CN102483011A - 推力反向装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于涡轮喷气发动机机舱的推力反向装置(1)，其特征在于：(i)可活动整流罩(3)上设有至少一个驱动引导螺杆(30)，驱动引导螺杆(30)在其长度的至少一部分上具有至少一个外部凹槽，由此所述凹槽可以与发动机舱的固定导向装置(31)接合，用以在可活动整流罩的平移运动中旋转所述引导螺杆；(ii)所述引导螺杆连接至至少一个装置(32、35、36)，该装置用于将其旋转运动向挡板的至少一个驱动系统(33、34、25)传递。

Description

推力反向装置

本发明涉及一种用于喷气发动机的推力反向器，称为格栅式反向器或叶栅式反向器。

飞机通过均容纳在机舱中的一些涡轮喷气发动机驱动，机舱也容纳一系列在涡轮喷气发动机运转和停止时涉及其操作和执行多种功能的相关驱动装置。这些相关驱动装置特别包含机械推力反向系统。

发动机舱通常具有管状结构，包括位于涡轮喷气发动机上游的空气入口、围绕涡轮喷气发动机风扇的中间部分、容纳推力反向装置并围绕涡轮发动机的燃烧室的下游部分，并通常终止于喷嘴，其中喷嘴的出口位于涡轮喷气发动机的下游。

现代发动机舱被设计成能够容纳双流涡轮喷气发动机，该双流涡轮喷气发动机能够经由风扇的旋转叶片产生来自于涡轮喷气发动机的燃烧室的热气流(也称为第一气流)，并能够产生通过环形通道(也称为管道)在涡轮喷气发动机外部流通的冷气流(第二气流)，环形通道形成于涡轮喷气发动机的整流装置和发动机舱的内壁之间。这两股气流经由发动机舱的后部喷射出涡轮喷气发动机。

推力反向器的作用是，在飞机着陆时通过对涡轮喷气发动机产生的至少一部分推力向前再定向来改善其制动能力。在此阶段，反向器阻塞冷气流的管道并且将其向发动机舱的前部定向，因此产生增加到飞机轮子的制动上的反向推力。

用来获得这种冷流体的再定向的装置可根据反向器的类型而改变。然而，在每种情况下，反向器的结构包含可活动整流罩，所述可活动整流罩可以在展开位置和收回位置之间移动，一方面，在展开位置，所述活动整流罩在发动机舱中打开一个用于被偏转的流体的通道，另一方面，在收回位置，所述可活动整流罩关闭所述通道。这些整流罩可以执行旁路功能或简单驱动另一个旁路装置。

例如在格栅式反向器(也称为叶栅式反向器)中，所述气流的再定向是由叶栅式叶片完成的，所述整流罩仅仅具有简单滑动功能来暴露或覆盖所述叶片。补充闭合门(也称为挡板)，由整流罩的滑动驱动，通常可以闭合叶片下游的管道来优化冷气流的再定向。

所述挡板通过下游端以可枢转方式安装在整流罩上，在收回位置和展开位置之间滑动，在收回位置，它们与可活动整流罩一起可以确保所述发动机舱的内壁的气动连续性，在展开位置，在推力反向情况下，它们至少部分阻塞环形通道，从而可以将气流朝向由可活动整流罩的滑动暴露的叶栅式叶片偏转。叶片的枢转由连接杆引导，连接杆一方面连接到挡板上，另一方面连接到限定环形通道的内部结构的固定点。

现有技术中的这种结构具有一些问题，特别是，整流罩的平移和挡板的枢转之间的不同的打开动力学的问题，由于引导连接杆穿过管道产生的气动学问题，由于用于减少内部结构的表面而用于声学处理的固定连接点的安装产生的声学性能问题，由于在推力反向器和内部结构之间使用连接杆的机械连接产生的机械问题。

管理用于空气通道的所有表面的问题是特别重要的一点。实际上，在推力反向器的打开和关闭之间的过渡阶段，通常具有一个敏感动力学点，此点将挡板置于部分阻塞环形通道而阻塞部分没有被通过退回可活动整流罩而暴露的上游部分完全补偿的位置，使得在此阶段管理发动机会更加灵敏。

