DE29609831U1 - Device for pouring liquids into containers in portions - Google Patents
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Description
KRONES AG pat-ha/695-DEKRONES AG pat-ha/695-EN
Hermann Kronseder 3. Juni 1996Hermann Kronseder 3 June 1996
Maschinenfabrik
93068 NeutraublingMachine factory
93068 Neutraubling
Vorrichtung zum portionsweisen Einfüllen von FlüssigkeitenDevice for portion-wise filling of liquids
in Behälterin container
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum portionsweisen Einfüllen von Flüssigkeiten in Behälter, insbesondere Flaschen oder Dosen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for portion-wise filling of liquids into containers, in particular bottles or cans, according to the preamble of claim 1.
Es ist bereits eine derartige Vorrichtung bekannt, bei der jede Dosierkammer freistehend auf einem eigenen Ventilblock sitzt, der seinerseits auf dem Rotor befestigt ist (DE-OS 43 12 367). Der Vorratsbehälter ist als Ringleitung ausgebildet und an der Unterseite des Rotors befestigt. Die Füllfunktion dieser bekannten Vorrichtung ist optimal, nicht zuletzt aufgrund der exakten, direkten Ansteuerung der Einlaß- und Auslaßventile durch die Füllstandssonden in den Dosierkammern. Außerdem ist eine dichte Anordnung der Dosierkammer&eegr; und Füllstutzen möglich, was die Voraussetzung für hohe Maschinenleistungen ist. Ungünstig ist jedoch die verwinkelte, offene Bauweise, die eine zuverlässige Außenreinigung bzw. Desinfektion der Vorrichtung stark erschwert.Such a device is already known, in which each dosing chamber sits free-standing on its own valve block, which in turn is attached to the rotor (DE-OS 43 12 367). The storage container is designed as a ring line and attached to the underside of the rotor. The filling function of this known device is optimal, not least due to the precise, direct control of the inlet and outlet valves by the level sensors in the dosing chambers. In addition, a tight arrangement of the dosing chamber and filling nozzle is possible, which is the prerequisite for high machine performance. However, the angled, open design is disadvantageous, which makes reliable external cleaning or disinfection of the device very difficult.
Ferner ist es bei einer nicht gattungsgemäßen Vorrichtung zum portionsweisen Befüllen von Behältern ohne Füllstandssonden bereits bekannt, die mit höhenbeweglichen Verdrängerkolben versehenen Dosierkammern starr innerhalb eines zylindrischen Vorratsbehälters für die Flüssigkeit anzuordnen (DE-OS 1 607 945). Die mechanisch zwangsgesteuerten kombinierten Ein- und Auslaßventile sowie die Füllstutzen sitzen radial außerhalb bzw. seitlich neben den Dosierkammern, wobei die Ventilstößel durchs Innere des Vorratsbehälters hindurch verlaufen. Zwar ist bei dieser bekannten Vorrichtung aufgrund der "glatten" Außenseite eine gute Reinigung bzw. Desinfektion möglich; der Abstand der Füllstutzen ist jedoch wegen der radial innen liegenden Dosierkammern zwangsläufig relativ groß, so daß die Maschinenleistung eng begrenzt ist.Furthermore, it is already known in a non-generic device for portion-wise filling of containers without level probes to arrange the metering chambers equipped with height-adjustable displacement pistons rigidly within a cylindrical storage container for the liquid (DE-OS 1 607 945). The mechanically positively controlled combined inlet and outlet valves and the filling nozzles are located radially outside or to the side next to the metering chambers, with the valve tappets running through the interior of the storage container. Although this known device allows for good cleaning and disinfection due to the "smooth" outside, the distance between the filling nozzles is inevitably relatively large due to the radially inside metering chambers, so that the machine's performance is strictly limited.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung mit einfachen Mitteln und unter Beibehaltung der dichten Anordnung der Füllstutzen die Reinigungsmöglichkeit für die Außenbereiche spürbar zu verbessern.The invention is based on the object of noticeably improving the cleaning options for the outdoor areas in a generic device using simple means and while maintaining the tight arrangement of the filling nozzles.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the features specified in the characterizing part of claim 1.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sitzen sowohl die Füllstandssonden als auch die Verbindungsgestänge der Auslaßventile innerhalb der Dosierkammern, die wiederum innerhalb des Ringkessels angeordnet sind. Dessen Außenseite ist daher weitgehend frei von Anbauten und Schmutzecken und somit gut zu reinigen. Außerdem ist aufgrund derIn a device according to the invention, both the fill level probes and the connecting rods of the outlet valves are located inside the dosing chambers, which in turn are arranged inside the ring bowl. Its outside is therefore largely free of attachments and dirt corners and is therefore easy to clean. In addition, due to the
