DE1248583B - Selbsttaetig sich einfuehrende und zentrierende Rohrverbindung fuer Tiefbohrzwecke - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

E21b

Deutschem.: 5 a-17/02

Nummer: 1248 583

Aktenzeichen: H 58445 VI a/5 a

Anmeldetag: 4. Februar 1966

Auslegetag: 31. August 1967

Die Erfindung betrifft Rohrverbindungen für Tiefbohrzwecke.

Das Verbinden von Rohren miteinander ist schwierig, wenn das Rohr von einem Bohrschiff aus abgesenkt und in ein Unterwasser-Bohrloch eingeführt werden soll.

Es ist bekannt, die einzelnen Rohrteile entweder mit Hilfe von Gewindeverbindungen aneinander zu befestigen oder durch Anschweißen von Rmgflanschen miteinander zu verbinden. Das Stampfen und Rollen des Schiffes macht das richtige Einführen des einen Verbindungselementes in das andere und seine Verbindung damit schwierig und zeitweise sogar unmöglich. Demzufolge wird für die Verbindungen sehr viel Zeit benötigt. Im Hinblick auf die hohen Kosten beim Arbeiten mit Bohrschiffen sind die Gesamtkosten für die Verbindungen nicht mehr tragbar.

Zum Verbinden von Rohren ist auch schon eine Vorrichtung bekannt, die einen Zapfen- und einen Muffenteil aufweist, die zueinander passende Flächen besitzen. Der Muffenteil besteht aus einer Hülse, in die von beiden Seiten Hohlkörper eingelassen sind, zwischen denen ein Ringraum freigelassen ist, in dem sich ein Sprengring befindet, der radial in den Zapfenteil hineinragt und dadurch den Muffenteil mit dem Zapfenteil verriegelt. Dabei wird die Radialbewegung durch einen Ringkolben bewirkt. Zwischen den beiden zylindrischen Flächen ist keine konische Fläche vorgesehen. Dadurch ist die Öffnungsweite des Muffenteiles nicht größer als der Öffnungsdurchmesser des Zapfenteiles, wodurch das Einführen des einen Rohres mit dem Zapfenteil in den Muffenteil des anderen Rohres erschwert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung zu schaffen, die es ermöglicht, daß die Elemente leicht ineinander eingeführt und einfach miteinander verbunden werden können, und zwar auch dann, wenn die einzelnen Rohrteile am Anfang nicht miteinander fluchten, was infolge der Bewegung des Schiffes vorkommen kann.

Das wird mit einer stabilen, leicht herzustellenden Verbindung gemäß der Erfindung einfach dadurch erreicht, daß das eine Verbindungselement in das Nebenelement eingeführt wird, ohne daß eine Relativdrehung zwischen den Elementen notwendig wäre. Dabei gelingt das Einsetzen oder Einführen auch dann ohne Schwierigkeiten, wenn die verschiedenen Verbindungsteile anfangs nicht miteinander fluchten. In diesem Fall zentrieren sie sich selbsttätig, sobald ein Element in das benachbarte Element eingeführt wird.

Bei der praktischen Ausführung sind die Verbin-Selbsttätig sich einführende und zentrierende
Rohrverbindung für Tiefbohrzwecke

Anmelder:
ίο Fritz Huntsinger,

Carl Frederick Huntsinger,

Fritz Roy Huntsinger,

Joel Lee Glenn,
James William Ellison Hanes,

Ventura, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. A. Stenger

und Dipl.-Ing. W. Watzke, Patentanwälte,
Düsseldorf 1, Charlottenstr. 58

^a5 Als Erfinder benannt:

James William Ellison Hanes,
Ventura, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 8. Februar 1965
(430 911)

dungselemente leicht miteinander verbunden und gegeneinander abgedichtet. Das Dichtungselement ist geschützt, damit es beim Handhaben der Verbindungsteile nicht beschädigt wird.