申请WO2008/049986的目的在于解决这些问题，并且为此目的提出一种不再包含穿过通道的连接杆的反向器架构。

申请WO2008/049986通过提供一个滑动件打到了此目的，该滑动件驱动以可移动方式安装在容纳推力反向器的外部结构内的挡板。

然而，出现在文件WO2008/049986中的装置可以通过克服一些缺陷来进一步改进。

更具体地，根据文件WO2008/049986中描述的第一实施方式要求每个挡板均使用一个缸，这会尽可能地限制挡板的数量。此外，在结构的周围分布的缸会极大地妨碍、甚至阻止通过打开围绕发动机的整流结构而接近发动机主体。这使得维护操作更加复杂、困难和冗长。

根据文件WO2008/049986中描述的第二实施方式、使用放射状滑动件来驱动挡板的设备在机械稳定性方面具有不足。实际上，其控制和驱动系统位于可活动外部结构上，这就必须在操纵外部结构时被提供动力和进行同步。

因此，存在改进推力反向装置而在管道中不具有连接杆的需求，以消除前面提到的局限性。

因此，本发明涉及一种用于涡轮喷气发动机机舱的推力反向器装置，该推力反向装置一方面包括用于偏转至少一部分来自于涡轮喷气发动机的气流的装置，另一方面包括至少一个整流罩，该整流罩在大致平行于发动机舱的纵向轴方向上可移动，并且具有至少一个挡板，挡板一端以可枢转方式安装在可活动整流罩上，所述可活动整流罩能够交替地在闭合位置和打开位置之间切换，在闭合位置，所述挡板位于收回位置，可活动整流罩确保所述发动机舱的气动连续性并覆盖旁路装置，在打开位置，所述可活动整流罩在发动机舱中打开一个通道并暴露旁路装置，所述挡板位于枢转位置，在此位置，挡板能够覆盖发动机舱的环形通道的一部分，

其特征在于，一方面，所述可活动整流罩装备有至少一个驱动引导螺杆，所述驱动引导螺杆在其长度的至少一部分上具有至少一个凹槽，由此所述凹槽可以与发动机舱的固定导向装置接合，从而在可移动整流罩的平移运动过程中旋转所述引导螺杆，另一方面，所述引导螺杆连接至至少一个装置，该装置用于将其旋转运动向挡板的至少一个驱动系统传递。

使用根据本发明的装置，固定至可活动整流罩所述引导螺杆被可活动整流罩同时驱动而随之平移。与固定补充引导装置配合的所述引导螺杆的凹槽使得能够将螺杆的平移运动转换成旋转运动，所述旋转运动随后传回来而驱动阻流挡板的驱动装置。

因此，根据本发明，可以不在第二管道中连接杆就实施推力反向装置，并具有用于驱动阻流挡板的可靠系统，这样更加简便和轻巧，解决了上述问题。

此外，随着本应用后续出现的情况是，这种装置允许简便地操作挡板并不会阻止其应用于包含可变喷嘴结构的反向器结构。

根据第一可选实施方式，所述引导螺杆具有一个不变螺距的螺旋状凹槽。

根据第二可选实施方式，所述引导螺杆具有一个可变螺距的螺旋状凹槽。

有利地，所述引导螺杆具有一个可逆螺距的螺旋凹槽，即，平移所述引导螺杆将导致其旋转，反过来，旋转所述引导螺杆将导致其平移。

优选地，所述引导螺杆具有双螺旋凹槽，优选为对称的。这样使得引导螺杆更好地旋转导向。

根据本发明的一个特定实施方式，所述引导螺杆的螺旋凹槽包括位于可活动整流罩的开口起始部的游隙部分。这使得其能够适应阻流挡板的运动学，并且能够只有当可活动整流罩打开足够大时才能开始其展开，从而特别地在反向器整流罩的平移打开和闭合阶段避免空气的积累和管道内的超压。

