CN110002321B - 用于提升设备的绳索的状态监测的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于提升设备(优选地是用于运输乘客和/或货物的电梯)的绳索的状态监测的方法和装置。根据本发明的用于提升设备的绳索(1)的状态监测的装置，绳索(1)包括一个或多个导电负荷承载构件(3‑6)，以用于承载在纵向方向被施加到绳索(1)上的负荷，导电负荷承载构件彼此平行并平行于绳索(1)的纵向方向延伸，包括被放置在上述绳索(1)附近的至少一个涡电流测试探头(20a‑20h)、(32)，以用于生成交变磁场，上述交变磁场在上述绳索(1)中产生涡电流，以及用于检测由上述绳索(1)中的上述涡电流所生成的二次磁场，以作为涡电流检测数据，以及在线监测单元，接收和利用上述绳索(1)的上述涡电流检测数据，以用于在线状态监测。

Description

用于提升设备的绳索的状态监测的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于提升设备的绳索的状态监测的方法，以及涉及一种用于提升设备的绳索的状态监测的装置。上述提升设备优选地是用于运输乘客和/或货物的电梯。
背景技术
电梯通常包括电梯轿厢和配重，它们可在井道中竖直移动。这些电梯单元通过提升绳索彼此互相连接。提升绳索通常被布置为将电梯单元悬挂在驱动轮的相对侧上。为了提供用于移动悬挂绳索(并且由此也用于电梯单元)的力，电梯包括用于使啮合提升绳索的驱动轮旋转的马达。马达由电梯控制系统自动控制，由此电梯适于自动为乘客服务。
在电梯中，提升绳索包括至少一个电梯绳索，但通常是几个彼此并排通过的电梯绳索。常规的电梯具有钢丝绳，但是一些电梯具有带状的绳索，即，它们的宽度基本上大于厚度。与任何其他类型的绳索一样，带状绳索相对于其(在驱动轮的轴向方向上)绕过的驱动轮的位置，使得没有绳索在上述轴向方向上远离驱动轮的圆周表面区域漂移，所讨论的绳索旨在抵靠在该圆周表面区域上。
通常，在现有技术中，绳索在上述轴向方向上的位置已经通过为驱动轮和与驱动轮啮合的绳索提供彼此互补的肋状或齿状形状来控制，由此绳索在上述轴向方向上的运动由机械形状锁定而阻挡。用于控制带状绳索在上述轴向方向上的位置的一种备选方式是使驱动轮的圆周表面区域成形为拱形(也被称为冠状)。每个拱形圆周表面区域具有凸起形状，绳索抵靠在该凸起形状的峰顶。拱形形状旨在将绕过其的带状绳索保持定位成，使得其抵靠在拱形形状的峰顶，从而抵抗绳索远离峰顶点移位。
提升设备的绳索通常包括一个或多个负荷承载构件，上述负荷承载构件在绳索的纵向方向上是细长的，每个负荷承载构件形成在绳索的整个长度上连续不间断的结构。负荷承载构件是绳索的构件，其能够一起承载被施加在其纵向方向的绳索上的负荷。该负荷(诸如由绳索所悬挂的重物)在负荷承载构件上产生在绳索的纵向方向上的张力，该张力可以通过所讨论的负荷承载构件从绳索的一端一直传输到绳索的另一端。绳索还可包括非承载组件(诸如弹性涂层)，非承载组件不能以上文所描述的方式传输张力。
在现有技术中，存在这样的绳索，其中负荷承载构件被嵌入非导电涂层(诸如聚合物涂层)中，形成绳索的表面、并且在相邻的负荷承载构件之间延伸，从而使它们彼此机械地和电气地隔离。
为了促进了解绳索的状态，从而为了提高提升设备的安全性，已经提出了监测负荷承载构件的状态。内部拉伸元件的目视检查一般地被认为是不可能的，因此需要进行非目视检查。在现有技术中已经提出通过监测负荷承载构件的电气参数来布置状态监测。
用于检查拉伸元件的状态的一种已知方法是基于电阻的检查，这是基于拉伸元件的电阻的测量。电阻的变化或与预期值的偏差被解释为拉伸元件的损坏。这种方法存在一些缺点。然而，已经发现，虽然不可忽略的损坏可能导致诸如钢丝绳等的普通拉伸元件的电阻的微小变化。因此，基于电阻的检查的灵敏度不令人满意。
用于绳索的状态监测的一种现有技术方法是将导电构件放置在绳索内。可以通过向构件施加电流来测试导电构件的状态。如果损坏发生到足以破坏导电构件的程度，则电路被断开。这种方法存在一些缺点。在该方法中，没有定性信息来指示绳索在使用期间是否降级，因为第一指示由被断开的导电构件提供。此外，该方法没有提供有关沿着绳索长度的损坏的位置的信息。
国际专利申请文件WO 2010/098756A1示出了一种用于检测由一根或多根钢丝绳组成的移动电梯牵引构件中的缺陷的装置的现有技术解决方案。欧洲专利申请文件EP2020394A1还示出了用于涂层异常检测装置的另一种现有技术方案，该涂层异常检测装置用于检测对包括多根钢丝的悬架体的树脂涂层体的损坏。
除了绳索中的损坏或缺陷之外，绳索的松弛和不对准可能在使用提升设备时导致严重的问题。已知电梯的缺点在于，绳索沿轴向方向在其预定路线之外移动，并且没有以足够可靠的方式防止问题进一步发展成更危险的状态。特别是对于这样的电梯来说这是困难的，在电梯中驱动轮与啮合驱动轮的绳索之间的上述机械形状锁定出于某些原因而不充分可靠或不可用，诸如归因于偏好利用驱动轮的拱形形状来对于绳索位置控制。
发明内容
本发明的目的是介绍一种用于提升设备的绳索的状态监测的方法，以及一种用于提升设备的绳索的状态监测的装置，其中提供关于损坏沿着提升设备的绳索的长度的位置的信息。除此以外，还呈现了有利的实施例，其中提供了关于损伤程度的定性信息。
