CN111740380B - 一种断路器分闸、合闸控制方法及断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器分闸、合闸控制方法及断路器，所述方法包括：在接收动作指令后，获取当前工作电压的过零点时刻，根据过零点时刻确定目标时段，其中，所述动作指令为分闸指令或合闸指令，所述目标时段为所述当前工作电压的波形中以过零点时刻为中心的预设电压值范围对应的时间段；根据所述当前工作电压计算分合闸机构的分合闸动作时长；根据所述目标时段以及所述分合闸动作时长确定分合闸开始时刻，并在所述分合闸开始时刻控制所述分合闸机构开始执行分闸或合闸动作，以使得触点拉弧过程在所述目标时段内完成。本发明可以实现断路器在过零点时刻的低电压区间实现分闸或合闸，使得触点之间的电压处于低压差状态，降低触点拉弧损耗。

Description

一种断路器分闸、合闸控制方法及断路器

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，尤其涉及一种断路器分闸、合闸控制方法及断路器。

背景技术

断路器是常见的电路保护装置。现有的断路器在分合闸时不进行过零点时刻检测，容易在压差比较大的区间进行分合闸动作，引起触点间拉弧，造成触点损伤，对于远程控制的产品其使用寿命受到严重影响。

因此，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种一体断路器过零点分合闸控制方法、装置及断路器，旨在解决现有技术中断路器分合闸容易引起触点间拉弧，造成触点损伤的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的第一方面，提供一种断路器分闸、合闸控制方法，其中，所述方法包括：

接收动作指令，获取当前工作电压的过零点时刻，根据过零点时刻确定目标时段，其中，所述动作指令为分闸指令或合闸指令，所述目标时段为所述当前工作电压的波形中以过零点时刻为中心的预设电压值范围对应的时间段；

根据所述当前工作电压计算分合闸机构的分合闸动作时长；

根据所述目标时段以及所述分合闸动作时长确定分合闸开始时刻，并在所述分合闸开始时刻控制所述分合闸机构开始执行分闸或合闸动作，以使得分闸或合闸动作中的触点拉弧过程在所述目标时段内完成。

所述的断路器分闸、合闸控制方法，其中，所述分合闸动作时长包括触点静止时长、触点非拉弧运动时长和触点拉弧运动时长，所述根据所述目标时段以及所述分合闸动作时长确定分合闸开始时刻包括：

根据所述分合闸动作时长确定分合闸控制延时时长，其中，当所述动作指令为合闸指令时，所述触点运动拉弧时长的一半、所述触点运动非拉弧时长、所述触点静止时长以及所述分合闸控制延时时长的和为所述当前工作电压的1/2正弦周波的整数倍，当所述动作指令为分闸指令时，所述触点运动拉弧时长的一半、所述触点静止时长以及所述分合闸控制延时时长的和为所述当前工作电压的1/2正弦周波的整数倍；

根根据所述目标时段和所述分合闸控制延时时长确定所述分合闸开始时刻，以使得分合闸拉弧开始时刻在所述目标时段的开始时刻之后，分合闸拉弧结束时刻在所述目标时段的结束时刻之前，其中，所述分合闸开始时刻与所述当前电压的指定过零点时刻之间的间隔为所述分合闸控制延时时长。

