ES2266493T3 - Procedimiento para la inversion del sentido de la marcha. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la inversión del sentido de la marcha de un vehículo en movimiento, en el cual se detecta el movimiento de un selector del cambio de velocidades a una posición que indica el nuevo sentido pretendido de la marcha (12) caracterizado porque el selector del cambio de velocidades ha asumido la nueva posición del sentido de la marcha, se aplican los frenos de servicio del vehículo (10), los cuales son los frenos de las ruedas, dependiendo de la depresión del pedal del gas del vehículo.
Description
Procedimiento para la inversión del sentido de
la marcha.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para invertir el sentido de la marcha de un vehículo
en movimiento, en el cual se detecta el movimiento de un selector
del cambio de velocidades a una posición que indica el nuevo
sentido pretendido de la marcha. Por inversión se entiende el cambio
en la dirección del movimiento a la dirección opuesta a partir de
la dirección original. Un procedimiento de inversión de este tipo se
lleva a cabo frecuentemente durante el funcionamiento de un
dispositivo de carga sobre ruedas. El dispositivo de carga sobre
ruedas se desplaza hacia delante y hacia atrás distancias cortas
durante la carga (lo cual es una gran parte de su tiempo de
funcionamiento). El vehículo marcha hacia delante, se frena hasta
pararlo, marcha hacia atrás, se frena hasta pararlo, vuelve a
marchar hacia delante, etc.
Como se reivindica en la tecnología conocida, un
engranaje de marcha hacia delante y de marcha hacia atrás está
dispuesto antes de la caja de engranajes. Además, un convertidor
hidrodinámico del momento de torsión está dispuesto entre el motor
y el engranaje de marcha hacia delante y de marcha hacia atrás. El
convertidor del momento de torsión se utiliza para frenar el
vehículo cuando se invierte el sentido de la marcha. Con una
inversión del sentido de la marcha de este tipo, (por ejemplo desde
hacia delante hasta hacia atrás), el vehículo no necesita ser parado
a fin de seleccionar el engranaje de marcha atrás.
Como se reivindica en un ejemplo del
procedimiento para la inversión del sentido de la marcha, el
engranaje de marcha atrás es seleccionado por el conductor
utilizando un selector del cambio de velocidades cuando quiere
empezar a frenar. El árbol del rotor de la turbina del convertidor
del momento de torsión se conecta entonces a la rueda motriz a
través de la caja de engranajes de tal modo que se invierte el
sentido de giro del rotor de la turbina. Esto tiene lugar
relativamente de forma instantánea a través de dos embragues de
disco en el engranaje de marcha hacia delante y marcha hacia atrás.
El rotor de la turbina empieza entonces a girar en sentido opuesto
con relación al impulsor del convertidor del momento de torsión el
cual está en conexión directa con el motor, el conductor siendo
capaz de controlar la velocidad del motor por medio del pedal del
gas del vehículo. Esto significa que el rotor de la turbina y por
lo tanto el vehículo se desaceleran. Con un suministro de gas
incrementado, el impulsor es accionado con un momento de torsión
mayor y se consigue un frenado más fuerte. En otras palabras, la
fuerza de frenado depende de la velocidad del impulsor del
convertidor del momento de torsión con relación a la velocidad del
árbol de la turbina. La fuerza de frenado no es proporcional a la
velocidad del motor, pero es función del comportamiento del
convertidor del momento de torsión.
Con un suministro continuado de gas, el vehículo
es frenado hasta el paro, después de lo cual se invierte el sentido
del vehículo. La única operación de cambio de velocidades que lleva
a cabo el conductor es por lo tanto seleccionar el engranaje de
marcha atrás y después de ello se encarga el procedimiento de
inversión mediante la regulación por parte del conductor del
suministro de gas al motor a través del pedal del gas.
La invención se describirá más adelante para la
inversión del sentido de la marcha de un dispositivo de carga sobre
ruedas. Éste se considera como preferente, pero no limita la
invención en modo alguno. El procedimiento de inversión se puede
aplicar también a otros tipos de máquinas de trabajo, tales como un
vehículo de caja gobernada, el denominado volquete, y otros tipos
de vehículos, tales como camiones industriales.
