CN108993782B - 用于固液的旋液分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于固液的旋液分离装置，外壳固定在支撑座上，转鼓位于外壳内，转鼓的底部设有装配孔，转轴的一端穿过所述第二通孔以及第一通孔后与转鼓上的装配孔配合，转轴的另一端与第一传动机构连接，转轴通过第一轴承组件与外壳以及支撑座固定，滤筒的一端封闭另一端具有开口，滤筒的开口端环绕在转鼓上排液口周围且与转鼓固定，还包括支架、第二驱动机构、隔离筒，第二驱动机构固定在支架上，隔离筒的一端与第二驱动机构的动力输出端连接，在物料加入到转鼓中之前，第二驱动机构驱动隔离筒下移，使隔离筒环绕在滤筒周围对滤筒形成屏蔽，转鼓旋转后，第二驱动机构驱动隔离筒上移，解除对滤筒的屏蔽。本发明具有提高分离效率的优点。

Description

用于固液的旋液分离装置

技术领域

本发明涉及悬浮液分离技术领域，具体涉及一种用于固液的旋液分离装置。

背景技术

离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机主要用于将用于固液的旋液分离装置中的固体颗粒与液体分开，或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开；它也可用于排除湿固体中的液体，例如用洗衣机甩干湿衣服；特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。

公开号为CN207533419U的专利公开了一种生产碳酸钙的自动卸料离心机，它包括机体外壳和第二驱动电机，所述机体外壳的上端固定连接有上端盖，所述机体外壳的底壁插接有主旋转轴，且主旋转轴的外壁固定连接有转鼓，所述主旋转轴穿过机体外壳的底壁向外延伸端套接有第一传动轮，所述第二驱动电机的一端通过第二转轴套接有第二传动轮，且第二传动轮与第一传动轮之间连接有皮带，所述主旋转轴的上端固定连接有搅拌轮，且主旋转轴的外壁套接有滤筒，所述滤筒的底部一侧连通有出液口，所述转鼓的内壁等距离设有若干个环形隔圈，且环形隔圈将转鼓分为若干个分隔腔体，所述上端盖的上端一侧固定连接有固定座，且固定座的外壁一侧设有第一驱动电机，所述第一驱动电机的一端通过第一转轴连接有联轴器，且联轴器远离第一转轴的一侧设有丝杆，所述丝杆的外壁螺纹连接有活动轴，所述活动轴穿过上端盖和机体外壳向转鼓内延伸，所述转鼓的延伸端一侧固定连接有若干个刮板，所述转鼓的下端一侧连通有内层出料口。

上述离心机的工作过程为：通过第二电机以及皮带传动机构使主旋转轴进行旋转，主旋转轴带动转鼓转动，从而带动物料进行旋转，比重较大的固体碳酸钙则紧贴转鼓的内壁，而比重较小的液体则经过滤筒的过滤之后逐渐趋向转鼓的中心，并不断从出液口进入机体外壳内，并通过排液管向外排出，而分离的固体碳酸钙则不断地聚集在转鼓的内壁。上述离心机存在以下缺陷：

第1、上述离心机实现了碳酸钙的离心分离，在启动转鼓进行旋转前，需要将碳酸钙悬浮液加入到转鼓中，显然的结果是滤筒完全被悬浮液所浸，而转鼓在静止状态下不会对悬浮液产生离力作用力，因此，悬浮液中的颗粒物体容易对滤筒形成堵塞，当转鼓旋转时，会导致液体无法通过滤筒或者通过滤筒困难，因此，上述离分机存在分离效率低的缺陷。

第2，上述离心机的分离过程中，刮板通过第一驱动电机以及丝杆机构驱动安装刮板的活动轴移动，从而对聚集成不同厚度的碳酸钙进行刮除，然而，上述刮板对聚集在转鼓内壁上的碳酸钙的刮除需要转鼓进行旋转，否则只能刮除局部聚集的碳酸钙。因此，上述刮板在转鼓停机后无法对转鼓内壁上的所有碳酸钙进行刮除。

