CN115822878B - 一种风力发电风轮安装对正装置及其对正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电风轮安装对正装置及其对正方法，属于风力发电机机舱组安装技术领域。该风力发电风轮安装对正装置包括：第一筒体和第二筒体，第一筒体通过固定夹设置在第一环形盘内壁，第一筒体的端面设有多个螺纹孔，各螺纹孔均螺纹连接一个定位螺栓，定位螺栓的端面固定有圆球；第二筒体通过固定夹固定在第二环形盘的内壁，第二筒体的端部滑动设置有与圆球对应的连杆，连杆的端部固定连接球壳的外壁。使用本风力发电风轮安装对正装置能够安全高效地将轮毂固定在发电机机舱上，使得工人能够在更大风级下完成安装施工，避免了发生风轮撞击发电机机舱的事故，保证了整个风力发电机机舱的安装进度。

Description

一种风力发电风轮安装对正装置及其对正方法

技术领域

本发明涉及风力发电机机舱组安装技术领域，具体涉及一种风力发电风轮安装对正装置及其对正方法。

背景技术

风力发电机机舱是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机机舱一般由风轮、发电机机舱、调向器、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。我国海上风能资源丰富，加快海上风电项目建设，对于促进沿海地区治理大气雾霾、调整能源结构和转变经济发展方式具有重要意义。

但是在国内大力发展风电的过程中，风力发电机机舱的安装效率一直是比较头疼的问题，尤其是风轮的安装，风力发电机机舱先是安装塔架和发电机机舱，其次再是安装风轮，风轮包括轮毂和叶片，安装分为两种方式，一种是在地面上将叶片安装在轮毂上，然后再将轮毂安装在发电机机舱输入端；另一种是先将轮毂安装在发电机机舱输入端，然后再将多个叶片依次安装在轮毂上，由于发电机机舱位于塔架的顶端，需要吊车将风轮吊在高空进行安装，因此风轮的安装受到风力的影响十分严重。经常由于风力的影响导致风轮安装困难，进而推迟安装，尤其是海上的安装作业，因此往往会选择第一种安装方式，一次性将风轮安装在发电机机舱上，避免高空进行多次安装，由于风轮的迎风面大，非常容易导致风轮晃动和偏转，需要在无风或者风力较小的天气环境下，吊车司机在地面或海面上将风轮吊在高空，吊车司机与位于塔架顶端的工作人员通过对讲机传达给吊车司机的操作指令，吊车司机需要根据每个指令作出细微的动作，极大地考验吊车司机的操作技术，尤其是将风轮上的上百个螺栓同时对准到发电机机舱输入端的第一环形盘上时(如图1-2)，稍有不慎就会发生风轮撞击发电机机舱的事故，造成很大的经济损失，同时影响整个风力发电机机舱的安装进度。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种风力发电风轮安装对正装置及其对正方法，能够通过调整第一筒体与第二筒体的角度，使得第一筒体能够固定在第一环形盘上，并将第二筒体固定在轮毂上，再次调整角度使得第一筒体与第二筒体同轴，通过使得第一筒体与第二筒体互相靠近，实现将风轮安装在发电机机舱上的目的。

本发明提供了一种风力发电风轮安装对正装置，应用于风力发电机机舱的安装，塔架的顶端设置有发电机机舱，发电机机舱的输入端设置有第一环形盘，第一环形盘上均匀设有位于同一圆周上的多个定位孔，轮毂上设有第二环形盘，第二环形盘的端面设有与多个定位孔一一对应的螺栓，所述风力发电风轮安装对正装置包括：第一筒体和第二筒体，第一筒体通过固定结构设置在第一环形盘内壁，第一筒体的端面设有多个贯穿的螺纹孔，各螺纹孔均螺纹连接一个定位螺栓，定位螺栓的端部固定设有圆球；第二筒体通过固定结构固定在第二环形盘的内壁，第二筒体的端部设置有多个连杆，多个连杆与多个圆球一一对应，连杆的端部固定连接球壳的外壁，球壳包裹圆球，球壳的端口直径小于圆球的最大直径，且球壳内壁与圆球外壁之间具有移动间隙。

