CN110191742A - 低扭矩喷洒器配件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

黄铜配件被模内注塑在以常规方式联接至供水线的塑料管配件中。黄铜插入件接纳具有抵靠所述黄铜插入件和喷洒器头部坐置以形成密封连接的密封表面的渐缩密封件。所述密封件包括用于在旋紧时压缩的渐缩通道，以及用于允许该密封件符合由塑料管配件和黄铜插入件形成的插孔的外部渐缩部。另外，制造方法包括使用在黄铜插入件与周围的模制配件之间接合的O形环将黄铜插入件模内注塑在塑料配件内以将黄铜插入件密封至所述配件。在一个实施方式中，在没有黄铜插入件的情况下在聚合物配件中使用所述密封件。

Description

低扭矩喷洒器配件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种管道配件，并且具体地涉及一种与灭火喷洒器系统一起使用的管道配件及其制造方法。
背景技术
利用金属螺纹将喷洒器头部安装至在灭火系统中使用的典型水系统的安装通常包括将渐缩状金属螺纹喷洒器头部螺纹旋入带螺纹的聚合物插孔中，反过来，使用黏结粘合剂将带螺纹的聚合物插孔黏结到聚合物供水线上。如果发生金属喷洒器头部过度旋紧，则可能导致用于接纳消防喷洒器头部的聚合物插孔破裂，或者，如果在旋紧状态下，则可能导致漏水。存在这些问题，在某种程度上是因为希望使喷洒器头部特别地对准以呈现所期望的喷洒图案，或者在一些安装中，希望使喷洒器头部具有美学上令人愉悦的常见外观。为此，通常使用喷洒器头部扳手来防止在安装期间损坏喷洒器头部，并且，施加约25至50英尺-磅的扭矩来安装喷洒器头部。然后，喷洒器头部的对准通常要求额外旋紧差不多四分之一圈以适当地对准喷洒器头部。在水平延伸的喷洒器中，喷洒器头部偏转器基本上水平并且喷洒器头部直角配合至接纳插孔是必要的。比如为O形环型密封件的典型密封件在这样的安装中是有问题的，其中在旋紧状态下可能导致泄漏，而努力过度旋紧以获得密封可能导致供水插孔的接纳聚合物螺纹的剥离或破裂。
仍然存在对用于接纳喷洒器头部的改进的管道配件的需要，所述管道配件包括允许使用较低的扭矩将喷洒器头部安装至灭火供水线的接纳插孔以实现密封的密封形状，从而防止损坏喷洒器头部，同时提供防水密封以及该喷洒器头部相对于其他喷洒器头部和/或相对于供水线的适当对准。
发明内容
本发明通过提供由联接至供水线的聚合物管插孔接纳的模内注塑(in-molded)黄铜配件来解决这一需要。在一个实施方式中，提供了一种用于将金属消防喷洒器头部安装至聚合物供水线的管道配件，并且所述管道配件包括聚合物柱形配件，所述聚合物柱形配件具有在用于延伸进入供水线中的一个端部处的外径以及围绕带螺纹的黄铜插入件模制的第二端部。带螺纹的黄铜插入件包括内部环形密封表面、与一个端部间隔开的第一外部环形槽和与第一环形槽间隔开的第二外部环形槽，第一外部环形槽用于接纳O形环密封件并从包覆模制的(over-molded)柱形配件接纳模制材料，第二外部环形槽用于从包覆模制的柱形配件接纳模制材料以便将黄铜插入件可密封地固定在柱形配件内。所述带螺纹的黄铜插入件还包括定位在该黄铜插入件内并具有抵接该黄铜插入件的环形密封表面的环形密封表面的环形渐缩密封件。
在另一个实施方式中，提供用于将消防喷洒器头部密封至配合联接至供水装置的螺纹配件的环形密封件。该密封件包括具有由向外逐渐收缩的锥形化壁界定的中心开口的环形本体，所述锥形化壁在一个端部处终止于第一环形表面并在相反的端部处终止于第二环形表面。该密封件具有包括延伸至该密封件的一个端部的向内渐缩的外部锥形化壁的外表面，其中，第一环形表面可密封地接合螺纹配件并且第二环形表面通过喷洒器头部被可密封地接合。
