CN109269326B - 一种带有冲刷功能的换热器 - Google Patents

Abstract

一种带有冲刷功能的换热器，属于换热器清理技术领域。其特征在于：换热管（101）沿换热器（1）的半径方向设置有多列，且每列均所包含的换热管（101）的数量相等，分配盘（21）的冲刷管（17）的数量与每列所包含的换热管（101）的数量相等，且每根冲刷管（17）至分配盘（21）中心的距离和与其对应位置的换热管（101）至换热器（1）中心的距离相等，分配盘（21）的侧部设置有与冲刷管（17）一一对应的进水口（20），推动机构与分配盘（21）相连并带动分配盘（21）运动。本带有冲刷功能的换热器实现了换热器的在线清理，清理方便，且清理彻底，保证了换热器的换热效率，换热管的清理不会对换热器的使用造成妨碍。

Description

一种带有冲刷功能的换热器

技术领域

一种带有冲刷功能的换热器，属于换热器清理技术领域。

背景技术

管壳式换热器又称列管式换热器，是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器，这种换热器结构简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。

油田通常会采用管壳式换热器对油田的地热能进行回收，从而利用地热提高油温，降低油的粘度，方便油的输送，由于油田现场的水中含油过多的杂质，因此在使用时管壳式换热器的换热管内会结有水垢，水垢的存在会影响换热器的换热效率，阻碍通过换热管内水的流动，影响了换热器的使用，因此需要定期对换热器进行清理，但是现有的清理过程中需要将换热器停止使用后再对换热器进行清理，影响了换热器的使用，并且由于清理的周期较短，需要频繁的停止换热器的使用，极大地影响了管壳式换热器的使用，而且清理很不彻底。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够通过清洗球在线对换热器的换热管进行清理，避免了换热器频繁停止使用的带有冲刷功能的换热器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该带有冲刷功能的换热器，包括换热器，换热器为两端封闭的圆筒状，换热器内平行设置有多根换热管，换热管的两端均伸出换热器，换热器的换热管进水一端设置有进水筒，进水筒与换热器同轴设置，其特征在于：还包括同轴设置在进水筒一端的分配盘以及推动机构，换热管沿换热器的半径方向设置有多列，且每列均所包含的换热管的数量相等，分配盘的靠近进水筒的一端设置有多根冲刷管，冲刷管的数量与每列所包含的换热管的数量相等，且每根冲刷管至分配盘中心的距离和与其对应位置的换热管至换热器中心的距离相等，分配盘的侧部设置有与冲刷管一一对应的进水口，冲刷管与对应的进水口连通，推动机构与分配盘相连并带动分配盘运动，使冲刷管逐根与所有的换热管对接。

优选的，所述的推动机构包括进给电机、转换电机及螺杆，转换电机与分配盘相连并带动分配盘绕轴线转动，螺杆与分配盘同轴设置，且螺杆与分配盘螺纹连接，进给电机的输出轴与螺杆相连并调动螺杆同步转动。

优选的，还包括传动筒和过渡筒，传动筒和过渡筒均与换热器同轴设置，且过渡筒设置在传动筒和进水筒之间，推动机构设置在传动筒内，分配盘滑动设置在过渡筒内，传动筒与过渡筒之间通过隔板密封设置。

优选的，所述的分配盘连接有输送泵，多个进水口分别通过进水管与输送泵的出水端连通。

优选的，所述的输送泵的输出端设置有分散管，分散管的侧部同时与多根进水管连通，分散管的端部与输送泵的出水端连通。

优选的，所述的换热器的输出端设置有用于收集清洗球的集球筒，集球筒与换热器同轴设置，且集球筒同时与所有的换热管的输出端连通，集球筒远离换热器的一端安装有滤网。

优选的，所述的集球筒的下侧设置有集球斗，集球斗为由上至下直径逐渐减小的锥形，集球斗的上侧与集球筒连通。

优选的，所述的螺杆的两侧对称设置有与螺杆平行设置的导向杆，分配盘两侧对称设置有与对应侧的导向杆滑动连接的通孔，两根导向杆对称设置在转换电机输出轴的两侧并同时与转换电机的输出轴相连。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、本带有冲刷功能的换热器的分配盘由推动机构推动，从而使冲刷管逐根与换热管连通，将清洗球分配到每根换热管中，保证每根换热管中都能够分配到清洗球，保证了换热器的冲刷彻底，冲刷管同时仅对换热器的部分换热管进行冲刷清理，而其余换热管能够继续工作，不需要停用换热器，实现了换热器的在线清理，清理方便，且清理彻底，保证了换热器的换热效率，换热管的清理不会对换热器的使用造成妨碍，使用方便，可以周期性的对换热器的换热管进行清理，保证了换热器的换热效果。

