Final de Mantenimiento de Sistemas Aeronauticos

INSTITUTO UNIVERSITARIO AERONAUTICO

Asignatura: Mantenimiento de Sistemas Aeronáuticos

Proyecto: VHF Collins

Año: 2010

-MANTENIMIENTO DE SISTEMAS AERONAUTICOS-

Introducción

En el siguiente trabajo se realizara y comentara el test de mantenimiento del equipo VHF Collins. Al no contar con la plataforma de pruebas necesarias, se procederá a realizar las pruebas sobre el equipo buscando conseguir simular el banco de pruebas.

El grupo ira analizando el equipo por partes para saber cual de ellas es la que no funciona. Los testeos se realizaran en la siguiente secuencia: en primer lugar, sobre la fuente del VHF, luego el modulo del sintetizador de frecuencia, el transmisor, el receptor y por último el modulador.

Después del diagnostico realizado se tratara de explicar las fallas obtenidas con el fin de corregir la anomalía encontrada.

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Comunicaciones VHF en Aviones:

Este tipo de comunicaciones se llevan a cabo entre las aeronaves y los controladores aéreos en operaciones de: Aproximacion (proceso de comunicacion constante entre aeronave y torre de control para solicitar permisos de ingreso a espacio aéreo y proceso preliminar de aterrizaje), Aterrizaje (proceso de informacion constante con el controlador aereo sobre la aeronave y la pista en la cual se va a aterrizar), Taxi (proceso por el cual se asigna por parte del controlador aéreo la pista de rodaje hacia hangar, velocidad de “taxeo” o recorrido, entre otras con la finalidad de encaminar el avion hasta el hangar o el lugar donde deba estacionarse), asi como el proceso inverso desde hangares hasta despegue.

Es de resaltar que este tipo de comunicaciones entre las aeronaves y los controladores aéreos que se encuentran en los aeropuertos son de corta distancia, por lo cual el espectro VHF es la mejor opcion dada la claridad de la comunicacion. Es por ello que se le otorgo un rango de frecuencias en VHF para esta aplicacion, denominandosele “Banda Aérea de VHF”.

Esta banda esta comprendida entre los 118 y 136 MHz,Teniendo como canal de emergencia la frecuencia 121.5 Mhz en el cual siempre se esta en “guardia” por parte de la mayoria de las aeronaves y controladores de trafico aereo en caso de requerirse auxilio. Algo de resaltar es que las comunicaciones en esta banda son en AM.Y asi mismo hay que tomar como dato importante que varios sistemas de navegación aérea utilizan frecuencias en UHF (de ahi la situacion de que no se deben utilizar celulares durante el vuelo ya que estos podrian ocasionar interferencias al estar en UHF también.

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Características del VHF 20 A

Proporciona AM comunicación de voz en el rango de frecuencia 117,00 a 135,975 MHz. Bandpasses opcionales disponibles de +- 8 a +-15 khz. Sólido Estado receptor. Normalmente se usa con CTL-20 Control digital o 313N-5/ Un análogo de la serie los

controles. Compuesto de los subconjuntos que se montan sobre un bastidor central. Al igual que VHF-20B Comtranceiver, pero no tiene alcance extendido a 151,975 MHz.

Especificaciones

Peso: 5.6 lbs

Documentos relacionados: DO-138, Env Categoría AD / A / JNG / AAAEXXXXX; C37b GRT y C38b, clase 1, las normas y reglamentos de la FCC, piezas de 15 y 87

Temperatura: -65 a 131 C

Altitud: 55000 pies máx

Choque: 6 g durante 11 ms.

Frecuencia: 118,000 a 135,975 MHz

Estabilidad de frecuencia: + -0.0015%.Separación entre canales: 25 kHz

Control de frecuencia: 2-fuera-de-5, en conformidad w / ARINC 410. Tiempo Cambio de canal: Menos de 50 ms

Intervalo de emisión-recepción: Menos de 50 ms.

