CN113217254B - 一种流体发电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种流体发电装置，通过将溢流阀与内转子发电机固定连接形成一个整体，溢流阀的进液口直接与内转子发电机的进液口相连通，所以溢流阀的进液口的进液压力与内转子发电机的进液口的进液压力相等。当溢流阀的进液口的进液压力大于设定压力值时，就说明内转子发电机的进液压力大于设定压力值，此时溢流阀打开，一部分介质会通过溢流阀被释放掉，从而使内转子发电机的进液压力降低至设定压力值，从而保持内转子发电机的压力稳定性，确保发电稳定性。

Description

一种流体发电装置
技术领域
本申请涉及发电设备技术领域，具体地，涉及一种流体发电装置。
背景技术
目前，流体发电装置一般包括壳体、发电组件和水流导向板，壳体设有进水口、出水口及流道腔体，进水口和出水口分别与流道腔体连通；发电组件包括叶轮和发电机，叶轮固定安装于发电机的转轴，叶轮设于流道腔体内；叶轮包括轮盘和叶片，轮盘为锥形结构，叶片固接于轮盘的锥面上；水流导向板固定安装于壳体并覆盖流道腔体的径向截面，水流导向板位于叶轮的上游侧且其设有水流导向通道，水流导向通道倾斜设置以引导水流冲击叶片。
流体发电装置在使用时，水流进入水流导向通道，由于水流导向通道的径向面积小于流道腔体的径向面积，因此当水流量大小恒定时，水流经过水流导向通道后被加速，从而增大流出水流导向通道的水流流速，同时水流导向通道倾斜设置，使流速增大后的水流可直接冲击叶轮上的叶片，增大叶片受到的推力，从而提高发电机的转速，提高发电机的输出电压，并且轮盘为锥形结构，水流可沿轮盘的锥面流下，减少水流阻力损失，同时增加水流在轮盘的滞留时间，即是增加了水流对叶片的作用时间，从而提高机械能转化果。
上述流体发电装置，一旦流入进水口的水流出现波动，最终得到的发电结果就会随之产生波动，所以存在供电可靠性差的问题。
发明内容
本申请实施例旨在提供一种流体发电装置，以解决现有技术中的流体发电装置存在的供电可靠性差的问题。
为此，本申请实施例中提供一种流体发电装置，包括溢流阀和内转子发电机；
所述溢流阀包括阀体以及设置于所述阀体内的阀芯，所述阀体上开设有进液口和出液口，所述溢流阀进液口的压力值大于设定压力值时，所述阀芯移动，所述进液口和所述出液口连通，所述溢流阀进液口的压力值小于设定压力值时，所述溢流阀关闭；
所述内转子发电机包括机壳，所述机壳与所述阀体固定连接；所述机壳上开设有进液口和出液口，所述内转子发电机的进液口与所述溢流阀的进液口之间通过液路连通；
所述机壳内部包括定子绕阻环和磁铁叶轮组件；所述定子绕阻环，固定地设置于所述机壳的内壁中；所述磁铁叶轮组件包括叶轮和固定于所述叶轮上的磁铁；所述磁铁叶轮组件可转动地设置于所述定子绕子环的内部，且所述磁铁叶轮组件与所述定子绕阻环具有相同的中心轴；所述叶轮的叶片与所述内转子发电机的进液口相对设置，所述叶片被进入所述机壳内的介质冲击后带动所述磁铁转动，所述定子绕阻环在转动的磁铁作用下产生电流。
本申请一些实施例中的流体发电装置，所述溢流阀中，所述阀体内部由所述阀芯分隔为进液腔和弹簧腔；所述溢流阀的进液口和出液口均与所述进液腔连通；所述弹簧腔开设有介质入口，所述介质入口与所述溢流阀的出液口连通；
所述弹簧腔的第一端可拆卸地设置有调压结构，且所述弹簧腔内设置有压力弹簧，所述压力弹簧的一端与所述调压结构相抵，所述压力弹簧的另一端与所述阀芯相抵；
