JPH04222417A - 差動電流保護回路 - Google Patents
差動電流保護回路Info
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- JPH04222417A JPH04222417A JP3072537A JP7253791A JPH04222417A JP H04222417 A JPH04222417 A JP H04222417A JP 3072537 A JP3072537 A JP 3072537A JP 7253791 A JP7253791 A JP 7253791A JP H04222417 A JPH04222417 A JP H04222417A
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- current transformer
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- differential protection
- protection circuit
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- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000009877 rendering Methods 0.000 claims 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
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- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
- H02H3/28—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus
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- Regulation Of General Use Transformers (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は電力系統に用いる制御回路に関し、さらに詳細
には電力導体に沿う異なる箇所を流れる電流の差に応答
するかかる制御回路に関する。
には電力導体に沿う異なる箇所を流れる電流の差に応答
するかかる制御回路に関する。
【０００１】商業航空機に典型的に見られる定速駆動電
力系統では、一定周波数の出力電圧が発生されるように
発電機を一定の速度で駆動する流体力学式トランスミッ
ションを介して発電機が航空機のエンジンに結合されて
いる。可変速定周波数（ＶＳＣＦ）電力系統では、発電
機がエンジンに直結されるため可変速度で駆動される。 この発電機の可変周波数出力は電子装置により定周波数
出力に変換される。既存の定速駆動装置を可変速定周波
数電力系統に置き換えて航空機の設備更新を行いたい場
合がある。かかる更新を成功裡に行うための秘訣は、既
存の定速駆動装置と直接交換可能なようにＶＳＣＦ装置
を設計することにある。この設計によると、航空機内の
配線または他の系統のコンポーネントの任意のものを変
える必要がなくなる。この目的を達成するには、ＶＳＣ
Ｆコンバータ及びその制御装置を発電機と同じパッケー
ジ内に入れる必要があり、また遠隔発電機制御ユニット
は系統負荷により近いところに置かれる。
力系統では、一定周波数の出力電圧が発生されるように
発電機を一定の速度で駆動する流体力学式トランスミッ
ションを介して発電機が航空機のエンジンに結合されて
いる。可変速定周波数（ＶＳＣＦ）電力系統では、発電
機がエンジンに直結されるため可変速度で駆動される。 この発電機の可変周波数出力は電子装置により定周波数
出力に変換される。既存の定速駆動装置を可変速定周波
数電力系統に置き換えて航空機の設備更新を行いたい場
合がある。かかる更新を成功裡に行うための秘訣は、既
存の定速駆動装置と直接交換可能なようにＶＳＣＦ装置
を設計することにある。この設計によると、航空機内の
配線または他の系統のコンポーネントの任意のものを変
える必要がなくなる。この目的を達成するには、ＶＳＣ
Ｆコンバータ及びその制御装置を発電機と同じパッケー
ジ内に入れる必要があり、また遠隔発電機制御ユニット
は系統負荷により近いところに置かれる。
【０００２】電力系統内の異なる箇所を流れる電流をモ
ニターして、かかる電流間の差がある所定の値を越える
と電圧発生源の励起状態を解くための制御信号を発生す
る差動保護回路が当該技術分野において良く知られてい
る。米国特許第４，１７３，７７４号に記載されたよう
な典型的な差動保護回路には、電力導体を流れる電流に
応答する、ループ接続された２つの変流器が設けられて
いる。かかる変流器には少なくとも１つの負担抵抗が接
続され、変流器に生じる電圧の極性がもしその両方の変
流器を同じ電流が流れた場合負担抵抗には電圧が発生し
ないように決められている。２つの変流器を結ぶ電力導
体に故障が発生すると、その負担抵抗の両端に電圧が生