第3，上述转鼓只与主旋转轴固定连接，转鼓在其他部位没有连接关系，转鼓的重量完全由主旋转轴进行支撑，然而转鼓在工作时是以高速的转速进行旋转的，加之转鼓内装载了悬浮液，转鼓在高速旋转过程中出现受力失衡的情况，导致转鼓产生较大的晃动，长期使用后，容易造成支撑转鼓的主旋转轴受损严重，甚至出现断裂的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可提高分离效率的用于固液的旋液分离装置。

实现上述目的的技术方案如下：

用于固液的旋液分离装置，包括外壳、支撑座、转鼓、第一驱动机构、转轴、滤筒，外壳的底部设有第一通孔，外壳固定在支撑座上，支撑座上设有第二通孔，转鼓位于外壳内，转鼓的底部设有装配孔，转鼓底部设有排液口，转鼓底部还设有出料口，转轴的一端穿过所述第二通孔以及第一通孔后与转鼓上的装配孔配合，转轴的另一端与第一传动机构连接，转轴通过第一轴承组件与外壳以及支撑座固定，滤筒的一端封闭另一端具有开口，滤筒的开口端环绕在转鼓上排液口周围且与转鼓固定，还包括支架、第二驱动机构、隔离筒，第二驱动机构固定在支架上，隔离筒的一端与第二驱动机构的动力输出端连接，在物料加入到转鼓中之前，第二驱动机构驱动隔离筒下移，使隔离筒环绕在滤筒周围对滤筒形成屏蔽，转鼓旋转后，第二驱动机构驱动隔离筒上移，解除对滤筒的屏蔽。

本发明的优点为：在物料加入前通过隔离筒对滤筒形成屏蔽作用，使得物体无法对滤筒形成浸泡，因此，完全避免了物料中的颗粒对滤筒造成的堵塞。转鼓旋转后，第二驱动机构驱动隔离筒上移，解除对滤筒的屏蔽。当转鼓旋转后，由于物料受转鼓离心作用力的影响，使比重大的颗粒在离心作用力下向转鼓的内壁聚集，因此，这时通过第二驱动机构驱动隔离筒上移解除对滤筒的屏蔽，由于颗粒向转鼓的内壁聚集而不会向滤筒移动，因此，解除屏蔽后滤筒仍然不会遭到堵塞。从而液体能通畅地流过滤筒，在持续的离心作用力下，物料中比重大的颗粒继续向转鼓的内壁聚集，即使有比重小的颗粒夹在液体中，由于滤筒上的滤孔的孔径大于这些颗粒的直径，因此，这些颗粒仍然不会对滤筒形成堵塞，由此可以看出，本发明通过第二驱动机构驱使隔离筒在合适的时间进行升降后，有利于加快固体和液体的分离速度，从而使固液的分离的效率获得提高。

说明书附图

图1为发明的用于固液的旋液分离装置的结构示意图；

图2为本发明中的转鼓的剖面结构示意图；

图3为本发明中的转轴的结构示意图；

图4为图1中的A部放大图；

图5为图1中的B部放大图；

图6为图1所示分离装置中的隔离筒上移时的示意图；

图7为图1所示分离装置中的隔离筒下移时的示意图；

图8为本发明中的控制装置的示意图；

1为外壳、2为支撑座、3为转鼓、3a为装配孔、3b为转鼓本体、3c为柱状部件、3d为排液口、3e为出料口、3f为第一密封圈、4a为电机、4b为第一带轮、4c为第二带轮、4d为皮带、5为转轴、5a为多边形轴段、5b为圆柱轴段、5c为螺纹花键轴段、5d为轴肩、6为滤筒、7为第一轴承组件、8为螺母、9为支架、10为第二驱动机构、11为隔离筒、11a为密封圈、12为刀盘，12a为通孔、13为第一隔套、14为第一外回转体、15为第一滚动体、16为第一内回转体、17为第二隔套、18为第二外回转体、19为第二滚动体、20为第二内回转体、21为第一凸台、22为第二凸台、23为底座、30为转速传感器、31为控制器、32为第一驱动器、33为第二驱动器。

具体实施方式

如图1所示，本发明的用于固液的旋液分离装置，包括外壳1、支撑座2、转鼓3、第一驱动机构、转轴5、滤筒6，外壳1的底部设有第一通孔，外壳1固定在支撑座2上，支撑座2上设有第二通孔，下面对各部分以及它们之间的关系进行详细地说明：