Un objeto de la invención es conseguir un
procedimiento para invertir el sentido de la marcha, que haga
posible el consumo de menos energía por el motor del vehículo en
comparación con la tecnología anteriormente conocida.
Este objeto se consigue mediante las
características de la reivindicación 1. Los frenos de servicio del
vehículo, los cuales son los frenos de las ruedas, son aplicados en
función de la depresión del pedal del gas del vehículo, después de
que el selector del cambio de velocidades haya asumido la nueva
posición del sentido de la marcha. En otras palabras, el vehículo
es frenado por sus frenos de servicio, los cuales son los frenos de
las ruedas, y no por el convertidor del momento de torsión durante
dicho proceso de inversión. Por este medio no es necesario utilizar
el motor para el frenado, lo cual resulta en una reducción del
consumo de combustible. El nivel de aplicación de los frenos de
servicio, los cuales son los frenos de las ruedas, preferiblemente
incrementa con la depresión incrementada de la posición del pedal
del gas del vehículo.
Además, existe una necesidad reducida de
refrigerar el motor del vehículo en comparación con la tecnología
anterior, como se reivindica en la tecnología anterior, es necesario
conducir fuera el calor generado en el convertidor del momento de
torsión durante el frenado a través del sistema de refrigeración del
vehículo.
Además, el frenado se hace previsible, ya que la
depresión del pedal del gas por el conductor controla el frenado.
Esto significa que el mismo frenado se consigue sin considerar la
posición del cambio de velocidades.
Además, la potencia del motor se puede utilizar
para un propósito diferente del frenado, como por ejemplo para
elevar una carga de excavación, otra aplicación la cual de acuerdo
con ello no afecta a la capacidad de frenado.
Como se reivindica en una forma de realización
preferida, la velocidad del motor del vehículo aumenta con una
depresión incrementada del pedal del gas. Esto hace posible que el
conductor utilice la misma estrategia de conducción que la que se
reivindica en la tecnología anterior. En otras palabras, cuanto más
elevada sea la velocidad del motor, mayor será la potencia de
frenado.
El documento US 4,768,636 se refiere a un
control de la marcha hacia delante y hacia atrás para controlar un
vehículo, específicamente una caretilla de horquilla elevadora. Una
palanca de control del cambio de la marcha hacia delante y hacia
atrás se cambia manualmente y los medios de control del frenado son
accionados para desacelerar el vehículo a la detección del cambio
de la palanca de control del cambio de la marcha hacia delante y
hacia atrás para invertir el sentido de la marcha del vehículo. Se
detecta un ángulo de trabajo del pedal del acelerador. La CPU
controla la aceleración de la caretilla de horquilla elevadora a una
aceleración predeterminada que corresponde al ángulo de trabajo
actual del pedal del acelerador y de acuerdo con el peso de la
carga. El control de la aceleración de la caretilla de horquilla
elevadora a una aceleración negativa se consigue a través del
control de la condición del acoplamiento del embrague de disco único
seco. También se establece que el freno del motor se puede utilizar
para desacelerar el vehículo. Adicionalmente se establece que la
caretilla de horquilla elevadora puede ser frenada positivamente
accionando los frenos de disco de la caretilla de horquilla
elevadora bajo el control de la CPU cuando se necesita mucho tiempo
para reducir la velocidad de funcionamiento actual a la primera
velocidad de referencia porque la velocidad de funcionamiento
actual es elevada, o cuando se requiere una desaceleración rápida de
la caretilla de horquilla elevadora. En tal caso, se accionan los
frenos de disco cuando la velocidad de funcionamiento es mayor que
una velocidad predeterminada establecida y entonces se liberan los
frenos de disco cuando la velocidad de funcionamiento está por
debajo de la velocidad establecida.
Como se reivindica en un desarrollo adicional
preferido, la caja de engranajes del vehículo se desconecta del
motor del vehículo cuando el selector del cambio de velocidades ha
sido desplazado a la nueva posición de la dirección de la marcha.
El motor se puede utilizar entonces a plena potencia para otro
propósito, como por ejemplo la elevación de una carga utilizando la
vagoneta o las horquillas del vehículo, sin que afecte a la
capacidad de frenado.
