JPH0975782A - 遠心機 - Google Patents
遠心機Info
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- JPH0975782A JPH0975782A JP23094095A JP23094095A JPH0975782A JP H0975782 A JPH0975782 A JP H0975782A JP 23094095 A JP23094095 A JP 23094095A JP 23094095 A JP23094095 A JP 23094095A JP H0975782 A JPH0975782 A JP H0975782A
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Abstract
回転中に誤ってエアリークバルブが動作するのを防止す
るエアリークバルブの安全制御装置に関するものであ
り、エアリークバルブを制御するCPUが誤動作しても
エアリークバルブを動作させないインタロック装置を備
える遠心機を提供することである。 【解決手段】 ロータ1と、ロータ1を収容するチャン
バ53と、チャンバ53を大気圧に開放するエアリーク
バルブ52と、エアリークバルブ52の開閉及びその他
を制御するCPU8を備えた遠心機において、インタロ
ック手段56及び回転数検出手段16を設ける。
Description
を大気圧に開放するためのエアリークバルブが、誤動作
することを防止するエアリークバルブの安全制御装置に
関するものである。
タの風損を極力減少させるため、ロータを収納するチャ
ンバを真空ポンプ或いはデヒュージョンポンプ等で高真
空に引き、この状態でロータを高速回転させ、一方ロー
タをチャンバから取り出す操作は、真空ポンプの動作を
止めた後、チャンバと大気中を連通するエアリークバル
ブを動作させチャンバ内を大気圧に開放した後、作業者
がチャンバの上部に設けられているドアを開き行なって
いた。そして、これらの遠心機では、上記の真空ポン
プ、デヒュージョンポンプとエアリークバルブの動作及
びロータの高速回転制御等は超遠心機に内蔵されたCP
Uが操作パネルからのキー操作により指令を受けて制御
装置に動作内容を出力し制御を行なうものであった。
機に於ては、CPUの制御指令によって制御装置が動作
するものであるから、遠心機に到来する外来ノイズ或い
は内蔵の制御装置から発する内来ノイズ等によりCPU
が誤動作し、高真空状態に維持されたチャンバ内でロー
タが高速回転中に誤ってエアリークバルブが動作し、チ
ャンバ内で回転中のロータが流入した空気により浮力或
いは風損による摩擦力によりクラウンから離脱し、ロー
タ自身,チャンバ或いはロータの回転駆動部が破損する
という問題があった。
をなくし、CPUが誤動作してもエアリークバルブを動
作させないインタロック装置を備える遠心機を提供する
ことである。
納し真空引きし密閉可能なチャンバと、このチャンバを
大気圧に開放するエアリークバルブと、このエアリーク
バルブの開閉その他真空ポンプの動作、ロータの回転数
制御を行なうCPUを備えた遠心機において、CPUか
ら上記エアリークバルブに出力される制御ライン上にイ
ンタロック手段を設け、インタロック手段は上記CPU
及びロータの回転数検出手段から出力されるバルブ開放
信号の2つの信号により動作することで達成される。
置は、上記回転数検出手段は上記CPUの制御動作とは
独立し別個にロータの回転数を検出し、ロータの回転数
が十分に低い所定の回転数以下である時、バルブ開放信
号を出力するように動作するからロータが高速回転中に
CPUが何らかの原因で誤動作し誤ってエアリークバル
ブを開放するためのバルブ開放信号をインタロック手段
に出力しても、このインタロック手段の他の入力端へは
回転数検出手段からバルブ開放信号が出力されていない
ため、この様な場合エアリークバルブが誤って動作する
ことは防止され、一方エアリークバルブを動作させチャ
ンバを大気圧に開放しドアを開けロータを取り出す際
は、ロータの回転は停止しており回転数検出手段からは
インタロック手段へバルブ開放信号が出力されているか
らCPUが操作パネルからのキー操作によりエアリーク
の指令を受け取ればCPUからバルブ開放信号がインタ
ロック手段へ出力されエアリークバルブが動作するよう
