(57)【要約】【課題】掘削物の荷台への積み込み時に、掘削作業機械の上下方向の高さが高くなるのを抑制でき、しかも掘削力も大きくする。【解決手段】掘削作業機械は、走行装置を備えた本体１００、該本体に俯仰動可能に取り付けられたフロント作業機３及び該フロント作業機の先端側に取り付けられた掘削作業具７を備えている。また、前記フロント作業機は、前記本体に俯仰動可能に取り付けられた第１ブーム４と、この第１ブームに対して前後方向にスライド可能に取り付けられた第２ブーム５と、該第２ブームの先端側に設けられ、前記本体側に屈折した形状の屈折部５ａを備え、この屈折部の先端側に前記掘削作業具を回動可能に取り付けている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行装置を備えた本体、該本体に俯仰動可能に取り付けられたフロント作業機及び該フロント作業機の先端側に取り付けられた掘削作業具を備えている掘削作業機械において、
前記フロント作業機は、前記本体に俯仰動可能に取り付けられた第１ブームと、この第１ブームに対して前後方向にスライド可能に取り付けられた第２ブームと、該第２ブームの先端側に設けられ、前記本体側に屈折した形状の屈折部を備え、
この屈折部の先端側に前記掘削作業具を回動可能に取り付けている
ことを特徴とする掘削作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の掘削作業機械において、前記掘削作業具を回動させるためのバケットシリンダを備え、このバケットシリンダの基端側は前記第２ブームの外側面に取り付けられ、前記バケットシリンダのロッド側先端はリンク機構を介して前記掘削作業具に接続され、且つ前記リンク機構は、屈折部を有する前記第２ブームと干渉しないように、直列的に２列に配置したリンク機構で構成されていることを特徴とする掘削作業機械。
【請求項３】
請求項１に記載の掘削作業機械において、前記掘削作業具を回動させるためのバケットシリンダを備え、このバケットシリンダの基端側は前記第２ブームの外側面に取り付けられ、前記バケットシリンダのロッド側先端はリンク機構を介して前記掘削作業具に接続され、且つ前記リンク機構は、屈折部を有する前記第２ブームと干渉しないように、前記屈折部の形状に沿うように形成した曲線形状或いは屈折した形状のリンクを用いた一つのリンク機構で構成されていることを特徴とする掘削作業機械。
【請求項４】
請求項１に記載の掘削作業機械において、前記掘削作業具は、前記第２ブームの内側に回動されてクラウド角が最小の時、バケット上面と第２ブームの基端側下面が略平行となる位置までクラウド可能に構成されていることを特徴とする掘削作業機械。
【請求項５】
請求項１に記載の掘削作業機械において、前記屈折部は別部材で製作され、この別部材の屈折部を前記第２ブームの先端側に固定して前記屈折部を設けるように構成されていることを特徴とする掘削作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルなどの掘削作業機械に関し、特にスライドブームを備えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルなどの掘削作業機械としては、例えば特許３９５０２８９号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この特許文献１に記載されている掘削作業機械は、油圧ショベルのブームの先端にスライドアームを揺動自在に取り付け、このスライドアームの先端に掘削を行うためのバケット（掘削作業具）を回動自在に取り付けた構成となっている。  
このような掘削作業機械では、前記スライドアームを伸縮させることにより、深堀りなどができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９５０２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されているような掘削作業機械において、掘削した掘削物（土砂など）をダンプトラックなどの移送車に積み込む場合について説明する。掘削作業機械で掘削し、その掘削物を保持して移送するためには、スライドアームを下方に回動させ、更にバケットを内側に回動させてそのクラウド角を大きくする必要がある。また、バケットに保持した掘削物を移送車の荷台に積み込むためには、ブームを起こして、バケット部分をトラックの荷台よりも上方に持ち上げる必要がある。このため、掘削物の荷台への積み込み時には、掘削作業機械の上下方向の高さが高くなってしまうという課題がある。
