CN109120105B - 一种发电机定子冷却水系统防虹吸装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发电机定子冷却水系统防虹吸装置，属于发电机冷却设备技术领域，包括水箱、水泵、连接在发电机定子线圈入口上的入水管和连接在发电机定子线圈出口上的出水管，其特征在于：还包括扩容器和回水管，所述水泵的进水端与水箱连通，水泵的出水端通过入水管与发电机定子线圈连接，所述回水管的一端与扩容器的一端连接，回水管的另一端与水箱连接，所述出水管与扩容器的另一端连接，所述水箱上设置有通气管，通气管的一端与水箱连接，另一端与扩容器连接。本发明能够有效避免由于虹吸效应而将发电机定子线圈中的水抽出发生线棒电气闪络、绝缘受损的风险，提高发电机组运行稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及到发电机冷却设备技术领域，尤其涉及一种发电机定子冷却水系统防虹吸装置。
背景技术
大容量水冷式隐极发电机的定子线圈通常采用水介质对定子线圈进行冷却，该冷却水系统的原理为：冷却水系统在低处设置有一水箱，水箱内的水介质通过水泵加压送至发电机，经发电机定子线圈入口进入定子线圈内，冷却完发电机定子线圈的水介质再从发电机定子线圈出口回流到低处的水箱，周而复始，形成闭式循环水系统。
当水泵全部故障时，定子线圈回水管内的水介质由于重力作用产生负压会将定子线圈内的水介质抽出，造成发电机定子线棒内处于无水或水气混合状态，线圈内可能会发生电气闪络、绝缘受损或寿命下降的风险。现有定子冷却水系统的技术方案未考虑到极端情况发生虹吸效应产生的危害后果，对发电机定子线圈的绝缘和整个发电机组的可靠运行构成潜在威胁。
公开号为CN 106253581A，公开日为2016年12月21日的中国专利文献公开了一种火电厂发电机定子冷却水系统，其特征在于，包括：定子冷却水箱、第一定子冷却水泵、第二定子冷却水泵、第一冷却器、第二冷却器、定子冷却水温控阀、定子冷却水流量调节阀、定子冷却水供水滤网、供水滤网旁路电动门、离子交换器、离子交换器补水电动门、离子交换器补水滤网、补水滤网旁路电动门、定冷水箱补水电动门、定冷水箱补水调阀、定冷水箱补水旁路电动门及防虹吸电动门；所述定子冷却水箱通过两路管道与发电机定子线圈的回水管连接，在其中一条管道上依次设有防虹吸管节流孔及防虹吸电动门，所述定子冷却水箱通过另一条管道回收回水；所述第一定子冷却水泵、第二定子冷却水泵并联连接后与所述定子冷却水箱通过管道连接；在所述第一定子冷却水泵的入口及第二定子冷却水泵的入口分别设有入口电动门， 在所述第一定子冷却水泵的出口及第二定子冷却水泵的出口分别设有出口电动门；所述第一冷却器及第二冷却器并联连接在所述定子冷却水温控阀的一个入口与定子冷却水泵出口母管之间的管道上；所述定子冷却水泵出口母管还通过管道与所述定子冷却水温控阀的另一个入口连接；在所述第一冷却器的入口及第二冷却器的入口分别设有入口电动门，在所述第一冷却器的出口及第二冷却器的出口分别设有出口电动门；所述定子冷却水流量调节阀、定子冷却水供水滤网依次设置在所述定子冷却水温控阀 的出口至发电机定子线圈的汇流管之间的管道上；所述供水滤网旁路电动门与定子冷却水供水滤网并联连接，在所述定子冷却水供水滤网的两端分别设有入口电动门和出口电动门；所述离子交换器补水电动门、离子交换器依次设置在所述定子冷却水温控阀的出口至所述定子冷却水箱的管道上；所述离子交换器补水滤网通过管道与离子交换器连接，所述 补水滤网旁路电动门与离子交换器补水滤网并联连接，在所述离子交换器补水滤网的两端分别设有入口电动门及出口电动门；所述定冷水箱补水电动门与定冷水箱补水旁路电动门并联后连接至所述定子冷却水 箱，所述定冷水箱补水调阀设置在所述定冷水箱补水电动门的出口处。
