JP7072499B2 - 電動作業車 - Google Patents

Description

本発明は、油圧シリンダと電動モータとを備える電動作業車に関する。

例えば、特許文献１には、油圧シリンダと電動モータとを備えるトラクタが記載されている。油圧シリンダは、作業機（圃場を耕すロータリ等）を昇降する。電動モータは、走行装置を駆動する。

特開２０１７－２４７１０号公報

電動モータは、作動に伴い発熱して温度が上昇する。特に、小型で高出力のモータは、発熱量が大きい上に表面積が小さいため、高温になる。過度の温度上昇による出力低下等の障害発生を抑制するために、冷却水との熱交換により電動モータを冷却する水冷回路を設けることも考えられる。しかし、油圧シリンダに作動油を供給する油圧回路と、電動モータを冷却する水冷回路の両方を設けると、部品点数が増加する上に構造が複雑化し、好ましくない。

上述した実情に鑑みて、本発明の目的は、簡易な構成により電動モータを冷却して、電動モータを確実に動作させることができる電動作業車を提供することにある。

本発明の電動作業車は油圧シリンダと、前記油圧シリンダに作動油を供給する作動油供給部と、電動モータと、前記作動油供給部から供給される前記作動油を用いて前記電動モータを冷却する冷却部と、を備え、前記作動油供給部は、前記冷却部へ前記作動油を送出するポンプと、前記油圧シリンダに前記作動油を供給する操作弁装置と、を備え、前記冷却部は、前記電動モータを冷却する油冷回路であり、前記油冷回路は、前記操作弁装置と前記電動モータとを直接接続し、前記操作弁装置から排出される前記作動油を前記電動モータに供給する送油路を備えることを特徴とする。

この特徴構成によれば、作動油供給部から供給される作動油を用いて電動モータを冷却して、電動モータの温度を適切な温度とすることができるので、簡易な構成により電動モータを冷却して、電動モータを確実に動作させることができる。

本発明においては、前記作動油供給部を制御する制御部を備え、前記制御部は、温度センサが検知した前記電動モータの温度に応じて前記ポンプを制御すると好適である。

本構成によれば、電動モータの温度に応じてポンプが制御されるので、電動モータが高温になることを抑制し、更に確実に電動モータを動作させることができる。

本発明においては、走行装置を駆動する、前記電動モータとしての走行モータを備えると好適である。

本構成によれば、作動油供給部から供給される作動油を用いて、走行モータを冷却することができる。

本発明においては、作業装置を駆動する、前記電動モータとしての作業モータを備えると好適である。

本構成によれば、作動油供給部から供給される作動油を用いて、作業モータを冷却することができる。

乗用型草刈機の全体を示す右側面図である。 乗用型草刈機の全体を示す平面図である。 乗用型草刈機の油圧系統を示す回路図である。 乗用型草刈機の制御ブロック図である 別実施形態に係る乗用型草刈機の油圧系統を示す回路図である。

以下、本発明の一例である実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、乗用型草刈機（「電動作業車」の一例）の車体に関し、図１，２に示される矢印Ｆの方向を「車体前方」、矢印Ｂの方向を「車体後方」、図１に示される矢印Ｕの方向を「車体上方」、矢印Ｄの方向を「車体下方」、図２に示される矢印Ｌの方向を「車体左方」、矢印Ｒの方向を「車体右方」とする。

〔乗用型草刈機の全体について〕
図１，２に示されるように、乗用型草刈機は、走行装置としての左右一対の前車輪１が揺動操向可能に装備され、走行装置としての左右一対の後車輪２が駆動可能に装備され、運転座席３、及び、前車輪１を操向操作するステアリングホィール４を有する運転部５が形成された、乗用型の車体を備えている。運転座席３の下方に、左右の後車輪２を駆動する電動モータである、走行モータ６（「電動モータ」の一例）が設けられている。

前車輪１と後車輪２との間に、草及び芝の刈取りを行う草刈装置７が設けられている。草刈装置７は、車体に揺動昇降可能に支持されたリンク機構８を介して車体に支持されている。草刈装置７は、リンク機構８の昇降作動により、ゲージ輪７ａが接地した下降作業状態と、ゲージ輪７ａが地面から上昇した上昇非作業状態とにわたって昇降操作される。車体のうちの草刈装置７よりも前側の部分に、草刈装置７を駆動する電動モータである、作業モータ９（「電動モータ」の一例）が設けられている。車体のうちのステアリングホィール４よりも前側の部分に、走行モータ６及び作業モータ９に電力を供給するバッテリー１０が設けられている。