Radiada RFI: Cumple RTCA Paper do-138, OD-109, OD-110

Potencia de salida RF: 20 vatios nominales, 16 vatios mínimoImpedancia de salida: 52 ohmios, no balanceada

Contenido de armónicos: 60 dB por debajo del mínimo de compañía Espurias contenido: 90 db

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-MANTENIMIENTO DE SISTEMAS AERONAUTICOS- Capacidad de modulación mínima: 90% de modulación de amplitud Modulador de entrada: Entrada de micrófono de carbono 0,125 V ajustable, 150 ohmios de salida

Tonos de fondo: 100 milivatios en 600 ohmios con 90% de modulación Ciclo de trabajo: 1-minuto entransmitir, 4 minutos en recibir.

Nivel de ruido: 50 dB por debajo del 85% de modulación a 1000 Hz Audio respuesta: 6dB de 300 a 2500 Hz.

Distorsión de audio: 15% máximo, el 85% en modulacionSensibilidad del receptor: 6 dB (señal + ruido) / ruido de la señal 3-UV, 30 dB (señal + ruido) / ruido de 100 uV.

Selectividad del receptor de la señal: 6 db = + -8 min kHz, 60 dB = + -17 max kHz (para -001 unidades); 6db = + -15 min KHz, 60 dB = + -35 min KHz (para -002 unidades) rango.

AGC: Máximo 3-dB de variación, de 5 a 200.000 uV.

Salida de audio del receptor: 100 mW en 600 ohmios, equilibrada Receptor de audio respuesta: 6-dB de variación desde 300 hasta 2500 Hz, la referencia de 1000 Hz.

Distorsión de audio del receptor: 7% máximo, el 30% de señal modulada

Testing

La primera prueba realizada fue la comprobación de los voltajes de la fuente de alimentación del equipo. Para ello, se conecto el equipo a una fuente de alimentación a 27,5 V. Luego se midió la caída de tensión en los diferentes “test point”.

La primer medición se realizo en el test point A2TP101. Obteniendo allí los 20V indicados en el manual de prueba. Luego se midió en el test point A2TP102 que es la pata negativa de un capacitor. En este caso se volvió a medir el nivel de tensión establecido en el manul (5,2 V).

Las siguientes tres medidas se tomaron en el bloque de recepción en los testpoint A3TP219, A3TP220, A3TP221 respectivamente. En estos puntos de prueba se obtuvieron los voltajes indicados en el procedimiento.

Imágenes de mediciones en los “test point”:

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-MANTENIMIENTO DE SISTEMAS AERONAUTICOS- Medicion en test point A2TP102:

Bloque de recepción en los testpoint A3TP219, A3TP220, A3TP221:

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Prueba de sintetizador de Frecuencia:

Una vez comprobado que la fuente entregaba los voltajes necesarios para el correcto funcionamiento del dispositivo se prosiguió con los tests que indica el manual de mantenimiento.

La tarea siguiente fue probar el sintetizador de frecuencia. El test consistió en seleccionar una determinada frecuencia en el sintonizador y medir con un frecuencímetro en el coaxil que ingresa a la etapa de potencia, para ver si se obtenía la frecuencia seleccionada. Esto no ocurrió, por lo que para intentar aislar la falla, decidimos eliminar de la prueba el selector de frecuencia para descartar a este como la fuente de error.

Selector de Frecuencia

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Etapa de potencia del dispositivo con la entrada de señal desconectada

El sistema de codificación utilizado por el selector de frecuencia es TWO-OUT-OF-FIVE. Este código necesita 5 cables para determinar un número entre el 0 y 9. El rango de frecuencias es de 116.00 a 152.00 MHz espaciadas cada 25 KHz. El sintonizador de frecuencia necesita solamente 4 cables para las unidades de MHz, 4 cables para la decena de MHz, 4 cables para los décimos y 2 cables para las unidades; ya que el rango de frecuencias es limitado, el dispositivo cuenta con una lógica que le permite optimizar el sistema de codificación, ahorrando recursos. El código responde al siguiente cuadro:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9A X X X XB X X X XC X X X XD X X X X

Cada cable de los anteriormente mencionados esta conectado a un pin del conector de entrada al VHF. Para seleccionar una frecuencia de 123.325 MHz se deben conectar a masa los pines del conector como se muestra a continuación:

Para generar el 2 en las decenas se conectan a masa los cables A3 y C3; el 3 en las unidaes de MHz se conecta el cable B2 y C2; el 3 en las decimas de MHz B1 y C1; y por ultimo para seleccionar el 25 en las milésimas de MHz se conecta el A0.

