JP2011144051A - System and method for measuring strength of tensile support - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、引張支持体の強度評価に関し、より具体的には、引張支持体の電気特性に基づいて引張支持体の強度を監視するシステムおよび方法に関する。 The present invention relates to tensile support strength evaluation, and more particularly to a system and method for monitoring the strength of a tensile support based on the electrical properties of the tensile support.
被覆スチールベルトやワイヤロープなど金属コードを有する引張支持体が、エレベータ昇降路内でエレベータかごを上下に移動させるために用いられる。引張支持体の状態はエレベータの安全運転にとって重要であるため、引張支持体の残存強度のレベルを判定し、残存強度のレベルが最低閾値以下になっていないかどうかを検知する必要がある。 Tensile supports having metal cords such as coated steel belts and wire ropes are used to move the elevator car up and down in the elevator hoistway. Since the state of the tensile support is important for the safe operation of the elevator, it is necessary to determine the level of the residual strength of the tensile support and detect whether the level of the residual strength is below the minimum threshold.
引張支持体の強度は、エレベータの通常運転により低下し得る。引張支持体の強度が劣化する主な原因としては、エレベータが昇降路内を上下に移動する際に、滑車の周囲に沿って引張支持体が周期的に曲げられることが挙げられる。引張支持体の劣化は、通常、引張支持体の長さにわたって均一ではなく、曲げの周期(サイクル)が高レベルつまり著しい領域は、曲げのサイクルがより低い領域よりも速く劣化する。 The strength of the tensile support can be reduced by normal operation of the elevator. The main cause of the deterioration of the strength of the tensile support is that the tensile support is periodically bent along the periphery of the pulley when the elevator moves up and down in the hoistway. Tensile support degradation is usually not uniform over the length of the tensile support, and areas with a high level of bending, i.e., significant cycles, degrade faster than areas with lower bending cycles.
引張支持体内のコードの一部の電気特性(電気抵抗やインピーダンスなど)は、コードの断面積が減少するにしたがって変化する。したがって、コードの電気特性に基づいて支持体の残存強度を判定することは理論的に可能である。 The electrical properties (such as electrical resistance and impedance) of some of the cords within the tensile support change as the cord cross-sectional area decreases. Therefore, it is theoretically possible to determine the residual strength of the support based on the electrical characteristics of the cord.
しかし、上述のように、引張支持体の弱い箇所は、通常、エレベータの使用状態(例えば、速度、加速度、加加速度など)、エレベータシステムのレイアウト、コードの材料、製造変数、および他の要因に依存して、支持体にわたって様々に分布しているので、引張支持体が何時、何処で最低残存強度に達したかを正確に判定するのは困難である。引張支持体の電気特性と引張支持体の残存強度とを関係づける定量的な方法なしで、引張支持体の電気的な監視によって明らかになるのは、せいぜい引張支持体が無傷であるか、あるいは破断しているかだけである。 However, as noted above, weak points on the tensile support usually depend on elevator usage (eg, speed, acceleration, jerk, etc.), elevator system layout, cord material, manufacturing variables, and other factors. Depending on the various distributions across the support, it is difficult to accurately determine when and where the tensile support has reached the minimum residual strength. Without a quantitative method to relate the electrical properties of the tensile support to the residual strength of the tensile support, electrical monitoring of the tensile support reveals that the tensile support is intact at best, or It is only broken.
引張支持体内のコードの残存強度のレベルを、コードの電気特性、したがって引張支持体の電気特性に基づいて定量的に示すことのできるシステムおよび方法が求められている。 What is needed is a system and method that can quantitatively indicate the level of residual strength of a cord within a tensile support based on the electrical properties of the cord, and thus the electrical properties of the tensile support.
