CN100400965C - 一种固体燃料火炬 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固体燃料火炬，解决目前的火炬在低温、低压。大风等天气下燃烧不稳定、燃烧时间短。火焰颜色淡、可视性较差等问题。所述火炬包括装载团体或凝胶燃料的燃料仓，与所述燃料仓上端相连的燃烧器，燃烧器侧壁上有孔，燃烧器内部设有热反馈装置，热反馈装置的下端紧贴燃料；与所述燃料仓下端相连的推进器，推动燃料向所述燃烧器移动。所述火炬中燃烧器的多孔和热反馈结构，能够保持火炬在大风、低温。低压等恶劣天气下稳定、持续燃烧，还能提高火焰的燃烧浓度，从而增加火焰颜色；增强火炬的可视性。满足各种展示功能。

Description

一种固体燃料火炬

技术领域

本发明涉及火炬领域，特别是涉及一种固体燃料火炬。

背景技术

火炬通常用于大型体育盛会，由运动员高举运动火炬进行接力长跑。传统的火炬一般采用液化燃料，如丁烷、丙烷、丙烯类液化燃料，也有使用固体燃料的火炬，但设计比较简单。

由于运动火炬需要长时间在户外燃烧，所以极易受外界环境的影响。目前，与所述液化或固体燃料配合使用的燃烧系统都存在以下问题：在高海拔(如珠穆朗玛峰)、寒冷环境或水底环境下，火炬的燃烧都存在严重缺陷，甚至无法燃烧。因为在低温、低压条件下，由于燃料的原因火焰很容易熄灭，或者由于燃料燃烧不充分而使火焰浓度降低，影响火焰的颜色。而在大风天气下，火焰更容易被吹灭，或者被大风吹散而无法看到火焰的颜色。如果需要在水底环境中使用火炬，由于燃料在水中燃烧不充分而容易造成火焰熄灭。

总之，传统的各类火炬在低温、低压、大风等自然环境下，都存在燃烧不稳定、燃烧时间短，火焰颜色淡、可视性较差等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种固体燃料火炬，以解决目前的火炬在低温、低压、大风等天气下燃烧不稳定、燃烧时间短、火焰颜色淡、可视性较差等问题。

为解决上述技术问题，根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术方案：

一种固体燃料火炬，包括装载固体或凝胶燃料的燃料仓，还包括：与所述燃料仓上端相连的燃烧器，燃烧器侧壁上有孔，燃烧器内部设有热反馈装置，热反馈装置的下端紧贴燃料；与所述燃料仓下端相连的推进器，推动燃料向所述燃烧器移动。

其中，所述热反馈装置为与燃烧器侧壁结构相同的反馈结构，套接在燃烧器的内部，所述反馈结构的侧壁上有孔；或者，所述热反馈装置为反馈片，环绕燃烧器的内侧壁设置，反馈片上有孔。其中，所述反馈片紧贴燃料的一端为尖状，并插入燃料。

所述火炬还包括：热反馈网，位于所述热反馈装置的中下部，并靠近燃料。

所述火炬还包括：位于所述热反馈装置顶端的挡板。

所述火炬还包括：位于所述燃烧器上方的防风板，板上有小孔或狭缝。

所述火炬还包括：罩在所述燃烧器外部的整流罩，其上端口敞开，底部与燃料仓的上端相连。其中，所述整流罩的底部设有孔。

所述火炬还包括：位于所述燃烧器与整流罩之间的环套，环套上设有孔。

所述火炬还包括：连接在所述推进器下端的灭火装置。

所述火炬还包括：罩在所述火炬外部的外壳，与所述燃料仑相连，外壳上端口敞开，下端口设有孔。

其中，所述推进器为弹簧装置，与一活塞相连，通过所述活塞推动燃料；或者，所述推进器为气动装置，与一活塞相连，通过所述活塞推动燃料。

一种固体燃料火炬，包括装载固体或凝胶燃料的燃料仓，还包括：与所述燃料仓上端相连的燃烧器，燃烧器侧壁封闭，燃烧器内部设有热反馈装置，热反馈装置的下端紧贴燃料；环绕在燃烧器四周外侧的绝热层；与所述燃料仑下端相连的推进器，推动燃料向所述燃烧器移动。