该专利文献公开的火电厂发电机定子冷却水系统，虽然可以在定子冷却水系统全停状态下，实现定子冷却水系统的自动启动；在定子冷却水系统运行状态下，实现定子冷却水系统的自动停止，但是，当定子冷却水系统发生水泵突然故障，冷却水系统停止运行时，不能够有效避免由于虹吸效应而将发电机定子线圈中的水抽出发生线棒电气闪络、绝缘受损的风险，影响发电机组运行的稳定性。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种发电机定子冷却水系统防虹吸装置，本发明能够有效避免由于虹吸效应而将发电机定子线圈中的水抽出发生线棒电气闪络、绝缘受损的风险，提高发电机组运行稳定性。
本发明通过下述技术方案实现：
一种发电机定子冷却水系统防虹吸装置，包括水箱、水泵、连接在发电机定子线圈入口上的入水管和连接在发电机定子线圈出口上的出水管，其特征在于：还包括扩容器和回水管，所述水泵的进水端与水箱连通，水泵的出水端通过入水管与发电机定子线圈连接，所述回水管的一端与扩容器的一端连接，回水管的另一端与水箱连接，所述出水管与扩容器的另一端连接，所述水箱上设置有通气管，通气管的一端与水箱连接，另一端与扩容器连接。
所述发电机定子线圈入口和发电机定子线圈出口之间设置有平衡管，平衡管的一端与入水管连接，另一端与出水管连接。
所述扩容器的空间位置高于发电机定子线圈出口，扩容器通过回水管与水箱连通，发电机定子线圈出口通过出水管与扩容器连通，出水管和回水管形成冷却水流动通道。
所述扩容器的上部开有通气孔，通气管的一端插入通气孔并与扩容器连通，另一端与水箱内上部的空气连通，形成水箱上部至扩容器内的空气流动通道。
所述通气管的内径小于出水管的内径，出水管的内径小于回水管的内径。
所述平衡管包括依次连接的进水段、流通段和出水段，进水段的内径为15毫米，出水段的内径为5毫米，出水管上开有直径为5毫米的通孔，平衡管的出水段焊接在通孔上。
所述流通段为渐变段，流通段包括第一接口和第二接口，第一接口的内径为15毫米，第二接口的内径为5毫米，第一接口的端面粘接有第一O形密封圈，第二接口的端面粘接有第二O形密封圈，流通段的一端设置有第一抱箍，流通段的另一端设置有第二抱箍，流通段的第一接口通过第一抱箍与入水管固定连接，流通段的第二接口通过第二抱箍与出水管固定连接。
所述平衡管为一体成型而成，平衡管的横截面呈倒“U”型。
所述出水管的空间位置高于发电机定子线圈出口。
所述水泵为两个，两个水泵并排布置。
本发明的工作原理如下：
通过在发电机定子线圈出口的高点处设置一扩容器，扩容器通过管路连接串联于发电机定子线圈出口和水箱之间以形成从发电机定子线圈出口至水箱入口的冷却水流动通道，扩容器通过通气管连接至水箱上部以形成水箱上部至扩容器内的空气流动通道。当定子冷却水系统中水泵故障导致水系统停止运行时，回水管中的水会在重力作用下继续回到水箱中，此阶段产生的抽吸作用将会由于扩容器上的通气管将水箱上部的空气导入到扩容器上部，使得扩容器内部不再是负压，发电机定子线棒内的水不会产生虹吸效应，使线棒内部仍然充满冷却水，从而能够有效保护发电机的定子线棒。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
一、本发明，水泵的进水端与水箱连通，水泵的出水端通过入水管与发电机定子线圈连接，所述回水管的一端与扩容器的一端连接，回水管的另一端与水箱连接，所述出水管与扩容器的另一端连接，所述水箱上设置有通气管，通气管的一端与水箱连接，另一端与扩容器连接，使用时，当发电机定子线圈回水由于重力作用产生的负压传导至扩容器时，可通过通气管将水箱上部的空气导入扩容器中，使扩容器和发电机定子线圈内无法产生负压，从而能够有效避免由于虹吸效应而将发电机定子线圈中的水抽出发生线棒电气闪络、绝缘受损的风险，提高发电机组运行稳定性。