2、通过转换电机带动分配盘转动，从而使每根冲刷管与同一圆周上的换热管101逐根连通，通过进给电机实现了分配盘的轴向移动，进而保证冲刷管与换热管101对接，控制方便，且保证了对每根换热管进行冲刷。

3、传动筒与过渡筒通过隔板密封设置，避免冲刷用水泄漏并进入到传动筒内，对传动筒内的螺杆和拨叉的工作造成妨碍。

4、输送泵的输出端同时与多个进水口连通，保证冲刷水直接进入到所有的冲刷管内，通过冲刷管对对应对的换热管进行冲刷。

5、输送泵通过分散管同时与多根进水管连通，保证每个冲刷管内都能够输送进入冲刷用水，也能够保证每根冲刷管内都能够进入清洗球，进而保证对换热器所有的换热管都能够进行冲刷，冲刷彻底，保证了换热器的换热效率。

6、滤网能够避免清洗球流过，从而对清洗球进行收集，避免清洗球随水流流失；集球筒下侧设置有集球斗，能够对倾斜球进行收集，从而实现了清洗球的循环使用，降低了系统的运行成本。

7、转换电机通过输出轴两侧的导向杆与分配盘的通孔滑动连接，既能够对分配盘进行导向，又能够使分配盘随转换电机输出轴的转动而摆动。

附图说明

图1为带有冲刷功能的换热器的立体示意图。

图2为换热器与分配盘的立体示意图。

图3为分配盘的立体示意图。

图4为分配盘的主视剖视示意图。

图5为集球筒的主视剖视示意图。

图6为清洗球回流管路的结构示意图。

图7为实施例2中冲刷管的推动示意图。

图8为图7中A处的局部放大图。

图9为拨叉的立体示意图。

图10为冲刷仓与冲刷管的连接示意图。

图11为推杆的立体示意图。

图12为定位架的立体示意图。

图中：1、换热器 101、换热管 2、传动筒 3、过渡筒 4、进给电机 5、转换电机6、固定环 7、进水管 8、输送泵 9、安装板 10、推杆 1001、凹槽 11、螺杆 12、导向杆 13、隔板 14、定位架 15、波纹管 16、冲刷仓 17、冲刷管 18、挡板 19、拨叉1901、螺母 1902、推动部 1903、导向孔 20、进水口 21、分配盘 22、集球筒 23、滤网24、集球斗 25、分配筒 26、回流管 27、透明管 28、回球阀 29、排出阀 30、喷射器31、冲刷阀。

具体实施方式

图1~6是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~12对本发明做进一步说明。

一种带有冲刷功能的换热器，包括换热器1，换热器1为两端封闭的圆筒状，换热器1内平行设置有多根换热管101，换热管101的两端均伸出换热器1，换热器1的换热管101进水一端设置有进水筒，进水筒与换热器1同轴设置，还包括同轴设置在进水筒一端的分配盘21以及推动机构，换热管101沿换热器1的半径方向设置有多列，且每列均所包含的换热管101的数量相等，分配盘21的靠近进水筒的一端设置有多根冲刷管17，冲刷管17的数量与每列所包含的换热管101的数量相等，且每根冲刷管17至分配盘21中心的距离和与其对应位置的换热管101至换热器1中心的距离相等，分配盘21的侧部设置有与冲刷管17一一对应的进水口20，冲刷管17与对应的进水口20连通，推动机构与分配盘21相连并带动分配盘21运动，使冲刷管17逐根与所有的换热管101对接。本带有冲刷功能的换热器的分配盘21由推动机构推动，从而使冲刷管17逐根与换热管101连通，将清洗球分配到每根换热管101中，保证每根换热管101中都能够分配到清洗球，保证了换热器1的冲刷彻底，冲刷管17同时仅对换热器1的部分换热管101进行冲刷清理，而其余换热管101能够继续工作，不需要停用换热器1，实现了换热器1的在线清理，清理方便，且清理彻底，保证了换热器1的换热效率，换热管101的清理不会对换热器1的使用造成妨碍，使用方便，可以周期性的对换热器1的换热管101进行清理，保证了换热器1的换热效果。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，然而熟悉本领域的人们应当了解，在这里结合附图给出的详细说明是为了更好的解释，本发明的结构必然超出了有限的这些实施例，而对于一些等同替换方案或常见手段，本文不再做详细叙述，但仍属于本申请的保护范围。

