BR0213437B1 - parte terminal para uma embarcaÇço flexÍvel de contenÇço de fluido e mÉtodo de fabricar o mesmo. - Google Patents

parte terminal para uma embarcaÇço flexÍvel de contenÇço de fluido e mÉtodo de fabricar o mesmo. Download PDF

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Description

"PARTE TERMINAL PARA UMA EMBARCAÇÃO FLEXÍVEL DECONTENÇÃO DE FLUIDO E MÉTODO DE FABRICAR O MESMO"
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um recipiente decontenção de fluido flexível (algumas vezes daqui em diantereferido como "FFCV") para transportar e conter um grandevolume de líquido, particularmente fluido tendo uma densida-de menor que aquela da água salgada, mais particularmente,água fresca, e um método de fabricar o mesmo.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
O uso de recipientes flexíveis para contenção etransporte de carga, particularmente carga de líquido oufluida, é conhecido. É bem conhecido usar recipientes paratransportar fluidos em água, particularmente, água salgada.
Se a carga é fluida ou de sólido fluidificado quepossui uma densidade menor que a água salgada, não existenecessidade de usar barcaças, navios-tanque ou embarcaçõesde contenção de volume rígido. Em vez disto, embarcações decontenção flexíveis podem ser usadas e rebocadas ou empurra-das de uma localização para outra. Tais embarcações flexí-veis possuem vantagens óbvias sobre embarcações rígidas. A-lém disso, embarcações flexíveis, se construídas apropriada-mente, permitem ser enroladas ou dobradas depois que a cargafoi removida e armazenada para uma viagem de retorno.
Por todo o mundo, existem muitas áreas que estãoem crítica de água fresca. A água fresca é uma mercadoriatal que a captação da calota glacial e icebergs está emer-gindo rapidamente como um grande negócio. No entanto, emqualquer lugar que a água fresca é obtida, o transporte eco-nômico da mesma para o destino pretendido é uma preocupação.
Por exemplo, atualmente um captador de calota gla-cial pretende usar navios-tanque tendo capacidade de 150.000toneladas para transportar água fresca. Obviamente, isto en-volve, não somente o custo de usar tal veículo de transpor-te, mas a despesa adicionada de sua viagem de retorno, des-carregado, para apanhar carga fresca. As embarcações de re-cipiente flexível, quando esvaziadas podem ser desmontadas earmazenadas, por exemplo, no rebocador que as puxou para oponto de descarregamento, sob este aspecto reduzindo a des-pesa .
Mesmo com tal vantagem, a economia dita que o vo-lume sendo transportado na embarcação de recipiente flexívelseja suficiente para superar a despesa de transporte. Conse-qüentemente, recipientes flexíveis cada vez maiores estãosendo desenvolvidos. No entanto, problemas técnicos com re-lação a tais recipientes persistem embora tenham ocorridoprogressos com os anos. Sob este aspecto, os aperfeiçoamen-tos em embarcações de contenção flexíveis ou barcaças forammostrados nas Patentes U.S. 2.997.973; 2.998.973; 3.001.501;3.056.373; e 3.167.103. Os usos pretendidos para embarcaçõesde contenção flexível são usualmente para transportar ou ar-mazenar líquidos ou sólidos fluidifiçados que possuem umagravidade específica menor que aquela da água salgada.
A densidade de água salgada quando comparada àdensidade do líquido ou sólidos fluidifiçados reflete o fatode que a carga provê flutuabilidade para o saco de transpor-te flexível quando um saco parcial ou completamente abaste-cido é colocado e rebocado em água salgada. Esta flutuabili-dade da carga fornece flutuação para o recipiente e facilitaa expedição da carga de um porto marítimo para outro.
