(57)【要約】【課題】  ガスを圧力封入したタンクの中に消弧室を収納してタンクの外に配置した操作装置で消弧室を操作するので、操作装置と消弧室とを連結する操作軸が長くなり絶縁ロッドが大きくなることと、消弧室にはパッファ部とノズルが必要になるため構造が複雑且つ質量が大きくなることで、操作装置の操作力が大きくなるという課題がある。【解決手段】  ガスで操作する操作装置をタンク内に収納してピストン８の片方に消弧室可動部５を締結して操作軸を無くし、他方に絶縁ロッド２８を締結して緩衝力を掛けることで小さくすることと、動作の途中で操作力を下げて緩衝力も下げることによりさらに小さくする。さらに動作時にガス操作装置の開放操作ガスをアークに吹付けすることでパッファ部及びノズルを無くし簡素軽量化した消弧室可動部５にする。これら動作質量を小さくすることにより操作装置の操作力を小さくした遮断器とすることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁ガスを圧力封入するタンク内に、消弧室固定部と消弧室可動部とを収納する遮断器において、タンク内ガス圧力より高いガス圧力で操作するガス操作装置をタンク内に収納して、そのガス操作装置の構成は、円筒シリンダを消弧室可動部の中心軸と同心で配置し、シリンダの中には円盤状のピストンを配置し、シリンダの消弧室側は開放し他方はピストンの動作距離を確保した位置に投入操作ガスが通る穴とガス放出弁とを有する蓋で閉鎖し、その蓋とピストンとの間に投入操作室が形成され、シリンダ開放側の外周には円筒の開放制御弁をシリンダと同心で配置し、他方の内周には円筒の投入制御弁をシリンダと同心でシリンダを閉鎖している蓋に接して配置し、シリンダの投入制御弁と対面する位置に投入ガスが通る穴を必要数設け、開放制御弁外周を含むシリンダ外周には開放制御弁側に開放ガス導入路及び投入制御弁側に投入ガス導入路を設け、シリンダの開放側から開放制御弁の動作距離だけ離れた位置にシリンダ蓋板をガス導入路に締結し、この蓋板とピストンとの間には開放操作室が形成され、開放制御弁はその蓋板に接して配置され、開放制御弁及び投入制御弁には複数の制御棒を消弧室と反対側に制御弁の中心軸と平行に締結し、各複数の制御棒は各二本の絶縁制御棒と締結し、各二本の絶縁制御棒にはそれぞれ長短一対のリンクを連結し、リンク同士の連結部にはローラーを備え、ピストンの投入操作室側には絶縁ロッドを締結し、その絶縁ロッドはシリンダを閉鎖している蓋及びタンクを貫通してタンクの外に出ており、さらにその絶縁ロッドにはリンクと対面する箇所にカムを設けたものとする。ピストンの開放操作室側には消弧室可動部をガス導入路に締結した蓋板を貫通して締結し、ピストン或いは消弧室可動部の中心軸に開放操作室から消弧室可動部の中心軸中空に連通する穴を設け、ガス操作装置の開放操作ガスは、遮断器開放動作中にその穴を通ってアークに吹付けされることを特徴とするガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁ガスを圧力封入している容器に消弧室遮断部を収納したガス遮断器に係り、特に変電所や開閉所などの高電圧仕様に好適な電力用遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年電力需要の増加に伴って電力用遮断器は高電圧大容量に対応する傾向が強くなっており、１０００ｋＶクラスの遮断器も開発競争に入っている。遮断器は高電圧になるほど消弧室可動部の動作距離が長くなるので操作力の大きい操作装置が必要になるため、操作装置の設計製作に苦慮している。従ってより小さい操作力で動作する遮断器の必要性にせまられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平０６−０５０６０８号公報
【特許文献２】特公平０７−０６６７１８号公報
【特許文献３】特開平０６−１９６０５４号公報