【０００５】
広い野外における現場での掘削作業時であれば、掘削作業機械の上下方向の高さが高くなっても高さ方向の空間に制約がなければ、問題にはならない。しかし、トンネル内や建屋内などで掘削作業を行い、移送車への積み込み作業を行う場合など、高さ方向の空間に制約がある場合、掘削物の移送車への積み込み作業時に、上下方向に十分広い空間を確保できず、積み込み作業が困難になるなど、作業機械としての役割を十分に果たすことができなくなる。
【０００６】
また、上記特許文献１のものでは、スライドアームの先端側にバケットなどの掘削作業具を取り付けた構成としているので、アームの重さ分、掘削時のモーメント荷重が大きくなる。このため、掘削力は、アームの重さによるモーメント荷重分だけ制限を受ける。特に、スライドアームを伸ばした時には前記モーメント荷重が更に大きくなるため、スライドアームを伸ばした時の掘削力は更に小さくなってしまい、重い物を掘削する場合など大きな掘削力が必要な場合、充分な掘削力を得ることができないという課題もある。
【０００７】
なお、この場合、掘削作業機械の上部旋回体の後方側に配置しているカウンタウエイトを大きくすれば掘削力を高めることもできるが、このためにはカウンタウエイトを支える各フレームの強度を高める必要があり、結果として、掘削作業機械の上部旋回体及び下部走行体を含めた本体が大きくなってしまう。
【０００８】
本発明の目的は、掘削物の荷台への積み込み時に、掘削作業機械の上下方向の高さが高くなるのを抑制でき、しかも掘削力も大きくすることのできる掘削作業機械を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、走行装置を備えた本体、該本体に俯仰動可能に取り付けられたフロント作業機及び該フロント作業機の先端側に取り付けられた掘削作業具を備えている掘削作業機械において、前記フロント作業機は、前記本体に俯仰動可能に取り付けられた第１ブームと、この第１ブームに対して前後方向にスライド可能に取り付けられた第２ブームと、該第２ブームの先端側に設けられ、前記本体側に屈折した形状の屈折部を備え、この屈折部の先端側に前記掘削作業具を回動可能に取り付けていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１ブームに対して前後方向にスライド可能に取り付けられた第２ブームの先端側に、本体側に屈折した形状の屈折部を備え、この屈折部の先端側に掘削作業具を回動可能に取り付けた構成にしているので、掘削物の荷台への積み込み時に、掘削作業機械の上下方向の高さが高くなるのを抑制でき、しかも掘削力も大きくすることのできる掘削作業機械を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の掘削作業機械の実施例１を示す側面図である。
【図２】図１に示す掘削作業機械の動作を説明する側面図である。
【図３】掘削作業機械が掘削した掘削物を移送車の荷台前方に積載している状態を説明する図である。
【図４】掘削作業機械が掘削した掘削物を移送車の荷台後方に積載している状態を説明する図である。
【図５】本発明の掘削作業機械に対する比較例としての掘削作業機械を示す側面図である。
【図６】本発明の掘削作業機械に対する他の比較例としての掘削作業機械を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の掘削作業機械の具体的実施例を、図面を用いて説明する。本実施例は、掘削作業機械としての油圧ショベルに本発明を適用した場合のものである。また、各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。
