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GB/T 28568—2012

电工电子设备机柜 安全设计要求

CabinetS for electrotechnical and electronic equipment— Safety design requirements

2012-06-29 发布

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局爰布 中国国家标准化管理委员会发布

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本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本标准由全国电工电子设备结构综合标准化技术委员会(SAC/TC 34)提出并归口。

本标准起草单位:万控集团有限公司、东莞市迪迈工业装备有限公司、张家港市天翼电气成套结构 件有限公司、中煤电气有限公司、北京四方继保自动化股份有限公司、中兴通讯股份有限公司、华为技术 有限公司、国网电力科学研究院、国电南京自动化股份有限公司、慈溪奇国电器有限公司、江苏天港箱柜 有限公司、许继电气股份有限公司、张家港市天越电气有限公司、天津市正本电气有限公司、武汉通源电 气结构有限公司、许昌智能电网装备试验研究院、天津电气传动设计研究所、广东省东莞市质量监督检 测中心。

本标推主要起草人:木信德、杨博、马桂昌、曾伟、黎慧、朱亚斌、王亚智、张开国、田葡、王蔚、陈爱军、 张实、张锤、吴落、江国庆、高忠曦、黄平、赵建明、申随章、宋宗翔、刘文、蔡维。

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电工电子设备机柜安全设计要求

1范围

本标准规定了电工电子设备机柜安全设计的总则、基本要素和设计要求。 本标准适用于电工电子设备机柜（以下简称“机柜"）。

2规范性引用文件

GB/T 4025—2010

GB/T 4026—2010

GB/T 4205—2010

GB 4208—2008 外壳防护等级（IP代码）

GB/T 4776—2008 电气安全术语

GB/T 5465. 2—2008电气设备用图形符号 第2部分：图形符号

GB 7947-2010人机界面标志标识的基本和安全规则导体颜色或字母数字标识

GB/T 8582—2008电工电子设备机械结构术语

GB/T 12113—2003接触电流和保护导体电流的测量方法

GB 14598, 27—2008量度继电器和保护装置 第27部分:产品安全要求

GB/T 18663.1—2008 电子设备机械结构

3术语和定义

GB/T 8582—2008和GB/T 4776—2008界定的术语和定义适用于本文件。

4总则

• 4. 1机柜是电工电子设备机械结构产品属性的表现形态之一,其安全设计要求源于电工电子设备机械 结构的相关标准，而电工电子设备机械结构的安全设计则源于GB 195賣一2009、GB/T 25295—2010、

GB/T 18663. 1—2008,GB/T 18663. 2—2007,GB/T 18663. 3—2007。本标准是将这些基础标准中的 相关要求综合对机柜产品属性这一对象的进一步描述_S

4.2所谓机柜产品属性，即机柜可以作为商品由制造商提供给用户。

注：户外机柜应注意GB/T 19183.5-2003的相关要求.

4.3本标准指出了机柜的安全设计基本要素和设计要求。不排除可以达到要求的任何不同于本标准 所述的要求，只要这些方法经过试验或评估可以满足安全水平的要求_O

4.4机柜一般用金属材料制造,但其中的结构件可能会用其他非金属材料制造。在涉及安全设计时, 认为金属材料具备导电的特性,而非金属材料则应满足对绝缘材料的要求。

5基本要素

5. 1概述

5.3承受预

使用癫眼内保持不变，即保证⅛⅛定使用期限内机柜应佳持.

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t⅛能力

号现为：                / #

鸞组成部分,使人体的一部分相当于电癖铝； 福賑内，有一个足以危及人身安全窜娘通嵌体；

本手段,实现对电击危:

全水平，即

机柜的安全设计电潛零严因产品的特点的不同而会有差异,应轡暇   标准更为细致的

规定=          /7 √τ^Z                                NX V∖

机柜应能■受*见会出 頼謫,與危险fii≡⅛化書⅛i料（如叢毒蠶;窺鞍、液体辛钵!热或特殊 气候等）时不象囉险。并:        \ \  / /   /•'     * I I

人体构成闭合蠻酹 在一个相当长融嶙 在人身的某两个部葬

a） 电能直接作用的防护扌

b） 电能间接作用的防护。

电能直接作用的防护技术措施有；

a） 绝缘技术；

b） 防直接接触保护。主要的技术措施有:釆用安全特低电压、外壳防护、电气隔离等；

C）防间接接触保护。主要的技术措施有:保护接地、双重绝缘结构、故障切断等.

