CN114635798A - 一种降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置,喷雾冷却装置应用于燃机压气机,喷雾冷却装置对进入燃机压气机入口的空气进行喷雾冷却,以降低燃机压气机的进气温度;多个雾化喷头沿压气机入口轴向中心线对称均匀分布于压气机入口***,雾化喷头利用压缩空气将冷水雾化形成水雾细颗粒,水雾细颗粒在压气机入口前蒸发吸热,降低压气机的进气温度;控制装置根据精过滤器前的温湿度值调节第一控制阀门、第二控制阀门,以控制进入雾化喷头的冷水流量和压缩空气量。本发明通过采用雾化喷头,利用压缩空气将冷水雾化成1~5μm的水雾细颗粒,并利用水雾细颗粒在空气中蒸发时所吸收的潜热降低压气机的进气温度,以恢复燃机出力。
Description
技术领域
本发明涉及喷雾冷却技术领域,具体而言,涉及一种降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置。
背景技术
就燃机压气机的工作原理来讲,它是由压轴气机以从外界吸入大量空气的原理来进行增压并在这个过程中使空气温度得到上升,进而将空气加压输送至燃烧室,并使其与燃烧器喷嘴喷出的天然气进行混合,在化学作用下会进行燃烧反应形成高温高压气体,最终高温高压气体会通过涡轮机然后进行膨胀做功。但夏季工况下,环境温度升高,较高的进气温度使得燃机进入温控状态,导致燃机不能达到额定负荷,出力受限,因此需要通过降低压气机进气温度来恢复燃机出力。
常见空气冷却方式为蒸发式冷却,即通过喷淋水在空气中,通过蒸发时所吸收的潜热来降低空气温度;另一种为制冷式冷却,即加装换热器,通过冷热介质表面式换热,来降低空气温度。其中,蒸发式冷却即喷淋式冷却,将水喷淋至压气机入口,利用水在空气中蒸发所吸收的潜热来降低空气温度,此种方式冷却效果差,且因压气机精过滤器的主材为纸质材料,喷淋的水进入精过滤器会导致滤网压差增大,导致出力受限。而制冷式冷却即在压气机内部加装表面换热器,冷源在管内侧流动,空气在换热器管外侧流动,通过表面换热降低空气温度,这种换热方式后期改造投资较大,施工复杂,要考虑空气冷凝水的分离、收集等,考虑换热器后期保养维护等问题,实施困难。
发明内容
本说明书提供一种降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置,用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。
根据本说明书实施例,提供了一种降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置,所述喷雾冷却装置应用于所述燃机压气机,所述喷雾冷却装置对进入所述燃机压气机入口的空气进行喷雾冷却,以降低所述燃机压气机的进气温度;所述喷雾冷却装置包括:冷水接口管路、冷水输送管路、第一关断门、冷水喷雾支管、第一控制阀门、冷水喷头对接管路、压缩空气接口管路、第二关断门、压缩空气输送管路、压缩空气喷雾支管、第二控制阀门、压缩空气喷头对接管路、多个雾化喷头、温湿度传感器、控制装置;其中:
所述冷水接口管路的一端连通冷水水源,所述冷水接口管路的另一端连接所述冷水输送管路;所述第一关断门安装于所述冷水输送管路上,控制所述冷水输送管路内的冷水流通;所述冷水输送管路上引出多路所述冷水喷雾支管;每个所述冷水喷雾支管上均设置有一个所述第一控制阀门;所述冷水喷雾支管上连接有多个所述冷水喷头对接管路;
所述压缩空气接口管路的一端连通压缩空气气源,所述压缩空气接口管路的另一端连接所述压缩空气输送管路;所述压缩空气接口管路上设有两道所述第二关断门;所述压缩空气输送管路上引出多路所述压缩空气喷雾支管;每个所述压缩空气喷雾支管上均安装有一个所述第二控制阀门,用于控制所述压缩空气喷雾支管内压缩空气的流通量;所述压缩空气喷雾支管上连接有多个所述压缩空气喷头对接管路;
多个所述雾化喷头沿所述压气机入口轴向中心线对称均匀分布于所述压气机入口***,每个所述雾化喷头均分别连接一个所述冷水喷头对接管路、一个所述压缩空气喷头对接管路;所述雾化喷头利用压缩空气将冷水雾化形成水雾细颗粒,所述水雾细颗粒在所述压气机入口前蒸发吸热,变为气态混入所述压气机的进气中,降低所述压气机的进气温度;
所述温湿度传感器设置于所述压气机内,用于监测所述压气机精过滤器前的温湿度;所述温湿度传感器的信号输出端与所述控制装置电连接,所述第一控制阀门、第二控制阀门的控制端分别与所述控制装置电连接;所述控制装置根据所述精过滤器前的温湿度值调节所述第一控制阀门、第二控制阀门,以控制进入所述雾化喷头的冷水流量和压缩空气量。
