DE1246863B - Electric two-motor drive for several, very different speeds - Google Patents
Electric two-motor drive for several, very different speedsInfo
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Description
Elektrischer Zweimotoren-Antrieb für mehrere, stark unterschiedliche Geschwindigkeiten Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Zweimotoren-Antrieb für mehrere stark unterschiedliche Geschwindigkeiten, bei dem der Motor für die höchste Geschwindigkeit über eine Kupplung und der Motor für die anderen Geschwindigkeiten direkt antreibt.Electric two-motor drive for several, very different ones Speeds The invention relates to an electric two-motor drive for several very different speeds at which the engine is responsible for the highest speed via a clutch and the motor for the other speeds directly drives.
Derartige Antriebe sind bei bestimmten Einrichtungen, Maschinen oder Apparaten erforderlich, deren Antriebswelle zeitweilig mit sehr großer und zeitweilig mit geringer Geschwindigkeit umlaufen soll und bei der die Möglichkeit der gleichzeitigen Umkehr der Drehrichtung gegeben sein soll. So werden z. B. Trommeln von Waschmaschinen während der Trocknungsperiode mit relativ großer Geschwindigkeit angetrieben, wogegen sie sich während der Waschzeit mit einer sehr geringen Geschwindigkeit, aber abwechselnd in der einen und der anderen Richtung drehen.Such drives are in certain facilities, machines or Apparatus required whose drive shaft is temporarily very large and temporarily should circulate at low speed and with the possibility of simultaneous Reversal of the direction of rotation should be given. So z. B. washing machine drums driven at relatively high speed during the drying period, whereas they move at a very slow but alternating speed during the wash time rotate in one direction and the other.
Der Antrieb einer solchen Welle durch einen einzigen Elektromotor bereitet Schwierigkeiten. Einphasige Asynchronmotoren, die an das Netz angeschlossen sind, können praktisch nur mit Geschwindigkeitsverhältnissen unter sechs ausgeführt werden. Andererseits sind diese einphasigen Asynchronmotoren, die nach Wunsch mit einfacher oder zusammengesetzter Spannung eines Verteilernetzes arbeiten, bereits sehr sperrig, und es ist äußerst schwierig, derartige Motoren mit bis zu zwölf Polen auszuführen. Darüber hinaus ist es, damit sie einwandfrei arbeiten, erforderlich, daß sie für beide Spannungen mit zwei Kondensatoren unterschiedlicher Kapazität ausgestattet sind. Derartige Spezialelektromotoren, die mit stark unterschiedlichen Geschwindigkeiten laufen können, sind nun auf Grund ihrer verwickelten Konstruktion sehr kostspielig. Man hat deshalb bereits einen Zweimotorenantrieb vorgeschlagen, bei dem für die hohe Drehzahl ein normaler zweipoliger Motor und für die niedrigen Drehzahlen ein weiterer mehrpoliger, polumschaltbarer Motor verwendet wird. Dessen Läuferwelle ist hierbei über ein entsprechendes Untersetzungsgetriebe mit der Läuferwelle des zweipoligen Motors gekuppelt. Damit beide Motoren getrennt die Arbeitsmaschine ohne Zuhilfenahme mechanisch betätigter Schaltelemente antreiben können, ist auf die Läuferwelle des zweipoligen Motors eine Fliehkraftkupplung aufgesetzt, die bei eingeschaltetem, polumschaltbaren Motor dessen Läuferwelle über das Untersetzungsgetriebe mit der Läuferwelle des zweipoligen Motors kuppelt und umgekehrt bei eingeschaltetem zweipoligen Motor durch die Fliehkraft voneinander trennt. Elektrisch sind beide Motoren unabhängig voneinander mit dem Netz verbunden. Eine wesentliche bauliche Vereinfachung und Verbilligung des Zweimotorenantriebs der vorgenannten Art ist demgegenüber durch Schaffung einer zusätzlichen gegenseitigen elektrischen Kupplung der Motoren erreichbar. Der erfindungsgemäße Zweimotorenantrieb zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, daß jeder der Motoren zwei Polsysteme aufweist, daß die Pole des ersten Systems um einen halben Polabstand gegen die Pole des zweiten Systems versetzt sind und vom Netz versorgt werden und daß während des Betriebs des Langsamgangmotors der Schnellgangmotor elektrisch angeschlossen bleibt und in seinem zweiten Polsystem einen phasenverschobenen