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文檔簡介
ICS53.060
CCSJ83
中華人民共和國國家標準
GB/TXXXXX—XXXX
叉車設(shè)計規(guī)范
Designrulesforforklifttrucks
(工作組討論稿)
在提交反饋意見時,請將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上
XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施
GB/TXXXXX—XXXX
目??次
前??言.............................................................................VI
1范圍...............................................................................1
2規(guī)范性引用文件.....................................................................1
3術(shù)語、定義和符號代號...............................................................2
3.1術(shù)語和定義.....................................................................2
3.2符號代號.......................................................................2
4總體設(shè)計...........................................................................2
4.1基本構(gòu)成.......................................................................2
4.2載荷和載荷組合.................................................................3
4.2.1計算載荷...................................................................3
4.2.1.1自重載荷...............................................................3
4.2.1.2額定起升載荷...........................................................3
4.2.1.3阻力載荷...............................................................3
4.2.1.4變速運動載荷...........................................................4
4.2.1.5起升動力載荷...........................................................4
4.2.1.6運行沖擊載荷...........................................................4
4.2.1.7叉車轉(zhuǎn)彎離心力.........................................................4
4.2.2載荷組合...................................................................5
4.2.2.1基本設(shè)計方法...........................................................5
4.2.2.2工作情況...............................................................5
4.2.2.3載荷組合說明...........................................................5
4.2.2.4載荷組合表及應(yīng)用.......................................................5
4.3自重、重心和軸載...............................................................6
4.3.1自重及重心位置估算.........................................................6
4.3.2自重及重心位置實算.........................................................6
4.3.3重心位置實測...............................................................6
4.3.4軸載.......................................................................7
4.4機動性能.......................................................................7
4.4.1最小外側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑...........................................................7
4.4.1.1前驅(qū)后轉(zhuǎn)式四支點叉車和單電機前驅(qū)三支點叉車.............................7
4.4.1.2雙電機前驅(qū)及后驅(qū)后轉(zhuǎn)式三支點叉車.......................................8
4.4.2最小直角堆垛通道寬度.......................................................8
4.4.2.1前驅(qū)后轉(zhuǎn)式四支點叉車和單電機前驅(qū)三支點叉車.............................8
4.4.2.2雙電機前驅(qū)及后驅(qū)后轉(zhuǎn)式三支點叉車......................................10
4.5動力特性......................................................................10
4.5.1發(fā)動機選型................................................................10
I
GB/TXXXXX—XXXX
4.5.2電動機選型................................................................11
4.5.3傳動系統(tǒng)總速比............................................................11
4.5.4傳動系統(tǒng)速比分配原則......................................................13
4.6牽引特性......................................................................13
4.6.1牽引力與速度..............................................................13
4.6.1.1機械傳動叉車牽引力與速度..............................................13
4.6.1.2液力傳動叉車牽引力與速度..............................................14
4.6.1.3靜壓傳動叉車牽引力與速度..............................................14
4.6.2最大牽引力................................................................14
4.6.3爬坡能力..................................................................14
4.7制動性能......................................................................15
4.7.1制動性能要求..............................................................15
4.7.2行車制動力矩..............................................................15
4.7.3停車制動力矩..............................................................15
4.8整機穩(wěn)定性....................................................................15