较佳地，所述第二筒体包括第一子筒体和第二子筒体，第一子筒体的筒壁上沿其轴向设有第一滑孔，第一滑孔侧壁设有限位槽，限位槽内滑动设有限位块，限位块固定连接所述连杆的端部，且所述第一滑孔连通弧形孔，弧形孔位于第一子筒体远离第一筒体的端面上，弧形孔靠近第一滑孔的端口比弧形孔位于第一子筒体端面上的端口窄，限位块远离连杆的端面连接拉绳的一端，拉绳的另一端连接滑块滑块固定连接第二子筒体，所述固定结构设置在第二子筒体上，同时滑块的轮廓与所述弧形孔相匹配。

较佳地，所述弧形孔的侧壁为斜面，滑块的侧壁平行于所述斜面。

较佳地，所述固定结构为多个，各固定结构均包括U形杆、齿条和齿轮，多个所述U形杆用于卡在第一环形盘和第二环形盘的内壁，U形杆固定连接齿条，多个齿条分别对应穿过沿所述第一筒体和所述第二子筒体径向均设有的第二滑孔，且齿条啮合齿轮，多个齿轮分别对应转动设置在第一筒体和第二子筒体上。

较佳地，所述齿条为蜗母条，所述齿轮为蜗杆，蜗杆上设置有转动轴，转动轴的端面设有内六角凹槽。

较佳地，所述定位螺栓靠近发电机机舱的一端设置有转动扳手。

较佳地，所述定位螺栓的外周沿其轴向设置滑槽，滑槽内设置有长度尺寸刻度。

较佳地，螺纹孔靠近第二筒体的一端设有便于球壳进入其内部的喇叭口。

较佳地，所述螺纹孔的数量为三个，且三个螺纹孔绕第一环形盘的轴向均匀分布。

一种风力发电风轮安装对正装置的对正方法，包括如下步骤：

S100、将轮毂吊起，并且使得轮毂位于发电机机舱的输入端附近；

S200、通过固定结构将第一筒体固定在第一环形盘的内壁，旋转各定位螺栓，各定位螺栓的长度改变使得第二筒体与第一筒体端面之间的角度改变，同时将第二筒体伸入并固定在第二环形盘的内壁；

S300、在发电机机舱内通过再次旋转各定位螺栓，使得第一筒体和第二筒体的端面互相平行，同时将各定位螺栓朝向发电机机舱内部旋转，第二筒体逐渐靠近第一筒体；

S400、第二环形盘上的多个螺栓共同穿设于第一环形盘上的多个定位孔内，使用螺母对各个螺栓进行初步固定，拆除本风力发电风轮安装对正装置后进行最终固定，解除对轮毂的起吊。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本风力发电风轮安装对正装置能够通过旋转各个定位螺栓，通过改变各个定位螺栓的旋进或旋出的长度实现改变第一筒体和第二筒体之间的角度，同时球壳内壁与圆球外壁之间的移动间隙用于适应角度改变引起的位移尺寸变化，使得第二筒体能够顺利进入并夹持轮毂上的第二环形盘，再次通过调整各个定位螺栓的长度使得第二筒体能够牵引轮毂靠近发电机机舱，同时使得第二环形盘上的多个螺栓也能够共同穿设于第一环形盘上的多个定位孔内，以实现将轮毂固定在发电机机舱上，使用本风力发电风轮安装对正装置能够安全高效地将轮毂固定在发电机机舱上，使得工人能够在更大风级下完成安装施工，并且能够保证安装施工的安全，避免了发生风轮撞击发电机机舱的事故，保证了整个风力发电机机舱的安装进度，减小了的经济损失；

2、并且工人进入轮毂内后，通过将第一子筒体和第二子筒体贴合且第二子筒体向右旋转到极限位置，接着选取任意一个定位孔作为参照物，并在第二子筒体上标记参照位置，拉动且向左旋转第二子筒体至距离参照物位置最近的螺栓处，开始将第二子筒体固定在第二环形盘上；当第二筒体被第一筒体逐渐牵引并互相靠近的过程中，拉绳被拉直，此时同时滑块受力滑入弧形孔内，且弧形孔的侧壁为斜面与滑块的侧壁抵接，并且随着继续牵引第二子筒体绕第一子筒体旋转，使得最近的螺栓与作为参照物的定位孔同轴，完成牵引过程中的旋转定位，避免第二环形盘上的螺栓与第一环形盘上的定位孔互相发生转动错位，并导致螺栓不能够进入定位孔的问题。