Se conectaron los cables correspondientes para sintonizar el sintetizador de frecuencias del VHF en 123.325 MHz y se pulso el PTT.

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Conector con los cables correspondientes conectados a masa

Al medir nuevamente la señal de entrada a la etapa de potencia con el frecuencímetro, no se obtuvo la respuesta esperada, es decir, la falla esta en el sintetizador de frecuencia y no en el selector.

Despiece de la etapa de sintetizacion de frecuencia

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Pasos a seguir para realizar el test de mantenimiento y detección de fallas:

Conectar el voltímetro RF al conector A7A3J1. Seleccionar las frecuencias de: 119.450, 124.975, 135.975, 151.975 Mhz. Luego de esto hay que medir el voltaje para cada una de estas frecuencias.

Los valores arrojados no deberían ser menores a 1.1 Vrms.

Conectar el voltímetro RF al conector A7A3J2. Poner el selector de frecuencia en 125.000 Mhz. Cerrar el PTT y medir el voltaje de salida en db. Poner a masa el TP3 y medir el voltaje de salida. Abrir el PTT y liberar el TP3.

El resultado no debería ser menor a 10 db por debajo del valor de referencia.

Seleccionar las siguientes frecuencias: 116.00 Mhz, 117.00 Mhz, 135.975 Mhz, 136.00 Mhz y 151.975.00 Mhz. Medir el voltaje de continua en el A7A3P1-17 del sintetizador.

Los valores obtenidos deberían dar entre 5.95 V y 14.25 V.

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ETAPA FINAL:

En el laboratorio de aviónica, el grupo contaba con el manual que venia con el equipo original.

Para facilitar las tareas de grupos futuros se realizo la traducción de la parte del manual correspondiente a los test de prueba del equipo.

Los test traducidos fueron:

Fuente alimentación Sintetizador de Frecuencia Transmisor Modulador Receptor Umbrales del silenciador

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Manual en español:

TEST N° NOMBRE PROCEDIMIENTO RESULTADO COMENTARIOS1.0 fuente

alimentacion

1.1

+20 Vdc medir voltaje en el punto de prueba A2TP101

+19,6 a +20,4 Vdc

Ajustar A1R105 al voltaje correcto

1.2 +5,2 Vdc medir voltaje en el punto de

prueba A2TP102

+5,25 a +5,3 Vdc


1.3 -12 Vdc medir voltaje en el punto de prueba A3TP219

-11,25 a -12,25 Vdc

chequear A1Q108 y componentes asociados

1.4 +12 Vdc medir voltaje en el punto de prueba A3TP220

+11,75 a +12,25 Vdc


1.5 16 Vdc medir voltaje en el punto de prueba A3TP221

+14,25 a +17,75 Vdc

chequear A1Q110 y componentes asociados

2.0 Sintetizador de Frecuencia

Para probar o encontrar problemas en el sintetizador, siga los siguientes pasosQuite los 4 tornillos y remueva la tapa del sintetizadorRemueva el sintetizador del chasis hasta que todos los pins sean liberados. Dos cables coaxiles estan conectados en la parte trasera del sintetizador. Tenga cuidado al removerlo para no dañarloQuite los 4 tornillos de seguridad de la placa de circuito A7A1 y con cuidado retirelA

quite 3 tuercas de la parte trasera del contenedor y 4 tornillos del protector de la placa de circuito vco A7A3A1

Cuidadosamente instale la placa de circuito A7A2 en el chasis principal. Ponga material aislante entre las placas para evitar golpes electricosReconecte los cables coaxiles

