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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Neuerung betrifft eine Brennerbaugruppe, die eine Heizdüse und eine Kappe umfasst und die für Schweiß- und Schneidbrenner zum Schmelzschweißen, bzw. Brennschneiden, verwendbar ist. Die Neuerung betrifft ebenfalls einen Brenner, der eine derartige Brennerbaugruppe umfasst.
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Bestehender Stand der Technik
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Aus der
EP2063177 ist ein Schneidbrenner bekannt, der einen Brennerkopf umfasst, an dem eine aus einer Schneiddüse, einer Heizdüse und einer Kappe bestehende Brennerbaugruppe angebracht ist, nämlich mittels einer Bajonettverbindung zwischen inneren Nuten der Kappe und entsprechenden, an dem Brennerkopf ausgebildeten Vorsprüngen. Ein Gemisch von Vorheizgasen wird durch einen in dem als Vorheizkopf ausgestalteten Brennerkopf vorgesehenen Durchgang einem sich zwischen der inneren Oberfläche der Heizdüse und der äußeren Oberfläche der Schneiddüse erstreckenden Kanal zugeführt, um anschließend durch diesen Kanal zu einer an dem distalen Ende der Heizdüse ausgebildeten Austrittsöffnung geführt zu werden. Um zu verhindern, dass das Vorheizgas entlang der Kontaktfläche zwischen dem proximalen Ende der Heizdüse und dem Brennerkopf entweicht, ist die genannte Kontaktfläche mit einem als O-Ring ausgestalteten Dichtungsring versehen. Bei einer derartigen Baugruppe ist meisten nur die Heizdüse zu ersetzen. Der O-Ring unterliegt während des Betriebs des Brenners einer thermischen Beanspruchung und häufig wird sogar teilweise angeschmolzen, weshalb er an dem Brennerkopf anhaftet. Bei einem Austausch der Schneiddüse unterliegt der O-Ring einer mechanischen Beanspruchung, so dass er häufig herausfällt oder sehr frühzeitig verschlissen wird und somit seine Funktionsfähigkeit verliert. Darüber hinaus unterliegt bei einem Austausch der Scheindüse auch die oben erwähnte Bajonettverbindung einem erhöhten Verschleiß, was dazu führt das, die Heizdüse nicht mehr vollflächig und dichtend an dem Brennerkopf anliegt.
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Der vorliegenden Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben angeführten Nachteile zu beheben, insbesondere die Lebensdauer der Dichtungsringe zu verlängern, bzw. eine langfristige Funktionsfähigkeit der aus einer Schneiddüse und einer Heizdüse bestehenden Baugruppe sicherzustellen und dabei die Möglichkeit des Entweichens vom Vorheizgas entlang der Anlagefläche zwischen der Heizdüse und dem Brennerkopf auszuschließen.
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Wesen der Neuerung
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Die oben angeführte Aufgabe wird durch eine Brennerbaugruppe erfüllt, die Folgendes umfasst:
- - eine Heizdüse, die einen zur Unterbringung einer Schneiddüse vorgesehenen Hohlraum umfasst und eine innere Oberfläche zur Führung eines Vorheizgases aufweist, wobei die Heizdüse an ihrem proximalen Ende einen Flansch umfasst, dessen proximale Oberfläche an einer distalen Oberfläche des Brennerkopfs anlegbar ist, und
- - eine Kappe, die an dem Brennerkopf anbringbar ist und deren innere Oberfläche mit einem inneren Absatz versehen ist,
wobei die Heizdüse derart in der Kappe untergebracht ist, dass sie mit der distalen Oberfläche des Flansches an dem inneren Absatz der Kappe anliegt,
wobei in dem sich zwischen der distalen Oberfläche des Flansches und dem distalen Ende der Kappe erstreckenden Bereich ein erster Dichtungsring angeordnet ist, der zur Abdichtung der Kontaktfläche zwischen der äußeren Oberfläche der Heizdüse und der inneren Oberfläche der Kappe vorgesehen ist, wobei dieser erste Dichtungsring in einer ersten Dichtungsnut untergebracht ist, die in der äußeren Oberfläche der Heizdüse oder in der inneren Oberfläche der Kappe ausgebildet ist.
