JP2012029497A - ケーブル終端接続部 - Google Patents

Abstract

【課題】遮蔽金具の先端部が機器ケースの後端面よりもブッシングの先端側に位置し、ストレスコーンの半導電部と絶縁部との接合部が機器ケースの後端側に位置することで、ブッシングサイズを小さく、かつ重量を軽くすることができるケーブル終端接続部を提供すること。
【解決手段】ケーブル終端接続部１００は、ブッシング１１０の後端部に埋設され、ストレスコーン１５０の外周におけるストレスコーン１５０の半導電部１５１と絶縁部１５２の接合部Ｑを覆う円筒状の遮蔽金具１３０を備え、遮蔽金具１３０の先端部１３０ａは、機器ケース１１における開口部１２の周縁部１１ａの後端面よりもブッシング１１０の先端側に位置し、接合部Ｑは機器ケース１１の後端側に位置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ケーブル終端接続部に係り、特に、ブッシングの受容口にストレスコーンを装着したケーブル端末が嵌挿されるケーブル終端接続部に関する。

地中電線路等に用いるＣＶケーブルなどのゴム、プラスチック絶縁ケーブル等は、ガス中終端接続箱等のケーブル終端接続部を介して変電所等に設置されるＧＩＳ等の電力機器に接続される（特許文献１参照）。

図１は、従来のフランジ部付き遮蔽金具を有するケーブル終端接続部を示す縦断面図であり、ＣＶケーブル用ガス中終端接続箱の構造を示している。

図１に示すように、ガス中終端接続箱１は、ＧＩＳ等のガス絶縁電力機器の機器ケース１１に取り付けられる。機器ケース１１内部のガス中終端接続箱１の周囲には、ＳＦ_６ガス等の絶縁ガスが充填されている。

ガス中終端接続箱１は、エポキシ樹脂製の絶縁体からなるブッシング（套管）１３を有し、機器ケース１１に気密に取り付けられる。ブッシング（套管）１３は、下方からケーブル２が差し入れられ接続される。ブッシング（套管）内部の上部には内部導体（埋込上部金具）４が設けられており、上記ケーブル２の導体が導体接続端子８を介して電気的に接続される。内部導体（埋込上部金具）４の上端は、図示しないガス絶縁電力機器内の高圧導体に電気接続される。

ケーブル２の絶縁体とブッシング（套管）１３との間には、ストレスコーン１５が嵌挿され、押圧装置１６によって押圧されて十分な絶縁特性が得られるようになっている。また、ストレスコーン１５の外周を取り囲むように、フランジ部５ａを有する遮蔽金具（埋込下部金具）５がブッシング（套管）１３に埋設されている。

遮蔽金具（埋込下部金具）５は、ブッシング（套管）１３の受容口の内壁面に先端側テーパ部が密着するストレスコーン１５の、外周における半導電性ゴム部１５ｂの先端部（ストレスコーン１５の外周における半導電性ゴム部１５ｂと絶縁性ゴム部１５ａとの接合部）を覆い、当該接合部における電界集中による部分放電を防ぐために設けられる。

また、遮蔽金具（埋込下部金具）５のブッシング（套管）１３に埋設される部分と機器ケース１１との間は、遮蔽金具（埋込下部金具）５のフランジ部５ａにより遮蔽されている。このフランジ部５ａにより、機器ケース１１における開口部の周縁部の後端部Ｐでの電界集中を防止している。

ところで、上記ガス中終端接続箱１は、遮蔽金具（埋込下部金具）５がフランジ部５ａを有する構造のため、重量が重く、部品としても大きくなる。

そこで、図２のように、ブッシングの遮蔽金具を無くし、機器ケースでストレスコーンの外周における半導電部と絶縁部の接合部を覆う（接合部よりも機器ケース先端部の方が先端側に位置する）構造、すなわち機器ケースを遮蔽金具として適用している構造のケーブル終端接続部が提供されている（特許文献２参照）。

図２は、従来の機器ケースを遮蔽金具とするケーブル終端接続部を示す断面図である。

図２に示すように、ケーブル終端接続部１０は、開閉器や変圧器等の電力用機器における機器ケース１１の開口部１２に気密に取り付けられるブッシング１３と、ブッシング１３の受容口１３ａに装着されるケーブル端末１４と、ケーブル端末１４に嵌挿されるストレスコーン１５をブッシング１３の先端部側に向けて軸方向に押圧する環状の押圧装置１６とを備える。