优选地，所述运动传递系统包括至少一个柔性传动线缆。因此使用柔性线缆的所述传递系统可以方便地容纳在发动机舱中并且适应其大致圆柱形的形状。

有利地，所述运动传递系统包括至少一个传动齿轮箱。

有利地，所述运动传递系统包括至少一个位于引导螺杆和驱动系统之间的运动加速器和/或一个运动减速齿轮。

当然，减速和/或增速比可以彼此不同。

优选地，挡板在下游端连接至可活动整流罩。

有利地，挡板的驱动系统具有不可逆的螺距。

有利地，挡板的驱动系统包括至少一个连接杆，所述连接杆连接至连接杆的一端的至少一个驱动轴并且能够由传动装置旋转。

根据一个可选实施方式，装置包括一个位于导向装置中的引导螺杆的制动系统。这种系统特别地允许精确控制挡板的展开运动学。实际上，当制动导向件接合时，所述引导螺杆的旋转被阻止。结果是，所述可活动整流罩和引导螺杆平移，但是导向装置没有将平移运动转化为旋转运动。因此挡板没有被驱动。监测和控制电子元件可以驱动制动器在导向装置中的接合。导向装置继而接合并允许将平移运动转化为驱动挡板的旋转运动。

这样，能够在打开或闭合的过渡阶段精确控制和优化气流的喷射曲线，而不是适应于额定值(rating)，这样可以减少甚至消除通常在涡轮喷气发动机的操作阶段中发生的气动中断和动力丧失。

优选地，引导螺杆的旋转导向装置位于反向器的前部框架。

有利地，用于引导螺杆和挡板的驱动系统位于可活动整流罩的密封膜下方，所述膜还优选地包括前部框架的上游密封装置。

这样，位于闭合位置的系统的密封不会中断并且可以保持最佳状态。

优选地，用于引导螺杆和/或导向装置的驱动装置大致位于12点区域。

根据本发明一个优选实施方式，所述推力反向器装置包括两个可活动整流罩。

此外，推力反向装置装备有可变喷嘴装置。

可选地，引导螺杆采用齿轮的形式，导向装置采用齿条的形式。实际上，引导螺杆、导向装置的配合涉及这样一种系统，该系统允许将可活动整流罩的平移运动转化为旋转运动，旋转运动可以传递至机械驱动装置。齿条/齿轮系统组成的该系统构成了一个等同于引导螺杆/导向装置系统，齿轮与可活动整流罩一起平移，齿条将此运动转换成齿轮的旋转。

根据另一个可选实施方式，所述引导螺杆采用齿杆的形式，固定导向系统是齿轮或能够被旋转的互补齿状护套类型，用以旋转齿杆，所述旋转特别地通过一个发动机。

通过阅读下面的详细描述并参考附图可更好地理解本发明，其中：

图1是本发明第一实施方式的纵向截面图。

图2至图4是图1的装置的详细视图。

图5至图8示出了图1的装置的运行步骤。

图9和图10示出了本发明的第二实施方式。

图11至图13示出了本发明的第三、第四和第五实施方式。

图14示出了装备了根据本发明的装置的驱动系统的可选实施方式。

根据已知方式，图1所示的推力反向器1连接至一个双流涡轮喷气发动机(未示出)，并且属于外部发动机机舱，外部发动机机舱与一个同心的内部结构11限定了涡轮喷气发动机的第二气流的环形流道10(也称为管道)。

所述推力反向装置包括一个固定前部框架2，所述前部框架延伸有一个纵向可滑动安装的整流罩3。

更具体地，可以注意到推力反向装置通常包括至少两个大致为半圆柱形的可活动整流罩3，可活动整流罩安装在发动机舱上从而能够沿着导轨(未示出)滑动。

当可活动整流罩处于闭合位置时，前部框架2支撑容纳在可活动整流罩3的厚度内的多个叶栅式叶片4。

可活动整流罩3在发动机舱的下游方向上的平移在后者中释放了一个开口，通过该开口，涡轮喷气发动机的第二流体可以至少部分溢出，所述流体部分通过叶栅式叶片4向发动机舱的前部再定向，因此产生能够辅助飞机制动的反向推力。