車体の後部に集草容器１１が連結されている。草刈装置７の刈草排出部と集草容器１１の刈草投入口とにわたって搬送ダクト１２が設けられている。搬送ダクト１２は、車体下方のうちの左の後車輪２と右の後車輪２との間を通る状態で設けられている。草刈装置７においては、刈刃ハウジング７ｂの内部に設けられた回転刈刃（図示せず）によって草及び芝の刈取リが行われる。刈り取られた刈草及び刈芝（以下において、刈草及び刈芝を総称して刈草と称する。）が回転刈刃の回転によって発生する搬送風によって搬送ダクト１２に送り込まれ、搬送ダクト１２によって集草容器１１に搬送されて集草容器１１に貯留される。

図１に示されるように、上下揺動可能に構成された左右一対の昇降リンク機構１４が、車体後部に立設された支持フレーム１３から、車体後方向きに集草容器１１の両横側に延出されている。そして集草容器１１が、左右一対の昇降リンク機構１４の延出端部に、左右一対の揺動リンク機構１５を介して支持されている。集草容器１１の後部に、吐出口１１ａと、吐出口１１ａを開閉する蓋体１６とが設けられている。蓋体１６は、車体横幅方向の回転軸を中心にして揺動可能な状態で、集草容器１１に支持されている。

集草容器１１は、左右一対の昇降リンク機構１４の昇降揺動により、刈草投入口が搬送ダクト１２に連通する下降貯留姿勢と、刈草投入口が搬送ダクト１２から上側に離れる上昇姿勢とにわたって昇降操作される。また、集草容器１１は、左右一対の揺動リンク機構１５の回転揺動により、上昇姿勢と排出姿勢とにわたって揺動操作される。上昇姿勢は、集草容器１１の吐出口１１ａが後方を向き、蓋体１６が閉じている姿勢である。排出姿勢は、集草容器１１の吐出口１１ａが下方を向き、蓋体１６が開いている姿勢である。集草容器１１を上昇姿勢に上昇操作し、かつ、排出姿勢に揺動操作することにより、集草容器１１に貯留された刈草が吐出口１１ａから自然落下によって吐出される。

〔草刈装置及び集草容器を操作する構成〕
図１，２に示されるように、草刈装置７のリンク機構８に第１油圧シリンダ４５が連結されている。リンク機構８を第１油圧シリンダ４５の伸縮作動によって昇降操作することによって、草刈装置７を下降作業状態と上昇非作業状態とにわたって昇降操作するよう構成されている。

図１，２に示されるように、集草容器１１の両横側の昇降リンク機構１４のそれぞれに第２油圧シリンダ４６が連結されている。左右の昇降リンク機構１４をそれぞれの第２油圧シリンダ４６の伸縮作動によって昇降操作することによって、集草容器１１を下降貯留姿勢と上昇姿勢とにわたって昇降操作するよう構成されている。

図１，２に示されるように、集草容器１１の両横側の揺動リンク機構１５のそれぞれに第３油圧シリンダ４７が連結されている。左右の揺動リンク機構１５をそれぞれの第３油圧シリンダ４７の伸縮作動によって揺動操作することによって、集草容器１１を上昇姿勢と排出姿勢とにわたって揺動操作するよう構成されている。

〔油圧系統〕
本実施形態の乗用型草刈機には、図３に示される油圧系統４０（「作動油供給部」の一例）が備えられている。油圧系統４０は、第１油圧シリンダ４５、第２油圧シリンダ４６、及び第３油圧シリンダ４７に作動油を供給する。第１油圧シリンダ４５、第２油圧シリンダ４６、及び第３油圧シリンダ４７は、「油圧シリンダ」の一例である。

油圧系統４０は、操作弁装置５４を備えている。操作弁装置５４は、第１操作弁４９、第２操作弁５１、及び第３操作弁５３を有する。第１油圧シリンダ４５に、操作回路４８を介して第１操作弁４９が接続されている。左右の第２油圧シリンダ４６に、操作回路５０を介して第２操作弁５１が接続されている。左右の第３油圧シリンダ４７に、操作回路５２を介して第３操作弁５３が接続されている。