本发明的另一个实施方式包括制造用于将消防喷洒器头部联接至供水线的配件的方法，所述方法包括以下步骤：1)提供用于可螺纹地接纳喷洒器头部的通常为柱形的带螺纹的黄铜插入件；2)在该插入件的外表面上形成向内延伸的第一槽；3)在该向内延伸的槽中插入O形环；4)在所述插入件中提供与所述第一槽间隔开的向内延伸的第二槽；5)将聚合物材料模制成用于越过黄铜插入件而将消防喷洒器头部附接至供水线的联接器的形状，使得聚合物材料延伸进入所述第二槽中。
在本发明的优选实施方式中的黄铜插入件接纳坐置于黄铜插入件与喷洒器头部之间并在黄铜插入件与喷洒器头部之间形成密封的独特的渐缩密封件。该密封件包括在旋紧喷洒器头部时被压缩的内部渐缩通道，以及用来允许密封件符合插入件的外部渐缩部。在一个实施方式中，该密封件还包括用于在其安装期间容易地接纳喷洒器头部的向外逐渐收缩的入口开口。这些配件采用两种不同的黄铜插入件中的一者，所述两种黄铜插入件都使用独特的渐缩密封件来接纳提供强度并易于联接的喷洒器头部。
在又一个实施方式中，将相同的独特的密封件与使用NPSH螺纹的完全塑料插孔一起使用，来接纳喷洒器头部的渐缩NPT螺纹。在所有的实施方式中，所述独特的渐缩密封件允许利用相对低的扭矩进行简单的安装以防止损坏喷洒器头部，并且所述独特的渐缩密封件消除了管道涂料或其他螺纹密封剂材料的使用。该密封件在喷洒器头部与接纳插孔之间提供防水密封，这允许容易地安装喷洒器头部并便于适当的对准。
通过参照附图并阅读以下描述，本发明的这些和其他特征、目的和优点将变得明显。
附图说明
图1是本发明的配件的第一实施方式的组装状态的纵向截面视图；
图2是图1中所示配件的部件的放大的分解剖视立体图；
图3是图1和图2中所示密封件的放大的纵向截面视图；
图4是如图3中所示密封件的左侧视图；
图5是图1和图2中所示黄铜插入件的侧视图；
图6是图5中所示插入件的纵向截面视图；
图7是利用不同黄铜插入件的本发明的替代性实施方式的组装状态的纵向截面视图；
图8是图7中所示组件的部件的放大的分解剖视立体图；
图9是图8中所示黄铜插入件的侧视图；
图10是图8中所示的黄铜插入件的纵向截面视图；
图11是用于接纳喷洒器头部的聚合物插孔的组装状态的纵向截面视图；以及
图12是图11中所示组件的放大的分解剖视立体图。
具体实施方式
首先参照图1和图2，示出了用于将灭火喷洒器头部12联接至供应导管14(以虚线形式示出)的低扭矩管道配件10。所述供应导管通常是利用常规的黏结粘合剂接合并联接至CPVC配件16的输入端30的聚合物管。视具体安装而定，供应导管可以适于接纳与本文详细描述的特定配件10相反的栓型配件。在附图中，仅示出了整个喷洒器头部的端部，可以理解的是，喷洒器头部包括偏转器、具有塞密封件的温度保险丝、保持偏转器的一对臂状件以及与喷洒器头部的端部11处于间隔开的关系的保险丝。喷洒器头部端部11容纳用于将喷洒器头部12安装至配件10的喷洒器头部扳手。头部12通常具有终止于如下所述地接合密封件60的扁平环形尖端19的NPT渐缩管螺纹18(图2)。在图1和图2中所示的组件中，水流沿箭头A所示的方向流动。
在图1至图4的实施方式中，将黄铜插入件20与CPVC配件16一起进行模内注塑以接纳喷洒器头部12。配件16包括具有用于在供应导管14的外径上进行配合的内径并利用常规的黏结密封剂进行可密封地联接的开放的柱形输入端30。配件16包括具有向外逐渐收缩的(沿来水方向)开口32的中间壁34，开口32在其出口侧被环形黄铜插入件接纳座部33(图2)围绕。该配件还包括模制在黄铜插入件20的环形槽46内的环形向内突出的环36，如图1和图6中最佳所示。在CPVC配件16内模内注塑所述黄铜插入件。配件16的下游端部包括允许安装者在安装期间相对于接纳供应导管14操纵配件16以确保配件16与导管14之间适当黏结的八角形端部38(图2)。
