CN116123861B - 一种余热再利用烘干设备 - Google Patents

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Abstract

一种余热再利用烘干设备，涉及烘干设备领域，包括存放并干燥物料的烘干室，所述烘干室的一端连接有为烘干室传递热气的加热室，所述烘干室的另一端通过热气输入管连接有加温箱，所述加温箱用于对外部空气进行预热，加温箱的内部安装有对热气进行加温的加温管，加温管包括相互平行设置的直管部，相邻直管部的首尾通过弯管部串联衔接；还包括设置在加温箱内部的传动机构和导流单元，所述传动机构用于对加温管外壁凝结的冷凝水进行清理，所述导流单元用于对冷凝水进行收集以及排出。本发明利用烘干室内的热尾气，将进入烘干设备的新风气流进行预热，充分利用回收热能，进一步提高换热效率且保护换热管道，能够大幅节省能源并降低生产成本。

Description

一种余热再利用烘干设备
技术领域
本发明涉及烘干设备领域，具体是一种余热再利用烘干设备。
背景技术
现有技术中，烘干生产线一般需要耗费大量的热能。在一条常规的烘干生产线中，烘干生产过程中每小时物料中水分蒸发量约为500公斤左右，水分蒸发需要消耗大量的热能，而热能的产生和供给则需要耗费大量的能源。单条烘干生产线工作时，天然气每小时消耗量为80 m3左右，天然气燃烧值为36.22MJ（10KW)/ m3；每小时天然气发热量为80m3×36.22MJ（10KW)/ m3=2897MJ（800KW)。如现有设备中风道的标称引风量为17000-20000 m3/h，排风温度为70℃左右，若生产期间状态持续稳定，空气比热容在20℃时为1.06KJ/ m3•℃，则烟道每小时实测排放热量为：14000 m3/h×50℃×1.06KJ/ m3•℃=763200 KJ（206KW），烟道排出的尾气中含有500公斤左右水分蒸发所需的热量，理论计算尾气中所含总热量不低于500KW/h。因此，烘干设备中应用余热回收技术极为重要。
现有能够实现热气再利用的烘干设备运行原理如下：通过天然气燃烧机燃烧产生的热量传递至烘干室，对物料进行烘干处理，再通过风机将带有物料湿气的热尾气通入热交换器，外界空气在热交换器中与热尾气进行热量交换，使得外界空气温度由20℃左右加温至75-80℃左右再次进入烘干设备。而排出的热尾气带有大量的湿气，带有湿气的热尾气对新风进行预热时，湿热气流要与新风输送管道接触换热，冷热相遇将产生大量的冷凝水。冷凝水滞留或淤积在新风输送管道的外壁上，会阻隔热气与管道的接触换热。因为冷凝水会吸收部分热量，导致热尾气不能很好的对新风进行加温处理，造成部分热量浪费，无法更有效率的利用逸散热量。此外，湿热尾气中难免带有烘干物料中的部分化合物，长期附着的换热管道表面，也会造成管道的腐蚀损坏。
为了充分利用回收热能，进一步提高换热效率且保护换热管道，本发明提出了一种余热再利用烘干设备。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决现有的新风管道进行预热时，管道外壁会凝结冷凝水导致热量利用不充分的问题，提供一种余热再利用烘干设备。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种余热再利用烘干设备，包括存放并干燥物料的烘干室，所述烘干室的一端连接有为烘干室传递热气的加热室，所述烘干室的另一端通过热气输入管连接有加温箱，所述加温箱用于对外部空气进行预热，所述加温箱的另一端连接有对尾气进行排放的尾气输出管，所述加温箱的顶端连接有对预热后的空气进行输送的输送管，所述加温箱的内部安装有对热气进行加温的加温管，加温管的进气端穿出加温室后连接外部送风机，加热管的出气端连接输送管，加温管包括相互平行设置的直管部，相邻直管部的首尾通过弯管部串联衔接；还包括设置在加温箱内部的传动机构和导流单元，所述传动机构用于对加温管外壁凝结的冷凝水进行清理，所述导流单元用于对冷凝水进行收集以及排出。
