EP0023965B1 - Münzprüfer für Münzen verschiedenen Durchmessers - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Münzprüfer für Münzen verschiedenen Durchmessers mit einer länglichen, quer zur Münzlaufrichtung verlaufenden Spule und einer Schaltung, welche die Beeinflussung des Spulenfelds zur Bestimmung des Münzdurchmessers auswertet.
• Ein Münzprüfer dieser Art ist aus der US-A-4 108 296 bekannt. Die zur Bestimmung des Münzdurchmessers vorgesehene Spule ist eine Luftspule, deren Querabmessung etwa einen Drittel ihrer quer zur Münzlaufrichtung verlaufenden Länge ausmacht. Gegenüber den bisherigen, mit einem Topfkern ausgerüsteten Spulen von Münzprüfern hat dies den Vorteil, dass die Feldbeeinflussung im wesentlichen proportional zum Münzdurchmesser ist und stark voneinander abweichende Münzdurchmesser bestimmt werden können. Nachteilig ist jedoch, dass Münzen mit geringfügig voneinander abweichendem Durchmesser das Feld praktisch gleich, jedenfalls nicht messbar unterschiedlich beeinflussen, so dass geringfügig voneinander abweichende Münzdurchmesser nicht unterschieden werden können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie man bei den Münzprüfern der eingangs genannten Art erreichen kann, dass mit grundsätzlich gleich aufgebauten Spulen, lediglich durch einfache Wahl der Anordnung einzelner Teile die Münzdurchmesser jeder möglichen Münzsortengruppe möglichst gut voneinander und von den Durchmessern nichtannehmbarer Münzsorten, speziell auch solchen mit nur geringfügig abweichenden Münzdurchmessern, unterschieden werden können.
• Wesentlich ist bei der im Anspruch 1 angegebenen, erfindungsgemässen Lösung dieser Aufgabe, dass für die Spule mehrere, aus handelsüblichen U- oder E-Kernen bestehende Einzelteilkerne vorgesehen sind, die in einem Halter quer zur Münzlaufrichtung aneinander gereiht werden, und zwar je nach den Münzdurchmessern der zu prüfenden Münzsortengruppe aneinander angrenzend oder in Abständen voneinander, derart, dass die Unterscheidbarkeit von Münzen nur geringfügig voneinander abweichender Durchmesser bei etwa durchmesser-proportionaler Feldbeeinflussung bestmöglich gewährleistet ist. Die erfindungsgemässe Lösung ermöglicht es in einfacher Weise, nämlich lediglich durch entsprechende, je nach der zu prüfenden Münzsortengruppe zu wählende Anordnung der Einzelteilkerne im Halter, das Spulenfeld so zu lenken, dass einerseits nichtannehmbare Münzen, deren Durchmesser nur geringfügig von denjenigen der annehmbaren Münzsorten abweichen, das Spulenfeld möglichst verschieden von den annehmbaren Münzen beeinflussen, und dass anderseits die Beeinflussung des Spulenfelds etwa proportional zum Durchmesser der annehmbaren Münzen ist. Wenn die Ducchmesser der annehmbaren Münzsorten genügend voneinander abweichen, werden die Einzefteilkerne zweckmässig wie folgt angeordnet:
• Jeder annehmbaren Münzsorte werden zwei Einzelteilkerne zugeordnet, die nahe beieinander, jedoch in grösseren Abständen von den übrigen Nachbarkernen angeordnet werden, und zwar so, dass die annehmbare Münzsorte das Feld des einen Kerns gerade noch und das Feld des anderen Kerns gerade nicht mehr beeinflusst. Ein nichtannehmbarer, münzförmiger Körper mit geringfügig kleinerem Durchmesser beeinflusst dann auch das Feld des einen Kerns nicht mehr, sondern nur noch die Felder der für die kleineren Münzsorten vorgesehenen Kernpaare, so dass der relative Einfluss auf das Gesamtteld erheblich abnimmt. Ein münzförmiger Körper mit geringfügig grösserem Durchmesser beeinflusst auch das Feld des anderen Kerns, so dass der relative Einfluss auf das Gesamtfeld erheblich zunimmt.