所述弹簧腔内压力弹簧对所述阀芯施加的压力大于或等于所述进液腔的进液压力时，所述阀芯封堵所述溢流阀的出液口，所述溢流阀关闭；所述弹簧腔内压力弹簧对所述阀芯施加的压力小于所述进液腔的进液压力时，所述阀芯向所述进液腔外部的方向移动，所述进液腔内的介质经液路流入所述弹簧腔内；所述弹簧腔内压力弹簧和介质对所述阀芯施加的压力和与所述进液腔的进液压力相同时，所述阀芯保持稳定。
本申请一些实施例中的流体发电装置，所述机壳内部成型有进液介质通路和出液介质通路；
所述进液介质通路的一端与所述内转子发电机的进液口连通，所述进液介质通路的另一端与机壳上的第一接口连通；所述出液介质通路的一端与所述内转子发电机的出液口连通，所述出液介质通路的另一端与机壳上的第二接口连通；
所述溢流阀的阀体与所述机壳固定后，所述溢流阀的进液口与所述第一接口密封连通，所述弹簧腔的介质入口与所述第二接口密封连通。
本申请一些实施例中的流体发电装置，所述发电装置还包括隔离套，固定于所述机壳内，所述隔离套的套筒设置于所述定子绕阻环与所述磁铁叶轮组件之间，所述套筒用于实现所述定子绕阻环和所述磁铁叶轮组件之间的电液隔离。
本申请一些实施例中的流体发电装置，所述机壳包括具有开口的盖板，所述盖板平行于所述定子绕阻环的径向平面设置，所述盖板的开口内侧成型有凹槽；
所述隔离套的顶部外表面上开设有于所述凹槽适配的凸台，所述凸台与所述凹槽相抵接。
本申请一些实施例中的流体发电装置，还包括多根第一销钉；
所述凹槽与所述凸台上设置有多组销钉孔，每一组销钉孔均相对设置；每一根所述第一销钉均设置于一组销钉孔中以使所述凹槽与所述凸台固定。
本申请一些实施例中的流体发电装置，所述机壳的内壁上成型有限位台阶，所述隔离套的底部与所述限位台阶相抵；
所述发电装置还包括密封圈，设置于所述隔离套与所述限位台阶相接的位置处。
本申请一些实施例中的流体发电装置，所述磁铁叶轮组件中还包括多根第二销钉；所述叶轮与所述磁铁的边缘均成型有多对固定孔，每一对固定孔相对设置；每一根所述第二销钉穿过一对固定孔以使所述叶轮和所述磁铁固定连接。
本申请一些实施例中的流体发电装置，所述磁铁叶轮组件中还包括销轴和一对轴承，一对所述轴承相对地固定于所述机壳的内壁，所述销轴的两端分别固定于一对轴承内；所述磁铁叶轮组件套设于所述销轴的外部。
本申请一些实施例中的流体发电装置，所述定子绕阻环包括硅钢片骨架、线圈和多个第三销钉，所述线圈缠绕于所述硅钢片骨架上；多个所述第三销钉将所述硅钢片骨架固定于所述机壳内壁上。
本申请提供的上述技术方案，与现有技术相比，至少具有如下有益效果：本申请通过将溢流阀与内转子发电机固定连接形成一个整体，溢流阀的进液口直接与内转子发电机的进液口相连通，所以溢流阀的进液口的进液压力与内转子发电机的进液口的进液压力相等。当溢流阀的进液口的进液压力大于设定压力值时，就说明内转子发电机的进液压力大于设定压力值，此时溢流阀打开，一部分介质会通过溢流阀被释放掉，从而使内转子发电机的进液压力降低至设定压力值，从而保持内转子发电机的压力稳定性，确保发电稳定性。
附图说明
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1为本申请一个实施例所述流体发电装置结构示意图；
图2为图1所示流体发电装置的俯视图；
图3为本发明一个实施例所述溢流阀的结构示意图。
具体实施方式
