JP2008082224A - Hermetic compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密閉型圧縮機に係り、詳しくは、密閉容器の下側に潤滑油を貯留する密閉型圧縮機に関する。 The present invention relates to a hermetic compressor, and more particularly to a hermetic compressor that stores lubricating oil below a hermetic container.
この種の圧縮機は冷凍空調機器などに用いられ、作動流体としての冷媒を圧縮する。この冷媒には通常、潤滑油が含まれている。この潤滑油は圧縮機内の摺動面や軸受等の潤滑のみならず、摺動面のシールとしての機能を有する。しかしながら、この潤滑油が圧縮機外に排出され、冷凍回路内を循環する場合には冷房能力を低下させる要因となる。
そこで、圧縮室内にデミスタを設ける、或いは圧縮冷媒の出口側に衝突板を設ける圧縮機が知られている(例えば、特許文献1,2参照)。これにより、冷媒から潤滑油が分離され、分離した潤滑油を圧縮機内に留まらせることが可能となる。
Thus, a compressor is known in which a demister is provided in the compression chamber or a collision plate is provided on the outlet side of the compressed refrigerant (see, for example,
ところで、上記冷凍空調機器などに用いられ、密閉容器の下側に潤滑油を貯留する圧縮機においては、近年、一般家庭にも容易に配置させるべくより一層の小型・軽量化が求められている。つまり、圧縮室内にデミスタを設けた場合には、圧縮機のサイズや重量に与える影響が大きくなるとの懸念がある。
一方、圧縮冷媒の出口側に衝突板を設けた場合には、冷媒の流速が小さくなる点に留意しなければならない。特に、圧縮冷媒がステータ内の電機子巻線の間を通る場合には、その流速は約2m/秒に小さくなり、この程度の流速では衝突板に衝突しても冷媒と潤滑油と分離が困難になるからである。しかも、圧縮機内にて冷媒の流速を単に速める措置を施すと、圧縮機内の圧力損失が増大し、圧縮機の効率が低下するとの問題がある。
By the way, in compressors that are used in the above-described refrigeration and air-conditioning equipment and the like and store lubricating oil under the hermetic container, in recent years, there has been a demand for further reduction in size and weight in order to be easily disposed in general households. . That is, when a demister is provided in the compression chamber, there is a concern that the influence on the size and weight of the compressor will increase.
On the other hand, when a collision plate is provided on the outlet side of the compressed refrigerant, it should be noted that the flow rate of the refrigerant is reduced. In particular, when the compressed refrigerant passes between the armature windings in the stator, the flow rate is reduced to about 2 m / sec. At such a flow rate, the refrigerant and the lubricating oil are separated from each other even if they collide with the collision plate. Because it becomes difficult. In addition, if measures are taken to simply increase the flow rate of the refrigerant in the compressor, there is a problem that the pressure loss in the compressor increases and the efficiency of the compressor decreases.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、圧縮機外に流れる潤滑油率(OCR)を抑制しつつ、圧縮機内の圧力損失の抑制を図る密閉型圧縮機を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a subject, providing the hermetic compressor which suppresses the pressure loss in a compressor, suppressing the lubricating oil rate (OCR) which flows out of a compressor. Objective.
