CH663904A5

CH663904A5 - LIQUID DISTRIBUTOR FOR A TUBE EXCHANGE COLUMN.

Info

Publication number: CH663904A5
Application number: CH394784A
Authority: CH
Inventors: Eduard Blatter; Ulrich Buehlmann
Original assignee: Kuehni Ag
Priority date: 1984-08-17
Filing date: 1984-08-17
Publication date: 1988-01-29
Also published as: GB8519419D0; GB8520391D0; FR2569129A1; GB2163063A; FR2569129B1; GB2163063B; DE3529114A1

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsverteiler für eine 60 Stoffaustauschkolonne gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. DESCRIPTION The invention relates to a liquid distributor for a mass transfer column according to the preamble of patent claim 1.

Flüssigkeitsverteiler für Stoffaustauschkolonnen dienen dazu, die Flüssigkeit über die in die Kolonne eingesetzten Packungen oder Füllkörperschüttungen zu verteilen. Für ei- 65 nen vollständigen Stoffaustausch zwischen der Flüssigkeit und der Gasphase bzw. für eine gute Trennung ist eine möglichst gleichmässige Verteilung der Flüssigkeit über den Kolonnenquerschnitt erforderlich. Und zwar auch dann, wenn die Packungen oder Füllkörperschüttungen selbst eine Verteilung der Flüssigkeit bewirken, weil sonst ihr oberer Teil im wesentlichen ungenutzt bleibt. Liquid distributors for mass transfer columns serve to distribute the liquid over the packings or packed beds inserted into the column. For a complete mass exchange between the liquid and the gas phase or for a good separation, the most uniform possible distribution of the liquid over the column cross-section is required. This is true even if the packings or packed beds themselves cause the liquid to be distributed, because otherwise the upper part thereof remains essentially unused.

Bekannte Flüssigkeitsverteiler der eingangs genannten Art sind die sogenannten Rinnen- oder Kastenverteiler. Sie bestehen aus im Querschnitt rechteckigen, an den Stirnseiten geschlossenen Rinnen, die horizontal nebeneinander angeordnet sind. Die Flüssigkeit wird den Rinnen durch einen quer über ihnen angeordneten Vorverteiler zugeführt und läuft durch in den oberen Längsrändern der Rinnen vorgesehene, vertikale Schlitze ab. Known liquid distributors of the type mentioned at the outset are the so-called channel or box distributors. They consist of channels that are rectangular in cross-section and closed on the end faces, which are arranged horizontally next to each other. The liquid is fed to the troughs through a pre-distributor arranged above them and runs off through vertical slots provided in the upper longitudinal edges of the troughs.

Es tritt also aus jedem Schlitz ein Flüssigkeitsstrahl aus, so dass für eine gleichmässige Verteilung der Flüssigkeit sehr viele eng aufeinanderfolgende Schlitze erforderlich wären. Die Anzahl der Schlitze ist aber nicht nur aus konstruktiven Gründen sondern auch deswegen begrenzt, weil sich in der Praxis vor allem bei kleineren Flüssigkeitsbelastungen gezeigt hat, dass eine grosse Anzahl Schlitze zu stark unterschiedlichen Teilströmen führt. A liquid jet emerges from each slot, so that a very large number of closely spaced slots would be required for an even distribution of the liquid. The number of slots is not only limited for design reasons but also because in practice it has been shown, especially with smaller liquid loads, that a large number of slots lead to very different partial flows.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen konstruktiv einfachen Verteiler der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit wenigen Austrittsöffnungen sowohl grosse wie auch kleine Flüssigkeitsmengen gleichmässig längs des Kanals verteilt. The invention has for its object to provide a structurally simple distributor of the type mentioned, which distributes both large and small amounts of liquid evenly along the channel with a few outlet openings.

Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsar-ten sind in den Patentansprüchen 2 bis 11 umschrieben. The solution to this problem according to the invention is the subject of claim 1. Preferred embodiments are described in claims 2 to 11.

