CN101247034A - 高压电缆除冰机 - Google Patents

Abstract

高压电缆除冰机用于电力系统高压输电线路的电缆除冰领域。我国北方每年冬季大量积压在输电线路上的冰雪，给电缆和铁塔造成很大危害。特别是2008年初的雪灾，使我国湖南，广东，广西，贵州和四川大面积的高压输电电缆断裂和铁塔倒塌。给南方数省造成了人员生命损失和巨大的经济损失。本发明用新的高压电缆除冰机的方法去除电缆上的结冰层，操作人员在地面发出指令，遥控操作挂在输电电缆上的除冰机自行除冰和前进，从而改变目前电力系统高压输电线路由人工手动除冰的方法。同时使用多个除冰机可迅速的破除数千公里输电线路的结冰，在结冰造成灾害前除掉结冰，极大的提高电缆除冰工作的效率，使输电线路得到安全。避免电力工人在高空手工除冰的危险。

Description

高压电缆除冰机

技术领域

高压电缆除冰机用于电力系统高压输电线路的电缆除冰领域。本发明用新的高压电缆除冰机的方法去除高压电缆上的结冰层，改变目前电力系统高压输电线路的电缆除冰由人工手动除冰的方法。极大的提高高压输电线路上的电缆除冰工作的效率。

背景技术

在我国北方地区，每年有大量的降雪，致使大量的高压输电线路的电缆形成外包冰层和冰棒，这些冰层和冰棒由于其数量大，形成很大的重量负荷，给高压输电线路的电缆和铁塔造成很大危害。特别是2008年初冬季的气候异常变化，连续20多天的冰雪天气，在我国湖南，广东，广西，贵州和四川大面积的高压输电线路上形成结冰层和冰棒，这些结冰层和冰棒形成巨大的重量负荷，压在电缆和铁塔上，使电缆断裂和铁塔倒塌。使工厂停电，铁路停运，城市和乡村无电照明，生活和通讯无法正常进行。综合讲，就是高压电缆上的结冰，破坏了输电和供电线路，给我国南方数省造成了巨大的经济损失，使数百万人的生活直接受到影响。目前的高压输电线路上的电缆除冰工作，还是由人工进行，特别是湖南的除冰工作中，还牺牲了三位电力工人。

人工除冰有以下4点缺点；

1，在数十米高的电缆上使用人工除冰其行动不便，速度慢，效率低下。

2，工人在电缆的冰层上行走，十分危险，容易造成人员伤亡。

3，在风雪天气中，数十米高的电缆上的人很容易被寒冷的风雪给刮下来。

4，在接连数省的大雪灾中，结冰层和冰棒的电缆合计有数千公里长(折算成单根电缆)，电缆又大部分架设在崇山峻岭中，这是一个巨大的工程量，要在冰天雪地中由人工除冰，是非常困难的工作。

发明内容

本发明使用高压电缆除冰机的方法在高压输电线路上进行除冰。为了应对恶劣天气变化带来的影响，为了在高压输电电缆上的结冰层造成灾害以前就及时除掉结冰层，确保我国北方和南方的高压供电线路安全，本发明设计出高压电缆除冰机。使用高压电缆除冰机可以快速，安全，及时，有效地除掉高压供电线路上的结冰。使用高压电缆除冰机有以下4点好处；

1，破冰头内有1对或2对破冰刺轮，破冰刺轮由电机驱动旋转，又有液压活塞推动挤压，破冰刺轮在破冰时有刺穿，旋转，挤压的三种力量，因此，破冰迅速可靠。

2，破冰头内有2对压轮，压轮由电机驱动旋转，由液压活塞推动压轮直接压在高压电缆上并旋转，产生行走动力，驱使除冰机沿高压电缆线路快速行走。使破冰工作高效可靠。

3，电缆破冰机由操作人员在地面遥控操作使除冰机前进。除冰机挂在数十米高的电缆上自行破冰前进，因而安全可靠。避免了人员在冰雪天气中于电缆上行走的危险状况。

4，对于接连数省的大面积雪灾，可使用大量的高压电缆破冰机，可迅速的破除数千公里输电线路的结冰，在灾害出现前除掉结冰，使输电线路得到安全。

高压电缆除冰机挂在输电线路上，操作人员在地面操作，使用遥控器对挂在电缆上的除冰机进行遥控操作。高压电缆除冰机按照地面遥控人员的指令，自行破冰前进。在遇到输电铁塔时，地面操作人员可遥控挂杆，使挂杆逐个地从铁塔瓷瓶一边的电缆挂向铁塔瓷瓶另一边的电缆，从而使除冰机越过铁塔，继续在输电线路上前进和除冰。

