(57)【要約】      （修正有）【課題】車両の床（例えばトラックの積荷領域の荷台）に対して下方に作用する荷重を構造的に支持する改良されたクロスメンバを提供する。【解決手段】基部１０１に対して第１角度θω１で傾斜した第１側壁１０３ａと、基部に対して第２角度θω２で傾斜した第２側壁１０３ｂと、を含み、第１側壁と第２側壁との間に中空部を形成する基部と、第１側壁、及び第２側壁の上側から、それぞれ中空部から離れる方向に突出する第１外側フランジ１０５ａ、及び第２外側フランジ１０５ｂと、第１側壁の上側から中空部内に突出する第１内側フランジ１０７ａと、を備えるクロスメンバであって、基部、第１側壁及び第２側壁、第１外側フランジ及び第２外側フランジ、並びに第１内側フランジは、開断面を形成する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部に対して第１角度で傾斜した第１側壁と、基部に対して第２角度で傾斜した第２側壁と、を含み、前記第１側壁と前記第２側壁との間に中空部を形成する基部と、
前記第１側壁、及び前記第２側壁の上側から、それぞれ前記中空部から離れる方向に突出する第１外側フランジ、及び第２外側フランジと、
前記第１側壁の上側から前記中空部内に突出する第１内側フランジと、
を備えるクロスメンバであって、
前記基部、前記第１側壁及び前記第２側壁、前記第１外側フランジ及び前記第２外側フランジ、並びに前記第１内側フランジは、開断面を形成する、
クロスメンバ。
【請求項２】
前記第２側壁から前記中空部内に突出して、対称断面を形成する第２内側フランジをさらに備える、
請求項１に記載のクロスメンバ。
【請求項３】
前記第１内側フランジは、前記第１外側フランジに取り付けられた床との接触を避けるために、前記第１外側フランジから前記基部に向かってずらされている、
請求項１に記載のクロスメンバ。
【請求項４】
前記第２内側フランジは、前記第２外側フランジに取り付けられた床との接触を避けるために、前記第２外側フランジから前記基部に向かってずらされている、
請求項２に記載のクロスメンバ。
【請求項５】
前記第１外側フランジは、前記第１内側フランジに取り付けられた床との接触を避けるために、前記第１内側フランジから前記基部に向かってずらされている、
請求項１に記載のクロスメンバ。
【請求項６】
前記第２外側フランジは、前記第２内側フランジに取り付けられた床との接触を避けるために、前記第２内側フランジから前記基部に向かってずらされている、
請求項２に記載のクロスメンバ。
【請求項７】
前記第１内側フランジ、及び前記第２内側フランジは、前記中空部内に外部構成部品を設置することができるように、空隙によって分離されている、
請求項２に記載のクロスメンバ。
【請求項８】
前記第１側壁、及び前記第２側壁は、前記基部の厚さよりも薄い厚さを有する、
請求項１に記載のクロスメンバ。
【請求項９】
前記第１角度、及び前記第２角度は、０°よりも大きく、９０°よりも小さい、
請求項１に記載のクロスメンバ。
【請求項１０】
基部に対して第１角度で傾斜した第１側壁と、基部に対して第２角度で傾斜した第２側壁と、を含み、前記第１側壁と前記第２側壁との間に中空部を形成する基部と、
前記第１側壁、及び前記第２側壁の上側から、それぞれ前記中空部から離れる方向に突出する第１外側フランジ、及び第２外側フランジと、
前記中空部から離れる方向にそれぞれ形成されて、基部から突出する第３外側フランジ、及び第４外側フランジと、
前記第１側壁の上側から前記中空部内に突出する第１内側フランジと、
を備えるクロスメンバであって、
前記基部、前記第１側壁及び前記第２側壁、前記第１外側フランジ及び前記第２外側フランジ、前記第３外側フランジ及び前記第４外側フランジ、並びに前記第１内側フランジは、開断面を形成する、
クロスメンバ。
【請求項１１】
前記第２側壁から前記中空部内に突出して、対称断面を形成する第２内側フランジをさらに備える、
請求項１０に記載のクロスメンバ。
【請求項１２】
前記第１内側フランジは、前記第１外側フランジに取り付けられた床との接触を避けるために、前記第１外側フランジから前記基部に向かってずらされている、
請求項１０に記載のクロスメンバ。
【請求項１３】