优选的，所述传动机构由传动组件、复位组件组成；
其中传动组件包括对加温管直管部外壁进行清理的第一活动板和第二活动板，所述第一活动板和第二活动板上下对称分布且分别滑动套装在直管部的外壁上；所述第一活动板、第二活动板通过导向杆连接有引风机，所述导向杆与第一活动板、第二活动板连接处成型有导向槽，所述导向槽用于为第一活动板、第二活动板的上下往复移动提供推力，所述引风机用于为导向杆的转动提供扭矩；
所述传动组件还包括对加温管弯管部进行清理的活动刮板，所述活动刮板通过转动杆与加温箱的内壁转动连接，所述转动杆的一端固定有抵块，所述抵块用于为转动杆的转动提供导向，所述转动杆的另一端外壁卡接有扭簧，所述扭簧的另一端与固定板外壁卡接，所述固定板固定在加温箱的内侧且为转动杆提供支撑，所述第二活动板的顶端固定有为抵块的转动提供挤压力的推块；
其中复位组件包括用于为第一活动板、第二活动板上下移动提供导向的定位杆，所述第一活动板、第二活动板之间连接有弹簧，所述弹簧用于为第一活动板、第二活动板的复位提供弹性推力。
优选的，所述导流单元由导向组件、排出组件组成；
其中导向组件包括倾斜成型在第一活动板外壁的收集槽，所述收集槽的内侧成型有连通各个收集槽区间的导流槽，所述收集槽、导流槽用于对冷凝水进行收集以及导向；
其中排出组件包括连接在第一活动板外壁对最低端收集槽内部水流进行排出的导流管，所述导流管的一端设置有供导流管上下移动的收集箱，所述导流管的外壁固定有防止热量外溢的密封板，所述收集箱的一端连接有用于水流排出的出水口。
优选的，所述收集箱的内部成型有供导流管上下移动的活动槽，所述密封板的上下两部分分别固定在导流管的外壁上，所述密封板的上下两部分的长度均长于活动槽的长度；当导流管带动密封板向上移动时，密封板的上部分能够通过活动槽穿出收集箱。
优选的，所述第一活动板、第二活动板的两端固定有延伸至导向槽内部的凸出部，所述凸出部与第一活动板、第二活动板转动连接，所述导向槽包括位于中心位置的圆形转动槽以及在圆形转动槽上下两端对称分布且共线设置的竖直移动槽。
优选的，所述加温箱的内部成型有供第一活动板、第二活动板上下移动的滑槽，定位杆竖直固定在滑槽中；所述第一活动板、第二活动板和弹簧滑动套装在定位杆的外壁上。
优选的，所述加温管的外壁与第一活动板、第二活动板的内侧相吻合，所述引风机的输出端通过转动杆与导向杆外壁连接。
优选的，所述第二活动板的底部呈斜面状，斜面状的第二活动板能够为冷凝水的流动提供导向。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明利用烘干室内的热尾气，将进入烘干设备的新风气流进行预热，能够实现余热的再次利用，能够大幅节省能源并降低生产成本。以下以天然气价格为4.3元/ m3，电价按0.77元/度，天然气热效率按90%计，分别按照新风温度为20℃和10℃两种情况计算节能效果，计算结果如下。
情况一：按照外界新风温度为20℃计算，加热至75-80℃后再次进入烘干室，所节约热量相对天然气产生同等热量所需价值计算如下：
1.1烟道引风机引风量为17000-20000 m3/h，烘干设备入口风量在14000m3/h左右，空气比热容在20℃时为1.06KJ/ m3•℃，烟道每小时所排放热量为：14000 m3/h×60℃×1.06KJ/ m3•℃=932800 KJ（247KW）。
1.2进风口温度为20℃时，一天节约的费用：
（1）进风温度为20℃时，每天节约天然气费用：
247KW÷10KW/m3=24.7m3
24.7m3×4.3元/ m3=106.21元
106.21元/小时×24小时/天=2549元。
（2）设备运行一天的费用：
主机用电70KW×24小时/天=1680KW
1680KW×0.77元/度=1293.6元。
（3）每天节约的费用：2549元-1293.6元=1255.44元。
情况二：按照外界新风温度为10℃计算，加热至75-80℃后再次进入烘干室，所节约热量相对天然气产生同等热量所需价值计算如下：