所述火炬还包括：贴在所述燃料仓上端内壁的绝热层，在接近燃烧器的部位。

所述火炬还包括：热反馈网，位于所述热反馈装置的中下部，并靠近燃料。

所述火炬还包括：罩在所述火炬外部的外壳，与所述燃料仓相连，外壳上端口敞开，下端口设有孔。

所述火炬还包括：连接在所述推进器下端的灭火装置。

一种燃烧器，包括：带孔的侧壁，以及位于侧壁内侧的热反馈装置，热反馈装置的下端紧贴燃料。

其中，所述热反馈装置为与燃烧器侧壁结构相同的反馈结构，套接在侧壁的内侧，所述反馈结构的侧壁上有孔；或者，所述热反馈装置为反馈片，环绕侧壁的内侧设置，反馈片上有孔。其中，所述反馈片紧贴燃料的一端为尖状，并插入燃料。

所述燃烧器还包括：热反馈网，位于所述热反馈装置的中下部，并靠近燃料。

所述燃烧器还包括：位于所述热反馈装置顶端的挡板。

一种燃烧器，包括：封闭的侧壁，环绕在侧壁外侧的绝热层，以及位于侧壁内侧的热反馈装置，热反馈装置的下端紧贴燃料。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

首先，所述火炬针对固体燃料设计，主要包括燃烧器、装载固体燃料的燃料仓和推进器，由所述推进器推动固体燃料在燃烧器中持续燃烧。在大风天气下，当大风从各个方向吹向火炬时，由于所述燃料器的侧壁上有孔，能够降低空气流动的速度，限制通过燃烧器的风速，因此大风很难将火焰吹灭。而且，所述多孔结构还能使空气在燃烧器中流通，促进空气中的氧气与燃料充分混合，进而促进燃料燃烧。

而燃烧器内部设置的热反馈装置，其下端紧贴固体燃料，能够将燃料燃烧放出的热量反馈给燃料的燃烧表面，促进燃料继续燃烧。因此，在大风天气下，当火焰被吹灭时，燃料根据热反馈提供的热量可以继续燃烧；在低温、低压天气下，当燃料由于气温或气压太低而很难持续燃烧时，也可以根据热反馈提供的热量继续燃烧。而且，热反馈装置上设有孔，能够促进火焰传递，还能促进空气流通。

总之，所述燃烧器的多孔和热反馈结构，能够保持火炬在大风、低温、低压等恶劣天气下稳定、持续燃烧，还能提高火焰的燃烧浓度，从而增加火焰颜色，增强火炬的可视性，满足各种展示功能。

其次，在所述热反馈装置中还添置了热反馈网，位于热反馈装置的中下部，并靠近固体燃料。一方面，所述热反馈网也能够将燃料燃烧放出的热量反馈给燃料的燃烧表面，促进燃料继续燃烧；另一方面，位于燃料的上方，还能起到定位的作用，防止燃料在燃烧过程中冲出燃烧器。

再次，罩在所述燃烧器外部的整流罩，能够遮挡四周的大风，减弱风速，保持火焰的形状。而且，整流罩的底部设有孔，也能起到降低风速的作用优选的，在整流罩和燃烧器之间又设了一层多孔环套，与燃烧器的多孔侧壁配合，能够大大减小风速。

再次，在燃烧器中，位于所述热反馈装置顶端的挡板，一方面能够起到挡风作用，防止大风吹灭火焰；另一方面还能起到反焰作用，在低温、低压天气下，压着火焰促进燃料燃烧。而且，为了实现挡风功能，与燃烧器留有距离的上方还设置了一个较大的防风板，板上有小孔或狭缝，在挡风的同时还保持空气流通，并降低风速。

再次，推进器的下端还设置了灭火装置，能够随时熄灭火炬。

最后，本发明实施例还提供了一种用于水下环境的固体燃料火炬，与上述火炬不同之处在于：第一，与之配合使用的是一种半封闭式燃烧器，燃烧器侧壁的孔封闭，因为水中没有大风吹过；第二，燃烧器四周粘贴绝热层，并与燃烧仓隔热连接；第三，无需挡板、防风板、整流罩来遮挡大风。由于水下环境尤其是在水底，温度较低，所以采用绝热层可以防止燃烧器散热太快，一方面避免烧坏火炬外壳，另一方面无法传递出去的热量可以促进燃料燃烧。而且，在燃料仓接近燃烧器的内壁也粘贴了绝热层，避免燃料过热而烧坏燃料仓。