实施例1

如图1~5所示：换热器1为两端封闭的圆筒状，换热器1水平设置，换热器1内间隔设置有多根换热管101，换热管101的两端均伸出换热器1的对应的端头，换热管101与换热器1的轴线平行设置，换热器1内沿轴向间隔设置有多块翅片，翅片为半圆形，换热管101通过翅片与换热器1固定连接，即方便了换热管101的安装，又增大了换热面积，提高了换热效率。换热器1的两端均同轴设置有法兰盘。

换热器1的左端同轴安装有进水筒，进水筒的靠近换热器1的一端与换热器1密封连接，从而使进水筒同时与多根换热管101实现了连通。多根换热管101形成了换热器1的管程，换热器1与换热管101之间的空腔形成了换热器1的壳程。换热器1的两端分别设置有壳程入口和壳程出口，壳程入口和壳程出口分别设置在换热器1的上下两侧。进水筒上侧设置有管程入口，管程入口设置在进水筒的上侧。

进水筒的一端沿靠近换热器1的方向依次设置有传动筒2和过渡筒3，传动筒2和过渡筒3均与进水筒同轴设置，过渡筒3和传动筒2和进水筒之间。传动筒2敞口端设置有圆盘状的安装板9并通过安装板9封闭，传动筒2和过渡筒3之间设置有圆盘状的隔板13并通过隔板13封闭，从而在传动筒2内形成封闭的腔体；过渡筒3和进水筒之间设置有圆盘状的挡板18，挡板18将进水筒和过渡筒3分离。

挡板18上设置有多个渗水孔，渗水孔与冲刷管17一一对应，冲刷管17的出水端滑动穿过渗水孔并伸入进水筒内，渗水孔的孔壁上间隔设置有多个凹槽，从而能够保证进水筒内腔与过渡筒3内腔连通，继而保证了进水筒内腔与过渡筒3内腔的压力相等。当分配盘21向靠近挡板18的方向移动时，冲刷管17穿过对应的渗水孔并与对应的换热管101对接，从而完成了部分换热管101的冲刷。每个进水口20均通过软管与对应的进水管7相连通。

换热器1内的换热管101间隔设置有多列，每一列均沿换热器1的半径方向间隔设置有多根换热管101。过渡筒3内仅设置有分配盘21，分配盘21上设置有多根冲刷管17，冲刷管17设置在分配盘21靠近换热器1的一端，冲刷管17的数量与每一列所包含的换热管101的数量相等，且每根冲刷管17与分配盘21中心的距离与每一列中对应的换热管101与换热器1的中心的距离相等。分配盘21的侧部设置有与冲刷管17一一对应的进水口20，进水口20与对应的冲刷管17相连通，进水管7与进水口20一一对应，并与对应的进水口20相连通。推动机构包括进给电机4、转换电机5以及螺杆11，进给电机4通过螺杆11推动分配盘21轴向移动，螺杆11与分配盘21螺纹连接，转换电机5带动分配盘21绕轴线转动，使冲刷管17与所有的换热管101连通，且能够保证每个进水管7同时仅仅与一根换热管101连通。通过进水管7向换热管101内添加清洗球，利用清洗球对换热管101进行清理，清洗球包括中部的清洗球主体以及环绕清洗球主体设置的钢丝，清洗球主体为直径小于换热管101内径的柱状或球形，钢丝可以与清洗球主体一体设置，也可以与清洗球主体独立设置，钢丝环绕清洗球主体设置，清洗球的直径大于换热管101的内径。

