BR112020009780A2 - mecanismo de comutação - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um mecanismo de comutação (100), que apresenta uma capacidade de comutação de transferência de barramento, através do mecanismo de giro e torção. O mecanismo de comutação compreende um sistema de contato para condução de corrente elétrica, e comutação da transferênca do barramento. O sistema de contato apresenta montagens de contato fixa e móvel. Cada montagem de contato compreende contatos, principal e em forma de arcos. Os contatos em forma de arcos (204, 310) são para comutação da transferênca do barramento. A montagem de contato móvel compreende um tubo de percurso de corrente (302) e uma peça final (304). O tubo de percurso de corrente (302) é um tubo cilíndrico, e a peça final (304) é um bloco retangular. A montagem de contato móvel compreende um contato principal móvel (308) fornecido no bloco retangular, e um contato em forma de arco móvel (310), fornecido na extremidade do tubo cilíndrico, em uma porção em torno da periferia. Durante o engate, o tubo cilíndrico (302) gira em torno de um primeiro eixo, a fim de colocar em contato as montagens proximais umas das outras, e girar em torno de um segundo eixo para engate dos contatos pincipais (202a, 202b, 308).
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MECA- NISMO DE COMUTAÇÃO".
[001] A presente invenção refere-se, de um modo geral, a um mecanismo de comutação, que apresenta mecanismos de giro e torção. Mais especificamente, a presente invenção refere-se à um sistema de contato para condução de corrente elétrica e comutação de transferência de barramento em tal mecanismo de condução.
[002] Mecanismos de comutação tais como desconectores ou isoladores, têm configurações diferentes. Uma configuração de um mecanismo de comutação é de um tipo de giro e torção, em que o mecanismo de comutação compreende um mecanismo de giro e torção. Dependendo do tipo de mecanismo de comutação, pode ser um ou mais do que um de contatos fixos / móveis. Por exemplo, pode ser um desconector de pausa dupla ou de pausa (intervalo) única. Em uma configuração de quebra lateral, um desconector de pausa dupla pode ter dois contatos móveis e dois contatos fixos.
[003] Tal mecanismo de comutação (por exemplo, desconector) pode ser usado para transferência de carga entre condutores gerais (transferência de barramento). Em tais aplicações, o mecanismo de comutação apresenta a capacidade de fazer / quebrar, para manusear as tensões elétrica / mecânica, envolvidas na transferência do barramento. Habitualmente, os contatos do mecanismo de comutação (fixo / móvel) são projetados para manusear as tensões elétrica / mecânica, na transferênca do barramento. Esses contatos são tipicamente os pinos de contato e / ou a placa de contato / dedos, qualquer um dos qusis pode ser fornecido como um contato fixo ou móvel.
[004] Com o aumento na demanda, mecanismo de comutação de voltagem alta (por exemplo em torno de 100 kV ou acima), para pro- porções de corrente mais alta (por exemplo, em torno de 2000 A, ou mais) são desejados. É requerido, a fim de suportar a transferênca do barramento, comutação em tais proporções. Além disso, dependendo do tipo, diferentes capacidades de fazer / quebrar são requeridas. Quando a proporção aumenta, os contatos do mecanismo de comuta- ção são expostos à um desgaste maior, como um resultado do aumen- to nas tesões elétrica / mecânica. Os sistemas de contato do meca- nismo de comutação existente, não são apropriados para manusear tais tensões.
[005] Em vista do acima, existe a necessidade de um mecanismo de comutação, com sistemas de contato melhorados para tais propor- ções mais altas.
[006] A presente invenção fornece um mecanismo de comutação, que apresenta um mecanismo de giro e torção para conexão e disco- nexão elétrica. Por exemplo, o mecanismo de comutação é um desco- nector de intervalo único ou de intervalo duplo. Tomando outro exem- plo, o mecanismo de comutação pode ser um desconector ou isolador vertical. Em uma modalidade, o mecanismo de comutação é um des- conector de pausa lateral dupla, que apresenta dois contatos fixos e dois contatos móveis.
