DE3929344A1 - LEVEL INDICATOR - Google Patents
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Abstract
Description
Die Aufgabe den Füllstand eines Brennstoffbehälters insbesondere bei Fahr zeugen fern anzuzeigen, wird bisher fast ausschließlich durch einen Schwimmer gelöst, der in den meisten Fällen über einen variablen Wider stand ein Meßinstrument beaufschlagt.The task of filling a fuel tank, especially when driving To display witnesses remotely has been done almost exclusively by one Float solved, which in most cases has a variable counter stood a measuring instrument.
Die dazu erforderlichen mechanischen Aufbauten und Einrichtungen sind verhältnismäßig kompliziert, und daher auch störungsanfällig. Eine elektronische Messung des hydrostatischen Druckes, die den heutigen An sprüchen an Zuverlässigkeit und Einfachheit gerecht würde, ist nicht ohne weiteres durchführbar, weil die Druckverhältnisse im Tank, z. B. eines Kraftfahrzeuges, dauernd wechseln.The mechanical structures and facilities required for this are relatively complicated, and therefore prone to failure. A electronic measurement of hydrostatic pressure, which is today's An reliability and simplicity, is not easily feasible because the pressure conditions in the tank, for. B. of a motor vehicle, constantly changing.
Die Benzinpumpe verursacht beim Entnehmen des Treibstoffes einen Unter druck im Behälter, so daß eine eingebaute Druckmeßsonde, z. B. im Boden des Behälters unter Umständen "leer" melden würde, selbst wenn der Be hälter voll wäre.The gasoline pump causes a sub when the fuel is removed pressure in the container, so that a built-in pressure measuring probe, for. B. in the ground of the container would possibly report "empty", even if the loading would be fuller.
Andererseits führen hohe Umgebungstemperaturen, z. B. im Sommer, dazu, daß im Treibstoffbehälter ein Überdruck entsteht, der selbst bei leerem Tank einen vollen Zustnd vortäuschen könnte.On the other hand, high ambient temperatures, e.g. B. in summer, that there is an overpressure in the fuel tank, even when empty Tank could fake a full condition.
Um diese Druckunterschiede auszugleichen, so daß man mit einer direkten Messung des hydrostatischen Druckes den Füllstand erkennen kann, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen als Meßwertgeber eine Differenzdruck- Meßsonde im Boden oder im unteren Bereich des Brennstoffbehälters anzu ordnen, und den Referenzdruckanschluß mit dem Brennstoffbehälter ober halb des Brennstoffniveaus zu verbinden.To compensate for these pressure differences, so that one with a direct Measurement of the hydrostatic pressure can recognize the level proposed according to the invention as a transducer a differential pressure Measuring probe in the bottom or in the lower area of the fuel tank arrange, and the reference pressure connection with the fuel tank upper to connect half of the fuel level.
Durch diese Maßnahme ist es möglich, tatsächlich den Füllstand als Meßwert zu erfassen, und einer Anzeigeeinrichtung, z. B. einem Anzeigeinstrument zuzuführen. Besondere Bedeutung kommt einer erfindungs gemäßen Füllstandsanzeige zu, bei Brennstoffbehältern, die durch eine Luftblase in einem Flüssigkeitsbereich und in einem Luftbereich getrennt sind, entsprechend Patentanmeldung P 39 00 499.6. In diesem Fall wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Referenzdruckanschluß mit dem Innen raum der Luftblase zu verbinden.With this measure it is possible to actually measure the level Detect measured value, and a display device, for. B. one Feed display instrument. Invention is of particular importance according to level indicator, for fuel tanks, which are replaced by a Air bubble separated in a liquid area and in an air area are, according to patent application P 39 00 499.6. In this case proposed according to the invention, the reference pressure connection with the inside to connect space of the air bubble.
Eine erfindungsgemäße Füllstandsanzeige mit Differenzdruckmeßsonde be hindert nicht den Einbau einer Luftblase im Tank.A fill level indicator according to the invention with a differential pressure probe does not prevent the installation of an air bubble in the tank.
