Par trenzado

Tipo de cableado

Este artículo trata sobre el tipo de cableado. Para ver la película, consulte Twisted Pair (película) .

Tabla de códigos de colores de 25 pares

El cableado de par trenzado es un tipo de cableado en el que dos conductores de un solo circuito se trenzan entre sí con el fin de mejorar la compatibilidad electromagnética . En comparación con un solo conductor o un par equilibrado no trenzado, un par trenzado reduce la radiación electromagnética del par y la diafonía entre pares vecinos y mejora el rechazo de interferencias electromagnéticas externas . Fue inventado por Alexander Graham Bell . ^[1]

Para mayor inmunidad al ruido, el cableado de par trenzado puede estar blindado . El cable con blindaje se conoce como par trenzado blindado ( STP ) y sin par trenzado sin blindaje ( UTP ).

Explicación

Se puede usar un par trenzado como línea balanceada , que como parte de un circuito balanceado puede reducir en gran medida el efecto de las corrientes de ruido inducidas en la línea por el acoplamiento de campos eléctricos o magnéticos. La idea es que las corrientes inducidas en cada uno de los dos cables son casi iguales. La torsión asegura que los dos cables estén en promedio a la misma distancia de la fuente de interferencia y se vean afectados por igual. El ruido produce así una señal de modo común que puede cancelarse en el receptor detectando únicamente la señal de diferencia, siendo esta última la señal deseada.

El rechazo en modo común comienza a fallar en cables no trenzados cuando la fuente de ruido está cerca de los cables de señal; el cable más cercano se acoplará con el ruido con más fuerza y ​​el receptor no podrá eliminarlo. Este problema es especialmente evidente en los cables de telecomunicaciones donde los pares del mismo cable se encuentran uno junto al otro a lo largo de muchas millas. Torcer los pares contrarresta este efecto, ya que en cada mitad de la torsión se intercambia el cable más cercano a la fuente de ruido. Siempre que la fuente de interferencia permanezca uniforme, o casi, en la distancia de un solo giro, el ruido inducido seguirá siendo de modo común.

La velocidad de torsión (también llamada paso de torsión, generalmente definida en torsiones por metro ) forma parte de la especificación para un tipo dado de cable. Cuando los pares cercanos tienen tasas de torsión iguales, los mismos conductores de los diferentes pares pueden estar repetidamente uno al lado del otro, deshaciendo parcialmente los beneficios de la torsión. Por esta razón, comúnmente se especifica que, al menos para cables que contienen un pequeño número de pares, las tasas de torsión deben diferir. ^[2]

A diferencia del par trenzado blindado o frustrado (normalmente blindaje de cable S / FTP o F / UTP ), el cable UTP no está rodeado por ningún blindaje. UTP es el tipo de cable principal para el uso del teléfono y es muy común para las redes de computadoras .

Historia

Transposición de cables en la parte superior del poste

Los primeros teléfonos utilizaban líneas telegráficas que eran circuitos de retorno a tierra de un solo cable . En la década de 1880 se instalaron tranvías eléctricos en muchas ciudades, lo que indujo ruido en estos circuitos. En algunos países, se responsabilizó a las empresas de tranvías por la interrupción de las líneas telegráficas existentes y tuvieron que pagar por los trabajos de reparación. ^[a] Para las nuevas instalaciones, sin embargo, era necesario protegerse de los tranvías existentes desde el principio. La interferencia en las líneas telefónicas es incluso más perturbadora que en las líneas telegráficas. Las compañías telefónicas se convirtieron en circuitos balanceados , que tenían el beneficio adicional de reducir la atenuación y , por lo tanto, aumentar el alcance.

A medida que la distribución de energía eléctrica se hizo más común, esta medida resultó inadecuada. Dos cables, tendidos a ambos lados de las barras transversales de los postes de servicios públicos , compartían la ruta con las líneas eléctricas . En unos pocos años, el creciente uso de la electricidad trajo de nuevo un aumento de la interferencia, por lo que los ingenieros idearon un método llamado transposición de cables para cancelar la interferencia.

En la transposición de cables, los cables cambian de posición una vez cada varios polos. De esta manera, los dos cables recibirían EMI similares de las líneas eléctricas. Esto representó una implementación temprana de torsión, con una tasa de torsión de aproximadamente cuatro torsiones por kilómetro , o seis por milla . Estas líneas equilibradas de cable abierto con transposiciones periódicas aún sobreviven hoy en algunas áreas rurales.