に作用する。
に説明する。本発明の具体的実施例を示す図1におい
て、遠心機のエアリークバルブの安全制御装置全体を1
00で示し、1はロータ、2はロータ1を回転駆動する
モータ、3はモータ2に回転エネルギを供給するインバ
ータ等のモータ駆動装置、4はロータ1の下面に埋設さ
れた識別子で、本実施例においてはマグネット、5はマ
グネット4の存在を検出するホール素子或いは磁気抵抗
素子或いはピックアップコイル等から成る第1のセンサ
であり、6はキーボード・ディスプレイ等から成る操作
パネル、7は真空ポンプ、デヒュージョンポンプから成
る真空引き装置であり、8はCPUとなる第1のプロセ
ッサである。第1のプロセッサ8は、操作パネル6から
入力される運転指令に従ってモータ駆動装置3に制御線
9を介して回転数制御信号を出力し、第1のセンサ5の
出力信号を入力しロータ1のいわゆるiDとなるロータ
の種類コード、実回転数を計測すると共に真空引き装置
7,エアリークバルブ52を制御する。10はモータの
駆動装置3からモータ2へ回転エネルギの補給を第1の
プロセッサ8が任意に遮断するための第1の遮断装置で
あり、11は第1のプロセッサ8から第1の遮断装置1
0へ遮断動作信号を出力する制御線である。15は第1
のセンサ5と同様のマグネット4の存在を検出する第2
のセンサ、16はロータ1の回転数検出手段となる第2
のプロセッサであり、上記の第1のプロセッサとは独立
して第2のセンサ15の出力信号を入力しロータ1のい
わゆるiDとなるロータの種類コード、実回転数を計測
する。17はモータの駆動装置3からモータ2への回転
エネルギの供給を第2のプロセッサ16が任意に遮断す
るための第2の遮断装置であり、第1の遮断装置10と
は別個で独立に設けられており、第1の遮断装置10と
第2の遮断装置17はモータ駆動装置3からモータ2へ
の回転エネルギの供給を遮断するための回転エネルギの
制御供給路に対して互いに直列に配置されており、いず
れかの遮断装置が動作すると、モータ2への回転エネル
ギの供給は遮断されモータ2は回転を停止する。18は
第2のプロセッサ16から第2の遮断装置17へ遮断動
作信号を出力する制御線である。第1のプロセッサ8と
操作パネル6、真空引き装置7間の制御線をそれぞれ1
2、13で示す。14はモータ駆動装置3とモータ2の
間の回転エネルギの供給線であり、50は回転エネルギ
の供給線14のうち14Aに介在して設けられた供給エ
ネルギを検出するセンサで、本実施例では例えば巻線式
或いはホールセンサと適当な増幅平滑回路を持つ電流セ
ンサであり、第2のプロセッサ16のA/D変換入力端
子AD2にその出力信号が入力される。
ンバ,59はロータ1を出し入れするためのドアであ
り、チャンバ53からは真空引き装置7及びエアリーク
バルブ52に配管54が植立されている。55はエアリ
ークバルブ52の開閉操作を行なうドライバ,56はド
ライバ55に信号を出力するアンドゲート等のインタロ
ック手段であり、インタロック手段56には第1のプロ
セッサ、即ちCPU8及び第2のプロセッサ、即ち回転
数検出手段16からそれぞれ制御線57,58を介して
バルブ開放・閉成信号がインタロック手段56に出力さ
れる。なお、エアリークバルブ52の開放、即ちチャン
バ53を大気圧に開放する動作は、制御線57及び58
に共に一致し「Lo」レベルの論理のバルブ開放ON信
号がそれぞれCPU8,回転数検出手段16から出力さ
れ、インタロック手段56で論理積を取りその信号出力
が「Lo」レベルとなり、これによりドライバ55が動
作しエアリークバルブ52が通電されてバルブが開くこ
とによりなされる。
ルブの安全制御装置全体100のうち、操作パネル6、
真空引き装置7を除いた部分のブロック回路図を示した
ものであり、図1と同一の機能の部分には同一の番号が
符してあり、モータ駆動装置3に於て19は交流電源等
のモータ駆動装置3の電源、20はインバータ制御装
置、21、22、23はそれぞれ誘導モータ2に3相電
力を供給するための例えば、パワートランジスタ、IG
BT、GTO等のパワー素子から構成されるパワーブリ
ッジであり、パワーブリッジ21、22、23の各アー
ムからモータ2へ回転エネルギの供給線14としてそれ
ぞれ14A、14B、14Cが接続されており、電流セ
ンサ50はこの場合、回転エネルギの供給線14Aにク
