JPH01176814A - 水力機械の水中軸受装置 - Google Patents
水力機械の水中軸受装置Info
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- JPH01176814A JPH01176814A JP21888A JP21888A JPH01176814A JP H01176814 A JPH01176814 A JP H01176814A JP 21888 A JP21888 A JP 21888A JP 21888 A JP21888 A JP 21888A JP H01176814 A JPH01176814 A JP H01176814A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は水力機械の軸受装置に係り、特に海水揚水用の
立軸型水力機械の水中軸受装置に関する。
立軸型水力機械の水中軸受装置に関する。
(従来の技術)
一般に揚水発電所のポンプ水車は、第7図に示されたよ
うに構成され、発電運転時にはケーシング1内の流水が
ステーベーン2を通して流入しガイドベーン3によって
流量および流れ方向を調整される。この流量調整された
流水は、上カバー4と下カバー5との間のランナ6に流
入しこれを回転駆動した後、図示を省略されたドラフト
チューブへ流入する。これにより、カップリング部7を
介してランナ6に直結された主軸8が回転して図示を省
略された発電電動機により発電を行う。−方、揚水運転
時には、上記発電電動機が電動機として作用して上述と
逆の流れによって揚水する。
うに構成され、発電運転時にはケーシング1内の流水が
ステーベーン2を通して流入しガイドベーン3によって
流量および流れ方向を調整される。この流量調整された
流水は、上カバー4と下カバー5との間のランナ6に流
入しこれを回転駆動した後、図示を省略されたドラフト
チューブへ流入する。これにより、カップリング部7を
介してランナ6に直結された主軸8が回転して図示を省
略された発電電動機により発電を行う。−方、揚水運転
時には、上記発電電動機が電動機として作用して上述と
逆の流れによって揚水する。
主軸8には、その軸振れを防止するために軸受゛装置9
が設置されている。この軸受装置9は、油槽10内の油
11の中に浸漬され軸受メタル12に形成された油槽の
剛性を利用して主軸8の軸振れを抑制している。また油
槽10内には油11を冷却する冷却装置13が収容され
、この冷却装置13には冷却用水が給水される。軸受装
置9とカップリング部7との間の主軸8には、回転部と
静止部との間の封水を行う封水装置14が設置されてい
る。この封水装置14には、パツキン15の摺動面の摩
擦熱による焼付防止と河川水からの土砂等の侵入を防止
するために、外部から清水圧力水が給水されている。と
ころで、海水揚水用の水力機械においても、上述の如き
ポンプ水車と同様に構成されるが、特に海水による防食
対策として流水部特に主軸カップリング部には特殊防食
処理が施されている。
が設置されている。この軸受装置9は、油槽10内の油
11の中に浸漬され軸受メタル12に形成された油槽の
剛性を利用して主軸8の軸振れを抑制している。また油
槽10内には油11を冷却する冷却装置13が収容され
、この冷却装置13には冷却用水が給水される。軸受装
置9とカップリング部7との間の主軸8には、回転部と
静止部との間の封水を行う封水装置14が設置されてい
る。この封水装置14には、パツキン15の摺動面の摩
擦熱による焼付防止と河川水からの土砂等の侵入を防止
するために、外部から清水圧力水が給水されている。と
ころで、海水揚水用の水力機械においても、上述の如き
ポンプ水車と同様に構成されるが、特に海水による防食
対策として流水部特に主軸カップリング部には特殊防食
処理が施されている。
また、カブラン水車の如き軸流型水力機械では、第8図
に示されたように軸振れが比較的小さいため、軸受装置
9にフェノール樹脂等の水中メタル12aが用いられる
ことがある。この樹脂系の水中メタル12aは、土砂等
の異物の混入によって摩耗が急激に加速されるため、こ
の軸受の潤滑水には清水が用いられている。この水中軸
