DE2365614C3 - Control device for a burner system - Google Patents

Control device for a burner system

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art.The invention relates to a control device of the type mentioned in the preamble of claim 1 Art.

Steuereinrichtungen für Brenneranlagen müssen bekanntlich extrem eigensicher sein. Eine Inbetriebnahme der Brenneranlage darf nur erfolgen, wenn gewährleistet ist, daß der Flammenwächter richtig arbeitet und ein Ausbleiben der Flamme innerhalb der sogenannten Sicherheitszeit oder einen Flammenabriß zuverlässig anzeigt.It is well known that control devices for burner systems must be extremely intrinsically safe. A commissioning the burner system may only be carried out if it is guaranteed that the flame monitor is correct works and a failure of the flame within the so-called safety time or a flame failure reliably displays.

Es ist bereits eine Steuereinrichtung für eine Brcnneranlage bekannt (DC-AS 11 19 968), bei der zur Funktionsprüfung des Flammenwächters vor jeder Inbetriebsetzung ein Widerstand in den Eingang des Flammenwächters geschaltet und dadurch eine Flamme simuliert wird. Bei intaktem Flammenwächter zieht sein Flammenrelais an und schließt den Erregerstromkreis eines Startrelais. Dieses schaltet den Widerstand wieder ab und hält sich selbst an Spannung. Wenn danach das Flammenrelais ordnungsgemäß wieder abfällt, wird ein .Steuerrelais an Spannung gelegt und der weitere Programmablauf freigegeben.A control device for a burner system is already known (DC-AS 11 19 968), in which for Function test of the flame detector before each start-up, a resistance in the input of the Flame monitor switched and thereby a flame is simulated. If the flame monitor is intact, be pulled Flame relay on and closes the excitation circuit of a start relay. This switches the resistor again and keeps itself on tension. If the flame relay then drops out again properly, a .Control relay connected to voltage and further program execution enabled.

Ferner ist eine selbstprüfende Flammenüberwachungseinrichtung bekannt (DE-OS !5 26 232). bei der ein Flammenfühlei periodisch einer simulierten Flammenstrahlung ausgesetzt ist Der Flammenfühler wirkt auf zwei Relais, von denen das erste auf die simulierte Flammenstrahlung und das zweite auf die Strahlung der zu überwachenden Flamme anspricht. Wenn das erste Relais unerregt bleibt, so deutet dies auf eine ίο Unterbrechung im Flammenfühler hin. Ein Kurzschluß im Flammenfühler wird jedoch bei der bekannten Einrichtung mit Hilfe der simulierten Flammenstrahlung nicht erkannt. Um auch einen Kurzschluß feststellen zu können, ist eine elektromechanische Blende vorgesehen, welche die Flammenstrahlung beim Ansprechen des zweiten Relais vom Flammenfühler fernhält.Furthermore, a self-checking flame monitoring device is known (DE-OS! 5 26 232). in the a flame sensation periodically a simulated flame radiation The flame sensor acts on two relays, the first of which acts on the simulated one Flame radiation and the second responds to the radiation of the flame to be monitored. If the first If the relay remains de-energized, this indicates an ίο interruption in the flame sensor. A short circuit in the flame sensor, however, in the known device with the aid of the simulated flame radiation not recognized. In order to be able to detect a short circuit, an electromechanical shutter is provided. which keeps the flame radiation away from the flame sensor when the second relay responds.

