(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源により駆動され、かつ、内部回路により処理された信号に応答する受光トランジスタと、前記受光トランジスタより出力される信号により負荷への電源をＯＮ／ＯＦＦする出力トランジスタとが実装されたプリント配線基板を内蔵したプログラマブルコントローラにおいて、
前記プリント配線基板は、前記受光トランジスタに対する前記電源の接続経路を切り替えるための第１プリント配線と、前記受光トランジスタに対する前記出力トランジスタのベースの接続経路を切り替えるための第２プリント配線と、を具備し、
前記第１プリント配線は、前記受光トランジスタのコレクタと前記電源との間に形成されたプリント配線部分と、前記受光トランジスタのエミッタと前記電源との間に形成されたプリント配線部分とを含むものであり、
実装される前記出力トランジスタのタイプに応じて前記第１プリント配線の各プリント配線部分を直接または間接に接続または非接続とする処理を含む前記第１および第２の各プリント配線に対する処理あるいは当該プリント配線上への部品の実装選択により前記接続経路を切り替え可能とした、ことを特徴とするプログラマブルコントローラ。
【請求項２】
請求項１に記載のプログラマブルコントローラにおいて、前記第２プリント配線が、前記受光トランジスタのコレクタと前記出力トランジスタのベースとの間に形成されたプリント配線部分と、前記受光トランジスタのエミッタと前記ベースとの間に形成されたプリント配線部分とを含み、前記出力トランジスタのタイプに応じて前記各プリント配線部分を直接または間接に接続または非接続可能とした、ことを特徴とするプログラマブルコントローラ。
【請求項３】
電源により駆動され、かつ、制御機器の内部回路により処理された信号に応答する応答素子と、前記応答素子より出力される信号により負荷への電源をＯＮ／ＯＦＦする出力トランジスタとを実装するためのプリント配線を備えたプリント配線基板において、
前記応答素子がトランジスタ（応答トランジスタ）であり、前記応答トランジスタに対する前記電源の接続経路を切り替えるための第１プリント配線と、前記応答トランジスタに対する前記出力トランジスタのベースの接続経路を切り替えるための第２プリント配線と、を具備し、
前記第１プリント配線は、応答トランジスタのコレクタと前記電源との間に形成されたプリント配線部分と、前記応答トランジスタのエミッタと前記電源との間に形成されたプリント配線部分とを含むものであり、
実装される前記出力トランジスタのタイプに応じて前記第１プリント配線の各プリント配線部分を直接または間接に接続または非接続とする処理を含む前記第１および第２の各プリント配線に対する処理あるいは当該プリント配線上への部品の実装選択により前記接続経路を切り替え可能としたことを特徴とするプリント配線基板。
【請求項４】
請求項３に記載のプリント配線基板において、前記第２プリント配線が、前記応答トランジスタのコレクタと前記出力トランジスタのベースとの間に形成されたプリント配線部分と、前記応答トランジスタのエミッタと前記ベースとの間に形成されたプリント配線部分とを含み、前記出力トランジスタのタイプに応じて前記各プリント配線部分を直接または間接に接続または非接続可能とした、ことを特徴とするプリント配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源により駆動され、かつ、内部回路により処理された信号に応答する受光トランジスタと、前記受光トランジスタより出力される信号により負荷への電源をＯＮ／ＯＦＦする出力トランジスタとが実装されたプリント配線基板を内蔵したプログラマブルコントローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プログラマブルコントローラはシーケンス制御機器の１つとしてシーケンスプログラムを変更することで各種仕様の変更、追加等にフレキシブルに対応可能なものとして近年、汎用化されてきている。プログラマブルコントローラの入力端子に接続される機器は、入力機器と称されている。それら入力機器には近接スイッチとかリミットスイッチ等の各種スイッチとか、圧力センサ、温度センサ、湿度センサ等の各種センサ、その他がある。また、プログラマブルコントローラの出力端子に接続される機器は、出力機器と称されている。それら出力機器には有接点リレー、無接点リレー等の各種リレー、開閉器、電磁弁のソレノイド等、あるいは当該プログラマブルコントローラに接続されるプログラマブルコントローラ、その他がある。
