DE2657398A1

DE2657398A1 - Rohrverbindung fuer zwei rohrstuecke

Info

Publication number: DE2657398A1
Application number: DE19762657398
Authority: DE
Inventors: Pamela Mary Davies
Original assignee: CARBONE Ltd
Current assignee: CARBONE Ltd
Priority date: 1975-12-17
Filing date: 1976-12-17
Publication date: 1977-07-07
Also published as: LU76394A1; FR2335780A1; US4127287A; FR2335780B1; BE849372A; DE2657398C3; NL7614041A; DE2657398B2

Description

PATENTANWALTS

DIETRICH LtWlNSKY

H^NZ-JOACRiM i- USER

REINL-R PRiETSCH

MÜNCHEN 21 <3.

GOTTHARDSTR. 81 9254-IY/Ni

Le Carbone (Great-Britain) Ltd.

South Street, Portslade, East Sussex

"Rohrverbindung für zwei Rohrstücke"

Prioritäten:

17- 12. 1975 (Großbritannien), provisional specification 51 575 9· 1. 1976 (Großbritannien), provisional specification 773 2.12.1976 (Großbritannien), complete specification

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung für zwei Rohrstücke, von denen jedes ein äußeres Metallrohr und eine innere Auskleidung aus Gummi oder Kunststoff umfaßt. Derartige Rohre werden in der chemischen Industrie und anderen Industriebereichen benutzt und vereinigen in sich die Vorteile der mechanischen Festigkeit des Metallrohres mit der Korrosions- und Verunreinigungssicherheit des Auskleidungswerkstoffes.

Unter dem Begriff "Rohrstück" werden nachfolgend nicht nur gerade Rohre sondern auch L-, T- und I-Stücke sowie Kreuzungsstücke, Ventile, Schieber und dergleichen verstanden.

Zur Vereinigung von zwei ausgekleideten Rohren wird gewöhnlich jedes Rohrstück mit einem Metallflansch versehen und die Aus kleidung jedes Rohrstückes so angeordnet, daß sie über den Flansch vorsteht. Der vorstehende Teil der Auskleidung, also der Überstand, wird verformt, so daß er parallel mit den Flanschflächen wird und die beiden Flansche werden dann zusammengezogen, beispielsweise mittels Schraubenbolzen, so daß die

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aufgeweiteten Überstände der Auskleidungen eine Dichtung zwischen den zwei Rohrstücken "bilden. Unter normalen Umständen stellt diese Anordnung sicher, daß das Medium in den Rohrleitungen nur mit der Auskleidung in Berührung kommt. Im Falle eines Brandes jedoch oder einer anderen Art von äußerer Hitze sind die aufgeweiteten Überstände der Auskleidungen einer erhöhten Temperatur ausgesetzt und da Gummi und Kunststoffe wie z.B. Kunstharze gewöhnlich einen niedrigeren Schmelzpunkt haben als das Metall der äußeren Rohre, können die Auskleidungen schmelzen oder sich in anderer Weise zersetzen, so daß die Abdichtung zwischen den Rohrstücken unterbrochen ist. Wenn das Medium in den Rohrleitungen unter Druck steht und brennbar ist, wird es dann durch die Verbindungsstelle herausgedrückt und dem Feuer neue Nahrung geben. Wenn statt dessen oder zusätzlich das Medium in der Rohrleitung korrosiv oder toxisch ist, entsteht eine weitere Gefahr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der die Gefahr des Austretens großer Flüssigkeitsmengen zwischen den zwei Rohrstücken bei Überhitzung der Rohrverbindung stark gemindert ist.

