DE1557038A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von stroemenden Medien - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von stroemenden Medien

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DE1557038A1 DE19671557038 DE1557038A DE1557038A1 DE 1557038 A1 DE1557038 A1 DE 1557038A1 DE 19671557038 DE19671557038 DE 19671557038 DE 1557038 A DE1557038 A DE 1557038A DE 1557038 A1 DE1557038 A1 DE 1557038A1
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DIPL-ING. HANS BEGRICH - DIPL-ING. ALFONS WASMEIER
REGENSBURG3 · LESSINGSTRASSE 10
Patentanwälte Begrich · Wasmeier, 8400 Regensburg 3, Postfach 11
An das
Deutsche Patentamt
8 ' M ti η c hen Zweibrückenstrasse 12
Telefon 0941/31055 Bayer. Staatsbank, Regensburg 507 Postscheckkonto: München 89369 Telegramme: Begpatent Regensburg
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B/p 6005
17. Juli 1967 W/He
BRISIOI AEROPLANE PLASTICS LIMITED, FiIton House, Bristol, ■ Gloucestershire, England.
Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von strömenden Medien.
Die Erfindung bezieht sich auf Mischvorrichtungen für strömende Medien, insbesondere auf solche Vorrichtungen, bei denen sich bewegende Teile nicht notwendig sind, sowie auf ein Verfahren zum Mischen von strömenden Medien. ·
Bekannte Mischvorrichtungen für strömende Medien verwenden üblicherweise eine Mischkammer, in die die zu mischenden strömenden Medien eingeführt werden, und in welchen eine Mischschaufel
oder ein Rotor umläuft, wobei die gemischten strömenden Medien · durch einen Auslaß wieder abgeführt werden. Derartige Vorrichtungen weisen sich bewegende Teile mit Stopfbüchsen und Lagern
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auf, die Abnutzungserscheinungen unterworfen sind und die Schwierigkeiten in bezug auf die Wartung und die Reinigung ergeben; ferner mischen derartige Vorrichtungen strömende Medien nicht immer so innig, wie dies erwünscht ist, insbesondere beispielsweise dann, wenn ein hoher Anteil an viskoser Flüssigkeit innig mit einem verhältnismäßig kleinen Anteil einer weiteren viskosen Flüssigkeit gemischt werden soll. Gleichgültig, wie kompliziert
ea
der Mischpfad ist, ist/schwierig, tote Stellen zu vermeiden, so daß bestimmte Teile der Endmischung zu wenig gemischt sein können, während andere Teile zu stark gemischt sein können.
Vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Mischvorrichtung für strömende Medien zu schaffen, die keine sich bewegenden Teile aufweist, und bei der zwei oder mehr Medien, die sich unter Druck bewegen (z.B. durch Pumpwirkung), in Strömen zueinander gebracht werden können, die bereits in den erforderlichen Anteilen zugemessen sind, in die Vorrichtungen hinein und durch die Vorrichtung geführt werden und im Inneren der Vorrichtung innig miteinander gemischt werden, unabhängig von dem Unterschied der Viskosität und der Anteile der strömenden Medien. Die Vorrichtung kann aus billigen Materialien, z.B. aus Flußeisen, bestehen und kann zu Reinigungszwecken auf einfache Weise ausgebaut werden. Falls die strömenden Medien korrodierend sind, kann es erforderlich sein, spezielle Materialien zu verwenden.
Gemäß der Erfindung weist eine Mischvorrichtung für strömende Medien einen Einlaß und einen Auslaß auf, die durch einen Durchflußkanal gegeneinander versetzt sind, der auf wirksame Weise verschlungen ausgebildet ist-., derart, daß eine Reihe von die Strömung umkehrenden Kanälen vorgesehen wird, welche durch Leitwände begrenzt werden, die quer zur mittleren Richtung des
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B/g 6005
Burchfliißkanales angeordnet sind Tina Eander aufweisen, welche scharfe !Kanten !besitzen;, über welche (der Stromungsmitt elfluß erfolgt.
Der Burehflußkanal ist Tror;zagsvreise in bestimmten Ai6stänäen unterteilt und wieder verbunden,,so daß äeia StröiDungsniittelgemiscn eine Bescnleunigang, ¥erzögernngs !Sairlmlenz^ JLibseneirwirteungen iini aucE ATifspaltWirkungen aufgrund iron Terengongen in ami Quersölinittsfläeihen des Burenfluißkanaleis aufgegeiben weräen, und im !beiroTziigten lalle irixü eine, Unterteiliung des JDurcnfloS-kanales irorgeseilen, so idaß insgesamt eine grindliene and innige Mischling der StriSmungsmedien erfolgt^ ibeTor das G-emiseib. die Vorrichtung verlaßt» -
Die Erfindung bezieht sieh ferner auf ein ¥erfähren zum Misehen Ton strömenden Medien, das darin ibesteht, daß die strömenden Medien gezwungen werden, durch einen derartigen JDurchfluÖkanal zu fließen.
