DE1947413A1

DE1947413A1 - Getter pump for creating and maintaining a vacuum in closed vessels

Info

Publication number: DE1947413A1
Application number: DE19691947413
Authority: DE
Inventors: Porta Paolo Della; Mario Zucchinelli
Original assignee: SAES Getters SpA
Current assignee: SAES Getters SpA
Priority date: 1968-10-28
Filing date: 1969-09-19
Publication date: 1970-04-30
Also published as: NL163055C; NL6915137A; FR2021693B1; US3609062A; GB1281227A; JPS4917764B1; FR2021693A1

Description

S.A.E.S. GETTERS S.ρ.Α., Via Gallarate, 215 20151 MILANO / ItalienS.A.E.S. GETTERS S.ρ.Α., Via Gallarate, 215 20151 MILANO / Italy

Bezeichnung; Getterpumpe zur Erzeugung und Aufrechter hai tung eines Vakuums in geschlossenen Gefäßen Description; Getter pump for generating and maintaining a vacuum in closed vessels

Die Erfindung betrifft eine Getterpumpe zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines Vakuums in geschlossenen Gefäßen, in denen die Getterpumpe aktive Gase absorbiert; die Erfindung betrifft insbesondere eine Getterpumpe mit einer Mittel· achse und einem nicht verdampfenden Gettermaterial, mit dem eine radial gefaltete Unterlage beschichtet ist.The invention relates to a getter pump for generating and maintaining a vacuum in closed vessels, in which the getter pump absorbs active gases; the invention relates in particular to a getter pump with a means axis and a non-evaporating getter material with which a radially folded base is coated.

Getterpumpen werden in großem Umfang zur Erzeugung und Aufrechterhai tung eines Vakuums in geschlossenen Gefäßen benutzt. Diese Getterpumpen weisen im allgemeinen eine mit einem nicht verdampfenden Gettermaterial beschichtete Unterlage auf. Bei den bekannten Pumpen ist die Unterlage waagerecht gefaltet und dann zu einem Ring geformt, der koaxial um eine mittige Heizvorrichtung angeordnet ist. Im Betrieb erhitzt die Heizvorrichtung die Unterlage und das nicht verdampfende Gettermaterial, so daß dieses für aktive Gase, wie etwa Sauerstoff und Stickstoff, absorptionsfähig wird.Getter pumps are used on a large scale for generating and maintaining sharks used to create a vacuum in closed vessels. These getter pumps generally have a a non-evaporating getter material coated base. In the known pumps, the base is horizontal folded and then formed into a ring coaxially disposed around a central heater. Operational the heating device heats the substrate and the non-evaporating getter material, so that this is suitable for active gases such as such as oxygen and nitrogen, becomes absorbent.

