CN111500845A - 一种连续热处理生产线及其热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续热处理生产线及其热处理方法，该生产线包括上料台、中温正火炉、速冷台、低温回火炉和下料台；中温正火炉的进料端设有中温进料炉门，出料端设有中温出料炉门；速冷台匹配设置在中温正火炉的出料端一侧；低温回火炉匹配设置在速冷台的出料端一侧，其进料端设有低温进料炉门，出料端设有低温出料炉门；下料台匹配设置在低温回火炉一侧；上料台、中温正火炉、速冷台、低温回火炉和下料台相互之间通过传料辊道连接来运送工件。本发明能实现贝氏体合金钢心轨的正火加热、快速均匀降温冷却、利用正火余热入炉进行回火，又能使生产线布局紧凑合理，实现自动化装炉与出炉，提高生产效率与产品质量。
Description
技术领域
本发明属于热处理设备技术领域，具体涉及一种连续热处理生产线及其热处理方法。
背景技术
目前，贝氏体合金钢心轨的热处理生产，采用的正火设备为井式炉，回火设备为台车式箱式回火炉。装炉与出炉都需要人工操作，自动化程度低。正火时，将多件心轨竖直吊装加热。待加热完成后，同时吊运出炉，悬挂在料架上，采用轴流风机进行开放式吹风速冷。达到工艺控制温度后停风，继续空冷至室温后卸料，将心轨调整至水平摆放，装台车式回火炉进行回火。这种方式，井式炉的正火出料需要人工操作，每炉次的出炉时间长短不稳定，多件吊挂吹风时，心轨不同部位之间的温度均匀性差，对最终的产品质量造成影响。由于回火加热时心轨为水平摆放，加上台车回火炉的装炉量大于井式正火炉，因此，需要等正火后的心轨降温至室温后，再将不同炉次正火的心轨集中在一起装台车炉进行回火。无法利用正火后的余热，导致回火过程加热升温时间长，生产效率低，能耗高。
发明内容
针对上述背景技术中存在的问题，本发明提出了一种能实现贝氏体合金钢心轨的正火加热、快速均匀降温冷却、利用正火余热入炉进行回火，又能使生产线布局紧凑合理，实现自动化装炉与出炉，提高生产效率与产品质量的连续热处理生产线及其热处理方法。
本发明的技术方案如下：
上述的连续热处理生产线，其包括上料台、中温正火炉、速冷台、低温回火炉和下料台；所述上料台置于地面；所述中温正火炉匹配布置在所述上料台的出料端一侧，其进料端设有中温进料炉门，出料端设有中温出料炉门；所述速冷台匹配设置在所述中温正火炉的出料端一侧；所述低温回火炉匹配设置在所述速冷台的出料端一侧，其进料端设有低温进料炉门，出料端设有低温出料炉门；所述下料台匹配设置在所述低温回火炉一侧；所述上料台、中温正火炉、速冷台、低温回火炉和下料台相互之间通过传料辊道连接来运送工件。
所述连续热处理生产线，其中：所述速冷台的顶部布置有速冷风机；所述速冷风机的出风方向竖直向下，正对所述速冷台上的工件顶面；所述下料台的顶部设置有下料风机。
所述连续热处理生产线，其中：所述传料辊道包括第一传料辊道、第二传料辊道、第三传料辊道、第四传料辊道和第五传料辊道；所述第一传料辊道匹配布置于所述上料台的上部和所述中温正火炉的内部；所述第二传料辊道匹配设置于所述速冷台的进料端与所述中温正火炉的出料端之间；所述第三传料辊道匹配布置于所述速冷台的上部；所述第四传料辊道匹配布置于所述低温回火炉的进料端与所述速冷台的出料端之间；所述第五传料辊道匹配布置于所述下料台的上部与所述低温回火炉的内部。
所述连续热处理生产线，其中：所述上料台的底侧匹配设置有第一传料辊道驱动电机；所述第一传料辊道驱动电机的动力输出端通过链轮链条机构匹配连接所述第一传料辊道；
所述中温进料炉门的上部匹配设置有中温进料炉门减速机和中温进料炉门接近开关；所述中温出料炉门的上部匹配设置有中温出料炉门减速机和中温出料炉门接近开关；