附图说明

图1是本发明实施例所述固体燃料火炬的纵剖面结构示意图；

图2a-1、2a-2、2b-1、2b-2、2c-1、2c-2是本发明实施例中几种燃烧器的结构示意图和俯视图；

图3是本发明实施例中整流罩、燃烧器与燃料仓的连接示意图；

图4是本发明实施例中整流罩与燃烧仓连接的俯视图；

图5a、5b是本发明实施例中半封闭式燃烧器的结构示意图和俯视图；

图6是使用图5所示燃烧器的火炬结构示意图；

图7是本发明实施例所述燃料分段安装的固体燃料火炬结构示意图；

图8是本发明实施例所述凝胶燃料火炬的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例提供了一种火炬，配合固体燃料使用，不仅可以作为普通火炬在野外、训练中使用，还可以用于高山(如珠穆朗玛峰)、水底等自然条件下燃烧展示，可以在各种海拔高度的空气中提供稳定可拍摄展示的火焰，完全满足奥运会需求。而且，所述火炬还能够在探险中用作求救信号发生器。

参照图1，是本发明实施例所述固体燃料火炬的纵剖面结构示意图。所述火炬包括整流罩1、燃烧器2、燃料仓3、燃料4、外壳5、推进器6、灭火装置7，下面进行详细说明。

所述燃料仓3呈管状，内部装载用于燃烧的燃料4，燃料仓3的上端与燃烧器2和整流罩1通过焊接方式连接，下端与推进器6连接，推进器6的下端连接着灭火装置7。所述整流罩1罩在燃烧器2的外部，整流罩1上端口敞开，口型与火炬外观设计一致。外壳5全包在上述部件的外部，与燃料仓3焊接固定。所述火炬整体呈管状，人手通过抓握外壳5举着火炬。

其中，所述推进器6可以是弹簧或者气动装置。如果是弹簧，弹簧的一端连接着一活塞，活塞将燃料4塞住，弹簧的另一端固定在燃料仓3的底部，所述弹簧根据燃料4的燃烧速度，通过活塞自动推动燃料4向燃烧器2移动。弹簧的张力应与燃料强度和燃烧速度进行选择，张力大时燃烧快，反之则燃烧慢。

如果推进器6是一气动装置，则采用充气推进方式。连接原理同上，一端连接活塞，另一端固定在燃料仓3的底部，通过活塞自动推动燃料4向燃烧器2移动。这种推进方式的优点是，所述气动装置安装有稳压阀门，可以自由调节推进动力，从而控制燃料4的燃烧速度。气动装置的充气气体可以选用环保型气雾剂。

所述火炬的工作原理是：利用点火器从顶部点燃火炬，随着燃料4顶端在燃烧器2中燃烧消耗，推进器6推动燃料4连续向燃烧器2移动，以维持火炬持续燃烧。火炬的燃烧速度和火焰高度通过推进器6和燃烧器2内部的热反馈结构控制。

为了实现火炬在大风、低温、低压天气下的稳定燃烧，燃烧器2的设计至关重要。参照图2a、2b、2c，是本发明实施例中几种燃烧器的结构示意图和俯视图。

图2a-1中，燃烧器两端相通，侧壁21呈任意形态的管状，侧壁21四周均部条形孔22，孔宽2-5毫米。侧壁21上孔的形状、大小不限，目的都是为了减小空气流动的速度，控制通过燃烧器的风速。在燃烧器内部，环绕侧壁21设置了多个条形热反馈片23，反馈片23插在侧壁21上，多个反馈片23在燃烧器的中心形成一个中空的柱形，便于火焰传递。每个热反馈片23上设有孔，目的也是便于火焰传递。燃烧器的下端与燃料仓3焊接，部分燃料4进入燃烧器，使反馈片23的下端紧贴燃料4。所述热反馈片23的作用是将燃料燃烧放出的热量反馈给燃料的燃烧表面，促进燃料继续燃烧。

