CN111315466A - 曲轴箱通风中的油管理结构 - Google Patents
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Abstract
气液分离器包括壳体。所述壳体包括构造成从曲轴箱接收窜漏气流的入口,洁净空气出口以及液体出口。盖设置在入口的下游和液体出口的上游。所述盖包括设置在从入口的窜漏气流流动路径上的挡板。窜漏气流冲击挡板并分离窜漏气流中所含的液体和气溶胶。凸缘从挡板的一侧基本轴向向下延伸。凸缘基本沿轴向向下渐缩以形成内表面。所述内表面构造成将分离液体引向液体出口。所述内表面将分离液体远离流出朝向洁净空气出口偏置。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年11月15日提交的题为“曲轴箱通风中的油管理结构”申请号为62/586,479的美国临时专利申请的优先权和权益,其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本申请涉及曲轴箱通风***。
背景技术
在内燃机运行期间,一部分燃烧气体可以从燃烧缸流出并流入发动机的曲轴箱。这些气体通常称为“窜漏”气体。窜漏气流包括气溶胶、油以及空气的混合物。如果直接排放到周围环境中,窜漏气流可能会潜在地危害环境和/或可能受到政府排放法规的约束。因此,窜漏气流通常经由曲轴箱通风***被引流出曲轴箱。曲轴箱通风***可以使窜漏气流通过分离器以去除窜漏气流中包含的气溶胶和油。然后,将过滤后的窜漏气流排放到周围环境(在开放式曲轴箱通风***中)或按路线返回内燃机的进气口以进一步燃烧(在封闭式曲轴箱通风***中)。
一种类型的分离器使用惯性冲击气油分离,通过喷嘴或孔口将窜漏气流加速至高速,从而从曲轴箱窜漏气流中去除油粒,并使其直接流向冲击器,引起剧烈的方向变化,从而影响油分离。另一种类型的分离器在聚结过滤器中使用聚结来去除油滴。在其他布置中,分离器可以旋转以通过在过滤期间旋转过滤器元件来增加聚结过滤器元件的过滤器效率。
发明内容
根据一组实施例,气液分离器包括壳体。壳体包括构造成接收来自曲轴箱的窜漏气流的入口,洁净空气出口以及液体出口。盖联接到壳体。盖设置在入口的下游和液体出口的上游。盖包括布置在从入口的窜漏气流流动路径上的挡板。窜漏气流冲击挡板并分离出窜漏气流中所含的液体和气溶胶。凸缘从挡板的一侧轴向向下延伸。凸缘沿轴向向下渐缩以形成内表面。内表面构造成将分离液体引向液体出口。内表面将分离液体远离流出(shedding)朝向洁净空气出口偏置。
根据另一组实施例,提供了一种盖,该盖设置在曲轴箱通风***的入口的下游和液体出口的上游。盖包括布置在从入口的窜漏气流流动路径上的挡板。窜漏气流冲击挡板并分离出窜漏气流中所含的液体和气溶胶。凸缘从挡板的一侧轴向向下延伸。凸缘沿轴向向下渐缩以形成内表面。内表面构造成将分离液体引向液体出口。内表面将分离液体远离流出朝向曲轴箱通风***的洁净空气出口偏置。
当结合附图进行以下详细描述时,这些特征和其他特征以及它们的组织和操作方式将变得显而易见,其中,在以下所述的几个附图中,相同的元件具有相同的标号。
附图说明
图1A示出了根据示例实施例的气液分离器的一部分的透视图。
图1B示出了图1A的气液分离器的部分的侧视剖视图。
图2示出了图1A的气液分离器的油管理盖的透视图。
图3示出了根据另一示例实施例的气液分离器的一部分的剖视图,该气液分离器包括带有壁突出部的油管理盖。
图4示出了根据另一示例性实施例的气液分离器的一部分的剖视图,该气液分离器包括具有壁槽的油管理盖。
图5A示出了根据另一个示例实施例的油管理盖的透视图。
图5B示出了根据又一示例实施例的油管理盖的透视图。
