DE1464859A1

DE1464859A1 - Verfahren zur Herstellung fester Produkte schwacher Aktivitaet aus radioaktivem Abfall

Info

Publication number: DE1464859A1
Application number: DE19641464859
Authority: DE
Inventors: Maurice Alles; Pierre Auchapt; Claude Cabannes; Achille Pellerin
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1963-10-17
Filing date: 1964-10-06
Publication date: 1969-05-29
Also published as: GB1086719A; LU47154A1; BE653609A; CH420399A; AT266268B; FR1387864A; SE310031B; IL22205A; NL6412103A; OA00557A

Description

H64859

DiPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BÖNINQ PATENTANWÄLTE

1 BERLIN 33 (OAHLEM) HOTTINWEG 15 Telefon 03 11 /76 13 03 Telegramme: Consideration Berlin

816/10 455

17. September 1968

Amts-Zeicheni E 14 64 859.O

d. Anm.i Gommiaaariat a. I¹ Energie Atomique

"Verfahren zur Herstel^ng fester Produkte schwacher ^ Aktivität aus radioaktivem Abfall"

Die Anmeldung 0 28 523 Vlilc/21g bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung fester Produkte schwacher Aktivität aus radioaktivem Abfall, bei dem letzterer in den Zustand eines radioaktiven Schlammes überführt, der Schlamm bei einer ^temperatur zwischen Kaumtemperatur und 95 C mit einem verflüssigten Bitumen in Gegenwart eines oberflächenaktiven Mittels gemischt, der Hauptanteil des Wassers sodann mit Hilfe einer mechanischen Vorrichtung entfernt und die erhaltene bituminöse Masse verknetet, vergossen und abgekühlt wird.

vorliegender Erfindung wird eine Weiterentwicklung dieses Verfahrens bezweckt.

Diese Leiterentwicklung besteht erfindungsgemäß darin, daß das Mischen des Schlammes mit dem Bitumen und dem oberflächenaktiven Mittel, das Entfernen des Hauptteiles des Wassers aus der Uiachung und das Verkneten der bituminösen Masse in kontinuierlicher ffolge vorgenommen wird und daß die Substanz

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Fotttcaeckkoat« Betll* Watt 174? M ·§Μ«Μ» If«»·= #S» Ρ·.ρβ·Η·,·Κ·,«te 1 DIPL..INQ. PIETERJANDER DR.-INQ. MANFRED PATENTANWÄLTE

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zumindest während des Entwässerns in Strömungsrichining ansteigenden Drücken unterworfen wird.

■Erfindungsgemäß können drei Apparaturen, die zur Durchführung des Verfahrens dienen, hintereinander angeordnet sein; es kann aber auch eine einzige .Apparatur, die alle drei Schritte absolviert, vorgesehen sein.

In einer irocknungsstufe wird erfindungsgemäß das Gemisch weichgeknetet und erwärmt.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt vor allem den Verteil, die ■Ansammlung von Zwischenproduktbeständen auszuschalten} bei der Bearbeitung von radioaktiven iufschläaniungen entfällt die Kotwendigkeit von Lagerballons bzw. Meßgefäßen sowie die damit verbundene Gefahrenquelle.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus die Schaffung einer Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wobei diese Vorrichtung insbesondere dadurch gekennzeichnet ist, daß sie, in Serie geschaltet, eine Einhüllapparatur, eine Plüssigkeitsabtrennapparatur und eine Trocknungsapparatur aufweist, wobei diese Geräte aus geheizten oder auch aus ungeheizten Senraubensohneckenmisehern mit unterschiedlicher Gangweite der Einzelwin dungen bestehen können, ferner die Einhüllapparatur auch aus einem Gittereinhüllgerät bestehen kann, in dem das Gemisch unter Druck steht und durch die Löcher einer Platte oder eines Gitters hindurohwandert. i

Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigegebenen Zeichnungen ersichtlich. In den Zeichnungen zeigt:

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DlETEK MNVEK DR.-1NQ. MANFRED rATENTANWÄLTE

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Figur 1 schematise*! ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung}

Figur 2 eine schematische Ansicht einea Querschnitts durch ein Gitter-Sinhüllungsgerät}

Figur 3 eine schematische Erläuterungsskizze über -Anordnung der Löcher des Gitter-Einhüllungs geräte und über den von der Mischung verfolgten Durchgangsweg}

Figur 4 einen schematischen Querschnitt entlang der Linien a,

b, c, d in ?igur 3» und zwar abgewickelt auf eine -

Vertikalebene.