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Das nicht verdampfbare Gettermaterial absorbiert dann diese Gase und verringert dabei den Druck im geschlossenen Gefäß. Diese Pumpen werden zwar in großem Umfange benutzt, sie haben jedoch einige Nachteile, die deren verbreitetere Benutzung begrenzt. So muß man beispielsweise zur Erzielung einer ausreichenden Getterkapazität im allgemeinen mehrere waagerecht gefaltete oder "plissierte", beschichtete Unterlagen anwenden. Diese müssen mit irgend einer äußeren Haltevorrichtung, wie etwa einem zylindrischen Sieb, koaxial um die Heizvorrichtung angeordnet werden. Dieses Sieb behindert den Gasdurchtritt zur fc beschichteten Unterlage und begrenzt dadurch die Absorptionsgeschwindigkeit, die im allgemeinen als Pumpgeschwindigkeit bezeichnet wird. Die Pumpgeschwindigkeit dieser bekannten Vorrichtungen wird ferner aufgrund der Tatsache beschränkt, daß die inneren Oberflächen benachbarter Falten so nahe beieinander liegen, daß ihre Absorptionskapazität beeinträchtigt wird.The non-evaporable getter material then absorbs them Gases and thereby reduces the pressure in the closed vessel. While these pumps are widely used, they have however, some drawbacks that limit their more widespread use. For example, to achieve a sufficient Getter capacitance generally use several horizontally folded or "pleated", coated substrates. These must be coaxial around the heater with some external holding device such as a cylindrical screen to be ordered. This sieve hinders the passage of gas to the fc coated base and thereby limits the absorption speed, which is commonly referred to as the pumping speed. The pumping speed of these known devices is also limited due to the fact that the inner surfaces of adjacent pleats are so close together lie that their absorption capacity is impaired.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neue Getterpumpen zu schaffen, bei denen einer oder mehrere der Nachteile der herkömmlichen Pumpen nicht auftteten. Die Getterpumpen gemäß der Erfindung sollen mit einer großen Absorptionskapazität her- W gestellt werden können und dennoch nur einen einzelnen gefalteten Streifen aufweisen. Die Getterpumpen gemäß der Erfindung sollen eine größere Pumpgeschwindigkeit aufweisen. Ferner soll bei den Getterpumpen gemäß der Erfindung kein äußerer Halter erforderlich sein, um den gefalteten Streifen koaxial um die mittlere Heizvorrichtung herum zu halten. Bei den Getterpumpen gemäß der Erfindung soll im wesentlichen das gesamte Gettermaterial an der Pumpwirkung beteiligt sein.The invention is based on the object of creating new getter pumps in which one or more of the disadvantages of conventional pumps do not arise. The getter pumps according to the invention should be able to be provided with a large absorption capacity manufacturer W and yet have only a single folded strip. The getter pumps according to the invention should have a greater pumping speed. Furthermore, the getter pumps according to the invention should not require an external holder to hold the folded strip coaxially around the central heating device. In the getter pumps according to the invention, essentially all of the getter material should participate in the pumping action.

Die Lösung dieser und weiterer, für den Fachmann auf der Hand liegender oder sich aus der folgenden Beschreibung ergebenderThe solution to this and others that are obvious to the person skilled in the art or result from the following description

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Aufgaben erfolgt bei einer Getterpumpe gemäß der Erfindung dadurch, daß sie eine Mittelachse aufweist und die streifenförmige Unterlage radial gefaltet ist.Objects takes place in a getter pump according to the invention in that it has a central axis and the strip-shaped Pad is folded radially.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung eines der Erläuterung und nicht der Abgrenzung des Erfindungsgedankens dienenden bevorzugten Ausführungsbeispiels, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigt:Further objects, features and advantages of the invention emerge from the subclaims and from the following description one of the explanatory and not the delimitation of the inventive idea serving preferred embodiment, reference being made to the accompanying drawings. In the drawings shows:

Fig. 1 eine Getterpumpe gemäß der Erfindung teilweise aufgeschnitten nach der Linie 1-1 in Fig. 2,Fig. 1 a getter pump according to the invention partially cut open according to the line 1-1 in Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Getterpumpe undFig. 2 is a plan view of the getter pump shown in Fig. 1 and

Fig. 3 eine teilweise aufgebrochene Teilansicht einer herkömmlichen Getterpumpe.Fig. 3 is a partially broken away partial view of a conventional one Getter pump.

Die der Erfindung zugrundeliegende, oben ausführlich dargestellte und weitere Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Schaffung einer Getterpumpe gelöst, bei der die mit dem nicht verdampfbaren Gettermaterial beschichteten Streifen axial gefaltet sind.The objects on which the invention is based, detailed above and other objects are achieved according to the invention by the Creation of a getter pump solved, in which the strips coated with the non-evaporable getter material are folded axially are.