本発明は、引張支持体の強度劣化を電気抵抗などの電気特性に基づいて判定することのできる方法およびシステムに指向されている。一つの例示的なシステムは、強度劣化と様々な物理的な要因との関係、例えば、所与の負荷に対する劣化速度、引張支持体の作動環境の情報、推定された使用データまたは実際の使用データなどの関係を判定して平均劣化のマップを得る。次いで、この平均劣化のマップは、強度劣化(すなわち、残存強度百分率の形で)と、引張支持体の残存強度の変化に従って変化する抵抗などの電気特性とを関係づける1つまたは複数のマップを作成するように用いられる。これらの電気特性マップに基づいて、電気特性を測定することによって、引張支持体がいつ所与のレベルの強度を失ったかを判定することができる。 The present invention is directed to a method and system that can determine strength degradation of a tensile support based on electrical properties such as electrical resistance. One exemplary system is the relationship between strength degradation and various physical factors, such as the rate of degradation for a given load, information on the tensile support operating environment, estimated usage data, or actual usage data. Etc. is obtained to obtain a map of average deterioration. This average degradation map is then one or more maps that relate strength degradation (ie, in the form of a percentage of residual strength) to electrical properties such as resistance that change with changes in the residual strength of the tensile support. Used to create. Based on these electrical property maps, electrical properties can be measured to determine when the tensile support has lost a given level of strength.
一実施例では、電気特性マップを作成するために、引張支持体の劣化速度、電気特性と強度劣化との間の関係、温度および/または電気特性の測定に用いられる電気装置の変動が考慮される。 In one embodiment, to create an electrical property map, the degradation rate of the tensile support, the relationship between electrical properties and strength degradation, variations in electrical equipment used to measure temperature and / or electrical properties are considered. The
上述のように、引張支持体の強度は、引張支持体内のコードの断面積、および、引張支持体がエレベータ運転中に1つまたは複数の滑車の周囲で曲げられたり伸ばされたりする際のコードの破壊の集積に関係する。実験的な試験によって、引張支持体の強度の損失と、引張支持体の負荷、滑車の形状(例えば、滑車の直径)、曲げサイクルの回数などのエレベータ運転要因と、を関係づける強度損失モデルを得ることができる。換言すると、このモデルにより、定常負荷と、定常負荷によって生じる強度劣化速度との関係がもたらされる。 As described above, the strength of the tensile support depends on the cross-sectional area of the cord within the tensile support and the cord as the tensile support is bent or stretched around one or more pulleys during elevator operation. Related to the accumulation of destruction. Through experimental testing, we developed a strength loss model that relates the loss of tensile support strength to elevator operating factors such as tensile support load, pulley shape (eg, pulley diameter), and number of bending cycles. Obtainable. In other words, this model provides a relationship between the steady load and the strength degradation rate caused by the steady load.
引張支持体の異なったセクションでは、強度損失の速度が異なるため、引張支持体のあらゆるセクションの強度劣化の大きさを予測する平均劣化マップを作成することが望ましい。実際問題として、引張支持体の最も弱い箇所を直接的に確認することはほとんど不可能である。しかし、引張支持体の弱くなった部分は使用中の引張支持体の全長にわたって分布しているため、引張支持体全体の抵抗は、引張支持体内の最も弱いセクションを正確に示すことができ、これにより、引張支持体の残存強度が規定される。 Since different sections of the tensile support have different rates of strength loss, it is desirable to create an average degradation map that predicts the magnitude of strength degradation in every section of the tensile support. In practice, it is almost impossible to directly identify the weakest part of the tensile support. However, because the weakened portion of the tensile support is distributed over the entire length of the tensile support in use, the resistance of the entire tensile support can accurately indicate the weakest section in the tensile support, which Defines the residual strength of the tensile support.
