JP2001251755A - 同期発電機の単相欠相検出回路 - Google Patents
同期発電機の単相欠相検出回路Info
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- JP2001251755A JP2001251755A JP2000061757A JP2000061757A JP2001251755A JP 2001251755 A JP2001251755 A JP 2001251755A JP 2000061757 A JP2000061757 A JP 2000061757A JP 2000061757 A JP2000061757 A JP 2000061757A JP 2001251755 A JP2001251755 A JP 2001251755A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】同期発電機の３相の端子電圧出力のうち、いず
れか１相のみ欠相した場合、単相欠相運転状態であるこ
とを検出して同期発電機の運転を停止するようにした同
期発電機の単相欠相検出回路を提供すること。 【解決手段】同期発電機の３相の端子電圧出力のうち、
いずれか１相のみ欠相した場合、単相欠相運転状態であ
ることを検出し、出力する電圧が３相整流波形とは異な
り、発電機端子電圧の１周期に何度か０Ｖまで電圧信号
が降下するため、その電圧波形を入力するコンパレータ
が出力する電圧信号の電圧値が高低と変化してパルス信
号となるので、そのパルス信号をカウンタがカウント
し、このカウント値が所定の値になると単相欠相運転状
態であると判断して真の論理信号を出力し、同期発電機
の運転を停止するので、自動電圧調整器や同期発電機や
負荷が３相不平衡、過電流、過電圧などにより破壊する
ことを防止できる。
れか１相のみ欠相した場合、単相欠相運転状態であるこ
とを検出して同期発電機の運転を停止するようにした同
期発電機の単相欠相検出回路を提供すること。 【解決手段】同期発電機の３相の端子電圧出力のうち、
いずれか１相のみ欠相した場合、単相欠相運転状態であ
ることを検出し、出力する電圧が３相整流波形とは異な
り、発電機端子電圧の１周期に何度か０Ｖまで電圧信号
が降下するため、その電圧波形を入力するコンパレータ
が出力する電圧信号の電圧値が高低と変化してパルス信
号となるので、そのパルス信号をカウンタがカウント
し、このカウント値が所定の値になると単相欠相運転状
態であると判断して真の論理信号を出力し、同期発電機
の運転を停止するので、自動電圧調整器や同期発電機や
負荷が３相不平衡、過電流、過電圧などにより破壊する
ことを防止できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同期発電機の単相
欠相検出回路に関する。
欠相検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動電圧調整器により同期発電機の電圧
を制御し、負荷に電力を供給する従来技術による発電装
置を、図３を参照して説明する。図３において、１０１
は同期発電機であり、同期発電機１０１で発電した電力
が負荷１０２へ供給される。この同期発電機１０１の端
子電圧を制御をするために自動電圧調整器１０９が設け
られている。
を制御し、負荷に電力を供給する従来技術による発電装
置を、図３を参照して説明する。図３において、１０１
は同期発電機であり、同期発電機１０１で発電した電力
が負荷１０２へ供給される。この同期発電機１０１の端
子電圧を制御をするために自動電圧調整器１０９が設け
られている。
【０００３】すなわち、自動電圧調整器１０９は、同期
発電機１０１の３相の端子電圧Ｖｇを３相整流した直流
電圧値により電圧検出を行い、同期発電機１０１の界磁
巻線に電圧検出値に応じた適切な界磁電圧Ｖｆを出力し
て、発電機端子電圧Ｖｇを定格電圧に一定に保つように
制御している。したがって、負荷インピーダンスの変動
などにより発電機端子電圧Ｖｇが定格電圧から変動した