低扭矩配件10还包括橡胶O形环50，橡胶O形环50配合在黄铜插入件20的向内突出的环形O形环接纳槽44内，并且当配件16模制成覆盖包括预配合在槽44内的O形环50的黄铜插入件20的组件时，橡胶O形环50在黄铜插入件20与配件16的内部柱形壁35(图2)之间提供密封。黄铜插入件20包括与喷洒器头部12的渐缩螺纹18具有相同螺距的NPSH(NationalPipe Straight Hose美国标准软管连接用直管螺纹)螺纹48。
配件10包括形状独特的渐缩密封件60，如图2至图4中最佳所示，渐缩密封件60通常是环形的且具有当进行安装时在喷洒器头部12的压力下抵靠黄铜插入件20的环形表面22并靠着黄铜插入件20的环形表面22形成密封的环形表面62。环形密封件60包括柱形水流开口61。开口61具有以约5°至7°的角度α、优选地以约6°的角度α向外(朝向箭头A)逐渐收缩的略微锥化或渐缩的壁63，以在不限制通过开口61的水流的情况下在安装喷洒器头部12时允许压缩密封件60。密封件60的水进口端的外径包括向内逐渐收缩的边缘64，边缘64以13°至17°的角度β、并且优选地以约15°的角度β逐渐收缩以允许将该密封件容易地插入黄铜插入件20中，并且边缘64可配合地接合黄铜插入件的渐缩表面24(图2)以在喷洒器头部12的安装期间协助允许垫圈进入与插入件20的表面22的密封接合中。密封件60的排出端包括具有外部环形端部表面67的柱形外壁66。环形密封表面68接合喷洒器头部12的环形尖端19以密封在喷洒器头部12与低扭矩配件10之间的连接。密封件60包括在密封表面68与端部67之间的过渡壁69，过渡壁69以约60°的角度向外逐渐收缩以在不损坏密封件的情况下允许将喷洒器头部的尖端19容易地插入密封件60中。
在图5和图6中详细示出了所述黄铜插入件。除了O形环接纳槽44和与模制配件16配合的槽46之外，黄铜插入件还包括确保黄铜插入件20在下面所描述的模制过程期间牢固地模内注塑在配件16内的滚花外表面45。
在已经将配件16的输入端30黏结至供应线14之后，将喷洒器头部12螺纹旋入配件10中。当安装头部12时，密封件60稍微变形，如图1所示，以在喷洒器头部12与配件10之间提供防漏密封，与在典型的喷洒器头部安装中通常必要的25英尺-磅至50英尺-磅的扭矩不同，这仅要求5英寸-磅至60英寸-磅的扭矩。如上所述，密封件60的几何形状使得可以在不限制水通过该密封件中的开口61的流动的情况下实现这一点，同时保持在喷洒器头部12与配件10之间的防水密封。密封件60的独特几何形状允许喷洒器头部的低扭矩安装及其在接纳配件中旋转到所期望的对准。
在一种非必然的实施方式中，在不使用任何密封剂的情况下将喷洒器头部安装在配件10中。首先用手将喷洒器头部12可螺纹接合地插入，直到感觉到与垫圈密封件60接触。接下来，使用喷洒器头部扳手将喷洒器头部12顺时针(以旋紧)旋转至少1/4圈(90°)。为了使喷洒器头部适当地对准以用于所期望的喷射模式或者来水平对准、或者在一些安装中与其他喷洒器头部对准，密封件60允许将喷洒器头部进一步旋转多达360°或一整圈。因此，密封件60的几何形状在不损坏喷洒器头部和接纳配件10两者的情况下允许将喷洒器头部适当地对准，同时使用对于安装而言相对低的扭矩提供防水密封。如有必要，在安装的使用寿命期间，需要更换能够被移除并被新密封件替换的密封件60。
制造配件10的步骤包括：(1)将O形环50放置在黄铜插入件20的槽44中；(2)将插入件20定位在与限定CPVC配件16的模具壁同心的模具中；(3)用CPVC或其它适当的聚合物材料包覆模制黄铜插入件20和O形环50；(4)从模具中移除具有密封的黄铜插入件的配件16；以及(5)将环形密封件60插入具有抵接CPVC配件16中的黄铜插入件20的环形表面22的表面62的配件10中。
