DE69702787T2 - Kopfaufhängungsarm - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in oder bezüglich Plattenlaufwerke. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Verbesserungen beim Befestigen von Schreib-Leseköpfen und bei Anordnungen für das Laden/Entladen von Plattenlaufwerken. Die Erfindung eignet sich insbesondere aber nicht ausschließlich für Magnetfestplattenlaufwerke mit herausnehmbarer Kassette.
- Das Erscheinen von Multimedien und die stets wachsenden Anforderungen an Computerplattenlaufwerkhersteller, Festplattenlaufwerke mit größerer Speicherkapazität und schnellerer Zugriffszeiten herzustellen, hat zur Entwicklung von herausnehmbaren Festplattenlaufwerken geführt. Bei solchen Vorrichtungen können Festplattenkassetten aus dem Laufwerk herausgenommen und ausgetauscht werden, benötigen jedoch dynamische Kopflade- und -entlademechanismen, um die Schreib-Leseköpfe des Laufwerks in und von den Magnetmedien zu laden und entladen.
- Zur Zeit erhältliche dynamische Kopflademechanismen sind im allgemeinen dazu entwickelt worden, die Speicherdichte zu erhöhen (eher als das Herausnehmen von Medien zu ermöglichen), indem die Struktur der Medien reduziert wird, um niedrigere Gleithöhen und verminderte Ausgangsdrehmomente für Spindelmotoren zu ermöglichen. Viele zur Zeit erhältliche dynamische Lademechanismen verwenden einen "seitlichen Hub", was eine Verdrehung der Kopfaufhängung und eine zusätzliche Kopflageverschiebung und somit ein nichtideales Kopfladen zur Folge hat. Diese Mechanismen brauchen zudem Gleitreibung, was zu Verschmutzung führt. Eine solche Verschmutzung kann zu Beschädigungen der Medien und deshalb zu Datenverlust oder im schlimmsten Fall zu einem katastrophalen Versagen des Kopfs führen.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in Laufwerken einschließlich verbesserter Kopfaufhängesysteme und dynamischer Lademechanismen, besonders für Plattenlaufwerke mit herausnehmbaren Kassetten. Die Erfindung eignet sich insbesondere für induktive Kopfvorrichtungen, kann jedoch auch bei magnetoresistiven Vorrichtungen verwendet werden, bei denen der Kopf noch anfälliger gegenüber Verschmutzung ist, was zu ungleichen Temperaturen führt.
- Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Plattenlaufwerk bereitgestellt, das aus zumindest einem Schreib-Lesekopf, der an einem Aufhängearm befestigt ist, besteht, wobei der Aufhängearm an einem Zugriffsarm befestigt ist, wodurch der Schreib-Lesekopf parallel zu einer Oberfläche einer Datenspeicherplatte verschoben werden kann, wobei der Aufhängearm aus einem elastischen Element besteht, das so geformt ist, daß der Schreib-Lesekopf in eine senkrechte Lage zur Plattenoberfläche hin gelenkt wird, wobei ein Anschlag bereitgestellt wird, der an dem Zugriffsarm befestigt ist und ausgeführt ist, um die Bewegung des Schreib-Lesekopfs zur Plattenoberfläche hin zu begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß: das Plattenlaufwerk ein Plattenlaufwerk mit herausnehmbarer Kassette ist, das ausgeführt ist, um austauschbare Plattenkassetten aufzunehmen, wobei die Dicke von einer Kassette zur anderen verschieden sein kann; und, daß die Anordnung des Anschlags derart ist, daß bei Platten mit einer Dicke, die über einem vorbestimmten Minimalwert ist, der Schreib-Lesekopf bei Gebrauch die Plattenoberfläche berührt, bevor der Aufhängearm den Anschlag berührt, während bei Platten mit einer Dicke, die weniger als der oder gleich dem Minimalwert ist, der Aufhängearm den Anschlag berührt, bevor der Schreib- Lesekopf die Plattenoberfläche berührt.
- EP-A-451959 offenbart ein Plattenlaufwerk, das die Bewegung des Schreib- Lesekopfes zur Plattenoberfläche hin begrenzt.