Na Patente U.S. 2.997.973, é descrita uma embarca-ção compreendendo um tubo fechado de material flexível, talcomo um tecido impregnado de borracha natural ou sintética,que possui um bico aerodinâmico adaptado para ser conectadoem dispositivos de reboque, e um ou mais tubos comunicando- se com o interior da embarcação tal como permitir o enchi-mento e esvaziamento da embarcação. A flutuabilidade é for-necida pelos conteúdos líquidos da embarcação e seu formatodepende do grau no qual é enchida. Esta patente continua asugerir que o saco de transporte flexível pode ser feito a partir de um tecido único tramado como um tubo. Não mostra,no entanto, como isto seria realizado com um tubo de talmagnitude. Aparentemente, tal estrutura lidaria com o pro-blema de emendas. Emendas são comumente encontradas em sacosde transporte flexíveis, desde que os sacos são tipicamente feitos em uma maneira de trabalho de retalhos com costura ououtros meios de conectar retalhos de material à prova de á-gua juntos. Ver por exemplo Patente U.S. 3.779.196. Emendassão, no entanto, conhecidas por ser uma fonte de falha dosaco quando o saco é repetidamente submetido a altas cargas.A falha de emenda pode obviamente ser impedida em uma estru-tura sem emenda. No entanto, desde que uma estrutura emenda-da é uma alternativa a um tecido tramado simples e teriavantagens diferentes, particularmente na fabricação da mes-ma, seria desejável se alguém pudesse criar um tubo emendadoque não fosse disposto à falha nas emendas.
Sob este aspecto, a Patente U.S. N°. 5.360.656 in-titulada "Press Felt and Method of Manufacture", emitida em1 de novembro de 1994 e é comumente cedida, a descrição daqual é incorporada por referência aqui, descreve um tecidobase de um feltro de prensa que é fabricado a partir de ti-ras de tecido espiralmente enroladas.
0 comprimento do tecido será determinado pelo com-primento de cada volta espiral da tira de tecido de materialde fio e sua largura determinada pelo número de voltas espi-rais.
Uma junta de borda pode ser obtida, por exemplo,costurando, fundindo, e soldando (por exemplo, solda ultra-sônica como descrita na Patente U.S. N°. 5.713.399 intitula-da "Ultrasonic Seaming of Abutting Strips for Paper MachineClothing", emitida em 3 de Fevereiro de 1998, e é comumentecedida, a descrição da qual é incorporada aqui por referên-cia) de material não tramado ou de material não tramado comfibras de fusão.
Enquanto a patente refere-se a criar um tecido ba-se para um feltro de prensa, tal tecnologia pode ter aplica-ção em criar uma estrutura tubular suficientemente forte pa-ra um recipiente de transporte. Além do mais, com o usopretendido sendo um recipiente de transporte, em vez de umtecido de prensa onde uma transição suave entre as tiras detecido é desejada, esta não é uma preocupação particular emétodos de união diferentes (sobreposição e costura, liga-ção, grampeamento, etc.) são possíveis. Outros tipos de uni-ão podem ser evidentes para alguém versado na técnica.
Além do mais, enquanto como acima indicado, um re-cipiente flexível sem emenda é desejável e foi mencionado natécnica anterior, os meios para fabricar tal estrutura têmsuas dificuldades. Até agora, como notado, grandes recipien-tes flexíveis eram tipicamente feitos e seções menores queeram costuradas ou ligadas juntas. Estas seções tinham queser impermeáveis à água. Tipicamente tais seções, se nãofeitas de um material impermeável, poderiam facilmente serfornecidas com tal revestimento antes de serem instaladas. 0revestimento poderia ser aplicado por meios convencionaistal como pulverização ou revestimento por submersão.
Outro problema é como vedar a extremidade do reci-piente, especialmente onde o afunilamento na extremidade édesejado. As partes terminais podem ser feitas separadamentee fixadas na estrutura tubular, exemplos das quais são des-critos nas aplicações acima mencionadas e as referências ci-tadas nas mesmas. Pode também ser desejável ter as partesterminais formadas fora da estrutura tubular propriamentedita e formadas em um formado desejado (isto é em formato decone, etc.). Sob este aspecto, por exemplo, a Patente U.S.N°. 2.997.973, emitida em 29 de agosto de 1961 para Hawthor-ne, mostra o uso de pregueamento do tecido nas extremidadesque são então coladas e/ou costuradas para fornecer o forma-to desejado.