verschachtelten, kompakten Bauweise eine dichte Anordnung der Dosierkammern und Füllstutzen möglich, wodurch die Transportgeschwindigkeit für die Behälter niedrig bzw. die Leistung der Füllvorrichtung hoch gehalten werden kann.The nested, compact design enables a dense arrangement of the dosing chambers and filling nozzles, which means that the transport speed for the containers can be kept low and the performance of the filling device high.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten. Besonders hervorzuheben ist die Weiterbildung nach Anspruch 6. Sie ermöglicht, daß die Dosierkammern über den Flüssigkeitsspiegel im Ringkessel hinaus gefüllt und so optimal ausgenutzt werden können.Advantageous further developments of the invention are contained in the subclaims. The further development according to claim 6 is particularly noteworthy. It enables the dosing chambers to be filled above the liquid level in the ring bowl and thus to be used optimally.
Im Nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is described below with reference to the drawings. They show:
Fig. 1 die teilweise Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Füllen von Dosen,Fig. 1 is a partial plan view of a device for filling cans,
Fig. 2 den Schnitt A B nach Fig. 1.Fig. 2 shows the section A B according to Fig. 1.
Die Vorrichtung 1 nach Fig. 1 und 2 ist zum portionsweisen Einfüllen eines kohlensäurehaltigen Getränks in kontinuierlich transportierte Behälter in Farm von Dosen 3 unter überatmosphärischem Gegendruck P2 eingerichtet. Sie weist einen um eine senkrechte Drehachse 5 umlaufenden Rotor 4 in Form eines Speichenrads auf, an dessen äußerem Rand ein rotationssymmetrischer Ringkessel 3 konzentrisch zur Drehachse 5 befestigt ist.The device 1 according to Fig. 1 and 2 is designed for filling a carbonated beverage in portions into continuously transported containers in the form of cans 3 under superatmospheric counterpressure P2. It has a rotor 4 in the form of a spoked wheel rotating about a vertical axis of rotation 5, to the outer edge of which a rotationally symmetrical ring bowl 3 is attached concentrically to the axis of rotation 5.
Gleichmäßig über den Umfang des Ringkessels 8 verteilt sind mit geringem Abstand zu dessen senkrechter Außenwand sowieEvenly distributed over the circumference of the ring bowl 8, with a small distance to its vertical outer wall and
untereinander aus zylindrischen Rohrstücken bestehende Dosierkammern 6 in senkrechter Lage fixiert. Die Dosierkammern 6 sind einerseits mit dem horizontalen Boden und andererseits mit dem horizontalen, lösbaren Deckel des Ringkessels 8 flüssigkeitsdicht verbunden. An der Unterseite des Ringkessels 8 sitzt in exzentrischer Position zur darüber befindlichen Dosierkammer 6 jeweils ein Füllstutzen 10 mit einer kurvengesteuerten, höhenbeweglichen Zentrierglocke 19. Durch einen in den Boden der Dosierkammer 6, gebildet durch den Boden des Ringkessels 8, einmündenden senkrechten Kanal 14 ist die Dosierkammer 6 auf strömungsgünstig kürzestem Weg mit dem konischen Auslauf des Füllstutzens 10 verbunden.Dosing chambers 6, consisting of cylindrical pipe sections, are fixed in a vertical position. The dosing chambers 6 are connected in a liquid-tight manner to the horizontal base on the one hand and to the horizontal, removable cover of the ring bowl 8 on the other. On the underside of the ring bowl 8, in an eccentric position to the dosing chamber 6 above it, there is a filling nozzle 10 with a cam-controlled, height-adjustable centering bell 19. The dosing chamber 6 is connected to the conical outlet of the filling nozzle 10 by the shortest path for optimal flow through a vertical channel 14 that opens into the base of the dosing chamber 6, formed by the base of the ring bowl 8.