本发明提出了一种用于提升设备的绳索的状态监测的新方法，该绳索包括一个或多个导电负荷承载构件，以用于承载在纵向方向被施加到绳索上的负荷，一个或多个导电负荷承载构件彼此平行地且平行于绳索的纵向方向延伸，在该方法中，通过被放置在上述绳索附近的至少一个涡电流测试探头来生成交变磁场，上述交变磁场在上述绳索中产生涡电流，通过上述至少一个涡电流测试探头来检测在上述绳索中由上述涡电流所生成的二次磁场，以作为涡电流检测数据，并且利用上述涡电流检测数据，以用于在线监测上述绳索，在所述方法中，所述导电负荷承载构件由非金属复合材料制成，所述非金属复合材料包括在聚合物基体中的导电增强纤维，所述增强纤维优选地是碳纤维。因此，实现了一个或多个上文所提及的优点和/或目的。利用以下所描述的附加的优选特征和/或步骤进一步促进了这些优点和/或目的。
在上述方法的一个优选实施例中，上述涡电流检测数据被用于确定移动的上述绳索的状态、位置、对准、或张力。
在上述方法的一个优选实施例中，提供关于绳索中的故障和/或损坏的位置的信息，和/或提供用于确定绳索中的故障和/或损坏的类型的一个或多个参数。
在一个优选实施例中，提供用于量化故障和/或损坏的严重程度的信息。
在一个优选实施例中，在接收到用于确定绳索的状态的上述一个或多个参数之后，执行在线监视动作。
还提出了一种新的用于提升设备的绳索的状态监测的装置，该绳索包括一个或多个导电负荷承载构件，以用于承载在纵向方向被施加到绳索上的负荷，一个或多个导电负荷承载构件彼此平行且平行于绳索的纵向方向延伸，该装置包括被放置在上述绳索附近的至少一个涡电流测试探头，以用于生成交变磁场，上述交变磁场在上述绳索中产生涡电流，以及用于检测由上述绳索中的上述涡电流所生成的二次磁场，以作为涡电流检测数据，以及接收和利用上述涡电流检测数据的在线监测单元，以用于上述绳索的在线状态监测。在所述装置中，所述导电负荷承载构件由非金属复合材料制成，所述非金属复合材料包括在聚合物基体中的导电增强纤维，所述增强纤维优选地是碳纤维
在上述装置的一个优选实施例中，上述在线监测单元包括维持所述至少一个涡电流测试探头相对于绳索的位置的底架。
在一个优选实施例中，上述在线监测单元是可移动涡电流测试探头装置。
在一个优选实施例中，上述可移动涡电流测试探头装置包括定位元件。
在一个优选实施例中，上述至少一个涡电流测试探头包括用于上述绳索中的每个导电负荷承载构件的一个检测探头。
在上述装置的一个优选实施例中，上述在线监测单元被布置成使用上述涡电流检测数据，以用于确定上述绳索的状态、位置、对准、或张力。
在一个优选实施例中，上述绳索包括非导电涂层，上述一个或多个导电负荷承载构件被嵌入上述涂层中，上述涂层形成绳索的表面并且在相邻的负荷承载构件之间延伸，从而将它们彼此隔离。
在一个优选实施例中，在接收涡电流检测数据时，上述在线监测单元被布置成提供用于确定绳索的状态、位置、对准、或张力的一个或多个参数。
在一个优选实施例中，上述在线监测单元被布置成提供用于确定绳索中是否存在任何故障和/或损坏的一个或多个参数。
在一个优选实施例中，上述在线监测单元被布置成提供用于确定绳索中故障和/或损坏的类型的一个或多个参数。
在一个优选实施例中，上述在线监测单元被布置成提供关于绳索中任何异质性的位置的信息。
在一个优选实施例中，上述在线监测单元被布置成提供用于量化缺陷的严重程度的信息。
在一个优选实施例中，上述绳索是带状的。
在一个优选实施例中，上述在线监测单元被布置成执行在线监测动作。
在一个优选实施例中，上述至少一个涡电流测试探头被布置成在检测上述涡电流时通过改变上述所生成的交变磁场的信号形式、信号振幅、和/或信号频率来进行多个测量。
在一个优选实施例中，上述状态监测装置的上述至少一个涡电流测试探头的涡电流测试探头可以被布置在所监测的绳索的两侧或所监测的绳索的周围。
在一个优选实施例中，上述至少一个涡电流测试探头包括一个或多个桥型探头和/或一个或多个反射型探头。
在一个优选实施例中，上述至少一个涡电流测试探头包括一个或多个励磁线圈和/或励磁细丝，以及一个或多个感测线圈和/或感测细丝。
在一个优选实施例中，上述励磁线圈和/或上述励磁细丝、和/或上述感测线圈和/或上述感测细丝，被布置成使得励磁方向和/或感测方向平行于上述负荷承载构件或平行于上述负荷承载构件的单个增强纤维。
在一个优选实施例中，上述励磁线圈和/或上述励磁细丝、和/或上述感测线圈和/或上述感测细丝中的至少一部分，被布置在相对于上述负载承载构件的垂直方向上。
在一个优选实施例中，上述励磁线圈和/或上述励磁细丝、和/或上述感测线圈和/或上述感测细丝中的至少一部分，被布置为彼此交错。
在一个优选实施例中，上述装置包括用于存储和取回上述涡电流检测数据的数据存储器。
附图说明
在下文中，将通过示例并参考附图更详细地描述本发明，其中：
图1图示了根据本发明的一个实施例的提升设备的绳索。
图2图示了在提升绳索中具有缺陷的根据本发明的一个实施例的提升设备的绳索。
图3图示了根据本发明的负荷承载构件的优选内部结构。
图4图示了根据本发明的负荷承载构件的一区段的三维视图。
图5A图示了根据本发明的一个实施例的电梯的状态监测装置。
图5B图示了根据本发明另一实施例的电梯的状态监测装置。
图6图示了根据本发明的一个实施例绳索绕过绳索轮的横截面视图。
图7A图示了根据本发明的第三实施例的电梯的状态监测装置。
图7B图示了根据本发明的第四实施例的电梯的状态监测装置。
图8图示了根据本发明的一个实施例的可移动涡电流测试探头装置。
图9图示了在绳索中具有缺陷的根据本发明的一个实施例的所检测的电磁信号的示例。
图10图示了根据本发明的一个实施例的用于提升设备的绳索的状态监测的方法。
根据附图和与其相关的详细描述，本发明的前述方面、特征和优点将显而易见。
具体实施方式