じる。制御回路がこの電圧の発生を検出して、例えば電
源を非作動状態にするか或いは電力導体を負荷から切り
離すことによって適当な措置をとる。
ニターして、かかる電流間の差がある所定の値を越える
と電圧発生源の励起状態を解くための制御信号を発生す
る差動保護回路が当該技術分野において良く知られてい
る。米国特許第４，１７３，７７４号に記載されたよう
な典型的な差動保護回路には、電力導体を流れる電流に
応答する、ループ接続された２つの変流器が設けられて
いる。かかる変流器には少なくとも１つの負担抵抗が接
続され、変流器に生じる電圧の極性がもしその両方の変
流器を同じ電流が流れた場合負担抵抗には電圧が発生し
ないように決められている。２つの変流器を結ぶ電力導
体に故障が発生すると、その負担抵抗の両端に電圧が生
じる。制御回路がこの電圧の発生を検出して、例えば電
源を非作動状態にするか或いは電力導体を負荷から切り
離すことによって適当な措置をとる。
【０００３】定速駆動系統にとってかわるＶＳＣＦ航空
機用電力系統に用いる差動保護回路は、ＶＳＣＦ装置及
び遠隔発電機制御ユニットの両方の故障を感知する能力
を備える必要がある。しかしながら、この故障の感知は
、ＶＳＣＦ装置近くのアース電位が航空機構造体の共通
モード電圧により遠隔発電機制御ユニット近くのアース
電位と異なる場合があるという事実により複雑となる。 加えて、航空機構造体には雷撃により非常に高い電圧が
かかることがある。従って、定速駆動装置にとってかわ
るＶＳＣＦ装置において機能できる差動保護回路を提供
することが望ましい。
機用電力系統に用いる差動保護回路は、ＶＳＣＦ装置及
び遠隔発電機制御ユニットの両方の故障を感知する能力
を備える必要がある。しかしながら、この故障の感知は
、ＶＳＣＦ装置近くのアース電位が航空機構造体の共通
モード電圧により遠隔発電機制御ユニット近くのアース
電位と異なる場合があるという事実により複雑となる。 加えて、航空機構造体には雷撃により非常に高い電圧が
かかることがある。従って、定速駆動装置にとってかわ
るＶＳＣＦ装置において機能できる差動保護回路を提供
することが望ましい。
【０００４】本発明により構成される差動保護回路は、
それぞれ２次巻線を有し電力系統の電力導体に誘導結合
された一対の変流器を有する。これらの２次巻線は互い
に直列に、互いに打ち消すようにループ接続されている
。抵抗が２次巻線のそれぞれに並列に接続されている。 制御回路は、検流器が電流の差を検出するとその抵抗両
端に生じる電圧信号を受信するように接続されている。 一方の制御回路が、一方の変流器に別個の巻線を設ける
ことにより変流器のループから隔離されている。これに
よりＶＳＣＦの所の系統アースと遠隔発電機制御ユニッ
トの所の系統アースとの電位の差に起因して誤ったトリ
ップ動作が生じる可能性がなくなる。
それぞれ２次巻線を有し電力系統の電力導体に誘導結合
された一対の変流器を有する。これらの２次巻線は互い
に直列に、互いに打ち消すようにループ接続されている
。抵抗が２次巻線のそれぞれに並列に接続されている。 制御回路は、検流器が電流の差を検出するとその抵抗両
端に生じる電圧信号を受信するように接続されている。 一方の制御回路が、一方の変流器に別個の巻線を設ける
ことにより変流器のループから隔離されている。これに
よりＶＳＣＦの所の系統アースと遠隔発電機制御ユニッ
トの所の系統アースとの電位の差に起因して誤ったトリ
ップ動作が生じる可能性がなくなる。
【０００５】以下、本発明を添付図面を参照して詳細に
説明する。
説明する。
【０００６】添付図面を参照して、総括的に１０で示す
ＶＳＣＦ電力装置は電源１２を有し、この電源は発電機
出力を定周波数交流出力に変換する可変速発電機／コン
バータと発電機制御ユニット１４とを備える。典型的な
発電機制御ユニットは本発明とは無関係の回路を含んで
いるため、それらは添付図面には図示しない。電源は多
相電力バスの電力導体１６に定周波数交流出力電圧を発
生させ、この電力導体は接触器２０を介して負荷１８に
接続されている。電源の近くには、近接の、即ち第１の
変流器２２が設けられて電力バス導体１６の１つを流れ
る電流を感知する。この変流器は第１の２次巻線２４と
第２の２次巻線２６とを有する。第１の負担抵抗２８が
変流器２２の２次巻線２４の両端に接続されている。第
２の変流器３０が第１の変流器と同じ電力導体に結合さ
れ、この変流器は第１の２次巻線３２を有する。負担抵
抗３４が変流器３０の２次巻線の両端に接続されている
。変流器の巻線２４、３２は、電力導体に同じ電流が流
れる時、負担抵抗２８と３４の両端には電圧が生じない
よう互いに打ち消し合う構成で直列ループ接続されてい
る。しかしながら、変流器間に故障が生じると、負担抵
抗の両端に電圧が発生する。この負担抵抗３４の両端に
発生する電圧は遠隔発電機制御ユニット３６により感知
される。このユニットは公知の技術に従って構成される
制御回路を有し、接触器２０を開放するような適当な措
置により負荷を電力バスから切り離す。
ＶＳＣＦ電力装置は電源１２を有し、この電源は発電機
出力を定周波数交流出力に変換する可変速発電機／コン
バータと発電機制御ユニット１４とを備える。典型的な
発電機制御ユニットは本発明とは無関係の回路を含んで