上記の目的を達成すべく、請求項1記載の密閉型圧縮機は、筒状の胴部、及び胴部の上側に形成される吐出室、並びに胴部の下側に形成される潤滑油の貯油室を有し、胴部内に吐出圧が作用する密閉容器と、胴部内に収容され、回転軸を通電により駆動させるとともに、回転軸の周囲にて回転軸と一体に回転されるロータ、及びロータの周囲にてロータを回転させる電機子巻線を含むステータを有する電動機と、電動機の上側にて胴部内に収容され、回転軸に駆動されて潤滑油を含む作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する圧縮機構と、圧縮機構と電動機との間に配設され、圧縮機構を固定するとともに、回転軸の上端側を回転自在に支持する第1フレーム部材と、電動機の下側にて回転軸の下端側を回転自在に支持する第2フレーム部材と、第1フレーム部材とステータとの間に配設され、吐出室から電動機に向けて導かれた作動流体をステータと第2フレーム部材との間に位置付けられた分離室に向かわせるガイド部材と、分離室にてステータの外周位置に配設され、作動流体から潤滑油を分離する潤滑油分離装置とを具備することを特徴としている。
In order to achieve the above object, a hermetic compressor according to
また、請求項2記載の発明では、潤滑油分離装置は、ステータと第2フレーム部材との間にてステータの外周位置に配設され、ガイド部材により導かれた作動流体と潤滑油とを分離するフィルタを有することを特徴としている。
更に、請求項3記載の発明では、フィルタは、金属網又は多孔質材料から構成されることを特徴とし、更にまた、請求項4記載の発明では、圧縮機構は、回転軸により駆動されて固定渦巻体の軸心周りに公転旋回運動される可動渦巻体を有するスクロールユニットであることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, the lubricating oil separation device is disposed at the outer peripheral position of the stator between the stator and the second frame member, and separates the working fluid and the lubricating oil guided by the guide member. It has the filter which performs.
Furthermore, in the invention described in
また、請求項5記載の発明では、ガイド部材は、ステータの外周位置に配設され、吐出室から電動機に向けて導かれた作動流体を圧縮機外に直接に向かわせずに分離室に向かわせる外側ガイドと、ステータの内周位置に配設され、吐出室から電動機に向けて導かれた作動流体をステータの電機子巻線と電機子巻線との間隙を通し、ロータに向かわせずに分離室に向かわせる内側ガイドとを有することを特徴としている。 In the fifth aspect of the present invention, the guide member is disposed at the outer peripheral position of the stator, and the working fluid guided from the discharge chamber toward the electric motor is not directed directly to the outside of the compressor but directed to the separation chamber. The outer guide to be displaced and the working fluid, which is disposed at the inner peripheral position of the stator and guided from the discharge chamber to the motor, passes through the gap between the armature winding and the armature winding of the stator and does not face the rotor. And an inner guide that is directed to the separation chamber.
更に、請求項6記載の発明では、作動流体が二酸化炭素からなる冷媒であることを特徴としている。
Further, the invention according to
従って、請求項1記載の本発明の密閉型圧縮機によれば、第1フレーム部材とステータとの間にはガイド部材が配設され、このガイド部材は吐出室から電動機に向けて導かれた作動流体をステータと第2フレーム部材との間に位置付けられた分離室に向かわせる。換言すれば、分離室を有する潤滑油分離装置が電動機の下側に配置されていることから、密閉容器内にて作動流体の流速を速める措置を不要にしつつ、圧縮機外に流れる潤滑油率(OCR)が抑制可能となる。 Therefore, according to the hermetic compressor of the present invention, the guide member is disposed between the first frame member and the stator, and the guide member is guided from the discharge chamber toward the electric motor. The working fluid is directed to a separation chamber positioned between the stator and the second frame member. In other words, since the lubricating oil separation device having the separation chamber is disposed on the lower side of the electric motor, the ratio of the lubricating oil flowing outside the compressor is eliminated while making it unnecessary to increase the flow rate of the working fluid in the sealed container. (OCR) can be suppressed.
しかも、この圧縮機の構造によって密閉容器内の圧力損失が抑制されるので、電動機に対する回転抵抗が低減され、冷凍システムの省エネルギー化にも寄与する。
また、請求項2〜4記載の発明によれば、電動機の下側に配置されたフィルタでは冷媒の流速が小さくても冷媒と潤滑油との分離が可能になり、簡単な機構で冷凍回路への潤滑油の持ち出し量が抑制可能となる結果、圧縮機のより一層の小型・軽量化が図られるし、圧縮機の製造コストの低廉化も達成可能となる。
Moreover, since the pressure loss in the sealed container is suppressed by the structure of the compressor, the rotational resistance with respect to the electric motor is reduced, which contributes to energy saving of the refrigeration system.