Strom erzeugt, der das zweite Polsystem des Langsamgangmotors speist.The drive of such a shaft by a single electric motor causes difficulties. Single-phase asynchronous motors connected to the mains are, in practice, can only be carried out at speeds below six will. On the other hand, these are single-phase asynchronous motors that can be used with simple or composite voltage of a distribution network are already working very bulky, and it is extremely difficult to produce such motors with up to twelve poles to execute. In addition, in order for them to work properly, it is necessary that they are for both voltages with two capacitors of different capacities are equipped. Such special electric motors with very different Speeds that can run are now due to their intricate construction very expensive. A two-motor drive has therefore already been proposed, a normal two-pole motor for the high speed and a normal motor for the low ones Speeds another multi-pole, pole-changing motor is used. Whose The rotor shaft is connected to the rotor shaft via a corresponding reduction gear of the two-pole motor. So that both motors separate the working machine can drive without the aid of mechanically operated switching elements is on the rotor shaft of the two-pole motor is fitted with a centrifugal clutch, which at switched on, pole-changing motor whose rotor shaft via the reduction gear with the rotor shaft of the two-pole motor and vice versa when the motor is switched on separates two-pole motor from each other by centrifugal force. Both are electric Motors independently connected to the mains. An essential structural Simplification and cheapening of the two-motor drive of the aforementioned type is on the other hand by creating an additional mutual electrical coupling of the engines. The two-motor drive according to the invention is characterized in essentially in that each of the motors has two pole systems that the Poles of the first system by half a pole distance from the poles of the second system are offset and are supplied from the mains and that during operation of the low-speed motor the overdrive motor remains electrically connected and in its second pole system generates a phase-shifted current, which is the second pole system of the low-speed motor feeds.
Als besonders zweckmäßig, insbesondere bei Einsatz des Antriebs für Trommelwaschmaschinen, hat sich hierbei die Maßnahme herausgestellt, daß zur Umkehrung des Drehsinnes des Langsamgangmotors das zweite Polsystem des Schnellgangmotors mit dem zweiten Polsystem des Langsamgangmotors über einen Umkehrschalter verbunden ist_, wenn der Schnellgangmotor leerläuft.As particularly useful, especially when using the drive for Drum washing machines, it has been found that the measure is reversed of the direction of rotation of the low-speed motor is the second pole system of the high-speed motor connected to the second pole system of the low-speed motor via a reversing switch is_ when the overdrive engine is idling.
In sehr vorteilhafter Weise schließt der Schnellaangmotor eine Anlaßvorrichtung mit einer Impedanz ein, welche während des Anlassens die Versorgung seines zweiten Polsystems vom Netz mit phasenverschobenem Strom ermöglicht.In a very advantageous manner, the high speed engine includes a starting device with an impedance which during starting the supply of its second Pole system from the network with phase-shifted current enabled.
Weitere wesentliche Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung des elektrischen Zweimotorenantriebs für eine Waschmaschine, F i g. 2 das elektrische Schaltschema des Antriebs nach F i g. 1 und F i g. 3 einen Teillängsschnitt durch einen als kompakte Einheit ausgebildeten Zweimotorenantrieb nach der Erfindung.Further essential details, advantages and features of the invention result from the following Description. In the drawing is For example, illustrating the invention, FIG. 1 a schematic Representation of the electric two-motor drive for a washing machine, FIG. 2 shows the electrical circuit diagram of the drive according to FIG. 1 and F i g. 3 a partial longitudinal section by a two-motor drive designed as a compact unit according to the invention.
