DE2305322A1 - STEAM GENERATOR WITH PREHEATER - Google Patents

STEAM GENERATOR WITH PREHEATER

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DE2305322A1
DE2305322A1 DE19732305322 DE2305322A DE2305322A1 DE 2305322 A1 DE2305322 A1 DE 2305322A1 DE 19732305322 DE19732305322 DE 19732305322 DE 2305322 A DE2305322 A DE 2305322A DE 2305322 A1 DE2305322 A1 DE 2305322A1
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DE
Germany
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steam generator
feed water
tubes
water line
space
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DE19732305322
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Heiner Klein
Herbert Krips
Erich Socha
Friedrich-Wilhelm Dipl I Stech
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Balcke Duerr AG
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Balcke Duerr AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/023Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers with heating tubes, for nuclear reactors as far as they are not classified, according to a specified heating fluid, in another group
    • F22B1/025Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers with heating tubes, for nuclear reactors as far as they are not classified, according to a specified heating fluid, in another group with vertical U shaped tubes carried on a horizontal tube sheet
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

DampSerzeuger mit Vorwärmer Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger mit einem innerhalb des vorzugsweise zylindrischen Mantels angeordneten Vorwärmteil, wobei der Dampferzeuger U-förmig gebogene Austauscherrohre enthält, die in einer Rohrscheibe sitzen und durch die das Heizmedium geleitet wird.Steam generator with preheater The invention relates to a steam generator with a preheating part arranged within the preferably cylindrical shell, wherein the steam generator contains U-shaped bent exchanger tubes, which in a Seat tube disc and through which the heating medium is passed.

Dampferzeuger dienen bekanntlich zur Verdampfung von Speisewasser. Dieses tritt mit einer Temperatur in den Dampferzeuger ein, die beträchtlich unterhalb der Verdampfungstemperatur liegen kann. Um eine Verdampfung zu erreichen, ist es erforderlich, das Speisewasser zunächst bis zur Verdampfungstemperatur vorzuwärmen. Es ist bekannt, zu diesem Zweck einen bestimmten Teil des Dampferzeugers konstruktiv so auszubilden, daß das Speisewasser mit gutem Wirkungsgrad aufgewärmt wird. Zum Stande der Technik gehört ein zylindrischer Dampferzeuger mit geraden, von einem zum anderen Ende verlauf enden Austauscherrohren, bei dem die Vorwärmung des Speisewassers in einem Ringkanal erfolgt, der von einem Innenrohr und einer Wandung gebildet wird, die das Rohrbündel umgibt.It is well known that steam generators are used to evaporate feed water. This enters the steam generator at a temperature that is considerably below the evaporation temperature. To achieve evaporation, it is It is necessary to preheat the feed water up to the evaporation temperature. It is known to construct a certain part of the steam generator for this purpose to be trained so that the feed water is warmed up with good efficiency. To the The prior art includes a cylindrical steam generator with straight, from one Exchanger pipes run to the other end, where the feed water is preheated takes place in an annular channel, which is formed by an inner tube and a wall, which surrounds the tube bundle.

Zur Verbesserung der Ausnutzung des Wärmeinhaltes des Primärmedillms ist eine Vorrichtung bekannt geworden, bei der in der Nähe des Bodens des I)ampferzeugers ein von den Heizrohren durchsetzter Speisewasservorwarmer angeordnet ist, der als im Abstand von der Behälterwand gehalterte Kemmer ausgebildet ist. Ferner ist es bekannt, den Vorwärmerteil des Dampferzeugers mit Schikanenblechen auszurüsten, die so angeordnet sind, daß das Speisewasser mit hoher Geschwindigkeit quer zu den Heizrohren an diesen entlangströmt.To improve the utilization of the heat content of the primary medill a device has become known in which in the vicinity of the bottom of the I) ampfergenerator a feed water preheater through which the heating pipes are located is, which is designed as a Kemmer held at a distance from the container wall. Further it is known to equip the preheater part of the steam generator with baffle plates, which are arranged so that the feed water at high speed across the Heating pipes flows along these.