In addition, according to the invention described in
更にまた、請求項5記載の発明によれば、吐出室から電動機に向けて導かれた潤滑油を含む作動流体は、圧縮機外に直接に向かうことなく、且つ、ロータ内にも導入されることなく分離室に向かう。すなわち、潤滑油はロータで撹拌されることなく、ステータを経由して総て分離室に向かうので、潤滑油の供給不足によって圧縮機の故障を招くおそれが確実に防止され、圧縮機の信頼性向上に寄与する。 Furthermore, according to the fifth aspect of the present invention, the working fluid containing the lubricating oil introduced from the discharge chamber toward the electric motor is introduced directly into the rotor without directing to the outside of the compressor. Head to the separation room without any problems. In other words, the lubricant is not stirred by the rotor, but all goes to the separation chamber via the stator, so that it is possible to reliably prevent the failure of the compressor due to insufficient supply of the lubricant, and the reliability of the compressor Contributes to improvement.
また、請求項6記載の発明によれば、作動流体として高圧に圧縮される二酸化炭素からなる冷媒が用いられ、密閉容器の板厚が増大した場合であっても、上記構成によれば十分な量の潤滑油が確保可能となる。
Further, according to the invention described in
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図1は、本実施例に係る密閉型圧縮機を示す。この圧縮機1は冷凍空調装置やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれている。当該回路は、作動流体の一例であるCO2冷媒(以下、冷媒と称する)が循環する経路を備え、圧縮機1は経路から冷媒を吸入し、圧縮して経路に向けて供出する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a hermetic compressor according to the present embodiment. The
この圧縮機1は密閉容器2を備えており、この容器2の胴部3は、その上側及び下側が上蓋4及び下蓋5によってそれぞれ気密に嵌合されており、胴部3の内部が密閉され、吐出圧が作用している。
胴部3内には電動モータ(電動機)6が収容され、このモータ6内には回転軸12が配置されている。詳しくは、モータ6は、永久磁石を有するロータ8が回転軸12の外周側に固着され、このロータ8の外周側には電機子巻線11を有するステータ10が配置されている。なお、ステータ10の外周側の一部分が胴部3に圧入固定される。そして、電機子巻線11が通電されると、ロータ8は電機子巻線11で発生した磁界の回転に伴って回転し、回転軸12と一体的に回転する。また、回転軸12の上端側は軸受16を介して主軸フレーム(第1フレーム部材)14に回転自在に支持されている。
The
An electric motor (electric motor) 6 is accommodated in the
一方、回転軸12の下端側は軸受20を介して副軸フレーム(第2フレーム部材)18に回転自在に支持されている。また、回転軸12の下端側にはオイルポンプ22が装着されており、ポンプ22は下蓋5の内側に形成された貯油室23内の潤滑油を吸引する。この潤滑油は回転軸12の油路24を経て回転軸12の上端からモータ6やスクロールユニット(圧縮機構)30等に供給され、各摺動部分や軸受等の潤滑、並びに、摺動面のシールとして機能する。更に、このフレーム18の外周側の適宜位置には潤滑油の導入口19が形成されており、圧縮機1内の各摺動部分に供給された潤滑油は、後述の如く導入口19を介して貯油室23に貯留される。
On the other hand, the lower end side of the
上記ユニット30は胴部3内においてモータ6の上方に配置され、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する。より詳しくは、このユニット30は、可動渦巻体52及び固定渦巻体32から構成されており、可動渦巻体52は鏡板54を備え、この鏡板54には固定渦巻体32の鏡板34に向けて延びた渦巻きラップが一体形成されている。これに対し、固定渦巻体32の鏡板34にも鏡板54に向けて延びる渦巻きラップが一体形成されている。そして、これら各渦巻きラップが互いに協働して圧縮室を形成し、この圧縮室は固定渦巻体32に対する可動渦巻体52の旋回運動により、渦巻きラップの径方向外周側から中心に向けて移動し、この際、その容積が減少される。
The
上述した可動渦巻体52に旋回運動を付与するため、鏡板54の下面側にはボス66が形成され、このボス66は軸受28を介して偏心軸26に回転自在に支持される。この偏心軸26は回転軸12の上端側に一体形成されている。なお、可動渦巻体52の自転は自転阻止ピン68により阻止されている。
