DE102013101654A1 - Trenntellerpaket - Google Patents
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Abstract
Trenntellerpaket für eine drehbare Trommel (1) einer Zentrifuge, insbesondere eines Separators oder einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge, welches axial gestapelte konische Trennteller (3, 3’) aufweist, wobei zwischen benachbarten Trenntellern jeweils Tellerspalte ausgebildet sind, wobei an einem oder mehreren der axial benachbarten Trennteller (3) einer oder mehrere labyrinthartige Strömungskanäle (16) ausgebildet sind, in welchen sich im Betrieb die Strömungsrichtung eines durchfließenden, von Feststoffen zu klärenden Produktes zweifach oder mehrfach um jeweils wenigstens 120° ändert.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Trenntellerpaket nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Eine Zentrifuge mit einem Trenntellerpaket wird beispielsweise in der
DE 10 2008 051 867 A1 offenbart. Separatorenteller werden gängigerweise aus Metall gefertigt. Üblicherweise werden dabei auf dem Trennteller Laschen in Form von Stegen oder Punkten ausgebildet, welche einerseits die Beabstandung der Teller in axialer Richtung sicherstellen und welche andererseits Strömungswege definieren. Zum technologischen Hintergrund seien ferner dieDE 610 987 PS , dieDE 195 37 268 C1 , dieUS 3,335,946 und dieDE 17 69 636 genannt, welche jeweils Trennteller mit unterschiedlichsten Laschenanordnungen offenbaren. Ein Ziel der Entwicklung ist es, die Trennteller eines Tellerpaketes eines Separators oder einer sonstigen Zentrifuge derart auszulegen, dass bei der Klärung eines Produktes von Feststoffen eine möglichst gute Klärwirkung erzielt wird. - Das Erreichen dieses Zieles ist die Aufgabe der Erfindung. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und schafft den Gegenstand der Ansprüche 17 und 18.
- Durch die Trennteller mit einem labyrinthartigen Kanalverlauf mit wenigstens zwei- oder mehrfacher Umlenkung des Produktes an stegartigen Laschen um jeweils mehr als 120°, vorzugsweise um mehr als 150 °, besonders bevorzugt um jeweils im Wesentlichen 180°, wird eine geführte St römung erreicht, welche eine bessere Ausnutzung der Klärfläche der Trennteller ermöglicht.
- Es ist konstruktiv besonders einfach, wenn der oder die Strömungskanäle durch Erhebungen in Form von ein- oder angeformten oder angesetzten Laschen, insbesondere stegartigen Laschen, der Trennteller begrenzt sind.
- Sodann ist es vorteilhaft, wenn vorzugsweise jeder Trennteller durch erste Laschen in Umfangsrichtung in mehrere umfangsverteilte Winkelsegmente unterteilt ist, so dass im Betrieb der Zentrifuge bei rotierender Trommel in Umfangsrichtung keine oder nur wenig Flüssigkeit von Tellersegment zu Tellersegment fließen kann.
- Besonders vorteilhaft ist es, wenn die stegartigen Laschen der Trennteller derartig auf dem Trennteller, insbesondere innerhalb der Winkelsegmente verteilt sind, dass ein zu verarbeitendes Produkt zunächst radial von außen nach innen, dann radial von innen nach außen (erste Umlenkung um quasi bzw. im Wesentlichen 180°) und dann wieder radial von außen nach innen g eleitet wird (zweite Umlenkung um im Wesentlichen bzw. quasi 180°). Derart wi rd eine besonders gute Ausnutzung der Klärfläche erreicht, da ein Produkt relativ lange im Tellerspalt verbleibt, bevor es als geklärte Phase zum Zentrum abgeleitet wird.