附图说明

图1为风力发电机机舱示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为第一筒体和第二筒体装配后的剖视图；

图4为图3中B处的局部放大图；

图5为图3中C处的局部放大图。

附图标记说明：

1.塔架，2.轮毂，3.发电机机舱，4.第一环形盘，5.定位孔，6.螺栓，7.第二环形盘，8.第一筒体，9.喇叭口，10.定位螺栓，11.圆球，12.第二筒体，13.连杆，14.球壳，15.第一子筒体，16.第二子筒体，17.限位槽，18.限位块，19.弧形孔，20.拉绳，21.滑块，22.U形杆，23.齿条，24.齿轮，25.转动扳手，26.滑槽。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。

本发明提供的一种风力发电风轮安装对正装置，应用于风力发电机机舱的安装，塔架1的顶端设置有发电机机舱3，发电机机舱3的输入端设置有第一环形盘4，第一环形盘4上均匀设有位于同一圆周上的多个定位孔5，轮毂2上设有第二环形盘7，第二环形盘7的端面设有与多个定位孔5一一对应的螺栓6，风力发电风轮安装对正装置如图1-5包括：第一筒体8和第二筒体12；第一筒体8通过固定结构设置在第一环形盘4内壁，第一筒体8的端面设有多个贯穿的螺纹孔，各螺纹孔均螺纹连接一个定位螺栓10，定位螺栓10的端部固定设有圆球11；第二筒体12通过固定结构固定在第二环形盘7的内壁，第二筒体12的端部设置有多个连杆13，多个连杆13与多个圆球11一一对应，连杆13的端部固定连接球壳14的外壁，球壳14包裹圆球11，球壳14的端口直径小于圆球11的最大直径，且球壳14内壁与圆球11外壁之间具有移动间隙。

吊车将轮毂2吊起，并且轮毂2位于发电机机舱3的输入端附近，安装工人在发电机机舱3内通过固定结构将第一筒体8固定在第一环形盘4的内壁，由于多个定位螺栓10端面的圆球11均能够与球壳14发生转动，并且多个定位螺栓10互相平行且旋进或旋出的长度能够确定，因此与多个球壳14所在的平面唯一且能够确定(第二筒体12的位置能够确定)，当旋转各定位螺栓10，使得定位螺栓10的长度改变就能够改变第二筒体12与第一筒体8端面之间的角度，同时球壳14内壁与圆球11外壁之间的移动间隙用于适应角度改变引起的位移尺寸变化，安装工人在发电机机舱3内旋转各定位螺栓10，能够使得第二筒体12角度改变并位于第二环形盘7的内部，此时安装工人能够通过第一筒体8和第二筒体12的内腔进入轮毂2内，安装工人通过固定结构将第二筒体12固定在第二环形盘7的内壁，最后安装工人原路返回到发电机机舱3内，在发电机机舱3通过再次旋转各定位螺栓10，当各定位螺栓10的旋进或者旋出的长度相同时，第一筒体8和第二筒体12的端面互相平行，同时将各定位螺栓10朝向发电机机舱3内部旋转，第二筒体12逐渐靠近第一筒体8，第二环形盘7上的多个螺栓6也能够共同穿设于第一环形盘4上的多个定位孔5内，使用螺母对各个螺栓6进行初步固定，拆除本风力发电风轮安装对正装置后进行最终固定即可。