La invención se describirá con mayor detalle en
lo que sigue a continuación, con referencia a las formas de
realización que se representan en los dibujos que se acompañan, en
los cuales:
La figura 1 ilustra esquemáticamente un ejemplo
de una transmisión de un vehículo para la implantación del
procedimiento de inversión.
La figura 2 muestra seis gráficos de diversos
parámetros en función del tiempo para un procedimiento de inversión
del sentido de la marcha del vehículo. Y
La figura 3 muestra esquemáticamente una
disposición para controlar el procedimiento de inversión.
La figura 1 ilustra esquemáticamente un ejemplo
de una transmisión de un vehículo para llevar a cabo el
procedimiento de inversión como se reivindica en la invención. Por
inversión se entiende el cambio en la dirección del movimiento a la
dirección opuesta a partir de la dirección original. Un
procedimiento de inversión de este tipo se lleva a cabo
frecuentemente durante el funcionamiento de un dispositivo de carga
sobre ruedas.
La figura 1 muestra un motor de combustión
interna 1, en forma de un motor diesel, una caja de engranajes
automática 2 y un convertidor del momento de torsión hidrodinámico
4. La caja de engranajes 2 comprende un engranaje de marcha hacia
delante y de marcha hacia atrás 3. La figura 1 muestra también una
bomba 5 para la hidráulica de elevación del vehículo, bomba la cual
(al igual que el convertidor del momento de torsión) es accionada
por un árbol de salida 6 del motor 1. Un árbol de salida 7 de la
caja de engranajes 2 conduce a un engranaje diferencial 27 en un
eje de la rueda 8, sobre el cual están dispuestas las ruedas
motrices del vehículo 9. Un freno de servicio 10 está dispuesto en
cada una de las ruedas 9.
La caja de engranajes consiste en una caja de
engranajes automática electrónicamente controlada, del tipo del
cambio servoasistido.
La figura 2 muestra seis gráficos de diversos
parámetros en función del tiempo para una primera forma de
realización del procedimiento de inversión. El primer gráfico
superior I en la figura 2 muestra la posición del selector del
cambio de velocidades o palanca de cambio de velocidades (no
representada). El segundo gráfico II muestra las posiciones de los
engranajes en la caja de engranajes 2. El tercer gráfico III muestra
la posición del pedal del gas (no representado). El cuarto gráfico
IV muestra la velocidad del motor. El quinto gráfico V muestra la
fuerza de frenado. El sexto gráfico VI muestra la velocidad del
vehículo.
La figura 3 muestra, además, una disposición 11
para controlar el procedimiento de inversión. La disposición
comprende una primera unidad de control 26 (o ECU, Electrical
Control Unit - Unidad de Control Eléctrico) con los programas para
controlar el procedimiento.
El proceso empieza mediante el accionamiento del
dispositivo de carga sobre ruedas hacia delante con una primera
posición seleccionada del cambio de velocidades y con una primera
velocidad. Como se reivindica en el ejemplo representado, se
selecciona la tercera velocidad y el vehículo se desplaza a una
velocidad de, por ejemplo, 15 km/h. El conductor quiere ahora
cambiar el sentido de la marcha de hacia delante a hacia atrás,
inicialmente con la segunda velocidad seleccionada para la marcha
hacia atrás. Por lo tanto él desplaza el selector del cambio de
velocidades hasta una posición que indica el nuevo sentido de la
marcha hacia atrás previsto y la segunda velocidad. El
desplazamiento del selector del cambio de velocidades a la nueva
posición es detectado 12 mediante un primer detector 25 conectado a
la unidad de control 26.
Al desplazamiento de la palanca del cambio de
velocidades o después de la detección de la nueva posición del
cambio de velocidades, la caja de engranajes principal del vehículo
28 se desconecta 13 del motor del vehículo 1 a través del engranaje
de marcha hacia delante y de marcha hacia atrás 3. La potencia del
motor se puede utilizar ahora íntegramente para suministrar las
funciones hidráulicas a través de la bomba 5 y otros consumidores
de potencia en el vehículo. La velocidad del motor y la fuerza de
frenado son incrementadas ahora ligeramente, mientras se reduce al
mismo tiempo la velocidad del vehículo, véanse los gráficos
IV-VI después del tiempo cero.