所述的断路器分闸、合闸控制方法，其中，所述在所述分合闸开始时刻控制所述分合闸机构开始执行分闸或合闸动作包括：

设置计时器的计时时长为所述分合闸控制延时时长；

在接收到所述动作指令后的第一个过零点时刻启动所述计时器，在所述计时器计时结束时控制所述分合闸机构开始执行分闸或合闸动作。

所述的断路器分闸、合闸控制方法，其中，所述获取当前工作电压的过零点时刻包括：

接收计量芯片以内部中断方式识别的过零点时刻。

所述的断路器分闸、合闸控制方法，其中，所述根据所述当前工作电压计算分合闸机构的分合闸动作时长包括：

根据预先设置的工作电压与分合闸机构的分合闸动作时长的对应关系获取所述当前工作电压对应的所述分合闸动作时长。

所述的断路器分闸、合闸控制方法，其中，所述分合闸机构包括驱动机构和动作机构，所述驱动机构为电磁驱动机构，所述分合闸动作时长与所述电磁驱动机构的驱动力有关。

所述的断路器分闸、合闸控制方法，其中，当所述动作指令为合闸指令时，在所述分合闸开始时刻控制所述分合闸机构开始执行合闸动作之前还包括：

确定线路是否存在负载异常，当存在负载异常时，不控制合闸机构进行合闸动作。

所述的断路器分闸、合闸控制方法，其中，所述确定线路是否存在负载异常包括：

向负载回路注入电压信号，确定所述负载回路的电流状态；

根据所述负载回路的电流状态确定是否存在负载异常。

本发明的第二方面，提供一种断路器，其中，所述断路器包括处理器，所述处理器用于执行如上述任一项所述的断路器分闸、合闸控制方法的步骤。

本发明的第三方面，提供一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上述任一项所述的断路器分闸、合闸控制方法的步骤。

本发明的有益效果：本发明提供的断路器分闸、合闸控制方法，在进行分合闸动作之前，精准计算分合闸的相关时间参数并进行控制，使得分合闸触点拉弧过程在靠近电压过零点时刻附件的低压区间进行，使得分合闸动作时触点之间处于低压差甚至零压差状态，降低触点拉弧损耗。

附图说明

图1为本发明的断路器分闸、合闸控制方法的实施例的流程图；

图2为本发明提供的断路器分闸、合闸控制方法中工作电压波形示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的断路器分闸、合闸控制方法，是应用于断路器中，具体地，断路器中的处理器执行所述断路器分闸、合闸控制方法，以控制断路器进行分闸或合闸。

实施例一

如图1所示，本发明提供的一种断路器分闸、合闸控制方法的一个实施例的具体包括如下步骤：

本发明的一个实施例中，提供一种断路器过零点分合闸控制方法，具体如图1中所示，所述断路器过零点分合闸控制方法具体包括如下步骤:

S100、接收动作指令，获取当前工作电压的过零点时刻，根据过零点时刻确定目标时段。

所述动作指令为合闸指令或分闸指令，具体地，所述合闸指令或分闸指令可以是由远程控制终端或云端发出，在接收到所述合闸指令或分闸指令后，断路器需要进行分合闸动作。

所述获取当前工作电压的过零点时刻具体包括：

接收计量芯片以中断方式识别的过零点时刻。

在本实施例中，为了保证过零点时刻获取的实时性，是由计量芯片来识别断路器的工作电压的过零点时刻的，具体地，所述计量芯片为计量专用SOC(System-on-a-Chip)芯片，在一种实现方式中，本实施例中的计量芯片的型号可选用RN8211型号等，只要能够对断路器的工作电压进行分析，以得到断路器的工作电压的过零点时刻的芯片均可适用本发明。处理器接收所述计量芯片以内部中断方式识别的过零点时刻，这样，处理器不是在接收到所述动作指令之后向所述计量芯片请求获取过零点时刻，提升了控制的主动性。

如图2所示，工作电压的过零点时刻是所述工作电压的波形图中与时间轴相交的点对应的时刻(如图2中的T0点)。所述目标时段为所述当前工作电压的波形中以过零点时刻为中心的预设电压值范围对应的时间段，如图2中的a部分，所述预设电压值范围在相邻的波峰和波谷之间，所述预设电压值范围可以根据断路器的分合闸动作时间确定，例如可以为(-30V，30V)或者(-20V，20V)等，不难看出，相对于包括波峰和波谷的b部分，所述时间段内对应的工作电压的电压值较小，在本实施例中，是控制分合闸动作中的触点拉弧过程在所述时间段内完成，这样，电触点的分合闸过程中，电触点处于低压差状态甚至零压差状态，电触点之间的拉弧小，降低拉弧对电触点产生的危害，有利于断路器的使用寿命。