5.5耐热能力

由于电流的热效应、铁磁材料损耗、介质损耗、局部放电、机械损耗及设备内部的功能性发热元件会 使机柜的温度升高,而大于周围的环境温度。

固体绝缘在热应力作用下会使绝缘材料或工程塑料软化、变形、脱层。然后在机械应力作用下断 裂、破坏而丧失功能,造成电击危险;支撑带电零件的绝缘过热会引发燃烧而酿成火灾。

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电气绝缘的耐热能力和绝缘等级选择是机柜安全设计的必备因素。包括导电部件,支撑带电零件 的电气绝缘的耐热能力是依据其温度特性和固体绝缘物的耐热等级用温升指标来考核_I）温升限值的规 定对机柜因使用环境、工作周期、使用寿命的不一样而规定有不同限值。

5.6防直接接触保护的能力

防直接接触保护设计要满足保护人和动物不受与机柜带电部分直接接触时所造成危险的要求。设 计的防护措施应在任何情况下,都能使危险的带电部分不会被有意或无意触及,或者将带电部分的电压 值或触及电流值降低到没有危险的程度。

在设计上，防直接接触保护一般采用绝缘防护、外壳或遮拦防护,采用安全特低电压等。

5.7防间接接触保护的能力

外露可导电部分是指机柜的可触及的导电部分,不是带电部分,但在故障情况时能处于危险的接触 电压之下。

防间接接触保护设计要满足保护人和动物接触到机柜外露导电部分上危险的接触电压时所造成危 险的要求。

在设计上，间接接触保护一般采用接地保护。

5.8可靠的电气联接和机械联接

应充分考虑机柜在使用中受到的热、振动及其他机械应力作用，其联接的松动或脱落而造成电击、 机械危险。

5.9防止静电积聚的措施

应有防止静电积聚的技术措施。

• 5. 10选择适应的材料

材料的选择应满足：

a） 釆用的材料在产品制造过程中和所有可能的运行状态下都不能对人的健康、生命产生有害 影响；

b） 应有足够的抗老化能力；

C）用于有腐蚀危险的部件应釆用抗腐蚀的材料。

• 5. 11人体工效学的应用

机柜的外形、结构、尺寸、布局等要与人体尺寸、体力、环境和生理学、解剖学的特点相匹配，即符合 人类工程学。

相应的设计要求见 GB/T 4205—2010、GB/T 4025—2010.GB/T 4026—203 和 GB 7947—2OIO_O

6设计要求

• 6. 1环境适应性

• 6. 1. 1使用环境温度

应设定机柜使用的最高环境温度和最低环境温度。也可给岀24 h的平均温度的要求。对运输、贮 存有温度要求时,也应给出适合的温度。

一般规定为户内机柜的周围空气温度不超过W P而且在24 h内平均温度不超过35 ⁰C。周围空 气温度的下限为一5 ^eC_o

运输、贮存和安装条件一般为度范围在一25 ^OC〜+ 55 C之间。

6. 1.2大气条件

应规定机柜使用环境的大气条件。

一般规定为内机柜的大气条件为空气清洁,在最高温度为40 P时,其相对湿度不超过50%；在较 低温度时,允许有较大的相对湿度。例如在20 °C时的相对湿度为90%,但应考虑到由于温度的变化, 有可能会偶尔产生适度的凝露。

污秽对底                                         L和运行中

产生的污秽，

为了确戈                                             W等级：

污染等岁

污染等乡

污染等乡

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6. 1.4海拔                                                                  ⅞