二、本发明，发电机定子线圈入口和发电机定子线圈出口之间设置有平衡管，平衡管的一端与入水管连接，另一端与出水管连接，通过设置平衡管，可以预防冷却水流经发电机定子线圈时由于水流因素原因可能导致的管路振动，进一步保障了发电机组运行稳定性。
三、本发明，扩容器的空间位置高于发电机定子线圈出口，扩容器通过回水管与水箱连通，发电机定子线圈出口通过出水管与扩容器连通，出水管和回水管形成冷却水流动通道，保证了发电机定子线圈内冷却水可以沿着冷却水流动通道回到水箱进行不间断循环。
四、本发明，扩容器的上部开有通气孔，通气管的一端插入通气孔并与扩容器连通，另一端与水箱内上部的空气连通，形成水箱上部至扩容器内的空气流动通道，当水泵突然故障，回水管内水流由于重力效应继续流动时，可将水箱内的空气导入扩容器内，避免扩容器内形成负压。
五、本发明，通气管的内径小于出水管的内径，出水管的内径小于回水管的内径，通过对通气管、出水管和回水管的内径大小进行特定设计，能够优化并保证通气管中未充满水或扩容器中未充满水，利于提高防虹吸效果。
六、本发明，平衡管包括依次连接的进水段、流通段和出水段，进水段的内径为15毫米，出水段的内径为5毫米，出水管上开有直径为5毫米的通孔，平衡管的出水段焊接在通孔上，在防止水流因素引起管路振动的同时，又保证了平衡管内通过的水流量足够小，有利于发电机定子冷却水系统设计和运行。
七、本发明，流通段为渐变段，流通段包括第一接口和第二接口，第一接口的内径为15毫米，第二接口的内径为5毫米，第一接口的端面粘接有第一O形密封圈，第二接口的端面粘接有第二O形密封圈，流通段的一端设置有第一抱箍，流通段的另一端设置有第二抱箍，流通段的第一接口通过第一抱箍与入水管固定连接，流通段的第二接口通过第二抱箍与出水管固定连接，通过将流通段第一接口的内径与进水段的内径设置成相同大小，将第二接口的内径与出水段的内径设置成相同大小，使得平衡管中的水能够顺畅通过，利于平衡管内保持较小水流通量，预防发电机内部水流因素可能引起的管路振动，极大的保障了发电机组运行可靠性。
八、本发明，平衡管为一体成型而成，平衡管的横截面呈倒“U”型，不仅便于将入水管和出水管连通，而且通过将平衡管设置为一体结构，能够增强平衡管的整体结构强度，保障平衡管的使用稳定性。
九、本发明，出水管的空间位置高于发电机定子线圈出口，利于发电机定子线圈内能完全充满水。
十、本发明，水泵为两个，两个水泵并排布置，两个水泵能够实现一运一备的运行方式，提高了系统冗余性。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明，其中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图；
图3为本发明实施例4的结构示意图；
图4为本发明实施例5的结构示意图；
图中标记：1、水箱，2、水泵，3、入水管，4、出水管，5、扩容器，6、回水管，7、通气管，8、平衡管，9、进水段，10、流通段，11、出水段，12、第一接口，13、第二接口，14、第一O形密封圈，15、第二O形密封圈，16、第一抱箍，17、第二抱箍。
具体实施方式
实施例1
一种发电机定子冷却水系统防虹吸装置，包括水箱1、水泵2、连接在发电机定子线圈入口上的入水管3和连接在发电机定子线圈出口上的出水管4，还包括扩容器5和回水管6，所述水泵2的进水端与水箱1连通，水泵2的出水端通过入水管3与发电机定子线圈连接，所述回水管6的一端与扩容器5的一端连接，回水管6的另一端与水箱1连接，所述出水管4与扩容器5的另一端连接，所述水箱1上设置有通气管7，通气管7的一端与水箱1连接，另一端与扩容器5连接。