Es ist sogar möglich, einen solchen Tank als Drucktank auszubilden, der das Entstehen von Benzindämpfen weitgehend vermindert, ohne daß durch den im Tank herrschenden Überdruck die Füllstandsanzeige werte beeinflußt werden.It is even possible to design such a tank as a pressure tank, which largely reduces the formation of gasoline vapors without the level indicator due to the excess pressure in the tank values are influenced.
Besonders einfach wird die Anordnung einer erfindungsgemäßen Füllstands anzeige bei einem Brennstoffbehälter mit Luftblase, die dauernd mit dem atmosphärischen Umweltdruck in Verbindung steht, da in einem solchen Fall der Referenzdruckanschluß ebenfalls mit dem atmosphärischen Umgebungs druck in Verbindung stehen kann. In diesem Fall kann der Referenzdruck anschluß sogar verschlossen werden, um Verschmutzungen oder Beeinflussungen von außen zu vermeiden.The arrangement of a fill level according to the invention becomes particularly simple display for a fuel tank with air bubble, which is always with is connected to the atmospheric environmental pressure, as in such The case of the reference pressure connection also with the atmospheric environment pressure may be related. In this case, the reference pressure connection can even be closed to prevent contamination or interference to avoid from the outside.
Durch die Verwendung einer Differenzdruck-Meßsonde, vor allem in Kombination mit einem Brennstoffbehälter mit Luftblase wird es tatsächlich möglich mit einer Messung des hydrostatischen Druckes den Füllstand festzustellen, diese Werte analog oder digital umzusetzen und auf der Anzeigeeinrichtung als Füllstand anzuzeigen. Dabei ist es unerheblich, ob die Anzeige auf einer Skala, auf einem Display oder über Symbole, oder in anderer Art erfolgt.By using a differential pressure measuring probe, especially in combination with a fuel tank with an air bubble, it actually becomes possible determine the level by measuring the hydrostatic pressure, to implement these values analog or digital and on the display device as Fill level. It is irrelevant whether the ad is on a Scale, on a display or over symbols, or in another way.
Da die meisten Brennstoffbehälter im Boden eine Tankentleerungseinrichtung besitzen, wird erfindungsgemäß empfohlen, die Meßsonde bzw. den Anschluß der Meßsonde mit dieser Tankentleerungseinrichtung zu integrieren.Because most fuel tanks in the floor have a tank emptying device have, is recommended according to the invention, the measuring probe or the connection of the Integrate measuring probe with this tank emptying device.
Gleichermaßen ist es vorteilhaft, die Meßsonde oder ihren Anschluß mit einem im Boden befindlichen Benzinentnahmeanschluß zu kombinieren. Damit vermeidet man zusätzliche Durchbrüche im Boden des Brennstoffbehälters und erreicht eine einfachere Montage. It is equally advantageous to connect the measuring probe or its connection with a to combine the petrol withdrawal connection located in the floor. So avoid you get additional openings in the bottom of the fuel tank and reach one easier assembly.
Neuerdings besteht die Tendenz im Boden von Brennstoffbehältern keinerlei Durchbrüche vorzusehen, sondern alle Bauelemente möglicht von oben einzu setzen. Eine extrem vorteilhafte erfindungsgemäße Ausführung besteht darin, die Druckmeßsonde ebenfalls von oben in den Brennstoffbehälter einsetzbar auszuführen, wobei die Meßsonde am unteren Ende einer Halterung befestigt ist, die durch den Referenzdruckanschluß oberhalb des Brennstoffniveaus auf weist. Die Halterung kann z. B. ein Rohr sein, welches nicht nur die elek trischen Leitungen aufnimmt, sondern im oberen Bereich eine Öffnung als Referenzdruckanschluß enthält.Recently there is no tendency in the bottom of fuel tanks Provide breakthroughs, but all components possible from above put. An extremely advantageous embodiment according to the invention consists in the pressure measuring probe can also be inserted into the fuel tank from above to execute, the measuring probe attached to the lower end of a holder which is due to the reference pressure connection above the fuel level points. The bracket can e.g. B. be a tube, which is not only the elek tric lines, but in the upper area as an opening Contains reference pressure connection.
Für die Ausführung eines Meßwertgebers mit Differenzdruckmeßsonde kommen verschiedene Meßverfahren in Frage.For the implementation of a sensor with differential pressure probe different measurement methods in question.