前記第２内側フランジは、前記第２外側フランジに取り付けられた床との接触を避けるために、前記第２外側フランジから前記基部に向かってずらされている、
請求項１１に記載のクロスメンバ。
【請求項１４】
前記第１外側フランジは、前記第１内側フランジに取り付けられた床との接触を避けるために、前記第１内側フランジから前記基部に向かってずらされている、
請求項１０に記載のクロスメンバ。
【請求項１５】
前記第２外側フランジは、前記第２内側フランジに取り付けられた床との接触を避けるために、前記第２内側フランジから前記基部に向かってずらされている、
請求項１１に記載のクロスメンバ。
【請求項１６】
前記第１内側フランジ、及び前記第２内側フランジは、前記中空部内に外部構成部品を設置することができるように、空隙によって分離されている、
請求項１１に記載のクロスメンバ。
【請求項１７】
前記第１側壁、及び前記第２側壁は、前記基部の厚さよりも薄い厚さを有する、
請求項１０に記載のクロスメンバ。
【請求項１８】
前記第１角度、及び前記第２角度は、０°よりも大きく、９０°よりも小さい、
請求項１０に記載のクロスメンバ。
【請求項１９】
基部に対して第１角度で傾斜した第１側壁と、基部に対して第２角度で傾斜した第２側壁と、を含み、前記第１側壁と前記第２側壁との間に中空部を形成する基部と、
前記基部から、それぞれ前記中空部から離れる方向に突出する第１外側フランジ、及び第２外側フランジと、
前記第１側壁、及び前記第２側壁の上側からそれぞれ前記中空部内に突出する第１内側フランジ、及び第２内側フランジと、
を備えるクロスメンバであって、
前記基部、前記第１側壁及び前記第２側壁、前記第１外側フランジ及び前記第２外側フランジ、並びに前記第１内側フランジ及び前記第２内側フランジは、開断面を形成する、
クロスメンバ。
【請求項２０】
前記第１内側フランジ、及び前記第２内側フランジに取り付けられた床をさらに備える、
請求項１９に記載のクロスメンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、全体として、車両のフレーム部材に適用するための構造部材の改良に関する。より詳細には、本開示は、車両の床上の荷重を支持するためのクロスメンバに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の床（例えばトラックの積荷領域の荷台）のクロスメンバはとりわけ、荷台に対して下方に作用する荷重を構造的に支持する。例えばクロスメンバは、重い物体が荷台に落下したときに、トラックの荷台を支持するように設計されている。クロスメンバは、荷台の幅に亘っており、荷台の下側に配置される。
【０００３】
従来、クロスメンバは、外側フランジを備えたＵ字状の断面を有している。クロスメンバの構造は、一対の側壁と、基部と、外側フランジと、を含む。側壁は、基部に対して略垂直であり、垂直方向に、すなわち基部に対して垂直に作用する荷重に起因する圧縮や撓みを支持する。
【０００４】
垂直荷重はまた、クロスメンバの側壁を座屈させる原因となる。圧縮応力に起因する座屈を防止するためには、圧縮側の剛性（堅さ）を向上させる必要がある。そのために、従来の車両用フレーム部材は、圧縮側の表面、及び垂直壁部用の多数の補強部材を備えている。その結果、質量及びコストが増加するので好ましくない。
【発明の概要】
【０００５】
本開示の実施形態によれば、クロスメンバが提供される。クロスメンバは、基部に対して第１角度で傾斜した第１側壁、及び基部に対して第２角度で傾斜した第２側壁を含み、第１側壁と第２側壁との間に中空部を形成する基部と、第１側壁、及び第２側壁の上側から、それぞれ中空部から離れる方向に突出する第１外側フランジ、及び第２外側フランジと、第１側壁の上側から中空部内に突出する第１内側フランジと、を備え、基部、第１側壁及び第２側壁、第１外側フランジ及び第２外側フランジ、並びに第１内側フランジは、開断面を形成する。
【０００６】