所述速冷台的进料端与所述中温正火炉的出料端之间底侧还匹配设置有第二传料辊道驱动电机，所述第二传料辊道驱动电机的动力输出端通过链轮链条机构匹配连接所述第二传料辊道；所述速冷台靠近进料端的底侧还匹配设置有第三传料辊道驱动电机，所述第三传料辊道驱动电机的动力输出端通过链轮链条机构匹配连接所述第三传料辊道；
所述低温进料炉门的上部匹配设置有低温进料炉门减速机和低温进料炉门接近开关；所述低温出料炉门的上部匹配设置有低温出料炉门减速机和低温出料炉门接近开关；所述低温回火炉的进料端与所述速冷台的出料端之间底侧还匹配设置有第四传料辊道驱动电机，所述第四传料辊道驱动电机的动力输出端通过链轮链条机构匹配连接所述第四传料辊道；
所述下料台的下部匹配设置有第五传料辊道驱动电机，所述第五传料辊道驱动电机的的动力输出端通过链轮链条机构匹配连接所述第五传料辊道。
所述连续热处理生产线，其中：所述生产线还包括PLC控制系统包括操作台、PLC控制器、中温正火炉控制器、速冷台控制器和低温回火炉控制器；
所述操作台上设置有进料按钮；所述PLC控制器安装于所述操作台上；
所述中温正火炉控制器包括中温正火炉加热控制模块和中温正火炉辊道控制模块；所述中温正火炉加热控制模块的一端电连接所述PLC控制器，另一端电连接所述中温正火炉；所述中温正火炉辊道控制模块的一端电连接所述PLC控制器，另一端与所述第一传料辊道驱动电机和第二传料辊道驱动电机电连接；
所述速冷台控制器包括冷却控制模块和速冷台辊道控制模块；所述冷却控制模块的一端电连接所述PLC控制器，另一端与所述速冷风机电连接；所述速冷台辊道控制模块的一端电连接所述PLC控制器，另一端与所述第三传料辊道驱动电机电连接；
所述低温回火炉控制器包括低温回火炉加热控制模块和低温回火炉辊道控制模块；所述低温回火炉加热控制模块的一端电连接所述PLC控制器，另一端电连接所述低温回火炉；所述低温回火炉辊道控制模块的一端电连接所述PLC控制器，另一端与所述第四传料辊道驱动电机和第五传料辊道驱动电机电连接。
所述连续热处理生产线，其中：所述中温进料炉门减速机、中温出料炉门减速机、中温进料炉门接近开关和中温出料炉门接近开关均与所述PLC控制器电连接；所述低温回火炉门减速机、低温回火炉门减速机、低温回火炉门接近开关和低温回火炉门接近开关均与所述PLC控制器电连接。
所述连续热处理生产线，其中：所述PLC控制器采用西门子S7-1200 PLC；所述中温正火炉加热控制模块采用带PLC通讯接口的温控仪；所述中温正火炉辊道控制模块、低温回火炉辊道控制模块和速冷台辊道控制模块均采用中间继电器；所述冷却控制模块采用变频器。
一种连续热处理生产线的热处理方法，是利用PLC控制系统实现上料台、中温正火炉、速冷台、低温回火炉和下料台之间的传料辊道驱动电机的启停以及正反转，并通过PLC控制系统实现对中温正火炉和低温回火炉的进、出料炉门以及速冷台的速冷风机的启停控制，通过编制PLC控制程序对中温正火炉和低温回火炉的进、出料炉门接近开关反馈的信号进行接收，并存入指定的寄存器中，按LC控制程序进行处理，根据运算结果，输出相对应的指令来响应外围设备的任务处理请求。
有益效果：
本发明连续热处理生产线结构设计简单、合理，能实现贝氏体合金钢心轨的正火加热、快速均匀降温冷却、利用正火余热入炉进行回火，又能使生产线布局紧凑合理，实现自动化装炉与出炉，提高生产效率与产品质量；通过工艺过程各环节不同炉型的连续布置，上料台、中温正火炉、速冷台、低温回火炉和下料台相互之间通过传料辊道运送工件，提高了热处理效率，实现了利用工件正火后的余热进行回火，降低了能耗；本发明针对正火加热所需时间长，多件同时速冷降温导致工件温度不均匀的问题，采用了步进式进料加热，逐根速冷的方式，兼顾了生产效率与工件速冷质量；通过制定合理的进料时间间隔与装炉量，实现了连续进料与程序控制。
