DE69602931T3 - Befestiger - Google Patents
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Description
- Diese Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen von Befestigern, insbesonders auf Verbesserungen von scherbaren Befestigern. Solche Befestiger sind besonders zum Befestigen von elektrischen Leitern an elektrischen Anschlüssen geeignet.
- Elektrische Anschlüsse werden für die Verbindung von zwei oder mehreren elektrischen Kabeln oder Leitern weitverbreitet benutzt. Eine Form eines solchen Anschlusses umfasst einen Körper mit Blindbohrungen, in die die Enden der Leiter eingeschoben werden. Jeder Leiter ist von Gewindebefestigern in seiner Stellung befestigt, die in Gewindebohrungen in der Wand der Blindbohrung eingreifen und die den Leiter gegen die gegenüberliegende interne Fläche der Bohrung halten. Solche Befestiger haben gewöhnlicherweise scherbare Köpfe, die bei einem vorbestimmten angewandten Drehmoment abbrechen. Dieses verhindert, dass eine übermäßige und möglicherweise schädliche Kraft auf den Leiter angewandt wird und ergibt auch, dass die zusammengesetzte Verbindung ein ziemlich glattes Profil hat.
- Bekannte Systeme der oben beschriebenen Art leiden aber unter dem Nachteil, dass, da die miteinander verbundenen Leiter, die den Anschluss benutzen, verschiedene unterschiedliche Größen annehmen können, es notwendig ist, dass die scherbaren Befestiger in einem entsprechenden Bereich von Längen hergestellt werden, um sicherzustellen, dass die zusammengesetzte Verbindung das erwünschte glatte Profil hat. Das heißt, dass ein Monteur einen geeigneten Vorrat von allen unterschiedlichen Größen tragen muss und es kann ergeben, dass Fehler gemacht werden und ungeeignete Befestiger benutzt n.
- Die britische Patentanmeldungsnr. GB 228 1599 beschreibt einen Gewindebefestiger der, wenn er mit Benutzung von einem speziellen Werkzeug angewandt wird, angeordnet ist, um an einer axialen Stellung entlang seiner Länge zu scheren, die der Oberfläche eines elektrischen Anschlusses entspricht, in den er eingreift. Ein solcher Befestiger kann aber nur in Verbindung mit einem solchen speziellen Werkzeug benutzt werden.
- EP-A-0692693, die unter die Bedingungen von Art. 54(3) und (4) EPC fällt, zeigt einen scherbaren Befestiger mit einer Reihe von axial beabstandeten Schwächungen und mit inneren oder äußeren Antriebsformationen, die sich im wesentlichen entlang der ganzen Länge des Befestigers erstrecken.
- Es ist nun ein verbesserter Befestiger mit besonderer Benutzung beim Befestigen eines elektrischen Leiters an einen elektrischen Anschluss entwickelt worden, der den oben erwähnten Nachteil überwindet oder wesentlich mildert.
- Nach der Erfindung ist ein scherbarer Befestiger mit einem Gewindeschaft geliefert, der zum Eingriff in eine Gewindebohrung angepasst ist und einem Kopfteil zum Eingriff in ein Antriebswerkzeug, wobei der Schaft mit einer Reihe von axial getrennten Schwächungen gebildet ist, die eine Reihe von Scherebenen definieren, worin die Schwächungen so gebildet sind, dass das angewandte Drehmoment, das notwendig ist, um zu verursachen, dass der Schaft schert, sich fortschreitend von der Scherebene, die am weitesten von dem Kopfteil ist, zu der Scherebene, die am nächsten an dem Kopfteil ist, erhöht.