本风力发电风轮安装对正装置能够通过旋转各个定位螺栓10，通过改变各个定位螺栓10的旋进或旋出的长度实现改变第一筒体8和第二筒体12之间的角度，使得第二筒体12能够顺利进入并夹持轮毂2上的第二环形盘7，再次通过调整各个定位螺栓10的长度使得第二筒体12能够牵引轮毂2靠近发电机机舱3，同时使得第二环形盘7上的多个螺栓6也能够共同穿设于第一环形盘4上的多个定位孔5内，以实现将轮毂2固定在发电机机舱3上，使用本风力发电风轮安装对正装置能够安全高效地将轮毂2固定在发电机机舱3上，使得工人能够在更大风级下完成安装施工，并且能够保证安装施工的安全，避免了发生风轮撞击发电机机舱的事故，保证了整个风力发电机机舱的安装进度，减小了的经济损失。

优选地，如图3-4所述第二筒体12包括第一子筒体15和第二子筒体16，第一子筒体15的筒壁上沿其轴向设有第一滑孔，第一滑孔侧壁设有限位槽17，限位槽17内滑动设有限位块18，限位块18固定连接所述连杆13的端部，且所述第一滑孔连通弧形孔19，弧形孔19位于第一子筒体15远离第一筒体8的端面上，弧形孔19靠近第一滑孔的端口比弧形孔19位于第一子筒体15端面上的端口窄，限位块18远离连杆13的端面连接拉绳20的一端，拉绳20的另一端连接滑块21，滑块21固定连接第二子筒体16，所述固定结构设置在第二子筒体16上，同时滑块21的轮廓与所述弧形孔19相匹配，(滑块21的外形尺寸比弧形孔19大)；所述弧形孔19的侧壁为斜面，滑块21的侧壁平行于所述斜面。

目的在于避免第二环形盘7上的螺栓6与第一环形盘4上的定位孔5互相发生转动错位；当工人进入轮毂2内后，将第二子筒体16向右旋转到极限位置，接着选取任意一个定位孔5作为参照物，并在第二子筒体16上标记参照位置，向左旋转至距离参照物位置最近的螺栓6处，开始将第二子筒体16固定在第二环形盘7上；当第二筒体12被第一筒体8逐渐牵引并互相靠近的过程中，拉绳20被拉直，此时同时滑块21受力滑入弧形孔19内，且弧形孔19的侧壁为斜面与滑块21的侧壁抵接，并且随着继续牵引第二子筒体16绕第一子筒体15旋转，使得最近的螺栓6与作为参照物的定位孔5同轴，完成牵引过程中的旋转定位。

优选地，如图3所述固定结构为多个，各固定结构均包括U形杆22、齿条23和齿轮24，多个所述U形杆22用于卡在第一环形盘4和第二环形盘7的内壁，U形杆22固定连接齿条23，多个齿条23分别对应穿过沿所述第一筒体8和所述第二子筒体16径向均设有的第二滑孔，且齿条23啮合齿轮24，多个齿轮24分别对应转动设置在第一筒体8和第二子筒体16上。

安装工人旋转正向驱动齿轮24，齿轮24驱动齿条23伸长，使得U形杆22卡在第一环形盘4和第二环形盘7的内壁，实现有效夹持的动作，同时对齿轮24进行限位，防止反转。

作为更优的方案，所述齿条23为蜗母条，所述齿轮24为蜗杆，蜗杆和蜗母条配合构成蜗杆蜗母条结构，蜗杆上设置有转动轴，转动轴的端面设有内六角凹槽。

安装工人使用内六角扳手正向驱动蜗杆转动，蜗杆驱动蜗母条伸长，使得U形杆22卡在第一环形盘4和第二环形盘7的内壁，实现有效夹持的动作，蜗杆蜗母条之间的摩擦力较大结构具有一定的自锁作用，能够防止固定结构松动，当使用的六角扳手为直角形内六角扳手时，直角形内六角扳手的一端***内六角凹槽内，直角形内六角扳手的另一端抵接在第一环形盘4或第二环形盘7的端面，能够限制蜗杆反转。