1.1烘干设备入口风量在14000m3/h左右，空气比热容在10℃时为1.06KJ/ m3•℃，烟道每小时所排放热量为：14000 m3/h×70℃×1.06KJ/ m3•℃=932800 KJ（287KW）。
1.2进风口温度为10℃时，一天节约的费用：
（1）进风温度为10℃时，每天节约天然气费用：
287KW÷10KW/m3=28.7m3
28.7m3×4.3元/m3=123.41元
123.41元/小时×24小时/天=2961.84元。
（2）设备运行一天的费用：
主机用电80KW×24小时/天=1920KW
1920KW×0.77元/度=1478.4元。
（3）每天节约的费用：2961.84元-1478.4元=1483元。
以上数据为理论计算，实际节约费用由进风口温度与生产实际排放等因素为准。
2.本设备通过设置传动机构、导流单元，可在对回收的热尾气进行换热再利用时，带动第一活动板、第二活动板对加温管道外壁凝结的冷凝水进行收集，降低冷凝水对管道热量逸散的影响，进一步的提高热交换效率，且同时将收集的冷凝水通过导流槽、导流管、出水口引流至外部，完成排水操作，避免冷凝水滞留聚集造成管道锈蚀，延长设备的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的加温箱内部结构剖视图；
图3为本发明的活动板的安装结构示意图；
图4为本发明的活动刮板的结构示意图；
图5为本发明的导向杆的结构示意图；
图6为本发明的导流箱的结构示意图。
图中：1、烘干室；2、加热室；3、热气输入管；4、加温箱；5、尾气输出管；6、输送管；7、传动机构；701、引风机；702、导向杆；703、第一活动板；704、第二活动板；705、导向槽；706、定位杆；707、弹簧；708、活动刮板；709、转动杆；710、抵块；711、扭簧；712、固定板；713、推块；8、导流单元；801、收集槽；802、导流槽；803、导流管；804、密封板；805、收集箱；806、出水口；9、加温管。
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图6，本发明实施例中，一种余热再利用烘干设备，包括存放并干燥物料的烘干室1，所述烘干室1的一端连接有为烘干室1传递热气的加热室2，所述烘干室1的另一端通过热气输入管3连接有加温箱4，所述加温箱4用于对外部空气进行预热，所述加温箱4的另一端连接有对尾气进行排放的尾气输出管5，所述加温箱4的顶端连接有对预热后的空气进行输送的输送管6，所述加温箱4的内部安装有对热气进行加温的加温管9，加温管9的进气端穿出加温室后连接外部送风机，加热管9的出气端连接输送管6，加温管9包括相互平行设置的直管部，相邻直管部的首尾通过弯管部串联衔接；还包括设置在加温箱4内部的传动机构7和导流单元8，所述传动机构7用于对加温管9外壁凝结的冷凝水进行清理，所述导流单元8用于对冷凝水进行收集以及排出。
传动机构7由传动组件、复位组件组成。
其中传动组件包括对加温管9直管部外壁进行清理的第一活动板703和第二活动板704，第一活动板703、第二活动板704上下对称分布且分别滑动套装在直管部的外壁上。
第一活动板703、第二活动板704通过导向杆702连接有引风机701，导向杆702与第一活动板703、第二活动板704连接处成型有导向槽705，导向槽705用于为第一活动板703、第二活动板704的上下往复移动提供推力，引风机701用于为导向杆702的转动提供扭矩。
传动组件还包括对加温管9弯管部进行清理的活动刮板708，活动刮板708通过转动杆709与加温箱4的内壁转动连接，转动杆709的一端固定有抵块710，抵块710用于为709的转动提供导向，转动杆709的另一端外壁卡接有扭簧711，扭簧711的另一端与固定板712外壁卡接，固定板712固定在加温箱4的内侧且为转动杆709提供支撑，第二活动板704的顶端固定有为抵块710的转动提供挤压力的推块713。