Haehstehend wird die Erfindung in Yeribindung mit der Zeichnung anhand von Äusführungstoeispielen erläutert. Die 3?iguren zeigen:
"» 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Ausfuhrungsform gemäß der Erfindung,,
figuren 2 und 3 Einzelheiten der Vorrichtung nach Fig. 1,
Pig. 4 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführüngsform, "bei der die Ausbildung einer vorderen, einer mittleren und einer hinteren Platte dargestellt ist,
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Fig. 5 eine senkrechte Schnittansicht der Ausführungsform nach Fig. 4,
Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie TI-VI nach Fig. 5, Fig. 7 eine Aufsicht auf die vordere Platte, Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII nach Fig. 7, Fig. 9 eine ähnliehe Ansicht der mittleren Platte,
Figuren 10 und 11 Ansichten der äußeren und inneren Flächen der hinteren Platte,
Fig.12 eine Schnittansicht längs der Linie XII-XII nach Fig. 11 und
Fig.13 eine Schnittansicht längs der Linie ΧΙΙΓ-ΧΙΙΙ nach Fig.
In Fig. 1 ist ein/rohrförmiges äußeres Gehäuse 1 mit Indkappen 2 und 3 versehen, wobei die Kappe 2 auf das Gehäuse 1 aufgeschraubt ist. Ein zentrischer Stab 4 ist in die Endkappen eingepaßt und nimmt eine Anordnung von abwechselnden Scheiben oder Leitwänden 5, 6 zusammen mit Abstandsscheiben 7 auf. Eine Scheibe 5 ist in Fig. 2 gezeigt; sie besitzt einen solchen Durchmesser, daß sie in den inneren Durchmesser des äußeren Gehäuses 1 hineinpaßt. Jede Scheibe besitzt eine zentrische Öffnung 8, durch welche der Stab 4 hindurchgreift, sowie eine koaxiale Reihe von Löchern 9. Die abwechselnden Scheiben weisen einen etwas kleineren Durchmesser auf und besitzen entsprechende zentrische öffnungen IC
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für den Stat 4. DieScheiben 5 land 6 sind abwechselnd auf dem Stab 4 axt einer Abstandsscheibe 7 zwischen jeder Scheibe zusammengebaut, und die Anordnung von Scheiben und Abstandsscheiben wird in der Weise zusammengehalten, daß eine Säule zwischen den Muttern 11 und 12, die auf den Stab 4 aufgeschraubt werden, entsteht.
Die Endkappe 2 nimmt ein zentrisches, sich nach außen erstreckendes Rohr 13 auf, welches als Eingangsleitung dient und in eine erste Mischkammer 14 führt, die in der Endkappe ausgebildet ist. Dieses Rohr bildet einen Einlaß für eines der zu mischenden strömenden Medien, welches in diesem Falle ein Harz gsin kann; es weist eine seitliche Abzweigung 15 auf, durch die ein anderes strömendes Medium, 2,B. ein Katalysator, eingeführt wird.
Mach einem anfänglichen Mischen im Eohr 13 und der Leitung 14 werden die strömenden Medien geswungen, daß die durch die löcher 9 in der ersten der Scheiben,5 fließen, daß sie sieh dann in radialer Richtung nach außen ausdehnen, daß sie anschließend daran in. axialer Richtung durch einen ringförmigen Spalt 16 zwischen der äußeren Kaafce der benachbarten Scheiben 6 und der inneren Wandung des äußeren Gehäuses 1 strömen, und daß sie sich dann in radialer Richtung nach innen zusammenziehen, so daß sie durch die löcher in dar nächsten Scheibe 5 strömen. Die Scheiben oder Leitwand© sind so angeordnet, daß sie die Strömungsrichtung der strömenden Medien umkehren. Dieser begrenzte Durchfluß wird in Längsrichtung der Säule wiederholt, wobei die strömenden Medien durch abwechselnde Scheiben hindurch und um diese herum strömen, bis si© nach einer gründlichen Durchmisohung schließlich^
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in einen Kanal 17 am Ende der Kappe 3 austreten, von wo aus sie die Mischvorrichtung über ein Auslaßrohr 18 verlassen. Die gemischten strömenden Medien werden somit durch die Löcher in den Scheiben 5 unterteilt, und wieder vereinigt, wenn sie daraus austreten, und sie "werden auch gezwungen, über scharfe Kanten an den Löchern und um die äußeren Kanten der Scheiben 6 zu strömen.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Vorrichtung so verwendet wird, daß ihre Achse senkrecht steht, wobei die Eingangsleitung am unteren Ende vorgesehen ist, wodurch vermieden wird, daß Luftblasen in den durchmischten Strom von strömenden Medien eingeführt wird.