【特許文献４】特開平１０−２２３１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、及び特許文献２は、ガスを圧力封入したタンクの中に消弧室固定部と消弧室可動部とを収納しタンクの外に操作装置を配置するという構成を採用しているので、操作装置と消弧室可動部とを連結する操作軸が長くなるとともに操作力に見合う大きな絶縁ロッドが必要で、それら操作軸と絶縁ロッドの質量が大きくなるという課題がある。
また特許文献１にはパッファ型の消弧室であることが概略示され、特許文献２は消弧室構造が省略されているが、一般に遮断器の消弧室には特許文献３、特許文献４、或いはそれらに類似するパッファ型消弧室を採用しているので、消弧室可動部には消弧を行うガス流を得るためのパッファ部が必要であり、そのパッファ部が作り出すガス流は可動アーク接触子の外から固定アーク接触子の外への流れとなってややもするとアークの外をなでるような流れになるのでアークへの吹付け効果を高めるノズルが必要になるため、消弧室可動部の構造が複雑になり且つ質量も大きくなるという課題がある。
これら動作部の質量が大きくなることにより、操作力の大きい操作装置が必要になるという課題が生じている。
【０００５】
本願発明はこれらの課題を解決するためになされたもので、操作軸を無くし、絶縁ロッドを小さくし、消弧室可動部のパッファ部及びノズルを無くすことで簡素軽量化して、これら動作部質量を減らすことにより小さい操作力で動作するガス操作装置を備えた遮断器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は絶縁ガスを圧力封入するタンク内に消弧室固定部と消弧室可動部を収納する遮断器において、タンク内ガス圧力より高いガス圧力で操作するガス操作装置をタンク内に収納し、そのガス操作装置のピストンの一方に消弧室可動部を締結し、ピストンの他方と緩衝器との間に絶縁ロッドを締結するという構成を採用している。
またガス操作装置の制御弁に複数の制御棒、複数の制御棒をまとめる二個の連結バー、二個の絶縁制御棒、さらに二対のリンクを連結し、リンク同士の連結部にはローラーを設け、絶縁ロッドには開放用のカムと投入用のカムを二個ずつ設け、それら制御部品の連携により制御弁を動作の途中で閉鎖することで、動作後半における操作ガスの不必要な流入を減少させるという手段を用いている。
さらにガス操作装置のピストン或いは消弧室可動部の中心軸にガス操作装置の開放操作室から消弧室可動部の中心軸中空に連通する穴を設け、遮断器の動作中に開放操作ガスがその穴を通ってアークに吹付けされアークを横断して消弧するという手段も用いている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に係る発明の遮断器によれば、絶縁ガスを圧力封入するタンク内に消弧室固定部と消弧室可動部を収納する遮断器において、タンク内ガス圧力より高いガス圧力で操作するガス操作装置をタンク内に収納して、ガス操作装置のピストンに消弧室可動部を締結することにより操作軸が無くなるので操作軸の質量が零になるという効果がある。
またピストンと緩衝器との間に絶縁ロッドを締結することにより、絶縁ロッドには操作力が掛からず緩衝力が掛かるので絶縁ロッドを小さくできるとともに、ガス操作装置の制御弁を遮断器動作の後半に復帰させることにより、その復帰中に操作ガスの流入量が減少するに伴って操作力が次第に下がるので緩衝力も下がるため、絶縁ロッドをさらに小さくすることができ質量も小さくなるという効果がある。
さらにガス操作装置の開放操作ガスが遮断器の動作中に開放操作室から消弧室中心軸中空に連通した穴を通ってアークに吹付けされるので、ガス流を作り出す必要が無いため消弧室可動部のパッファ部が不要になることと、ガス流が可動アーク接触子の内側から固定アーク接触子の外への流れとなることによりアークを横断するので遮断しやすくなるためガス流を制御するノズルが不要になることとにより、消弧室可動部を簡素化できるとともに質量を小さくできるという効果がある。