螺杆11的两侧对称设置有与螺杆11平行设置的导向杆12，分配盘21两侧对称设置有与对应侧的导向杆12滑动连接的通孔，两根导向杆12对称设置在转换电机5输出轴的两侧并同时与转换电机5的输出轴相连。

换热器1远离过渡筒3的一端设置有集球筒22，集球筒22为与换热器1同轴设置的圆筒，集球筒22的左端与换热器1远离过渡筒3的一端密封连接，集球筒22的右端设置有滤网23，集球筒22的下侧设置有集球斗24，集球斗24为由上至下直径逐渐减小的锥形，集球斗24的上侧与集球筒22的下侧连通，从而滤网23能够避免清洗球阻挡并使清洗球进入到集球斗24内。

如图6所示：集球斗24的下端连接有分配筒25，集球斗24的下端通过管道与分配筒25的上端连通，分配筒25的上部为圆筒状，下部为由上至下直径逐渐减小的锥形。分配筒25与每根进水管7之间均设置有喷射器30，喷射器30设置在分配筒25内，分配筒25的底部为出球口，分配筒25的底部同时与多个喷射器30的低压介质入口连通，喷射器30的高压介质入口与对应的进水管7的出水端连通，喷射器30的介质出口与对应的进水口20连通，从而利用喷射器30将清洗球吸入对应的换热管101内，保证每个换热管101内均有清洗球。每个喷射器30与分配筒25之间均设置有冲刷阀31，通过冲刷阀31可以控制清洗球的通断，进而可以切换通过清洗球清理以及通过水冲刷两种方式对换热管101进行清理。进水管7连接有输送泵8。

集球斗24与分配筒25之间设置有透明管27和回流管26，透明管27的一端与集球斗24的出球口连通，另一端通过回流管26与分配筒25的上端连通，从而使清洗球循环使用。透明管27的输出端还连接有排出阀29，回流管26与透明管27之间设置有回球阀28，通过透明管27可以观察清洗球的直径，进而判断清洗球是否损坏，当清洗球的直径过小时需要对清洗球进行更换，此时关闭回球阀28，打开排出阀29，使损坏的清洗球排出即可。清洗球的添加可以通过分配筒25进行，利用清洗球，能够对换热管101的冲刷更加彻底，清理效果更好，避免水垢粘结在换热管101内壁冲刷不掉的问题。

实施例2

如图7所示，实施例2与实施例1的区别在于：进水筒一端设置有冲刷仓16以及推动机构，冲刷仓16有多个并拼接成与换热器1同轴的环形，每个冲刷仓16靠近换热器1的一侧均设置有多根冲刷管17，冲刷管17与换热管101一一对应并与对应的换热管101同轴设置，冲刷仓16上设置有进水口，推动机构逐个与冲刷仓16相连并推动其平移，使冲刷仓16上的冲刷管17与对应的换热管101的进水端连通；推动机构包括进给电机4、转换电机5、拨叉19以及螺杆11，螺杆11与换热器1同轴设置，拨叉19上设置有与螺杆11螺纹连接的螺母1901，进给电机4的输出轴与螺杆11相连并带动螺杆11同步转动，转换电机5的输出轴与螺母1901相连并带动螺母1901转动。本带有螺杆式冲刷装置的换热器的推动机构逐个推动冲刷仓16平移，并使冲刷管17与对应的换热管101的进水端连通，从而能够对换热器1的部分换热管101进行冲刷清理，而其余换热管101能够继续工作，不需要停用换热器1，实现了换热器1的在线清理，清理方便，且清理彻底，保证了换热器1的换热效率，换热管101的清理不会对换热器1的使用造成妨碍，使用方便，可以周期性的对换热器1的换热管101进行清理，保证了换热器1的换热效果，转换电机5带动拨叉19摆动，从而使拨叉19能够逐个与冲刷仓16对正，进给电机4带动螺杆11转动，实现了拨叉19沿螺杆11的轴向移动，进而推动了对应的冲刷仓16轴向往复移动，实现了冲刷仓16的推动。