Der dargestellte Zweimotorenantrieb ist beispielsweise einer Trommel 6 einer Waschmaschine zugeordnet. Eine auf der Trommelwelle verkeilte Antriebsscheibe 8 ist über einen Riemen, eine Kette od. dgl. mit einer auf einer Antriebswelle 3 festgelegten Scheibe 4 verbunden. Dem Antrieb der Welle 3 mit relativ hoher Geschwindigkeit, z. B. im Bereich von 3000 U/min, dient ein durch einen beispielsweise zweipoligen einphasigen Asynchronmotor gebildeter Schnellgangmotor 1.The illustrated two-motor drive is, for example, a drum 6 assigned to a washing machine. A drive pulley wedged on the drum shaft 8 is connected to a drive shaft 3 via a belt, a chain or the like fixed disc 4 connected. The drive of the shaft 3 at a relatively high speed, z. B. in the range of 3000 rpm, one is used by a, for example, two-pole single-phase asynchronous motor formed overdrive motor 1.
Dieser Schnellgangmotor 1 läßt sich mit der Antriebswelle 3 über eine nur in einer Antriebsrichtung wirkende Kupplung 30, insbesondere in Form einer Freilauf- oder Trägheitskupplung oder auch einer mechanisch oder elektrisch gesteuerten Kupplung od. dgl. verbinden.This overdrive motor 1 can be with the drive shaft 3 via a Clutch 30 acting only in one drive direction, in particular in the form of a freewheel or inertial clutch or a mechanically or electrically controlled clutch or the like. Connect.
Ein durch einen Zweiphasenmotor mit einer großen Anzahl von Polen, z. B. zehn, zwölf, vierzehn und darüber gebildeter Langsamgangmotor 2, der mit einer relativ geringen Geschwindigkeit umläuft, ist mit der Antriebswelle 3 über eine auf der Motorwelle aufgekeilte Scheibe 7, eine auf der Welle 3 aufgekeilte Scheibe 5 und einem Riemen od. dgl. ständig gekuppelt.One by a two-phase motor with a large number of poles, z. B. ten, twelve, fourteen and above formed slow speed motor 2, which with a rotates relatively low speed, is with the drive shaft 3 via a washer 7 keyed on the motor shaft, a washer keyed on shaft 3 5 and a belt or the like. Constantly coupled.
Der Schnellgangmotor 1 hat ein erstes Polsystem 9, das am Netz 28 liegt und ein zweites Polsystem 10, das über eine Impedanz 11 in Form eines Kondensators, einen Umkehrschalter 13 und einen Unterbrecher 12 mit phasenverschobenem Strom versorgt wird. Der Unterbrecher 12 ist im Betrieb geöffnet, wird jedoch z. B. mittels einer Zentrifugalkupplung während der Anlaßperioden geschlossen gehalten.The overdrive motor 1 has a first pole system 9 which is connected to the network 28 and a second pole system 10 which is supplied with phase-shifted current via an impedance 11 in the form of a capacitor, a reversing switch 13 and an interrupter 12. The breaker 12 is open during operation, but is z. B. kept closed by means of a centrifugal clutch during the starting periods.
Je nach Stellung des Umkehrschalters 13 und damit Drehrichtung des Motors 1 läuft dieser entweder leer um oder treibt über die zwischengeschaltete Kupplung 30 die Welle 3 an.Depending on the position of the reversing switch 13 and thus the direction of rotation of the Motor 1 either runs idle or drives via the intermediate Coupling 30 to shaft 3.