- Nach einer Variante und auch unabhängig zu betrachtenden weiteren Erfindung ist zwischen zwei sich radial oder im Wesentlichen radial erstreckenden Laschen, insbesondere zwischen der zweiten Lasche eines Tellersegmentes und der ersten Lasche des in Umfangsrichtung nächsten Tellersegments in Umfangsrichtung eine weitere (vorzugsweise vierte) Lasche vorgesehen ist, die eine geringere radiale Höhe aufweist jedenfalls als die auch als Abstandshalter dienenden Laschen, so dass zwischen der vertikalen Oberseite dieser weiteren Lasche und der Unterseite des axial nächsten oberen Tellers eine Querschnittsverringerung bzw. ein Spalt im Strömungskanal gebildet ist, durch den Produkt (insbesondere Feststoffteilchen) nach außen aus dem Tellerpaket strömen kann
- Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines schematisch dargestellten Trenntellers; -
2 eine Prinzipskizze eines Düsenseparators, der sich für einen Einsatz der Trennteller aus1 eignet; -
3 eine Draufsicht auf ein Segment eines zweiten Trenntellers; -
4 einen Draufsicht auf ein Segment eines dritten Trenntellers; -
5a eine perspektivische Ansicht eines vierten Trenntellers; und -
5b eine Ansicht eines Randabschnittes des vierten Trenntellers aus5a in Richtung des Pfeiles F in gegenüber5a vergrößerter Darstellung. -
2 zeigt eine als Separator, hier als Düsenseparator, ausgebildete Zentrifuge mit einer um eine Drehachse D rotierbaren Trommel1 , in die jeweils ein Trenntellerpaket2 aus übereinander angeordneten bzw. gestapelten Trenntellern3 ,3’ eingesetzt ist. Die Funktion derartiger Separatoren mit einem Zulauf4 , einem Feststoffraum5 und Abläufen6 ,7 zur Feststoffentleerung und Flüssigkeitsphase(n)ableitung ist seit langem allgemein bekannt und bedarf daher keiner näheren Erläuterung. Die Drehachse D ist hier vertikal ausgerichtet und die Trommel2 vorzugsweise doppelkonisch ausgebildet. Sie ermöglicht eine kontinuierliche Verarbeitung, insbesondere Klärung, eines zu verarbeitenden Produktes. Ergänzend kann auch eine Trennung in zwei Phasen verschiedener Dichte erfolgen. Zur Feststoffentleerung werden vorzugsweise Düsen (Ablauf6 ) oder von Kolbenschiebern verschließbare Öffnungen in der Trommel eingesetzt (nicht dargestellt). -
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Trenntellers3 , der vorzugsweise aus einem Metallblech besteht. - Die jeweils benachbarten Trennteller
3 und3’ sind voneinander axial beabstandet angeordnet, so dass zwischen ihnen jeweils ein Spalt, ein sogenannter Tellerspalt, ausgebildet ist. - Der Trennteller
3 weist eine konische Grundform9 (siehe1 ) auf, so dass eine Abfolge mehrerer Trennteller3 ,3’ auch ein im Wesentlichen konisches Trenntellerpaket2 ausbildet. - Dabei weist der Trennteller
3 einen radialen Außenrand10 und einen radialen Innenrand11 auf. An den Trenntellern3 werden Feststoffe aus einer zu klärenden Flüssigkeit abgeschieden. - Auf der konischen Grundform
9 des Trenntellers3 sind Erhebungen durch Laschen12 ,13 ,14 ausgebildet, die vorzugsweise durch einen Prägevorgang ausgebildet werden können aber auch durch ein Aufsetzen von entsprechenden Stegen auf die Teller. In den1 ,3 ,4 und5a sind die Laschen zwar gestrichelt schnittartig dargestellt, dies dient jedoch der leichteren Erkennbarkeit zum Erkennen der Laschen, die durch Einprägen, Aufschweißen oder dgl. hergestellt sein können und axial vom Teller vorstehen. - Diese Laschen
12 ,13 ,14 dienen als Abstandshalter und beeinflussen die Strömung. An der Unterseite der Trennteller sind vorzugsweise keine Laschen vorgesehen. Die Trennteller3 sind dort glatt oder weisen eine Mikrostrukturierung auf, die im Vergleich zu den vorzugsweise axial um einige Zehntel mm vorstehenden Laschen12 bis14 axial sehr niedrig ist. - Die Laschen
12 bis14 bilden vorzugsweise ein Laschenmuster aus, wie es in1 zu erkennen ist. - Zunächst ist die Oberseite der Trennteller
3 , vorzugsweise jeder Trennteller3 , durch erste Laschen12 in Umfangsrichtung in mehrere umfangsverteilte Winkelsegmente unterteilt15a , b, c, ... unterteilt. - Die ersten Laschen
12 verlaufen radial. Sie erstrecken sich vorzugsweise über wenigstens 90–100 % der radialen Länge der Trennteller, vorzugsweise vom Außenrand10 bis zum Innenrand11 oder bis unmittelbar vor diese Ränder. In Umfangsrichtung kann vorzugsweise keine Flüssigkeit von Teller-Winkelsegment15a zu Teller-Winkelsegment15b usw. fließen. - Im Zusammenspiel mit den weiteren Laschen
13 ,14 wird ein labyrinthartiger Strömungskanal16 ausgebildet, der für eine wenigstens einfache, vorzugsweise aber zweifache oder sogar drei- oder mehrfache Umlenkung durchströmenden Produktes um wenigstens jeweils 120°, vorzugsweise jeweils im Wesentlichen 180° sorgt. - Dies sei nachfolgend näher erläutert.