优选地，如图2-3所述定位螺栓10靠近发电机机舱3的一端设置有转动扳手25。

优选地，如图5所述定位螺栓10的外周沿其轴向设置滑槽26，滑槽26内设置有长度尺寸刻度。

目的在于在旋转定位螺栓10时，能够通过刻度判断各个定位螺栓10是否等长，若各个定位螺栓10等长则认为第一筒体8和第二筒体12同轴。

优选地，螺纹孔靠近第二筒体12的一端设有便于球壳14进入其内部的喇叭口9。

作为更优的方案，所述螺纹孔的数量为三个，且三个螺纹孔绕第一环形盘4的轴向均匀分布。

三个螺纹孔对应三个定位螺栓10和三个圆球11，三个圆球11能够确定一个平面，当螺纹孔为三个时，可以单独调整任意一个定位螺栓10，使得确定的平面改变角度。

一种风力发电风轮安装对正装置的对正方法，包括如下步骤：

S100、将轮毂2吊起，并且使得轮毂2位于发电机机舱3的输入端附近；

S200、通过固定结构将第一筒体8固定在第一环形盘4的内壁，旋转各定位螺栓10，各定位螺栓10的长度改变使得第二筒体12与第一筒体8端面之间的角度改变，同时将第二筒体12伸入并固定在第二环形盘7的内壁；

S300、在发电机机舱3内通过再次旋转各定位螺栓10，使得第一筒体8和第二筒体12的端面互相平行，同时将各定位螺栓10朝向发电机机舱3内部旋转，第二筒体12逐渐靠近第一筒体8；

S400、第二环形盘7上的多个螺栓6共同穿设于第一环形盘4上的多个定位孔5内，使用螺母对各个螺栓6进行初步固定，拆除本风力发电风轮安装对正装置后进行最终固定，解除对轮毂2的起吊。

本发明的风力发电风轮安装对正装置工人详细的操作及使用方法如下：

1、吊车将轮毂2吊起，并且轮毂2位于发电机机舱3的输入端附近，安装工人在发电机机舱3内通过正向旋转各个齿轮24，齿轮24驱动齿条23伸长，使得U形杆22卡在第一环形盘4的内壁，并保持，实现有效夹持的动作；

2、安装工人旋转各定位螺栓10，用以改变第一子筒体15与第一筒体8端面之间的角度，同时定位螺栓10向前旋出进给，将第二筒体12对准第二环形盘7后进入第二环形盘7内部，通过将第一筒体8和第二筒体12贴合且第二子筒体16向右旋转到极限位置，接着选取任意一个定位孔5作为参照物，并在第二子筒体16上标记参照位置，向左旋转至距离参照物位置最近的螺栓6处，拉动且向左旋转第二子筒体16至距离参照物位置最近的螺栓6处，开始将第二子筒体16固定在第二环形盘7上；

3、安装工人原路返回到发电机机舱3内，在发电机机舱3通过再次旋转各定位螺栓10，当各定位螺栓10的旋进或者旋出的长度相同时，第一筒体8和第二筒体12的端面互相平行，同时将各定位螺栓10朝向发电机机舱3内部旋转，第二筒体12逐渐靠近第一筒体8的过程中，拉绳20被拉直，此时同时滑块21受力滑入弧形孔19内，且弧形孔19的侧壁为斜面与滑块21的侧壁抵接，并且随着继续牵引第二子筒体16绕第一子筒体15旋转，使得最近的螺栓6与作为参照物的定位孔5同轴；

4、继续同向旋转各定位螺栓10，第二环形盘7上的多个螺栓6共同穿设于第一环形盘4上的多个定位孔5内，使用螺母对各个螺栓6进行初步固定，拆除本风力发电风轮安装对正装置后进行最终固定即可，同时解除吊车对轮毂2的起吊。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种风力发电风轮安装对正装置，应用于风力发电机机舱的安装，塔架(1)的顶端设置有发电机机舱(3)，发电机机舱(3)的输入端设置有第一环形盘(4)，第一环形盘(4)上均匀设有位于同一圆周上的多个定位孔(5)，轮毂(2)上设有第二环形盘(7)，第二环形盘(7)的端面设有与多个定位孔(5)一一对应的螺栓(6)，其特征在于，所述风力发电风轮安装对正装置包括：

第一筒体(8)，通过固定结构设置在第一环形盘(4)内壁，第一筒体(8)的端面设有多个贯穿的螺纹孔，各螺纹孔均螺纹连接一个定位螺栓(10)，定位螺栓(10)的端部固定设有圆球(11)；