可选地,所述冷水水源为溴化锂冷水分水集箱,所述冷水接口管路与所述溴化锂冷水分水集箱的预留接口相连接。
可选地,所述压缩空气气源来自空压机出口母管内的压缩空气,所述空压机出口母管上引出一路所述压缩空气接口管路,用于输送压缩空气。
可选地,所述雾化喷头为超声波雾化喷嘴。
可选地,所述冷水接口管路直径为DN100,所述冷水输送管路直径为 DN65,所述冷水喷雾支管直径为DN20。
可选地,所述压缩空气接口管路直径为DN80,所述压缩空气喷雾支管直径为DN25,所述压缩空气接口管路的材质为不锈钢,所述压缩空气输送管路的材质为碳钢。
可选地,所述冷水喷头对接管路、压缩空气喷头对接管路均为φ10仪表管。
可选地,所述冷水喷头对接管路的个数与所述压缩空气喷头对接管路的个数相同。
可选地,所述第一控制阀门、第二控制阀门均为电动阀门。
可选地,所述雾化喷头所形成的水雾细颗粒大小为1~5μm。
本说明书实施例的有益效果如下:
本发明在燃机压气机入口设置喷雾冷却装置,选用空调冷水为低温水源,并通过采用雾化喷头,利用压缩空气将冷水雾化成1~5μm的水雾细颗粒,然后与空气混合的方式进行进气冷却,冷源直接混入进气,无冷源损失,利用水雾细颗粒在空气中蒸发时所吸收的潜热降低压气机的进气温度,恢复燃机出力,以解决燃机在高温天气情况下出力受限的问题,且减少了燃机***变更与投资费用,易于实现。
本说明书实施例的创新点包括:
1、本实施例中,采用喷雾冷却,利用直接混合式冷却的方式,装置简单,易于实现,能降低压气机进气温度,恢复燃机出力,解决燃机在高温天气情况下出力受限的问题,是本说明书实施例的创新点之一。
2、本实施例中,通过雾化喷头,将喷淋水利用压缩空气将其雾化,把水变成直径只有1~5μm的细颗粒,其单位体积变小,更容易蒸发,可更快地吸收热量,降低空气温度,是本说明书实施例的创新点之一。
3、本实施例中,喷雾冷却装置采用溴化锂产生的空调冷水作为水源,降温效果更明显,气源采用压缩空气,其温度亦远低于进口空气温度,雾化气体本身即是一种冷却介质,是本说明书实施例的创新点之一。
4、本实施例中,整个喷雾冷却装置根据压气机结构在压气机入口***对称均匀分布,每个分支设置压缩空气及冷水控制阀门,保证进气冷却的喷雾区域分布均匀,通过雾化喷头的雾化效果,雾化后的冷水微粒有充分的距离在空气中蒸发和吸收热量,避免水以液态型式进入压气机,在降低进气温度的同时避免精滤湿堵,是本说明书实施例的创新点之一。
5、本实施例中,冷源直接混入进气,无冷源损失,是本说明书实施例的创新点之一。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本说明书实施例提供的降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置的部分结构示意图;
图2为本说明书实施例提供的降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置的控制框图;
图中,1为冷水喷雾支管、2为第一控制阀门、3为冷水喷头对接管路、 4为压缩空气喷雾支管、5为第二控制阀门、6为压缩空气喷头对接管路、7 为雾化喷头、8为温湿度传感器、9为控制装置。
具体实施方式
下面将结合本说明书实施例中的附图,对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本说明书实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本说明书实施例公开了一种降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置。以下分别进行详细说明。
图1、图2示出了根据本说明实施例提供的一种降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置。本发明所提供的所述喷雾冷却装置应用于所述燃机压气机,所述喷雾冷却装置对进入所述燃机压气机入口的空气进行喷雾冷却,以降低所述燃机压气机的进气温度,如图1和图2所示,所述喷雾冷却装置包括:冷水接口管路(图中未示出)、冷水输送管路(图中未示出)、第一关断门(图中未示出)、冷水喷雾支管1、第一控制阀门2、冷水喷头对接管路 3、压缩空气接口管路(图中未示出)、第二关断门(图中未示出)、压缩空气输送管路(图中未示出)、压缩空气喷雾支管4、第二控制阀门5、压缩空气喷头对接管路6、多个雾化喷头7、温湿度传感器8、控制装置9;其中,所述冷水接口管路的一端连通冷水水源,所述冷水接口管路的另一端连接所述冷水输送管路;所述第一关断门安装于所述冷水输送管路上,控制所述冷水输送管路内的冷水流通;所述冷水输送管路上引出多路所述冷水喷雾支管 1;每个所述冷水喷雾支管1上均设置有一个所述第一控制阀门2;所述冷水喷雾支管1上连接有多个所述冷水喷头对接管路3;