いるため、それらは添付図面には図示しない。電源は多
相電力バスの電力導体１６に定周波数交流出力電圧を発
生させ、この電力導体は接触器２０を介して負荷１８に
接続されている。電源の近くには、近接の、即ち第１の
変流器２２が設けられて電力バス導体１６の１つを流れ
る電流を感知する。この変流器は第１の２次巻線２４と
第２の２次巻線２６とを有する。第１の負担抵抗２８が
変流器２２の２次巻線２４の両端に接続されている。第
２の変流器３０が第１の変流器と同じ電力導体に結合さ
れ、この変流器は第１の２次巻線３２を有する。負担抵
抗３４が変流器３０の２次巻線の両端に接続されている
。変流器の巻線２４、３２は、電力導体に同じ電流が流
れる時、負担抵抗２８と３４の両端には電圧が生じない
よう互いに打ち消し合う構成で直列ループ接続されてい
る。しかしながら、変流器間に故障が生じると、負担抵
抗の両端に電圧が発生する。この負担抵抗３４の両端に
発生する電圧は遠隔発電機制御ユニット３６により感知
される。このユニットは公知の技術に従って構成される
制御回路を有し、接触器２０を開放するような適当な措
置により負荷を電力バスから切り離す。
【０００７】遠隔アース３８が近接箇所のアース４０と
電位が異なる場合があるため、遠隔発電機制御ユニット
３６の差動保護回路とＶＳＣＦ装置の近接発電機制御ユ
ニットの差動保護回路４２との間を隔離する必要がある
。この隔離は変圧器の巻線２６により行われる。さらに
別の抵抗４４とダイオード４６とが巻線２６に接続され
ている。このダイオードは巻線２６からの交流信号を制
御ユニット１４の感知回路の半波直流信号に変換する。 貫通キャパシタ４８、５０が発電機制御ユニット１４の
周りに電磁遮蔽が得られるように配置されている。
電位が異なる場合があるため、遠隔発電機制御ユニット
３６の差動保護回路とＶＳＣＦ装置の近接発電機制御ユ
ニットの差動保護回路４２との間を隔離する必要がある
。この隔離は変圧器の巻線２６により行われる。さらに
別の抵抗４４とダイオード４６とが巻線２６に接続され
ている。このダイオードは巻線２６からの交流信号を制
御ユニット１４の感知回路の半波直流信号に変換する。 貫通キャパシタ４８、５０が発電機制御ユニット１４の
周りに電磁遮蔽が得られるように配置されている。
【０００８】抵抗４４の影響を最小限に押さえるため、
その抵抗値は抵抗２８の抵抗値に比べて顕著に大きく、
例えば１００倍以上の大きさにする。巻線２４、２６、
３２の巻線数が同じと仮定した場合、巻線２６の両端に
生じる電圧は抵抗２８の両端の電圧に巻線２４のＩＲ降
下を加えたものに等しい。従って、巻線２４の抵抗を減
らすと、その付加した巻線の両端の電圧が抵抗２８の両
端の電圧に近付く。この回路を分析すると、巻線２４の
ＩＲ降下の受け入れることのできる最悪のケースと電力
導体において予想される最も高い電流とに対しては、差
動保護回路４２のトリップ動作は生じないことが分かる
。
その抵抗値は抵抗２８の抵抗値に比べて顕著に大きく、
例えば１００倍以上の大きさにする。巻線２４、２６、
３２の巻線数が同じと仮定した場合、巻線２６の両端に
生じる電圧は抵抗２８の両端の電圧に巻線２４のＩＲ降
下を加えたものに等しい。従って、巻線２４の抵抗を減
らすと、その付加した巻線の両端の電圧が抵抗２８の両
端の電圧に近付く。この回路を分析すると、巻線２４の
ＩＲ降下の受け入れることのできる最悪のケースと電力
導体において予想される最も高い電流とに対しては、差
動保護回路４２のトリップ動作は生じないことが分かる
。
【０００９】差動保護ループは電力バスからＶＳＣＦ装
置を切り離す迅速な切り離し作用を行うため、変流器間
に生じる故障以外の目的に用いたい場合その切り離し機
能を提供するよう使用できる。この目的のため、変流器
の駆動を行うために発電機制御ユニットに在るマイクロ
プロセッサを用いて形成できる発振器５２により、例え
ば１２キロヘルツの交流信号を発生させ、遠隔発電機制
御ユニットの差動保護回路が接触器２０をトリップする
ように構成する。この１２キロヘルツの周波数は、発振
器内の変圧器の大きさを減少させるに十分に高いもので
、しかも高周波数半導体の使用を不要にするに十分低い
値として選択した。
置を切り離す迅速な切り離し作用を行うため、変流器間
に生じる故障以外の目的に用いたい場合その切り離し機
能を提供するよう使用できる。この目的のため、変流器
の駆動を行うために発電機制御ユニットに在るマイクロ
プロセッサを用いて形成できる発振器５２により、例え
ば１２キロヘルツの交流信号を発生させ、遠隔発電機制
御ユニットの差動保護回路が接触器２０をトリップする
ように構成する。この１２キロヘルツの周波数は、発振
器内の変圧器の大きさを減少させるに十分に高いもので
、しかも高周波数半導体の使用を不要にするに十分低い
値として選択した。
【００１０】変流器２２の第２の巻線を用いて発電機制
御ユニット１４と差動保護ループとの間を隔離すること
によって、本発明は隔離変圧器または差動増幅器或いは
光結合手段のような他の隔離装置を別個に用いる必要を
省く。
御ユニット１４と差動保護ループとの間を隔離すること
によって、本発明は隔離変圧器または差動増幅器或いは
光結合手段のような他の隔離装置を別個に用いる必要を
省く。