图1图示了根据本发明的一个实施例的提升设备的绳索。在所呈现的实施例中，提升绳索1是带状的，即在宽度方向上比厚度方向上更大。提升绳索1包括：非导电涂层2，以及多个导电负荷承载构件3-6，以用于承载在其纵向方向被施加提升绳索1上的负荷，多个导电负荷承载构件3-6在提升绳索1的宽度方向上相邻。负荷承载构件3-6被嵌入非导电涂层2中、并且在整个提升绳索1的长度上彼此平行地且平行于提升绳索1的纵向方向不间断地延伸。涂层2形成提升绳索1的表面、并且在相邻的负荷承载构件3-6之间延伸，从而机械地和电气地将它们彼此隔离。上述导电负荷承载构件3-6可以由非金属材料制成。上述导电负荷承载构件3-6可以由包括在聚合物基体中的导电增强纤维的复合材料制成，上述增强纤维优选地是碳纤维。
图2图示了在提升绳索中具有缺陷的根据本发明的一个实施例的提升设备的绳索。用于图2中所呈现的提升设备的提升绳索的状态监测装置类似于图1中所呈现的装置，不同之处在于，在图2的缺陷提升绳索7的第一负荷承载构件3中存在缺陷8。该缺陷提升绳索7在缺陷提升绳索7的中间部分的缺陷8处部分地断开。
图3图示了根据本发明的负荷承载构件的优选的内部结构。在图3中，示出了负荷承载构件3的宽度方向w和厚度方向t。在图3中，特别地示出了在负荷承载构件3的纵向方向l上所观察的负荷承载构件3的横截面。绳索可以备选地具有一些其他数目的负荷承载构件3，比图中所公开的更多或更少。
负荷承载构件3-6由包括被嵌入聚合物基体m中的增强纤维F的复合材料制成。该增强纤维F更具体地被分布在聚合物基体m中、并且由聚合物基体被结合在一起，特别地，使得形成细长的杆状件。因此，每个负荷承载构件3-6是一个实心细长的杆状件。增强纤维F优选地被基本均匀地分布在聚合物基体m中。由此，在其整个横截面上实现具有均匀特性和结构的负荷承载构件。以这种方式，还可以确保每根纤维可以与基体m接触并键合。上述增强纤维F最优选地为碳纤维，因为它们是导电的，并且在负荷承载能力、重量和抗拉刚度方面具有优异的特性，这使得它们特别适用于电梯提升绳索中。备选地，上述增强纤维F可以是任何其他导电的纤维材料。基体m优选由环氧树脂组成，但是根据优选的特性，可以使用备选材料。优选地，基本上每个负荷承载构件3-6的所有增强纤维F都平行于负荷承载构件3-6的纵向方向。因此，当每个负荷承载构件取向平行于提升绳索1的纵向方向时，纤维也与提升绳索1的纵向方向平行。因此，当拉动提升绳索1时，最终提升绳索1中的纤维将与力对齐，这确保了该结构提供高抗拉刚度。当提升绳索1被弯曲时，这对于实现内部结构的无问题行为(特别是内部运动)也是有利的。
在优选实施例中所使用的纤维F相对于彼此基本上是未扭曲的，这为它们提供了平行于提升绳索1的纵向方向的上述取向。这与常规的被扭曲的电梯绳索形成对比，其中线或纤维被强烈扭曲、并且通常具有15至30度的扭转角度，这些常规的被扭曲的电梯绳索的纤维/线束因此具有在张力下朝向更直的构造转变的可能性，这为这些绳索在张力下提供高的伸长率、以及导致非整体结构。
增强纤维F优选地是在负荷承载构件的纵向方向上的长的连续纤维，纤维F优选地在负荷承载构件3-6以及提升绳索1的整个长度上连续。因此，有利于负荷承载构件3-6的负荷承载能力、良好的导电性以及制造。纤维F平行于提升绳索1的纵向方向取向，尽可能地使得负荷承载构件3-6的横截面在提升绳索1的整个长度的横截面上可以继续基本相同。因此，当负荷承载构件3-6被弯曲时，在负荷承载构件3-6内不会发生实质的相对运动。
如上所述，增强纤维F优选地基本上均匀地(特别是尽可能均匀地)被分布在上述负荷承载构件3-6中，使得负荷承载构件3-6在其横向方向上尽可能均匀。所呈现的结构的优点在于围绕增强纤维F的基体m保持增强纤维F的插入而基本不变。它利用其轻微的弹性平衡了被施加在纤维上的力的分布，减少了纤维-纤维(fiber-fiber)接触以及提升绳索的内部磨损，从而提高了提升绳索1的使用寿命。复合基体m(在其中，单根纤维F被尽可能均匀地分布)最优选地由环氧树脂制成，这对增强纤维F具有良好的粘附性，并且已知其有利地利用碳纤维表现。备选地，例如可以使用聚酯或乙烯基酯，但备选地可以使用任何其他合适的备选材料。图3在圆圈内呈现了在提升绳索1的纵向方向上所观察的、靠近其表面的负荷承载构件3-6的局部横截面。负荷承载构件3-6的增强纤维F优选地根据该横截面而被组织在聚合物基体m中。负荷承载构件3-6的其余部分(未示出的部分)具有类似的结构。
图4图示了根据本发明的负荷承载构件的一区段的三维视图。根据所呈现的图3和图4，也可以看出负荷承载构件3的单个增强纤维F如何基本上均匀地被分布在聚合物基体m中，聚合物基体m围绕增强纤维F。聚合物基体m填充单个增强纤维F之间的区域，并且基本上将基体m内的所有增强纤维F彼此结合为均匀的实心物质。在单个增强纤维F(优选它们中的每一个)与基体m之间存在化学键，其中的一个优点是结构的均匀性。为了改善增强纤维与基体m的化学粘合性，特别是为了加强增强纤维F与基体m之间的化学键，每种纤维可以具有薄的涂层，例如，在增强纤维结构与聚合物基体m之间的实际纤维结构上的底漆(未图示)。但是，这种薄涂层不是必需的。聚合物基体m的特性也可以被优化，因为它在聚合物技术中是常见的。例如，基体m可以包括基础聚合物材料(例如环氧树脂)以及添加剂，其微调基础聚合物的特性，使得优化基体的特性。聚合物基体m优选为硬质非弹性体，因为在这种情况下可以降低例如屈曲(buckling)的风险。然而，聚合物基体不一定必须是非弹性体，例如，如果这种材料的缺点被认为是可接受的或与预期用途不相关。在这种情况下，聚合物基体m可以由弹性体材料(诸如例如聚氨酯或橡胶)制成。在聚合物基体中的增强纤维F在此意味着单个增强纤维F利用聚合物基体m彼此结合，例如，在制造阶段，通过将它们一起浸入聚合物基体的流体材料中，然后固化。在这种情况下，与聚合物基体彼此结合的单个增强纤维的间隙包括基体的聚合物。以这种方式，在提升绳索的纵向方向上彼此结合的大量的增强纤维被分布在聚合物基体中。如上所述，增强纤维优选地基本上均匀地被分布在聚合物基体m中，从而当在提升绳索的横截面方向上观察时，负荷承载构件尽可能均匀。换而言之，负荷承载构件3-6的横截面中的纤维密度因此基本上不变化。负荷承载构件3-6的单个增强纤维主要利用聚合物基体m围绕，但是由于在利用聚合物同时浸渍时控制纤维相对于彼此的位置是困难的，因此可能发生随机纤维-纤维接触，并且另一方面，从解决方案的功能的观点来看，完全消除随机纤维-纤维接触是不必要的。然而，如果期望减少它们的随机发生，可以利用基体m的材料预先涂覆单个增强纤维F，使得上述基体的聚合物材料的涂层在它们被带入并与基体材料结合在一起之前(例如在它们被浸入流体基体材料中之前)已经在它们中的每一个的周围。