【実施例１】
【００１３】
まず、本発明の実施例１を説明する前に、当初考えた掘削作業機械の構成を、図５及び図６を用いて説明する。図５は本発明の掘削作業機械に対する比較例としての掘削作業機械を示す側面図、図６は本発明の掘削作業機械に対する他の比較例としての掘削作業機械を示す側面図である。
【００１４】
図５に示す掘削作業機械は、走行装置を備えた下部走行体（車体）１、この下部走行体１上に旋回可能に設けられた上部旋回体２、この上部旋回体２に俯仰動可能に取り付けられたフロント作業機３などにより大略構成されている。なお、前記下部走行体１と上部旋回体２を合わせて本体１００と呼ぶ。
【００１５】
前記フロント作業機３は、前記上部旋回体２に俯仰動可能に取り付けられた第１のブーム４、この第１ブーム４に対して前後方向にスライド可能に取り付けられた第２ブーム５、該第２ブーム５の先端側に揺動自在に取り付けられたアーム６、このアーム６の先端側に回動自在設けられたバケット（掘削作業具）７などにより構成されている。また、８は前記第１ブーム４を俯仰動させるためのブームシリンダ、９は前記アーム６を揺動させるためのアームシリンダ、１０は前記バケット７を回動させるためのバケットシリンダである。ここで、前記ブームシリンダ８と前記バケットシリンダ１０については直線で簡略的に図示している。
【００１６】
また、図５においては、前記アーム６を上方に回動させて起こした状態を符号６、７、１０で示し、前記アーム６を下方に回動させた状態を符号６´、７´、１０´で示している。１１は上記掘削作業機械で掘削された土砂などの掘削物を積載して移送するためのダンプトラック（移送車）である。
【００１７】
このように構成した掘削作業機械において、掘削作業時における掘削物のダンプトラック１１への積み込み作業について説明する。  
上記図５に示すものでは、前記第２ブーム５の先端側にアーム６を揺動自在に取り付け、このアーム６の先端にバケット７を回動自在に取り付けた構成のため、この図５に示すように、前記アーム６が揺動するスペースを確保する必要があり、従って前記アーム６の長さ分、ダンプトラック１１に掘削物を積む込むときに、掘削作業機械の上下方向の高さが必要になる。
【００１８】
図５に示す例では、前記アーム６として短いものを採用しているが、それでもアーム６の長さ分、掘削作業機械の高さが大きくなるのを回避することは困難であり、トンネル内や建屋内での作業のように、高さ制限の厳しい現場では使用できない。
【００１９】
また、図５に示す掘削作業機械では、前記第２ブーム５の先端側に、前記アーム６を介して前記バケット７を接続するようにフロント作業機３を構成しているので、アームの重さ分、モーメント荷重が大きくなる。このため、アームの重さによるモーメント荷重分だけ掘削力は制限を受ける。特に、スライドアームを伸ばした時には、前記モーメント荷重が更に大きくなるため、スライドアームを伸ばした時の掘削力は更に小さくなってしまい、充分な掘削力を得ることができない。
【００２０】
この掘削力を高めるため、上部旋回体の後方側に配置しているカウンタウエイト（図示せず）を大きくすると、該カウンタウエイトを支える各フレームの強度を高める必要があり、結果として上部旋回体２、下部走行体１を含めた掘削作業機械の本体１００が大きくなる。
【００２１】
即ち、図５に示すように構成しても、上述した特許文献１に記載されたものと同様の課題があり、掘削物の積み込み時には、フロント作業機３の作動を可能にするために、高さ方向の空間が必要となり、トンネル内や建屋内などのように高さ方向の空間に制約がある場合には、作業機械としての役割を十分に果たすことができない。
【００２２】
図５に示したものに対し、掘削物の荷台への積み込み時に、掘削作業機械の上下方向の高さが高くなるのを抑制するためには、図５におけるアーム６を無くし、図６に示すような構成にすることも考えられる。図６において、図５と同一符号を付した部分は同一部分であるので、同一部分についての説明は省略する。
【００２３】