また、基部と、基部に対して第１角度で傾斜した第１側壁及び基部に対して第２角度で傾斜した第２側壁であって、第１側壁と第２側壁との間に中空部を形成する第１側壁及び第２側壁とを含むクロスメンバが提供される。第１側壁、及び第２側壁の上側から、それぞれ中空部から離れる方向に突出する第１外側フランジ、及び第２外側フランジが形成されている。基部から突出する第３外側フランジ、及び第４外側フランジが、中空部から離れる方向にそれぞれ形成されている。さらに、第１内側フランジが、第１側壁の上側から中空部内に突出しており、基部、第１側壁及び第２側壁、第１外側フランジ及び第２外側フランジ、第３外側フランジ及び第４外側フランジ、並びに第１内側フランジは、開断面を形成する。
【０００７】
さらに、基部と、基部に対して第１角度で傾斜した第１側壁及び基部に対して第２角度で傾斜した第２側壁であって、第１側壁と第２側壁との間に中空部を形成する第１側壁及び第２側壁と、を含むクロスメンバが提供される。第１外側フランジ、及び第２外側フランジが、中空部から離れる方向に基部から突出している。第１内側フランジ、及び第２内側フランジが、第１側壁、及び第２側壁の上側からそれぞれ中空部内に突出しており、基部、第１側壁及び第２側壁、第１外側フランジ及び第２外側フランジ、並びに第１内側フランジ及び第２内側フランジは、開断面を形成する。
【０００８】
例示的な実施形態の前の一般的な説明、及びそれに続く詳細な説明は、本開示の教示の典型的な態様に過ぎず、限定的なものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
添付の図面は、明細書に組み込まれて明細書の一部を構成し、１つ以上の実施形態を示し、説明と共にこれらの実施形態を明白にする。添付の図面は、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではない。添付の図表や図面に記載された値や寸法は、単に説明を目的とするものであり、実際の、又は好ましい値や寸法を示している場合もあるし、示していない場合もある。適当な場合には、基本的な特徴の説明を容易にするために、一部又は全ての特徴を図示していない場合がある。
【００１０】
【図１Ａ】図１Ａは、本開示の典型的な実施形態によるクロスメンバの正面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本開示の典型的な実施形態によるクロスメンバの斜視図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本開示の典型的な実施形態による１つの内側フランジを備えるクロスメンバの正面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本開示の典型的な実施形態による底部に外側フランジを備えるクロスメンバの正面図である。
【図２】図２は、本開示の典型的な実施形態によるクロスメンバと床との組立体（アセンブリ）を示す。
【図３】図３は、本開示の典型的な実施形態によるクロスメンバとブラケットとの組立体を示す。
【図４】図４は、本開示の典型的な実施形態によるクロスメンバとブラケットとの組立体を示す斜視図である。
【図５】図５は、本開示の典型的な実施形態による複数のクロスメンバとトラックの床との組立体を示す。
【図６Ａ−６Ｍ】図６Ａから図６Ｍは、本開示の典型的な実施形態によるクロスメンバの異なる構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
添付の図面に関連して以下に記載される説明は、開示される主題の様々な実施形態の説明を目的とするものであり、必ずしも唯一の実施形態を示すことを目的とするものではない。場合によっては、説明は、開示された実施形態を理解させる目的のための具体的な詳細を含む。しかしながら、開示された実施形態は、それらの具体的な詳細なしに実施されても良いことは、当業者であれば明らかであろう。場合によっては、開示された主題の概念を不明瞭にすることを避けるために、周知の構造や部品は、ブロック図の形で示される。
【００１２】
明細書全体に亘って「一実施形態」や「実施形態」という言及は、実施形態に関連して説明される特別な特徴や構造、特性が、開示される主題の少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書の様々な箇所における「一実施形態では」、又は「実施形態では」という表現は、必ずしも同じ実施形態を指しているわけではない。また特別な特徴や構造、特性は、一つ以上の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることができる。また開示された主題の実施形態は、その変形、及び変更を含むことが意図されている。