ケーブル終端接続部１０は、ブッシング１３の受容口の内壁面に先端側テーパ部が密着するストレスコーン１５の、外周における半導電部の先端部（ストレスコーンの外周における半導電部と絶縁部の接合部）を覆うために、機器ケース１１（例えば、ＧＩＳ底板）を遮蔽に用いている。すなわち、ケーブル終端接続部１０は、図１のブッシング１３に埋設される遮蔽金具（埋込下部金具）５の代わりに、機器ケース１１を遮蔽に用いる。この際、機器ケースにおける開口部の周縁部の先端部を円弧状とすることで、電界緩和を図っている。

特開平９−２４７８３９号公報 特開２００８−２２０１２４号公報 特開２００６−３２０１９６号公報

しかしながら、このような従来のケーブル終端接続部にあっては、以下の課題があった。

（１）特許文献１記載のフランジ部付き遮蔽金具を有するケーブル終端接続部は、上述したように、遮蔽金具（埋込下部金具）５がフランジ部５ａを有する構造のため、重量が重く、部品としても大きくなり、ひいては、遮蔽金具の加工が多くなる分、コストも高くなり、また、重量が重くなる分、機器ケースへの取り付けの作業性が悪くなる。

また、例えば、特許文献３における図２に示すように、ストレスコーン８の半導電部の位置が高い場合（ストレスコーン８がブッシング３に深く挿入される場合）、ストレスコーン８の外周における該半導電部の先端部を覆うためには、遮蔽金具（アース電極）９の全長を長くせざるを得ない。これはブッシング３の軸方向の長さが長くなることにつながる。さらに、遮蔽金具（アース電極）９は、複雑形状であるため、製造工程（加工工程）がより多くなり、作製に手間が掛かる欠点がある。ひいては、ケーブル終端接続部としてのコストが高くなる、機器ケースへの取り付けの作業性が悪くなるという課題が、前述の特許文献１の場合より顕著となる。

（２）特許文献２記載の機器ケースを遮蔽金具とするケーブル終端接続部は、ブッシング１３（図２参照）の遮蔽金具を無くすことができるものの、ストレスコーン１５の位置が高い（ストレスコーン１５がブッシング１３に深く挿入される）。このため、ブッシング１３の軸方向の長さを長くする必要がある。しかし、ストレスコーン１５の半導電部と機器ケース１１の間に等電位線が回り込む図２の構造では、ブッシング１３の軸方向の長さを短くしたいがためにストレスコーン１５の位置を下げた（ストレスコーン１５を機器の外側（図２では機器ケース１１より下側）寄りに位置させる）場合、ストレスコーン１５の半導電部で遮蔽していた機器ケース１１の開口部１２における機器ケース１１の後端部Ｐに電界が集中するようになるため、問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ストレスコーンの半導電部の遮蔽位置を低くし、遮蔽金具の先端を機器ケースにおける開口部の周縁部の後端部より先端側に設けることで、ブッシングサイズを小さく、かつ重量を軽くすることができるケーブル終端接続部を提供することを目的とする。

本発明のケーブル終端接続部は、機器ケースの開口部に密閉して取り付けられ、ケーブルの端部を受容するための受容口を有する、硬質の絶縁体からなるブッシングと、前記ブッシングの先端側に設けられ前記ケーブルの導体と電気的に接続するための内部導体と、半導電部と前記半導電部の先端側に同心状に連設される絶縁部とを有し、前記受容口に嵌挿される円筒状のストレスコーンと、前記ブッシングの後端部に前記ブッシングと同心状に埋設された円筒状の遮蔽金具とを備え、前記ブッシングは、先端面が前記機器ケースにおける開口部の周縁部近傍の後端面に当接するためのブッシングフランジ部を備え、前記ストレスコーンの外周における前記半導電部と前記絶縁部との接合部は、前記ブッシングフランジ部の先端面よりも後端側に位置し、前記遮蔽金具の先端部は、前記ブッシングフランジ部の先端面よりも前記ブッシングの先端側に位置する構成を採る。