5結(jié)構(gòu)..............................................................................16
5.1金屬結(jié)構(gòu)件的一般計算原則......................................................16
5.2金屬結(jié)構(gòu)件的連接計算..........................................................16
5.2.1焊接......................................................................16
5.2.1.1一般要求..............................................................16
5.2.1.2焊縫的許用應(yīng)力........................................................16
5.2.1.3對接焊縫的計算........................................................16
5.2.1.4角焊縫的計算..........................................................17
5.2.2鉚接......................................................................17
5.2.2.1鉚釘連接的許用應(yīng)力....................................................17
5.2.2.2鉚釘連接的疲勞許用應(yīng)力................................................18
5.2.3螺栓連接..................................................................18
5.2.3.1普通螺栓連接..........................................................18
5.2.3.2有預(yù)拉力的高強度螺栓連接..............................................19
5.2.4銷軸連接..................................................................22
5.3門架結(jié)構(gòu)驗算..................................................................23
5.3.1門架受力分析..............................................................23
5.3.2門架整體彎曲應(yīng)力分析......................................................27
5.3.3門架局部彎曲應(yīng)力分析......................................................29
5.3.4門架合成應(yīng)力..............................................................30
5.3.5門架滾輪接觸應(yīng)力分析......................................................30
5.4貨叉架結(jié)構(gòu)驗算................................................................30
5.5車架結(jié)構(gòu)驗算..................................................................32
5.5.1結(jié)構(gòu)驗算原則..............................................................32
5.5.2結(jié)構(gòu)驗算方法..............................................................32
5.5.2.1建模要求..............................................................33
5.5.2.2工況選擇..............................................................33
II
GB/TXXXXX—XXXX
5.5.2.3計算步驟..............................................................33
5.5.2.4強度驗算..............................................................33
6機械..............................................................................33
6.1起升系統(tǒng)......................................................................33
6.1.1門架理論尺寸計算..........................................................33
6.1.1.1門架基本尺寸..........................................................33
6.1.1.2縱向滾輪最小間距......................................................36
6.1.2門架零部件選型............................................................37
6.1.2.1貨叉..................................................................37
6.1.2.2滾輪..................................................................39
6.1.2.3鏈條..................................................................41
6.1.2.4起升油缸..............................................................41
6.2轉(zhuǎn)向系統(tǒng)......................................................................43
6.2.1轉(zhuǎn)向阻力矩計算............................................................43
6.2.2油缸推力..................................................................45
6.2.3轉(zhuǎn)向機構(gòu)..................................................................46
6.2.4轉(zhuǎn)向橋....................................................................48
6.3驅(qū)動系統(tǒng)......................................................................50
6.3.1離合器....................................................................50
6.3.2變矩器....................................................................52
6.3.3變速器....................................................................52
6.3.4聯(lián)軸器....................................................................53
6.3.5驅(qū)動橋....................................................................53
6.3.5.1主傳動................................................................53
6.3.5.2差速器................................................................54
6.3.5.3半軸..................................................................54
6.3.5.4輪邊減速器............................................................55