为了增加通过叶片的第二流体部分，推力反向装置包括多个反向器挡板20，挡板20分布在整流器3周围，并每一个均通过围绕铰链销21的下游端以可枢转方式安装在滑动整流罩2上，并且位于收回位置和展开位置之间，在收回位置，挡板20关闭开口并且确保管道10的内部气动连续性，在展开位置，在推力反向位置，挡板20至少部分覆盖环形通道10，这样可以向格栅开口4偏转气流。一个密封装置(未示出)设置在每个挡板20的周边，以将在环形通道10中循环的气流与发动机舱外部的气流相隔离。

值得注意的是，大部分作为示例的附图均示出挡板20通过其下游端枢转。当然也可以在管道的上游铰接挡板20。

在直接推力模式(参见图1)下的涡轮喷气发动机的运行时，滑动整流罩3形成了发动机舱的下游部分的全部或部分，挡板20继而收回至滑动整流罩3之内，滑动整流罩3覆盖了格栅开口4。

因此推力反向装置1必须装备有一个系统，以使用适合的动力学来联合驱动可活动整流罩3和挡板20。

为此，根据本发明，推力反向装置包括一个连接至可活动整流罩3的引导螺杆30，引导螺杆30能够通过外围凹槽与紧固到前部框架2内的导向装置31相配合，使其在可活动整流罩3的平移过程中旋转。

引导螺杆30补充连接至用于传递其旋转运动的装置上，特别是一个传动齿轮箱32，该装置能够将所述旋转运动传递至挡板20的驱动系统。

更具体地，挡板的驱动系统包括一个螺杆33，螺杆33旋转并且能够将平移螺母34，螺母34连接至连接杆25，所述连接杆25也连接至挡板20。

如图2所示，引导螺杆30的旋转运动通过柔性传动线缆35传递至每个挡板20的每个驱动系统，将来自主传动齿轮箱32的运动分布至第二传动齿轮箱36，第二传动齿轮箱36能够旋转相应的螺杆33。

当然，也可以提供刚性传动轴，前提是该刚性传动轴保持在现有的外壳内。

图3是引导螺杆30的导向装置31。所述导向装置31固定安装在前部框架2上，并且具有两个侧向分支，每一个分支具有一个齿轮(或轮子)31b，齿轮内能够穿过引导螺杆30的槽。这样，当引导螺杆30平移时，其也被导向装置31旋转。

图4是挡板20的驱动系统的前视图。除了驱动连接杆25的螺杆33和螺母34之外，还提供了一个导向和支撑系统，该导向和支撑系统包括侧向轨道36，在侧向轨道36内部插入了连接至螺母34的轮子37。轮子由此还使得能够阻止螺母34的转动。

图5至图8示出了打开推力反向装置1的不同步骤。

图5中，可活动整流罩3闭合。推力反向装置1继而处于所谓的“直接喷射”构造。

当推力反向装置1的打开被触发时，一个或多个驱动器(未示出)在发动机舱(图2至图7)的下游方向上平移可活动整流罩3。

这样，连接至整流罩3的引导螺杆30也在下游方向上平移。

在引导螺杆30的凹槽和导向装置31的配合作用下，引导螺杆30在退回过程中旋转。

引导螺杆30的旋转运动通过主返回齿轮箱32传递至柔性线缆35，并且分配至挡板20的驱动系统，更具体地通过第二传动齿轮箱36分配至螺杆33，从而旋转所述螺杆33。

这样，旋转被阻止的螺母34沿螺杆退回，通过连接杆25导致挡板20围绕其轴21枢转，直到完全打开整流罩3并且通过挡板20阻塞管道10(图7：反向喷射构造)。

图9示出了根据本发明的一种推力反向装置100，与图1示出的装置1的不同，推力反向装置100包括一个具有游隙的引导螺杆130。更具体地，引导螺杆130的凹槽具有大致直线的初始部分，因此，只要导向装置31与螺杆的所述部分配合就不能旋转螺杆。

这种可选实施方式使得能够特别地通过在打开时执行一定的延迟将挡板20的打开运动学适应于整流罩3的打开运动学。

实际上，对于某些涡轮喷气发动机来说，整流罩3和挡板20的同时和立即打开会有导致管道10内总体压力的变化的危险，涡轮喷气发动机将不得不通过调整其额定值来补偿。这通常对涡轮喷气发动机有害，并且会导致燃料不必要的过度消耗。