図1は、平均劣化マップ100を作成する一つの方法を図示している。この実施例では、マップ100は、検討対象のエレベータシステムの強度損失モデル102、エレベータの構成104、および推定エレベータ輸送量106に基づいて作成される。これらの構成要素の各々については、以下で詳細に説明する。
FIG. 1 illustrates one method for creating an
強度損失モデル102を得るために、所与の定常負荷における引張支持体の劣化速度は、実験的に求められる。一実施例においては、複数の引張支持体のサンプルに対して、該支持体サンプルが破壊するまで曲げサイクルが繰り返し加えられる。これは、周知の疲労試験機械を用いて実施可能である。このように得られた情報により、所与の引張支持体が周知の定常負荷で破断するまでに要する曲げサイクルの回数の統計的分布を判定することができる。
To obtain the
また、引張支持体の残存強度は、エレベータシステム内の滑車の数、滑車周囲の引張支持体の経路選択、滑車間の距離、滑車の形態などエレベータの構成104によって決定される。また、平均劣化マップを作成する際に、使用頻度、平均乗客重量など推定エレベータ輸送量106が考慮される。特定の階と階との間におけるエレベータの移動回数などの詳細な使用状態によって、引張支持体の劣化の大きさや劣化箇所に直接影響が及ぶ。推定エレベータ輸送量106およびエレベータ構成104を考慮に入れることにより、引張支持体の特定のセクションに滑車が接触する回数およびその際の張力が追跡、把握される。この追跡は、滑車接触および負荷追跡アルゴリズム108によって行われる。この情報から、引張支持体の所与のセクションの磨耗状態を予測することができ、したがって、引張支持体全体の残存強度を予測することができる。
Also, the residual strength of the tensile support is determined by the
所与のエレベータ構成104についての平均劣化マップ100は、推定エレベータ輸送量データ106と、劣化速度データ102と、異なった負荷および輸送状況で滑車が引張支持体と接触する領域における負荷の影響を監視するためのデータ108と、を変化させることによって、統計的に分析することができる。結果得られる平均劣化マップ100により、所与の定常負荷に対する特定のエレベータシステムの強度劣化の統計的な分布がもたらされる。換言すれば、平均劣化マップ100は、ある形式のエレベータシステムにおいて引張支持体が破断すると予測される曲げサイクルの範囲を示す。
The
電気抵抗などの電気特性に基づいて引張支持体の残存強度を検知するには、平均劣化マップ100の情報と、引張支持体の電気特性とを、好ましくは電気特性マップの形で関係づける必要がある。図2のブロック線図は、本発明の一実施例によるプロセス200を示しており、このプロセス200により、電気抵抗と残存強度との関係が決定される。
In order to detect the residual strength of the tensile support based on electrical properties such as electrical resistance, it is necessary to relate the information of the
本実施例において電気抵抗マップを作成するために、劣化マップ100は、第1に、該マップ100により反映された劣化速度の不確かさを反映する劣化速度の変動202と共に考慮される。平均劣化マップ100により、生じ得る値の範囲がもたらされるが、マップ100に反映される前記範囲もまた変化し得る。これは、抵抗マップを決定する際に、劣化速度の変動202によって考慮される。変動の大きさを実験的に判定してもよい。
In order to create an electrical resistance map in this example, the
劣化マップ100を劣化速度の変動202を考慮しながら評価することによって、引張支持体の使用パターンおよび磨耗速度の範囲が得られるとともに、引張支持体の最低強度および/または最大のブレーキング強度損失(LBS:Loss in braking strenght)204の範囲が与えられ、これは引張支持体が劣化し得る最大量を反映するものである。より具体的には、劣化速度の変動202を考慮に入れた上で劣化マップにおける引張支持体の強度が最小となる点を検出し、次いで、この点を最大LBS値204として用いることによって、最大LBSを判定することができる。最大LBS204は、極度の負荷がかけられた際に引張支持体が破壊する点を示す。
Evaluating the
この最大LBS値204は、見掛け抵抗値205と関係づけられる。これについては、後により詳細に説明する。前記の関係から、見掛け抵抗値205が最大LBS204に相当する値に達したときに、引張支持体の状態が弱くなっていることが運転者に警告される。
This
多数の引張支持体について抵抗とLBSとの関係を関連づけることは、可能な抵抗値の範囲を最大LBS値にもたらすに過ぎないことに留意されたい。抵抗値と、LBS以外の強度特性との間の関係を得るには、追加の分析が必要であり、これについては、以下に説明する。 Note that associating the relationship between resistance and LBS for multiple tensile supports only provides a range of possible resistance values to the maximum LBS value. To obtain the relationship between the resistance value and the strength characteristics other than LBS, additional analysis is required, which will be described below.
上述のように、引張支持体のコードの断面積の損失、およびコード破壊の集積は、抵抗値の増加など引張支持体の電気特性に影響を及ぼす可能性がある。図2に示した実施例においては、R対LBSマップ206をもたらすように、電気抵抗RとLBSとの間の関係を実験的および分析的に形成される。電気抵抗RとLBSとの間の関係は、製造上の変数や異なる材料特性など制御不能な要因によって引張支持体ごとに不規則に変化し得るため、プロセス200は、これらの不規則な変動を変動マップ208においてシミュレートして、これをR対LBSマップ206に加える。
As described above, the loss of the tensile support cord cross-sectional area and the accumulation of cord breakage can affect the electrical properties of the tension support, such as increased resistance. In the embodiment shown in FIG. 2, the relationship between electrical resistance R and LBS is formed experimentally and analytically to provide an R vs.