操作弁装置５４のポンプポート５４ｐと、ミッションケース５５の油取出し部５５ａとが、油圧ポンプ５６を有する給油路５７によって接続されている。ミッションケース５５には、走行モータ６の動力を左右の後車輪２に伝達するトランスミッション（図示せず）が収容されている。操作弁装置５４のタンクポート５４ｔと、ミッションケース５５の油戻し部５５ｂとが、排油路５８によって接続されている。

ミッションケース５５に貯留された潤滑油が、油圧ポンプ５６によって操作弁装置５４に供給される。

第１操作弁４９を操作することにより、操作弁装置５４に供給された潤滑油が第１油圧シリンダ４５に作動油として供給されて、かつ、第１油圧シリンダ４５から排油されて、第１油圧シリンダ４５を伸縮作動させることができる。

第２操作弁５１を操作することにより、操作弁装置５４に供給された潤滑油が左右の第２油圧シリンダ４６に作動油として供給されて、かつ、左右の第２油圧シリンダ４６から排油されて、左右の第２油圧シリンダ４６を伸縮作動させることができる。

第３操作弁５３を操作することにより、操作弁装置５４に供給された潤滑油が左右の第３油圧シリンダ４７に作動油として供給されて、かつ、左右の第３油圧シリンダ４７から排油されて、左右の第３油圧シリンダ４７を伸縮作動させることができる。

本実施形態では、油圧系統４０は、油冷回路６０Ａ（「冷却部」の一例）を備えている。油冷回路６０Ａは、ミッションケース５５に貯留された潤滑油を油圧ポンプ５６の送り作用によってミッションケース５５と走行モータ６及び作業モータ９との間で循環させて、走行モータ６及び作業モータ９の冷却を行わせるものである。

具体的には、油冷回路６０Ａは、ミッションケース５５に貯留された潤滑油を油圧ポンプ５６によって取り出して操作弁装置５４に供給する給油路５７と、操作弁装置５４のパワービヨンドポート５４ｂから排出される潤滑油を作業モータ９に供給する第１送油路６１（本発明の送油路に相当）と、作業モータ９を冷却して作業モータ９から排出される潤滑油を走行モータ６に供給する第２送油路６２と、走行モータ６を冷却して走行モータ６から排出される潤滑油をミッションケース５５に戻す戻し油路６３と、を備えている。

作業モータ９の周囲には、第１送油路６１から作業モータ９に供給された潤滑油が内部を通流する熱交換ジャケット（不図示）が設けられている。熱交換ジャケットの内部を通流する潤滑油は、作業モータ９を冷却し、第２送油路６２へ排出される。

走行モータ６の周囲には、第２送油路６２から走行モータ６に供給された潤滑油が内部を通流する熱交換ジャケット（不図示）が設けられている。熱交換ジャケットの内部を通流する潤滑油は、走行モータ６を冷却し、戻し油路６３へ排出される。

なお、乗用型草刈機には、バッテリー１０の電力を作業モータ９に供給する作業インバータ６５と、バッテリー１０の電力を走行モータ６に供給する走行インバータ６６（「電力供給部」の一例）と、が備えられている。図３には、バッテリー１０に充電するチャージャー６４が示されている。

〔制御部〕
図４の制御ブロック図には、この乗用型草刈機が備える制御系が示されている。制御ユニット７０には、入力信号処理ユニット８１を介して、種々の信号が入力される。制御ユニット７０は、機器制御ユニット８２を介して、種々の制御信号を送ることで、動作機器を制御する。この動作機器には、操作弁装置５４、油圧ポンプ５６、作業インバータ６５、走行インバータ６６、制動機構６８、報知機構６９など、乗用型草刈機に組み込まれている種々の機器が含まれている。

入力信号処理ユニット８１には、走行操作具８５、作業操作具８６からの信号が入力される。さらに、入力信号処理ユニット８１には、作業モータ９の温度を検知する温度センサ９ａ、走行モータ６の温度を検知する温度センサ６ａ、ミッションケース５５内の潤滑油（作動油）の温度を検知する温度センサ５５ｃなど、各種センサやスイッチからの信号が入力される。また、入力信号処理ユニット８１には、バッテリー１０から、バッテリー１０が充電中であるか否かを示す信号が入力される。