[007] De acordo com várias modalidades, o mecanismo de comu- tação compreende um sistema de contato para condução da corrente elétrica, e transferência de comutação do barramento. O sistema de contato compreende pelo menos uma montagem de contato fixa, e pe- lo menos uma montagem de contato móvel. Por exemplo, se o meca- nismo de comutação é do tipo de pausa única, então ele apresenta uma montagem de contato fixa e uma montagem de contato móvel.
Similarmente, se o mecanismo de comutação é do tipo de pausa du- pla, ele pode ter duas montagens de contato fixas e duas montagens e duas montagens de contato móveis (dependendo de se ele é de uma pausa de centro ou do tipo de pausa lateral).
[008] A montagem de contato fixa do mecanismo de comutação, compreende um contato principal fixo, e um contato fixo em forma de arco. O contato principal fixo é para condução de corrente elétrica, e compreende dedos de contato. Em uma modalidade, o contato princi- pal fixo apresenta um primeiro conjunto e um segudo conjunto de de- dos de contato. Aqui, os dois conjuntos são em paralelo um ao outro, e são posicionados para fazer interface com elementos de contato, cor- respondentes da montagem de contato móvel. O número de dedos de contato em cada conjuto, pode ser determinado com base na propor- ção do mecanismo de comutação.
[009] O contato fixo em forma de arco é fornecido para comuta- ção de transferênca de barramento. O contato fixo em forma de arco é um dedo compreendendo um elemento de contato, a fim de engatar com um elemento de contato correspondente, de um contato em forma de arco móvel do sistema de contato, durante a comutação de transfe- rênca do barramento. Na modalidade em que o contato principal fixo compreende os dois conjuntos de dedos de contato, o contato em for- ma de arco está localizado próximo a um primeiro conjunto de dedos de contato. De acordo com a modalidade, a separação entre os dois conjuntos de dedos de contato é menor do que a separação, entre o contato em forma de arco e o segundo conjunto de dedos de contato. Além disso, o elemento de contatar do contato fixo, em forma de arco, é fornecido em uma porção do dedo, que é em forma de ângulo para os dedos de contato.
[0010] A montagem de contato móvel compreende um tubo de percurso de corrente e uma peça final. De acordo com várias modali-
dades, o tubo de percurso de corrente é um tubo cilíndrico, e a peça final é um bloco retangular. Em uma modalidade, o comprimento ou a largura da peça. final é menor do que o diâmetro do tubo de percurso de corrente. O bloco retangular é acoplado a uma extremidade de um tubo cilíndrico. Por exemplo, o bloco retangular pode ser soldado em um flange fornecido na extremidade do tubo cilíndrico.
[0011] A montagem de contato móvel compreende um contato principal móvel, e o contato em forma de arco móvel. O contato princi- pal móvel é para engatar com o contato principal fixo (isto é, os dedos de contato) para a condução de corrente elétrica, e o contato em forma de arco móvel é para a comutação de transferênca do barramento. O contato principal móvel é fornecido no bloco retangular, e o contato em forma de arco móvel é fornecido na extremidade do tubo cilíndrico, em uma porção ao redor da periferia do tubo cilíndrico.
[0012] Em uma modalidade, o contato principal móvel compreende dois elementos de contato em forma de u, acoplados com o bloco re- tangular, em que cada elemento de contato em forma de u é fornecido para engate com um conjunto de dedos de contato correpondente. Em uma modalidade, o contato em forma de arco móvel é posicionado de tal maneira, que uma uma porção do contato em forma de arco móvel projeta-se na porção, em torno da periferia do cilindro. Além disso, o contato em forma de arco móvel está acoplado com o tubo cilíndrico, em uma porção do contato em forma de arco móvel, que está dentro da periferia do tubo cilíndrico.
[0013] Durante o engajate da montagem de contato móvel com a montagem de contato fixo, o tubo cilíndrico gira e torce. O tubo cilíndri- co gira em torno de um primeiro eixo (por exemplo, eixo vertical de um isolator passando atrravés do centro do cilindro), para colocar a mon- tagem de contato móvel próxima da montagem de contato fixa. Em uma modalidade, a montagem de contato fixa também compreende um tampão mecânico, para parar o movimento de giro do tubo de per- curso de corrente. De acordo com a modalidade, o tubo cilíndrico gira até tocar o tampão mecânico, depois do que a torção acontece.