2.1 +16 Vdc regulador

Medir el voltaje en el punto de prueba A7A2TP1

+15,75 a +16,25 Vdc

Ajuste A7A2R8 al voltaje correcto

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2.2 Frecuencia RF de salida

Conecte un frecuencimetro al conector del coaxil A7A3J2. Seleccione 116.00 Mhz en el control 313N. Cierre el boton PPT y mida la frecuencia de rf. Abra el PTT una vez terminada la prueba

115,999 a 116,001 Mhz

Ajuste A7A2C9 a la frecuencia correcta

2.3

Repita el paso 2.2 para las siguientes frecuencias:

Frecuencia seleccionada +/- 1000 Hz

Idem al paso 2.2

118,125; 121,200; 122,300; 124,400; 126,550; 127,600; 129,700; 130,800; 133,975; 135,975 Mhz

2.4

Conecte el frecuencimetro al conector del coaxil A7A3J1. Seleccione las siguientes frecuencias en el control 313N y mida las frecuencias de rf obtenidas

Frecuencia seleccionada +/- 1000 Hz

Idem al paso 2.2

119,450 Mhz 124,975 Mhz 135,975 Mhz2.5 voltaje de

salida de RfConectar un voltimetro de Rf con una carga de 50 ohm al conector del coaxil A7A3J1. seleccionar 151,975 Mhz y medir el voltaje de rf para esta frecuencia

No menos de 1,1 Vrms

Cambie la placa del circuito A7A3

2.6 perdida de bloqueo

conectar un voltimetro de Rf con una carga de 50 ohm al conector del coaxil A7A3J1. seleccionar 125.00 Mhz. Cerrar el PTT y medir la salida de voltaje en dB. Abrir la llave de PTT y desconectar de TP3 la masa antes de finalizar la prueba

No menos de 10 dB de la referencia

Chequear A7A2U11 y circuitos asociados

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-MANTENIMIENTO DE SISTEMAS AERONAUTICOS- 2.7 voltaje de

ajusteSeleccionar las siguientes frecuencias y medir el voltaje de continua en A7A3P1-17 en la placa del sintetizador.

para a y b de +5.95 a 6,45 Vdc; para c y

d de 6,35 a 6,85 Vdc

chequear A7A2Q1 a traves del

circuito Q7 y A7A3FL1

116.000 Mhz117 Mhz135,975 Mhz136.000 Mhz

3.0 Transmisor 3.1 +16 Vdc

voltaje de transmision

Conectar la antena de carga de rf. Seleccionar 125.000 Mhz. Cerrar la llave de PTT y mida el voltaje en el punto de prueba A4TP401. Abra la llave del PTT uan vez terminada la prueba

+15,75 a +16,25 Vdc

Ajuste A4R413 al voltaje correcto

3.2 suministro de voltaje del amplificador de potencia de rf

Conectar la antena de carga de rf. Seleccionar 125.000 Mhz. Cerrar la llave de PTT y mida el voltaje en el punto de prueba A4TP402. Abra la llave del PTT uan vez terminada la prueba

+12,0 a +14,5 Vdc Referenciese a la prueba 3.3 para informacion de ajuste

3.3 potencia de salida de rf

conectar el watimetro y la antena de carga de rf. Cerrar la llave de PTT y mida la potencia en 118,000; 120,000; 125,000; 130,000 y 135,975 Mhz. Abra la llave de PTT despues de termianr la prueba

16 a 24 W. Referenciese a la figura 10. Ajuste A2A6C610 y A2A6C636 para la maxima potencia de salida. Ajuste A4R423 para que entregue como minimo 16 W.

3.4 potencia de salida de rf

conectar el watimetro y la antena de carga de rf. Cerrar la llave de PTT y mida la potencia en 118,000; 120,000; 125,000; 130,000 y 135,975 Mhz. Abra la llave de PTT despues de termianr la prueba

16 a 24 W. Referenciese a la figura 10. Ajuste A2A6C610 y A2A6C636 para la maxima potencia de salida. Ajuste A4R423 para que entregue como minimo 16 W.