図６に示したものは、第２ブーム（スライドブーム）５の先端にバケット７を回動自在に取り付けたもので、前記バケット７を回動させるバケットシリンダ１０は、この例では前記第２ブームの外側面（上面）にその基端が取り付けられている。
【００２４】
この図６に示す構成とすれば、図５に示すアーム６がない分、掘削物の荷台への積み込み時に、掘削作業機械の上下方向の高さが高くなるのを抑制することができる。  
しかし、この図６に示す例では、バケット７のクラウド角を十分な大きさにとることができず、掘削はできても、その掘削物をダンプトラック１１へ積み込もうとすると、掘削物がバケット７からこぼれてしまい、積み込み作業が困難になる。
【００２５】
そこで、本実施例の掘削作業機械は、図１に示すように構成したものである。図１は本発明の掘削作業機械の実施例１を示す側面図である。本実施例は、掘削物の移送車荷台への積み込み時に、掘削作業機械の上下方向の高さが高くなるのを抑制でき、しかも掘削力も大きくできるように工夫した構成としたものであり、以下本実施例の掘削作業機械を上記図１、及び図２〜図４を用いて説明する。なお、これらの図において、上述した図５や図６と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。
【００２６】
図１において、１は走行装置を備えた下部走行体（車体）、２は前記下部走行体１上に旋回可能に設けられた上部旋回体、３は前記上部旋回体２に俯仰動可能に取り付けられたフロント作業機３である。なお、本実施例においても、前記下部走行体１と前記上部旋回体２を合わせて本体１００と呼ぶ。
【００２７】
前記フロント作業機３は、前記上部旋回体２に俯仰動可能に取り付けられた第１ブーム４、この第１ブーム４に対して前後方向にスライド可能に取り付けられた第２ブーム（スライドブーム）５、この第２ブーム５の先端側に回動自在に取り付けられたバケット（掘削作業具）７、前記第１ブーム４を俯仰動させるためのブームシリンダ８、前記バケット７を回動させるためのバケットシリンダ１０、前記第２ブーム５を、前記第１ブーム４に対して前後方向にスライドさせるためのスライドブームシリンダ１２などで構成されている。
【００２８】
前記スライドブームシリンダ１２を伸ばすことにより、図２や図３に示すように、第２ブーム５を前方にスライドさせることができ、掘削作業機械の作業半径を拡大することができる。
【００２９】
また、本実施例においては、前記第２ブーム５の先端側に、前記本体１００側（下側）に屈折する屈折部５ａが設けられている。そして、この屈折部５ａの先端側に前記バケット７が回動可能に取り付けられている。
即ち、スライドする第２ブーム５そのものの先端側を内側（下側）に屈折させて前記屈折部５ａとし、その屈折部５ａの先端側に、回動可能にバケット７を取り付けている。
【００３０】
前記バケット７は、前記第２ブーム５の内側に回動させた時（クラウドさせた時）でも、該第２ブーム５の内側と衝突しない（干渉しない）範囲で回動できるように構成して、掘削物をダンプトラック（移送車）１１の荷台に積み込めるようにしている。
【００３１】
また、前記第２ブームの先端側の前記屈折部５ａは、第２ブーム５を最も後退させてブーム全体を最も縮小させた場合でも、前記第１ブーム４の先端よりも先側に位置するように構成されている。
【００３２】
前記バケットシリンダ１０の基端側は、スライドする前記第２ブーム５の外側面（上面）５ｂに設けたブラケットに揺動自在に取り付けられ、前記バケットシリンダ１０のロッド側先端はリンク機構１３を介して前記バケット７に接続されている。このリンク機構１３は、前記第２ブーム５の屈折部５ａの外側（背面側）に配置され、前記屈折部５ａを有する第２ブーム５と干渉しないように、図１などに示すように、直列的に２列に配置したリンク機構（ダブルリンク機構）で構成されている。
【００３３】
このように構成することにより、前記第２ブーム５に屈折部５ａを有していても、一端を第２ブーム５の基端側上面に取り付けられた前記バケットシリンダ１０により、前記リンク機構１３を介して、前記バケット７を前記屈折部５ａの先端側で揺動させることができる。
【００３４】
図２は図１に示す掘削作業機械の動作を説明する側面図で、この図２により、本実施例の掘削作業機械の動作を説明する。  