修正された劣化マップ100、202と、修正されたR対LBSマップ206、208とは、電気抵抗マップ210をもたらすように組み合わされる。電気抵抗マップ210は、引張支持体の所与のセクションにおける抵抗値を反映するものである。図に示されるように、修正された劣化マップ100、102および修正されたR対LBSマップ206、208中の対応するマップの点が、掛け合わされて抵抗マップ210が得られる。所与の時間における引張支持体の合計抵抗は、引張支持体の各セクションの抵抗を合計すること212によって計算することができる。
The modified degradation maps 100, 202 and the modified R vs LBS maps 206, 208 are combined to provide an
エレベータシステムの電子装置における温度変化および変動により、引張支持体の見掛け抵抗が変化する場合がある。一般的に、温度に起因する変動214および電子装置の変動216の効果は、実験的および/または分析的に判定することができる。例えば、引張支持体の抵抗への温度変化の影響は、計算または実験的に測定され、電子装置間の変動は、試験により実験的に判定され得る。プロセス200は、見掛け抵抗205の可能な値を反映する抵抗マップを作成するように、温度に起因する変動214および電子装置の変動216の抵抗値に対する影響を組み込む。あるいは、引張支持体にわたる温度が既知であるか、シミュレートされる場合には、合計すること212が実施される前に、温度の変動を、抵抗マップ210の各々の値に適用してもよい。
The apparent resistance of the tensile support may change due to temperature changes and variations in the electronic equipment of the elevator system. In general, the effects of temperature-
したがって、図1および図2に示した分析により、引張支持体の最低残存強度の推定値の分布、および該強度推定値に対応する見掛け抵抗の分布がもたらされる。これらの分布は、選択された電気抵抗に対する引張支持体の残存強度の確率推定値をもたらすように、統計的に分析される。 Accordingly, the analysis shown in FIGS. 1 and 2 provides a distribution of estimated values for the minimum residual strength of the tensile support and a distribution of apparent resistance corresponding to the strength estimates. These distributions are statistically analyzed to provide a probability estimate of the residual strength of the tensile support for the selected electrical resistance.
図3は、見掛けの全引張支持体抵抗と、引張支持体の残存強度の確率的推定値との間に生じ得る関係を示したグラフである。図示されているように、見掛け抵抗の百分率増加(図3に「DR」として図示)が大きいほど、引張支持体の残存強度が低くなる。図3に示した分布は、残存強度の所与の百分率を有する引張支持体の百分率を、見掛け抵抗の所与の百分率増加について示したものである。このグラフから、引張支持体の残存強度の大きさを抵抗の増加量に基づいて推定することは容易である。 FIG. 3 is a graph showing the relationship that can occur between the apparent total tensile support resistance and the stochastic estimate of the residual strength of the tensile support. As shown, the greater the percentage increase in apparent resistance (shown as “DR” in FIG. 3), the lower the residual strength of the tensile support. The distribution shown in FIG. 3 shows the percentage of a tensile support having a given percentage of residual strength for a given percentage increase in apparent resistance. From this graph, it is easy to estimate the magnitude of the residual strength of the tensile support based on the amount of increase in resistance.