El cableado de par trenzado fue inventado por Alexander Graham Bell en 1881. ^[4] En 1900, toda la red telefónica estadounidense era de par trenzado o cable abierto con transposición para proteger contra interferencias. Hoy en día, la mayoría de los millones de kilómetros de pares trenzados en el mundo son teléfonos fijos al aire libre, propiedad y mantenidos por compañías telefónicas, que se utilizan para el servicio de voz.

Par trenzado sin blindaje

Sección transversal del cable con cuatro pares trenzados sin blindaje

Los cables de par trenzado sin blindaje (UTP) se encuentran en muchas redes Ethernet y sistemas telefónicos. Para aplicaciones de telefonía en interiores, UTP a menudo se agrupa en conjuntos de 25 pares de acuerdo con un código de color estándar de 25 pares desarrollado originalmente por AT&T Corporation . Un subconjunto típico de estos colores (blanco / azul, azul / blanco, blanco / naranja, naranja / blanco) aparece en la mayoría de los cables UTP. Los cables se fabrican típicamente con alambres de cobre medidos en calibre 22 o 24 American Wire Gauge (AWG), ^[5] con el aislamiento de color típicamente hecho de un aislante como polietileno o FEP y el paquete total cubierto con polietileno. chaqueta.

Para cables telefónicos urbanos para exteriores que contienen cientos o miles de pares, el cable se divide en paquetes pequeños pero idénticos. Cada paquete consta de pares trenzados que tienen diferentes tasas de torsión, ya que los pares que tienen la misma tasa de torsión dentro del cable aún pueden experimentar cierto grado de diafonía . Los haces, a su vez, se trenzan para formar el cable.

Cable de par trenzado sin blindaje con diferentes velocidades de torsión

UTP también es el cable más común utilizado en redes de computadoras . La Ethernet moderna , el estándar de redes de datos más común, puede utilizar cables UTP, con velocidades de datos cada vez mayores que requieren variantes de especificaciones más altas del cable UTP. El cableado de par trenzado se utiliza a menudo en redes de datos para conexiones de corta y media longitud debido a sus costos relativamente más bajos en comparación con la fibra óptica y el cable coaxial .

Como el ancho de banda del cable UTP ha mejorado para adaptarse a la banda base de las señales de televisión , UTP ahora se usa en algunas aplicaciones de video , principalmente en cámaras de seguridad . ^[6] Como UTP es una línea de transmisión balanceada, se necesita un balun para conectarse a equipos no balanceados, por ejemplo, cualquiera que use conectores BNC y esté diseñado para cable coaxial.

Blindaje de cables

Artículo principal: blindaje electromagnético

Cable F / UTP

Cable S / FTP

U / FTP, F / UTP y F / FTP se utilizan en cables Cat 6a

Los cables de par trenzado pueden incorporar blindaje en un intento de evitar interferencias electromagnéticas. El blindaje proporciona una barrera conductora de electricidad para atenuar las ondas electromagnéticas externas al blindaje. El blindaje también proporciona una ruta de conducción mediante la cual las corrientes inducidas pueden circular y devolverse a la fuente a través de una conexión de referencia a tierra. Dicho blindaje se puede aplicar a pares individuales o a una colección de pares. El blindaje puede ser de aluminio o alambre trenzado.

Cuando se aplica blindaje a una colección de pares, generalmente se lo denomina filtrado, pero el uso entre proveedores y autores al aplicar palabras como filtrado , blindaje y STP (par trenzado blindado) puede estar sujeto a variabilidad. ^{[7] [8]} ISO / IEC 11801 : 2002 (Anexo E) intenta estandarizar internacionalmente las diversas designaciones para cables blindados usando combinaciones de tres letras - U para sin blindaje, S para blindaje trenzado (solo en la capa exterior) y F para blindaje de lámina: para indicar explícitamente el tipo de pantalla para la protección general del cable y para proteger pares o quads individuales, utilizando una abreviatura de dos partes en forma de x / xTP .