- Der Befestiger nach der Erfindung ist hauptsächlich darin vorteilhaft, dass, während der Befestiger in die Gewindebohrung eingreift, die Scherbenen nacheinander in die Gewindebohrung eintreten. Während das Gewinde auf einer Seite von jeder Scherebene auf dem Schaft in die Gewindebohrung eingreift, wird die Scherebene getragen, und dieses erhöht das Drehmoment, das erfordert ist, um den Befestiger an der Stelle zu scheren. Wenn Drehung des Befestigers verhindert wird, dann wird der Befestiger an entweder der Scherebene sofort außerhalb von der Gewindebohrung oder an einer teilweise getragenen Scherebene innerhalb aber sofort neben dem äußeren Ende der Gewindebohrung scheren, je nachdem, was das geringere Scherdrehmoment erfordert. In jedem Fall wird der Befestiger im wesentlichen in gleicher Höhe mit dem äußeren Ende der Gewindebohrung scheren, wobei eine Minimallänge von der Gewindebohrung absteht. So kann derselbe Befestiger benutzt werden, um Leiter mit verschiedenen Durchmessern zu befestigen. Es werden keine speziellen Werkzeuge erfordert, um sicherzustellen, dass der Schaft des Befestigers auf der erwünschten Scherebene schert. Das Antriebswerkzeug kann zum Beispiel ein gewöhnlicher Schraubenschlüssel oder ein Steckschlüssel sein, da das Antriebswerkzeug keine Rolle beim Bestimmen der Ebene spielt, in der der Schaft des Befestigers schert.
- Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein elektrischer Anschluss geliefert, der ersten und zweite Anschlussteile umfasst, zwischen denen ein elektrischer Leiter empfangen werden kann, und ein Gewindebefestiger, der in eine Gewindebohrung in dem ersten Anschlussteil eingreifen kann, so dass der Befestiger in den Leiter eingreifen kann, entweder direkt oder durch Zwischenkomponenten, und den Leiter gegen den zweiten Anschlusteil befestigen kann, wobei der Befestiger einen Gewindeschaft hat, der zum Eingriff in die Gewindebohrung angepasst ist, und ein Kopfteil, das zum Eingriff in ein Antriebswerkzeug gebildet ist, wobei der Schaft mit einer Reihe von axial getrennten Schwächungen gebildet ist, die eine Reihe von Scherebenen definieren, worin die Schwächungen so gebildet sind, dass das angewandte Drehmoment, das notwendig ist, um zu verursachen, dass der Schaft schert, sich von der Scherebene, die am weitesten von dem Kopfteil enfernt ist, zu der Scherebene, die am nächsten zu dem Kopfteil ist, fortschreitend erhöht.
- Der erste Anschlussteil und der zweite Auschlussteil können getrennte Komponenten sein, die in einem festen Verhältnis gehalten sind, oder sie können integral gebildet sein, z. B. als gegenüberliegende Seiten einer rohrförmigen Steckdose, in die der Leiter eingeschoben wird.
- Der Befestiger kann direkt auf dem Leiter gelagert sein. Andererseits kann der Befestiger eine oder mehrere Zwischenkomponenten, z. B. eine Druckplatte oder ein Isolierdurchbohrungsglied in Eingriff mit dem Leiter antreiben.
- Der Anschluss kann eine Vielzahl von Steckdosen für den Zusammenverbindung von einer entsprechenden Anzahl von Leitern (z. B. zwei oder drei Leitern) enthalten. Andererseits kann der Anschluss nur eine einzige Steckdose haben, und für die Verbindung eines einzigen Leiters mit einer anderen Komponente vorhanden sein. In einer weiteren Alternative kann eine Steckdose mehr als einen Leiter empfangen.
- Jeder Leiter kann von einem einzigen Befestiger oder mehr als einem, z. B. zwei Befestigern befestigt sein. Wenn mehr als ein Befestiger vorhanden ist, dann können die Gewindebohrungen für die Befestiger parallel und nebeneinandergestellt sein, oder können eine andere Anordnung haben. Zum Beispiel, wenn der erste und zweite Anschlussteil gegenüberliegende Seiten einer Steckdose sind, dann kann jede Seite eine oder mehrere Gewindebohrungen für Befestiger haben, die den Leiter an der gegenüberliegenden Seite der Steckdose befestigen.
- Die äußere Oberfläche des Anschlusses kann gekrümmt oder flach sein, in jedem Fall ist aber die Gewindebohrung vorzugsweise versenkt, so dass Scherung vorzugsweise an einer Stelle unter der äußeren Oberfläche des Anschlusses stattfindet. Die Beabstandung der Schwächungen auf dem Befestigerschaft ist vorzugsweise derart, dass wenigstens eine Schwächung in der Versenkung angeordnet ist, wenn der Befestiger in einen Leiter eingreift.