Diese Aufgabe ist bei einer Rohrverbindung für zwei Rohrstücke, von denen jedes ein äußeres Metallrohr und eine innere Auskleidung aus Gummi oder Kunststoff umfaßt und an deren zu verbindenden Enden Metallflansche angeordnet sind, die zu einem Teil von einem umgeschlagenen Überstand der aus dem Rohrstück herausreichenden Auskleidung bedeckt sind, und Zugglieder die Flansche gegeneinanderpressen und die aufexnanderliegenden Flächen der Überstände der Auskleidungen eine Dichtung bilden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Flanschen ein die umgeschlagenen Überstände überdeckender Metallring vorgesehen ist.

Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß bei einem Schaden an der Dichtung zwischen den aufgeweiteten Überständen

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der Auskleidungen die austretende Leckflüssigkeitsmenge beträchtlich vermindert wird. Dabei läßt sich diese Maßnahme nach der Erfindung auch nachträglich an Rohrverbindungen der genannten Gattung verwirklichenc

Fach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß an den zu verbindenden Enden der zwei Rohrstücke jeweils Metallflansche derart angeschweißt sind, daß ein Teil jedes Flansches über das Ende des betreffenden Rohrstückes hinausreicht und daß jeder Hansen mit einem Metalleinsatz versehen ist, der einen ringförmigen, in der Bohrung des betreffenden Flansches liegenden Abschnitt sowie einen scheibenförmigen Abschnitt, der auf der Außenfläche oder Stirnfläche des Flansches aufliegt und an seinem Außenumfang einen Auflagerand besitzt, aufweist, wobei die Auskleidung aus jedem Rohrstück in Form eines tJberstandes herausreicht, der den scheibenförmigen Abschnitt des betreffenden Metalleinsatzes bedeckt und die Flansche gegeneinander gezogen sind, so daß die aufeinanderliegenden Flächen der beiden Überstände eine Dichtung bilden, wobei auf den Auflagerändern der zwei Metalleinsätze ein manschettenfÖrmiger Metallring verschieblich angeordnet istο

In der Zeichnung ist eine Rohrverbindung nach der Erfindung anhand von beispielsweise gewählten Ausführungsformen in zum Teil schematischer Vereinfachung dargestellt. Es zeigt:

goi einen Schnitt durch eine erste

Ausführungsform einer Rohrverbindung,

Fig.2 einen Schnitt durch eine gegenüber

Figol abgexi/aridelte Ausführungsform des Metallrings,

Fig«3 und 4- teilweise im Schnitt gehaltene

Aufsichten auf weitere Ausführungsformen des Metallrings für die Rohrverbindung nach Fig.1,

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-G.

Fig. 5 einen Schnitt durch eine zweite

Ausführungsform einer Rohrverbindung,

Fig.6 einen Schnitt durch eine dritte Ausführizngsform und

Fig.7 einen Schnitt durch ein Rohrstück

mit Flansch während der Vorbereitung sur Verbindungα

Fig„1 zeigt eine Verbindung von zwei Rohrstücken 1 und 2, die jeweils aus einem äußeren Metallrohr 3 "bzw* 4 und einer inneren Auskleidung 5 bzw. 6 bestehen. Die äußeren Metallrohre können beispielsweise aus Stahl und die inneren Auskleidungen beispielsweise aus Polytetrafluorethylen bestehen= Auf das Ende des Metallrohres 3 ist ein Ketallflansch 7 und auf das Ende des Rohres 4 ein Ketallflansch 8 aufgeschweißt. Die Schweißnähte sind mit 9» 1Q₅ 11 und 12 bezeichnete lach dem Anbringen der Schweißnähte 10 und 11 wird die Fläche überdreht oder geschliffen, so daß am Ende jedes Rohrstückes eine plane Fläche entsteht. Diese plane Fläche besteht beispielsweise aus der erhabenen Stirnfläche 12 des Flansches 8, der Schweißnaht 11 und dem Ende 13 <3-©s Rohres 6»

Mach der- Herstellung der planen Flächen werden die Auskleidungen 5 und 6 in die Metallrohre 3 und 4 eingeführt, wobei ein Teil der Auskleidungen über die Enden der jeweiligen Rohre übersteht« Diese Überstände werden dann verf ornit, so daß sie Auf weitlingen 14 und 15 bilden.

