FR2474241A1 - INCANDESCENT LAMP WITH CURRENT INPUTS OF NON-METALLIZED COPPER - Google Patents
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Abstract
LAMPE COMPORTANT DES ENTREES DE COURANT RIGIDES EN CUIVRE NON METALLISE. ELLE COMPREND UNE AMPOULE DE VERRE 11 CONTENANT UN FILAMENT 12 SUPPORTE ET ALIMENTE PAR DES ENTREES DE COURANT 13, 14 EN CUIVRE NON METALLISE TRAVERSANT LE PIED 15 ET UN GETTER D'ALUMINIUM ET DE ZIRCONIUM 30 APPLIQUE SUR CES ENTREES DE COURANT 13, 14. APPLICATION AUX LAMPES A ATMOSPHERE GAZEUSE.LAMP CONTAINING RIGID CURRENT INPUTS IN NON METALLIZED COPPER. IT INCLUDES A GLASS BULB 11 CONTAINING A FILAMENT 12 SUPPORTED AND POWERED BY CURRENT INPUTS 13, 14 IN NON-METALLIZED COPPER THROUGH THE FOOT 15 AND AN ALUMINUM AND ZIRCONIUM GETTER 30 APPLIED TO THESE CURRENT INPUTS 13, 14. APPLICATION TO LAMPS WITH GASEOUS ATMOSPHERE.
Description
La présente invention concerne des lampes à incan-The present invention relates to incandescent lamps
descence à atmosphère gazeuse et plus particulièrement des gas atmosphere and more particularly
lampes à incandescence à atmosphère gazeuse ayant des en- incandescent lamps with gaseous atmospheres having
trées de courant internes en cuivre non métallisé et un getter d'aluminium et de zirconium appliqué à ceux-ci pour débarasser l'atmosphère de la lampe des gaz délétères qui internal flow of unmetallized copper and an aluminum and zirconium getter applied to them to rid the atmosphere of the lamp of the deleterious gases which
autrement érodent et contaminent le filament. otherwise erode and contaminate the filament.
Les lampes à incandescence comportent généralement une ampoule dans laquelle est scellé un pied. Des entrées de courant, noyées et traversant le pied pour permettre la Incandescent lamps usually have a bulb in which a foot is sealed. Current inputs, drowned and crossing the foot to allow the
connexion électrique externe d'un filament, relient électri- external electrical connection of a filament, connect
quement et supportent mécaniquement ce filament. Les entrées and mechanically support this filament. The entrees
de courant doivent avoir une conductivité élevée tout en pré- current must have a high conductivity while pre-
sentant une rigidité suffisante pour supporter de manière adéquate le filament. Les lampes à atmosphère gazeuse de puissance moyenne et faible utilisent généralement des fils de cuivre ou de fusible convenable du culot métallique au having sufficient rigidity to adequately support the filament. Medium- and low-power gas-filled lamps typically use copper wires or a suitable fuse from the metal cap to
pincement du pied, des fils composites ou Dumet dans le pin- pinching of the foot, composite wires or Dumet in the pin-
cement et du fil de cuivre nickelé du pincement au filament. cement and nickel-plated copper wire from the nip to the filament.