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-MANTENIMIENTO DE SISTEMAS AERONAUTICOS- 3.5 exactitud de

frecuencia de salida

Conectar un atenuador T al enchufe de la antena. Conectar la carga de rf a la pata recta de la T y el frecuencimetro a la pata atenuada de la T. Cerrar la llave de PTT y mida la frecuencia de salida con el control de frecuencia seteado a 125.000 Mhz. Abrir la llave de PTT despues de terminar la prueba

124.999 a 125.001 Mhz

Referenciese a la prueba 2.2 para informacion de ajuste

4.0 Modulador 4.1 Nivel de

modulacionSeleccione 125.000 Mhz y conecte un atenuador T al enchufe de la antena. Conectar la carga de rf a la pata recta de la T y un osciloscopio a la pata atenuada. Aplique 0,125 Vrms a 1000 Hz en J9 y J10 y cierre la llave de PTT. Observar la envolvente de modulacion en el osciloscopio mientras incrementa ek nivel de la señal hasta que la compresion empiece. Abrir la llave PTT despues de terminar la prueba

modulacion al 85 a 95%

Ajustar A4R410 al correcto nivel de modulacion

4.2 Umbral de compresion de modulacion

Seleccione 125.000 Mhz y conecte un atenuador T al enchufe de la antena. Conectar la carga de rf a la pata recta de la T y un osciloscopio a la pata atenuada. Aplique 0,0 Vrms a 1000 Hz en J9 y J10 y cierre la llave de PTT. Observar la envolvente de modulacion en el osciloscopio mientras incrementa ek nivel de la señal hasta que la compresion empiece. Abrir la llave PTT despues de terminar la prueba

la compresion debe comenzar al 90% de modulacion

Ajuste A4R436 al correcto unbral de compresion

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-MANTENIMIENTO DE SISTEMAS AERONAUTICOS- 4.3 salida del

tonoconectar la carga de Rf al enchufe de la antena. Seleccionar 125.000 Mhz. Aplicar 0,125 Vrms a 1000 Hz to J9 y J10. Cerrar la llave de PTT y medir la salida de audio al J6 y J7. Abrir la llave de PTT despues de completar la prueba.

Capacidad de salida maxima de 7,75 Vrms.

Ajustar A3R262 nivel correcto de tono de salida

4.4 Distorsion de modulacion

conectar la carga de Rf al enchufe de la antena. Seleccionar 125.000 Mhz. Aplicar 0,125 Vrms a 300, 1000, 2500 Hz to J9 y J10. Cerrar la llave de PTT y medir la distorsion de audio en J12. Abrir la llave de PTT despues de completar la prueba.

No mas del 15%

Chequear esa seccion del modulador hasta que la etapa no lineal sea localizada

4.5 Respuesta de frecuencia de modulacion

conectar la carga de Rf al enchufe de la antena. Seleccionar 125.000 Mhz. Aplicar 0,125 Vrms a 1000 Hz to J9 y J10. Cerrar la llave de PTT y medir la salida de audio al J12 para obtener una referencia de 0 dB.

nivel de referencia de 0 dB

Chequear cada uno de las

secciones del modulador hasta

que la etapa defectuosa sea

localizada

Seleccionar 300 y 2500 Mhz frecuencia de entrada de audio y mida los cambios en dBde la señal de salida de audio. Abrir la llave de PTT despues de completar la prueba.

no mas de 6 dB de variacion con respecto a la referencia

5.0 Receptor 5.1 Salida de

audioSeleccionar 125.000 Mhz. Conectar un generador de señales de rf en la ficha de la antena. Ajustar el generador a 1 mV; 125.000 Mhz señal de salida modulada al 85% con un tono de 1000 Hz. Mida la salida de audio en J6 y J7 y J26

7,75 Vrms Ajustar A3R259 al voltaje correcto

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-MANTENIMIENTO DE SISTEMAS AERONAUTICOS- 5.2 Sensibilidad