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Vorzugsweise ist die Kappe im Bereich ihrer sich zwischen dem proximalen Ende und dem inneren Absatz erstreckenden Oberfläche mit einer zweiten Dichtungsnut versehen, in der ein zweiter Dichtungsring angeordnet ist.
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Vorzugsweise umfasst die Kappe einen Abdeckkörper, in den ein Fixierkörper eingepresst ist, wobei die zweite Dichtungsnut in der inneren Oberfläche des Fixierkörpers ausgebildet ist.
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Vorzugsweise ist die erste Dichtungsnut in einer zylinderartigen Oberfläche der Heizdüse, an welcher Oberfläche die zylinderartige Oberfläche der Kappe anliegt, oder in einer zylinderartigen Oberfläche der Kappe, an welcher Oberfläche die zylinderartige Oberfläche der Heizdüse anliegt, ausgebildet.
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Eine vorteilhafte Ausführung der Baugruppe umfasst ferner eine Schneiddüse, die mit einem durchgehenden Kanal für die Zuführung vom Schneidgas versehen ist und die zumindest teilweise in der Heizdüse untergebracht ist, wobei zwischen der äußeren Oberfläche der Schneiddüse und der inneren Oberfläche der Heizdüse ein ringförmiger Kanal für die Zuführung vom Vorheizgas angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist die Schneiddüse an der äußeren Oberfläche des proximalen Endes mit wenigstens einer ringförmigen Nut versehen ist, in der ein innerer Dichtungsring untergebracht ist.
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Die Kappe ist vorzugsweise an ihrer inneren Oberfläche mit einem Paar von Fixiernuten versehen, die jeweils einen sich ausgehend von der proximalen Oberfläche der Kappe in der distalen Richtung erstreckenden Eintrittsteil, sowie einen an den letzteren anschließenden und sich in der Umfangsrichtung entlang einem kreis- oder schraubenlinienförmigen Abschnitt erstreckenden tragenden Teil, aufweisen.
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Die Eintrittsteile der Fixiernuten sind vorzugsweise gegenüberliegend angeordnet.
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Die oben angeführte Aufgabe wird auch durch einen Brenner erfüllt, der die oben angeführte Brennerbaugruppe und einen Brennerkopf umfasst, an dessen distale Oberfläche die proximale Oberfläche des Flansches der Heizdüse anliegt.
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Bevorzugt liegt die äußere Umfangsfläche des Brennerkopfs an der inneren Oberfläche der Kappe an.
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Unter dem Begriff „proximal“ ist im Sinne der vorliegenden Beschreibung ein Abschnitt oder eine Fläche zu verstehen, der bzw. die in Bezug auf die allgemeine Richtung des Fortschreitens des Schneid- und Vorheizgases näher der Gasquelle (somit weiter entfernt von dem zu schneidenden Werkstück) liegt, wohingegen der Begriff „distal“ einen Abschnitt oder eine Fläche bezeichnet, der bzw. die in Bezug auf die allgemeine Richtung des Fortschreitens des Schneid- und Vorheizgases näher dem zu schneidenden / verschweißenden Werkstück (somit weiter entfernt von der Gasquelle) liegt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die Neuerung ist nachfolgend anhand beispielhafter Ausführungen ausführlicher beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt sind, wobei eine aus einer Schneiddüse, einer Heizdüse und einer Kappe bestehende Brennerbaugruppe in einer axonometrischen geschnittenen Ansicht zeigt, dieselbe, jedoch umgedrehte Brennerbaugruppe in einem Seitenschnitt zeigt und eine Schnittansicht, die dieselbe, jedoch an einen Brennerkopf angeschlossene Brennerbaugruppe enthält.
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Beispielhafte Ausführungsformen der Neuerung
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Die in den beigefügten Zeichnungen dargestellte beispielhafte Ausführungsform der Brennerbaugruppe umfasst eine Schneiddüse 3, die eine von einem Kanal 31 zur Zuführung vom Schneidgas umgebene Längsachse aufweist, wobei der Eintritt dieses Kanals 31 zur Zuführung vom Schneidgas im Bereich des proximalen Endabschnitts der Schneiddüse 3 liegt, wohingegen der Austritt des Kanals im Bereich des distalen Endabschnitts angeordnet ist.