所述压缩空气接口管路的一端连通压缩空气气源,所述压缩空气接口管路的另一端连接所述压缩空气输送管路;所述压缩空气接口管路上设有两道所述第二关断门;所述压缩空气输送管路上引出多路所述压缩空气喷雾支管 4;每个所述压缩空气喷雾支管4上均安装有一个所述第二控制阀门5,用于控制所述压缩空气喷雾支管4内压缩空气的流通量;所述压缩空气喷雾支管4上连接有多个所述压缩空气喷头对接管路6;
多个所述雾化喷头7沿所述压气机入口轴向中心线对称均匀分布于所述压气机入口***,每个所述雾化喷头7均分别连接一个所述冷水喷头对接管路3、一个所述压缩空气喷头对接管路6;所述雾化喷头7利用压缩空气将冷水雾化形成水雾细颗粒,所述水雾细颗粒在所述压气机入口前蒸发吸热,变为气态混入所述压气机的进气中,降低所述压气机的进气温度;
所述温湿度传感器8设置于所述压气机内,用于监测所述压气机精过滤器前的温湿度;所述温湿度传感器8的信号输出端与所述控制装置9电连接,所述第一控制阀门2、第二控制阀门5的控制端分别与所述控制装置9电连接;所述控制装置9根据所述精过滤器前的温湿度值调节所述第一控制阀门 2、第二控制阀门5,以控制进入所述雾化喷头7的冷水流量和压缩空气量。
本发明在燃机压气机入口设置喷雾冷却装置,利用水雾颗粒在空气中蒸发时所吸收的潜热来降低进气温度,以提高燃机在高温天气情况下的出力能力,恢复燃机出力。其中,选用冷却水源作为雾化喷头7的喷雾水源,并选用压缩空气作为雾化喷头7的气源,降温效果更好,且压缩空气的温度也远低于燃机压气机入口处的空气温度,雾化喷头7利用压缩空气以及冷却水源所形成的水雾细颗粒,温度较低,本身就是一种冷却介质,再与空气混合后,在空气中蒸发吸收潜热,由于其自身单位体积较小,更容易蒸发,可更快更好地降低燃机压气机进气温度。
具体的,冷却水经冷水接口管路从冷却水源处输送至冷水输送管路中,并在冷水输送管路中进行分流,流向多路冷水喷雾支管1中,冷水喷雾支管 1中的冷却水通过多个冷水喷头对接管路3分流至多个雾化喷头7中,用作喷雾水源。压缩空气从压缩空气气源端通过压缩空气接口管路输送至压缩空气输送管路中,并在压缩空气输送管路中进行分流,输送至多路压缩空气喷雾支管4中,压缩空气喷雾支管4中的压缩空气通过多个冷水喷头对接管路 3分流至多个雾化喷头7中,用作雾化喷头7中的气源。冷却水与压缩空气均输送至雾化喷头7中,雾化喷头7利用压缩空气将冷却水以柔软低速的雾状方式喷射到空气中,所形成的水雾细颗粒整体具有较大的表面积,可快速与空气接触,达到降温目的。
利用雾化喷头7产生的颗粒直径小于10μm的微细水雾颗粒,在增大一定质量的水表面积时,加大了与空气接触,使得更容易从空气中置换热量,让水分蒸发达到吸热降温的目的。其中,冷水输送管路上安装有第一关断门,利用第一关断门接通或阻断冷水输送管路内的冷水输送,当投运喷雾冷却装置时,开启第一关断门,而当不需要喷雾冷却时关闭第一关断门,退出该喷雾冷却装置的投运。压缩空气接口管路上设置两道第二关断门,利用两道第二关断门控制压缩空气接口管路内压缩空气的输送,为了保证装置的严密性加装两道阀门。需要注意并理解的是,也可在冷水输送管路上加装两道阀门,从而保证水侧的严密性。此外,在每个冷水喷雾支管1上均设置一个第一控制阀门2,利用第一控制阀门2控制冷水喷雾支管1内的冷水流通量,进而控制进入雾化喷头7的冷水量,同理,每个压缩空气喷雾支管4上均安装一个第二控制阀门5,利用第二控制阀门5控制压缩空气喷雾支管4内压缩空气的进气量,进而控制进入雾化喷头7的压缩空气量,从而,可通过调节第一控制阀门2、第二控制阀门5开度,调节雾化喷头7内冷水和压缩空气的流量配比,以达到最佳的雾化效果,当喷雾冷却装置完全退出运行时,关闭第一控制阀门2、第二控制阀门5。
