(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部位を成す２つの部材（１６、１７）のうち、摩耗量を測定したい方の部材（１６）を放射化し、
前記放射化された部材（１６）の経時的な平均位置の変化が少ない方向（Ｖ）から、放射線を検出可能に配置された検出器（２０）によって、
前記駆動部位を駆動させながら、前記放射化された部材（１６）から発せられる放射線を所定時間検出することにより、前記駆動部位の摩耗量を測定することを特徴とする継続的摩耗量測定方法。
【請求項２】
前記所定時間は、前記駆動部位の駆動周期よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の継続的摩耗量測定方法。
【請求項３】
前記経時的な平均位置の変化が少ない方向（Ｖ）とは、前記駆動部位の駆動面（１６ｂ）に対して垂直な方向であることを特徴とする請求項１または２に記載の継続的摩耗量測定方法。
【請求項４】
前記駆動部位は、スラスト軸受であることを特徴とする請求項３に記載の継続的摩耗量測定方法。
【請求項５】
前記検出器（２０）が放射線を検出できる範囲を、前記放射化された部材（１６）の駆動範囲と同等以上とすることを特徴とする請求項４に記載の継続的摩耗量測定方法。
【請求項６】
前記検出器（２０）は、放射線を検出する検出素子（２１）と、前記検出素子（２１）の入口に配置され、特定方向の放射線のみ前記検出素子（２１）に入射させる開口（２５）を有する放射線偏向器（２４）を備え、
前記放射線偏向器（２４）の前記開口（２５）の面積は、前記検出素子（２１）の有効検出面積よりも大きいことを特徴とする請求項４または５に記載の継続的摩耗量測定方法。
【請求項７】
前記２つの部材（１６、１７）は、所定の平面に沿って延在しており、
前記経時的な平均位置の変化が少ない方向（Ｖ）は、前記所定の平面と直交する方向であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の継続的摩耗量測定方法。
【請求項８】
前記駆動部位は、回転するシャフト（２）に連結された旋回スクロール（６）のスラスト軸受（１６、１７）から成り、
前記旋回スクロール（６）は、スクロール型圧縮機の圧縮機構部を構成し、
前記経時的な平均位置の変化が少ない方向（Ｖ）は、前記シャフト（２）の軸方向であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の継続的摩耗量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動部位の摩耗量を継続的に測定する摩耗量測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種製品の摩耗部において、摩耗形態が複雑化したり、摩耗の進行状態が変化したりしていることより、摩耗状態の変化を継続的に計測することの要求が高まっている。これは、従来のように別固体、別試験の結果から予想線を引くのではなく、一つの固体で分解することなく（つまり、非破壊にて）実稼働状態を再現しつつ、継続的に摩耗量を計測して実摩耗曲線を出したいという要求である。
【０００３】
駆動部位の摩耗量を測定する方法として、例えば、下記特許文献１の段落番号：００１０に記載されたラジオアイソトープ（以下、ＲＩと略す）トレーサ法がある。このＲＩトレーサ法は、放射化された部材が摩耗することによって発生した摩耗粉をフィルタによって捕集し、該フィルタから発せられる放射線量を測定する累積法と、放射化された部材から発せられる放射線量の減少度合いを測定することにより摩耗量を測定する残留法とが知られている。
【特許文献１】特開平５−２８８５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記累積法は、フィルタを用いて摩耗粉を捕集する必要があるが、フィルタによって摩耗粉を全量捕集することが困難であるため、微小摩耗量の定量的な評価が難しいという欠点がある。一方、上記残留法は、放射化された部材から発せられる放射線量を直接検出するので、累積法のような問題は発生しない。