• Für die Anordnung der Einzelteilkerne können neben den Durchmessern der annehmbaren Münzen der zu prüfenden Münzsortengruppe auch diejenigen der nichtannehmbaren Münzen berücksichtigt werden. Die erfindungsgemässe Lösung hat dabei den Vorteil, dass das Spulenfeld auf einfache Weise genau entsprechend den sich für die betreffende Münzsortengruppe unter Berücksichtigung der hauptsächlich unrechtmässig verwendeten, anderen Münzkörper ergebenden Unterscheidungskriterien gewählt werden kann. Wenn die Münzdurchmesser der annehmbaren Münzsorten stark voneinander abweichen, können dabei die Kerne in grösseren Abständen voneinander angeordnet werden, wodurch neben der guten Unterscheidbarkeit auch eine Ersparnis an Kernmaterial erreicht wird. Nur wenn die Münzdurchmesser der annehmbaren Münzsorten wenig voneinander abweichen, ist es erforderlich, die Einzelkerne nahe beieinander oder sogar unmittelbar aneinander angrenzend anzuordnen.
• In den Patentansprüchen 2 bis 6 sind bevorzugte Ausführungsarten der Erfindung umschrieben.
• Im folgenden werden anhand der beiliegenden Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 das Blockschaltbild eines Münzprüferschaltungsteils mit zwei gekoppelten Spulen,
• Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der gekoppelten Spulen des Schaltungsteils nach Fig. 1,
• Fig. 3 einen Schnitt längs eines Teils des Münzeinwurfkanals eines mit einer ähnlichen Ausführungsform der gekoppelten Spulen ausgerüsteten Münzprüfers, (nach der Linie III-III in Fig. 4),
• Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3, und
• Fig. 5 eine Variante der in Fig. 2 dargestellten Spulen.
• Bei dem Münzprüfer nach Fig. 1 und 2 werden die zu prüfenden Münzen verschiedenen Durchmessers in einen gemeinsamen (nichtdargesterIten) Münzeinwurfkanal geworfen, der durch das Feld einer an seiner einen Breitseite angeordneten und mit dem Ausgang eines Wechselstromgenerators 1 verbundenen Spule 2 führt. Die Wechselstromfrequenz des Generators 1 beträgt 100 kHz. Die Spule 2 hat - wie Fig. 2 zeigt - einen aus mehreren E-Kernen 3 bestehenden Spulenkern. Die E-Kerne 3 sind in einem (nichtdargestellten) Halter in einer quer zur Münzlaufrichtung 5 verlaufenden Reihe in Abständen (in Fig. 2 nicht maßstäblich gezeichnet) nebeneinander angeordnet. Wie in der Einleitung und weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 3 und 4 näher erläutert ist, sind die gegenseitigen Abstände der einzelnen Kerne 3 in Abhängigkeit von den Durchmessern der zu prüfenden Münzsortengruppe so zu wählen, dass die Unterscheidbarkeit von Münzen nur geringfügig voneinander abweichender Durchmesser bei etwa durchmesser-proportionaler Feldbeeinflussung möglichst gut gewährleistet ist, wobei in der Regel - abweichend von der schematischen Darstellung von Fig. 2 - unterschiedliche Abstände zu wählen sind. Der Abstand der einander abgewandten Flächen der beiden äussersten E-Kerne 3 entspricht etwa dem Durchmesser der grössten annehmbaren Münzsorte und dieser Abstand beträgt ein Vielfaches der Abmessung der E-Kerne 3 in Münzlaufrichtung 5. Die Spulenwicklung ist auf die mittleren Schenkel 4 der E-Kerne 3 gewickelt.
• An der der Spule 2 gegenüberliegenden Breitseite des Münzkanals ist eine genau gleich aufgebaute, also mit in entsprechenden Abständen voneinander angeordneten E-Kernen 6 versehene Spule 7 angeordnet. Die Schenkel der Kerne 6 liegen in den drei gleichen, senkrecht zur Münzlaufrichtung 5 verlaufenden Ebenen wie die Schenkel der Kerne 3, damit eine möglichst gute induktive Kopplung der Spulen erreicht wird. Die Kopplung wird dabei durch die Münzen beeinflusst, die durch den zwischen den Spulen 2, 7 hindurch verlaufenden Münzkanal fallen.