Erfindungsgemäß wird besonders die Verwendung eines Membransystems vorge schlagen, dessen Verformung magnetisch gemessen und ausgewertet wird.According to the invention, the use of a membrane system is particularly preferred beat, the deformation of which is measured and evaluated magnetically.
Eine andere Art der Messung der Verformung des Membransystems ist erfindungsgemäß mittels eines Hallgenerators und entsprechender Auswertung.Another way of measuring the deformation of the membrane system is according to the invention by means of a Hall generator and corresponding evaluation.
Erfindungsgemäß kommen auch Verfahren in Frage, die die Verformung mittels einer elektronischen Brückenschaltung erfassen und auswerten.According to the invention, methods are also considered which involve the deformation capture and evaluate using an electronic bridge circuit.
Fig. 1 zeigt als Beispiel schematisch die Anordnung einer erfindungs gemäßen Füllstandsanzeige in einem normalen Brennstoffbehälter (1). Fig. 1 shows an example of the arrangement of a level indicator according to the Invention in a normal fuel tank ( 1 ).
Der Brennstoff (4) wird nach Abnahme des Deckels (10) durch den Füll stutzen (2) getankt, und über die Brennstoffleitung (6) dem Motor zuge führt. Das Anzeigeinstrument (22) soll die jeweilige Höhe des Niveaus (8) des Brennstoffes anzeigen.The fuel ( 4 ) is removed after removing the cover ( 10 ) through the filler neck ( 2 ), and leads to the engine via the fuel line ( 6 ). The display instrument ( 22 ) should indicate the respective level ( 8 ) of the fuel.
Die Druckmeßsonde (21) mit ihrem Meßwertgeber (26) ist entweder direkt oder über eine Verbindungsleitung (7) mit dem Boden (19) des Brennstoffbehälters (1) verbunden. Der Referenzdruck wird von der Leitung (17) oberhalb des Brenn stoffniveaus am Behälter (1) angeschlossen. Die Stromversorgung erfolgt wie bei Kraftfahrzeugen üblich, über eine Batterie (20), die meist einseitig an Masse (18) angeschlossen ist. Die Leitung (12) versorgt die Druckmeßsonde mit Spannung und die Verbindung (23) gibt die ausgewerteten Daten an das Anzeigeinstrument (22), das üblicherweise auch 1polig an Masse (18) liegt.The pressure measuring probe ( 21 ) with its transmitter ( 26 ) is connected either directly or via a connecting line ( 7 ) to the bottom ( 19 ) of the fuel tank ( 1 ). The reference pressure is connected from the line ( 17 ) above the fuel level to the container ( 1 ). The power supply takes place, as is customary in motor vehicles, via a battery ( 20 ), which is usually connected on one side to ground ( 18 ). The line ( 12 ) supplies the pressure measuring probe with voltage and the connection ( 23 ) gives the evaluated data to the display instrument ( 22 ), which is usually also 1-pole to ground ( 18 ).
Je nachdem, welches Meßverfahren für den Meßwertgeber verwendet wird, und abhängig von räumlichen Gegebenheiten können diese Verbindungs leitungen mehrpolig zu Kabelbäumen zusammengefaßt sein.Depending on which measuring method is used for the sensor, and depending on spatial conditions, this connection can multi-pole cables to be combined into cable harnesses.
Bei modernen Bordnetzen kann es sogar zweckmäßig sein, die Datenaus wertung durch einen zentralen Bordcomputer vorzusehen.With modern electrical systems, it may even be useful to to be provided by a central on-board computer.
In Fig. 1 ist auch die Zusammenfassung der Leitung (7) und der Brenn stoffleitung (6) in einem gemeinsamen Bauelement (11), welches z. B. bereits als Tankentleerungseinrichtung vorhanden ist, dargestellt.In Fig. 1 is also the summary of the line ( 7 ) and the fuel line ( 6 ) in a common component ( 11 ), which, for. B. is already shown as a tank emptying device.
Fig. 2 zeigt die entsprechende Anordnung eines erfindungsgemäßen Meß wertgebers mit Differenzdruckmeßsonde bei einem Sicherheitstank mit Luftblase, gemäß Patentanmeldung P 39 00 499.6. Fig. 2 shows the corresponding arrangement of a transducer according to the invention with differential pressure probe in a safety tank with air bubble, according to patent application P 39 00 499.6.
