DE102018117149A1 - Flange mounting method with automated documentation process for at least one pair of flanges - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage mindestens eines Flanschenpaares bzw. einer Flanschverbindung (1) mittels mindestens eines elektronischen Drehmomentschlüssels (2) und mindestens einer, insbesondere mobilen, Datenverarbeitungseinrichtung (3) zur Ausführung mindestens eines Computerprogramms, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung (3) über eine Anzeige (4) die als nächstes anzuziehende Schraube (S) bzw. Mutter (M) des Flansches bzw. der Flanschverbindung (1) und das bei dieser Schraube (S) bzw. Mutter (M) einzustellende Soll-Drehmoment (DManzeigt, vorgibt und/oder beim elektronischen Drehmomentschlüssel (2) einstellt und anhand der vom elektronischen Drehmomentschlüssel (2) an die Datenverarbeitungseinrichtung (3) übermittelten Daten die vorgenommene Drehmomentenänderung (ΔDM) auswertet und/oder protokolliert.The invention relates to a method for assembling at least one pair of flanges or a flange connection (1) by means of at least one electronic torque wrench (2) and at least one, in particular mobile, data processing device (3) for executing at least one computer program, characterized in that the data processing device (3 ) via a display (4) the screw (S) or nut (M) of the flange or flange connection (1) to be tightened next and the target torque (DM) to be set for this screw (S) or nut (M) , specifies and / or sets the electronic torque wrench (2) and uses the data transmitted from the electronic torque wrench (2) to the data processing device (3) to evaluate and / or log the torque change (ΔDM).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Dokumentation der regelkonformen Montage mindestens eines Flanschenpaares mittels mindestens eines elektronischen Drehmomentschlüssels und mindestens einer, insbesonderen mobilen, digitalen Datenerfassung und - verarbeitungseinrichtung zur Ausführung mindestens eines Computerprogramms.The present invention relates to a method for automated documentation of the installation of at least one pair of flanges in accordance with the rules by means of at least one electronic torque wrench and at least one, in particular mobile, digital data acquisition and processing device for executing at least one computer program.
Die Montage eines Flanschenpaares erfordert viele manuelle Arbeitsschritte. In großen Prozessanlagen, wie z.B. einem Cracker, mit dem mittel- und langkettige Kohlenwasserstoffe in kurzkettige Kohlenwasserstoffe gespalten werden, müssen bei deren wiederkehrenden Prüfungen, auch Turnaround genannt, ca. 14.000 Flanschverbindungen in ca. 6 Wochen überprüft werden. Hierzu muss die Flanschverbindung demontiert und anschließend wieder fachgerecht montiert werden. Dabei muss die Montage jedes einzelnen Flanschenpaares bzw. jeder einzelnen Flanschverbindung protokolliert und anschließend von einer dazu ausgebildeten Fachkraft überprüft werden. Da zu 50% aller Standardarbeiten in einem mechanischen Turnaround einer Prozessanlage Arbeiten an Flanschverbindungen sind, ist es erforderlich die Arbeiten an den Flanschverbindungen möglichst sicher, schnell und kostengünstig zu gestalten. Bereits ein falsch angezogener, undichter Flansch kann, insbesondere bei gefährlichen Medien, zu erheblichen Gefahren und Unfällen führen und zur Nichtabnahme der Anlage und damit zur verspäteten Inbetriebnahme und somit auch zu hohen Kosten führen.The assembly of a pair of flanges requires many manual steps. In large process plants, e.g. A cracker, with which medium- and long-chain hydrocarbons are split into short-chain hydrocarbons, must be checked in their recurrent tests, also called turnaround, about 14,000 flange connections in about 6 weeks. To do this, the flange connection must be disassembled and then properly installed again. The assembly of each individual pair of flanges or each individual flange connection must be recorded and then checked by a trained specialist. Since 50% of all standard work in a mechanical turnaround of a process plant is work on flange connections, it is necessary to make work on the flange connections as safe, quick and inexpensive as possible. Even an incorrectly tightened, leaky flange can lead to considerable dangers and accidents, especially in the case of dangerous media, and can lead to non-acceptance of the system and thus to delayed commissioning and thus to high costs.