如图1和图2所示，转鼓3位于外壳1内，转鼓3的底部设有装配孔3a，转鼓3由转鼓本体3b以及设置在该转鼓本体3b内底壁面上的柱状部件3c组成，装配孔3a的一部分位于转鼓本体3b上，装配孔3a的另一部分位于柱状部件3c上。装配孔3a的截面呈多边形，例如五边形或六边形。

如图1和图2所示，转鼓3底部设有排液口3d，排液口3d的中心与柱状部件3c外周面之间的间距为20—50mm，优选地，排液口3d的中心与柱状部件3c外周面之间的间距为35mm。转鼓3底部还设有出料口3e，出料口3e的中心与转鼓本体3b的内周面之间的间距为1—10mm，优选地，出料口3e的中心与转鼓本体3b的内周面之间的间距为3mm。

如图1和图3所示，转轴5的一端穿过所述第二通孔以及第一通孔后与转鼓3上的装配孔3a配合，所述转轴5包括多边形轴段5a、圆柱轴段5b、螺纹花键轴段5c，多边形轴段5a与圆柱轴段5b整体成型，多边形轴段5a的截面形状优先采用六边形，多边形轴段5a与装配孔3a优先采用过盈的方式配合，这样，当转轴5旋转时，即可带动转鼓3旋转，圆柱轴段5b的一端设有轴肩5d，螺纹花键轴段5c的一端与轴肩5d固定成一体，螺纹花键轴段5c优先采用焊接的方式与轴肩5d固定成一体。螺纹花键轴段5c的周面上具有螺纹和花键。

如图1和图3所示，转轴5通过第一轴承组件7与外壳1以及支撑座2固定，第一轴承组件7的一部分与外壳1上的第一通孔配合，第一轴承组件7的另一部分与支撑座2上的第二通孔配合，转轴5的圆柱轴段与第一轴承组件7过盈配合，从而使转轴5与第一轴承组件7紧固成一体。

如图1和图3所示，转轴5的另一端与第一传动机构连接，转轴5的螺纹花键轴段5c与第一传动机构连接，第一传动机构包括电机4a和皮带传动机构，皮带传动机构包括第一带轮4b、第二带轮4c、皮带4d，电机4a固定在支撑座2上，电机4a的输出端与第一带轮4b连接，第二带轮4c通过花键与螺纹花键轴段5c配合，在螺纹花键轴段5c上通过螺纹连接的方式连接一个螺母8，所述第二带轮4c的一端通过轴肩5d轴向限位，第二带轮4d的另一端通过螺母8轴向限位，皮带4d配合在第一带轮4b和第二带轮4c上。电机4a工作输出的扭矩带动第一带轮4b转动，第一带轮4b通过皮带4d带动第二带轮4c旋转，从而第二带轮4c带动转轴5旋转，进而转轴5带动转鼓3旋转。

如图1所示，滤筒6的一端封闭另一端具有开口，滤筒6的开口端环绕在转鼓3上的排液口3d周围且与转鼓3固定，即位于滤筒6外部的液体，需要经过滤筒6过滤后才能进入到滤筒6的内部。

如图1所示，还包括支架9、第二驱动机构10、隔离筒11，第二驱动机构10固定在支架9上，支架9的一端固定在支撑座2上，支架9呈倒U型，支架9的另一端设有孔，第二驱动机构10位于支架9的另一端，第二驱动机构10的动力输出端穿过支架9上设置孔，第二驱动机构10为直线驱动机构，第二驱动机构10优先采用气缸或液压缸，第二驱动机构10还可以采用由驱动电机以及丝杆机构组成的直线驱动机构。