为实现雾化喷头7的雾化效果自动化控制,在压气机内设置温湿度传感器8,实时监测压气机精过滤器前的温湿度,并将所测得的精过滤器前的温湿度值通信至控制装置9,控制装置9根据精过滤器前的温湿度值,判断雾化喷头7所需的压缩空气量与冷水流量,通过控制第一控制阀门2调节雾化喷头7的冷水流量,通过控制第二控制阀门5调节雾化喷头7的压缩空气量,进而调节雾化喷头7的雾化效果,其中,雾化喷头7所形成的水雾细颗粒的冷却吸热过程发生在燃机压气机入口***,雾化后的水雾细颗粒有充分的距离在空气中蒸发、吸收热量,避免水以液态形态进入压气机内,在降低进气温度的同时,避免精滤湿堵,冷源直接混入进气,无冷源损失。
需要注意的是,上述所提及的“充分的距离”是指雾化喷头7与压气机入口之间具有足够使水雾细颗粒完全蒸发变为气态的距离,水雾颗粒越小,一定质量水的表面积则越大,与空气接触面则越大,从而更容易吸热挥发降温,更容易由颗粒状的液态变为气态,空气的湿饱和度会提高,以液态存在的水会减少,从而有利于保护滤网压差,避免滤网因吸收水分过多导致压差变大,具体的最佳距离需要根据压气机周围空间和雾化喷头7的型号来确定。
进一步的,所述冷水水源为溴化锂冷水分水集箱,所述冷水接口管路与所述溴化锂冷水分水集箱的预留接口相连接;所述压缩空气气源来自空压机出口母管内的压缩空气,所述空压机出口母管上引出一路所述压缩空气接口管路,用于输送压缩空气。在本实施例中,以溴化锂空调冷水为低温水源,提高冷却效果,通过采用超声波雾化喷嘴,利用压缩空气将溴化锂空调冷水雾化成1~5μm的细颗粒,其单位体积变小,更容易蒸发,可更快地吸收空气热量,降低空气温度。
如果水雾颗粒直径大,那么在一定空间内水雾与空气的接触表面积就小,不能有效进行热传递;同时,水雾颗粒大,质量就大,便不能有效与空气接触,而更容易落至地表,则达不到降温作用;水雾颗粒越小,一定质量水的表面积则越大,与空气接触面则越大,从而更容易吸热挥发降温。故此,所述雾化喷头7优选为超声波雾化喷嘴,所述雾化喷头7所形成的水雾细颗粒大小为1~5μm。
在一个具体的实施例中,所述冷水接口管路直径为DN100,所述冷水输送管路直径为DN65,所述冷水喷雾支管1直径为DN20。所述压缩空气接口管路直径为DN80,所述压缩空气喷雾支管4直径为DN25,所述压缩空气接口管路的材质为不锈钢,所述压缩空气输送管路的材质为碳钢。所述冷水喷头对接管路3、压缩空气喷头对接管路6均为φ10仪表管。
同时,所述冷水喷头对接管路3的个数与所述压缩空气喷头对接管路6 的个数相同,且每对冷水喷头对接管路3、压缩空气喷头对接管路6共同连接到一个雾化喷头7上,为雾化喷头7供给所需的冷水与压缩空气。
本发明实施例中的降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置中的所述第一控制阀门2、第二控制阀门5均为电动阀门,通过控制装置9的控制实现自动化调节,调节更及时,更安全可靠。
综上所述,本说明书公开一种降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置,在燃机压气机入口设置喷雾冷却装置,选用空调冷水为低温水源,并通过采用雾化喷头,利用压缩空气将冷水雾化成1~5μm的水雾细颗粒,然后与空气混合的方式进行进气冷却,利用水雾细颗粒在空气中蒸发时所吸收的潜热降低压气机的进气温度,恢复燃机出力,以解决燃机在高温天气情况下出力受限的问题,且减少了燃机***变更与投资费用,易于实现。
本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图,附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解:实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中,也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆分成多个子模块。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置,其特征在于,所述喷雾冷却装置应用于所述燃机压气机,所述喷雾冷却装置对进入所述燃机压气机入口的空气进行喷雾冷却,以降低所述燃机压气机的进气温度;所述喷雾冷却装置包括:冷水接口管路、冷水输送管路、第一关断门、冷水喷雾支管、第一控制阀门、冷水喷头对接管路、压缩空气接口管路、第二关断门、压缩空气输送管路、压缩空气喷雾支管、第二控制阀门、压缩空气喷头对接管路、多个雾化喷头、温湿度传感器、控制装置;其中:
所述冷水接口管路的一端连通冷水水源,所述冷水接口管路的另一端连接所述冷水输送管路;所述第一关断门安装于所述冷水输送管路上,控制所述冷水输送管路内的冷水流通;所述冷水输送管路上引出多路所述冷水喷雾支管;每个所述冷水喷雾支管上均设置有一个所述第一控制阀门;所述冷水喷雾支管上连接有多个所述冷水喷头对接管路;