参考附图进行以下详细描述。在附图中,除非上下文另有指示,否则类似的符号通常标识类似的部件。在具体实施方式、附图和权利要求中描述的说明性实施方式并不意味着是限制性的。在不脱离本申请呈现的主题的精神或范围的情况下,可以利用其他实施方式,并且可以进行其他改变。容易理解的是,如本申请一般描述的并且在附图中示出的本公开的方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合和设计,所有这些都被明确考虑并且成为本公开的一部分。
具体实施方式
总体上参考附图,示出并描述了曲轴箱通风中的油管理盖的各种实施例。油管理盖布置在气液分离器中,该气液分离器构造成从来自内燃机的曲轴箱的气液流(例如,窜漏气流)中去除液体粒子(例如,油颗粒/液滴)。油管理盖包括多种布置,包括肋和挡板,这些肋和挡板构造成接收分离液体并将分离液体引流从壳体出口引流出并促进排水。油管理盖可用于封闭式曲轴箱通风(CCV)***和开放式曲轴箱通风(OCV)***,以及其他惯性气液分离器应用。通过改变油管理盖中挡板和肋的形状和特征,将聚结的机油流引流到特定位置,减少了残留,并限制了分离液体的再夹带。
图1A、1B以及2示出了根据示例实施例的包括油管理盖14的气液分离器10的各个部分的透视图。气液分离器10包括壳体12,所述壳体12具有用于接收窜漏气流230的入口206,用于排出分离洁净空气流40的洁净空气出口22,用于排出分离液体30的排放口24(例如,液体出口),多个肋20以及油管理盖14。所述壳体12可以由单件或多件形成。油管理盖14可以经由多个柱28可移除地联接到气液分离器10。在其他实施例中,油管理盖14在多个柱28处模制/焊接到气液分离器10上。通常,窜漏气流230通过入口206进入气液分离器10,并通过入口流动构件202。入口流动构件202可以形成在气液分离器10的壳体12中或者可以可移除地联接气液分离器10的壳体12。通常,窜漏气流230在流经入口流动构件202时被加速并冲击(impact)设置在入口流动构件202上方的油管理盖14,进行液体粒子分离(例如,分离区)。分离洁净空气40和分离液体(例如,油滴)30彼此发散。油管理盖14使分离液体30的流动路径(流路)远离洁净空气出口22(以防止再夹带)并朝向排放口24从气液分离器10中排出。除了油管理盖14之外,多个肋20提供了分离液体30流动路径的朝向排放口24而不是朝向洁净空气出口22的附加方向。
气液分离器10包括入口流动构件202,该入口流动构件202构造成接收来自曲轴箱或类似结构的窜漏气流230。所述入口流动构件202包括第二流动路径232、第一流动路径234以及喷嘴板208。虽然示出为包括两个流动路径(232、234),但是在一些实施例中,入口流动构件202可以包括单个流动路径或多个流动路径。入口流动构件202可以包括用于密封地安装到诸如发动机曲轴箱的部件的垫圈(例如,O形环)。喷嘴板208设置在入口206与油管理盖14之间。喷嘴板208包括第二孔口214和第一孔口216,每个孔口均配置为从入口206接收窜漏气流230,并在下游方向通过孔口216、214并朝向油管理盖14加速窜漏气流230。第二孔口214和第一孔口216可具有文丘里管或截头圆锥形的形状,以促进窜漏气流230的加速。第二流动路径232和第一流动路径234中的每一个分别与入口206和第二孔口214以及第一孔口216流体连通。虽然在剖视图中示出为单个孔口,但是多个孔口可包括分别在第二流动路径232上方的第二孔口214和在第一流动路径234上方的第一孔口216。在一些实施例中,入口流动构件202是具有两个区域的可变冲击器,即开口喷嘴区域(例如,第一流动路径234)和可变喷嘴区域(例如,第二流动路径232)。例如,在专利号为8,118,909的美国专利中描述了一种这样的可变冲击器(其内容通过引用并入本申请中)。在一些实施例中,入口流动构件202包括从入口206到喷嘴板208的单个流动路径(例如,不是可变冲击器中的两个区域)。例如在专利号为6,290,738的美国专利中描述了一种这样的固定冲击器(其内容通过引用并入本申请中)。