Es wird nun insbesondere auf Fig. 1 Bezug genommen, wo eine Getterpumpe 10 dargestellt ist, die eine Mittelachse und einen oberen Halter 11 sowie einen unteren Halter 12 aufweist. Der obere Halter 11 kann aus einem Stück hergestellt sein, beim dargestellten Ausführungsbeispiel besteht er jedoch aus zwei Stücken, die aneinander befestigt sind. Der obere HalterReferring now more particularly to FIG. 1, a getter pump 10 is shown having a central axis and has an upper holder 11 and a lower holder 12. The upper holder 11 can be made in one piece, in the illustrated embodiment, however, it consists of two pieces which are attached to one another. The top holder

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11 weist eine zylindrische Hülse 13 und einen Flansch 14 auf. Der untere Halter 12 ist gleich gestaltet und weist auch eine Hülse 15 und einen Flansch 16 auf. Die Halter 11 und 12 können an einem Streifen 17 mit irgend welchen geeigneten Mitteln, wie etwa durch Punktschweißung, befestigt sein. Der Streifen 17 ist kreisförmig um die Halter 11 und 12 in Berührung mit den Hülsen 13 und 15 und mit den Flanschen 14 und 16 angeordnet, wobei der Mittelteil des Streifens 17 mit einem nicht verdampfbaren Gettermaterial 18 beschichtet ist. Der Streifen 17 weist zahlreiche gesonderte Segmente 19 auf. Benachbarte Einzel Segmente 19 sind durch überbrückende Befestigungen 20 miteinander verbunden, welche in einem Randstreifen 21 des Streifens 17 liegen, der frei von Gettermaterial ist. Jeweils benachbarte Einzelsegmente 19 sind über die Stege 20 miteinander verbunden, während die nächst benachbarten Einzelsegmente 19 über Stegbefestigungen 22 miteinander verbunden sind, usw. Die Stegbefestigungen oder ÜberbrückungsStege 20 und 22 bilden Falten im Streifen 17, die auf radial zur Mittelachse der Pumpe 10 verlaufenden Linien liegen. Um den Streifen 17 herum sind ein oberes Band 23 und ein unteres Band 24 angeordnet, die am Streifen 17 mit irgend welchen geeigneten Mitteln, wie etwa Schweißpunkten, befestigt sind, welche schematisch durch die Vertiefungen 25 dargestellt sind. Innerhalb des vom Streifen 17 gebildeten Kreises befindet sich eine Heizvorrichtung 30, die aus einem Isolator 31 besteht, um den ein Draht 32 gewickelt ist, der an eine nicht dargestellte Stromquelle angeschlossen werden kann.11 has a cylindrical sleeve 13 and a flange 14. The lower holder 12 is designed in the same way and also has a sleeve 15 and a flange 16. The holders 11 and 12 can attached to a strip 17 by any suitable means such as spot welding. The stripe 17 is arranged in a circle around the holders 11 and 12 in contact with the sleeves 13 and 15 and with the flanges 14 and 16, the central part of the strip 17 being coated with a non-evaporable getter material 18. The stripe 17 has numerous separate segments 19. Adjacent individual segments 19 are secured by bridging fastenings 20 connected to one another, which lie in an edge strip 21 of the strip 17 which is free of getter material. Respectively Adjacent individual segments 19 are connected to one another via the webs 20, while the next adjacent individual segments 19 are connected to one another via web fastenings 22, etc. The web fastenings or bridging webs 20 and 22 form Creases in the strip 17 which lie on lines running radially to the central axis of the pump 10. Around the strip 17 an upper band 23 and a lower band 24 are arranged, which are attached to the strip 17 by any suitable means, such as for example welding points, which are shown schematically by the depressions 25. Inside the from the strip 17 there is a heating device 30, which consists of an insulator 31 around which a wire 32 is wound, which can be connected to a power source, not shown.

