CN202832405U - 气井井下多级超声雾化排水采气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气井井下多级超声雾化排水采气装置，属于油田领域。所述装置设置在井筒中，所述装置包括井下自发电超声雾化装置和漂浮式自发电超声雾化装置；所述井下自发电超声雾化装置设置在所述井筒内开始出现凝析液的位置，所述井下自发电超声雾化装置用于将开始回落的凝析液及时收集并将液相雾化为小液滴；所述漂浮式自发电超声雾化装置设置在所述井筒底部液面以下，所述漂浮式自发电超声雾化装置用以对所述井筒回落的液相雾化。本实用新型所述井下自发电超声雾化装置和所述漂浮式自发电超声雾化装置均可通过井筒内气流的作用自发电，而不需提供外部电源就可以将液相分散成气流流速可携带的直径较小的雾滴排出井筒，从而可以大大节省能量。

Description

气井井下多级超声雾化排水采气装置

技术领域

本实用新型涉及油田排水采气技术领域，特别涉及一种气井井下多级超声雾化排水采气装置。

背景技术

大多数天然气气井在生产中后期都会出现积液现象，气井积液的根本原因是气井在生产过程中产量较低时，井筒中的气体流速太低不能将液相携带到地面，从而导致液相回落形成积液。经研究分析表明，苏里格气田气井产液以凝析液为主，即地层中含有水汽的天然气流入井筒，上升过程中由于热损失，当温度和压力降到露点之下时，水汽在井筒中会以大液滴的形式凝析成液相，且气体流速低于临界流速，气体无法将凝析液携带至地面，这时液相就会积聚形成积液。

气井携液理论中，Turner液滴模型假设，排出气井积液所需的最低条件是使气流中的最大液滴能连续向上运动。根据最大液滴受力情况，确定气井携液临界流速与气井携液临界流量，即气体对液滴的曳力等于液滴的沉降重力。由此得出，在一定气流流速下，液滴的球形度越小，对应于同一雷诺数的拽力系数越大，即气体对液滴的拽力大于液滴的沉降重力，液滴越易向上运动。

经研究大部分气井气体到达气井上段热损失达到最大，此时水汽在井筒中凝析成大液滴，而此处气体流速无法将大液滴携带至地面，大液滴就会以液相的形式开始回落。目前，传统排水采气方法是：当气井上段的凝析液流入井底形成液柱后，再使用排水采气措施，这样将液相从井底举到地面显然需要消耗很多能量。

实用新型内容

为了解决现有技术排水采气方法中存在消耗能量多的问题，本实用新型实施例提供了一种气井井下多级超声雾化排水采气装置，该装置能够在气井气流流速不变的情况下，使气井积液有效排出井筒外。所述技术方案如下：

一种气井井下多级超声雾化排水采气装置，设置在井筒中，所述装置包括井下自发电超声雾化装置和漂浮式自发电超声雾化装置；

所述井下自发电超声雾化装置设置在所述井筒内开始出现凝析液的位置，所述井下自发电超声雾化装置用于将开始回落的凝析液及时收集并将液相雾化为小液滴；

所述漂浮式自发电超声雾化装置设置在所述井筒底部液面以下，所述漂浮式自发电超声雾化装置用以对所述井筒回落的液相雾化。

具体地，所述井下自发电超声雾化装置包括第一本体、第一挡环、第一投放器、第一剪切销钉、第一卡瓦挂、第一卡瓦、锥座、第一胶筒、第一外套、小螺丝、小弹簧、圆柱卡块、集液筒、第一超声雾化发生器、第一叶轮旋转器及第一发/储电器；

所述第一挡环设置在所述第一本体的顶部，并且所述第一挡环与所述第一本体螺纹连接；

所述第一投放器插入第一本体内，所述第一投放器用于投放；

初始状态，所述第一剪切销钉插入所述第一本体与所述第一投放器并将它们固定，工作状态，所述第一剪切销钉被剪断，使得所述第一投放器与所述第一本体脱离；

所述第一卡瓦挂、所述第一卡瓦、所述锥座、所述第一胶筒及所述第一外套由上至下顺次套接在所述第一本体的外部，其中，所述第一卡瓦挂设有槽，所述第一卡瓦钩在所述第一卡瓦挂的槽内，所述第一卡瓦与所述锥座的锥面相啮合，所述锥座设有与其轴向相垂直的螺纹孔，所述螺纹孔内按照由外及内的顺序安装着所述小螺丝、所述小弹簧以及所述圆柱卡块，所述第一外套与第一本体螺纹连接，并且所述第一外套悬挂在所述第一本体的下部；

