ITMI20071888A1 - Dispositivo elettrico per applicazioni di bassa tensione. - Google Patents
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Description
"DISPOSITIVO ELETTRICO PER APPLICAZIONI DI BASSA TENSIONE"
DESCRIZIONE
La presente invenzione è relativa ad un dispositivo elettrico di bassa tensione, in particolare ad un dispositivo elettrico per il controllo di un impianto in bassa tensione e la richiusura automatica di un interruttore differenziale associabile a detto dispositivo.
Gli interruttori differenziali sono normalmente utilizzati negli impianti elettrici per la protezione contro i guasti verso terra. Nella sua forma più essenziale, rappresentata schematicamente in figura 2, un interruttore differenziale 2 comprende normalmente un sensore 25 della corrente differenziale operativamente collegato, tramite un circuito di interfaccia 24, ad un attuatore di sgancio 23. In caso di sbilanciamento della corrente tra i conduttori del circuito dovuto ad un guasto verso terra, l'interruttore interviene aprendo i contatti e interrompendo il circuito. Per verificare la corretta funzionalità dell'interruttore è inoltre previsto un dispositivo di test che comprende un circuito con un pulsante di test 26 e una resistenza 27. Ad intervalli periodici, l'utente dovrebbe intervire azionando il pulsante di test per chiudere il circuito di test e provocare lo sgancio dell'interruttore.
Uno dei problemi che si riscontrano normalmente negli interruttori differenziali deriva dall' apertura intempestiva dell'interruttore stesso a seguito di squilibri transitori nell'impianto dovuti a varie cause. Tali interventi non necessari possono provocare inconvenienti e problemi all'utente soprattutto se l'impianto non è presidiato e il circuito non viene ripristinato immediatamente o entro un ragionevole lasso di tempo.
Inoltre non sempre l'utente compie la necessaria manovra di test a scadenze regolari. Eventuali malfunzionamenti o guasti ai componenti dell'interruttore possono impedire il corretto funzionamento e intervento del differenziale in caso di guasti verso terra con conseguenze che possono essere molto gravi.
C'è anche da tener presente che la fase di test dell'interruttore comporta l'apertura del medesimo e quindi la perdita della continuità di esercizio dell' impianto .
Come si vede da quanto esposto, gli interuttori differenziali di tipo noto presentano una serie di inconvenienti che si è tentato di risolvere, ma non in maniera pienamente soddisfacente. Sono infatti noti una serie di dispositivi associabili agli interruttori differenziali che permettono di risolvere uno o più dei problemi presentati precedentemente ma mai in maniera completa e totalmente efficace.
In base a queste considerazioni, compito principale della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo elettrico per applicazioni di bassa tensione, che consenta di superare gli inconvenienti descritti.
All'interno di questo compito, uno scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di bassa tensione che permetta la richiusura automatica di un interruttore differenziale ad esso associato.
Altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di bassa tensione che permetta la richiusura automatica di un interruttore differenziale e che sia in grado di verificare lo stato dell'impianto a valle dell'interruttore stesso.
Ancora uno scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di bassa tensione che permetta la richiusura automatica di un interruttore differenziale e che al contempo garantisca la sicurezza degli operatori .
Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire dispositivo di bassa tensione che sia in grado di svolgere in maniera automatica il test periodico di funzionamento dell'interruttore stesso.
Ancora uno scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di bassa tensione che sia in grado di mantenere la continuità di esercizio durante il test di funzionamento dell'interruttore.
Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo elettrico per applicazioni di bassa tensione che presenti un ridotto numero di parti, e che sia facilmente assemblabile ed installabile.
Non ultimo scopo di quanto forma oggetto della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo elettrico per applicazioni di bassa tensione che sia di elevata affidabilità, di relativamente facile realizzazione ed a costi competitivi.
Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti attraverso un dispositivo elettrico di bassa tensione per il controllo di un impianto e la richiusura automatica di un interruttore differenziale ad esso associabile, che comprende :
mezzi di connessione di detto dispositivo a detto impianto;
una unità di controllo di detto dispositivo; primi mezzi di controllo, dell'impianto, operativamente connessi a detta unità di controllo e operativamente collegabili a detto impianto a valle di detto interruttore;
secondi mezzi di controllo, dello stato di detto interruttore differenziale, operativamente connessi a detta unità di controllo e operativamente collegabili a detto interruttore;
mezzi attuatori comandati da detta unità di controllo;
mezzi di riarmo operativamente connessi a detti mezzi attuatori e operativamente collegabili a detto interruttore differenziale;
mezzi meccanici di attivazione di detto dispositivo operativamente associabili a detto interruttore;
primi mezzi automatici di attivazione di detti primi mezzi di controllo dell'impianto comandati da detta unità di controllo;
secondi mezzi automatici di attivazione di detti mezzi attuatori comandati da detta unità di controllo.
Il dispositivo secondo l'invenzione, grazie alle sue funzionalità consente il ripristino dell'interruttore in maniera automatica dopo avere verificato lo stato dell'impianto, e quindi l'assenza di guasti, a valle dell'interruttore. In altre parole, in presenza di fenomeni di natura transitoria, o comunque a seguito di interventi intempestivi dell'interruttore, il dispositivo secondo l'invenzione è in grado di ripristinare in maniera automatica la funzionalità dell'impianto.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di forme realizzative preferite, ma non esclusive di un dispositivo secondo l'invenzione, illustrate a titolo esemplificativo negli uniti disegni; in cui:
la figura 1 è una rappresentazione schematica di una porzione di impianto di bassa tensione comprendente un interruttore differenziale ed un dispositivo secondo l'invenzione;
la figura 2 è una rappresentazione schematica di un interruttore differenziale;
la figura 3 è una rappresentazione schematica di una prima forma di realizzazione di un dispositivo secondo l'invenzione;
la figura 4 è una rappresentazione schematica di una seconda forma di realizzazione di un dispositivo secondo l'invenzione;
la figura 5 è una rappresentazione schematica di una terza forma di realizzazione di un dispositivo secondo l'invenzione;
la figura 6 è una rappresentazione schematica di una porzione di impianto di bassa tensione comprendente un interruttore differenziale, il dispositivo secondo 1'invenzione di figura 5 e un dispositivo di by-pass.
Con riferimento alle figure 1 e 3, una forma di realizzazione del dispositivo elettrico di bassa tensione 1 secondo 1'invenzione comprende primi mezzi di connessione il, 12 e secondi mezzi di connessione 21, 22 di detto dispositivo 1 a detto impianto. In pratica, i primi mezzi di connessione il e 12 consentono la connessione elettrica ai conduttori di fase e neutro dell'impianto a monte dell'interruttore differenziale 2, mentre i secondi mezzi di connessione 21 e 22 consentono la connessione elettrica ai conduttori di fase e neutro dell'impianto a valle di detto interruttore 2.
Il dispositivo 1 comprende inoltre una unità di controllo 10, costituita ad esempio da un microcontrollore, la quale è operativamente connessa a primi mezzi di controllo 30 dell'impianto, che sono a loro volta operativamente collegabili all'impianto a valle di detto interruttore 2, tramite i conduttori 21 e 22. L'unità di controllo 10 viene convenientemente alimentata tramite ad esempio un opportuno alimentatore 15 che prende energia dall'impianto. I primi mezzi di controllo 30 possono essere costituiti da un opportuno circuito che permette di verificare lo stato dell'impianto e l'eventuale presenza di guasti a valle dell'interruttore 2, secondo modalità operative che verranno descritte più avanti.
L'unità di controllo 10 è operativamente connessa a secondi mezzi di controllo 40 dello stato di detto interruttore 2, che sono operativamente collegabili a detto interruttore 2 e che permettono di verificarne lo stato. Ad esempio, i secondi mezzi di controllo 40 possono essere costituiti da un sensore di posizione, per esempio un sensore Hall, collegabile all'interruttore differenziale 2 . Preferibilmente tale sensore di posizione 40 è operativamente accoppiabile alla manopola dell'interruttore 2 tramite la leva di riarmo 61 dell'interruttore stesso.