高压电缆除冰机由除冰头总成；挂钩挂杆总成；除冰机吊箱总成；液压系统总成；电器系统总成；地面遥控制系统总成，等六大部分组成。

一，除冰头总成：

除冰头总成有2大功能，一是使用除冰头内安装的刺轮进行破冰。二是使用除冰头内安装的压轮旋转从而驱使除冰机整体前进。

除冰头总成由除冰头外壳；自由旋转辊轮；破冰刺轮，刺轮旋转电机，刺轮推动活塞，刺轮支架；压轮，压轮旋转电机，压轮推动活塞，压轮支架等组成。做除冰工作时，由遥控电脑或地面遥控操作人员在地面发出指令，经天线将指令送到电气控制器进行控制。操作人员在地面通过指令升高或降低除冰头，再旋转除冰头，使除冰头压在电缆的外包结冰层上，然后，操作人员再发出指令，启动除冰刺轮旋转，进行除冰，同时，启动液压活塞，推动刺轮支架进而使刺轮对结冰层进行挤压除冰。通过刺轮刺破冰层，旋转撕裂，挤压破冰的三种力量，除冰头具有很高的除冰效果。

除冰头的5个动作，除冰，行走，上升，旋转，收缩，作用分别如下：

1，除冰：由地面发出指令，吊箱内电气控制器向刺轮旋转电机提供电能，使刺轮旋转。由地面发出指令，吊箱内电气控制器打开刺轮液压电磁阀向刺轮活塞缸供高压油，刺轮活塞推动刺轮支架向前移动，从而推动刺轮挤压电缆上的结冰层。在地面的控制下，刺轮产生3种力，刺破，旋转撕裂，挤压等3种破冰力量。因而达到快速破冰的效果。活塞推杆有一个止推点，确保2个刺轮合拢时，仍留有足够间隙。电缆在2个刺轮中通过，为了不让刺轮损坏电缆，电缆两边与刺轮尖的最小距离应各大于2厘米。

2，行走：由地面发出指令，吊箱内电气控制器打开压轮电磁液压油阀向压轮活塞缸供高压油，压轮活塞推动压轮支架向前移动，从而推动压轮紧紧夹住高压电缆两边。由地面发出指令，吊箱内电气控制器向压轮旋转电机提供电能，使压轮旋转，。在地面的控制下，压轮产生2种力，旋转，夹紧等2种行走力量。压轮在旋转时推动除冰头快速移动，从而驱动高压电缆除冰机整体向前快速行走。

3，升高：由地面发出指令，吊箱内电气控制器打开除冰头液压电磁油阀，向除冰头升降液压缸供高压油，使除冰头升降杆产生伸长作用，从而推动除冰头向上移动，调整除冰头上升到达压住电缆外结冰层的位置。

4，旋转：由地面发出指令，吊箱内电气控制器向除冰头旋转电机提供电能，使除冰头产生旋转。向内旋转，除冰头到达外包结冰层的高压电缆的正上方，向外旋转，除冰头离开高压电缆达到开放位置。

5，下降：由地面发出指令，吊箱内电气控制器打开除冰头液压电磁油阀，向除冰头升降液压缸供高压油，使除冰头升降杆产生收缩作用，从而推动除冰头向下移动，调整除冰头下降，让除冰头紧紧压在结冰层上，并让除冰机紧紧挂在电缆上。

除冰头内安装的自由转动辊轮的作用是当电缆外的冰层被除掉后，除冰头能在高压电缆上滚动滑行而不是刮动滑行，从而避免刮伤电缆。

二，挂钩挂杆总成：

挂钩和挂杆总成有两个作用。其一是使用挂杆将除冰机挂在电缆上，增加除冰机的安全性。其二是遇到铁塔上的瓷瓶时，挂杆能将除冰机从瓷瓶一边的电缆移动到瓷瓶另一边的电缆。从而使电缆除冰机整体越过铁塔并达到连续除冰的效果。