ランプされている。パワーブリッジ21を代表し、パワ
ーブリッジ構成する上アーム、下アームのiGBTの場
合のパワー素子を24、25で示し、26、27はそれ
ぞれパワー素子24、25のゲート制御回路であり、こ
れらはそれぞれホトカプラ28、29から点孤信号が送
られるようになっている。30はホトカプラ28、29
の発光素子を点灯するための電源であり、発光素子はそ
れぞれ抵抗器31、32を介してインバータ制御装置2
0に接続されており、ホトカプラ28、29の発光素子
の点孤によりそれぞれパワー素子24、25が導通しモ
ータ2に回転エネルギが供給されるようになっている。
従って電源30と抵抗器31、32の間に介して接続さ
れたトランジスタ等の半導体スイッチ、リレー等から成
る第2の遮断装置17が制御線18により遮断状態にな
るとパワーブリッジ21、22、23の発光素子を点孤
するための電源供給が遮断され、回転数制御信号の制御
線9からインバータ制御装置20にいかなる指令が入力
されようとも、モータ2への回転エネルギの供給が遮断
されるようになっている。同様にして、トライアック等
の半導体スイッチ、リレー等から成る第1の遮断装置1
0は電源19とインバータ制御装置20の間に介して設
けられており、第1の遮断装置10が制御線11により
遮断状態になるとモータ2への回転エネルギの供給が遮
断されるようになっている。第1のプロセッサ8に於
て、33はCPU、34はクロック発生器、35はリセ
ット回路であり、それぞれCPU33に信号を出力し、
クロック発生器34の信号出力は分周器36を介してC
PU33のタイマ割り込み端子T1に出力されている。
37は第1のセンサ5の2分周器であり、信号出力はそ
れぞれCPU33のイベント割り込み入力端子EV1
1、EV12、EV13に入力されている。同様にして
第2のプロセッサ16に於て、38はCPU、39はク
ロック発生器、40はリセット回路であり、それぞれC
PU38に信号を出力し、クロック発生器39の信号出
力は分周器41を介してCPU38のタイマ割り込み端
子T2に出力されており、42は第2のセンサ15の2
分周器であり、その信号出力はそれぞれCPU38のイ
ベント割り込み入力端子EV21、EV22、EV23
に入力されている。なお、電流センサ51の出力は第1
のプロセッサ8のA/D変換端子AD1にその出力信号
が入力されている。
ついて示したものであり、図1及び図2と同一の機能の
部分には同一の番号が符してあり、ロータ1の底面には
同一周上に埋設された複数個の識別子であるマグネット
4が第1のセンサ5、第2のセンサ15に対してS極を
向けた4AS及び4BSが回転中心Oに対して角度θを
なすように配置してあり、またマグネット4AS、4B
Sに対してカウンタバランスを取る位置、即ちマグネッ
ト4AS、4BSに対して点対称となる位置にバランサ
4AN、4BNが配置されている。
センサ15は、ロータ1の回転に伴ないマグネット4A
S及び4BSが通過するのを検出するものであるが、バ
ランサ4AN、4BNを第1のセンサ5、第2のセンサ
15に対してN極を向けたマグネットで構成し、例えば
第1のセンサ5がS極のマグネット、即ちマグネット4
AS及び4BSを検出し、第2のセンサ15がN極のマ
グネット、即ちマグネット4AN、4BNを検出するこ
ととすることもできる。当然、このSNの関係は逆にし
ても同じである。このように構成することにより、例え
ばマグネットからの信号の欠損、マグネットの磁力低
下、マグネット自体の欠損といったマグネット自体から
生じる問題を解消することができる。
作について図4に示す回転センサ15の信号出力に対す
る第2のプロセッサ16の処理タイムチャート、図5乃
至図7に示す第2のプロセッサ16の処理フローを参照
しながら説明すると、モータ駆動装置3からモータ2に
回転エネルギが供給されロータ1が回転すると、図4の
第2のセンサ15の信号出力43に示すようにロータ1
の1回転につき2コのパルスが第2のセンサ15から出
力され、2分周器42の信号出力44に示すように2分
周器42からCPU38のイベント割り込み端子EV2
1、EV22、EV23に分周信号が与えられる。CP
U38としては三菱電機製のマイクロコンピュータM3
7451を用いる例で示すと、CPU3の信号入力端子