所述压缩空气接口管路的一端连通压缩空气气源,所述压缩空气接口管路的另一端连接所述压缩空气输送管路;所述压缩空气接口管路上设有两道所述第二关断门;所述压缩空气输送管路上引出多路所述压缩空气喷雾支管;每个所述压缩空气喷雾支管上均安装有一个所述第二控制阀门,用于控制所述压缩空气喷雾支管内压缩空气的流通量;所述压缩空气喷雾支管上连接有多个所述压缩空气喷头对接管路;
多个所述雾化喷头沿所述压气机入口轴向中心线对称均匀分布于所述压气机入口***,每个所述雾化喷头均分别连接一个所述冷水喷头对接管路、一个所述压缩空气喷头对接管路;所述雾化喷头利用压缩空气将冷水雾化形成水雾细颗粒,所述水雾细颗粒在所述压气机入口前蒸发吸热,变为气态混入所述压气机的进气中,降低所述压气机的进气温度;
所述温湿度传感器设置于所述压气机内,用于监测所述压气机精过滤器前的温湿度;所述温湿度传感器的信号输出端与所述控制装置电连接,所述第一控制阀门、第二控制阀门的控制端分别与所述控制装置电连接;所述控制装置根据所述精过滤器前的温湿度值调节所述第一控制阀门、第二控制阀门,以控制进入所述雾化喷头的冷水流量和压缩空气量。
2.根据权利要求1所述的降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置,其特征在于,所述冷水水源为溴化锂冷水分水集箱,所述冷水接口管路与所述溴化锂冷水分水集箱的预留接口相连接。
3.根据权利要求1所述的降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置,其特征在于,所述压缩空气气源来自空压机出口母管内的压缩空气,所述空压机出口母管上引出一路所述压缩空气接口管路,用于输送压缩空气。
4.根据权利要求1所述的降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置,其特征在于,所述雾化喷头为超声波雾化喷嘴。
5.根据权利要求1所述的降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置,其特征在于,所述冷水接口管路直径为DN100,所述冷水输送管路直径为DN65,所述冷水喷雾支管直径为DN20。
6.根据权利要求1所述的降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置,其特征在于,所述压缩空气接口管路直径为DN80,所述压缩空气喷雾支管直径为DN25,所述压缩空气接口管路的材质为不锈钢,所述压缩空气输送管路的材质为碳钢。
7.根据权利要求1所述的降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置,其特征在于,所述冷水喷头对接管路、压缩空气喷头对接管路均为φ10仪表管。
8.根据权利要求1所述的降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置,其特征在于,所述冷水喷头对接管路的个数与所述压缩空气喷头对接管路的个数相同。
9.根据权利要求1所述的降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置,其特征在于,所述第一控制阀门、第二控制阀门均为电动阀门。
10.根据权利要求1所述的降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置,其特征在于,所述雾化喷头所形成的水雾细颗粒大小为1~5μm。
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Citations (5)
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JPH1113486A (ja) * | 1997-06-27 | 1999-01-19 | Hitachi Ltd | ガスタービン |
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2020
- 2020-12-15 CN CN202011482883.6A patent/CN114635798A/zh active Pending
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