6.3.5.5驅(qū)動橋體..............................................................56
6.4制動系統(tǒng)......................................................................63
6.4.1制動器....................................................................63
6.4.2制動操縱機構(gòu)..............................................................63
6.5輪胎..........................................................................64
7電氣..............................................................................65
7.1基本要求......................................................................65
7.2電源和供電....................................................................65
7.2.1供電電源..................................................................65
7.2.2控制電源..................................................................65
7.2.3供電系統(tǒng)..................................................................66
7.3電氣控制系統(tǒng)..................................................................66
7.3.1電氣控制元件..............................................................66
7.3.2控制器....................................................................67
7.3.3控制系統(tǒng)設(shè)計原則..........................................................67
III
GB/TXXXXX—XXXX
7.4電氣設(shè)備的工作環(huán)境............................................................68
7.4.1防油......................................................................68
7.4.2環(huán)境溫度..................................................................68
7.4.3大氣條件..................................................................68
7.4.4海拔......................................................................68
7.4.5特殊環(huán)境..................................................................68
7.5電動機........................................................................69
7.5.1電動機選擇依據(jù)............................................................69
7.5.2電動機選型................................................................69
7.6輔助電氣設(shè)備..................................................................69
7.6.1儀表......................................................................69
7.6.2照明和信號裝置............................................................70
7.6.3其他電氣設(shè)備..............................................................70
7.7通信..........................................................................70
7.8電線電纜......................................................................70
7.8.1一般要求..................................................................70
7.8.2導(dǎo)線敷設(shè)..................................................................70
8液壓..............................................................................71
8.1基本要求......................................................................71
8.2液壓系統(tǒng)回路..................................................................71
8.2.1一般要求..................................................................71
8.2.2油泵回路..................................................................71
8.2.3負載回路..................................................................71
8.2.4卸載回路..................................................................71
8.2.5安全回路..................................................................72
8.2.6限速回路..................................................................72
8.3液壓系統(tǒng)類型..................................................................72
8.3.1開式液壓系統(tǒng)與閉式液壓系統(tǒng)................................................72
8.3.2單泵液壓系統(tǒng)與多泵液壓系統(tǒng)................................................72
8.4液壓系統(tǒng)壓力確定..............................................................72
8.5液壓元件的設(shè)計與選型..........................................................73
8.5.1設(shè)計原則..................................................................73
8.5.2液壓缸....................................................................73
8.5.3液壓泵....................................................................74
8.5.4液壓閥....................................................................75
8.6液壓輔助元件..................................................................75
8.6.1管路......................................................................75
8.6.2液壓油箱..................................................................76
9安全..............................................................................78