【０００５】
ところが、残留法を用いて駆動部位の微小摩耗量を同一の駆動部位で複数回、あるいは同一形状の複数の駆動部位を所定回数ずつ継続的に測定しようとすると、測定する毎に放射化された部材と検出器との位置関係が変化することにより、検出器で検出される放射線量が大きく変動してしまうため、微小摩耗量を測定しようとすると誤差が大きすぎるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点に鑑みて成されたものであり、駆動部位の微小摩耗量を継続的に測定可能な摩耗量測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するにあたり、請求項１に記載の発明は、駆動部位を成して互いに相対移動する２つの部材（１６、１７）のうち、摩耗量を測定したい方の部材（１６）を放射化し、放射化された部材（１６）の経時的な平均位置の変化が少ない方向（Ｖ）から、放射線を検出可能に配置された検出器（２０）によって、駆動部位を駆動させながら、放射化された部材（１６）から発せられる放射線を所定時間検出することにより、駆動部位の摩耗量を測定することを特徴としている。
【０００８】
この請求項１に記載の発明によれば、駆動部位を駆動させながら所定時間放射線を検出することで、放射化された部材（１６）と検出器（２０）との経時的な平均位置変化による検出値のばらつきによる誤差を抑制できる。また、放射化された部材（１６）の経時的な平均位置の変化が少ない方向（Ｖ）に配置された検出器（２０）によって放射線を検出するため、駆動部位が駆動中に経時的に発生する放射化された部材（１６）と検出器（２０）との平均位置変化の影響を抑えて、駆動部位の微小摩耗量を継続的に測定することができる。
【０００９】
より具体的には、請求項２、３に記載の発明のように、上記所定時間を駆動部位の駆動周期よりも長くし、上記経時的な平均位置の変化が少ない方向（Ｖ）を駆動部位の駆動面（１６ｂ）に対して垂直な方向とすると、より正確に駆動部位の微小摩耗量を継続的に測定することができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、駆動部位がスラスト軸受であることを特徴としている。スラスト軸受は駆動面（１６ｂ）に対して直行する力を受けているため、駆動部位の駆動面（１６ｂ）に対して垂直な方向は、特に経時的な平均位置の変化が少なく、より正確に駆動部位の微小摩耗量を継続的に測定することができる。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、検出器（２０）が放射線を検出できる範囲を、放射化された部材（１６）の駆動範囲と同等以上とすることを特徴としている。これにより、検出器（２０）は常に放射化された部材（１６）から放射線を検出することができ、より正確に駆動部位の微小摩耗量を継続的に測定することができる。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の発明において、検出器（２０）は、放射線を検出する検出素子（２１）と、検出素子（２１）の入口に配置され、特定方向の放射線のみ検出素子（２１）に入射させる開口（２５）を有する放射線偏向器（２４）を備え、放射線偏向器（２４）の開口（２５）の面積は、検出素子（２１）の有効検出面積よりも大きいことを特長としている。
【００１３】
これにより、より広範囲から放射線を検出することができ、検出器（２０）との位置関係が変化する放射化された部材（１６）の摩耗量を、より正確に継続的に測定することができる。
【００１４】
また、請求項７に記載の発明は、２つの部材（１６、１７）は、所定の平面に沿って延在しており、経時的な平均位置の変化が少ない方向（Ｖ）は、所定の平面と直交する方向であることを特徴としている。
【００１５】
この請求項７に記載の発明によれば、所定の平面と直交する方向から放射線を検出するから、所定の平面上を移動する駆動部位内の放射化された部材（１６）と検出器（２０）との経時的な平均位置の変化のばらつきによる誤差を抑制できる。
【００１７】