Bei einer abgeänderten Ausführungsform sind die Scheiben 6 so ausgebildet^ daß sie in den inneren Durchmesser des Gehäuses passen und-mit im Abstand versetzten Aussparungen in ihren äußeren Kanten versehen sind, damit die Strömung der strömenden Medien durch diese Aussparungen hindurch anstatt durch einen ringförmigen Raum, wie in der Zeichnung dargestellt, erfolgt.
Die Vorrichtung kann auf einfache Weise dadurch gereinigt werden, daß die Endkappe 2 abgeschraubt wird, wobei dann die gesamte Säulenanordnung herausgenommen werden kann.
Diese spezielle Ausführungsform ist zum Mischen von synthetischen Harzen, z.B. hundert Teilen eines hoch viskosen synthetischen Harzes, wie eines Polyesters (plus Beschleuniger, falls erforderlich) und zwei Teilen eines Katalysators, wie eines nichtviskosen M.E.K.P. (Methyl-Äthyl-Keton-Peroxyd) oder eines Beschleunigers geeignet.
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Die erforderliche Anzahl von 'Scheiben-und die Anzahl und Größe der Öffnungen in den Scheiben 5 sowie die Dimensionen d«r ringförmigen Abstände um die-Scheiben.6 hängen von der Viskosität und der Strömungsgeschwindigkeit der zu mischenden strömenden Medien ab. Die Öffnungen für das Gemisch, die weiter oben beispielsweise angegeben sind, haben einen Durchmesser in der Größenordnung von 2,35 mm und der ringförmige Abstand um die Scheiben 6 herum beträgt ebenfalls etwa 2,35 mm«
Durch entsprechende Abänderung der Eingangsleitung, z.B. Anordnung einer Vielzahl Von Einlassen, kann die Vorrichtung zur Mischung von mehr als zwei strömenden Medien verwendet werden.
Die Menge an Arbeit, die geleistet werden muß, um die strömenden Medien durch den Kanal au führen, ist vei&ltnisiQäßig groß, insbesondere in Hinblick auf die Abscherwirkung und es läßt sich manchmal feststellen, daß der auftretende Temperaturanstieg so hoch ist, daß es wünschenswert ist, die Vorrichtung.zu'kühlen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß ein äußerer Kühlmantel vorgesehen wird, oder daß das äußere Gehäuse 1 ausreichend dick ausgeführt wird, so daß axialeKühlkanäle in ihm vorgesehen werden können, durch die ein beliebiges Kühlmittel, z.B. Wasser oder ein übliches Kühlmedium strömen kann. Der zentrische Stab 4 kann wiederum durch ein Rohr ersetzt werden, durch das ein Kühlmedium strömen kann. Das Kühlmedium wird natürlich am A'ustrittsende, d.h. am oberen Ende der Vorrichtung eingeführt und verläßt die Vorrichtung am entgegengesetzten Ende«
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In "bestimmten Fällen kann es erwünscht sein, diese Abänderungen zu Heizzweeken anstatt zu Kühlzwecken zu verwenden.
Die Pig. 4 und nachfolgende Figuren zeigen ein Ausführungsfeeispiel in Form eines flachen Palsefces. Fig. 4 zeigt eine Frontplatte 19, eine Mittelplatte 20 und eine Eüekplatte 21; alle Platten "bestehen aus Flußeisen und sind miteinander so versehraubt, daß sie einen Körper mit kompakter Anordnung ausbilden. Diese Platten sind mit einem später zu "beschreibenden System aus miteinandei in Verbindung stehenden Öffnungen und Aussparungen ausgebildet, die in die Platten eingebohrt oder in anderer Weise eingearbeitet sind, so daß sie einen begrenzten Durchfluß für die zu mischenden Strömungsmedien ergeben.