L'unità di controllo 10 è inoltre operativamente connessa a mezzi attuatori 50 comandandone il funzionamento; a loro volta i mezzi attuatori 50 sono operativamente connessi a mezzi di riarmo 60 operativamente collegabili all'interruttore differenziale 2, determinandone la richiusura secondo modalità operative che verranno descritte più avanti.
Il dispositivo 1 secondo l'invenzione viene attivato manualmente attraverso mezzi meccanici 70 di attivazione che sono operativamente associabili a detto interruttore 2. Sono inoltre presenti primi mezzi automatici 80 di attivazione di detti primi mezzi di controllo 30 dell'impianto nonché secondi mezzi automatici 90 di attivazione di detti mezzi attuatori 50. Sia i primi 80 che i secondi 90 mezzi automatici sono comandati dall'unità di controllo 10.
Più in dettaglio, i mezzi meccanici 70 di attivazione comprendono preferibilmente un cursore operativamente movibile tra una prima posizione in cui il dispositivo 1 non è attivato ed una seconda posizione in cui il dispositivo 1 è attivato. Il cursore 70 è inoltre operativamente accoppiabile con detto interruttore differenziale 2 impedendone 1'azionamento manuale quando il cursore stesso si trova in detta seconda posizione.
Preferibilmente 1'attivazione/disattivazione manuale del dispositivo avviene mediante chiusura/apertura dei contatti 71 azionati da detto cursore 70.
Il funzionamento del dispositivo secondo l'invenzione avviene nel seguente modo. Come illustrato in figura 1, il dispositivo 1 può essere connesso all'impianto di bassa tensione in parallelo all'interruttore 2 tramite i conduttori 11, 12 e 21, 22, rispettivamente a monte e a valle dell'interruttore 2 stesso. Il dispositivo 1 è inoltre operativamente collegato all'interruttore differenziale 2, in particolare alla leva di riarmo 61 dell'interruttore stesso. Per mezzo di questo collegamento operativo, il dispositivo 1 può determinare lo stato dell'interruttore (aperto/chiuso) tramite il sensore 40 accoppiato a detta leva di riarmo 61; può inoltre intervenire sull'interruttore stesso effettuandone la richiusura dei contatti tramite i mezzi attuatori 50 e i mezzi di riarmo 60, pure operativamente accoppiati alla leva di riarmo 61 dell'interruttore 2.
Il dispositivo 1 viene attivato spostando il cursore 70 da una prima posizione in cui il dispositivo 1 non è attivato ad una seconda posizione in cui il dispositivo 1 è attivato tramite chiusura dei contatti 71. Contemporaneamente, il cursore 70 nella posizione attivata interagisce operativamente con 1'interruttore, andando ad esempio a coprirne la manopola e impedendone l'accessibilità. In questo modo, quanto il dispositivo è attivato è impossibile agire manualmente sull'interruttore; al contempo se si vuole intervenire manualmente sulla manopola dell' interruttore 2 è necessario spostare il cursore 70 determinando la disattivazione del dispositivo 1 e impedendo la richiusura automatica dell'interruttore stesso. Ciò garantisce la completa sicurezza ad eventuali operatori che devono intervenire sull'impianto. L'apertura manuale dell'interruttore è infatti possibile solo spostando il cursore e liberando la manopola: ciò comporta la disabilitazione del dispositivo 1 e della funzione di richiusura automatica, consentendo agli operatori di intervenire in sicurezza.