Ein Ring 16 aus lederstahl wird über die Aufwertungen gestreift und die beiden Sohrstücke werden dann gegeneinandergesetst, wobei die AufWeitungen sich berüliren und der Ring 16 die Auf we itungen gemäß der Darstellung der Fig. 1 umgibt. Anschließend werden die Flansche mittels Schraubenbolzen und Muttern wie

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etwa 17 und 18 zusammengezogen. Selbstverständlich sind über den Umfang der Flansche entsprechend der üblichen Praxis vier oder mehr Schraubenbolzen verteilt angeordnet.

Bei der ersten Inbetriebnahme kann einige Flüssigkeit aus dem Stoß zwischen den zwei Aufweitungen 14 und I5 austreten. Diese Flüssigkeit gelangt dann in den Kanal 19 in dem Ring 16. Damit diese Flüssigkeit ablaufen kann, ist der Ring 16 zweckmäßig mit Abflußlöchern wie etwa 20 versehen. Wenn die Verbindung dann endgültig in Betrieb ist, werden die Schraubenbolzen und Muttern normalerweise noch etwas weiter angezogen und dieses nachziehen dichtet die Verbindung ab, so daß unter normalen Umständen keine weitere Flüssigkeit austreten wird.

Sollte nun in der diese Rohrverbindung enthaltenden Anlage ein Brand ausbrechen, dann verhindert der Metallring 16, daß die Flammen unmittelbar in Berührung mit den aufgeweiteten Überständen 14 und 15 kommen. Des weiteren bietet der Ring bis zu einem gewissen Grad eine Hitzeisolation und vermindert damit die Temperatur, der die Aufweitungen ausgesetzt sind. Wenn die Hitze jedoch so stark wird, daß der Kunststoff der Aufweitungen zu schmelzen beginnt, wird der Werkstoff in den Kanal 19 fliessen und die Abflußlöcher 20 verstopfen, wodurch der für den Hauptteil der Aufweitungen 14 und I5 durch die vorgeschlagene Maßnahme gebotene Schutz noch vergrößert wird.

Die Abmessungen, die Festigkeit und die Elastizität des Metallringes 16 sind so bemessen, daß die beiden Kreisringscheiben 21 und 22 nach dem Anziehen der Bolzen 17 und 18 gegen die Flächen der beiden Flansche gepreßt werden. Andererseits darf der Widerstand des Metallringes gegen Verformung nicht so groß sein, daß er das normale Festziehen dieser Bolzen behindert. In der dargestellten Ausführungsform hat der Metallring eine außenliegende koaxiale Wandung, deren Dicke größer als diejenige der zwei Kreisringscheiben dieses Metallringes ist. Diese dickere

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äußere Wandung verhindert, daß die Flansche zu nahe zusammengezogen werden, wenn die Verbindung abknickt, beispielsweise als Folge eines zu großen Druckes auf einer Seite der Verbindung.

Fig. 2 zeigt einen Metallring 23 mit M-Querschnitt, der anstelle des Metallringes 16 mit U-Querschnitt der Fig. 1 verwendet werden kann und zusätzliche Flexibilität bietet.

Fig. 3 zeigt einen Metallring ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten, jedoch längs eines Durchmessers geteilt, so daß der Metallring aus zwei Hälften 24 und 25 besteht. Diese Ausführungsform ist vor allem dann zweckmäßig, wenn eine bereits vorhandene Rohrverbindung nach dem vorliegenden Vorschlag geschützt werden soll. Die vorhandene Verbindung braucht dann nur einen relativ kurzen Weg geöffnet zu werden und die beiden Ringhälften 24 und 25 werden um den Umfang der Aufweitungen der Auskleidung herum eingesetzt. Wenn dann die Bolzen wieder festgezogen werden, werden die beiden Ringhälften infolge der Elastizität ihrer Kreisringscheiben an Ort und Stelle gehalten. Des xveiteren können, wenn infolge eines Lecks an der Verbindung ein übergroßer Druck entstehen sollte, die zwei Ringhälften nur um einen kleinen Betrag auseinandergedrückt werden, bevor sie durch Anlage an die Bolzen wie etwa 1? und 18 in Fig. 1 festgehalten werden.

