CN1281548A - 改进的浇注设备 - Google Patents

Abstract

一种改进的浇注设备,用来分配来自物料源的物料。该浇注设备(10)包括具有相互间隔设置的出口(22、24)的第一和第二分配装置(12、14)。所述第一和第二分配装置(12、14)轮流工作,以交替地分配物料。一喂料装置(26)连接到所述第一和第二分配装置(12、14),用来从所述物料源向所述第一和第二分配装置(12、14)供给物料以供分配。

Description

改进的浇注设备

                   发明背景

本发明涉及一种分配量度好的单位物料的浇注设备。本发明尤其涉及一种从相互间隔的分配装置分配物料的浇注设备。

我们知道，浇注设备是用来量度并向一运动中的传送系统分配物料的设备。一般，来自装料斗或者喂料槽的物料被填充进一个分配室以供分配。所述分配室一般包括一个往复式分配活塞，该活塞可在所述分配室中运动以将所述分配室的物料压出，从而将物料从浇注设备中分配出去。当来自装料斗或者喂料槽的物料正被填充到分配室时，所述分配活塞保持在缩回位置，以便在填充分配室时物料没有从浇注设备被排出。在分配室被填充满之后，分配活塞就运动，分配出物料的一个量度单位。这样，浇注设备就必须在开始分配周期之前完成量度和填充周期。这样，物料量度单位可被分配的速度就受到量度和填充周期所能达到的速度和分配速度的限制。

人们一直在努力提高产品的生产率。因此，也一直在努力提高将量度好的单位物料往传送系统上分配的速度。在授予Brunson的美国专利第3 342 145号中，公开了一种含有相互协调的双分配室的系统，其中，在将物料量入一个第一分配室的同时将另一部分物料从一个单独的第二分配室排出。Brunson公开的双分配室连接到一个具有一排出口的单一排出室。一个阀门组件在所述双分配室之间旋转，以选择性地将某个填充完毕的分配室连接到所述单一排出室和排出口。由于所述阀门组件运转情况的限制，各分配室与所述单一排出室的连接之间存在时间延迟，这样就限制了物料可以被填充进所述分配室并被分配的速度。在Brunson的文献中，所述阀门组件基本上选择性地构成所述分配室的一部分和所述填充室的一部分——分别在它连接到所述排出室时，和所述分配室连接到一填充室时，这样，就有压力作用于所述阀门组件，会降低阀门组件的工作效率。因此，就有必要提供一种改进的浇注设备，量度和分配物料时具有更高的速度、容量和／或效率。

                 发明概述

本发明涉及一种改进的浇注设备，用来分配来自一个物料供给设备的物料。该浇注设备包括第一和第二分配装置。所述分配装置包括具有相互间隔的分配出口的第一和第二分配室。所述第一和第二分配装置交替地工作以交替地分配物料。一喂料装置连接到所述第一和第二分配装置的分配室，用来从一个物料供给设备向所述第一和第二分配装置供给物料。

                  图面说明

图1示意性地表示了本发明的一种浇注设备的一个实施例的操作。

图2是一个分流装置的操作的示意图，该分流装置用来选择性地填充向一传送系统分配物料的浇注设备的第一和第二分配装置。

图3A是借助于图2A-2H所示的分流装置工作的所述第一和第二分配装置的一种实施例的填充周期的说明图。

图3B是图3A的第一和第二分配装置的分配周期的说明图。

图4是具有多条包括第一和第二分配装置的分配通道的一种浇注设备的一个实施例的立体图。

图5是示于图4的浇注设备的端部视图。

图6是具有一系列分流部件的分流装置驱动轴的平面图。

图7是图6的分流装置驱动轴的端部视图。

图8是具有一个分配室凹槽的分配室模块的立体图，所述凹槽适合构成具有可在其中运动的活塞的分配室。

图9是另一种分配装置的俯视平面图。

图10A-10E依次说明第一和第二分配装置向一传送系统分配物料的操作。

图11是示于图4-5的浇注设备的另一个实施例的端部视图。

             优选实施例的详细说明

图1是本发明的浇注设备10的一个实施例的说明图。浇注设备10包括第一和第二分配装置12、14和一个分流装置16(图中均示意性地示出)。在一个实施例中，从所述浇注设备10量度并向一传送系统18分配物料，如图中简要所示。所述浇注设备10和传送系统18连接到一个中央控制器20，后者用来协调浇注设备10和传送系统18的运转。浇注设备10向第一和第二分配装置12、14喂送物料以便向传送系统18分配。