第二流动路径232包括阀212和偏置构件210,该偏置构件210在入口206的下游并且在第二孔口214的上游。阀212和偏置构件210响应窜漏气流230的压力。阀212可轴向向上移动至打开位置以响应窜漏气流230的压力,克服了偏置构件210的偏置,从而允许窜漏气流230从中流过。阀212与阀座226的接合和断开(out of engagement)的轴向运动分别关闭和打开第二流动路径232,以允许窜漏气流230流至第二孔口214。阀212可包括用于密封地接合阀座226的垫圈。第一流动路径234平行于第二流动路径232。与所述第二流动路径232相反,所述第一流动路径234连续地打开,使得窜漏气流230可以连续地流过其中并流过第一孔口216。
窜漏气流230轴向地加速通过第二孔口214和/或第一孔口216,并冲击设置在孔口216、214上方的油管理盖14。所述油管理盖14包括挡板(例如,惯性冲击板)26,其在孔口216、214上方(例如,垂直)轴向间隔开一定距离,以及设置在挡板26下方的纤维介质204。所述挡板26轴向位于纤维介质204上方,并且包括从挡板26的一侧轴向向下延伸的凸缘218。所述凸缘218从挡板26以月牙形式在挡板26的最靠近洁净空气出口22的一侧上延伸,从而形成内表面(例如,锥形壁)。在一些实施例中,凸缘218设置在背离排水口24的一侧,并且可以与第一流动路径234的轴线部分对准。将会理解的是,凸缘218以与壳体12的底部上的凸起部分32(例如,壳体台阶)互补的方式从分离区朝向排放口24基本上是渐缩的(例如,扩张的(呈喇叭形,flared))。如本申请中所使用的,术语“渐缩”是指当凸缘218离挡板26越来越远时,凸缘218的横截面逐渐减小。在一些实施例中,凸起部分32不是壳体12的一部分,例如,入口206来自底部,在阀212和偏置构件210的正下方。尽管挡板26被示出为不对称的,但是包括对称挡板的其他挡板26构造也可以是将分离液体30朝着排放口24并且远离洁净空气出口22偏置的可能的布置。此外,凸缘218可包括多种峰和谷构造,以将分离液体30朝着排放口24并且远离洁净空气出口22偏置。
如图1A、1B以及2所示,挡板26基本为盘形,但是,挡板26可以具有不同的形状以容纳气液分离器10和/或所需的流路方向。因此,凸缘218可具有多种形状和角度,以将分离液体30从挡板(例如,惯性冲击板)26引流至排放口24,并适应气液分离器10的构造。另外,内表面220可以包括凹槽、突出物、纹理或其他特征,如下面在图3和图4中更详细地描述的,以便于排出分离液体30。由一个或多个表面形成的内表面220可包括多种通道横截面形状,例如具有圆形、矩形、椭圆形等横截面形状的内表面220。纤维介质204被构造成通过聚结和分离包含在窜漏气流230中的油和气溶胶来过滤通过过滤介质的窜漏气流230。例如,纤维介质204可以是聚结的纤维过滤介质。另外,该纤维状介质204可以将液体(例如,油)通过纤维状介质204从窜漏气流230中隔离出来。在一些实施例中,所述纤维介质204仅设置在凸缘218上(例如,不设置在挡板26上)。在其他实施例中,纤维介质204设置在凸缘218和挡板26上。在其他实施例中,不使用纤维介质204。
挡板26沿着加速窜漏气流230的路径布置,通过窜漏气流230在冲击区域的流动的急剧方向变化(例如,扫掠角),导致液体粒子分离。挡板26可具有多种表面,该表面包括粗糙的多孔收集表面、光滑的不渗透表面等,以促进窜漏气流230分离成分离洁净空气40和分离液体30。分离液体30接触凸缘218,并且由于凸缘218的锥形形状,被分离液体30被内表面220引流朝向排放口24。多个肋20形成第一通道16和第二通道18,第一通道16和第二通道18构造成将分离液体30从油管理盖14引流至排放口24。第一通道16和第二通道18可以朝向排放口24倾斜以进一步促进分离液体30的排放。为了在排出分离液体30方面提供更大的效率,多个肋20可包括附加肋或通道,具有不同的肋高度和通道高度,并且相对于挡板26以各种位置或取向设置在壳体12上。分离洁净空气40围绕油管理盖14围行进。应当理解,在没有油管理盖14的情况下,分离液体30可从入口流动构件202脱落(例如,被剪切掉),并且更可能到达洁净空气出口22(例如,再夹带)。