Los cables blindados Cat 5e , Cat 6 / 6A y Cat 8 / 8.1 suelen tener una construcción F / UTP, mientras que los cables blindados Cat 7/7 A y Cat 8.2 utilizan una construcción S / FTP. ^[9]

Debido a que el blindaje es conductor, también puede servir como camino a tierra. Un cable de par trenzado con blindaje metálico puede tener un cable de conexión a tierra incorporado integralmente llamado cable de drenaje que hace contacto eléctrico con el blindaje. El propósito del cable de drenaje es facilitar la conexión a terminales que generalmente están diseñados para la conexión de cables redondos.

Los tipos de construcción de blindaje comunes incluyen:

Escudo individual (U / FTP)

Blindaje individual con papel de aluminio para cada par trenzado o cuádruple. Nombres comunes: par en lámina de metal, par trenzado blindado, par trenzado apantallado. Este tipo de blindaje ayuda a evitar que las EMI entren o salgan de pares individuales y también protege a los pares vecinos de la diafonía.

Blindaje general (F / UTP, S / UTP y SF / UTP)

Lámina general, blindaje trenzado o trenzado con lámina en todos los pares dentro del cable de par trenzado de 100 ohmios. Nombres comunes: par trenzado frustrado, par trenzado blindado, par trenzado apantallado. Este tipo de blindaje ayuda a evitar que las EMI entren o salgan del cable.

Blindaje individual y general (F / FTP, S / FTP y SF / FTP)

Blindaje individual utilizando una lámina entre los conjuntos de pares trenzados, y también una lámina exterior o blindaje trenzado. Nombres comunes: par trenzado totalmente blindado, par trenzado blindado blindado, par trenzado blindado blindado, par trenzado blindado blindado, par trenzado blindado blindado. Este tipo de blindaje ayuda a evitar que las EMI entren o salgan del cable y también protege a los pares vecinos de la diafonía.

Un ejemplo temprano de par trenzado blindado fue IBM STP-A, que es un cable S / FTP de 150 ohmios de dos pares definido en 1985 por las especificaciones del Sistema de cableado de IBM y utilizado con redes Token Ring o FDDI . ^{[7] [10]}

Nomenclatura común de la industria para los tipos de construcción de cables

Abreviaturas de la industria	Designación ISO / IEC 11801 [A]	Blindaje de cables	Par blindaje
UTP, TP	U / UTP	Ninguno	Ninguno
STP, ScTP, PiMF	U / FTP	Ninguno	Frustrar
FTP, STP, ScTP	F / UTP	Frustrar	Ninguno
STP, ScTP	S / UTP	Trenza	Ninguno
SFTP, S-FTP, STP	SF / UTP	Trenzado y papel de aluminio	Ninguno
FFTP, STP	F / FTP	Frustrar	Frustrar
SSTP, SFTP, STP, STP PiMF	S / FTP	Trenza	Frustrar
SSTP, SFTP, STP	SF / FTP	Trenzado y papel de aluminio	Frustrar

1. El código antes de la barra indica el blindaje del cable en sí, mientras que el código después de la barra determina el blindaje de los pares individuales:

   U - sin blindaje

   F - blindaje de lámina

   S - blindaje blindado (solo capa exterior)

   TP - par trenzado

   TQ - par trenzado, apantallamiento individual en cuadriceps

Tipos

Ver también: ISO / IEC 11801

Telefono análogo

Antes de que la comunicación digital y Ethernet se generalizaran, no existía un estándar internacional para el cable telefónico. Los estándares se establecieron a nivel nacional. Por ejemplo, en el Reino Unido, la Oficina General de Correos especificó cables CW1293 y CW1308. CW1308 era una especificación similar a la anterior CW1293 pero con un código de color mejorado. CW1293 usó principalmente colores sólidos en los núcleos, lo que dificultó la identificación del par con el que estaba trenzado sin quitar una gran cantidad de vaina. Para resolver este problema. CW1308 tiene anillos estrechos del color emparejado impresos sobre el color base. Ambos cables tienen un estándar similar al cable de categoría 3. ^{[11] [12]}

Antes del uso común de polietileno y otros plásticos para aislamiento, el cable de par trenzado telefónico se aisló con papel encerado o algodón con una capa de cera aplicada al cobre. La cubierta general de este tipo de cable solía ser de plomo. Este estilo de cable entró en uso a finales del siglo XIX, poco después de la invención del teléfono. ^[13] La terminación del cable en las cajas de terminación se selló con cera fundida o una resina para evitar la entrada de humedad que degradaría seriamente las propiedades aislantes del aislamiento de papel. ^[14] Sin embargo, tales sellos dificultaron el mantenimiento y los cambios futuros. Estos cables ya no se fabrican, pero todavía se encuentran ocasionalmente en edificios antiguos y en varias áreas externas, comúnmente aldeas rurales.