9.1基本要求......................................................................78
9.2動力系統(tǒng)......................................................................78
9.3傳動系統(tǒng)......................................................................78
IV
GB/TXXXXX—XXXX
9.4轉(zhuǎn)向系統(tǒng)......................................................................78
9.5制動系統(tǒng)......................................................................78
9.6液壓系統(tǒng)......................................................................78
9.7電氣和控制系統(tǒng)................................................................79
9.8工作裝置......................................................................79
9.9安全保護和防護裝置............................................................79
9.10安全尺寸.....................................................................80
附錄A(資料性附錄)本文件使用的符號和代號..........................................81
附錄B(規(guī)范性附錄)穩(wěn)定性計算......................................................97
V
GB/TXXXXX—XXXX
叉車設(shè)計規(guī)范
1范圍
本文件確立了叉車總體、結(jié)構(gòu)、機械、電氣、液壓與安全等部分的設(shè)計原則,規(guī)定了設(shè)計、計算
要求和方法。
本文件適用于GB/T6104.1所定義的平衡重式叉車、前移式叉車、側(cè)面式叉車、插腿式叉車、托
盤堆垛車和三向堆垛式叉車。其他類型叉車可參照使用。
2規(guī)范性引用文件
下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文
件,僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適
用于本文件。
GB/T985.1氣焊、焊條電弧焊、氣體保護焊和高能束焊的推薦坡口
GB/T985.2埋弧焊的推薦坡口
GB/T2982工業(yè)車輛充氣輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負荷
GB3836.1爆炸性環(huán)境第1部分:設(shè)備通用要求
GB/T4208-2017外殼防護等級(IP代碼)
GB4785汽車及掛車外部照明和光信號裝置的安裝規(guī)定
GB/T4942.1-2006旋轉(zhuǎn)電機整體結(jié)構(gòu)的防護等級(IP代碼)分級
GB/T5008.1起動用鉛酸蓄電池第1部分:技術(shù)條件和試驗方法
GB/T5143工業(yè)車輛護頂架技術(shù)要求和試驗方法
GB/T5182叉車貨叉技術(shù)要求和試驗方法
GB/T5184叉車掛鉤型貨叉和貨叉架安裝尺寸
GB/T6074板式鏈、連接環(huán)和槽輪—尺寸、測量力和抗拉強度
GB/T6104.1工業(yè)車輛術(shù)語和分類第1部分:工業(yè)車輛類型
GB/T7403.1牽引用鉛酸蓄電池第1部分:技術(shù)條件
GB/T10823充氣輪胎輪輞實心輪胎規(guī)格、尺寸與負荷
GB/T10827.1工業(yè)車輛安全要求和驗證第1部分:自行式工業(yè)車輛(除無人駕駛車輛、伸縮
臂式叉車和載運車)
GB/T10827.3工業(yè)車輛安全要求和驗證第3部分:對帶有起升操作臺的車輛和專門設(shè)計為帶
起升載荷運行的車輛的附加要求
GB12476.1可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備第1部分:通用要求
GB14048.4低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第4-1部分:接觸器和電動機啟動器機電式接觸器和電
動機啟動器(含電動機保護器)
GB/T15706機械安全設(shè)計通則風(fēng)險評估與風(fēng)險減小
GB15742機動車用喇叭的性能要求及試驗方法
GB/T16622壓配式實心輪胎規(guī)格、尺寸與負荷
1
GB/TXXXXX—XXXX
GB/T16855.1-2018機械安全控制系統(tǒng)安全相關(guān)部件第1部分:設(shè)計通則
GB/T18849機動工業(yè)車輛制動器性能和零件強度
GB/T19854爆炸性環(huán)境用工業(yè)車輛防爆技術(shù)通則
GB/T26560機動工業(yè)車輛安全標志和危險圖示通則
GB/T26562自行式坐駕工業(yè)車輛踏板的結(jié)構(gòu)與布置踏板的結(jié)構(gòu)與布置原則
GB/T26948.1工業(yè)車輛駕駛員約束系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗方法
GB/T26949.2工業(yè)車輛穩(wěn)定性驗證第2部分:平衡重式叉車
GB/T26949.3工業(yè)車輛穩(wěn)定性驗證第3部分:前移式和插腿式叉車
GB/T26949.4工業(yè)車輛穩(wěn)定性驗證第4部分:托盤堆垛車、雙層堆垛車和操作者位置起升高
度不大于1200mm的揀選車
GB/T26949.5工業(yè)車輛穩(wěn)定性驗證第5部分:側(cè)面式叉車(單側(cè))
GB/T26949.22工業(yè)車輛穩(wěn)定性驗證第22部分::操作者位置可或不可起升的三向堆垛式叉
車
GB/T27544工業(yè)車輛電氣要求
GB/T31465.1道路車輛熔斷器第1部分:定義和通用試驗要求
QC/T198汽車用開關(guān)通用技術(shù)條件
QC/T695汽車用繼電器
QC/T729汽車用交流發(fā)電機技術(shù)條件
T/CCMA0111工業(yè)車輛用鋰離子電池及其系統(tǒng)
3術(shù)語、定義和符號代號
3.1術(shù)語和定義
GB/T6104.1和GB/T10827.1界定的術(shù)語和定義適用于本文件。
3.2符號代號
本文件使用的主要符號、代號及其單位和含義,見附錄A。
4總體設(shè)計
4.1基本構(gòu)成
叉車主要由工作裝置、動力裝置和輪式底盤構(gòu)成。各部分具體構(gòu)成如下:
a)工作裝置:門架、貨叉架、貨叉、滾輪、鏈輪、鏈條、液壓油缸;
b)動力裝置:
1)內(nèi)燃叉車:發(fā)動機安裝、冷卻系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng);
2)電動叉車:蓄電池(燃料電池)、電動機、電氣控制元器件;
c)輪式底盤:
1)傳動系統(tǒng):
——內(nèi)燃叉車機械傳動:離合器、變速箱、驅(qū)動橋;
——電動叉車機械傳動:差速器(雙驅(qū)無,后驅(qū)無)、減速箱;
——液力傳動:液力變矩器、變速箱、驅(qū)動橋:
——靜壓傳動:液壓馬達和驅(qū)動橋等不同傳動方案;
2
GB/TXXXXX—XXXX
2)轉(zhuǎn)向系統(tǒng):方向盤、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向管柱及附件、轉(zhuǎn)向橋;
3)制動系統(tǒng):行車制動、停車制動;
4)行走支撐裝置:車架、平衡重、機罩類、底板類、座椅、護頂架(駕駛室);
5)操縱系統(tǒng):油門操縱、制動操縱、變速操縱、轉(zhuǎn)向操縱、閥操縱;
6)電氣系統(tǒng):電源、電氣控制元器件、電動機、輔助電氣設(shè)備、電線電纜;
7)液壓系統(tǒng):液壓油箱、液壓泵、液壓閥、液壓管路、液壓油缸、液壓輔助元件、液壓馬
達。
4.2載荷和載荷組合
4.2.1計算載荷
4.2.1.1自重載荷
自重載荷PG是由叉車本身的結(jié)構(gòu)、機械設(shè)備和電氣設(shè)備產(chǎn)生的重力。
4.2.1.2額定起升載荷
額定起升載荷PQ是叉車在標準載荷質(zhì)心位置時能夠搬運、起升并堆垛到標準起升高度的最大貨物
質(zhì)量的重力。
4.2.1.3阻力載荷
叉車行駛時遇到的阻力有以下幾種:
a)車輪在地面上滾動的摩擦阻力PF;
b)叉車變速的慣性阻力PI;
c)叉車上坡時的坡道阻力Pr;
d)叉車行駛時的空氣阻力PA。
叉車行駛時需要考慮的阻力載荷PR按式(1)確定。
PR=PF+PI+Pr+...........................................................................(1)
式中:
?A
PR——阻力載荷,單位為牛頓(N);
PF——車輪在地面上滾動的摩擦阻力,單位為牛頓(N);
PF=fG+Qgcos
f——滾動摩擦系數(shù),見表2;
???tan?