【０００３】
このようなプログラマブルコントローラは各種入力機器からの信号を取り込むための１ないし複数の入力回路と、マイクロコンピュータ、メモリ等を内蔵したマイクロプロセッサ部により主に構成されてシーケンス制御により信号を処理する内部回路と、この内部回路よりの信号をシーケンスプログラムの実行の結果として負荷である複数の出力機器それぞれに出力するための１ないし複数の出力回路とを有している。こうしたプログラマブルコントローラにおける出力回路方式には各種あるが、出力トランジスタがオープンコレクタ方式とされたトランジスタ出力回路と称される方式があるが、このトランジスタ出力回路にもｎｐｎタイプの出力トランジスタを用いた方式とｐｎｐタイプの出力トランジスタを用いた方式とがある。
【０００４】
図７はｎｐｎタイプの出力トランジスタを用いたトランジスタ出力回路を備えたプログラマブルコントローラとそれに接続される負荷および電源を示す要部回路図であり、図８はｐｎｐタイプの出力トランジスタを用いたトランジスタ出力回路を備えたプログラマブルコントローラとそれに接続される負荷および電源を示す要部回路図である。これらの図を参照してプログラマブルコントローラにおける従来のトランジスタ出力回路について説明する。なお、プログラマブルコントローラにおいては、それに接続される出力機器の数（出力点数）に応じた数の出力端子を有しているが、図７および図８においては、説明の理解のために出力端子が１つで示されており、そのためにトランジスタ出力回路も１つだけ図示されている。
【０００５】
まず、図７に示されるｎｐｎタイプの出力トランジスタを用いたトランジスタ出力回路を備えたプログラマブルコントローラについて説明する。２はプログラマブルコントローラ、４は負荷としての出力機器、６は負荷である出力機器用の電源である。また、８はプログラマブルコントローラ２の内部回路、１０はトランジスタ出力回路である。プログラマブルコントローラ２はまた、電源６が接続される電源端子１２と、出力機器４が接続される出力端子（ＯＵＴ）１４と、共通端子（ＣＯＭ）１６とを有している。
【０００６】
トランジスタ出力回路１０は、内部回路８よりの信号を出力端子１４に出力するために、内部回路８よりの信号の入力に応答して発光動作する発光ダイオード１８と、電源端子１２に接続され、かつ、発光ダイオード１８の発光に応答する受光トランジスタ２０と、抵抗２２と、ｎｐｎタイプの出力トランジスタ２６とを有している。ここで、Ｒ２２は出力トランジスタ２６のベース電流を制限するための抵抗である。この場合、発光ダイオード１８と受光トランジスタ２０はフォトカプラであり、このようなフォトカプラを備えたプログラマブルコントローラ２はフォトカプラ絶縁タイプとも称されていて、プログラマブルコントローラ２側と出力機器４側とを電気的に絶縁することで、プログラマブルコントローラ２と出力機器４との電源系統が異なる場合においても、電源系統が異なることにより発生する電位差による電気の回り込みを気にする必要がないため、ユーザーが、プログラマブルコントローラ２に出力機器４を接続するに際しての接続を特に考慮することなく容易にできることになる。
【０００７】
このようなプログラマブルコントローラ２では、不図示の入力機器として例えばセンサが検出状態となってそれに対応した信号がプログラマブルコントローラ２に入力されると、内部回路８は所定のシーケンスにしたがって、発光ダイオード１８に信号を出力する。これによって、発光ダイオード１８は発光動作し、これに対向配置されている受光トランジスタ２０がその発光を受光して導通する。受光トランジスタ２０が導通すると、出力トランジスタ２６のベースにベース電流が供給される結果、出力トランジスタ２６は導通する。出力トランジスタ２６が導通すると、リレーとか電動機等の出力機器４は電源６を供給されてセンサの検出に対応した所要の動作をすることができる。
【０００８】