如图1所示，隔离筒11的一端与第二驱动机构10的动力输出端连接，在物料加入到转鼓3中之前，第二驱动机构10驱动隔离筒11下移(如图7所示)，使隔离筒11环绕在滤筒6周围对滤筒6形成屏蔽，通过这样的方式，在物料加入前通过隔离筒11对滤筒6形成屏蔽作用，使得液体无法对滤筒6形成浸泡，因此，完全避免了物料中的颗粒物对滤筒6造成的堵塞。转鼓3旋转后，第二驱动机构10驱动隔离筒11上移(如图6所示)，解除对滤筒6的屏蔽。当转鼓3旋转后，由于物料受转鼓离心作用力的影响，使比重大的颗粒在离心作用力下向转鼓的内壁聚集，因此，这时通过第二驱动机构10驱动隔离筒11上移解除对滤筒6的屏蔽，由于颗粒物向转鼓的内壁聚集而不会向滤筒6移动，因此，解除屏蔽后滤筒6仍然不会遭到堵塞。从而液体能通畅地流过滤筒6，在持续的离心作用力下，物料中比重大的颗粒物继续向转鼓的内壁聚集，即使有比重小的颗粒物夹在液体中，由于滤筒6上的滤孔的孔径大于这些颗粒物的直径，因此，这些小直径颗粒物仍然不会对滤筒形成堵塞，由此可以看出，本发明通过第二驱动机构10驱使隔离筒11在合适的时间进行升降后，有利于加快固体和液体的分离速度，从而使固液的分离的效率获得提高。

如图1和图4所示，所述隔离筒11的另一端的端面上设有密封圈11a，当隔离筒11下移时，通过密封圈11a与转鼓3的内底壁面抵顶，通过密封圈11a的密封作用，更好地确保了隔离筒11对滤筒6形成的屏蔽作用。在转鼓3的内底壁面上设有环形槽，该环形槽中安装有第一密封圈3f，密封圈11a与第一密封圈3f抵顶，进一步提升密封性能。

如图1所示，还包括具有安装孔的刀盘12，所述隔离筒11与刀盘上的安装孔配合后，刀盘12与隔离筒11固定成一体，刀盘12与隔离筒优先采用焊接的方式固定，刀盘12的周面与转鼓3的内圆周面之间具有间隙，该间隙为0.1—1mm，当第二驱动机构10驱使隔离筒11下移时，刀盘12随着隔离筒11下移，刀盘12在下移过程中，对聚集在转鼓3内圆周面上的颗粒物刮落，这些颗粒物掉在转鼓3的底部，并从转鼓3的出料口3e排出。将刀盘12固定在隔离筒上的结构，与公开号为CN207533419U的专利相比，本发明的刀盘12无论转鼓3处于旋转还是静止状态，均可以全面地将聚集在转鼓3内圆周面上的颗粒物刮落，而无需像公开号为CN207533419U的专利那样，只有在转鼓处于旋转的状态下才能将聚集在转鼓内圆周面上的颗粒物刮落，因此，本发明将聚集在转鼓内圆周面上的颗粒物刮落具有效率高以及便捷的优点。

如图1和图6所示，若转鼓3内具有物料时，第二驱动机构10驱使隔离筒11上移，刀盘12跟随隔离筒11上移，物料只能从刀盘12与转鼓3之间的间隙向下流动，由于刀盘12与转鼓内圆周面之间的间距小，这样，物料的流动速度慢，而刀盘只能以很慢的速度上升，因此，这样会降低装置的工作效率。因此，为了使工作效率获得保障，在刀盘12的轴向端面上设有若干供物料通过的通孔12a，刀盘12上移时，物料可通过通孔12a向下流动。

如图1所示，还包括位于外壳1和转鼓3的底部之间的第一隔套13，第一隔套13的一端环绕在所述排液口3d的输出端周围，这样，在外壳1、转鼓3以及第一隔套13之间形成一个密闭的第一腔体。通过设置成这种结构后，当分离的液体通过排液口3d排出到转鼓外部后，可接流到第一腔体中，避免液体流动其它不可控的地方，对装置上的零件产生不良影响，液体进入到第一腔体中后，通过连接在外壳1上的且与第一腔体连通的排液管(图中未示出)排放到指定位置。

如图1所示，还包括对转鼓3形成轴向支撑的第一支撑组件，该第一支撑组件包括第一外回转体14、第一滚动体15、第一内回转体16，第一外回转体14的一端与转鼓3的底部固定，第一内回转体16的一端与外壳1的底部固定，第一外回转体14的内周面上以及第一回转体16的外周面上均设有第一环状沟道，所述第一滚动体15位于第一外回转体14与第一内回转体16之间，且第一滚动体15与所述第一环状沟道配合。显然地，通过第一支撑组件对转鼓3形成了支撑作用，避免了转鼓3的重力由转轴5来承受，转轴5只需起到传递周向的作用力即可，这样，可以确保转轴5在传动过程中的平稳性，转轴5几乎不会遭受磨损，确保了转轴5不会出现断裂。