他の実施例においては、見掛け抵抗を計算し、強度確率マップを決定するために用いられる平均劣化マップ100は、シミュレートされたデータまたは記録上のデータではなく、実際のエレベータ使用データに基づいている。この実施例を得るには、図1における推定エレベータ輸送量106を実際のエレベータ使用データで置き換えればよい。
In other embodiments, the
実際のエレベータ使用データは、滑車接触および負荷の追跡アルゴリズム108に断続的に供給されてよく、かくしてエレベータの使用に関する新たなデータが得られるにつれて平均劣化マップ100、したがって見掛け抵抗値205および対応する抵抗マップが、断続的にアップデートされる。引張支持体の劣化を推定するために用いられるエレベータ使用の要因に加えて、本実施例は、エレベータが実際にどのように使用されたかを考慮し、乗客負荷、および引張支持体の任意のセクションにおける曲げサイクルの回数および厳しさの度合いを考慮に入れる。強度の確率推定値は実際のエレベータ使用に基づいているため、本実施例において得られる残存強度レベル推定値の範囲は、広い範囲の潜在的なエレベータ使用を包含する第一の実施例に比べて狭くなる。
The actual elevator usage data may be fed intermittently to the pulley contact and
図4は、推定のエレベータ使用に基づく引張支持体の残存強度推定値と、実際のエレベータ使用に基づく引張支持体の残存強度推定値とを比較したものである。実際のエレベータ使用データにより、所与のエレベータシステムの引張支持体の残存強度推定値を高くする電気抵抗値がもたらされ、これにより、エレベータシステムの安全監視システムにおいて、監視される特定のエレベータシステムに関する行動閾値を設定することが可能となる。 FIG. 4 compares the estimated residual strength value of the tensile support based on the estimated use of the elevator and the estimated residual strength value of the tensile support based on the actual use of the elevator. The actual elevator usage data provides an electrical resistance value that increases the residual strength estimate of the tensile support of a given elevator system, which allows the particular elevator system to be monitored in the elevator system safety monitoring system. It is possible to set an action threshold related to.
図5は、上述のように引張支持体強度を推定するシステムの代表的なブロック線図である。一般的にシステム300は、抵抗計302など引張支持体を監視する少なくとも1つの電気特性測定装置、および引張支持体の環境を監視する温度測定装置303を備えることが望ましい。また、システム300は、測定された電気および温度特性から上述のマップを作成し、引張支持体の残存強度を判定するプロセッサ304を備える。システム300に用いられる特定の部品は、当業者によって選択され得る。
FIG. 5 is a representative block diagram of a system for estimating tensile support strength as described above. In general, the
電気抵抗などの電気特性に基づいて引張支持体の強度を測定することによって、本発明は、引張支持体の残存強度のレベルを監視し、最低残存強度レベルを検知し、かつ、所望であれば前記残存強度レベルに基づく行動を促す。上述の実施例は、エレベータの用途に用いられるコーティングされたスチールベルトなどの引張支持体に向けられているが、本発明を、引張支持体の強度に基づいて変化する電気特性を有する任意の構造体の強度を監視するために用いてもよい。さらに、上述の実施例は、残存強度と相互に関連している抵抗に向けられているが、他の電気的特性をモニターして、用いてもよい。本発明は、所望の部品を用いて公知の方法で実施されてもよい。当業者であれば、電気特性データを取得し、シミュレーションデータを取得し、例えばプロセッサ内で本発明を実施することのできるプログラムを作成するために必要な装置を理解することができるであろう。 By measuring the strength of the tensile support based on electrical properties such as electrical resistance, the present invention monitors the residual strength level of the tensile support, detects the minimum residual strength level, and if desired Encourage action based on the residual intensity level. While the above-described embodiments are directed to tensile supports such as coated steel belts used in elevator applications, the present invention can be applied to any structure having electrical properties that vary based on the strength of the tensile support. It may be used to monitor body strength. Furthermore, although the above-described embodiments are directed to resistance that correlates with residual strength, other electrical characteristics may be monitored and used. The present invention may be implemented in a known manner using desired parts. One skilled in the art will understand the equipment necessary to obtain electrical property data, obtain simulation data, and create a program that can implement the present invention in, for example, a processor.
説明された本発明の実施例に対する様々な代替案が、本発明を実施するために用いられることは自明である。添付の特許請求の範囲は、本発明の範囲を規定するとともに、請求項の範囲内の方法および装置を包含するように意図されている。 Obviously, various alternatives to the described embodiments of the invention may be used to implement the invention. The appended claims are intended to define the scope of the invention and to encompass the methods and apparatus within the scope of the claims.