これらの動作部質量を小さくすることにより、操作力が小さい操作装置にすることができるので、小さい操作力で動作するガス遮断器になるという効果があり、動作時の振動が小さくなって遮断器の信頼性が向上するという効果も生じる。
【０００８】
この他に、制御弁を遮断器動作の途中から閉鎖し始めるので、操作ガスの消費量を抑制できるという効果がある。
また遮断器の開放動作中に開放操作ガスをアークに連続して吹付けできることと、ガス流がアークを横断することとによりアークが遮断され易くなるという効果がある。
さらに遮断器動作中の操作ガスが部品のすき間からタンク内に少々漏れてもほとんど動作に影響しないため気密設計部分の数を減らすことができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による遮断器の投入状態を示す断面図で、制御部品は開放用を表す。
【図２】本発明による遮断器の開放状態を示す断面図で、図１とは異なる断面を表し、制御部品は投入用を表す。
【図３】本発明による遮断器の消弧室固定部及び消弧室可動部をピストンに締結した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下この発明の実施例について説明する。
図１はこの発明の第一の実施例を示す遮断器の投入状態における断面図、図２は同じく開放状態における断面図で図１とは異なる部分の断面図である。図３は図１、図２で採用している消弧室とピストンとを締結した断面図である。図１、図２は本来一つの図で表すべきであるが本発明における制御部品をひとつの図で表すと煩雑になるので、図１には開放用制御部品を表し、図２は投入用制御部品を表している。
【００１１】
図１において、消弧室固定部４と消弧室可動部５及びガス操作装置をタンク１に収納し、蓋板２、２９によって密封され、タンク内にはＳＦ６ガスを圧力封入している。ガス操作装置の構成は、円筒のシリンダ９を消弧室可動部５の中心軸と同心で配置し、その中にシリンダ内周を摺動する円盤状のピストン８を設け、シリンダ９の上側は開放し中程にはピストン８の動作距離を確保した位置に投入操作ガスが通る穴及びガス放出弁１５を有するシリンダ蓋１０を設けて閉鎖し、その蓋とピストンとの間に投入操作室１４が形成され、シリンダ９上側の外周に円筒の開放制御弁１６をシリンダ９と同心で配置し、さらに開放制御弁１６の外周を含むシリンダ９の外周には開放ガス導入路１１及び投入ガス導入路１２を設け、シリンダ９の上側から開放制御弁１６の動作距離だけ離れた位置にシリンダ蓋板７をガス導入路１１に締結し、開放制御弁１６はこのシリンダ蓋板７に接して配置され、そのシリンダ蓋板７とピストン８との間には開放操作室１３が形成され、開放制御弁１６の下側には複数の開放制御棒１８を開放制御弁１６の中心軸と平行に締結し、複数の開放制御棒１８は二個の開放制御棒連結バー２０を介して二本の開放絶縁制御棒２２に連結し、開放絶縁制御棒２２にはそれぞれ長短一対のリンク３２，３３を連結し、リンク３３は棒ピンで支持金具４２に連結しており、リンク同士の連結部にはローラー３４を備え、ローラー３４の近くにはローラー３４を蹴るための開放操作コイル３８を配置し、ピストン８の下側には絶縁ロッド２８を締結し、その絶縁ロッド２８はシリンダ蓋１０及び蓋板２９を貫通してタンクの外に配置した緩衝器４３に連結し、さらにその絶縁ロッド２８にはリンク３２，３３を動作させるためそれらのリンクと対面する箇所にカム４０を設けた構成としている。リンク３２は遮断器動作中カム４０に接触しないように曲がった形状にしている。消弧室可動部５はシリンダ蓋板７を貫通してピストン８に締結し、ピストン８に開放操作室から消弧室可動部５の中心軸中空に連通する穴を設けている。
【００１２】
