DE1764921A1

DE1764921A1 - Verstellbares elektromagnetisches Relais

Info

Publication number: DE1764921A1
Application number: DE19681764921
Authority: DE
Inventors: Claude Quichaud
Original assignee: Compagnie Generale dElectricite SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1967-09-14
Filing date: 1968-09-04
Publication date: 1971-12-02
Also published as: DE1764921C3; DE1764921B2; BE720338A; CH480728A; DK120807B; US3559129A; GB1231414A; AT300089B; FR1544085A; NL6812825A; AT299363B; ES357977A1; DK128430B

Description

Patentanwälte

Dipl.-ing. Zimmermann DipL-ing. Leinweber * « *qee

München 2, Sosental 7 ^% ^öep§ ^ηΌ0

Tel. 261969.

Compaq nie 3enerale d'iülectricite, Paria (Frankreich)

Verstellbares elektroma^netiashes Relais

Die Erfindung betrifft ein hochempfindliches, verstellbares elektromagnetisches Relais und insbesondere ein elektromagnetisches Relais, bei welchem ein Anker in seiner Ruhestellung, in welcher er an zwei Hagnetpolen eines Joches klebt, mittels eines in ih-.il durch einen Dauermagnet erzeugten Polarisation&flusses trotz der Gegenwirkung eines mechanischen Sners ie speicher s gehalten ist, welcher auf diesen Anker eine ihn aus seiner Ruhestellung drängende Kraft ausübt und dessen mechanische Energie freige-

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ORIGINAL INSPECTED

^eben ist, vjenn diese Kraft infolge eines durch eine Steuerwicklung in dem Anker erzeugten Flusses in einer der Richtung des Polarisationsflusses entgegengesetzten Richtung nicht mehr durch den anklebenden Anker zurückgehalten ist.

Elektromagnetische Relais mit einem Haltemagnet sln-i beispielsweise aus der USA-Patentschrift 2 166 vom 29. Juni 1935 bekannt. Diese Relais besitzen im allgemeinen einen Dauermagnet, der mit zwei parallel zu seinen Polen angeordneten magnetischen Kreisen zusammenarbeitet, deren einer einen durch die beiden Polflächen angezogenen Anker besitzt, und deren anderer aus zwei ferroaiagnetisehen Teilen besteht, die durch einen einen magnetischen Shunt bildenden Luftspalt voneinander getrennt sind. Auf den Anker wirkt in entgegengesetzter Richtung eine Feder ein| ferner sind hierbei Einrichtungen zur Regelung des magnetischen Shunts, der Federkraft oder des Hebelarmes dieser Feder vorgesehen. Die Reluktanz des Ankers kann durch Regelung des zwischen dem Anker und den Polflächen bestehenden Luftspaltes in festgelegten Grenzen gehalten werden·

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Die serienmäßige Herstellung derartiger Relais mit einem Dauermagnet von geringem Verbrauch ist jedoch sehr schwierig, da folgende Anforderungen erfallt werden mUsseni

Es müssen magnetische Kontakte von sehr geringer Reluktanz zwischen dem Anker und den Polflächen des Jochs serienmäßig hergestellt werden können; der Anker muß eine sehr genaue Stellung gegenüber dem Joch einnehmen; Reibungen, die durch die F'Uirung der beweglichen Teile entstehen, m'issen vermieden werden; es müssen einfache Einrichtungen zur mahnetirchen und mechanischen Regelung vorgesehen sein, rfenn ein Dichtungssysteni vorgesehen ist, können die Änderungen der elastischen Eigenschaften der Bälge oder Menbrenen sur ^certragung der 3ewegunr: des Ankers auf einen Sf-^SeI eine .änderung der elektrischen Eigenschaften des Relais zur Folge haben.

Siel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten durch Schaffun-: konceruptiver Anordnungen zv. überwinden, mit deren Hilfe ein ele>tronas'-'netischer Relais hergestellt uerde.: l:anii, de?"en Steuerung sehr v:eni> Energie braucht, das einer, einfachen und robusten Aufbau imd geringe Abmessungen, insceroi:oere ein; rreringe I/4nge, cesit::* \·λϊ ir. einem a'o- ~:edichte⁴e-". "ehäuse aiveordr.et irt.