一方、固定渦巻体32は主軸フレーム14に固定されており、鏡板34が圧縮室側と吐出室60側とを仕切っている。固定渦巻体32の中央部分の適宜位置には、圧縮室側に連通する吐出孔が鏡板34を貫通して穿設されており、この吐出孔は、固定渦巻体32の反スクロール側に配置された吐出弁62により開閉される。
In order to impart a swiveling motion to the movable
On the other hand, the fixed
ところで、貯油室23内の潤滑油は、オイルポンプ22及び油路24を介して軸受16,28等に供される他、可動渦巻体52と主軸フレーム14との間隙からユニット30内にも入り込み、上記圧縮室にて冷媒とともに圧縮されて吐出室60に至る。
この場合に、吐出室60内にて冷媒と潤滑油と分離することも考えられるが、これでは圧縮機のサイズや重量に与える影響が大きくなるとの懸念がある。そこで、本実施例の圧縮機1には、モータ6と副軸フレーム18との間に潤滑油分離装置を備えており、吐出室60内にて潤滑油を含む冷媒が潤滑油分離装置を経てから上記経路に供出されている。
By the way, the lubricating oil in the oil storage chamber 23 is supplied to the
In this case, it is conceivable that the refrigerant and the lubricating oil are separated in the
具体的には、まず、固定渦巻体32及び主軸フレーム14の適宜位置には、導入流路70が鏡板34及び主軸フレーム14を貫通して穿設されており、吐出室60側と主軸フレーム14の下側とが連通されている。また、このフレーム14の下側とステータ10の上側との間において、ステータ10の外周位置には環状の外側ガイド(ガイド部材)72が配設され、このガイド72はフレーム14とステータ10とに狭持固定されている。そして、吐出室60からモータ6に向けて導かれた冷媒は圧縮機外に直接に向かわず、潤滑油分離装置に向かう。つまり、潤滑油を含む冷媒はステータ10の電機子巻線11と電機子巻線11との間隙や、ステータ10とロータ8との間隙を通って流下する。
Specifically, first, an
また、当該潤滑油分離装置は、ステータ10と副軸フレーム18との間に分離室74を有しており、この分離室74にて冷媒から潤滑油を分離する。詳しくは、ステータ10の下側と副軸フレーム18の上側との間において、ステータ10の外周位置には環状のフィルタ76が配設され、このフィルタ76はステータ10とフレーム18とに狭持固定されている。
Further, the lubricating oil separating apparatus has a
当該フィルタ76は金属網又は多孔質材料から構成される。また、フィルタ76は、図2にも示されるように、上面76Aがステータ10に当接され、下面76Bがフレーム18に当接されており、外側ガイド72にて導かれてモータ6内を経由した冷媒がメッシュ部76Cを通過すると、例え冷媒の流速が小さくても冷媒と潤滑油とが分離される。
上述した圧縮機1によれば、回転軸12の回転に伴い、可動渦巻体52が自転することなく旋回運動する。この可動渦巻体52の旋回運動は、吸入管58を介して胴部3内に取り込んだ冷媒をスクロールユニット30の外周側からその内部に向けて吸入させる。一方、ポンプ22により軸受16,28等に供された潤滑油の一部も、ユニット30の外周側からその内部に向けて吸入される。
The
According to the
そして、圧縮室の容積が縮小すると、潤滑油を含む高圧の圧縮冷媒は吐出室60に至り、導入流路70を経て外側ガイド72の内周側に送られる。続いて、この潤滑油を含む冷媒は電機子巻線11と電機子巻線11との間隙やステータ10とロータ8との間隙を通って流下し、フィルタ76の内周側、つまり、分離室74に送られる。次いで、この潤滑油を含む冷媒は胴部3の径方向外側に向けて移動し、メッシュ部76Cを通過した冷媒は、ステータ10の外周側に位置する排出流路78を介して上昇し、外側ガイド72の外周側及び吐出管80を経て圧縮機外へ送出される。これに対し、分離された潤滑油はメッシュ部76Cに沿って流下し、導入口19を通じて貯油室23に導かれて蓄えられる。
When the volume of the compression chamber is reduced, the high-pressure compressed refrigerant containing lubricating oil reaches the
次に、図3は第2実施例を示すものである。当該第2実施例では、ガイド部材の構成を除き、上記実施例と同一の構成をなす。よって、このガイド部材を中心に説明する。
本実施例のガイド部材は二重のガスガイドで構成されている。具体的には、まず、上記実施例と同様に、フレーム14の下側とステータ10の上側との間において、ステータ10の外周位置には環状の外側ガイド(ガイド部材)72が配設され、このガイド72はフレーム14とステータ10とに狭持固定されており、吐出室60からモータ6に向けて導かれた冷媒は圧縮機外に直接に向かわず、潤滑油分離装置に向かう。
Next, FIG. 3 shows a second embodiment. The second embodiment has the same configuration as the above-described embodiment except for the configuration of the guide member. Therefore, this guide member will be mainly described.