在负荷承载构件3-6分层的情况下，聚合物基体不再支撑负荷承载构件3-6中的所有单个增强纤维。因此，在分层中，一些上述单个增强纤维在纵向方向上彼此分离。
如上所述，负荷承载构件3-6的基体m其材料特性最优选地是硬质。硬质基体m有助于支撑增强纤维F，特别是当提升绳索弯曲时，防止弯曲绳索的增强纤维F屈曲，因为硬质材料有效地支撑纤维F。为了减少屈曲并促进负荷承载构件3-6的小弯曲半径，除其他外，因此优选聚合物基体m是硬质的，特别是非弹性的。用于基体的最优选材料是环氧树脂、聚酯、酚醛塑料、或乙烯基酯。聚合物基体m优选是如此坚硬以至于其弹性模量E超过2GPa，最优选地超过2.5GPa。在这种情况下，弹性模量E优选在2.5-10GPa的范围内，最优选在2.5-3.5GPa的范围内。对于基体m，存在可提供这些材料特性的可商购的各种材料替代物。
优选地，负荷承载构件3-6的横截面的表面区域的50％以上是上述导电增强纤维。由此，可以确保良好的导电性。纤维F将沿着它们的长度随机地彼此接触，从而被插入负荷承载构件的磁场信号基本上保持在负荷承载构件的整个横截面内。更确切地说，负荷承载构件3-6的横截面的表面区域的50％-80％优选为上述增强纤维，最优选地使得55％-70％为上述增强纤维，并且基本上所有剩余的表面区域都是聚合物基体。以这种方式，有利于负荷承载构件3-6的导电性和纵向刚度，但是存在足够的基体材料将纤维F有效地彼此结合。最优选地，这被进行使得约60％的表面区域是增强纤维并且约40％为基体材料。
图5A图示了根据本发明的一个实施例的电梯的状态监测装置。电梯包括井道H、以及可在井道H中竖直移动的第一电梯单元9和可在井道H中竖直移动的第二电梯单元10。上述电梯单元9、10中的至少一个是用于接收待被运输负荷(即，货物和/或乘客)的电梯轿厢。另一个优选地是配重，但是备选地，它可以是第二电梯轿厢。
电梯还包括提升绳索R，提升绳索R包括一个或多个绳索1a、1b、1c(即，一个或多个带状提升绳索1a、1b、1c)，将第一电梯单元9和第二电梯单元10互相连接、并且绕过绳索轮11、12、13，上述绳索轮11、12、13具有平行的旋转轴线。
为了移动一个或多个带状提升绳索1a、1b、1c，从而也用于移动电梯单元9、10，上述绳索轮11、12、13包括驱动轮12。每个上述的一个或多个带状的提升绳索1a、1b、1c绕过驱动轮12，并且连续地包括在驱动轮12与第一电梯单元9之间延伸的第一绳索区段a，以及在驱动轮12与第二电梯单元10之间延伸的第二绳索区段b。因此，每个上述第一绳索区段a处在驱动轮的一侧上，而每个上述第二绳索区段b处在驱动轮12的另一侧(相对侧)上。电梯包括用于使啮合一个或多个提升绳索1a、1b、1c的驱动轮12旋转的马达M，由此能够使驱动轮12的机动旋转。在图5A中，驱动轮12的两个旋转方向D1、D2被标记为D1和D2。电梯还包括自动电梯控制14，自动电梯控制14被布置为控制马达M。由此，电梯单元9、10的运动是可自动控制的。
在所呈现的实施例中，电梯还包括邻近驱动轮12的从动的(即，自由旋转的)第一拱形转向轮11。每个上述第一绳索区段a被布置为绕过第一从动拱形转向轮11，特别是靠在其拱形圆周表面区域A、B、C上。在图示的实施例中，电梯还包括靠近驱动轮12的从动的(即，自由旋转的)第二拱形转向轮13。每个上述第二绳索区段b被布置为绕过第二从动拱形转向轮13，特别是靠在其拱形圆周表面区域A、B、C上。因此，驱动轮12两侧上的绳索区段通过从动拱形转向轮转向。在第一电梯单元9与第二电梯单元10之间延伸的绳索依次绕过第一从动拱形转向轮11、驱动轮12、以及第二从动拱形转向轮13。因此，绳索到达驱动轮12以及绳索从驱动轮12离开在其轴向位置方面与驱动方向无关地受到控制。在图5A中，在第一拱形转向轮11与第一电梯单元9之间延伸的竖直取向的绳索区段和在第二从动拱形转向轮13与第二电梯单元10之间延伸的竖直取向的绳索区段之间的水平距离(L-距离)利用L标记。在图5A中，机房MR被形成在井道H上方，电梯单元9和10在井道H行进。虚线l表示机房MR的楼层线。当然显而易见的是，备选地，可以在没有机房的情况下实施该电梯和/或使得电梯单元在不同的井道中行进。
根据本发明的电梯还包括状态监测装置，该状态监测装置被配置为监测每个上述绳索区段a、b在绳索轮11、12、13的轴向方向上的状态、位置、张力、以及对准(即，位移)。电梯的绳索1a、1b、1c包括一个或多个导电负荷承载构件，以用于承载被施加在纵向方向的绳索1上的负荷、并且彼此平行且平行于绳索1的纵向方向延伸。上述状态监测装置包括至少一个涡电流测试探头20a、20b，以及在线监测单元。
在根据本发明的状态监测装置中，上述至少一个涡电流测试探头20a、20b被放置在上述绳索1a、1b、1c附近，以用于生成交变磁场，上述交变磁场在上述绳索1a、1b、1c中产生涡电流，用于检测由上述绳索1a、1b、1c中的上述涡电流所生成的二次磁场，以作为涡电流检测数据。在根据本发明的状态监测装置中，上述在线监测单元被设置为接收和利用上述涡电流检测数据，以用于上述绳索1a、1b、1c的在线状态监测。