6. 1.4. 1 一

一般规先                                               ；

6. 1.4.2 海

温升的，

a）  不后

b） 一舟                                               D,若环境

温月                                         員进行海拔

修亍

海拔/m

注：海拔升高,空气密度降低,使以空气介质为散热方式的产品散热困难。一般,海拔每升高100 m,产品温升增 加约0.4 K_o但海拔升高同时,环境温度降低,一般情况下,海拔每升高100 m,环境温度降低0.5 ^tC_o对高 发热电器〈如电阻器等）,海拔每升高100 m,温升增加2 K_o

6. 1.4.3海拔2 000 m以上时介电强度的修正

由于海拔升高,产品绝缘表面及不同电位的带电间隙比较容易击穿,特别是对电气间隙影响较大。

对于使用地点高于2 000 m的设备,工频耐受电压值和冲击耐受电压值除了满足常规要求之外,还 需要对电气间隙进行修正。在产品使用地点海拔与试验地点海拔不同时,试验电压值应乘以修正系数。

6.1.5特殊使用条件

可规定机柜特殊的使用环境条件。所有安全设计的规定不能因使用条件变化而降低,除非有更进 一步的规定。

例如：

a） 超出规定的温度值、相对湿度或海拔高度；

b） 在使用中，温度和/或气压急剧变化，以致在机柜内易出现异常的凝露；

C）空气被尘埃、烟雾、腐蚀性微粒、放射性微粒、蒸汽或盐雾严重影响；

d） 暴露在强电场或磁场中；

e） 暴露在高温中；

O 受霉菌或微生物侵蚀；

g） 安装在有火灾或爆炸危险的场地；

h） 遭受强烈振动或冲击。

6.2电击危险防护

6.2.1绝缘的基本要求

• 6.2. 1. 1绝缘电阻

绝缘电阻值按产品的使用环境、使用场所、应用的功能在产品标准规定相应的数值,应根据所规定 的数值选择绝缘材料。

通过测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：

a） 两极间有穿透性的导电通道；

b） 受潮；

C）表面污垢（比较有、无屏蔽环极时所测得的值即可知）。

通过测量绝缘电阻一般不能发现下列缺陷：

a） 绝缘中的局部缺陷（如不穿透的局部损伤或裂缝、含有气泡、分层脱开等）；

b） 绝缘的老化（因为老化了的绝缘,其绝缘电阻还可能是相当高的）。

• 6.2. 1.2泄漏电流

应该注意这样的实际情况，即应用在机柜任何品质优良、完好的绝缘在正常工作时都会有漏电流流 过绝缘经外壳流入大地,应予以限制。

注：泄漏电流的限值应用了QEC） TC 64技术委员会报吿中的摆脱电流阀值和感知电流阀值（参见附录A）_O 所谓的摆脱电流阀值即是人能自主摆脱带电物体的电流。取槪率为0.5%女性的最大自主能摆脱的电流 5 mA；感知电流阀值即是对人体的肌肉无反应,能防止二次事故的人体的反应（感知）电流为0.5 mA〜l ɪnA_O 0.5 mA被美国保险商实验室（UL实验室）长期应用；国际电工委员会按各类电气设备防电击保护的分类釆用 了不同数值,被世界上大多数国家釆用，即I类设备0∙75 mA； H类设备0. 25 mA； In类设备0. 5 mA；带有电 加热的电气设备最大不超过5 InA_e

• 6.2. 1.3接触电流

接触电流仅在人体或人体模型形成电流通路时才存在。就安全而言，主要考虑可能流过人体的有 害电流（该电流不一定等于流过保护导体的电流）。

有害电流作用在人体上的主要表现为感知、反应、摆脱和电灼伤。

6. 2.1.4固体绝缘的耐热等级

6. 2. 1.4. 1耐热等级的规定

固体绝缘材料的耐热等级见表2。

表2固体绝缘材料的耐热等级

6. 2. 1.4.2绝缘结构

标明某绝缘制品（产品）为某耐热等级,并不说明该制品（产品）绝缘结构中的每一种绝缘材料都具 有相同的温度极限。绝缘结构的温度极限与其中各绝缘材料的温度极限可能不直接相关。