Infraestructura del edificio

Tipos estándar de cableado de par trenzado

Nombre	Construcción típica	Banda ancha	Aplicaciones	Notas
Nivel 1		0,4 MHz	Líneas telefónicas y de módem	No descrito en las recomendaciones de EIA / TIA. Inadecuado para sistemas modernos. [15]
Nivel 2		4 MHz	Sistemas de terminales más antiguos, por ejemplo, IBM 3270	No descrito en las recomendaciones de EIA / TIA. Inadecuado para sistemas modernos. [15]
Gato 3	UTP [16]	16 MHz [16]	10BASE-T , 100BASE-T4 [16]	Descrito en EIA / TIA-568. No apto para velocidades superiores a 16 Mbit / s. Ahora principalmente para cables telefónicos. [dieciséis]
Gato 4	UTP [16]	20 MHz [16]	Token Ring de 16 Mbit / s [16]	No se usa comúnmente [16]
Gato 5	UTP [16]	100 MHz [16]	100BASE-TX , 1000BASE-T [16]	Común para las LAN actuales. Reemplazado por Cat 5e, pero la mayoría de los cables Cat 5 cumplen con los estándares Cat 5e. [16] Limitado a 100 m entre equipos.
Gato 5e	UTP, [16] F / UTP, U / FTP [17]	100 MHz [16]	1000BASE-T , 2.5GBASE-T [16]	Cat 5 mejorado. Común para las LAN actuales. Misma construcción que Cat 5, pero con mejores estándares de prueba. [16] Limitado a 100 m entre equipos.
Gato 6	UTP, [16] F / UTP, U / FTP [18]	250 MHz [16]	5GBASE-T , 10GBASE-T	ISO / IEC 11801 2a Ed. (2002), ANSI / TIA 568-B.2-1. Cable más comúnmente instalado en Finlandia según la norma de 2002 EN 50173-1. Limitado a 55 m de distancia en 10GBASE-T
Gato 6 A	UTP, F / UTP, U / FTP, S / FTP	500 MHz	5GBASE-T , 10GBASE-T	Estándares mejorados, probados a 500 MHz. Distancia total de 100 m a 10GBASE-T ISO / IEC 11801 2a Ed. Soy. 2. (2008), ANSI / TIA-568-C.1 (2009)
Gato 7	S / FTP, F / FTP	600 MHz	5GBASE-T , 10GBASE-T	Cable completamente blindado. ISO / IEC 11801 2a Ed. (2002). No está reconocido por EIA / TIA.
Gato 7 A	S / FTP, F / FTP	1000 MHz	5GBASE-T , 10GBASE-T	Utiliza los cuatro pares. ISO / IEC 11801 2a Ed. Soy. 2. (2008). No está reconocido por EIA / TIA.
Gato 8 / 8.1	F / UTP, U / FTP	2000 MHz	25GBASE-T , 40GBASE-T	ANSI / TIA-568-C.2-1, ISO / IEC 11801-1: 2017
Gato 8.2	S / FTP, F / FTP	2000 MHz	25GBASE-T , 40GBASE-T	ISO / IEC 11801-1: 2017

Cargado

Un par trenzado cargado ha agregado inductancia intencionalmente y anteriormente era una práctica común en las líneas de telecomunicaciones. Los inductores agregados se conocen como bobinas de carga y reducen la atenuación para las frecuencias de banda de voz , pero la aumentan en frecuencias más altas. Las bobinas de carga reducen la distorsión en la banda de voz en líneas muy largas. ^[19] En este contexto, una línea sin bobinas de carga se denomina línea descargada.