所述第一外套内部依次安装着所述集液筒、所述第一超声雾化发生器、所述第一叶轮旋转器及所述第一发/储电器，所述第一发/储电器与所述第一超声雾化发生器通过传输电线连接，其中，所述第一外套设有侧身开孔，所述侧身开孔用于气流通过，从而带动所述第一叶轮旋转器高速旋转，进而使所述第一发/储电器发电并储电；

工作时，通过所述集液筒将开始回落的凝析液及时收集，由所述第一发/储电器经所述传输电线为所述第一超声雾化发生器提供动力，通过所述第一超声雾化发生器将液相雾化为小液滴。

进一步地，所述第一本体对应所述锥座的螺纹孔处设有鱼刺扣，所述鱼刺扣用于限定所述圆柱卡块的移动位置。

具体地，所述漂浮式自发电超声雾化装置包括第二本体、第二挡环、第二投放器、第二剪切销钉、第二卡瓦挂、第二卡瓦、第二胶筒、第二外套、固定螺帽、第二超声振荡雾化发生器、第二叶轮旋转器、第二发/储电器以及漂浮箱；

所述第二挡环设置在所述第二本体的顶部，并且所述第二挡环与所述第二本体螺纹连接；

所述第二投放器插入第二本体内，所述第二投放器用于投放；

初始状态，所述第二剪切销钉插入所述第二本体与所述第二投放器并将它们固定，工作状态，所述第二剪切销钉被剪断，使得所述第二投放器与所述第二本体脱离；

所述第二卡瓦挂、所述第二卡瓦、所述第二胶筒、所述第二外套及所述固定螺帽由上至下顺次套接在所述第二本体的外部，其中，所述第二卡瓦挂设有槽，所述第二卡瓦钩在所述第二卡瓦挂的槽内，所述第二本体上设有锥面，所述第二卡瓦与所述锥面相啮合，所述固定螺帽设于所述第二外套的内部，并且所述固定螺帽与第二本体螺纹连接，所述固定螺帽用于限定所述第二外套的位置，并且使得所述第二外套悬挂在所述第二本体的下部；

所述第二外套内部依次安装着所述第二超声雾化发生器、所述第二叶轮旋转器及所述第二发/储电器，所述第二发/储电器与所述第二超声雾化发生器通过传输电线连接，所述第二叶轮旋转器的中心柱设有圆柱孔，所述漂浮箱与所述第二外套尾部通过螺纹连接，其中，所述第二外套设有侧身开孔，所述侧身开孔用于气流通过，从而带动所述第二叶轮旋转器高速旋转，进而使所述第二发/储电器发电并储电；

工作时，由所述第二发/储电器经所述传输电线为所述第二超声雾化发生器提供动力，通过所述第二超声雾化发生器将液相雾化为小液滴。

具体地，所述第二本体与第二卡瓦结合面与水平面的夹角为81°。

具体地，所述第二胶筒在轴向方向上可自由伸缩。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型所述井下自发电超声雾化装置能够将开始回落的凝析液及时收集，避免回落井底造成能量损失，本实用新型所述漂浮式自发电超声雾化装置始终处于井底液面以下，对井筒回落的液相雾化，避免井底积液越来越多。所述井下自发电超声雾化装置和所述漂浮式自发电超声雾化装置均可通过井筒内气流的作用自发电，而不需提供外部电源就可以将液相分散成气流流速可携带的直径较小的雾滴排出井筒，即该装置能够在气井气流流速不变的情况下，使气井积液有效排出井筒外，故此本实用新型可以大大节省能量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的气井井下多级超声雾化排水采气装置的工作示意图；