所述传送系统18沿着一条传送路径在箭头18a所示的传送移动方向上传送排放到其上的物料。所述第一和第二分配装置12、14沿着所述传送路径确定了位于相互间隔的分配位置的第一和第二分配出口22、24。一喂料装置26通过分流装置16连接到所述第一和第二分配装置12、14，以向所述第一和第二分配装置12、14供给物料。

所述第一和第二分配装置12、14包括分配室30、32(图中简要示出)，后者具有往复式活塞34、36(图中简要示出)，该往复式活塞可在所述分配室30、32中运动，以在分配出口22、24分配物料。所述往复式活塞34、36可由活塞致动器38、40驱动，后者则可操作地连接到所述系统控制器20。活塞致动器38、40最好是气缸式的，但也可以是任何类型的致动器，比如机电致动器。气缸的空气压强和时间分配由控制系统20进行控制，来交替驱动所述第一和第二分配装置12、14，从而与向第一和第二分配装置12、14供料的分流装置16的运转相配合，来在分配出口22、24交替分配物料。所述第一和第二分配装置12、14向所述传送系统18分配相同量度单位的物料，从而实现一种有效的高速浇注设备10。所述气缸的气压和时间分配决定了活塞的运动速度以及物料浇注形成的形状，并可以按照传送系统的速度进行调节。

分流装置16的操作由控制器20控制，以确保第一和第二分配装置12、14的填充和分配操作相互协调。进料管42将喂料装置26连接到分流装置16，分配通道44、46将分流装置16连接到所述第一和第二分配装置12、14。分流装置16包括一个可在分流室50中运动的分流部件48。进料管42和分配通道44、46连通到分流室50，分流部件48在分流室50中运转，以将进料管42选择性地连接到分配通道44、46，以配合分配装置12、14的分配周期填充分配室30、32。马达51驱动分流室50中的分流部件48。所述马达51与所述系统控制器20相连。分流部件48可以通过任何机械的或者机电系统驱动而在分流室50中运转，最好是由一个旋转马达驱动。

如图中所示，所述喂料装置26最好是一种分配型(portioningtype)喂料装置，其持续不断地从料槽52以选定的速度向进料管42供给物料。物料是从料槽52通过旋转喂料部件喂送的，后者包括喂料辊56、58和齿轮60、62，它们可在料槽52中运转，用来量度并向进料管42分配物料。喂料辊56、58和齿轮60、62持续不断地运转，使物料沿着一条喂料路径移动到分配室30、32。如图中简要所示，由连接到系统控制器20的伺服致动装置64、66驱动喂料辊56、58和齿轮60、62，以实现同步操作。伺服致动装置64、66可以是任何向喂料辊56、58和齿轮60、62传递旋转运动的机械或机电装置。尽管在此说明的喂料装置26的优选实施例包括喂料辊56、58和齿轮60、62，但应当理解，旋转喂料部件可以是任何数目、任何设计。

物料从喂料装置26到进料管42的排出速度是通过喂料辊56、58和齿轮60、62的旋转周期控制的。物料最好是借由泵72(图中示意性地示出)通过供料管70从装料斗68向料槽52供给，所述泵72最好是双活塞泵。泵72连接到所述系统控制器20，以实现同步操作。在一种实施例中，可操作地连接到系统控制器20的压力控制阀74包含在供料管70中，以控制从装料斗68到喂料装置26的物料的压力。尽管在这里描述的是一种特定的喂料装置，但应当理解，本发明的申请不仅限于所描述的该特定喂料装置或者泵。

在运转中，分流部件48在分流室50中旋转完整的360°，以向所述第一和第二分配装置12、14填充或者喂送物料，如图2A-2H(箭头76)所逐图所示的。分流部件48的端部被标以“1”和“2”，用来帮助说明分流部件48的整周360°旋转。分流部件48的旋转最好持续不断，令分流部件48不停顿、停止／启动或者重置。分流部件48在分流室50中旋转以形成分流通道，物料通过该通道从进料管42通过分流室50中的分流通道供给到分配通道44、46。根据分流部件48的位置，物料从进料管42通过分流室50中的分流通道供给分配通道44、46，以填充分配室30、32。当填充分配室30、32时，物料不被分配。当分流部件48的位置禁止物料向分配通道44、46(以及分配室30、32)流动时，物料就从分配室30、32通过受控制器20操纵的活塞34、36分配出去。在其360°的旋转过程中，每个分配装置12、14有两个填充和分配周期。