The guide member of this embodiment is composed of a double gas guide. Specifically, first, similarly to the above embodiment, an annular outer guide (guide member) 72 is disposed at the outer peripheral position of the
次に、この外側ガイド72の内周側において、ステータ10の内周位置にも環状の内側ガイド(ガイド部材)73が配設されており、このガイド73もまたフレーム14とステータ10とに狭持固定されている。これにより、ステータ10とロータ8との間隙を通って流下する潤滑油の流れが遮断され、ロータ8への流入が阻止される。すなわち、導入流路70を経て外側ガイド72の内周側に送られた潤滑油を含む冷媒は、電機子巻線11と電機子巻線11との間隙のみを通って流下し、分離室74に送られる。
Next, on the inner peripheral side of the
以上のように、上記各実施例によれば、主軸フレーム14の下側とステータ10の上側との間には外側ガイド72が配設され、このガイド72は吐出室60からモータ6に向けて導かれた潤滑油を含む冷媒をステータ10の下側と副軸フレーム18の上側との間に位置付けられた分離室74に向かわせ、吐出管80に直接には向かわせない。換言すれば、分離室74を有する潤滑油分離装置がユニット30の上側ではなく、モータ6の下側に配置されているので、容器2内にて冷媒の流速を速める措置を不要にしつつ、圧縮機外に流れる潤滑油率(OCR)が抑制可能となる。
As described above, according to the above embodiments, the
しかも、この圧縮機1の構造によって容器2内の圧力損失が抑制されるので、ロータ8に対する回転抵抗が低減され、冷凍システムの省エネルギー化にも寄与する。
また、モータ6の下側に配置されたフィルタ76では冷媒の流速が小さくても冷媒と潤滑油との分離が可能になり、簡単な機構で冷凍回路への潤滑油の持ち出し量が抑制可能となる結果、圧縮機のより一層の小型・軽量化が図られるし、圧縮機の製造コストの低廉化も達成可能となる。
Moreover, since the pressure loss in the
Further, the
更にまた、外側ガイド72の内周側には内側ガイド73が配設され、吐出室60からモータ6に向けて導かれた潤滑油を含む冷媒は、吐出管80に直接に向かうことなく、且つ、ロータ8内にも導入されることなく分離室74に向かう。すなわち、潤滑油はロータ8で撹拌されることなく、ステータ10内を経由して総て分離室74に向かうことから、潤滑油の供給不足によって圧縮機の故障を招くおそれが確実に防止され、圧縮機の信頼性向上に寄与する。
Furthermore, an
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施例では、副軸フレーム18の外周側に導入口19を設けているが、必ずしもこの形態に限定されるものではない。つまり、図4に示されるように、副軸フレーム18Aがステータ10とでフィルタ76を狭持固定する円盤部18Bと、円盤部18Bの外周縁に形成された腕部18Cとから構成されている場合には、円盤部18Bには導入口19が不要であり、分離された潤滑油はメッシュ部76Cに沿って流下し、各腕部18Cの間の空間を通じて貯油室23に導かれて蓄えられる。
The description of one embodiment of the present invention is finished above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the
また、上記実施例ではスクロールユニットを用いているが、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する以上、他の圧縮機構を用いても良い。 Further, although the scroll unit is used in the above embodiment, other compression mechanisms may be used as long as a series of refrigerant suction, compression, and discharge processes are performed.