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BAD ORIGINAL

Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemäße elektromagnetische Relais insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß das Joch des Relais aus einem von zwei fischen,zueinander parallelen Teilen gebildeten magnetischen Kreis besteht, an deren einem Ende zwei Pole und ein beweglicher Anker und an deren anderem Ende zwischen den beiden Teilen ein Luftspalt vorgesehen ist, vor welchem der Dauermagnet angeordnet is$, und zwischen denen ein unmagnetisches Zwischenstück vorgesehen ist, welches einen magnetischen Shunt bildet.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung sind die beiden flachen, zueinander parallelen Teile des magnetischen Kreises in ihrem mittleren Abschnitt durch ein unmagnetisches Zwischenstück geringer Stärke voneinander getrennt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Stellung des Dauermagnets vor dem Luftspalt zur Änderung des das Ankleben des Ankers an dem Joch des Relais bewirkenden Flusses verstellbar.

Weiterhin ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Anker zu den beiden wesentlichsten Teilen des magnetischen Kreises parallel angeordnet let und

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an den beiden, von zwei abgewinkelten Teilen dieses magnetischen Kreises gebildeten Polen anliegt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Relais sich in einem abgedichteten Gehäuse befindet, und daß der Stößel durch eine balgartige Membran abgedichtet ist, welche seine Austrittsstelle umgibt.

Ferner besteht ein Merkmal der Erfindung darin, daß das Joch des Relais im wesentlichen aus zwei flachen und im wesentlichen rechteckigen 'Teilen besteht, deren eines zur Bildung der beiden Pole, an denen der Anker anliegt, L-förmig abgewinkelt ist.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung besteht das Joch des Relais aus zwei flachen, durch Schrauben miteinander befestigten Polstücken und einem unmagnetischen Zwischenstück geringer Stärke,das zwischen zwei ebenen Flächen dieser Polstücke angeordnet ist und einen magnetischen Shunt bildet.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, da£ der Anker en einem verschwenkbaren Halter

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angebracht ist, auf welchen der mechanische Energiespeicher einwirkt, und daß der mechanische Energiespeicher insbesondere mittels einer Stellschraube verstellbar ist.

Erfindungsgemäß ist der Dauermagnet ferner durch eine Feder gegen das Joch angedrückt und 1st mittels einer Gegendruckfeder und einer Stellschraube verschiebbar.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Halter des Ankers einstückig und besitzt einen rechtwinkelig uracreboronen Teil mit einer Aussparung, in weir, r der mittels einer Befestigungseinrichtung, beispielsweise einem Bügel, au diesem Halter festgeklammerte Anker angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Relais 1st schließlich dadurch gekennzeichnet, daß der Halter des Ankers an dem Joch des Relais in an diesem Joch vorgesehenen V-förmigen Einschnitten angelenkt 1st.

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* * σ _{BAD 0RlG)NAL}

Bei einer Ausführungsform der Erfindung besitzt das Relais ein Joch, das aus zwei flachen, im wesentlichen rechteckigen Teilen besteht, die über ein un~ ma^netisches Zwischenstück a-neinander anliegen und mit einem Dauerma-gnet gekoppelt sind, welcher parallel zu diesen beiden Teilen unter einem von ihnen vor einem Luftspalt angeordnet ist. Dieser Luftspalt ist zwischen den beiden Teilen des Jochs auf einer Seite angeordnet, die den beiden Polen entgegengesetzt 1st, an welchen der Anker anliegt. Der Anker wird durch den vom Dauermagnet in dem magnetisehen Kreis erzeugten FlU'3 in seiner Ruhestellung °-^%ehc.i/;er., ir uelcher er an den Tiagnetischen Kreis klebt, i'erner ist hierbei ein Halter für den Anker vorsesehen, welcher durch Einwirkung einer Feder vers'chwenkbar ist, sowie eine an einem Teil des magnetischen Kreises angeordnete Wicklung, durch welche der Anker vom magnetischen Kreis abgelöst wird, wenn sie von einem Stroapfturchflossen ist.

Keltere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbelspiels eines erflndungsgemäßen Relais, wobei auf die beille gende Zeichnung Bezug genommen ist. in dieser Zeichnung seigti

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FIg. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus des erfindungsgemäßen Relaisj

Fig. 2 eine auseinandergezogene Darstellung des

magnetischen Kreises;

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt in der Längsachse des Relaisj

Flg. ¹^ eine Draufsicht auf das Relais bei abgenommenem Deckeli

Fi£« 5 eine Darstellung der Befestigung des Ankers in seinem Halter.