同时，速冷台的上方相邻布置有多台高转速轴流速冷风机，竖直向下吹风，用于承载传料辊道上单根心轨的吹风冷却，保证了合金钢心轨的热处理工艺要求；下料台的顶部设置有多台低转速轴流风机，用于回火后出炉工件的快速降温冷却，达到了缩短降温时间，尽快移出下料台的目的。
附图说明
图1为本发明连续热处理生产线的结构示意图。
图2为本发明连续热处理生产线的中温正火炉的结构示意图。
图3为本发明连续热处理生产线的控制原理图。
图4为本发明连续热处理生产线的控制流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，本领域其他技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获的所有其它实施例，都属于本发明的范围。
如图1至3所示，本发明连续热处理生产线，包括上料台1、中温正火炉2、速冷台3、低温回火炉4、下料台5、传料辊道6和PLC控制系统7。
该传料辊道6包括第一传料辊道61、第二传料辊道62、第三传料辊道63、第四传料辊道64和第五传料辊道65。
该上料台1置于地面，该上料台1上部和中温正火炉2内部匹配布置有同一条传料辊道6即第一传料辊道61；其中，该上料台1的底侧匹配设置有第一传料辊道驱动电机611；该第一传料辊道驱动电机611的动力输出端通过链轮链条机构匹配连接上料台1上部和中温正火炉2内部的第一传料辊道61；需要处理的工件可以直接放置在上料台1的正上方，通过第一传料辊道驱动电机611正反转驱动第一传料辊道61带着工件进入或退出中温正火炉2。
该中温正火炉2（最高工作温度950℃）匹配布置在上料台1的出料端一侧且采用双炉门结构，其进料端设有中温进料炉门，出料端设有中温出料炉门；该中温进料炉门的上部匹配设置有中温进料炉门减速机21和中温进料炉门接近开关23，该中温出料炉门的上部匹配设置有中温出料炉门减速机22和中温出料炉门接近开关24，该中温进料炉门减速机21、中温出料炉门减速机22、中温进料炉门接近开关23和中温出料炉门接近开关24均与PLC控制系统7的PLC控制器72电连接。当中温进料炉门开启，允许上料台1上的工件送入炉膛内部；当中温出料炉门开启，允许中温正火炉2炉膛内的工件移出炉膛内部。该中温正火炉2采用中温箱式正火炉，当上料台1备料完成，中温正火炉2需要进料时，人工按下进料按钮，PLC控制系统7发出一个中温正火炉门2开启信号，中温进料炉门减速机21和中温出料炉门减速机22驱动中温进料炉门与中温出料炉门同时开启，当上升至预定高度并触碰到中温正火炉2上设置的中温进料炉门接近开关23和中温出料炉门接近开关24时停止，中温进料炉门接近开关23和中温出料炉门接近开关24发出一个上料台1的辊道驱动信号，自动传送1根工件入中温正火炉2，工件送进距离靠设置在第一传料辊道驱动电机611的转轴上的旋转编码器控制。
该速冷台3匹配设置在该中温正火炉2的出料端一侧且上部设有单独的传料辊道6即第三传料辊道63，该速冷台3的进料端通过第二传料辊道62与中温正火炉2的出料端相连；该速冷台3的进料端与中温正火炉2的出料端之间底侧还匹配设置有第二传料辊道驱动电机621，该第二传料辊道驱动电机621的动力输出端通过链轮链条机构匹配连接第二传料辊道62，以驱动第二传料辊道62运转；该速冷台3靠近进料端的底侧还匹配设置有第三传料辊道驱动电机631，第三传料辊道驱动电机631的动力输出端通过链轮链条机构匹配连接第三传料辊道63，以驱动第三传料辊道63运转。