- Im Prinzip kann irgendeine Form von Antriebsmittel benutzt werden, um den Befestiger zu drehen, das Kopfteil des Befestigers kann aber vorzugsweise einen Kopf mit nicht runder Form haben, z. B. einen quadratischen oder hexagonalen Kopf, so dass ein positiver Antrieb mit Benutzung eines geeigneten Werkzeugs wie eines Steckschlüssels auf den Befestiger übertragen werden kann. Andererseits kann das Kopfteil des Befestigers mit einer Bohrung oder einer Vertiefung gebildet sein, z. B. mit hexagonalem oder quadratischem Schnitt, in das ein Inbusschlüssel oder dergleichen eingreifen kann. In einem solchen Fall muss die Bohrung oder die Vertiefung sich nicht weit entlang der Achse des Befestigers erstrecken. Wenn die Bohrung sich aber eine wesentliche Entfernung entlang der Achse des Befestigers erstreckt, dann sollte das Antriebswerkzeug sich nicht so weit in die Vertiefung oder Bohrung erstrecken, dass es irgendwelche der Schwächungen, die die Scherebenen definieren, intern trägt.
- In einer weiteren Alternative kann das Mittel, durch das das Antriebswerkzeug in den Befestiger eingreifen kann, eine oder mehrere transversale Bohrungen oder Vertiefungen umfassen. In einem solchen Fall kann das Kopfteil des Befestigers einfach ein Endgebiet des Schafts sein.
- Die Schwächungen in dem Befestigerschaft umfassen bevorzugterweise Löcher, Nuten oder Schlitze, die in der Seite des Befestigers gebildet sind. Die fortschreitende Veränderung des angewandten Drehmoments, das notwendig ist, um Scherung zu verursachen, kann durch Steuerung der Dimensionen (Breite, Tiefe) der Löcher, Nuten oder Schlitze, die die Schwächungen darstellen, erreicht werden.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfassen die Schwächungen in dem Schaft eine Reihe von axial getrennten ringformigen Nuten. Die Tiefe der Nuten verringert sich von der am nächsten zur Spitze des Schafts zu der am nächsten des Kopfteils. In dieser Anordnung, in der aufeinanderfolgende Scherebenen von den Nuten definiert sind, erhöht sich der effektive Durchmesser des Schafts fortschreitend von der Spitze des Schafts zu dem Kopfteil. Daher erhöht sich das angewandte Drehmoment, das notwendig ist, um Scherung zu verursachen, von der Spitze des Schafts zu dem Kopfteil.
- Da Leiter mit kleinerem Durchmesser weniger robust als Leiter mit größerem Durchmesser sind, kann es für die von dem Befestiger auf einen kleineren Leiter ausgeübte Klemmkraft wünschenswert sein, geringer als in dem Fall eines größeren Leiters zu sein. Daher ist der Befestiger vorzugsweise so gebildet, dass sich die reibende Belastung von hinten erhöht, je weiter der Befestiger in die Gewindebohrung eingreift. Dieses kann zum Beispiel durch Verjüngen des Schafts erreicht werden, so dass eine kleine Erhöhung des Durchmessers des Schafts von der Spitze zum Kopf vorhanden ist. Andererseits kann die Tiefe des Gewindes fortschreitend etwas verringert werden, während das Gewinde sich dem Kopf nähert. in anderen Ausführungen kann das Gewinde in dem Gebiet in der Nähe des Kopfs fehlerhaft gebildet sein, so dass die Reibung sich erhöht, während der Schaft weiter in die Gewindebohrung eingreift.