Der Langsamgangmotor 2 enthält für die beiden Phasen zwei entsprechende Polsysteme 14 bzw. 15. Das Polsystem 14 ist mit einer Klemme an einer Klemme des Netzes 28 direkt angeschlossen, und die andere Klemme des Systems ist mit der anderen Klemme des Netzes über einen der Kontakte des Umkehrschalters 13 verbunden. Die Wicklung des Polsystems 14 ist in der Stellung 13 b des Umkehrschalters 13 mit dem Netz 28 verbunden. Diese Stellung entspricht derjenigen, in der der Motor 1 leer umläuft. In der Stellung 13 a ist die Wicklung des Polsystems 14 kurzgeschlossen, während ein Umkehrschalter 16 durch eine nicht dargestellte Steuerung selbsttätig in Öffnungsstellung geführt wird. Dieser die Wicklung des Polsystems 15 des Langsamgangmotors 2 mit der Hilfswicklung des Polsystems 10 des Schnellgangmotors 1 verbindende Umkehrschalter 16 wird periodisch in die eine und die andere von zwei Kontaktstellungen mittels einer nicht dargestellten Zeitschaltvorrichtung verstellt. Hierfür ist ein kleiner Motor 17 vorgesehen, der so parallel zur Wicklung des Polsystems 14 liegt, daß er nur arbeitet, wenn diese Wicklung unter Spannung steht. Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Antriebs ist wie folgt: Zum schnellen Inbetriebsetzen der Trommel 6 wird der Motor 1 mit dem Netz durch Überführen des Umkehrschalters 13 in die Stellung 13 a verbunden. Der Schnellgangmotor 1 dreht sich dann in dem Sinn, in dem die Kupplung 30 die Welle 3 und damit die Trommel 6 antreibt.The slow-speed motor 2 contains two corresponding pole systems 14 and 15 for the two phases Reversing switch 13 connected. The winding of the pole system 14 is connected to the network 28 in the position 13 b of the reversing switch 13. This position corresponds to that in which the engine 1 rotates idle. In the position 13 a, the winding of the pole system 14 is short-circuited, while a reversing switch 16 is automatically moved into the open position by a control (not shown). This reversing switch 16, which connects the winding of the pole system 15 of the slow-speed motor 2 with the auxiliary winding of the pole system 10 of the high-speed motor 1, is periodically adjusted to one and the other of two contact positions by means of a timing device, not shown. For this purpose, a small motor 17 is provided which is so parallel to the winding of the pole system 14 that it only works when this winding is under tension. The operation of the drive according to the invention is as follows: To quickly start up the drum 6, the motor 1 is connected to the mains by moving the reversing switch 13 to position 13 a. The overdrive motor 1 then rotates in the sense in which the coupling 30 drives the shaft 3 and thus the drum 6.
Zum Umschalten auf langsame Geschwindigkeit wird der Umkehrschalter 13 in die Stellung 13 b übergeführt. Die Wicklung des Polsystems 14 des Langsamgangmotors 2 liegt dann an Spannung, und der Drehsinn des Schnellgangmotors 1 wird umgekehrt, so daß seine Kupplungsverbindung mit der Welle 3 aufgehoben wird. Er dreht leer und induziert in der Wicklung seines Polsystems 10 einen um eine Viertelperiode phasenverschobenen Strom. Die Wicklung des Polsystems 15 des Langsamgangmotors 2 ist über den Umkehrschalter 16 mit der Wicklung des Polsystems 10 und die Wicklung des Polsystems 14 über den in der Stellung 13 b befindlichen Umkehrschalter 13 mit dem Netz 28 verbunden. Der Umkehrschalter 16 bestimmt den Drehsinn dieses Antriebs alternierend in der einen und in der anderen Richtung. Die Kupplung 30 bleibt unwirksam, selbst wenn der Langsamgangmotor 2 die Welle 3 im gleichen Drehsinn wie der Motor 1 antreibt, da die Drehzahl erheblich unter der des Motors 1 liegt.To switch to slow speed, the reversing switch 13 is moved to position 13 b. The winding of the pole system 14 of the low-speed motor 2 is then connected to voltage, and the direction of rotation of the high-speed motor 1 is reversed, so that its coupling connection with the shaft 3 is canceled. It rotates idle and induces a current that is phase-shifted by a quarter of a period in the winding of its pole system 10. The winding of the pole system 15 of the slow-speed motor 2 is connected to the winding of the pole system 10 via the reversing switch 16 and the winding of the pole system 14 is connected to the network 28 via the reversing switch 13 in position 13b. The reversing switch 16 determines the direction of rotation of this drive alternately in one and the other direction. The clutch 30 remains ineffective even if the low-speed motor 2 drives the shaft 3 in the same direction of rotation as the motor 1, since the speed is considerably below that of the motor 1.