参照图3,示出了根据示例实施例的气液分离器10的一部分的剖视图,该气液分离器10包括在内表面220上具有多个突出部302的油管理盖300。油管理盖300类似于油管理盖14。油管理盖300和油管理盖14之间的区别是在油管理盖300的内表面220上布置多个突出部302。因此,在油管理盖300与油管理盖14之间,相同的标号用于表示相同的部分。油管理盖300包括设置在内表面220上的多个突出部302,以增强分离液体30在多个突出部302上的冲击和收集,从而提高了挡板26的收集效率。
多个突出部302从内表面220与分离液体30的流动基本上正交地突出,并且从内表面220朝向入口流动构件202径向地延伸。多个突出部302被构造成增加分离液体30的惯性冲击并且将分离液体30引向排放口24。多个突出部302可包括去雾器,小的惯性冲击器(例如,紧凑型惯性冲击板)或类似的结构,其足够大以引起惯性冲击,但又足够小以不会引起过度的压降。与油管理盖14相比,附加惯性冲击表面在整个油管理盖300中提供了更多的冲击区域,从而提供了分离区域。因此,多个突出部302中的每一个都减少了分离液体30的残留,并促进了分离液体30朝向排水口24的流动方向。尽管在图3中示出了多个突出部302,但是可以使用单个突出部。有利地,多个突出部302进一步防止分离液体30流到分离洁净空气40流中并到达洁净空气出口22(例如,再夹带)。换句话说,多个突出部302防止分离液体30从内表面220剪切并且流向洁净空气出口22。
参照图4,示出了根据示例实施例的气液分离器10的一部分的剖视图,该气液分离器10的一部分包括内表面220上具有多个凹槽402的油管理盖400。油管理盖400类似于油管理盖14。油管理盖400和油管理盖14之间的区别在于油管理盖400的内表面220上布置了多个凹槽402。因此,在油管理盖400与油管理盖14之间,相同的标号用于表示相同的部分。油管理盖400包括设置在内表面220上的多个凹槽402,以增强分离液体30在多个凹槽402上的收集,从而提高挡板26的收集效率。例如,在专利号为9,194,265的美国中描述了用于引流和增强分离液体30的收集的多个凹槽中的一种这样的凹槽结构(其内容通过引用并入本申请)。
沿着在内表面220中流动的分离液体30的流线定义了多个凹槽402。多个凹槽402被构造为增加分离液体30的收集并增强对分离液体30流向排放口24的方向控制。多个凹槽402可包括沿着锥形内表面220的螺旋凹槽、叶片或凹口,以增加分离液体30的收集并提供朝向排放口24的更集中且定向的流动路径。与油管理盖14相比,由沿着内表面220的多个凹槽402提供的附加流动路径为油管理盖400截获了大量的分离液体30。因此,多个凹槽402中的每一个都减少了分离液体30的残留,并促进了分离液体30朝向排水口24的流动方向。有利地,多个凹槽402进一步防止分离液体30流到分离洁净空气40流中并到达洁净空气出口22。换句话说,多个凹槽402防止分离液体30从内表面220剪切并流向洁净空气出口22。
在一些实施例中,多个肋可以从内表面220突出,使得多个凹槽402包括在多个肋之间限定的流动通道。在这样的实施例中,多个肋沿着分离液体30流动的流线并且从内表面220朝向入口流动构件202突出。在一些实施例中,多个肋中的每个肋彼此平行。在其他实施例中,多个肋中的每个肋都不彼此平行或径向。在一些实施例中,多个凹槽402和多个肋可用于增强油管理盖400的收集效率。
图5A示出了根据另一示例实施例的油管理盖502的透视图。油管理盖502类似于油管理盖14。油管理盖502和油管理盖14之间的区别在于油管理盖502的锥形凸缘504的构造。因此,在油管理盖502与油管理盖14之间,相同的标号用于表示相同的部分。锥形凸缘504具有多个基本圆形的突出部,每个清洁的突出部的尺寸和角度确定为便于分离液体30流向排放口24。尽管图5A示出了具有三个圆形突出部的锥形凸缘504,但是其他实施例包括不同数量的圆形突出部。此外,可以在锥形凸缘504上使用类似的弯曲形状,例如螺旋形、椭圆形、尖头形等。