Le fil composite Dumet dans le pincement se compose d'une âme de nickelfer enfermée dans un manchon de cuivre et a sensiblement le même coefficient de dilatation que le verre du pincement et permet un scellement hermétique. Les entrées de courant internes du filament, c'està-dire celles allant du pincement au filament, sont soumises à l'atmosphère de la lampe et peuvent par conséquent affecter directement le fonctionnement du filament. Aussi, ces entrées de courant The Dumet composite wire in the nip consists of a nickel-nickel core encased in a copper sleeve and has substantially the same coefficient of expansion as the glass of the nip and allows for hermetic sealing. The internal current inputs of the filament, that is to say those going from the nip to the filament, are subjected to the atmosphere of the lamp and can therefore directly affect the operation of the filament. Also, these current inputs
internes doivent être en un matériau qui présente une rigi- must be of a material which has a rigidity
dité substantielle pour supporter le filament et une conduc- substantial capacity to support the filament and a conduc-
tivité électrique élevée. Les entrées de courant internes sont généralement en nickel, fer nickelé, cuivre nickelé ou high electrical tivity. Internal current inputs are generally nickel, nickel-plated iron, nickel-plated copper or
molybdène. En particulier, ces métaux sont moins suscepti- molybdenum. In particular, these metals are less likely
bles d'oxydation et, par conséquent, n'introduisent pas de contaminants dans l'ampoule de la lampe. Cependant, des oxidation and, therefore, do not introduce contaminants into the lamp bulb. However,
entrées de courant en nickel et fer nickelé nuisent au fonc- Current inputs made of nickel and nickel-plated iron are detrimental to
tionnement de la lampe car le nickel migre dans le filament de tungstène et le fragilise provoquant une mort prématurée de la lampe par rupture du filament près de l'attache du filament. On n'a pas jusqu'à présent utilisé du fil de cuivre nu dans les lampes à atmosphère gazeuse car, pendant le scellement de l'entrée de courant dans le pincement, cette entrée de courant est soumise à une forte chaleur et, par conséquent, le cuivre s'oxyde en formant un revêtement d'oxyde de cuivre sur cette entrée de courant. Généralement, une lampe à atmosphère gazeuse contient un petit pourcentage d'hydrogène ou de composés hydrogénés qui réduit l'oxyde de cuivre et forme de la vapeur d'eau qui active le cycle de l'eau bien connu dans lequel du tungstène est transporté du filament chaud sur la paroi plus froide de l'ampoule o il se dépose. Le cycle de l'eau diminue la vie de la lampe par érosion du filament et en plus diminue le flux lumineux de la lampe en noircissant la paroi de l'ampoule. Dans -l'art antérieur, on a métallisé des entrées de courant internes This is because the nickel migrates into the tungsten filament and weakens it, causing the lamp to die prematurely by breaking the filament close to the filament attachment. Bare copper wire has not so far been used in gaseous atmosphere lamps because, during the sealing of the current entry in the nip, this current input is subjected to a high heat and, therefore, the copper oxidizes to form a copper oxide coating on this current input. Generally, a gas atmosphere lamp contains a small percentage of hydrogen or hydrogenated compounds which reduces the copper oxide and forms water vapor which activates the well-known water cycle in which tungsten is transported from the water. hot filament on the cooler wall of the bulb where it is deposited. The water cycle reduces the life of the lamp by erosion of the filament and in addition decreases the luminous flux of the lamp by blackening the wall of the bulb. In the prior art, metallized internal current inputs
en cuivre, avec par exemple du nickel, pour empêcher l'oxy- copper, for example with nickel, to prevent the oxidation of
dation du cuivre à la fois pendant la fabrication et le fonctionnement de la lampe. Les petites quantités d'oxyde de nickel qui sont produites, sont moins susceptibles d'être copper during both the manufacture and operation of the lamp. The small amounts of nickel oxide that are produced are less likely to be
réduites par l'hydrogène gazeux libre. Cependant, la métallisa- reduced by free hydrogen gas. However, metallization
tion avec du nickel crée d'autres problèmes dans la lampe. Nickel creates other problems in the lamp.
La présente invention utilise des entrées de courant The present invention uses current inputs
en cuivre nu dans la lampe avec un getter d'aluminium- bare copper in the lamp with an aluminum getter-
zirconium qui est appliqué aux entrées de courant internes au voisinage des attaches du filament pour la sorption des zirconium which is applied to the internal current in the vicinity of filament fasteners for the sorption of
gaz qui nuisent au fonctionnement de la lampe à incandes- which adversely affect the operation of the filament lamp
cence et plus particulièrement pour la sorption de la va- and more particularly for the sorption of
peur d'eau. Le getter est généralement constitué de poudres afraid of water. The getter is usually made of powders
d'aluminium et de zirconium qui représentent, respective- of aluminum and zirconium which represent, respectively,
ment, 18% et 82% en poids, suspendues dans un liant d'acé- 18% and 82% by weight, suspended in an acetylene binder.
tate d'amyle et de nitrocellulose et est appliqué aux entrées amylate and nitrocellulose and is applied to
de courant de la lampe au voisinage des attaches du filament. current of the lamp in the vicinity of the filament fasteners.
Dans une réalisation, on applique une épaisseur d'environ 0,25 mm de getter sur les entrées de courant. La température élevée produite par le filament active à la fois l'aluminium In one embodiment, a thickness of about 0.25 mm of getter is applied to the current inputs. The high temperature produced by the active filament both aluminum
et le zirconium.and zirconium.