图10示出了根据本发明的推力反向装置200，与前述装置100不同之处在于，推力反向装置200中挡板20的连接是反过来的。更具体地，图1至图9的实施方式示出了挡板20通过沿发动机舱的下游方向平移螺母34而在打开位置中枢转。而在当前情况下，在图10中的推力反向装置200中，所述挡板20的打开通过沿发动机舱的上游方向平移螺母34来完成。

值得注意并有利的是，能够通过沿着与发动机舱的纵向轴线形成或多或少明显的角度的方向定位所述驱动轴而帮助打开运动学并且减少连接杆25的驱动轴以及连接杆25本身的驱动长度。这样，可以更方便地容纳挡板20的驱动系统，而不会影响上游固定结构2。

图11示出了根据本发明的推力反向装置300，与前述装置1、100、200不同之处在于，在推力反向装置300中导向装置31紧固在12点横梁区域。

实际上，前部框架2的上游是涡轮喷气发动机的风扇壳结构，并且通常发动机的悬架系统位于风扇壳的下游的上部区域。

悬架和引导螺杆系统30会因此根据涡轮喷气发动机而相互影响。

将导向装置安装在12点横梁区域可以将其安装在更为下游的位置，并且因此减少引导螺杆30的上游伸出量。

因此原则上，在推力反向装置的侧向部分将导向系统31尽可能贴近主传动齿轮箱32连接。

前部框架2中的位置和由此限定的下游位置之间的距离代表了在推力反向器的固定结构的上游获得的发动机舱(上游厚度)的包线值。

图12示出了另一个可选实施方式。根据图12的推力反向装置与前述的装置不同之处在于，该装置是在申请WO2008/049986中出现的实施方式的改进。

在这个实施方式中，挡板20被驱动滑动件142驱动，滑动件142在外部轨道133内部滑动，所述滑动件142通过铰接至多个挡板20的连接杆130连接。

驱动滑动件142具有装备有齿(未示出)、与小齿轮141啮合的长度部分，通过引导螺杆30的旋转，小齿轮被驱动并且在滑动整流罩102的横向平面中旋转。滑动件142在其导轨133中的运动导致了连接杆130和挡板20朝向覆盖环形通道10的位置枢转。

图13示出了推力反向装置500，与前述装置不同在于，推力反向装置500包括装备有制动系统的导向装置131。使用制动导向系统131使得能够在需要时切换接合位置和脱离位置之间的引导，在接合位置，其与引导螺杆30的凹槽接合并使引导螺杆30转动，在脱离位置其不与引导螺杆30作用，并因此不驱动引导螺杆30转动。因此这种装置使得能够非常精确地操纵挡板20的运动学打开和闭合，特别是在可活动整流罩3的运动阶段以及涡轮喷气发动机调整额定值时由于管道10中的压力变化时。

图14示出了装备有根据本发明的装置的驱动系统的一个可选实施方式，其中引导螺杆采用齿轮630形式，导向装置采用齿条631形式。实际上，引导螺杆、导向装置的配合是指这样一种系统，该系统允许将可活动整流罩的平移运动转化成旋转运动，这样可以传递至机械驱动装置。齿条/齿轮系统构成了一个这样的系统，该系统相当于引导螺杆/导向装置系统，齿轮与可活动整流罩一起平移，齿条将此运动转换为齿轮的旋转。

当然也可以实施其他等同系统，术语引导螺杆通常可以理解为与可活动整流罩一起平移的装置，而导向装置通常是指将平移运动转化为旋转运动的固定装置。

虽然针对一个特定实施方式描述了本发明，本发明当然决不限于该实施方式，处于本发明范围内的与所描述的装置等同的所有技术及其组合都包括在本发明内。

Claims (20)

1.一种用于涡轮喷气发动机机舱的推力反向器装置(1、100、200、300、400、500)，所述推力反向器装置一方面包括用于偏转至少一部分来自于涡轮喷气发动机的气流的装置(4)，另一方面包括至少一个整流罩(3)，该整流罩(3)在大致平行于发动机舱的纵向轴方向上可移动，并且具有至少一个挡板(20)，该挡板(20)一端以可枢转方式安装在可活动整流罩上，所述可活动整流罩能够交替地在闭合位置和打开位置之间切换，在闭合位置，所述挡板位于收回位置，所述可活动整流罩确保所述发动机舱的气动连续性并覆盖旁路装置，在打开位置，所述可活动整流罩在发动机舱中打开一个通道并暴露旁路装置，所述挡板位于枢转位置，在此位置，所述挡板能够覆盖发动机舱的环形通道的一部分，