G——叉車自重,單位為千克(kg);
Q——額定起重量,單位為千克(kg);
g——重力加速度,單位為牛頓每千克(N/kg),取g=9.81N/kg;
α——坡道角度,單位為百分比(%);
PI——叉車變速的慣性阻力,單位為牛頓(N);
dv
P=δG+Q
Idt
δ——旋轉(zhuǎn)質(zhì)量加速系數(shù),內(nèi)燃叉車一般取1.1,電動叉車一般取1.0;
dv
——叉車變速加速度,單位為米每平方秒(m/s2);
dt
Pr——叉車上坡時的坡道阻力,單位為牛頓(N);
Pr=G+Qg
sin???tan?3
GB/TXXXXX—XXXX
PA——叉車行駛時的空氣阻力,單位為牛頓(N);
12
C——空氣阻力系數(shù),垂直平面體取?CA==1.0,??球?體?取C=0.5;
2
ρ——空氣密度,單位為千克每立方米(kg/m3);
S——迎風(fēng)面積,單位為平方米(m2);
V——叉車與空氣的相對運動速度,單位為米每秒(m/s)。
4.2.1.4變速運動載荷
叉車在水平地面上進行起(制)動時,叉車自重和額定起重量的水平慣性力,按該質(zhì)量與運動加
速度乘積的ΦS倍計算,但不大于主動車輪與路面之間的黏著力,此時ΦS=1.5,用來考慮叉車驅(qū)動力突
變時結(jié)構(gòu)的動力效應(yīng)。這些慣性力都作用在各相應(yīng)質(zhì)量上,撓性視為剛性處理。其中加(減)速度值
可以根據(jù)加(減)速時間和所要達到的速度值來推算得到。
4.2.1.5起升動力載荷
當(dāng)貨物無約束地起升離開地面時,貨物的慣性力將會使起升載荷出現(xiàn)動載增大的作用。此起升動
力效應(yīng)用一個大于1的起升動載系數(shù)Φ1乘以額定起升載荷PQ來考慮。
起升動載系數(shù)Φ1與穩(wěn)定起升速度V1和起升狀態(tài)等有關(guān),其值可以由試驗或分析確定,也可以按式
(2)計算。
Φ1Φ1minV1...........................................................................(2)
式中:
=+?1
Φ1——起升動載系數(shù);
Φ1min——起升動載系數(shù)的最小值,根據(jù)經(jīng)驗,可按Φ1min=1.20選??;
β1——按起升狀態(tài)設(shè)定的系數(shù),根據(jù)經(jīng)驗,可按β1=0.68選??;
V1——穩(wěn)定起升速度,單位為米每秒(m/s)。
4.2.1.6運行沖擊載荷
叉車在不平的道路上運行時所產(chǎn)生的垂直沖擊動力效應(yīng),即運行沖擊載荷,用運行沖擊系數(shù)Φ2
乘以叉車的自重載荷PG與額定起升載荷PQ之和來計算。
Φ2的值取決于叉車的構(gòu)造型式(質(zhì)量分布)、運行速度,以及路面的種類和狀況。此沖擊效應(yīng)可
根據(jù)經(jīng)驗、試驗或采用適當(dāng)?shù)牟孳嚭瓦\行路面的模型分析得到。一般可取Φ2=1.3。
4.2.1.7叉車轉(zhuǎn)彎離心力
叉車在全速轉(zhuǎn)彎時因離心力作用,可能使叉車側(cè)向翻倒,所以在轉(zhuǎn)彎時,一般以低速行駛來減小
其離心力,但實踐證明,它仍足以使叉車失去穩(wěn)定。
叉車轉(zhuǎn)彎離心力FN按式(3)計算。
...............................................................................(3)
G+Q2
?