图2是本实用新型实施例提供的井下自发电超声雾化装置结构示意图；

图2A是图2中F的局部放大图；

图3是本实用新型实施例提供的漂浮式自发电超声雾化装置结构示意图。

图中各符号表示含义如下：

A井下自发电超声雾化装置，

1第一投放器，2第一挡环，3第一剪切销钉，4第一卡瓦挂，5第一本体，6第一卡瓦，7锥座，8小螺丝，9小弹簧，10圆柱卡块，11第一胶筒，12第一外套，13集液筒，14第一超声雾化发生器，15第一叶轮旋转器，16第一发/储电器，30螺纹孔，31侧身开孔，32鱼刺扣，

B漂浮式自发电超声雾化装置，

17第二投放器，18第二挡环，19第二剪切销钉，20第二卡瓦挂，21第二卡瓦，22第二本体，23第二胶筒，24第二外套，25固定螺帽，26第二超声振荡雾化发生器，27第二叶轮旋转器，28第二发/储电器，29漂浮箱,33圆柱孔，

C井筒，

D液面，

E采气井口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种气井井下多级超声雾化排水采气装置，设置在井筒C中，所述装置包括井下自发电超声雾化装置A和漂浮式自发电超声雾化装置B；

所述井下自发电超声雾化装置A设置在所述井筒C内开始出现凝析液的位置，所述井下自发电超声雾化装置A用于将开始回落的凝析液及时收集并将液相雾化为小液滴；

所述漂浮式自发电超声雾化装置B设置在所述井筒C底部液面D以下，所述漂浮式自发电超声雾化装置B用以对所述井筒C回落的液相雾化。

本实用新型所述井下自发电超声雾化装置A能够将开始回落的凝析液及时收集，避免回落井底造成能量损失，本实用新型所述漂浮式自发电超声雾化装置B始终处于井底液面D以下，对井筒C回落的液相雾化，避免井底积液越来越多。所述井下自发电超声雾化装置A和所述漂浮式自发电超声雾化装置B均可通过井筒内气流的作用自发电，而不需提供外部电源就可以将液相分散成气流流速可携带的直径较小的雾滴排出井筒C，即该装置能够在气井气流流速不变的情况下，使气井积液有效排出井筒C外，故此本实用新型可以大大节省能量。

具体地，如图2所示，所述井下自发电超声雾化装置A包括第一本体5、第一挡环2、第一投放器1、第一剪切销钉3、第一卡瓦挂4、第一卡瓦6、锥座7、第一胶筒11、第一外套12、小螺丝8（参见图2A）、小弹簧9（参见图2A）、圆柱卡块10（参见图2A）、集液筒13、第一超声雾化发生器14、第一叶轮旋转器15及第一发/储电器16；

所述第一挡环2设置在所述第一本体5的顶部，并且所述第一挡环2与所述第一本体5螺纹连接；

所述第一投放器1插入第一本体5内，所述第一投放器1用于投放；

初始状态，所述第一剪切销钉3插入所述第一本体5与所述第一投放器1并将它们固定，工作状态，所述第一剪切销钉3被剪断，使得所述第一投放器1与所述第一本体5脱离；

所述第一卡瓦挂4、所述第一卡瓦6、所述锥座7、所述第一胶筒11及所述第一外套12由上至下顺次套接在所述第一本体5的外部，其中，所述第一卡瓦挂4设有槽，所述第一卡瓦6钩在所述第一卡瓦挂4的槽内，所述第一卡瓦6与所述锥座7的锥面相啮合，所述锥座7设有与其轴向相垂直的螺纹孔30（参见图2A），所述螺纹孔30（参见图2A）内按照由外及内的顺序安装着所述小螺丝8（参见图2A）、所述小弹簧9（参见图2A）以及所述圆柱卡块10（参见图2A），所述第一外套12与第一本体5螺纹连接，并且所述第一外套12悬挂在所述第一本体5的下部；

所述第一外套12内部依次安装着所述集液筒13、所述第一超声雾化发生器14、所述第一叶轮旋转器15及所述第一发/储电器16，所述第一发/储电器16与所述第一超声雾化发生器14通过传输电线连接，其中，所述第一外套12设有侧身开孔31，所述侧身开孔31用于气流通过，从而带动所述第一叶轮旋转器15高速旋转，进而使所述第一发/储电器16发电并储电；