Für stehende Dampferzeuger mit U-förmig gebogenen Austauscherrohren, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, ist bereits vorgeschlagen worden, die Schikanenbleche in halbkreisförmigen Ebenen anzuordnen. Dabei ist es erforderlich, den Vorwärmraum durch ein mittleres Trennblech gegenüber dem benachbarten Raum, in dem bereits eine Verdampfung erfolgt, einwandfrei abzudichten.For standing steam generators with U-shaped bent exchanger tubes, to which the present invention relates has already been proposed, to arrange the baffle plates in semicircular planes. It is necessary to the preheating room through a middle partition plate opposite the neighboring room, in which an evaporation already takes place, to be sealed properly.

Wegen des relativ hohen Durchflußwiderstandes und der hohen Temperaturdifferenz zwischen dem Vorwärmraum und dem Verdampfungsraum unterliegt das mittlere Trennblech beträchtlichen Druck- und Wärmebeanspruchungen.Because of the relatively high flow resistance and the high temperature difference between the preheating space and the evaporation space is subject to the middle partition considerable pressure and heat loads.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, eine Vorrichtung zur Vorwärmung von Speisewasser so in einem stehenden Dampferzeuger mit U-förmig gebogenen Austauscherrohren anzuordnen, daß der Vorwärmteil konzentrisch in dem Dampferzeuger liegt und ein symmetrischer Aufbau sowohl hinsichtlich der Zufuhr des Speisewassers als auch der Zu- und Ableitung des Heizmediums gewährleistet ist.The object on which the invention is based is to provide a Device for preheating feed water in a standing steam generator to arrange with U-shaped bent exchanger tubes that the preheating part is concentric is in the steam generator and a symmetrical structure both in terms of Supply of the feed water as well as the supply and discharge of the heating medium guaranteed is.