优选的，所述热反馈片23在接近燃料的下端设置为尖状，并插入燃料，与燃料的熔化层接触，能够提高热反馈效果。

在实际应用中，热反馈片23可以为任意形态的片状，热反馈片23上的孔以及侧壁21四周的孔，也可以是任意形态。

虽然侧壁21四周的条形孔能够降低风速，避免火焰被吹灭，但直接从燃烧器顶部方向刮来的大风很容易吹灭火焰，因此在热反馈片23的顶端搭了一个挡板24，参见图22中的俯视图2a-2。所述挡板一方面能够起到挡风作用，防止大风吹灭火焰；另一方面还能起到反焰作用，在低温、低压天气下，压着火焰促进燃料燃烧。

图2b-1是图2a的改进方案，在热反馈片23的中下部靠近燃料的部位，安放了一层热反馈网25。所述热反馈网25采用耐热的反馈丝，穿过各个热反馈片23上的孔固定在所述热反馈片23上，并构成星型网状，如图2b的俯视图2b-2所示。所述热反馈网25主要有两个作用，其一，也能够将燃料燃烧放出的热量反馈给燃料的燃烧表面，促进燃料继续燃烧；其二，位于燃料的上方，还能起到定位的作用，防止燃料在燃烧过程中冲出燃烧器。所述热反馈网也可以由其他热反馈结构代替，如带有条形孔的耐热板等，同样起到热反馈和挡住燃料的作用。

图2c-1是另一种结构的燃烧器，所述燃烧器的侧壁21同样呈管状，侧壁21四周均部条形孔22。与图2a和图2b所示结构不同，图2c中的热反馈装置26是一种与燃烧器侧壁21形状相同的结构，直径小于燃烧器侧壁21，套接在燃烧器侧壁21内。所述热反馈结构26的下端紧贴燃料，将燃烧放热反馈到燃料表面。热反馈结构26四周均部条形孔，便于火焰传递。优选的，在热反馈结构26顶端也可以搭一挡板24，作用如前所述；还可以在靠近燃料的热反馈结构26中下部安放一层热反馈网，促进热反馈，图示未画出。图2c的俯视图2c-2未画出挡板24和热反馈网。

上述图2a、2b、2c示出的燃烧器结构都基于同样的构造原理：燃烧器侧壁设有孔，用于减小从各个方向吹向火炬的大风风速，防止火炬在大风中被吹灭；燃烧器内部设置热反馈结构，用于将燃料燃烧放出的热量反馈给燃烧器表面，提供持续的热能，促进燃料继续燃烧，防止火焰由于低温、低压或大风而熄灭。

在燃烧器的外部，还罩着一整流罩，参照图3，是本发明实施例中整流罩、燃烧器与燃料仓的连接示意图。所述整流罩1焊接在燃料仓3上端，其上端口敞开，口型与火炬外观设计一致。整流罩1采用不锈钢等耐热金属薄筒制成，燃烧器2位于整流罩的底部，与燃料仓3焊接。整流罩1用于进一步遮挡四周的大风，减弱风速，并保持火焰的形状，使火焰更加美观。

优选的，整流罩1的底部，与燃料仓3焊接的部位11也设置成多孔状。参见图4的俯视图。所述多孔结构能够减小风速，并保持空气流通。

优选的，整流罩1的底部与燃烧器2的底部留有距离，通常为2厘米。这样形成的内部空腔结构，能够控制火焰的高度，从而保持火焰浓度，增加火焰颜色，增强火炬的可视性，满足各种展示功能。

优选的，为进一步减小吹向燃烧器的风速，在整流罩1和燃烧器2之间设置了一层多孔环套9，如图3所示。所述环套9四周有多个任意形状的孔，当大风从四周吹向燃烧器时，空气在图示整流罩1、多孔环套9和燃烧器2所形成的结构中流动，多孔的结构一方面控制风速大小，另一方面控制风速方向，从而防止火焰被吹灭。