受装置9の下方には、清水の圧力水が給水される封水装
置14が設置され、海水が水中メタル12aに侵入する
ことを防止している。
に示されたように軸振れが比較的小さいため、軸受装置
9にフェノール樹脂等の水中メタル12aが用いられる
ことがある。この樹脂系の水中メタル12aは、土砂等
の異物の混入によって摩耗が急激に加速されるため、こ
の軸受の潤滑水には清水が用いられている。この水中軸
受装置9の下方には、清水の圧力水が給水される封水装
置14が設置され、海水が水中メタル12aに侵入する
ことを防止している。
(発明が解決しようとする問題点)
ところが第7図に示すような軸受装置では、油を貯蔵す
る大型の油槽10および冷却装置13が必要であり、構
造が複雑となるとともに海水を利用する為、特に主軸カ
ップリングフランジ部の防食対策が重要かつ難題でコス
トの上昇を招来している。また第8図の軸受装置では、
樹脂製水中メタル12aを用いているので、軸振れが比
較的に小さい水力機械にしか使用できず、また樹脂系水
中メタルの潤滑水として清水が必要であるのでこの清水
を得るための設備が必要となりかつその保守管理が煩雑
である。さらに第7図と第8図の軸受装置とも、カップ
リング部7と軸受との間に封水装置14が存在するため
、軸受装置はランナ6から離れてしまい軸振れの抑制効
果が低下してしまう。また封水装置には、清水の圧力水
が必要となり、清水用設備が必要となるといった問題も
ある。
る大型の油槽10および冷却装置13が必要であり、構
造が複雑となるとともに海水を利用する為、特に主軸カ
ップリングフランジ部の防食対策が重要かつ難題でコス
トの上昇を招来している。また第8図の軸受装置では、
樹脂製水中メタル12aを用いているので、軸振れが比
較的に小さい水力機械にしか使用できず、また樹脂系水
中メタルの潤滑水として清水が必要であるのでこの清水
を得るための設備が必要となりかつその保守管理が煩雑
である。さらに第7図と第8図の軸受装置とも、カップ
リング部7と軸受との間に封水装置14が存在するため
、軸受装置はランナ6から離れてしまい軸振れの抑制効
果が低下してしまう。また封水装置には、清水の圧力水
が必要となり、清水用設備が必要となるといった問題も
ある。
そこで、本発明は、油槽および清水の給水を不要とし、
さらに独立の封水装置を不要とし、又主軸カップリング
フランジ部の防食対策を不要として主軸の軸振れを充分
に抑制することができる水力機械の水中軸受装置を得る
ことを目的とする。
さらに独立の封水装置を不要とし、又主軸カップリング
フランジ部の防食対策を不要として主軸の軸振れを充分
に抑制することができる水力機械の水中軸受装置を得る
ことを目的とする。
(問題点を解決するための手段)
本発明は、主軸とランナのカップリング部の主軸フラン
ジ外周部に固設され、セラミックス製の円環状の回転側
軸受部材と、上カバーの内周側リングに固着された軸受
支持台に上記回転側軸受部材を取囲むように固設され、
内周面に軸方向に互いに離間した複数本の円環状軸受部
が突設された、上記セラミックスよりも機械的強度が劣
るセラミックスまたは超硬合金製からなる円環状の固定
側軸受部材とを具備し、上記回転側軸受部材は、固定側
軸受部材より軸方向に上方に突出し、上端部に外側方に
突出する環状フランジ部が形成されていることを特徴と
する。
ジ外周部に固設され、セラミックス製の円環状の回転側
軸受部材と、上カバーの内周側リングに固着された軸受
支持台に上記回転側軸受部材を取囲むように固設され、
内周面に軸方向に互いに離間した複数本の円環状軸受部
が突設された、上記セラミックスよりも機械的強度が劣
るセラミックスまたは超硬合金製からなる円環状の固定
側軸受部材とを具備し、上記回転側軸受部材は、固定側
軸受部材より軸方向に上方に突出し、上端部に外側方に
突出する環状フランジ部が形成されていることを特徴と
する。
(作 用)
水力機械の運転中に生ずる軸振れ等の変動荷重は、回転
側軸受部材と固定側軸受部材との接触によって支持され
る。しかも、軸受装置がランナに最も近接した主軸のカ
ップリングフランジ外周部に配設されているので、軸振
れが効果的に抑制され、また軸受部からの漏水は回転側