Garantizado

Un par trenzado enlazado es una variante de construcción en la que los dos hilos de cada par se enlazan entre sí a lo largo del cable. Desarrollado por Belden , está destinado a ayudar a garantizar la consistencia de la configuración durante y después de la instalación. Un beneficio clave es que el rendimiento de inmunidad al ruido del cable se puede proteger a pesar de un manejo potencialmente brusco. ^[20] El rendimiento mejorado puede ser innecesario y la unión reduce la flexibilidad del cable y lo hace propenso a fallar donde se flexiona. ^[21]

Cable plano trenzado

Cable plano trenzado utilizado para conexiones SCSI

Un cable plano trenzado es una variante del cable plano estándar en el que los pares de conductores adyacentes están unidos y trenzados. Luego, los pares trenzados se unen ligeramente entre sí en un formato de cinta. Periódicamente a lo largo de la cinta, hay secciones cortas sin torsión donde los conectores se pueden conectar utilizando las técnicas habituales de IDC de cable plano . ^[22]

Cable de núcleo sólido frente a cable trenzado

Un bloque de punchdown

Un cable de núcleo sólido utiliza un cable sólido por conductor y en un cable de cuatro pares habría un total de ocho cables sólidos. ^{[16] El} cable trenzado utiliza varios hilos enrollados entre sí en cada conductor y en un cable de cuatro pares con siete hilos por conductor, habría un total de 56 hilos (2 por par × 4 pares × 7 hilos). ^[dieciséis]

El cable de núcleo sólido está diseñado para tendidos instalados de forma permanente ( enlace permanente ). Es menos flexible que el cable trenzado y es más propenso a fallar si se flexiona repetidamente debido al endurecimiento por trabajo . El cable trenzado se utiliza en los paneles de conexión y para las conexiones desde los puertos de la pared hasta los dispositivos finales ( cable de conexión o cable de bajada), ya que resiste el agrietamiento de los conductores.

Los conectores están diseñados de manera diferente para núcleo sólido que para trenzado. El uso de un conector con el tipo de cable incorrecto puede provocar un cableado poco fiable. Los enchufes diseñados para núcleos sólidos y trenzados están fácilmente disponibles, y algunos proveedores incluso ofrecen enchufes diseñados para usar con ambos tipos. Los bloques de perforación en los conectores de panel de conexión y de puerto de pared están diseñados para usarse con cable de núcleo sólido. Estos funcionan mediante el método de desplazamiento del aislamiento , mediante el cual el dispositivo perfora los lados del aislamiento y "muerde" el conductor de cobre para formar una conexión. Los bloques perforados se utilizan como paneles de conexión o como cajas de conexiones para cables de par trenzado.

Propiedades

El par trenzado tiene los siguientes atributos útiles: ^[23]

• Se puede evitar el ruido eléctrico que entra o sale del cable.
• La diafonía se minimiza.
• La forma más barata de cable disponible para redes.
• Fácil de manejar e instalar.

El par trenzado tiene las siguientes limitaciones:

• Deformación: la susceptibilidad del par trenzado a la interferencia electromagnética depende en gran medida de que los esquemas de torsión del par permanezcan intactos durante la instalación. Como resultado, los cables de par trenzado generalmente tienen requisitos estrictos para la máxima tensión de tracción, así como un radio de curvatura mínimo. Esta fragilidad de los cables de par trenzado hace que las prácticas de instalación sean una parte importante para garantizar el rendimiento del cable. ^[24]
• Desviación de retardo: debido a las diferentes velocidades de torsión utilizadas para minimizar la diafonía entre los pares, los diferentes pares dentro del cable tienen diferentes longitudes y, por lo tanto, diferentes retardos. Esto puede degradar la calidad de la imagen cuando se utilizan varios pares para transportar componentes de una señal de video. El cable de baja inclinación está disponible para mitigar este problema. ^{[25] [26]}
• Desequilibrio: las diferencias entre los dos cables de un par pueden provocar un acoplamiento entre el modo común y el modo diferencial. La conversión de modo diferencial a común produce corrientes de modo común que pueden causar interferencias externas y pueden producir señales de modo común en otros pares. La conversión de modo común a modo diferencial puede producir señales de modo diferencial a partir de la interferencia de modo común de otros pares o fuentes externas. El desequilibrio puede ser causado por la asimetría entre los dos conductores del par entre sí y en relación con otros cables y el blindaje. Algunas fuentes de asimetría son las diferencias en el diámetro del conductor y el espesor del aislamiento. ^{[b] [27]}