Vorteilhaft sind die Verbindungselemente durch einen Kupplungsring miteinander verriegelt, der einfach wieder gelöst werden kann, wenn das eingeführte Verbindungsteil aus dem umfassenden Verbindungsteil herausgezogen werden soll. Zweckmäßig werden das eingeführte und das umfassende Ende durch einen spreizbaren und zusammenziehbaren Haltering miteinander verriegelt, wobei die Bewegung des Ringes in seine Sperrstellung durch eine

go Vorrichtung genau angezeigt wird.

Um seine gleichmäßige Spreizung und Zusammenziehung beim Einschieben in die gegenüberliegende

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Nut des anderen Teiles oder der anderen Verbin- der oberen Schulter 15 des Muffenteiles 10 anliegt,

dung zu erleichtern, ist der Haltering in seiner Nut Der Abstand zwischen den oberen und unteren zylin-

zentriert. drischen Mantelflächen 13, 16 und 14, 17 ist aus-

Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Aus- reichend für eine steife, stabile Konstruktion, die

führungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigt 5 verhältnismäßig großen Biegekräften widerstehen

F i g. 1 eine Anwendungsmöglichkeit der Erfindung kann,

in schematischer Darstellung, Wenn der Zapfenteil 11 völlig in den Muffenteil 10

Fig. 2 die Seitenansicht einer Verbindung, teil- eingeführt ist, so greift die obere zylindrische Mantelweise geschnitten und in größerem Maßstab, fläche 13 in einen elastischen Dichtungsring 22 ein,

Fig. 3 den Querschnitt nach Linie 3-3 in Fig. 2, io der z. B. aus Gummi od. dgl. als O-Ring ausgebildet

F i g. 4, 5, 6 und 7 verschiedene Relativstellungen und in einer Ringnut 23 im oberen Bereich des Muf-

der Verbindungsteile während des Kuppelvorganges, fenteiles 10 angeordnet ist.

Fig. 8 einen Schnitt durch den Verriegelungsteil Der Muffenteil 10 und der Zapfenteil 11 werden

der Verbindung in größerem Maßstab, durch einen geschlitzten Haltering 24 miteinander

F i g. 9 den Schnitt nach F i g. 8 bei miteinander 15 verriegelt, der im unteren Bereich des Zapfenteiles

verbundenen Teilen und spreizbar in einer Ringnut 25 (Fig. 3) angeordnet

Fig. 10 den Schnitt nach Fig. 9 mit voneinander ist, die sich von der unteren zylindrischen Mantelgelösten Verbindungsteilen. fläche 16 aus seitlich einwärts erstreckt. Der Halte-

Gemäß Fig. 1 soll das untere Ende eines Rohr- ring24 kann innerhalb der Ringnut25 eine zusam-

abschnittes A mit dem oberen Ende des anschließen- ao mengezogene Stellung einnehmen, in der sein Außen-

den Rohrteiles B gekuppelt oder verbunden werden, durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der

um einen Rohrstrang C von dem Schiff D aus durch unteren zylindrischen Gegenfläche 17 des Muffen-

das Wasser W in ein Bohrloch E abzusenken. Jeder teiles 10 und von der aus er nach außen in die dazu-

Rohrabschnitt^, B hat einen unteren Muffenteil 10 gehörige Innennut 26 des unteren Bereiches desMuf-

und einen oberen Zapfenteil 11, die übereinander- as fenteiles 10 gespreizt werden kann, die sich in der

geschoben werden. Der Muffenteil 10 und der Zap- unteren zylindrischen Gegenfläche 17 befindet. Die

fenteilll bilden gemeinsam eine Verbindung, um Innennut 26 hat eine Tiefe, die geringer ist als die

die Rohrabschnitte miteinander zu kuppeln. Der Stärke des Halteringes 24. Vorzugsweise hat sie die

Muffenteil 10 ist mit seinem oberen Ende mit dem halbe Höhe des Halteringes 24, so daß dieser gleich-

darüberliegenden Rohr verbunden, z. B. verschweißt. 30 zeitig in die Innennut 26 und in die Ringnut 25 des

In ähnlicher Weise ist das untere Ende des Zapfen- Zapfenteiles 11 ragt.