図示の構造において電流は、上側導体３から消弧室固定部４、消弧室可動部５、ピストン８、シリンダ９、ガス導入路１１、１２を経て下側導体２４へと流れる。上側導体３は消弧室固定部４に固定され、消弧室固定部４は絶縁支持物６を介して操作装置の開放ガス導入路１１に固定されガス導入路１１，１２は絶縁管２５及び絶縁支持物２７を介して下側の蓋板２９に固定されている。蓋板２９の下側の一部には、開放ガスタンク３０を設けてタンク１内圧力より高い圧力でガスを封入しており、絶縁管２５を通して開放ガス導入路１１内にもガスが封入されている。この状態において、開放ガス導入路１１内圧力は開放制御弁１６を開放しようとする力となって開放制御棒１８、開放制御棒連結バー２０、開放絶縁制御棒２２、さらにリンク３２、３３に伝達されているが、ローラー３４の中心は、リンク３２と開放絶縁制御棒２２との連結部の中心及びリンク３３の支持部の中心とを結ぶ仮想直線からわずか開放操作コイル３８側にずれており、リンク３２，３３はその位置よりコイル側へずれない構造にしているので図１の状態を保っている。
【００１３】
次に図１から始まる開放動作について説明する。この状態から遮断器を開放する時開放操作コイル３８に電流を流すと開放操作コイル３８はローラー３４を蹴る、蹴られたローラー３４の中心は前記仮想直線の絶縁ロッド２８側へ移動する、ローラー３４が絶縁ロッド２８に接触するまで移動するときリンク同士の連結部が折れ曲がった状態になるがリンク３３の支持点は動かないのでリンク３２に連結された開放絶縁制御棒２２、開放制御棒連結バー２０、開放制御棒１８及び開放制御弁１６は下側へ移動し、開放制御弁１６とシリンダ蓋板７との間にすき間が生じて開放ガス導入路１１から開放操作室１３へガスが流入する、ピストン８は流入したガスの圧力とタンク内圧力との差圧により下側へ押される、ピストン８に締結されている消弧室可動部５と絶縁ロッド２８がピストン８とともに下へ移動する、移動する途中で絶縁ロッド２８に設けたカム４０がローラー３４に接触しながらローラー３４を動作前の状態に押し戻す、押し戻されるときローラー３４に連結しているリンク３２，３３の作用により開放絶縁制御棒２２、開放制御棒連結バー２０、開放制御棒１８及び開放制御弁１６も押し戻されて動作前の状態に戻ると同時に開放ガス導入路１１から開放操作室１３へのガス流入が止まる、消弧室可動部５、ピストン８及び絶縁ロッド２８は緩衝器４３により下側へ移動した状態で止まって開放動作が終了し図２の状態となる。
【００１４】
この動作の途中カム４０がローラー３４に接触する瞬間からローラー３４を押し戻して開放制御弁１６を閉鎖し始めることにより、開放操作室１３へ流入するガス量が減少して操作力が下がるので、絶縁ロッド２８と緩衝器４３との間に掛かる緩衝力が下がる。
開放制御弁１６が開放した時から動作が終了するまで、開放操作室１３内に流入した開放操作ガスの一部はピストン８に設けた消弧室可動部に連通する穴を通って、消弧室可動部５と消弧室固定部４との間に発生するアークに吹付けされて消弧する。
投入操作室１４内のガスは圧縮されて高い圧力になり動作の妨げになるため、ガス放出弁１５でタンク内へ放出する。
カム４０、ローラー３４、リンク３２，３３及び開放絶縁制御棒２２を二組設けているのは、カム４０がローラー３４に接触しながらローラー３４を動作前の状態に押し戻す力が絶縁ロッド２８を曲げようとする力になるため好ましくないので、カム４０を絶縁ロッド２８の中心軸に１８０°開いて二個設けることによりその曲げようとする力を打ち消すためである。
【００１５】
次に図２について、図１と異なる部分を説明する。ガス操作装置の投入制御部品の構成は、シリンダ９のシリンダ蓋１０から下へ延長された内周に円筒の投入制御弁１７をシリンダ９と同心でシリンダ蓋１０に接して配置し、シリンダ９には投入制御弁１７が対面する箇所にガス導入路１２から投入操作室１４内にガスを通すための穴を必要数設け、投入制御弁１７の下側には複数の投入制御棒１９を投入制御弁１９の中心軸と平行に締結し、複数の投入制御棒１９は投入制御棒連結バー２１を介して二本の投入絶縁制御棒２３に連結し、投入絶縁制御棒２３にはそれぞれ長短一対のリンク３５，３６を連結し、リンク３６は棒ピンで支持金具４２に連結しており、リンク同士の連結部にはローラー３７を備え、ローラー３７の近くにはローラー３７を蹴るための投入操作コイル３９を配置し、絶縁ロッド２８にはリンク３５，３６を動作させるためそれらのリンクと対面する箇所にカム４１を設けた構成としている。リンク３６は動作中にカム４１に接触しないように曲がった形状にしている。前記ガス導入路１２は蓋２９の下側の一部に設けた投入ガスタンク３１に絶縁管２６を介して締結している。