如图1所示，第一外回转体14的一端与第一内回转体16的另一端之间的高度差大于零，第一外回转体14的另一端与第一内回转体16的一端之间的高度差大于零。转鼓3旋转时，与转鼓3固定成一体的第一外回转体14随着转鼓3旋转，由于第一外回转体14的另一端与第一内回转体16的一端之间的高度差大于零，使得第一外回转体14与外壳1的内底壁之间具有间具，这样可避免第一外回转体14与外壳1的内底壁之间产生接触，第一外回转体14旋转时，避免第一外回转体14与外壳1因摩擦受到磨损。

如图1所示，还包括位于外壳1和转鼓3的底部之间的第二隔套17，第二隔套17环绕在第一支撑组件的周围，转鼓3上的出料口3e中心与转鼓3轴心之间的距离，大于第二隔套17外周面与转鼓3轴心之间的垂直距离。由于出料口3e排出的颗粒物会进入到外壳1中，因此，通过第二隔套17将出料口3e与第一支撑组件起到的分隔作用，避免了颗粒物移动到第一支撑组件的位置，从而避免了颗粒物对第一支撑组件产生不利后果。

如图1和图5所示，还包括对转鼓3形向径向支撑的第二支撑组件，该第二支撑组件包括第二外回转体18、第二滚动体19、第二内回转体20，第二外回转体18的内周面上以及第二内回转体20的外周面上均设有第二环状沟道，所述第二滚动体19位于第二外回转体18与第二内回转体20之间，且第二滚动体19与所述第二环状沟道配合；第二外回转体18配合在外壳1内腔中并与外壳1固定，所述第二内回转体20套在转鼓3上且与转鼓3固定。当转鼓3旋转时，转鼓3带动第二内回转体20旋转，第二外回转体18始终处于静止状态，由于第二支撑组件与转鼓3和外壳1的关系，使得转鼓3在径向被形成了限制，而外壳1是固定在支撑座2上的，外壳1始终是不动的，因此，这样完全避免了转鼓3旋转时产生晃动，进而确保了转轴5工作时不受转鼓3产生的径向的剪切作用力。

如图1和图5所示，所述外壳1的内周面上设有第一凸台21，转鼓3的外周面上设有第二凸台22，第二支撑组件的一端通过第一凸台21限位，第二支撑组件的另一端通过第二凸台22限位，由于转鼓3的重力由第一支撑组件支撑，因此，第二支撑组件基本不会承受转鼓的轴向作用力，但为了防止第二支撑组件产生轴向的移动，因此，分别通过设置第一凸台21和第二凸台22对第二支撑组件的两端形成限位，以达到限制第二支撑组件移动的目的。

如图1和图8所示，还包括控制装置，该控制装置包括转速传感器30、控制器31、第一驱动器32、第二驱动器33，转速传感器30用于检测转轴5或者转鼓3的转速，本发明中的转速传感器30优先检测转轴5的转速，在支撑座2的下部安装有底座23，所述转速传感器30安装在底座23上，转速传感器30优先采用光纤传感器。控制器31采用单片机或PLC，第一驱动器32和第二驱动器33均为放大电路，将控制器输出的控制信号放大后分别控制电机和液压缸。

如图1、图6至图8所示，利用上述旋液分离装置通过以下步骤对固液进行分离：

步骤1，控制器30控制第二驱动机构10驱动隔离筒11下移，使隔离筒11环绕在滤筒6周围，隔离筒11对滤筒10形成屏蔽后，向转鼓2内加入所需分离的物料；

步骤2，通过控制器31控制第一驱动机构驱动转轴转动使转鼓旋转，使比重大的固体颗粒物在离心作用力下向转鼓的内壁聚集，同时，转速传感器30将获取转轴或者转鼓2的转速反馈到控制器；

步骤3，当获取的转速大于或等于设定值时，控制器31控制第二驱动机构10带动隔离筒11上移，解除隔离筒11对滤筒6的屏蔽，比重小的液体则经过滤筒6过滤后逐渐趋向转鼓3的中心，并通过出液口排到外壳内。