Als Flammeniühler werden bei Steuereinrichtungen der hier in Rede stehenden Art üblicherweise Fotozellen, Fotowiderstände, Fototransistoren u.dgl. eingesetzt. Es ist auch bekannt, Fotothyristoren in Lichtschranken einzusetzen und mit dem Thyristorstrom direkt ein Relais zu steuern (Funk-Technik 1972, Nr. 3, Seite %). Fotothyristoren sind Lichtschalter, die einfache Anwendungen ohne besonderen Schaltungsaufwand ermöglichen und mit Wechselspannung oder Gleichspannung betrieben werden können (SlEMENS-Zeitschrift 1971, Heft 10, Seite 689). Wegen ihrer zu geringen Lichtempfindlichkeit haben jedoch bisher Fotothyrstoren in Flammenwächtern keine Anwenjo dung gefunden.As a flame sensor are used in control devices of the type in question here, usually photocells, photoresistors, phototransistors and the like. used. It is also known to use photothyristors in light barriers and with the thyristor current to control a relay directly (Funk-Technik 1972, No. 3, page%). Photo thyristors are light switches that enable simple applications without special circuitry and with alternating voltage or DC voltage can be operated (SlEMENS magazine 1971, issue 10, page 689). Because of her too However, photothyrstors have not yet been used in flame monitors with low sensitivity to light manure found.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung derart auszubilden, daß die Verwendung eines Fotothyristors als Flamincnfühlcr mit an sich zu geringer Lichtempfindlichkeit ermöglicht wird, ohne die Betriebssicherheit der Steuereinrichtung zu beeinträchtigen. The invention is based on the object of designing a control device in such a way that the use a photothyristor is made possible as a Flamincnfühlcr with per se too low photosensitivity, without to impair the operational safety of the control device.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die im Kennzeichen des Anspruchs I bezeichneten Merkmale.This problem is solved by the features identified in the characterizing part of claim I.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbcispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeiglSome exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. It show

Fig. 1 ein Blockschallbild einer Steuereinrichtung,1 shows a block diagram of a control device,

Fig. 2 ein Schaltbild eines Teils einer Steuereinrichtung und
F i g. 3 ein weiteres Blockschaltbild.Fig. 2 is a circuit diagram of part of a control device and
F i g. 3 another block diagram.

In der Fig. 1 bedeutet 1 einen Flammenwächter, der aus einem Flammenfühler 2, einer Steuerschaltung 3 und einem Flammenrclais Fbcsteht. Spcisclcitungen4, 5 der Steuerschaltung 3 sind an Netzspannungsklcmmen 6, 7 V) angeschlossen. Von der Speiseklemmc 6 führt eine Verbindung über einen Temperaturregler 8 zu einem Schaltungspunkt 9. An diesen Schallungspunkt und die Speiseklemmc 7 sind über ein Zcitglicd IO eine Flammensimulationsquclle Il und über einen öffnungskontakt f\ des Flammenrelais F die Erregerwicklung eines bistabilen Relais R angeschlossen. Spciselcitungen 12, 13 einer Schalteinrichtung 14 sind ebenfalls mit dem Schaltungspunkt 9 und der Speiseklemme 7 verbunden. Vom Schaltungspunkt 9 führt ein Strompfad über den w) Öffnungskontakt /Ί des Flammenrelais F, einen Kontakt η des bistabilen Relais R und eine Leitung 15 zur Schalteinrichtung 14. Diese steuert eine Zündeinrichtung 16 und mindestens ein Brennstofffreigabeorgan 17.In FIG. 1, 1 denotes a flame monitor which consists of a flame sensor 2, a control circuit 3 and a flame regulator Fbc. Spcisclcitungen 4, 5 of the control circuit 3 are connected to mains voltage terminals 6, 7 V) . A connection leads from the supply terminal 6 via a temperature controller 8 to a switching point 9. A flame simulation source II is connected to this switching point and the supply terminal 7 via a Zcitglicd IO and the excitation winding of a bistable relay R via an opening contact f \ of the flame relay F. Spciselcitungen 12, 13 of a switching device 14 are also connected to the switching point 9 and the supply terminal 7. A current path leads from the switching point 9 via the w) opening contact / Ί of the flame relay F, a contact η of the bistable relay R and a line 15 to the switching device 14. This controls an ignition device 16 and at least one fuel release element 17.

