、半円筒形状の下部保持部と、前記下部保持部から外側に延在する一対の下部水平部を有しており、
   前記上部拘束部は、半円筒形状の上部保持部と、前記上部保持部から外側に延在する一対の上部水平部を有しており、
   前記駆動装置が前記下部保持部と前記上部保持部とに挟持された状態で、前記下部水平部と前記上部水平部とが締結される、
   前記主電動機は、前記主電動機の回転軸線に交差する面内において前記主電動機の周囲に主電動機フランジを有しており、
   前記出力体は、前記回転軸線に交差する面内において前記出力体の周囲に出力体フランジを有しており、
   前記主電動機フランジおよび前記出力体フランジは、前記下部拘束部および前記上部拘束部にそれぞれ締結されること
   を特徴とする跨座型モノレール用台車。
2. 請求項１に記載される跨座型モノレール用台車において、
   前記下部拘束部は、下部帯体と、前記下部帯体の一方の縁に沿って備えられる下部主電動機側フランジと、前記下部帯体の他方の縁に沿って備えられる下部出力体側フランジと、を有しており、
   前記上部拘束部は、上部帯体と、前記上部帯体の一方の縁に沿って備えられる上部主電動機側フランジと、前記上部帯体の他方の縁に沿って備えられる上部出力体側フランジと、を有しており、
   前記主電動機フランジは、前記下部主電動機側フランジおよび前記上部主電動機側フランジに締結されており、
   前記出力体フランジは、前記下部出力体側フランジおよび前記上部出力体側フランジに締結されること
   を特徴とする跨座型モノレール用台車。
3. 請求項２に記載される跨座型モノレール用台車において、
   前記主電動機の出力軸は、前記出力体の入力軸にスプライン機構を介して接続されており、
   前記出力体フランジと、前記下部出力体側フランジおよび前記上部出力体側フランジとの締結を解除することにより、前記下部拘束部から前記上部拘束部を分離することなく前記出力体を前記台車枠から分解可能となっており、
   また前記主電動機フランジと、前記下部主電動機側フランジおよび前記上部主電動機側フランジとの締結を解除することにより、前記下部拘束部から前記上部拘束部を分離することなく前記主電動機を前記台車枠から分解可能となっていること
   を特徴とする跨座型モノレール用台車。
4. 請求項３に記載される跨座型モノレール用台車において、
   前記下部拘束部および前記上部拘束部からなる駆動装置保持部の軸線は、前記駆動装置の回転軸線に重なること
   を特徴とする跨座型モノレール用台車。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の跨座型モノレール用台車において、
   前記出力体は減速機であること
   を特徴とする跨座型モノレール用台車。

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