Généralement, l'aluminium agit comme un getter chimique qui forme de l'oxyde d'aluminium avec l'oxygène Generally, aluminum acts as a chemical getter that forms aluminum oxide with oxygen
ou la vapeur d'eau de l'atmosphère de la lampe. or the water vapor of the atmosphere of the lamp.
Le zirconium est un getter "de solution" dont la surface adsorbe une impureté gazeuse qui diffuse ensuite Zirconium is a "solution" getter whose surface adsorbs a gaseous impurity which then diffuses
vers l'intérieur formant une solution solide avec le maté- inward forming a solid solution with the material
riau du getter. En conséquence le zirconium a une durée d'activité prolongée et s'avère particulièrement efficace pour éliminer l'oxygène et l'hydrogène de l'atmosphère de la lampe. On applique les matériaux de getter aux entrées de courant avant le scellement du pied dans l'ampoule de la getter's money. As a result, zirconium has a prolonged duration of activity and is particularly effective in removing oxygen and hydrogen from the lamp atmosphere. The getter materials are applied to the current inputs before the foot is sealed in the bulb of the
lampe et, par conséquent, les matériaux du liant sont éva- lamp and, therefore, the binder materials are
porés des entrées de courant par la chaleur de la fabrica- pores of current inputs by the heat of
tion de la lampe, réduisant encore le risque de contamina- of the lamp, further reducing the risk of contamina-
tion de la lampe.lamp.
Le getter d'aluminium-zirconium de la présente in- The aluminum-zirconium getter of the present invention
vention permet l'utilisation d'entrées de courant en cuivre non vention allows the use of non-current copper
métallisé dans les lampes à incandescence à atmosphère ga- metallized in incandescent lamps with
zeuse. Ces matériaux de getter permettent également l'utili- zeuse. These getter materials also allow the use of
sation d'entrées de courant en cuivre qui ont été renforcées par dispersion pour supporter rigidement les températures de scellement nécessaire pour former des scellements étanches a dispersion-reinforced copper current inlet for rigidly supporting the sealing temperatures necessary to form tight seals
entre les entrées de courant et le pincement. between the current inputs and the pinch.
En conséquence, la présente invention a pour but de Accordingly, the present invention aims to
permettre l'utilisation pratique d'entrées de courant rigi- allow the practical use of rigid current inputs
des en cuivre non métallisé dans l'ampoule d'une lampe à incandescence et ainsi éliminer la nécessité de supports unmetallized copper in the bulb of an incandescent lamp and thus eliminate the need for
supplémentaires du filament et des entrées de courant. additional filament and current inputs.
La suite de la description se réfère à la figure The following description refers to the figure
unique qui représente une lampe à incandescence selon la which represents an incandescent lamp according to the
présente invention.present invention.
La lampe 10 représentée sur la figure comprend une ampoule de verre scellée 11 contenant un filament 12, de The lamp 10 shown in the figure comprises a sealed glass bulb 11 containing a filament 12,
préférence en tungstène, qui est attaché et relié électri- tungsten, which is attached and electrically
quement aux extrémités internes d'entrées de courant 13 et at the inner ends of the current inputs 13 and
14 qui traversent de façon étanche le pied en verre 15 lui- 14 that pass through the glass foot 15 itself.
2474241li même scellé hermétiquement dans le col 17 de l'ampoule Il et saillant intérieurement dans cette ampoule. L'ampoule 2474241li even hermetically sealed in the neck 17 of the bulb Il and protruding internally in this bulb. The bulb
étanche Il est remplie de gaz par un queusot 18 qui tra- waterproof It is filled with gas by an exhaust pipe 18 which
verse le pied 15. Le bout du queusot 18 est fermé par un scellement étanche 19 après qu'on ait introduit l'atmosphère appropriée de la lampe tel qu'un gaz inerte, habituellement The end of the exhaust pipe 18 is closed by a sealing seal 19 after the appropriate atmosphere of the lamp, such as an inert gas, has been introduced.
un mélange d'argon et d'azote, dans l'ampoule 11 de la lampe. a mixture of argon and nitrogen, in the bulb 11 of the lamp.