Die in Figur 1 ersichtliche Vorrichtung ist dazu bestimmt, das vorstehend gekennzeichnete Verfahren zur Durchführung zu bringen und sie besteht in einer Einrichtung, die drei Apparaturen aufweist. Im vorliegenden Beispiel sind diese drei Apparaturen gesondert voneinander angeordnet, sie können jedoch auch so kombiniert werden, daß sie eine einzige Bias chine bilden.

Diese Apparaturen "bestehen aus einem Einhüllapparat 1, einem Flüssigkeitsabtrennapparat 2 und einem Trocknungsapparat 3· Die Vorrichtung wird ("bei Pfeil Fl) durch eine (nicht gezeichnete) .Einrichtung gespeist, die nicht zur vorliegenden Erfindung gehört} { die Apparatur 2 wird (bei PfeilF2) aus der Apparatur 1 gespeiet} dieses Gerät gibt (bei Pfeil F3) den größten Teil der Flüssigkeit ab und speist (bei Pfeil F4) die Apparatur 3, aus der (bei Pfeil F5) die in dieser Vorrichtung bearbeiteten Endprodukte austreten} die Auslässe P6 und F? dienen dem Austritt gasförmiger Stoffe.

Die Einhüllapparatur 1 besteht aus einem Mischer des Typs mit einem ochneckengang, in dem zwei schraubenförmige überflächen

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DIFL.-INC/. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED SONINC PATENTANWÄLTE

oder"Schrauben" 4,5 auf parallel angeordneten Achsen in einem zylindrischen Gehäuse 6 drehbar gelagert sind. Das Gehäuse 6 ist yon einem Heizmantel 7 umgeben, der geeignete Mittel zur Wärmeabgabe enthält (beispielsweise durch Widerstandsheizung, durch Zirkulation einer heißen Flüssigkeit oder eines heißen Gases oder dergleichen). Diese Apparatur besitzt mindestens einen Beschickungsstutzen 8, durch den die zu vermischenden Bestandteile zugeführt werden, als da sind: die mit dem Bitumen zu behandelnden Aufschlämmungen, gegebenenfalls mit einem Gehalt an oberflächenaktiven Stoffen! der Apparat kann auch so ausgebildet sein, daß er zwei gesonderte Beschickungsstutzen enthält, den einen für die zu behandelnde .Aufschlämmung und den anderen für das zu umhüllende Bitumen.

Die zwei Schnecken drehen sich im gleichen Richtungssinn, greifen ineinander ein und werden in ihrer synchron geschalteten gleichsinnigen Rotation durch einen (nicht gezeigten) Antriebsmechanismus bewegt. Die Gangweite der Schneckenwindungen kann längs ihrer Spindelachsen 9 a, 9 b jeweils gleich groß ausgebildet oder auch an bestimmten Stellen unterschiedlich groß gewählt sein, derart, daß im Innern des Gehäuses 6 Gebiete erhöhten Druckes geschaffen werden. Beispielsweise besitzen in dem dargestellten Ausführungsmuster die benachbarten Gewindeflächen am Ausgang einen geringeren Vorschub als derjenige der übrigen Gewindeflachen des Schneckenganges. Diese Veränderung könnte auch progressiv ausgebildet sein.

Die in den Beschickungsstutzen 8 eingeführten Produkte werden ohne Druck oder unter einem schwachen Druck gefördert, solange sie sich in der Region des großen Vorschubs befinden und sie werden .dabei durch die Einwirkung der beiden Schraubenflächen innig miteinander vermischt. In dem Gebiet der verminderten Gangweite werden sie einem erhöhten Druck unterworfen, der durch eine Einstellung

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BIETES JANDER DtLlNQ. MANFBE 0 PATENTANWÄLTE

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der .Austrittsöffnung 10 reguliert werden kann. Durch die trittsöffnung 10 verlassen die Produkte diesen Mischer und werden über eine Leitung 11 in die llüssigkeits-Abtrennapparatur 2 eingeleitet.