Mit der DIN EN 1591 und anderen Regelwerken wurden gesetzlichen und technischen Rahmenbedingungen geschaffen. Diese geben z.B. die Systematik für das Anziehen von Schrauben eines Flansches vor.With DIN EN 1591 and other regulations, legal and technical framework conditions were created. These give e.g. the system for tightening screws of a flange.
Denn die Reihenfolge, mit der die Schrauben und Muttern angezogen werden, hat einen wesentlichen Einfluss auf die Kraftverteilung, die auf die Dichtung wirkt (Flächenpressung). Unsachgemäßes Anziehen führt zu einer hohen Streuung der Vorspannkräfte und kann zu Unterschreitung der erforderlichen Mindestflächenpressung bis zur Undichtheit führen. Nach dem Anziehen der Mutter sollten wenigstens zwei aber nicht mehr als fünf Gewindegänge am Schraubenende überstehen (siehe auch DIN 78). Gewindebolzen und Schrauben sind so zu montieren, dass die Überstände eingehalten werden. Schraubenköpfe, Muttern und Unterlegscheiben müssen glatt aufliegen. Die Schrauben sind von Hand vorzumontieren, dabei sind
- • Unterlegscheiben unter die Muttern zu legen,
- • die Schrauben so einzubauen, dass alle Schraubenköpfe auf einer Flanschseite angeordnet sind,
- • bei Schraubverbindungen, bei denen der Schraubenkopf gedreht wird (Sackloch), die Unterlegscheiben unter die Schraubenköpfe zu legen,
- • bei horizontal angeordneten Flanschen die Schrauben von oben durchzustecken,
- • schwergängige Schrauben durch leichtgängige zu ersetzen.
- • put washers under the nuts,
- • install the screws so that all screw heads are arranged on one flange side,
- • for screw connections where the screw head is turned (blind hole), place the washers under the screw heads,
- • with horizontally arranged flanges, push the screws through from above,
- • Replace stiff screws with smooth ones.
Das Anzugsverfahren ist ebenfalls genau vorgegeben. So sind die Schrauben in einem ersten Durchgang über Kreuz zunächst mit 30% des Sollanzugsmomentes anzuziehen. In einem zweiten mit 60% und im dritten Durchgang mit 100% des Sollanzugsmomentes anzuziehen. In einem vierten und ggf. fünften Durchgang sollen die Schrauben nochmals mit vollem Sollanzugsmoment umlaufend nachgezogen werden. Dieser Vorgang ist so oft zu wiederholen, bis sich die Muttern bei Aufbringen des vollen Anzugsmomentes nicht mehr weiterdrehen lassen.The tightening procedure is also precisely specified. In a first pass, the screws must first be tightened crosswise with 30% of the target tightening torque. To tighten in a second with 60% and in the third run with 100% of the target tightening torque. In a fourth and, if necessary, fifth pass, the screws should be retightened all the way around with the full set torque. This process must be repeated until the nuts can no longer be turned when the full torque is applied.
Alle Verbindungsmittel müssen wegen Reproduzierbarkeit der Anzugsmomente mit speziellen, den Betriebsbedingungen angepassten Schmiermitteln benetzt werden.Because of the reproducibility of the tightening torques, all fasteners must be moistened with special lubricants adapted to the operating conditions.
Aufgrund der teilweise hohen Anforderungen an die Flanschverbindungen können dort nur qualifizierte Verschraubungsmonteure eingesetzt werden, die mit Drehmomentschlüsseln und/oder Drehmoment-gesteuerten Werkzeugen arbeiten.Due to the sometimes high demands placed on the flange connections, only qualified bolting fitters can be used there who work with torque wrenches and / or torque-controlled tools.