Claims (24)
選択された負荷に対する前記引張支持体の劣化速度を判定することと、
少なくとも1つの選択されたエレベータシステムの構成をモデル化することと、
エレベータの輸送パターンを推定することと、
判定された劣化速度、モデル化された構成、および推定された輸送パターンを用いて滑車接触および負荷の情報を判定することと、
判定された滑車接触および負荷の情報から前記引張支持体の平均劣化を判定することと、
を含むエレベータの引張支持体の状態をモデル化する方法。 A method for modeling the state of an elevator tension support,
Determining the rate of deterioration of the tensile support for a selected load;
Modeling the configuration of at least one selected elevator system;
Estimating the transportation pattern of the elevator,
Determining pulley contact and load information using the determined degradation rate, the modeled configuration, and the estimated transport pattern;
Determining the average degradation of the tensile support from the determined pulley contact and load information;
A method for modeling the state of an elevator tension support comprising:
電気特性と選択された強度劣化の程度とを関係づける第二のマップを作成することと、
前記電気特性と前記引張支持体の前記残存強度とを関係づける第三のマップを作成するように、前記第一および第二のマップを組み合わせることと、
を含む請求項1記載の方法。 Creating a first map from the determined average degradation;
Creating a second map that relates electrical characteristics to the selected degree of strength degradation;
Combining the first and second maps to create a third map relating the electrical properties and the residual strength of the tensile support;
The method of claim 1 comprising:
前記電気特性と前記引張支持体の1つのセグメントの残存強度とを関係づける中間的なマップを作成することであって、前記引張支持体が複数のセグメントからなる中間的なマップを作成することと、
前記第三のマップを作成するように前記複数のセグメントの残存強度を合計することと、
を含むことを特徴とする請求項7記載の方法。 The combining step comprises:
Creating an intermediate map associating the electrical properties with the residual strength of one segment of the tensile support, wherein the tensile support comprises an intermediate map comprising a plurality of segments; ,
Summing the residual strengths of the plurality of segments to create the third map;
The method of claim 7 comprising:
前記引張支持体の少なくとも1つの部分の電気特性を測定する装置と、
測定された特性を、対応する見掛け特性値と前記引張支持体の状態との間の関係を示す所定のデータセットと関連させて、前記引張支持体の現在の状態を判定する制御装置と、
を備えるエレベータの引張支持体の状態を判定するためのシステム。 A system for determining the state of an elevator tension support,
An apparatus for measuring electrical properties of at least one portion of the tensile support;
A controller that determines the current state of the tensile support by associating the measured property with a predetermined data set indicating a relationship between a corresponding apparent property value and the state of the tensile support;
A system for determining the state of an elevator tension support.
選択された負荷に対する前記引張支持体の劣化速度を判定し、
少なくとも1つの選択されたエレベータシステムの構成をモデル化し、
エレベータの輸送パターンを推定し、
判定された劣化速度、モデル化された構成、および推定された輸送パターンを用いて滑車接触および負荷の情報を判定し、
判定された滑車接触および負荷の情報から前記引張支持体の平均劣化を判定することを特徴とする請求項16記載のシステム。 The control device is
Determining the rate of deterioration of the tensile support for a selected load;
Modeling the configuration of at least one selected elevator system;
Estimate elevator transportation patterns,
Determine pulley contact and load information using the determined degradation rate, modeled configuration, and estimated transport pattern,
17. The system of claim 16, wherein the average degradation of the tensile support is determined from the determined pulley contact and load information.
選択された負荷に対する前記引張支持体の劣化速度を判定するためにプログラムを作成することと、
少なくとも1つの選択されたエレベータシステムの構成をモデル化することと、
エレベータの輸送パターンを推定することと、
判定された劣化速度、モデル化された構成、および推定された輸送パターンを用いて滑車接触および負荷の情報を判定することと、
判定された滑車接触および負荷の情報から前記引張支持体の平均劣化を判定することと、
を含むエレベータの引張支持体の状態を判定するのに有用な制御装置。 A control device useful for determining the state of an elevator tension support,
Creating a program to determine the rate of degradation of the tensile support for a selected load;
Modeling the configuration of at least one selected elevator system;
Estimating the transportation pattern of the elevator,
Determining pulley contact and load information using the determined degradation rate, the modeled configuration, and the estimated transport pattern;
Determining the average degradation of the tensile support from the determined pulley contact and load information;
A control device useful for determining the state of an elevator tension support including:
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US20100084223A1 (en) * | 2007-05-11 | 2010-04-08 | Fargo Richard N | Elevator load bearing assembly having an initial factor of safety based upon a desired life of service |
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