S200、根据所述当前工作电压计算分合闸机构的分合闸动作时长。

所述根据所述当前工作电压计算分合闸机构的分合闸动作时长包括：

根据预先设置的工作电压与分合闸机构的分合闸动作时长的对应关系获取所述当前工作电压对应的所述分合闸动作时长。

具体地，所述分合闸机构为执行分合闸动作的机构，所述分合闸机构为分闸机构或合闸机构，当所述动作指令为分闸指令时，所述分合闸机构为分闸机构，当所述动作指令为合闸指令时，所述分合闸机构为合闸机构，所述分闸机构和所述合闸机构可以为同一套机构或不同机构，所述分合闸动作时长为所述分合闸机构从开始执行分合闸动作到分合闸动作结束之间的时长，不难看出，当所述动作指令为分闸指令时，所述分合闸动作时长为分闸机构从开始执行分闸动作到分闸动作结束之间的时长，当所述动作指令为合闸指令时，所述分合闸动作时长为合闸机构从开始执行合闸动作到合闸动作结束之间的时长，在本实施例中，所述分合闸机构包括驱动机构和动作机构，所述驱动机构用于提供驱动力，驱动所述动作机构以使得所述动作机构带动电触点的接触和打开，从而实现分合闸。所述分合闸动作时长为所述驱动机构开始提供驱动力到分合闸结束所需要的时长，所述分合闸动作时长与所述驱动机构的驱动力有关，当所述驱动力越大时，所述动作机构动作越快，所述分合闸动作时长越短。在本实施例中，所述驱动机构为电磁驱动机构，所述驱动力为电磁力，在进行分闸或合闸时，所述电磁驱动机构通电后产生电磁力，通过所述电磁力驱动所述动作机构开始动作，而电磁驱动机构的电磁力大小与施加至所述电磁驱动机构上的电压相关，施加至所述电磁驱动机构上的电压为断路器的工作电压，而在实际应用中，虽然断路器的工作额定电压为交流220V，但是断路器的实际工作电压存在波动，因此，在本实施例中，预先建立工作电压与分合闸机构的分合闸动作时长的对应关系，在接收到所述动作指令后，根据所述对应关系获取当前工作电压对应的所述分合闸动作时长。所述工作电压与分合闸动作时长的对应关系可以通过预先的实验获取。

S300、根据所述目标时段以及所述分合闸动作时长确定分合闸开始时刻，并在所述分合闸开始时刻控制所述分合闸机构开始执行分闸或合闸动作，以使得分闸或合闸动作中的触点拉弧过程在所述目标时段内完成。

具体地，所述分合闸动作时长包括触点静止时长、触点非拉弧运动时长和触点拉弧运动时长，在分合闸动作过程中，机构带动触点的动作需要一定的时间，也就是说，在分合闸动作过程中，前部分触点是保持静止的，后部分触点开始运动直至分合闸动作结束，将分合闸动作过程中，触点保持静止的时长称为触点静止时长，触点为运动状态的时长分为两个部分：触点非拉弧运动时长和触点拉弧运动时长，具体地，当电触点之间的距离在一定范围内，电触点之间会产生拉弧，超出这个范围，电触点之间不会产生拉弧，电触点之间产生拉弧的距离范围与电触点之间的电压有关，将电触点运动时触点之间产生拉弧的时长称为电触点拉弧运动时长，将电触点运动时触点之间不产生拉弧的时长称为电触点非拉弧运动时长，所述触点静止时长、所述触点非拉弧运动时长和触点拉弧运动时长可以通过预先的试验或计算得到，在获取到所述当前工作电压后，可以获取到所述触点静止时长、所述触点非拉弧运动时长和触点拉弧运动时长，所述根据所述目标时段以及所述分合闸动作时长确定分合闸开始时刻包括：

S311、根据所述分合闸动作时长确定分合闸控制延时时长，其中，当所述动作指令为合闸指令时，所述触点运动拉弧时长的一半、所述触点运动非拉弧时长、所述触点静止时长以及所述分合闸控制延时时长的和为所述当前工作电压的1/2正弦周波的整数倍，当所述动作指令为分闸指令时，所述触点运动拉弧时长的一半、所述触点静止时长以及所述分合闸控制延时时长的和为所述当前工作电压的1/2正弦周波的整数倍；