軸受部材の環状フランジ部により、上カバ一方向に流さ
れ、主軸カップリング部に流れることなく排水処理が可
能で、主軸カップリング部の防食処理を容易にすること
ができる。
側軸受部材と固定側軸受部材との接触によって支持され
る。しかも、軸受装置がランナに最も近接した主軸のカ
ップリングフランジ外周部に配設されているので、軸振
れが効果的に抑制され、また軸受部からの漏水は回転側
軸受部材の環状フランジ部により、上カバ一方向に流さ
れ、主軸カップリング部に流れることなく排水処理が可
能で、主軸カップリング部の防食処理を容易にすること
ができる。
(実施例)
以下、第1図乃至第6図を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。なお、第7図および第8図と同一部分に
は同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
いて説明する。なお、第7図および第8図と同一部分に
は同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
第1図において、ランナ6と主軸8とを直結するカップ
リング部の主軸フランジ8aの外周部に゛は、円環状の
回転側軸受部材20が固着されておリ、この回転側軸受
部材20の外周部にはこれを取囲むようにして固定側軸
受部材21が配設されている。
リング部の主軸フランジ8aの外周部に゛は、円環状の
回転側軸受部材20が固着されておリ、この回転側軸受
部材20の外周部にはこれを取囲むようにして固定側軸
受部材21が配設されている。
すなわち、上カバー4の内周側リング22には、第2図
に示すように直径方向に2分割された軸受支持台23が
それぞれボルト等の締結部材24によって固亡されてお
り、その軸受支持台23の内周面に、上記固定側軸受部
材21が装着されている。上記固定側軸受部材21は第
3図に示すように湾曲した矩形状の複数の固定側軸受セ
グメント21aからなり、この2個以上の固定側軸受セ
グメント21aが第2図および第4図に示すように円環
状にかつ軸方向に複数段配設されている。
に示すように直径方向に2分割された軸受支持台23が
それぞれボルト等の締結部材24によって固亡されてお
り、その軸受支持台23の内周面に、上記固定側軸受部
材21が装着されている。上記固定側軸受部材21は第
3図に示すように湾曲した矩形状の複数の固定側軸受セ
グメント21aからなり、この2個以上の固定側軸受セ
グメント21aが第2図および第4図に示すように円環
状にかつ軸方向に複数段配設されている。
この固定側軸受セグメント21aは、例えばタングステ
ンカーバイド(WC)等の超硬合金やケイ素化合物等の
セラミックスから作られ、内周面に横方向に延びた軸受
部25が突設されている。
ンカーバイド(WC)等の超硬合金やケイ素化合物等の
セラミックスから作られ、内周面に横方向に延びた軸受
部25が突設されている。
この軸受部25の上下両面は互いに収斂する方向に傾斜
する傾斜面25aとしてあり、この軸受部25の上下の
フランジ部26には、左右両端にそれぞれ取付用孔27
が穿設されている。そして、このような固定側軸受セグ
メント21aが前記軸受支持台23の内周全面に皿ビス
等の締結部材28によって固着されている。なお、上記
一対の各分割軸受支持台23aはフランジ構造の合せ面
29を有し、ボルト等の締結部材によって環状に一体化
されている。
する傾斜面25aとしてあり、この軸受部25の上下の
フランジ部26には、左右両端にそれぞれ取付用孔27
が穿設されている。そして、このような固定側軸受セグ
メント21aが前記軸受支持台23の内周全面に皿ビス
等の締結部材28によって固着されている。なお、上記
一対の各分割軸受支持台23aはフランジ構造の合せ面
29を有し、ボルト等の締結部材によって環状に一体化
されている。
一方、回転側軸受部材20も複数の回転側軸受セグメン
ト20aによって構成され、この回転側軸受セグメント
20aが少なくとも2つ以上円環状に、かつこの円環状
のセグメントが軸方向に前記固定側軸受セグメント21
aと同じ段数だけ主軸フランジ8aの外周面に固着され
ている。
ト20aによって構成され、この回転側軸受セグメント