【００１６】
図示の開放状態において、消弧室が開放しているので電流は流れない。遮断器投入ガス導入路１２には投入ガスタンク３１から絶縁管２６を通じて適正なガス圧でガスが封入されており、そのガス圧は投入制御弁１７を開放しようとする力となって投入制御棒１９、投入制御棒連結バー２１、投入絶縁制御棒２３、さらにリンク３５、３６に伝達されているが、ローラー３７の中心はリンク３５と投入絶縁制御棒２３との連結部及びリンク３６の支持部とを結ぶ仮想直線からわずか投入操作コイル３９側にずれており、リンク３５，３６はその位置よりコイル側へずれない構造になっているので図２の状態を保っている。
【００１７】
次に図２から始まる投入動作について説明する。この状態から遮断器を投入する時投入操作コイル３９に電流を流すと投入操作コイル３９はローラー３７を蹴る、蹴られたローラー３７の中心は前記仮想直線の絶縁ロッド２８側へ移動する、ローラー３７が絶縁ロッド２８に接触するまで移動するときリンク同士の連結部が折れ曲がった状態になるがリンク３６の支持点は動かないのでリンク３５に連結された投入絶縁制御棒２３、投入制御棒連結バー２１、投入制御棒１９及び投入制御弁１７は下側へ移動し、投入制御弁１７とシリンダ蓋１０との間にすき間が生じて投入ガス導入路１２から投入操作室１４へガスが流入する、ピストン８は流入したガスの圧力とタンク内圧力との差圧により上側へ押される、ピストン８に連結されている消弧室可動部５と絶縁ロッド２８がピストン８とともに上へ移動する、移動する途中で絶縁ロッド２８に設けたカム４１がローラー３７に接触しながらローラー３７を動作前の状態に押し戻す、押し戻されるとき、ローラー３７に連結しているリンク３５，３６の作用により投入絶縁制御棒２３、投入制御棒連結バー２１、投入制御棒１９、及び投入制御弁１７も押し戻されて動作前の状態に戻ると同時に投入ガス導入路１２から投入操作室１４へのガス流入が止まる、消弧室可動部５、ピストン８及び絶縁ロッド２８は緩衝器４３により上側へ移動した状態で止まり投入動作が終了して図１の状態となる。
【００１８】
一般に投入動作時間は遮断動作時間に比べて長いので図２において投入操作ガス圧は開放操作ガス圧よりも低く設定しているため、前記投入動作の途中、カム４１がローラー３７に接触する瞬間からローラー３７を押し戻して投入制御弁１７を閉鎖し始めることにより投入操作室１４内に流入するガスは減少すると共にピストン８が移動するにつれて投入操作室１４の容積が増加するので投入操作室１４内の圧力は下がってタンク内圧力とほとんど差が無い状態になって動作が終了する。
開放操作室１３内のガスは、ピストン８に設けた穴を通じて動作とともに消弧室へ放出される。
カム４１、ローラー３７、リンク３５、３６及び投入絶縁制御棒２３を二組設けているのは、図１で述べた理由と同様に、カム４１がローラー３７に接触しながらローラー３７を動作前の状態に押し戻す力が絶縁ロッド２８を曲げようとする力になるため好ましくないので、カム４１を絶縁ロッド２８の中心軸に１８０°開いて二個設けることによりその曲げようとする力を打ち消すためである。
【００１９】
図１、図２においては、開放絶縁制御棒２２が二本、投入絶縁制御棒２３が二本、さらに絶縁ロッド２８が蓋板２９を貫通しており、これらの貫通部はガスを密封する必要があるので、ガス漏れの可能性がある。その貫通部の数を減らしてガス漏れの可能性を減らすために、図１、図２に示す蓋板２９の密封貫通部は密封構造とせず、支持金具４２の部分を蓋板２９の一部として密封貫通部とすることにより、絶縁ロッド２８の一本のみが密封貫通するという構成にすることもできる。