【００１１】本発明を現在において最も好ましいと思わ
れる実施例につき説明したが、当業者には本発明の範囲
から逸脱することなく種々の変形例または設計変更が想
倒されるであろう。例えば、好ましい実施例の差動保護
ループには２つの負担抵抗２８、３４が用いられている
が、これらの抵抗を等価抵抗値をもつ単一の負担抵抗で
置き換えることが可能である。抵抗２８、３４をそれぞ
れ８００オームとすると、それらを１つの４００オーム
の抵抗で置き換えることができる。従って、頭書した特
許請求の範囲はかかる変形例を包含するものと意図され
ている。
れる実施例につき説明したが、当業者には本発明の範囲
から逸脱することなく種々の変形例または設計変更が想
倒されるであろう。例えば、好ましい実施例の差動保護
ループには２つの負担抵抗２８、３４が用いられている
が、これらの抵抗を等価抵抗値をもつ単一の負担抵抗で
置き換えることが可能である。抵抗２８、３４をそれぞ
れ８００オームとすると、それらを１つの４００オーム
の抵抗で置き換えることができる。従って、頭書した特
許請求の範囲はかかる変形例を包含するものと意図され
ている。
【図１】添付図面は本発明により構成した差動保護回路
の概略図である。
の概略図である。
１０ ＶＳＣＦ電力装置
１２ 電源
１４ 発電機制御ユニット
１６ 電力導体
１８ 負荷
２０ 接触器
２２、３０ 電流器
２４、２６、３２ ２次巻線
２８、３４ 負担抵抗
３６ 遠隔発電機制御ユニット
４２ 差動保護回路
５２ 発振器
Claims (7)
- 【請求項１】 電力導体にその第１の箇所において誘
導結合された第１の巻線を有する第１の変流器と、前記
電力導体に前記第１の箇所とは異なる第２の箇所で誘導
結合され前記第１の変流器の第１巻線と互いに直列に、
互いに打ち消し合うようにループ接続された第１の巻線
を有する第２の変流器と、前記第１及び第２の変流器の
第１巻線に並列に接続された第１の抵抗と、前記第１の
抵抗にかかる第１の電圧信号に応答して電気回路を非作
動状態にする第１の制御手段と、前記第１の変流器上の
第２の巻線と、前記第２の巻線にかかる第２の電圧信号
に応答して前記電気回路を非作動状態にする第２の制御
手段とよりなることを特徴とする差動保護回路。 - 【請求項２】 前記第１の変流器の第２の巻線の両端
に接続された第２の抵抗を備え、 その両端に前記第
２の制御手段が接続されていることを特徴とする請求項
１に記載の差動保護回路。 - 【請求項３】 前記第２の抵抗の抵抗値が前記第１の
抵抗の抵抗値よりもいちじるしく大きいことを特徴とす
る請求項２に記載の差動保護回路。 - 【請求項４】 前記第１の変流器の第１巻線の巻線数
が前記第１の変流器の第２巻線の巻線数に等しいことを
特徴とする請求項１に記載の差動保護回路。 - 【請求項５】 前記第１の変流器の第１巻線の巻線数
が前記第２の変流器の第１巻線の巻線数に等しいことを
特徴とする請求項１に記載の差動保護回路。 - 【請求項６】 前記第２の制御手段が交流信号を第２
の巻線へ供給する手段を含むことを特徴とする請求項１
に記載の差動保護回路。 - 【請求項７】 前記第１の抵抗に並列接続した第２の
抵抗をさらに備えてなることを特徴とする請求項１に記
載の差動保護回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/491,764 US5047890A (en) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | Differential current protection circuits |
| US491764 | 1990-03-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04222417A true JPH04222417A (ja) | 1992-08-12 |
Family
ID=23953567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3072537A Pending JPH04222417A (ja) | 1990-03-12 | 1991-03-12 | 差動電流保護回路 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5047890A (ja) |
| EP (1) | EP0446526A3 (ja) |
| JP (1) | JPH04222417A (ja) |
| KR (1) | KR910017253A (ja) |
| CN (1) | CN1054856A (ja) |
| CA (1) | CA2036181A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5523938A (en) * | 1995-06-07 | 1996-06-04 | Sundstrand Corporation | Differential current fault protection for an AC/DC hybrid system and method therefor |