• In der Zeichnung ist eine mittelgrosse Münze 8 beim Passieren der Spulen 2, 7 dargestellt.
• Die Spule 7 ist mit dem Eingang eines Gleichrichters 9 verbunden, dessen Ausgang an ein Glättungsglied 10 angeschlossen ist. Der Glättungsgliedausgang ist mit den einen Eingängen von sechs Komparatoren 11 bis 16 verbunden, deren andere Eingänge je über ein Potentiometer 21 bis 26 mit einer Spannungsquelle verbunden sind. Die Ausgänge der Komparatoren 11 bis 16 sind paarweise an bistabile Kippglieder 27 bis 29 angeschlossen, und zwar die Komparatoren 11, 13 und 15 an die C-Eingänge und die Komparatoren 12, 14 und 16 an die R-Eingänge der Kippglieder. Ein (nichtdargestellter) Steuerteil, welcher die Münzkassiervorrichtung steuert, ist mit den Q-Ausgängen der Kippglieder 27 bis 29 und einem (nichtdargestellten), in Münzlaufrichtung 5 nach den Spulen 2, 7 angeordneten Durchlaufsignalgeber verbunden.
• Der in Fig. 1 dargestellte Münzprüferschaltungsteil ist zur Prüfung und Bestimmung dreier Münzsorten mit verschiedenem Durchmesser ausgeführt. Wenn eine zu prüfende Münze 8 in das Feld der Spule 2 gelangt, verringert sich die induktive Kopplung zwischen den Spulen 2 und und damit das dem Gleichrichter 9 zugeführte Generatorsignal. Das geglättete Gleichspannungssignal am Ausgang des Glättungsglieds 10 wird also beim Durchgang einer Münze kleiner. Es erreicht ein Minimum, wenn die Münze 8 das Spulenfeld -wie in Fig. 2 gezeigt- maximal beeinflusst, wenn also das Zentrum der Münze zwischen den mittleren Schenkeln der Kerne 3, 6 liegt und die Münze mit ihrem ganzen Durchmesser das Feld zwischen den mittleren Schenkeln beeinflusst. Danach steigt das Signal wieder an und erreicht nach Durchlaufen der Münze seinen ursprünglichen Wert wieder.
• Das Signalminimum ist natürlich um so kleiner, je grösser die Münze ist, und zwar ist es ziemlich genau umgekehrt proportional zum Münzdurchmesser, weil ja dieser für die Beeinflussung des wesentlichen Feldteils zwischen den mittleren Schenkeln der Kerne 3, 6 massgebend ist.
• Die Komparatoren 11 bis 16 vergleichen das Ausgangssignal des Glättungsgliedes 10 mit der durch das jeweilige Potentiometer 21 bis 26 gelieferten Spannung. Die Potentiometer 21 bis 26 legen für jede der drei annehmbaren Münzsorten einen zulässigen Spannungsbereich für das minimale Ausgangssignal des Glättungsglieds 10 fest. Das Potentiometer 21 liefert z.B. eine Spannung, welche um eine Toleranz grösser als die minimale Ausgangsspannung des Glättungsglieds 10 beim Durchlaufen der kleinsten annehmbaren Münzsorte ist, das Potentiometer 22 liefert eine um eine Toleranz kleinere Spannung. Entsprechend liefern die Potentiometer 23, 24 und 25, 26 Spannungen, welche um eine Toleranz grösser bzw. kleiner als die Ausgangsspannung des Glättungsglieds 10 bei der mittleren und der grössten Münzsorte sind. Die Komparatoren 11 bis 16 liefern dann ein Signal (Wert 1), wenn die Ausgangsspannung des Glättungsglieds 10 kleiner als die Ausgangsspannung des jeweiligen Potentiometers 21 bis 26 ist.