Die Plüssigkeitsabtrennapparatur 2 "besitzt in dem beschriebenen Ausführungabeispiel zwei Schraubenschnecken 14, 15, die in einem mit Heizmantel 17 und einem Beschickungsstutzen 18 versehenen Gehäuse 16 drehbar gelagert sind} die Schraubenschnecken sind auf den Spindelachsen 19a, 19b angebracht und werden im gleichen Bichtungssinn und synchron angetrieben, so, daß das behandelte Produkt das Gerät durch eine Öffnung 20 und eine leitung 21 verläßt, wobei diese Teile, zumindest im Prinzip, den Organen 4 bis 11 des Q-erätes 1 entsprechen.

Allerdings ist diese .Apparatur 2 dazu bestimmt, die in dem Gemisch enthaltene flüssigkeit abzutrennen und sie weist zu diesem Zweck verschiedene Merkmale auf, die sich von denen der Apparatur 1 unterscheiden und zwar vor allem im Hinblick auf die folgenden kennzeichnenden Merkmale.. -

Das Apparaturgehäuse besitzt ein Bintrittsabteil 16a» in das der Einlaßbtutzen 18 einmündet,und ein Austrittsabteil 16b mit vermindertem Durchmesser. In diesem G-eräteteil ist die Gangweite der Schraubenlinien im Vergleich zu der Cjhangweite der Schraubenlinien, an den gleichen Schrauben im Inneren der Kammer 16a sehr stark verkleinert} auf diese Weise erhält man in der Kammer 16b einen starken ttoerdruok im Vergleich, zur Kammer 16a. Dabei wird die · flüssigkeit ausgepreßt und sie flutet, da sie geringe Viskosität besitzt, zurück, wobei sie aus einer am rückwärtigen Geräteteil angebrachten Öffnung 22 auafließt, während die viskose Masse dem Einfluß des,Druoaea zum Austritt 20 befördert wird, Die Aus*

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fluflöffnung 22 befindet sich etwas stromaufwärts des Einlaßstutzens 18, in einem Abstand, der mindestens der Gangweite zwischen zwei Schraubenwindungen entspricht, derart, daß das austretende Wasser von den eintretenden Produkten durch ein kleines Hindernis abgeschieden wird, das aus einer oder aus mehreren Schraubenwindungen der Schraubschneckenoberfläehen gebildet wird.

Die .Anordnung der .Austrittsöffnung 20, die Spielräume und die Temperatur der Erwärmung richten sich nach der Natur der einzu-, hüllenden Produkte.

Diese .Apparatur erfordert ein besonders starkes, in mechanisch sehr widerstandsfähigen Spindelachsen eingeschnittenes Schraubengewinde. Die Spindelachsen dind jeweils an ihrem Ende mit einem Antriebszahnrad ausgerüstet, und diese beiden Schraubaehneckenantriebe werden durch einen .Antriebsmotor in Rotation versetzt, der sowohl mit dem einen wie auch mit dem anderen intriebszahnrad der Schraubspindeln in Eingriff steht.

Der in der Kammer 16b herrschende Druck kann durch Einstellung deg Durchtrittsquerschnitts der Aurtrittaöffnung 20 reguliert werden»

Die Trocknungsapparatur 3 enthält zwei Schraubengewinde 24, 25> die in einem mit Heizmantel 27 und Eintrittsstutzen 28 ausgerüsteten .Apparaturgehäuse 26 drehbar gelagert sind? die_. Schraubengewinde sind.auf den Spindelachsen 29a, 29b angebracht, die im gleichen Bichtungssinne und synchron geschaltet angetrieben werden. Der .4u§tritt der behandelten Produkte erfolgt durch eine ^ffnung ,3° und ©ine leitung 31, wobei diese Teile, zumindest im Prinzip» den Bauelementen 4 bis 11 der Apparatur 1 ähnlich sind. ..

Allerdings besitzt auch dieses Gerät, da es dazu bestimmt ist, das

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DIPC-INC- DiETESJANDEK DR.· INQ- MANFKED !ONING - ■ *ΛΤΕ NTAMWALTE

Gemisch praktisch völlig von den restlichen darin noch enthaltenen flüssigen Anteilen zu befreien, vor allem die folgenden besonderen Merkmale.