[0014] O tubo cilíndrico gira em torno de um segundo eixo (por exemplo, o eixo do tubo cilíndrico) para engajamento do contato prin- cipal móvel com o contato principal fixo. De acordo com uma modali- dade, o tubo cilíndrico torce até o parafuso do tampão ficar paralelo à placa da montagem de contato fixo.
[0015] Durante o engajate da montagem de contato móvel e fixo, os contatos em forma de arco, para a comutação de transferência do barramento, são os primeiros contatos para engatar, e os contatos principais engatam subsequentemente, quando os contatos em forma de arco começam a desengatar. Na ocasião, os contatos principais estão totalmente engatados, os contatos em forma de arco estão de- sengatados. Deverá ser evidente que durante o desengajamento, os contatos principais desengatam primeiro, e os contatos em forma de arco são os últimos contatos a desengatar.
[0016] A montagem de contato móvel pode também ter um parafu- so de tampão. O parafuso de tampão pode estar acoplado com o bloco retangular, a fim de evitar a separação dos dedos de contato da mon- tagem de contato fixa dos contatos principais, a montagem de contato se movendo durante a condição de curto-circuito.
[0017] A matéria da invenção será explicada em mais detalhes no texto a seguir, com referência às modalidades exemplares, que são ilustradas nos desenhos em anexo em que:
[0018] A Fig. 1 mostra vistas em perspectiva de um mecanismo de comutação, que apresenta um mecanismo de giro e torção, de acordo com uma modalidade da invenção;
[0019] A Fig. 2 mostra uma vista em perspectiva de uma monta-
gem de contato fixa do mecanismo de comutação, de acordo com uma modalidade da invenção;
[0020] A Figs. 3 mostra uma vista expandida da montagem de contato fixo do mecanismo de comutação, de acordo com uma moda- lidade da invenção;
[0021] As Figs. 4 – 6 mostram vistas em perspectiva, de uma mon- tagem de contato móvel do mecanismo de comutação, de acordo com uma modalidade da invenção; e
[0022] As Figs.7 – 10 mostram vistas laterais diferentes durante o engate das montagens de contato móvel e fixo durante comutação, de acordo com uma modalidade.
[0023] A presente invenção fornece um mecanismo de comutação, com um mecanismo de giro e torção. O mecanismo de comutação da invenção apresenta um sistema de contato, que apresenta contatos para a coutação de transferência do barramento.
[0024] A Fig. 1 mostra uma modalidade em que o mecanismo de comutação é um desconector 100. De acordo com a modalidade, o desconector é um desconector de pausa lateral dupla. No topo da Fig. 1, o desconector está em uma posição aberta, a partir da qual ele po- de girar para uma posição para fechamento, como mostrado no fundo da Fig. 1. Na modalidade da Fig. 1, o desconector apresenta dois con- tatos fixos 102a, 102b e dois contatos móveis 104a, 104b.
[0025] A Fig. 2 mostra uma montagem de contato fixa do meca- nismo de comutação, de acordo com uma modalidade da invenção. Como mostrado, a montagem de contato fixo apresenta um contato principal fixo (contato primário), e um contato fixo em forma de arco (também referido aqui no presente como contato auxiliar). Os contatos principal e em forma de arco são acoplados com uma fundição, como mostrado na Fig. 2. Na modalidade, o contato principal compreende um primeiro conjunto 202a e um segundo conjunto 202b de dedos de contato principal. Como mostrado, cada conjunto de dedos de contato pode ter múltiplos dedos de contato, que são de tamanho e forma simi- lares, e estão posicionados em paralelo uns aos outros. Na modalida- de da Fig. 2, cada dedo de contato é em forma de L-, e acoplado com a placa em uma extremidade 214a, 214b como mostrado, de tal ma- neira que os dedos de contato, no conjunto correspondente, são para- lelos uns aos outros. O número de dedos de contato em cada conjun- to, pode ser determinado com base na classificação do mecanismo de comutação.