teiles 11 der Rohrverbindung mit dem darunter- Der Haltering 24 hat obere und untere Stirnflächen

liegenden Rohrteil z.B. durch Schweißen verbunden 27 und 28 (Fig. 9), die senkrecht zur Achse des

oder mit diesem einteilig. Zapfenteiles 11 gerichtet sind und an den dazugehö-

Das obere Ende des Zapfenteiles 11 hat eine 35 rigen oberen und unteren Wandungen 29, 30 der

zylindrische Mantelfläche 13, die in den inneren Ringnut 25 gleiten können. Die obere Außenkante

zylindrischen Wandteil 14 des oberen Teiles des Muf- des Halteringes 24 bildet eine Anlaufschräge 31, die

fenteiles 10 eng eingreift, wobei der zylindrische Teil nach oben hin konisch verläuft und an einer Gegen-

14 in eine obere Schulter 15 ausläuft. In ähnlicher schräge 32 anliegt, welche die Oberseite der Innea-

Weise hat der Zapfenteil 11 unten eine äußere zylin- 40 nut 26 des Muffenteiles 10 bildet. Die untere Stirn-

drische Mantelfläche 16 mit einem wesentlich größe- fläche der Innennut 26 ist senkrecht zur Achse des

ren Durchmesser als die obere zylindrische Mantel- Muffenteiles gerichtet. Wenn der Zapfenteil 11 völ-

fläche 13, und die in die zylindrische Gegenfläche 17 Hg in dem Muffenteil 10 liegt, wie dies in F i g. 2 dar-

am unteren Eintrittsbereich des Muffenteiles 10 hin- gestellt ist, so federt der Haltering 24 teilweise· aus

einpaßt; das untere Ende der zylindrischen Gegen- 45 der Ringnut 25 in die Innennut 26 des Außenteiles

fläche 17 läuft in eine sich nach außen erweiternde hinein, um Zapfen- und Muffenteil miteinander zu

Einführöffnung 18 aus, die den Abschluß des Muf- verriegeln, wobei die unteren und die oberen zylin-

fenteiles bildet. Der Zapfenteil 11 hat eine konische drischen Mantelflächen 13 und 16 eng in den oberen

Mantelfläche 19, die von der unteren äußeren zylin- und unteren zylindrischen Wandteilen 14, 17 des

drischen Mantelfläche 16 zum unteren Ende der 50 Muffenteiles 10 anliegen.

oberen zylindrischen Mantelfläche 13 verläuft. Die Wenn der Haltering 24 sich in seiner Schließstelkonische Mantelfläche 19 paßt in eine konische Ge- lung in der Innennut des Muffenteiles befindet, so ist genfläche 20, die vom oberen Ende der unteren zylin- die Innenseite 34 des Ringes von dem Grund 35 der drischen Gegenfläche 17 zum unteren Ende des obe- Ringnut 25 ziemlich weit entfernt. Dieser Abstand ist ren zylindrischen Wandteiles 14 konisch verläuft. Der 55 mit einem nachgiebigen oder elastischen Ring 36 Abstand zwischen dem unteren Ende der oberen oder mit einer federartigen Vorrichtung ausgefüllt, zylindrischen Mantelfläche 13 des Zapfenteiles 11 die den Haltering 24 in seiner Ringnut 25 zentriert und dem oberen Ende seiner unteren zylindrischen Der nachgiebige, elastische Ring 36, der aus Schaum-Mantelfiäche 16 ist im wesentlichen der gleiche, wie gummi od. dgl. bestehen kann, füllt den Abstand der Abstand zwischen dem unteren Ende des inne- 60 zwischen dem Nutgrund 35 und der Innenseite 34 ren zylindrischen Wandteiles 14 im oberen Bereich des Halteringes aus, wenn dieser gespreizt ist. Der des Muffenteiles 10 und dem oberen Ende der unte- Ring 36 wirkt dem Zusammendrücken oder -schieren zylindrischen Gegenfläche 17, so daß die oberen ben des Halteringes 24 innerhalb der Ringnut 25 ent- und die unteren zylindrischen Mantelflächen 13, 16 gegen und hat die Tendenz, ihn darin zentriert zu genau in die oberen und unteren zylindrischen Wand- 65 halten und darüber hinaus eine Federkraft auszuteile und Gegenflächen 14,17 hineinpassen, wenn der üben, die zu der Federkraft des Halteringes 24 bin-Zapfenteil 11 ganz in den Muffenteil 10 eingeführt zukommt und diesen nach außen verschiebt. Wenn ist und wenn das obere Ende des Zapfenteiles 11 an der Haltering sich unbehindert in der Ringnut 25 be-