Para el frenado del vehículo, el conductor
presiona 22 el pedal del gas, el cual controla la aplicación 14 de
los frenos de servicio del vehículo 10, esto es, los frenos de las
ruedas. La posición del pedal del gas es detectada para este
propósito mediante un segundo detector 24. Más específicamente, el
nivel de aplicación de los frenos de servicio está controlado en
función de la posición del pedal del gas del vehículo. El frenado
del vehículo se puede controlar de ese modo como se requiera, por
ejemplo linealmente o no linealmente.
La disposición 11 comprende una segunda unidad
de control 29, véase la figura 3, para controlar la velocidad del
motor 1. La segunda unidad de control 29 está funcionalmente
conectada a la primera unidad de control 26 y obtiene información a
partir ésta concerniente a la velocidad deseada del motor. Esta
velocidad deseada del motor está a su vez controlada por el grado
de depresión del pedal del gas. Esto significa que el conductor
puede utilizar la estrategia de conducción: cuanto mayor es la
velocidad del vehículo, mayor es la fuerza de frenado.
La velocidad del motor se incrementa por lo
tanto con la depresión incrementada del pedal del gas y la velocidad
del vehículo se reduce. Las líneas discontinuas en la figura 2
muestran la velocidad del motor, la fuerza de frenado y la
velocidad del vehículo en el caso de una depresión reducida del
pedal del gas y las líneas de rayas y puntos muestran la velocidad
del motor, la fuerza de frenado y la velocidad del vehículo cuando
no se acciona el pedal del gas.
La velocidad del motor se detecta a través de un
sensor 30 y la velocidad de la turbina en el convertidor del
momento de torsión 4 se detecta a través de un sensor adicional 31.
Estos sensores están conectados a la primera unidad de control 26.
Sobre la base de estos valores detectados, se puede llevar a cabo
una aplicación suave de los frenos de servicio 10.
Un tercer detector 32 detecta la depresión del
pedal del freno del vehículo. El tercer detector 32 está conectado
a la unidad de control 26, por lo que la fuerza de frenado generada
por la depresión del pedal del gas se puede intensificar por la
depresión del pedal del freno. En otras palabras, el algoritmo que
la ECU 26 envía a los frenos de servicio 10 se refuerza al presionar
el pedal del freno.
Después de que ha comenzado el frenado a través
de la presión del pedal del gas, la ECU 26 controla automáticamente
una serie de operaciones dependiendo de la velocidad del
vehículo.
La velocidad del vehículo es detectada por los
sensores 23 de un modo convencional, por ejemplo, midiendo la
velocidad de giro de un árbol en el interior de la caja de
engranajes 2. Después de la desconexión 13 de la caja de engranajes
2, se lleva a cabo automáticamente un cambio hacia abajo 15 desde la
tercera velocidad hasta la segunda velocidad cuando la velocidad es
inferior a un primer valor predeterminado. La línea de trazos en el
gráfico II de la figura 2 muestra el caso con la cuarta velocidad en
lugar de la tercera velocidad y siendo llevado a cabo un cambio
hacia abajo a la segunda velocidad desde la cuarta velocidad.
Cuando la velocidad del vehículo es inferior a
un segundo valor predeterminado, la velocidad del motor se reduce
automáticamente 16 a fin de proporcionar una conexión suave del
engranaje de marcha atrás R en el engranaje de marcha hacia delante
y de marcha hacia atrás 3.
Cuando la velocidad del vehículo es inferior a
un tercer valor predeterminado, los frenos de servicio 10 se
desconectan 17 suavemente.
Cuando la velocidad del vehículo es inferior a
un cuarto valor predeterminado que es próximo a cero, se inicia 18
un cambio sin pasos, suave, desde la marcha hacia delante F hasta la
posición de marcha atrás R en el engranaje de marcha hacia delante
y de marcha hacia atrás 3. Con el suministro continuado de gas, el
vehículo se acelera en el nuevo sentido (hacia atrás). Esto tiene
lugar adecuadamente esencialmente en el mismo momento en el que se
desconectan los frenos de servicio 10.