Infolge der erfindungsgemässen Ausgestaltung der Aus-trittsöffnungen ist die Strömungsrichtung der Flüssigkeit beim Austreten aus der Austrittsöffnung horizontal entlang der Seitenwand gerichtet, so dass sich die Flüssigkeit in Kanallängsrichtung über die Seitenwand ausbreitet, an ihr herabläuft und unten abtropft. Eine gleichmässige Verteilung der Flüssigkeit in Kanallängsrichtung lässt sich so mit wenigen, einfach ausgestalteten Austrittsöffnungen erreichen, wobei der Abstand zweckmässig so bemessen wird, dass die Bereiche, über die sich die aus benachbarten Austrittsöffnungen austretende Flüssigkeit ausbreitet, annähernd aneinander angrenzen. As a result of the configuration of the outlet openings according to the invention, the direction of flow of the liquid as it emerges from the outlet opening is directed horizontally along the side wall, so that the liquid spreads in the longitudinal direction of the channel over the side wall, runs down there and drips down. A uniform distribution of the liquid in the longitudinal direction of the channel can thus be achieved with a few, simply designed outlet openings, the distance being expediently dimensioned such that the regions over which the liquid emerging from neighboring outlet openings spread are approximately adjacent to one another.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Kanalabschnitts eines Flüssigkeitsverteilers für eine Stoffaustauschkolonne, 1 is a perspective view of a channel section of a liquid distributor for a mass transfer column,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II —II in Fig. 1, in grösserem Massstab, 2 shows a section along the line II -II in Fig. 1, on a larger scale,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III—III in Fig. 1, in grösserem Massstab, 3 shows a section along the line III-III in FIG. 1, on a larger scale,

Fig. 4 einen Fig. 3 entsprechenden Schnitt durch eine Variante der Austrittsöffnungen, 4 a section corresponding to FIG. 3 through a variant of the outlet openings,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Kanalabschnitts gemäss Fig. 1, dessen Seitenwand mit einem Gewebeband versehen ist, in kleinerem Massstab, 5 is a side view of a channel section according to FIG. 1, the side wall of which is provided with a fabric tape, on a smaller scale,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Kanalabschnitts eines anderen Flüssigkeitsverteilers, 6 is a perspective view of a channel section of another liquid distributor,

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII—VII in Fig. 6, und 7 shows a section along the line VII-VII in Fig. 6, and

Fig. 8 einen Schnitt durch die Seitenwand eines Kanals eines weiteren Flüssigkeitsverteilers. Fig. 8 shows a section through the side wall of a channel of a further liquid distributor.

Bei allen im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen besteht der Flüssigkeitsverteiler aus mehreren, horizontalen, parallel nebeneinander angeordneten Kanälen, die im Querschnitt rechteckig, oben offen und an den Stirnseiten geschlossen sind, und einem quer über die Kanäle verlaufenden, üblichen Vorverteiler, durch den die Flüssigkeit den Kanälen zugeführt wird. Der Vorverteiler und die Kanäle sind in der bei offenen Rinnen- bzw. Kastenverteilern übli In all of the exemplary embodiments described below, the liquid distributor consists of a plurality of horizontal channels arranged in parallel next to one another, which are rectangular in cross section, open at the top and closed on the end faces, and a customary pre-distributor running across the channels, through which the liquid passes through the channels is fed. The pre-distributor and the channels are common in open channel or box distributors

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chen Weise im Kopf einer Stoffaustauschkolonne angeordnet (in der Zeichnung nicht dargestellt). Chen way arranged in the head of a mass transfer column (not shown in the drawing).