在本发明的一个最佳实施例中，进料管42和分配通道44、46的宽度(或者说直径)大于分流部件48正对进料管42开口的面积或者说厚度(图6以双箭头49示出)。这种设计使分配装置12、14的填充周期发生重叠，如图2A、2C、2E、2G简要所示，其中，两个分配室30、32被同时填充。由于在填充周期中有重叠，分配装置12、14的分配周期就有中断，因为，在两个分配装置12、14(分配室30、32)都在被填充的期间，哪个分配装置12、14都不能分配物料。但是，对于宽度等于或大于进料管42开口的分流部件，如果使用合适的旁通机构，依然能够实现所述重叠。例如，所述旁通机构可以具有与所述分流部件的位置同步的阀门和／或适当的通道，以允许物料流连续不断地通过所述进料管42。

在图2A-2H所示的实施例中，分流部件48的尺寸小于进料管42和分配通道44、46。这样，当分流部件48与进料管42纵向成一条线时，如图2A和2E所示，和与分配通道44、46横向对齐时，如图2C和2G所示，两个分配室30、32都被填充，如箭头12a和14a所示。当分流部件48在示于图2A-2C和图2E-2G的位置之间运动时，分配室32被填充，如箭头14a所示，而当分流部件48离开示于图2C-2E和2G-2A的位置时，分配室30被填充，如箭头12a所示。

图3A简要图示了分配室30、32的具有填充周期重叠的填充周期，其中，分配装置12的填充周期以“O”表示，分配装置14的填充周期以“X”表示。在填充周期重叠区，分配室30、32都不分配，因此存在一个分配的中断，如图3B简要所示，其中，分配装置12的分配周期以“O”表示，分配装置14的分配周期以“X”表示，分配中断期以“-”表示。

这样，如示于图2A-2H和3A的分流装置16的实施例所说明的，在分流部件48于分流室50内旋转的过程中，分配室30或32之一或两个分配室30或32被填充，因而物料持续不断地从喂料装置26通过浇注设备的排出通道排出。由于物料流是持续而无中断的，物料的流动粘度(flow viscosity)得到维持。如果物料流中断，物料必须克服静摩擦力重新开始流动，这会因为物料流不断地起动和停止而在分配周期中产生更多的湍流。使物料流连续不断的设计对于分配具有颗粒物的可流动食品尤其有用，分配这种食品时，希望其中的颗粒状物在分配过程中保持完整而不破碎、弥散或者混合。使物料流持续不断的设计形成更多的层流而减少了湍流，这样就减少了对颗粒状物的破坏。也可以用其他的填充设备来提供连续不断的物料流用以填充所述第一和第二分配装置，本发明并不局限于所述的特定实施例。

或者，如果分流部件48的厚度49等于或大于进料管42和分配通道44、46，因而在分流部件48处于纵向或横向对齐位置时(图2A、2C、2E、2G)，分流部件48限制物料从进料管42流向分配通道44、46，系统的喂料或者说填充周期就是不连续的。这样，在分流部件48于分流室50中完全旋转一周的过程中，将有四次喂料或者说填充的中断。但是，在这样的方案中，可以从所述分配室30、32进行持续不断的物料分配，因为填充周期中没有延迟从分配室30、32分配的重叠。因此，在这样的设计中，所述第一和第二分配装置18、20的分配功能的时间可以紧密安排，以提供一种连续分配系统。应当理解，图中所示阀门部件48的旋转方向仅为说明的目的而已，事实上可以采用任何旋转方向。