本発明のケーブル終端接続部によれば、ブッシングはブッシングフランジ部を備え、ストレスコーンの外周における半導電部と絶縁部との接合部は、ブッシングフランジ部の先端面よりも後端側に位置し、遮蔽金具の先端部はブッシングフランジ部の先端面よりもブッシングの先端側に位置することで、ブッシングフランジ面の先端面に当接する機器ケースにおける開口部の周縁部の後端部は遮蔽金具により遮蔽され、ブッシングサイズを小さく、かつ重量を軽くすることができる。

従来のフランジ部付き遮蔽金具を有するケーブル終端接続部を示す縦断面図 従来の機器ケースを遮蔽金具とするケーブル終端接続部を示す縦断面図 本発明の実施の形態に係るケーブル終端接続部の構成を示す部分断面図 上記実施の形態に係るケーブル終端接続部の課電時の接地電位の電極近傍における等電位線の分布を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態）
図３は、本発明の実施の形態に係るケーブル終端接続部の構成を示す部分断面図である。本実施の形態は、電力機器と電力ケーブルの接続部としてガス中終端接続部に適用した例である。

以下の説明において、「先端側」は、図中上方向をいい、また、「後端側」は、先端側と反対側で、図中では下方向に相当する。

図３に示すように、ケーブル終端接続部１００は、開閉器や変圧器等の電力用機器を気密に収容する機器ケース１１に取り付けられる。機器ケース１１内部（図３では機器ケース１１よりも上側）のケーブル終端接続部１００の周囲にはＳＦ_６ガス等の絶縁ガスが充填されている。

ケーブル終端接続部１００は、電力機器の機器ケース１１の開口部１２に密閉して取り付けられ、ケーブルの端部を受容するための受容口１１２を有するブッシング１１０と、ブッシング１１０の先端側の頭部１１１に設けられた銅棒等からなる内部導体１２０と、ブッシング１１０の受容口１１２に嵌挿されるストレスコーン１５０と、ストレスコーン１５０の外周における半導電部１５１と絶縁部１５２の接合点の外周を覆うようにブッシング１１０の後端部に埋設された円筒状の遮蔽金具１３０とを備える。

また、ケーブル終端接続部１００は、先端側がブッシング１１０内に装着されるケーブル端末１４０と、ケーブル端末１４０に嵌挿されるストレスコーン１５０をブッシング１１０の受容口１１２の内壁面に押圧するための環状の押圧装置１６０とを備える。

ブッシング１１０は、エポキシ樹脂等の硬質の絶縁体からなり、内部導体１２０及び遮蔽金具１３０と共に一体にモールドされている。

ブッシング１１０は、先端側に弾丸状の頭部１１１を有し、頭部１１１の後端部には、ブッシングフランジ部１１３が連設され、ブッシング１１０の後端部内周側には頭部１１１に跨ってコーン状の受容口１１２が設けられている。頭部１１１の後端部の外径は、機器ケース１１の開口部１２の口径より小径とされ、ブッシングフランジ部１１３の外径は、機器ケース１１の開口部１２の口径より大径とされる。

ブッシング１１０は、頭部１１１を機器ケース１１内に位置させると共にブッシングフランジ部１１３の先端面を機器ケース１１における開口部１２の周縁部１１ａ近傍の後端面に当接させる。周縁部１１ａの先端部は電界を緩和するために断面円弧状の形状を有している。ブッシングフランジ部１１３は、機器ケース１１の周縁部１１ａ近傍の後端面に、Ｏリング２０を介して複数の第１のボルト１１５により密閉して取り付けられる。

内部導体１２０は、頭部１１１の中心部に頭部１１１と同心状に埋設された銅若しくは銅合金、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金等の通電に適した金属製の棒体で形成されている。

内部導体１２０は、ブッシング１１０の頭部１１１の先端部１１１ａから突出される導体引出部１２１と、導体引出部１２１の後端側に首部１２２を介して連接されブッシング１１０の頭部１１１内にブッシング１１０と同心状に埋設される円筒状部１２３とを備える。円筒状部１２３は、円筒状部１２３の後端部から先端部近傍にかけて横断面視円形の導体挿入孔１２４を備える。導体挿入孔１２４は、ブッシング１１０の受容口１１２に連通している。