Das Verhältnis der Schnellganggeschwindigkeit zur Langsamganggeschwindigkeit ist auf diese Weise durch das Verhältnis der Anzahl der Pole der beiden Motoren zueinander und durch das Verhältnis der Scheiben 5 und 7 und der Scheiben 4 und 8 zueinander bestimmt. Daraus ergibt sich, daß beim erfindungsgemäßen Antrieb ohne Schwierigkeiten sehr unterschiedliche Geschwindigkeitsverhältnisse der Einheit möglich sind.The ratio of the high speed to the slow speed is in this way by the ratio of the number of poles of the two motors to each other and by the ratio of the disks 5 and 7 and the disks 4 and 8 determined to each other. It follows that the drive according to the invention without Difficulties very different speed ratios of the unit possible are.
Andererseits ist der Langsamgangmotor 2 periodisch umsteuerbar, ohne daß Anlaßkondensatoren vorgesehen sein müssen und ohne daß das Netz periodisch gestört wird.On the other hand, the slow-speed motor 2 can be reversed periodically without that starting capacitors must be provided and without periodically disturbing the network will.
Der erfindungsgemäße Zweimotorenantrieb kann leicht mit zwei Spannungen betrieben werden. Je nach der Spannung der zur Verfügung stehenden Stromquelle braucht gegebenenfalls lediglich ein Schaltungswechsel des Schnellgangmotors vorgenommen zu werden. Da eine der Wicklungen des den Langsamgangmotor 2 bildenden Zweiphasenmotors von der Wicklung des Polsystems 10 des Schnellgangmotors 1 versorgt wird, ist nämlich lediglich Voraussetzung, daß der Anschluß der Wicklung des Polsystems 14 abgewandelt und diese Wicklung in Form von zwei Kreisen ausgebildet ist, die durch einen einfachen Umschalter in Reihe oder parallel schaltbar sind.The two-motor drive according to the invention can easily be operated with two voltages. Depending on the voltage of the available power source, it may only be necessary to change the circuit of the overdrive motor. Since one of the windings of the two-phase motor forming the slow-speed motor 2 is supplied by the winding of the pole system 10 of the high-speed motor 1, the only prerequisite is that the connection of the winding of the pole system 14 is modified and this winding is in the form of two circles, which are formed by a simple changeover switches can be switched in series or in parallel.
Es ist andererseits möglich, den Schnellgangmotor 1 als Spannungsteiler zu verwenden, indem die Wicklung des Polsystems 14, des Langsamgangmotors 2 und der Motor 17 an die Klemmen des einen der beiden, durch die Wicklung des Polsystems 9 des Schnellgangmotors 1 gebildeten Kreise geschaltet wird. Die Änderung der Verbindung beeinflußt auf diese Weise nur den Schnellgangmotor 1. Die Wicklung des Polsystems 14 des Langsamgangmotors 2 und der Motor 17 bleiben an die Klemmen des einen der Elementarkreise der Wicklung des Polsystems 9 angeschaltet, die in Serie oder parallel mit dem anderen Elementarkreis liegen kann. Diese Möglichkeiten gestatten noch eine weitere Erleichterung der Konstruktion des den Langsamgangmotor 2 bildenden Zweiphasenmotors.On the other hand, it is possible to use the overdrive motor 1 as a voltage divider to be used by the winding of the pole system 14, the low-speed motor 2 and the motor 17 to the terminals of one of the two, through the winding of the pole system 9 of the overdrive motor 1 formed circles is switched. The change of connection In this way only affects overdrive motor 1. The winding of the pole system 14 of the slow speed motor 2 and the motor 17 remain on the terminals of one of the Elementary circuits of the winding of the pole system 9 are connected, in series or in parallel can lie with the other elementary circle. These possibilities allow one more further relief the construction of the low speed motor 2 forming two-phase motor.