Der Streifen 17 kann aus irgend einem geeigneten Material bestehen, er besteht jedoch vorzugsweise aus Metall, wie etwa Eisen oder rostfreiem Stahl, welche weicher als das Gettermaterial 18 sind. Das Gettermaterial 18 kann irgend ein be-The strip 17 may be made of any suitable material, but is preferably made of metal such as Iron or stainless steel, which are softer than the getter material 18. The getter material 18 can be any

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kanntes, nicht verdampfbares Gettermaterial sein, beispielsweise unter anderem Zirkon, Titan, Tantal oder Niob, ebenso wie Legierungen von zwei oder mehr der obigen Elemente. Ein bevorzugtes Gettermaterial 18 ist eine Legierung aus Zirkon und Aluminium, die 5 bis 30 Gew.-% Aluminium und im Rest Zirkon und besonders vorzugsweise 16% Aluminium und 84% Zirkon enthält; diese Legierung wird unter der Handelsbezeichnung St 101 von der S.A.E.S. Getters S.ρ.Α., Mailand, Italien, geliefert.be known, non-evaporable getter material, for example zirconium, titanium, tantalum or niobium, among others, as well such as alloys of two or more of the above elements. A preferred getter material 18 is an alloy of zirconium and aluminum, the 5 to 30 wt .-% aluminum and the balance zircon and particularly preferably 16% aluminum and 84% zircon contains; this alloy is sold under the trade name St 101 by the S.A.E.S. Getters S.ρ.Α., Milan, Italy, delivered.

Das Gettermaterial 18 wird als Pulver benutzt, um ein großes Verhältnis der Oberfläche zur Masse zu erhalten und folglich die Gasabsorption zu erleichtern. Die Körnung des Pulvers ist vorzugsweise derart, daß das Pulver durch ein Standardsieb mit einer freien Maschenweite von 130 Mikron hindurchtritt. Das Pulver wird am Streifen 17 durch irgend welche geeigneten Mittel, wie etwa Aufwalzen oder Pressen, befestigt, wobei die Gesamtoberfläche des Pulvers nicht wesentlich verringert wird.The getter material 18 is used as a powder in order to obtain a high surface area to mass ratio and consequently to facilitate gas absorption. The grain size of the powder is preferably such that the powder passes through a standard sieve passes through with a free mesh size of 130 microns. The powder is on the strip 17 by any suitable means such as rolling or pressing, which does not significantly reduce the total surface area of the powder will.

Im Betrieb wird die Pumpe 10 in einer zu evakuierenden Röhre oder einem zu evakuierenden Gefäß angeordnet und der Draht wird vorzugsweise außerhalb des Gefäßes in Reihe mit einem SchaLter an eine nicht dargestellte Stromquelle angeschlossen. Das Gefäß wird dann mit irgend welchen geeigneten Mitteln, wie etwa einer mechanischen Pumpe, einer Zeolithpumpe, einer Ionenpumpe oder einer Diffusionspumpe so weit wie möglich evakuiert, um die Purapkapazität der Pumpe 10 zu bewahren. Zur Aktivierung der Pumpe 10 derart, daß diese die verbliebenen aktiven Gase gettert, wird der Schalter geschlossen, so daß der Draht 32 sich erhitzt. Diese Hitze wird auf den Streifen 17 und das Gettermaterial 18 abgestrahlt, wobei dasIn operation, the pump 10 and the wire are arranged in a tube to be evacuated or a vessel to be evacuated is preferably connected in series with a switch to a power source (not shown) outside the vessel. The vessel is then by any suitable means such as a mechanical pump, a zeolite pump, a Ion pump or a diffusion pump evacuated as much as possible in order to preserve the purap capacity of the pump 10. To activate the pump 10 in such a way that it gets the remaining active gases, the switch is closed, see above that the wire 32 heats up. This heat is radiated onto the strip 17 and the getter material 18, the