本实施例为最基本的实施方式，水泵的进水端与水箱连通，水泵的出水端通过入水管与发电机定子线圈连接，所述回水管的一端与扩容器的一端连接，回水管的另一端与水箱连接，所述出水管与扩容器的另一端连接，所述水箱上设置有通气管，通气管的一端与水箱连接，另一端与扩容器连接，使用时，当发电机定子线圈回水由于重力作用产生的负压传导至扩容器时，可通过通气管将水箱上部的空气导入扩容器中，使扩容器和发电机定子线圈内无法产生负压，从而能够有效避免由于虹吸效应而将发电机定子线圈中的水抽出发生线棒电气闪络、绝缘受损的风险，提高发电机组运行稳定性。
实施例2
一种发电机定子冷却水系统防虹吸装置，包括水箱1、水泵2、连接在发电机定子线圈入口上的入水管3和连接在发电机定子线圈出口上的出水管4，还包括扩容器5和回水管6，所述水泵2的进水端与水箱1连通，水泵2的出水端通过入水管3与发电机定子线圈连接，所述回水管6的一端与扩容器5的一端连接，回水管6的另一端与水箱1连接，所述出水管4与扩容器5的另一端连接，所述水箱1上设置有通气管7，通气管7的一端与水箱1连接，另一端与扩容器5连接。
所述发电机定子线圈入口和发电机定子线圈出口之间设置有平衡管8，平衡管8的一端与入水管3连接，另一端与出水管4连接。
本实施例为一较佳实施方式，发电机定子线圈入口和发电机定子线圈出口之间设置有平衡管，平衡管的一端与入水管连接，另一端与出水管连接，通过设置平衡管，可以预防冷却水流经发电机定子线圈时由于水流因素原因可能导致的管路振动，进一步保障了发电机组运行稳定性。
实施例3
一种发电机定子冷却水系统防虹吸装置，包括水箱1、水泵2、连接在发电机定子线圈入口上的入水管3和连接在发电机定子线圈出口上的出水管4，还包括扩容器5和回水管6，所述水泵2的进水端与水箱1连通，水泵2的出水端通过入水管3与发电机定子线圈连接，所述回水管6的一端与扩容器5的一端连接，回水管6的另一端与水箱1连接，所述出水管4与扩容器5的另一端连接，所述水箱1上设置有通气管7，通气管7的一端与水箱1连接，另一端与扩容器5连接。
所述发电机定子线圈入口和发电机定子线圈出口之间设置有平衡管8，平衡管8的一端与入水管3连接，另一端与出水管4连接。
所述扩容器5的空间位置高于发电机定子线圈出口，扩容器5通过回水管6与水箱1连通，发电机定子线圈出口通过出水管4与扩容器5连通，出水管4和回水管6形成冷却水流动通道。
所述扩容器5的上部开有通气孔，通气管7的一端插入通气孔并与扩容器5连通，另一端与水箱1内上部的空气连通，形成水箱1上部至扩容器5内的空气流动通道。
所述通气管7的内径小于出水管4的内径，出水管4的内径小于回水管6的内径。
本实施例为又一较佳实施方式，扩容器的空间位置高于发电机定子线圈出口，扩容器通过回水管与水箱连通，发电机定子线圈出口通过出水管与扩容器连通，出水管和回水管形成冷却水流动通道，保证了发电机定子线圈内冷却水可以沿着冷却水流动通道回到水箱进行不间断循环。
扩容器的上部开有通气孔，通气管的一端插入通气孔并与扩容器连通，另一端与水箱内上部的空气连通，形成水箱上部至扩容器内的空气流动通道，当水泵突然故障，回水管内水流由于重力效应继续流动时，可将水箱内的空气导入扩容器内，避免扩容器内形成负压。
通气管的内径小于出水管的内径，出水管的内径小于回水管的内径，通过对通气管、出水管和回水管的内径大小进行特定设计，能够优化并保证通气管中未充满水或扩容器中未充满水，利于提高防虹吸效果。
实施例4
一种发电机定子冷却水系统防虹吸装置，包括水箱1、水泵2、连接在发电机定子线圈入口上的入水管3和连接在发电机定子线圈出口上的出水管4，还包括扩容器5和回水管6，所述水泵2的进水端与水箱1连通，水泵2的出水端通过入水管3与发电机定子线圈连接，所述回水管6的一端与扩容器5的一端连接，回水管6的另一端与水箱1连接，所述出水管4与扩容器5的另一端连接，所述水箱1上设置有通气管7，通气管7的一端与水箱1连接，另一端与扩容器5连接。