该速冷台3的顶部连续布置有数个大功率高速轴流的速冷风机31，速冷风机31数量可以根据工件8的长度进行增加或减少，出风方向竖直向下，正对速冷台3上的工件8顶面；速冷风机31用于承载第三传料辊道63上单根心轨的吹风冷却，以保证合金钢心轨的热处理工艺要求。该速冷台3的进料端与中温正火炉2的出料端之间的第二传料辊道62通过可以单独动作，将中温正火炉2内的工件8传送至速冷台3的工作位，即速冷台3顶部风机的正下方。
该低温回火炉4（最高工作温度350℃）匹配设置在速冷台3的出料端一侧且采用双炉门结构，其进料端设有低温进料炉门，出料端设有低温出料炉门；该低温进料炉门的上部匹配设置有低温进料炉门减速机和低温进料炉门接近开关，该低温出料炉门的上部匹配设置有低温出料炉门减速机和低温出料炉门接近开关；该低温进料炉门减速机、低温进料炉门接近开关、低温出料炉门减速机和低温出料炉门接近开关均与PLC控制系统7的PLC控制器72电连接。该低温回火炉4的进料端与该速冷台3的出料端之间也单独布置有一条传料辊道6即第四传料辊道64。该低温回火炉4的进料端与该速冷台3的出料端之间底侧还匹配设置有第四传料辊道驱动电机641，该第四传料辊道驱动电机641的动力输出端通过链轮链条机构匹配连接第四传料辊道64，以驱动第四传料辊道64运转，将需要回火的工件8传送进入低温回火炉4的炉膛内部。
该下料台5匹配设置在低温回火炉4的出料端一侧，其顶部设置有3台低转速轴流下料风机51，用于回火出炉工件8的快速冷却降温，工件8快速降温，满足吊运要求，缩短占用下料台5时间的目的。该下料台5的上部与低温回火炉4内部之间用同一条第五传料辊道65相连，该下料台5的下部在靠近出料端位置匹配设置有第五传料辊道驱动电机651，该第五传料辊道驱动电机651的的动力输出端通过链轮链条机构匹配连接第五传料辊道65，以驱动第五传料辊道65运转，将由低温回火炉4回火完成后的工件8传送至下料台5进行冷却降温。
该PLC控制系统7包括操作台71、PLC控制器72、中温正火炉控制器73、速冷台控制器74和低温回火炉控制器75。
该操作台71上设置有进料按钮；该PLC控制器72安装于操作台71上且采用西门子S7-1200 PLC，其分别与中文加热炉控制器73、速冷台控制器74和低温回火炉控制器75电连接。
该中温正火炉控制器73包括中温正火炉加热控制模块731和中温正火炉辊道控制模块732。该中温正火炉加热控制模块731采用带PLC通讯接口的温控仪，其一端电连接PLC控制器72，另一端电连接中温正火炉2。该中温正火炉辊道控制模块732采用中间继电器，其一端电连接PLC控制器72，另一端与第一传料辊道驱动电机611和第二传料辊道驱动电机621电连接；第一传料辊道驱动电机611和第二传料辊道驱动电机621由中间继电器实现通电驱动和断开停转。进料按钮按下，实际是PLC控制器72的程序开始执行的发起信号，PLC程序要执行的第一个动作就是中温正火炉2的进料炉门开启。
该速冷台控制器74包括冷却控制模块741和速冷台辊道控制模块742。该冷却控制模块741采用变频器，其一端电连接PLC控制器72，另一端与速冷台3的速冷风机31电连接；速冷风机31由冷却控制模块741实现风量大小以及开关的控制。该速冷台辊道控制模块742采用中间继电器，其一端电连接PLC控制器72，另一端与第三传料辊道驱动电机631电连接。
该低温回火炉控制器75包括低温回火炉加热控制模块751和低温回火炉辊道控制模块752。该低温回火炉加热控制模块751采用带PLC通讯接口的温控仪，其一端电连接PLC控制器72，另一端电连接低温回火炉4。该低温回火炉辊道控制模块752采用中间继电器，其一端电连接PLC控制器72，另一端与第四传料辊道驱动电机641和第五传料辊道驱动电机651电连接；第四传料辊道驱动电机641和第五传料辊道驱动电机651由中间继电器实现通电驱动和断开停转。
本发明连续热处理生产线的工作过程为：