Ausgehend von einem stehenden Dampferzeuger mit einem innerhalb des Mantelraumes angeordneten Vorwärmerteil der eingangs beschriebenen Art besteht die Erfindung darin, daß die Speisewasserleitung über Kopf in den Dampferzeuger eintritt und in der Mittelachse bis zu seinem unteren Teil geführt ist, daß die einzelnen U-Rohre des Rohrbündels in an sich bekannter Weise konzentrisch zur mittleren Längsachse des Dampferzeugers angeordnet sind, wobei die warmen Enden in der Nähe des Mantels des Dampferzeugers liegen, während die kalten Enden die zentrale Speisewasserleitung umgeben, daß im unteren Bereich des Dampferzeugers konzentrisch zur Speisewasserleitung eine Trennwand angeordnet ist, die die warmen Enden der U-Rohre von den kalten Enden trennt und den Vorwärmteil umschließt, in dem in an sich bekannter Weise Leitbleche angeordnet sind und daß die zentrale Speisewasserleitung innerhalb des Vorwärmteils mit Schlitzen zum Austritt des zu verdampfenden Wassers versehen ist.Starting from a standing steam generator with an inside of the Shell space arranged preheater part of the type described consists of the Invention is that the feed water line enters the steam generator overhead and in the central axis down to its lower part is that the individual U-tubes of the tube bundle in a known manner concentric to the middle Longitudinal axis of the steam generator are arranged, with the warm ends in the vicinity of the jacket of the steam generator, while the cold ends of the central feed water line surrounded that in the lower area of the steam generator concentric to the feed water line a partition is arranged, separating the warm ends of the U-tubes from the cold ends separates and encloses the preheating part in which, in a manner known per se, baffles are arranged and that the central feed water line within the preheating part is provided with slots for the water to be evaporated to exit.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß der Raum des Dampferzeugers, der vor der Rohrscheibe liegt und in bekannter Weise zur Zu- und Abfuhr des Heizmediums dient, durch eine auf die mittlere Achse zentrierte Trennwand in einen äußeren Raum zur Zufuhr des Heizmediums in die warmen Enden der U-Rohre und in einen innenliegenden Raum zur Abfuhr des Heizmediums aus den kalten Enden der U-Rohre unterteilt ist. Die Trennwand kann dabei erfindungsgemäß die Form eines abgedeckten Zylinders haben oder halbkugelförmig ausgebildet sein, wobei der innenliegende Raum über ein Eompensationsstück mit dem Austrittsstutzen verbunden ist.The invention also provides that the space of the steam generator, the is in front of the pipe disc and in a known manner for supplying and removing the heating medium serves, through a partition centered on the central axis into an outer space for supplying the heating medium into the warm ends of the U-tubes and into one inside Space for removing the heating medium from the cold ends of the U-tubes is divided. According to the invention, the partition wall can have the shape of a covered cylinder or hemispherical, with the interior space via a compensation piece is connected to the outlet nozzle.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die zentral angeordnete Speisewasserleitung bis zur Rohrscheibe durchgeführt und mit dieser verbunden. Sie kann erfindungsgemäß mit einem Hüllrohr umgeben sein, das gleichzeitig als Anker zum Abstützen einer Tragplatte für die Grobabscheider dient0 Die Vorteile eines in dieser Weise ausgebildeten Dampferzeugers sind vor allem darin zu selben, daß die Strömung innerhalb des Dampferzeugers über die ganze Fläche des Apparates symmetrisch ist, wodurch nicht nur der Verdampfungsprozeß, sondern auch die sich an die Verdampfungszone anschließende Abscheidung begünstigt wird.According to a further feature of the invention is the centrally arranged Feed water line passed through to the pipe disc and connected to it. she can be surrounded according to the invention with a cladding tube that doubles as an anchor serves to support a support plate for the coarse separator 0 The advantages of a Steam generators trained in this way are above all to the same thing that the flow inside the steam generator over the entire surface of Apparatus is symmetrical, whereby not only the evaporation process, but also the deposition following the evaporation zone is favored.

Durch die zentrische Anordnung der Speisewasserleitung wird ferner für eine gute Stabilisierung des Rohrbündels gesorgt, die nicht nur für den Betrieb, sondern auch für die Fertigung von großer Bedeutung ist. Die unterschiedliche Ausdehnung zwischen dem Bündel und der Speisewasserleitung wird durch das diese umgebende Hüllrohr ausgeglichen.The central arrangement of the feed water line also ensures good stabilization of the tube bundle, which is not only necessary for the operation, but is also of great importance for production. The different expansion between the bundle and the feedwater line is through the surrounding duct balanced.

Während es bisher notwendig war, auf der Primärseite des Dampferzeugers eine Trennwand anzuordnen, die quer durch die halbkugelförmige Wasserkammer verlief, ist es bei dem Dampferzeuger gemäß vorliegender Erfindung möglich, zwei symmetrisch zueinander angeordnete, auf die Mittelachse des Dampferzeugers zentrierte Räume für die Zu- und Abfuhr des Heizmediums zu bilden. Dadurch ergibt sich zusammen mit der besonderen Aufteilung des Rohrfeldes eine äußerst günstige Temperaturverteilung in der Rohrscheibe, durch die Wärmespannungen weitgehend ausgeglichen und günstiger verteilt werden können.While it was previously necessary on the primary side of the steam generator to arrange a partition that ran across the hemispherical water chamber, it is possible with the steam generator according to the present invention, two symmetrically Spaces arranged in relation to one another and centered on the central axis of the steam generator for the supply and discharge of the heating medium. This results together with the special division of the pipe field an extremely favorable temperature distribution in the pipe disc, largely balanced and cheaper by the thermal stresses can be distributed.