Conseqüentemente, existe uma necessidade de umFFCV para transportar grandes volumes de fluido, que superaos problemas acima mencionados subordinados a tal estruturae o ambiente no qual está para operar.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
É portanto um objetivo principal da invenção for-necer uma FFCV de tecido relativamente grande para o trans-porte de carga, incluindo, particularmente, água fresa, quepossui meios de vedar as extremidades da mesma em uma manei-ra desejada.
É um objetivo adicional da invenção fornecer meiospara vedar as extremidades de tal FFCV em conjunto com umafunilamento das extremidades da mesma.
Um objetivo adicional da invenção é fornecer ummeio para vedar as extremidades de tal FFCV de modo a efeti-vamente distribuir a carga na mesma.
Estes e outros objetivos e vantagens serão reali-zados pela presente invenção. Sob este aspecto presente in-venção prevê o uso de um tubo segmentado ou formado espiral-mente, tramado para criar a FFCV, tendo um comprimento de91,5 metros ou mais e um diâmetro de 12,2 metros ou mais.Tal estrutura grande pode ser fabricada em máquinas que fa-bricam pano da fábrica de papel. As extremidades do tubo,algumas vezes referidas como o bico e a cauda, ou proa e po-pa, podem ser vedadas por um número de meios. As partes ter-minais podem ser afixadas no tubo, espiralmente formadas oude outro modo formadas fora do tubo propriamente dito. Apresente invenção é direcionada para uma configuração parti-cular para as partes terminais. No caso de um tubo formadotendo uma circunferência uniforme grande de talvez 39,65 a74,72 metros ou mais, seria necessário, no entanto, reduzira circunferência para um tamanho manejável de modo a permi-tir que uma tampa terminal ou elemento de reboque seja afi-xado no mesmo. Enquanto faz isto, é desejável afunilar aparte terminal do tubo tal como aquela de um cone ou proa deum navio, enquanto mantém uma construção unificada.
Uma vez que a extremidade do tubo da FFCV é redu-zida a uma circunferência manejável, um mecanismo de fecha-mento de extremidade é então afixado na mesma. Sob este as- pecto, o mecanismo de fechamento de extremidade compreendeduas partes de intertravamento cada uma com superfícies cur-vadas ou cônicas conformadas entre as quais o tecido é pre-so. 0 mecanismo, em adição a vedação da extremidade da FFCV,também incluiria aspectos de interface tais como orifícios de fluxo de fluido para carregar e descarregar carga com ummecanismo de acoplamento para tal carregamento e descarrega-mento. Um engate de reboque pode também ser parte deste me-canismo .
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Assim pela presente invenção, seus objetivos evantagens serão realizados, a descrição dos quais deve sertomada em conjunto com os desenhos, em que:
a Figura 1 é uma vista em perspectiva um tanto ge-ral de uma FFCV conhecida que é cilíndrica tendo um bico ou proa pontudo;
a Figura 2 é uma vista em perspectiva um tanto ge-ral de uma FFCV que é cilíndrica tendo um bico ou proa acha-tado ;a Figura 3 é uma vista em seção lateral do meca-nismo de fechamento terminal incorporando os ensinamentos dapresente invenção; e
a Figura 4 é uma vista prospectiva parcial de umaFFCV com o mecanismo como mostrado na Figura 3, incorporandoos ensinamentos da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA
Uma FFCV 10 em geral pretende ser construída de umtubo têxtil impermeável. Enquanto a configuração do tubo ouestrutura tubular 12 pode variar, o tubo é mostrado em geral(na Figura 1) como sendo cilíndrico tendo um diâmetro subs-tancialmente uniforme (perímetro) e então fechada e vedadaem cada extremidade 14 e 16. As extremidades respectivas 14e 16 podem ser fechadas em qualquer número de maneiras. Comoserá discutido é uma maneira particular de fazer isto à quala presente invenção está direcionada. A estrutura impermeá-vel resultante deve também ser flexível suficiente para serdobrada ou enrolada para transporte ou armazenamento.
Ao desenhar a FFCV para suportar as cargas coloca-das na mesma, certos fatores devem ser considerados. Sob es-te aspecto, no Pedido de Patente co-pendente U.S. N° de sé-rie 09/832.739, depositado em 11 de abril de 2001, intitula-do "Flexible Fluid Containment Vessel", tais fatores sãodescritos em detalhe, com materiais possíveis para o tecido,sua construção e revestimentos possíveis e metodologia paraaplicar para tornar o tecido impermeável, em adição aos outrosaspectos que podem ser desejáveis com relação a FFCV. Conse-qüentemente, a discussão adicional da mesma não será repeti-da aqui, de preferência é feito referência ao dito pedido.