【００１３】
さらに、「約」、「近傍」、「略」、及び類似の用語は、或る実施形態では２０％、１０％、好ましくは５％の誤差内の特定の値、及びそれらの間の任意の値を含む範囲を指す。本明細書で使用される「上」、「内側」、「外側」等の用語は、単に基準点を説明するだけであり、本開示の実施形態を必ずしも限定するものではない。
【００１４】
図１Ａは、典型的な実施形態によるクロスメンバ１００の正面図である。クロスメンバ１００は、トラックの床などの荷重受け部材を補強、又は支持する支持要素である。クロスメンバ１００は、基部１０１と、側壁１０３ａ，１０３ｂ（以下、側壁１０３ともいう。）と、外側フランジ１０５ａ，１０５ｂ（以下、外側フランジ１０５ともいう。）と、内側フランジ１０７ａ，１０７ｂ（以下、内側フランジ１０７ともいう。）と、を含む開断面を有する。
【００１５】
側壁１０３ａ，１０３ｂは、基部１０１に対して所定の角度をもってＶ字状に形成され、側壁１０３ａ、１０３ｂの間に中空部１１０を形成する。また外側フランジ１０５ａ，１０５ｂは、それぞれ側壁１０３ａ，１０３ｂの一端に形成される。例えば、外側フランジ１０５ａ、及び外側フランジ１０５ｂは、中空部１１０から離れるように延びている。また内側フランジ１０７ａ，１０７ｂは、それぞれ側壁１０３ａ，１０３ｂの一端（外側フランジ１０５と同じ端部）に形成される。例えば、内側フランジ１０７ａ、及び内側フランジ１０７ｂは、中空部１１０側に向かって内側に延びている。外側フランジ１０５、及び内側フランジ１０７は、基部１０１に対して平行、又は略平行である。
【００１６】
内側フランジ１０７は、外側フランジ１０５に対してＺ方向にずらしても良い。一実施形態では、外側フランジ１０５及び内側フランジ１０７は、基部１０１から遠位の側壁１０３の端部に配置されていても良い。また図１Ｃを参照すると、側壁の上側に１つの内側フランジのみを含んで、第１クロスメンバ１００Ｃを形成しても良い。これに替えて、又は加えて、図１Ｄを参照すると、外側フランジ１０５を基部１０１から突出させて、第２クロスメンバ１００Ｄを形成することもできる。側壁の上側の一つ以上の外側フランジ、基部から突出する一つ以上の外側フランジ、及び一つ以上の内側フランジの位置を変化させることで、種々の構成の変形を実現できることは、当業者であれば理解できるであろう。図６Ａ−６Ｍは、クロスメンバ１００の構成の可能な変形を示す。クロスメンバ１００の構成のさらなる変形も可能である。例えば、床をその床の縁の近傍で支持するときなど、スペース上の制限がある状況においては、図６Ｅ、６Ｆ、及び６Ｉのようなクロスメンバは、図６Ａ、６Ｂ、又は６Ｄのクロスメンバと比較してより有用である。
【００１７】
クロスメンバ１００は、様々な厚さ、及び長さを有することができる。例えば基部１０１は、厚さｔＢ、及び長さＬＢを有する。側壁１０３ａ，１０３ｂは、それぞれ厚さｔｗ１，ｔｗ２を有すると共に、基部１０１に対してそれぞれ角度θｗ１，θｗ２で傾斜している。側壁１０３の角度は、０°よりも大きく、９０°よりも小さい。側壁１０３は外側フランジ１０５に作用する力によって基部１０１との接続部で曲げモーメントを受けるので、基部１０１に対して所定の角度をもって傾斜している側壁１０３は、約９０°に傾斜した垂直な側壁と比較して曲がりにくく、また外側に拡がったり開いたりしやすい。しかしながら床は、積載条件下で側壁１０３の形状を維持することができる外側フランジ１０５に取り付けられている。
【００１８】
外側フランジ１０５ａ，１０５ｂは、それぞれ厚さｔｏ１，ｔｏ２、長さＬｏ１，Ｌｏ２を有する。外側フランジ１０５は、基部１０１から高さＨのところにある。長さＬｏ１，Ｌｏ２は、スペース上の制限によって変えることができ、例えばクロスメンバ１００が、床２００の縁に取り付けられている場合は、Ｌｏ２はＬｏ１よりも比較的短くても良い。側壁１０３の角度θｗ１，θｗ２も同様に、スペース上の制約による。