次に図８を参照してｐｎｐタイプの出力トランジスタを用いたトランジスタ出力回路を備えたプログラマブルコントローラについて説明する。なお、図８において図７と対応する部分には同一の符号を付している。図８で示されているプログラマブルコントローラでは、出力トランジスタ２６ａがｐｎｐタイプであり、そのエミッタが共通端子１６に接続され、そのベースが受光トランジスタ２０に接続されている。その他は図７で示されるトランジスタ出力回路と同様である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このようなプログラマブルコントローラにおいては、いずれのトランジスタ出力回路も回路の接続が相違するので、同一プリント配線基板上に両トランジスタ出力回路を構成する部品を搭載するには、部品実装面積がそれぞれのトランジスタ出力回路に対して必要となり、基板実装面積がいずれか一方のトランジスタ出力回路の部品を実装した場合のプリント配線基板における実装面積の倍が必要となり、プリント配線基板が大型化してプログラマブルコントローラ全体も大型重量化するという課題があるうえ、同一のプリント配線基板においていずれか一方のトランジスタ出力回路を用いた場合、他方のトランジスタ出力回路は不要であるから、不要となったトランジスタ出力回路の部品が無駄となりきわめて不経済でコストの高いものとなる。
【００１０】
また、それぞれのトランジスタ出力回路を別々のプリント配線基板上に実装する場合では少なくとも内部回路も含めて多数の部品を実装した２枚のプリント配線基板を製造準備しておくことが必要となり、それだけでもプリント配線基板の製造コスト面で不利となるうえ、いずれか一方のトランジスタ出力回路を備えたプリント配線基板を使用すると他方のトランジスタ出力回路を備えたプリント配線基板が使用されないことになり、この場合も前記と同様に部品の無駄およびプリント配線基板の無駄となりきわめて不経済でコストの高いものとなる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のプログラマブルコントローラにおいては、電源により駆動され、かつ、内部回路により処理された信号に応答する受光トランジスタと、前記受光トランジスタより出力される信号により負荷への電源をＯＮ／ＯＦＦする出力トランジスタとが実装されたプリント配線基板を内蔵したプログラマブルコントローラにおいて、前記プリント配線基板は、前記受光トランジスタに対する前記電源の接続経路を切り替えるための第１プリント配線と、前記受光トランジスタに対する前記出力トランジスタのベースの接続経路を切り替えるための第２プリント配線と、を具備し、前記第１プリント配線は、前記受光トランジスタのコレクタと前記電源との間に形成されたプリント配線部分と、前記受光トランジスタのエミッタと前記電源との間に形成されたプリント配線部分とを含むものであり、実装される前記出力トランジスタのタイプに応じて前記第１プリント配線の各プリント配線部分を直接または間接に接続または非接続とする処理を含む前記第１および第２の各プリント配線に対する処理あるいは当該プリント配線上への部品の実装選択により前記接続経路を切り替え可能としたものである。
これにより、部品実装数は実質、１つのトランジスタ出力回路とほぼ同程度で済むものでありながら、前記各プリント配線の接続を切り替えるだけでいずれのタイプの出力トランジスタを用いたトランジスタ出力回路を構成できる結果、コスト的および実装面積的には実質、１つのトランジスタ出力回路とほぼ同程度で済むものとして上述の課題を解決している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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。なお、実施の形態では制御機器としてプログラマブルコントローラに適用しているが、これに限定されるものではない。要するに、この制御機器は、その内部回路により処理された信号に応答する受光トランジスタ等の応答素子と、前記応答素子より出力される信号により負荷への電源をＯＮ／ＯＦＦする出力トランジスタとを備えたトランジスタ出力回路を有し、これら素子および回路を実装したプリント配線基板を備えたものであればそのすべてに適用される。
【００１３】