S312、根据所述目标时段和所述分合闸控制延时时长确定所述分合闸开始时刻，以使得分合闸拉弧开始时刻在所述目标时段的开始时刻之后，分合闸拉弧结束时刻在所述目标时段的结束时刻之前，其中，所述分合闸开始时刻与所述当前电压的指定过零点时刻之间的间隔为所述分合闸控制延时时长。

触点之间在所述分合闸拉弧开始时刻开始产生拉弧，在所述分合闸拉弧结束时刻开始不再产生拉弧，也就是说，所述分合闸拉弧开始时刻为与所述分合闸拉弧结束时刻之间的间隔为所述触点拉弧运动时长。如图2所示，图2中直线与横轴的交点T1点、T2点和T3点中，T3点为所述分合闸开始时刻，T1点为所述分合闸拉弧开始时刻，T2点为所述分合闸拉弧结束时刻，T1点和T2点之间的间隔为所述触点拉弧运动时长。根据所述分合闸动作时长和所述当前工作电压的波形周期即可以获取到所述分合闸控制延时时长的数值，如图2中的c部分为所述分合闸控制延时时长。在获取到所述分合闸控制延时时长后，确定所述分合闸开始时刻，使得所述分合闸拉弧开始时刻在所述目标时段的开始时刻之后，所述分合闸拉弧结束时刻在所述目标时段的结束时刻之前，即，触点拉弧过程在所述预设时段内完成。不难看出，使得所述分合闸拉弧开始时刻在所述目标时段的开始时刻之后，所述分合闸拉弧结束时刻在所述目标时段的结束时刻之前的所述分合闸开始时刻可以有多个，在本实施例中，为了精确检测所述分合闸开始时刻，是设置所述分合闸开始时刻与所述当前电压的指定过零点时刻之间的间隔为所述分合闸控制延时时长，所述指定过零点时刻为接收到所述动作指令后的第一个过零点时刻，也就是说，从过零点时刻开始经过所述分合闸控制延时时长之后开始进行分合闸，从前面的说明不难看出，因此，从过零点时刻开始经过所述分合闸控制延时时长之后开始进行分合闸，能够使得所述触点运动时长的一半在过零点时刻，有效降低触点运动时触点之间的压差，触点间的拉弧损耗低。

所述在所述分合闸开始时刻控制所述分合闸机构开始执行分闸或合闸动作包括：

S321、设置计时器的计时时长为所述分合闸控制延时时长；

S322、在接收到所述动作指令后的第一个过零点时刻启动所述计时器，在所述计时器计时结束时控制所述分合闸机构开始执行分闸或合闸动作。

所述分合闸开始时刻和接收到所述动作指令后的第一个过零点时刻之间的间隔为所述分合闸控制延时时长，在接收到所述动作指令后，处理器根据当前工作电压获取所述分合闸控制延时时长，并设置计时器的计时时长为所述分合闸控制延时时长，在接收到所述动作指令后的第一个过零点时刻启动所述计时器，在所述计时器计时结束时控制所述分合闸机构开始执行分闸或合闸动作。

在实际应用中，断路器的分闸可能是由于短路、负载超载等故障导致的，而在这种情况下，需要排除了电路的故障之后再执行断路器合闸动作，因此，当所述动作指令为合闸指令时，在所述分合闸开始时刻控制所述分合闸机构开始合闸动作之前还包括：

确定线路是否存在负载异常，当存在负载异常时，不控制合闸机构进行合闸动作。

具体地，所述确定线路是否存在负载异常包括：

向负载回路注入电压信号，确定所述负载回路的电流状态；根据所述负载回路的电流状态确定是否存在负载异常。

根据所述负载回路的电流状态可以确定当前线路的负载是否超出最大载荷或存在短路等故障现象，当存在故障现象时，即线路存在负载异常，此时强行控制断路器合闸，使得线路重新通电，会造成断路器再次分闸甚至导致用电器件的损伤，因此，在本实施例中，当存在负载异常时，不控制所述分合闸机构进行合闸动作。

