CN116111779A - 一种电机冷却系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种电机冷却系统及其控制方法。一种电机冷却系统，包括电机本体、风扇、电流源模块、多个调节组件和多个进风部，风扇能够在电机本体启动时转动以向电机本体内提供负压，多个进风部分别开设在电机本体上。本发明的一种电机冷却系统通过在每个进风部内设置负温度系数型热敏电阻，在电机转动的过程中温度升高时，负温度系数型热敏电阻将自动重新分配电流，整体的调整是根据负温度系数型热敏电阻所感应的温度进行的适应性调整，对于电机本体上不同位置进行适应性降温冷却，使得电机本体的温度变化更均匀，提高了整体的冷却效果。

Description

一种电机冷却系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种电机冷却系统及其控制方法。

背景技术

电机在正常运行时，因负载、电源电压波动等原因，都会引起电机的绕组过热，而绕组过热通常会导致绕组自身的绝缘性降低，从而影响绕组及电机的正常运行。为了确保电机工作在安全温度范围之内，需要对电机壳、定子及转子等进行有效冷却。

在现有技术中通常采用在电机的一端安装散热风扇的方式，利用风扇转动产生气流以实现对定子和转子进行散热降温，但是气流进入电机内部后，会在电机内部进行流通，使得靠近散热风扇一端电机本体，包括但不限于定子和转子等，得到较好的散热，而远离散热风扇一端电机本体在被气流进行降温时，由于气流在流通过程中会被加热，使得距离散热风扇越远的一端散热效果越差，冷却效果较差，长此以往将对电机的正常工作产生影响。

发明内容

本发明提供一种电机冷却系统及其控制方法，以解决现有的电机在进行散热时，电机上各个位置的温差大，影响电机冷却效果的问题。

本发明的一种电机冷却系统采用如下技术方案：一种电机冷却系统，包括电机本体、风扇、电流源模块、多个调节组件和多个进风部，风扇安装于电机本体的一端，且与电机本体连通，风扇能够在电机本体启动时转动以向电机本体内送风提供负压，多个进风部分别开设在电机本体上，且多个进风部沿电机本体的轴线方向依次设置，进风部包括多个进风口，多个进风口在电机本体的周向方向依次设置，且初始状态每个进风部的进风口均打开至第一预设状态，在第一预设状态每个进风口所打开的面积大小相同；电机本体内设置有多个负温度系数型热敏电阻，每个负温度系数型热敏电阻与一个进风部相邻，且多个负温度系数型热敏电阻并联，电机本体内设置有电流源模块，电流源模块处于主干路上，且分别与多个负温度系数型热敏电阻并联，电流源模块能够给多个负温度系数型热敏电阻分配电流，且电流源模块提供的总电流为定值，每个调节组件与一个进风部对应设置，每个负温度系数型热敏电阻与一个调节组件电性连接，负温度系数型热敏电阻用于向调节组件反馈电流信号，在调节组件接收到负温度系数型热敏电阻反馈的电流信号后，调节组件调整其对应设置的进风部的多个进风口打开的状态，使进风口打开的状态与电机本体上各负温度系数型热敏电阻所分配到的电流成正相关。

进一步地，电机本体包括电机外壳、转子和定子，转子转动安装于电机外壳内，定子沿电机外壳的轴线方向设置，定子固定安装于电机外壳内，且定子套装于转子外，定子与转子之间限定出流通通道，多个进风部的进风口均与流通通道连通，风扇固定安装于转子，随转子同步转动。

进一步地，每个进风口包括一个第一通孔和一个第二通孔，第一通孔开设于定子的外周壁面上，第二通孔开设于电机外壳的外周壁面上，第二通孔大于第一通孔；调节组件包括挡环，挡环呈未封闭的圆环形，挡环能够转动地设置于电机外壳定子外周壁面上，且挡环设置于定子与电机外壳之间，挡环的周壁面上开设有多个第三通孔，第三通孔位于第一通孔和第二通孔之间外，第三通孔与第二通孔大小相等，每个第三通孔与一个第一通孔和一个第二通孔对应设置，挡环转动能够调整第三通孔相对于第一通孔和第二通孔的位置，以改变能够经第二三通孔、第三二通孔和第一通孔进入流通通道内的气体量大小，初始状态挡环处于第一预设位置，进而使初始状态每个进风部的进风口均打开至第一预设状态。