場合でも、自動電圧調整器１０９が同期発電機１０１の
界磁電圧Ｖｆを適切に調整するため、発電機端子電圧Ｖ
ｇを定格電圧に一定に維持することができる。
発電機１０１の３相の端子電圧Ｖｇを３相整流した直流
電圧値により電圧検出を行い、同期発電機１０１の界磁
巻線に電圧検出値に応じた適切な界磁電圧Ｖｆを出力し
て、発電機端子電圧Ｖｇを定格電圧に一定に保つように
制御している。したがって、負荷インピーダンスの変動
などにより発電機端子電圧Ｖｇが定格電圧から変動した
場合でも、自動電圧調整器１０９が同期発電機１０１の
界磁電圧Ｖｆを適切に調整するため、発電機端子電圧Ｖ
ｇを定格電圧に一定に維持することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術において、同期発電機１０１の３相の出力端
子のうち、いずれか１相に接続不良などによる欠相が生
じた場合、自動電圧調整器１０９の電圧検出は、正常の
場合に比べて電圧検出値が低下する。一方、自動電圧調
整器１０９は、その電圧検出値により電圧制御を行って
いるため電圧検出値が低下すると、発電機端子電圧を上
昇させるように自動電圧調整器１０９の出力である界磁
電圧を増大させるように作用する。これにより同期発電
機１０１の端子電圧が上昇するという現象が起こる。
た従来技術において、同期発電機１０１の３相の出力端
子のうち、いずれか１相に接続不良などによる欠相が生
じた場合、自動電圧調整器１０９の電圧検出は、正常の
場合に比べて電圧検出値が低下する。一方、自動電圧調
整器１０９は、その電圧検出値により電圧制御を行って
いるため電圧検出値が低下すると、発電機端子電圧を上
昇させるように自動電圧調整器１０９の出力である界磁
電圧を増大させるように作用する。これにより同期発電
機１０１の端子電圧が上昇するという現象が起こる。
【０００５】また、単相欠相することにより、負荷１０
２へ３相電力を供給している状態から、１線間の端子電
圧による電力供給を行う状態に変化するため、３相不平
衡と電流増加などの現象が発生する。これらの現象が起
こり、そのまま運転を続けた場合には、自動電圧調整器
１０９を構成する部品の定格電圧、定格容量を超えるこ
とになるので、部品が破壊されたり、同期発電機１０１
が過電流、過電圧により破壊するなど問題が生じる。
２へ３相電力を供給している状態から、１線間の端子電
圧による電力供給を行う状態に変化するため、３相不平
衡と電流増加などの現象が発生する。これらの現象が起
こり、そのまま運転を続けた場合には、自動電圧調整器
１０９を構成する部品の定格電圧、定格容量を超えるこ
とになるので、部品が破壊されたり、同期発電機１０１
が過電流、過電圧により破壊するなど問題が生じる。
【０００６】本発明は、上記問題を解消するためになさ
れたもので、同期発電機の３相の端子電圧出力のうち、
いずれか１相のみ欠相した場合、単相欠相運転状態であ
ることを検出し、自動電圧調整器の出力である界磁電圧
を零にし、同期発電機の運転を停止するようにした同期
発電機の単相欠相検出回路を提供することを目的とする
ものである。
れたもので、同期発電機の３相の端子電圧出力のうち、
いずれか１相のみ欠相した場合、単相欠相運転状態であ
ることを検出し、自動電圧調整器の出力である界磁電圧
を零にし、同期発電機の運転を停止するようにした同期
発電機の単相欠相検出回路を提供することを目的とする
ものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の同期発電機の単相欠相検出回路
は、前記同期発電機の３相出力端子に接続され、３相の
発電機端子電圧を整流した信号波形を出力する整流回路
と、前記整流回路の直流電圧を所定の比に分圧する分圧
抵抗器と、前記分圧抵抗器のうち前記整流回路が出力す
る直流電圧の低電圧側の電線に接続された抵抗器と並列
に接続され、この抵抗器の端子電圧を所定の電圧値で制
限するツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオード
に並列に接続され、このツェナーダイオードの端子電圧
に含まれる高周波成分を除去するコンデンサと、前記コ
ンデンサに並列に接続され、このコンデンサの端子電圧
を入力とし、この入力電圧値が所定のしきい値を下回れ
ばＬｏｗ、所定のしきい値を上回ればＨｉｇｈの電圧信
号を出力するコンパレータと、前記コンパレータの出力
信号のダウンエッジあるいはアップエッジ、またはその
両方を検出し、その回数をカウントし、所定のカウント
数に達すると真の論理信号を出力するカウンタとを備
え、前記同期発電機の３相端子電圧のうち１相だけ欠相
した場合、前記同期発電機の端子電圧の１周期に何度か
０Ｖまで電圧信号が降下するため、その電圧波形を入力
する前記コンパレータが出力する電圧比較信号の変化を
前記カウンタがカウントし、このカウント値が所定の値
になると単相欠相運転状態であると判断して真の論理信
号を出力し、単相欠相の検出を行うことを特徴とするも
のである。
に、本発明の請求項１の同期発電機の単相欠相検出回路
は、前記同期発電機の３相出力端子に接続され、３相の
発電機端子電圧を整流した信号波形を出力する整流回路
と、前記整流回路の直流電圧を所定の比に分圧する分圧
抵抗器と、前記分圧抵抗器のうち前記整流回路が出力す
る直流電圧の低電圧側の電線に接続された抵抗器と並列
に接続され、この抵抗器の端子電圧を所定の電圧値で制
限するツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオード
に並列に接続され、このツェナーダイオードの端子電圧
に含まれる高周波成分を除去するコンデンサと、前記コ
ンデンサに並列に接続され、このコンデンサの端子電圧
を入力とし、この入力電圧値が所定のしきい値を下回れ
ばＬｏｗ、所定のしきい値を上回ればＨｉｇｈの電圧信
号を出力するコンパレータと、前記コンパレータの出力
信号のダウンエッジあるいはアップエッジ、またはその
両方を検出し、その回数をカウントし、所定のカウント
数に達すると真の論理信号を出力するカウンタとを備
え、前記同期発電機の３相端子電圧のうち１相だけ欠相
した場合、前記同期発電機の端子電圧の１周期に何度か
０Ｖまで電圧信号が降下するため、その電圧波形を入力
する前記コンパレータが出力する電圧比較信号の変化を
前記カウンタがカウントし、このカウント値が所定の値
になると単相欠相運転状態であると判断して真の論理信
号を出力し、単相欠相の検出を行うことを特徴とするも
のである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は本発明の一実施例の回路図で
ある。図において、１０１は同期発電機、１０２は同期
発電機１０１が電力を供給する負荷、１０３は３相の発
電機端子電圧を整流する３相全波整流ブリッジ、１０４
は３相全波整流ブリッジ１０３により整流された電圧を
２個の抵抗器により分圧し、ロジックのレベルで扱える
電圧まで降圧する分圧抵抗器、１０５は分圧抵抗器１０
４により所定の電圧まで降圧された電圧信号を所定の電
圧以下にリミットする動作を行うツェナーダイオード、
１０６はツェナーダイオード１０５によってリミットさ
れた電圧に含まれる高周波成分を除去するコンデンサ、
１０７はコンデンサ１０６により高周波成分が除去され
た電圧信号を入力とし、その電圧が所定のしきい値より
低い電圧値であればＬｏｗのレベルに電圧値を切り替
え、また、所定のしきい値よりも高い電圧値であればＨ
ｉｇｈのレベルに電圧値を切り替えてパルス状の電圧比
較信号を出力するコンパレータ、１０８はコンパレータ
１０７の出力する電圧比較信号が変化する際のエッジを
検出してカウントし、また、所定のカウント値で単相欠
相検出信号を出力するカウンタ、１０９は同期発電機１
０１の端子電圧を３相整流した直流電圧により電圧検出
し、発電端子電圧の制御を行い、またカウンタ１０８の
出力する単相欠相検出信号により自動電圧調整器の出力
である同期発電機界磁電圧を０にするように動作する自
動電圧調整器である。同期発電機界磁電圧がなくなる
と、同期発電機１０１の電圧が降下し、運転が停止す