Dem Zeitglied 10 ist ein Widerstand 39 parallelA resistor 39 is parallel to the timer 10

b5 geschaltet. Dieser ist derart dimensioniert, daß die ' immensitnulationsquelie 11 bei nichtleitendem Zeitglicd 10 ein reduziertes, unterhalb der Ansprechschwel· Ic des Flammenwächters 1 liegendes Flammensimula-b5 switched. This is dimensioned so that the 'Immensitnulationsquelie 11 in the case of non-conducting Zeitglicd 10 a reduced flame simulation lying below the response threshold Ic of the flame monitor 1

tionssignal abgibt Die Ansprechschwelle des Flammenwächters 1 liegt höher als das ordnungsgemäße Flammensignal. Der Flammenwächter 1 kann daher nur eine Flamme anzeigen, wenn die Flammensimulationsquelle 11 über den Widerstand 39 angesteuert wird und ein reduziertes Signal abgibt, das die Wirkung der Flamme auf den Flammenfühler 2 unterstütztoutput signal The response threshold of flame monitor 1 is higher than the correct one Flame signal. The flame monitor 1 can therefore only display a flame when the flame simulation source 11 is controlled via the resistor 39 and emits a reduced signal that the effect of the Flame on the flame sensor 2 supported

Die beschriebene Steuereinrichtung arbeitet wie folgt:The control device described works as follows:

Wenn der Temperaturregler 8 Wärme verlangt, schließt sein Kontakt, und die Schalteinrichtung 14 wird an Spannung gelegt Die Schalteinrichtung 14 leitet dann einen Inbetriebsetzungsversuch der Brenneranlage ein und bewirkt in bekannter Weise nach einem vorgegebenen Programmablauf die Einschaltung der Zündeinrichtung 16, des Brennstofffreigabeorgans 17 und allfälliger weiterer Organe. Die Arbeitsweise der Schalteinrichtung 14 ist im einzelnen für das Verständnis der Erfindung ohne Bedeutung und wird daher hier nicht näher erläutert. Erwähnenswert ist lediglich, daß sie den weiteren Programmablauf unterbricht, wenn der Flammenwächter 1 über die Leitung 15 in einem vorgegebenen Zeitpunkt kein Signal »Flamme brennt« meldet.When the temperature controller 8 demands heat, its contact closes and the switching device 14 is connected to voltage The switching device 14 then conducts an attempt to start up the burner system and causes the activation of the in a known manner according to a predetermined program sequence Ignition device 16, the fuel release element 17 and any other organs. How the Switching device 14 is of no particular importance for understanding the invention and is therefore used here not explained in detail. It is only worth mentioning that it interrupts the rest of the program if the Flame monitor 1 via line 15 no signal "flame is burning" at a specified time reports.

Gleichzeitig mit der Schalteinrichtung 14 wird das Zeitglied 10 an Spannung gelegt. Dieses Zeitgüed schaltet die Flammensimulationsquelle 11 kurzzeitig ein, beispielsweise während einer Dauer in der Größenordnung von etwa einer Sekunde. Während dieser Zeitdauer erzeugt die Flammensimulationsquelle 11 ein ji> über der Ansprechschwelle des Flammenwächters 1 liegendes Flammensimulationssignal. Das Flammenrelais F fällt ab, und der Öffnungskontakt /i schließt. Dadurch wird das bistabile Relais R erregt, sein Kontakt η kippt von der ursprünglich geschlossenen in die r> geöffnete Lage und verharrt in dieser Lage, wenn nach dem Abklingen des Flammensimulationsimpulses die Flammensimulationsquelle 11 ein reduziertes, unter der Ansprechschwelle des Flammenwächters 1 liegendes Flammensimulationssignal abgibt und das Flammenrelais Fwieder anziehtAt the same time as the switching device 14, the timing element 10 is connected to voltage. This Zeitgüed switches on the flame simulation source 11 briefly, for example for a period of the order of about one second. During this period of time, the flame simulation source 11 generates a flame simulation signal which is greater than the response threshold of the flame monitor 1. The flame relay F drops out and the opening contact / i closes. As a result, the bistable relay R is energized, its contact η switches from the originally closed to the r> open position and remains in this position if, after the flame simulation pulse has decayed, the flame simulation source 11 emits a reduced flame simulation signal below the response threshold of the flame monitor 1 and the flame relay F picks up again