20aが少なくとも2つ以上円環状に、かつこの円環状
のセグメントが軸方向に前記固定側軸受セグメント21
aと同じ段数だけ主軸フランジ8aの外周面に固着され
ている。
この回転側軸受セグメント20aは、固定側軸受セグメ
ント21aより機械的強度が大きい炭化ケイ素(S i
C)や窒化ケイ素(Si8N4)等のセラミック製で
あり、主軸フランジ8aの外周面と同一曲面の内周面を
有し、4隅には取付孔30が穿設されており(第5図)
、この取付孔30を介して皿ビス等の締結部材31によ
って上記主軸フランジ8aに固着されている。
ント21aより機械的強度が大きい炭化ケイ素(S i
C)や窒化ケイ素(Si8N4)等のセラミック製で
あり、主軸フランジ8aの外周面と同一曲面の内周面を
有し、4隅には取付孔30が穿設されており(第5図)
、この取付孔30を介して皿ビス等の締結部材31によ
って上記主軸フランジ8aに固着されている。
ところで、上記回転側軸受セグメント20aの最上段の
セグメントは、固定側軸受部材21の頂端より軸方向に
上方に突出せしめられており、上端部に外側方に突出す
る環状フランジ部32が形成されている(第6図)。
セグメントは、固定側軸受部材21の頂端より軸方向に
上方に突出せしめられており、上端部に外側方に突出す
る環状フランジ部32が形成されている(第6図)。
回転側軸受部材20と固定側軸受部材21との隙間は非
常に小さくなるように定められている。
常に小さくなるように定められている。
具体的には、第6図に示されたように主軸フランジ8a
の直径をり。とじ回転側軸受部材20の外径をDlとし
、第2図に示されたように固定側軸受部材21の内径、
厳密には軸受部25における内径をp としたとき、隙
間(D2−Dl)は約0.0002D 乃至0.0O
03Doに定められている。
の直径をり。とじ回転側軸受部材20の外径をDlとし
、第2図に示されたように固定側軸受部材21の内径、
厳密には軸受部25における内径をp としたとき、隙
間(D2−Dl)は約0.0002D 乃至0.0O
03Doに定められている。
しかして、水力機械の運転中に生ずる軸振れ等の変動荷
重は、回転側軸受部材20と固定側軸受部材21との接
触によって支持される。この時に回転側軸受部材20に
負荷された荷重は、この部材20が取付けられた主軸フ
ランジ8aの領域全体に分散されて主軸8に伝達される
。他方、固定側軸受部材21に負荷された荷重は、軸受
支持台23の全体に分散されて伝達され締結部材24を
介して上カバー4の剛体部に伝達される。したがって回
転側および静止側とも荷重分担率が低く抑えられる。ま
た、軸受装置はカップリング部7の主軸フランジ8aに
配置されているため、ランナ6からの変動荷重を受ける
荷重点としての軸受部までの距離が最短寸法となり、軸
受部を節としたランナ6の振れ回りを充分に抑制し、発
電機側の軸受装置(不図示)を含めた全体の軸系振動モ
ードが安定化される。
重は、回転側軸受部材20と固定側軸受部材21との接
触によって支持される。この時に回転側軸受部材20に
負荷された荷重は、この部材20が取付けられた主軸フ
ランジ8aの領域全体に分散されて主軸8に伝達される
。他方、固定側軸受部材21に負荷された荷重は、軸受
支持台23の全体に分散されて伝達され締結部材24を
介して上カバー4の剛体部に伝達される。したがって回
転側および静止側とも荷重分担率が低く抑えられる。ま
た、軸受装置はカップリング部7の主軸フランジ8aに
配置されているため、ランナ6からの変動荷重を受ける
荷重点としての軸受部までの距離が最短寸法となり、軸
受部を節としたランナ6の振れ回りを充分に抑制し、発
電機側の軸受装置(不図示)を含めた全体の軸系振動モ
ードが安定化される。
また回転側と静止側の回りは、海水が充満し、回転側軸
受部材20と固定側軸受部材21との接触による摩擦熱
はこの海水によって冷却される。
受部材20と固定側軸受部材21との接触による摩擦熱
はこの海水によって冷却される。
さらに海水中の土砂等の異物が軸受部材20゜21間に
侵入しても軸受部材20.21はセラミックスや超硬合
金などの高硬度材料製であるので摩耗量は非常に小さく