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findet, so federt er nicht ganz aus der Ringnut 25 und Muffenteil sind nunmehr in einer Stellung, in

heraus, sondern bleibt zum Teil in dieser. der sie endgültig zentriert und dann völlig mitein-

Sollen die Verbindungsstücke, d. h. Zapfenteil 11 ander verriegelt werden.

und Muffenteil 10 voneinander gelöst werden, so kön- Wenn die Absenkbewegung des oberen Rohres nen Druckschrauben 38 (F i g. 10) in Gewindeboh- 5 nunmehr fortgesetzt wird, gleitet die untere zylinrungen 39, die am Außenumfang des Muffenteiles 10 drische Gegenfläche 17 des Muffenteiles 10 abwärts im Abstand voneinander vorgesehen sind und in die auf die zugehörige untere zylindrische Mantelfläche Innennut 26 hineinreichen, eingeschraubt werden. 16 des Zapfenteiles, während gleichzeitig der obere Werden die Schrauben 38 in die Gewindebohrungen zylindrische Wandteil 14 des Muffenteiles entlang 39 eingeschraubt, so drücken sie den Haltering 24 io seiner zugehörigen oberen zylindrischen Mantelaus der Innennut 26 des Muffenteiles 10 in die Ring- fläche 13 am Ende des Zapfenteiles nach unten gleinut 25, woraufhin der Muffenteil 10 von dem Zap- tet, wodurch Zapfen- und MuSenteil 11 und 10 gefenteilll abgehoben werden kann. Wenn die Ver- maß Fig. 7 vollkommen fluchten und der Dichtungsbindung gelöst ist, brauchen die Schrauben 38 nicht ring 22 abwärts über die obere zylindrische Mantelmehr in ihrer Stellung zu bleiben. Die Innennut 26 15 fläche 13 des Muffenteiles bewegt wird. Während der des Muffenteiles 10 kann jedoch mit einem harten Absenkbewegung des oberen Rohres A und des Muf-Fett oder einem ähnlichen Stoff ausgefüllt werden. fenteiles 10 greift die Einführöffnung 18 an der AnWenn der Muffenteil 10 über den Zapfenteil 11 laufschräge 31 des Halteringes 24 an und drückt den geschoben wird, greift die konische Einführöffnung Ring völlig in seine Ringnut 25 hinein, so daß der 18 des Muffenteiles an der oberen konischen Anlauf- ao untere Bereich des Muffenteiles über die Ringnut 25 schräge 31 des Halteringes 24 an und drückt diesen hinweggleiten kann, bis die Innennut 26 mit dieser zunächst in seine Ringnut 25 hinein, bis der Muffen- fluchtet, woraufhin der Haltering 24 nach außen in teil völlig auf dem Zapfenteil sitzt, wobei sich der die Innennut 26 des Muffenteiles 10 einschnappt und Haltering 24 dann in die Innennut 26 des Muffen- Innen- und Außenteil völlig dicht miteinander kupteiles 10 spreizt, das vorher dort eingebrachte Fett 25 pelt, und zwar wegen der äußeren Dichtwirkung des durch die Gewindebohrungen 39 hinauspreßt und da- elastischen Dichtungsringes 22 gegen die obere zylindurch sichtbar anzeigt, daß sich der Haltering 24 drische Mantelfläche 13 des oberen Bereiches des nach außen in die Innennut 26 gespreizt hat und daß Zapfenteiles 11 (Fig. 2). Wie schon erwähnt, wird damit der Zapfenteil 11 und der Muffenteil 10 gegen- das vorher in die Innennut 26 eingefüllte Fett oder einander versperrt sind, 30 fettähnliche Material beim Ausdehnen des Halterin-Die Benutzung dieser Verbindung ist in den ges 24 in die Innennut 26 durch die Gewindebohrun-Abb. 4 bis 7 dargestellt, Eine Anzahl Rohrverbin- gen 39 nach außen gepreßt und bildet dadurch für düngen ist schon hergestellt und in die Bohrung £ den Bedienungsmann eine sichtbare Anzeige dafür, unter dem Meeresspiegel eingeführt worden, auf dem daß die Teile miteinander verriegelt sind,