式中:?N=?G
FN——轉(zhuǎn)彎離心力,單位為牛頓(N);
v——轉(zhuǎn)彎速度,單位為米每秒(m/s);
RG——叉車質(zhì)心處的轉(zhuǎn)彎半徑,單位為米(m);
式中其他符號同式(1)。
4
GB/TXXXXX—XXXX
4.2.2載荷組合
4.2.2.1基本設(shè)計方法
在叉車構(gòu)(部)件設(shè)計中,通常采用的有“許用應(yīng)力法”和“極限狀態(tài)法”兩種方法。
4.2.2.2工作情況
叉車在正常工作狀態(tài)下,其工作情況有以下幾種:
——門架無起升僅叉車運行;
——叉車無運行僅門架起升;
——叉車作起升與運行聯(lián)合操作。
4.2.2.3載荷組合說明
4.2.2.3.1叉車在正常工作狀態(tài)下的載荷組合有以下幾種:
a)門架無起升僅叉車運行工作狀態(tài)下的載荷組合有以下兩種:
1)A1——叉車在平整道路行駛、轉(zhuǎn)彎所產(chǎn)生的載荷,此時按正常操作控制下的驅(qū)動機構(gòu)引
起的驅(qū)動加速力和轉(zhuǎn)向離心力相組合;
2)A2——叉車在不平整道路行駛、轉(zhuǎn)彎所產(chǎn)生的載荷,此時應(yīng)按A1的載荷組合和運行沖
擊載荷相組合。
b)叉車無運行僅門架起升工作狀態(tài)下的載荷組合如下:
——叉車無約束地起升地面的貨物,應(yīng)考慮門架系統(tǒng)在起升貨物的載荷和貨物速度突變時
的沖擊載荷。
B
c)叉車作起升與運行聯(lián)合操作工作狀態(tài)下的載荷組合有以下兩種:
1)C1——叉車在平整道路行駛和門架動作所產(chǎn)生的載荷,此時除了按正常操作控制下的驅(qū)
動機構(gòu)引起的驅(qū)動加速力和轉(zhuǎn)向離心力組合外,還應(yīng)考慮門架系統(tǒng)在起升貨物時的載荷
和貨物速度突變時的沖擊載荷;
2)C2——叉車在不平整道路行駛和門架動作所產(chǎn)生的載荷,此時除了考慮C1載荷組合外,
還應(yīng)考慮叉車的運行沖擊載荷。
4.2.2.3.2叉車在進行結(jié)構(gòu)(部)件設(shè)計時,按上述計算載荷進行載荷組合,組合時可以再乘一個
增大系數(shù)γ’m,用于考慮由于計算方法不完善和無法預(yù)料的偶然因素導(dǎo)致實際出現(xiàn)的應(yīng)力超出計算應(yīng)力
的某種可能。系數(shù)γ’m值可按經(jīng)驗選擇γ’m=1.30。
4.2.2.4載荷組合表及應(yīng)用
4.2.2.3所述的各類載荷作用的叉車金屬結(jié)構(gòu)計算的載荷與載荷組合表如表1所示。
表1載荷與載荷組合表
載荷組合載荷組合載荷組合
載荷
ABC
自重載荷
A1A2BC1C2
額定起升載荷
11111
阻力載荷—
11111
變速運動載荷—
1111
起升動力載荷——
1111
111
5
GB/TXXXXX—XXXX
運行沖擊載荷———
叉車轉(zhuǎn)彎離心力—
11
注:“1”表示需要計算的載荷;“-”表示不需要計算的載荷。
1111
4.3自重、重心和軸載
4.3.1自重及重心位置估算
叉車的自重及重心位置在設(shè)計初期可參考現(xiàn)有結(jié)構(gòu)或進行適當(dāng)?shù)墓浪?,待設(shè)計過程中再進行修正。
4.3.2自重及重心位置實算
根據(jù)整機布置和部件設(shè)計結(jié)果,利用平行力系的合成原理可以按式(4)進行重心的實際核算。
..............................................................................(4)
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