在绝缘结构中,绝缘材料的温度极限可能因受到其他组成材料的保护而有所提高,也可能因材料间 不相容而使绝缘结构的温度极限低于各个组成材料的温度极限。

6. 2. 1.4.3绝缘的使用期

机柜的实际使用期取决于运行中的特定条件。这些条件可以随环境、工作周期和产品类型的不同 而有很大的变化。此外,预期使用期还取决于产品尺寸、可靠性、有关设备的预期使用期以及经济性等 方面的要求。

绝缘的使用期在很大程度上取决于其对氧气、湿度、灰尘和化学物质的隔绝程度。在给定温度下， 受到恰当保护的绝缘的使用期会比自由暴露的大气中的绝缘的使用期长,但机柜一般不会采取这样的 措施保护绝缘的使用。

• 6.2. 1.5耐电痕化

固体绝缘材料的电痕化是指在电应力和电解杂质对材料表面的联合作用下，固体绝缘材料表面形 成导电通路的过程。固体绝缘材料在放电作用下引起蚀损而造成电气短路、引发燃烧“

通常情况下,釆用在潮湿条件下相比电痕化指数和耐电痕化指数来表示电气绝缘材料自身的耐湿 绝缘能力。

相比电痕化指数（CH）是指材料经受50滴电解液而没有电痕化的以伏特为单位的最大电压值;耐

电痕化指数（PTD是指材料经受50滴电解液而不出现电痕化的以伏特为单位的最大电压值。

电痕化影响着电气设备的爬电距离_II固体绝缘材料按相比电痕化指数（CTI）分四类，以上匕较各种 固体绝缘材料在试验条件下的性能:

a） 绝缘材料组别I

b） 绝缘材料组别U

C）绝缘材料组别Ina

d）绝缘材料组别GIb

CTI即是绝缘材料表面经受50滴电解液而不形成电痕化的最高电压值。

• 6.2. 1.6耐非正常的热和火

由于绝缘材料在电的作用下可能受到热应力影响且有可能使机柜的安全性降低,为了使绝缘材料 在非正常热和火的作用下不应产生不利的影响,机柜的材料应具有相应的耐非正常热和火的能力。可 以根据材料的可燃性类别来选择绝缘材料。

当在机柜进行试验时,可采用灼热丝试验。

当在材料上进行试验时,可根据所选择的可燃性分类法，可选择采用火焰试验（与可燃性类别无 关）、电热丝引燃（HWD试验和电弧引燃（AD试验。

• 6.2. 1.7耐潮湿

要考虑的电气绝缘受潮的情况有：

a） 表面受潮，即在相对湿度大于98%的环境下，电气绝缘表面被水汽包围,在环境温度突然变化 或电气绝缘表面温度低于环境温度时,水汽在电气绝缘表面凝结成水膜,使绝缘部件表面绝缘 电阻下降,造成表面的爬电或闪络。

b） 体内受潮，即在高温的环境中由于水汽扩散渗入电气绝缘内部使吸入潮气的电气绝缘的理化 性能发生变化,例如体积电阻下降,介电常数增加、机械性能亦下降,从而导致绝缘性能破坏 造成电击危险。