挂钩挂杆总成由挂钩，挂钩旋转电机，挂杆，挂杆伸缩液压缸，挂杆旋转电机齿轮组等组成。其作用分别如下：

1，挂钩旋转电机的作用是调整挂钩的位置，使挂钩或挂住电缆，或离开电缆。

2，挂杆伸缩液压缸的作用是调整挂杆的长度从而改变挂钩的高低位置。

3，挂杆旋转齿轮组的作用是驱动挂杆形成左右各大于45度的扇形移动。其主要作用是在除冰机越过铁塔时，挂杆能够依次挂住铁塔瓷瓶另一边的电缆，从而使除冰机能整体越过铁塔。

三，除冰机吊箱总成：

除冰机吊箱总成由挂杆护栏，吊箱外壳组成。挂杆护栏起挂杆滑槽的作用，使挂杆能左右滑动，避免挂杆前后摇摆。吊箱内装液压系统总成，以及电器控制系统总成。吊箱人字顶盖的作用是避免掉下来的冰块堆积在吊箱上。

四，液压系统总成；

液压系统总成的作用有三个。其一是向挂杆伸缩油缸供油，从而调整挂钩的高低。其二是向除冰头升降液压缸供油，从而调整除冰头的高低。其三是向除冰头内的刺轮推力活塞提供压力以及向除冰头内的压轮推力活塞提供压力。

液压系统总成由高压油泵，储油罐，高压稳压油罐，液压电磁阀，高压油缸，高压油管等组成。

1，高压稳压油罐的作用是存放油泵来的高压油，稳住油压，减小高压油压波动。

2，打开挂杆进油电磁阀，高压油从高压稳压罐进入高压油缸并进入挂杆伸缩液压缸，使挂杆伸长或缩短。

3，打开刺轮进油电磁阀，高压油从高压稳压罐进入高压油缸并进入除冰头内的刺轮活塞缸，推动刺轮活塞使刺轮挤压结冰层。

4，打开压轮进油电磁阀，高压油从高压稳压罐进入高压油缸并进入除冰头内的压轮活塞缸，推动压轮活塞使压轮紧紧夹住高压电缆。

5，打开回油电磁阀，高压油从高压油缸回流到储油罐。

五，电气控制器总成；

电气控制器总成由蓄电池组，电器控制器，电器遥控接收天线。电器遥控接收机等组成。电气遥控接收机将接收到的地面操作指令传给电器控制器。电器控制器在接收到地面指令后开始相应的工作。

1，电器控制器接收到启动高压油泵的指令时，立即合上对应电机的电源开关，将电能送给对应电机，使油泵向高压稳压油罐供油。高压稳压油罐设定油压稳定值，油压过高，油泵自动停止，油压过低，油泵自动从新启动。

2，电器控制器接收到打开某个电机的指令时，立即合上对应电机的电源开关，将电能送给对应电机，驱使电机旋转。

3，电器控制器接收到打开某个电磁阀的指令时，立即合上对应电磁阀的电源开关，将电能送给对应电磁阀，打开电磁阀，让高压稳压油罐内的高压油流入高压油缸，并进入相应活塞油缸，驱使相应活塞移动。

六，地面遥控器总成：

地面遥控器总成由地面发射天线，发射机，地面手动遥控器，电脑自动遥控器等组成。操作人员在地面遥控时可以单独使用手动遥控器，即可完成遥控任务。也可单独使用电脑自动遥控器完成任务。

附图说明

图1：是高压电缆除冰机正视图。高压电缆除冰机由除冰头总成；挂钩挂杆总成；除冰机吊箱总成；液压系统总成；电器控制系统总成；地面遥控系统总成，等6大部分组成。

1，其中挂钩电机的作用是调整挂钩的角度使挂钩对准电缆。挂杆伸缩油缸的作用是调整挂杆的长度使挂钩紧紧挂在电缆上。挂杆旋转电机的作用是驱动挂杆左右各45度滑动从而使除冰机能越过铁塔。