Der in Fig. 1 dargestellte Kanalabschnitt 1 ist aus Blech gebildet und hat zwei vertikale Seitenwände 2, 3 sowie einen horizontalen Boden 4. Die Seitenwände 2, 3 haben in ihrem oberen Teil, in Kanallängsrichtung in gleichen Abständen voneinander angeordnete, rechteckige Löcher 6, die durch in einem Abstand über ihnen angeordnete und durch Stege 7, 8 (Fig. 3) einstückig mit den Seitenwänden verbundene Abdeckungen 9 abgedeckt sind. (Bei der Herstellung werden die Abdeckungen 9 mittels eines Stanzstempels an ihren beiden Längsseiten von der Seitenwand 2, 3 abgetrennt und aus ihr herausgedrückt.) Zwischen den Längsrändern der Abdek-kungen 9 und Löcher 6 sind vertikale Austrittsschlitze 11,12 für die Flüssigkeit gebildet. Die Schlitze 11,12 bzw. die beiden Längsränder jedes Schlitzes liegen in einer zur Seitenwand 2, 3 senkrechten Ebene, und die Abdeckungen 9 verlaufen parallel zur Seitenwandebene. The channel section 1 shown in Fig. 1 is formed from sheet metal and has two vertical side walls 2, 3 and a horizontal bottom 4. The side walls 2, 3 have in their upper part, in the longitudinal direction of the channel at equal distances from each other, rectangular holes 6, the are covered by covers 9 arranged at a distance above them and integrally connected to the side walls by webs 7, 8 (FIG. 3). (During manufacture, the covers 9 are separated from the side wall 2, 3 and pressed out of them by means of a punch on their two longitudinal sides.) Vertical outlet slots 11, 12 for the liquid are formed between the longitudinal edges of the covers 9 and holes 6. The slots 11, 12 or the two longitudinal edges of each slot lie in a plane perpendicular to the side wall 2, 3, and the covers 9 run parallel to the side wall plane.

Die unteren Ränder 14 der Seitenwände 2 und 3 sind zickzackförmig ausgebildet und ragen nach unten über den Boden 4 hinaus. Die zickzackförmige Kante des Rands 14 bildet eine Tropfkante. Der Zickzackverlauf ist dabei so gewählt, dass die vertikalen Mittellinien 16,17 zwischen benachbarten Austrittsschlitzen 11, 12 je durch den eingeschnittenen Scheitel 18 zwischen zwei benachbarten, nach unten ragenden Zacken 19 verlaufen. The lower edges 14 of the side walls 2 and 3 are zigzag-shaped and project downward beyond the bottom 4. The zigzag edge of the edge 14 forms a drip edge. The zigzag course is chosen such that the vertical center lines 16, 17 between adjacent outlet slots 11, 12 each run through the incised apex 18 between two adjacent, downwardly projecting tines 19.

Für die Zeichnung ist eine Flüssigkeitsbelastung angenommen, bei welcher der Flüssigkeitspegel 20 eine mittlere Höhe der Löcher 6 erreicht. Die aus einem Loch 6 austretende Flüssigkeit teilt sich in zwei aus den beiden Austrittsschlitzen 11 und 12 ausströmende Teilströme, deren durch Pfeile 21, 22 angedeutete Strömungsrichtungen infolge der Abdeckung 9 annähernd horizontal und parallel zur Seitenwand 2, 3 gerichtet sind. Die Flüssigkeit breitet sich beidseits der Abdeckung 9 in Kanallängsrichtung über die Seitenwand 2, 3 aus und läuft an dieser herab. Die Ausbreitungsbereiche der Flüssigkeit sind in der Zeichnung angedeutet und mit 23, 24 bezeichnet. Bei der angenommenen Flüssigkeitsbelastung grenzen die Ausbreitungsbereiche 23,24 der aus einander zugewandten Austrittsschlitzen 11, 12 benachbarter Abdeckungen 9 austretenden Flüssigkeitsströme am Rand 14 der Seitenwand 2, 3 aneinander an. Von den Zak-ken 19 tropft oder läuft die Flüssigkeit dann — wie durch Pfeile 26 angedeutet — ab auf die oberste Packung bzw. Füllkörperschüttung der Kolonne. Es hat sich gezeigt, dass der gewählte Zickzackverlauf der Tropfkante ein gleichmäs-sig über die Zacken 19 verteiltes Abtropfen bzw. Ablaufen der Flüssigkeit gewährleistet, wobei die Anordnung der Einschnitte 18 in den Mittellinien 16, 17 die gleichmässige Verteilung auch unter den Abdeckungen 9 und in der Mitte 17 zwischen den Abdeckungen 9 sicherstellt. For the drawing, a liquid load is assumed, in which the liquid level 20 reaches an average height of the holes 6. The liquid emerging from a hole 6 is divided into two partial flows flowing out of the two outlet slots 11 and 12, the flow directions of which are indicated by arrows 21, 22 as a result of the cover 9 being directed approximately horizontally and parallel to the side wall 2, 3. The liquid spreads on both sides of the cover 9 in the longitudinal direction of the channel over the side wall 2, 3 and runs down the latter. The spreading areas of the liquid are indicated in the drawing and designated 23, 24. Given the assumed liquid load, the spreading regions 23, 24 of the liquid flows emerging from mutually facing outlet slots 11, 12 of adjacent covers 9 adjoin one another at the edge 14 of the side wall 2, 3. Then, as indicated by arrows 26, the liquid drips or runs from the zippers 19 onto the uppermost packing or packed bed of the column. It has been shown that the selected zigzag course of the drip edge ensures a uniform drip or drainage of the liquid distributed over the prongs 19, the arrangement of the incisions 18 in the center lines 16, 17 ensuring the even distribution even under the covers 9 and in the middle 17 between the covers 9 ensures.

Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 bis 3 ist die Breite der Austrittsschlitze 11,12 über die ganze Länge konstant (Fig. 3). Bei üblichen Arbeitsbereichen, d.h. nicht sehr grossen Abweichungen in der Flüssigkeitsbelastung, wird damit eine genügend gleichmässige Verteilung der Flüssigkeit erreicht. Für sehr grosse Arbeitsbereiche (sehr kleine bis sehr grosse Flüssigkeitsbelastungen) wird vorzugsweise eine von oben nach unten verjüngte Schlitzbreite gewählt, d.h. die Abdeckung 9 oben weiter nach aussen gebogen als unten, wie in Fig. 4 dargestellt. Dadurch wird erreicht, dass die Breite der Ausbreitungsbereiche 23,24 auch bei stark variierender Flüssigkeitsbelastung immer gleich bleibt. In the exemplary embodiment from FIGS. 1 to 3, the width of the outlet slots 11, 12 is constant over the entire length (FIG. 3). For usual work areas, i.e. not very large deviations in the liquid load, a sufficiently even distribution of the liquid is achieved. For very large work areas (very small to very large liquid loads), a slit width that is tapered from top to bottom is preferred, i.e. the cover 9 is bent further outwards at the top than at the bottom, as shown in FIG. 4. It is thereby achieved that the width of the spreading areas 23, 24 always remains the same even when the liquid load varies greatly.

Um eine gleichmässige Verteilung der Flüssigkeit auch bei kleinsten Flüssigkeitsbelastungen zu gewährleisten, To ensure an even distribution of the liquid even with the smallest liquid loads,

kann, wie in Fig. 5 dargestellt, zwischen den Abdeckungen 9 und dem Rand 14 ein Gewebeband 28 auf die Seitenwand 2, 3 aufgebracht werden, das die Flüssigkeit aufsaugt und die Flüssigkeitsausbreitung in Kanallängsrichtung vergleich-mässigt. 5, a fabric band 28 can be applied to the side wall 2, 3 between the covers 9 and the edge 14, which tape absorbs the liquid and uniformizes the liquid spreading in the longitudinal direction of the channel.