图4所示的是将本发明的第一和第二分配装置安装到一种多通道分配设备80中。如图所示，该多通道分配设备80包括在垂直于操作传送路径或方向18a的轴的方向上横向展布的一系列分配通道82、84、86、88。每个分配通道82、84、86、88都包括分配装置12、14。尽管图中示出的是4个分配通道82、84、86、88，但取决于传送系统18的宽度，可以使用任何数目的通道。如图所示，该多通道分配设备80包括相互间隔的细长的长台架(line bank)90、92，它们在所述传送路径的横向上。长台架90、92连接到所述浇注设备10的一个支承结构(图中未示出)，被支承固定在所述传送系统18上面。

分配通道82、84、86、88沿着长台架90、92间隔设置。具体地，长台架90、92包括一系列横向间隔设置的具有分配口96的凹槽94。分配室模块98可拆卸地装入长台架90、92上的凹槽94中，如下文所要说明的那样，形成分配室30、32。看图4和图5，用一个定位板91将分配室模块98固定到凹槽94中，定位板91用螺栓(图中未示出)固定在长台架90、92上，螺栓被拧入所述定位板91中，以将环绕每个活塞36将O型密封圈95固定。所述可拆卸的分配室模块98的设计使得可以选择各种分配室模块98装入长台架90、92的凹槽94中，以提供各种尺寸和形状的分配室30、32。另外，所述可拆卸的分配室模块98的设计还使得所述分配室30、32易于冲洗和清洁。

分流装置模块100将分配通道82、84、86、88的长台架90、92连接起来(图中只示出了分配通道82的分流装置模块100)。如图5所示，分流室50和分配通道44、46形成于分流装置模块100中。分流装置模块100包括一个通过一喂料阀塞104连接到进料管42(未示出)的进料通道102，形成从所述喂料装置供给物料的源料管道。分流装置模块100连接到长台架90、凹槽94以将分配通道44、46与分配口96对齐，如下文所述，所述分配口96通到分配室30、32中。分流装置模块100用已知的紧固件借助于安装凸缘105、108而连接到长台架90、92。所述多通道分配设备80包括一个如图4所示的分流装置驱动轴106。分流部件48a-d形成在分流装置驱动轴106上，相互间隔，以与形成于分流装置模块100中的分流室50匹配。在运转中，分流装置驱动轴106在统一的方向持续旋转，以选择性地喂送物料，因此，不存在因为分流装置驱动轴106的变向、停止、起动而造成的剩余行程损失(residual motion loss)。最好，每个分流部件48a-d都形成在分流装置驱动轴106上的相同位置，以便协调一致地使用单一的控制器。如图5所示，最好将分配装置12、14倾斜，以减少物料在排出点的拖尾。

在多通道分配设备80中，最好使用一个多通道喂料或分配(portioning)装置而同时为所述多个分配通道82、84、86、88喂送物料。在图示的实施例中，所述多通道分配装置包括一系列可借助于一个单一驱动轴在各自分离的料槽52中运转的喂料辊。物料通过如前所述连接到系统控制器20的活塞致动器38、40从分配室30、32排出。应当理解，本发明的浇注系统不限于在此说明的特定喂料装置，而可以使用各种各样的其他方案来向所述第一和第二分配装置12、14分配物料。

图6是分流装置驱动轴106的平面图，图7是分流装置驱动轴106的端部视图。分流装置驱动轴106是一个细长的圆柱形部件，它具有平坦的端部108以及沿着其纵向形成的相互间隔的分流部件48a-d。平坦端部108有利于通过马达51(图1中示意地示出)驱动所述分流装置驱动轴106旋转。分流部件48a-d是由相对开槽的、总体上平坦的侧面110、112形成的平板状部件，当分流部件48放置到分流室50中时，所述侧面就形成分流通道。在一种实施例中，相对两侧110、112之间的厚度49小于进料管42的宽度，并小于分配通道44、46的宽度，以在分流装置驱动轴106的旋转周期中如前所述形成填充周期的重叠。如前已说明的，这使得通过浇注设备10的物料形成持续不断的物料流。应当理解，分流装置驱动轴106不限于在此说明的具体实施例。

如前所述，相互间隔的分配室30、32提供了分配和填充相协调的分配系统。所述分配室30、32最好具有形状统一的分配室以及在其中运转的活塞，以在分配物料时维持稳定的截面。本发明可用来分配具有颗粒的物料，尤其是希望其中的颗粒状物保持完整而不被破坏、混合或弥散的流动性食品。因此，需要使分配室30、32具有恒定的截面，以消除截面形状的突变，从而减少可能导致颗粒状物破坏的湍流或者不连续流。