转向图5B,示出了根据又一个示例实施例的油管理盖512的透视图。油管理盖512类似于油管理盖14。油管理盖512和油管理盖14之间的区别在于油管理盖512的锥形凸缘514的构造。因此,在油管理盖512与油管理盖14之间,相同的标号用于表示相同的部分。锥形凸缘514具有相对于油管理盖512的挡板26成角度的表面。在一些实施例中,锥形凸缘514在排放口24的方向上朝向壳体12的底部基本成角度设置。例如,锥形凸缘514相对于油管理盖512的中心成基本45度角,从而在锥形凸缘514的底部(例如凹谷)处形成基本90度角。尽管示出的锥形凸缘514具有基本居中的凹谷,但凹谷的不同位置和角度也是可能的,以利于将分离液体30排放到排放口24。另外,锥形凸缘514可包括沿着锥形凸缘514的长度的附加的峰和凹谷。
虽然多个实施例描述了油管理盖和多个肋的各种尺寸和配置,但是可以预料的是,油管理盖和多个肋可以具有多种目标形状和尺寸的横截面,并且可以设置在各种各样的位置,以助于将分离液体排出到各种各样的气液分离器中。
在本申请中对元件位置(例如,“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等)的引用仅用于描述图中各个元件的方向。应当注意的是,根据其他示例实施例,各种元件的取向可以不同,并且这样的变化旨在由本公开所涵盖。
如本申请可使用的,术语“基本上”和类似术语旨在具有与本公开的主题所属领域的普通技术人员的通用和可接受的用法相一致的广泛含义。阅读本公开的本领域技术人员应该理解,这些术语旨在允许描述和要求保护的某些特征,而不将这些特征的范围限制到所提供的精确数值范围。因此,这些术语应被解释为指示所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或变更(例如,在给定角度或其他值的正负百分之五之内)被认为在本发明的范围内,如所附权利要求书所述。关于值使用的术语“大约”是指相关值的正负百分之五。
如本申请中所使用的术语“联接”等意指两个构件直接或间接地彼此连接。这种连接可以是静止的(例如永久的)或可移动的(例如,可移除的或可释放的)。这样的连接可以通过两个构件或者两个构件和任何另外的中间构部件彼此一体地形成为单个整体,或者通过两个构件或者两个构件和任何另外的中间构件相互连接来实现。
需要特别注意的是,各种示例实施例的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了一些实施例,但阅读本公开内容的本领域技术人员将容易地认识到实质上不脱离本申请所述主题的新颖教导和优点的许多修改是可能的(例如,各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、取向等)。例如,示出为整体形成的元件可以由多个部分或元件构成,元件的位置可以颠倒或以其他方式变化,并且离散元件或位置的性质或数量可以改变或变化。根据替代实施例,可以改变或重新排序任何过程或方法步骤的顺序或序列。另外,如本领域普通技术人员将理解的,来自特定实施例的特征可以与来自其他实施例的特征组合。在不脱离本发明的范围的情况下,还可以在各种示例实施例的设计,操作条件和布置中进行其他替换,修改,改变和省略。
Claims (21)
1.一种气液分离器,其特征在于,所述气液分离器包括:
壳体,所述壳体包括:
入口,所述入口构造成从曲轴箱接收窜漏气流;
洁净空气出口;和
液体出口;以及
盖,所述盖连接至所述壳体,所述盖设置在所述入口的下游和所述液体出口的上游,所述盖包括:
挡板,所述挡板设置在从所述入口的所述窜漏气流流动路径上,以使所述窜漏气流冲击所述挡板并分离所述窜漏气流中所含的液体和气溶胶,