需要说明的是，本发明提供的燃烧器结构能够很好地起到防风作用，即使不用整流罩，也能保持火炬持续燃烧。

优选的，在火炬的正上方还设置了一块防风板10，能够遮挡从正上方吹向燃烧器的大风。所述防风板10的直径可略大于或略小于燃烧器2直径，呈任意形状，可参考火焰形状设计。防风板10上还可设有小孔或狭缝，在挡风的同时还保持空气流通，并降低风速。通常，防风板10距离燃烧器2上端2厘米处，因为离燃烧器2太高，无法起到挡风作用；太低，又容易遮挡火焰，影响可视性。

火炬的外壳5将整个内部结构包裹起来，外壳5上端口敞开，火焰从中冒出，下端口封闭但设有小孔。整个火炬在多处设有孔，可以保持空气在燃烧器中流通，促进空气中的氧气与燃料充分混合，进而促进燃料燃烧。例如，外壳底部、整流罩底部、防风板的多孔结构与火炬上端的敞开口形成流通通道；环套、燃烧器侧壁、反馈装置的多孔结构也利于空气流通。

上述火炬采用的是一种敞开式燃烧的燃烧器，可用于大风、低温、低压等自然环境下，但无法满足水下持续燃烧的需要。因此，针对水下环境的特点，本发明还提供了一种适用于水下的火炬。与上述火炬最大的不同在于水下火炬采用的燃烧器结构不同，参照图5，是本发明实施例中半封闭式燃烧器的结构示意图和俯视图。

图5a中，所述燃烧器51的侧壁为封闭式，两端相通，所以称为半封闭式燃烧器。因为水下没有大风吹向火炬，所以上述侧壁开孔的结构不适用于水下。但是，水下环境尤其是在水底，温度较低，使得燃烧器散热很快，很容易烧坏火炬外壳。所以，在燃烧器51的四周外侧粘贴绝热层52，使燃烧器51与燃料仓53隔热连接，防止燃烧器散热太快，一方面避免烧坏火炬外壳，另一方面无法传递出去的热量可以促进燃料54燃烧。而且，在燃料仓53接近燃烧器51的内壁也粘贴了绝热层，避免燃料过热而烧坏燃料仓53。

在水下环境，容易造成燃料燃烧不充分，因此也需要热反馈装置来促进燃料燃烧。设在燃烧器51内部的热反馈装置可采用图2a、2b、2c所示的任意一种，如热反馈片。而且，在热反馈装置的中下部安放一层耐热合金网，用作热反馈网55，靠近燃料54既可增强热反馈，又可挡住燃料54向上冒出。如俯视图5b所示，所述热反馈网55也可采用热反馈丝，或者是带有条形孔的耐热板等。

由于水下环境与空气环境的差异，用于水下的火炬不需要整流罩、挡板和防风板。所述火炬结构包括半封闭式燃烧器、燃料仓、装在燃料仓内的燃料、推进器和外壳，优选的可以设置灭火装置。参照图6所示，其中1是引燃条，用于点燃火炬。

本发明实施例提供的敞开式燃烧火炬和半封闭式燃烧火炬都可具有灭火功能。图1所示的灭火装置7连接在推进器6的下端，可采用多种灭火方式。一种简便的方法是：所述灭火装置7为一根连接弹簧下端的牵引线，通过牵引弹簧将燃料拉回燃料仓，使燃料面与空气隔绝而熄火，可参照图7。还有的方式是：所述灭火装置7为灭火器，连接在燃料仓的最底部，灭火器中的一根长管连接到燃烧器2；启动灭火开关，灭火器喷出的灭火剂通过所述长管喷到燃烧器中，致使火焰熄灭，可参照图1或图7。

本发明实施例中，燃料为具有一定形态的固体或凝胶燃料。燃料在燃料仑中的具体形态不限，可以为分段安装，如图7所示，也可以为其他几何形状。燃料仓可以是一种软管，形状可随燃料而设计。参照图8，是凝胶燃料火炬的结构示意图。凝胶燃料没有固体燃料笔直，但也具有一定的形态。