所述发电机定子线圈入口和发电机定子线圈出口之间设置有平衡管8，平衡管8的一端与入水管3连接，另一端与出水管4连接。
所述扩容器5的空间位置高于发电机定子线圈出口，扩容器5通过回水管6与水箱1连通，发电机定子线圈出口通过出水管4与扩容器5连通，出水管4和回水管6形成冷却水流动通道。
所述扩容器5的上部开有通气孔，通气管7的一端插入通气孔并与扩容器5连通，另一端与水箱1内上部的空气连通，形成水箱1上部至扩容器5内的空气流动通道。
所述通气管7的内径小于出水管4的内径，出水管4的内径小于回水管6的内径。
所述平衡管8包括依次连接的进水段9、流通段10和出水段11，进水段9的内径为15毫米，出水段11的内径为5毫米，出水管4上开有直径为5毫米的通孔，平衡管8的出水段11焊接在通孔上。
所述流通段10为渐变段，流通段包括第一接口12和第二接口13，第一接口12的内径为15毫米，第二接口13的内径为5毫米，第一接口12的端面粘接有第一O形密封圈14，第二接口13的端面粘接有第二O形密封圈15，流通段10的一端设置有第一抱箍16，流通段10的另一端设置有第二抱箍17，流通段10的第一接口12通过第一抱箍16与入水管3固定连接，流通段10的第二接口13通过第二抱箍17与出水管4固定连接。
本实施例为又一较佳实施方式，平衡管包括依次连接的进水段、流通段和出水段，进水段的内径为15毫米，出水段的内径为5毫米，出水管上开有直径为5毫米的通孔，平衡管的出水段焊接在通孔上，在防止水流因素引起管路振动的同时，又保证了平衡管内通过的水流量足够小，有利于发电机定子冷却水系统设计和运行。
流通段为渐变段，流通段包括第一接口和第二接口，第一接口的内径为15毫米，第二接口的内径为5毫米，第一接口的端面粘接有第一O形密封圈，第二接口的端面粘接有第二O形密封圈，流通段的一端设置有第一抱箍，流通段的另一端设置有第二抱箍，流通段的第一接口通过第一抱箍与入水管固定连接，流通段的第二接口通过第二抱箍与出水管固定连接，通过将流通段第一接口的内径与进水段的内径设置成相同大小，将第二接口的内径与出水段的内径设置成相同大小，使得平衡管中的水能够顺畅通过，利于平衡管内保持较小水流通量，预防发电机内部水流因素可能引起的管路振动，极大的保障了发电机组运行可靠性。
实施例5
一种发电机定子冷却水系统防虹吸装置，包括水箱1、水泵2、连接在发电机定子线圈入口上的入水管3和连接在发电机定子线圈出口上的出水管4，还包括扩容器5和回水管6，所述水泵2的进水端与水箱1连通，水泵2的出水端通过入水管3与发电机定子线圈连接，所述回水管6的一端与扩容器5的一端连接，回水管6的另一端与水箱1连接，所述出水管4与扩容器5的另一端连接，所述水箱1上设置有通气管7，通气管7的一端与水箱1连接，另一端与扩容器5连接。
所述发电机定子线圈入口和发电机定子线圈出口之间设置有平衡管8，平衡管8的一端与入水管3连接，另一端与出水管4连接。
所述扩容器5的空间位置高于发电机定子线圈出口，扩容器5通过回水管6与水箱1连通，发电机定子线圈出口通过出水管4与扩容器5连通，出水管4和回水管6形成冷却水流动通道。
所述扩容器5的上部开有通气孔，通气管7的一端插入通气孔并与扩容器5连通，另一端与水箱1内上部的空气连通，形成水箱1上部至扩容器5内的空气流动通道。
所述通气管7的内径小于出水管4的内径，出水管4的内径小于回水管6的内径。
所述平衡管8包括依次连接的进水段9、流通段10和出水段11，进水段9的内径为15毫米，出水段11的内径为5毫米，出水管4上开有直径为5毫米的通孔，平衡管8的出水段11焊接在通孔上。
所述平衡管8为一体成型而成，平衡管8的横截面呈倒“U”型。
所述出水管4的空间位置高于发电机定子线圈出口。