• 6.2. 1.8不能认可为电气绝缘的绝缘材■料

由于机柜使用功能、安全性的要求，以下材料不能认可为电气绝缘：

未经浸渍处理的木、棉、丝、纸和类似纤维或吸水性材料。

6.2.2防直接接触保护设计要求

• 6.2.2. 1绝缘防护

绝缘防护即是釆用绝缘技术将危险的带电部分与外界全部隔开，防止在正常工作条件下与危险的 带电部分的任何接触,是一种完全的防护。

用以覆盖带电部分的绝缘层应该足够牢固，不釆用破坏性手段不应被除去。

使用的绝缘应能长期承受在运行中可能受到的机械、化学、电气、及热应力的影响（例如摩擦、碰撞、 拉压、扭曲、高低温及变化、电蚀、大气污秽、电解液等产生的应力影响。

用作直接接触防护的绝缘材料应满足绝缘电阻、介质强度、泄漏电流的考核要求。

6. 2.2.2外壳或遮栏的防护的设计要求

采用外壳或遮栏可将危险的带电部分与外部完全隔开,从而避免从任何方向或经常接近的方向直 接触及危险的带电部分,是一种完全的保护。

外壳防护除最少符合GB 4208—2008规定的IP20外,且：

a） 外壳防护的壳体应是封闭的连续体,且固定在规定的位置上,设计制造得使用者或第三者不借 于工具不能拆卸或打开；

b） 外壳应有足够的机械强度及稳定性，即材料、结构、尺寸具备足够的稳定性和耐久性，能承受 正常使用中可能出现的机械压力、碰撞和不正常操作引起的应力变化。

6.2.3防间接接触保护的设计要求

• 6.2. 3. 1接地保护

• 6.2.3. 1.1在设计上采取的接地保护是指为防止发生电击危险而与下列部件进行电气连接的一种 措施：

a） 裸露导电部件；

b） 主接地端子；

C）外部导电部件；

d） 接地电极；

e） 电源的接地点或人为的中性点。

• 6.2.3. 1.2机柜的接地装置设计应：

a） 接地端子应用螺纹紧固件联接,接地端子附近壳体处应清晰、永久地标志保护接地符号,接地 符号不能设置在可拆卸的零件上；

b） 仅用手不能将接地端子的夹紧导体松开,并且采用弹簧垫圈等防松措施来防止接地导线从端 子脱落；

C）接地装置不允许联接除绿/黄双色芯线的接地保护线外的其他导线；

d）接地端子上所有金属零件不会因这些零件与保护接地导线或其金属相接触而产生电腐蚀。

6.2.3.2接地电阻

接地电路的阻抗是复数阻抗,包含电阻分量、电容分量和电感分量,所有这些分量都影响接地电路 的载流能力。由于接地网的接地电抗相对于接地电阻来说通常可忽略不计，因此其接地阻抗通常用接 地电阻表示。测量接地电阻的目的是：

a） 验证新装接地系统；

b） 检查现有接地系统的变化情况；

C）测定危险的跨步电压和接触电压等。

对于I类设备,接地应满足以下要求：

a） 确保保护电路的连续性,即外露的可导电部分与接地点之间确保导电连续性；

b） 任意外露的可导电部分与接地点之间的电阻不大于0.1 ∩;

C）保护导体的截面积应满足表3的要求。

表3保护导体的截面积            单位为平方毫米

6.3机械危险防护

6. 3. 1外壳防护

机柜应设计有一个坚固、连续、封闭的外壳或睪壳，以将带电零件、机械结构部分包封起来，防止异 物进入和人体直接触及带电部分和运动部件。外壳上允许有规定尺寸的开口，但其遮挡物不允许能被 任意拆卸。

所谓不允许被任意拆卸,指的是用于防护的部件只能使用工具或钥匙才能将其移除。

一般情况,外壳防护包括以下两种形式的防护：

C) d)

I：

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6.4. 1 I类电气设备

应使当任何导线、螺钉、螺母、垫圈、弹簧及类似零件松动或从原来位置脱落时,不能造成易触及的 金属零部件带电。

6. 4.2 II类电气设备

应使当任何导线、螺钉、螺母、垫圈、弹簧及类似零件松动或从原来位置脱落时,不能造成附加绝缘 或加强绝缘上的爬电距离和电气间隙减小到产品安全标准的规定的50%以下。

6.4.3机械联接

可采取的有效措施有：

a） 釆用弹簧垫圈、弹性垫片或止动垫圈等方法锁定螺钉、螺母;