[0026] Como mostrado na vista expandida na Fig. 3, os dedos de contato de 202a, 202b são acoplados com a fundição 216, usando prendedores de dedo 218. Cada dedo de contato compreende uma superfície plana 220. A superfície plana fornece boqueio de rotação dos dedos de contato, devido às forças elétrica / mecânica (por exem- plo, forças voltadas durante a comutação (girando / torcendo)). Encai- xes tais como 222 são fornecidos na fundição para acomodar os de- dos perpendicularmente. Devido à opção de montagem perpendicular fornecida pelos encaixes, e a forma dos dedos, os dedos podem ser movidos para cima e para baixo em relação à fundição (por exemplo, para fixar a distância entre os dedos de contato e os dois conjuntos). Desse modo, de acordo com as forças de contato requeirdas para o desconector, o intervalo entre os dedos de contato (conjuntos) pode ser ajustado. Isto é proveitoso, especialmente se é desejado ajustar o intervalo entre os dedos depois da fabricação (por exemplo, durante a montagem no local do campo).
[0027] O contato em forma de arco 204, como mostrado na Fig. 2, é um dedo de contato para a comutação de transferência co codutor geral. De acordo com a modalidade, o contato em forma de arco é proximal ao primeiro conjunto de dedos de contato 202a. Além disso,
o contato sendo em forma de arco é posicionado ligeiramente mais baixo do que o primeiro conjunto de dedos de contato, para engate correspondente com um contato em forma de arco móvel.
[0028] De acordo com a modalidade mostrada na Fig. 2, o contato em forma de arco é substancialmente plano, com uma primeira porção 206 do contato sendo paralela aos dedos do contato principal , e uma segunda porção 208 do contato sendo em um ângulo para a primeira porção. Será evidente que o dedo de contato é dobrado em uma linha, tornando as duas superfícies planas em um ângulo, uma oara a outra. O contato em forma de arco apresenta um elemento contatando 210 na segunda porção, para engatarcomum contato em forma de arco móvel. Desse modo, o contato em forma de arco atua como um feixe de moa e um sistema de transportar atual.
[0029] Na modalidade mostrada na Fig. 2, a montagem de contato fixo também compreende um tampão mecânico 212. O tampão é para interromper o movimento de rotação da montagem de contato móvel (como descrito daqui em diante).
[0030] As Figs. 4 - 6 mostram uma montagem de contato móvel do mecanismo de comutação, de acordo com uma modalidade da inven- ção. A montagem de contato móvel compreende um tubo de percurso de corrente 302 e uma peça final 304. Como mostrado, o tubo de per- curso de corrente é um tubo cilíndrico, e uma peça final 304. Como mostrado, o tubo de percurso de corrente é um tubo cilíndrico e a peça final é um bloco retangular. Além disso, como mostrado, as dimensões (comprimento, largura) do bloco retangular são menores do que o di- âmetro do tubo cilíndrico. Aqui, o bloco retangular está acoplado com o tubo cilíndrico em uma extremidade. De acordo com a modalidade, como ilustrado na Fig. 5, o bloco retangular é acoplado (por exemplo, soldado) na extremidade do tubo cilíndrico, com um flange 306 do blo- co retangular.
[0031] A montagem de contato móvel compreende um contato principal móvel 308, e o contato em forma de arco móvel 310. O conta- to principal móvel pode ser um contato único, ou um contato com dois ou mais elementos. Na modalidade das Figs. 3 e 4, o contato principal (ou contato primário) compreende dois elementos de contato em forma de u 312a, 312b, fornecidos no bloco retangular como mostrado. Além disso, como mostrado, o contato em forma de arco móvel é fornecido na extremidade do tubo cilíndrico. Aqui, o contato em forma de arco é fornecido em uma porção 312, em torno da periferia (porção periférica) do tubo cilíndrico.
[0032] Como mostrado nas Figs. 3 e 4, de acordo com a modali- dade, o contato em forma de arco móvel é posicionado de tal maneira, que uma porção do contato em forma de arco móvel salienta-se na porção ao redor da periferia do cilindro. Além disso, como mostrado, o contato em forma de arco móvel é acoplado com o tubo cilíndrico, em uma porção do contato em forma de arco móvel, que fica dentro da periferia do tubo cilíndrico. O contato em forma de arco móvel é forne- cido, de tal maneira que a extremidade do moovimento de giro da montagem de contato móvel, inicialmente os contatos em forma de arcos (da montagem de contato fixa / móvel) engatam, depois do que a comutação acontece, em que os contatos em forma de arco gradu- almente desengatam e os contatos primários engatam.