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请一个实施例中提供一种流体发电装置，结合图1、图2和图3所示，所述流体发电装置包括溢流阀100和内转子发电机200。所述溢流阀100包括阀体1000以及设置于所述阀体1000内的阀芯103，所述阀体1000上开设有进液口A3和出液口B，所述溢流阀进液口的压力值大于设定压力值时，所述阀芯103移动，所述溢流阀的进液口A3和所述出液口B连通，所述溢流阀进液口的压力值小于设定压力值时，所述溢流阀关闭；其中，所述溢流阀的出液口B流出的介质可以直接进入回收介质的装置中，以避免造成能源损失。所述内转子发电机200包括机壳2000，所述机壳2000与所述阀体1000固定连接；所述机壳2000上开设有进液口A1和出液口B1，所述内转子发电机的进液口A1与所述溢流阀的进液口A3之间通过液路连通。所述机壳2000内部包括定子绕阻环203和磁铁叶轮组件；所述定子绕阻环203固定地设置于所述机壳2000的内壁中；所述磁铁叶轮组件包括叶轮201和固定于所述叶轮上的磁铁202；所述磁铁叶轮组件可转动地设置于所述定子绕子环203的内部，且所述磁铁叶轮组件与所述定子绕阻环203具有相同的中心轴；所述叶轮201的叶片与所述内转子发电机的进液口A1相对设置，所述叶片被进入所述机壳内的介质冲击后带动所述磁铁202转动，所述定子绕阻环203在转动的磁铁202作用下产生电流。
以上方案中，通过将溢流阀100与内转子发电机200固定连接形成一个整体，溢流阀100的进液口直接与内转子发电机200的进液口相连通，所以溢流阀100的进液口的进液压力与内转子发电机200的进液口的进液压力相等。当溢流阀100的进液口的进液压力大于设定压力值时，就说明内转子发电机200的进液压力大于设定压力值，此时溢流阀100打开，一部分介质会通过溢流阀100被释放掉，从而使内转子发电机200的进液压力降低至设定压力值，从而保持内转子发电机200的压力稳定性，确保发电稳定性。
优选地，如图3所示，所述溢流阀100中，所述阀体内部由所述阀芯103分隔为进液腔101和弹簧腔102；所述溢流阀的进液口A3和出液口B均与所述进液腔101连通；所述弹簧腔102开设有介质入口A4，所述介质入口A4与所述溢流阀的出液口B连通。所述弹簧腔102的第一端可拆卸地设置有调压结构，且所述弹簧腔102内设置有压力弹簧104，所述压力弹簧104的一端与所述调压结构相抵，所述压力弹簧104的另一端与所述阀芯103相抵。图中给出了调压结构的一种优选方式，所述调压结构包括调压螺丝105，所述调压结构成型有与所述调压螺丝105螺纹配合的螺纹孔，调节所述调压螺丝105旋入弹簧腔102内部的长度以调节所述压力弹簧104的形变量。压力弹簧104的形变量能够决定其向所述阀芯103施加的压力值，因此能够确定溢流阀100的打开时机，压力弹簧104的初始压力值可以预先标定得到。优选地，溢流阀中还可以包括锁紧螺丝106，用调压螺丝105将压力弹簧104的形变量调到指定压力后，再用锁紧螺丝106锁紧，由此能够确保压力弹簧104调节结果的恒定性。
另外，为了方便对调压螺丝105进行调节，可以在调压螺丝105的端部设置能够拆卸的零件，如图3所示，所述调压结构包括设置于所述阀体上的调压接头108，所述调压接头108内可拆卸地设置有封堵107。当需要调整压力弹簧104的压力值时，可以直接将封堵107拆下，之后调整调压螺丝105，调整完成后在将封堵107安装回去。本方案中的结构零部件能够自由拆卸。进一步地，所述的溢流阀中的所述出液口处设置有出液接头110，且所述出液接头110与所述调压接头108具有结构相同；在调整所述调压螺丝105时，所述封堵107从所述调压接头108拆卸下之后安装至所述出液接头110中。另外，在阀体上还开设有工艺孔，通过设置锥堵111对工艺孔进行密封，锥堵111具有体积小、密封性强的特点。