在图5A中所呈现的本发明的实施例中，状态监测装置被配置为监测如利用至少一个第一涡电流测试探头20a所限定的每个上述第一绳索区段a的状态、位置、张力、以及对准，以及如利用至少一个第二涡电流测试探头20b所限定的每个上述第二绳索区段b的位移。因此，利用分开的涡电流测试探头来监测第一和第二绳索区段的状态。上述状态监测装置包括：第一涡电流测试探头20a，被配置为检测每个上述第一绳索区段a在绳索轮11、12、13的轴向方向上远离预定区的位移；以及第二涡电流测试探头20b，被配置为检测每个上述第二绳索区段b在绳索轮11、12、13的轴向方向上远离预定区的位移。在根据本发明的状态监测装置中，上述至少一个涡电流测试探头20a、20b可以靠近驱动轮12定位。
在上述涡电流检测数据的帮助下，上述状态监测装置的在线监测单元能够确定缺陷和状态的类型，以及提升绳索1的位置、对准、和张力。此外，上述涡电流检测数据可以向上述在线监测单元提供关于故障和/或损坏的位置信息，以便确定上述故障和/或损坏的位置。此外，上述涡电流检测数据可以提供上述在线监测单元信息，以用于量化故障和/或损坏的严重程度，诸如例如，纤维损坏或分层。上述涡电流测试探头20a、20b中的每一个可包括若干检测探头。涡电流测试探头20a、20b可以被布置为永久性设施，或者备选地被布置为可移动涡电流测试探头，或者被配置为便携式涡电流测试探头。即使当被布置为永久性设施时，涡电流测试探头20a、20b仍然可以相对于所监测的绳索1被布置为可移动的(即，可定位的)。
上述状态监测装置的涡电流测试探头20a、20b可以被布置在所监测的绳索1的两侧，或者被布置成围绕所监测的绳索1。涡电流测试探头20a、20b可以包括一个或多个铰链，以用于允许恰当定位上述探头20a、20b。上述状态监测装置的涡电流测试探头20a、20b可以被布置成执行对检测上述二次磁场的测量。每个上述涡电流测试探头可包括一个或多个桥型探头和/或一个或多个反射型探头。每个上述涡电流测试探头可包括一个或多个励磁线圈和/或励磁细丝以及一个或多个感测线圈和/或感测细丝。
励磁线圈和/或励磁细丝和/或感测线圈和/或感测细丝可以被布置成平面布置(planar arrangement)，使得励磁方向和/或感测方向平行于所监测的绳索1的负荷承载构件3-6，或者平行于所监测的绳索1的负荷承载构件3-6的单个增强纤维F。上述平面布置也可以被布置为平行于由所监测的绳索1的相邻的负荷承载构件3-6所形成的平面。励磁线圈和/或励磁细丝和/或感测线圈和/或感测细丝也可以被布置在三维布置中，使得感测方向、激励方向平行于所监测的绳索1的负荷承载构件3-6。在三维布置中，励磁线圈和/或励磁细丝和/或感测线圈和/或感测细丝中的至少一部分也可以被布置在相对于所监测的绳索1的负荷承载构件3-6的垂直方向上。这特别有助于检测所监测的绳索1的负荷承载构件3-6的分层。此外，励磁线圈和/或励磁细丝和/或感测线圈和/或感测细丝中的至少一部分也可以被布置在相对于由所监测的绳索1的相邻负荷承载构件3-6所形成的平面的垂直方向上。
此外，励磁细丝和/或感测细丝中的至少一部分也可以被布置成平行于所监测的绳索1的负荷承载构件3-6、或者平行于所监测的绳索1的负荷承载构件3的单个增强纤维F。此外，励磁线圈和/或励磁细丝和/或感测线圈和/或感测细丝中的至少一部分也可以被布置为彼此交错。这减少了所监测的绳索1的相邻负荷承载构件3-6的测量中的干扰。
上述励磁线圈和/或感测线圈可以具有的宽度小于或等于上述绳索1的宽度。上述状态监测装置的上述涡电流测试探头20a、20b可以具有不同的形状、形式、或几何构型，包括平面形状和三维(3D)形状。上述涡电流测试探头20a、20b可以在不与上述绳索接触(例如，距上述绳索小于10mm的测量距离内)的情况下使用。上述涡电流测试探头20a、20b可具有小于22m/s的检查速度。上述涡电流测试探头20a、20b可具有2kHz-30MHz的检测频率。上述状态监测装置还可以包括用于存储和取回上述涡电流检测数据的数据存储器。
图5B图示了根据本发明另一实施例的电梯的状态监测装置。电梯包括井道、以及可在井道中竖直移动的第一电梯单元9和可在井道中竖直移动的第二电梯单元10。电梯还包括第一绳索R1，第一绳索R1包括一个或多个绳索(即，一个或多个带状提升绳索)、将第一电梯单元9和第二电梯单元10互相连接并绕过驱动轮12。电梯还包括第二绳索R2，第二绳索R2包括一个或多个绳索(即，一个或多个带状提升绳索)、将第一电梯单元9和第二电梯单元10互相连接并绕过补偿轮15。
上述第一绳索R1的上述一个或多个带状绳索中的每一个绕过驱动轮12，并且连续地包括在驱动轮12与第一电梯单元9之间延伸的第一绳索区段a，以及在驱动轮12与第二电梯单元10之间延伸的第二绳索区段b。因此，每个上述第一绳索区段a处在驱动轮的一侧，而每个上述第二绳索区段b处在驱动轮12的另一侧(相对侧)上，并且在驱动轮12和第二电梯单元10之间延伸。电梯包括马达M，以用于使啮合一个或多个提升绳索的驱动轮12旋转，从而使能驱动轮12的机动旋转。在图5B中，驱动轮12的两个旋转方向D1、D2被标记为D1和D2。电梯还包括被布置为控制马达M的自动电梯控制14。由此，电梯单元9、10的运动是可自动控制的。
上述第二绳索R2(即补偿绳索R2)的上述一个或多个带状绳索中的每一个，绕过补偿轮15、并且连续地包括在补偿轮15与第一电梯单元9之间延伸的第三绳索区段e，以及在补偿轮15与第二电梯单元10之间延伸的第四绳索区段f。因此，每个上述第一绳索区段e处在补偿轮的一侧，而每个上述第二绳索区段f处在补偿轮15的另一(相对)侧。
