SINAMICS DCM. DC Converter. Applikation NOT-AUS, NOT-HALT. Ausgabe 01-12/2012. SINAMICS drives

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1 SINAMICS DCM DC Converter Ausgabe 01-12/2012 SINAMICS drives

2 SINAMICS DCM Kompaktbedienanleitung Rechtliche Hinweise Warnhinweiskonzept Dieses Handbuch enthält Hinweise, die Sie zu Ihrer persönlichen Sicherheit sowie zur Vermeidung von Sachschäden beachten müssen. Die Hinweise zu Ihrer persönlichen Sicherheit sind durch ein Warndreieck hervorgehoben, Hinweise zu alleinigen Sachschäden stehen ohne Warndreieck. Je nach Gefährdungsstufe werden die Warnhinweise in abnehmender Reihenfolge wie folgt dargestellt. GEFAHR bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten wird, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. WARNUNG bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. VORSICHT bedeutet, dass eine leichte Körperverletzung eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. ACHTUNG bedeutet, dass Sachschaden eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. Beim Auftreten mehrerer Gefährdungsstufen wird immer der Warnhinweis zur jeweils höchsten Stufe verwendet. Wenn in einem Warnhinweis mit dem Warndreieck vor Personenschäden gewarnt wird, dann kann im selben Warnhinweis zusätzlich eine Warnung vor Sachschäden angefügt sein. Qualifiziertes Personal Das zu dieser Dokumentation zugehörige Produkt/System darf nur von für die jeweilige Aufgabenstellung qualifiziertem Personal gehandhabt werden unter Beachtung der für die jeweilige Aufgabenstellung zugehörigen Dokumentation, insbesondere der darin enthaltenen Sicherheits- und Warnhinweise. Qualifiziertes Personal ist auf Grund seiner Ausbildung und Erfahrung befähigt, im Umgang mit diesen Produkten/Systemen Risiken zu erkennen und mögliche Gefährdungen zu vermeiden. Bestimmungsgemäßer Gebrauch von Siemens-Produkten Beachten Sie Folgendes: WARNUNG Siemens-Produkte dürfen nur für die im Katalog und in der zugehörigen technischen Dokumentation vorgesehenen Einsatzfälle verwendet werden. Falls Fremdprodukte und -komponenten zum Einsatz kommen, müssen diese von Siemens empfohlen bzw. zugelassen sein. Der einwandfreie und sichere Betrieb der Produkte setzt sachgemäßen Transport, sachgemäße Lagerung, Aufstellung, Montage, Installation, Inbetriebnahme, Bedienung und Instandhaltung voraus. Die zulässigen Umgebungsbedingungen müssen eingehalten werden. Hinweise in den zugehörigen Dokumentationen müssen beachtet werden. Siemens AG Alle Rechte vorbehalten C98130-A7066-A ,