Die Beschaffung, Verwaltung und Ausgabe der Montagematerialien pro Abstellungspunkt, also ein Bereich in der Anlage für den bestimmte operative Tätigkeiten geplant sind wird häufig in Einzelschritten ausgeführt, was sich in der Praxis als Fehlerquelle bzw. Engpass herausgestellt hat.The procurement, management and output of the assembly materials per point of shutdown, i.e. an area in the system for which certain operational activities are planned, is often carried out in individual steps, which in practice has proven to be a source of errors or a bottleneck.
Die Dokumentation und die Kontrollen von Flanschverbindungen sind ebenfalls sehr arbeits- und zeitaufwändig und werden bislang manuell und mittels Papier, in Form z.B. von an den Flanschen angebundener Flanschenkontrollscheinen, durchgeführt. Diese Flanschenkontrollscheine werden dabei nach bestimmten Arbeitsschritten beschriftet und teilweise abgeschnitten bzw. abgetrennt und anschließend in einem Behältnis gesammelt. Eine Überprüfung der durchgeführten Flanscharbeiten ist deshalb heute nur mit erheblichen Aufwand und nur durch Sichtung der Flanschenkontrollscheine möglich.Documenting and checking flange connections are also very laborious and time-consuming and have so far been done manually and using paper, in the form of e.g. of flange inspection certificates attached to the flanges. These flange inspection certificates are labeled according to certain work steps and partially cut off or separated and then collected in a container. A review of the flange work carried out is therefore only possible today with considerable effort and only by inspecting the flange inspection certificates.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Montage von Flanschverbindungen bereitzustellen, welches sicher ist und eine optimale Möglichkeit zur Protokollierung der normgerechten Flanschmontage bietet.The object of the present invention is a method for assembling flange connections To be provided, which is safe and offers an optimal possibility for logging the standard-compliant flange assembly.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens nach Anspruch 1 ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.This object is achieved with a method having the features of
Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt der Grundgedanke zugrunde, dass eine Datenverarbeitungsvorrichtung genaue Anweisungen über eine Anzeige an den Verschraubungsmonteur gibt, insbesondere welchen nächsten Arbeitsschritt er durchführen soll. Dabei besteht der Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dem Verschraubungsmonteur die als nächstes anzuziehende Schraube bzw. Mutter des Flansches bzw. der Flanschverbindung und das bei dieser Schraube bzw. Mutter als nächstes einzustellende Soll-Drehmoment anzuzeigen bzw. vorzugeben und anhand der vom elektronischen Drehmomentschlüssel an die Datenverarbeitungseinrichtung übermittelten Daten die vorgenommene Drehmomentenänderung auszuwerten, um damit überprüfen zu können, ob eine erforderliche Drehmomentänderung stattgefunden hat und/oder diese zu protokollieren. Hierdurch ist es möglich, das Anziehen der einzelnen Schrauben eines Flanschenpaares genau zu protokollieren.The method according to the invention is based on the basic idea that a data processing device gives precise instructions via a display to the screwing fitter, in particular which next work step he should carry out. The essence of the method according to the invention is to indicate or specify to the screwing fitter the screw or nut of the flange or flange connection to be tightened next and the desired torque to be set next for this screw or nut and on the basis of the electronic torque wrench data transmitted to the data processing device evaluate the torque change carried out in order to be able to check whether a required torque change has taken place and / or to log it. This makes it possible to precisely record the tightening of the individual screws of a pair of flanges.
Abhängig vom eingesetzten elektronischen Drehmomentschlüssel muss der Verschraubungsmonteur das jeweils einzustellende Drehmoment entweder per Hand am Drehmomentschlüssel einstellen oder aber der Drehmomentschlüssel wird mittels entsprechender Befehle von der Datenverarbeitungseinrichtung entsprechend programmiert bzw. eingestellt, wobei hierdurch eine weitere mögliche Fehlerquelle ausgeschlossen wird.Depending on the electronic torque wrench used, the fitting technician must either set the torque to be set either manually on the torque wrench or the torque wrench is programmed or set accordingly by means of appropriate commands from the data processing device, thereby eliminating a further possible source of error.