なる。軸受部材20.21に侵入した異物は、第3図に
示した傾斜面25aによってランナ側に滑りおちるので
、軸受内に滞留することはない。もし、長期間の使用に
よって機械的強度が劣る固定側軸受部材21が摩耗した
場合にはボルト24を取り外し、軸受支持台23を分割
した後にセグメント21aを取り外して交換する。万一
、回転側軸受部材20が損傷した場合には上述のように
軸受支持台23を分解して回転側軸受部材20を露出さ
せてセグメント20aを交換する。
侵入しても軸受部材20.21はセラミックスや超硬合
金などの高硬度材料製であるので摩耗量は非常に小さく
なる。軸受部材20.21に侵入した異物は、第3図に
示した傾斜面25aによってランナ側に滑りおちるので
、軸受内に滞留することはない。もし、長期間の使用に
よって機械的強度が劣る固定側軸受部材21が摩耗した
場合にはボルト24を取り外し、軸受支持台23を分割
した後にセグメント21aを取り外して交換する。万一
、回転側軸受部材20が損傷した場合には上述のように
軸受支持台23を分解して回転側軸受部材20を露出さ
せてセグメント20aを交換する。
固定側軸受部材21は、第1図に明示したように複数個
の軸受部25が突出しラビリンスシールを形成し、海水
を封水する。特に回転側軸受部材20と固定側軸受部材
の軸受部25との間隙(D2−Dl)は(0,0002
〜0.0003)・Doと小さいので、封水効果が大き
い。しかも軸受装置から漏れた海水は回転側軸受部材2
0の頂端部に形成された環状フランジ部32によって上
カバー4方向に偏流され、主軸カップリング面に流れる
ことなく上カバー4に設けられた公知の排水孔から排出
される。
の軸受部25が突出しラビリンスシールを形成し、海水
を封水する。特に回転側軸受部材20と固定側軸受部材
の軸受部25との間隙(D2−Dl)は(0,0002
〜0.0003)・Doと小さいので、封水効果が大き
い。しかも軸受装置から漏れた海水は回転側軸受部材2
0の頂端部に形成された環状フランジ部32によって上
カバー4方向に偏流され、主軸カップリング面に流れる
ことなく上カバー4に設けられた公知の排水孔から排出
される。
この実施例では、回転側および固定側軸受部材20.2
1の各々は比較的成形の容易なセグメント17a、18
aから構成されているため、一体成形の場合に比べて寸
法精度が大幅に改善され、軸受性能および信頼性が向上
する。
1の各々は比較的成形の容易なセグメント17a、18
aから構成されているため、一体成形の場合に比べて寸
法精度が大幅に改善され、軸受性能および信頼性が向上
する。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、軸受
装置は流水によって潤滑および冷却されるため潤滑また
は冷却用の清水設備を必要とせず大幅なコスト低減を図
ることができる。また、回転側および固定側軸受部材が
、セラミックスや超硬合金のような高硬度材料から作ら
れているため、流水による腐蝕が無く、さらに、流水中
の土砂等の異物が侵入しても、損傷が無く耐久性を向上
できる。さらに固定側軸受部材の軸受部が突出してラビ
リンスシールを形成し、軸受装置自身が封水機能を有し
ているため独立の封水装置が不要となり軸受装置をラン
ナの上部に配設することが可能となり、軸振れを効果的
に抑制することができる。
装置は流水によって潤滑および冷却されるため潤滑また
は冷却用の清水設備を必要とせず大幅なコスト低減を図
ることができる。また、回転側および固定側軸受部材が
、セラミックスや超硬合金のような高硬度材料から作ら
れているため、流水による腐蝕が無く、さらに、流水中
の土砂等の異物が侵入しても、損傷が無く耐久性を向上
できる。さらに固定側軸受部材の軸受部が突出してラビ
リンスシールを形成し、軸受装置自身が封水機能を有し
ているため独立の封水装置が不要となり軸受装置をラン
ナの上部に配設することが可能となり、軸振れを効果的
に抑制することができる。
さらに回転側軸受部材の上端部を固定側軸受部材より上
方に突出しかつ上端に外側方に突出する環状フランジ部
が形成されているため軸受から漏水した流水は主軸カッ
プリング部に流入することなく排水処理が可能となり、
