CN1706092A - 压电传动器的驱动器 - Google Patents

Abstract

一种压电传动器的驱动器中，其中降低部件的数目，对整个驱动器可以获维持高速和低功耗下切换压电传动器。用于限流的公共电阻Ra和Rb插入馈线(19，21)的它的某个中点处。光电晶体管Q1－Q8在比公共电阻Ra和Rb更靠近电源的一边连接到馈线(19，21)。压电传动器(1a－1h)连接到相对电源部分一边上的公共电阻Ra和Rb的终端Sa和Sb，以及连接到光电晶体管Q1－Q8的接头。发光二极管D1－D8接近光电晶体管Q1－Q8放置，而在一个开关控制部分(25)的切换下导电。开关控制部分(25)交叠一个发光二极管D1－D8的导电控制，相应于接下来的压电传动器1a－1h流逝一个间隔，在该间隔中进入一个压电传动器(1a－1h)打开工作的充电达到70％。

Description

压电传动器的驱动器

技术领域

本发明涉及压电传动器的驱动器，以及尤其涉及在压电传动器的驱动器的改进，用于驱动多个压电传动器，通过切换，机械地移动每一个直接或间接安装在驱动器上的多个机械部件。

背景技术

传统地，如图5所示，压电传动器1以这样一种方式构成，其中薄压电板5和7贴在矩形导电板3的相反面，电极5a和7a放置在相反面上，它们在每个压电板5中不与平板3接触，平板3作为公共电极，在平板3的纵向以一个单柱形状支撑一端(图中的左端)，另一端(图中的右端)以一个开口端形成。注意压电传动器1的一个支撑部件没有示于图5(见图6)。

在压电传动器1中，例如，根据压电板5和7的极化方向，当正电势+加到一个正终端P1和一个公共终端P3(压电板5的电极5a和平板3之间)之间时，例如平板3弯曲使得开口端以向上的位置移动，如图5中虚线所示。

同时，当负电势-加到公共终端P3和一个负终端P2(平板3和另一个压电板7的电极7a之间)之间时，例如，开口端以向下的位置移动，如图中点划线所示。

然后，通过使用压凹这样一个压电现象的一个弯曲运动，压电传动器1用作各种驱动源，例如一个针织机编织针的针选择驱动器。

具体地，如图6所示，前述的多个压电传动器1(通过图中分成1a，1b，1c，1d，1e，1f，1g和1h示出)排列在一个长而窄的绝缘盒状外壳9中一个侧壁9a上，它们以预定的间隔互相平行隔开，一端以一个单柱形状支撑，另一端插入形成在侧壁9b上的工作孔中，侧壁9b以某一间隙相对外壳9中的侧壁9a。然后，作为机械部件固定在另一端的工作片13从工作孔11伸出某一间隙。

由外壳9支撑的1a-1h多个压电传动器(包括工作片13)是相同的传动器，图7是从外壳9侧壁9b一边特别是从工作片13顶端边看外壳9的图。

当从一个电源部分15的一个正/负直流驱动电压通过一个控制器17加到这样的多个压电传动器1a-1h上时，每个压电传动器1a-1h都弯曲，并且从外壳9的工作孔11伸出的工作片13移动。这有助于通过工作片13移动一个选择的针杆(机械部件)，该针杆没有示出。

然后，当控制器17切换和选择加到多个压电传动器1a-1h上的驱动电压时，压电传动器1a-1h可以用于例如针织机编织针的一个针选择驱动器。

根据这样一种压电传动器的一个普通专利文献包括专利文献1(Japanese Patent Laid Open No.5-302251)。

进一步，如图8所示的结构作为一个实例示出，该结构控制由控制器17加到多个压电传动器1a-1h上的驱动电压。

具体地，光电晶体管Q1和Q2，Q3和Q4，Q5和Q6，Q7和Q8，分别串连连接，相应于多个压电传动器1a-1h放置。一个光电晶体管Q1的一个集电极通过从一个正侧馈线19的一个电阻R1，连接到光电晶体管Q1和Q2，以及另一个光电晶体管Q2的一个发射极通过电阻R2连接到一个负侧馈线21。