当转速传感器30检测到转轴5的转速为零时，控制器31均控制第二驱动机构10使隔离筒11下移，使隔离筒11环绕在滤筒6周围，隔离筒11对滤筒10形成屏蔽。

Claims (10)

1.用于固液的旋液分离装置，包括外壳、支撑座、转鼓、第一驱动机构、转轴、滤筒，外壳的底部设有第一通孔，外壳固定在支撑座上，支撑座上设有第二通孔，转鼓位于外壳内，转鼓的底部设有装配孔，转鼓底部设有排液口，转鼓底部还设有出料口，转轴的一端穿过所述第二通孔以及第一通孔后与转鼓上的装配孔配合，转轴的另一端与第一传动机构连接，转轴通过第一轴承组件与外壳以及支撑座固定，滤筒的一端封闭另一端具有开口，滤筒的开口端环绕在转鼓上排液口周围且与转鼓固定，其特征在于，还包括支架、第二驱动机构、隔离筒，第二驱动机构固定在支架上，隔离筒的一端与第二驱动机构的动力输出端连接，在物料加入到转鼓中之前，第二驱动机构驱动隔离筒下移，使隔离筒环绕在滤筒周围对滤筒形成屏蔽，转鼓旋转后，第二驱动机构驱动隔离筒上移，解除对滤筒的屏蔽。

2.根据权利要求1所述的用于固液的旋液分离装置，其特征在于，还包括具有安装孔的刀盘，所述隔离筒与刀盘上的安装孔配合后，刀盘与隔离筒固定成一体，刀盘的周面与转鼓的内圆周面之间具有间隙。

3.根据权利要求2所述的用于固液的旋液分离装置，其特征在于，所述刀盘的轴向端面上设有若干供物料通过的通孔。

4.根据权利要求1所述的用于固液的旋液分离装置，其特征在于，还包括位于外壳和转鼓的底部之间的第一隔套，第一隔套的一端环绕在所述排液口的输出端周围。

5.根据权利要求1或4所述的用于固液的旋液分离装置，其特征在于，还包括对转鼓形成轴向支撑的第一支撑组件，该第一支撑组件包括第一外回转体、第一滚动体、第一内回转体，第一外回转体的一端与转鼓的底部固定，第一内回转体的一端与外壳的底部固定，第一外回转体的内周面上以及第一回转体的外周面上均设有第一环状沟道，所述第一滚动体位于第一外回转体与第一内回转体之间，且第一滚动体与所述第一环状沟道配合。

6.根据权利要求5所述的用于固液的旋液分离装置，其特征在于，还包括位于外壳和转鼓的底部之间的第二隔套，第二隔套环绕在第一支撑组件的周围，转鼓上的出料口中心与转鼓轴心之间的距离大于第二隔套外周面与转鼓轴心之间的垂直距离。

7.根据权利要求1所述的用于固液的旋液分离装置，其特征在于，还包括对转鼓形成径向支撑的第二支撑组件，该第二支撑组件包括第二外回转体、第二滚动体、第二内回转体，第二外回转体的内周面上以及第二内回转体的外周面上均设有第二环状沟道，所述第二滚动体位于第二外回转体与第二内回转体之间，且第二滚动体与所述第二环状沟道配合；第二外回转体配合在外壳内腔中并与外壳固定，所述第二内回转体套在转鼓上且与转鼓固定。

8.根据权利要求7所述的用于固液的旋液分离装置，其特征在于，所述外壳的内周面上设有第一凸台，转鼓的外周面上设有第二凸台，第二支撑组件的一端通过第一凸台限位，第二支撑组件的另一端通过第二凸台限位。

9.根据权利要求1所述的用于固液的旋液分离装置，其特征在于，所述转轴包括多边形轴段、圆柱轴段、螺纹花键轴段，多边形轴段与圆柱轴段整体成型，圆柱轴段的一端设有轴肩，螺纹花键轴段的一端与轴肩固定成一体。

10.根据权利要求1所述的用于固液的旋液分离装置，其特征在于，所述隔离筒的另一端的端面上设有密封圈。

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