Sofern der Verschraubungsmonteur das Drehmoment versehentlich einmal falsch beim Drehmomentschlüssel eingestellt hat, wird dies sofort anhand der vom Drehmomentschlüssel an die Datenverarbeitungseinrichtung übermittelten Daten auffallen, da das angezogene Drehmoment nicht mit dem vorgegebenen in einer Datenbank hinterlegtem Soll-Drehmoment übereinstimmt.If the screwing fitter has accidentally set the torque incorrectly on the torque wrench, this will be noticed immediately on the basis of the data transmitted from the torque wrench to the data processing device, since the tightened torque does not match the specified target torque stored in a database.
Bei den heute verfügbaren Drehmomentschlüsseln ist es nicht möglich zu überprüfen, welche Schraube des Flanschenpaares gerade angezogen worden ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird jedoch auch die Änderung des angezogenen Drehmomentes überwacht bzw. protokolliert. Wird z.B. eine Schraube zweimal mit dem gleichen am Drehmomentschlüssel eingestellten Drehmoment angezogen, so wird beim zweiten Mal keine Drehmomentenerhöhung mehr stattfinden, was sofort als Fehler vom Programm erkannt werden würde. Der Verschraubungsmonteur müsste dann z.B. in einem gesonderten und hier nicht weiter beschriebenen Verfahren entweder alle Schrauben nochmals mit demselben Soll-Drehmoment anziehen, bevor das Programm zum nächsten Drehmomentzyklus, d.h. Durchgang (60% bzw. 100%) springen würde.With the torque wrenches available today, it is not possible to check which screw of the pair of flanges has just been tightened. In the method according to the invention, however, the change in the tightened torque is also monitored or logged. E.g. If a screw is tightened twice with the same torque set on the torque wrench, the torque will no longer increase the second time, which would immediately be recognized as an error by the program. The screw fitter would then have to e.g. in a separate and not further described procedure either tighten all screws again with the same target torque before the program for the next torque cycle, i.e. Passage (60% or 100%) would jump.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann die Datenverarbeitungsvorrichtung z.B. überprüfen, ob eine Drehmomentenerhöhung bis zum geforderten Soll-Drehmoment erfolgt ist. Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann einer den elektronischen Drehmomentschlüssel bedienenden Person, z.B. eines Verschraubungsmonteurs, Anweisungen über eine Anzeige und/oder akustisch erteilen, insbesondere die Reihenfolge der anzuziehenden Schrauben bzw. Muttern, optional mit dem jeweiligen Soll-Drehmoment, des Flansches vorgeben.In the method according to the invention, the data processing device can e.g. Check whether the torque has increased up to the required target torque. The data processing device can be operated by a person operating the electronic torque wrench, e.g. a fitting technician, give instructions via a display and / or acoustically, in particular the sequence of the screws or nuts to be tightened, optionally with the respective target torque of the flange.
In einer weiteren möglichen vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann mittels einer Erkennungseinrichtung, insbesondere in Form einer Kamera, erkannt werden, an welche Schraube bzw. Mutter der Drehmomentschlüssel angesetzt worden ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Verschraubungsmonteur die vorgegebene Reihenfolge der Schrauben exakt einhält. Anstelle der Kamera kann auch ein lokales Positionierungssystem verwendet werden. So könnte am Flansch an einer oder mehreren vorgegebenen Stelle(n) Sender angeordnet werden, und durch Laufzeitmessung ermittelt werden, wo sich der Drehmomentschlüssel relativ zu den Sendern befindet.In a further possible advantageous embodiment of the invention, a recognition device, in particular in the form of a camera, can be used to identify which screw or nut the torque wrench has been attached to. In this way it can be ensured that the screw fitter adheres exactly to the specified sequence of screws. A local positioning system can also be used instead of the camera. For example, transmitters could be arranged on the flange at one or more predefined locations, and a runtime measurement could be used to determine where the torque wrench is located relative to the transmitters.