[0033] A montagem de contato móvel pode rodar em torno de dois eixos. Com referência à Fig. 1, o tubo cilíndrico pode girar ou torcer 106a, 106b em torno de um primeiro eixo AA’, e torcer 108a, 108b em torno de um segundo eixo BB’. Como mostrado na Fig. 1, o primeiro eixo é um eixo vertical (por exemplo, eixo do isolador), em torno do qual o tubo cilíndrico pode girar, a fim de mover a montagem de conta- to móvel (ou montagens). Além disso, como mostrado, o segundo eixo é um eixo horizontal (por exemplo, o eixo do tubo cilíndrico), em torno do qual o tubo pode girar (ou torcer) para mover a montagem de con- tato móvel (ou montagens), em relação à montagem de contato fixa (ou montagens). Na modalidade mostrada nas Figs. 4 e 5, a monta- gem de contato móvel compreende um parafuso de tampão 314. O parafuso de tampão pode ser acoplado com o bloco retangular, a fim de impedir a separação dos dedos de contato da montagem de conta- to fixo, dos contatos principais da montagem de contato móvel, duran- te a condição de curto-circuito. De acordo com uma modalidade, o tu- bo cilíndrico torce até o parafuso do tampão estar paralelo a uma placa (por exemplo, de fundição) da montagem de contato fixo.
[0034] Girar a montagem de contato móvel resulta na montagem de contato móvel seguir para uma posição, como mostrado na Fig. 7. Durante o fechamento, a via atual penetra na montagem de contato fixo em um ângulo (por exemplo, em torno de 50° w.r.t vertical). O ân- gulo da via atual é estabelecido de tal maneira que depuração suficien- te é mantida, entre os contatos primários, a fim de evitar que a forma de arco penetre os contatos primários durante o fechamento.
[0035] O tubo de percurso de corrente gira até o tubo tocar o tam- pão. A Fig. 8 mostra a posição dos contatos logo antes da torção. Desse modo, quando a via atual ainda se move dentro do contato fixo, os contatos em forma de arcos primeiro tocam uns aos outros, e a forma de arco ocorre somente entre os contatos em forma de arco.
[0036] A Fig. 9 mostra a posição dos contatos durante a comuta- ção. Quando a via atual toca o tampão (212, Fig. 2), ele começa a gi- rar. Durante este estágio, os contatos em forma de arcos são gradati- vamente desengatados, e os contatos primários são gradativamente engatados. Os contatos são projetados de tal maneira que existe so- breposição suficiente de contatos, a fim de estabilizar a comutação da corrente de contatos em forma de arcos para contatos primários.
[0037] A Fig. 10 mostra a posição dos contatos, em condição to-
talmente fechada. Quando a via corrente gira totalmente, o mecanismo de comutação entra em condição totalmente fechada. Em uma moda- lidade, a via atual gira a 50°, a fim do mecanismo de comutação entrar em uma condição totalmente fechada. Na condição totalmente fecha- da, os contatos em forma de arcos desengatam completamente, e os contatos fechados engatam completamente, como mostrado. Nesta posição, a corrente nominal flui somente a partir dos contatos primá- rios.
[0038] Desse modo, os contatos para comutação da transferência do barramento (contatos BTS) atendem o propósito dos contatos em forma de arcos. Os contatos BTS desengatam quando o mecanismo de comutação está na condição totalmente fechada, e desse modo a corrente nominal flui através dos contatos primários. Os contatos BTS são feitos usando um material especial, para minimizar a erosão do arco, e soldagem b/w dos contatos BTS. Em uma modalidade, os con- tatos BTS são feitos a partir do material de cobre/tungstênio.