- Die Erfindung wird nun nur durch Darstellung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genauer beschrieben, in denen
-
1 eine Perspektive eines ersten elektrischen Anschlusses für die Aneinanderverbindung von zwei elektrischen Leitern ist; -
2 eine Schnittansicht eines Teils des Anschlusses von1 ist; -
3 dasselbe Teil des Anschlusses von1 zeigt, mit einem scherbaren Gewindebefestiger nach der Erfindung in Eingriff mit dem Anschluss; -
4 eine Ansicht ähnlich zu3 ist, nach ausreichenden Drehungen des scherbaren Befestigers, so dass er in einen Leiter in dem Anschluss eingreift; -
5 die Scherung des scherbaren Befestigers nach weitergehender Anwendung von einem Drehmoment auf den Befestiger darstellt; -
6 den gescherten Befestiger zeigt, der den Leiter in seiner Stellung hält; und -
7 eine Perspektive einer zweiten Form eines elektrischen Anschlusses für die Aneinanderverbindung von zwei elektrischen Leitern ist. - Wenn man zunächst auf
1 Bezug nimmt, dann umfasst ein elektrischen Anschluss einen im allgemeinen zylindrischen Aluminiumkörper1 . Blindbohrungen erstrecken sich von jedem Ende des Körpers l auf die Mitte, wobei jede Bohrung das Ende von jeweiligen ersten und zweiten Leitern2 ,3 empfängt. Es sind vier Gewindebohrungen4a –d in der Wand des Körpers1 geliefert. Die Gewindebohrungen4a –d empfangen scherbare Gewindebefestiger (in1 nicht gezeigt), die in die Leiter2 ,3 eingreifen und sie in den Blindbohrungen in dem Körper1 in ihrer Stellung halten. Durch die Gewindebohrungen4a ,4b gehende Befestiger greifen in den ersten Leiter2 ein, und durch die Gewindebohrungen4c ,4d gehende Befestiger greifen in den zweiten Leiter3 ein. Der bisher beschriebene Anschluss ist ganz konventionell. -
2 zeigt eine Schnittansicht des Anschlusskörpers1 in dem Gebiet der Gewindebohrung4a . Wie man sehen kann, ist das obere Teil der Bohrung4a mit einer Versenkung5 geliefert. - Während der Benutzung greifen scherbare Gewindebefestiger
8 (siehe3 ) in die Gewindebohrung4a , und in die anderen Gewindebohrungen4a –d ein. Wie in3 gezeigt ist, hat der Befestiger8 einen im allgemeinen zylindrischen Schaft10 mit einer in einen stumpfen Punkt gebildete Spitze11 . Der Befestiger8 hat einen Kopf12 mit hexagonalem Querschnitt. Die zylindrische äußere Oberfläche des Schafts10 ist mit einem Schraubengewinde13 gebildet, und eine Reihe von beabstandeten peripheren Schlitzen14 sind auf dem Gewinde überlagert, die sich radial in den Schaft10 erstrecken. Die Schlitze14 sind angeordnet und untergebracht, um Scherung des Schafts10 bei Anwendung von bestimmten vorbestimmten Drehmomenten zu verursachen. Die Tiefe der Schlitze14 erhöht sich fortschreitend von dem Kopf12 des Befestigers8 zu der Spitze11 , so dass das Drehmoment, das notwendig ist, um Scherung des Schafts10 zu verursachen, sich mit der Entfernung von der Spitze11 erhöht. - Der Befestiger
8 greift mit Benutzung eines konventionellen Antriebswerkzeugs wie eines Steckschlüssels in die Gewindebohrung4a ein, das in den Kopf12 eingreift. Zur Klarheit ist dieses Antriebswerkzeug in den Zeichnungen nicht gezeigt. Der Befestiger8 wird gedreht, bis seine Spitze11 in den Leiter2 (siehe3 und4 ) eingreift. - Weitergehende Anwendung von Drehmoment auf den Befestiger