また、投入操作ガス圧は開放操作ガス圧より低く設定し、ガスタンク及びガス導入路を開放用と投入用に分けているが、圧力を同一にしてガスタンクとガス導入路をそれぞれ一つにする構成とし、投入動作の制御はシリンダに設けた投入操作ガスを通す穴の数及び投入制御弁１７の開放面積で行うようにすることもできる。
【００２０】
図３について説明する。図３は、図１、図２における消弧室固定部４及び消弧室可動部５にピストン８が連結された状態の拡大断面図であり、特許文献３及び特許文献４との比較のための図である。消弧室可動部５の構造にパッファ部及びノズルは無く、主接触子５１とアーク接触子５２及び通電するため厚めにした中心部が中空の通電ロッド５３で構成されており、ピストン８に開放操作室１３から通電ロッド５３の中心部中空に連通する穴を設けている。図中の矢印は開放操作ガス圧力とタンク内圧力との差により開放操作ガスがピストン８に設けた穴を通って開放操作室から矢印の方向へ流れることを示しており、圧力差により自動的に操作ガスが消弧用ガス流となるのでパッファ部を持つ必要が無い。またガス流は消弧室固定部４と消弧室可動部５との間に発生するアークを横断するので、ノズルによるガス流の制御が無くとも消弧性能の良いガス流となる。本図においては開放操作室１３から消弧室中心軸中空に連通する穴をピストンに設けているが、中心軸である通電ロッド５３に設けても良い。
【００２１】
以上の実施の形態である図１、図２によればタンク内ガスと同一ガスで操作するガス操作装置をタンク内に収納し、そのガス操作装置のピストン８に消弧室可動部５を締結するので、操作軸が無いため操作軸の質量は零になる。
絶縁ロッド２８はピストン８と緩衝器との間に締結するので操作力が掛からず緩衝力が掛かるため小さくできることと、動作の途中でカムがローラーに接触する瞬間からローラーを押し戻して制御弁を閉鎖し始めることにより、操作室へ流入するガス量が減少して操作力が下がり、それに伴って絶縁ロッド２８と緩衝器４３との間に掛かる緩衝力も下がるので、絶縁ロッドをさらに小さくすることができる。
さらに遮断器の開放動作中にガス操作装置の開放操作ガスが消弧用ガスとしてアークに連続して吹付けされることと、その操作ガスがアークを横断することにより、アークが遮断されやすくなるので、消弧室のパッファ部とノズルとを不要にできるため、消弧室可動部が簡素化できるとともに質量を小さくすることができる。
これら動作部の質量を小さくすることができるので、ガス操作装置の操作力を小さくできるため、小さい操作力で動作する遮断器とすることができる。
【００２２】
この他に、制御部品の連携により動作の途中でカムがローラーを押し戻して制御弁を復帰させるので、操作ガスの消費量を抑制できる。
また遮断器動作中の操作ガスが部品のすき間からタンク内に少々漏れてもほとんど動作に影響しないため気密設計部分の数を減らすことができる、などの効果もある。
【符号の説明】
【００２３】
１．タンク
２．蓋板
３．上側導体
４．消弧室固定部
５．消弧室可動部
６．絶縁支持物
７．シリンダ蓋板
８．ピストン
９．シリンダ
１０．シリンダ蓋
１１．開放ガス導入路
１２．投入ガス導入路
１３．開放操作室
１４．投入操作室
１５．ガス放出弁
１６．開放制御弁
１７．投入制御弁
１８．開放制御棒
１９．投入制御棒
２０．開放制御棒連結バー
２１．投入制御棒連結バー
２２．開放絶縁制御棒
２３．投入絶縁制御棒
２４．下側導体
２５．絶縁管
２６．絶縁管
２７．絶縁支持物
２８．絶縁ロッド
２９．蓋板
３０．開放ガスタンク
３１．投入ガスタンク
３２．リンク
３３．リンク
３４．ローラー
３５．リンク
３６．リンク
３７．ローラー
３８．開放操作コイル
３９．投入操作コイル
４０．カム
４１．カム
４２．支持金具
４３．緩衝器
【図１】
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【図２】
2013037967.tif 000004
【図３】
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