Também, o dispositivo presente pode ter aplicaçãocom relação a FFCV formada em espiral como descrita no Pedi-do de Patente co-pendente U.S. N°. de série 09/908.877, de-positado em 18 de julho de 2001, intitulado "Spiral FormedFlexible Fluid Containment Vessel".
Em adição, é feito referência ao Pedido de PatenteU.S. N°. de série 09/921.617, depositado em 3 de agosto de2001, intitulado "End Portions for a Flexible Fluid Contain- ment Vessel and a Method of Making the Same" que se refere aconstrução possível das partes terminais da FFCV à qual ainvenção presente está direcionada para a configuração par-ticular descrita aqui. Também, o Pedido de Patente U.S. N°.de série 09/923.936, depositado em 7 de agosto de 2001, in-titulado "Coating for a Flexible Fluid Containment Vesseland a Method of Making the Same", descreve construções adi-cionais para o tecido em adição aos revestimentos possíveispara o mesmo.
Enquanto os pedidos de patente acima mencionados discutem as várias forças importantes no desenho da FFCV, apresente aplicação está direcionada para um meio particularpara fechar a proa e/ou popa de uma FFCV. A presente inven-ção prevê uma estrutura afunilada de modo a reduzir a cir-cunferência para um tamanho manejável por pregueamento ououtros meios como descrito no pedido N°. de série09/921.617.
A FFCV 10 inclui um tubo 2 e partes terminais emgeral designadas 14 para a proa e 16 para a popa (não mos-trada na Figura 4). A construção mostrada permite converterum tubo 12 em uma proa em formato de cone 14 e/ou uma popaem formato de cone 16. Pregueamento, dobradura ou outrosmeios descritos no N°. de série 09/921.617, permite conver-ter a extremidade do tubo 12 em um diâmetro menor. As pregas18, por exemplo, podem ser formadas em torno da circunferên-cia do tubo 12 de modo a permitir que a extremidade do tubo12 se torne afunilada ou tendo uma circunferência reduzidacomo mostrado na Figura 4.
Com isto em mente, voltamos agora para a constru-ção do mecanismo de fechamento terminal 30 que pode ser usa-do para fechar cada uma ou ambas as extremidades da FFCV. 0mecanismo 30 compreende duas partes de intertravamento. E-xiste uma parte dianteira ou externa 32 e uma parte traseiraou interna 34. O tecido 20 que compõe a estrutura tubular doFFCV 10 seria pregueado na proa (e/ou popa) como mostrado emgeral pelas pregas 18 na Figura 4. A parte 34 estaria dentroda FFCV 10 e é circular em formato. Inclui um anel de veda-ção contínuo 3 6 que é montado em um elemento de suporte tipoaranha 38. o elemento 38 compreende uma pluralidade de raiosou palhetas 40 acoplando o anel 36 em um cubo axial 42. Aspalhetas 40 permitem que o fluido passe através da parte 34durante o enchimento e esvaziamento da FFCV. A parte 34 é depreferência feita de um material que não interagirá com acarga que, dependendo de seu constituinte, pode ser um metalde alta resistência (isto é aço inoxidável) ou composto re-forçado e é fabricada como uma peça única.
O anel 36 inclui uma parte cônica ou curva 44 emsua extremidade. Esta parte de curva 44 pretende prender otecido 20 contra a parte 32. Sob este aspecto, a parte 32inclui uma parte de recepção de anel circular 46. A parte 46inclui uma superfície curvada ou chanfrada anular 48 paraengatar de modo correspondente a parte curvada 44 do anel36. Localizado no centro da parte 32 está um elemento de re-cepção de parafuso de retenção 50. Sob este aspecto, um pa-rafuso de retenção 52 é fornecido que passa através do cubo42 e uma abertura axial 53 no elemento 50. Uma parte roscada54 de parafuso 52 recebe uma porca 56 que é roscada parabaixo depois que o tecido 2 0 é posicionado entre a parte 44e a superfície 48.