中温正火炉2的中温进料炉门打开，上料台1开动，将第1根工件8传送进入中温正火炉2中第一个放料位，中温进料炉门和中温出料炉门关闭，开始通电升温；间隔时间t之后，中温进料炉门自动开启，上料台1的传料辊道6传送第2根工件8进入中温正火炉2的炉膛第一工位，同时，将中温正火炉2内的第1根工件8向前移动到第二个工位，之后，每间隔时间t，上料台1的传料辊道6开动一次，将1根工件8送入中温正火炉2中，直至中温正火炉2的炉膛中所有放料工位都有料为止，上料时间间隔t可以根据工艺需要，在PLC控制器的控制程序中设定；
待中温正火炉2中的工件8加热时间达到工艺要求后，中温进料炉门和中温出料炉门同时开启，传料辊道6动作，将第1根工件8移出至速冷台3的工作位，速冷台3上方的风机开启，开始第1根工件8的吹风冷却；同时，上料台1动作，往中温正火炉2中补充一根工件8，送料至工作位后，中温正火炉2的中温进料炉门和中温出料炉门同时关闭；
当第1根工件8的冷却时间达到t之后，速冷台3内的传料辊道6开动，将第1根工件8传送至速冷台3与低温回火炉4之间的传料辊道6上方，低温回火炉4进料端的低温进料炉门开启，由速冷台3与低温回火炉4之间的传料辊道6将第1根工件8传送至低温回火炉4的第一个放料位，低温进料炉门关闭，开始通电，进行回火加热；之后，每隔时间t，第1根工件8向前移动一个工位，直至移出低温回火炉4，送达下料台5，降温至工艺要求温度后，吊离下料台5，完成整个工作过程。
本发明连续热处理生产线的热处理方法，具体为：
利用PLC控制系统7实现上料台、中温正火炉、速冷台、低温回火炉和下料台之间的各个传料辊道驱动电机的启停以及正反转，同时，通过PLC控制系统实现对中温正火炉2和低温回火炉4的进、出料炉门以及速冷台3的速冷风机31的启停控制，通过编制PLC控制程序，对中温正火炉2和低温回火炉4的进、出料炉门接近开关反馈的信号进行接收，并存入指定的寄存器中，按PLC控制程序进行处理，根据运算结果，进而输出相对应的指令来响应各种外围设备的任务处理请求。
本发明能实现贝氏体合金钢心轨的正火加热、快速均匀降温冷却、利用正火余热入炉进行回火，又能使生产线布局紧凑合理，实现自动化装炉与出炉，提高生产效率与产品质量。
上述实施例，只是本发明较佳的实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种连续热处理生产线，其特征在于：所述生产线包括上料台、中温正火炉、速冷台、低温回火炉和下料台；
所述上料台置于地面；所述中温正火炉匹配布置在所述上料台的出料端一侧，其进料端设有中温进料炉门，出料端设有中温出料炉门；
所述速冷台匹配设置在所述中温正火炉的出料端一侧；
所述低温回火炉匹配设置在所述速冷台的出料端一侧，其进料端设有低温进料炉门，出料端设有低温出料炉门；
所述下料台匹配设置在所述低温回火炉一侧；
所述上料台、中温正火炉、速冷台、低温回火炉和下料台相互之间通过传料辊道连接来运送工件。
2.如权利要求1所述的连续热处理生产线，其特征在于：所述速冷台的顶部布置有速冷风机；所述速冷风机的出风方向竖直向下，正对所述速冷台上的工件顶面；所述下料台的顶部设置有下料风机。
3.如权利要求2所述的连续热处理生产线，其特征在于：所述传料辊道包括第一传料辊道、第二传料辊道、第三传料辊道、第四传料辊道和第五传料辊道；所述第一传料辊道匹配布置于所述上料台的上部和所述中温正火炉的内部；所述第二传料辊道匹配设置于所述速冷台的进料端与所述中温正火炉的出料端之间；所述第三传料辊道匹配布置于所述速冷台的上部；所述第四传料辊道匹配布置于所述低温回火炉的进料端与所述速冷台的出料端之间；所述第五传料辊道匹配布置于所述下料台的上部与所述低温回火炉的内部。