【００１９】
内側フランジ１０７ａ，１０７ｂは、それぞれｔｉ１，ｔｉ２の厚さを有すると共に、それぞれＬｉ１，Ｌｉ２の長さを有する。さらに間隙ＬＧが、内側フランジ１０７ａ，１０７ｂ間に維持されて、クロスメンバ１００の開断面を形成する。間隙ＬＧは、中空部１１０内に追加部品の組み立てを可能とする。長さＬｉ１，Ｌｉ２は、スペース上の制限や、中空部１１０に設置された部品によって変えることができ、例えばＬｉ２は、Ｌｉ１よりも比較的短くても良い。
【００２０】
外側フランジ１０５の厚さ、及び長さは、それぞれ略同一である。また内側フランジ１０７の厚さ、及び長さもそれぞれ略同一である。さらに側壁１０３は、それぞれ略同一の厚さ、及び角度を有する。したがって、クロスメンバ１００は、略対称な断面を有する。しかしながら、本開示は前述の長さや厚さ、角度に限定されるものではなく、また前述の寸法の変化も可能である。例えば、側壁１０３ａを側壁１０３ｂよりも厚く構成したり、角度θｗ１とθｗ２とを異ならせて構成したり、又はそれらを組み合わせたりして、非対称断面を形成しても良い。
【００２１】
側壁１０３は、基部１０１の厚さよりも薄い厚さを有する。断面２次モーメント（area moment of inertia；以下「Ｉ値」という。）を増加させるために、追加の材料を基部１０１、外側フランジ１０５、内側フランジ１０７、又はそれらの組み合わせに加えても良い。クロスメンバ１００のＩ値は、ほぼ均一の壁及びクロスメンバ１００と略同一の総質量を有するＵ字状のクロスメンバのＩ値よりも大きくすることができる。これに替えて、又は加えて、クロスメンバ１００のＩ値は、材料を外側フランジ１０５、及び（又は）内側フランジ１０７に加えることによって、総質量に実質的に影響を与えずに増加させることができる。例えば、外側フランジ１０５、及び／又は内側フランジ１０７の長さ、厚さ、又はその両方を増加させることができる。したがって材料は、均一の肉厚、及び略同一の質量を有するクロスメンバと比較して、クロスメンバ１００に対してより大きな安定性、及び構造強度を与えるために、重心Ｃから離れるように拡げることができる。
【００２２】
クロスメンバ１００は、Ｕ字状のクロスメンバと比較して、材料の体積をより少なくして製造することができる。この場合には、クロスメンバ１００は、Ｕ字状のクロスメンバと比較して、同等のＩ値を有し、より小さい質量を有する。例えば、クロスメンバ１００とＵ字状のクロスメンバとは、同じＩ値を有する一方で、クロスメンバ１００は、より少ない材料で形成することでき、例えば１０％以上の軽量化を図ることができる。
【００２３】
クロスメンバ１００は、アルミニウム、鋳鉄、及び鋼鉄を含むが、これらに限定されない種々の材料によって形成することができる。クロスメンバ１００は、例えば押出加工や鋳造、成形、射出成形（例えばクロスメンバ１００がプラスチック材料からなる場合）など、種々の製造工程を経て製造することができる。製造工程は、前述したクロスメンバ１００の最小寸法、又は最大寸法に対して制限を課すことができる。
【００２４】
図１Ｂは、典型的な実施形態によるクロスメンバ１００の斜視図を示す。クロスメンバ１００は、押出加工工程を経て製造される。クロスメンバ１００は、長さＬを有し、内側フランジ１０３と外側フランジ１０５とは、全長Ｌに沿って延びている。或る実施形態では、追加の構成部品を、クロスメンバ１００に対して摺動可能に取り付けることができ、又はねじやナット、ボルトのような締結具や接着剤を用いて固定することができる。内側フランジ１０７、及び／又は外側フランジ１０５は、追加の構成部品を取り付けるために、又は重量等を低減するために、変更することができる。例えば、内側フランジ１０７、及び／又は外側フランジ１０５の一部を切り取ることができる。追加の構成部品をクロスメンバ１００に取り付けるために、内側フランジ１０７、外側フランジ１０５、基部１０１、又はそれらの組み合わせに対して穴をあけることができる。
【００２５】