3 1 Hinweise Hinweis Diese Applikationsschrift erhebt nicht den Anspruch, alle Gerätedetails oder -varianten zu erfassen oder jeden denkbaren Fall des Betriebes oder der Anwendung zu berücksichtigen. Die Standardapplikationen stellen keine kundenspezifische Lösungen dar, sondern sollen lediglich Hilfestellung bei der Realisierung von typischen Aufgabenstellungen bieten. Der Betreiber ist für den sachgemäßen Betrieb der beschriebenen Produkte selbst verantwortlich. Sollten Sie weitere Informationen benötigen oder sollten spezielle Probleme auftreten, die nicht ausführlich genug behandelt werden, wenden Sie sich bitte an die örtliche Siemens-Niederlassung. Der Inhalt dieser Applikationsschrift wird nicht Bestandteil einer früheren oder bestehenden Vereinbarung, Zusage oder eines Rechtsverhältnisses und ändert diese auch nicht ab. Der jeweilige Kaufvertrag stellt die gesamte Verpflichtung der Division Drive Technologies I DT der Siemens AG dar. Die in dem Vertrag zwischen den Parteien festgelegte Gewährleistung ist die einzige von der Division Drive Technologies I DT übernommene Gewährleistung. Die vertraglichen Gewährleistungsbestimmungen werden durch die Ausführungen dieser Applikationsschrift weder erweitert noch abgeändert. WARNUNG Sicherheitshinweise in den zugehörigen Betriebsanleitungen beachten Die aufgeführten Geräte enthalten gefährliche elektrische Spannungen, gefährlich rotierende Maschinenteile (Lüfter) und steuern drehende mechanische Teile (Antriebe). Tod, schwere Körperverletzungen oder erheblicher Sachschaden werden eintreten, wenn die Anweisungen der zugehörigen Betriebsanleitungen nicht befolgt werden. Technical Support Technische Hilfe erhalten Sie auch über unseren Technical Support: (deutsch) (englisch) 2 Einleitung Diese Applikationsschrift beschreibt die Realisierung der NOT-AUS-Funktionen NOT-AUS / Stopp Kategorie 0 zum ungesteuerten Stillsetzen nach EN NOT-HALT / Stopp Kategorie 1 zum gesteuerten Stillsetzen nach EN anhand von 2 Beispielen. WARNUNG Beim Einsatz der hier vorgestellten NOT-AUS- / NOT-HALT-Funktionen ist sicherzustellen, dass die beschriebene Art abzuschalten keine Gefahr darstellt. ACHTUNG Parallelschaltung, Serienschaltung und 12-puls-Betrieb nicht getestet Die in dieser Applikationsschrift beschriebenen Funktionen sind für den Einsatz in Anlagen mit parallel oder in Reihe geschalteten Geräten SINAMICS DC MASTER und bei 12-puls-Anwendungen nicht getestet. Für Unterstützung bei diesen Anwendungen steht Ihnen unser Technical Support zur Verfügung. Hinweise Bei Verwendung einer großen Gleichstrom-Glättungdrossel im Ankerkreis reicht bei NOT-AUS / Stopp Kategorie 0 möglicherweise die Zeit nicht für den Stromabbau vor Abschaltung der Zündimpulse aus. Falls der Ankerstrom zu diesem Zeitpunkt nicht lückend ist, kann es zum Wechselrichterkippen kommen. Daher wird für diesen Fall die Verwendung von NOT-HALT / Stopp Kategorie 1 mit einer Verzögerung von 0,5 s empfohlen. Bei Verwendung der Option 2Q-Feld, die keine Freilaufdiode für den Feldstrom enthält, wird zum Schutz des Feldschützes die Verwendung von NOT-HALT / Stopp Kategorie 1 empfohlen. Das ist deswegen notwendig, weil die Brennspannung der öffnenden Kontakte eines Feldschützes (netzseitig) nicht ausreicht, um die Freilauffunktion der Thyristorbrücke zu aktivieren. 2 C98130-A7066-A ,