进一步地，调节组件还包括液压腔室，液压腔室固定安装于定子的周壁面上，液压腔室内填充有液压油，挡环能够转动地安装于液压腔室内，一种电机冷却系统还包括液压控制模块，每个液压控制模块与一个负温度系数型热敏电阻电性连接，液压控制模块用于控制液压腔室内的液压油的油量。

进一步地，定子包括铁芯和多个电枢绕组，铁芯固定安装于电机外壳内，铁芯的内周壁面上固定设置有多个齿，且多个齿沿铁芯的周向方向均布，每个电枢绕组绕设与一个齿上；多个第一通孔在铁芯的周向方向均布，且第一通孔开设于相邻的两个电枢绕组之间。

进一步地，从靠近风扇一端至远离风扇一端每个第二通孔的尺寸递增。

进一步地，进风部设置为三个，三个进风部分别位于电机本体的前部、中部和后部。

本发明还提供一种电机冷却系统的控制方法，包括上述电机冷却系统，还包括以下步骤：

S100，获取总电流值；

S200,获取各支路上负温度系数型热敏电阻的阻值；

S300,根据各支路上负温度系数型热敏电阻的阻值，调整各支路上的电流值；

S400,根据各支路上的电流值，调整进风口的打开状态。

本发明的有益效果是：本发明的一种电机冷却系统通过在每个进风部内设置负温度系数型热敏电阻，在在电机转动的过程中温度升高时，负温度系数型热敏电阻的电阻值将减小，在电流源模块所提供总电流值为定值的情况下，负温度系数型热敏电阻将自动重新分配电流，当调节组件接收到负温度系数型热敏电阻的电流信号后，调节组件将调整对应设置的进风口的打开状态，整体的调整是根据负温度系数型热敏电阻所感应的温度进行的适应性调整，又因为每个负温度系数型热敏电阻与一个进风部相邻，而多个进风部在电机本体的位置不同，即根据使用时的电机本体上不同位置的温度变化调整进风口的打开状态，对于电机本体上不同位置进行适应性降温冷却，使得电机本体的温度变化更均匀，提高了整体的冷却效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种电机冷却系统的实施例的整体结构的示意图；

图2为本发明的一种电机冷却系统的实施例的整体结构的正视图；

图3为本发明的一种电机冷却系统的实施例的整体结构的剖视图；

图4为图3中A处的放大图；

图5为本发明的一种电机冷却系统的实施例的定子内部结构的示意图；

图6为本发明的一种电机冷却系统的实施例的一个调节组件的结构示意图；

图7为本发明的一种电机冷却系统的实施例的内部电路示意图；

图8为本发明的一种电机冷却系统的实施例的系统控制图；

图9为本发明的一种电机冷却系统的控制方法的实施例的流程图。

图中：100、电机本体；110、电机外壳；120、第二通孔；200、转子；300、定子；301、铁芯；310、齿；320、电枢绕组；330、第一通孔；400、调节组件；410、液压腔室；420、挡环；430、第三通孔；440、滤网；510、风罩；520、风扇；530、端盖；540、轴承；550、流通通道；600、进风口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一种电机冷却系统的实施例，如图1至图8所示。

一种电机冷却系统，包括：电机本体100、风扇520、电流源模块、多个调节组件400和多个进风部，风扇520安装于电机本体100的一端，且与电机本体100连通，风扇520能够在电机本体100启动时转动以向电机本体100内提供负压，多个进风部分别开设在电机本体100上，且多个进风部沿电机本体100的轴线方向依次设置，进风部包括多个进风口600，多个进风口600在电机本体100的周向方向依次设置，且初始状态每个进风部的进风口600均打开至第一预设状态，在第一预设状态每个进风口600所打开的面积大小相同。

