WO2020052969A1 - Stecker-steckeraufnahme-vorrichtung - Google Patents

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Josef Poemmerl
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • H01R13/7175—Light emitting diodes (LEDs)

Definitions

  • the present invention relates to a plug-and-socket device with egg nem plug and a plug receptacle according to the preamble of patent claim 1, the plug being insertable into the plug receptacle.
  • a plug connection i.e. a connection between a plug and a plug receptacle for transmitting electrical energy is correctly closed.
  • Such connectors are usually manually added together.
  • the required insertion force can change significantly. If a plug connection is not merged up to the stop, there is usually still an electrical contact, but the tightness and vibration resistance of such a plug connection diminishes over time. Ultimately, this can lead to a failure of the connector and thus to a failure of the affected system.
  • housing locks can be used, which can also be called connector position assurance (CPA). These can only be operated mechanically when the connector is 100% in its end position. Such a housing lock confirms, on the one hand, that the plug is correctly closed. Connection and at the same time prevents unwanted loosening of this plug connection.
  • CPA connector position assurance
  • HVIL high-voltage interlock contacts
  • a detection unit which can be designed either on the plug or on the plug receptacle.
  • the detection unit has a switching element which is designed to be mechanically activated when correctly positioned. This means that the switching element is mechanically activated by the plug or the plug receptacle when the plug is fully inserted into the plug receptacle. If the switching element is activated, this is recognized and the recognition unit can then indicate that the plug is correctly positioned in the plug receptacle.
  • the display can be visual or acoustic.
  • the recognition unit can have an LED that lights up when correct positioning is detected.
  • the recognition unit only on one of the elements, i.e. only on the plug or only the plug receptacle is provided, the detection unit is particularly easy to attach since two elements do not have to be attached to the plug and the plug receptacle, each of which must be correctly positioned individually in order to function in conjunction.
  • the switching element is only activated via mechanical deformation, i. H. by connecting the plug to the plug receptacle, without a relative positioning between individual parts of the detection unit being necessary.
  • the detection unit has an electrical circuit, the switching element being set up to close the electrical circuit when activated.
  • the switching element is designed to connect two lines of the electrical circuit. Will the Plug fully inserted into the connector receptacle, the switching element is activated, which connects the two lines of the electrical circuit. By connecting the two lines, the electrical circuit is closed and is therefore active. This is indicated by the detection unit as the correct positioning of the plug in the plug receptacle.
  • the switching element is a pinch contact. This means that when the plug is inserted into the plug receptacle, the switching element is mechanically squeezed, thereby closing a contact in the circuit.
  • the switching element is designed to remove a separating agent between the two lines.
  • a liquid can prevent a connection of the two lines and the switching element serves to push the liquid away and thus to electrically connect the two lines.
  • the circuit can be an RFID transponder.
  • the RFID transponder can be designed to be in an electrically closed state, i.e. correct positioning of the plug in the receptacle, to transmit a signal to a reader via an antenna. The reader can then output a signal that a connector is correctly positioned in the connector receptacle.
  • the switching element can be used to close a contact between a microchip of the RFID transponder and an antenna. As soon as the antenna is connected to the microchip, a signal can be transmitted via the antenna.
  • an RFID transponder is used, this also has the advantage that, in addition to a signal which indicates the correct positioning of the plug in the plug receptacle, further information from the transponder Reader can be output. These include, for example, a serial number or the like of the connector or connector receptacle. Furthermore, the transponder could be assigned to a fitter who is responsible for the respective plug connection by the fitter sending a signal to the transponder after activation when the plug is connected to the plug receptacle. This signal can indicate the respective fitter. The reader can then not only recognize that the plug connection is correct, but also read out who installed the plug connection.
  • the circuit is formed as a (thin) film. This is particularly advantageous since, due to the small thickness, the circuit (or the detection unit with the circuit) can be attached to the plug or the plug receptacle without impairing its function.
  • a plug for insertion into a plug receptacle of a plug-plug receptacle device as described above is proposed.
  • a plug receptacle for receiving a plug of a plug-plug receptacle device as described above is proposed.
  • Fig. 1 schematic view of a plug-plug receptacle device
  • FIG. 2 shows a schematic view of a detection unit of the plug-plug receptacle device from FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a plug-plug receptacle device 1 with a plug 2 and a plug receptacle 4.
  • the plug 2 has, for example, contacts 6 which can be inserted into corresponding receptacles 8 in the plug receptacle 4. If the contacts 6 are connected to the receptacles 8, current flows via the plug connection. However, if such a plug connection 1 is not brought together as far as it will go, there is an electrical contact between the contacts 6 and the receptacles 8, however, over time both the connection speed and the vibration resistance can decrease. This can lead to the plug connection becoming completely detached.
  • a detection unit 10 is therefore used in the plug-plug receptacle device 1 proposed here, as described in more detail in FIGS. 2 and 3 .
  • the detection unit 10 can be provided on either the connector 2 or the connector 4.
  • the detection unit 10 has a switching element 12 that, when the connector 2 is correctly positioned in the connector receptacle 4, is activated, ie closed.
  • the switching element 12 is opened, as shown in Figure 2. If the connector 2 is inserted into the connector receptacle 4, the switching element 12 is activated mechanically, i.e. H. closed, as shown in Figure 3. This can be done, for example, by means of a crimp contact, i. H. by mechanical pressure, which acts on the switching element 12 through the plug connection between the connector 2 and connector receptacle 4.
  • the antenna 16 can be supplied with current, which can then send a signal to a reader (not shown). Sending the signal can indicate the correct positioning of the connector 2 in the connector receptacle 4, since if the connector 2 is not correctly positioned in the connector receptacle 4, the antenna 16 is not supplied with current and therefore cannot send a signal.
  • further information about the plug connection can be sent via the antenna 16. These include, for example, an identification number of the connector 2 and / or the connector receptacle 4.
  • the proposed plug-plug receptacle device makes it possible in a simple manner to recognize whether a plug is correctly positioned in a plug receptacle. Since a detection unit used for this purpose is only attached to the connector or only to the connector receptacle, the detection unit does not have to be positioned exactly on both elements. Reference sign