2，其中除冰头旋转电机的作用是调整除冰头的角度，使除冰头正确对准高压电缆。除冰头升降油缸的作用是调整除冰头的高度，使除冰头正确压在高压电缆的结冰层上。

3，高压除冰机吊箱内装液压系统总成，电气控制系统总成，

4，其中人字顶盖的作用是不让从电缆上掉下来的冰块堆积在除冰机上。

5，挂杆护栏的作用是起挂杆滑槽的作用。它让挂杆可在滑槽内左右各滑动45度而不能前后摆动。

图2：是高压电缆除冰机的侧视图。其中一个除冰头已对准在高压电缆的外包结冰层上。两个挂钩也已对准高压电缆，只要收缩长度，就可紧紧挂在高压电缆上。

图3：是除冰机顶视图。此图中除冰头和挂钩都旋转在远离高压电缆的开放位置。

图4：是除冰机顶视图。此图中除冰头和挂钩都旋转在高压电缆的正上方的工作位置。

图5：是除冰头在工作位置图。此图中两个除冰头和两个挂钩都挂再高压电缆上。

图6：是除冰头在工作位置图。此图中两个除冰头和两个挂钩都挂再高压电缆上，高压电缆是斜向悬空，除冰机正逐步延电缆上升前进。

图7：是除冰头的顶面剖视图。安装位置依次是自由旋转辊轮，一对刺轮，两对压轮，自由旋转辊轮。

图8：是除冰头的内压轮安装图。压轮驱动电机通过齿轮驱动压轮旋转。压轮安装在支架上。压轮活塞推杆通过推动支架即可推动压轮前进或后退。当两个活塞推杆同时推动压轮前进，即可将高压电缆紧紧夹住。当压轮压紧又同时旋转，即可推动除冰头向前移动，从而推动除冰机整体前进。支架止转滑杆的作用是阻止支架旋转。

图9：是自由辊轮相对位置图。除冰头两端开有V型槽，以便除冰头能卡在高压电缆上。自由辊轮安装在除冰头两端，使除冰头在电缆上滑行。

图10：是除冰头的内刺轮安装图。刺轮驱动电机通过齿轮驱动刺轮旋转。刺轮安装在支架上。刺轮活塞推杆通过推动支架即可推动刺轮前进或后退。当两个活塞推杆同时推动刺轮前进，即可将刺轮紧紧压住高压电缆上的外包结冰层，并将刺轮上的刺尖刺入结冰层。当刺轮压紧又同时旋转，即可将结冰层破碎并除掉。两刺轮间的最小距离大于电缆直径，确保不损坏电缆。支架止转滑杆的作用是阻止支架旋转。

图11：是液压系统图。液压系统由储油箱，高压油泵，高压油稳压罐，高压油管接口，高压油缸，电磁阀，等组成。高压油稳压罐的作用是稳定油压减少油压波动。当某个供油电磁阀打开，即可向对应的伸缩油缸供油，以及向除冰头内的相对应的推力活塞供油。

图12：是除冰头与升降系统图。

图13：是挂杆，挂钩与升降系统图。

图14：是电气控制系统图与地面遥控系统图。电气控制系统由蓄电池组，电气控制器，电气遥控接收天线等组成。当但电气控制器收到地面指令，即可启动液压泵，或启动对应的旋转电机，或启动对应的电磁油阀。地面遥控系统由地面遥控发射机，发射天线，手动遥控器，电脑遥控器等组成。遥控指令可由手动遥控器发出，也可由电脑遥控器发出。

图15：是除冰机越过铁塔瓷瓶吊杆图。图15-1是在开始跨越瓷瓶时，先逐次将右边两根挂杆移动到瓷瓶另一边的电缆。图15-2是将左边的挂钩逐次移动到右边的电缆上。通过逐次移动挂杆，即可将除冰机越过瓷瓶，使除冰机可在高压电缆上连续除冰。

图16：是除冰头与吊箱第二方案图，即是本发明的第二套实施方案图。在第二方案中，除冰头不使用伸缩杆，也不使用挂钩挂杆，而直接由吊绳与吊箱连接。此方案极大地减轻重量，使用更为灵活。由于除冰头有两个除冰刺轮，故可以双向移动除冰。

具体实施方式

1，将除冰机送到结冰电缆的正下方。

2，挂住除冰头和除冰机：由地面操作人员发出指令，启动高压油泵，发出指令启动除冰头上升电磁阀，让高压油进入上升油缸，升高除冰头。启动除冰头旋转电机，使除冰头对准高压电缆。启动放油电磁阀，放掉升高油缸内的油，使其回到储油罐。启动除冰头的收缩电磁阀，使高压油进入收缩油缸，即可使升降杆收缩，从而将除冰头紧紧挂在高压电缆上，也就将除冰机紧紧挂在高压电缆上了。