る。
参照して説明する。図１は本発明の一実施例の回路図で
ある。図において、１０１は同期発電機、１０２は同期
発電機１０１が電力を供給する負荷、１０３は３相の発
電機端子電圧を整流する３相全波整流ブリッジ、１０４
は３相全波整流ブリッジ１０３により整流された電圧を
２個の抵抗器により分圧し、ロジックのレベルで扱える
電圧まで降圧する分圧抵抗器、１０５は分圧抵抗器１０
４により所定の電圧まで降圧された電圧信号を所定の電
圧以下にリミットする動作を行うツェナーダイオード、
１０６はツェナーダイオード１０５によってリミットさ
れた電圧に含まれる高周波成分を除去するコンデンサ、
１０７はコンデンサ１０６により高周波成分が除去され
た電圧信号を入力とし、その電圧が所定のしきい値より
低い電圧値であればＬｏｗのレベルに電圧値を切り替
え、また、所定のしきい値よりも高い電圧値であればＨ
ｉｇｈのレベルに電圧値を切り替えてパルス状の電圧比
較信号を出力するコンパレータ、１０８はコンパレータ
１０７の出力する電圧比較信号が変化する際のエッジを
検出してカウントし、また、所定のカウント値で単相欠
相検出信号を出力するカウンタ、１０９は同期発電機１
０１の端子電圧を３相整流した直流電圧により電圧検出
し、発電端子電圧の制御を行い、またカウンタ１０８の
出力する単相欠相検出信号により自動電圧調整器の出力
である同期発電機界磁電圧を０にするように動作する自
動電圧調整器である。同期発電機界磁電圧がなくなる
と、同期発電機１０１の電圧が降下し、運転が停止す
る。
【０００９】図２は図１の同期発電機の単相欠相検出回
路の単相欠相時の各部の動作波形図である。図におい
て、ＶL は負荷１０２にかかる３相交流電圧波形、ＶR
は発電機端子電圧を３相全波整流ブリッジ１０３により
整流し、分圧抵抗器１０４で分圧し、そして、コンデン
サ１０６により高周波成分を除去した電圧信号波形、Ｖ
P はコンパレータ１０７の出力する電圧比較信号を示し
ており、入力された電圧ＶR の電圧値が所定のしきい値
ＶTHL より小さい場合にはＬｏｗレベルに切り替え、所
定のしきい値ＶTHH よりも大きい場合にはＨｉｇｈレベ
ルにコンパレータ１０７が切り替えて出力するようにな
っている。
路の単相欠相時の各部の動作波形図である。図におい
て、ＶL は負荷１０２にかかる３相交流電圧波形、ＶR
は発電機端子電圧を３相全波整流ブリッジ１０３により
整流し、分圧抵抗器１０４で分圧し、そして、コンデン
サ１０６により高周波成分を除去した電圧信号波形、Ｖ
P はコンパレータ１０７の出力する電圧比較信号を示し
ており、入力された電圧ＶR の電圧値が所定のしきい値
ＶTHL より小さい場合にはＬｏｗレベルに切り替え、所
定のしきい値ＶTHH よりも大きい場合にはＨｉｇｈレベ
ルにコンパレータ１０７が切り替えて出力するようにな
っている。
【００１０】カウンタ値はＶP の電圧比較信号の値が変
化するときの信号のエッジを検出してカウントする様子
を示している。ＶS はカウント値が所定の値になった時
点でカウンタ１０８が出力する単相欠相検出信号を示し
ている。
化するときの信号のエッジを検出してカウントする様子
を示している。ＶS はカウント値が所定の値になった時
点でカウンタ１０８が出力する単相欠相検出信号を示し
ている。
【００１１】次に、本実施例の動作について説明する。
まず、同期発電機１０１が正常な運転を行っている場合
には、３相の端子電圧全てが出力され、３相全波整流ブ
リッジ１０３の出力側の電圧も３相電圧も３相全波整流
波形となる。この電圧はコンパレータ１０７のしきい値
ＶTHL を下回るほどの電圧値まで降下しないため、コン
パレータ１０７の出力電圧は常にＨｉｇｈの状態であ
る。したがって、コンパレータ１０７が出力する電圧比
較信号の電圧の値には変化がなく、ダウンエッジ、アッ
プエッジがないためカウンタ１０８のカウント値は０の
ままである。
まず、同期発電機１０１が正常な運転を行っている場合
には、３相の端子電圧全てが出力され、３相全波整流ブ
リッジ１０３の出力側の電圧も３相電圧も３相全波整流