所述水泵2为两个，两个水泵2并排布置。
本实施例为最佳实施方式，水泵的进水端与水箱连通，水泵的出水端通过入水管与发电机定子线圈连接，所述回水管的一端与扩容器的一端连接，回水管的另一端与水箱连接，所述出水管与扩容器的另一端连接，所述水箱上设置有通气管，通气管的一端与水箱连接，另一端与扩容器连接，使用时，当发电机定子线圈回水由于重力作用产生的负压传导至扩容器时，可通过通气管将水箱上部的空气导入扩容器中，使扩容器和发电机定子线圈内无法产生负压，从而能够有效避免由于虹吸效应而将发电机定子线圈中的水抽出发生线棒电气闪络、绝缘受损的风险，提高发电机组运行稳定性。
平衡管为一体成型而成，平衡管的横截面呈倒“U”型，不仅便于将入水管和出水管连通，而且通过将平衡管设置为一体结构，能够增强平衡管的整体结构强度，保障平衡管的使用稳定性。
出水管的空间位置高于发电机定子线圈出口，利于发电机定子线圈内能完全充满水。
水泵为两个，两个水泵并排布置，两个水泵能够实现一运一备的运行方式，提高了系统冗余性。
Claims (4)
1.一种发电机定子冷却水系统防虹吸装置，包括水箱（1）、水泵（2）、连接在发电机定子线圈入口上的入水管（3）和连接在发电机定子线圈出口上的出水管（4），其特征在于：还包括扩容器（5）和回水管（6），所述水泵（2）的进水端与水箱（1）连通，水泵（2）的出水端通过入水管（3）与发电机定子线圈连接，所述回水管（6）的一端与扩容器（5）的一端连接，回水管（6）的另一端与水箱（1）连接，所述出水管（4）与扩容器（5）的另一端连接，所述水箱（1）上设置有通气管（7），通气管（7）的一端与水箱（1）连接，另一端与扩容器（5）连接；
所述通气管（7）的内径小于出水管（4）的内径，出水管（4）的内径小于回水管（6）的内径；
所述发电机定子线圈入口和发电机定子线圈出口之间设置有平衡管（8），平衡管（8）的一端与入水管（3）连接，另一端与出水管（4）连接；
所述平衡管（8）包括依次连接的进水段（9）、流通段（10）和出水段（11），进水段（9）的内径为15毫米，出水段（11）的内径为5毫米，出水管（4）上开有直径为5毫米的通孔，平衡管（8）的出水段（11）焊接在通孔上；
所述流通段（10）为渐变段，流通段包括第一接口（12）和第二接口（13），第一接口（12）的内径为15毫米，第二接口（13）的内径为5毫米，第一接口（12）的端面粘接有第一O形密封圈（14），第二接口（13）的端面粘接有第二O形密封圈（15），流通段（10）的一端设置有第一抱箍（16），流通段（10）的另一端设置有第二抱箍（17），流通段（10）的第一接口（12）通过第一抱箍（16）与入水管（3）固定连接，流通段（10）的第二接口（13）通过第二抱箍（17）与出水管（4）固定连接；
所述扩容器（5）的空间位置高于发电机定子线圈出口，扩容器（5）通过回水管（6）与水箱（1）连通，发电机定子线圈出口通过出水管（4）与扩容器（5）连通，出水管（4）和回水管（6）形成冷却水流动通道；
所述扩容器（5）的上部开有通气孔，通气管（7）的一端插入通气孔并与扩容器（5）连通，另一端与水箱（1）内上部的空气连通，形成水箱（1）上部至扩容器（5）内的空气流动通道。
2.根据权利要求1所述的一种发电机定子冷却水系统防虹吸装置，其特征在于：所述平衡管（8）为一体成型而成，平衡管（8）的横截面呈倒“U”型。
3.根据权利要求1所述的一种发电机定子冷却水系统防虹吸装置，其特征在于：所述出水管（4）的空间位置高于发电机定子线圈出口。
4.根据权利要求1所述的一种发电机定子冷却水系统防虹吸装置，其特征在于：所述水泵（2）为两个，两个水泵（2）并排布置。
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