• Bei einer annehmbaren Münze der kleinsten Sorte sinkt die Ausgangsspannung des Glättungsglieds 10 unter den vom Potentiometer 21 gelieferten Spannungswert und der Komparator 11 setzt das Kippglied 27, d.h. er erzwingt den Wert 1 am zugehörigen Q-Ausgang. Der (nichtdargestellte) Durchlaufsignalgeber schaltet beim Durchlaufen der Münze den (nichtdargestellten) Steuerteil ein, der aufgrund des Werts 1 am Q-Ausgang des Glieds 27 die Annahme der Münze auslöst und den ihr zugeordneten, kleinsten Münzwert an das Rechenwerk der Münzkassiervorrichtung gibt. Darauf betätigt der Steuerteil eine (nichtdargestellte) Rückstellvorrichtung, welche sämtliche Kippglieder 27 bis 29 in den Zustand 0 zurücksetzt. Bei einer annehmbaren Münze der mittelgrossen Münzsorte sinkt die Ausgangsspannung des Glättungsglieds 10 bis auf einen zwischen den Spannungswerten der Potentiometer 23 und 24 liegenden Wert. Dabei liefern die Komparatoren 11, 12 und 13 nacheinander Signale an die Kippglieder 27 und 28. Das Kippglied 27 wird vom Komparator 11 in den Zustand 1 gesetzt und vom Komparator 12 wieder in den Zustand 0 zurückgesetzt, worauf der Komparator 13 das Kippglied 28 in den Zustand 1 setzt. In diesem Zustand bleibt das Glied 28, weil das Minimum der vom Glättungsglied 10 gelieferten Ausgangsspannung über dem vom Potentiometer 24 gelieferten Spannungswert liegt, der Komparator 14 das Kippglied 28 also nicht zurückstellt. Bei der darauffolgenden Abfrage stellt der Steuerteil den Zustand 1 des Glieds 28 fest und die Rückstellvorrichtung stellt wieder den Rücksetzzustand am Glied 28 her. Bei einer annehmbaren Münze der grössten Münzsorte werden entsprechend die Kippglieder 27 und 28 nacheinander zuerst in den Zustand 1 gesetzt und darauf in den Zustand 0 zurückgesetzt. Das Kippglied 29 wird dann in den Zustand 1 gesetzt, vom Steuerteil abgefragt und wieder zurückgestellt.
• Bei einer nichtannehmbaren Münze mit von den annehmbaren Münzen abweichendem Durchmesser sinkt die Ausgangsspannung des Glättungsglieds 10 auf einen nicht im zulässigen Bereich, also beispielsweise zwischen den von den Potentiometern 22 und 23 gelieferten Spannungen liegenden Wert. Beim Absinken der Spannung wird das zunächst gesetzte Kippglied 27 wieder zurückgesetzt, während das Kippglied 28 nicht gesetzt wird. Keines der Kippglieder ist also bei der Abfrage des Steuerteils im Zustand 1, was die Nicht-Annehmbarkeit der Münze anzeigt.
• Beim obigen Ausführungsbeispiel wurde vorausgesetzt, dass die Münzen aus nichtmagnetischem Material bestehen. Bei Münzen aus magnetischem Material würde die Kopplung der Spulen 2 und 7 mit dem Durchmesser der Münzen zunehmen. Der Schaltungsaufbau für die Prüfung magnetischer Münzen könnte aber grundsätzlich derselbe wie oben beschrieben sein.
• Weiter wurde davon ausgegangen, dass die Kopplung nur vom Münzdurchmesser und nicht bzw. höchstens vernachlässigbar von der Münzlegierung abhängt. Bei der vom Generator 1 gelieferten Wechselstromfrequenz von 100 kHz ist dies in der Tat praktisch für alle Legierungen gewährleistet.