根据本实施例的电梯还包括状态监测装置，该状态监测装置被配置为监测上述绳索轮12、15的轴向方向中每个上述绳索区段a、b、e、f的状态、位置、张力、和对准(即，位移)。上述状态监测装置包括至少一个涡电流测试探头20a、20b、20e、20f，以及在线监测单元。
在图5B中所呈现的本发明的实施例中，状态监测装置被配置为监测如利用至少一个第一涡电流测试探头20a所限定的每个上述第一绳索区段a的状态、位置、张力、和对准，以及如利用至少一个第二涡电流测试探头20b所限定的每个上述第二绳索区段b的位移。相应地，状态监测装置被配置为监测如利用至少一个第一涡电流测试探头20e限定的每个上述第三绳索区段e的状态、位置、张力、和对准，以及如利用至少一个第二涡电流测试探头20f限定的每个上述第二绳索区段f的位移。因此，利用分开的涡电流测试探头来监测每个绳索区段的状态。在根据本发明的状态监测装置中，上述至少一个涡电流测试探头20a、20b、20e、20f可以靠近绳索轮12、15定位。上述状态监测装置的涡电流测试探头20a、20b、20e、20f可以被布置在所监测的绳索的两侧或被布置成围绕所监测的绳索。
除了监测提升绳索和补偿绳索的状态之外，根据本发明的状态监测装置可以被布置为监测超速调节器绳索的状态、位置、张力、和对准。
图6图示了根据本发明的一个实施例的绳索围绕绳索轮通过的横截面视图。图6示出了在绳索抵靠每个轮而定位并且绳子绕过上述轮11、12、13时绳索的横截面视图。在优选实施例中，驱动轮12还以与从动拱形转向轮11、13相同的方式成拱形。从动拱形转向轮11、12、13包括用于上述一个或多个绳索1a、1b、1c中的每一个的拱形圆周表面区域A、B、C，所讨论的绳索被布置为抵靠该圆周表面区域A、B、C。以这种方式，控制每个带状绳索在其绕过的轮11、12、13的轴向方向上的位置。在这些实施例中，每个拱形圆周表面区域A、B、C具有凸起形状，而绳索抵靠在该凸起形状的峰顶。拱形形状倾向于保持绳索抵靠其峰顶定位地而绕过拱形形状，从而阻止绳索1a、1b、1c在上述轴向方向X上远离该位置移位。
电梯还包括状态监测装置，该状态监测装置被配置为监测每个上述第一绳索区段a、b在绳索轮11、12的轴向方向上远离预定区Za、Zb、Zc的状态、位置、张力、和对准(即，位移)，以及每个第二绳索区段在轮11、12、13的轴向方向上远离预定区Za、Zb、Zc的位移。
在所呈现的实施例中，提升绳索1a、1b、1c更具体地是悬挂绳索，并且为此目的被布置为悬挂第一电梯单元9和第二电梯单元10。在这种情况下，绳索轮11、12、13被安装在井道H的上端或其附近，例如在井道上端的上方或旁边所形成的机房中。两个电梯单元9、10对于彼此形成平衡重量，由此它们移动是经济的。在图6中，机房MR形成在井道H上方，电梯单元9和10在该井道中行进。虚线l表示机房MR的楼层线。当然显而易见的是，电梯可以备选地在没有机房的情况下实施和/或使得电梯单元在不同的井道中行进。
一般地，上述一个或多个带状悬挂绳索1a、1b、1c可以仅包括如限定所布置的那些绳索中的一个，但是优选地，上述一个或多个带状提升绳索包括多个带状提升绳索。在所示的实施例中，存在至少三个带状提升绳索。该绳索是带状的，它们具有两个宽的、面向绳索的厚度方向(图6中向上和向下)的侧面，以及面向绳索的宽度方向(图6中向左和向右)的侧面。每根绳索1a、1b、1c绕过转向轮11、13和驱动轮12，绳索的宽侧面抵靠所讨论的轮。当存在多根绳索时，如图所示，绳索1a、1b、1c绕过转向轮11、13和驱动轮12在轮11、12、13的上述轴向方向上彼此相邻并且在绳索的宽度方向W上彼此相邻。
优选地，圆周表面区域A、B、C以及绳索的表面(经由绳索的表面，绳索抵靠在所讨论的圆周表面区域A、B、C)是平滑的，使得上述圆周表面区域A、B、C和绳索都不具有延伸到另一个的凹槽中的突起。由此，每根绳索的轴向位置的控制由绳索所抵靠的拱形圆周表面区域A、B、C的形状所提供。另外，每根绳索的牵引力是基于驱动轮12与绳索之间的摩擦接触。因此，上述圆周表面区域和绳索表面都需要被配置成经由多楔或齿形啮合而彼此啮合。
图7A图示了根据本发明第三实施例的电梯的状态监测装置。在本发明的第三实施例中，绳索监测装置包括两个第一涡电流测试探头20a、20c，其被配置为监测每个上述第一绳索区段a在轮11、12、13的轴向方向上远离预定区的状态、张力、位置、和对准(即，位移)。相应地，在本发明的另一实施例中，绳索监测装置包括两个第二涡电流测试探头20b、20d，其被配置为监测每个上述第二绳索区段b在轮11、12、13的轴向方向上远离预定区的状态、张力、位置、和对准(即，位移)。
在所呈现的实施例中，上述两个第一涡电流测试探头20a、20c重点监测第一转向轮之前和之后(如在绳索的纵向中所看到)的第一绳索区段的状态。相应地，上述两个第二涡电流测试探头20b、20d重点检测第二转向轮之前和之后(如在绳索的纵向中所看到)的第二绳索区段的位移。虚线表示机房MR的楼层线。上述涡电流测试探头20a、20b、20c、20d中的每一个可包括若干检测探头。涡电流测试探头20a、20b、20c、20d可以被布置为永久性设施，或者备选地被布置为可移动涡电流测试探头或被配置为便携式涡电流测试探头。即使当被布置为永久性设施时，涡电流测试探头20a、20b、20c、20d仍可被布置为相对于所监测的绳索1可移动(即，可定位)。