Pour des raisons de simplicité on a illustré la lampe comme une lampe à filament unique ayant deux contacts ou bornes. L'ampoule 11 de la lampe est collée à un culot 20 For the sake of simplicity, the lamp has been illustrated as a single filament lamp having two contacts or terminals. The bulb 11 of the lamp is glued to a base 20
pourvu du nombre approprié de bornes pour la connexion ex- provided with the appropriate number of terminals for the ex-
terne des entrées de courant 13 et 14. Plus particulière- lack of current inputs 13 and 14. More specifically
ment, l'entrée de courant 13 est reliée à la coque 20 du culot tandis que l'entrée de courant 14 est reliée à un the current input 13 is connected to the shell 20 of the base while the current input 14 is connected to a
oeillet 21 du culot qui est isolé de la coque. eyelet 21 of the base which is isolated from the hull.
Lors de la fabrication de la lampe 10, une des éta- During the manufacture of the lamp 10, one of the
pes les plus difficiles est le scellement des entrées de courant 13 et 14 dans le pied en verre 15. Les entrées de courant 13 et 14 comportent généralement une section de fil composite tel que du Dumet qui est scellée dans le pincement 22. The most difficult is the sealing of the current inlets 13 and 14 in the glass foot 15. The current inlets 13 and 14 generally comprise a section of composite wire such as Dumet which is sealed in the nip 22.
Les extrémités internes 25 et 26 des entrées de cou-- The inner ends 25 and 26 of the neck entries
rant 13 et 14 sont respectivement serties ou attachées au- 13 and 14 respectively are crimped or attached to
tour des branches 27 et 28 du filament de tungstène 12 et turn of branches 27 and 28 of the tungsten filament 12 and
maintiennent le filament 12 en liaison structurale et élec- maintain the filament 12 in structural and electrical connection
trique entre les entrées de courant. Le filament 12 peut between the current inputs. The filament 12 can
être un filament à fil unique, spiralé, bispiralé ou tris- be a single-wire, spiraled, coiled or tris-
piralé, les entrées de courant 13 et 14 étant attachées au pirated, the current inputs 13 and 14 being attached to the
fil non spiralé ou au premier, second ou troisième spiralage. wire not spiraled or at first, second or third spiraling.
Le brevet des EUA no 4 131 819 décrit l'utilisation d'entrées de courant ayant une rigidité particulière, le brevet des EUA no 4 138 623 décrit l'utilisation de cuivre renforcé par dispersion pour les conducteurs internes et externes d'une lampe électrique, et le brevet des EUA n0 4 208 603 suggère l'utilisation de cuivre renforcé par dispersion dépourvu d'un métal extérieur à la matrice de cuivre, plus communément appelé cuivre renforcé par dispersion non gainé. Toutes les entrées de courant ci-dessus sont nickelées d'une manière bien connue dans la technique pour empêcher une contamination de la lampe par des oxydes. Si l'on combine les enseignements des brevets ci-dessus, il apparaît que des entrées de courant rigides éliminent la US Patent No. 4,131,819 discloses the use of current inputs having a particular rigidity, US Pat. No. 4,138,623 discloses the use of dispersion reinforced copper for the inner and outer conductors of an electric lamp. and US Patent No. 4,208,603 suggests the use of dispersion-reinforced copper free of a metal exterior to the copper matrix, more commonly known as unsheathed dispersion reinforced copper. All of the above current inputs are nickel plated in a manner well known in the art to prevent oxidation of the lamp. If we combine the teachings of the above patents, it appears that rigid current inputs eliminate the
nécessité de fils de support et d'attache ancrés à un bou- need for support and attachment wires anchored to a
ton de verre dans la lampe; du cuivre renforcé par disper- tone of glass in the lamp; disperforced copper
sion forme une entrée de courant rigide souhaitable qui sion forms a desirable rigid current input which
doit être nickelée pour éviter une contamination de l'at- must be nickel plated to avoid contamination of the
mosphère de la lampe; du cuivre renforcé par dispersion non gainé fournit également une entrée de courant rigide qui en outre permet une liaison améliorée entre le placage de nickel et le cuivre de l'entrée de courant pour encore réduire le risque de contamination par des oxydes de la mosphere of the lamp; unsheathed dispersion reinforced copper also provides a rigid current input which further allows for improved bonding between the nickel plating and the copper of the current inlet to further reduce the risk of contamination by oxides in the
lampe et la migration du nickel dans le filament de tungs- lamp and the migration of nickel into the tungs filament
tène.Tene.