综上，本发明公开了一种断路器过零点分合闸控制方法、装置及断路器，所述方法包括：接收动作指令，获取当前工作电压的过零点时刻，根据过零点时刻确定目标时段，其中，所述动作指令为分闸指令或合闸指令，所述目标时段为所述当前工作电压的波形中以过零点时刻为中心的预设电压值范围对应的时间段；根据所述当前工作电压计算分合闸机构的分合闸动作时长；根据所述目标时段以及所述分合闸动作时长确定分合闸开始时刻，并在所述分合闸开始时刻控制所述分合闸机构开始执行分闸或合闸动作，以使得分闸或合闸动作中的触点拉弧过程在所述目标时段内完成。本发明在进行分合闸动作之前，精准计算分合闸的相关时间参数并进行控制，使得分合闸动作在靠近电压过零点时刻附件的低压区间进行，使得分合闸动作时触点之间处于低压差甚至零压差状态，降低电触点之间的拉弧损耗。

实施例二

基于上述实施例，本发明还提供一种断路器，所述断路器包括处理器，所述处理器用于执行上述实施例中的断路器分闸、合闸控制方法。

所述处理器在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)，微处理器或其他芯片。在一实施例中，当处理器执行所述断路器分闸、合闸控制方法时实现以下步骤：

接收动作指令，获取当前工作电压的过零点时刻，根据过零点时刻确定目标时段，其中，所述动作指令为分闸指令或合闸指令，所述目标时段为所述当前工作电压的波形中以过零点时刻为中心的预设电压值范围对应的时间段；

根据所述当前工作电压计算分合闸机构的分合闸动作时长；

根据所述目标时段以及所述分合闸动作时长确定分合闸开始时刻，并在所述分合闸开始时刻控制所述分合闸机构开始执行分闸或合闸动作，以使得分闸或合闸动作中的触点拉弧过程在所述目标时段内完成。

其中，所述分合闸动作时长包括触点静止时长和触点运动时长，所述根据所述目标时段以及所述分合闸动作时长确定分合闸开始时刻包括：

根据所述分合闸动作时长确定分合闸控制延时时长，其中，当所述动作指令为合闸指令时，所述触点运动拉弧时长的一半、所述触点运动非拉弧时长、所述触点静止时长以及所述分合闸控制延时时长的和为所述当前工作电压的1/2正弦周波的整数倍，当所述动作指令为分闸指令时，所述触点运动拉弧时长的一半、所述触点静止时长以及所述分合闸控制延时时长的和为所述当前工作电压的1/2正弦周波的整数倍；

根据所述目标时段和所述分合闸控制延时时长确定所述分合闸开始时刻，以使得分合闸拉弧开始时刻在所述目标时段的开始时刻之后，分合闸拉弧结束时刻在所述目标时段的结束时刻之前，其中，所述分合闸开始时刻与所述当前电压的指定过零点时刻之间的间隔为所述分合闸控制延时时长。

其中，所述在所述分合闸开始时刻控制所述分合闸机构开始执行分闸或合闸动作包括：

设置计时器的计时时长为所述分合闸控制延时时长；

在接收到所述动作指令后的第一个过零点时刻启动所述计时器，在所述计时器计时结束时控制所述分合闸机构开始执行分闸或合闸动作。

其中，所述获取当前工作电压的过零点时刻包括：

接收计量芯片以内部中断方式识别的过零点时刻。

其中，所述根据所述当前工作电压计算分合闸机构的分合闸动作时长包括：

根据预先设置的工作电压与分合闸机构的分合闸动作时长的对应关系获取所述当前工作电压对应的所述分合闸动作时长。

其中，当所述动作指令为合闸指令时，所述在所述分合闸开始时刻控制所述分合闸机构开始执行分闸或合闸动作之前还包括：

确定线路是否存在负载异常，当存在负载异常时，不控制所述分合闸机构进行合闸动作。

其中，所述确定线路是否存在负载异常包括：

向负载回路注入电压信号，确定所述负载回路的电流状态；

根据所述负载回路的电流状态确定是否存在负载异常。

实施例三

本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述实施例所述的断路器分闸、合闸控制方法的步骤。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种断路器分闸、合闸控制方法，其特征在于，所述方法包括：