本実施の形態のプリント配線基板は、電源により駆動され、かつ、制御機器の内部回路により処理された信号に応答する応答素子と、前記応答素子より出力される信号により負荷への電源をＯＮ／ＯＦＦする出力トランジスタとを実装するためのプリント配線を備えたプリント配線基板において、前記応答素子に対する前記電源の接続経路を切り替えるための第１プリント配線と、前記応答素子に対する前記出力トランジスタのベースの接続経路を切り替えるための第２プリント配線とを具備し、実装される前記出力トランジスタのタイプに応じて前記各プリント配線に対する処理あるいは当該プリント配線上への部品の実装選択により前記接続経路を切り替え可能としたものである。以下、このプリント配線基板を内蔵するプログラマブルコントローラについて説明する。
【００１４】
図１は、プログラマブルコントローラの要部である内部回路およびトランジスタ出力回路、ならびにそれに接続される出力機器および電源を示す回路図である。また図２は図１のプログラマブルコントローラに内蔵されるプリント配線基板を示し、図１の回路のうち内部回路の構成部品とトランジスタ出力回路のうち受光ダイオードを除いた他の構成部品を実装するためのプリント配線基板の要部平面図である。
【００１５】
まず、図１を参照して、２はプログラマブルコントローラ、４は出力機器、６は電源、８は内部回路、１０はトランジスタ出力回路、１２は電源端子、１４は出力端子（ＯＵＴ）、１６は共通端子（ＣＯＭ）、１８は発光ダイオード、２０は応答素子としての受光トランジスタ、２２は第１抵抗、２４は第２抵抗、２８は第３抵抗、３０は第４抵抗である。
【００１６】
ここで、２６はｎｐｎタイプの出力トランジスタであるが、出力トランジスタとしてｎｐｎタイプが用いられる場合は、図１の回路において第１抵抗２２は受光トランジスタ２０のコレクタと電源端子１２との間に、第２抵抗２４は受光トランジスタ２０のエミッタと出力トランジスタ２６のベースとの間に接続されるとともに、第３抵抗２８と第４抵抗３０はいずれも回路から外されて非接続とされる。この場合、出力トランジスタ２６のベース電流は第１抵抗２２と第２抵抗２４の合成抵抗で制限される。また、この出力トランジスタが円で引き出して示されるｐｎｐタイプの出力トランジスタ２６ａが用いられる場合は、図１の回路において第１抵抗２２および第２抵抗２４はいずれも回路から外されて非接続とされ、第３抵抗２８は受光トランジスタ２０のコレクタと出力トランジスタ２６ａのベースとの間に、第４抵抗３０は受光トランジスタ２０のエミッタと電源端子１２との間に接続され、かつ、ｐｎｐタイプの出力トランジスタ２６ａと電源６はそれぞれ円で引き出して示される極性で接続される。この場合、出力トランジスタ２６ａのベース電流は第３抵抗２８と第４抵抗３０の合成抵抗で制限される。
【００１７】
図２を参照して３２は本実施の形態のプリント配線基板であり、このプリント配線基板３２には、受光トランジスタ２０の搭載のための半田接続用の一対の対向ランドａ１，ａ２と、第１抵抗２２の搭載のための半田接続用の一対の対向ランドｂ１，ｂ２と、第３抵抗２８の搭載のための半田接続用の一対の対向ランドｃ１，ｃ２と、第４抵抗３０の搭載のための半田接続用の一対の対向ランドｄ１，ｄ２と、第２抵抗２４の搭載のための半田接続用の一対の対向ランドｅ１，ｅ２と、ｎｐｎタイプ出力トランジスタ２６またはｐｎｐタイプ出力トランジスタ２６ａの搭載のための半田接続用の３つのランドｆ１，ｆ２，ｆ３とが形成されている。さらにこのプリント配線基板３２には電源端子１２に対する半田接続用のランドｇと、出力端子１４に対する半田接続用のランドｈと、共通端子１６に対する半田接続用のランドｉとが形成されている。
【００１８】