Unter Umständen kann der Raum zwischen dem Umfang der Aufweitungen der Auskleidungen und dem Bolzenkranz zu klein sein, um einen Ring der gewünschten Größe aufzunehmen. In einem solchen Fall würde zweckmäßig ein Ring nach Fig. 4 benutzt. Der Ring ist hier mit Einprägungen 26, 27 an seiner außenliegenden koaxialen Wandung versehen, die Platz für die entsprechenden Bolzen lassen. Der linke Teil der Fig. 4 zeigt einen Ring 28, der eine relativ dünne, außenliegende Wand 29 besitzt, in welchem Fall die Einprägung 26 durch Nachinnenbiegen der Wandung erhalten wird wie bei 30 angedeutet. Im rechten Teil der Fig. 4 ist andererseits ein Ring wiedergegeben, der eine relativ dicke außenliegende

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Wandung 31 aufweist und in diesem Fall wird die Einprägung oder Vertiefung 27 durch Materialabtrag von der Außenseite dieser Wandung erhalten.

Wie schon im Zusammenhang mit Fig.1 erläutert wurde, umfaßt das normale Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei mit Auskleidung versehenen Rohrstücken das Überschleifen der Schweißnaht am Ende des Rohres, um eine plane Fläche zu erzielen, um die die Auskleidung zur Bildung der eigentlichen Abdichtung umgeschlagen werden kann. Zur Vermeidung dieses Schleif- oder eines anderen Bearbeitungsschrittes wird nach der Erfindung vorgeschlagen, die koplanare Anordnung des Flansches und des Rohrendes in der Darstellung der Fig.1 durch eine gestufte Anordnung entsprechend der Fig.5 zu ersetzen. In dieser Ausführungsform sind die Flansche 7 und 8 auf die Enden der Rohre 3 und 4 mittels Schweißnähten 32, 33, 34- und 35 aufgeschweißtDa die Flansche 7 und 8 überstehend auf die Enden der zugehörigen Rohre geschweißt sind, brauchen die Schweißnähte 33 und 34 nicht geschliffen oder sonstwie bearbeitet zu werden. Um jedoch die benötigten planen Flächen zur Auflage der Auskleidungen 5 und 6 zu schaffen, sind die Flansche mit Metalleinsätzen 36 und 37 ausgerüstet. Diese Einsätze umfassen jeweils einen ringförmigen Abschnitt 38 bzw. 39 zur Abstützung desjenigen Teils der Auskleidungen, der koaxial zu den Rohren ist, sowie jeweils einen scheibenförmigen Bereich 40 bzw. 41 zur Auflage der aufgeweiteten Überstände der Auskleidungen. Außerdem besitzen die Metalleinsätze vorzugsweise lippen- oder schulterartig verbreiterte Auflageränder 42 bzw. 43 zur Aufnahme des Umfanges der jeweiligen Aufweitungen der Auskleidungen.

Bei dieser Ausführungsform wird die Hilfsdichtung für die Rohrverbindung gebildet von einem Metallring mit flachem Querschnitt, der auch als Manschette 44 bezeichnet werden kann und gleitend auf den Auflagerändern 42 und 43 sitzt. Die Breite dieses Ringes ist etwas kleiner als der Spalt zwischen den

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zwei Flanschen nach deren Zusammenziehen mittels Schraubenbolzen und Muttern (nicht dargestellt) zur Bildung der Abdichtung. Daher behindert der Ring oder die Manschette 44 nach normale Verbolzen der Verbindung nicht.