Au contraire, la présente invention enseigne l'éli- On the contrary, the present invention teaches the eli-
mination du placage de nickel pour ainsi éviter totalement le problème de la migration du nickel et la fragilisation du filament de tungstène grâce à l'utilisation d'entrées de courant en cuivre non métallisé en combinaison avec un getter d'aluminium-zirconium au voisinage du filament de tungstène. De l'oxyde de cuivre se forme pendant le traitement the nickel migration problem and the embrittlement of the tungsten filament through the use of non-metallized copper current in combination with an aluminum-zirconium getter in the vicinity of the nickel plating. tungsten filament. Copper oxide is formed during treatment
et la manipulation des entrées de courant en cuivre non mé- and the handling of unmetered copper current inlets
tallisé. On peut réduire cet oxyde de cuivre, au moyen par tallisé. This copper oxide can be reduced, by means of
exemple de gaz hydrogène qui peut être présent dans l'am- example of hydrogen gas that may be present in the atmosphere.
poule de la lampe soit en tant qu'impureté soit en tant qu'un gaz de remplissage, et qui forme de la vapeur d'eau hen of the lamp either as an impurity or as a filling gas, and which forms water vapor
dans la lampe. Comme cela est connu, la vapeur d'eau atta- in the lamp. As is known, water vapor attacked
que et érode le filament de tungstène selon le cycle de l'eau bien connu et exemplifié par la réaction ci-dessous: Sur le filament chaud W + H.O WO + H Sur la paroi de l'ampoule WOx + H -- W + H20 o W est le tungstène. On ne connaît pas la nature exacte that and erodes the tungsten filament according to the water cycle well known and exemplified by the reaction below: On the hot filament W + HO WO + H On the wall of the bulb WOx + H - W + H20 o W is tungsten. We do not know the exact nature
des oxydes de tungstène formés.tungsten oxides formed.
La présente invention fournit un getter d'aluminium 2474241 i et de zirconium 30 qui est appliqué à chacune des entrées The present invention provides a 2474241 i and zirconium aluminum getter which is applied to each of the inputs
de courant 13 et 14 à une épaisseur appropriée telle qu'en- current 13 and 14 to an appropriate thickness such as
viron 0,25 mm au voisinage des attaches 25 et 26 des en- 0.25 mm in the vicinity of fasteners 25 and 26 of
trées de courant. L'aluminium forme aisément de l'oxyde d'aluminium avec soit de la vapeur d'eau soit de l'oxygène libre et par conséquent est un réactif pratique pour extraire ou piéger l'oxygène libre et la vapeur d'eau de l'atmosphère current. Aluminum easily forms aluminum oxide with either water vapor or free oxygen and therefore is a convenient reagent for extracting or trapping free oxygen and water vapor from the atmosphere
de la lampe.of the lamp.
D'un autre côté le zirconium réagit avec l'oxygène de l'hydrogène, non en formant un revêtement d'oxyde sur sa surface, mais par adsorption en surface des gaz avec une On the other hand, zirconium reacts with the oxygen of hydrogen, not by forming an oxide coating on its surface, but by surface adsorption of gases with
migration ou absorption ultérieure des gaz dans les parti- migration or subsequent absorption of gases in the
cules de zirconium. En conséquence, le zirconium est un getter à longue vie ou continu qui nettoie continuellement zirconium cules. As a result, zirconium is a long-lived or continuous getter that continually cleans
l'atmosphère de la lampe pendant son fonctionnement. the atmosphere of the lamp during its operation.