In diesem Beispiel befindet sich im Brennstoffbehälter (1) ein Luftbe hälter (5) in Form einer Luftblase, der sich je nach Füllzustand mehr oder weniger aufbläht, das heißt sich "entfaltet".In this example, there is an air tank ( 5 ) in the form of an air bubble in the fuel tank ( 1 ), which inflates more or less depending on the fill level, that is, "unfolds".
Dieser Vorgang ist schematisch durch die Falten (9) angedeutet. Der Luftbehälter (5) schwimmt sozusagen auf der Oberfläche (8) des Brennstoffes (4), und ist über den Belüftungsanschluß (3) be lüftet. Da solche Brennstoffbehälter in einfacher Weise auch als "Überdruckbehälter" betrieben werden können, ist die Druckmeßsonde (21) über die Leitung (17) mit dem Innenraum des Luftbehälters (5) verbunden. Die Abdichtung der Leitung (17) und des Belüftungsanschlusses (3) erfolgen durch einen Verschluß (15) im Wulst (14) des Luftbehälters (5).This process is indicated schematically by the folds ( 9 ). The air tank ( 5 ) floats, so to speak, on the surface ( 8 ) of the fuel ( 4 ), and is vented through the ventilation connection ( 3 ). Since such fuel tanks can also be operated in a simple manner as "pressure tanks", the pressure measuring probe ( 21 ) is connected via the line ( 17 ) to the interior of the air tank ( 5 ). The line ( 17 ) and the ventilation connection ( 3 ) are sealed by a closure ( 15 ) in the bulge ( 14 ) of the air container ( 5 ).
Eine besonders einfache Ausführung ist bei einem derartigen Brennstoff behälter mit Luftblase dann möglich, wenn der Belüftungsanschluß (3) direkt mit der Außenluft in Verbindung steht, so daß innerhalb des Luft behälters immer atmosphärischer Druck herrscht. In einem solchen Fall kann die Leitung (17) überhaupt entfallen und es kann als Referenzdruck der atmosphärische Druck benutzt werden. A particularly simple design is possible with such a fuel container with an air bubble if the ventilation connection ( 3 ) is directly connected to the outside air, so that there is always atmospheric pressure inside the air container. In such a case, line ( 17 ) can be dispensed with at all and atmospheric pressure can be used as the reference pressure.
In diesem Fall ist es sogar möglich und zu empfehlen, den Referenzdruck anschluß zu verschließen, um unerwünschte Verschmutzungen zu vermeiden.In this case it is even possible and recommended to use the reference print close the connection to avoid unwanted soiling.
Im übrigen gelten alle Anmerkungen, wie sie zur Fig. 1 gegeben wurden.For the rest, all comments apply as they were given for FIG. 1.
In Fig. 3 und 4 sind schematisch 2 Ausführungsbeispiele eines Meßwert gebers (26) mit Differenzdrucksonde (21) dargestellt. Die Meßwertsonde (21) besteht im Beispiel Fig. 3 aus einem Gehäuse (28), welches durch eine flexible Membrane (16) geteilt wird in die eigentliche Meßkammer (29) mit ihrem Anschluß (31) und die Referenzdruckkammer (30) mit ihrem Anschluß (32).In FIGS. 3 and 4 are schematically shown two embodiments of a measured value transmitter (26) with differential pressure sensor (21). The measured value probe ( 21 ) in the example in Fig. 3 consists of a housing ( 28 ) which is divided by a flexible membrane ( 16 ) into the actual measuring chamber ( 29 ) with its connection ( 31 ) and the reference pressure chamber ( 30 ) with its connection ( 32 ).
Der statische Flüssigkeitsdruck wirkt in der Meßkammer (29) auf die Mem brane (16) und verformt sie je nach Füllstand mehr oder weniger. Die Ver formung der Membrane (16) wird durch den Meßwertgeber (26) abgetastet und in elektrische Informationen umgesetzt. Der Druck in der Referenzdruckkammer (30) sorgt dafür, daß bei einem Über- oder Unterdruck im Brennstoffbehälter oberhalb der Flüssigkeit dieser Unterschied ausgeglichen wird.The static liquid pressure acts in the measuring chamber ( 29 ) on the membrane ( 16 ) and deforms it more or less depending on the level. The deformation of the membrane ( 16 ) is sensed by the transmitter ( 26 ) and converted into electrical information. The pressure in the reference pressure chamber ( 30 ) ensures that this difference is compensated for in the event of an overpressure or underpressure in the fuel tank above the liquid.