其中复位组件包括用于为第一活动板703、第二活动板704上下移动提供导向的定位杆706，第一活动板703、第二活动板704之间连接有弹簧707，弹簧707用于为第一活动板703、第二活动板704的复位提供弹性推力。
导流单元8由导向组件、排出组件组成。
其中导向组件包括倾斜成型在第一活动板703外壁的收集槽801，收集槽801的内侧成型有连通各个收集槽801区间的导流槽802，收集槽801、导流槽802用于对冷凝水进行收集以及导向。
其中排出组件包括连接在第一活动板703外壁、对最低端收集槽801内部水流进行排出的导流管803，导流管803的一端设置有供导流管803上下移动的收集箱805，导流管803的外壁固定有防止热量外溢的密封板804，收集箱805的一端连接有用于水流排出的出水口806。
收集箱805的内部成型有供导流管803上下移动的活动槽，密封板804上下分布在导流管803的外壁，密封板804的上下两部分的长度均长于活动槽的长度。
第一活动板703、第二活动板704的两端固定有延伸至导向槽705内部的凸出部，凸出部与第一活动板703、第二活动板704转动连接，导向槽705整体呈对称分布的竖直移动槽以及中心位置的圆形转动槽。
加温箱4的内部成型有供第一活动板703、第二活动板704上下移动的滑槽，第一活动板703、第二活动板704的内侧与定位杆706的外壁相吻合。
加温管9的外壁与第一活动板703、第二活动板704的内侧相吻合，引风机701的输出端通过转动杆与导向杆702外壁连接。
在本实施例中：加温管9的两端分别与外部送风机、输送管6连接，使用此装置时，通过引风机701将烘干室1的内部的热尾气通过输入管3输送至加温箱4内部，此时热尾气将作用在加温管9外壁，对加温管9内部空气进行一次加温，外部热气与加温管接触时，热尾气与较冷的加温管9的外壁将成型有一些冷凝水。
而随着引风机701的转动，引风机701将带动输出端连接的导向杆702同步转动，导向杆702转动将带动成型在其内侧的导向槽705随着导向杆702的转动而转动，那么通过凸出部延伸至导向槽705内部的第一活动板703、第二活动板704，也将随着导向槽705的转动而沿着导向槽705的内侧移动，使第一活动板703、第二活动板704相互靠近，第一活动板703、第二活动板704将沿着定位杆706的外壁移动，且给予弹簧707挤压力，直到第一活动板703、第二活动板704的凸出部进入导向槽705中心的圆形转动槽，此时导向杆702、导向槽705将处于横向平行状态，此时导向杆702、导向槽705的转动将不会再对第一活动板703、第二活动板704提供挤压推力，那么此时第一活动板703、第二活动板704的凸出部将与圆形转动槽发生相对转动，即第一活动板703、第二活动板704不再移动，而导向杆702继续转动，直到第一活动板703、第二活动板704的凸出部再次与导向槽705的竖向滑槽端口接触，那么第一活动板703、第二活动板704将在弹簧707的弹力作用下相互远离复位，以此往复完成对加温管9外壁的冷凝水进行清理的目的。
同时第二活动板704在向上活动的过程中,第二活动板704顶端的外侧面为垂直面的三角状推块713将与抵块710的下端部接触，抵块710的下端部将受到来自三角状的推块713的挤压力，由于抵块710外壁整体也为三角结构，那么抵块710将同步带动转动杆709、活动刮板708沿加温管9的弯管部转动，直到三角状的推块713的垂直面与抵块710的接触面呈垂直状态，此时抵块710也将转动九十度，同步带动活动刮板708转动九十度，两个活动刮板相向转动，对加温管9的拐角处进行清理，而转动杆709转动时，将给予扭簧711扭力，当第二活动板704向下移动时，推块713也将不再与抵块710接触，抵块710、转动杆709、活动刮板708也将在扭簧的作用下复位，需要说明的是，上部拐角处的冷凝水将抵在第二活动板704的上表面，沿着第二活动板704上表面滑落至第一活动板703的上表面，而下部拐角处的冷凝水将滴落至加温箱4的内侧导流管道，导流管道与收集箱805连通，且被密封板804阻隔，等待密封板804的上移到上限位时，开启并进入收集箱805的内部。