压电传动器1a中的正终端P1连接到正侧馈线19，负终端P1连接到负侧馈线21，光电晶体管Q1和Q2的接头连接到压电传动器1a的公共终端P3。

类似地，光电晶体管Q3-Q8也通过电阻R3-R8连接到正侧和负侧馈线19和21，压电传动器1b-1d也连接到光电晶体管Q3-Q8的接头以及正侧和负侧馈线19和21。

另外，发光二极管D1和D2，D3和D4，D5和D6，以及D7和D8也接近和相应于光电晶体管Q1和Q2，Q3和Q4，Q5和Q6，以及Q7和Q8串连连接。

发光二极管D1-D8由一个开关控制部分23选择激励而发射，以及前述压电传动器的驱动器由此形成。

图8中，前述的控制器17由光电晶体管Q1-Q8，发光二极管D1-D8，以及开关控制部分23形成。

注意在图8中，发光二极管D1-D8由从开关控制部分23的一条线连接。然而，实际发光二极管D1-D8由相应于发光二极管D1-D8的各自配线连接。这种配线在图8中简化了使得容易理解。

然后，例如，当多个压电传动器1a-1d中的压电传动器1a打开工作时，仅通过导电控制由开关控制部分23选择的发光二极管D1，开口端向上方向移动。同时，仅通过导电控制发光二极管D2，顶端向下方向移动。

类似地，在其它压电传动器1b-1d中，仅通过导电控制发光二极管D3或D4，D5或D6以及D7或D8，使顶端移动。

在这样构建的压电传动器驱动器中，电阻R1-R8连接在光电晶体管Q1-Q8和正侧及负侧馈线19和21之间，具有一个电流限定功能，以抑制流经光电晶体管Q1-Q8的驱动电流，使得对整个驱动器由于增加驱动电流而不增加功耗，这发生在当光电晶体管Q1和Q2，Q3和Q4，Q5和Q6，以及Q7和Q8的一个光电晶体管切换到另一个时，由此导致光电晶体管Q1和Q2，Q3和Q4，Q5和Q6，以及Q7和Q8的两个都暂时导电或发生一个迅速电流变化，导致一个大的驱动电流。

然而，在前述的压电传动器驱动器中，用于限流的电阻R1-R8连接到多个光电晶体管Q1-Q8来打开驱动多个压电传动器1a-1h。因此，部件的数目增加，配线就复杂，成本很难降低，以及生产率也就很难改善。

在这种情况下，希望如果用于限流的电阻插入控制器17中直到依次插在正侧和负侧馈线19和21中的部分，那么部件的数目就降低，以及配线就简化了。然而，由于下面描述的原因，这没有实现。

更具体而言，在这种用于针织机编织针的一个针选择驱动器等的压电传动器1a-1h中，迅速切换速度允许编织针迅速地移动，由此增加编织速度。

例如，当压电传动器1a打开控制而另一个压电传动器1b同时也开控制或者紧接着1a打开控制，或者当压电传动器1a-1h顺序地打开/关闭控制而打开/关闭控制切换定时减小，就会暂时流过大驱动电流。在这样一种情况下，如果提供一个或一对用于限流的电阻R，生成的热趋向于很大。

为了改变上述的情况，需要一个大功耗且昂贵的电阻，从而具有低功耗的便宜电阻R1-R8插入并连接每个压电传动器1a-1h。

本发明的发明者仔细研究了压电传动器1a-1h的功能和一个等效电路。结果，本发明的发明者集中于压电传动器1a-1h具有与电容等效的功能，并且流经压电传动器1a-1h的驱动电流根据充电工作的改进而降低，尽管在立即打开控制之后有较大电流，当一个指定的阶段过去后，驱动电流变得非常小，并且随时间的流失它的改变也很小。从而发现电阻的数目减小以及压电传动器1a-1h可以以高速切换，本发明就这样完成了。

为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供压电传动器的驱动器，适合于减小电阻数目，抑制驱动电流的增加，在高速下切换多个压电传动器，以及对整个驱动器在驱动多个压电传动器中维持低功耗。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供多个传动器，其中压电板贴在平板上，包括：