图8是分配室模块98的一个实施例的立体图，它由一个刚性件形成，在该分配室模块98的背面，有总体上为长椭圆形截面的分配室凹槽114。当分配室模块98插入长台架90、92的凹槽94时，凹槽94的表面和椭圆形凹槽114相互配合而形成椭圆形的分配室30、32，它们通过分配口96通至分配通道44、46。在一种实施例中，如图所示，活塞34、36由细长部件116形成，其具有总体上为长椭圆形的截面，可与分配室30、32滑动配合。

所述活塞设计得用来在所述长椭圆截面的分配室30、32中工作，以在一个收缩位置和一个分配位置间活动而分配物料。椭圆形分配室30、32和活塞34、36的圆形边缘提供了分配物料的理想形状。所述长椭圆截面的分配室30、32的横截面积最好是恒定的。特别地，使所述长椭圆截面的造型具有理想的形状，用来分配物料而对颗粒状物破坏更少。但是，应当理解，分配室30、32的形状不限于椭圆形，可以是圆的或方的。

图9图示了另一种构成分配室30、32的装置120。该装置120包括一个长台架122，后者具有基本上平整的安装面124。在所述长台架122中形成有分配口96，开口到所述安装面124。一块板126安装到所述安装面124上，它具有凹陷的通道128，形成所述分配室。

长台架90、92(或者第一和第二分配装置12、14)的分配出口之间的距离称为头部间距(head pitch)HP，如图10A-10E所示。产品尺寸(即长或厚)一般是传送速度、活塞速度、活塞和分配室大小、分流装置速度和头部间距HP的函数。最大产品长度PL受所述第一和第二分配装置12、14(或长台架90、92)间的头部间距HP的限制，这是因为分配装置12、14之间的间隔分配关系。可被分配的最大产品长度限制在头部间距HP的一半(头部间距HP／2)。

图10A-10E图示了分配离散的产品单位的分配装置12、14的多分配周期。分配装置12分配的产品标以实线(—)，分配装置14分配的产品标以虚线(---)。如图10A-10E所示，分配装置12、14连续地并周期性地向一运动中的传送设备18分配物料。具体地，图10A示出的是操作过程的开始阶段，其中分配装置12分配第一个产品单位(以编号1表示)。接下来的产品单位(编号为2-n，其中n为产品单位任意值)如图10B-10E所示的那样分配。如图10B和图10D所示，如果产品长度PL大于头部间距HP／2，重叠的产品就由分配装置12、14向传送系统18分配，如图中的阴影部分所示。这样，基于系统的各工作参数(即传送设备速度、分流装置速度和活塞速度)，产品的长度可以在0≥PL≤HP／2的范围内变化。

或者，可以调节分配系统的工作参数(即，活塞速度和分流装置速度)来按另一种模式分配产品，其中最大产品长度按0≥PL≤HP／4变化。在无论哪种工作情况下，都可以通过改变头部间距HP的尺度来调整所述最大产品长度。图11示出了具有插入模块140a-b的浇注设备的一个实施例，所述插入模块可拆卸地连接在分流装置模块100和长台架90、92之间，以改变头部间距HP。如图所示，插入模块140a-b具有通道142，后者可操作地连接到分配通道44、46和分配口96(图9)，以提供通往分配室30、32的流动通道。对于每个长台架90、92可以使用单独的插入块140a-b，使分流部件48和长台架90、92之间的距离是一样的。必须注意，头部间距的变化可以通过只使用一个插入模块140而实现。最要紧的是，头部间距HP要变更合适的距离，而分流装置16是否位于分配装置12、14的正中间是无关紧要的。

这样，如在本发明中所说明的，相互间隔的分配装置沿着传送路径形成多个相互间隔的分配出口，从而增强了浇注设备的能力。在这里，尽管是参照优选实施例对本发明进行的说明，但本领域的技术人员会发现可以作各种形式上的和细节上的变更而不脱离本发明的实质和范围。

Claims (21)