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Abstract

Es wird eine Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung mit einem Stecker, welcher in eine Steckeraufnahme einführbar ist, vorgeschlagen, wobei der Stecker oder die Steckeraufnahme eine Erkennungseinheit aufweist, welche dazu ausgebildet ist, eine korrekte Positionierung des Steckers in der Steckeraufnahmen zu detektieren, wobei die Erkennungseinheit ein Schaltelement aufweist, welches dazu ausgebildet ist, bei korrekter Positionierung mechanisch aktiviert zu werden.

Description

Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung
Beschreibung
Vorliegende Erfindung betrifft eine Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung mit ei nem Stecker und einer Steckeraufnahme gemäß dem Oberbegriff von Patentan spruch 1 , wobei der Stecker in die Steckeraufnahme einführbar ist.
In kritischen Bereichen, wie beispielweise Hochvoltsystemen, ist es wichtig, zu er kennen, ob eine Steckverbindung, d.h. eine Verbindung zwischen einem Stecker und einer Steckeraufnahme zum Übertragen von elektrischer Energie, korrekt ge schlossen ist. Solche Steckverbindungen werden üblicherweise manuell zusam mengefügt. Je nach Ausführung der Stecker und der Steckeraufnahme bzw. Buchse, d. h. der Polzahl, der Kontakt- und Gehäuseausführung und anderen Merkmalen, kann sich die erforderliche Steckkraft stark ändern. Wird eine Steck verbindung nicht bis zum Anschlag zusammengeführt, herrscht zwar üblicher weise noch ein elektrischer Kontakt, aber die Dichtigkeit und Vibrationsfestigkeit einer solchen Steckverbindung lässt über die Dauer nach. In letzter Konsequenz kann dies zu einem Ausfall der Steckverbindung und damit zu einem Ausfall des betroffenen Systems führen.
Um ein Lösen einer solchen Steckverbindung zu verhindern, können sogenannte Gehäuseverriegelungen verwendet werden, die auch Connector Position As- surance (CPA) genannt werden können. Diese können erst mechanisch betätigt werden, wenn sich der Stecker zu 100 % in seiner Endposition befindet. Eine sol che Gehäuseverriegelung bestätigt zum einen eine korrekt geschlossene Steck- Verbindung und verhindert gleichzeitig ein ungewolltes Lösen dieser Steckverbin dung.
Allerdings erfolgt die Montage einer solchen Gehäuseverriegelung üblicherweise durch einen einzelnen Monteur. Dieser ist der einzige, der eine akustische, visu elle und taktische Rückmeldung über den korrekten Anschluss der Steckverbin dung hat und diese somit überprüfen kann. Es gibt jedoch keine automatische elektronische Überwachung der Steckverbindung. So kann es Vorkommen, dass bei der Montage der Stecker nicht richtig eingesetzt und die Gehäuseverriegelung durch den Monteur nicht geschlossen wird. Wird bei einer Endkontrolle dieser Fehler übersehen, kann es zu einem Ausfall bzw. einem Lösen der Steckverbin dung kommen.
Zusätzlich können sogenannte Hochvolt-Interlock-Kontakte (HVIL) im Hochvoltbe reich verwendet werden. Ein solcher Kontakt überwacht die korrekte Verbindung von Steckverbindungen im Hochvoltstromkreis über eine Reihenschaltung, die von Steckverbindung zu Steckverbindung verläuft. Wird der Stromkreis dieser Reihen schaltung durch Abziehen einer der Steckverbindungen unterbrochen, so wird dies erkannt. Allerdings sind solche Kontakte teuer und die korrekte Positionierung in einer Steckverbindung kann nicht automatisiert überprüft werden.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, eine Stecker-Steckeraufnahme- Vorrichtung bereitzustellen, mit der eine automatisierte Erkennung einer korrekten Positionierung bzw. Einführung eines Steckers in eine Steckeraufnahme möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung mit einem Stecker und einer Steckeraufnahme gemäß Patentanspruch 1 gelöst, wobei der Stecker in die Steckeraufnahme einführbar ist.
Um zu detektieren, ob der Stecker korrekt in der Steckeraufnahme positioniert ist, d. h. ob der Stecker vollständig in die Steckeraufnahme eingeführt ist, ist eine Er kennungseinheit vorgesehen, die entweder an dem Stecker oder an der Ste ckeraufnahme ausgebildet sein kann. Die Erkennungseinheit weist ein Schaltele ment auf, welches dazu ausgebildet ist, bei korrekter Positionierung mechanisch aktiviert zu werden. Das bedeutet, dass das Schaltelement bei einem vollständi gen Einführen des Steckers in die Steckeraufnahme mechanisch durch den Ste cker oder die Steckeraufnahme aktiviert wird. Ist das Schaltelement aktiviert, wird dies erkannt und die Erkennungseinheit kann anschließend anzeigen, dass der Stecker korrekt in der Steckeraufnahme positioniert ist.