der Bohrkahn oder das Schiff D schwimmt. Auf dem 35 Sollen Zapfenteil 11 und Muffenteil 10 wieder geSchiff liegen noch weitere Schüsse des Rohrstranges. löst werden, so werden die Druckschraube 38 in die Während das untere Rohrß verhältnismäßig fest Gewindebohrungen 39 eingeschraubt und im Abstehenbleibt, verschiebt sich das obere Rohe A mit stand voneinander gegen den Haltering 24 gedrückt, seinem Muffenteil 10 beim Rollen des Schiffes auf- bis er völlig aus der Innennut 26 des Muffenteiles 10 und abwärts oder bewegt sich etwas hin und her. 40 herausgedrückt ist, worauf dieses gelüftet und ohne Wie in F i g. 4 dargestellt, ist das obere Rohr A ab- Drehung von dem Zapfenteil 11 abgehoben werden gesenkt worden. Obgleich es nicht mit dem unteren B kann und die Teile voneinander getrennt werden,
und dessen aufwärts ragenden Zapfenteil 11 fluchtet, Die sich überdeckende Länge von Zapfen- und kann der Muffenteil 10 aufgesteckt werden, weil die Muffenteil 11 und 10 und die längs im Abstand vonlichte Weite seiner Einführöffnung 18 wesentlich grö- 45 einander liegenden Mantelflächen sind so groß, daß ßer ist als der Durchmesser der oberen zylindrischen eine steife, stabile Verbindung entsteht, welche die Mantelfläche 13 des Zapfenteiles 11. Somit ist es oberen und die unteren Rohre A und B ausreichend verhältnismäßig einfach, das untere Ende des Muf- biegesteif miteinander verbindet. Die Stabilität der fenteiles 10 über das obere Ende des Zapfenteiles 11 Teile und die Leichtigkeit, mit der der Muffenteil 10 zu bringen. Wenn der obere Bereich des Rohres mit 50 über den Zapfenteil 11 geschoben werden kann, und seinem Muffenteil 10 allmählich abgesenkt wird, zwar trotz der Roll- oder anderer Bewegungen des kommt trotz der Roll- oder anderer Bewegungen Schiffes und trotz eines ziemlichen Fluchtfehlers zwides Schiffes die obere Außenkante 40 des Zapfen- sehen den Teilen, treten besonders dann deutlich teiles, die vorzugsweise gerundet ist, mit der koni- hervor, wenn Verbindungen zwischen Rohren verschen Gegenfläche 20 des Muffenteiles in Eingriff 55 hältnismäßig großer Durchmesser gelöst werden sol- und zentriert dieses selbsttätig mit dem Zapfenteil len. Wenn z. B. ein Unterwasserrohr in eine Rohrund dem unteren Rohr B, wie Fig. 5 zeigt. Öffnung von ungefähr 50 cm oder mehr eingeführt Wie in Fig. 6 dargestellt, ist das obere Rohr,4 werden soll, ist es verhältnismäßig schwierig, eine mit seinem Muffenteil 10 relativ zu dem nach oben Schraubverbindung zwischen den einzelnen Rohren ragenden Zapfenteil 11 des unteren Rohres B weiter- 60 herzustellen, wenn diese nicht miteinander fluchten, hin abgesenkt worden, und die obere zylindrische weil die Rohre zum Herstellen der Schraubverbin-Mantelfläche 13 beginnt in den zugehörigen zylindri- dung gegeneinander verdreht werden müssen. Das sehen Wandteil 14, der einen geringeren Durchmes- gilt auch, wenn die oberen und die unteren Rohre ser aufweist, des Muffenteiles einzutreten. In diesem miteinander verschweißt werden sollen. Es ist schwie-Augenblick tritt das obere Ende der unteren zylin- 65 rig, die Rohre zum Fluchten zu bringen und sie wähdrischen Mantelfläche 16 des Zapfenteiles 11 gerade rend des Schweißens am Umfang der Rohrverbinin die untere zylindrische Gegenfläche 17 größeren dung in dieser Lage zu halten. Ein Vorteil der dar-Durchmessers des Muffenteiles 10 ein, Zapfenteil gestellten Verbindung besteht auch darin, daß der