3，挂住挂钩和挂杆：挂住挂钩和挂杆，可以增加除冰机工作的安全性。由地面操作人员发出指令，启动挂杆上升电磁阀，让高压油进入升降油缸，升高挂杆。启动挂钩旋转电机，使挂钩对准高压电缆。启动放油电磁阀，放掉升高油缸内的油，使其回到储油罐。启动挂杆的收缩电磁阀，使高压油进入收缩油缸，即可使挂杆收缩，从而将挂钩紧紧挂在高压电缆上，也就增加了除冰机的安全性。

4，旋转挂杆：由地面操作人员发出指令，启动挂杆旋转电机，即可使挂杆左右旋转。

5，当除冰机挂在结冰的高压电缆上后，就可开始除冰了。

6，除冰：由除冰头内的刺轮实现。由地面操作人员发出指令，启动除冰头刺轮活塞的进油电磁阀，让高压油进入刺轮活塞油缸，刺轮活塞推杆通过推动支架即可推动刺轮前进或后退。当两个刺轮活塞推杆同时推动刺轮前进，即可将刺轮紧紧压住高压电缆上的外包结冰层，并将刺轮上的刺尖刺入结冰层。发出指令，启动刺轮旋转电机，使刺轮旋转。当刺轮压紧结冰层又同时旋转，即可将结冰层破碎并除掉。两刺轮间的最小距离大于电缆直径，确保不损坏电缆。支架止转滑杆的作用是阻止支架旋转。

7，行走：除冰机整机的行走由除冰头内的压轮实现。由地面操作人员发出指令，启动除冰头内压轮活塞的进油电磁阀，让高压油进入压轮活塞油缸，压轮活塞推杆通过推动支架即可推动压轮前进或后退。当两个压轮活塞推杆同时推动压轮前进，即可将压轮紧紧压住高压电缆上两侧。发出指令，启动压轮旋转电机，使压轮旋转。当压轮压紧电缆又同时旋转，即可将除冰头推向前进，从而使除冰机整体行走。

8，除冰机越过铁塔瓷瓶吊杆：除冰机越过铁塔瓷瓶吊杆由挂钩挂杆实现。在开始跨越瓷瓶时，由地面操作人员发出指令，启动挂杆旋转电机，使挂杆指向瓷瓶吊杆另一侧的电缆。用液压伸长挂杆，启动挂钩旋转电机，使挂钩对准电缆，再使用液压收缩挂杆即可将挂杆紧紧挂在瓷瓶另一侧的高压电缆上。依次将4根挂杆移动到瓷瓶另一侧的电缆上，即可使除冰机整体越过铁塔瓷瓶，从而使除冰机在高压电缆上连续除冰。

9，第二套实施方案：本方案不使用挂杆挂钩和除冰头伸缩杆。直接使用吊绳将除冰机吊在除冰头上。本方案更为轻便和易于使用。只要在地面遥控启动挂在电缆上的除冰机即可自行除冰和前进。

Claims (10)

1. 一种高压电缆除冰机。高压电缆除冰机挂在高压输电线路上，操作人员在地面操作，使用遥控器对挂在电缆上的除冰机进行遥控操作。高压电缆除冰机按照地面遥控人员的指令，自行破冰前进。