接收动作指令，获取当前工作电压的过零点时刻，根据过零点时刻确定目标时段，其中，所述动作指令为分闸指令或合闸指令，所述目标时段为所述当前工作电压的波形中以过零点时刻为中心的预设电压值范围对应的时间段；

根据所述当前工作电压计算分合闸机构的分合闸动作时长；

根据所述目标时段以及所述分合闸动作时长确定分合闸开始时刻，并在所述分合闸开始时刻控制所述分合闸机构开始执行分闸或合闸动作，以使得分闸或合闸动作中的触点拉弧过程在所述目标时段内完成；

所述分合闸机构包括驱动机构和动作机构，所述驱动机构为电磁驱动机构，所述分合闸动作时长与所述电磁驱动机构的驱动力有关；

所述分合闸动作时长包括触点静止时长、触点非拉弧运动时长和触点拉弧运动时长，所述根据所述目标时段以及所述分合闸动作时长确定分合闸开始时刻包括：

根据所述分合闸动作时长确定分合闸控制延时时长，其中，当所述动作指令为合闸指令时，所述触点运动拉弧时长的一半、所述触点运动非拉弧时长、所述触点静止时长以及所述分合闸控制延时时长的和为所述当前工作电压的1/2正弦周波的整数倍；

根据所述目标时段和所述分合闸控制延时时长确定所述分合闸开始时刻，以使得分合闸拉弧开始时刻在所述目标时段的开始时刻之后，分合闸拉弧结束时刻在所述目标时段的结束时刻之前，其中，所述分合闸开始时刻与所述当前工作电压的指定过零点时刻之间的间隔为所述分合闸控制延时时长。

2.根据权利要求1所述的断路器分闸、合闸控制方法，其特征在于，当所述动作指令为分闸指令时，所述触点运动拉弧时长的一半、所述触点静止时长以及所述分合闸控制延时时长的和为所述当前工作电压的1/2正弦周波的整数倍。

3.根据权利要求2所述的断路器分闸、合闸控制方法，其特征在于，所述在所述分合闸开始时刻控制所述分合闸机构开始执行分闸或合闸动作包括：

设置计时器的计时时长为所述分合闸控制延时时长；

在接收到所述动作指令后的第一个过零点时刻启动所述计时器，在所述计时器计时结束时控制所述分合闸机构开始执行分闸或合闸动作。

4.根据权利要求1所述的断路器分闸、合闸控制方法，其特征在于，所述获取当前工作电压的过零点时刻包括：

接收计量芯片以内部中断方式识别的过零点时刻。

5.根据权利要求1所述的断路器分闸、合闸控制方法，其特征在于，所述根据所述当前工作电压计算分合闸机构的分合闸动作时长包括：

根据预先设置的工作电压与分合闸机构的分合闸动作时长的对应关系获取所述当前工作电压对应的所述分合闸动作时长。

6.根据权利要求1所述的断路器分闸、合闸控制方法，其特征在于，当所述动作指令为合闸指令时，在所述分合闸开始时刻控制所述分合闸机构开始执行合闸动作之前还包括：

确定线路是否存在负载异常，当存在负载异常时，不控制合闸机构进行合闸动作。

7.根据权利要求6所述的断路器分闸、合闸控制方法，其特征在于，所述确定线路是否存在负载异常包括：

向负载回路注入电压信号，确定所述负载回路的电流状态；

根据所述负载回路的电流状态确定是否存在负载异常。

8.一种断路器，其特征在于，所述断路器包括处理器，所述处理器用于执行如权利要求1-7任一项所述的断路器分闸、合闸控制方法的步骤。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-7任一项所述的断路器分闸、合闸控制方法的步骤。

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