Auf der Zeichnung ist ein Dampferzeuger mit einer Vorrichtung zum Vorwärmen des Speisewassers gemäß vorliegender Erfindung dargestellt.On the drawing is a steam generator with a device for Shown preheating the feed water according to the present invention.

Der Dampferzeuger besteht aus einem äußeren sekundärseitigen Druckmantel 1 und dem inneren, das Rohrbündel umgebenden Mantel, dem sogenannten Umlaufmantel 5. Der Druckmantel 1 ist mit der Rohrscheibe 2 verbunden, an deren Primärseite die Druckschale 3 befestigt ist, über die das Heizmittel zu- -und abgefuhrt wird. Der Raum innerhalb der Druckschale ist durch eine halbkugelförmige Wandung 4 in einen inneren Raum 14 und einen äußeren Raum 15 unterteilt. Die Verbindung des inneren Raumes mit dem in der Wandung der Druckschale angeordneten Austrittsstutzen 16 erfolgt über ein Kompensationsstück 170 Der Eintrittsstutzen ist mit 18 bezeichnet.The steam generator consists of an external pressure jacket on the secondary side 1 and the inner jacket surrounding the tube bundle, the so-called circulating jacket 5. The pressure jacket 1 is connected to the tubular disk 2, on the primary side of which Pressure shell 3 is attached, via which the heating medium is supplied and discharged. Of the Space inside the pressure shell is formed by a hemispherical Wall 4 divided into an inner space 14 and an outer space 15. The connection of the inner space with the outlet nozzle arranged in the wall of the pressure shell 16 takes place via a compensation piece 170. The inlet connection is designated by 18.

Die einzelnen Rohre des Rohrbündels, die in bekannter Weise durch Haltegitter 8 gehalten werden, sind so innerhalb des Umlaufmantels angeordnet, daß die warmen Enden 6a am äußeren Umfang liegen und über die Rohrscheibe 2 mit dem Raum 15 in Verbindung stehen, während die kalten Enden 6b in den Raum 14 münden. Auf diese Weise entsteht ein mittlerer freier Raum, der von den inneren Schenkeln der einzelnen Rohre umgeben ist. In diesem Raum liegt die zentrale Speisewasserleitung 10, die über Eopf in den Dampferzeuger eintritt und mit einem Kompensator 12 außerhalb des Dampferzeugers versehen ist. Die Speisewasserleitung ist von einem Hüllrohr 11 umgeben, das gleichzeitig als Ankerrohr zur Abstützung der tragplatte 13 für die nicht dargestellten Grobabscheider dient. Das Hüllrohr 11 wird mit der Rohrscheibe verbunden, Die Speisewasserleitung endet im unteren Bereich des Dampferzeugers oder ist bis zur Rohrscheibe durchgeführt. In diesem Fall ist sie ebenso wie das Hüllrohr mit Austrittsschlitzen 19 für das vorzuwärmende Speisewasser verbunden.The individual tubes of the tube bundle, which in a known manner Holding grids 8 are held, are arranged within the circumferential jacket that the warm ends 6a are on the outer circumference and over the pipe disc 2 with the Space 15 are in communication, while the cold ends 6b open into space 14. This creates a central free space, that of the inner thighs the individual tubes is surrounded. The central feed water line is located in this room 10, which enters the steam generator via Eopf and with a compensator 12 outside of the steam generator is provided. The feed water line is from a cladding tube 11 surround, which is also used as an anchor tube to support the support plate 13 for the coarse separator, not shown, is used. The cladding tube 11 is with the tube disk connected, the feed water line ends in the lower area of the steam generator or is carried out up to the pipe washer. In this case it is just like the cladding tube connected to outlet slots 19 for the feed water to be preheated.