走行操作具８５は、走行に関する動作機器を操作するために運転者が用いるデバイスの総称であり、ステアリングホィール４やアクセルペダル１８などが含まれる。走行操作具８５の操作により後車輪２の駆動速度が調整される。作業操作具８６は、作業装置を操作するために運転者が用いるデバイスの総称であり、草刈装置７や集草容器１１の昇降レバーや、草刈装置７の動作スイッチなどが含まれる。

機器制御ユニット８２に接続されている制動機構６８は、前車輪１や後車輪２の制動を行う機構であり、前車輪１や後車輪２のブレーキやパーキングブレーキの総称である。

機器制御ユニット８２に接続されている報知機構６９は、この乗用型草刈機に生じている各種事象を運転者に報知するものであり、ランプ、ブザー、スピーカ、ディスプレイなどの総称である。

制御ユニット７０は、走行制御部７１、作業制御部７２、油冷制御部７３（「制御部」の一例）、報知制御部７４を備えている。

走行制御部７１は、走行操作具８５からの指令に基づいて、機器制御ユニット８２を介して、走行インバータ６６及び制動機構６８を操作する制御信号を出力する。

作業制御部７２は、作業操作具８６からの指令に基づいて、作業装置への制御指令を生成し、機器制御ユニット８２を介して操作弁装置５４、作業インバータ６５等に出力する。

油冷制御部７３は、油冷動作を実行する。油冷動作は、油圧系統４０を制御して、走行モータ６及び作業モータ９を冷却する動作である。以下詳しく説明する。

油冷制御部７３は、温度センサ６ａが検知した走行モータ６の温度、及び、温度センサ９ａが検知した作業モータ９の温度に基づいて、油冷動作を実行する。例えば、油冷制御部７３は、走行モータ６の温度及び作業モータ９の温度の少なくとも一方が所定の第１閾値を超えたことに応じて、報知制御部７４に報知指令を与え、作業制御部７２にポンプ作動指令を与える。

報知制御部７４は、与えられた報知指令に基づいて、報知機構６９を操作する制御信号を機器制御ユニット８２を介して出力する。報知機構６９は、制御信号に基づいて、走行モータ６、又は作業モータ９、あるいはその両方の温度が高いことを運転者に報知する。

作業制御部７２は、与えられたポンプ作動指令に基づいて、油圧ポンプ５６を動作させる制御信号を機器制御ユニット８２を介して出力する。これにより、ミッションケース５５の潤滑油が、給油路５７、第１送油路６１、第２送油路６２、戻し油路６３を通流して、走行モータ６及び作業モータ９が冷却される。

そして油冷制御部７３は、走行モータ６の温度及び作業モータ９の温度の両方が所定の第２閾値を下回ったことに応じて、報知制御部７４に報知指令を与え、作業制御部７２にポンプ作動停止指令を与える。

報知制御部７４は、与えられた報知指令に基づいて、報知機構６９を操作する制御信号を機器制御ユニット８２を介して出力する。報知機構６９は、制御信号に基づいて、走行モータ６、又は作業モータ９、あるいはその両方の温度が正常に戻ったことを運転者に報知する。

〔他の実施形態〕
（１）図５は、上記実施形態の油冷回路６０Ａとは異なる油冷回路６０Ｂ（「冷却部」の一例）を備える、油圧系統４０を示す回路図である。油冷回路６０Ｂは、ミッションケース５５の潤滑油を油圧ポンプ９２によって取り出して走行モータ６に供給する送油路９３と、走行モータ６から排出される潤滑油を作業モータ９に供給する送油路９４と、作業モータ９から排出される潤滑油をミッションケース５５に戻す戻し油路９５と、を備えている。戻し油路９５は、操作弁装置５４のパワービヨンドポート５４ｂから排出される潤滑油（作動油）をミッションケース５５に戻す排油路９６に接続されている。

本実施形態では、油冷動作において、作業制御部７２が、与えられたポンプ作動指令に基づいて、油圧ポンプ９２を動作させる制御信号を機器制御ユニット８２を介して出力する。これにより、ミッションケース５５の潤滑油が、送油路９３、送油路９４、戻し油路９５を通流して、走行モータ６及び作業モータ９が冷却される。