• Eine von den Legierungseigenschaften völlig unabhängige Prüfung des Münzendurchmessers ist besonders dann zweckmässig, wenn noch zusätzlich eine Legierungsprüfung mittels einer separaten Prüfspule erfolgt (vgl. die im folgenden beschriebenen Spulen 48, 50 in Fig. 3 und 4). Andernfalls kann natürlich auch eine niedrigere Wechselstromfrequenz gewählt werden, bei der Durchmesser und Legierung die Kopplung beeinflussen. (Voraussetzung ist selbstverständlich, dass die Legierungsunterschiede nicht gerade die durch die Verschiedenheit der Münzdurchmesser bedingte Änderung der Kopplung kompensieren.) Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass die Kopplung natürlich auch noch von der Dicke der Münzen abhängt, so dass Münzen grösseren Durchmessers wegen ihrer in der Regel grösseren Dicke das Spulenfeld noch etwas stärker beeinflussen als allèin aufgrund ihres Durchmessers zu erwarten wäre.
• Der Münzprüfer nach Fig. 3 und 4 unterscheidet sich vom oben beschriebenen durch die Anordnung der Kerne der Kopplungsspulen, die zu einer entsprechend Fig. 1 aufgebauten Schaltung gehören. Am Münzeinwurfkanal 30 des Münzprüfers liegen - wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform - zwei Kopplungsspulen 31, 32 einander gegenüber. Der Kern der Spule 31 besteht aus acht E-Kernen 34 bis 41, die in verschiedenen Abständen nebeneinander in einem quer zur Münzlaufrichtung 33 liegenden, im Querschnitt U-förmigen Halter 42 angeordnet sind, so dass ihre Schenkel senkrecht zur Münzlaufrichtung 33 stehen. Die Abmessung der E-Kerne 34 bis 41 in Münzlaufrichtung 33 ist ein Viertel des Abstands der einander abgewandten Flächen der beiden äussersten Kerne 34 und 41. Die Spulenwicklung 43 umschliesst die mittleren Schenkel der E-Kerne 34 bis 41. Die Spule 32 hat entsprechend ebenfalls acht E-Kerne 44, die den Kernen 34 bis 41 am Münzkanal 30 genau symmetrisch gegenüberliegen.
• Im Münzkanal 30 ist je eine Münze 45, 46, 47 der drei zu prüfenden, verschieden grossen Münzsorten dargestellt. Die Anordnung der Kerne 34 bis 41 und des Halters 42 ist so gewählt, dass einerseits nichtannehmbare Münzen, deren Durchmesser nur geringfügig von denjenigen der annehmbaren Münzsorten abweichen, das Spulenfeld möglichst verschieden von den annehmbaren Münzen beeinflussen, und dass anderseits die Beeinflussung des Spulenfelds etwa proportional zum Durchmesser der annehmbaren Münzen ist. Die erste Bedingung ist erfüllt, indem die drei an der in Fig. 4 linken Schmalwand des Münzkanals 30 abrollenden Münzen 45, 46, 47 beim Passieren der Spule 31 an der rechten Seite jeweils gerade einen Kern abdecken, nämlich den Kern 36, 38 bzw. 40, das Feld des unmittelbar rechts danebenliegenden Kerns 37, 39 bzw. 41 aber nicht beeinflussen. Eine nichtannehmbare Münze mit wenig abweichendem Durchmesser deckt entweder den Kern 36, 38 bzw. 40 nicht mehr oder den Kern 37, 39, 41 auch noch ab, was zu einer Änderung der Kopplung und damit des Ausgangssignals des Glättungsglieds führt, die grösser als die an den Potentiometern für die annehmbaren Münzen eingestellte Toleranz ist. Beim Passieren der Spule 31 deckt die Münze 45 die drei Kerne 34 bis 36, die Münze 46 die fünf Kerne 34 bis 38 und die Münze 47 die sieben Kerne 34 bis 40 ab. Weil die Durchmesser der drei Münzen sich etwa gleich zueinander verhalten, wie die Anzahl der von den Münzen jeweils abgedeckten Kerne, ist auch die zweite Bedingung erfüllt.
• Der Münzprüfer hat ferner eine (nicht näher dargestellte) Legierungsprüfschaltung mit zwei in einem Abstand von den Spulen 31, 32 angeordneten Kopplungsspulen 48, 50 mit gleichen Topfkernen 49, 51. Der Aussendurchmesser des Topfkerns 49 bzw. 51 ist kleiner als der Durchmesser der kleinsten annehmbaren Münze, wodurch eine vom Münzdurchmesser unabhängige Legierungsprüfung ermöglicht wird. (Die Schaltung kann ähnlich wie die in Fig. 1 aufgebaut sein, wobei die Wechselstromfrequenz des Generators 1 kleiner, und zwar so zu wählen ist, dass der Einfluss der Legierung auf das Spulenfeld maximal wird.)