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Der distale Endabschnitt der Schneiddüse 3 weist einen erweiterten Durchmesser auf und an seiner äußeren Seitenfläche ist mit in der Längsrichtung der Schneiddüse 3 verlaufenden Schlitzen 32 derart versehen, dass diese Schlitze 32 Durchgänge zur Zuführung vom Vorheizgas bilden.
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Der proximale Endabschnitt der Schneiddüse 3 ist außenseitig mit einem Paar von ringförmigen Nuten 33 versehen, wobei in jeder dieser Nuten ein innerer Dichtungsring 34 angeordnet ist, der die Kontaktfläche zwischen der Schneiddüse 3 und dem Brennerkopf 7 abdichtet.
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Der distale und mittlere Abschnitt der Schneiddüse 3 werden von einer Heizdüse 2 umgeben, die koaxial zu der Schneiddüse 3 angeordnet ist.
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Der proximale Endabschnitt der Heizdüse 2 ist außenseitig mit einem Flansch 6 versehen, wohingegen er innenseitig eine Aussparung 61 aufweist, die es möglich macht, dass ein Vorheizgas einem zwischen der äußeren Oberfläche der Schneiddüse 3 und der inneren Oberfläche der Heizdüse 2 ausgebildeten Kanal 21 zugeführt wird. Der Austritt des Kanals 21 zur Zuführung vom Vorheizgas ist von den Durchgängen zwischen der inneren Oberfläche des distalen Endes der Heizdüse 2 und den an der äußeren Oberfläche der Schneiddüse 3 angeordneten Schlitzen 32 gebildet.
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Der Flansch 6 der Heizdüse 2 weist eine proximale Fläche auf, die sich in der radialen Richtung erstreckt und an der die entsprechende distale radial Fläche des Brennerkopfs 7 anlegbar ist.
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Die äußere Oberfläche der Heizdüse 2 ist derart ausgestaltet, dass an den Bereich des Flansches 6 zunächst eine sich zu dem distalen Endabschnitt der Heizdüse 2 erstreckende erste zylinderartige Oberfläche, dann eine sich verjüngende erste kegelförmige Oberfläche, ferner eine zweite zylinderartige Oberfläche und abschließend eine sich verjüngende zweite kegelförmige Oberfläche anschließt.
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Zwischen dem Flansch 6 und der ersten kegelförmigen Oberfläche, d.h. in dem Bereich, wo die Heizdüse 2 abgesehen von ihrem Flansch 6 den maximalen Außendurchmesser aufweist, bzw. in dem an dem Flansch 6 anliegenden Bereich, ist in der äußeren Oberfläche der Heizdüse 2 eine erste Dichtungsnut 23 ausgebildet, in der ein erster Dichtungsring 24 untergebracht ist.
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Die Heizdüse 2 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch um ihre Längsachse angeordnet.
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Ferner umfasst die Baugruppe eine Kappe, die zur Anbringung der Heizdüse 2 mit der Schneiddüse 3 an dem Brennerkopf 7 vorgesehen ist. Die Kappe ist von einem Abdeckkörper 11 gebildet, der den proximalen sowie mittleren Abschnitt der Heizdüse 2 umgibt, wobei in den proximalen Endabschnitt des Abdeckkörpers 11 ein Fixierkörper 12 eingepresst ist. Die gegenseitige Lage des Abdeckkörpers 11 und des Fixierkörpers 12 kann zusätzlich mithilfe einer Schweißverbindung, beispielsweise mithilfe von einer oder mehreren Punktschweißungen 11, 12 an der proximalen (radialen) Oberfläche der Kappe gesichert werden.
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Der Abdeckkörper 11 ist mit einem inneren Absatz 15 versehen, der eine radial ringförmige Fläche bildet, an der die distale Oberfläche des Flansches 6 der Heizdüse 2 anliegt.