1．一种浇注设备，其包括：

一个第一分配装置，其具有一个第一分配出口，适合在一个填充周期和一个分配周期之间交替工作从而分配物料；

一个第二分配装置，其具有一个第二分配出口，适合在一个填充周期和一个分配周期之间交替工作从而分配物料，所述第二分配出口与所述第一分配出口间隔设置；

一个用来从一个物料源供给物料并填充所述第一和第二分配装置的装置；

一个用来交替操作所述第一和第二分配装置，以便所述第一和第二分配装置交替分配物料的装置。

2．如权利要求1所述的浇注设备，其特征在于，从所述物料源持续不断地向所述第一和第二分配装置中的至少一个供给物料。

3．如权利要求1所述的浇注设备，其特征在于，从所述物料源向所述第一和第二分配装置供给物料的装置包括：

一个分流装置组件，其具有一个可在一分流室中运转的分流部件，后者将一供料管从所述物料源连接到分配通道，所述分配通道连接到所述第一和第二分配装置。

4．如权利要求3所述的浇注设备，其特征在于，所述分流部件的厚度小于所述供料管和分配通道，因此可以从所述供料管向所述第一和第二分配装置中的至少一个持续不断地供给物料。

5．如权利要求3所述的浇注设备，其特征在于，所述分流部件适合在所述分流室中旋转一整周，从而在所述分流部件旋转一周的过程中从所述供料管填充所述第一和第二分配通道两次。

6．如权利要求3所述的浇注设备，其特征在于，所述分流部件在所述浇注设备的运转过程中持续不断地在单一的方向上旋转。

7．如权利要求3所述的浇注设备，其特征在于，所述分流部件由一个平板状部件构成，具有基本上平坦的侧面，可在所述分流室中运转。

8．如权利要求1所述的浇注设备，其特征在于，所述第一和第二分配装置包括一个分配室，后者具有一个可在其中运动以分配物料的分配活塞，控制所述分配活塞的运转以使所述第一和第二分配装置交替工作。

9．如权利要求8所述的浇注设备，其特征在于，所述分配室由一个基座和一个可拆卸的分配室模块构成，所述可拆卸的分配室模块可操作地连接到所述基座而构成所述分配室。

10．如权利要求1所述的浇注设备，其特征在于，所述浇注设备包括一系列相互间隔的分配通道，构成一个多通道浇注设备，其中每个分配通道都具有第一和第二分配装置。

11．如权利要求10所述的浇注设备，其特征在于，所述多通道浇注设备包括相互间隔设置的第一和第二长台架，所述长台架包括一系列沿着它间隔设置的可拆卸的分配室模块，所述分配室模块和长台架一起构成所述第一和第二分配室的分配室。

12．如权利要求3所述的浇注设备，其特征在于，所述分流组件包括一个分流装置模块，后者包括一个分流室以及输入和分配通道，所述输入通道连接到所述物料源，所述分配通道连接到所述第一和第二分配装置。

13．如权利要求12所述的浇注设备，包括一系列分流装置模块，沿着一根分流装置驱动轴形成有一系列间隔设置的分流部件，所述分流部件间隔设置，以与分流室对准而构成多通道浇注设备。

14．如权利要求8所述的浇注设备，其特征在于，所述活塞和分配室为长椭圆形。

15．如权利要求8所述的浇注设备，其特征在于，所述分配室在其长度方向上横截面面积恒定。

16．一种分配物料的方法，包括下列步骤：

提供一个具有一个第一分配出口的第一分配装置，以及一个具有一个第二分配出口的第二分配装置，所述第二分配出口与所述第一分配出口相互间隔，所述第一分配装置和第二分配装置适合在填充周期和分配周期之间交替工作从而分配物料；

用来自一物料源的物料填充所述第一和第二分配装置；

通过所述相互间隔的第一和第二分配出口从所述第一和第二分配装置交替地分配物料。

17．如权利要求16所述的方法，包括下列步骤：

从所述物料源向所述第一和第二分配装置中的至少一个持续不断地供给物料。

18．如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述填充步骤包括：旋转一个分流部件，以从所述物料源将物料导向所述第一和第二分配装置。

19．如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述填充步骤包括：所述分流部件的每周旋转填充所述第一和第二分配装置两次。

20．如权利要求1所述的浇注设备，其特征在于，所述相互间隔的第一和第二分配装置之间的距离是可调的。

21．如权利要求12所述的浇注设备，其特征在于，所述分流装置模块的长度是可调的，以改变所述第一和第二分配装置之间的距离。

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