Depois que a parte tubular da FFCV é apropriada-mente pregueada e as pregas vedadas ou de outro modo ligadasno lugar de modo a reduzir a extremidade para a circunferên-cia apropriada, o mecanismo de retenção 3 0 é então colocadona mesma. À parte 44 e a superfície 48 criam superfícies cô-nicas conformadas entre as quais o tecido é preso. 0 apertodo parafuso 52 gera uma vedação entre dois lados do tecidoque é capaz de suportar um diferencial de pressão substanci-al e impede o egresso de fluido (por exemplo, a partir dointerior 58 para o exterior 60 da FFCV) . Se necessário, umvedante pode também ser usado nesta área para assegurar queuma vedação ocorreu. A geometria cônica gera carga compres-siva maior no tecido que em uma placa plana simples com amesma carga axial e possui uma tendência de autocentraliza-ção quando carregada.A parte curvada 44 do anel 3 6 se projeta no ladode pressão maior (interior 58) do tecido de modo que a pres-são de fluido crescente ocasiona força de vedação crescenteentre o tecido e a superfície 48. As partes curvadas são di-vergentes e conferem uma geometria de transição gentil queresulta em concentrações de tensão reduzidas no tecido e a-perfeiçoam a durabilidade do tecido.
Note, o uso de raios de relevo na região não presado mecanismo 3 0 pode também reduzir as mudanças de geometria de aperto localizadas para uma faixa de carregamento e con-dições de movimento.
A força de retenção exigida é gerada pela aplica-ção de carga linear simples por um elemento de mancai decarga ou parafuso de retenção 52. Outros tipos de dispositi- vos podem também ser usados tal como o grampo de mola comliberação hidráulica ou de ar ou um dispositivo de travamentosobre o centro ou outros dispositivos adequados para o pro-pósito .
Note que, desde que à parte 32 também está em con- tato com a carga, bem como quaisquer outros componentes ousuperfícies em contato com a carga, também deve ser feita deum material que não interage com a carga que, dependendo doconstituinte do mesmo, pode ser como acima mencionado, metalde alta resistência (isto é, aço inoxidável) ou um materialcomposto reforçado. À parte 32 possui um número de orifíciosde fluxo de fluido 62. Estes podem ser definidos por palhe-tas (não mostradas) que conectam o elemento 50 na parte derecepção de anel 46. Em adição, a parte 32 inclui uma exten-são tubular 64 tendo seu interior em comunicação fluida comos orifícios de fluxo de fluido 62. Tal extensão 64 pode serassim configurada para fornecer vedação e orifícios com umdispositivo de enchimento ou esvaziamento. Um dispositivo detampa 66 é afixado vedando a extensão 64 que pode ser abertapara permitir o enchimento ou esvaziamento de carga. Um en-gate de reboque 68 pode ser afixado η tampa 66 ou em outraslocalizações no mecanismo de retenção 3 0 para prender um ca-bo de reboque. Isto, é claro, é somente para propósitos deilustração e configuração apropriada e localização (ões) domesmo serão evidentes para alguém versado na técnica.O mecanismo de retenção acima mencionado, possuivantagens subordinadas evidentes. Estas incluem a habilidadepara aumentar a pressão no tecido pelo aperto do elemento demancai de carga de modo a aumentar a força de retenção, senecessário. Também, as concentrações de tensão reduzidas notecido são devidas às mudanças de geometria relativamentegentil entre as superfícies que fornecem a retenção. 0 equi-pamento de vedação e ligação convencional pode ser facilmen-te incorporado, se necessário. Em adição, as superfícies deretenção podem ser modificadas por diferentes aplicações.Por exemplo, pode ser muito rasa para superfícies planas dotecido e mais aguda para cargas de compressão maiores ou ondea elasticidade do tecido é um fator. Também, a configuraçãodo mecanismo de retenção pode ser tal que a força de reboqueno mesmo poderia ser usada para adicionar à força de reten-ção gerada, como será evidente a alguém versado na técnica.Embora uma modalidade preferida tenha sido descri-ta e representada em detalhe aqui, seu escopo não deve dessemodo ser limitado; em vez disto seu escopo deve ser determi-nado por aquele das reivindicações anexas.