多个传动器机械地移动直接或间接连接到每个压电传动器的一个机械部件；

馈线从一个电源部分中伸出，用于将一个驱动电压加到每个压电传动器的压电板上；

公共电阻串连连接到馈线用于限流，限制到压电传动器压电板的驱动电流到一个规定的范围；以及

一个控制器通过馈线顺序地选择打开控制，加到每个压电传动器压电板上的驱动电压。

此外，多个压电传动器连接到公共电阻的馈线，它在电源部分的相反一边，控制器具有这样的功能，它打开控制加到压电传动器压电板上的驱动电压，该压电板是接下来要驱动的，在驱动电压加到压电传动器的压电板后，进入60％或更多的充电状态。

进一步，根据本发明，控制器还可以具有这样的功能，在将驱动电压加到压电传动器压电板上的过程中，该压电板是要加驱动电压的压电板，打开控制加到压电传动器压电板上的驱动电压，该电压板是接下来要驱动的。

此外，根据本发明，优选地，控制器连接到电源部分的公共电阻的一边，以及加到压电传动器压电板上的驱动电压是打开控制的。

附图说明

图1示出了根据本发明，涉及压电传动器驱动器的一个实施例的方框电路图。

图2示出了压电传动器充电特性的一个实例图。

图3是根据本发明，解释压电传动器驱动器一个切换工作的波形图。

图4示出了根据本发明，涉及压电传动器驱动器的另一个实施例的方框电路图。

图5示出压电传动器的普通配置的一个截面图。

图6示出使用压电传动器的一个配置实例的截面图。

图7是图6的一个基本部分的一个侧面图。

图8是示出传统压电传动器驱动器的方框电路图。

具体实施方式

将参考本发明下面的附图来解释本发明的实施例。注意与传统实例中一致的部分赋予相同数字，无需进一步解释。

图1示出了根据本发明，涉及压电传动器驱动器的一个实施例的方框电路图。

图1中，构成了多个压电传动器1a，1b，1c，1d，1e，1f，1g和1h，例如如图5所示，通过压电板5和7贴在导电板3的相反面，电极5a和7a放置在相反面上，它们在每个压电板5中不与平板3接触，平板3作为每个压电板5和7的公共电极，如图6所示，由一个盒状外壳9(图1中未示出)以一个单柱形支撑。

注意图1中，压电传动器1d-1g未示出，然而它们与压电传动器1a，1b和1c以相同方式形成。

如图6所示，一个正侧馈线19和一个负侧馈线21从一个电源部分15中伸出，作为线路以供应一个约+50V-+100V的正DC电源，以及一个约-50V——100V的负DC电源，公共电阻Ra和Rb用于限流，插入并串连连接在它们的中间。

光电晶体管Q1和Q2，Q3和Q4，Q5和Q6，以及Q7和Q8，其中发射极和集电极互相串连连接，相应于压电传动器1a-1h放置。

每个光电晶体管Q1，Q3，Q5和Q7的每个集电极直接连接到正侧馈线19，该馈线19在公共电阻Ra的电源部分一边，不经过公共电极Ra。

光电晶体管Q2，Q4，Q6和Q8的每个发射极连接到公共电阻Rb的电源部分一边的负侧馈线21。

光电晶体管Q1和Q2，Q3和Q4，以及Q7和Q8的接头连接到压电传动器1a，1b，1c-1h的公共终端P3。

压电传动器1a，1b，1c-1h的正终端P1连接到公共电阻Ra的终端Sa上，该电阻Ra在电源部分相对一边的正侧馈线19上，以及压电传动器1a，1b，1c-1h的负终端P2连接到公共电阻Rb的终端Sb上，该电阻Rb在电源部分相对一边的负侧馈线21上。

发光二极管D1和D2，D3和D4，D5和D6，以及D7和D8顺序地串连连接。

发光二极管D1和光电晶体管Q1，发光二极管D2和光电晶体管Q2，发光二极管D3和光电晶体管Q3，发光二极管D4和光电晶体管Q4，发光二极管D5和光电晶体管Q5，发光二极管D6和光电晶体管Q6，发光二极管D7和光电晶体管Q7，以及发光二极管D8和光电晶体管Q8相应地分别互相接近放置。

发光二极管D1和D2，D3和D4，D5和D6，以及D7和D8连接到一个开关控制部分25，通过该开关控制部分25，任何一个发光二极管D1-D8切换并导电发光。

注意图1中，发光二极管D1-D8还是从开关控制部分25通过一个线连接。然而如图8解释的相同，实际发光二极管D1-D8由相应于发光二极管D1和D2，D3和D4，D5和D6，以及D7和D8的各自配线连接，由此与图8所示相同的方式，通过选择任何一个发光二极管D1-D8来完成发射控制。