现在参照图7至图10，示出了本发明的另一个实施方式，其中不同构型的黄铜插入件170与CPVC塑料本体116一起使用。图7和图8示出了具有带有端部19的NPT渐缩螺纹18的相同的喷洒器头部12，端部19靠着与第一实施方式中所述的相同的密封件60的表面68进行密封。CPVC配件116包括与配件16类似的部件，所述部件由相同的后两位数字标示。图7至图10中示出的第二实施方式与第一实施方式之间的区别在于，黄铜插入件170仅包括延伸至CPVC配件116的输入端137的外边缘的引入黄铜螺纹172(图8)，如图7中最佳所示。黄铜插入件170包括在覆盖插入件170的配件116的模制期间接纳配件116的向内延伸的模制环形肋136的向内延伸的环形槽174(图8)。黄铜插入件170具有被接纳在配件116的模内注塑的柱形槽180中的轴环175。配件116包括与黄铜插入件170的螺纹172对准且匹配并且紧邻螺纹172定位的轴向间隔开的聚合物螺纹182，聚合物螺纹182定位在由图7和图8中箭头A所示的水流的上游。
插入件170的柱形轴环175为聚合物螺纹182提供背衬加固，并因此加强了配件116。在这一实施方式中，密封件(图3)的坐置表面62靠着配件116的聚合物环形表面133(图7)而直接接合。如图9和图10所示，插入件170还具有滚花外表面175以确保其在CPVC配件116内进行牢固的模内注塑。包括将黄铜插入件170定位在模具中以及随后包覆模制覆盖黄铜插入件的配件116的配件制造过程是和第一实施方式中相同的，随后将密封件60插入配件116内也是与第一实施方式中相同，从而得到完成的配件110。如在第一实施方式中那样，喷洒器头部12的螺纹是渐缩NPT螺纹而黄铜插入件170和聚合物配件116的螺纹172和182是与所述喷洒器头部的螺纹具有相同螺距的直的NPSH螺纹。喷洒器头部11的安装与上述的相同。
在图11和图12中所示的本发明的第三实施方式中，提供了包括模制塑料CPVC本体216的全塑料管道配件210。采用与图3和图4中所示的前两个实施方式中相同的密封件60，以及具有渐缩NPT螺纹18和尖端19的相同的喷洒器头部12，尖端19坐置在密封件60的表面68并靠着密封件60的表面68进行密封。在这一实施方式中，与前两个实施方式中的那些元件类似的元件在附图标记中采用相同的后两位数字。
CPVC本体216具有壁厚约为0.22英寸的柱形输入端230，如在前面的实施方式中一样，利用常规的黏结粘合剂将柱形输入端230密封到供应导管14(图1)。所述本体包括具有锥化的向内逐渐收缩的开口232的壁234和密封表面233(图12)，在附接喷洒器头部12而被压缩时，密封件60的密封表面62抵靠密封表面233并形成密封。柱形过渡壁231在锥化开口232与环形密封表面233之间延伸，以在由锥形化开口232界定的水流开口与柱形壁231之间提供过渡。在这一实施方式中，本体216的螺纹端部238包括直的NPSH螺纹282并且稍微较厚而具有约为0.33英寸的壁厚，这比现有实施方式的聚合物配件的相应部分厚约50％以为螺纹CPVC本体216提供所期望的强度。这些尺寸是用于1/2英寸的管的，可以理解的是，对于较大的配件，尺寸将按比例变化，并且尺寸可以在通常在管道配件中所遇到的合理公差范围内变化。利用模制CPVC本体216、以及随后将密封件60以靠着密封表面233并与密封表面233成抵接关系的方式插入的步骤制造配件210，CPVC本体216包括的用于接纳喷洒器头部12的螺纹282(图12)、壁231、锥形化开口232和密封表面233作为一个整体件，所述整体件包括本体216和输入端230。然后将喷洒器头部12螺纹旋入本体216的直螺纹282中，直到密封件60被压缩以在喷洒器头部12与配件210之间提供密封界面。如在上述的先前实施方式中进行的那样实现最终的喷洒器头部对准。