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Die zwischen dem inneren Absatz 15 und dem distalen Endabschnitt des Abdeckkörpers 11 befindliche Oberfläche des Abdeckkörpers 11 erstreckt sich entlang der äußeren Oberfläche der Heizdüse 2 oder liegt an der letzteren Oberfläche an. Der erste Dichtungsring 24 ist somit innerhalb der ersten Dichtungsnut 23 zwischen der inneren Oberfläche des Abdeckkörpers 11 und der äußeren Oberfläche der Heizdüse 2 eingeklemmt, wobei dieser erste Dichtungsring 24 sicherstellt, dass das Vorheizgas, das aus dem Kanal 21 entlang der proximalen Oberfläche des Flansches 6 in eine sich zwischen dem Abdeckkörper 11 und der äußeren Oberfläche der Heizdüse 2 erstreckende Spalte gelangt, durch diese Spalte hindurch nicht in Richtung zu dem distalen Endabschnitt des Abdeckkörpers 11, bzw. der Heizdüse 2 entweichen kann.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die für den ersten Dichtungsring 24 vorgesehene Dichtungsnut 23 in der inneren Oberfläche des Abdeckkörpers 11 ausgebildet sein.
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Der in dem Abdeckkörper 11 eingepresste Fixierkörper 12 umfasst ein Paar von gegenüberliegend angeordneten Fixiernuten 18, sowie eine zweite Dichtungsnut 13. Jede der das letztgenannte Paar bildenden Fixiernuten 18 weist einerseits einen Eintrittsteil auf, der ausgehend von der proximalen Oberfläche des Fixierkörpers 12 in der distalen oder zumindest teilweise distalen Richtung. d. h. parallel zu der Längsachse der Kappe, oder entlang einer relativ steil steigenden Wendel verläuft, und andererseits einen tragenden Teil, der entlang eines Wendelabschnitts mit einer weniger steilen Steigung gegenüber dem Eintrittsteil verläuft, wobei der tragende Teil alternativ teilweise entlang einer Kreislinie verlaufen, d.h. eine Nullsteigung aufweisen kann.
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Die Eintrittsteile der Fixiernuten 18 sind gegenüberliegend angeordnet. Die in dem Fixierkörper 12 angeordneten Fixiernuten 18 sind als durchgehende Nuten ausgestaltet, so dass ihre Böden von der inneren zylinderartigen Oberfläche des Abdeckkörpers 11 gebildet sind.
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Der Brennerkopf 7 ist mit einem Paar von gegenüberliegend angeordneten, radialen tragenden Vorsprüngen versehen, die in der dargestellten Ausführungsform von den Köpfen 90 der in den Brennerkopf 7 eingeschraubten Schrauben 9 gebildet sind.
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In einer alternativen Ausführungsform können die an dem Brennerkopf 7 angeordneten radialen tragenden Vorsprünge von eingepressten Stiften gebildet sein, gegebenenfalls können diese Vorsprünge als ein untrennbarer Bestandteil des Körpers des Brennerkopfs 7 ausgeführt sein. In einer noch weiteren Ausführungsform kann die Kappe an dem Brennerkopf 7 mittels eines Gewindes angebracht sein.
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Die Größe der Fixiernuten 18 ist entsprechend angepasst, um die Unterbringung von tragenden radialen Vorsprüngen sowie deren Führung bei der Anbringung der Baugruppe an dem Brennerkopf 7 zu ermöglichen.
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Die zweite Dichtungsnut 13 ist ringförmig ausgeführt und zwischen dem distalen Ende des Fixierkörpers 12 und den Fixiernuten 18 angeordnet. Dies in anderen Worten bedeutet, dass die zweite Dichtungsnut 13 zwischen dem proximalen Ende der Kappe und dem inneren Absatz 15 der Kappe außerhalb des Bereichs, an dem der Flansch 6 der Heizdüse 2 anliegt, angeordnet ist. In der zweiten Dichtungsnut 13. ist ein zweiter Dichtungsring angeordnet 14, der die Kontaktfläche zwischen der Kappe, bzw. dem Fixierkörper 12 der Kappe, und der äußeren Seitenfläche des Brennerkopfs 7 abdichtet.