Das Aρparatürgehäuse 26 besitzt ebenso wie das zuvor beschriebene •apparategehäuse eine Sintrittskammer 26a und eine .Austrittskammer 26b, deren Durchmesser im Vergleich zu demjenigen der Kammer 26a vermindert ist. Die Schrauben weisen eine Gangweite der Windungen auf, deren Größen entlang den Spinde!achsen derart voneinander abweichen, daß sie gewisse G-ebiete mit Überdruck schaffen, die dazu bestimmt sind, die eingeschlossenen und aus der Erhitzung der weichgekneteten Masse entstammenden ßase auszutreiben} zu diesem Zweck ist der Gerätekörper mit Abgasöffnungen, wie sie bei 32 und ' 33 eingezeichnet sind, versehen, die dazu bestimmt sind, diese vorzugsweise aus "Wasserdampf bestehenden Abgase zu entfernen und die Ausbildung von Mikrobläschen zu vermeiden, die dem Bndprodukt ein schwammartiges Aussehen vermitteln wurden.

Diese drei Apparaturen können in verschiedener Weise geformt sein. Insbesondere können sie Schrauben mit gegenläufigem Gewindesinn enthalten, die in gegenläufiger Hadrehungsrichtung angetrieben werden} diese Schrauben können auch in Vertikalrichtung angeordnet sein, die zwischengeschalteten Binlaßstutzen 18 und 28 können wegfallen, wobei die Leitungen 11 und 21 direkt in die Gerätekörper 16 und 26 einmünden. Die drei Apparaturen können auch in einer einzigen Maschine miteinander vereinigt sein. Die EinhÜTlapparatur 1 kann durch einen Einhüllungsapparat des sogenannten "Gitter"-Syps, wie er aus den Figuren 2, 3 und 4 ersichtlich ist, dargestellt sein. Br besitzt einen aus zwei konzentrisch angeordneten Düsen 41, 42 gebildeten Mischereinlaß· Durch die Düsen werden die zu vermischenden Produkte unter äußerem Druck eingespeist und unter Druck in den Kasten 43 eingeleitet, der durch eine mit

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löchern geringen Querschnitts durchbohrten Platte verschlossen ist. In einer anderen Ausführungsform kann diese Platte durch ein Gitter 44 ersetzt werden, das aus einer Aufstapelung von Platten gebildet ist, die durch kreisförmig gegeneinander versetzte löcher durchbohrt sind, derart, daß die aufeinander folgenden Mittelpunkte der löcher auf einer Schraubenlinie liegen.

Die Platte kann durch ein Heizgerät 45 erwärmt werden·

Das Gemisch der Aufschlämmungen mit dem oberflächenaktiven Mittel wird durch das Düsenrohr 41 und dasBitumen durch das Rohr 42 zugeführt; bei 46 tritt aus dem Gitter ein in Bitumen eingehülltes Gemisch der iufschlämmungen aus, das eine wässrige Phase enthält.

Im Innern des Gitters verfolgt das Gemisch einen angenähert schraubenförmigen Weg, dessen Projektion auf eine Ebene in Figur gezeigt ist und dessen .Abwicklung auf eine Vertikalebene aus I*igur 4 ersichtlich ist. Das Verfahren und die Apparatur gemäß der "Erfindung weisen neben dem in ihrer kontinuierlichen Durchführbarkeit liegenden Vorteil auch noch den technischen Fortschritt auf, daß sie eine Einrichtung mit einem verringerten Raumbedarf ermöglichen, wodurch die Gefahren der Strahlenaussendung vermindert werden* diese Einrichtung besteht aus Apparaturen mit einfachen geometrischen Formen, die leicht abzuschirmen sind} darüber hinaus können diese Apparaturen geschlossen werden, wobei die Abgaskanäle mit einer Absauganlage verbunden werden können, die einen guten Schutz gegen Strahlungsverseuchung bietet} schließlich sind diese Apparaturen selbstreinigend und gestatten einen im Verhältnis zum eingenommenen Volumen erhöhten Durchsatz.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die.gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen, die nur beispielsweise zur Erläuterung ausgewählt worden sind. . ■

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Claims

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1 BERLIN 33 (DAHLEM) HOTTENWEG 15 Telefon 03 11 /74 1303 Telegramme: Consideration Berlin