また、請求項８に記載の発明は、駆動部位は、回転するシャフト（２）に連結された旋回スクロール（６）のスラスト軸受（１６、１７）から成り、旋回スクロール（６）は、スクロール型圧縮機の圧縮機構部を構成し、経時的な平均位置の変化が少ない方向（Ｖ）は、シャフト（２）の軸方向であることを特徴としている。
【００１８】
この請求項８に記載の発明によれば、スクロール型圧縮機の圧縮機構部構成する旋回スクロール（６）のスラスト軸受（１６、１７）の磨耗量を、放射化された部材（１６）と検出器（２０）との周期的な位置変化による検出値のばらつきによる誤差を抑制して、より正確に、シャフトの軸方向から計測することができる。
【００１９】
なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（一実施形態）
以下、本発明の一実施形態について、図１〜６を用いて詳細に説明する。本実施形態は、本発明の継続的摩耗量測定方法を、給湯器に用いられる縦置きスクロール型圧縮機のスラスト軸受の継続的な摩耗量測定に適用した実施例である。図１は、一実施形態に係る縦置きスクロール型圧縮機１００を示す側面断面図である。まず、圧縮機１００の概略構造を説明する。
【００２１】
圧縮機１００は、耐圧密閉容器としてのハウジング１内に、電動機部と圧縮機構部とを収容して構成されている。また、この圧縮機１００は、縦置きの圧縮機とされ、ハウジング１内の上方側に電動機部、下方側に圧縮機構部が配置されている。そして、電動機部によって圧縮機構部が駆動される電動圧縮機となっている。
【００２２】
ハウジング１は、鉄管で作った円筒ハウジング１ａの両端に、同じく鉄などの金属製の上部ハウジング１ｂと、下部ハウジング１ｃとを溶接で接合して構成されている。上部ハウジング１ｂには、吸入パイプ９が設けられている。この吸入パイプ９から、冷凍サイクルの低圧冷媒、および後述する各軸受を潤滑させるための潤滑油が、ハウジング１内に流入するようになっている。
【００２３】
電動機部としてのモータ３は、ハウジング１の軸中心にシャフト２が配置され、シャフト２に固定された回転子と、この回転子の外周側の円筒ハウジング１ａに固着された固定子などから成っている。モータ３には、図示しない外部電源から電力が供給されるようになっており、これにより回転子およびシャフト２が回転駆動するようになっている。
【００２４】
圧縮機構部は、中間ハウジング４、可動部材としての旋回スクロール６、固定スクロール８および吐出室プレート１４などから成っている。中間ハウジング４は、円筒ハウジング１ａの内周面に固着されており、その電動機部側の中心部には、第１シャフト軸受部が形成されている。この第１シャフト軸受部には、ラジアル軸受５ａが固定されている。
【００２５】
一方、円筒ハウジング１ａの上部には、第２シャフト軸受部を有するホルダプレートが設けられており、この第２シャフト軸受部にもラジアル軸受５ｂが固定されている。そして、シャフト２は、これらのラジアル軸受５ａ、５ｂによって回転可能に支持されている。
【００２６】
シャフト２の下端には、軸中心に対して所定量だけ偏心したクランクピン２ａが、一体に形成されている。クランクピン２ａには、ブッシュ７が組み付けられている。このブッシュ７は、偏心孔が設けられた円筒状の部材であり、この偏心孔にクランクピン２ａが回転可能に挿入されている。
【００２７】
クランクピン２ａに装着されたブッシュ７は、シャフト２の軸心に対して所定量偏心した状態にされており、シャフト２が回転駆動する際に、クランクピン２ａに対する自転を許容されつつ、シャフト２の軸心のまわりを回転する。また、ブッシュ７には、回転駆動時における動的なアンバランスを相殺するためのバランサ７ａが固定されており、バランサ７ａは、ブッシュ７と共に回転するようになっている。
【００２８】
中間ハウジング４の下側には、旋回スクロール６が設けられている。旋回スクロール６は、概ね円板状の端板部６ａと、その端板部６ａから軸線方向下方に突出させて一体に形成された渦巻形のスクロール歯６ｂと、端板部６ａの上面側に一体に形成された円筒状のボス部６ｃなどから成っている。
【００２９】