内部導体１２０の円筒状部１２３の後端部は、ストレスコーン１５０の先端部外周を覆う形状とされており、ストレスコーン１５０の頂部近傍にかかる電界を緩和するために、断面円弧状の形状を有している。

遮蔽金具１３０は、中空の円筒状であり、ブッシング１１０の後端部に、ブッシング１１０と同心状に埋設され、ストレスコーン１５０の外周におけるストレスコーン１５０の半導電部１５１と絶縁部１５２の接合部の外周を覆い、当該接合部近傍における電界集中を防止する。また、後述するように、遮蔽金具１３０は、機器ケース１１における開口部１２の周縁部の後端部Ｐの内周側を覆っている。

遮蔽金具１３０の先端部１３０ａは、断面円弧状である。ここで、先端部の断面が円弧状とは、図３の遮蔽金具１３０の先端部１３０ａのように断面半円状の他、先端部が水平で角部のみが円弧状の場合も含むものとする。これにより、遮蔽金具１３０の先端部に電界が集中することなく、電界を緩和することができる。

遮蔽金具１３０の先端部１３０ａとストレスコーン１５０の半導電部１５１の先端部と機器ケース１１の周縁部１１ａとの位置関係については図４により後述する。

遮蔽金具１３０の後端部には、締付ボルト１３２の先端部を螺着するための複数個のネジ孔１３１が円周方向に沿って離間して設けられている。

遮蔽金具１３０の後端側の端面（後端面）は、押圧装置１６０の外周からケーブルのシースの外周に跨って配設されるケーブル保護金具１４５の先端部に設けられたフランジ部１４５ａに対向する。フランジ部１４５ａは、ブッシング１１０の後端面に、Ｏリング１４６を介して締付ボルト１３２を遮蔽金具１３０の後端面のネジ孔１３１に螺着することによって固定される。これにより、ケーブル保護金具１４５は遮蔽金具１３０に固定され、ケーブル保護金具１４５がブッシング１１０に取り付けられる。

ケーブル端末１４０は、ＣＶケーブルの端末を段剥処理して露出させたケーブル絶縁体１４１及びケーブル導体１４２を備えており、ケーブル絶縁体１４１の外周には、ケーブルの外部半導電層１４３に跨って紡錘形状のストレスコーン１５０が装着され、ケーブル導体１４２の先端部には導体端子１４４が取り付けられ、導体端子１４４の外周にはプラグ１４４ａが取り付けられている。このプラグ１４４ａが内部導体１２０の導体挿入孔１２４に挿入されることで、ケーブル導体１４２（ケーブルの導体）と内部導体１２０が電気的に接続される。

ストレスコーン１５０は、後端側に配置され先端側に向かって緩やかに拡径する内面を有し断面円弧状の先端部１５１ａを有する円筒状の半導電部１５１と、半導電部１５１の先端側に後端部が半導電部１５１と同心状に連設される円筒状の絶縁部１５２とからなる。絶縁部１５２の外周には受容口１１２の内壁面と対応する先細り状のテーパ部１５３が設けられている。

ストレスコーン１５０は、シリコーンゴムやエチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）等の絶縁ゴムで絶縁部１５２が形成され、半導電性を有するシリコーンゴムやエチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）等の半導電ゴムで半導電部１５１が形成される。ここで、「半導電」とは、ケーブル終端接続部に適用するストレスコーンの半導電部として適切な導電性を有していればよく、本発明として導電率を規定するものではない。ストレスコーン１５０における半導電部１５１と絶縁部１５２との接合部は、半導電部１５１の先端部１５１ａよりも後端側に位置する。

ストレスコーン１５０は、押圧装置１６０によってブッシング１１０の受容口１１２の内壁面に押圧されて十分な絶縁特性が得られるようになっている。なお、押圧装置１６０は、押し金具１６１、押し金具１６１の後端部側に複数個離間して配置され螺着により固定されるシャフト１６４、シャフト１６４の外周にそれぞれ配設され先端面が押し金具１６１の後端側に当接されるスプリング１６２、及びシャフト１６４の後端側が貫通し先端面がスプリング１６２の後端面を押圧する座金１６３を備える。