清理的过程中，冷凝水将在重力作用下沿着加温管9的外壁向下移动，与第一活动板703的上方接触，从而进入第一活动板703内侧开设的收集槽801内部，收集槽801内部的冷凝水将通过连通各个收集槽801的导流槽802，进入另外一个导流槽802的内部，以此往复，直到冷凝水在收集槽801的斜面作用下进入最低端的一个收集槽801内，此时冷凝水将通过导流管803进入收集箱805内，通过出水口806排放至加温箱4的外部，完成对冷凝水进行收集导流的目的，避免部分热量被冷凝水吸收，进一步的提高了空气温度。
请着重参阅图1-图6，第二活动板704的底部呈斜面状，斜面状的第二活动板704能够为冷凝水的流动提供导向。
在本实施例中：通过此结构可当第二活动板704对加温管9外壁冷凝水进行清理时，第二活动板704的上下两端均与冷凝水接触，上端的冷凝水在与第二活动板704的接触后，将堆积在第二活动板704的上方，而呈斜面状的第二活动板704下方，将为堆积在上方的冷凝水提供导向，使冷凝水沿着斜面向下流动至第一活动板703的上表面进入收集槽801内。
请着重参阅图1-图6，收集箱805的内部成型有对导流管803向上移动时进行堵塞的挡板，挡板用于进一步降低加温箱4内部的热量逸散。
在本实施例中：通过此结构可当第一活动板703上下往复移动的过程中，与第一活动板703连接的导流管803也将随着第一活动板703的移动而移动，那么与导流管803外壁连接的密封板804也将随着导流管803的移动而移动，对供导流管803移动的活动槽进行堵塞，避免外部空气进入加温箱4的内部。当导流管803向上移动时，导流管803的出口将与成型在收集箱805内部的挡板接触，进一步减少外部空气进入加温箱4内部的机会，达到了保持加温箱4内部热量的目的，降低排水对加温箱4内部造成的温度影响。
本设备投入使用后的年节约费用计算结果如下：
按照外界新风温度为20℃计算，加热至75-80℃后再次进入烘干室，所节约热量相对天然气产生同等热量所需价值计算如下：
以天然气价格为4.3元/ m3，电价为0.77元/度，天然气热效率按90%计。
1、烘干设备入口风量为14000m3/h左右，空气比热容在20℃时为1.06KJ/ m3•℃，烟道每小时所排放热量为：14000 m3/h×60℃×1.06KJ/ m3•℃=932800 KJ（247KW）。
2、进风口温度为20℃时，一天节约的费用：
（1）进风温度为20℃时，每天节约天然气费用：
247KW÷10KW/m3=24.7m3
24.7m3×4.3元/ m3=106.21元
106.21元/小时×24小时/天=2549元。
（2）设备运行一天的费用：
主机用电70KW×24小时/天=1680KW
1680KW×0.77元/度=1293.6元。
（3）每天节约的费用：2549元-1293.6元=1255.44元。
3、进风口温度为20℃时，每年（按300天计）节约的费用：
1255.44元/天×300天/年=376632元。
以上数据为理论计算，实际节约费用由进风口温度与生产实际排放等因素为准。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种余热再利用烘干设备，包括存放并干燥物料的烘干室（1），所述烘干室（1）的一端连接有为烘干室（1）传递热气的加热室（2），所述烘干室（1）的另一端通过热气输入管（3）连接有加温箱（4），所述加温箱（4）用于对外部空气进行预热，所述加温箱（4）的另一端连接有对尾气进行排放的尾气输出管（5），所述加温箱（4）的顶端连接有对预热后的空气进行输送的输送管（6），所述加温箱（4）的内部安装有对热气进行加温的加温管（9），加温管（9）的进气端穿出加温室后连接外部送风机，加热管（9）的出气端连接输送管（6），其特征在于，加温管（9）包括相互平行设置的直管部，相邻直管部的首尾通过弯管部串联衔接；还包括设置在加温箱（4）内部的传动机构（7）和导流单元（8），所述传动机构（7）用于对加温管（9）外壁凝结的冷凝水进行清理，所述导流单元（8）用于对冷凝水进行收集以及排出；