Die Schlitze befinden sich in einer geeigneten Höhe innerhalb des Vorwärmerteils, der durch den Vorwärmmantel 7 umschlossen wird. Durch die Lage der Schlitze und durch die Anordnung und Ausbildung der Leitbleche kann die Strömung im Vorwärmer so gewählt werden, daß ein wirkungsvoller Spülstrom an der Rohrbodenoberfläche ersichtlich wird. Der Vorwärrmantel 7 erstreckt sich über einen Teil der Länge des Dampferzeugers und umgibt die kalten Enden 6b der U-Rohre. Er endet kurz oberhalb der Rohrscheibe 2 und ist mit Leitblechen 9 versehen, die abwechselnd als an dem Schutzrohr angebrachte Kreisplatten und als an dem Mantel sitzende Ringscheiben ausgebildet sind, die im Abstand übereinander angeordnet sind und sich überschneiden, so daß das aus der Speisewasserleitung austretende Wasser in einer radial nach innen und außen gerichteten Strömung durch den Vorwärmerteil tritt und eine gute Queranströmung der einzelnen Austauscherrohre gewährleistet ist.The slots are at a suitable height within the Preheater part, which is enclosed by the preheating jacket 7. Due to the location of the Slots and the arrangement and design of the baffles allow the flow be selected in the preheater so that an effective flushing flow at the tube sheet surface becomes apparent. The preheating jacket 7 extends over part of the length of Steam generator and surrounds the cold ends 6b of the U-tubes. It ends just above the pipe disc 2 and is provided with baffles 9, which alternate as on the Circular plates attached to the protective tube and as ring disks seated on the jacket are formed, which are arranged at a distance one above the other and overlap, so that the water emerging from the feedwater line in a radially inward direction and outward flow through the preheater part and a good cross flow the individual exchanger tubes is guaranteed.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Das Heizmittel, beispielsweise Wasser mit einer Temperatur von 3200 C und einem Druck von 160 ata, tritt über den Stutzen 18 in den Raum 15 ein und gelangt von dort in die außenliegenden Schenkel der U-Rohre, aus denen es über die kalten Enden 6b in die Kammer 14 austritt, die es über den Stutzen 16 verläßt. Das Speisewasser wird z.B.The device works as follows: The heating means, for example Water with a temperature of 3200 C and a pressure of 160 ata passes through the The connector 18 enters the space 15 and from there it reaches the outer legs the U-tubes from which it exits through the cold ends 6b into the chamber 14, the it leaves via the connecting piece 16. The feed water is e.g.

mit einer Temperatur von 30 C und einem Druck von 70 ata über die Leitung 10 zugeführt und tritt durch die Schlitze in dem Hüllrohr 11 in den Vorwärmerteil ein, den es nach oben und unten durchströmt, wobei die Leitbleche 9 für eine im wesentlichen radiale Strömung Sorge tragen. Das auf diese Weise vorgewärmte Speisewasser tritt aus dem Vorwärmerteil oben und unten aus und gelangt in den eigentlichen Verdampferraum, in dem es verdampft wird. Die Grobabscheidung von mitgerissener Flüssigkeit erfolgt im oberen Teil des Dampferzeugers durch nicht dargestellte Abscheider, die an der Tragplatte 13 befestigt sind.with a temperature of 30 C and a pressure of 70 ata over the Line 10 is supplied and passes through the slots in the cladding tube 11 in the preheater part a, which it flows through up and down, the baffles 9 for an im take care of essential radial flow. The feed water preheated in this way exits the preheater section at the top and bottom and enters the actual evaporator chamber, in which it is vaporized. The coarse separation of entrained liquid takes place in the upper part of the steam generator by separators, not shown, which are attached to the Support plate 13 are attached.