通过以上方案，所述弹簧腔102内压力弹簧104对所述阀芯103施加的压力大于或等于所述进液腔101的进液压力时，所述阀芯103封堵所述进液腔101的出口，切断了溢流阀进液口之间的通路，所述溢流阀关闭；而所述弹簧腔102内压力弹簧104对所述阀芯103施加的压力小于所述进液腔101的进液压力时，所述阀芯103向所述进液腔101外部的方向移动(即图中的阀芯会向左移动)，所述进液腔101内的介质不但能够经过出液口释放，还能够经液路流入所述弹簧腔102内；所述弹簧腔102内压力弹簧104和介质对所述阀芯103施加的压力和与所述进液腔101的进液压力相同时，所述阀芯103保持稳定。
具体地，如图1所示，所述机壳2000内部成型有进液介质通路A2和出液介质通路B2；所述进液介质通路A2的一端与所述内转子发电机的进液口A1连通，所述进液介质通路A2的另一端与机壳上的第一接口连通；所述出液介质通路B2的一端与所述内转子发电机的出液口B1连通，所述出液介质通路B2的另一端与机壳上的第二接口连通；所述溢流阀的阀体与所述机壳固定后，所述溢流阀的进液口A3与所述第一接口密封连通，所述弹簧腔102的介质入口A4与所述第二接口密封连通。参考图3所示的结构，如果进液口A1压力值过大，则进液口A3的压力值过大，阀芯103会被推动向左移动，结合图3，阀芯103被推动之后溢流阀的进液口A3和出液口B就会连通，从而会通过溢流阀释放掉一部分介质，进液口A1的压力值就会回降至稳定值。而如果进液口A1的压力值过低，那么压力弹簧104和弹簧腔102内的介质就会将阀芯103推向进液腔，阀芯103切断进液口A3和出液口之间的通路，此时溢流阀截止，进液口A1的压力值便可以回升至所需要的压力值。显然，通过上述结构设计，本实施例中的流体发电装置，能保证冲击叶片的介质具有稳定的压力，从而能更稳定地实现发电功能。
如图2所示，优选所述发电装置还包括隔离套204，固定于所述机壳内，所述隔离套204的套筒设置于所述定子绕阻环203与所述磁铁叶轮组件之间(如图中所示，套筒将磁铁202和定子绕阻环203隔离开来)，所述套筒用于实现所述定子绕阻环203和所述磁铁叶轮组件之间的电液隔离。如图所示，所述机壳分为上下两部分，下部基体211和上部盖板2001，所述盖板2001具有开口，所述盖板2001平行于所述定子绕阻环203的径向平面设置，所述盖板2001的开口内侧成型有凹槽；所述隔离套204的顶部外表面上开设有于所述凹槽适配的凸台，所述凸台与所述凹槽相抵接。如图所示，为了进一步确保隔离套204的装配稳定性，以上装置还可以包括多根第一销钉206；所述凹槽与所述凸台上设置有多组销钉孔，每一组销钉孔均相对设置；每一根所述第一销钉206均设置于一组销钉孔中以使所述凹槽与所述凸台固定。隔离套204通过第一销钉206与盖板2001固定，同时盖板2001为机壳的一部分，从而有效防止隔离套204被叶轮带动。
进一步地，如图所示，所述机壳的基体211的内壁上成型有限位台阶，所述隔离套204的底部与所述限位台阶相抵；所述发电装置还包括密封圈210，设置于所述隔离套204与所述限位台阶相接的位置处。本方案中的隔离套204固定在磁铁202与定子绕阻环203之间，且在隔离套204与机壳接触的位置增设密封圈210，实现彻底的电液隔离。