Seleccionar 117.000 Mhz. Conectar el generador de señal en la ficha de la natena. Ajuste el generador a 3 microvolt, 117.000 Mhz señal sin modulacion. Mida la salida de audio en J6 y J7 para obtener una referencia en dB.

referencias en dB

Referenciarse al parrafo 6 de la

seccion de procedimientos

de ajuste

Module la salida del generador al 30% con un tono de 1000 Hz, y mida la salida de audio aumentada en dB

No menos de 6 dB

Repetir el procedimiento con 125.000 y 135,975 Mhz

5.3 Silenciamiento Seleccionar 125.000 Mhz.

Conectar un generador de señales de rf en la ficha de la antena. Ajustar el generador a 1 mV; 125.000 Mhz sin modular la salida de audio. Medir la salida de audio en J6 y J7 para obtener una referencia en dB

referencias en dB

realizar el paso 5.6 para determinar si el AGC opera apropiadamente

5.4 Deshabilitar el silenciador

Sin señal de rf posicionar la llave SQUELCH DISABLE en OPEN y despues en CLOSE. Medir la salida de audio en J6 y en J7

abierto: sin salida; cerrado: ruido presente

Chequee A3U206

5.5Umbrales del silenciador

5.5.1 portadora

Posicionar la llave SQUELCH DISABLE en OPEN. Seleccionar 125.000 Mhz. Conectar un generador de rf en la ficha de la antena. Ajustar el generador en 0V, 125.000Mhz modulada al 30% con 1000Hz. Mida la salida de audio con un micro amperimitro

no mas de 3 microvoltios setear los

umbrales para determinar el voltaje de entrada del receptor a 6 db de relacion señal-ruido

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5.5.2 anulacion de portadora

Ajustar la señal del generador en 0V, 125.000Mhz modulada al 90% con 8000Hz. Mida la salida de audio con un micro amperimitro

de 15 a 25 microV setear los

umbrales para determinar el voltaje de entrada del receptor a 6 db de relacion señal-ruido

5.6 Caracteristicas de AGC

Seleccionar 125.000 Mhz. Conectar un generador de rf en la ficha de la antena. Ajustar el generador en 0V, 125.000Mhz modulada al 30% con 1000Hz. Mida la salida de audio con un micro amperimitro

cambio no mayor a 3 dB

chequear A3U204

5.7 SelectividadSeleccionar 125.000Mhz. Conectar el generador de señal en el conector de la antena. Ajustar el generador a 3 microV, señal de salida sin modulacion de 125.000Mhz. Medir AGC en J11 y registrarlo como referencia

voltaje de referencia

Chequear el filtro pasa banda y el funcionamiento

del control automatico de

ganancia

ancho de banda a 6 dB Aumentar la salida del generador

a 6 microV y varie la frecuencia por debajo y sobre los 125.000Mhz hasta que se obtenga la tension de referencia. Lea las frecuencoas del generador.

ancho de banda a 60 dB Aumentar la salida del generador

a 3000 microV y varie la frecuencia por debajo y sobre los 125.000Mhz hasta que se obtenga la tension de referencia. Lea las frecuencoas del generador.

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5.8 Distorsion de audio

Seleccionar 125.000 Mhz. Conectar el generador de sañal en el conector de la antena. Ajustar la señal del generador a 1000 microV y 125.000 Mhz modulada al 30% con 300, 1000 y 2500 Hz. Medir la distorsion de audio en J6 y J7

no mas del 7% de distorsion

chequear el amplificador de audio de recepcion hasta que se comporte de manera lineal

5.9 Respuesta de Audio

Seleccionar 125.000 Mhz. Conectar un generador de rf en la ficha de la antena. Ajustar el generador en 1000 microV, 125.000Mhz modulada al 30% con 1000Hz. Mida la salida de audio en J6 y J7 para obtener la referencia de 0 dB

referencia de 0 dB

chequear cada uno de las secciones del amplificador de audio hasta que la falla sea localizada

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