Wenn im weiteren Programmablauf eine Flamme entsieht und dem reduzierten Flammensimulationssignal ein Flammensignal überlagert wird, fällt das Flanimenrelais F erneut ab. Beim Schließen des Öffnungskontaktes /1 wird das bistabile Relais R wiederum betätigt und sein Kontakt η kehrt in die ursprüngliche geschlossene Lage zurück. Über die Leitung 15 wird jetzt das Signal »Flamme brennt« gemeldet, so daß eine vollständige Inbetriebnahme der <-,» Brcnneranlage erfolgen kann. Kommt jedoch keine Flamme zustande, so bleibl das Flammenrelais Ferregt, und die Schalteinrichtung 14 bewirkt nach einer vorgegebenen Zeit in bekannter Weise eine Störabschaltung der Brenneranlage. Bei einem Flammcnabriß v, im Betrieb zieht das Flammenrclais F an, und die Schalteinrichtung 14 leitet in bekannter Weise einen Neustart oder eine Störabschaltung ein.If a flame emerges in the further course of the program and a flame signal is superimposed on the reduced flame simulation signal, the flame relay F drops out again. When the opening contact / 1 closes, the bistable relay R is actuated again and its contact η returns to the originally closed position. Via line 15, the signal "flame is reported," now on fire, so that a complete startup of <-, can be made "Brcnneranlage. However, if there is no flame, the flame relay remains energized, and the switching device 14 causes the burner system to shut down in a known manner after a predetermined time. In a Flammcnabriß v, the Flammenrclais F attracts in operation, and the switching device 14 derives, in known manner, a restart or a lockout.

Aus dem vorstehend Gesagten ist leicht erkennbar, daß durch die Wirkung der Flammensimulationsquelle m> U die Verwendung eines Fotnthyristors ermöglicht wird, dessen Ansprechschwcc lioher liegt als das bei ordnungsgemäßem Arbeiten der Brenneranlagc von dieser erzeugte Flammensignal. Dennoch ist die F.igensicherheit der Steuereinrichtung gewährleistet. hri Der Flammenwächter 1 wird bei jedem Startversuch der Brenneraniage einer Funktionsprüfung unterzogen, indem eine vollständige Inbetriebnahme nur erfolgen kann, wenn der Flammenwächter 1 auf die F'ammensimulation anspricht, danach wieder abfällt und beim Entstehen einer Flamme erneut anspricht. Ein Fehler im Fotothyristor 2, in der Steuerschaltung 3 und im Flammenrelais F wird somit zuverlässig festgestellt Insbesondere wird auch ein Hängenbleiben des Flammenrelais Fzuverlässig überwacht.From what has been said above, it is easy to see that the effect of the flame simulation source m> U enables the use of a photnthyristor whose response threshold is lower than the flame signal generated by the burner system when it is working properly. Nevertheless, the intrinsic safety of the control device is guaranteed. h r i The flame sensor 1 of Brenneraniage a functional test is subjected with every start by using a complete start-up can be done only when the flame detector 1 responds to the F'ammensimulation, then falls again and again appeals to the emergence of a flame. A fault in the photothyristor 2, in the control circuit 3 and in the flame relay F is thus reliably detected. In particular, a sticking of the flame relay F is also reliably monitored.

Als Zeitglied 10 kann beispielsweise ein thermischer Schalter bekannter Bauart eingesetzt werden. Eine einfache Möglichkeit besteht auch in der Verwendung eines Widerstandes mit positivem Temperaturkoeffizienten, der beim Ansprechen des Temperaturreglers 8 vorerst niederohmig ist und danach durch Eigenerwärmung hochohmig wird.A thermal switch of a known type can be used as the timing element 10, for example. One A simple option is to use a resistor with a positive temperature coefficient, which is initially low when the temperature controller 8 responds and then through self-heating becomes high resistance.

In der Fig.2 ist eine aus dem Fotothyristor 2 und einen? Kathcdenwiderstand 34 gebildete Reihenschaltung der Erregerwicklung des Flammenreiais Fparallel geschaltet Zwischen die Gateelektrode des Fotothyristors 2 und den thyristorfernen Anschluß des Kaüiodenwiderstandes 34 sind ein Widerstand 35 und ein Kondensator 36 geschaltet. Ein Gleichrichter 37 ist wechselspannungsseitig über einen Widerstand 38 unmittelbar an die Netzspannungsklemmen 6, 7 und gleichspannungsseitig an die Erregerwicklung des Flammenrelais Fangeschlossen.In Figure 2 is one of the photothyristor 2 and a? Cathode resistor 34 formed series connection of the excitation winding of the flame relay Fparallel connected between the gate electrode of the photothyristor 2 and the terminal remote from the thyristor of the diode resistor 34, a resistor 35 and a capacitor 36 are connected. A rectifier 37 is On the AC voltage side directly to the mains voltage terminals 6, 7 and via a resistor 38 On the DC side to the excitation winding of the flame relay, fan-closed.