- Neben den ersten Laschen
12 ist in Umfangsrichtung sowie in Drehrichtung D der Zentrifugentrommel beabstandet bzw. versetzt je Winkelsegment15 a, b, c, ... vorzugsweise jeweils eine zweite Lasche13 ausgebildet, die sich ebenfalls radial erstreckt, und zwar vorzugsweise direkt vom Außenrand10 radial nach innen, vorzugsweise vom Außenrand10 um 50% bis 80 % der radialen Erstreckung des Trenntellers3 nach innen. - Sodann ist je Winkelsegment
15 a, b, c, ... vorzugsweise eine dritte Lasche14 vorhanden. Diese weist nach der Ausführung der2 und3 in Draufsicht auf den Trennteller3 eine L-Form mit zwei zueinander winklig, insbesondere rechtwinklig, ausgerichteten Schenkeln14a und14b auf. Die dritte Lasche14 geht vorzugsweise direkt in die erste Lasche12 über bzw. setzt direkt an dieser an. - Vorzugsweise erstreckt sich einer der Schenkel
14a ebenfalls radial. Dieser Schenkel14a liegt in Drehrichtung zur zweiten Lasche13 beabstandet zwischen der zweiten Lasche13 und der ersten Lasche12 des in Drehrichtung nächsten bzw. benachbarten Tellersegmentes15b . Der Schenkel14a erstreckt sich vorzugsweise über mehr als 50% der radialen Erstreckung des Trenntellers3 , wobei er ca. mittig zwischen dem Außenrand10 und dem Innenrand11 angeordnet ist. Er weist insbesondere zum Außenrand10 einen radialen Abstand auf, der wenigstens 5 %, vorzugsweise wenigstens 10% der radialen Erstreckung des Trenntellers3 beträgt - Das radial innere Ende dieses Schenkels
14a ist über einen sich vorzugsweise in Umfangsrichtung oder senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zu dem Schenkel14a und der ersten Lasche12 erstreckenden Schenkel14b mit der ersten Lasche12 verbunden. Dieser Schenkel14b liegt vorzugsweise in Umfangsrichtung direkt neben dem Innenrand11 . - Derart wird vorzugsweise in jedem Tellersegment ein labyrinthartiger Strömungskanal
16 in dem Tellersegment15a , b, c ... gebildet, der sich zwischen den Laschen erstreckt und eine Flüssigkeit zweimal um quasi bzw. im Wesentlichen 180° (bzw. quasi 180°) umlenkt. - In einer Einströmzone
16a zwischen den Laschen12 ,13 radial von außen in den Tellerspalt einströmendes Produkt strömt zunächst radial nach innen, wird dann um das innere Ende der zweiten Lasche13 herum umgelenkt, strömt dann in einer zweiten Zone16b des Kanals16 radial nach außen und wird schließlich um das äußere Ende der dritten Lasche14 wieder radial nach innen in eine Zone16c umgelenkt. Dabei treten vorzugsweise am radial äußeren Ende der Zone16b Feststoffe radial nach außen aus dem Trenntellerpaket aus, so dass hier eine Strömung nach außen besteht. - Im Wesentlichen strömt sodann das geklärte Produkt zwischen der dritten Lasche
14 und der ersten Lasche12 des in Drehrichtung nächsten Tellersegmentes15b in der dritten Zone16c des Kanals16 radial nach innen über den Innenrand11 und wird dort abgeleitet. Diese Anordnung wiederholt sich vorzugsweise in Umfangsrichtung. - Durch den labyrinthartigen Kanalverlauf mit wenigstens einer oder vorzugsweise wenigstens zweifacher Umlenkung des Produktes in Richtungen P1, P2, P3 um mehr als 120°, insbesondere mehr als 150°, vorzugsw eise im Wesentlichen 180°, wird eine geführte Strömung erreicht, welche eine bessere Ausnutzung der Klärfläche ermöglicht.