EV21に与えられる2分周器42の信号出力44の立
ち上がり部44Hに於て、ロータ1の1回転につき図5
の処理フローのパルス周期測定モードのイベント割り込
みEVR1が発生し、処理101により図4に示すロー
タ1の1回転分の時間T区間のRCNTのクロックカウ
ント数範囲45中のクロック発生器34のクロックを分
周した周波数のクロック例えば3MHzのクロック数を
CPU38内のメモリRCNTに転送する。同様にして
CPU38の信号入力端子EV22に与えられる2分周
器42の信号出力44の立ち上がり部44Hに於て、ロ
ータの1回転につき図5の処理フローの論理「Hi」区
間のパルス幅測定モードのイベント割り込みEVR2が
発生し、処理102により図4に示すTH区間のiDH
CNTのクロックカウント数範囲46中のクロック数を
CPU38内のメモリiDHCNTに転送する。更に同
様にして、CPU3の信号入力端子EV22に与えられ
る立ち下がり部44Lに於て、論理「Lo」区間のパル
ス幅測定モードのイベント割り込みEVR3が発生し、
処理103により図4に示すTL区間のiDLCNTの
クロックカウント数範囲47のクロック数をCPU38
内のメモリiDLCNTに転送する。続いて、分周器4
1の信号出力がCPU38のT2タイマ割り込み端子に
出力されることにより例えば100msec程度の周期
で図6に示すタイマ割り込みiNT1が発生し、処理1
04によりメモリRCNTの値からロータ1の実回転数
を下記に示す数式(1)により計算し、
より、メモリiDHCNT及びiDLCNTの値から図
5の角度θに対応するロータ1の種類コードiDθを下
記に示す数式(2)、数式(3)により判別計算し、メ
モリに格納する。
値からロータ1の最高許容回転数RMAXを例えば下記
に示す数式(4)により割り出し、メモリに格納する。
次求めたロータ1の実回転数RRPM、種類コードiD
θ、種類コードから割り出した最高許容回転数RMAX
に基づき、第2の遮断装置17に遮断動作信号及び回転
数検出手段16が制御線58からエアリークバルブ52
の開放信号を出力するか否かを判断するCHECK処理
フローを示したものであり、処理107により遮断信号
及びバルブ開放信号はまずOFFされ、制御線18によ
り第2の遮断装置17は非遮断状態になり、パワーブリ
ッジ21のホトカプラ28、29は電源30に接続され
インバータ制御装置20の制御動作により動作可能な状
態になり、一方エアリークバルブ52は閉成状態にな
る。処理108の1秒タイマにより判断処理の周期が適
切な間隔に調節され、判断114によりロータの実回転
数が0でない回転中は判断109に分岐し、判断109
によりロータ1の実回転数が低い回転数、例えば100
0回転以下の場合は、遠心機にセットするロータの交換
作業のため処理118により回転数検出手段16の制御
線58からエアリークバルブ52の開放信号がON出力
されエアリークバルブ52のコントロールはCPU8の
出力に従い、また停電によるロータ1の回転数の低下、
計測誤差等のため遮断動作の判断処理を禁止する。ロー
タ1の実回転数が1000回転を越えた状態に於ては処
理117によりエアリークバルブ52の開放信号はOF
FされCPU8から開放信号が出力されてもエアリーク
バルブ52は開かず、更に遠心機の何らかの不具合によ
り実回転数RRPMが最高回転数RMAXを越えると判
断110により処理113を実行し、遮断信号がON
し、制御線18により第2の遮断装置17が遮断状態に
なりモータ2のモータ駆動装置3からの回転エネルギの
供給は遮断され、ロータ1の回転数は下降停止し、遠心
機のロータ1の過回転に対する安全が確保される。この
時、遮断信号ONの処理113は繰り返し実行されるた
め、制御装置100の電源を一旦落とし、リセット回路
40からリセット信号が再び入力されるまで、遮断装置
17は遮断状態を保ち安全が保護されるようになってい
る。またロータ1の種類コードiDθが、一例として8
゜以下、或いは175゜以上等の不当な場合は、それぞ
れ判断処理111、112により処理113が実行され
る。このような状態は、図3に於てマグネット4AS、
4BSのいずれかが落下欠損するか或いは第2センサ1
5のマグネット4AS、4BSのいずれかに対する感度
不良等により、図4の第2センサ15の信号出力43
が、ロータ1の1回転につき1パルスとなり2分周器4