次に、ケーブル終端接続部１００の接地電位の電極の位置関係について説明する。

図４は、図３のケーブル終端接続部１００に課電した時の接地電位の電極近傍における等電位線の分布を示す図である。接地電位部分を太線Ｂで表し、高圧電位と接地電位との間の等電位線を１０％間隔にて細線で示している（高圧電位となる導体等の線は不図示）。

本実施の形態のケーブル終端接続部１００における接地電位の電極の位置関係は、次のようになる。遮蔽金具１３０の先端部１３０ａは、機器ケース１１における開口部１２の周縁部近傍の後端面よりも先端側に位置する。

すなわち、ケーブル終端接続部１００として見れば、遮蔽金具１３０の先端部１３０ａは、ブッシングフランジ部１１３の先端面よりもブッシング１１０の先端側に位置する。これにより、機器ケース１１における開口部１２の周縁部１１ａの後端部Ｐを遮蔽金具１３０により遮蔽できるため、図４に示すように等電位線がＰまで回り込まず、Ｐにおける電界集中を防止することができる。

また、遮蔽金具１３０の先端部１３０ａは、ストレスコーン１５０の外周における半導電部１５１と絶縁部１５２との接合部Ｑよりも先端側に位置する。当該接合部Ｑは、接地電極として電気的に突起となる場合や、図４のようにブッシング１１０とストレスコーン１５０との間に空気層が生じる場合など、その近傍が電気的な弱点となりやすい。しかし、図４では遮蔽金具１３０により当該接合部Ｑを遮蔽できるため、図４に示すように、等電位線が当該接合部Ｑに回り込まず、当該接合部Ｑにおける電界集中を防止することができる。

当該接合部Ｑをブッシングフランジ部１１３の先端面よりも後端側に位置させることで、ストレスコーン１５０の半導電部１５１を機器ケース１１の外側に配置することができる（ストレスコーン１５０の位置を低い位置に配置することができる）。このため、ブッシング１１０の軸方向の長さを短くすることができ、ひいては、ブッシングサイズを小さくすることができ、更にはブッシングサイズを小さくすることで、機器を小さくすることができる。

また、遮蔽金具１３０の後端部には、締付ボルト１３２の先端部を螺着するための複数個のネジ孔１３１が円周方向に沿って離間して設けられている。このことにより、金具等を固定するためのネジ孔を有する円柱状の埋込金具がブッシングの後端部に離間して設けられる従来の埋込金具（例えば図２のような場合）としての機能と、機器ケース１１における開口部１２の周縁部１１ａの後端部Ｐを遮蔽する機能（従来は図１のように機器ケースに取り付けるためのフランジ部付きの遮蔽金具）とを併せ持つ簡易形状とすることができる。

また、遮蔽金具１３０は、中空の円筒状であり、機器ケース１１に取り付けるためのフランジ部を有する必要のない簡易形状でケーブル終端接続部１００を構成できる。このため、図１のような従来のフランジ部を有する遮蔽金具を備えたケーブル終端接続部に比べてケーブル終端接続部１００としての重量が軽くなる。

すなわち、遮蔽金具１３０に、機器ケース１１にボルト（第１のボルト１１５）を介して取り付けるためのフランジ部を設けずに、ブッシング１１０側にフランジ部（ブッシングフランジ部１１３）を設けている。

遮蔽金具１３０は、中空の円筒状であるため、例えばパイプ材を切断し、先端部を丸く加工し、ネジ孔１３１を切るだけで作製することができる。遮蔽金具１３０は、機器ケース１１に取り付けるためのフランジ部が不要で、簡易形状である。簡易形状であるため、製造工程及び、製造起因での不良が少なくなる。また、機器ケース１１に取り付けるためのフランジ部が不要のため、材料の無駄がなく、加工工程も少なくて済むため、ケーブル終端接続部としてのコストを削減できる。

また、ケーブル終端接続部１００では、上述したようにストレスコーン１５０の外周における半導電部１５１と絶縁部１５２との接合部Ｑは、ブッシングフランジ部１１３の先端面よりも後端側に位置することで、ストレスコーン１５０が低い位置で形成できる（ブッシング１１０の後端側に形成できる）ので、ブッシング１１０の軸方向の長さを短くすることができ、ひいてはケーブル終端接続部１００を小型化できる。