4 Komponenten Die in den Beispielen eingesetzten Komponenten sind neben dem SINAMICS DC MASTER: Gerät Hersteller Details Bestellnummer SIRIUS Sicherheitsschaltgerät Siemens 3TK2827-2BB40 - ( Versorgung DC 24 V, Federkontakte, 30 s Verzögerung der Kontakte 47 bis 58 SIRIUS Sicherheitsschaltgerät Erweiterungsgerät Siemens 3TK2830-2CB30 - ( Spulenspannung DC 24 V, Federkontakte Stromversorgung SITOP PSU100C Siemens 6EP1331-5BA10 - ( DC 24 V / 1,3 A. Siehe auch Warnung unten. NOT-AUS-Taster - - Reset-Taster - - LED NOT-AUS aktiv - für 24 V mit eingebautem Vorwiderstand Hinweise zur Kabelführung finden Sie in der Betriebsanleitung SINAMICS DCM DC Converter im Kapitel "EMV-gerechter Aufbau von Antrieben (Installationshinweise)". Betriebsanleitung SINAMICS DCM DC Converter ( WARNUNG Zur Einhaltung der sicheren elektrischen Trennung getrenntes 24-V-Netzgerät verwenden Das Sicherheitsschaltgerät Erweiterungsgerät hat zwischen den Kontakten nicht die sichere elektrische Trennung garantiert, sondern nur die Basisisolierung. Im Falle eines Einfachfehlers würde die Netzspannung (230 V) auf den 24-V- Stromkreis gelangen. Um eine mögliche Verschleppung einer gefährlichen Spannung zu berührbaren Teilen zu verhindern, darf daher nicht die allgemeine 24-V-Versorgung herangezogen werden, sondern es muss ein getrenntes 24-V-Netzgerät (z. B. SITOP) eingesetzt werden. Der Minuspol muss geerdet werden und die 230-V-Phase ist mit maximal 4 A träge abzusichern. WARNUNG Gefahr durch elektrischen Schlag Die 24-V-Stromversorgung und die Verkabelung müssen so ausgelegt werden, dass die Stromkreise der NOT-AUS-Taster und des Reset-Tasters die Eigenschaft der Schutztrennung gemäß den Anforderungen für den Schutz gegen elektrischen Schlag laut EN erfüllen. Hinweise zur Anlagenplanung Die Versorgung der Erregerwicklung des Ankerschützes erfolgt von der Netzspannung AC 230 V über die 4-A- Sicherung, die Kontakte im Sicherheitsschaltgerät-Erweiterungsgerät und den Hilfskontakt des Feldschützes (siehe Schaltungsbeispiele). Bei der Anlagenplanung sind die Angaben in den Datenblättern der einzelnen Komponenten bezüglich Belastbarkeit und Strombedarf zu berücksichtigen. Wie auch in den Schaltungsbeispielen dargestellt, wird das Netzschütz üblicherweise über einen Hilfskontakt des Feldschützes abgeschaltet. Das ist zwar generell nicht erforderlich, dient aber zur Entlastung der Kontakte im Sicherheitsschaltgerät- Erweiterungsgerät C98130-A7066-A ,

5 3 NOT-AUS / Stopp Kategorie 0 zum ungesteuerten Stillsetzen nach EN Beschreibung NOT-AUS / Stopp Kategorie 0 ermöglicht das Unterbrechen der Energiezufuhr für den Stromrichter (Ankerkreis und Feldkreis) über das Hauptschütz bzw. über den Leistungsschalter unter Umgehung der Mikroprozessor-Steuerung des SINAMICS DC MASTER mit Hilfe eines Sicherheitsschaltgerätes. Der Motorstrom wird dabei unterbrochen, das Drehmoment wird zu Null und der Motor (Antrieb) trudelt aus. Funktion Bei Betätigung des NOT-AUS-Tasters wird am SINAMICS DC MASTER durch Öffnen der Verbindung zwischen den Klemmen 105 und 106 die Funktion E-STOP ausgelöst. Der Ankerstrom wird abgebaut und die Zündimpulse werden gesperrt. Gleichzeitig werden über das Erweiterungsgerät 3TK2830 das Ankerschütz und das Feldschütz direkt abgeschaltet. Die am Sicherheitsschaltgerät 3TK2827 einstellbare Zeitverzögerung ist dabei nicht aktiv. Die Funktion E-STOP ist beschrieben in der Betriebsanleitung SINAMICS DCM DC Converter im Kapitel "Sicherheitsabschaltung (E-STOP)". Betriebsanleitung SINAMICS DCM DC Converter ( Hinweis zur Anlagenplanung Die benötigte Zeit für den Stromabbau ist lastabhängig. Die Addition der Abfallverzögerungen des Erweiterungsgerätes und des Ankerschützes ergeben zwar eine Zeitverzögerung, es kann jedoch nicht garantiert werden, dass das Abschalten erst nach erfolgtem Stromabbau durchgeführt wird. Das Schaltgerät muss daher für eine Abschaltung unter Last ausgelegt werden. Parametrierung p51616 = 0 E-STOP wirkt wie AUS2: Der Ankerstrom wird abgebaut, danach werden die Zündimpulse gesperrt. Weitere Einstellmöglichkeiten zur Funktion E-STOP sind beschrieben in der Betriebsanleitung SINAMICS DCM DC Converter im Kapitel "Sicherheitsabschaltung (E-STOP)" Die Funktion AUS2 ist beschrieben in der Betriebsanleitung SINAMICS DCM DC Converter im Kapitel "AUS2 (Spannungsfreischaltung) - Steuerwort Bit 1". Betriebsanleitung SINAMICS DCM DC Converter ( Inbetriebnahme Zur Inbetriebnahme müssen alle Schaltzustände getestet werden. 4 C98130-A7066-A ,