工作时，通过所述集液筒13将开始回落的凝析液及时收集，由所述第一发/储电器16经所述传输电线为所述第一超声雾化发生器14提供动力，通过所述第一超声雾化发生器14将液相雾化为小液滴。

其中，第一超声雾化发生器14包括振荡器和控制器。第一发/储电器16包括发电机和蓄电池。

进一步地，如图2A所示，所述第一本体5对应所述锥座7的螺纹孔30处设有鱼刺扣32，所述鱼刺扣32用于限定所述圆柱卡块10的移动位置，使得所述第一本体5相对于所述圆柱卡块10只能向上移动而不能向下移动。

具体地，如图3所示，所述漂浮式自发电超声雾化装置B包括第二本体22、第二挡环18、第二投放器17、第二剪切销钉19、第二卡瓦挂20、第二卡瓦21、第二胶筒23、第二外套24、固定螺帽25、第二超声振荡雾化发生器26、第二叶轮旋转器27、第二发/储电器28以及漂浮箱29；

所述第二挡环18设置在所述第二本体22的顶部，并且所述第二挡环18与所述第二本体22螺纹连接；

所述第二投放器17插入第二本体22内，所述第二投放器17用于投放；

初始状态，所述第二剪切销钉19插入所述第二本体22与所述第二投放器17并将它们固定，工作状态，所述第二剪切销钉19被剪断，使得所述第二投放器17与所述第二本体22脱离；

所述第二卡瓦挂20、所述第二卡瓦21、所述第二胶筒23、所述第二外套24及所述固定螺帽25由上至下顺次套接在所述第二本体22的外部，其中，所述第二卡瓦挂20设有槽，所述第二卡瓦21钩在所述第二卡瓦挂20的槽内，所述第二本体22上设有锥面，所述第二卡瓦21与所述锥面相啮合，所述固定螺帽25设于所述第二外套24的内部，并且所述固定螺帽25与第二本体22螺纹连接，所述固定螺帽25用于限定所述第二外套24的位置，并且使得所述第二外套24悬挂在所述第二本体22的下部；

所述第二外套24内部依次安装着所述第二超声雾化发生器、所述第二叶轮旋转器27及所述第二发/储电器28，所述第二发/储电器28与所述第二超声雾化发生器通过传输电线连接，所述第二叶轮旋转器27的中心柱设有圆柱孔33，所述漂浮箱29与所述第二外套24尾部通过螺纹连接，其中，所述第二外套24设有侧身开孔31，所述侧身开孔31用于气流通过，从而带动所述第二叶轮旋转器27高速旋转，进而使所述第二发/储电器28发电并储电；

工作时，由所述第二发/储电器28经所述传输电线为所述第二超声雾化发生器提供动力，通过所述第二超声雾化发生器将液相雾化为小液滴。

其中，第二超声振荡雾化发生器26包括振荡器。第二发/储电器28包括发电机和蓄电池。

具体地，所述第二本体22与第二卡瓦21结合面与水平面的夹角为81°。

具体地，所述第二胶筒23在轴向方向上可自由伸缩。

本实用新型主要包括（1）投放漂浮式自发电超声雾化装置B、（2）投放井下自发电超声雾化装置A、（3）开井生产三个主要步骤。具体如下：

（1）投放漂浮式自发电超声雾化装置B

如图1所示，投放时，以绳索工具串连接漂浮式自发电超声雾化装置B并将此工具通过采气井口E下放到井筒C底部积液液面D以下设计位置，缓慢上提绳索，如图3所示，使第二卡瓦21相对于第二本体22及与此连接的所有部件下移并卡死于油管内壁，继续上提绳索直至剪断第二剪切销钉19，第二投放器17随绳索工具串起出井筒C外，漂浮式自发电超声雾化装置B投放成功。