b） 釆用粘结剂锁定不由使用者拧动的螺钉、螺母。

6.4.4电气联接

• 6.4.4. 1为接通电路而进行的联接仅用弹簧垫圈进行锁定是不够的,应注意导线可能从其联接处脱落 的以下情况：

a） 没有专门器件将导线在接线端子或焊接处附近固定；

b） 用于联接导线在联接零件如螺钉、螺母、接插件、弹性类等无充分锁定的措施；

C）采用接线片、接插件或类似联接件的导线接头,联接件未将导线绝缘一起夹紧；

d）仅靠弹性件来联接的接头。

• 6.4. 4.2在满足下述情况的设计时,导线不会从其联接处脱落：

a） 导线在联接处已被专门器件固定,固定器件可用弹簧垫圈防松；

b） 导线被固定在接线端子上,面接线端子的联接件（螺钉、螺母等）松动等仍能留在原来位置,例 如接线端子螺钉在联接后由其他零件压住进行锁定的方法；

C）短而硬的导线（单芯硬线）在接线端子联接件（螺钉、螺母等）松动时仍能在原来位置；

d）导线在焊接前已相互“钩住”。

6.4.4.3对电气联接的螺钉材料、衬垫系统的设计应：

a） 传递电气接触压力的螺钉应旋入金属中；

b） 自切螺钉、自攻螺钉不釆取特殊措施不宜用作电气联接;绝缘材料制成的螺钉不应用作任何电 气联接；

C）接触压力不能通过易收缩减易变形的绝缘材料传递。对机械联接应能承受正常使用中的机械 应力；

d） 螺钉不应用诸如锌、铝等软的或易蠕变的金属制造；

e） 用绝缘材料制成的螺钉,其公称直径应在3 mm以上。

6.4.4.4电气联接的联接形式,插头和联接器、内部布线槽、电源线和接地芯线的颜色等连接要素设 计应：

a） 联接装置,例如配有插头的电源线,应具有防水保护的电源进线座,或具有防水保护的电缆耦 合器及配套电源线，以及一组外接电源的接线端子等；

b） 电源线不应低于普通橡胶护层或聚氯乙稀护层软线，电源插销不应联接多于一根的软线；

C）电源线中的绿/黄组合色芯线只能用作保护接地；

d）布线槽、金属件上供绝缘导线穿过的孔应光滑、无锐棱,应有效防止布线与运动件接触。

6.5噪声、振动和抗震

• 6.5. 1噪声

降低噪声对人员的影响,特别是对操作人员的影响是安全设计的重要目标_O

噪声设计要依据规定的噪声限值和测量方法的规定进行。

降低噪声的设计往往会明显增加制造的成本,因此应优先考虑有针对性的设计。

6.5.2振动

在设计上,要从以下几个主要方面限制振动对人的影响：

a） 振动强度:以加速度来描述,计量单位为m∕s² ；

b） 振动频率:范围为8 HZ〜IO 000 HZ_O振动可能是周期性的,也可能是具有分布频谱的随机或 非周期性,还可能为某频带范围内的连续冲击型激振；

C）振动方向：以心脏为原点,直角坐标系相应方向（x、y、Z）上进行；

d）振动持续时间:指人体在振动环境中的连续暴露时间,它的限值与振动强度值有关。

10

6.6防止过热和彳

机柜外壳

容应包括:

应满足用户尽可能从制造商获得全部资料，因此制造商的名称和商标及产品的设计型号或系列号 应标在产品上,最好是在铭牌上。

标志的设计应采用中文、持久、易识、清晰的字体,符号、代号应符合国家标准,且应标出下列信息：

a） 额定数据；

b） 防电击类型（I类、Il类、UI类）；

C）外壳防护等级（IP标志）；

d） 接线图（如果有）；

e） 型号、制造商名称和地址。

如果上述标注方法不可行,识别信息应设计在随产品的使用说明书中。

有关安全的标识符号见GB/T 5465. 2—2008。

6.7.3使用说明书

使用说明书的设计应包含：

a） 运行条件；

b） 安装说明；

C）操作说明；

d） 功能描述；

e） 安全事项；

D维护保养；

g）运输与贮存。

使用说明书还应包括对存在不明显的潜在风险提出适当的警告。

附录A

（资料性附录）

电气安全——电压、电流、电容的限值

表A. 1电气安全——电压、电流、电容的限值

中华人民共和国

国家标准

电工电子设备机柜安全设计要求

GB/T 28568—2012

中国标准出版社出版发行 北京市朝阳区和平里西街甲2号(IOOOI3) 北京市西城区三里河北街16号¢100045)

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开本880X1230 1/16 印张1. 25 字数26千字 2012年11月第一版2012年11月第一次印刷

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书号：155066 • 1-45763 定价 2L 00 元

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