図２において、３ａは、フロント作業機のブームシリンダ８を伸ばし、ブーム（第１ブーム４）を起こし、且つスライドブームシリンダ１２を縮めて第２ブーム５を後方に後退させた状態を示し、また、バケット７は、最も開いた状態（クラウド角が最小の状態）７ａと最も閉じた状態（クラウド角が最大の状態）７ｂを図示している。
【００３５】
３ｂは、フロント作業機のブームシリンダ８を縮めて、ブーム（第１ブーム４）を下方に回動させ、且つスライドブームシリンダ１２を伸ばして第２ブーム５を前方に伸ばした状態を示している。このフロント作業機が３ｂの状態でも、バケット７が最も開いたクラウド角が最小の状態７ａと、最も閉じたクラウド角が最大の状態７ｂを図示している。
なお、この図２において、前記ブームシリンダ８と前記スライドブームシリンダ１２については直線で簡略的に図示している。
【００３６】
本実施例では、前記バケット７を、前記第２ブーム５の内側に回動させてクラウド角を最大とした時（バケットが７ｂの状態の時）に、バケット上面７Ａと第２ブーム５の下面（基端側下面或いは基端側の内側面）５ｃとが平行に近くなるところ（略平行となる位置）まで、第２ブームと接触することなく、クラウド可能に構成している。これにより、前記バケット７がクラウドした際に前記第２ブーム５の内側（下面）と衝突（干渉）することを防止でき、また、クラウド角を十分に取ることができる。
【００３７】
従って、掘削作業時には、バケット７を７ａの位置から７ｂの位置まで十分に回動させて掘削作業を確実に行うことができ、掘削個所が遠くにある場合には、３ｂに示すように、スライドブームシリンダ１２を伸ばし、掘削個所が近くにある場合には、３ａに示すように、スライドブームシリンダ１２を縮めて掘削作業を行うことができる。
【００３８】
また、掘削個所が深い位置にある場合には、３ｂに示すように、ブームシリンダ８を縮めてブームを下方に回動させ、掘削個所が高い位置にある場合には、３ａに示すように、ブームシリンダ８を伸ばしてブームを起こして掘削作業を行うことができる。
【００３９】
更に、ダンプトラック（移送車）への掘削物の積み込みのため、掘削した掘削物を保持した状態で移動させる時には、３ａに示すように、ブームシリンダ８を伸ばしてブームを起こすと共に、スライドブームシリンダ１２を縮めて第２ブーム５を後退させ、バケット７は７ｂの状態に保持して、ダンプトラックの荷台上方まで移送する。その後、バケット７をバケットシリンダ１０により、７ａの状態に回動させることにより、掘削物をこぼすことなく容易に前記荷台への積み込み作業を行うことができる。
【００４０】
図３及び図４は、掘削作業機械が掘削した掘削物を、ダンプトラック１１の荷台上に放出して積載している状態を示している。また、図３は、ダンプトラック１１の荷台前方に掘削物を積載するために、スライドブームシリンダ１２を伸ばして、バケット７を荷台前方に位置させた状態を示している。また、図４は、ダンプトラック１１の荷台後方に掘削物を積載するために、スライドブームシリンダ１２を縮めて、バケット７を荷台後方に位置させた状態を示している。
【００４１】
本実施例では、上述したように、第２ブーム５の先端にアームを装着せずに、前記第２ブーム５の先端側に屈折部５ａを設け、この屈折部５ａの先端側にバケット（掘削作業具）７を回動可能に取り付けた構成にしているので、前記アームの揺動スペースを確保する必要がなく、最大作業半径を確保しつつ、作業時の機械高さを低く抑えることができる。また、機械高さを抑えたまま、掘削物の積み込み作業が可能となる。
【００４２】
ダンプトラック１１への掘削物の積み込み作業時の機械高さを、本実施例の掘削作業機械を示す図４と、当初考えた比較例のアームを有する掘削作業機械を示す図５とで比較すれば、同じ大きさの本体１００の場合、図４に示す本実施例の掘削作業機械の方が、明らかに機械高さが低く抑えられていることがわかる。  
従って、本実施例の掘削作業機械によれば、トンネル内作業や建屋内作業など高さ制限のある現場での掘削、積み込み作業時に特に有効である。
【００４３】