Nella situazione di dispositivo 1 attivato, tramite il sensore di posizione 40 che è collegato alla leva di riarmo 61 dell'interruttore 2, l'unità di controllo 10 può ricevere informazioni sullo stato dell'interruttore stesso. In particolare, a seguito di un'apertura dei contatti dell'interruttore differenziale, l'unità di controllo 10 riceve un segnale di intervento rilevato da detti secondi mezzi di controllo 40 dello stato di detto interruttore 2. In conseguenza di ciò, l'unità di controllo 10 invia un segnale di attivazione ai primi mezzi automatici 80 di attivazione di detti primi mezzi di controllo 30 dell'impianto. In pratica, i primi mezzi automatici 80 di attivazione possono essere vantaggiosamente costituiti da un relè di che abilita il circuito di controllo impianto 30.
A seguito dell'abilitazione, il circuito di controllo 30 dell'impianto esegue una verifica dello stato dell'impianto a valle dell'interruttore e invia all'unità di controllo 10 un segnale 33 indicativo dello stato dell'impianto. Preferibilmente, il circuito di controllo impianto 30 verifica che non ci siano correnti di guasto verso terra controllando in maniera sequenziale prima il circuito connesso alla fase a valle e poi il circuito connesso al neutro a valle tramite chiusura degli switch 31 e 32. L'esito del controllo viene inviato all'unità di controllo 10 tramite il segnale 33.
Nell'eventualità che venga rilevato un guasto, l'unità di controllo 10 attiva mezzi di segnalazione di blocco 100. Se invece non viene rilevato un guasto verso terra a valle dell'interruttore 2, l'unità di controllo 10 invia un segnale di attivazione a detti secondi mezzi automatici di attivazione 90 e un segnale di azionamento 91 a detti mezzi attuatori 50. In pratica i mezzi attuatori 50 possono essere costituiti da un opportuno motore che viene automaticamente attivato tramite chiusura dello switch 90 per permetterne l'alimentazione. Inoltre, l'unità di controllo 10 invia un opportuno segnale 91 (ad es. un'onda quadra) per pilotare il motore 50 il quale, agendo sui mezzi di riarmo 60, costituiti ad esempio da una coppia conica di ruote dentate operativamente connesse alla leva di riarmo 61, determina la richiusura dell'interruttore differenziale 2 . Se l'interruttore differenziale interviene per un predeterminato numero di volte (ad esempio 3-4 volte), con intervalli di intervento inferiori ad un predeterminato periodo di tempo (ad esempio 16 secondi) l'unità di controllo 10 blocca il dispositivo non comandando più ulteriori richiusure automatiche e attivando i mezzi di segnalazione blocco 100.
Secondo una forma di realizzazione particolare dell'invenzione, illustrata in figura 4, il dispositivo 1 può vantaggiosamente comprendere anche terzi mezzi automatici 110 di diagnostica di detto interruttore 2. In pratica, anziché intervenire manualmente sull'interruttore differenziale 2, azionandone manualmente il pulsante di test 26, il dispositivo 1 secondo 1'invenzione consente di verificare in modo automatico la funzionalità dell'interruttore differenziale con scadenze predeterminate.
A questo proposito i mezzi 110 di diagnostica, a seguito di un comando di auto-test proveniente da detta unità di controllo 10, determinano la chiusura di una resistenza 112 tra un conduttore 12 a monte e un conduttore 21 a valle di detto dispositivo 1, provocando l'intervento dell'interruttore 2 e verificandone quindi il corretto funzionamento. Una volta intervenuto il differenziale 2, l'unità di controllo 10 attiva la richiusura dell'interruttore 2 secondo quanto descritto precedentemente .
Per ovviare ad eventuali inconvenienti per l'utente, derivanti dall'interruzione dell'alimentazione durante 1'auto-test, una forma di realizzazione particolare dell'invenzione, illustrata nelle figure 5 e 6, consente di mantenere la continuità di servizio durante lo svolgimento dell'auto-test.