例如，当仅有发光二极管D1在开关控制部分25下选择切换并导电时，光电晶体管Q1通过接收从发光二极管D1的光而打开工作，正驱动电流加到压电传动器1a的压电板5两边(图1中未示出)。同时，负驱动电流加到压电传动器1a的压电板7两边(图1中未示出)，由此充电，它的开口端(工作片13)由此移动到向上的位置。

当发光二极管D1和D3在开关控制部分25下选择切换并导电时，光电晶体管Q1和Q3打开工作，压电传动器1a和1b的开口端(工作片13)移动到向上的位置。

然后，多个发光二极管D1-D8在开关控制部分25下顺序选择地控制并导电。

更具体而言，例如，如图3所示，开关控制部分25作为打开控制驱动电压的应用，使得驱动电压以这样一种方式加到多个压电传动器1a-1h上，使得驱动电压加到压电传动器1a上，随之加到压电传动器1b上，然后以这种次序加到1c-1h上。

进一步，当压电传动器1a(正确地是压电板5和7)进入70％的充电状态，加到下一个压电传动器1b上的驱动电压便是打开控制，以及当加到压电传动器1b上的驱动电压进入70％的充电状态时，加到下一个压电传动器1c上的驱动电压便进一步打开控制。此后继续进行，驱动电压的控制随之重复。

图2示出随时间的流逝充电的变化，其中当驱动电压加到每个压电传动器1a-1h上直到70％充电状态的T点时，驱动电压才被控制并开始加到下一个传动器1a-1h上。

当驱动电压加到每个压电传动器1a-1h上的时间(例如200μ秒)流逝后，在开关控制部分25下各自和所有的驱动电压关闭控制。

从而，每个压电传动器1a-1h设计成使得从驱动电压进入70％充电状态直到驱动电压的应用关闭控制的时间段中，开关控制部分25能够顺序地交叠每个压电传动器1a-1h的导电控制，并且压电传动器1a-1h通过这个交叠的导电控制而增加。

图1中的标记27表明控制器包括前述的光电晶体管Q1-Q8，发光二极管D1-D8以及开关控制部分25，开关控制部分25具有选择地切换和控制驱动电压的功能，该驱动电压顺序地从馈线19和21加到每个压电传动器1a-1h的压电板。

然后，例如在压电传动器1a-1h以这种次序顺序地打开工作的情况下，将对这样构建的压电传动器驱动器给出简单的解释。

当开关控制部分25选择地完成仅发光二极管D1的导电控制时，光电晶体管Q1打开工作，正侧驱动电压通过公共电阻Ra从馈线19加到压电传动器1a上，开口端由此向上方向移动。

开关控制部分25也在压电传动器1a70％充电状态后，完成发光二极管D3的导电控制，光电晶体管Q3由此打开工作。

因此，正侧驱动电压通过公共电阻Ra从馈线19加到压电传动器1b上，开口端由此也向上方向移动。

在这种情况下，如图3所示，在压电传动器1b的工作开始时间上，即是延迟后的弯曲驱动，前面开始工作的压电传动器1a的弯曲驱动还继续进行。

当压电传动器1b进入70％的充电状态时，发光二极管D5的导电在开关控制部分25下是打开控制，以及光电晶体管Q5是关闭工作的，压电传动器1c也是以一个交叠方式弯曲驱动。因此重复该过程。

在这种方式下，本发明的压电传动器驱动器的构成是，通过插入和连接公共电阻Ra和Rb用于限流，串连在正侧和负侧馈线19和21的某个中点，将光电晶体管Q1，Q3，Q5和Q7的一端连接到正侧馈线19公共电阻Ra的电源部分一边，将光电晶体管Q2，Q4，Q6和Q8的一端连接到负侧馈线21公共电阻Rb的电源部分一边，它们是来自于相应于多个压电传动器1a-1h以串连连接的光电晶体管Q1和Q2，Q3和Q4，Q5和Q6，Q7和Q8，以及将压电传动器1a，1b，1c，1d，1e，1f，1g和1h的公共终端P3连接到光电晶体管Q1和Q2，Q3和Q4，Q5和Q6，以及Q7和Q8的接头，并进一步通过相对电源部分一边的公共电阻Ra的终端Sa和Sb，将正终端P1和负终端P2连接到正侧和负侧馈线19和21。