En otras palabras, el proceso de inversión se
controla de acuerdo con una secuencia predeterminada después de que
el selector del cambio de velocidades haya sido desplazado hasta la
posición que indica un nuevo sentido de la marcha previsto y el
pedal del gas haya sido activado.
Como se reivindica en la forma de realización
preferida, los frenos de servicio 10 son aplicados en función de la
posición del pedal del gas y, más específicamente, linealmente hasta
un valor específico, el cual corresponde a la posición del pedal
del gas. De este modo, el conductor experimenta el mismo transcurso
de acontecimientos que los que se reivindican en la tecnología
anterior, esto es con una depresión incrementada del pedal del gas,
el vehículo se frena más. En otras palabras, cuanto mayor es la
velocidad del motor, mayor es la fuerza de frenado.
Por medio de embragues de disco (embragues de
fricción) en el engranaje de marcha hacia delante y de marcha hacia
atrás, se selecciona el engranaje de marcha atrás gradualmente al
mismo tiempo que los frenos de servicio 10 son desactivados
gradualmente durante el cambio de sentido.
Como una alternativa o un complemento a la
aplicación de los frenos de servicio en función de la posición del
pedal del gas, la aplicación se puede llevar a cabo de acuerdo con
una secuencia predeterminada.
La unidad de control anteriormente mencionada
ECU 26 a menudo también se denomina CPU (Control Power Unit - Unidad
de control de potencia).
El término selector del cambio de velocidades
cubre ambos, un dispositivo de accionamiento único que controla
tanto el sentido de marcha como la posición del cambio de
velocidades, y también un dispositivo de accionamiento separado que
controla el sentido de la marcha y otro dispositivo de accionamiento
separado que controla la posición del cambio de velocidades.
La invención no se debe considerar que está
limitada a las formas de realización anteriormente mencionadas, sino
que son posibles una serie de variaciones y modificaciones
adicionales dentro del ámbito de las siguientes reivindicaciones de
la patente.
Por ejemplo, el diseño de la caja de engranajes
representada en la figura 1 se tiene que contemplar únicamente como
un ejemplo de una caja de engranajes que puede ser utilizada para
llevar a cabo el procedimiento de inversión.
Además, las dos unidades de control 26, 29
pueden estar integradas en una única unidad de control.
Como una alternativa a un cambio hacia abajo que
es llevado a cabo automáticamente cuando la velocidad es inferior a
un primer valor predeterminado, el cambio hacia abajo puede ser
llevado a cabo sin embargo después de un cierto período de tiempo
después del inicio del proceso de frenado y, si se requiere, también
dependiendo del grado de aplicación de los frenos.
Como una alternativa a la detección de la
velocidad del vehículo como se reivindica en el ejemplo anterior y
una reducción de la velocidad del motor llevada a cabo
automáticamente cuando la velocidad del vehículo es inferior a un
segundo valor predeterminado, la velocidad del motor se puede
reducir sin embargo después de un cierto período de tiempo después
del inicio del proceso de frenado y, si se requiere, también
dependiendo del grado de aplicación de los frenos.
Como una alternativa a la detección de la
velocidad del vehículo y la desconexión de los frenos de servicio
cuando la velocidad del vehículo es inferior a un tercer valor
predeterminado, la desconexión se puede llevar a cabo sin embargo
después de un cierto período de tiempo después del inicio del
proceso de frenado y, si se requiere, también dependiendo del grado
de aplicación de los frenos.
Como una alternativa a la detección de la
velocidad del vehículo como se reivindica en el ejemplo y el inicio
de un cambio desde la marcha hacia delante a la posición hacia atrás
en el engranaje de marcha hacia delante y de marcha hacia atrás
cuando la velocidad del vehículo es inferior a un cuarto valor
predeterminado que es próximo a cero, el cambio se puede llevar a
cabo sin embargo después de un cierto período de tiempo después del
inicio del proceso de frenado y, si se requiere, también dependiendo
del grado de
aplicación de los frenos.
aplicación de los frenos.