2. 在遇到输电铁塔时，地面操作人员可遥控挂杆，使挂杆逐个地从铁塔瓷瓶一边的电缆挂向铁塔瓷瓶另一边的电缆，从而使除冰机越过铁塔，继续在输电线路上前进和除冰。

3. 本发明的高压电缆除冰机由除冰头总成；挂钩挂杆总成；除冰机吊箱总成；液压系统总成；电器系统总成；地面遥控制系统总成，等六大部分组成。

4. 除冰头总成由除冰头外壳；自由旋转辊轮；破冰刺轮，刺轮旋转电机，刺轮推动活塞，刺轮支架；压轮，压轮旋转电机，压轮推动活塞，压轮支架等组成。除冰头具有除冰，行走，上升，旋转，收缩等功能。除冰头由活塞推杆推动刺轮支架进而使刺轮对结冰层进行挤压除冰。除冰刺轮具有刺破结冰层，旋转撕裂结冰层，挤压破除结冰的三种力量。压轮的作用是产生推动除冰机前进的动力，由活塞推杆推动压轮支架进而使压轮成双的紧紧夹住电缆，由压轮旋转电机驱动压轮旋转，产生旋转动力，进而产生推力，使除冰机整体前进。除冰头在旋转电机的驱动下可旋转，进而使除冰头对准电缆正上方。除冰头在升降杆和升降液压推力的作用下，调整高度。自由转动辊轮的作用是当电缆外的冰层被除掉后，除冰头能在高压电缆上滚动滑行而不是刮动滑行，从而避免刮伤电缆。

5. 挂钩挂杆总成由挂钩，挂钩旋转电机，挂杆，挂杆伸缩液压缸，挂杆旋转电机齿轮组等组成。挂钩和挂杆总成有两个作用。其一是使用挂杆将除冰机挂在电缆上，增加除冰机的安全性。其二是遇到铁塔上的瓷瓶时，挂杆能将除冰机从瓷瓶一边的电缆移动到瓷瓶另一边的电缆。从而使电缆除冰机整体越过铁塔并达到连续除冰的效果。

6. 除冰机吊箱总成由挂杆护栏，吊箱外壳组成。挂杆护栏起挂杆滑槽的作用，使挂杆能左右滑动，并避免挂杆前后摇摆。吊箱内装液压系统总成，以及电器控制系统总成。吊箱人字顶盖的作用是避免掉下来的冰块堆积在吊箱上。

7. 液压系统总成由高压油泵，储油罐，高压稳压油罐，液压电磁阀，高压油缸，高压油管等组成。液压系统总成的作用有三个。其一是向挂杆伸缩油缸供油，从而调整挂钩的高低。其二是向除冰头升降液压缸供油，从而调整除冰头的高低。其三是向除冰头内的刺轮推力活塞提供压力以及向除冰头内的压轮推力活塞提供压力。高压稳压油罐的作用是存放油泵来的高压油，稳住油压，减小高压油压波动。打开挂杆进油电磁阀，高压油从高压稳压罐进入高压油缸并进入挂杆伸缩液压缸，使挂杆伸长或缩短。打开除冰头升降进油电磁阀，高压油从高压稳压罐进入高压油缸并进入除冰头升降液压缸，使除冰头升高或降低。打开刺轮进油电磁阀，高压油从高压稳压罐进入高压油缸并进入除冰头内的刺轮活塞缸，推动刺轮活塞使刺轮挤压结冰层。打开压轮进油电磁阀，高压油从高压稳压罐进入高压油缸并进入除冰头内的压轮活塞缸，推动压轮活塞使压轮紧紧夹住高压电缆。打开回油电磁阀，高压油从高压油缸回流到储油罐。

8. 电气控制器总成由蓄电池组，电器控制器，电器遥控接收天线。电器遥控接收机等组成。电气遥控接收机将接收到的地面操作指令传给电器控制器。电器控制器在接收到地面指令后开始相应的工作。电器控制器接收到启动高压油泵的指令时，立即合上对应电机的电源开关，将电能送给对应电机，使油泵向高压稳压油罐供油。高压稳压油罐设定油压稳定值，油压过高，油泵自动停止，油压过低，油泵自动从新启动。电器控制器接收到打开某个电机的指令时，立即合上对应电机的电源开关，将电能送给对应电机，驱使电机旋转。电器控制器接收到打开某个电磁阀的指令时，立即合上对应电磁阀的电源开关，将电能送给对应电磁阀，打开电磁阀，让高压稳压油罐内的高压油流入高压油缸，并进入相应活塞油缸，驱使相应活塞移动。

9. 地面遥控器总成由地面发射天线，发射机，地面手动遥控器，电脑自动遥控器等组成。操作人员在地面遥控时可以单独使用手动遥控器，即可完成遥控任务。也可单独使用电脑自动遥控器完成任务。

10. 本发明的第二套实施方案不使用挂杆挂钩和除冰头伸缩杆。直接使用吊绳将除冰机吊在除冰头上。本方案更为轻便和易于使用。只要在地面遥控启动挂在电缆上的除冰机即可自行除冰和前进。

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