6 Empfohlene Schaltung Bild 3-1 Schaltungsbeispiel NOT-AUS, Stopp-Kategorie 0 Details Sicherheitsschaltgerät 3TK2827-2BB40 - Versorgung DC 24 V, Federkontakte, Verzögerung der Kontakte 47 bis 58 = 30 s - Die Kontakte 13 und 14 schalten den E-STOP des SINAMICS DC MASTER - Die Kontakte 23 und 24 schalten die Relaisspule 24 V (A1) des Erweiterungsgerätes 3TK In Serie zum E-STOP kann noch ein Steuerspannungs-Hauptschalter eingefügt werden. - Die Verzögerung der der Kontakte 47 bis 58 wird nicht verwendet. Rücksetzen des NOT-AUS - Die Hilfskontakte (Ruhekontakte) von Ankerschütz, Feldschütz und die Rückmeldung vom Erweiterungsgerät 3TK2830 (Kontakte 51, 52) sind mit dem Reset-Taster in Serie geschaltet. Das Rücksetzen des NOT-AUS (Einschalten des Antriebes) ist nur möglich, wenn alle Kontakte geschlossen sind. C98130-A7066-A ,

7 Sicherheitsschaltgerät Erweiterungsgerät 3TK2830-2CB30 - Versorgung DC 24 V, Federkontakte - Die Kontakte 13 und 14 parallel mit 23 und 24 steuern das Ankerschütz. - Die Kontakte 33 und 34 steuern das Feldschütz. Dazu in Serie sind die Kontakte 109 und 110 (Netzschütz) des SINAMICS DC MASTER. - Das Feldschütz steuert das Ankerschütz. Durch diese Schaltung werden die Kontakte des Erweiterungsgerätes geschont, weil der Schaltvorgang vorzugsweise über den Hilfskontakt des Feldschützes gesteuert wird. Nur bei NOT- AUS unterbricht das Sicherheitsgerät zuerst. Stromversorgung SITOP - Eingang AC 100 bis 230 V, Ausgang DC 24 V / 1,3 A - Der Minuspol der Stromversorgung muss mit Schutzerde (PE) verbunden werden 6 C98130-A7066-A ,

8 4 NOT-HALT / Stopp Kategorie 1 zum gesteuerten Stillsetzen nach EN Beschreibung NOT-HALT / Stopp Kategorie 1 ermöglicht das Stillsetzen des Antriebs an einer vom Anwender einzustellenden Rücklauframpe. Anschließend erfolgt nach einer am Sicherheitsschaltgerät eingestellten Zeit das Unterbrechen der Energiezufuhr für den Stromrichter (Ankerkreis und Feldkreis) über das Hauptschütz bzw. über den Leistungsschalter unter Umgehung der Mikroprozessor-Steuerung des SINAMICS DC MASTER mit Hilfe eines Sicherheitsschaltgerätes. Der Motorstrom wird dabei unterbrochen, das Drehmoment wird zu Null und der Motor ist drehmomentfrei. Funktion Bei Betätigung des NOT-HALT-Tasters wird am Antrieb die Funktion Schnellhalt (AUS3) ausgelöst. Die Drehzahl wird entsprechend der mit den Parametern p50296, p50297 und p50298 definierten Rücklauframpe abgebaut. Die am Sicherheitsschaltgerät 3TK2827 einzustellende Zeitverzögerung bis zum Unterbrechen der Energiezufuhr muss gleich oder größer als diese Rücklauframpe und die Zeit für den Stromabbau eingestellt werden. Nach Ablauf der Zeitverzögerung wird am SINAMICS DC MASTER durch Öffnen der Verbindung zwischen den Klemmen 105 und 106 die Funktion E-STOP ausgelöst. Gleichzeitig werden über das Sicherheitsschaltgerät-Erweiterungsgerät 3TK2830 das Ankerschütz und das Feldschütz direkt abgeschaltet. Die am Sicherheitsschaltgerät einstellbare Zeitverzögerung dient dazu, dass erst nach Stillstand des Antriebs und dem Stromabbau das Netzschütz geschaltet wird. Dadurch wird das Austrudeln des Antriebs vermieden Die Funktion E-STOP ist beschrieben in der Betriebsanleitung SINAMICS DCM DC Converter im Kapitel "Sicherheitsabschaltung (E-STOP)". AUS3 ist beschrieben in der Betriebsanleitung SINAMICS DCM DC Converter im Kapitel "AUS3 (Schnellhalt) Steuerwort Bit 2". Betriebsanleitung SINAMICS DCM DC Converter ( Wichtiger Hinweis Bei Verwendung der Option 2Q-Feld, die keine Freilaufdiode für den Feldstrom enthält, wird zum Schutz des Feldschützes vor Gleichstrom-Lichtbogenbildung dringend die Einstellung einer genügend langen Zeit (am Sicherheitsschaltgerät) nach der Rücklauframpe und der Bremsenschließzeit empfohlen. Das ist deswegen notwendig, weil die Brennspannung der öffnenden Kontakte eines Feldschützes (netzseitig) nicht ausreicht, um die Freilauffunktion der Thyristorbrücke zu aktivieren. Die am Sicherheitsschaltgerät 3TK2827 einzustellende Zeitverzögerung ist so groß zu wählen, dass der Feldstrom dann (nach dem Schließen der Bremse) unter 0,3 A abgesunken ist. C98130-A7066-A ,