在一些实施例中，所述磁铁叶轮组件中还包括多根第二销钉208；所述叶轮201与所述磁铁202的边缘均成型有多对固定孔，每一对固定孔相对设置；每一根所述第二销钉208穿过一对固定孔以使所述叶轮201和所述磁铁202固定连接。其中的所述磁铁叶轮组件中还包括销轴205和一对轴承209，一对所述轴承209相对地固定于所述机壳的内壁，所述销轴205的两端分别固定于一对轴承209内；所述磁铁叶轮组件套设于所述销轴205的外部。当介质冲击叶片时，叶轮便可以绕销轴205转动，进而带动磁铁转动。
进一步地，所述定子绕阻环203包括硅钢片骨架、线圈和多个第三销钉207，所述线圈缠绕于所述硅钢片骨架上；多个所述第三销钉207将所述硅钢片骨架固定于所述机壳内壁上。如此能够防止定子绕阻环203随叶轮旋转。
在一些实施例中，所述弹簧腔102内径大于所述进液腔101的内径，所述弹簧腔102和所述进液腔101相接处形成凸台，所述阀芯103的外壁成型有与所述凸台适配的台阶。阀芯103采用阶梯台阶结构，同阀体之间形成节流缓冲区，便于阀芯103在冲击过程中的快速稳定。进一步地，所述阀芯103的内壁成型有容纳所述压力弹簧104的弹簧容纳槽以及容纳螺丝的螺丝容纳槽。压力弹簧104被弹簧容纳槽容纳在其中，调压螺丝105被容纳在螺丝容纳槽中，从而能够保证压力弹簧104的稳定性和压力的稳定性。另外，为了确保整个溢流阀的密封性能，在不同零部件相接处均设置有O型密封圈109。
具体的，通过如下方式对溢流阀的压力弹簧的压力值进行调整：
(1)：将封堵107从调压接头108移除，安装至出液接头110上。
(2)：进液口A3接乳化液压力源后旁接压力传感器，压力传感器可选用量程6Mpa的压力表。
(3)：在乳化液压力源与进液口A3之间设置有调节阀，开启调节阀，调节阀的开度需从0逐渐慢升高，看调压接头108有无出液，用调压螺丝105调节压力，观察到出液口B的出液速度为慢出液的要求(慢出液可依据本领域经验确定)后，用锁紧螺丝106锁紧。
(4)：重复至少两次以上步骤，如果每一次调试结果都是指定压力开始出液，则调试完成，将封堵107装回调压接头108，即可完成压力弹簧的初始压力设定。
本发明以上实施例中的发电装置，能回收内转子发电机的剩余压力带动内转子发电机进行自发电，同时能够实现液压稳定、电能平稳的效果，而且整体结构简单，容易实现。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种流体发电装置，其特征在于，包括溢流阀和内转子发电机；
所述溢流阀包括阀体以及设置于所述阀体内的阀芯，所述阀体上开设有进液口和出液口，所述溢流阀进液口的压力值大于设定压力值时，所述阀芯移动，所述进液口和所述出液口连通，所述溢流阀进液口的压力值小于设定压力值时，所述溢流阀关闭；
所述内转子发电机包括机壳，所述机壳与所述阀体固定连接；所述机壳上开设有进液口和出液口，所述内转子发电机的进液口与所述溢流阀的进液口之间通过液路连通；
所述机壳内部包括定子绕阻环和磁铁叶轮组件；所述定子绕阻环，固定地设置于所述机壳的内壁中；所述磁铁叶轮组件包括叶轮和固定于所述叶轮上的磁铁；所述磁铁叶轮组件可转动地设置于所述定子绕子环的内部，且所述磁铁叶轮组件与所述定子绕阻环具有相同的中心轴；所述叶轮的叶片与所述内转子发电机的进液口相对设置，所述叶片被进入所述机壳内的介质冲击后带动所述磁铁转动，所述定子绕阻环在转动的磁铁作用下产生电流；