[0039] Os contatos BTS são projetados de tal maneira que girando a via atual quebra qualquer soldagem entre os contatos BTS, que po- de ocorrer devido ao arco. Adicionalmente, o projeto dos contatos BTS é de tal maneira que a força de contato entre os contatos BTS aumen- ta quando a via atual torce, desse modo evitando qualquer possibilida- de de formar arco entre os contatos primários. Além disso, durante a comutação (ponto em que o contato se desloca dos contatos auxiliares para os contatos principais), a resistência ao contato é baixa (graças à boa força de contato gerada, por causa das propriedades da mola de contato do plano auxiliar), que resulta em transferência lisa do contato auxiliar para o contato principal, sem ambas as formações de arco, durante a operação de abrir e fechar. A ação da mola no contato plano garante contato o tempo todo, mesmo com alguma erosão do contato que pode ocorrer.
Claims (8)
1. Mecanismo de comutação (100), caracterizado pelo fato de que apresenta um mecanismo de giro e torção, para conexão e desconexão elétrica, o mecanismo de comutação comprendendo um sistema de contato para condução da corrente elétrica, e comutação de transferênca de barramento, o sistema de contato compreendendo: pelo menos uma montagem de contato fixo, compreenden- do um contato principal fixo (202a, 202b), e um contato fixo em forma de arco (204), em que o contato fixo em forma de arco é fornecido pa- ra comutação de transferênca do barramento, e em que o contato fixo em forma de arco é um pino compreendendo um elemento de contato (210) para engatar com um elemento de contato correspondente (310), de um contato movel em forma de arco do sistema de contato durante a comutação de transferênca do barramento; e pelo menos uma montagem de contato móvel compreen- dendo um tubo de percurso de corrente (302) e uma peça final (304), em que o tubo de percurso de corrente é um tubo cilíndrico e a peça final é um bloco retangular, acoplado em uma extremidade do tubo ci- líndrico, em que a montagem de contato móvel compreende um conta- to principal móvel (308) e o contato em forma de arco móvel (310), em que o contato principal móvel é para engatar com o contato principal fixo para a condução de corrente, e o contato em forma de arco móvel é para a comutação da transferênca do barramento, em que o contato principal móvel é fornecido no bloco retangular (304), e o contato em forma de arco móvel é fornecido na extremidade (312) do tubo cilíndri- co, em uma porção em torno da periferia do tubo cilíndrico, em que durante o engate da montagem de contato móvel com a montagem de contato fixo, o tubo cilíndrico gira em torno de um primeiro eixo (AA’), a fim de colocar a montagem de contato móvel próxima da montagem de contato fixo, e depois torcer em torno de um segundo eixo (BB’) para engate do contato principal móvel com o con- tato principal fixo, em que durante o engate da montagem de contato móvel e fixo, os contatos em forma de arco, para a comutação de transferênca do barramento, são os primeiros contatos a engatar.
2. Mecanismo de comutação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o contato principal fixo compreende um primeiro (202a) e um segundo cojunto (202b) de dedos de contato, em que o contato em forma de arco (204) está localizado próximo de um primeiro conjunto de dedos de contato, e em que a separação en- tre os dois conjuntos de dedos de contato é menor do que a separação entre o contato em forma de arco e o segundo conjunto de dedos de contato.
3. Mecanismo de comutação de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o elemento de contato (210), do con- tato fixo em forma de arco, é fornecido em uma porção (208) do dedo, que é em uma forma de ângulo para os dedos de contato.
4. Mecanismo de comutação de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o contato principal móvel compreen- de dois elementos de contato em forma de c- (312a, 312b), acoplados com o bloco retangular (304), em que cada elemento de contato em forma de c- é fornecido para engate com um conjunto de dedos de contato correspondente (202a, 202b).
5. Mecanismo de comutação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a montagem de contato fixo ainda compreende um tampão mecânico (212), para tamponar um movimen- to de giro do tubo de percurso de corrente.
6. Mecanismo de comutação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a montagem de contato móvel ainda compreende um parafuso de tampão (314) acoplado com o bloco re- tangular (304), a fim de evitar a separação dos dedos de contato da montagem de contato fixo dos contatos principais da montagem de contato móvel, durante a condição de curto-circuito.
7. Mecanismo de comutação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o comprimento e a largura da peça final, é menos do que o diâmetro do tubo de percurso de corrente.
8. Mecanismo de comutação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de comutação é um desconector de pausa de lado duplo, com dois contatos móveis e dois contatos fixos.
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