Die Anzeige kann visuell oder akustisch erfolgen. Beispielsweise kann die Erken nungseinheit eine LED aufweisen, die bei erkannter korrekter Positionierung auf leuchtet.
Da bei der hier vorgeschlagenen Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung keine zu sätzlichen HVIL-Kontakte erforderlich sind, können im Vergleich zu solchen be kannten Systemen Kosten eingespart werden.
Da die Erkennungseinheit nur an einem der Elemente, d.h. nur an dem Stecker o- der nur der Steckeraufnahme vorgesehen ist, ist die Erkennungseinheit besonders einfach anbringbar, da nicht zwei Elemente an dem Stecker und der Steckerauf nahme angebracht werden müssen, die jeweils einzeln korrekt positioniert werden müssen, um in Zusammenwirkung funktionieren zu können. Die Aktivierung des Schaltelements erfolgt lediglich über eine mechanische Verformung, d. h. durch Verbinden des Steckers mit der Steckeraufnahme, ohne dass eine relative Positio nierung zwischen Einzelteilen der Erkennungseinheit erforderlich ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Erkennungseinheit einen elektrischen Schaltkreis auf, wobei das Schaltelement dazu eingerichtet ist, den elektrischen Schaltkreis bei Aktivierung zu schließen. Insbesondere ist das Schaltelement dazu ausgebildet, zwei Leitungen des elektrischen Schaltkreises zu verbinden. Wird der Stecker vollständig in die Steckeraufnahme eingeführt, wird das Schaltelement ak tiviert, welches dabei die zwei Leitungen des elektrischen Schaltkreises verbindet. Durch das Verbinden der zwei Leitungen wird der elektrische Schaltkreis ge schlossen und ist somit aktiv. Dies wird durch die Erkennungseinheit als korrekte Positionierung des Steckers in der Steckeraufnahme angezeigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Schaltelement ein Quetschkon takt. Das bedeutet, dass beim Einführen des Steckers in die Steckeraufnahme das Schaltelement mechanisch gequetscht wird, wodurch ein Kontakt in dem Schalt kreis geschlossen wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Schaltelement dazu ausgebildet, ein Trennmittel zwischen den zwei Leitungen zu entfernen. Beispielsweise kann eine Flüssigkeit eine Verbindung der zwei Leitungen verhindern und das Schalt element dient dazu, die Flüssigkeit wegzudrücken und somit die zwei Leitungen elektrisch zu verbinden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Schaltkreis ein RFID-Transpon- der sein. Insbesondere kann der RFID-Transponder dazu ausgebildet sein, bei elektrisch geschlossenen Zustand, d.h. korrekter Positionierung des Steckers in der Aufnahme, über eine Antenne ein Signal an ein Lesegerät zu übertragen. Das Lesegerät kann dann ein Signal ausgeben, dass ein Stecker korrekt in der Ste ckeraufnahme positioniert ist.
Beispielsweise kann durch das Schaltelement ein Kontakt zwischen einem Mikro chip des RFID-Transponders und einer Antenne geschlossen werden. Sobald die Antenne mit dem Mikrochip verbunden wird, kann über die Antenne ein Signal ausgesendet werden.
Wird ein RFID-Transponder verwendet, hat dies des Weiteren den Vorteil, dass zusätzlich zu einem Signal, welches die korrekte Positionierung des Steckers in der Steckeraufnahme angibt, weitere Informationen von dem Transponder an ein Lesegerät ausgegeben werden können. Hierzu zählen beispielsweise eine Serien nummer oder ähnliches des Steckers bzw. der Steckeraufnahme. Des Weiteren könnte der Transponder einem Monteur, der für die jeweilige Steckverbindung zu ständig ist, zugeordnet werden, indem der Monteur beim Verbinden des Steckers mit der Steckeraufnahme dem Transponder nach Aktivierung ein Signal zukom men lässt. Dieses Signal kann den jeweiligen Monteur angeben. Durch das Lese gerät kann dann nicht nur erkannt werden, dass die Steckverbindung korrekt ist, sondern zusätzlich auch noch ausgelesen werden, wer die Steckverbindung mon tiert hat.