特にブッシングフランジ部１１３の先端面を機器ケース１１における開口部１２の周縁部１１ａ近傍の後端面に密閉して取り付けた状態で、遮蔽金具１３０の先端部が当該周縁部１１ａ近傍の機器ケース１１の先端面よりもブッシングの後端側に位置する場合は、遮蔽金具１３０を長くする必要が無い。このため、ブッシング１１０の軸方向の長さを長くする必要がなく、ひいてはケーブル終端接続部１００をより小型化できるため、より好ましい。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。例えば、ケーブル終端接続部は、電力機器と電力ケーブルの接続部に用いられるガス中終端接続部に適用した例について説明しているが、油中終端接続部、気中終端接続部に適用してもよい。

また、上記実施の形態では、ケーブル保護金具１４５の先端面を遮蔽金具１３０の後端面に取り付けた例について説明しているが、図２に示すような押圧装置１６が本発明の遮蔽金具１３０の後端面に取り付いた構造でも良い。言い換えれば、押圧装置１６０は図２のようにシャフト１６４を有さないタイプでも良い。

また、上記実施の形態では、ブッシング１１０とストレスコーン１５０の間に空気層（隙間）がある例について説明しているが、ストレスコーン１５０の外周がブッシング１１０の受容口１１２に完全に密着して当該空気層が無くても良い。

さらに、上記ケーブル終端接続部を構成する各部、例えば遮蔽金具、ストレスコーンの半導電部及び絶縁部等の種類及び形状などは前述した実施の形態に限られない。

本発明に係るケーブル終端接続部は、ストレスコーン位置を低くすることができる、つまり、ブッシングの後端側に形成できる効果を有し、ブッシングの軸方向の長さが短いケーブル終端接続部として有用である。

１００ ケーブル終端接続部
１１０ ブッシング
１１１ 頭部
１１２ 受容口
１１３ ブッシングフランジ部
１２０ 内部導体
１２１ 導体引出部
１２３ 円筒状部
１３０ 遮蔽金具
１３０ａ 先端部
１３１ ネジ孔
１４０ ケーブル端末
１５０ ストレスコーン
１５１ 半導電部
１５２ 絶縁部
１５３ テーパ部
１６０ 押圧装置

Claims (5)

1. 機器ケースの開口部に密閉して取り付けられ、ケーブルの端部を受容するための受容口を有する、硬質の絶縁体からなるブッシングと、
   前記ブッシングの先端側に設けられ前記ケーブルの導体と電気的に接続するための内部導体と、
   半導電部と前記半導電部の先端側に同心状に連設される絶縁部とを有し、前記受容口に嵌挿される円筒状のストレスコーンと、
   前記ブッシングの後端部に前記ブッシングと同心状に埋設された円筒状の遮蔽金具とを備え、
   前記ブッシングは、先端面が前記機器ケースにおける開口部の周縁部近傍の後端面に当接するためのブッシングフランジ部を備え、
   前記ストレスコーンの外周における前記半導電部と前記絶縁部との接合部は、前記ブッシングフランジ部の先端面よりも後端側に位置し、
   前記遮蔽金具の先端部は、前記ブッシングフランジ部の先端面よりも前記ブッシングの先端側に位置する、
   ケーブル終端接続部。
2. 前記接合部は、前記半導電部の先端部よりも後端側に位置する請求項１記載のケーブル終端接続部。
3. 前記遮蔽金具の先端部の断面は、円弧状である、
   請求項１または請求項２記載のケーブル終端接続部。
4. 前記遮蔽金具の後端部には、締付ボルトの先端部を螺着するための複数個のネジ孔が円周方向に沿って離間して設けられている、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載のケーブル終端接続部。
5. 前記遮蔽金具の先端部は、前記ブッシングフランジ部の先端面を前記機器ケースにおける開口部の周縁部近傍の後端面に密閉して取り付けた状態で、前記周縁部近傍の前記機器ケースの先端面よりも前記ブッシングの後端側に位置する、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載のケーブル終端接続部。

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