然后，发光二极管D1-D8接近光电晶体管Q1-Q8相应与它们放置。特别地，开关控制部分25具有导电控制任何一个发光二极管D1-D8的功能，以控制加到相应压电传动器1a-1h上的驱动电压，以及在对其加上驱动电压的压电传动器1a-1h70％充电状态后，交叠相应于下一个压电传动器1a-1h发光二极管D1-D8的导电控制。

因此，驱动电压加到压电传动器1a-1h上的开始时间顺序地延迟。然后在每个压电传动器1a-1h的驱动电流变大的时间段中，该时间段进行改变，以及驱动电压加到下一个压电传动器1a-1h，随着驱动电流降低到可以忽略的非常小的电流。

这样，整个驱动电流很难增加，以及对每个压电传动器1a-1d插入的用于限流的电阻R1-R8可以减小为-对公共电阻Ra和Rb，并且配线可以简化，由此很容易降低成本，产率也会改善。

此外，多个压电传动器1a-1h中的一部分压电传动器在打开控制状态下，打开控制压电传动器1b接下来被打开控制变为可能。

因此，打开工作切换定时减小，压电传动器1a-1h顺序地打开控制，这样增加了压电传动器1a-1h整体工作速度，以及改善了针织机编织针的编织速度。此外，整个驱动器的功耗几乎不增加。

具体地，通过降部件的数目和简化配线，本发明的压电传动器驱动器适合于降低成本和改善产率，并且还实现了提高多个压电传动器1a-1h的切换工作速度。

进一步，结合上述的结构，当每个压电传动器1a-1h中正驱动电压和负驱动电压之间进行切换时，充电已经大量地进行了，使得大驱动电流暂时的流动是很困难的。因此，切换中电流的增加可以通过公共电阻Ra和Rb有效地抑制。

此外，在本发明中，压电传动器1a-1h由控制器17进行切换工作定时，并不局限于压电传动器1a-1h在70％充电状态后的点，而是可以改变。

更具体而言，当将驱动电压应用到接下来被打开控制的压电传动器的开始，是在压电传动器1a-1h的压电板进入70％充电状态之后，驱动电压应用的开始可以改变到充电完成点，例如在这里压电板进入80％充电状态。因此，开关控制部分25(控制器17)可以根据开关操作定时中的变化来形成。

当打开控制任何一个压电传动器1a-1h时，对压电板的充电速率是打开控制一个压电传动器1a-1h的定时，其中对多个压电传动器1a-1h的每个驱动电流在驱动电压加上后立即变为最大，在此后瞬态和剧烈地降低。因此即使充电率为60％或更大，本发明的目的也可以实现。

然而，从取得一个稳定工作而不显著增加功耗的观点来看，优选充电速率设为大于60％，即，设为超过70％，以及在这种状态下变化的定时可以改变。因此，开关控制部分25可以根据开关操作定时中的变化来形成。

附带地，如图4所示，根据本发明的压电传动器驱动器的构成是，通过相对电源部分一边上的公共电阻Ra的终端Sa，将光电晶体管Q1，Q3，Q5和Q7的一端连接到正侧馈线19，以及通过相对电源部分一边上的公共电阻Rb的终端Sb，将光电晶体管Q2，Q4，Q6和Q8的一端连接到负侧馈线21。其它结构类似于图1的结构，并且可以获得相同效果。

附带地，如上所述，如果光电晶体管Q1-Q8连接到正侧和负侧馈线19和21中的公共电阻Ra和Rb的电源部分一边，在切换光电晶体管Q1-Q8(压电传动器1a-1h)下，光电晶体管Q1-Q8上的电源电压变化的影响就会降低，由此方便了稳定操作。

此外，在本发明中，驱动电压加到其上并控制它的压电传动器，甚至在一个关闭状态下切换驱动电源后，还可以改变。

特别地，在均匀压电传动器1a-1h中，切换正驱动电压和负驱动电压，均匀压电传动器1a-1h弯曲并移动到一个垂直方向。在这种结构中，串连连接的光电晶体管Q1和Q2，Q3和Q4，Q5和Q6，以及Q7和Q8在切换时进入打开状态，大驱动电流很容易流过。