図２は、典型的な実施形態によるクロスメンバ１００と床２００との組立体を示す。床２００は、クロスメンバ１００の外側フランジ１０５に溶接することができる。外側フランジ１０５は、スポット溶接、又はその他の接合技術によって床２００の下側に固定することができる。内側フランジ１０７は、外側フランジ１０５に対してわずかにずれている（offset）ため、内側フランジ１０７は、間隙Ｇ１，Ｇ２を空けて床２００から分離されている。内側フランジ１０７の構造は、組み立てられた状態でいくつかの利点を提供することができる。
【００２６】
間隙Ｇ１，Ｇ２は、内側フランジ１０７が床２００と接触するのを防止し、通常の運転条件の下で表面同士（例えば金属同士）の接触によって発生する可能性のある騒音を防止する。過積載状態や、又は不整地道路での運転中において、内側フランジ１０７は、床２００が歪んだ際に、床２００に対して追加の支持を提供することができる。
【００２７】
床２００は、外側フランジ１０５ａ，１０５ｂのうちの１つ、内側フランジ１０７ａ，１０７ｂのいずれか、内側フランジ１０７の両方、又はそれらの組み合わせに取り付けることができる。したがって、外側フランジ１０５と内側フランジ１０７との間のオフセットは変更することができる。
【００２８】
床２００は、ねじやボルト等の締結具を用いてクロスメンバ１００に対して取り外し可能に取り付けることができる。また、締結具の使用に起因して運転中に発生する可能性のあるあらゆる騒音を低減するために、ゴムインサートを追加しても良い。
【００２９】
図３は、典型的な実施形態によるクロスメンバ１００とブラケット３００との組立体を示す。ブラケット３００は、側壁１０３間の中空部１１０に配置され、基部１０１の上に載せることができる。ブラケット３００は、例えば床２００上に垂直下方に作用する荷重Ｆを共有することによって、床２００に対して追加の支持を提供することができる。
【００３０】
図４は、典型的な実施形態によるクロスメンバとブラケット３００との組立体を示す斜視図である。ブラケット３００は、クロスメンバ１００の長さに沿って設置することができる。またブラケット３００は、クロスメンバ１００に対して固定、又は摺動可能に設置することができる。
【００３１】
図５は、典型的な実施形態による複数のクロスメンバとトラックの荷台５００との組立体を示す。クロスメンバ１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、トラックの積荷領域の荷台５００の下に取り付けることができる。クロスメンバ１００ａ，１００ｂは、距離ｄ１だけ離して配置することができ、一方でクロスメンバ１００ｂ、１００ｃは、距離ｄ２だけ離すことができる。クロスメンバ１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、互いに等距離（すなわち、ｄ１はｄ２と略同一）に配置することができる。これに替えて、又は加えて、クロスメンバ１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、互いに不均一な距離（すなわち、ｄ１は実質的にｄ２と異なる）に配置することができる。
【００３２】
特定の実施形態について説明してきたが、これらの実施形態は単なる例示として提示されたものであり、本開示の範囲を限定するものではない。実際、本明細書に記載の新規の方法、装置、及びシステムは、様々な他の形態で具現化することができる。さらに本開示の主旨から逸脱することなく、本明細書に記載された方法、装置、及びシステムの形態における様々な省略、置換、及び変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲、及びそれらの均等物は、本開示の範囲、及び主旨に含まれるような、形態、又は変更を包含することを意図する。
【図１Ａ】
2018002139.tif 000003
【図１Ｂ】
2018002139.tif 000004
【図１Ｃ】
2018002139.tif 000005
【図１Ｄ】
2018002139.tif 000006
【図２】
2018002139.tif 000007
【図３】
2018002139.tif 000008
【図４】
2018002139.tif 000009
【図５】
2018002139.tif 000010
【図６Ａ−６Ｍ】
2018002139.tif 000011
【外国語明細書】
2018002139000001.pdf