8 verursacht, dass der Befestiger schert, wie in5 gezeigt ist. Da die unteren Teile des Befestigers8 außen von den Wänden der Gewindebohrung getragen werden, und da das angewandte Drehmoment, das notwendig ist, um Scherung zu verursachen, sich mit der Entfernung von der Spitze11 erhöht, schert der Schaft10 vorzugsweise an dem ersten Schlitz14 , der außerhalb der Gewindebohrung4a ist. Dieser Schlitz wird im allgemeinen in der Versenkung5 der Bohrung4a sein. Der Befestiger kann aber manchmal an einem Schlitz14 scheren, der gerade innen von der Gewindebohrung angeordnet ist. Nach der Scherung des Befestigers8 hält das verbleibende untere Teil des Befestigers8 den Leiter2 fest in seiner Stellung (siehe6 ). - In dem Fall eines Leiters mit größerem Durchmesser als der in den Zeichnungen gezeigte, würde sich der Befestiger
8 eine kürzere Entfernung in die Anschlussbohrung erstrecken, bevor er in den Leiter eingreift. In diesem Fall würde die Scherung an einem Schlitz14 näher an der Spitze11 des Befestiger8 stattfinden. Da kleinere Leiter weniger robust als größere Leiter sind, kann es wünschenswert sein, dass eine geringere Befestigungskraft auf einen solchen Leiter angewandt wird. Aus diesem Grund ist die Tiefe des Gewindes13 etwas auf den Kopf12 hinzu verringert. Dieses erhöht die reibende Belastung von hinten, während der Befestiger8 fortschreitend in die Gewindebohrung4a eingreift, was eine verringerte Klemmkraft ergibt, je weiter der Schaft10 in die Gewindebohrung4a eingreift. -
7 zeigt eine zweite Form eines elektrischen Anschlusses, mit der scherbare Bolzen nach der Erfindung benutzt werden können. Dieser Anschluss ist hauptsächlich für Anwendungen mit geringer Spannung gedacht und umfasst einen Anschlusskörper21 mit Kanalquerschnitt. Der obere Teil des Körpers21 ist von einem Paar von Verschlussgliedern22 ,23 geschlossen, deren Seiten Rückhalteformationen24 haben, die in entsprechende Nuten in dem Körper21 eingreifen. Jedes der Verschlussglieder22 ,23 hat ein Paar von Gewindebohrungen25 , in die scherbare Befestiger wie die oben beschriebenen eingreifen können. Der Anschluss wird in einer ähnlichen Weise wie der oben beschriebene erste Anschluss benutzt. - In
3 bis6 sind die Unterschiede der Dimensionen der Schlitze14 zur Klarheit übertrieben. In der Praxis können die Unterschiede in der Tiefe der Schlitze14 nur gering sein, und von dem bloßen Auge nicht erkannt werden. Der Befestiger8 ist in einer praktischen Ausführungsform aus Messing und hat einen Schaft10 mit einem nominellen Durchmesser von 18 mm. Der Befestiger8 hat eine Gesamtlänge von 41 mm, wobei der unterste Schlitz14 12,25 mm von der Spitze11 des Befestigers8 entfernt ist. Die Schlitze sind mit Mitten von 3,75 mm axial voneinander getrennt und sind alle 0,75 mm breit. - Der Schlitz
14 am nächsten an der Spitze11 hat eine Tiefe von ungefähr 5 mm, so dass in der von dem Schlitz definierten Ebene der Schaft10 einen effektiven Durchmesser von ungefähr 5 mm hat. Man findet, dass der Schaft10 in der Ebene mit einem angewandten Drehmoment von ungefähr 35–41 N.m (26–30 Fuß.Pfd.) schert. Die vier folgenden Schlitze14 haben Tiefen, die nachfolgend um 0,05 mm (d. h. der effektive Durchmesser des Schafts10 erhöht sich um 0,1 mm von einer Scherebene zu der nächsten) verringert werden. Dieses führt zu einer Erhöhung des Drehmoments, bei dem der Schaft10 scheren wird, um ungefähr 2,7 N.m (2 Fuß.Pfd.) von einer Scherebene zur nächsten.