Die in den Figuren dargestellte Ausführungsform (vgl. insbesondere Fig. 1) besitzt einen Dauermagnet 1 und ein Joch, welches aus zwei aneinander anliegenden und durch ein unmagnetisches Zwischenstück k voneinander getrennten flachen Polstücken 2 und 3 von Im wesentlichen rechteckiger Form besteht, ferner einen Anker 5» der durch den von dem Dauermagnet 1 In dem magnetischen Kreis erzeugten Fluß in seiner Ruhestellung gehalten wird bzw. an diesem magnetischen Kreis

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anklebt, und eine Wicklung 6, die auf dem Teil 2 des magnetischen Kreises angeordnet ist und bei Durchfließen eines elektrischen Stromes das Ablösen des Ankers von dem magnetischen Kreis gestattet. Zwischen den Polstücken 2 und 3 ist ein Luftspalt 7 vorgesehen, bei dem der Dauermagnet 1, der die Form eines kurzschenkeligen U besitzt, an diesen Polstücken 2 und 3 anliegt. Der Anker 5 ist an einem Halter 3 befestigt, welcher an dem Punkt 9 am Joch 3 angelenkt ist.

Die beiden Polstlicke 2 und 3 haben eine rechteckige, flache Form und sind mittels Schrauben 10 oder auf andere ähnliche VIeise aneinander befestigt und durch ein rechteckiges dünnes Zwischenstück ^- aus unmagnetischem liaterial voneinander getrennt. Das aus einem T-förmigen Teil hergestellte Polstück 2 ist L-förmig umgebogen. Die i'/icklung 6 ist über eine zweiteilige Spule auf dem von dem umgebogenen Schenkel des T-förmigen Stückes gebildeten schmalen Teil aufgewiekelt. Das Polstück 3 1st massiv und kann auf vorteilhafte Welse aus einem Profilteil mit einem dem Schnittprofil des Polstücks ent sprechenden Profil hergestellt werden. Das Polstück 3 besitzt einen oder mehrere V-förmige Einschnitte Ii, welche die Schwenfclager des Halters 8 des Ankers 5 dar-

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stellen. Diese V-förmigen Einschnitte können durch Warmverformen oder Ziehen mit groSer Genauigkeit hergestellt werdenj auf diese Weise ist zur Herstellung dieser Schwenklager nur ein einziger Arbeitsgang erforderlich, wodurch die Abgratarbeiten vereinfacht werden. Das unmagnetische Zwischenstück 4 ist zwischen den beiden geschliffenen Auflageflächen 12 und 13 der Polstücke 2 und 3 festgeklemmt. Das Polstück 3 besitzt eine Nut 7, die zur Bildung des zwischen den beiden Polstücken 2 und 3 vorgesehenen Luftspaltes 7 bestimmt ist. Das Polstück 3 besitzt ein rechtwinkelig abstehendes Teil 36, dessen Stärke gleich der Stärke des unmagnetischen Zwischenstückes 4 plus der Stärke des Polstückes 2 1st, so*daß das Ende dieses Teils 36 it de» Unterseite des Polstückes 2 bündig ist. Das Polstück 3 ist ferner mit einer Nut ltyfrnrsehen, durch welche ein Polschuh 15 zur Auflage des Ankers 5 gebildet wird. ,

Der Kontakt zwischen dem Anker 5 und den polstükken 2 und 3 vollzieht sich so, daß die Kontaktflächen konstant und von dem bei der Stellung des Ankers In seinem Träger 3 bestehenden Spiel unabhängig sind. Dies wird dadurch erreicht, dafl der Anker 5 dl· Polflächen der Polatücke 2 und 3 kreuatwels· überlappt.

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Zu diesem Zweck 1st die Nut I^ in dem Polstück 3 vorgesehen. Der in den V-förmigen Einschnitten 11 des Polstückes 3 verschwenkbare Halter 8 (vgl. Fig. 5) besitzt eine Aussparung 16, durch welche der Anker 5 in Stellung gehalten wird, und Überträgt die von einer Feder 17 ausgeübte Kraft ohne Verwendung eines Zwischengliedes auf diesen Anker. Der Halter 8 ist mittels Teilen 18, welche in den V-förmigen Einschnitten 11 dieses Polstückes schwenkbar gelagert sind, sowie mittels eines Teils 19» welches in eine in dem Polstück 3 vorgesehene Aussparung 20 eingreift, an diesem Polstück angelenkt. Der Anker 5 ruht in der in dem rechtwinkelig abgebogenen Teil 21 des Halters 8 vorgesehenen Aussparung 16 auf einem Anschlag und ist durch zwei Lappen 23 geführt} die Vorsprünge Zk des Ankers 5 greifen in Aussparungen 25 des Halters 8 ein. Ferner sind Einrichtungen zur Verbindung des Ankers 5 mit seinem Träger 8 vorgesehen, beispielsweise ein Bügel 26, der auf den Träger 8 geklemmt wird. Hit Hilfe einer Schraube 27 kann der Hebelarm der von der Feder 17 ausgeübten Kraft in bezug auf die von den V-förraigen Einschnitten 11 gebildeten Schwenklager verändert werden« Mittels einer im Gehäuse befestigten Schraube 29, einer Gegendruckfeder 28 und einer Blatt feder 38, welche den Magnet 1 gegen den magnetischen Kreis angedrückt hält, kann dieser Magnet 1 vor der