在所述三个实施方式中的每一者中，采用相同的密封件60，并且密封件60的多个渐缩构造对于全部三个实施方式在提供喷洒器头部与由接纳配件16、116和216界定的插孔之间的低扭矩、防漏连接方面的成功是至关重要的。密封件的几何形状的关键元件包括在密封件中心的锥形化壁63、密封件的向内逐渐收缩的外边缘64以及具有渐缩入口过渡壁69的环形座部68，渐缩入口过渡壁69在不损坏密封件并且不干扰水通过密封件的中心孔61的流动的情况下允许喷洒器头部容易地插入并压缩密封件60。所采用的用于密封件60的材料是具有65至80的硬度计硬度、优选地具有70的硬度计硬度的EPDM材料，以提供所期望的密封功能并保持喷洒器头部的位置。这一连接类型的配件还可以包含在其他各种配件类型中，比如90°弯头、T型和十字型，所述配件类型接受消防喷洒器头部的直接连接。
对于本领域普通技术人员显而易见的是，在不背离如所附权利要求所限定的本发明的精神或范围的情况下，能够对如本文所述的本发明的优选实施方式进行各种修改。

Claims (25)

1.一种用于将消防喷洒器头部安装至供水线的管道配件，所述管道配件包括：
聚合物柱形配件，所述聚合物柱形配件具有在用于联接至供水线的一个端部处的外径以及围绕带螺纹的黄铜插入件模制的第二端部，带螺纹的所述黄铜插入件包括环形密封表面，所述黄铜插入件还包括与一个端部间隔开的第一环形槽和与所述第一环形槽间隔开的第二环形槽，其中，所述第一环形槽用于接纳O形环密封件，所述第二环形槽用于从所述柱形配件接纳模制材料，以便将所述黄铜插入件可密封地固定在所述柱形配件内；以及
环形密封件，所述环形密封件定位于所述黄铜插入件内并且具有抵接所述黄铜插入件的所述环形密封表面的环形密封表面。
2.如权利要求1所述的配件，其中，所述环形密封件包括具有中心开口的环形本体，所述中心开口带有向外逐渐收缩的锥形化壁，所述锥形化壁终止于在一个端部处的第一环形表面和在相反的端部处的第二环形表面；以及
所述密封件具有包括延伸至所述密封件的所述一个端部的向内逐渐收缩的外部锥形化壁的外表面，其中所述第一环形表面可密封地接合所述聚合物配件的所述环形密封表面，并且所述第二环形表面被喷洒器头部可密封地接合。
3.如权利要求2所述的配件，其中，所述中心开口的所述锥形化壁朝向所述供水系统以5°至7°的角度向外逐渐收缩。
4.如权利要求3所述的配件，其中，所述密封件的所述外表面朝向所述供水系统以13°至17°的角度向内逐渐收缩。
5.如权利要求4所述的配件，其中，所述密封件还包括从所述第二环形表面向外扩展延伸的锥形化过渡壁。
6.一种用于将消防喷洒器头部密封至联接至供水系统的螺纹管道配件的环形密封件，所述密封件包括：
环形本体，所述环形本体具有中心开口，所述中心开口带有向外逐渐收缩的锥形化壁，所述锥形化壁终止于在一个端部处的第一环形表面和在相反的端部处的第二环形表面；以及
所述密封件具有包括延伸至所述密封件的所述一个端部的向内逐渐收缩的外部锥形化壁的外表面，其中，所述第一环形表面适于可密封地接合螺纹管道配件的密封表面，并且所述第二环形表面适于被喷洒器头部可密封地接合。
7.如权利要求6所述的密封件，其中，所述中心开口的所述锥形化壁以5°至7°的角度朝向所述供水系统向外逐渐收缩。
8.如权利要求6和7之一所述的密封件，其中，所述密封件的所述外表面朝向所述供水系统以13°至17°的角度向内逐渐收缩。
9.如权利要求6至8之一所述的密封件，其中，所述密封件还包括从所述第二环形表面以约60°的角度向外扩展延伸的锥形化过渡壁。
10.一种制造用于将消防喷洒器头部联接至供水线的配件的方法，所述方法包括以下步骤：
提供用于可螺纹地接纳喷洒器头部的总体上为柱形的带螺纹的金属插入件；
在所述插入件的外表面上形成向内延伸的第一槽；
在向内延伸的所述槽中插入O形环；以及