Patentansprüche Claims

Claims (5)

Patentansprüche Stehender Dampferzeuger mit einem innerhalb des vorzugsweise zylindrischen Mantels angeordneten Vorwärmerteil, wobei der Dampferzeuger U-förmig gebogene Austauscherrohre enthält, die in einer Rohrscheibe sitzen und durch die das Heizmedium geleitet wird, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß di e die Speisewasserleitung (10) über Kopf in den Dampferzeuger eintritt und in der Eittelachse bis zu seinem unteren Teil geführt ist, daß die einzelnen U-Rohre (6) des Rohrbündels in an sich bekannter Weise konzentrisch zur mittleren Längsachse des Dampferzeugers angeordnet sind, wobei die warmen Enden (6a) ifl der Nähe des Mantels (5) des Dampferzeugers liegen, während die kalten Enden (6b) die zentrale Speisewasserleitung (10) umgeben, daß im unteren Bereich des Dampferzeugers konzentrisch zur Speisewasserleitung eine Trennwand (7) angeordnet ist, die die warmen Enden der U-Rohre von den kalten Enden trennt und den Vorwärmteil umschließt, in dem in an sich bekannter Weise Leitbleche (9) angeordnet sind und daß die zentrale Speisewasserleitung (10) innerhalb des Vorwärmteils mit Schlitzen (19) zum Austritt des zu verdampfenden Wassers versehen ist. Claims Standing steam generator with one within the preferably cylindrical jacket arranged preheater part, the steam generator U-shaped contains curved exchanger tubes that sit in a tube disc and through the the heating medium is passed, d u r c h e -k e n n n z e i c h n e t that di e the feed water line (10) enters the steam generator overhead and in the The central axis is guided to its lower part, so that the individual U-tubes (6) of the tube bundle in a known manner concentric to the central longitudinal axis of the steam generator are arranged, the warm ends (6a) ifl near the Shell (5) of the steam generator are, while the cold ends (6b) the central Feed water line (10) surround that concentric in the lower region of the steam generator a partition (7) is arranged for the feedwater line, which has the warm ends which separates the U-tubes from the cold ends and encloses the preheating part in which in baffles (9) are arranged in a manner known per se and that the central feed water line (10) inside the preheating part with slots (19) for the outlet to be evaporated Water is provided. 2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum des Dampferzeugers, der vor der Rohrscheibe liegt und in bekannter Weise zur Zu- und Abfuhr des Heizmediums dient, durch eine auf die mittlere Achse zentrierte Trennwand (4) in einen äußeren Raum (15) zur Zufuhr des Reizmediums in die warmen Enden (6a) der U-Rohre und in einen innenliegenden Raum (14) zur Abfuhr des Heizmediums aus den kalten Enden (6b) der U-Rohre unterteilt ist. 2. Steam generator according to claim 1, characterized in that the Space of the steam generator, which is in front of the pipe disc and in a known manner for The supply and discharge of the heating medium is used by a centered on the central axis Partition (4) into an outer space (15) for supplying the stimulating medium to the warm Ends (6a) of the U-tubes and into an interior space (14) for discharging the heating medium is divided from the cold ends (6b) of the U-tubes. 3. Dampferzeuger nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (4) die Form eines abgedeckten Zylinders hat oder halbkugelförmig ausgebildet ist, wobei der innenliegende Raum (14) über ein Kompensationsstück (17) mit dem Austrittsstutzen (16) verbunden ist. 3. Steam generator according to claims 1 and 2, characterized marked, that the partition (4) has the shape of a covered cylinder or hemispherical is formed, the interior space (14) via a compensation piece (17) is connected to the outlet nozzle (16). 4. Dampferzeuger nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zentral angeordnete Speisewasserleitung (10) bis zur Rohrscheibe (2) durchgeführt und mit dieser verbunden ist.4. Steam generator according to claims 1 to 3, characterized in that that the centrally arranged feed water line (10) carried out to the pipe disc (2) and is connected to it. 5. Dampferzeuger nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisewasserleitung (10) von einem Hüllrohr (11) umgeben ist, das gleichzGitig als Anker zum Abstützen einer Tragplatte (13) für die Grobabscheider dient.5. Steam generator according to claims 1 to 4, characterized in that that the feedwater line (10) is surrounded by a cladding tube (11), which at the same time serves as an anchor to support a support plate (13) for the coarse separator.
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