图7B图示了根据本发明第四实施例的电梯的状态监测装置。在本发明的第四实施例中，绳索监视装置包括在所监视的绳索1a、1b、1c的相对侧的两个第一涡电流测试探头20a、20g，其被配置为监视每个上述第一绳索区段a在轮11、12、13的轴向方向上远离预定区的状态、张力、位置、和对准(即，位移)。相应地，在本实施例中，绳索监测装置包括在所监测的绳索1a、1b、1c的相对侧的两个第二涡电流测试探头20b、20h，其被配置为监测每个上述第二绳索区段b在轮11、12、13的轴向方向上远离预定区的状态、张力、位置、和对准(即，位移)。在根据本实施例的状态监测装置中，上述至少一个涡电流测试探头20a、20b、20g、20h可以靠近驱动轮12定位。
图8图示了根据本发明的一个实施例的可移动涡电流测试探头装置。在所呈现的实施例中，可移动涡电流测试探头装置30包括至少一个涡电流测试探头31和可移动探头外壳(enclosure)35。上述至少一个涡电流测试探头31中的每一个包括至少一个检测探头32。可移动涡电流测试探头装置30可被用于提升设备(例如，电梯)的绳索1的状态监测。可移动涡电流测试探头装置30可以是手柄。可移动涡电流测试探头装置30包括定位元件33、34(例如，定位轮33、34)，以用于上述可移动涡电流测试探头装置30相对于所监测的绳索1的恰当定位。
在根据本发明的一个实施例的可移动涡电流测试探头装置中，上述至少一个涡电流测试探头31例如可以包括针对所监测的绳索1中的每个导电负荷承载构件的一个检测探头32。在一个备选实施例中，可移动涡电流测试探头装置30可以包括光学定位元件，以用于上述可移动涡电流测试探头装置30相对于所监测的绳索1的恰当定位。上述可移动涡电流测试探头装置30包括至少一个涡电流测试探头。
图9图示了在绳索中具有缺陷的根据本发明的一个实施例的所检测的电磁信号的示例。在图9中，图示了根据本发明的一个实施例的沿着绳索的纵向方向的电磁信号的变化的示例，其归因于电磁信号变化而允许检测绳索中的缺陷。在图9所示的示例中，利用可移动涡电流测试探头装置30来监测缺陷的移动绳索1。在该测试装置中，通过被放置在移动绳索1附近的上述可移动涡电流测试探头装置30的涡电流测试探头来生成交变磁场，上述交变磁场在上述移动绳索1中产生涡电流。因此，通过上述涡电流在上述移动绳索1中生成二次磁场，该二次磁场通过上述可移动涡电流测试探头装置30的上述涡电流测试探头检测到，以作为电磁信号40，即，作为涡电流检测数据40。
在所检测到的电磁信号40中，可以将移动绳索1中的测试开始标记(即，铝带)检测为指示测试的开始和结束的峰值41、42。此外，在所检测到的电磁信号40中，可以检测到指示上述缺陷移动绳索1的中间部分中的缺陷的异常峰值43-45。根据所检测的电磁信号40，可以通过根据本发明的可移动涡电流测试探头装置的在线监测单元来检测和分析指示峰值43-45的缺陷。
图10图示了根据本发明的一个实施例的用于提升设备的绳索的状态监测的方法。在根据本发明的一个实施例的用于状态监测的方法中，被放置在所监测的绳索1附近的至少一个涡电流测试探头首先向上述所监测的绳索1生成51交变磁场。上述交变磁场在上述绳索1中产生涡电流，而上述涡电流又在上述所监测的绳索1中生成二次磁场。
此后，上述至少一个涡电流测试探头检测52在上述所监测的绳索1中的上述二次磁场，以作为涡电流检测数据。在检测之后，状态监测装置的分析器单元分析53所检测的涡电流检测数据。
在进行插入51、检测52和分析53的步骤之后，分析器单元可以或可以不继续54另一次测量并且重复步骤51-53。可以指示分析器单元或可以自动化以进行多次测量。在上述多次测量中，分析器单元可以通过改变例如上述所生成的交变磁场的信号形式、信号振幅、和/或信号频率来改变所生成的交变磁场信号。
在通过重复步骤51-53进行足够的测量之后，状态监测装置的分析器单元向上述状态监测装置的在线监测单元提供55个一个或多个参数，以用于确定缺陷的类型和提升绳索1的状态。在接收到用于确定缺陷的类型和提升绳索1的状态的一个或多个参数之后，上述在线监测单元执行56状态监测动作。
当涉及导电性时，在本申请中，其是指电性导电性。
应理解，上文描述和附图仅旨在教导发明人已知的制造和使用本发明的最佳方式。对于本领域技术人员显而易见的是，本发明构思可以以各种方式实施。因此，在不脱离本发明的情况下，可以如本领域技术人员根据上文教导所认识的来修改或改变本发明的上文所描述的实施例。因此，应理解，本发明及其实施例不限于上文所描述的示例，而是可以在权利要求及其等同物的范围内变化。

Claims (29)

1.一种用于提升设备的绳索(1)的状态监测的方法，所述绳索(1)包括多个导电负荷承载构件(3-6)，以用于承载在纵向方向被施加到所述绳索(1)上的负荷，所述导电负荷承载构件彼此平行且平行于所述绳索(1)的所述纵向方向延伸，所述多个导电负荷承载构件(3-6)由非金属复合材料制成，所述非金属复合材料包括在聚合物基体(m)中的导电增强纤维(F)，在所述方法中：
-由被放置于所述绳索(1)附近的至少一个涡电流测试探头(20a-20h)、(32)生成交变磁场，所述交变磁场在所述绳索(1)中产生涡电流，
-通过所述至少一个涡电流测试探头(20a-20h)、(32)来检测在所述绳索(1)中由所述涡电流所生成的二次磁场，以作为涡电流检测数据，以及
-所述涡电流检测数据被用于所述绳索(1)的在线监测。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述增强纤维(F)是碳纤维。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述涡电流检测数据被用于确定移动的所述绳索(1)的状态、位置、对准、或张力。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中提供关于所述绳索(1)中故障和/或损坏的位置的信息，和/或提供用于确定所述绳索(1)中的故障和/或损坏的类型的一个或多个参数。