- Das Plattenlaufwerk kann eine Vielzahl von Schreib-Leseköpfen aufweisen, die an einer entsprechenden Vielzahl von Aufhängearmen befestigt sind, wobei die Aufhängearme an einer gemeinsamen Zugriffsarmanordnung befestigt sind und jeweils einen zugehörigen Anschlag aufweisen. Die Köpfe können derart angeordnet werden, um nach Bedarf an einer oder mehreren Oberflächen von einer oder mehreren Platten zu arbeiten.
- Vorzugsweise besteht der Anschlag aus einem im allgemeinen ebenen, C- förmigen Element, das in einer zur Plattenoberfläche im allgemeinen parallelen Ebene angeordnet ist und einen ersten Schenkel, der am Zugriffsarm befestigt ist, einen zweiten Schenkel, der sich von einem Ende des ersten Schenkels längs einer Seite des Aufhängearms erstreckt, und einen dritten Schenkel, der sich von einem gegenüber dem ersten Schenkel entfernt gelegenen Ende des zweiten Schenkels erstreckt, so daß er auf der Seite, an der der Schreib-Lesekopf befestigt ist, über dem Aufhängearm liegt, aufweist, wobei der Aufhängungsarm den dritten Schenkel berührt, wenn keine Platte vorhanden ist, die eine Dicke aufweist, die über dem vorbestimmten Minimalwert ist.
- In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfaßt das Plattenlaufwerk ein Speicheraktivierungselement, das aktiviert werden kann, um beim Laden und Entladen den Schreib-Lesekopf von der Plattenoberfläche wegzubringen. Der hier verwendete Begriff "Speicheraktivierungselement" beschreibt jedwede Art von Element, das sich als Reaktion auf eine aufgetragene elektrische Last oder eine Temperaturveränderung physikalisch verformen kann, wie ein piezokeramisches Element oder eine Gedächtnislegierung (SMA).
- Das Speicheraktivierungselement kann derart an einer Oberfläche des Anschlags oder des Aufhängearms befestigt werden, daß es sich beim Aktivieren so verformt, daß der Aufhängearm von der Plattenoberfläche weggedrängt wird. Wenn das Speicheraktivierungselement an dem Aufhängearm befestigt ist, kann es als Reaktion auf Resonanzschwingungen des Aufhängearms auch als Dehnungsmesser und aktives Dämpfungselement dienen.
- Erfindungsgemäße Ausführungsformen werden nun lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen beschrieben, worin:
- Fig. 1(a) eine in Einzelteile aufgelöste, perspektivische Ansicht eines Zugriffsarms, der Aufhängung und des Anschlags eines erfindungsgemäßen Plattenlaufwerks ist;
- Fig. 1(b) eine Draufsicht des Zugriffsarms, der Aufhängung und des Anschlags von Fig. 1(a) ist;
- Fig. 2(a) eine schematische Seitenansicht der Kopfanordnung eines erfindungsgemäßen Plattenlaufwerks bei Gebrauch mit einer dünnen Platte ist;
- Fig. 2(b) eine schematische Seitenansicht der Kopfanordnung eines erfindungsgemäßen Plattenlaufwerks bei Gebrauch mit einer dicken Platte ist;
- Fig. 3(a) eine schematische Seitenansicht der Kopfanordnung eines erfindungsgemäßen Mehrplatten-Plattenlaufwerks mit zwei vorhandenen Platten ist;
- Fig. 3(b) eine schematische Seitenansicht der Kopfanordnung eines erfindungsgemäßen Mehrplatten-Plattenlaufwerks mit einer einzelnen vorhandenen Platte ist;
- Fig. 4(a) eine perspektivische Ansicht eines Anschlags eines erfindungsgemäßen Plattenlaufwerks, das ein Speicheraktivierungselement umfaßt, ist;
- Fig. 4(b) und 4(c) jeweils eine schematische Seitenansicht des Anschlags aus Fig. 4(a) in einem nicht-aktivierten bzw. in einem aktivierten Zustand ist; und
- Fig. 5 eine vergrößerte, schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Anschlags, der eine Gedächtnislegierung (SMA) als Speicheraktivierungselement umfaßt, ist.
- Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt Fig. 1 die Kopfmontageanordnung eines erfindungsgemäßen Plattenlaufwerks. Die Anordnung besteht aus einem Zugriffsarm 10 an dem zumindest ein Aufhängearm 12 montiert ist, wobei der oder jeder Aufhängearm 12 an seinem äußersten Ende einen Schreib-Lesekopf 14 aufweist. Wie auf dem Fachgebiet wohlbekannt ist, wird der Zugriffsarm 10 von einem beliebigen geeigneten Mittel, wie einem (nicht abgebildeten) Lautsprecherspulenmotor angetrieben, um den Schreib-Lesekopf 14 parallel zur Oberfläche einer (nicht abgebildeten) Magnetplatte zu bewegen. Diese grundlegende Anordnung und Funktionalität eines Plattenlaufwerks ist wohlbekannt und wird hier nicht näher beschrieben oder dargestellt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Plattenlaufwerke mit herausnehmbaren Kassetten, wobei die Platte in einer austauschbaren Kassette enthalten ist. Diese Art von Laufwerken ist auch wohlbekannt und wird hier nicht genauer beschrieben.
- Der Aufhängearm 12 ist elastisch und derart geformt, daß er den Schreib- Lesekopf 14 in einer senkrechten Lage zur Plattenoberfläche hin lenkt. Bei einem herkömmlichen Plattenlaufwerk wäre der Aufhängearm so konstruiert, daß er für eine Platte mit einer bekannten und gleichbleibenden Dicke geeignet ist, und wäre so angeordnet, daß der Schreib-Lesekopf bei Gebrauch mit der Plattenoberfläche in Berührung gebracht wird. Bei einem Laufwerk mit herausnehmbarer Kassette weisen die Platten der verschiedenen Kassetten normalerweise auch eine einheitliche Dicke, typischerweise 1,27 mm (50 mil) auf. Bei einem Laufwerk mit herausnehmbarer Kassette ist es jedoch möglich, die Kapazität des Laufwerks zu variieren, indem die Speicherdichte oder die Anzahl von verwendeten Plattenoberflächen oder eine Kombination von beiden variiert werden. Bei einer besonderen Anwendung, wobei die Verwendung einer einzigen Plattenoberfläche eine verminderte Kapazität zur Folge hat, ist es möglich, Medien von unterschiedlicher Dicke zu verwenden, unter der Bedingung, daß die Plattenoberfläche, die für Datenspeicherung verwendet wird, auf der richtigen "z-Höhe" (d. h. der senkrechte Abstand zwischen der Plattenoberfläche und einer Höhenmarke auf der Zugriffsarmanordnung) eingestellt ist.
- Eine herkömmliche Zugriffsarmanordnung, die zur Verwendung mit Medien von 1,27 mm (50 mil) Dicke optimiert ist, wird mit dünneren Medien nicht zufriedenstellend funktionieren. Durch Verminderung der Dicke der Platten ergibt sich nämlich eine größere z-Höhe, was die Instabilität der Schleppeigenschaften des Kopfs, eine Reduktion der Grammlast und eine Erhöhung des Höhenwinkelversatzes zur Folge hat. Im schlimmsten Fall verursacht dies eine Schwankung des Kopfes auf der Oberfläche der Medien mit wahrscheinlicher Beschädigung des Kopfgestells.
- Erfindungsgemäß besteht die Kopfmontageanordnung weiters aus einem Anschlag 16, der aufgrund der Elastizität des Aufhängearms 12 die Bewegung des Kopfs 14 zur Plattenoberfläche hin begrenzt. Der Anschlag 16 kann so angeordnet werden, daß die Kopfaufhängung bei einer Platte mit einer vorgegeben Dicke z. B. 1,27 mm (50 mil) normal funktioniert, die Bewegung des Kopfs aber begrenzt ist, um eine Berührung mit der Oberfläche von dünneren Platten zu verhindern. Im oben beschriebenen Fall, in dem die Medien von unterschiedlicher Dicke für "einseitige" Platten verwendet werden, greift der Anschlag ein, um eine Berührung des Kopfes mit der überflüssigen Oberfläche zu verhindern.
- Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht der Anschlag 16 aus einem im wesentlichen ebenen, C-förmigen Element, das in einer zur Plattenoberfläche im allgemeinen parallelen Ebene angeordnet ist und einen ersten Schenkel 18, der am Zugriffsarm 10 befestigt ist, einen zweiten Schenkel 20, der sich von einem Ende des ersten Schenkels 18 längs einer Seite des Aufhängearms 12 erstreckt, und einen dritten Schenkel 22, der sich von einem gegenüber dem ersten Schenkel 18 entfernt gelegenen Ende des zweiten Schenkels 20 erstreckt, so daß er auf der Seite, an der der Schreib- Lesekopf 14 befestigt ist, über dem Aufhängearm 12 liegt, aufweist (wie am besten in Fig. 1(b) ersichtlich). Die Anordnung ist derart, daß der Aufhängearm 12 den dritten Schenkel 22 berührt, wenn keine Platte vorliegt, die eine Dicke aufweist, die über einem vorbestimmten Minimalwert ist. Der Anschlag 16 kann mittels derselben (nicht abgebildeten) Gesenkplatte, welche den Aufhängearm 12 festhält, am Zugriffsarm befestigt werden.
- Fig. 2 veranschaulicht die Weise auf die die Kopfaufhängeanordnung mit Platten von unterschiedlicher Dicke zusammenarbeitet. In diesem Fall sind zwei Köpfe 14 an einem gemeinsamen Zugriffsarm 10 befestigt und jeweils entgegengesetzten Seiten einer Platte 24 zugewandt, wie auf dem Fachgebiet wohlbekannt ist. In Fig. 2(a) ist eine "dünne" (0,79 mm (31 mil)) Platte installiert und die Aufhängearme 12 berühren die Anschläge 16, so daß zwischen dem Kopf 14 und der Plattenoberfläche 24 ein Zwischenraum beibehalten wird. In Fig. 2(b) ist eine "dicke" Platte (1,27 mm (50 mil)) installiert und die Köpfe 14 berühren die Plattenoberfläche, bevor die Aufhängearme 12 die Anschläge 16 berühren.
- Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf Mehrplattenlaufwerke. Fig. 3 veranschaulicht ein Doppelplattenlaufwerk zur Verwendung mit einer Kassette, die eine oder zwei Platten enthalten kann. Fig. 3(a) zeigt das Laufwerk, in dem beide Platten 26 vorhanden sind. Fig. 3(b) zeigt das Laufwerk, in dem eine einzige Platte vorhanden ist, wobei die senkrechte Bewegung der oberen zwei Köpfe 14 durch die Anschläge 16 dort begrenzt wird, wo keine Platte vorhanden ist.
- Erfindungsgemäß können die Anschläge 16 auch Speicheraktivierungselemente umfassen, um einen Hub für die Ladung und Entladung der Köpfe bereitzustellen. Fig. 4(a) zeigt eine perpektivische Ansicht eines Anschlags 16 mit einem Speicheraktivierungselement, das aus einer Schicht piezokeramischen Materials 30, das über seinem zweiten Schenkel 20 liegt, einem Decodierschaltkreis 32, der auf der piezokeramischen Schicht 30 liegt, und Anschlüsse 34, um das Element zu erregen, besteht. Das Keramikmaterial ist als Quarzzelle mit zwei Materialschichten, die durch entgegengesetzte Polarität aneinander gehaftet sind ausgeführt. Wenn eine Spannung auf die Quarzzelle angelegt wird, dehnt sich die eine Schicht aus während sich die andere zusammenzieht, wodurch die Quarzzelle angehoben wird. Der Hubhöhe hängt von der angelegten Spannung und der dazu benötigten Kraft ab. Fig. 4(b) und 4(c) zeigen jeweils den Anschlag mit dem Speicheraktivierungselement im nicht erregten bzw. erregten Zustand.