Im Ruhezustand ist der Fotothyristor 2 gesperrt und das Flammenrelais F somit erregt. Zu Beginn eines Inbetriebsetzungsvorganges schaltet das Zeitglied 10 kurzzeitig durch, und die Flammensimulationsquelle 11 erzeugt ein oberhalb der Ansprechschwelle des Fotothyristors 2 liegendes Sit;nal. Der Fotothyristor zündet, und das Flammenrelais F fällt ab. Nach Beendigung des Flammensimulationsimpulses liefert die Flammensimulationsquelle 11 ein reduziertes Signal, das den Fotothyristor 2 nicht mehr zu zünden vermag. Entsteht im weiteren Programmablauf eine Flamme, so überlagern sich das Flammensignal und das Signal der Flammensimulationsquelle, und der Fotothyristor 2 zündet wieder durch.In the idle state, the photothyristor 2 is blocked and the flame relay F is thus energized. At the beginning of Inbetriebsetzungsvorganges the timer 10 switches briefly by, and the flame simulating source 11 generates a above the response threshold of the Fotothyristors 2 lying Si t; nal. The photothyristor ignites and the flame relay F drops out. After the flame simulation pulse has ended, the flame simulation source 11 delivers a reduced signal which the photothyristor 2 is no longer able to ignite. If a flame arises in the further course of the program, the flame signal and the signal from the flame simulation source overlap and the photothyristor 2 ignites again.

Der in der F i g. 2 gezeigte Flammenwächter besteht aus einer minimalen Anzahl Komponenten, ist sehr betriebssicher und benö:igt keinen Netztransformator.The one shown in FIG. 2 flame safeguards shown consists of a minimal number of components, is very operationally reliable and does not require a mains transformer.

In der Fig. 3 ist zur periodischen kurzzeitigen Unterbrechung der unterstützenden Wirkung der Flammensimulaiionsquelle 11 in Reihe mit dieser eifi Schalter /1 eines Taktgebers T geschaltet. Wenn der Schalter ii öffnet, wird der Flammenwächter 1 auf seine Fähigkeit geprüft, auf einen Flammenabriß anzusprechen, und das Flammenrelais F zieht bei intaktem Flammenwächter für kurze Zeit an. Die Schalteinrichtung 14 ist derart ausgebildet, daß eine Störabschaltung erfolgt, wenn das Flammenrelais F beim Öffnen des Schalters fi nicht anzieht. Hierzu sind im dargestellten Beispiel ein Öffnungskontakt f2 des Flammenreiais F und ein Schalter /2 des Taktgebers Tvorgesehen, die in Reihe zwischen den Schaltungspunkt 9 und einen Steuereingang 40 der Schalteinrichtung 14 geschaltet sind. Ein Schalter is des Taktgebers T überbrückt während der Testzeit den öffnungskotitakt f\. In Fig. 3, the supporting effect of the flame simulation source 11 is connected in series with this eifi switch / 1 of a clock T for periodic brief interruption. When the switch ii opens, the flame monitor 1 is checked for its ability to respond to a flame failure, and the flame relay F picks up for a short time if the flame monitor is intact. The switching device 14 is designed in such a way that a fault lock-out occurs if the flame relay F does not pick up when the switch fi is opened. For this purpose, an opening contact f 2 of the flame relay F and a switch / 2 of the clock T, which are connected in series between the switching point 9 and a control input 40 of the switching device 14, are provided in the example shown. A switch is of the clock T bridges the opening contact f \ during the test period.