波形となる。この電圧はコンパレータ１０７のしきい値
ＶTHL を下回るほどの電圧値まで降下しないため、コン
パレータ１０７の出力電圧は常にＨｉｇｈの状態であ
る。したがって、コンパレータ１０７が出力する電圧比
較信号の電圧の値には変化がなく、ダウンエッジ、アッ
プエッジがないためカウンタ１０８のカウント値は０の
ままである。
【００１２】次に、同期発電機１０１の端子電圧出力の
いずれか１相が接続不良などで欠相した場合には、負荷
１０２に印加される３相電圧の波形ＶL は図２の単相欠
相のようになり、実際に電圧が加わるのは１線間のみに
なる。また、単相欠相検出回路の、３相全波整流ブリッ
ジ１０３の出力の電圧波形ＶR は、図２に示すように、
１線間の電圧のみ整流した単相全波整流波形となり、同
期発電機１０１の端子電圧１周期に、２度０Ｖまで降下
するような電圧信号になる。このような電圧波形ＶR の
信号をコンパレータ１０７に入力すると、発電機端子電
圧１周期に２度、入力電圧がしきい値ＶTHL を下回り、
あるいはしきい値ＶTHH を上回るため、コンパレータ１
０７の出力電圧は、発電機端子電圧１周期に４度変化す
る。
いずれか１相が接続不良などで欠相した場合には、負荷
１０２に印加される３相電圧の波形ＶL は図２の単相欠
相のようになり、実際に電圧が加わるのは１線間のみに
なる。また、単相欠相検出回路の、３相全波整流ブリッ
ジ１０３の出力の電圧波形ＶR は、図２に示すように、
１線間の電圧のみ整流した単相全波整流波形となり、同
期発電機１０１の端子電圧１周期に、２度０Ｖまで降下
するような電圧信号になる。このような電圧波形ＶR の
信号をコンパレータ１０７に入力すると、発電機端子電
圧１周期に２度、入力電圧がしきい値ＶTHL を下回り、
あるいはしきい値ＶTHH を上回るため、コンパレータ１
０７の出力電圧は、発電機端子電圧１周期に４度変化す
る。
【００１３】カウンタ１０８はコンパレータ１０７の出
力電圧の変化のアップエッジを検出しカウントするた
め、カウント値は発電機端子電圧１周期に２カウント増
加する。この動作は発電機端子出力が単相欠相している
限り続く。そして、カウンタ１０８のカウント値が所定
の数値になると、同期発電機１０１が単相欠相の運転状
態であると判断し、単相欠相検出信号を自動電圧調整器
１０９へ出力する。自動電圧調整器１０９は出力である
界磁電圧を０に下げることで発電機端子電圧を下げ、運
転を停止する。
力電圧の変化のアップエッジを検出しカウントするた
め、カウント値は発電機端子電圧１周期に２カウント増
加する。この動作は発電機端子出力が単相欠相している
限り続く。そして、カウンタ１０８のカウント値が所定
の数値になると、同期発電機１０１が単相欠相の運転状
態であると判断し、単相欠相検出信号を自動電圧調整器
１０９へ出力する。自動電圧調整器１０９は出力である
界磁電圧を０に下げることで発電機端子電圧を下げ、運
転を停止する。
【００１４】以上説明した実施例では、発電機は３相３
線出力で３相全波整流により整流する構成としたが、発
電機出力に中性点の出力を設け３相半波整流により整流
する構成としても上記実施例と同様に適用できる。
線出力で３相全波整流により整流する構成としたが、発
電機出力に中性点の出力を設け３相半波整流により整流
する構成としても上記実施例と同様に適用できる。
【００１５】上述したように、本実施例によると、単相
欠相の運転状態になった場合においても、運転状態の変
化による同期発電機の電圧波形の変化に基づいて単相欠
相していることを検出し、速やかに同期発電機を停止す
ることが可能になる。したがって、従来、問題となって
いた単相欠相状態で運転を続けて、３相不平衡、過電
流、過電圧などにより同期発電機や自動電圧調整器を破
壊するなどの現象が発生することを抑えることができ
る。
欠相の運転状態になった場合においても、運転状態の変
化による同期発電機の電圧波形の変化に基づいて単相欠
相していることを検出し、速やかに同期発電機を停止す
ることが可能になる。したがって、従来、問題となって