Fig. 4 zeigt einen entsprechenden Aufbau mit einer Doppelmembrane (17), deren Innenraum (33) als Meßkammer dient. Der Anschluß (31) ist direkt mit dem Innenraum (33) verbunden. Als Referenzdruckkammer (30) dient in diesem Falle der gesamte Innenraum des Gehäuses (28). Der Referenzdruckanschluß (32) entspricht Fig. 3. Fig. 4 shows a corresponding structure with a double membrane ( 17 ), the interior ( 33 ) serves as a measuring chamber. The connection ( 31 ) is connected directly to the interior ( 33 ). In this case, the entire interior of the housing ( 28 ) serves as the reference pressure chamber ( 30 ). The reference pressure connection ( 32 ) corresponds to FIG. 3.
Der Vorteil einer erfindungsgemäßen Anordnung entsprechend Fig. 4 besteht darin, daß die Doppelmembrane (17) bei sonst gleichen Abmessungen und Di mensionen doppelt so große Verformungen aufweist, als eine einfache Membrane (16).The advantage of an arrangement according to the invention according to FIG. 4 is that the double membrane ( 17 ) with otherwise the same dimensions and di dimensions has twice as large deformations as a simple membrane ( 16 ).
Besonders vorteilhaft ist eine solche Ausführung bei Meßsonden, bei denen der atmosphärische Druck als Referenzdruck dienen kann, weil in einem solchen Fall nur die Doppelmembrane (17) druckdicht sein muß.Such an embodiment is particularly advantageous in the case of measuring probes in which the atmospheric pressure can serve as a reference pressure, because in such a case only the double membrane ( 17 ) has to be pressure-tight.
Da als Referenzdruck der umgebende atmosphärische Druck dient, kann der Anschluß (32) offenbleiben, oder man kann das Gehäuse (28) dicht verschlie ßen, so daß als Referenzdruck immer der konstante Innendruck in der Kammer (30) vorhanden ist.Since the surrounding atmospheric pressure serves as the reference pressure, the connection ( 32 ) can remain open, or the housing ( 28 ) can be tightly sealed, so that the constant internal pressure in the chamber ( 30 ) is always present as the reference pressure.
Fig. 5 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Füllstandsanzeige (21), welche gemeinsam mit der Brennstoffentnahmeleitung (6) in einer Bodenverschraubung (11) zusammengefaßt ist. Fig. 5 shows schematically an embodiment of a level indicator ( 21 ), which is combined with the fuel extraction line ( 6 ) in a bottom screw ( 11 ).
Solche Bodenverschraubungen (11), welche im Boden (19) des Brennstoffbehälters sehr häufig vorhanden sind, können zur Unterbringung der Füllstandsanzeige dank ihrer kleinen Abmessungen benützt werden, ohne eine zusätzliche Öffnung im Boden (19) des Brennstoffbehälters (1) anbringen zu müssen. Die Boden verschraubung (11) wird normalerweise mit einer Mutter (27) unter Beilage einer Dichtung (25) im Boden (19) befestigt. Der innenliegende Anschluß (31) nimmt den hydrostatischen Druck des Brennstoffes auf, der Referenzdruck wird dem Anschluß (32) zugeführt. Das Sieb (24) verhindert, daß in die Brennstoffleitung (6) Schmutz gelangen kann.Such bottom screw connections ( 11 ), which are very often present in the bottom ( 19 ) of the fuel tank, can be used to accommodate the level indicator thanks to their small dimensions, without having to make an additional opening in the bottom ( 19 ) of the fuel tank ( 1 ). The bottom screw ( 11 ) is normally fastened with a nut ( 27 ) and a seal ( 25 ) in the bottom ( 19 ). The internal connection ( 31 ) takes up the hydrostatic pressure of the fuel, the reference pressure is supplied to the connection ( 32 ). The sieve ( 24 ) prevents dirt from getting into the fuel line ( 6 ).