（2）投放井下自发电超声雾化装置A

如图1所示，投放时，以绳索工具串连接井下自发电超声雾化装置A并将此工具通过采气井口E下放到凝析液开始出现处，缓慢上提绳索，如图2所示，使第一卡瓦6相对于第一本体5及锥座7下移并卡死于油管内壁；继续上提绳索，使锥座7的圆柱卡块10与第一本体5的鱼刺扣32啮合，此时，第一本体5连同第一外套12相对于锥座7上移，推动第一胶筒11撑开，从而使第一胶筒11与井筒C接触达到预密封效果（当开井生产时，由于工具上下游存在压差，第一外套12继续撑开第一胶筒11，达到与井筒C充分密封的效果）；上提绳索直至剪断第一投放器1与第一本体5连接的第一剪切销钉3，第一投放器1随绳索工具串起出井筒C外，投放井下自发电超声雾化装置A成功。

（3）开井生产

打开采气井口E生产阀门，井筒C中高速气流开始向地面管线外流。由于第二胶筒23与第一胶筒11与井壁密封，高速气流就会通过第一外套12、第二外套24侧身开孔31带动第一叶轮旋转器15、第二叶轮旋转器27高速旋转，从而使第一发/储电器16、第二发/储电器28发电并储电与并由传输电线为第一超声雾化发生器14、第二超声振荡雾化发生器26提供动力，第一超声雾化发生器14、第二超声振荡雾化发生器26就会将液相雾化为小液滴。

由于漂浮箱29受井底积液的浮力作用，促使第二外套24上推第二胶筒23，第二胶筒23发生轴向压缩就会与井筒C筒壁密封。井筒C底部液体只能通过第二叶轮旋转器27中心柱上的圆柱孔33至第二超声振荡雾化发生器26，第二超声振荡雾化发生器26就将液相雾化成小液滴并随气流从第二本体22中心空腔上移；

由于第一胶筒11与井筒C充分密封，沿井筒C筒壁向下流的凝析液则会在第一胶筒11与井筒C间隙聚集，当凝析液超过第一本体5时就会沿着第一本体5中心腔内壁流向集液筒13，第一超声雾化发生器14就会将集液筒13内凝析液雾化为小液滴；气流通过第一外套12侧身开孔31及集液筒13的间隙携带小液滴再通过第一本体5的中心腔上移。

当井底积液液面D相对低于漂浮式自发电超声雾化装置B一定距离（即液面D低于漂浮箱29底部时），漂浮箱29所受浮力减小或不受浮力，其重力主要作用带动第二外套24下移，第二胶筒23发生轴向伸张与井筒C筒壁解除密封；漂浮箱29继续下移带动第二本体22下移，从而使第二卡瓦21解锁，漂浮式自发电超声雾化装置B整体下移；当漂浮箱29再次浸入井底积液液面D以下理论设计位置时，漂浮箱29所受浮力大于重力并向上推第二外套24，促使第二胶筒23再次与井壁密封，第二本体22再次与第二卡瓦21解密接触，第二卡瓦21与井壁卡死；漂浮式自发电超声雾化装置B再次雾化井底积液。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种气井井下多级超声雾化排水采气装置，设置在井筒中，其特征在于，所述装置包括井下自发电超声雾化装置和漂浮式自发电超声雾化装置；

所述井下自发电超声雾化装置设置在所述井筒内开始出现凝析液的位置，所述井下自发电超声雾化装置用于将开始回落的凝析液及时收集并将液相雾化为小液滴；

所述漂浮式自发电超声雾化装置设置在所述井筒底部液面以下，所述漂浮式自发电超声雾化装置用以对所述井筒回落的液相雾化。

2.根据权利要求1所述的气井井下多级超声雾化排水采气装置，其特征在于，所述井下自发电超声雾化装置包括第一本体、第一挡环、第一投放器、第一剪切销钉、第一卡瓦挂、第一卡瓦、锥座、第一胶筒、第一外套、小螺丝、小弹簧、圆柱卡块、集液筒、第一超声雾化发生器、第一叶轮旋转器及第一发/储电器；