さらにこのプリント配線基板３２上には、受光トランジスタ２０のコレクタを第１抵抗２２一端側に接続するプリント配線３４がランドａ１，ｂ１間に、第１抵抗２２他端側を電源端子１２側に接続するプリント配線３６がランドｂ２，ｇ間に、受光トランジスタ２０のエミッタを第２抵抗２４一端側に接続するプリント配線３８がランドａ２，ｅ１間に、第２抵抗２４他端側を出力トランジスタ２６または２６ａのベースに接続するプリント配線４０がランドｅ２，ｆ１間に、出力トランジスタ２６または２６ａのコレクタを出力端子１４側に接続するプリント配線４２がランドｆ２，ｈ間に、出力トランジスタ２６または２６ａのエミッタを共通端子１６側に接続するプリント配線４４がランドｆ３，ｉ間に、受光トランジスタ２０のコレクタを第３抵抗２８一端側に接続するプリント配線４６がプリント配線３４とランドｃ１間に、第３抵抗２８他端側を出力トランジスタ２６または２６ａのベースに接続するプリント配線４８がランドｃ２とプリント配線４０との間に、受光トランジスタ２０のエミッタに第４抵抗３０一端側を接続するプリント配線５０がプリント配線３８とランドｄ１の間に、抵抗３０他端側を電源端子１２側に接続するプリント配線５２がランドｄ２とプリント配線３６の間に、それぞれ、形成されている。
【００１９】
まず、図３および図４を参照して上述した構成を有するプリント配線基板３２上にｎｐｎタイプの出力トランジスタ２６を用いたトランジスタ出力回路１０を実装する場合について説明する。
【００２０】
図３では第１抵抗２２と第２抵抗２４とが接続され、ｎｐｎタイプの出力トランジスタ２６が接続されていることで、受光トランジスタ２０に対する電源端子１２の接続経路（プリント配線３４と３６とが接続される経路）と、受光トランジスタ２０に対する出力トランジスタ２６のベースの接続経路（プリント配線３８と４０とが接続される経路）とが切り替えられた、ｎｐｎタイプの出力トランジスタ２６を用いたトランジスタ出力回路１０の回路構成が示されている。このような回路構成に対してはプリント配線基板３２上には図４で示すように部品が実装される。つまり、対向ランドａ１，ａ２には受光トランジスタ２０が半田接続されて搭載され、対向ランドｂ１，ｂ２には第１抵抗２２が半田接続されて搭載され、対向ランドｅ１，ｅ２には第２抵抗２４が半田接続されて搭載されている。またランドｆ１，ｆ２，ｆ３にはｎｐｎタイプの出力トランジスタ２６が半田接続されて搭載されている。
【００２１】
次に図５および図６を参照して上述した構成を有するプリント配線基板３２を利用してｎｐｎタイプの出力トランジスタ２６を用いたトランジスタ出力回路１０の実装ではなくｐｎｐタイプの出力トランジスタ２６ａを用いたトランジスタ出力回路１０を実装する場合について説明する。
【００２２】
図５では第３抵抗２８と第４抵抗３０とが接続され、ｐｎｐタイプの出力トランジスタ２６ａが接続されていることで、受光トランジスタ２０に対する電源端子１２の接続経路（プリント配線５０と５２とが接続される経路）と、受光トランジスタ２０に対する出力トランジスタ２６のベースの接続経路（プリント配線４６と４８とが接続される経路）とが切り替えられた、ｐｎｐタイプの出力トランジスタ２６ａを用いたトランジスタ出力回路１０の回路構成が示されている。このような回路構成に対してはプリント配線基板３２上には図６で示すように部品が実装される。つまり、対向ランドａ１，ａ２には受光トランジスタ２０が半田接続されて搭載され、対向ランドｃ１，ｃ２には第３抵抗２８が半田接続されて搭載され、対向ランドｄ１，ｄ２には第４抵抗３０が半田接続されて搭載されている。またランドｆ１，ｆ２，ｆ３にはｐｎｐタイプの出力トランジスタ２６ａが半田接続されて搭載されている。
【００２３】
以上のように本実施の形態においては、出力トランジスタがｎｐｎタイプであってもｐｎｐタイプであっても、いずれの出力トランジスタも同一のプリント配線の接続ランド上に交換実装されるだけであるから、両タイプそれぞれのトランジスタ出力回路の構成部品の実装に共用するプリント配線基板の構成としても、出力トランジスタの実装面積が増加することはない。また、本実施の形態のプリント配線基板は、いずれのタイプの出力トランジスタを用いたトランジスタ出力回路の構成部品実装の共用であっても、プリント配線基板上での実装面積は、いずれか一方のトランジスタ出力回路をプリント配線基板に実装する場合と比較しても抵抗実装のためのプリント配線基板が２つ増加するだけで済み、結果、全体のトランジスタ出力回路の実装面積は、従来のように２つのトランジスタ出力回路の構成部品を実装する場合と比較してほぼ半分で済むものとなり、プリント配線基板の小型化ひいてはプログラマブルコントローラの機器としての小型軽量化をはかれる。
【００２４】