上述のようなトンネル内作業などにおいて、高さを抑えて掘削、積み込みを実施する場合、例えばローディングショベルを使用することも考えられる。ローディングショベルはバケットが前向きに取り付けられていて、地表面より高い所の掘削には良いが、掘削範囲が狭い。このため、本実施例の掘削作業機械と比べ、同じ大きさの本体１００の場合で比較すると、ローディングショベルは、最大作業半径、掘削深さ共に小さくなるため、採用し難い。
【００４４】
また、本実施例の掘削作業機械によれば、上記特許文献１や上記図５に示すブームの先端側にアームを有する掘削作業機械に比べ、アームが不要な分、フロント作業機３の重量を軽くできる。即ち、アームな無い分、掘削作業時のモーメント荷重も小さくできるから、その分、より大きな掘削力を得ることができる。従って、スライドアームを伸ばした時の掘削作業に特に有効であり、大きな作業半径を確保したまま大きな掘削力を得ることが可能となる。
【００４５】
また、上部旋回体２の後方側に配置しているカウンタウエイト（図示せず）を大きくすることなく掘削力を高めることができるため、掘削作業機械の本体１００が大きくなるのも防止できる。
【００４６】
更に、本実施例の掘削作業機械によれば、従来の揺動するアームを装着した掘削作業機械に比べ、バケット７の水平引き操作をする際に、第２ブーム（スライドブーム）を縮めながら水平に掘削すれば良いので、高い錬度（熟練の程度）が必要なく、作業もし易いというメリットもある。従って、例えば、鉄鋼所等での軌道面のスラグ除去作業など水平引き操作を主とした掘削作業を行う作業現場において、本実施例の掘削作業機械は特に有効である。
【００４７】
このように、本実施例によれば、高さ方向の空間に制約がある現場での掘削、積み込み作業を行う場合でも、掘削作業機械の高さを抑えた作業が可能となり、また、アームが不要な分、フロント作業機３の重量をより軽くすることができるから、掘削力をより大きくしたり、フロント作業機３の伸長範囲（スライドブームの伸長範囲）をより拡大した掘削作業が可能となる。
【００４８】
なお、上述した実施例では、第２ブーム（スライドブーム）先端側に設けた前記屈折部５ａは、前記第２ブーム５そのものの先端側を屈折させて構成したもので説明したが、このように屈折部５ａを第２ブーム５と一つの部材で形成するものに本発明は限られるものではなく、例えば、前記屈折部５ａを別部材で製作し、この別部材の屈折部５ａを第２ブーム５の先端側に固定して前記屈折部５ａを設けるように構成しても良い。
【００４９】
また、上述した実施例では、前記屈折部５ａを直線状に構成しているが、前記屈折部５ａを曲線状に形成して第２ブーム５基端側と滑らかに連続的に接続されるように構成しても良い。
【００５０】
更に、上述した実施例では、前記バケット７を回動させるために、前記リンク機構１３を介して、前記バケットシリンダ１０を前記バケット７に接続するようにし、且つ前記屈折部５ａがあっても、前記バケットシリンダ１０と第２ブーム５とが干渉しないようにするため、直列的に２列に配置したダブルリンク機構を用いている。しかし、本発明はこのダブルリンク機構を用いるものに限定されるものでもなく、例えば、前記屈折部５ａの形状に沿うように形成した曲線形状或いは屈折した形状のリンクを用いることにより、一つのリンク機構で構成することも可能である。
【００５１】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５２】
１…下部走行体（車体）、２…上部旋回体、
３，３ａ，３ｂ…フロント作業機、
４…第１ブーム、
５…第２ブーム（スライドブーム）、５ａ…屈折部、
５ｂ…第２ブームの外側面（上面）、５ｃ…第２ブームの内側面（下面）、
６，６´…アーム、７，７ａ，７ｂ，７´…バケット（掘削作業具）、
８…ブームシリンダ、９…アームシリンダ、１０，１０´…バケットシリンダ、
１１…ダンプトラック（移送車）、
１２…スライドブームシリンダ、１３…リンク機構、
１００…本体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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