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Gettermaterial 18 auf bekannte Weise dadurch aktiviert wird, daß zuvor absorbierte Gase in die Mitte jedes Gettermaterial partikels getrieben werden, so daß eine frische und reine, gasabsorptionsfähige Oberfläche zurückbleibt. Die Stromzufuhr zum Draht 32 wird derart gesteuert, daß das Gettermaterial auf einer Temperatur von 600 bis 900 C und vorzugsweise von 700 bis 800 C gehalten wird. Bei Temperaturen unter diesem ttfeitenBereich erfolgt die Aktivierung für die Praxis zu langsam, während bei Temperaturen über diesem Bereich eine Sinterung der Gettermaterialpartikel zugleich mit einer Diffusion des Metalls des Streifens 17 aufzutreten beginnt, wobei diese beiden Erscheinungen die Gasabsorptionsfähigkeit des Gettermaterials 18 verringern.Getter material 18 is activated in a known manner by that previously absorbed gases are driven into the center of each getter material particle, so that a fresh and pure, gas-absorbent surface remains. The power supply to the wire 32 is controlled so that the getter material at a temperature of 600 to 900 C and preferably from 700 to 800 C. At temperatures below this deep range, the activation is too slow for practice, while at temperatures above this range, the getter material particles are sintered at the same time as diffusion of the metal of the strip 17 begins to occur, these two phenomena being the gas absorption capacity of the getter material 18 decrease.

Nachdem das Gettermaterial 18 einmal aktiviert worden ist, bleibt dieses bei Raumtemperatur gasabsorptionsfähig, man kann jedoch die Gasabsorptionsgeschwindigkeit dadurch erhöhen, daß man das Gettermaterial 18 auf die oben beschriebene Weise oder besonders vorzugsweise auf Temperaturen zwischen 250 und 400 G erhitzt, um die Entwicklung von Wasserstoff zu vermeiden, der im Gettermaterial als feste Lösung infolge vorangegangener Wasserstoffabsorption vorhanden sein kann. Das Gettermaterial 18 bleibt nach Beendigung der Erhitzung gasabsorptionsfähig und absorbiert weiterhin Gase, die während des nachfolgenden Betriebs des Systems entwickelt werden. Man kann auch andere Verfahren zum Heizen des Streifens 17 anwenden, indem man beispielsweise einen Strom durch den Streifen 17 leitet,After the getter material 18 has been activated once, If this remains gas-absorbent at room temperature, you can however, increase the gas absorption rate by that the getter material 18 in the manner described above or, particularly preferably, at temperatures between 250 and 400 G heated in order to avoid the development of hydrogen, which in the getter material as a solid solution as a result of previous Hydrogen absorption may be present. The getter material 18 remains gas-absorbent after the end of the heating and continues to absorb gases evolved during subsequent operation of the system. One can also use other methods of heating the strip 17, for example by passing a current through the strip 17,

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung zeigen sich deutlich bei einer Betrachtung der Fig. 3, die eine teilweise aufgebrochene Teilansicht einer für die herkömmlichen Pumpen typischen Pumpe 40 zeigt. Die Pumpe 40 besteht aus einem oberenThe advantages of the present invention become clear when considering FIG. 3, which is a partially broken away Fig. 4 shows a partial view of a pump 40 typical of the conventional pumps. The pump 40 consists of an upper one

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Halter 41 und mehreren waagerecht gefalteten Streifen 42 und 43, die alle mit Gettermaterial 44 beschichtet sind. Die Streifen 42 und 43 werden von einem Sieb 45 koaxial um eine nicht dargestellte, mittig angeordnete Heizvorrichtung gehalten. Die einzelnen Teile jedes Streifens 42 und 43 sind durch schmale Überbrückungsstege 46 miteinander verbunden. Die Pumpgeschwindigkeit wird durch den vom Sieb 45, und dem Halter 41 verursachten Strömungswiderstand gegen die Gasströmung weiter verringert. Aus Fig. 1 erkennt man, daß bei der Pumpe 10 gemäß der Erfindung ein entsprechendes Sieb oder ein entsprechender Deckel nicht erforderlich sind. Die einzelnen Abschnitte 19 des Streifens 17 befinden sich im Abstand voneinander, so daß das gesamte Gettermaterial 18 bei der Gasabsorption wirksam ist.Holder 41 and several horizontally folded strips 42 and 43, all of which are coated with getter material 44. the Strips 42 and 43 are held by a sieve 45 coaxially around a centrally arranged heating device, not shown. The individual parts of each strip 42 and 43 are connected to one another by narrow bridging webs 46. The pumping speed is continued by the flow resistance against the gas flow caused by the sieve 45 and the holder 41 decreased. From Fig. 1 it can be seen that in the pump 10 according to the invention, a corresponding sieve or a corresponding one Lids are not required. The individual sections 19 of the strip 17 are at a distance from one another, so that all of the getter material 18 is effective in absorbing gas.