Fig. 6 stellt eine besonders vorteilhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Füllstandsanzeige dar, bei der ein Durchbruch in Boden (19) des Brennstoff behälters (1) vermieden werden kann. Fig. 6 shows a particularly advantageous embodiment of a level indicator according to the invention, in which a breakthrough in the bottom ( 19 ) of the fuel container ( 1 ) can be avoided.
Die Füllstandsanzeige (21) ist an einem Rohr (34) befestigt, welches in einem Deckel (35) gelagert ist. Der Anschluß (31) zur Meßkammer ist in diesem Falle seitlich dargestellt, und das Rohr (34) mit dem Anschluß (32) nimmt den Referenzdruck oberhalb des Niveaus (8) des Brennstoffes (4) auf. In dem Rohr (34) können auch die elektrischen Leitungen (23/12) herausgeführt werden, die selbstverständlich am oberen Ende des Rohres (34) dicht eingegossen wer den müssen.The fill level indicator ( 21 ) is attached to a tube ( 34 ) which is mounted in a cover ( 35 ). The connection ( 31 ) to the measuring chamber is shown laterally in this case, and the pipe ( 34 ) with the connection ( 32 ) receives the reference pressure above the level ( 8 ) of the fuel ( 4 ). In the tube ( 34 ), the electrical lines ( 23/12 ) can be led out, which of course at the upper end of the tube ( 34 ) tightly poured who the.
Das Beispiel Fig. 6 zeigt deutlich, wie flexibel die Anbringung und Gestaltung einer erfindungsgemäßen Füllstandsanzeige ist.The example in FIG. 6 clearly shows how flexible the attachment and design of a fill level indicator according to the invention is.
Bei Brennstoffbehältern mit Luftblase kann auch ohne weiteres an Stelle des Rohres (34) ein flexibler Schlauch verwendet werden, welcher sich an die Innen wand des Brennstoffbehälters anlegt, es muß nur beachtet werden, daß der An schluß (32) für den Referenzdruck immer oberhalb des Niveaus (8) des Brenn stoffes (4) bleibt. Dies ist ohne weiteres möglich, indem diese Öffnung nahe dem Deckel (35) vorgesehen wird.For fuel tanks with air bubbles, a flexible hose can be used in place of the tube ( 34 ), which attaches to the inner wall of the fuel tank, it only has to be noted that the connection ( 32 ) for the reference pressure is always above the Levels ( 8 ) of the fuel ( 4 ) remains. This is easily possible by providing this opening near the cover ( 35 ).
Die schematisch dargestellten Beispiele können die erfindungsgemäßen Möglichkeiten nicht erschöpfend beschreiben, sie dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindungsidee. Selbstverständlich können auch alle anderen Methoden zur Druckmessung oder zur elektronischen Datenverarbeitung heran gezogen werden, soweit sie der Aufgabenstellung der Erfindung genügen.The examples shown schematically can the inventive Do not exhaustively describe possibilities, they only serve the better Understanding the idea of the invention. Of course, everyone else can Methods for pressure measurement or electronic data processing are drawn as far as they meet the object of the invention.
Insbesondere Fig. 2 gibt konstruktive Anregungen bei der Kombination eines Brennstofftanks mit Luftblase und einem erfindungsgemäßen Füllstandsanzeiger. Die Zeichnungen sind aber in keiner Art beschränkend aufzufassen. In particular, FIG. 2 gives constructive suggestions when combining a fuel tank with an air bubble and a level indicator according to the invention. However, the drawings are in no way to be interpreted as restrictive.
Die technischen Vorteile einer elektronischen Füllstandsanzeige bestehen nicht nur in einer zuverlässigen und preiswerten Lösung der Aufgabe, son dern bringen auch weitere Verbesserungen.The technical advantages of an electronic level indicator exist not only in a reliable and inexpensive solution to the task, son they also bring further improvements.
So ist es z. B. möglich, die Anzeige durch eine zeitliche Mittelwertbildung so auszulegen, daß Einflüsse auf das System beim Durchfahren von Kurven oder Steigungen unterdrückt werden.So it is z. B. possible, the display by a temporal averaging to be interpreted as influencing the system when driving through curves or slopes are suppressed.
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