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17. September 1968

Amts-Zeichen» P 14 64 859.0

Name d. Anm.i Commissariat a 1'Energie Atomique

Patentansprüche

1) !"Verfahren aur Herstellung fester Produkte schwacher Aktivität aus radiaktivem Abfall, bei dem letzterer in den Zustand eines radioaktiven Schlammes überführt, der Schlamm bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und 95°^G mit einem verflüssigten Bitumen in Gegenwart eines oberflächenaktiven Mittels gemischt, der Hauptanteil des Wassers sodann mit Hilfe einer mechanischen Vorrichtung entfernt und die erhaltene bituminöse Masse verknetet, vergossen und abgekühlt wird, nach Patent .... (Anmeldung G 28 523 VIIIe/21g), dadurch gekennzeichnet, daß das Mischen des Schlammes mit dem Bitumen und dem oberflächenaktiven Mittel, das Entfernen des Hauptteiles des Wassers aus der Mischung und das Verkneten der bituminösen Masse in kontinuierlicher Folge vorgenommen wird und I daß die Substanz zumindest während de© Sntwässerns in Strömungsriohtung ansteigenden Drücken unterworfen wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichne t, daß die das Einhüllen bewirkende Vermischung durch Verkneten unter Druck in einem Schraubenschneokenmigcher durchgeführt wird.

3) Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzeie h η e t, daß die das Einhüllen bewirkende Vermischung derart durchgeführt

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wird, daß eine aus den unter Druck in eine Kammer eingespeisten Mischungsbestandteilen bestehende Vormischung unter Druok durch ein Gritter hindurchgepreßt wird.

4) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie, in Serie geschaltet, eine Einhüllapparatur (l), eine Flüseigkeitsabtrennapparatur (2) und eine irocknungsapparatur (5) enthält.

5) Vorrichtung nach .Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die 3?lüssigkeitsabtrennapparatur (2) und die Srocknungsapparatur (3) aus Schraubenschnecke maiseherη bestehen.

6) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle drei Apparaturen (l,2 und 3) Schraubensehneckenmischer sind.

7) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorhandenen Schraubenschneckenmischer jeweils zwei Schraubenschnecken (4,5) oder Schraubenspindelachsen (9a, 9b) enthalten, die parallel angeordnet drehbar in einem zylindrischen Gehäuse (β) gelagert sind, wobei die Schrauben zu einer synchron geschalteten Umdrehung angetrieben werden«

8) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde (4,5) der beiden Schrauben parallel ineinander tiagreifend angeordnet sind.

9) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubengewinde (4,5) gleichsinnig verlaufen und im gleichen Richtungssinn angetrieben werden.

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I η b 4 o D α

FATE NTANWAXTE

10) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 "bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubengewinde im gegenläufigen Sinne angeordnet sind und gegenläufig angetrieben werden.

11) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gangabstände der Schraubenlinien (4,5) längs der Spindelachsen (9a, 9b) unterschiedlich groß gewählt sind.

12) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auatrittsöffnung (lO) der Einhüll apparatur (l) direkt' mit der Eintritts öffnung (18) der Flüssigkeite abtrennapparatur (2) verbunden ist und daß die Austrittsöffnung (20) des letzteren direkt mit dem Eingang (28) der Trocknungsapparatur (3) verbunden ist.

13) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsabtrennapparatur eine Flüssigkeitsablaßöffnung (22) besitzt, wobei diese öffnung rückläufig zur Eintrittsöffnung (l8) angeordnet ist und davon durch ein kleines Hindernis getrennt ist.

14) Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Hindernis mindestens durch eine Schraubenwindung der schraubenschneckenförmigen Oberfläche einer jeden der Schrauben (14, 15) gebildet wird.

15) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungsapparatur (3) an ihrem Oberteil mit (Jasablaßöffmingeh (32, 33) versehen ist.

16) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch g e -

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DIPL.-INQ. DIETERMNDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ 1 / C / O C O

PATENTANWÄLTE ■ H D 4 O D O

kennzeichnet, daß alle drei .Apparaturen (l,2,3) oder auch nur einzelne dieser Apparaturen eine Überdruckkammer besitzen, die aus einem im Apparatürgehäuse (ΐβ,26) gebildeten verengten Abteil (l6b, 26b) mit vermindertem Durchmesser besteht.

17) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einhüllapparatur (l'ig.2) aus einem G-ittereinhüllgerät besteht, das zwei Einlaßdüsen (4I, 42) enthält, die in eine, geschlossene Kammer (43) einmünden, deren eine Wand aus einem geheizten Gitter (44) besteht, durch das die über die Düsen unter Druck in die Kammer eingespeisten Stoffe hindurchgepreßt und zur -Plüssigkeitsabtrennapparatur weitergeleitet werden.

DJ: IP

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