- Die Quarzzelle kann ebenfalls als Dehnungsmesser verwendet werden, um Resonanzschwingung des Aufhängearms 12 nachzuweisen und eine aktive Dämpfung bereitzustellen, indem ein um 180 Grad phasenverschobenes Signal verwendet wird. In dieser Konstruktion wäre die Quarzzelle direkt an dem Aufhängebalken 12 und nicht an dem Anschlag 16 angebracht.
- Als Alternative zum piezokeramischen Material kann das Speicheraktivierungselement mit einer Gedächtnislegierung (SMA) versehen werden, wie in Fig. 5 gezeigt. Das Gedächtnislegierungselement 36 kann mittels herkömmlicher VLSI-Techniken konstruiert werden, wobei die Gedächtnislegierung mittels chemischer Abscheidung aus der Gasphase (CVD-Verfahren) auf einer Dünnfilmschicht aufgetragen wird. Dieser Vorgang sowie anschließende herkömmliche Ätzvorgänge ermöglichen eine kostengünstige Herstellung des Aktivierungselements. Das Element 36 besteht aus einer Schicht einer Gedächtnislegierung 38 (typischerweise aus einer Titannickellegierung, TiNi, 49 : 51), einer ohmschen Heizungsschicht 40 (geeigneterweise aus einer Nickelchromlegierung, NiCr) und Dämpfungsschichten 42. Die Dünnfilmkonstruktion des Elements 36 ermöglicht eine schnelle Aktivierung durch schnelle Wärmeableitung. Nach Abscheidung der Gedächtnislegierungsschicht ist die TiNi durch Glühen der Legierung, typischerweise über eine Stunde bei 510ºC, in ihre Ausgangsgedächnisform vorprogrammiert. Nach der Ablagerung wird die TiNi wahlweise in die gewünschte Form geätzt. Bei diesem Verfahren können mehrere getrennte Aktivierungsmittel in einer einzigen Schicht geätzt werden.
- Durch Erhitzen der Gedächtnislegierung kommt es zu einer Phasenverschiebung (von der martensitischen zur austenitischen), wodurch die Gedächtnisform angenommen wird. Die Gedächtnislegierung wird durch Erregung der NiCr-Hitzeschicht 40 aktiviert. NiCr hat den Vorteil, daß es eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperaturhysterese aufweist, wodurch das Element genauer gesteuert werden kann und die Eingabehitze und die Steuerleistung verringert werden. Wenn eine vorgegebene Stromstärke durch das ohmsche Heizungselement 40 angelegt wird, kann der Potentialabfall überwacht und auf die Temperatur bezogen werden. Da die ohmsche Schicht für die Wärmeleitung direkt (aber nicht elektrisch) mit der Gedächtnislegierung 38 verbunden ist, kann die Temperatur der Gedächtnislegierung 38 und der Aktivierungsgrad bestimmt werden. Das kann beim Nachschlagen in einer Tabelle ausgeführt werden, worin die Hysterese für den ohmschen Widerstand gegenüber der Temperatur sowie die Verbiegung der Gedächtnislegierung gegenüber der Temperaturhystere angegeben werden. Bei der Abkühlung des Elements geht die Gedächtnislegierung wieder in ihren martensitischen Zustand über.
- Das gesamte Gedächtnislegierungselement 36 umfaßt mehrere Basis- und Zwischenlagen, von denen einige als Grundlage für Leitungswege, Decodierschaltkreise, etc. dienen können.
- Die Verwendung eines Speicheraktivierungselements stellt einen zuverlässigen Mechanismus zur Ladung und Entladung ohne Verwendung von Gleit- oder Reibungsschienen bereit, wobei die Bewegung vorwiegend auf die z-Höhe begrenzt ist und die Lageregelung des Kopfs möglichst gering gehalten wird.