Claims (7)

Dichtungsring 22 in dem Muffenteil 10 in der Nähe des inneren Endes vorgesehen ist. Obwohl der Muffenteil das untere Ende jedes Rohrschusses bildet, mit der er über das Schiffsdeck geschleift werden kann oder versehentlich mit anderen Gegenständen in Berührung kommt, wird der Dichtungsring wegen seines großen Abstandes von der Einführöffnung 18 nicht beschädigt. Die Verbindung zwischen den Rohren .4 und B kann verhältnismäßig einfach dadurch hergestellt werden, daß der Muffenteil 10 so weit über den Zapfenteil 11 geschoben wird, daß der Haltering 24 in seine Sperrstellung in die Innennut 26 einschnappt. Es ist nicht erforderlich, irgendeinen der Rohrschüsse zu drehen. Notwendig ist nur, daß der Zapfenteil völlig in den Muffenteil eingeschoben wird, wodurch sich eine gegeneinander gesicherte Verbindung ergibt, deren Teile gegen Leckverluste durch einen Dichtungsring 22 gedichtet sind. Patentansprüche:

1. Selbsttätig sich einführende und zentrierende Rohrverbindung für Tiefbohrzwecke mit einem Muffenteil und einem darin aufzunehmenden Zapfenteil, die sich entsprechende zylindrische Flächen aufweisen, dadurchgekennzeichnet, daß der Zapfenteil (11) eine obere zylindrische Mantelfläche (13), eine untere zylindrische Mantelfläche (16) und eine mittlere konische Mantelfläche (19) hat, und daß der Muffenteil (10) einen oberen zylindrischen Wandteil (14), eine untere zylindrische Gegenfläche (17) und eine mittlere konische Gegenfläche (20) hat sowie an sich bekannte, seitlich bewegliche Sperren bzw. öffnungen hierfür.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Muffenteil (10) eine innere Ringnut (23) hat, die in den oberen zylindrischen Wandteil (14) eingelassen ist und in der ein Dichtungsring (22) angeordnet ist.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Muffenteil (10) eine Innennut (26) hat, die in die untere zylindrische Gegenfläche (17) eingelassen ist und der Zapfenteil (11) eine äußere Ringnut (25) hat, die in die untere zylindrische Mantelfläche (16) eingelassen ist, wobei in der Ringnut ein an sich bekannter spreizbarer und zusammendrückbarer Haltering (24) angeordnet ist.

4. Rohrverbindung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Muffenteil (10) eine sich nach außen erweiternde Einführöffnung (18) hat, mit der der Haltering (24) in seine Ringnut (25) eindrückbar ist.

5. Rohrverbindung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringnut (25) hinter dem Haltering (24) ein dem Zusammendrücken dieses Ringes entgegenwirkender nachgiebiger Füllstoff (36) vorgesehen ist.

6. Rohrverbindung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (24) durch den Muffenteil von außen zugänglich und aus der Innennut (26) herausdrückbar ist.

7. Rohrverbindung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Muffenteil (10) Gewindebohrungen (39) hat, die von außen in die Innennut (26) führen und in die Schrauben (38) einschraubbar sind, mit denen der Haltering (24) aus der Innennut (26) herausdrückbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2962096.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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