Claims (19)
- Elektrischer Anschluss (
1 ), der erste und zweite Anschlussteile umfasst, zwischen denen ein elektrischer Leiter (2 ,3 ) empfangen werden kann, und ein Gewindebefestiger (8 ), der in eine Gewindebohrung (4a ) in dem ersten Anschlussteil eingreifen kann, so dass der Befestiger (8 ) entweder direkt oder durch eine Zwischenkomponente in den Leiter (2 ,3 ) eingreifen kann, und den Leiter (2 ,3 ) gegen das zweite Anschlussteil befestigen kann, wobei der Befestiger (8 ) einen Gewindeschaft (10 ) hat, der zum Eingriff in eine Gewindebohrung (4a ) angepasst ist, und ein Kopfteil (12 ), wobei der Befestiger Antriebsformationen zum Eingriff in ein Antriebswerkzeug hat, einschliesslich von Antriebsformationen auf dem Kopfteil (12 ), wobei der Schaft (10 ) mit axial getrennten Schwächungen (14 ) gebildet ist, die eine Reihe von Scherebenen definieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsformationen so gebildet sind, dass während der Benutzaung eine Reihe der Schwächungen (14 ) unfähig sind, von dem Antriebswerkzeug getragen zu werden, und die Schwächungen in der Reihe so gebildet sind, dass das angewandte Drehmoment, das notwendig ist, um zu verursachen, dass der Schaft (10 ) schert, sich fortschreitend von der Scherebene am weitesten von dem Kopfteil (12 ) zu der Scherebene am nächsten zu dem Kopfteil (12 ) erhöht. - Anschluss nach Anspruch 1, in dem die Schwächungen (
14 ) in dem Schaft gebildete Löcher, Nuten oder Schlitze umfassen. - Anschluss nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, in dem die Schwächungen (
14 ) ringförmige Nuten umfassen, wobei die Tiefe der Nuten sich von der, die am weitesten von dem Kopfteil (12 ) ist, zu der am nächsten zu dem Kopfteil (12 ) verringern. - Anschluss nach einem vorhergehenden Anspruch, der so gebildet ist, dass die reibende Belastung von hinten zwischen dem Schaft (
10 ) und einer Gewindebohrung (4a ), in die er eingreift, sich erhöht, umso weiter der Schaft (10 ) in die Gewindebohrung (4a ) eingreift. - Anschluss nach Anspruch 4, in dem der Durchmesser des Schafts (
10 ) sich von der Spitze des Schafts (10 ) zu dem Kopfteil (12 ) erhöht. - Anschluss nach Anspruch 4, in dem der Schaft (
10 ) mit einem Gewinde gebildet ist, wobei die Tiefe des Gewindes fortschreitend verringert wird, während das Gewinde sich dem Kopfteil nähert. - Anschluss nach Anspruch 4, in dem der Schaft (
10 ) mit einem Gewinde gebildet ist, das in einem Gebiet in der Nähe des Kopfteils (12 ) fehlerhaft gebildet ist. - Anschluss nach einem vorhergehenden Anspruch, in dem das Kopfteil (
12 ) einen nicht kreisförmigen Querschnitt hat. - Anschluss nach Anspruch 8, in dem das Kopfteil (
12 ) einen quadratischen oder heaxagonalen Querschnitt hat. - Anschluss nach einem vorhergehenden der Ansprüche 1 bis ?, in dem das Kopfteil (
12 ) mit einer Vertiefung mit nicht kreisförmigem Querschnitt gebildet ist. - Anschluss nach einem vorhergehenden der Ansprüche 1 bis 7, in dem eine oder mehrere transversale Bohrungen oder Vertiefungen zum Eingriff mit dem Antriebswerkzeug vorgesehen sind.
- Anschluss nach einem vorhergehenden Anspruch, in dem eine oder mehrere transversale Bohrungen (
4a ,4b ,4c ,4d ) für eine entsprechende Anzahl von Gewindebefestigern (8 ) geliefert sind, um in den Leiter (2 ,3 ) einzugreifen. - Anschluss nach einem vorhergehenden Anspruch, in dem der erste Anschlussteil (
21 ) und der zweite Anschlussteil (22 ) getrennte Komponenten sind, die in einem festen Verhältnis gehalten sind. - Anschluss nach einem vorhergehenden der Ansprüche 1 bis 12, in dem der erste Anschlussteil und der zweite Anschlussteil integral gebildet sind.
- Anschluss nach einem vorhergehenden Anspruch, in dem der oder jeder Befestiger (
80 ) direkt auf dem Leiter (2 ,3 ) gelagert ist. - Anschluss nach einem vorhergehenden der Ansprüche 1 bis 14, in dem der oder jeder Befestiger (
8 ) eine oder mehrere Zwischenkomponenten in Eingriff mit dem Leiter treibt. - Anschluss nach einem vorhergehenden Anspruch, der eine Vielzahl von Steckdosen für die Verbindung einer entsprechenden Anzahl von Leitern (
2 ,3 ) umfasst. - Anschluss nach einem vorhergehenden Anspruch, der eine einzige Steckdose umfasst.
- Anschluss nach einem vorhergehenden Anspruch, in dem die Gewindebohrung oder -bohrungen (
4a ) versenkt ist.
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