Der in Fig. 6 und 7 dargestellte Kanalabschnitt 31 einer Variante des Flüssigkeitsverteilers unterscheidet sich vom in Fig. 1 bis 3 dargestellten Kanalabschnitt 1 durch die andere Ausgestaltung der Austrittsöffnungen und das Fehlen des zickzackförmigen Rands. Die Seitenwände 32, 33 des Kanalabschnitts 31 haben in Kanallängsrichtung voneinander distanzierte, vertikal vom oberen Rand nach unten verlaufende Einschnitte. Die beiden an einen Einschnitt angrenzenden Seitenwandteile sind in der Zeichnung mit 34, 35 bezeichnet. Der eine Seitenwandteil 34 ist aus der Seitenwandebene nach aussen gebogen, und zwar so, dass sein Längsrand 36 (Fig. 7) in einem Abstand vor dem Längsrand 37 des anderen Seitenwandteils 35 liegt und die an den Längsrand 36 angrenzende Fläche 38 des Seitenwandteils 34 parallel zur Seitenwandebene verläuft. Die durch die Längsränder 36, 37 begrenzten Austrittsschlitze sind mit 39 bezeichnet. The channel section 31 shown in FIGS. 6 and 7 of a variant of the liquid distributor differs from the channel section 1 shown in FIGS. 1 to 3 by the different configuration of the outlet openings and the absence of the zigzag-shaped edge. The side walls 32, 33 of the channel section 31 have incisions spaced apart from one another in the channel longitudinal direction and running vertically downward from the upper edge. The two side wall parts adjoining an incision are designated 34, 35 in the drawing. One side wall part 34 is bent outward from the side wall plane, in such a way that its longitudinal edge 36 (FIG. 7) lies at a distance from the longitudinal edge 37 of the other side wall part 35 and the surface 38 of the side wall part 34 adjoining the longitudinal edge 36 is parallel runs to the side wall level. The outlet slots delimited by the longitudinal edges 36, 37 are designated by 39.

Die Flüssigkeit strömt — wie durch den gestrichelten Pfeil 40 angedeutet — annähernd horizontal entlang der Seitenwand 32 aus, verteilt sich dadurch in Kanallängsrichtung über diese und tropft — wie durch die gestrichelten Pfeile 41 angedeutet — an der zwischen,der Seitenwand 32 und dem Kanalboden 42 gebildeten Tropfkante 43 ab. Ein gleichmäs-siges Abtropfen längs der Kante 43 erfolgt allerdings nur, wenn die Kante genau horizontal gerichtet ist und keine das Abtropfen an einzelnen (unregelmässig verteilten) Stellen bevorzugende Unebenheiten hat. Um ein Abtropfen an regelmässig verteilten Stellen zu erreichen, können die Seitenwände 32, 33 ebenso wie die Seitenwände 2, 3 mit einem gezackten Rand versehen werden. The liquid flows out - as indicated by the dashed arrow 40 - approximately horizontally along the side wall 32, is thereby distributed in the longitudinal direction of the channel and drips - as indicated by the dashed arrows 41 - at the one formed between the side wall 32 and the channel bottom 42 Drip edge 43. Even dripping along the edge 43 only takes place if the edge is directed exactly horizontally and does not have any unevenness favoring the dripping at individual (irregularly distributed) locations. To achieve dripping at regularly distributed locations, the side walls 32, 33 as well as the side walls 2, 3 can be provided with a serrated edge.

Wenn die Seitenwände des Kanalabschnitts eine genügende Dicke haben, können die Austrittsöffnungen gemäss Fig. 8 auch durch schräg durch die Seitenwände hindurch verlaufende Schlitze 45 gebildet sein, die entsprechend den Schlitzen 39 angeordnet sein können. Voraussetzung dafür, dass die Flüssigkeit annähernd horizontal entlang den Seitenwänden austritt, ist dabei, dass der Winkel, unter dem die Wände der Schlitze 45 zur Seitenwandebene verlaufen, klein ist und vorzugsweise nicht mehr als 45° beträgt. If the side walls of the channel section have a sufficient thickness, the outlet openings according to FIG. 8 can also be formed by slots 45 which run obliquely through the side walls and which can be arranged corresponding to the slots 39. A prerequisite for the liquid to emerge approximately horizontally along the side walls is that the angle at which the walls of the slots 45 run to the side wall plane is small and is preferably not more than 45 °.

Die Schlitze 11,12, 39 und 45 können statt vertikal auch schräg angeordnet sein. Beispielsweise können die Abdek-kungen 9 nach oben verjüngt sein, so dass die Schlitze 11,12 nach oben konvergieren. The slots 11, 12, 39 and 45 can also be arranged obliquely instead of vertically. For example, the covers 9 can be tapered upwards so that the slots 11, 12 converge upwards.