ボス部６ｃには、ブッシュ７が旋回スクロール軸受５ｃを介して挿着されている。このボス部６ｃとブッシュ７とが挿着されていることにより、旋回スクロール６はシャフト２に連結され、シャフト２の中心軸回りに公転運動をする。なお、図示しない部分に旋回スクロール６の公転運動のみを許す複数個の自転防止ピンがあり、旋回スクロール６が自転運動するのを阻止している。
【００３０】
旋回スクロール軸受５ｃは、針状のころが用いられたラジアルころ軸受より構成されている。この旋回スクロール軸受５ｃにより、シャフト２の回転力が旋回スクロール６に旋回運動として円滑に伝達される。また、中間ハウジング４の下側面と、旋回スクロール６の端板部６ａの上面との間には、スラスト軸受１６、１７が設けられている。
【００３１】
このスラスト軸受１６、１７は、スクロール内での冷媒の圧縮によって旋回スクロール６に加わる軸方向の反力、即ち、スラスト荷重を受ける役割を果たすものである。また、このスラスト軸受１６、１７により、中間ハウジング４はハウジング１に固着された状態で旋回運動をする旋回スクロール６を支持可能になっている。
【００３２】
スラスト軸受１６、１７は、重ね合わされた２枚のドーナツ状のスラストプレート１６、１７が互いに摺動することで軸受としての機能を果たすようになっている。下側のスラストプレート１６は、固定ピン１８によって旋回スクロール６の端板部６ａに固定されており、上側のスラストプレート１７は、固定ピン１８によって中間ハウジング４に固定されている。
【００３３】
なお、このスラスト軸受１６、１７は、すべり軸受でも転がり軸受でもどちらでも良く、潤滑油によって潤滑されていても良い。本実施形態では、駆動部位の摩耗量を継続的に測定する摩耗量測定の例として、このスラスト軸受１６、１７を対象としており、具体的な測定方法については後述する。
【００３４】
旋回スクロール６の下側には、固定スクロール８が旋回スクロール６と相対して配設されている。この固定スクロール８は、旋回スクロール６と同様な端板部８ａと、渦巻形のスクロール歯８ｂとを備えており、ボルトによって中間ハウジング４に固定されている。固定スクロール８の上側に形成されたスクロール歯８ｂは、旋回スクロール６のスクロール歯６ｂと嵌合して、略三日月状の圧縮室が複数形成される。
【００３５】
つまり、旋回スクロール６のスクロール歯６ｂが、固定スクロール８のスクロール歯８ｂと角度をずらして噛み合い、それらの間に閉塞された圧縮室１１を形成するように、両スクロール６、８のスクロール歯６ｂ、８ｂが重ね合わされている。また、固定スクロール８の外周側には、中間ハウジング４側から流入する冷媒を圧縮室１１へと導く吸入室１０が設けられている。
【００３６】
そして、冷凍サイクルの図示しない蒸発器から戻って来て、吸入ポート９からモータ３内を通過して吸入室１０内へ導入された気体冷媒は、圧縮室１１の外周側端部が吸入室１０に向かって開いた時に、圧縮室１１の内部に吸入される。そして、旋回スクロール６が公転する間に、旋回スクロール６および固定スクロール８の中心部に向かって圧縮室１１が半径方向に移動しながら縮小することによって冷媒を圧縮する。
【００３７】
最後に圧縮室１１が中心部の空間に向かって開いた時に、吐出圧に達した冷媒が固定スクロール８の中央に設けられた吐出孔８ｃを通過して、端板部８ａと吐出室プレート１４とで形成された吐出室１３内へ吐出される。吐出弁１２は、吐出室１３内の冷媒が吐出孔８ｃを介して逆流するのを防止する弁であり、端板部８ａ上に装着されている。吐出室１３内へ吐出された高圧の冷媒は、吐出室１３から外部へ連通させた吐出ポート１５から冷凍サイクルの図示しない放熱器へ向けて吐出される。
【００３８】
次に、駆動部位の摩耗量を継続的に測定する摩耗量測定の実施例を、図２を用いて説明する。図２は、一実施形態における摩耗量測定を示す模式図である。摩耗量測定方法として、ＲＩトレーサ法の残留法を用いている。上述した圧縮機１００のスラスト軸受１６、１７を、駆動部位を成す２つの部材とし、特に、旋回スクロール６の端板部６ａ上に固定されたスラストプレート１６を、摩耗量を測定したい方の部材としている。
【００３９】