具体地，在本实施例中，进风部设置为三个，三个进风部分别在电机本体100的轴线方向依次设置，即参照如图3所示，三个进风部分别位于电机本体100的前部、中部和后部，（靠近风扇520一端为前，远离风扇520一端为后）。在风扇520转动时，使得电机本体100内产生负压，外界气体将从多个进风部的进风口600进入电机本体100，实现对电机本体100的前部、中部和后部的散热。进风部也可以根据需要设置具体个数，如设置为四个、五个或六个。

电机本体100内设置有多个负温度系数型热敏电阻（NTC热敏电阻），每个负温度系数型热敏电阻与一个进风部相邻设置，（负温度系数型热敏电阻附图中未表示），且多个负温度系数型热敏电阻并联，电流源模块分别与多个负温度系数型热敏电阻并联，电流源模块能够给多个负温度系数型热敏电阻分配电流，且电流源模块提供的总电流为定值，每个调节组件400与一个进风部对应设置，每个负温度系数型热敏电阻与一个调节组件400电性连接，负温度系数型热敏电阻用于向调节组件400反馈电流信号，在调节组件400接收到负温度系数型热敏电阻反馈的电流信号后，调节组件400调整其对应设置的进风部的多个进风口600打开的状态，使进风口600打开的状态与电机本体100上各负温度系数型热敏电阻所分配到的电流成正相关。又因为多个进风部设置在电机本体100的位置不同，即三个进风部分别位于电机本体100的前部、中部和后部，而每个负温度系数型热敏电阻与一个进风部相邻，因此不同负温度系数型热敏电阻所感应的温度即为电机本体100上不同位置所反应出的温度，即在电机本体100工作时，进风口600的打开状态需要根据使用时的电机本体100上不同位置的温度变化决定。

将电流源模块所提供的总电流值设为I，电流源模块所提供的总电流值与电机本体100的转速成正相关，在电机本体100的转速一定时，电流源模块所提供的总电流值I为定值，在其他可能的实施例中，总电流值设置为I可以根据电机本体100的转速进行设定。在本实施例中，设总电流值I为定值，将多个负温度系数型热敏电阻的电阻值分别设置为R1、R2、R3…RN；本实施例中设置了三个负温度系数型热敏电阻，具体以本实施例中设置了三个负温度系数型热敏电阻为例，三个负温度系数型热敏电阻的阻值分别为R1、R2、R3，在电流源模块产生的总电流值I为定值时，将三个负温度系数型热敏电阻所在支路能够分配到的电流分别称为I1、I2、I3，其中，；；。

由于负温度系数型热敏电阻的电阻值随温度增大而减小，当电机本体100在转动的过程中由于发热温度升高时，负温度系数型热敏电阻的电阻值将减小，电流源模块将为三个负温度系数型热敏电阻按照上述公式自动重新分配电流，保证总电流值I不变。负温度系数型热敏电阻与调节组件400电性连接，向调节组件400反馈信号，使调节组件400调整其对应设置的进风部的多个进风口600打开的状态，使进风口600打开的状态与电机本体100上各个负温度系数型热敏电阻所分配到的电流成正相关，即温度越高，负温度系数型热敏电阻所分配到的电流越大。

需要说明的是，由于在使用时，随着电机本体100的转动，电机本体100温度将升高，多个负温度系数型热敏电阻阻值将均减小，但由于总电流值不变，所以在电流重新分配后，每个负温度系数型热敏电阻将根据分配到的电流信号进行控制，将电流信号反馈至调节组件400，来调整每个进风口600打开的状态。也就是说，虽然每个负温度系数型热敏电阻所在位置的温度都升高了，但进风口600的状态是根据负温度系数型热敏电阻被分配的电流决定的，因此在电机本体100工作时，进风口600的打开状态需要根据使用时实际的温度变化决定，与初始状态每个进风口600打开的状态无关，即与第一预设状态无关，使得在调整时，有的位置虽然温度升高了但是进风口600打开的面积却要相对初始状态减小，使整体的调整是根据负温度系数型热敏电阻所感应的温度进行的适应性调整。