Der Flüssigkeitsverteiler kann auch ein geschlossener Kanal- oder Rohrverteiler mit im Querschnitt rechteckigen Kanälen bzw. Rohren sein, die zum Beispiel in der Art eines Gitters oder Rosts miteinander verbunden sind. Die Kanäle bzw. Rohre können dabei entsprechend dem Abschnitt 1 oder 31 ausgebildet und oben durch eine Abdeckung abgeschlossen sein. Die Flüssigkeit kann in diesem Fall im Verteiler unter Druck, z. B. unter dem hydrostatischen Druck der Flüssigkeitssäule in einem Zuführbehälter stehen. The liquid distributor can also be a closed channel or pipe distributor with channels or pipes which are rectangular in cross section and which are connected to one another in the manner of a grid or grate, for example. The channels or pipes can be designed in accordance with section 1 or 31 and closed at the top by a cover. The liquid can in this case in the distributor under pressure, for. B. stand under the hydrostatic pressure of the liquid column in a feed container.

Dadurch wird die horizontale Ausströmgeschwindigkeit der Flüssigkeit aus den Austrittsschlitzen 11, 12, 39 und damit auch die Breite der Bereiche 23, 24 erhöht, so dass noch weniger Austrittsschlitze als bei den offenen Verteilern gemäss Fig. 1 und 6 erforderlich sind. This increases the horizontal outflow velocity of the liquid from the outlet slots 11, 12, 39 and thus also the width of the areas 23, 24, so that even fewer outlet slots are required than in the open distributors according to FIGS. 1 and 6.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

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2nd

PATENT CLAIMS

1. Liquid distributor for a mass transfer column, with a plurality of horizontal channels (I; 31), the side walls (2, 3; 32, 33) of which have outlet openings (11, 12; 39; 45), characterized in that the outlet openings 5 (11, 12; 39; 45) are designed such that the liquid is approximately horizontal (21, 22; 40) along the side walls (2,

3; 32, 33) flows out.

2. Liquid distributor according to claim 1, wherein the outlet openings are formed by slots (11, 12; 39), io one of which has a longitudinal edge (37) in the side wall plane, characterized in that the other longitudinal edge (36) is at a distance outside the Sidewall level lies.

3. Liquid distributor according to claim 2, characterized in that the other longitudinal edge (36) on a part 15 (9; 34) of the side wall (2, 3; 32, 33) is formed, which by one or two cuts from the side wall ( 2, 3; 32, 33) is separated and bent outwards from it.

4. Liquid distributor according to claim 3, characterized in that at least the surface (9; 38) of the outwardly bent side wall part (9; 34) adjoining the other longitudinal edge 20 (36) runs approximately parallel to the side wall plane.

5. Liquid distributor according to one of claims 2 to 4, characterized in that the two longitudinal edges (36, 25 37) of each slot (11, 12; 39) in a to the side wall (2, 3;

32, 33) are at least approximately vertical.

6. A liquid distributor according to claim 1, in which the outlet openings are formed by slots (45), characterized in that the slots (45) run obliquely through the side wall.

7. Liquid distributor according to one of claims 2 to 6, characterized in that the slots are tapered downwards (Fig. 4).

8. Liquid distributor according to one of claims 1 to 7, 35 characterized by a fabric web (28) attached to the side walls (2, 3) at a distance below the outlet openings (11, 12).

9. Liquid distributor according to one of claims 1 to 8, characterized in that the side walls (2, 3) provided with the outlet openings 40 (11, 12) project downward over the channel base (4) and their lower edges (14) Have jags (19), preferably zigzag-shaped.

10. Liquid distributor according to one of claims 1 to 45 9, characterized in that holes (6) are provided in the side walls (2, 3) which are covered by covers (9) arranged at a distance above them, the lower part ( 8) is connected to the side wall (2, 3), the outlet openings (11, 12) being formed between the lateral edges of the covers (9) and holes (6).

11. Liquid distributor according to claim 1, characterized in that the outlet openings are formed by slots which run obliquely to the vertical.

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