Zur Herstellung einer Verbindung gemäß Fig. 5 werden zunächst die einander gegenüberliegenden Enden von zwei Rohrstücken entsprechend hergerichtet, und zwar durch Einfügen der Metalleinsätze 38 und 39 und durch Verformung der Auskleidungen 5 und 6 um die Metalleinsätze herum, so daß sie die Aufxtfeitungen 14 und 15 bilden. Anschließend wird der Ring oder die Manschette 44 über den Auflagerand eines der Einsätze geschoben und die beiden Rohrstücke werden zusammengezogen, so daß der Auflagerand des anderen Metalleinsatzes in den Ring oder die Manschette zu liegen kommt. Wenn die Bolzen nun angezogen werden, um die beiden Flansche gegeneinanderzuziehen, gleitet der zweite Auflagerand innerhalb des Ringes oder der Manschette 44.

Fig.7 veranschaulicht einen Schritt bei der Herstellung der Verbindung nach Fig. 5· Fig.,7 zeigt hierzu das Rohrstück 3 mit dem in der richtigen Stellung darauf geschweißten Flansch 7 und dem eingefügten Metalleinsatz 38. Die Auskleidung 5 wird gerade mittels eines Werkzeuges 45 zur Bildung der Aufweitung 14 verformt. Zur vollständigen Bildung der Aufweitung wird dabei die Auskleidung durch einen nacheinander benutzten Satz von Werkzeugen wie etwa 45 aufgeweitet und umgeschlagen, wobei das jeweils folgende Werkzeug einen größeren Kegelwinkel besitzt als das vorhergehende, so daß die Aufweitung von Mal zu Mal stärker umgeschlagen wird.

Gemäß der Darstellung besitzt das Rohrstück 3 einen größeren Innendurchmesser als der Metalleinsatz 38. Der Durchmesserunterschied ist in der Zeichnung übertrieben dargestellt; in der Praxis wurde jedoch festgestellt, daß die Innendurchmesser von Rohren eines bestimmten Außendurchmessers um relativ große

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Beträge schwanken. Daher ist es in der Praxis notwendig, eine große Zahl von verschiedenen Werkzeugen für jeden einzelnen Kegelwinkel vorrätig zu halten, wobei die Hasen 46 dieser Werkzeuge unterschiedliche Durchmesser aufweisen, damit sie in die verschiedenen Durchmesser der Rohre passen. Ein beträchtlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nur ein Werkzeugsatz für Rohre eines bestimmten Außendurchmessers verwendet werden muß, da die Nase des Werkzeuges lediglich in den innerhalb des Einsatzes 38 liegenden Teil der Auskleidung 5 eingreift. Die Einsätze können nämlich mit eng tolerierten Innendurchmessern hergestellt werden und für Rohre mit schwankendem Innendurchmesser verwendet werden.

Fig. 6 zeigt eine weitere Aus führung s form der Rohrverbindung, die sich von der Ausführungsform nach Fig.5 insofern unterscheidet, als die Flansche derart auf die Rohrenden geschweißt sind, daß ihre erhabenen oder vorspringenden Flächen mit den Enden der Rohre fluchten. Anstelle der Einsätze 36 und 37 werden nun ähnliche Einsätze 47 und 48 verwendet, die jedoch keine ringförmigen Abschnitte 38 und 39 aufweisen. Unverändert vorhanden sind jedoch die scheibenförmigen Bereiche 40 und 41 und die Auflageränder 47 und 48. Diese Auflageränder 47 und 48 unterscheiden sich etwas von den Auflage' ändern 42 und 43 gemäß Fig. 5 insofern, als sie zum leichteren Aufsetzen des Metallrings oder der Manschette 44 abgeschrägt sind. Selbstverständlich können auch (ii e Einsätze 36 und 37 gemäß Fig. 5 mit einer entsprechenden Fase versehen sein.