4.如权利要求1所述的连续热处理生产线，其特征在于：所述上料台的底侧匹配设置有第一传料辊道驱动电机；所述第一传料辊道驱动电机的动力输出端通过链轮链条机构匹配连接所述第一传料辊道；
所述中温进料炉门的上部匹配设置有中温进料炉门减速机和中温进料炉门接近开关；所述中温出料炉门的上部匹配设置有中温出料炉门减速机和中温出料炉门接近开关；
所述速冷台的进料端与所述中温正火炉的出料端之间底侧还匹配设置有第二传料辊道驱动电机，所述第二传料辊道驱动电机的动力输出端通过链轮链条机构匹配连接所述第二传料辊道；所述速冷台靠近进料端的底侧还匹配设置有第三传料辊道驱动电机，所述第三传料辊道驱动电机的动力输出端通过链轮链条机构匹配连接所述第三传料辊道；
所述低温进料炉门的上部匹配设置有低温进料炉门减速机和低温进料炉门接近开关；所述低温出料炉门的上部匹配设置有低温出料炉门减速机和低温出料炉门接近开关；所述低温回火炉的进料端与所述速冷台的出料端之间底侧还匹配设置有第四传料辊道驱动电机，所述第四传料辊道驱动电机的动力输出端通过链轮链条机构匹配连接所述第四传料辊道；
所述下料台的下部匹配设置有第五传料辊道驱动电机，所述第五传料辊道驱动电机的的动力输出端通过链轮链条机构匹配连接所述第五传料辊道。
5.如权利要求4所述的连续热处理生产线，其特征在于：所述生产线还包括PLC控制系统包括操作台、PLC控制器、中温正火炉控制器、速冷台控制器和低温回火炉控制器；
所述操作台上设置有进料按钮；所述PLC控制器安装于所述操作台上；
所述中温正火炉控制器包括中温正火炉加热控制模块和中温正火炉辊道控制模块；所述中温正火炉加热控制模块的一端电连接所述PLC控制器，另一端电连接所述中温正火炉；所述中温正火炉辊道控制模块的一端电连接所述PLC控制器，另一端与所述第一传料辊道驱动电机和第二传料辊道驱动电机电连接；
所述速冷台控制器包括冷却控制模块和速冷台辊道控制模块；所述冷却控制模块的一端电连接所述PLC控制器，另一端与所述速冷风机电连接；所述速冷台辊道控制模块的一端电连接所述PLC控制器，另一端与所述第三传料辊道驱动电机电连接；
所述低温回火炉控制器包括低温回火炉加热控制模块和低温回火炉辊道控制模块；所述低温回火炉加热控制模块的一端电连接所述PLC控制器，另一端电连接所述低温回火炉；所述低温回火炉辊道控制模块的一端电连接所述PLC控制器，另一端与所述第四传料辊道驱动电机和第五传料辊道驱动电机电连接。
6.如权利要求5所述的连续热处理生产线，其特征在于：所述中温进料炉门减速机、中温出料炉门减速机、中温进料炉门接近开关和中温出料炉门接近开关均与所述PLC控制器电连接；所述低温回火炉门减速机、低温回火炉门减速机、低温回火炉门接近开关和低温回火炉门接近开关均与所述PLC控制器电连接。
7.如权利要求5所述的连续热处理生产线，其特征在于：所述PLC控制器采用西门子S7-1200 PLC；所述中温正火炉加热控制模块采用带PLC通讯接口的温控仪；所述中温正火炉辊道控制模块、低温回火炉辊道控制模块和速冷台辊道控制模块均采用中间继电器；所述冷却控制模块采用变频器。
8.一种如权利要求1至7任意一项所述的连续热处理生产线的热处理方法，其特征在于：利用PLC控制系统实现上料台、中温正火炉、速冷台、低温回火炉和下料台之间的传料辊道驱动电机的启停以及正反转，并通过PLC控制系统实现对中温正火炉和低温回火炉的进、出料炉门以及速冷台的速冷风机的启停控制，通过编制PLC控制程序对中温正火炉和低温回火炉的进、出料炉门接近开关反馈的信号进行接收，并存入指定的寄存器中，按LC控制程序进行处理，根据运算结果，输出相对应的指令来响应外围设备的任务处理请求。
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