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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

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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