そして、スラストプレート１６の摩耗を生じる駆動面１６ｂに放射化した放射化部１６ｃを形成して圧縮機１００に組み込み、更にこの圧縮機１００を図示しない給湯器の冷凍サイクルに組み込み、圧縮機１００の所定位置に後述する放射線の検出器２０を取り付ける。
【００４０】
そして、給湯器を実稼働状態において、放射化部１６ｃから発せられる放射線（γ線）量を、リアルタイムで継続的に検出器２０で測定するものである。これにより、冷凍サイクルおよび圧縮機１００を分解することなく（つまりは非破壊で）、放射線の減少度合いから摩耗量を定量的かつ継続的に測定することができる。
【００４１】
放射化（ＲＩ）部１６ｃは、サイクロトロンなどの粒子加速器から駆動面１６ｂに向けてイオンビームを直接照射して、放射化層を形成している。なお、本実施例でのスラスト軸受１６、１７はすべり軸受であるため、以後駆動面は摺動面と言うこととする。
【００４２】
放射線量を検出する検出器２０は、沃化ナトリウム（Ｎａｌ）を用いた検出素子２１の周りを、鉛のシールド２２で覆ったものであり、放射線が入る側にはコリメータ（放射線偏向器）２４を配置して、開口２５を絞ることにより、放射化部１６ｃが発する放射線以外の影響を取り除いて検出素子２１に入るようにしている。
【００４３】
なお、検出素子２１として、本実施形態では「光電子増倍管」を用いている。検出素子２１で検出した放射線量は、放射線量計測システム２３に入力される。放射線量計測システム２３は、放射線量を設定した時間だけ積算カウントし、放射線量すなわち摩耗量の変化をリアルタイムに計測する。
【００４４】
ＲＩトレーサ法（残留法）における放射化強度、検出距離、検出時間および摩耗量検出精度の関係は、以下の関係となる。
・放射化強度∝放射線量
・精度＝３√（２・放射線量・検出時間）／（放射線量・検出時間・検量線傾き）
・放射線量∝１／（検出距離＾２）
・検量線傾き＝放射線量の変化割合／放射化深さの変化量
次に、放射線の検出方向について説明する。本実施形態の測定対象であるスラストプレート１６は、図２に示すように、固定ピン１８によって旋回スクロール６の端板部６ａに固定されており、スラストプレート１６に穿設された固定孔１６ａと固定ピン１８との間には、各寸法が公差内でばらついても組み付けが成り立つように隙を持たせてある。
【００４５】
このため、旋回スクロール６の公転運動などに伴い、スラストプレート１６は図２中の水平（Ｈ）方向に経時的な平均位置の変化が大きい特性、つまりは上記公転運動に伴い固定孔１６ａと固定ピン１８とのガタ分だけ水平（Ｈ）方向に位置がずれ得る特性（変動幅：数百μｍ程度）を持っている。以後、スラストプレート１６の駆動範囲に上記のガタによるずれ量を含めた範囲を、拡大駆動範囲と呼ぶこととする。また、この水平方向と直交する垂直（Ｖ）方向には、スクロール内での冷媒の圧縮により軸方向に力が加わるため、経時的な平均位置の変化が小さい特性（変動幅：数十μｍ程度）を持っている。
【００４６】
図３は、経時的な平均位置の変化が大きい方向Ｈと平行な方向に検出器２０を配置した場合の模式図であり、図４は、図３におけるＨ方向の動きに対する放射線量の増減率の変化を示すグラフである。また図５は、経時的な平均位置の変化が大きい方向Ｈと垂直な方向（Ｖ）に検出器２０を配置した場合の模式図であり、図６は、図５におけるＨ方向の動きに対する放射線量の増減率の変化を示すグラフである。
【００４７】
図４と図６とのグラフの比較から分かるように、経時的な平均位置の変化が少ない方向Ｖから放射線を検出することにより、放射化部１６ｃの周期的な位置変化による検出値のばらつきによる誤差を抑制することができる。
【００４８】
本実施形態の実稼働状態では、検出器２０と計測対象の距離が大きくなり、計測精度が低下する影響を取り除くため、図２に示す本実施形態で用いたコリメータ２４Ａの開口２５Ａは、図３や図５に示す通常のコリメータ２４Ｂの開口２５Ｂよりも大きくして、検出器２０に入る放射線量を増加させている。もちろん、スラストプレート１６が公転運動をしているため、この放射化部が周期的な位置変化や変動まで含めて放射線検出可能範囲に入るように開口部を設定すれば、さらなる計測精度向上が可能である。