Claims (12)

1. Embarcação de contenção de fluido flexível (10)para o transporte e/ou contenção de carga compreendendo ummaterial fluido ou fluidificável, a dita embarcação compre-endendo:uma estrutura tubular flexível alongada (12) tendoum interior e exterior e sendo compreendida de tecido tendouma primeira circunferência;um dispositivo para tornar a dita estrutura tubu-lar impermeável;a dita estrutura tubular tendo uma extremidade di-anteira (14) e uma extremidade traseira (16);um dispositivo para encher e esvaziar a dita em-barcação de carga;em que pelo menos uma das dita extremidade dian-teira (14) ou extremidade traseira (16) é assim formada demodo a definir uma abertura tendo uma segunda circunferênciaque é menor que aquela da primeira circunferência; eum mecanismo de sujeição (30) para fechar a ditaabertura, o dito mecanismo tendo uma parte de recepção emque a dita extremidade é inserida entre as duas superfíciescooperantes (36, 46) e depois disto uma força de sujeição écolocada nas mesmas prendendo a dita extremidade entre assuperfícies cooperantes desse modo afixando o dito mecanismona dita extremidade, em que o dito dispositivo de sujeição(30) compreende uma parte de anel (36) e uma superfície derecepção de anel (46) que definem as ditas duas superfíciescooperantes,a dita embarcação sendo CARACTERIZADA adicional-mente pelo fato de que a dita parte de anel (36) inclui umelemento se estendendo radialmente aumentado (44) que é cur-vo e se estende para fora.
2. Embarcação, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que a superfície de recepção deanel (46) inclui uma superfície curvada complementar (48)àquela do elemento se estendendo radialmente (44).
3. Embarcação, de acordo com a reivindicação 2,CARACTERIZADA pelo fato de que a dita parte de anel (36) in-clui um cubo axialmente localizado (42) suportado na mesma,a dita superfície de recepção de anel (46) inclui um elemen-to axialmente localizado (50) que é axialmente alinhado como dito cubo e um dispositivo de mancai de carga (52) acopla-do entre o dito cubo (42) e o dito elemento axial (50) demodo a efetuar uma carga entre os mesmos de modo a forneceruma força de sujeição.
4. Embarcação, de acordo com a reivindicação 3,CARACTERIZADA pelo fato de que o dito dispositivo de mancaide carga (52) é ajustável de modo a ajustar a quantidade daforça de sujeição.
5. Embarcação, de acordo com a reivindicação 3,CARACTERIZADA pelo fato de que a dita parte de anel (36) e asuperfície de recepção de anel (46) incluem aberturas (62)que permitem o egresso e ingresso de fluido em e do interiorda estrutura tubular (12).
6. Embarcação, de acordo com a reivindicação 5,CARACTERIZADA pelo fato de que a parte de anel (3 6) está lo-calizada no interior e a superfície de recepção de anel (46)está localizada no exterior com a dita superfície de recep-ção de anel (46) tendo meios para fechar (66) o fluxo defluido para e da estrutura tubular (12).
7. Embarcação, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que o dito mecanismo de sujeição(30) inclui um dispositivo para acoplar (68) um cabo de re-boque no mesmo.
8. Embarcação, de acordo com a reivindicação 6,CARACTERIZADA pelo fato de que o dito mecanismo de sujeição(30) inclui um dispositivo para acoplar (68) um cabo de re-boque no mesmo.
9. Embarcação, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que o dito mecanismo de sujeição(30) é feito de metal ou um composto reforçado.
10. Embarcação, de acordo com a reivindicação 6,CARACTERIZADA pelo fato de que o dito mecanismo de sujeição(30) é feito de metal ou um composto reforçado.
11. Embarcação, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que o dito mecanismo de sujeição(30) está localizado na extremidade dianteira (14) e na ex-tremidade traseira (16).
12. Embarcação, de acordo com a reivindicação 3,CARACTERIZADA pelo fato de que o dito mecanismo de sujeição(30) está localizado na extremidade dianteira (14) e na ex-tremidade traseira (16).
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