5.根据权利要求4所述的方法，其中提供用于量化所述故障和/或损坏的严重程度的信息。
6.根据权利要求4所述的方法，其中在接收用于确定所述绳索(1)的状态的所述一个或多个参数之后，执行在线监测动作。
7.一种用于提升设备的绳索(1)的状态监测装置，所述绳索(1)包括多个导电负荷承载构件(3-6)，以用于承载在纵向方向被施加到所述绳索(1)上的负荷，所述导电负荷承载构件彼此平行且平行于所述绳索(1)的所述纵向方向延伸，所述导电负荷承载构件(3-6)由非金属复合材料制成，所述非金属复合材料包括在聚合物基体(m)中的导电增强纤维(F)，所述状态监测装置包括：
-至少一个涡电流测试探头(20a-20h)、(32)，被放置在所述绳索(1)附近以用于生成交变磁场，所述交变磁场在所述绳索(1)中产生涡电流，以及用于检测由所述绳索(1)中的所述涡电流所生成的二次磁场，以作为涡电流检测数据，以及
-在线监测单元，接收和利用所述涡电流检测数据，以用于所述绳索(1)的在线状态监测。
8.根据权利要求7所述的状态监测装置，其中所述增强纤维(F)是碳纤维。
9.根据权利要求7所述的状态监测装置，其中所述在线监测单元包括底架，所述底架相对于所述绳索(1)维持所述至少一个涡电流测试探头(20a-20h)、(32)的位置。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的状态监测装置，其中所述在线监测单元是可移动涡电流测试探头装置(30)。
11.根据权利要求10所述的状态监测装置，其中所述可移动涡电流测试探头装置(30)包括定位元件(33)、(34)。
12.根据权利要求7-9、11中任一项所述的状态监测装置，其中所述至少一个涡电流测试探头(20a-20h)、(32)包括用于所述绳索(1)中的每个导电负荷承载构件(3-6)的一个检测探头(20a-20h)、(32)。
13.根据权利要求7-9、11中任一项所述的状态监测装置，其中所述在线监测单元被布置成使用所述涡电流检测数据，以用于确定所述绳索(1)的状态、位置、对准、或张力。
14.根据权利要求7-9、11中任一项所述的状态监测装置，其中所述绳索(1)包括非导电涂层(2)，所述多个导电负荷承载构件(3-6)被嵌入所述涂层(2)中，所述涂层(2)形成所述绳索(1)的表面并且在相邻的负荷承载构件(3-6)之间延伸，从而使它们彼此隔离。
15.根据权利要求7-9、11中任一项所述的状态监测装置，其中在接收涡电流检测数据时，所述在线监测单元被布置成提供用于确定所述绳索(1)的状态、位置、对准、或张力的一个或多个参数。
16.根据权利要求7-9、11中任一项所述的状态监测装置，其中所述在线监测单元被布置成提供用于确定所述绳索(1)中是否存在任何故障和/或损坏的一个或多个参数。
17.根据权利要求7-9、11中任一项所述的状态监测装置，其中所述在线监测单元被布置成提供用于确定所述绳索(1)中的故障和/或损坏的类型的一个或多个参数。
18.根据权利要求7-9、11中任一项所述的状态监测装置，其中所述在线监测单元被布置成提供关于所述绳索(1)中的任何异质性的位置的信息。
19.根据权利要求18所述的状态监测装置，其中所述在线监测单元被布置成提供用于量化缺陷的严重程度的信息。
20.根据权利要求7-9、11、19中任一项所述的状态监测装置，其中所述绳索(1)是带状的。
21.根据权利要求7-9、11、19中任一项所述的状态监测装置，其中所述在线监测单元被布置成执行在线监测动作。
22.根据权利要求7-9、11、19中任一项所述的状态监测装置，其中所述至少一个涡电流测试探头(20a-20h)、(32)被布置成在检测所述涡电流时通过改变所生成的所述交变磁场的信号形式、信号振幅、和/或信号频率来进行多次测量。
23.根据权利要求7-9、11、19中任一项所述的状态监测装置，其中所述状态监测装置的所述至少一个涡电流测试探头(20a、20b)的涡电流测试探头能够被布置在所监测的所述绳索(1)的两侧或所监测的所述绳索(1)的周围。
24.根据权利要求7-9、11、19中任一项所述的状态监测装置，其中所述至少一个涡电流测试探头(20a-20h)、(32)包括一个或多个桥型探头和/或一个或多个反射型探头。
25.根据权利要求7-9、11、19中任一项所述的状态监测装置，其中所述至少一个涡电流测试探头(20a-20h)、(32)包括：一个或多个励磁线圈和/或励磁细丝，以及一个或多个感测线圈和/或感测细丝。
26.根据权利要求25所述的状态监测装置，其中所述励磁线圈和/或所述励磁细丝、和/或所述感测线圈和/或所述感测细丝，被布置成使得励磁方向和/或感测方向平行于所述负荷承载构件(3-6)或平行于所述负荷承载构件(3-6)的单个增强纤维(F)。
27.根据权利要求25所述的状态监测装置，其中所述励磁线圈和/或所述励磁细丝、和/或所述感测线圈和/或所述感测细丝中的至少一部分被布置在相对于所述负荷承载构件(3-6)垂直的方向上。
28.根据权利要求25所述的状态监测装置，其中所述励磁线圈和/或所述励磁细丝、和/或所述感测线圈和/或所述感测细丝中的至少一部分被布置为彼此交错。
29.根据权利要求7-9、11、19、26-28中任一项所述的状态监测装置，其中所述装置包括用于存储和取回所述涡电流检测数据的数据存储器。
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