【００４９】
放射線の検出時間は、スラストプレート１６の駆動周期よりながく設定して時間平均できるようにしている。ただし、検出器２０と駆動面１６ｂの具体的な位置関係は、前記した精度算出の式に基づき、適宜設定すれば良い。
【００５０】
次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。まず、駆動部位を成して互いに相対移動する２つのスラストプレート１６、１７のうち、摩耗量を測定したい方のスラストプレート１６を放射化し、放射化されたスラストプレート１６の経時的な平均位置の変化が少ない方向Ｖから、放射線を検出可能に配置された検出器２０によって、駆動部位を駆動させながら、放射化されたスラストプレート１６から発せられる放射線を所定時間検出することにより、駆動部位の摩耗量を測定するようにしている。
【００５１】
これによれば、放射化されたスラストプレート１６の経時的な平均位置の変化が少ない方向Ｖに配置された検出器２０によって放射線を検出するため、駆動部位が駆動中に経時的に発生する放射化されたスラストプレート１６と検出器２０との平均位置変化の影響を抑えて、駆動部位の微小摩耗量を継続的に測定することができる。
【００５２】
より具体的には、上記所定時間を駆動部位の駆動周期よりも長くし、上記経時的な平均位置の変化が少ない方向Ｖを駆動部位の摺動面１６ｂに対して垂直な方向とすると、より正確に駆動部位の微小摩耗量を継続的に測定することができる。また、駆動部位がスラスト軸受であるなら、スラスト軸受は摺動面１６ｂに対して直行する力を受けているため、駆動部位の摺動面１６ｂに対して垂直な方向は、特に経時的な平均位置の変化が少なく、より正確に駆動部位の微小摩耗量を継続的に測定することができる。
【００５３】
また、検出器２０が放射線を検出する範囲（具体的にはコリメータ２４の開口２５）を、放射化されたスラストプレート１６の駆動範囲とほぼ同等としている。これにより、検出器２０は常に放射化されたスラストプレート１６から放射線を検出することができ、より正確に駆動部位の微小摩耗量を継続的に測定することができる。
【００５４】
また、検出器２０は、放射線を検出する検出素子２１と、検出素子２１の入口に配置され、特定方向の放射線のみ検出素子２１に入射させる開口２５を有するコリメータ２４を備え、コリメータ２４の開口２５の面積は、検出素子２１の有効検出面積よりも大きくしている。これにより、より広範囲から放射線を検出することができ、検出器２０との位置関係が変化する放射化されたスラストプレート１６の摩耗量を、より正確に継続的に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態に係る縦置きスクロール型圧縮機１００を示す側面断面図である。
【図２】上記一実施形態における摩耗量測定を示す模式図である。
【図３】上記一実施形態における効果を説明するために、あえて経時的な平均位置の変化が大きい方向Ｈと平行な方向に検出器２０を配置した場合の模式図である。
【図４】図３におけるＨ方向の動きに対する放射線量の増減率の大きな変化を示すグラフである。
【図５】上記一実施形態のように、経時的な平均位置の変化が大きい方向Ｈと垂直な方向に検出器２０を配置した場合の模式図である。
【図６】図５におけるＨ方向の動きに対する放射線量の増減率の小さな変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
２…シャフト（駆動部位を成す部材）
１６…スラスト軸受（駆動部位を成す部材、摩耗量を測定したい方の部材、放射化された部材）
１６ｂ…摺動面（駆動面）
１７…スラスト軸受（駆動部位を成す部材）
２０…検出器
２１…検出素子
２４…コリメータ（放射線偏向器）
２５…開口
Ｖ…経時的な平均位置の変化が少ない方向
【図１】
0004872852.tif 000002
【図２】
0004872852.tif 000003
【図３】
0004872852.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004872852.tif 000007