-
3 und4 zeigen noch, dass die Trennteller3 nach einer Variante der bisher diskutierten Erfindung und auch als selbstständig zu betrachtende Erfindung in Umfangsrichtung verteilt abwechselnd Bereiche17 ,18 verschiedenen Außendurchmessers aufweisen können. - Dargestellt ist eine Draufsicht auf eines der Winkelsegmente
15 . In den Bereichen17 etwas kleineren oder größeren Außendurchmessers (vorzugsweise ist der Außendurchmesser hier um 1 bis 10 mm größer oder kleiner als in den Bereichen18 ) soll vorzugsweise der Eintritt in die erste Zone16a des Strömungskanals16 liegen. In den Bereichen18 kleineren oder größeren Durchmessers soll dagegen der radiale Austritt für die Feststoffteilchen liegen. Derart wird der Weg des Produktes im Tellerspalt nochmals verlängert und die Klärwirkung optimiert. - Der Trennteller
3 kann optional Öffnungen oder Ausnehmungen aufweisen, welche im Zusammenspiel im montierten Zustand mit weiteren Trenntellern3’ einen Steigekanal ausbilden (nicht dargestellt). -
4 zeigt wie3 eine Draufsicht auf ein einzelnes Tellersegment, an das sich in Umfangsrichtung vorzugsweise weitere gleich gestaltete Tellersegmente anschließen. - Nach
4 sind die ersten und die zweite Lasche12 ,13 radial nach Art der1 ausgestaltet und ausgerichtet. - Nach
4 ist die dritte Lasche14‘ aber nicht L-Förmig sondern als spitzwinklig – vorzugsweise in einem Winkel zwischen 30° und 60° – zur ersten Lasche12 ausgerichtete dritte Lasche14‘ ausgebildet, die schräg vom Innenrand11 nach außen verläuft, so dass ihr radial äußeres freies Ende radial nach außen hin (und in Umfangsrichtung) über das radial innere Ende der zweiten Lasche13 vorsteht. Auch derart wird eine zweifache Umlenkung um 180° e rreicht. Die schräge Anordnung der Lasche14‘ ermöglicht ein gutes Abgleitenden der Feststoffe an dieser dritten Lasche14‘ radial nach außen hin. Es wird deutlich, dass es sehr gut möglich ist, die Erfindung durch Laschenmuster verschiedener Art in die Praxis umzusetzen. - Nach
5 ist als Option vorgesehen, in Umfangsrichtung zwischen der zweiten Lasche13 eines Tellersegments und der ersten Lasche12 des nächsten Tellersegments – vorzugsweise unmittelbar vor dem oder am Außenrand10 – eine vierte Lasche19 vorzusehen. Diese vierte Lasche19 weist – siehe5b – allerdings eine geringere radiale Höhe auf als die übrigen auch als Abstandshalter der Teller im Tellerpaket einenden Laschen12 ,13 ,14a , b. Auf diese Weise wird zwischen der Oberseite dieser vierten Lasche19 und der Unterseite des axial nächsten oberen Tellers (in5 durch eine gestrichelte Linie T angedeutet, eine Querschnittsverringerung bzw. ein (in der Regel nur einen oder sehr wenige zehntel mm sich axial erstreckender) Spalt20 im Strömungskanal gebildet, durch den die Strömungsverhältnisse so positiv beeinflusst werden, dass die Feststoffe gut das Tellerpaket nach außen verlassen können, während die Hauptströmung des Produktes nach innen positiv unterstützt wird. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Trommel
- 2
- Trenntellerpaket
- 3, 3’
- Trennteller
- 4
- Zulauf
- 5
- Feststoffraum
- 6, 7
- Abläufe
- 9
- Grundform
- 10
- äußerer Tellerrand
- 11
- innerer Tellerrand
- 12, 13, 14, 14‘
- Laschen
- 14a, b
- Schenkel
- 15a, b, c, ...