2の信号出力44の論理で、「Hi」、「Lo」のデュ
ーティが50%となり、iDθの計測値がθ゜、180
゜に近い値となるのを検出することも含まれている。一
方判断114によりロータ1の実回転数が毎分0回転、
即ちロータ1の回転が停止している場合は処理116に
よりエアリークバルブ52の開放信号がONされCPU
8からの開放信号に従ってエアリークバルブ52は制御
され、判断115に分岐しCPU38はAD2端子から
電流センサ50のアナログ出力をA/D変換しデジタル
量として認識すると共に所定の値と比較しモータ2に駆
動エネルギが供給されているか否かをチェックし、電流
有と判断した場合は処理113に分岐し、上記と同様に
して制御線18により第2の遮断装置17が遮断状態に
なりモータ2のモータ駆動装置3からの回転エネルギの
供給は遮断される。このような状態は図3において、マ
グネット4AS、4BSのいずれもが落下欠損するか或
いは第2のセンサ15のマグネット4AS、4BSのい
ずれもに対する感度不良等により、図4の第2センサ1
5の信号出力がロータの回転にもかかわらず現われない
ことに相当する。上記の判断115において、CPU3
8が電流無と判断した場合は処理108に分岐し、上記
判断、処理を繰返し実行するが、このような状態はモー
タ2にエネルギが供給されず単にロータ1が回転を停止
している正常な状態に相当することはいうまでもない。
ここで、上記の具体的実施例においては、電流センサ5
0の出力をCPU38に入力しロータ1の過回転防止を
図っているが、更に電流センサ50とは別個に同様の電
流センサを例えば回転エネルギの供給線14のうちの1
4B或いは14Cに介在して電流センサ51として設け
CPU38に電流センサ50の出力信号を入力するのと
同様、CPU33に入力しCPU33側でも判断11
4、判断115、処理113に相当する判断処理を並行
して同時に実行させ、マグネット4AN、4BN或いは
第1のセンサ5の不具合に起因するロータ1の過回転防
止を図ることも可能であることは、本発明の思想に照ら
して明白である。
転センサ15の信号出力に対する第2のプロセッサ16
の動作について説明したが、回転センサ5の信号出力に
対する第1のプロセッサ8のロータ1の過回転防止制御
動作についても、操作パネル6から入力される運転指令
に従ってモータ駆動装置3に制御線9を介して回転数制
御信号を出力したり、真空引き装置7の制御の実行に関
する通常の遠心機の制御処理を除けば、上述の第2のプ
ロセッサの動作と同様である。
ロック回路図9に於て、図2と同一の機能を示す部分に
は同一の番号が符してあり、回転数検出手段16として
CPU38に換えて、第2のセンサ15の信号出力を周
波数−電圧変換器(以下F/Vコンバータと称す)60
とこのF/Vコンバータ60の出力をコンパレータ61
で基準電圧源62との比較を取り、ロータ1の回転数が
低い所定回転数以下の場合はコンパレータ61の出力制
御線58は「Lo」レベルにあり、また逆の場合には
「Hi」レベルになるような構成と動作を行なう。一方
インタロック手段56についてもその他の実施例を示し
てあり、ドライバ55は直流源VCCからトランジスタ
64を通して電源が供給され、CPU8の制御線57の
「Lo」レベルの信号出力により動作するようになって
おり、コンパレータ61の出力制御線58の出力が「L
o」レベルにあると抵抗器63を介してトランジスタ6
4にベース電流が流れ、ドライバ55に電源VCCが供
給されドライバ55が動作可能となるインタロックを取
る。以上の説明の通り、いずれの実施例の場合に於ても
回転数検出手段16により、ロータ1が所定回転数以下
であれば、CPU8の制御線57の信号出力に従ってド
ライバ55が動作し、エアリークバルブ52は任意に制
御されるが、ロータ1が所定回転数以上になると、イン
タロック手段56の作用により、CPU8が誤って制御
線57にバルブ開放信号を出力してもドライバ55は動
作せずエアリークバルブ52は決して開放されずロータ
1の回転中のエアリークが防止され安全が保たれる。
ック回路図の図8に於て、図2と同一の機能を示す部分
には同一の番号が符してあり、第1の遮断装置10とし
てスリーステートゲートバッファ等のドライバ48、4
9を用いた例を示す。第1の遮断装置10と第2の遮断