Wie beispielsweise in F i g. 3 dargestellt, kann der erfindungsgemäße Antrieb in Form einer kompakten Konstruktion ausgebildet sein. Wie ersichtlich, hat der Rotor des im Axialschnitt dargestellten einphasigen, zweipoligen Schnellgangmotors 1 mit Hilfspol eine Kurzschlußwicklung 24 und der Stator Induktions- und Anlaßpole, deren einer bei 25 im Schnitt dargestellt ist. Das Gehäuse des Motors 1 geht an seiner rechten Seite in einen verjüngten Teil 18 über, der in einen zylindrischen Abschnitt ausläuft, auf dessen Außenseite ein Blechpaket 19 aufgesetzt ist, das den Stator des zweiphasigen Langsamganb motors 2 bildet. Die Induktionspole des Motors, von denen nur einer im Axialschnitt dargestellt ist, werden durch am Stator 19 angebrachte Spulen 20 gebildet.For example, as shown in FIG. 3, the drive according to the invention can be designed in the form of a compact construction. As can be seen, the rotor of the single-phase, two-pole overdrive motor 1 with auxiliary pole shown in axial section has a short-circuit winding 24 and the stator has induction and starting poles, one of which is shown at 25 in section. The housing of the motor 1 merges on its right side into a tapered part 18 which terminates in a cylindrical section, on the outside of which a laminated core 19 is placed, which forms the stator of the two-phase slow motor 2. The induction poles of the motor, only one of which is shown in axial section, are formed by coils 20 attached to the stator 19 .
Der Rotor 23 des Langsamgangmotors ist topfkäfigartig ausgebildet. Er dreht sich an der Außenseite des Stators und ist mit einer Antriebsscheibe 21 fest verbunden, die die Trommel 6 der Waschmaschine über einen Riemen od. dgl. direkt antreibt.The rotor 23 of the low-speed motor is designed like a pot cage. It rotates on the outside of the stator and is connected to a drive pulley 21 firmly connected, which od the drum 6 of the washing machine via a belt. Like. Directly drives.
Diese Antriebsscheibe 21 ist koaxial zur Welle des Schnellgangmotors über eine Freilaufkupplung 22 derart angeordnet, daß sie durch diese Welle nur in einer Drehrichtung angetrieben wird.This drive pulley 21 is coaxial with the shaft of the overdrive motor Arranged via a one-way clutch 22 in such a way that it is only through this shaft in is driven in one direction of rotation.
Das Geschwindigkeitsverhältnis wird dann nur durch die Anzahl der Pole der beiden Motoren bestimmt, wobei zu berücksichtigen ist, daß der den Langsamgangmotor 2 bildende Zweiphasenmotor leicht mit vierzehn Polen oder mehr ausgeführt werden kann.The speed ratio is then only determined by the number of Poles of the two motors are determined, taking into account that the low-speed motor 2 forming two-phase motor can easily be made with fourteen poles or more can.
Das elektrische Arbeitsprinzip der Anordnung der beiden Motoren, wie es oben beschrieben ist, ist selbstverständlich auch in Fällen einsetzbar, in denen die Motoren nicht zum Antrieb des gleichen Apparates verwendet werden. Es kann überall dort Anwendung finden, wo ein Motor, gleichgültig, ob dieser mit einem angetriebenen Aggregat verbunden ist oder nicht, eine Hilfsspannung erhält, um gleichzeitig oder nicht mehrere andere Motoren anzulassen. Man kann auf diese Weise mit einer einzigen einphasigen Netzspannung oder einer einphasigen Erregerspannung das Anlassen, die Umkehrung der Laufrichtung und die zweiphasige Wirkung einer Anzahl anderer Motoren sicherstellen. Dies ist insbesondere bei einer Apparateanordnung, die den Betrieb einer Hausinstallation sicherstellt oder den Antrieb eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeuges bewirkt, anwendbar.The electrical working principle of the arrangement of the two motors, such as it is described above can of course also be used in cases in which the motors are not used to drive the same apparatus. It can go anywhere Can be used where there is a motor, regardless of whether it is driven by one Aggregate is connected or not, receives an auxiliary voltage at the same time or not to start several other engines. One can do this with a single single-phase mains voltage or single-phase excitation voltage starting the Reversal of the direction of rotation and the two-phase action of a number of other motors to ensure. This is particularly the case with an apparatus arrangement that controls the operation a house installation or the drive of a land, water or air vehicle causes, applicable.
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Citations (1)
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-
1963
- 1963-01-04 DE DEC28824A patent/DE1246863B/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1750856U (en) * | 1957-06-15 | 1957-08-22 | Himmelwerk A G | ELECTRIC DRIVE FOR WORK MACHINES WITH SEVERAL SPEEDS, WIDELY DIVIDED. |
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