Besonders vorteilhaft ist, dass jedem Flansch bzw. jeder Flanschverbindung zur Identifikation mindestens eine eindeutige Identifikationsnummer zugeordnet ist, die insbesondere an dem Flansch bzw. der Flanschverbindung zu dessen bzw. deren Identifikation angeordnet sein kann. Diese Identifikationsnummer ist an einem Datensatz in der Datenbank gekoppelt. Dabei kann mindestens eine Identifikationsnummer am Flansch befestigt, eingebrannt oder eingeprägt sein oder die mindestens eine Identifikationsnummer und optional zusätzliche Informationen mittels eines Bar-Codes, QR-Codes oder eines RFID-Chips am Flansch ab- bzw. auslesbar angeordnet sein. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Verschraubungsmonteur sich gerade den richtigen Flansch bearbeitet bzw. bearbeiten möchte. Um diese Identifikationsnummer zu erfassen kann die Datenverarbeitungseinrichtung mindestens eine Sensoreinrichtung, insbesondere in Form einer Kamera und/oder eines Scanners aufweisen. Nach dem Erfassen der Identifikationsnummer des Flansches zeigt die Datenverarbeitungseinrichtung der Person an, ob sie sich am richtigen oder falschen Flansch befindet. Sofern die Identifikationsnummer des richtigen Flansches eingelesen worden ist, kann z.B. ein Programm bzw. Unterprogramm zur Bearbeitung des Flansches gestartet werden.It is particularly advantageous that at least one unique identification number is assigned to each flange or each flange connection for identification, which identification number can be arranged in particular on the flange or the flange connection for identification thereof. This identification number is linked to a data record in the database. At least one identification number can be attached to the flange, burned in or stamped in, or the at least one identification number and optionally additional information can be arranged on the flange so that they can be read or read out by means of a bar code, QR code or an RFID chip. This can ensure that the fitting technician is currently working on the correct flange or would like to edit it. In order to detect this identification number, the data processing device can have at least one sensor device, in particular in the form of a camera and / or a scanner. After the identification number of the flange has been recorded, the data processing device shows the person whether it is on the correct or incorrect flange. If the identification number of the correct flange has been read in, for example a Program or subroutine for machining the flange can be started.
Erfindungsgemäß kann die Datenverarbeitungseinrichtung mit dem elektronischen Drehmomentschlüssel über ein Kabel oder über Funksignale mittels einer Sende und/oder Empfangseinrichtung kommunizieren. Bevorzugt wird als Datenverarbeitungseinrichtung ein Tablet, Smartphone oder Laptop genutzt. In der Regel haben diese bereits eine eingebaute Kamera, mit der die Identifikationsnummer des Flansches elektronisch eingelesen werden kann.According to the invention, the data processing device can communicate with the electronic torque wrench via a cable or via radio signals by means of a transmitting and / or receiving device. A tablet, smartphone or laptop is preferably used as the data processing device. As a rule, these already have a built-in camera with which the identification number of the flange can be read in electronically.
Vorteilhaft kommuniziert die mobile Datenverarbeitungseinrichtung mit einer Datenverarbeitungsanlage, in deren Speicher eine Datenbank gespeichert ist, welche zumindest die zu den Flanschen einer Anlage benötigten Informationen, insbesondere deren Identifikationsnummern, enthält. Zudem kann jeder Person, welche an den Flanschen einer Anlage Arbeiten ausführen soll bzw. darf, eine persönliche Identifikationsnummer und/oder jeder mobilen Datenverarbeitungseinrichtung eine Identifikationsnummer zugeordnet sein, die ebenfalls in der Datenbank abgespeichert bzw. abspeicherbar sind. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass nur die speziell dafür ausgebildeten oder vorgesehenen Personen bestimmte Flansche montieren kann. So kann auch in der Datenbank hinterlegt sein, welche Flansche eine Person, insbesondere als nächstes und/oder in einer Schicht, zu bearbeiten hat.The mobile data processing device advantageously communicates with a data processing system, in the memory of which a database is stored, which contains at least the information required for the flanges of a system, in particular its identification numbers. In addition, each person who should or may work on the flanges of a system can be assigned a personal identification number and / or each mobile data processing device can be assigned an identification number, which are also stored or can be stored in the database. This can ensure that only the specially trained or designated people can mount certain flanges. It can also be stored in the database which flanges a person has to machine, in particular next and / or in a shift.