第二筒体(12)，通过固定结构固定在第二环形盘(7)的内壁，第二筒体(12)的端部设置有多个连杆(13)，多个连杆(13)与多个圆球(11)一一对应，连杆(13)的端部固定连接球壳(14)的外壁，球壳(14)包裹圆球(11)，球壳(14)的端口直径小于圆球(11)的最大直径，且球壳(14)内壁与圆球(11)外壁之间具有移动间隙；

所述第二筒体(12)包括第一子筒体(15)和第二子筒体(16)，第一子筒体(15)的筒壁上沿其轴向设有第一滑孔，第一滑孔侧壁设有限位槽(17)，限位槽(17)内滑动设有限位块(18)，限位块(18)固定连接所述连杆(13)的端部，且所述第一滑孔连通弧形孔(19)，弧形孔(19)位于第一子筒体(15)远离第一筒体(8)的端面上，弧形孔(19)靠近第一滑孔的端口比弧形孔(19)位于第一子筒体(15)端面上的端口窄，限位块(18)远离连杆(13)的端面连接拉绳(20)的一端，拉绳(20)的另一端连接滑块(21)，滑块(21)固定连接第二子筒体(16)，所述固定结构设置在第二子筒体(16)上，同时滑块(21)的轮廓与所述弧形孔(19)相匹配；所述弧形孔(19)的侧壁为斜面，滑块(21)的侧壁平行于所述斜面。

2.如权利要求1所述的风力发电风轮安装对正装置，其特征在于，所述固定结构为多个，各固定结构均包括U形杆(22)、齿条(23)和齿轮(24)，多个所述U形杆(22)用于卡在第一环形盘(4)和第二环形盘(7)的内壁，U形杆(22)固定连接齿条(23)，多个齿条(23)分别对应穿过沿所述第一筒体(8)和所述第二子筒体(16)径向均设有的第二滑孔，且齿条(23)啮合齿轮(24)，多个齿轮(24)分别对应转动设置在第一筒体(8)和第二子筒体(16)上。

3.如权利要求2所述的风力发电风轮安装对正装置，其特征在于，所述齿条(23)为蜗母条，所述齿轮(24)为蜗杆，蜗杆上设置有转动轴，转动轴的端面设有内六角凹槽。

4.如权利要求1所述的风力发电风轮安装对正装置，其特征在于，所述定位螺栓(10)靠近发电机机舱(3)的一端设置有转动扳手(25)。

5.如权利要求1所述的风力发电风轮安装对正装置，其特征在于，所述定位螺栓(10)的外周沿其轴向设置滑槽(26)，滑槽(26)内设置有长度尺寸刻度。

6.如权利要求1所述的风力发电风轮安装对正装置，其特征在于，螺纹孔靠近第二筒体(12)的一端设有便于球壳(14)进入其内部的喇叭口(9)。

7.如权利要求1所述的风力发电风轮安装对正装置，其特征在于，所述螺纹孔的数量为三个，且三个螺纹孔绕第一环形盘(4)的轴向均匀分布。

8.一种如权利要求1所述的风力发电风轮安装对正装置的对正方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100、将轮毂(2)吊起，并且使得轮毂(2)位于发电机机舱(3)的输入端附近；

S200、通过固定结构将第一筒体(8)固定在第一环形盘(4)的内壁，旋转各定位螺栓(10)，各定位螺栓(10)的长度改变使得第二筒体(12)与第一筒体(8)端面之间的角度改变，同时将第二筒体(12)伸入并固定在第二环形盘(7)的内壁；

S300、在发电机机舱(3)内通过再次旋转各定位螺栓(10)，使得第一筒体(8)和第二筒体(12)的端面互相平行，同时将各定位螺栓(10)朝向发电机机舱(3)内部旋转，第二筒体(12)逐渐靠近第一筒体(8)；

S400、第二环形盘(7)上的多个螺栓(6)共同穿设于第一环形盘(4)上的多个定位孔(5)内，使用螺母对各个螺栓(6)进行初步固定，拆除本风力发电风轮安装对正装置后进行最终固定，解除对轮毂(2)的起吊。

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