9 Inbetriebnahme Parameter laut Tabelle "Parametereinstellung" einstellen Verzögerungszeit am Sicherheitsschaltgerät einstellen (Einstellbereich 0,5 bis 30 s). Diese Zeit muss unter Berücksichtigung möglicher Toleranzen länger als die Rücklaufzeit bei Schnellhalt (p50296) eingestellt werden. Es muss überprüft werden, ob der Antrieb auch unter allen Randbedingungen elektrisch in dieser Zeit bis zum Stillstand abgebremst werden kann. Bild 4-1 Sicherheitsschaltgerät Zeiteinstellung 0,5 bis 30 s 1 Die Funktionalität in allen verwendeten Befehlsdatensätzen (CDS) und Antriebsdatensätzen (DDS) überprüfen alle Einstellungen dokumentieren Zur Inbetriebnahme müssen alle Schaltzustände getestet werden. Parametrierung Für die Funktion AUS3 (Schnellhalt) muss am SINAMICS DC MASTER der Digitaleingang DI/DO 4 (Klemme X auf der Elektronikbaugruppe CUD) verwendet werden. Die Beschreibung der Parameter finden Sie im SINAMICS DCM Listenhandbuch. Tabelle 4-1 Parametereinstellung p = 0 DI/DO 4 (X177.15) als Eingang p = r DI/DO 4 als Schnellhalt (AUS3) p = r p = x Rücklaufzeit des Antriebs auf Drehzahl 0 bei Schnellhalt (AUS3) Diese Zeit ist nach den mechanischen Gegebenheiten des Antriebs einzustellen. Bei Werkseinstellung (0,00 s) erfolgt das Abbremsen an der Stromgrenze. p = x gleich wie Index 0 p = x p = x p = 0 AUS3 Anfangsverrundung (entspricht Werkseinstellung) p = 0 gleich wie Index 0 p = 0 p = 0 8 C98130-A7066-A ,

10 p = 0 AUS3 Endverrundung (entspricht Werkseinstellung) p = 0 gleich wie Index 0 p = 0 p = 0 p = 0.5 Schwelle für Meldung n < nmin (entspricht Werkseinstellung) p = 0.5 gleich wie Index 0 p = 0.5 p = 0.5 p = 0.5 Hysterese für Meldung n < nmin (entspricht Werkseinstellung) p = 0.5 gleich wie Index 0 p = 0.5 p = 0.5 p50088 = x Bremsensteuerung Bremsenschließzeit (Werkseinstellung = 0,00 s) Bei "Bremse schließen" wird die Zündimpulssperre um diese Zeit verzögert. Während dieser Zeit befindet sich der Antrieb im Betriebszustand o1.1, o1.2 oder o1.0 und bringt noch Drehmoment auf. Die Beschreibung der Bremsensteuerung (mit Ablaufdiagrammen) finden Sie in der Betriebsanleitung SINAMICS DCM DC Converter im Kapitel "Einschaltbefehl für Halte- oder Betriebsbremse" und im SINAMICS DCM Listenhandbuch im Funktionsplan Einstellhinweise: Es ist die Zeit vom Auslösen der Bremse bis zum Greifen der Bremse einzustellen. Wenn der Wert zu klein eingestellt wird, besteht die Gefahr, dass eine hängende Last "durchsackt". Wenn der Wert zu groß eingestellt wird, kann in ungünstigen Fällen der Antrieb Drehmoment gegen die geschlossene Bremse aufbringen. p = 0 Zeiteinheit für Einstellungen des Hochlaufgebers ist Sekunde (entspricht Werkseinstellung) p = 0 gleich wie Index 0 p = 0 p = 0 C98130-A7066-A ,