所述溢流阀中，所述阀体内部由所述阀芯分隔为进液腔和弹簧腔；所述溢流阀的进液口和出液口均与所述进液腔连通；所述弹簧腔开设有介质入口，所述介质入口与所述溢流阀的出液口连通；所述弹簧腔的第一端可拆卸地设置有调压结构，且所述弹簧腔内设置有压力弹簧，所述压力弹簧的一端与所述调压结构相抵，所述压力弹簧的另一端与所述阀芯相抵；所述调压结构包括调压螺丝，所述调压结构成型有与所述调压螺丝螺纹配合的螺纹孔，调节所述调压螺丝旋入弹簧腔内部的长度以调节所述压力弹簧的形变量；所述压力弹簧的形变量决定其向所述阀芯施加的压力值，进而确定所述溢流阀的打开时机，所述压力弹簧的初始压力值预先标定得到；所述溢流阀还包括锁紧螺丝，用所述调压螺丝将所述压力弹簧的形变量调到指定压力后，用所述锁紧螺丝锁紧，以确保所述压力弹簧调节结果的恒定性；
所述弹簧腔内压力弹簧对所述阀芯施加的压力大于或等于所述进液腔的进液压力时，所述阀芯封堵所述溢流阀的出液口，所述溢流阀关闭；所述弹簧腔内压力弹簧对所述阀芯施加的压力小于所述进液腔的进液压力时，所述阀芯向所述进液腔外部的方向移动，所述进液腔内的介质经液路流入所述弹簧腔内；所述弹簧腔内压力弹簧和介质对所述阀芯施加的压力和与所述进液腔的进液压力相同时，所述阀芯保持稳定。
2.根据权利要求1所述的流体发电装置，其特征在于：
所述机壳内部成型有进液介质通路和出液介质通路；
所述进液介质通路的一端与所述内转子发电机的进液口连通，所述进液介质通路的另一端与机壳上的第一接口连通；所述出液介质通路的一端与所述内转子发电机的出液口连通，所述出液介质通路的另一端与机壳上的第二接口连通；
所述溢流阀的阀体与所述机壳固定后，所述溢流阀的进液口与所述第一接口密封连通，所述弹簧腔的介质入口与所述第二接口密封连通。
3.根据权利要求1所述的流体发电装置，其特征在于：
所述发电装置还包括隔离套，固定于所述机壳内，所述隔离套的套筒设置于所述定子绕阻环与所述磁铁叶轮组件之间，所述套筒用于实现所述定子绕阻环和所述磁铁叶轮组件之间的电液隔离。
4.根据权利要求3所述的流体发电装置，其特征在于：
所述机壳包括具有开口的盖板，所述盖板平行于所述定子绕阻环的径向平面设置，所述盖板的开口内侧成型有凹槽；
所述隔离套的顶部外表面上开设有于所述凹槽适配的凸台，所述凸台与所述凹槽相抵接。
5.根据权利要求4所述的流体发电装置，其特征在于，还包括多根第一销钉；
所述凹槽与所述凸台上设置有多组销钉孔，每一组销钉孔均相对设置；每一根所述第一销钉均设置于一组销钉孔中以使所述凹槽与所述凸台固定。
6.根据权利要求5所述的流体发电装置，其特征在于：
所述机壳的内壁上成型有限位台阶，所述隔离套的底部与所述限位台阶相抵；
所述发电装置还包括密封圈，设置于所述隔离套与所述限位台阶相接的位置处。
7.根据权利要求1所述的流体发电装置，其特征在于：
所述磁铁叶轮组件中还包括多根第二销钉；所述叶轮与所述磁铁的边缘均成型有多对固定孔，每一对固定孔相对设置；每一根所述第二销钉穿过一对固定孔以使所述叶轮和所述磁铁固定连接。
8.根据权利要求7所述的流体发电装置，其特征在于：
所述磁铁叶轮组件中还包括销轴和一对轴承，一对所述轴承相对地固定于所述机壳的内壁，所述销轴的两端分别固定于一对轴承内；所述磁铁叶轮组件套设于所述销轴的外部。
9.根据权利要求1所述的流体发电装置，其特征在于：
所述定子绕阻环包括硅钢片骨架、线圈和多个第三销钉，所述线圈缠绕于所述硅钢片骨架上；多个所述第三销钉将所述硅钢片骨架固定于所述机壳内壁上。
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