所述挡板包括从所述挡板的侧面基本轴向向下延伸的凸缘,所述凸缘基本轴向向下渐缩以形成内表面,所述内表面构造成使分离液体流向所述液体出口并且使分离液体远离流出朝向所述洁净空气出口偏置。
2.根据权利要求1所述的气液分离器,其特征在于,还包括从所述挡板的内表面突出的多个突出部,所述多个突出部与所述分离液体流基本正交,并且从所述内表面朝向所述入口径向地延伸。
3.根据权利要求1所述的气液分离器,其特征在于,还包括在所述内表面上形成的多个凹槽,所述多个凹槽与所分离液体流基本正交。
4.根据权利要求1所述的气液分离器,其特征在于,还包括从所述内表面突出的多个肋,以在它们之间限定多个凹槽,所述多个肋与所述分离液体流基本正交,并且从所述内表面朝向所述入口径向地延伸。
5.根据权利要求1所述的气液分离器,其特征在于,还包括形成朝向所述液体出口的通道的肋,用于将来自所述盖的分离液体朝向所述液体出口引流并远离所述洁净空气出口。
6.根据权利要求1所述的气液分离器,其特征在于,还包括设置在所述入口下游和所述盖的上游的至少一条流路和至少一个孔口,所述至少一个孔口,所述至少一条流路构造成接收来自所述入口的窜漏气流并通过所述至少一个孔口的相应孔口在下游方向上加速所述窜漏气流。
7.根据权利要求6所述的气液分离器,其特征在于,还包括喷嘴板,所述喷嘴板布置在所述入口和所述盖之间,所述至少一个孔口限定在所述喷嘴板上。
8.根据权利要求7所述的气液分离器,其特征在于,所述至少一个孔口包括文丘里管或限定为截头圆锥形,所述至少一个孔口被构造为使所述窜漏气体朝向所述挡板加速。
9.根据权利要求6所述的气液分离器,其特征在于,所述挡板还包括惯性冲击板,所述惯性冲击板在下游间隔开并与所述孔口成一直线,所述惯性冲击板构造成引起所述窜漏气流的液体和气体分离。
10.根据权利要求1所述的气液分离器,其特征在于,还包括纤维介质,所述纤维介质设置在所述挡板的下方并且构造成过滤所述窜漏气流。
11.根据权利要求1所述的气液分离器,其特征在于,所述凸缘包括锥形凸缘。
12.根据权利要求11所述的气液分离器,其特征在于,所述锥形凸缘包括多个在其远离所述挡板的轴向端处限定的基本圆形的突出部。
13.根据权利要求11所述的气液分离器,其特征在于,所述锥形凸缘沿朝向所述液体出口的方向上朝向所述壳体的底部成角度。
14.一种设置在曲轴箱通风***的入口下游和液体出口上游的盖,其特征在于,所述盖包括:
挡板,所述挡板设置在从所述入口的所述窜漏气流流动路径上,以使所述窜漏气流冲击所述挡板并分离所述窜漏气流中所含的液体和气溶胶,
所述挡板包括从所述挡板的侧面基本轴向向下延伸的凸缘,所述凸缘基本轴向向下渐缩以形成内表面,所述内表面构造成使分离液体流向所述液体出口并且使所述分离液体远离流出朝向所述曲轴箱通风***的洁净空气出口偏置。
15.根据权利要求14所述的盖,其特征在于,还包括从所述挡板的内表面突出的多个突出部,所述多个突出部基本正交于所述分离液体流并且从所述内表面朝向所述入口径向地延伸。
16.根据权利要求14所述的盖,其特征在于,还包括在所述内表面中限定的多个凹槽,所述多个凹槽与所分离液体流基本正交。
17.根据权利要求14所述的盖,其特征在于,还包括从所述内表面突出的多个肋,以在它们之间限定多个凹槽,所述多个肋与所分离液体流基本正交,并且从所述内表面朝向所述入口径向地延伸。
18.根据权利要求14所述的盖,其特征在于,还包括纤维介质,所述纤维介质设置在所述挡板的下方并且被构造成过滤所述窜漏气流。
19.根据权利要求14所述的盖,其特征在于,所述凸缘包括锥形凸缘。
20.根据权利要求19所述的盖,其特征在于,所述锥形凸缘包括多个在其远离所述挡板的轴向端处限定的基本圆形的突出部。
21.根据权利要求19所述的盖,其特征在于,所述锥形凸缘沿朝向所述液体出口的方向上朝向所述壳体的底部成角度。
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