为了抑制前述的情况，在正驱动电压和负驱动电压由关闭工作足够地降低后，需要施加反向电势的驱动电压。从这种观点看，在切换关闭状态后，它有效地驱动了电源。

前述的每个压电传动器1a-1h任意地构成，例如可以包括仅仅压电板3和5，或者可以具有多个压电板3和5，并且平板可以叠层起来，以及支撑体还不局限于由上述的外壳9构成。

根据本发明，控制器27用于将驱动电源从馈线切换到多个压电传动器1a-1h的切换机制，并不局限于前述的结合发光二极管D1-D8和光电晶体管Q1-Q8，而是可以为一个无接点开关，仅通过晶体管用于打开和关闭电源，以及开关控制部分25可以根据该开关机制形成。

注意当发光二极管D1-D8与光电晶体管Q1-Q8时，在馈线19，21和控制器17一边的绝缘状态可以很容易地形成，由此可以实现一个稳定的工作。

进一步，电源部分15还可以任意构成，其构成可以需要正电压和负电压，还可以需要或者正电压或者负电压驱动而形成。

如上所述，本发明包括：

多个压电传动器，其中压电板贴在平板上；

从一个电源部分中伸出的一个馈线，用于将一个驱动电压加到每个压电传动器的压电板上；

用于限流的一个公共电阻串连连接到馈线上，并限制到压电传动器压电板的驱动电流到一个规定的范围；以及

一个控制器，选择地和顺序地打开控制从馈线加到多个压电传动器每个上的驱动电压，

其中压电传动器连接到公共电阻的馈线，它在电源部分的相反一边，控制器具有这样的功能，它打开控制加到压电传动器压电板上的驱动电压，该压电板是接下来要驱动的，在驱动电压加到压电传动器的压电板后，进入60％或更多的充电状态。

因此，本发明的压电传动器驱动器通过减小部件数目和简化配线，具有降低成本和改善生产率的优点，以及实现了增加多个压电传动器的开关工作速度，以及还降低了用于整个驱动器的功耗。

此外，当控制器具有打开控制驱动电压的功能时，该驱动电压加到压电传动器撒谎那个然后驱动它，在将驱动电压加到任何一个压电传动器的过程中，对驱动电压加上的压电传动器，多个压电传动器的切换速度进一步提高。

进一步，控制器连接到公共电阻的电源部分一边，以及加到压电传动器的压电板的驱动电压是打开控制的。在这种结构中，在切换到加到压电传动器的压电板的驱动电压时，控制器几乎不受电源电压中波动的影响，这样方便了控制器的稳定工作。

工业应用性

根据本发明的压电传动器驱动器，并不局限于用于驱动上述针织机编织针的驱动器，而是适合于作为一个驱动源，机械地移动一个机械部件，该部件直接或间接地连接到每一个含有压电板的多个压电传动器，例如打印机中的一个喷墨驱动源和一个点线驱动源。

Claims (3)

1.一种压电传动器的驱动器，其中压电板贴在平板上，包括：

多个压电传动器，机械地移动直接或间接连接到每个压电传动器的一个机械部件；

馈线，从一个电源部分中伸出，用于将驱动电压加到每个压电传动器的压电板上；

公共电阻，串联连接到馈线，用于限流，限制到压电传动器压电板的驱动电流到一个规定的范围；以及

控制器，选择地和顺序地打开控制通过馈线加到每个压电传动器上的驱动电压，

其中每个压电传动器连接到在电源部分的相反一边的公共电阻的馈线，控制器具有这样的功能，在施加了驱动电压的压电传动器的压电板进入60％的充电状态以后，它打开控制加到接下来要驱动的压电传动器压电板上的驱动电压。

2.根据权利要求1的压电传动器的驱动器，其中控制器具有这样的功能，在将驱动电压加到要加驱动电压的压电传动器的压电板上的过程中，打开控制加到接下来要驱动的压电传动器的压电板上的驱动电压。

3.根据权利要求1或2的压电传动器的驱动器，其中控制器连接到公共电阻的电源部分的一边，并具有打开控制加到压电传动器的压电板上的驱动电压的功能。

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