Dans une réalisation recommandée, on mélange des particules ou flocons d'aluminium et de zirconium dans un liant tel que de l'acétate d'amyle et la nitrocellulose et on forme un matériau de getter que l'on applique ensuite In a preferred embodiment, particles or flakes of aluminum and zirconium are mixed in a binder such as amyl acetate and nitrocellulose and a getter material is formed which is then applied.
aux entrées de courant au voisinage des attaches du fila- at the current inputs in the vicinity of the attachments of the
ment. L'application du getter s'effectue avant le scelle- is lying. The application of the getter is done before the seal
ment du montage de la lampe dans l'ampoule et, par consé- mounting of the lamp in the bulb and, consequently,
quent, les matériaux de suspension et de liaison (acétate d'amyle et nitrocellulose) sont suffisamment dissipés de the suspension and binding materials (amyl acetate and nitrocellulose) are sufficiently dissipated
sorte qu'ils ne contribuent pas à la contamination de l'at- so that they do not contribute to the contamination of the
mosphère de la lampe.mosphere of the lamp.
Comme indiqué ci-dessus, l'aluminium et le zirco- As indicated above, aluminum and zirconium
nium piègent les impuretés dans la lampe, et on doit pré- nium trap impurities in the lamp, and
voir des quantités suffisantes de chacun d'eux pour contre- see sufficient quantities of each of them to counter
balancer l'oxyde formé sur les entrées de courant en cui- swing the oxide formed on the current inlets
vre 13 et 14 là o elles sortent du pincement 22 et d'au- 13 and 14 where they come out of the pinch 22 and
tres impuretés possibles dans la lampe. On mélange les par- very impurities in the lamp. We mix the
ticules de métaux du getter avec des quantités approxima- metal particles from the getter with approximate
tivement égales de liant de nitrocellulose et de support d'acétate d'amyle et on forme une suspension des particules equal amounts of nitrocellulose binder and amyl acetate support and form a suspension of the particles
de métaux dans une bouillie qui est appliquée sur les en- metal in a slurry that is applied to
trées de courant par exemple par peinture ou tapotage. trés de courant for example by painting or tapping.
Dans une bouillie d'acétate d'amyle et de nitrocellulose, l'accroissement du pourcentage pondéral d'aluminium rend la bouillie plus visqueuse et plus adhérente aux entrées de courant. Le pourcentage pondéral relatif de l'aluminium et du zirconium couvre une large plage, d'autant qu'on peut appliquer une plus grande quantité de matériau de getter In a slurry of amyl acetate and nitrocellulose, increasing the weight percent of aluminum makes the slurry more viscous and more adherent to the current entrances. The relative weight percent of aluminum and zirconium covers a wide range, especially since a greater amount of getter material can be applied
sur ces entrées de courant pour compenser de faibles pour- these current inputs to compensate for small
centages pondéraux. On recommande que le zirconium soit le weight percentages. It is recommended that zirconium be the
matériau prédominant en poids et des réalisations parti- predominant material in weight and particular achievements
culières comprenant des pourcentages pondéraux d'aluminium containing weight percentages of aluminum
dans la gamme de 15 à 25% se sont avérées satisfaisantes. in the range of 15 to 25% have been found to be satisfactory.
Une autre réalisation particulière comportait, en pour cent Another particular achievement involved, in percent
en poids, 18% d'aluminium et 82% de zirconium. by weight, 18% aluminum and 82% zirconium.
Bien qu'on ait décrit la présente invention en liai- Although the present invention has been described in connection with
son avec une lampe à incandescence à atmosphère gazeuse standard, il est évident que l'on peut utiliser des entrées de courant en cuivre non métallisé en combinaison avec du with a standard gas-filled incandescent lamp, it is obvious that non-metallic copper current inputs can be used in combination with
getter d'aluminium-zirconium dans différents types et con- aluminum-zirconium getter in different types and
figurations de lampes. Plus particulièrement on peut utili- figurations of lamps. In particular, we can use
ser des entrées de courant en cuivre non métallisé dans des lampes à infrarouges ou des lampes qui utilisent un tube à non-metallized copper current inputs in infrared lamps or lamps that use
arc en combinaison avec un filament à incandescence. arc in combination with an incandescent filament.
La combinaison d'entrées de courant en cuivre non The combination of non-copper current inputs
métallisé et de getter d'aluminium-zirconium de l'inven- metallic and aluminum-zirconium getter of the invention
tion confèrent de nombreux avantages. La présente invention provide many benefits. The present invention
permet l'utilisation d'entrées de courant en cuivre non mé- allows the use of non-metallic copper current
tallisé rigides et moins coûteuses sans affecter la vie ou rigidized and less expensive without affecting the life or
la qualité de la lampe.the quality of the lamp.
Claims (5)
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