• Bei der in Fig. 5 dargestellten Variante zweier gekoppelter Spulen 52, 53 für die Durchmesserprüfung einer Münzsortengruppe mit wenig voneinander abweichenden Münzdurchmessern, besteht jeder der beiden Spulenkerne aus sieben in einem (nichtdargestellten) Halter nebeneinander angeordneten U-Kernen, von denen in der Zeichnung die äussersten mit 54, 55 und 56, 57 bezeichnet sind. Die Spulenwicklungen umschliessen die Stege der aneinandergereihten U-Kerne. Die beiden Spulen 52, 53 werden gleich wie die Spulen 2 und 7 am Münzkanal einander gegenüberliegend angeordnet, wobei die Schenkel der U-Kerne 54 bis 57 in zwei senkrecht zur Münzlaufrichtung verlaufenden Ebenen liegen.
• Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen sind entsprechend dem für die Fig. 1 gewählten Schaltungsprinzip stets zwei gekoppelte Spulen vorgesehen, die einander am Münzkanal gegenüberliegen. Selbstverständlich könnte aber auch lediglich eine Spule vorgesehen sein, die als Selbstinduktionsspule beispielsweise zu einem von einer Wechselstromquelle gespeisten Schwingkreis gehört. Die Dämpfung (bzw. im Falle magnetischer Münzen die Verstärkung) der Schwingungen, die auftritt, wenn eine Münze das Feld der Selbstinduktionsspule passiert, wäre dann ein Mass für den Münzdurchmesser (bzw. für die Legierung im Fall der Spule 48).

Claims (6)

1. Münzprüfer für Münzen verschiedenen Durchmessers mit einer länglichen, quer zur Münzlaufrichtung (5; 33) verlaufenden Spule (2; 31; 52) und einer Schaltung (9-29), welche die Beeinflussung des Spulenfelds zur Bestimmung des Münzdurchmessers auswertet, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (2; 31; 52) einen aus mehreren U- (54, 55) oder E-Kernen (3; 34-41) bestehenden Spulenkern aufweist, und die U-bzw. E-Kerne in einem Halter (42) in einer quer zur Münzlaufrichtung verlaufenden Reihe je nach den Durchmessern der zu prüfenden Münzsortengruppe unmittelbar (Fig. 5) oder in Abständen (Fig. 2 und 4) nebeneinander angeordnet sind, derart, dass die Unterscheidbarkeit von Münzen (8; 45-47) nur geringfügig voneinander abweichender Durchmesser bei annähernd durchmesser-proportionaler Feldbeeinflussung möglichst gut gewährleistet ist.

2. Münzprüfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwicklung (43) die Stege der U-Kerne (54, 55) bzw. die mittleren Schenkel der E-Kerne (3; 34-41) umschliesst.

3. Münzprüfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel der U- (54, 55) bzw. E-Kerne (3; 34-41) senkrecht zur Münzlaufrichtung (5; 33) stehen.

4. Münzprüfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der einander abgewandten Flächen der beiden äussersten U- (54, 55) bzw.E-Kerne (34, 41) etwa dem Durchmesser der grössten annehmbaren Münzsorte entspricht.

5. Münzprüfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Spule (2; 31; 52) die eine von zwei einander am Münzkanal (30) gegenüberliegenden Kopplungsspulen (2, 7; 31, 32; 52, 53) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerne (3, 6; 34-41, 44; 54-57) der beiden Kopplungsspulen gleich aufgebaut und symmetrisch zum Münzkanal angeordnet sind.

6. Münzprüfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Spule (48), deren Kern (49) sowohl in Münzlaufrichtung (33) wie auch quer dazu kleiner als der Durchmesser der kleinsten annehmbaren Münze (45) ist, um eine vom Münzdurchmesser unabhängige Legierungsprüfung zu ermöglichen.

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