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Dank dieser Anordnung der Dichtungsringe 24, 14 wird das unerwünschte Entweichen des Vorheizgases aus dem Eintrittsbereich des Kanals zur Zuführung vom Vorheizgas entlang der proximalen Oberfläche 6 zu der äußeren Oberfläche der Heizdüse 2 verhindert.
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Der Abdeckkörper 11 ist an der äußeren Oberfläche seines proximalen Endabschnitts mit einer Rändelung versehen, die die Handhabung bei der Befestigung des Körpers zum Brennerkopf 7 oder bei der Trennung desselben vom Brennerkopf 7 vereinfacht.
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Die einzelnen Bauteile der Baugruppe sind aus einem wärmebeständigen Werkstoff, vorzugsweise aus einem Metall, am besten aus einem rostfreien Stahl hergestellt.
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Die Dichtungsringe 24, 14, sowie die inneren Dichtungsringe 34 sind vorzugsweise als O-Ringe, beispielsweise als Gummiringe, ausgeführt.
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Ein Gasgemisch kann sowohl als Vorheizgas als auch als Schneidgas eingesetzt werden.
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Die in dargestellte Baugruppe wird an den Brennerkopf 7 derart angeschlossen, dass zunächst die Schraubenköpfe 90 der Schrauben 9 in die Eintrittsabschnitte der Fixiernuten 18 eingeführt werden und anschließend bis zum Ende des tragenden Abschnitts der jeweiligen Fixiernut 18 verschoben werden. Während des Betriebs unterliegt insbesondere die Schneiddüse 3 einem erhöhten Verschleiß, weshalb eben diese Düse den am häufigsten zu ersetzenden Bauteil darstellt. Falls die Schneiddüse 3 ersetzt werden muss, wird dabei so vorgegangen, dass zunächst die in dargestellte Baugruppe von dem Brennerkopf 7 abgenommen wird. Anschließend wird aus der Baugruppe die Schneiddüse 3 herausgenommen, wobei die gegenseitige Lage der Heizdüse 2 und der Kappe unverändert bleibt. Die Heizdüse 2 bleibt somit innerhalb der Kappe untergebracht, so dass der erste Dichtungsring 24 keinem mechanischen Verschleiß unterliegt. Sogar nach mehrmals wiederholtem Austausch der Schneiddüse 3 kommt es somit zu keinem unerwünschten Entweichen vom Vorheizgas. Der zweite Dichtring 14 wird ebenfalls weniger beansprucht. Einerseits ist dieser Dichtring in einer Seitenwand angeordnet, wo seine mechanische Beanspruchung nicht so hoch ist wie im Falle der Unterbringung eines Bauteils zwischen gegenseitig angepressten Oberflächen innerhalb eines Brenners nach dem bisherigen Stand der Technik. Andererseits kann der zweite Dichtring, ebenfalls im Unterschied zu dem bisherigen Stand der Technik, nicht herausfallen, nachdem der Abdeckkörper 11 entfernt worden ist. Darüber hinaus liegt der zweite Dichtring 14, wiederum im Vergleich zu dem bisherigen Stand der Technik, weiter entfernt von Wärmequellen, was dazu beiträgt, dass auch der zweite Dichtring 14 einem niedrigeren Verschleiß unterliegt und sogar nach einem lang dauernden Betrieb kein unerwünschtes Entweichen vom Vorheizgas verursacht.
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Die oben beschriebene Anordnung stellt somit eine langfristige Funktionsfähigkeit der Dichtungsringe 24, 14 sicher.
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Obwohl mehrere beispielhafte, besonders vorteilhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, wird einen Fachmann offensichtlich sein, dass auch weitere Alternativen zu den oben angeführten technischen Lösungen denkbar sind. Der Umfang des beanspruchten Schutzes beschränkt sich daher nicht auf die genannten beispielhaften Ausführungsformen, sondern sich vielmehr aus den in den beigefügten Patentansprüchen enthaltenen Definitionen ergibt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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