La invención ha sido descrita antes en el caso
en el que se lleve a cabo una inversión del sentido de la marcha
desde la marcha hacia delante a la marcha hacia atrás, pero por
supuesto también está dentro del ámbito de las siguientes
reivindicaciones de la patente invertir el sentido de la marcha
desde la marcha hacia atrás a la marcha hacia delante del modo
correspondiente. Además, el ejemplo descrito antes, con el cambio
desde la tercera velocidad hacia delante a la segunda velocidad de
marcha atrás, se tiene que contemplar, por supuesto, como un
ejemplo. En otras palabras, el procedimiento puede empezar con una
velocidad seleccionada diferente, tal como por ejemplo la segunda o
la cuarta velocidad y terminar también con una velocidad
seleccionada diferente, tal como por ejemplo la tercera o la cuarta
velocidad.
Claims (13)
1. Procedimiento para la inversión del sentido
de la marcha de un vehículo en movimiento, en el cual se detecta el
movimiento de un selector del cambio de velocidades a una posición
que indica el nuevo sentido pretendido de la marcha (12)
caracterizado porque el selector del cambio de velocidades ha
asumido la nueva posición del sentido de la marcha, se aplican los
frenos de servicio del vehículo (10), los cuales son los frenos de
las ruedas, dependiendo de la depresión del pedal del gas del
vehículo.
2. Procedimiento como se reivindica en la
reivindicación 1 caracterizado porque los frenos de servicio
del vehículo (10), los cuales son los frenos de las ruedas, se
aplican proporcionalmente a la posición del pedal del gas del
vehículo.
3. Procedimiento como se reivindica en la
reivindicación 1 o 2 caracterizado porque la velocidad del
motor del vehículo (1) aumenta con el incremento de la depresión del
pedal del gas del vehículo.
4. Procedimiento como se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado
porque cuando el selector del cambio de velocidades es desplazado o
ha sido desplazado a la nueva posición del sentido de la marcha, la
caja de engranajes del vehículo (2) se desconecta (13) del motor del
vehículo (1).
5. Procedimiento como se reivindica en la
reivindicación 4 caracterizado porque después de la
desconexión (13) de la caja de engranajes del vehículo (2) del
motor del vehículo (1), se lleva a cabo un cambio (15) en la caja
de engranajes desde la posición actual de la relación de velocidades
hasta una posición que indica la relación de velocidades
seleccionada para la marcha en el nuevo sentido.
6. Procedimiento como se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado
porque después de la aplicación de los frenos de servicio del
vehículo (10), los cuales son los frenos de las ruedas, la velocidad
del motor (16) se reduce automáticamente.
7. Procedimiento como se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado
porque después de la aplicación de los frenos de servicio del
vehículo (10), los cuales son los frenos de las ruedas, y cuando la
velocidad del vehículo ha caído hasta un valor próximo a cero, los
frenos de servicio (10) se desactivan (17).
8. Procedimiento como se reivindica en la
reivindicación 7 caracterizado porque a la desactivación de
los frenos de servicio (10), los cuales son los frenos de las
ruedas, cesa el control de éstos a través de la posición del pedal
del gas y en cambio son desactivados (17) gradualmente hasta que la
velocidad del vehículo es cero.
9. Procedimiento como se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado
porque después de la aplicación de los frenos de servicio del
vehículo (10), los cuales son los frenos de las ruedas, y cuando la
velocidad del vehículo ha caído hasta un valor próximo a cero, la
caja de engranajes (2) se conecta gradualmente (18) al motor (1) de
tal forma que el vehículo se mueve en el nuevo sentido de la
marcha.
10. Procedimiento como se reivindica en las
reivindicaciones 8 y 9 caracterizado porque los frenos de
servicio (10), los cuales son los frenos de las ruedas, son
desactivados (17) gradualmente al mismo tiempo que se lleva a cabo
(18) dicha conexión gradual de la caja de engranajes (2) al motor
(1).
11. Procedimiento como se reivindica en la
reivindicación 9 o 10 caracterizado porque dicha conexión
gradual de la caja de engranajes (2) se lleva a cabo (18) a través
de embragues de disco.
12. Procedimiento como se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado
porque la caja de engranajes (2) consiste en una caja de engranajes
automática electrónicamente controlada.
13. Procedimiento como se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado
porque el vehículo consiste en una máquina de trabajo, en
particular un dispositivo de carga sobre ruedas.
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