In questa forma di attuazione, il dispositivo 1 comprende quarti mezzi automatici 120 di by-pass che sono comandati dall'unità di controllo 10 e sono operativamente collegabili ad un dispositivo 3 di by-pass elettricamente collegabile a detto impianto a monte e a valle di detto interruttore 2. Il dispositivo 3 di bypass comprende contatti 35 apribili e chiudibili opportunamente pilotati, ad esempio da una bobina, a seguito di un comando ricevuto dal dispositivo 1. Generalmente i quarti mezzi automatici 120 di by-pass vengono attivati dall'unità di controllo 10 immediatamente prima dell'attivazione dell' auto-test, determinando la chiusura dei contatti 35 di detto dispositivo 3 di by-pass. In altre parole, prima che i contatti 111 del relè di auto-test 110 vengano chiusi, viene comandata la chiusura dei contatti 121 del relè 120. La bobina del relè di by-pass viene così alimentata e i contatti 35 si chiudono mantenendo la continuità di servizio durante la fase di auto-test. Una volta completato il test ed effettuata la richiusura automatica dell'interruttore 2, l'unità di controllo 10 comanda l'apertura dei contatti 35 di by-pass.
Il dispositivo secondo l'invenzione può essere realizzato in maniera estremamente compatta posizionando almeno l'unità di controllo 10, i primi mezzi di controllo 30 dell'impianto, i secondi mezzi di controllo 40 dello stato di detto interruttore, i mezzi attuatori 50, i mezzi di riarmo 60, i primi mezzi automatici 80 di attivazione di detti primi mezzi di controllo 30, i secondi mezzi automatici 90 di attivazione di detti mezzi attuatori 50 e i mezzi di segnalazione di blocco 100 all'interno di un singolo involucro in materiale isolante. Nell'eventualità siano previste anche le funzione di autotest e di by-pass, anche terzi mezzi automatici 110 di diagnostica dell'interruttore e i quarti mezzi automatici 120 di by-pass possono essere posizionati nel medesimo involucro.
In base a quanto sopra descritto si vede che il dispositivo di bassa tensione secondo l'invenzione, assolve i compiti e gli scopi prefissati. Il dispositivo consente, infatti, di eseguire la richiusura automatica dell'interruttore differenziale ad esso associato dopo aver verificato lo stato dell'impianto a valle dell'interruttore. Ciò permette di evitare discontinuità di servizio dell'impianto dovute a malfunzionamenti o interventi intempestivi dell'interruttore, mantenendo al contempo i necessari requisiti di sicurezza. I mezzi meccanici di attivazione, interagendo con la manopola dell'interruttore, impediscono ogni intervento manuale sull'interruttore stesso in condizioni di dispositivo attivato, garantendo quindi la sicurezza agli operatori.
Inoltre, seconda alcune forme di realizzazione particolari, il dispositivo secondo 1'invenzione consente di effettuare il test periodico di funzionamento dell'interruttore differenziale in modo automatico e, ove desiderabile, mantenendo la continuità di servizio dell'impianto tramite funzionalità di by-pass opportunamente attivate.
C'è da notare che nel dispositivo secondo l'invenzione è possibile accorpare un numero elevato di funzionalità in un unico modulo, con conseguenti risparmi in termini di costi di realizzazione e installazione.
Sulla base della descrizione data, altre caratteristiche, modifiche o miglioramenti sono possibili ed evidenti al tecnico medio. Tali caratteristiche, modifiche e miglioramenti sono perciò da considerarsi parte della presente invenzione. In pratica, i materiali impiegati nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.
Claims (14)
- RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo elettrico di bassa tensione (1) per il controllo di un impianto e la richiusura automatica di un interruttore differenziale (2) ad esso associabile, caratterizzato dal fatto di comprendere: primi (11, 12) e secondi (21, 22) mezzi di connessione di detto dispositivo (1) a detto impianto ; una unità di controllo (10) di detto dispositivo (1); primi mezzi di controllo (30), dell'impianto, operativamente connessi a detta unità di controllo (10) e operativamente collegabili a detto impianto a valle di detto interruttore (2); secondi mezzi di controllo (40), dello stato di detto interruttore (2), operativamente connessi a detta unità di controllo (10) operativamente collegabili a detto interruttore (2); mezzi attuatori (50) comandati da detta unità di controllo (10); mezzi di riarmo (60) operativamente connessi a detti mezzi attuatori (50) e operativamente collegabili a detto interruttore (2); mezzi meccanici (70) di attivazione di detto dispositivo (1) operativamente associabili a detto interruttore (2); primi mezzi automatici (80) di attivazione di detti primi mezzi di controllo (30) dell'impianto comandati da detta unità di controllo (10); secondi mezzi automatici (90) di attivazione di detti mezzi attuatori (50) comandati da detta unità di controllo (10).