本实施例中调节组件400为三个，将三个调节组件400分别称为第一调节组件、第二调节组件和第三调节组件，负温度系数型热敏电阻R1与第一调节组件电性连接，用于向第一调节组件反馈电流信号，在第一调节组件接收到负温度系数型热敏电阻R1反馈的电流信号后，第一调节组件调整对应设置的进风口600的打开状态。负温度系数型热敏电阻R2与第二调节组件电性连接，负温度系数型热敏电阻R3与第三调节组件电性连接，第二调节组件和第三调节组件的调整方式与第一调节组件相同，在此不过多赘述。

本实施例在电机本体100开使工作时，风扇520转动使得电机本体100内产生负压，从外界向电机本体100内送风，外界气体将从多个进风部进入电机本体100，通过在每个进风部内均设置有负温度系数型热敏电阻，在电机本体100转动的过程中温度升高时，负温度系数型热敏电阻的电阻值将减小，在电流源模块所提供总电流值为定值的情况下，负温度系数型热敏电阻将自动重新分配电流，当调节组件400接收到负温度系数型热敏电阻的电流信号后，调节组件400将调整对应设置的进风口600的打开状态。

在本实施例中，电机本体100包括电机外壳110、转子200和定子300，电机外壳110的外周壁面上均布有多个散热片，电机外壳110两端分别固定设置有两个端盖530，转子200沿电机外壳110的轴线方向设置，转子200转动安装于电机外壳110内，转子200两端穿过并伸出端盖530，且两个端盖530分别与转子200通过轴承540相连，转子200转动安装于轴承540。定子300沿电机外壳110的轴线方向设置，定子300固定安装于电机外壳110内，且定子300套装于转子200外，定子300与转子200之间限定出流通通道550，流通通道550为环形。多个进风部的进风口600均与流通通道550连通，电机外壳110的一端固定设置有风罩510，风罩510上设置有允许气流流通的开口，风罩510与其相邻一端的端盖530连通，风扇520设置于风罩510内，且风扇520固定安装于转子200，随转子200同步转动，在转子200启动转动时，将带动风扇520转动，使电机本体100内部产生负压，进而气体通过进风口600向流通通道550内流动。

在本实施例中，每个进风口600包括一个第一通孔330和一个第二通孔120，第一通孔330开设于定子300的外周壁面上，第二通孔120开设于电机外壳110的外周壁面上，第二通孔120大于或等于第一通孔330。

调节组件400包括挡环420，挡环420呈未封闭的圆环形，挡环420能够转动地设置于电机外壳110外周壁面上，即挡环420设置于定子300与电机外壳110外侧，挡环420的周壁面上开设有多个第三通孔430，第三通孔430位于第一通孔330和第二通孔120外，（靠近定子300的中轴线为内，远离定子300的中轴线为外）。第三通孔430与第二通孔120大小相等，每个第三通孔430与一个第一通孔330和一个第二通孔120对应设置，挡环420转动能够调整第三通孔430相对于第一通孔330和第二通孔120的位置，以改变能够经第三通孔430、第二通孔120和第一通孔330进入流通通道550内的气体量大小。初始状态挡环420处于第一预设位置，此处的第一预设位置指的是，初始状态第三通孔430在第一通孔330和第二通孔120外，使进风口600打开的面积小于进风口600总面积的1/2，进而使初始状态每个进风部的进风口600所打开的面积大小相同。

即在第三通孔430与第一通孔330和第二通孔120错位设置时，挡环420将第一通孔330和第二通孔120挡住，第一通孔330和第二通孔120不连通，外界气体无法进入流通通道550内，挡环420正转能够使第三通孔430与第一通孔330和第三通孔430逐渐重合，（如图6所示从左向右看的逆时针方向为挡环420的正转方向），进而使第一通孔330和第二通孔120连通，气流能够依次经过第三通孔430、第二通孔120和第一通孔330并进入流通通道550内，且在第三通孔430与第一通孔330和第二通孔120完全重合时进风口600打开的面积最大。