将聚合物材料以用于将消防喷洒器头部附接至供水线的联接器的形状包覆模制在所述金属插入件上。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述插入件是黄铜。
12.如权利要求11所述的方法，还包括将环形密封件插入到将定位成被消防喷洒器头部可密封地接合的所述柱形黄铜插入件中的步骤。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述插入步骤包括为所述环形密封件提供锥形化中心孔和向内逐渐收缩的外壁。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述插入步骤包括为所述环形密封件提供锥形化中心孔和向外逐渐收缩的内壁。
15.如权利要求13和14之一所述的方法，其中，所述模制步骤采用CPVC材料。
16.一种用于将消防喷洒器头部安装至供水线的管道配件，所述管道配件包括：
在一个端部处用来接纳供水线的聚合物柱形配件和围绕带螺纹的黄铜插入件模制的第二端部，所述黄铜插入件包括柱形轴环和位于用于接纳带螺纹的消防喷洒器头部的所述第二端部处的导入螺纹；
所述聚合物配件具有与所述黄铜插入件的所述导入螺纹对准的螺纹，同时所述黄铜插入件的所述轴环围绕所述聚合物配件的所述螺纹并与所述聚合物配件的所述螺纹间隔开；以及
其中环形密封件定位于所述聚合物配件内并且在一侧上接合所述聚合物配件的环形密封表面并在相反侧上接合消防喷洒器头部。
17.如权利要求16所述的配件，其中，所述环形密封件包括具有中心开口的环形本体，所述中心开口带有向外逐渐收缩的锥形化壁，所述锥形化壁终止于在一个端部处的第一环形表面和在相反的端部处的第二环形表面；以及
所述密封件具有包括延伸至所述密封件的所述一个端部的向内逐渐收缩的外部锥形化壁的外表面，其中，所述第一环形表面可密封地接合所述聚合物配件的所述环形密封表面，并且所述第二环形表面被喷洒器头部可密封地接合。
18.如权利要求17所述的配件，其中，所述中心开口的所述锥形化壁朝向所述供水系统以5°至7°的角度向外逐渐收缩。
19.如权利要求18所述的配件，其中，所述密封件的所述外表面朝向所述供水系统以13°至17°的角度向内逐渐收缩。
20.如权利要求19所述的配件，其中，所述密封件还包括从所述第二环形表面向外扩展延伸的锥形化过渡壁。
21.一种用于将消防喷洒器头部安装至供水线的管道配件，所述管道配件包括：
用于联接至供水线的聚合物柱形本体和具有内螺纹以便能够螺纹接纳消防喷洒器头部的第二端部，所述本体还包括在具有所述螺纹的所述端部处的环形密封表面；以及
环形密封件定位于所述聚合物本体内并且在一侧上接合所述聚合物本体的所述环形密封表面并在相反侧上接合消防喷洒器头部，其中，所述环形密封件包括具有中心开口的环形本体，所述中心开口带有向外逐渐收缩的锥形化壁，所述锥形化壁终止于在一个端部处的第一环形表面和在相反的端部处的第二环形表面，并且所述密封件具有包括延伸至所述密封件的所述一个端部的向内逐渐收缩的外部锥形化壁的外表面，其中所述第一环形表面可密封地接合所述聚合物配件的所述环形密封表面，并且所述第二环形表面被喷洒器头部可密封地接合。
22.如权利要求21所述的配件，其中，所述本体具有定位在所述一个端部与所述内螺纹之间的渐缩中心开口。
23.如权利要求22所述的配件，其中，所述密封件的所述中心开口的所述锥形化壁朝向所述供水系统以5°至7°的角度向外逐渐收缩。
24.如权利要求23所述的配件，其中，所述密封件的所述外表面朝向所述供水系统以13°至17°的角度向内逐渐收缩。
25.如权利要求24所述的配件，其中，所述密封件还包括从所述第二环形表面以约60°的角度向外扩展延伸的锥形化过渡壁。
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