冲刷仓16的进水口20通过进水管7与输送泵8的出水端相连，输送泵8的进水端与进水筒的管程入口相连通，从而利用了地下水直接对换热管101进行冲刷，利用地下水中的杂质进行冲刷，冲刷效果更好。输送泵8的出水端设置有分散管，分散管的端部与输送泵8的出水端连通，多根进水管7同时与分散管的侧部相连通，从而实现了同时对多个冲刷仓16注水。

过渡筒3的外同轴设置有固定环6，多根进水管7同时安装在固定环6上，从而通过固定环6使进水管7间隔均布，使进水管7方便与对应的冲刷仓16相连通。进水管7的出水端固定在过渡筒3的筒壁上，每个冲刷仓16的进水口20均通过软管与对应的进水管7的出水端连通，从而避免进水管7对冲刷仓16的平移造成妨碍。

如图8~12所示：过渡筒3内设置有定位架14，定位架14为圆柱状框架，定位架14与过渡筒3同轴设置，且定位架14与隔板13相连。冲刷仓16设置在定位架14右侧的过渡筒3内。

冲刷仓16为扇形的箱体，冲刷仓16靠近换热器1的一侧间隔设置有多个冲刷管17，冲刷管17与对应的冲刷仓16内腔相连通。多个冲刷仓16拼接成与过渡筒3同轴的环形，冲刷仓16滑动设置在过渡筒3内，且冲刷仓16设置在挡板18与定位架14之间。冲刷管17与换热器1的换热管101一一对应，从而能够对所有的换热管101均进行冲刷。

当冲刷仓16向靠近换热器1的方向移动时，与冲刷仓16相连的冲刷管17穿过对应的渗水孔并与对应的换热管101对接，从而完成了部分换热管101的冲刷。每个冲刷仓16的外侧均设置有径向的进水口20，进水口20通过软管与对应的进水管7相连通。

传动筒2内设置有与冲刷管17平行设置的推杆10，推杆10与冲刷仓16一一对应，推杆10的靠近冲刷仓16的一端与对应的冲刷仓16的中部固定连接，环绕推杆10的另一端设置有凹槽1001，推动机构通过凹槽1001推动推杆10轴向往复移动，进而推动对应的冲刷仓16往复移动。

隔板13上间隔设置有的多个通孔，通孔与推杆10一一对应，且推杆10穿过对应的通孔后与对应的冲刷仓16固定连接。推杆10与对应的通孔滑动连接。每个推杆10的外侧均套设有波纹管15，波纹管15设置在隔板13与对应的冲刷仓16之间，即波纹管15设置在定位架14内，波纹管15的一端与隔板13密封连接，另一端与对应的冲刷仓16密封连接，从而使传动筒2内腔与过渡筒3内腔间隔设置，避免过渡筒3内的水泄漏。传动筒2内腔的压力大于或等于过渡筒3内腔的压力，优选传动筒2内腔的压力大于过渡筒3内腔的压力，能够避免波纹管15被压扁，方便波纹管15的使用。

进给电机4和转换电机5均设置在传动筒2外侧，且进给电机4和转换电机5均安装在安装板9外侧。螺杆11的一端与安装板9转动连接，另一端与隔板13转动连接，拨叉19沿螺杆11的径向设置，拨叉19的内端设置有与螺杆11同轴设置的螺母1901，并通过螺母1901与螺杆11螺纹连接，进给电机4的输出轴与螺杆11同轴相连并带动螺杆11转动，进而实现了拨叉19沿螺杆11轴线方向的平移。拨叉19的外端设置有中部内凹的推动部1902，推动部1902与对应的推杆10的凹槽1001相配合，从而推动推杆10沿螺杆11的轴向移动。螺杆11的两侧对称设置有与螺杆平行的导向杆12，螺母1901的两侧对衬设置有与对应侧的导向杆12滑动连接的导向孔1903，两根导向杆12分别设置在转换电机5输出轴的两侧并同时与转换电机5的输出轴相连，从而带动拨叉19实现了摆动，继而逐个推动推杆10轴向移动。