- 2. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi meccanici (70) di attivazione comprendono un cursore operativamente movibile tra una prima posizione in cui il dispositivo (1) non è attivato ed una seconda posizione in cui il dispositivo (1) è attivato, detto cursore essendo operativamente accoppiabile con detto interruttore differenziale (2) impedendone l'azionamento manuale quando il cursore stesso si trova in detta seconda posizione.
- 3. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che 1'attivazione/disattivazione di detto dispositivo avviene mediante chiusura/apertura di contatti (71) azionati da detto cursore (70).
- 4. Dispositivo (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'unità di controllo (10), a seguito di un segnale di intervento dell'interruttore (2) rilevato da detti secondi mezzi di controllo (40) dello stato di detto interruttore (2), invia un segnale di attivazione a detti primi mezzi automatici (80) di attivazione di detti primi mezzi di controllo (30) dell' impianto.
- 5. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che a seguito dell'attivazione tramite detti primi mezzi automatici (80) di attivazione, i primi mezzi di controllo (30) dell' impianto eseguono una verifica dello stato dell'impianto e inviano all'unità di controllo (10) un segnale (33) indicativo dello stato dell'impianto.
- 6. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che, a seguito di una segnalazione di guasto verso terra ricevuta tramite detto segnale (33), l'unità di controllo (10) attiva mezzi di segnalazione di blocco (100).
- 7. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che, a seguito di una segnalazione di stato normale dell'impianto ricevuta tramite detto segnale (33), l'unità di controllo (10) invia un segnale di attivazione a detti secondi mezzi automatici di attivazione (90) e un segnale di azionamento (91) a detti mezzi attuatori (50).
- 8. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi attuatori (50) agiscono su detti mezzi di riarmo (60).
- 9. Dispositivo (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere terzi mezzi automatici (110) di diagnostica di detto interruttore (2).
- 10. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detti terzi mezzi automatici (110) di diagnostica, a seguito di un comando di auto-test proveniente da detta unità di controllo (10), determinano la chiusura di una resistenza (112) tra un conduttore (12) a monte e un conduttore (21) a valle di detto dispositivo (1).
- 11. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 9 o 10, caratterizzato dal fatto di comprendere quarti mezzi automatici (120) di by-pass comandati dall'unità di controllo (10) ed operativamente collegabili ad un dispositivo (3) di by-pass elettricamente collegabile a detto impianto a monte e a valle di detto interruttore (2) e comprendente contatti (35) apribili e chiudibili.
- 12. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detti quarti mezzi automatici (120) di by-pass sono attivati da detta unità di controllo (10) immediatamente prima di detto comando di auto-test, determinando la chiusura dei contatti (35) di detto dispositivo (3) di by-pass.
- 13. Dispositivo (1) secondo una o più delle rivendicazione precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere un involucro in materiale isolante contenete: l'unità di controllo (10), i primi mezzi di controllo (30) dell'impianto, i secondi mezzi di controllo (40) dello stato di detto interruttore (2), i mezzi attuatori (50), i mezzi di riarmo (60), i primi mezzi automatici (80) di attivazione di detti primi mezzi di controllo (30), i secondi mezzi automatici (90) di attivazione di detti mezzi attuatori (50), i mezzi di segnalazione di blocco (100).
- 14. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detto involucro in materiale isolante contiene inoltre detti terzi mezzi automatici (110) di diagnostica di detto interruttore (2) e detti quarti mezzi automatici (120) di by-pass.
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