进一步地，第二通孔120内设置有滤网440，通过滤网440对进入的气体进行过滤。

具体地，定子300包括铁芯301和多个电枢绕组320，铁芯301固定安装于电机外壳110内，铁芯301的内周壁面上固定设置有多个齿310，且多个齿310沿铁芯301的周向方向均布，每个电枢绕组320绕设与一个齿310上。多个第一通孔330在铁芯301的周向方向均布，且第一通孔330开设于相邻的两个电枢绕组320之间。

在本实施例中，调节组件400还包括液压腔室410，液压腔室410固定安装于定子300的外周壁面上，液压腔室410内填充有液压油，挡环420能够转动地安装于液压腔室410内，一种电机冷却系统还包括液压控制模块，每个液压控制模块与一个负温度系数型热敏电阻电性连接，液压控制模块用于控制液压腔室410内的液压油的油量，在液压控制模块接收到负温度系数型热敏电阻反馈的电流信号后，若需要增大进风口600的面积，则液压控制模块控制液压腔室410内的液压油增多，使挡环420在液压油的作用下正转，增加挡环420上第三通孔430与第一通孔330和第二通孔120连通的大小，反之则减少液压油的油量。

具体地，液压控制模块包括第一液压控制模块、第二液压控制模块和第三液压控制模块。负温度系数型热敏电阻R1与第一液压控制模块电性连接，负温度系数型热敏电阻R2与第二液压控制模块电性连接，负温度系数型热敏电阻R3与第三液压控制模块电性连接。

在进一步地实施例中，靠近风扇520一端的第二通孔120的尺寸小于远离风扇520一端的第二通孔120的尺寸，使得从靠近风扇520一端至远离风扇520一端每个第二通孔120的大小递增，即第二通孔120的在电机外壳110轴线方向延伸方向的长度递增，该设置是因为靠近风扇520一端的电机本体100的冷却效果好于远离风扇520一端的电机本体100的冷却效果，因此设置从靠近风扇520一端至远离风扇520一端每个第二通孔120的大小递增可以使散热更具有针对性，使得风更多的从远离风扇520的一端进入，提高整体散热效果。

结合上述实施例，本发明的具体工作原理和工作过程如下：在电机本体100工作时，转子200转动，转子200转动带动安装于转子200上的风扇520同步转动，风扇520转动使得电机本体100内产生负压，从外界向电机本体100内送风，冷风将能够依次经过第三通孔430、第二通孔120和第一通孔330并进入流通通道550内，初始状态每个进风部的进风口600均打开至第一预设状态，即每个进风口600在初始状态所打开的面积大小相同。

在使用时，随着电机本体100的转动，电机本体100的温度将升高，多个负温度系数型热敏电阻阻值将均减小，负温度系数型热敏电阻将自动重新分配电流，保证总电流值I不变。在电流重新分配后，每个负温度系数型热敏电阻将根据分配到的电流信号进行控制，每个液压控制模块与一个负温度系数型热敏电阻电性连接，在液压控制模块接收到负温度系数型热敏电阻反馈的电流信号后，若需要增大进风口600的面积，则液压控制模块控制液压腔室410内的液压油增多，使挡环420在液压油的作用下转动，增加挡环420上第三通孔430与第一通孔330和第二通孔120连通面积的大小，反之则减少液压油的油量，整体的调整是根据负温度系数型热敏电阻所感应的温度进行的适应性调整，又因为多个进风部分别设置在电机本体100的位置不同，即三个进风部分别位于电机本体100的前部、中部和后部，而每个负温度系数型热敏电阻与一个进风部相邻，因此不同负温度系数型热敏电阻所感应的温度即为电机本体100上不同位置所反应出的温度，即在电机本体100工作时，进风口600的打开状态需要根据使用时的电机本体100上不同位置的温度变化决定，使得电机本体100的降温均匀，提高了整体的冷却效果。