Abschließend ist festzustellen, daß der Vorschlag nach der Erfindung Rohrleitungen, die mit einem Gummi, mit Kunststoff oder einer ähnlichen Auskleidung ausgekleidet sind, feuerfest oder feuerbeständiger macht. Der zusätzlich vorgesehene Metallring schützt die Gummi- oder Kunststoffaufweitungen zwischen den Flanschen und verhindert das Ausfließen von großen Mengen des Inhaltes der Rohrleitungen aus einer beschädigten Verbindungsstelle. -10-

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Die Metallringe können bei neu herzustellenden Rohrverbindungen oder bei bereits vorhandenen Bohrverbindungen rasch eingefügt werden und in den verschiedensten Breiten geliefert werden, so daß sie für die meisten Materialstärken der Auskleidungen passen. Bei der elastischen Ausführungsform des Metallringes sollen die scheibenförmigen Bereiche bei eingesetzten Ringen zusammengedrückt werden, jedoch sollte die äußere, dickere Wandurg Spiel gegenüber den Planschen haben. Im Fall des verschieblichen Ringes oder der Manschette hält der Einsatz den Metallring verschieblich aber ansonsten fest an seiner Stelle. Außerdem beseitigt die Benutzung eines Einsatzes die Probleme, die sich aus den Schwankungen des Innendurchmessers des Rohrleitungsnetzes ergeben. Die Einsätze können mit ähnlichen Bohrungsdurchmessern hergestellt werden, so daß über die Länge der Führung oder Nase des in das Rohr eingefügten Werkzeuges die Bohrung im wesentlichen konstant ist und daher das Vorrätighalten unterschiedlicher Werkzeuggrößen entbehrlich macht.

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Claims

DIETRICH L-WINSKY K.-HZ-JOACHIM KUBBt REiNtR PRiETSCH M ü N CHEN- 2 1 Λ O TT H AR D ST R. 81 Le Oarbone (Great-Britain) Ltd. 9254-IV/Ni Patentansprüche:

1. Rohrverbindung für zwei Rohrstücke, von denen jedes ein äußeres Metallrohr und eine innere Auskleidung aus Gummi oder Kunststoff umfaßt und an deren zu verbindenden Enden Metallflansche angeordnet sind, die zu einem Teil von einem umgeschlagenen Überstand der aus dem Rohrstück herausreichenden Auskleidung bedeckt sind, und deren Zugglieder die Flansche gegeneinanderpressen, so daß die aufeinanderliegenden Flächen der Überstände der Auskleidungen eine Dichtung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Flanschen (7, 8) ein die umgeschlagenen Überstände (14, 15) überdeckender Metallring (16; 23; 24; 25; 28; 44) vorgesehen ist.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (16, 23) aus einer außenliegenden, zu den Rohrstücken (1» 2) koaxialen Wandung mit wenigstens zwei daran elastisch verformbaren anschließenden Kreisringscheiben senkrecht zur Rohrachse besteht.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (16) U-Querschnitt hat.

4. Rohrverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekenneeich.net, daß der Metallring (23) M-Querschnitt hat.

5. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Wandung des Metallrings

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größer als diejenige seiner Kreisringscheiben ist.

6. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (24, 25) längs eines Durchmessers geteilt ist.

7· Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rohrstück (1, 2) an seinem zu verbindenden Ende einen Metalleinsatz aufweist, der mit einem scheibenförmigen Bereich (40, 41; 47, 48) zwischen dem Metallflansch (7, 8) und dem zugehörigen, umgeschlagenen Überstand (14, 15) versehen ist, wobei die Metalleinsätze am Außenumfang Auflageränder (42, 43) für den darauf gleitend verschieblichen Metallring (44) besitzen.

8. Rohrverbindung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß jeder Metallflansch (7, 8) mit dem zugehörigen Ende des Metallrohres (3, 4) überstehend verbunden ist und jeder Metalleinsatz einen in der Flanschbohrung unter der Auskleidung (5, 6) liegenden Abschnitt (38, 39) aufweist.

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