11 Empfohlene Schaltung Bild 4-2 Schaltungsbeispiel NOT-HALT, Stopp-Kategorie 1 Details Sicherheitsschaltgerät 3TK2827-2BB40 - Versorgung DC 24 V, Federkontakte, Verzögerung der Kontakte 47 bis 58 = 30 s - Die Kontakte 13 und 14 lösen die Funktion AUS3 auf dem SINAMICS DC MASTER aus. - Die verzögerten Kontakte 47 und 48 lösen die Funktion E-STOP auf dem SINAMICS DC MASTER aus. - Die verzögerten Kontakte 57 und 58 schalten die Relaisspule 24 V (A1) des Erweiterungsgerätes 3TK In Serie zum E-STOP kann noch ein Steuerspannungs-Hauptschalter eingefügt werden. Rücksetzen des NOT-AUS - Die Hilfskontakte (Ruhekontakte) von Ankerschütz, Feldschütz und die Rückmeldung vom Erweiterungsgerät 3TK2830 (Kontakte 51, 52) sind mit dem Reset-Taster in Serie geschaltet. Das Rücksetzen des NOT-AUS (Einschalten des Antriebes) ist nur möglich, wenn alle Kontakte geschlossen sind. 10 C98130-A7066-A ,

12 Sicherheitsschaltgerät Erweiterungsgerät 3TK2830-2CB30 - Versorgung DC 24 V, Federkontakte - Die Kontakte 13 und 14 parallel mit 23 und 24 steuern das Ankerschütz. - Die Kontakte 33 und 34 steuern das Feldschütz. Dazu in Serie sind die Kontakte 109 und 110 (Netzschütz) des SINAMICS DC MASTER. - Das Feldschütz steuert das Ankerschütz. Durch diese Schaltung werden die Kontakte des Erweiterungsgerätes geschont, weil der Schaltvorgang vorzugsweise über den Hilfskontakt des Feldschützes gesteuert wird. Nur bei NOT- AUS unterbricht das Sicherheitsgerät zuerst. Stromversorgung SITOP - Eingang AC 100 bis 230 V, Ausgang DC 24 V / 1,3 A - Der Minuspol der Stromversorgung muss mit Schutzerde (PE) verbunden werden ACHTUNG Wenn der Steuerspannungs-Hauptschalter geöffnet wird, wird der Antrieb sofort stromlos geschaltet und die Rücklauframpe zum Abbau der Drehzahl wird nicht durchlaufen. Der Antrieb trudelt aus und die Funktion NOT-HALT kann nicht komplett ausgeführt werden. Marken Alle mit dem Schutzrechtsvermerk gekennzeichneten Bezeichnungen sind eingetragene Marken der Siemens AG. Die übrigen Bezeichnungen in dieser Schrift können Marken sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann. Haftungsausschluss Wir haben den Inhalt der Druckschrift auf Übereinstimmung mit der beschriebenen Hard- und Software geprüft. Dennoch können Abweichungen nicht ausgeschlossen werden, so dass wir für die vollständige Übereinstimmung keine Gewähr übernehmen. Die Angaben in dieser Druckschrift werden regelmäßig überprüft, notwendige Korrekturen sind in den nachfolgenden Auflagen enthalten. Siemens AG Industry Sector Postfach NÜRNBERG C98130-A7066-A ,

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