Die Getterpumpen gemäß der Erfindung verwendet man als Ergänzungen zu Zerstauberionenpumpen und Diffusionspumpen und man kann sie zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines Vakuums in kontinuierlich abgepumpten Vakuumsystemen ebenso wie in absorbierten Vakuumsystemen verwenden. Diese Pumpen kann man auch dauernd in Klystronröhren und Bildverstärkerröhren als sogenannte Anhangpumpen verwenden.The getter pumps according to the invention are used as supplements to atomizing ion pumps and diffusion pumps and man it can be used to create and maintain a vacuum in continuously pumped vacuum systems as well as in absorbed ones Use vacuum systems. These pumps can also be used continuously in klystron tubes and image intensifier tubes as so-called Use attachment pumps.

Die Erfindung wurde hier im einzelnen mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, daß diese Ausführungsformen im Rahmen des Erfindungsgedankens durch den Fachmann vielfältig abgewandelt werden können.The invention has been described in detail herein with reference to preferred embodiments. It goes without saying, however, that these embodiments are within the scope of the inventive concept can be modified in many ways by the person skilled in the art.

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Claims

EXPECTATIONS

flj getter pump for generation and maintenance a vacuum in closed vessels through a non-evaporating getter material attached to a strip-shaped Pad is attached, characterized in that it has a central axis and the strip-shaped pad (17) is folded radially.

2. Getter pump according to claim 1, characterized in that the folds (20, 22) of the folded strip (17) at opposite ends of the getter pump (10) and on lines extending radially away from the central axis lie.

3. Getter pump according to claim 1, characterized by an upper and a lower holder (11, 12), the both preferably consist of a cylinder sleeve (13, 15) to which a flange (14, 16) is attached.

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4. Getterpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmige Unterlage (17) des nicht verdampfbaren Gettermaterials (18) mehrere koaxial angeordnete, im wesentlichen parallele, gesonderte Segmente (19) aufweist, wobei jeweils benachbarte Segmente im Wechsel einmal an einem und einmal am anderen Ende aneinander befestigt sind, und daß die Enden der gesonderten Segmente auf dem oberen und unteren Halter (11, 12) ruhen.4. Getter pump according to one of the preceding claims, characterized in that the strip-shaped The base (17) of the non-evaporable getter material (18) has a plurality of coaxially arranged, essentially parallel, separate segments (19), each of which is adjacent Segments are fastened to one another alternately once at one end and once at the other end, and that the ends of the separate segments on the upper and lower holder (11, 12) rest.

5. Getterpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine mittig angeordnete Heizvorrichtung (30-32) sowie ein oberes und ein unteres, jeweils die Segmente umschlingendes Band (23, 24) aufweist.5. Getter pump according to one of the preceding claims, characterized in that it has a centrally arranged heating device (30-32) and an upper and a has the lower band (23, 24) wrapping around the segments.

6. Getterpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial (18) eine Zirkon-Aluminium-Legierung ist.6. Getter pump according to one of the preceding claims, characterized in that the getter material (18) is a zirconium-aluminum alloy.

7. Getterpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial (18) eine Legierung aus7. Getter pump according to claim 6, characterized in that the getter material (18) consists of an alloy 5 bis 30 Gew.-% Aluminium und im Rest Zirkon ist.5 to 30% by weight is aluminum and the remainder is zirconium.

8. Getterpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial (18) eine Legierung aus 16% Aluminium und 84% Zirkon ist.8. Getter pump according to claim 7, characterized in that the getter material (18) is made of an alloy 16% aluminum and 84% zircon.

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