Claims (7)
1. Ein Plattenlaufwerk bestehend aus zumindest einem Schreib-Lesekopf
(14), der an einem Aufhängearm (12) befestigt ist, wobei der
Aufhängearm (12) an einem Zugriffsarm (10) befestigt ist, wobei der
Schreib-Lesekopf (14) parallel zu einer Oberfläche einer Speicherplatte
verschoben werden kann, wobei der Aufhängearm (12) aus einem
elastischen Element besteht, das so geformt ist, daß der Schreib-
Lesekopf in eine senkrechte Lage zur Plattenoberfläche hin gelenkt
wird, wobei ein Anschlag (16) bereitgestellt wird, der an dem
Zugriffsarm (10) befestigt ist und ausgeführt ist, um die Bewegung des
Schreib-Lesekopfs (14) zur Plattenoberfläche hin zu begrenzen,
dadurch gekennzeichnet, daß: das Plattenlaufwerk ein Plattenlaufwerk
mit herausnehmbaren Kassette ist, das ausgeführt ist, um
austauschbare Plattenkassetten aufzunehmen, wobei die Dicke von
einer Kassette zur anderen verschieden sein kann; und, daß die
Anordnung des Anschlags (16) derart ist, daß bei Platten mit einer
Dicke über einem vorbestimmten Minimalwert, der Schreib-Lesekopf
(14) bei Gebrauch die Plattenoberfläche berührt, bevor der
Aufhängearm (12) den Anschlag (16) berührt, während bei Platten mit
einer Dicke, die weniger als der oder gleich dem Minimalwert ist, der
Aufhängungsarm (12) den Anschlag (16) berührt, bevor der Schreib-
Lesekopf (14) die Plattenoberfläche berührt.
2. Plattenlaufwerk gemäß Anspruch 1, das eine Vielzahl von Schreib-
Leseköpfen (14) aufweist, die an einer entsprechenden Vielzahl von
Aufhängearmen (12) befestigt ist, wobei die Aufhängearme (12) an
einer gemeinsamen Zugriffsarmanordnung (10) befestigt sind und
jeweils einen zugehörigen Anschlag (16) aufweisen.
3. Plattenlaufwerk gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der
Anschlag (16) aus einem im allgemeinen ebenen, C-förmigen Element
besteht, das in einer zur Plattenoberfläche im allgemeinen parellelen
Ebene angeordnet ist und einen ersten Schenkel (18), der am
Zugriffsarm (10) befestigt ist, einen zweiten Schenkel (20), der sich von
einem Ende des ersten Schenkels (18) längs einer Seite des
Aufhängearms (12) erstreckt, und einen dritten Schenkel (22), der sich
von einem gegenüber dem ersten Schenkel (18) entfernt gelegenen
Ende des zweiten Schenkels (20) erstreckt, so daß er auf der Seite, an
der der Schreib-Lesekopf (14) befestigt ist, über dem Aufhängearm
(12) liegt, aufweist, wobei der Aufhängearm (12) den dritten Schenkel
(22) berührt, wenn keine Platte vorliegt, deren Dicke über dem
vorbestimmten Minimalwert ist.
4. Plattenlaufwerk gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das
Plattenlaufwerk ein Speicheraktivierungselement (30, 32, 34, 36)
umfaßt, das aktiviert werden kann, so daß der Schreib-Lesekopf (14)
von der Plattenoberfläche weggebracht wird, wenn der Kopf geladen
oder entladen wird.
5. Plattenlaufwerk gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
das Speicheraktivierungselement aus einem Element wie einem
piezokeramischen Element (30) oder einer Gedächtnislegierung (36)
(SMA) besteht, das dazu ausgelegt ist, um sich in Reaktion auf eine
angelegte elektrische Last oder eine Temperaturveränderung
physikalisch zu verformen.
6. Plattenlaufwerk gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei das
Speicheraktivierungselement (30, 32, 34, 36) an einer Oberfläche des
Anschlags (16) oder des Aufhängearms (12) befestigt ist, so daß das
Speicheraktivierungselement sich bei Aktivierung so verformt, daß der
Aufhängearm (12) von der Plattenoberfläche weggedrängt wird.
7. Plattenlaufwerk gemäß Anspruch 8, wobei das
Speicheraktivierungselement (30, 32, 34, 36) an dem Aufhängearm (12)
befestigt ist und das Speicheraktivierungselement ausgeführt ist, um
als Reaktion auf Resonanzschwingungen des Aufhängearms auch als
Dehnungsmesser und aktives Dämpfungselement zu dienen.
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