（２）油冷動作において、走行モータ６（又は作業モータ９）の温度に基づいて、油圧ポンプ５６（又は油圧ポンプ９２）の出力（送油量）が制御されてもよい。例えば、走行モータ６の温度が高いほど油圧ポンプ５６の出力が大きくなるよう、油冷制御部７３が構成されてもよい。

（３）油冷動作において、第１油圧シリンダ４５、第２油圧シリンダ４６、及び第３油圧シリンダ４７のうち少なくとも１つに作動油が供給されて動作している際の油圧ポンプ５６の出力が、これら油圧シリンダの非動作時の出力よりも大きくなるよう、作業制御部７２が構成されてもよい。

（４）油冷回路６０Ａ（又は油冷回路６０Ｂ）を、走行モータ６又は作業モータ９から発生する熱を用いて作動油を加熱するための回路として用いることも可能である。この場合、制御ユニット７０を次のように構成するとよい。

制御ユニット７０は、走行制御部７１、作業制御部７２、油冷制御部７３、報知制御部７４に加えて、加温制御部を備える。加温制御部は、油温調整動作を実行する。油温調整動作は、油圧系統４０を制御して、潤滑油（作動油）を加熱する動作である。入力信号処理ユニット８１には、加温スイッチからの信号が入力される。加温スイッチは、油圧系統４０を作動させて後述する油温調整動作を実行させるために運転者が操作するスイッチである。

加温制御部は、温度センサ５５ｃが検知したミッションケース５５の潤滑油の温度に基づいて、報知制御部７４に報知指令を与える。例えば、加温制御部は、ミッションケース５５の潤滑油の温度が所定の第１閾値以下であることに応じて、報知制御部７４に報知指令を与える。報知制御部７４は、与えられた報知指令に基づいて、報知機構６９を操作する制御信号を機器制御ユニット８２を介して出力する。報知機構６９は、制御信号に基づいて、潤滑油の温度が低いことを運転者に報知する。

加温制御部は、加温スイッチがＯＮされたことを示す信号を入力信号処理ユニット８１を介して受信したことに応じて、油温調整動作を開始する。具体的には、加温制御部は、走行制御部７１に制動通電指令を与え、作業制御部７２にポンプ作動指令を与える。走行制御部７１は、与えられた制動通電指令に基づいて、制動機構６８を動作させる制御信号を機器制御ユニット８２を介して出力し、走行モータ６を動作させる制御信号を機器制御ユニット８２を介して出力する。これにより、制動機構６８が動作して乗用型草刈機が停車した状態で走行モータ６に電力が供給され、走行モータ６が発熱する。作業制御部７２は、与えられたポンプ作動指令に基づいて、油圧ポンプ５６を動作させる制御信号を機器制御ユニット８２を介して出力する。これにより、ミッションケース５５の潤滑油が、給油路５７、第１送油路６１、第２送油路６２、戻し油路６３を通流して、走行モータ６にて加熱される。

加温制御部は、温度センサ５５ｃが検知したミッションケース５５の潤滑油の温度に基づいて、油温調整動作を終了する。具体的には、ミッションケース５５の潤滑油の温度が所定の第２閾値を超えたことに応じて、報知制御部７４に報知指令を与え、走行制御部７１に制動通電終了指令を与え、作業制御部７２にポンプ作動終了指令を与える。

報知制御部７４は、与えられた報知指令に基づいて、報知機構６９を操作する制御信号を機器制御ユニット８２を介して出力する。報知機構６９は、制御信号に基づいて、潤滑油の温度が所定の温度を超えたことを運転者に報知する

走行制御部７１は、与えられた制動通電終了指令に基づいて、制動機構６８の動作を終了させる制御信号を機器制御ユニット８２を介して出力し、走行モータ６を停止させる制御信号を機器制御ユニット８２を介して出力する。作業制御部７２は、与えられたポンプ作動終了指令に基づいて、油圧ポンプ５６を停止させる制御信号を機器制御ユニット８２を介して出力する。