所述第一挡环设置在所述第一本体的顶部，并且所述第一挡环与所述第一本体螺纹连接；

所述第一投放器插入第一本体内，所述第一投放器用于投放；

初始状态，所述第一剪切销钉插入所述第一本体与所述第一投放器并将它们固定，工作状态，所述第一剪切销钉被剪断，使得所述第一投放器与所述第一本体脱离；

所述第一卡瓦挂、所述第一卡瓦、所述锥座、所述第一胶筒及所述第一外套由上至下顺次套接在所述第一本体的外部，其中，所述第一卡瓦挂设有槽，所述第一卡瓦钩在所述第一卡瓦挂的槽内，所述第一卡瓦与所述锥座的锥面相啮合，所述锥座设有与其轴向相垂直的螺纹孔，所述螺纹孔内按照由外及内的顺序安装着所述小螺丝、所述小弹簧以及所述圆柱卡块，所述第一外套与第一本体螺纹连接，并且所述第一外套悬挂在所述第一本体的下部；

所述第一外套内部依次安装着所述集液筒、所述第一超声雾化发生器、所述第一叶轮旋转器及所述第一发/储电器，所述第一发/储电器与所述第一超声雾化发生器通过传输电线连接，其中，所述第一外套设有侧身开孔，所述侧身开孔用于气流通过，从而带动所述第一叶轮旋转器高速旋转，进而使所述第一发/储电器发电并储电；

工作时，通过所述集液筒将开始回落的凝析液及时收集，由所述第一发/储电器经所述传输电线为所述第一超声雾化发生器提供动力，通过所述第一超声雾化发生器将液相雾化为小液滴。

3.根据权利要求2所述的气井井下多级超声雾化排水采气装置，其特征在于，所述第一本体对应所述锥座的螺纹孔处设有鱼刺扣，所述鱼刺扣用于限定所述圆柱卡块的移动位置。

4.根据权利要求1所述的气井井下多级超声雾化排水采气装置，其特征在于，所述漂浮式自发电超声雾化装置包括第二本体、第二挡环、第二投放器、第二剪切销钉、第二卡瓦挂、第二卡瓦、第二胶筒、第二外套、固定螺帽、第二超声振荡雾化发生器、第二叶轮旋转器、第二发/储电器以及漂浮箱；

所述第二挡环设置在所述第二本体的顶部，并且所述第二挡环与所述第二本体螺纹连接；

所述第二投放器插入第二本体内，所述第二投放器用于投放；

初始状态，所述第二剪切销钉插入所述第二本体与所述第二投放器并将它们固定，工作状态，所述第二剪切销钉被剪断，使得所述第二投放器与所述第二本体脱离；

所述第二卡瓦挂、所述第二卡瓦、所述第二胶筒、所述第二外套及所述固定螺帽由上至下顺次套接在所述第二本体的外部，其中，所述第二卡瓦挂设有槽，所述第二卡瓦钩在所述第二卡瓦挂的槽内，所述第二本体上设有锥面，所述第二卡瓦与所述锥面相啮合，所述固定螺帽设于所述第二外套的内部，并且所述固定螺帽与第二本体螺纹连接，所述固定螺帽用于限定所述第二外套的位置，并且使得所述第二外套悬挂在所述第二本体的下部；

所述第二外套内部依次安装着所述第二超声雾化发生器、所述第二叶轮旋转器及所述第二发/储电器，所述第二发/储电器与所述第二超声雾化发生器通过传输电线连接，所述第二叶轮旋转器的中心柱设有圆柱孔，所述漂浮箱与所述第二外套尾部通过螺纹连接，其中，所述第二外套设有侧身开孔，所述侧身开孔用于气流通过，从而带动所述第二叶轮旋转器高速旋转，进而使所述第二发/储电器发电并储电；

工作时，由所述第二发/储电器经所述传输电线为所述第二超声雾化发生器提供动力，通过所述第二超声雾化发生器将液相雾化为小液滴。

5.根据权利要求4所述的气井井下多级超声雾化排水采气装置，其特征在于，所述第二本体与第二卡瓦结合面与水平面的夹角为81°。

6.根据权利要求4或5所述的气井井下多级超声雾化排水采气装置，其特征在于，所述第二胶筒在轴向方向上可自由伸缩。

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