流水による主軸カップリング部の防食処理が容易となる
等の効果を奏する。
方に突出しかつ上端に外側方に突出する環状フランジ部
が形成されているため軸受から漏水した流水は主軸カッ
プリング部に流入することなく排水処理が可能となり、
流水による主軸カップリング部の防食処理が容易となる
等の効果を奏する。
第1図は本発明による水力機械の水中軸受装置の一実施
例を示した縦断面図、第2図は分割軸受支持台の平面図
、第3図は固定側軸受セグメントを示した斜視図、第4
図は分割軸受支持台に取付けられた固定側軸受セグメン
トを示した正面図、第5図は回転側軸受部材を構成する
セグメントを示す斜視図、第6図は主軸に固着された回
転側軸受セグメントを一部破断して示した断面図、第7
図と第8図はそれぞれ従来の水力機械の軸受装置を示し
た縦断面図である。 8・・・主軸、8a・・・主軸フランジ、20・・・回
転側軸受部材、20a・・・回転側軸受セグメント、2
1・・・固定側軸受部材、21a・・・固定側軸受セグ
メント、19・・・軸受支持台、25・・・軸受部、3
2・・・環状フランジ部。 出願人代理人 佐 藤 −雄 $ l 図 21 2Q 第2 図 第 4 図 ′ 阜 5 副 第 6 図 蓼 7B
例を示した縦断面図、第2図は分割軸受支持台の平面図
、第3図は固定側軸受セグメントを示した斜視図、第4
図は分割軸受支持台に取付けられた固定側軸受セグメン
トを示した正面図、第5図は回転側軸受部材を構成する
セグメントを示す斜視図、第6図は主軸に固着された回
転側軸受セグメントを一部破断して示した断面図、第7
図と第8図はそれぞれ従来の水力機械の軸受装置を示し
た縦断面図である。 8・・・主軸、8a・・・主軸フランジ、20・・・回
転側軸受部材、20a・・・回転側軸受セグメント、2
1・・・固定側軸受部材、21a・・・固定側軸受セグ
メント、19・・・軸受支持台、25・・・軸受部、3
2・・・環状フランジ部。 出願人代理人 佐 藤 −雄 $ l 図 21 2Q 第2 図 第 4 図 ′ 阜 5 副 第 6 図 蓼 7B
Claims (1)
- 主軸とランナのカップリング部の主軸フランジ外周部に
固設され、セラミックス製の円環状の回転側軸受部材と
、上カバーの内周側リングに固着された軸受支持台に上
記回転側軸受部材を取囲むように固設され、内周面に軸
方向に互いに離間した複数本の円環状軸受部が突設され
た、上記セラミックスよりも機械的強度が劣るセラミッ
クスまたは超硬合金製からなる円環状の固定側軸受部材
とを具備し、上記回転側軸受部材は、固定側軸受部材よ
り軸方向に上方に突出し、上端部に外側方に突出する環
状フランジ部が形成されていることを特徴とする、水力
機械の水中軸受装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21888A JPH01176814A (ja) | 1988-01-04 | 1988-01-04 | 水力機械の水中軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21888A JPH01176814A (ja) | 1988-01-04 | 1988-01-04 | 水力機械の水中軸受装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01176814A true JPH01176814A (ja) | 1989-07-13 |
Family
ID=11467823
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21888A Pending JPH01176814A (ja) | 1988-01-04 | 1988-01-04 | 水力機械の水中軸受装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01176814A (ja) |
-
1988
- 1988-01-04 JP JP21888A patent/JPH01176814A/ja active Pending
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