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Schaltkreis als (dünne) Folie aus gebildet. Dies ist besonders vorteilhaft, da durch die geringe Dicke der Schaltkreis (bzw. die Erkennungseinheit mit dem Schaltkreis) an dem Stecker oder der Ste ckeraufnahme angebracht werden kann, ohne deren Funktion zu beeinträchtigen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Stecker zum Einführen in eine Steckerauf nahme einer Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung, wie sie oben beschrieben ist, vorgeschlagen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Steckeraufnahme zum Aufnehmen eines Steckers einer wie oben beschriebenen Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung vorgeschlagen.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausfüh rungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der je weiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungs beispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:
Fig. 1 : schematische Ansicht einer Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung; und
Fig. 2: eine schematische Ansicht einer Erkennungseinheit der Stecker-Ste- ckeraufnahme-Vorrichtung von Fig. 1.
Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit den selben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Figur 1 zeigt eine Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung 1 mit einem Stecker 2 und einer Steckeraufnahme 4. Der Stecker 2 weist beispielsweise Kontakte 6 auf, die in die Steckeraufnahme 4 in entsprechende Aufnahmen 8 eingeführt werden können. Sind die Kontakte 6 mit den Aufnahmen 8 verbunden, fließt über die Ste ckerverbindung Strom. Wird jedoch eine solche Steckerverbindung 1 nicht bis zum Anschlag zusammengeführt, herrscht zwar ein elektrischer Kontakt zwischen den Kontakten 6 und den Aufnahmen 8, allerdings kann mit der Zeit sowohl die Dich tigkeit der Verbindung als auch die Vibrationsfestigkeit nachlassen. Dies kann dazu führen, dass sich die Steckverbindung vollständig löst.
Um zu erkennen, ob der Stecker 2 korrekt, d.h. bis zum Anschlag, in der Ste ckeraufnahme 4 positioniert ist, wird daher in der hier vorgeschlagenen Stecker- Steckeraufnahme-Vorrichtung 1 eine Erkennungseinheit 10 verwendet, wie in Fi guren 2 und 3 näher beschrieben ist. Die Erkennungseinheit 10 kann entweder an dem Stecker 2 oder der Steckerauf nahme 4 vorgesehen sein. Die Erkennungseinheit 10 weist ein Schaltelement 12 auf, dass bei einer korrekten Positionierung des Steckers 2 in der Steckerauf nahme 4 aktiviert, d. h. geschlossen wird.
Zunächst ist das Schaltelement 12 geöffnet, wie in Figur 2 dargestellt ist. Wird der Stecker 2 in die Steckeraufnahme 4 eingeführt, wird das Schaltelement 12 mecha nisch aktiviert, d. h. geschlossen, wie in Figur 3 dargestellt ist. Dies kann beispiels weise durch eine Quetschkontaktierung, d. h. durch mechanischen Druck, der durch die Steckverbindung zwischen Stecker 2 und Steckeraufnahme 4 auf das Schaltelement 12 wirkt, erfolgen.
Wird das Schaltelement 12 aktiviert, wird dadurch ein Schaltkreis der Erkennungs einheit 10, der in dem hier gezeigten Fall durch einen Mikrochip 14 und eine An tenne 16 gebildet wird, geschlossen. Durch ein Schließen des Schaltkreises kann die Antenne 16 mit Strom versorgt werden, welche daraufhin ein Signal an ein Le segerät (nicht gezeigt) aussenden kann. Ein Senden des Signals kann die kor rekte Positionierung des Steckers 2 in der Steckeraufnahme 4 angeben, da bei ei ner nicht korrekten Positionierung des Steckers 2 in der Steckeraufnahme 4 die Antenne 16 nicht mit Strom versorgt wird und daher kein Signal senden kann.
Zusätzlich können über die Antenne 16 weitere Informationen über die Steckver bindung gesendet werden. Hierzu zählen beispielsweise eine Identifikationsnum mer des Steckers 2 und/oder der Steckeraufnahme 4.
Durch die vorgeschlagene Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung ist es auf einfa che Weise möglich, zu erkennen, ob ein Stecker korrekt in einer Steckeraufnahme positioniert ist. Da eine hierzu verwendete Erkennungseinheit nur an dem Stecker oder nur an der Steckeraufnahme angebracht ist, muss keine exakte Positionie rung der Erkennungseinheit an beiden Elementen erfolgen. Bezuqszeichen
1 Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung
2 Stecker
4 Steckeraufnahme
6 Kontakte
8 Aufnahmen
10 Erkennungseinheit
12 Schaltelement
14 Mikrochip
16 Antenne