本发明还提供一种电机冷却系统的控制方法，如图1至图9所示。

一种电机冷却系统的控制方法包括上述的一种电机冷却系统，还包括以下步骤：

S100，获取总电流值；

S200，获取各支路上负温度系数型热敏电阻的阻值；

S300，根据各支路上负温度系数型热敏电阻的阻值，调整各支路上的电流值；

S400，根据各支路上的电流值，调整进风口600的打开状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电机冷却系统，其特征在于：包括电机本体、风扇、电流源模块、多个调节组件和多个进风部，风扇安装于电机本体的一端，且与电机本体连通，风扇能够在电机本体启动时转动以向电机本体内提供负压，多个进风部分别开设在电机本体上，且多个进风部沿电机本体的轴线方向依次设置，进风部包括多个进风口，多个进风口在电机本体的周向方向依次设置，且初始状态每个进风部的进风口均打开至第一预设状态，在第一预设状态每个进风口所打开的面积大小相同；电机本体内设置有多个负温度系数型热敏电阻，每个负温度系数型热敏电阻与一个进风部相邻，且多个负温度系数型热敏电阻并联，电流源模块分别与多个负温度系数型热敏电阻并联，电流源模块能够给多个负温度系数型热敏电阻分配电流，且电流源模块提供的总电流为定值，每个调节组件与一个进风部对应设置，每个负温度系数型热敏电阻与一个调节组件电性连接，负温度系数型热敏电阻用于向调节组件反馈电流信号，在调节组件接收到负温度系数型热敏电阻反馈的电流信号后，调节组件调整其对应设置的进风部的多个进风口打开的状态，使进风口打开的状态与电机本体上各负温度系数型热敏电阻所分配到的电流成正相关。

2.根据权利要求1所述的一种电机冷却系统，其特征在于：电机本体包括电机外壳、转子和定子，转子转动安装于电机外壳内，定子沿电机外壳的轴线方向设置，定子固定安装于电机外壳内，且定子套装于转子外，定子与转子之间限定出流通通道，多个进风部的进风口均与流通通道连通，风扇固定安装于转子，随转子同步转动。

3.根据权利要求2所述的一种电机冷却系统，其特征在于：每个进风口包括一个第一通孔和一个第二通孔，第一通孔开设于定子的外周壁面上，第二通孔开设于电机外壳的外周壁面上，第二通孔大于第一通孔；调节组件包括挡环，挡环呈未封闭的圆环形，挡环能够转动地设置于电机外壳外周壁面上，挡环的周壁面上开设有多个第三通孔，第三通孔位于第一通孔和第二通孔外，第三通孔与第二通孔大小相等，每个第三通孔与一个第一通孔和一个第二通孔对应设置，挡环转动能够调整第三通孔相对于第一通孔和第二通孔的位置，以改变能够经第三通孔、第二通孔和第一通孔进入流通通道内的气体量大小，初始状态挡环处于第一预设位置，进而使初始状态每个进风部的进风口均打开至第一预设状态。

4.根据权利要求3所述的一种电机冷却系统，其特征在于：调节组件还包括液压腔室，液压腔室固定安装于定子的周壁面上，液压腔室内填充有液压油，挡环能够转动地安装于液压腔室内，一种电机冷却系统还包括液压控制模块，每个液压控制模块与一个负温度系数型热敏电阻电性连接，液压控制模块用于控制液压腔室内的液压油的油量。

5.根据权利要求3所述的一种电机冷却系统，其特征在于：定子包括铁芯和多个电枢绕组，铁芯固定安装于电机外壳内，铁芯的内周壁面上固定设置有多个齿，且多个齿沿铁芯的周向方向均布，每个电枢绕组绕设与一个齿上；多个第一通孔在铁芯的周向方向均布，且第一通孔开设于相邻的两个电枢绕组之间。

6.根据权利要求3所述的一种电机冷却系统，其特征在于：从靠近风扇一端至远离风扇一端第二通孔的尺寸递增。

7.根据权利要求1所述的一种电机冷却系统，其特征在于：进风部设置为三个，三个进风部分别位于电机本体的前部、中部和后部。

8.一种电机冷却系统的控制方法，其特征在于：包括如权利要求1至7中任意一项所述的电机冷却系统，还包括以下步骤：

S100，获取总电流值；

S200，获取各支路上负温度系数型热敏电阻的阻值；

S300，根据各支路上负温度系数型热敏电阻的阻值，调整各支路上的电流值；

S400，根据各支路上的电流值，调整进风口的打开状态。

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