Ver también

• ANSI / TIA-568
• Línea equilibrada
• Alambre y cable de cobre
• Ethernet sobre par trenzado
• Alambre de Litz
• Jack registrado , a menudo utilizado como conectores para par trenzado
• El cable cuádruple en estrella aumenta la cancelación de interferencias
• Consejo y anillo

Notas

1. En Ciudad del Cabo, por ejemplo, se instaló un conductor de equilibrio desde la oficina de telégrafos a través de las calles y seis millas mar adentro para arreglar la interferencia al cable telegráfico submarino de Luanda . ^[3]
2. En la jerga telefónica, el modo común se llama longitudinal y el modo diferencial se llama metálico .

Referencias

1. McBee, David Barnett, David Groth, Jim (2004). Cableado: la guía completa para el cableado de red (3ª ed.). San Francisco: SYBEX. pag. 11. ISBN 9780782143317.
2. "Dependencia de la diafonía en el número de vueltas / pulgada para las versiones de par trenzado del cable umbilical de la tapa del extremo" (PDF) .
3. Trotter, AP, "Perturbación del cable submarino en tranvías eléctricos" , Revista de la Institución de Ingenieros Eléctricos , vol. 26, edición. 130, págs. 501–514, julio de 1897.
4. US 244426 , Bell, Alexander Graham, "Circuito telefónico", publicado en 1881 . Consulte también escaneos en formato TIFF para USPTO 00244426 
5. Steven T. Karris (2009). Redes: Diseño y Gestión . Publicaciones Orchard. pag. 6. ISBN 978-1-934404-15-7.
6. Christine Baeta (27 de octubre de 2008). "Solución de problemas de sistemas de CCTV UTP" .
7. Manual de Anitech Systems MP 4000
8. Conexión a tierra para cableado de red apantallado y blindado - Siemon
9. Valerie, Maguire (12 de julio de 2015). "Tamaño de la base instalada de categoría 7A" (PDF) . Consultado el 25 de septiembre de 2015 .
10. http://www.techfest.com/networking/cabling/ibmcs.htm
11. Stephen Roberts (2001), Manual de instalación telefónica , Elsevier, págs. 32-34, ISBN 0080521487
12. Barry J. Elliot (2002), Diseño de un sistema de cableado estructurado según ISO 11801 , CRC Press, p. 269, ISBN 0824741307
13. Telefonía , vol. 153, pág. 118, Telephone Publishing Corporation 1957.
14. Paper Maker y British Paper Trade Journal , vol. 83-84, pág. 294, 1 de noviembre de 1932 OCLC 10634178 
15. "CCNA: Tipos de medios de red" .
16. "Comparación entre cables CAT5, CAT5e, CAT6, CAT7" .
17. "Uso de cable UTP Cat5e frente a STP Cat5e - SewellDirect.com" . sewelldirect.com . Consultado el 19 de agosto de 2018 .
18. "CAT3 frente a CAT5 frente a CAT6 - CustomCable" . CustomCable . 2011-12-24 . Consultado el 19 de agosto de 2018 .
19. "Comprensión de las deficiencias de la línea" . Cisco.com . Consultado el 4 de junio de 2012 .
20. "La encuesta de pruebas de campo del contratista revela ahorros de costos relacionados con el rendimiento utilizando cables de par enlazado" (PDF) . Belden.com . Belden . Consultado el 13 de agosto de 2016 .
21. "Cable de par enlazado" (PDF) . Turck . Consultado el 8 de abril de 2019 .
22. "Cable plano de par trenzado de 3M" (PDF) . 3M . Consultado el 13 de agosto de 2016 .
23. "Prueba de par trenzado" .
24. "El impacto de las tensiones de instalación en el rendimiento del cable" (PDF) . Belden . Consultado el 13 de agosto de 2016 .
25. "Hoja de datos técnicos 7987R (métrico)" (PDF) . Belden.com . Belden . Consultado el 13 de agosto de 2016 .
26. "Hoja de datos técnicos 7989R (métrico)" (PDF) . Belden.com . Belden . Consultado el 13 de agosto de 2016 .
27. Reeve, Whitman D. (1995). Manual de transmisión y señalización de bucle de abonado - Digital (1ª ed.). Prensa IEEE. págs.  215–220 . ISBN 0-7803-0440-3.

enlaces externos

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