优选的，推动部1902对称设置有两个，从而能够通过拨叉19的两侧分别推动两侧的推杆10轴向移动。在拨叉19的位置调整一侧后，可同时对拨叉19两侧的推杆10推动，减少了拨叉19沿圆周方向调节的角度，提高了工作效率。

在对换热管101进行冲刷时，冲刷管17内的液体的压力大于原换热管101内液体的压力，保证对换热管101内的水垢冲刷干净。优选的，可以在每个进水管7上均安装电磁阀，当冲刷仓16平移至其上的冲刷管17与换热管101连通时，与该冲刷仓16连通的进水管7上的电磁阀打开，其余进水管7上的电磁阀关闭，保证冲刷时冲刷管17内的液体的压力，进而保证冲刷彻底。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种带有冲刷功能的换热器，包括换热器（1），换热器（1）为两端封闭的圆筒状，换热器（1）内平行设置有多根换热管（101），换热管（101）的两端均伸出换热器（1），换热器（1）的换热管（101）进水一端设置有进水筒，进水筒与换热器（1）同轴设置，其特征在于：还包括同轴设置在进水筒一端的分配盘（21）以及推动机构，换热管（101）沿换热器（1）的半径方向设置有多列，且每列均所包含的换热管（101）的数量相等，分配盘（21）的靠近进水筒的一端设置有多根冲刷管（17），冲刷管（17）的数量与每列所包含的换热管（101）的数量相等，且每根冲刷管（17）至分配盘（21）中心的距离和与其对应位置的换热管（101）至换热器（1）中心的距离相等，分配盘（21）的侧部设置有与冲刷管（17）一一对应的进水口（20），冲刷管（17）与对应的进水口（20）连通，推动机构与分配盘（21）相连并带动分配盘（21）运动，使冲刷管（17）逐根与所有的换热管（101）对接；

所述的推动机构包括进给电机（4）、转换电机（5）及螺杆（11），转换电机（5）与分配盘（21）相连并带动分配盘（21）绕轴线转动，螺杆（11）与分配盘（21）同轴设置，且螺杆（11）与分配盘（21）螺纹连接，进给电机（4）的输出轴与螺杆（11）相连并调动螺杆（11）同步转动。

2.根据权利要求1所述的带有冲刷功能的换热器，其特征在于：还包括传动筒（2）和过渡筒（3），传动筒（2）和过渡筒（3）均与换热器（1）同轴设置，且过渡筒（3）设置在传动筒（2）和进水筒之间，推动机构设置在传动筒（2）内，分配盘（21）滑动设置在过渡筒（3）内，传动筒（2）与过渡筒（3）之间通过隔板（13）密封设置。

3.根据权利要求1所述的带有冲刷功能的换热器，其特征在于：所述的分配盘（21）连接有输送泵（8），多个进水口（20）分别通过进水管（7）与输送泵（8）的出水端连通。

4.根据权利要求3所述的带有冲刷功能的换热器，其特征在于：所述的输送泵（8）的输出端设置有分散管，分散管的侧部同时与多根进水管（7）连通，分散管的端部与输送泵（8）的出水端连通。

5.根据权利要求1所述的带有冲刷功能的换热器，其特征在于：所述的换热器（1）的输出端设置有用于收集清洗球的集球筒（22），集球筒（22）与换热器（1）同轴设置，且集球筒（22）同时与所有的换热管（101）的输出端连通，集球筒（22）远离换热器（1）的一端安装有滤网（23）。

6.根据权利要求5所述的带有冲刷功能的换热器，其特征在于：所述的集球筒（22）的下侧设置有集球斗（24），集球斗（24）为由上至下直径逐渐减小的锥形，集球斗（24）的上侧与集球筒（22）连通。

7.根据权利要求1所述的带有冲刷功能的换热器，其特征在于：所述的螺杆（11）的两侧对称设置有与螺杆（11）平行设置的导向杆（12），分配盘（21）两侧对称设置有与对应侧的导向杆（12）滑动连接的通孔，两根导向杆（12）对称设置在转换电机（5）输出轴的两侧并同时与转换电机（5）的输出轴相连。

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