装置17はホトカプラ28、29の発光素子の点灯路に
対して直列に設けられており、制御線11の論理「H
i」の信号出力によりドライバ48、49は高抵抗状態
になり上記と同様にしてモータ2へのモータ駆動装置3
からのエネルギの供給は遮断される。
用い、ロータの過回転検出並びにロータの種類コードの
異常を判別し、モータ駆動装置3からモータ2への回転
エネルギの供給を遮断するための回転エネルギの制御供
給路に対して互いに直列に配置された第1の遮断装置1
0、第2の遮断装置17に対して直列に第3の遮断装置
を設け、この遮断装置に第3のプロセッサが異常判別時
に遮断信号を出力する等の冗長な構成も本発明の思想に
なるものである。
測するための検知機構に関しては、本実施例のような磁
気的検出の他に、光学的検出、超音波による検出、電磁
波による検出等を採用することによっても、本発明が実
施可能であることはいうまでもなく、更にはロータに設
けられたインデックスの位置や角度又はその数、複合的
なインデックスパターン、磁気的な記憶媒体、光学的記
憶媒体により検出する手段を採用しても、本発明は実施
可能である。
放するエアリークバルブの開閉制御にCPUからの制御
出力とロータの回転数を検出し、ロータが所定の回転数
以下であればバルブ開放信号を出力し、それ以外の状態
ではバルブ開放信号を出力しないロータの回転数検出手
段の制御出力の一致を取るインタロック手段を設けたの
で、ロータの高速回転中にCPUが誤動作しエアリーク
バルブを開放するような制御出力を出力してもエアリー
クバルブは動作しないから、ロータが高速回転中にエア
リークバルブが開きロータがクラウンから離脱したり、
ロータ自身、チャンバ及び駆動部が破損するような不具
合を防止することができる。
置の一実施例を示すブロック図である。
ク図である。
る。
段の処理を示すタイムチャートである。
ク図である。
ック図である。
はエアリークバルブ、53はチャンバ、56はインタロ
ック手段である。
Claims (1)
- 【請求項1】 ロータと、該ロータを収容するチャンバ
と、該チャンバを大気圧に開放するエアリークバルブ
と、該エアリークバルブの開閉等の制御を行なうCPU
とを備えた遠心機において、インタロック手段と回転数
検出手段を設けると共に、該インタロック手段は前記C
PUから出力されるバルブ開放信号と該回転数検出手段
から出力されるバルブ開放信号の2つの信号の一致によ
り前記エアリークバルブを開放し、該回転数検出手段は
前記ロータの回転数が所定の低回転数以下であるとバル
ブ開放信号を出力するようにしたことを特徴とする遠心
機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23094095A JP3509324B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 遠心機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23094095A JP3509324B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 遠心機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0975782A true JPH0975782A (ja) | 1997-03-25 |
JP3509324B2 JP3509324B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=16915695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23094095A Expired - Fee Related JP3509324B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 遠心機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3509324B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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