- Winkelsegmente
- 16
- Strömungskanal
- 16a, b, c
- Zonen
- 17, 18
- Bereiche
- 19
- Lasche
- 20
- Spalt
- F, S
- Pfeile
- P1, P2, P3
- Richtungen Produktstrom
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008051867 A1 [0002]
- DE 610987 [0002]
- DE 19537268 C1 [0002]
- US 3335946 [0002]
- DE 1769636 [0002]
Claims (18)
- Trenntellerpaket für eine drehbare Trommel (
1 ) einer Zentrifuge, insbesondere eines Separators oder einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge, welches axial gestapelte konische Trennteller (3 ,3’ ) aufweist, wobei zwischen benachbarten Trenntellern jeweils Tellerspalte ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an einem oder mehreren der axial benachbarten Trennteller (3 ) einer oder mehrere labyrinthartige Strömungskanäle (16 ) ausgebildet sind, in welchen sich im Betrieb die Strömungsrichtung eines durchfließenden, von Feststoffen zu klärenden Produktes zweifach oder mehrfach um jeweils wenigstens 120° ändert. - Trenntellerpaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Strömungskanäle (
16 ) derart ausgestaltet sind, dass sie das zu verarbeitende Produkt zweimal um jeweils im Wesentlichen 180° umlenken. - Trenntellerpaket nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Strömungskanäle (
16 ) durch Erhebungen in Form von ein- oder angeformten oder angesetzten Laschen (12 ,13 ,14 ) der Trennteller und von jeweils zwei benachbarten Trenntellern (3 ,3‘ ) begrenzt sind. - Trenntellerpaket nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (
12 ,13 ,14 ) der Trennteller (3 ) stegartig ausgebildet sind. - Trenntellerpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Strömungskanäle (
16 ) in durch Erhebungen in Form von ein- oder angeformten oder angesetzten Laschen (12 ,13 ,14 ) an den Trenntellern bzw. der Trennteller (3 ) begrenzt sind. - Trenntellerpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennteller (
3 ) einen radialen Außenrand (10 ) und einen radialen Innenrand (11 ) aufweisen und dass die Oberfläche der Trennteller (3 ) durch erste Laschen (12 ) in Umfangsrichtung in mehrere umfangsverteilte Winkelsegmente unterteilt (15a , b, c, ...) unterteilt ist, so dass im Betrieb der Zentrifuge bei rotierender Trommel in Umfangsrichtung vorzugsweise keine Flüssigkeit von Winkelsegment zu Winkelsegment fließt. - Trenntellerpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stegartigen Laschen (
12 ,13 ,14 ) der Trennteller (3 ) derartig auf den Trenntellern, insbesondere innerhalb der Winkelsegmente (15 ) verteilt sind, dass ein zu verarbeitendes Produkt zunächst radial von außen nach innen, dann radial von innen nach außen und dann wieder radial von außen nach innen geleitet wird. - Trenntellerpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben den ersten Laschen (
12 ) in Umfangsrichtung der Zentrifugentrommel beabstandet eine zweite Lasche (13 ) ausgebildet ist, die sich radial erstreckt. - Trenntellerpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweite Lasche (
13 ) über 50% bis 80 % der radialen Breite des Trenntellers (3 ) erstreckt. - Trenntellerpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Lasche (
14 ) vorgesehen ist. - Trenntellerpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Lasche (
14‘ ) an der ersten Lasche (12 ) ansetzt und spitzwinklig zu dieser ausgerichtet ist, so dass ihr radial äußeres freies Ende radial nach außen über das innere Ende der zweiten Lasche (13 ) vorsteht. - Trenntellerpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Lasche (
14 ) vorgesehen ist, welche eine L-Form mit zwei zueinander winklig, insbesondere rechtwinklig, ausgerichteten Schenkeln (14a und14b ) aufweist. - Trenntellerpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Lasche (
14 ) an die erste Lasche (12 ) angrenzt oder direkt in die erste Lasche (12 ) übergeht. - Trenntellerpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich einer der Schenkel (
14a ) der dritten Lasche (14 ) radial erstreckt, so dass dieser Schenkel (14a ) der in Drehrichtung zur zweiten Lasche (13 ) beabstandet zwischen der zweiten Lasche (13 ) und der ersten Lasche (12 ) des in Drehrichtung nächsten bzw. jeweils benachbarten Tellersegmentes (15b ) liegt. - Trenntellerpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schenkel (
14a ) über mehr als 50% der radialen Breite des Trenntellers (3 ) erstreckt, wobei er zum Außenrand (10 ) einen Abstand aufweist, der wenigstens 5 %, vorzugsweise wenigstens 10% der radialen Breite bzw. Erstreckung des Trenntellers (3 ) beträgt. - Trenntellerpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem radial innere Ende des radialen Schenkels (
14a ) und der ersten Lasche der weitere Schenkel (14b ) ausgebildet bzw. angeordnet ist. - Trenntellerpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennteller (
3 ) in Umfangsrichtung verteilt abwechselnd Bereiche (17 ,18 ) verschiedenen Außendurchmessers aufweisen. - Trenntellerpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei sich radial oder im Wesentlichen radial erstreckenden Laschen, insbesondere zwischen der zweiten Lasche (
13 ) eines Tellersegmentes und der ersten Lasche (12 ) des in Umfangsrichtung nächsten Tellersegments in Umfangsrichtung eine weitere (vierte) Lasche (19 ) vorgesehen ist, die eine geringere radiale Höhe aufweist jedenfalls als die auch als Abstandshalter dienenden Laschen (12 ,13 ), so dass zwischen der Oberseite dieser weiteren Lasche (19 ) und der Unterseite des axial nächsten oberen Tellers eine Querschnittsverringerung bzw. ein Spalt (20 ) im Strömungskanal gebildet ist, durch den Produkt (insbesondere Feststoffe) nach außen aus dem Tellerpaket strömen kann.
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