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Aussparung 7 verschoben werden, wodurch der Magnetfluß, welcher das Ankleben des Ankers bewirkt, durch Kurzschließen eines Teils dieses Magnets verändetb wird. Anstelle der Feder 28 können auch eine Blocklerschraube oder andere ähnliche Kittel verwendet werden.

Das aus den Polstücken 2 und 3 bestehende Joch ist in einem mit einem Deckel 31 versehenen Gehäuse 30 befestigt. Die Bewegung des Ankers 5 wird über einen Stößel 32 nach außen übertragen.

Die Organe zur Übertragung dieser Bewegung sind durch eine Membran 33 abgedichtet, die beispielsweise mittels eines von Schrauben 3^ gehaltenen Ringes 43 an dem Deckel 31 befestigt ist. Diese Membran enthält eine Feder 35» die über diese Membran derart gegen einen an dem Stößel 32 vorgesehenen Flanschring drückt, so daß zwischen dem Anker 5 und dem Ende des Stößels 32 ständig ein Spiel von beispielsweise ungefähr 0,5 nun besteht. Hierdurch wird vermieden, daß die Betriebsschwelle des Relais durch Reibung des Stößels 32 infolge von Korrosion seiner Führungsstellen verändert wird. Dieses Spifcl ist einstellbar, da der Stößel 32 an dem benachbarten Teil des zu steuernden Organs, beispielsweise eines Schutzschalters, auf welchen das Relais mechanisch einwirken

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soll, anliegt. Bei Vervrendung eines Metallbalges kann dieses Spiel auch durch die Eigenelastizität des Balges erreicht werden.

Das erfindungssemäße Relais arbeitet auf folgende V/eise:

1/enn in der S teuer wicklung 6 kein Strom fließt, erzeugt der Ilagnet 1 in dem magnetischen Kreis einen Fluß 0_U, durch welchen der Anker angezogen wird, und einen Pluß 0^ in dem magnetischen Shunt 4. Der Anker klebt hierbei an den Polflächen der Polstücke 2 und Wenn in der Wicklung ein Strom in einer Richtung fließt, bei welcher der entsprechende Kigenfluß sich von dem Pluß 0. substrahiert und sich zu dem Pluß 0 addiert, so verringert sich die magnetische Anziehungskraft des Ankers, dieser wird von der Peder 1? gezogen, stößt an den Stößel 32 und nimmt ihn in seiner Bewegung mit, so daß er in der gewünschten Weise mechanisch auf das zunächst liegende Teil dec; zu steuernden Organs einwirkt.

Das erfiiidungscemäße 'ftelaia bietet folgende Vorteile»

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Der Anker und seine Zwischenräume zwischen den Kontaktstellen befinden sich im Inneren eines abgedichteten Gehäuses, welches diese gegen Staub und Feuchtigkeit schützt.

Die Abdichtung ist so ausgeführt, daß eine Änderung der Elastizitätseigenschaften des Balges oder eine Beschädigung der StöSelführung auf die elektrischen Merkmale des Relais keinen Einfluß hat|

Der Aufbau des erfindungsgemäßen Relais, die Ausbildung der Polstücke und die Einrichtungen zur magnetischen und mechanischen Regelung gestatten eine indu.:■*■:.. xsl l.?. serienmäßige Herstellung des erfin&iuigagemäßen Relais, Die magnetischen Parameter können nämlich ohne Schwierigkeit bestimmt werden« Der aus den zwei Schenkeln des Jochs gebildete magnetische Kreis gestattet die Peststellung aller magnetischen Merkmale, welche den Betrieb des Relais bei einer bestimmten Steuerlelstung betreffen»