其特征在于，一方面，可活动整流罩装备有至少一个驱动引导螺杆(30、130、630)，该驱动引导螺杆(30、130、630)在其长度的至少一部分上具有至少一个凹槽，由此所述凹槽可以与发动机舱的固定导向装置(31、631)接合，从而在可活动整流罩的平移运动过程中旋转所述引导螺杆，并且另一方面，所述引导螺杆连接至至少一个装置(32、35、36)，该装置用于将其旋转运动向挡板的至少一个驱动系统(33、34、25)传递。

2.根据权利要求1所述的推力反向装置(1、100、200、300、400、500)，其特征在于所述引导螺杆(30、130)具有一个有不变螺距的螺旋凹槽。

3.根据权利要求1所述的推力反向装置(1、100、200、300、400、500)，其特征在于所述引导螺杆具有一个有可变螺距的螺旋凹槽。。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的推力反向装置(1、100、200、300、400、500)，其特征在于所述引导螺杆(30、130)具有一个有可逆螺距的螺旋凹槽。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的推力反向装置(1、100、200、300、400、500)，其特征在于所述引导螺杆(30、130)具有双螺旋凹槽，所述双螺旋凹槽优选为对称的。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的推力反向装置(100、200)，其特征在于所述引导螺杆(130)的螺旋凹槽在可活动整流罩(3)的打开的起始处具有游隙部分。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的推力反向装置(1、100、200、300、400、500)，其特征在于运动传递系统包括至少一个柔性传动线缆(35)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的推力反向装置(1、100、200、300、400、500)，其特征在于运动传递系统包括至少一个传动齿轮箱(32、36)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的推力反向装置(1、100、200、300、400、500)，其特征在于运动传递系统包括至少一个运动增速器和/或一个运动减速齿轮，所述减速齿轮位于引导螺杆(30、130)和驱动系统之间。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的推力反向装置(1、100、200、300、400、500)，其特征在于所述挡板(20)通过其下游端连接至可活动整流罩(3)。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的推力反向装置(1、100、200、300、400、500)，其特征在于所述挡板(20)的驱动系统具有不可逆螺距。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的推力反向装置(1、100、200、300、400、500)，其特征在于所述挡板(30)的驱动系统包括至少一个连接杆(35)，所述连接杆连接至连接杆一端的至少一个驱动轴(33)并且能够被传动装置旋转。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的推力反向装置(500)，其特征在于所述推力反向装置(500)包括一个位于导向装置(131)中的引导螺杆的制动系统。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的推力反向装置(1、100、200、300、400、500)，其特征在于所述引导螺杆(30、130)的旋转导向装置(31、131)位于反向器的前部框架(2)中。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的推力反向装置(1、100、200、300、400、500)，其特征在于所述引导螺杆(30、130)和所述挡板的驱动系统位于可活动整流罩(3)的密封膜的下方，所述膜还优选地包括前部框架(2)的上游密封装置。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的推力反向装置(1、100、200、300、400、500)，其特征在于用于所述引导螺杆(30、130、630)和/或所述导向装置(31、131、631)的驱动装置大致位于12点区域。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的推力反向装置(1、100、200、300、400、500)，其特征在于所述推力反向器装置包括两个可活动整流罩(3)。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的推力反向装置(1、100、200、300、400、500)，其特征在于所述推力反向装置装备有可变喷嘴装置。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的推力反向装置(1、100、200、300、400、500)，其特征在于所述引导螺杆采用齿轮(630)形式，所述导向装置采用齿条(631)形式。

20.根据权利要求1所述的推力反向装置，其特征在于所述引导螺杆采用齿杆形式，所述固定导向系统是齿轮或互补的齿状护套类型，所述固定导向系统能够特别地通过发动机被旋转，从而转动所述齿杆。

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