| US5805394A (en) * | 1997-06-17 | 1998-09-08 | Sundstrand Corporation | Overvoltage protection circuit for a generating system utilizing a fault current sensing Circuit in combination with a shunting circuit |
| US7362551B2 (en) * | 2001-02-01 | 2008-04-22 | Hydro-Aire, Inc. | Aircraft applicable circuit imbalance detection and circuit interrupter and packaging thereof |
| US6583975B2 (en) * | 2001-02-01 | 2003-06-24 | Hydro-Aire, Inc. | Aircraft applicable ground fault circuit interrupter |
| US7016171B2 (en) | 2001-02-01 | 2006-03-21 | Hydro-Aire, Inc. | Current fault detector and circuit interrupter and packaging thereof |
| US6791852B2 (en) | 2001-12-28 | 2004-09-14 | General Electric Company | Method for detecting and identifying shorted thyristors |
| US6879224B2 (en) * | 2002-09-12 | 2005-04-12 | Agilent Technologies, Inc. | Integrated filter and impedance matching network |
| CN100421326C (zh) * | 2003-05-28 | 2008-09-24 | 北京四方继保自动化有限公司 | 利用波形整形法进行差动保护的方法 |
| CN101218729B (zh) * | 2005-06-01 | 2010-06-16 | 立维腾制造有限公司 | 具有集成增强rfi抑制的电路中断装置 |
| US7928607B2 (en) * | 2007-03-29 | 2011-04-19 | Lamar Technologies Llc | Aircraft power system and apparatus for supplying power to an aircraft electrical system |
| CN102891473B (zh) * | 2012-09-24 | 2014-12-31 | 陕西航空电气有限责任公司 | 一种用于航空电源的电源系统差动保护方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3294976A (en) * | 1964-02-27 | 1966-12-27 | Westinghouse Electric Corp | Unbalanced load detection in alternating current systems |
| US3539820A (en) * | 1968-01-10 | 1970-11-10 | Westinghouse Electric Corp | Real load unbalance protection circuit for alternating current power sources connected for parallel operation |
| US3683199A (en) * | 1970-09-14 | 1972-08-08 | Westinghouse Electric Corp | Over-{11 and underexcitation protection circuit for alternating current power systems |
| US4173774A (en) * | 1977-12-08 | 1979-11-06 | Westinghouse Electric Corp. | Parallel AC electrical system with differential protection immune to high current through faults |
-
1990
- 1990-03-12 US US07/491,764 patent/US5047890A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-12-14 EP EP19900313703 patent/EP0446526A3/en not_active Withdrawn
-
1991
- 1991-02-12 CA CA002036181A patent/CA2036181A1/en not_active Abandoned
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