Die Frontplatte 19 ist im einzelnen in den Figuren 7 und 8 dargestellt. Zu Zwecken des Zusammenbaues sind Öffnungen 22 gebohrt und das wesentliche Merkmal der Platte besteht in einer Anzahl von veaenkten Aussparungen, z.B. 23. Die mittlere Platte 20 (Fig. 9) weist entsprechende Öffnungen 24 für den Zusammenbau auf und in dieser Platte ist das wesentliche Merkmal darin zu sehen, daß eine Anzahl von öffnungen, z.B. 25 direkt durch die Platte verlaufen, wobei die Wandungen 25A zwischen benachbarten Öffnungen als Leitwände dienen.
Die hintere Platte 21 (Figuren 10, 11 und 13) weist entsprechende Öffnungen 26 für den Zusammenbau auf, und die äußere Fläche (Fig. 10) besitzt zwei große Eingangsaussparungen 27 und 28, in diesem Falle zur Einführung eines Harzes und eines Härters. Die innere Platte besitzt eine Anzahl von versenkten Aussparungen 29 (Figuren 11, 12 und 13)» deren Form ähnlich den Aussparungen
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23 in der vorderen Platte 19 ist. Die Einlaßaus gärung 27 steht mit einer der Aussparungen 29, nämlich 29A durch innere Kanäle oder Leitungen 30, 31, 32, 33 und 34 in Verbindung, während die Einlaßaussparung 28 mit zwei der Aussparungen 29} die mit 29A und 29B angegeben sind, über zwei Bohrungen oder Leitungen 35
stehen
und 36 in Verbindung. Somit bildet die Aussparung 29A eine erste Mischkammer.
In den Figuren 5 und 6 ist gezeigt, wie der "begrenzte Durchflußkanal ausgebildet ist, wenn die drei Platten 19, 20 und 21 miteinander versehraubt sind, wobei die gemischten strömenden Medien von einer Aussparung, ζöB. in der Frontplatte durch eine Öfffnung in der mittleren Platte zu einer Aussparung in der hinteren Platte strömen, usw. Die Vorrichtung ist so angeordnet, daß die strömenden Medien auf den unteren Teil zu eintreten, durch den gekrümmten Durchflußkanal (Fig. 5) nach oben wandern und schließlich durch ein Auslaßrohr 37 abgeführt werden. In Fig. 5 sind der besseren Übersichtlichkeit in der Zeichnung wegen die Aussparungen und Öffnungen nicht mit Bezugszeichen versehen. Am unteren Ende der Vorrichtung ist ein Abfluß 38 vorgesehen.
Der Betrag, um den die versenkten Aussparungen in den äußeren Platten die Öffnungen in der mittleren Platte überdecken, bestimmt den Grad der Verengung und der Erweiterung im Kanal, und ihre scharfen Kanten erzeugen die Abscherwirkung auf das Strömungsmittelgemisch, wenn es durch den Kanal geführt wird.
Die Vorrichtung ist in diesem Falle zur Verwendung in Verbindung mit strömenden Medien ähnlicher Viskosität und in den Anteilen von 27/100 geeignetV
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IDD /üdtf
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Dieses zweite lusführungsbeispiel ist zweckmäßig in solchen lallen, wenn ein begraster Raum zur Verfugung steht, ode^spezielle geometrische Beschränkungen vorliegen, oder aber es zur Kontaktbefestigung der Vorrichtung notwendig ist, sie auf einem anderen Gerät (z.B. einer Pumpe) vorzunehmen, das auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird (wie z.B. in Verbindung mit bestimmten Epoxydharzen).
Diese Konstruktion kann auch auf.einfache Weise zu Reinigungszwecken abgenommen werden und weist ebenfalls keine sich bewegen den Teile auf.
Falls eine Kühlung erforderlich ist, kann das zweite Ausführungsbeispiel durch Einführen eines Kühlmedium oder Kühlmittels in ein System von Kanälen und Querkanälen gekühlt werden, die in entsprechender Weise in die vordere und die Rückplatte gebohrt sind.
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Claims (1)

  1. ~ΪΖ:' 17.7.1967 W/He B/p 6005
    Patentansprüche t
    Vorrichtung zum Mischen von strömenden Medien mit einem Einlaß und einem Auslaß, die durch einen Durchflußkanal getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußkanal in -wirksamer Weise dadurch verschlungen ausgebildet ist, daß eine Seihe von die Strömung umkehrenden Kanälen vorgesehen sind, die durch Leitwände (5» 6) gebildet werden, welche quer zur mittleren Sichtung des Durchflußkanales angeordnet sind und Sander ausbilden, die durch scharfe Kanten dargestellt werden, über welche der Fluß des strömenden Mediums erfolgt.
    Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ieitwände aus einer Seihe von versetzten Scheiben oder Platten ' bestehen, die auf einem zentrischen Stab (4) in einem äußeren Gehäuse (1) befestigt sind, wobei abwechselnde Scheiben oder Platten kleineren Durchmesser als die benachbarten größeren Scheiben oder Platten aufweisen und eine Anzahl von Öffnungen (9) besitzen, die in geringem Abstand zum zentrischen Stab (4) vorgesehen sind, und durch die der 3?luß des strömenden Mediums erfolgt, und wobei die Kanten der Öffnungen eine Seihe von scharfkantigen Sandern ausbilden.
    Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die größeren Scheiben oder Platten sich in der Nähe der inneren Oberfläche des äußeren Gehäuses (1) erstrecken, so daß der Strömungsmittelfluß auch durch die Spalte erfolgt, die zwischen dem Umfang der größeren Scheiben und der inneren Oberfläche entstehen, wobei die Umfangslinien eine Seihe von scharfkantigen Bändern ausbilden.
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    AZ
    4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die größeren Scheiben oder Platten in die innere Oberfläche des äußeren Gehäuses (1) eingepaßt sind und eine Anzahl von Öffnungen in der Mhe der Umfangslinien aufweisen, durch welche der Strömungsmittelfluß erfolgt, wobei die Kanten der Öffnungen eine Reihe von scharfkantigen Rädern ausbilden.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die größeren Scheiben oder Platten in die innere Oberfläche des äußeren Gehäuses (1) eingepaßt sind und mit 4ea im Abstand versetzten Aussparungen in ihrem Umfang versehen sind, durch welche der Strömungsmittelfluß erfolgt, wobei die Kanten der Aussparungen eine Reihe von scharfkantigen Rändern ausbilden.
    6. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß Durchflußkanäle für einen Kühlmittelstrom vorgesehen sind, die in einer den Durchflußkanal definierenden Wandung ausgebildet sind.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Frontplatte (19), eine Rtickplatte (21) und eine Mittelplatte (20) miteinander befestigt vorgesehen sind, daß die Mittelplatte (20) eine Reihe von Öffnungen (25) aufweist, durch welche der Strömungsmittelfluß erfolg, wobei die öffnungen in Reihen angeordnet sind, so daß die Wandungen (25A) zwischen benachbarten öffnungen in einer Reihe die Leitwände ausbilden und die Kanten der Öffnungen eine Reihe von scharfkantigen Rändern darstellen, und daß die Vorder- und Rückplatte (19, 21) eine Reihe von Aussparungen (23; 27, 28) von Durchlaßkanalen aufweisen, durch welche der Strömungsmittelfluß von einer der öffnungen zur benachbarten
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    >■ 4^<
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    -öffnung/in Richtung des Ströinungsmittelflusses erfolgt, wobei die Kanten der Aussparungen ebenfalls eine Reihe von scharfkantigen Händern darstellen,,
    8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß ein System von Kanälen und Querkanälen für den Durchfluß eines Kühlmittels vorgesehen ist, wobei die Kanäle und die Querkanäle in der Torder- und Rückplatte (19? 21) ausgebildet sind.
    9. Verfahren, sum Mischen von strömenden Medien, dadurch gekennzeiohnets daß die strömenden Medien von einem Einlaß (13) über einen verschlungenen Kanal zu einem Auslaß (18) geführt werden,
    LO, Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Richtung des verschlungenen Kanales senkrecht verläuft, und daß der Strömungsmittelfluß in Aufwärtsrichtung erfolgt.
    ιotta?η
DE19671557038 1966-07-20 1967-07-18 Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von fließfähigen Medien Expired DE1557038C (de)

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GB32630/66A GB1173302A (en) 1966-07-20 1966-07-20 Mixing Device and Mixing Method for Fluids
GB3263066 1966-07-20
DEB0093519 1967-07-18

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1557038A1 true DE1557038A1 (de) 1972-02-10
DE1557038B2 DE1557038B2 (de) 1972-08-31
DE1557038C DE1557038C (de) 1973-03-22

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US3417967A (en) 1968-12-24
DE1557038B2 (de) 1972-08-31
BE701614A (de) 1968-01-02
SE330371B (de) 1970-11-16
GB1173302A (en) 1969-12-10

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