Im Gegensatz zu bekannten Ausführungen erfolgt bei der Steuereinrichtung nach der F i g. 3 eine periodische Prüfung des Flammenwächters ohne eine den Flammenfühler abschirmende mechanische Blende. Diese Steuereinrichtung ist aaher einfdch und äußerst zuverlässig. Selbstverständlich kann ein Ansprechen des Flammenreiais während des Tests nach bekannten Vorbildern auch auf eine andere als die hier beschriebene Weise an die Schalteinrichtung wcitcrgemeldet werden.In contrast to known designs, the control device according to FIG. 3 a periodic Testing of the flame monitor without a mechanical screen shielding the flame sensor. This control device is very simple and extremely reliable. Of course, the flame relay can respond during the test according to known models in a different way than the one described here the switching device wcitcr be reported.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Steuereinrichtung für eine Brenneranlage mit einem aus einem Flammenfühler und einem Flammenrelais bestehenden Flammenwächter, mit einer Schalteinrichtung, welche eine Zündeinrichtung und mindestens ein Brennstofffreigabeorgan sowie im Störungsfall einen Störschaker einschaltet, und mit einer Flammensimulationsquelle, die zur Funktionsprüfung des Flammenwächters vor jedem Inbetriebsetzungsvorgang der Brenneranlagc kurzzeitig einschaltbar ist und dabei eine die Flamme simulierende Strahlung abgibt, wobei ein vollständiger Inbetriebsetzungsvorgang der Brenneranlage nur eingeleitet wira. wenn das Flammenrelais der Flammensimulation entsprechend reagiert, d a durch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Fotothyristors (2) als Flammenfühler die Flammensimulationsquelle (11) derart gesteuert ist, daß sie vor jedem Inbetriebsetzungsvorgang der Brenneranlage kurzzeitig eine über der Ansprechschwelle des Flammenwächters (1) liegende Flammensimulationsstrahlung und danach und während des Betriebs der Brenneranlage eine reduzierte, unter der Ansprechschwelle des Flammenwächters liegende Strahlung abgibt und daß die Ansprechschwelle des Flammenwächters (1) höher liegt a's die bei ordnungsgemäßem Arbeiten der Brenneranlage von dieser erzeugte Flammenstrahlung.1. Control device for a burner system with a flame sensor and a flame relay existing flame monitor, with a switching device, which an ignition device and at least one fuel release device and, in the event of a malfunction, a Störschaker switches on, and with a flame simulation source, which is used to test the function of the flame detector before each commissioning process the burner system can be switched on for a short time and thereby a flame emits simulating radiation, with a complete commissioning process of the burner system only initiated wira. if the flame relay reacts according to the flame simulation, then through characterized in that when using a photothyristor (2) as the flame sensor Flame simulation source (11) is controlled in such a way that before each start-up process of the Burner system briefly shows a flame simulation radiation above the response threshold of the flame monitor (1) and afterwards and during operation of the burner system a reduced, emits radiation lying below the response threshold of the flame monitor and that the response threshold of the flame monitor (1) is higher than that when the burner system is working properly flame radiation generated by this. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein Taktgeber (I) zur periodischen Unterbrechung der reduzierten Flammcnsimulationsstrahlung vorgesehen ist und daß die Schalteinrichtung (14) derart ausgebildet ist. daß eine Störabschaltung erfolgt, wenn das Fluinmenrclais (F) auf die periodische Unterbrechung der reduzierten Flammensimulationsstrahlung nicht reagiert. 2. Control device according to claim I, characterized in that a clock generator (I) is provided for the periodic interruption of the reduced Flammcnsimulationsstrahl and that the switching device (14) is designed in such a way. that a lockout occurs if the Fluinmenrclais (F) does not react to the periodic interruption of the reduced flame simulation radiation. 3. Steuereinrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotothyristor (2) zur Erregerwicklung des Flammenrclais (F) parallel geschaltet und über einen Gleichrichter (37) und einen Vorwiderstand (38) unmittelbar an die Netzspannung angeschlossen ist.3. Control device according to claim I or 2, characterized in that the photothyristor (2) is connected in parallel to the excitation winding of the Flammenrclais (F) and is connected directly to the mains voltage via a rectifier (37) and a series resistor (38).
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