不同燃料需要与相应的燃烧器配合使用，如敞开式燃烧器中，固体燃料或凝胶燃料都可以使用。但在半封闭式燃烧器中，由于用于水下环境，需使用凝胶燃料和能够无氧燃烧的固体燃料。所述无氧燃烧的燃料是指燃料成分中自带氧化剂，可以隔绝体系燃烧；而有氧燃烧的燃料是指需要利用空气中的氧气来维持燃烧。在高海拔或高空自然环境下燃烧的燃料，需要在燃料中添加一定量的氧化剂。为保证火焰颜色，可以在燃料中添加火焰染色剂对火焰染色。

以上提供的各种燃烧器结构，都基于相同的构造原理，不仅适用于本发明实施例提供的火炬，将所述燃烧器与其他部件的连接方式略作更改后，还可以用于其他结构或其他类型的火炬。因此，所述燃烧器还可以作为独立的部件加以保护。

以上对本发明所提供的一种固体燃料火炬，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (19)

1.一种固体燃料火炬，包括装载固体燃料的燃料仓，其特征在于，还包括：与所述燃料仓上端相连的燃烧器，燃烧器侧壁上有孔，燃烧器内部设有热反馈装置，热反馈装置的下端紧贴燃料；所述热反馈装置的中下部靠近燃料处设有热反馈网，起到热反馈和挡住燃料的作用；与所述燃料仓下端相连的推进器，推动燃料向所述燃烧器移动。

2.根据权利要求1所述的火炬，其特征在于：所述热反馈装置为与燃烧器侧壁结构相同的反馈结构，套接在燃烧器的内部，所述反馈结构的侧壁上有孔。

3.根据权利要求1所述的火炬，其特征在于：所述热反馈装置为多个反馈片，环绕燃烧器的内侧壁设置，反馈片上有孔。

4.根据权利要求3所述的火炬，其特征在于：所述反馈片紧贴燃料的一端为尖状，并插入燃料。

5.根据权利要求1所述的火炬，其特征在于：所述固体燃料包括凝胶燃料。

6.根据权利要求1所述的火炬，其特征在于，还包括：位于所述热反馈装置顶端的挡板。

7.根据权利要求1或6所述的火炬，其特征在于，还包括：位于所述燃烧器上方的防风板，板上有小孔或狭缝。

8.根据权利要求1所述的火炬，其特征在于，还包括：罩在所述燃烧器外部的整流罩，其上端口敞开，底部与燃料仓的上端相连。

9.根据权利要求8所述的火炬，其特征在于：所述整流罩的底部设有孔。

10.根据权利要求8所述的火炬，其特征在于，还包括：位于所述燃烧器与整流罩之间的环套，环套上设有孔。

11.根据权利要求1所述的火炬，其特征在于，还包括：连接在所述推进器下端的灭火装置。

12.根据权利要求1所述的火炬，其特征在于，还包括：罩在所述火炬外部的外壳，与所述燃料仓相连，外壳上端口敞开，下端口设有孔。

13.根据权利要求1所述的火炬，其特征在于：所述推进器为弹簧装置，与一活塞相连，通过所述活塞推动燃料。

14.根据权利要求1所述的火炬，其特征在于：所述推进器为气动装置，与一活塞相连，通过所述活塞推动燃料。

15.一种固体燃料火炬，包括装载固体燃料的燃料仓，其特征在于，还包括：与所述燃料仓上端相连的燃烧器，燃烧器侧壁封闭，燃烧器内部设有热反馈装置，热反馈装置的下端紧贴燃料；所述热反馈装置的中下部靠近燃料处设有热反馈网，起到热反馈和挡住燃料的作用；环绕在燃烧器四周外侧的绝热层；与所述燃料仓下端相连的推进器，推动燃料向所述燃烧器移动。

16.根据权利要求15所述的火炬，其特征在于，还包括：贴在所述燃料仓上端内壁的绝热层，在接近燃烧器的部位。

17.根据权利要求15所述的火炬，其特征在于：所述固体燃料包括凝胶燃料。

18.根据权利要求15所述的火炬，其特征在于，还包括：罩在所述火炬外部的外壳，与所述燃料仓相连，外壳上端口敞开，下端口设有孔。

19.根据权利要求15所述的火炬，其特征在于，还包括：连接在所述推进器下端的灭火装置。

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