なお、油温調整動作が、運転者による加温スイッチの操作によらず、自動的に実行されてもよい。例えば、加温制御部が、温度センサ５５ｃが検知したミッションケース５５の潤滑油の温度に基づいて、油温調整動作を実行してもよい。例えば、加温制御部が、ミッションケース５５の潤滑油の温度が所定の第３閾値以下であることに応じて、油温調整動作を実行してもよい。

例えば、加温制御部が、予め設定した使用開始時刻（例えば、午前９時）に、ミッションケース５５の潤滑油の温度が所定の第３閾値以下であることに応じて、油温調整動作を実行してもよい。そうすると、気温が低い時期であっても、使用開始時刻に油温調整動作が自動的に実行されて、油圧シリンダに供給される作動油を適正な温度・粘度とすることができる。すなわち、油圧シリンダを用いて作業装置を使用開始時刻に即座に作動させることができるので、乗用型草刈機の利便性を高めることができる。

例えば、加温制御部が、バッテリー１０の充電中に油温調整動作を実行してもよい。例えば、バッテリー１０が充電中であることを示す信号がバッテリー１０から入力され、かつ、ミッションケース５５の潤滑油の温度が所定の第３閾値以下であることを示す信号が温度センサ５５ｃから入力されたことに応じて、加温制御部が油温調整動作を実行する。

また、油温調整動作の開始から所定の時間が経過したことに応じて、油温調整動作を終了するよう、加温制御部が構成されてもよい。

また、油温調整動作において、回転トルクが生じないように走行モータ６に電力を供給して発熱させるよう、走行インバータ６６が制御されてもよい。例えば、乗用型草刈機が走行しない程度の小さな電力を走行モータ６に供給するよう、走行インバータ６６が制御されてもよい。この実施形態では、制動機構６８を動作させなくても、乗用型草刈機が停車した状態で油温調整動作を実行することができる。

（５）上記実施形態では、前車輪１及び後車輪２が備えられた例を示したが、クローラ走行装置やセミクローラ走行装置を備えたものであってもよい。

（６）上記実施形態では、乗用型草刈機が第１油圧シリンダ４５、第２油圧シリンダ４６、及び第３油圧シリンダ４７を備える例が説明された。乗用型草刈機が、更に、ステアリングホィール４による前車輪１の操向操作をアシストするパワステ用油圧シリンダ（「油圧シリンダ」の一例）を備えてもよい。また乗用型草刈機がフロントローダと、当該フロントローダを昇降操作するローダ用油圧シリンダ（「油圧シリンダ」の一例）とを備えてもよい。

本発明は、油圧シリンダと電動モータとを備える電動作業車に適用可能である。すなわち、乗用型草刈機の他、トラクタ、運搬車や水田作業機等にも適用可能である。

６ ：走行モータ（電動モータ）
６ａ ：温度センサ
９ ：作業モータ（電動モータ）
９ａ ：温度センサ
４０ ：油圧系統（作動油供給部）
４５ ：第１油圧シリンダ（油圧シリンダ）
４６ ：第２油圧シリンダ（油圧シリンダ）
４７ ：第３油圧シリンダ（油圧シリンダ）
５５ｃ ：温度センサ
６０Ａ ：油冷回路（冷却部）
６０Ｂ ：油冷回路（冷却部）
６１ ：第１送油路（送油路）
７３ ：油冷制御部（制御部）

Claims (4)

1. 油圧シリンダと、
   前記油圧シリンダに作動油を供給する作動油供給部と、
   電動モータと、
   前記作動油供給部から供給される前記作動油を用いて前記電動モータを冷却する冷却部と、を備え、
   前記作動油供給部は、前記冷却部へ前記作動油を送出するポンプと、
   前記油圧シリンダに前記作動油を供給する操作弁装置と、を備え、
   前記冷却部は、前記電動モータを冷却する油冷回路であり、
   前記油冷回路は、前記操作弁装置と前記電動モータとを直接接続し、前記操作弁装置から排出される前記作動油を前記電動モータに供給する送油路を備える電動作業車。
2. 前記作動油供給部を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、温度センサが検知した前記電動モータの温度に応じて前記ポンプを制御する請求項１に記載の電動作業車。
3. 走行装置を駆動する、前記電動モータとしての走行モータを備える請求項１又は２に記載の電動作業車。
4. 作業装置を駆動する、前記電動モータとしての作業モータを備える請求項１から３のいずれか１項に記載の電動作業車。

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