Die Erfindung ist nicht auf daa hler beschrie bene AusfUhrungsbeisplel beschränkt. Im Rahmen der Erfindung können insbesondere verschiedene Anordnungen geändert oder verschiedene Xlfctel durch andere gleichwertige MIttel ersetzt werden·

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Claims

Patentansprüche

l) Elektromagnetisches Relais, bei welchem der Anker in seiner Ruhestellung, in welcher er an zwei Magnetpo len eines Joches klebt, mittels eines in ihm durch einen Dauermagnet erzeugten.Polarisationsflusses trotz der Gegenwirkung eines mechanischen Energiespeichers gehalten ist, welcher auf diesen Anker eine ihn aus seiner Ruhestellung drängende Kraft ausübt und dessen mechanische Energie freigegeben ist, wenn diese Kraft infolge eines durch eine Steuerwicklung in dem Anker erzeugten Flusses in einer der Richtung des Polarisationsflusses entgegengesetzten Richtung nicht mehr durch den anklebenden Anker zurückgehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch des Relais von einem aus zwei flachen, parallelen Teilen (2,3) bestehenden magnetischen Kreis gebildet ist, an deren einem Ende zwei Pole und ein Anker (5) und an deren anderem Ende zwischen diesen beiden Teilen ein Luftspalt (7) vorgesehen ist, gegenüber welchem sich ein Dauettaagnet (1) befindet, und zwischen denen ein unmagnetisches Zwischenstück (*(■) geringer Stärke vor gesehen 1st, welches einen magnetischen Shunt darstellt« und. dftfl der Dauermagnet (1) bei dem zwischen den beiden Teilen des magnetischen Kreises vorgesehe-

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nen Luftspalt an dem Joch anltegt und gegenüber diesem Luftspalt zur Änderung des das Ankleben des.Ankers (5) an dem Joch des Relais bewirkenden Flusses verschiebbar ist.

2. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der Anker (5) zu den beiden wesentlichsten Teilen (2,3) des magnetischen Kreises parallel angeordnet ist und an den beiden, von zwei abgewinkelten Teilen dieses magnetischen Kreises gebildeten Polen anliegt.

3. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich in einem abgedichteten Gehäuse (30,31) befindet, und daß der Stößel (32) durch eine balgartige Membran (33) abgedichtet ist, welche seine Austrittsstelle umgibt.

*K Elektromagnetisches Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche! dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Joch des Relais Im wesentlichen aus zwei flachen und im wesentlichen rechteckigen Teilen (2,3) besteht, deren eines (2) zur Bildung der beiden Pole, an denen der Anker (5) anliegt, L-förmlg abgewinkelt ist.

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5. Elektromagnetisches Relais nach einem der vorhergehenden Ansprache, dadurch gekennzeich net, daß das Joch des Relais aus zwei flachen, mit-,tels Schrauben (10) aneinander befestigten Polstücken (2,3) und aus einem unmagnetlschen Zwischenstück (^) besteht, das zwischen zwei ebenen Flächen dieser Polstücke angeordnet ist und einen magnetischen Shunt darstellt.

6. Elektromagnetisches Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der Anker (5) an einem verschwenkbaren Halter (3) angebracht ist, auf welchen der mechanische Energiespeicher (17) einwirkt.

7. Elektromagnetisches Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der mechanische Energiespeicher (V) insbesondere mittels einer Stellschraube (27) verstellbar ist.

8. Elektromagnetisches Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der Dauermagnet (1) durch eine Feder (38) an das Joch (2,3) angedrückt ist.

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9. Elektromagnetisches Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch geke'nnzelch net, daß die Stellung des Dauermagnets (1) durch eine Gegendruckfeder (28) und eine Stellschraube (29) re gulierbar ist.

10. Elektromagnetisches Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzelch - net, daß der Halter (8) des Ankers (5) einen rechtwinkelig abgewinkelten Teil (21) mit einer Aussparung
(l6) besitzt, in welcher der Anker (5) angeordnet 1st, der mittels einer Befestigungsvorrichtung, beispielsweise einem Bügel (26), an diesem Halter angeklammert
ist.

11. Elektromagnetisches Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzelch net, daß der Halter (3) des Ankers (5) an dem Joch
(2,3) des Relais in an diesem Joch vorgesehenen V-förmlgen Einschnitten (11) angelenkt ist.

12. Elektromagnetisches Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeioh -net, daß der Dauermagnet (1) die Form eines U mit
kurzen Schenkeln besitzt.

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