所述传动机构（7）由传动组件、复位组件组成；
其中传动组件包括对加温管（9）直管部外壁进行清理的第一活动板（703）和第二活动板（704），所述第一活动板（703）和第二活动板（704）上下对称分布且分别滑动套装在直管部的外壁上；所述第一活动板（703）、第二活动板（704）通过导向杆（702）连接有引风机（701），所述导向杆（702）与第一活动板（703）、第二活动板（704）连接处成型有导向槽（705），所述导向槽（705）用于为第一活动板（703）、第二活动板（704）的上下往复移动提供推力，所述引风机（701）用于为导向杆（702）的转动提供扭矩；
所述传动组件还包括对加温管（9）弯管部进行清理的活动刮板（708），所述活动刮板（708）通过转动杆（709）与加温箱（4）的内壁转动连接，所述转动杆（709）的一端固定有抵块（710），所述抵块（710）用于为转动杆（709）的转动提供导向，所述转动杆（709）的另一端外壁卡接有扭簧（711），所述扭簧（711）的另一端与固定板（712）外壁卡接，所述固定板（712）固定在加温箱（4）的内侧且为转动杆（709）提供支撑，所述第二活动板（704）的顶端固定有为抵块（710）的转动提供挤压力的推块（713）；
其中复位组件包括用于为第一活动板（703）、第二活动板（704）上下移动提供导向的定位杆（706），所述第一活动板（703）、第二活动板（704）之间连接有弹簧（707），所述弹簧（707）用于为第一活动板（703）、第二活动板（704）的复位提供弹性推力。
2.根据权利要求1所述的一种余热再利用烘干设备，其特征在于，所述导流单元（8）由导向组件、排出组件组成；
其中导向组件包括倾斜成型在第一活动板（703）外壁的收集槽（801），所述收集槽（801）的内侧成型有连通各个收集槽（801）区间的导流槽（802），所述收集槽（801）、导流槽（802）用于对冷凝水进行收集以及导向；
其中排出组件包括连接在第一活动板（703）外壁对最低端收集槽（801）内部水流进行排出的导流管（803），所述导流管（803）的一端设置有供导流管（803）上下移动的收集箱（805），所述导流管（803）的外壁固定有防止热量外溢的密封板（804），所述收集箱（805）的一端连接有用于水流排出的出水口（806）。
3.根据权利要求2所述的一种余热再利用烘干设备，其特征在于，所述收集箱（805）的内部成型有供导流管（803）上下移动的活动槽，所述密封板（804）的上下两部分分别固定在导流管（803）的外壁上，所述密封板（804）的上下两部分的长度均长于活动槽的长度；当导流管（803）带动密封板（804）向上移动时，密封板（804）的上部分能够通过活动槽穿出收集箱（805）。
4.根据权利要求3所述的一种余热再利用烘干设备，其特征在于，所述第一活动板（703）、第二活动板（704）的两端固定有延伸至导向槽（705）内部的凸出部，所述凸出部与第一活动板（703）、第二活动板（704）转动连接，所述导向槽（705）包括位于中心位置的圆形转动槽以及在圆形转动槽上下两端对称分布且共线设置的竖直移动槽。
5.根据权利要求4所述的一种余热再利用烘干设备，其特征在于，所述加温箱（4）的内部成型有供第一活动板（703）、第二活动板（704）上下移动的滑槽，定位杆（706）竖直固定在滑槽中；所述第一活动板（703）、第二活动板（704）和弹簧（707）滑动套装在定位杆（706）的外壁上。
6.根据权利要求5所述的一种余热再利用烘干设备，其特征在于，所述加温管（9）的外壁与第一活动板（703）、第二活动板（704）的内侧相吻合，所述引风机（701）的输出端通过转动杆与导向杆（702）外壁连接。
7.根据权利要求6所述的一种余热再利用烘干设备，其特征在于，所述第二活动板（704）的底部呈斜面状，斜面状的第二活动板（704）能够为冷凝水的流动提供导向。
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