Sämtliche relevante Daten, welche insbesondere für die Überprüfung der Montagearbeiten notwendig sind, können in einer, insbesondere in der zentralen, Datenbank abgelegt und ausgewertet werden. Sofern z.B. ein Flansch wegen der Schiefstellung der beiden Flanschflächen nicht montierbar ist, kann dies sofort an eine übergeordnete Stelle geleitet werden, damit der Flansch gerichtet wird und anschließend montiert werden kann.All relevant data, which is particularly necessary for checking the assembly work, can be stored and evaluated in a database, in particular in the central database. If e.g. If a flange cannot be installed due to the inclination of the two flange surfaces, this can be directed to a higher-level location so that the flange is straightened and can then be installed.
Selbstverständlich können zusätzlich zu den vorbeschriebenen Verfahrensschritten noch weitere Verfahrensschritte in Form von Anweisungen, Anzeigen, Arbeitsumfang, Protokollierung, etc. integriert werden.Of course, in addition to the process steps described above, other process steps in the form of instructions, displays, scope of work, logging, etc. can be integrated.
Nachfolgend wird anhand von Zeichnungen beispielhaft das erfindungsgemäße Verfahren erläutert.The method according to the invention is explained below using drawings as an example.
Es zeigen:
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1 : Eine noch nicht montierte beispielhafte Flanschverbindung in perspektivischer Ansicht, bestehend aus den sich gegenüberliegend angeordneten Flanschen, wobei QR-Codes zur Identifizierung mindestens eines Flansches an diesem angeordnet ist; -
2 : Flanschverbindung gemäß1 mit einem Teil der zu montierenden Schrauben und Muttern ohne eventuell zu montierender Unterlegscheiben; -
3 : montierte Flanschverbindung; -
4 : Draufsicht auf eine Flanschverbindung mit acht Schrauben; -
5a : Anlage mit n Flanschverbindungen, denen jeweils eine eindeutige Identifikationsnummer zugeordnet sind; -
5b : Zentrale Datenverarbeitungsanlage mit Datenbank; -
5c : zwei Datenverarbeitungseinrichtungen, zwei Personen und zwei Drehmomentschlüssel mit jeweils eindeutiger Identifikationsnummer; -
6a-k : Anzeigen der Datenverarbeitungseinrichtung für verschiedene beispielhafte Arbeitsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
7 : ein mögliches Flussdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren.
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1 : A not yet assembled exemplary flange connection in a perspective view, consisting of the flanges arranged opposite one another, QR codes for identifying at least one flange being arranged thereon; -
2 : Flange connection according to1 with some of the screws and nuts to be assembled without any washers to be installed; -
3 : assembled flange connection; -
4 : Top view of a flange connection with eight screws; -
5a : System with n flange connections, each of which is assigned a unique identification number; -
5b : Central data processing system with database; -
5c : two data processing devices, two people and two torque wrenches, each with a unique identification number; -
6a-k : Display of the data processing device for various exemplary work steps of the method according to the invention; -
7 : a possible flow diagram for the inventive method.
Die
Die
Die
Die
In
Wie in
Die Datenverarbeitungseinrichtung
Die
Die
Sofern von einem Flansch gesprochen wird, kann auch eine Flanschverbindung bestehend aus zwei miteinander zu verbindenden Flanschen gemeint sein. D.h. eine Flanschidentifikationsnummer ID kann auch eine Identifikationsnummer einer Flanschverbindung sein. Wenn ’z.B. von Flansch FL_2 die Rede ist, ist bei der
Mittels der in
Die
Dir
Bei
Nachdem alle Schrauben mit 30% des Soll-Anzugsmomentes im ersten Durchgang angezogen worden sind, wird zum zweiten Durchgang
In einem optionalen vierten und/oder fünften Durchgang, welcher in
Nachdem bei 350 erkannt worden ist, dass alle Flansche montiert worden sind, ist das Verfahren beendet (360).After it is recognized at 350 that all flanges have been assembled, the process is complete (360).
Selbstverständlich können noch weitere Prozessschritte in das in
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