いた単相欠相状態で運転を続けて、３相不平衡、過電
流、過電圧などにより同期発電機や自動電圧調整器を破
壊するなどの現象が発生することを抑えることができ
る。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
同期発電機が単相欠相運転状態における波形の変化に基
づいて単相欠相運転状態であることを検出し、自動電圧
調整器が出力である界磁電圧を０にし、同期発電機の運
転を停止することが可能になったので、従来のように単
相欠相の状態で運転を続けて、３相不平衡、過電流、過
電圧などにより自動電圧調整器や同期発電機や負荷が破
壊することを防止できる、という効果を奏する。
同期発電機が単相欠相運転状態における波形の変化に基
づいて単相欠相運転状態であることを検出し、自動電圧
調整器が出力である界磁電圧を０にし、同期発電機の運
転を停止することが可能になったので、従来のように単
相欠相の状態で運転を続けて、３相不平衡、過電流、過
電圧などにより自動電圧調整器や同期発電機や負荷が破
壊することを防止できる、という効果を奏する。
【図１】本発明の一実施例である同期発電機の単相欠相
検出回路図。
検出回路図。
【図２】図１の動作を説明するための波形図。
【図３】従来の同期発電機の端子電圧を自動電圧調整器
で制御し、負荷へ電力を供給する回路図。
で制御し、負荷へ電力を供給する回路図。
１０１…同期発電機、１０２…負荷、１０３…整流回
路、１０４…分圧抵抗器、１０５…ツェナーダイオー
ド、１０６…コンデンサ、１０７…コンパレータ、１０
８…カウンタ、１０９…自動電圧調整器。
路、１０４…分圧抵抗器、１０５…ツェナーダイオー
ド、１０６…コンデンサ、１０７…コンパレータ、１０
８…カウンタ、１０９…自動電圧調整器。
フロントページの続き (72)発明者 名倉 良馬 兵庫県姫路市網干区浜田1000番地 西芝電 機株式会社内 (72)発明者 岡本 宏 静岡県富士市蓼原336番地 東芝キヤリア 株式会社内 (72)発明者 井出 祐一 東京都港区新橋三丁目３番９号 東芝エ ー・ブイ・イー株式会社内 Ｆターム(参考） 2G016 BA01 BB01 BC00 BD03 BD07 BD17 5G044 AA03 AC08 BA05 5H590 AB01 AB02 AB03 CC01 CC24 CD01 DD64 FC17 FC21 HA02 JA06 JB01 JB09
Claims (1)
- 【請求項１】 前記同期発電機の３相出力端子に接続さ
れ、３相の発電機端子電圧を整流した信号波形を出力す
る整流回路と、前記整流回路の直流電圧を所定の比に分
圧する分圧抵抗器と、前記分圧抵抗器のうち前記整流回
路が出力する直流電圧の低電圧側の電線に接続された抵
抗器と並列に接続され、この抵抗器の端子電圧を所定の
電圧値で制限するツェナーダイオードと、前記ツェナー
ダイオードに並列に接続され、このツェナーダイオード
の端子電圧に含まれる高周波成分を除去するコンデンサ
と、前記コンデンサに並列に接続され、このコンデンサ
の端子電圧を入力とし、この入力電圧値が所定のしきい
値を下回ればＬｏｗ、所定のしきい値を上回ればＨｉｇ
ｈの電圧信号を出力するコンパレータと、前記コンパレ
ータの出力信号のダウンエッジあるいはアップエッジ、
またはその両方を検出し、その回数をカウントし、所定
のカウント数に達すると真の論理信号を出力するカウン
タとを備え、前記同期発電機の３相端子電圧のうち１相
だけ欠相した場合、前記同期発電機の端子電圧の１周期
に何度か０Ｖまで電圧信号が降下するため、その電圧波
形を入力する前記コンパレータが出力する電圧比較信号
の変化を前記カウンタがカウントし、このカウント値が
所定の値になると単相欠相運転状態であると判断して真
の論理信号を出力し、単相欠相の検出を行うことを特徴
とする同期発電機の単相欠相検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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