なお、上述の実施の形態ではプリント配線は基板の一方の面側に形成されているが、これに限定されるものではなく、他方の面側、あるいは両面側にそれぞれ形成されても構わない。また、積層方式の基板であれば、基板内にプリント配線が形成されても構わない。また、このプリント配線のパターン形状は実施の形態に限定されるものではない。特に、抵抗等の基板実装部品が表面実装タイプ（チップ部品）である場合はさらに効果が大きくなる。
【００２５】
なお、上述の実施の形態では、第１抵抗２２と第３抵抗３０がプリント配線基板３２上に実装されているが、これら抵抗２２，３０に限定されるものではなく、これらに代えて、コイル等の部品であっても間接に前記接続経路を切り替えても構わないし、必要に応じて抵抗等ではなく使用する出力トランジスタのタイプに応じてランドｂ１，ｂ２間とランドｄ１，ｄ２間の切断（非接続）または短絡（接続）をスイッチでもって間接に行っても構わないし、あるいは単にこれらランドｂ１，ｂ２間、ｄ１，ｄ２間を半田付けなどで直接、短絡切断するようにしても構わない。この場合、実施の形態ではプリント配線３４，３６，５０，５２が前記第１プリント配線を構成し、プリント配線４６，４８，３８，４０が前記第２プリント配線を構成することになるが、前記スイッチとか半田付けでランド間を接続する場合では、他の形態、パターンのプリント配線についてもその配線の機能に応じて第１プリント配線あるいは第２プリント配線と称しても構わないものであり、何ら実施の形態に限定されるものではない。
【００２６】
なお、上述の実施の形態では応答素子として受光トランジスタ２０を用いたが、これに限定されるものではなく、また素子の形態はトランジスタに限定されるものでもなく、要するに、内部回路８と電気的に絶縁できる回路あるいは素子であれば構わない。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プリント配線基板上での実装面積をほとんど増加させることなくいずれのタイプの出力トランジスタを用いたトランジスタ出力回路であってもプリント配線基板上に実装可能となり、結果、同一のプリント配線基板に両タイプのトランジスタ出力回路の構成部品を実装する場合、プリント配線基板の小型化、無駄な実装部品の省略化、また別々のプリント配線基板にそれぞれのタイプのトランジスタ出力回路の構成部品を実装する場合と比較してのプリント配線基板のコストダウンひいてはプログラマブルコントローラの機器としてのコストダウンおよび小型軽量化をはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るプログラマブルコントローラの要部およびそれに接続される出力機器ならびに電源を示す回路図
【図２】図１の回路を構成する部品搭載用プリント配線基板の要部平面図
【図３】図１の回路においてｎｐｎタイプの出力トランジスタを用いた場合の回路図
【図４】図３に対応するプリント配線基板の要部平面図
【図５】図１の回路においてｐｎｐタイプの出力トランジスタを用いた場合の回路図
【図６】図５に対応するプリント配線基板の要部平面図
【図７】従来に係るプログラマブルコントローラの要部およびそれに接続される出力機器ならびに電源を示す回路図
【図８】他の従来に係るプログラマブルコントローラの要部の回路図
【符号の説明】
２      プログラマブルコントローラ
４      出力機器
６      電源
８      内部回路
１０      トランジスタ出力回路
１２      電源端子
１４      出力端子
１６      共通端子
１８      発光ダイオード
２０      受光トランジスタ
２２      第１抵抗
２４      第２抵抗
２６      ｎｐｎタイプの出力トランジスタ
２６ａ    ｐｎｐタイプの出力トランジスタ
２８      第３抵抗
３０      第４抵抗
【図１】
0003823583.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003823583.tif 000007
【図７】
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【図８】
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