Claims

Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung Ansprüche:
1. Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung (1 ) mit einem Stecker (2), welcher in eine Steckeraufnahme (4) einführbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (2) oder die Steckeraufnahme (4) eine Erkennungseinheit (10) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, eine korrekte Positi onierung des Steckers (2) in der Steckeraufnahme (4) zu detektieren, wobei die Erkennungseinheit (10) ein Schaltelement (12) aufweist, welches dazu ausgebildet ist, bei korrekter Positionierung mechanisch aktiviert zu werden.
2. Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit (10) einen elektrischen Schaltkreis aufweist, wobei das Schalt element (12) dazu eingerichtet ist, den elektrischen Schaltkreis bei Aktivierung zu schließen.
3. Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass das Schaltelement (12) ein Quetschkontakt ist und/oder dass das Schaltelement (12) dazu ausgebildet ist, ein Trennmittel zwischen den zwei Lei tungen zu entfernen.
4. Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkreis ein RFID-Transponder ist.
5. Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, dass der RFID-Transponder eine Antenne (16) aufweist und dass das Schaltelement (12) dazu ausgebildet ist, in aktiviertem Zustand die Antenne (16) mit Energie zu versorgen.
6. Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass der RFID-Transponder dazu ausgebildet ist, bei elektrisch ge schlossenem Zustand über die Antenne (16) ein Signal an ein Lesegerät zu über tragen.
7. Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, dass das Signal Informationen über die Positionierung des Steckers (2) in der Steckeraufnahme (4) und/oder weitere Informationen über den Stecker (2) und/oder die Steckeraufnahme (4) aufweist.
8. Stecker-Steckeraufnahme-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkreis als Folie ausgebildet ist.
9. Stecker (2) zum Einführen in eine Steckeraufnahme (4) in einer Stecker- Steckeraufnahme-Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Steckeraufnahme (4) zum Aufnehmen eines Steckers (2) in einer Stecker- Steckeraufnahme-Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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