1 密閉型圧縮機
2 密閉容器
3 胴部
6 電動モータ(電動機)
8 ロータ
10 ステータ
11 電機子巻線
12 回転軸
14 主軸フレーム(第1フレーム部材)
18 副軸フレーム(第2フレーム部材)
23 貯油室
30 スクロールユニット(圧縮機構)
32 固定渦巻体
52 可動渦巻体
60 吐出室
72 外側ガイド(ガイド部材)
73 内側ガイド(ガイド部材)
74 分離室(潤滑油分離装置)
76 フィルタ(潤滑油分離装置)
1 Sealed
8
18 Countershaft frame (second frame member)
23
32
73 Inner guide (guide member)
74 Separation chamber (lubricating oil separator)
76 Filter (Lubricating oil separator)
Claims (6)
前記胴部内に収容され、回転軸を通電により駆動させるとともに、該回転軸の周囲にて該回転軸と一体に回転されるロータ、及び該ロータの周囲にて該ロータを回転させる電機子巻線を含むステータを有する電動機と、
該電動機の上側にて前記胴部内に収容され、前記回転軸に駆動されて前記潤滑油を含む作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する圧縮機構と、
該圧縮機構と前記電動機との間に配設され、前記圧縮機構を固定するとともに、前記回転軸の上端側を回転自在に支持する第1フレーム部材と、
前記電動機の下側にて前記回転軸の下端側を回転自在に支持する第2フレーム部材と、
前記第1フレーム部材と前記ステータとの間に配設され、前記吐出室から前記電動機に向けて導かれた前記作動流体を前記ステータと前記第2フレーム部材との間に位置付けられた分離室に向かわせるガイド部材と、
前記分離室にて前記ステータの外周位置に配設され、前記作動流体から潤滑油を分離する潤滑油分離装置と
を具備することを特徴とする密閉型圧縮機。 A sealed container having a cylindrical body, a discharge chamber formed above the body, and a lubricating oil storage chamber formed below the body, and a discharge pressure acts in the body When,
A rotor that is housed in the body, drives the rotating shaft by energization, and rotates integrally with the rotating shaft around the rotating shaft, and an armature winding that rotates the rotor around the rotor An electric motor having a stator including:
A compression mechanism that is housed in the barrel on the upper side of the electric motor and is driven by the rotating shaft to perform a series of processes of suction, compression, and discharge of the working fluid including the lubricating oil;
A first frame member disposed between the compression mechanism and the electric motor, fixing the compression mechanism, and rotatably supporting an upper end side of the rotation shaft;
A second frame member rotatably supporting the lower end side of the rotating shaft below the electric motor;
The working fluid disposed between the first frame member and the stator and guided from the discharge chamber toward the electric motor is placed in a separation chamber positioned between the stator and the second frame member. A guide member to be directed,
A hermetic compressor, comprising: a lubricating oil separating device that is disposed in an outer peripheral position of the stator in the separation chamber and separates lubricating oil from the working fluid.
前記ステータの外周位置に配設され、前記吐出室から前記電動機に向けて導かれた前記作動流体を圧縮機外に直接に向かわせずに前記分離室に向かわせる外側ガイドと、
前記ステータの内周位置に配設され、前記吐出室から前記電動機に向けて導かれた前記作動流体を前記ステータの電機子巻線と電機子巻線との間隙を通し、前記ロータに向かわせずに前記分離室に向かわせる内側ガイドと
を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。 The guide member is
An outer guide disposed at an outer peripheral position of the stator and directing the working fluid guided from the discharge chamber toward the electric motor to the separation chamber without directing to the outside of the compressor;
The working fluid, which is disposed at the inner peripheral position of the stator and guided from the discharge chamber toward the electric motor, passes through a gap between the armature winding and the armature winding of the stator and is directed toward the rotor. 5. The hermetic compressor according to claim 1, further comprising an inner guide that is directed toward the separation chamber.
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