Im rotationssymmetrischen Kanal 14 ist dicht über dem Auslauf des Füllstutzens 10 ein konisch verengter Ventilsitz 20 ausgebildet, der mit einem höhenbeweglich im Kanal 14 angeordneten Ventilkörper 21 zusammenwirkt. Der Ventilsitz 20 und der Ventilkörper 21 bilden das Auslaßventil 9, über welches die Dosierkammer 6 mit dem Füllstutzen 10 verbunden ist. An der Unterseite des Ventilkörpers 21 ist ein kurzes Rückgasrohr 22 angeordnet, während sich an der Oberseite eine rohrförmige Verlängerung 23 anschließt, die sich durch den Kanal 14 hindurch ins Innere der Dosierkammer 6 bis dicht unter den Deckel des Ringkessels 8 erstreckt.In the rotationally symmetrical channel 14, just above the outlet of the filling nozzle 10, a conically narrowed valve seat 20 is formed, which interacts with a valve body 21 arranged vertically in the channel 14. The valve seat 20 and the valve body 21 form the outlet valve 9, via which the metering chamber 6 is connected to the filling nozzle 10. A short return gas pipe 22 is arranged on the underside of the valve body 21, while a tubular extension 23 is connected to the top, which extends through the channel 14 into the interior of the metering chamber 6 until just below the cover of the ring bowl 8.
Am Übergang von dem Ventilkörper 21 zur Verlängerung 23 ist ein weiterer konischer Ventilsitz 24 ausgebildet, der zusammen mit einer höhenbeweglich in der Verlängerung 23 geführten Ventilnadel 25 das Spanngasventil 2 bildet. DieAt the transition from the valve body 21 to the extension 23, a further conical valve seat 24 is formed, which together with a valve needle 25 guided vertically in the extension 23 forms the clamping gas valve 2. The
Ventilnadel 25 ragt nach oben aus der Verlängerung 23 heraus, durchdringt beweglich den Deckel der Dosierkammer 6, gebildet durch den Deckel des Ringkessels 8 und ist mit dem auf diesem befestigten Betätigungsorgan 13 des Auslaßventils 9 in Form eines Pneumatikzylinders verbunden. Durch eine erste Druckfeder 27 in der Dosierkammer 6 wird die Verlängerung 23 und durch eine zweite Druckfeder 28 die Ventilnadel 25 nach oben hin vorgespannt. Ist das Betätigungsorgan 13 entlüftet, wird durch die beiden Druckfedern 27, 28 sowohl das Auslaßventil 9 als auch das Spanngasventil 2 geöffnet bzw. offen gehalten. Ist das Betätigungsorgan 13 mit Druckluft beaufschlagt, so wird entgegen der Kraft der Druckfedern 27, 28 über die Ventilnadel 25 das Spanngasventil 2 direkt und das Auslaßventil 9 indirekt geschlossen bzw, geschlossen gehalten. Die Ventilnadel 25 bildet so zusammen mit dem Ventilsitz 24 und der Verlängerung 23 ein Verbindungsgestänge 12, durch welches das unter der Dosierkammer 6 angeordnete Auslaßventil 9 mit dem über der Dosierkammer 6 angeordneten Betätigungsorgan 13 durch die Dosierkammer 6 hindurch mechanisch verbunden sind.Valve needle 25 protrudes upwards from the extension 23, movably penetrates the lid of the metering chamber 6, formed by the lid of the ring bowl 8, and is connected to the actuating element 13 of the outlet valve 9 in the form of a pneumatic cylinder attached to it. The extension 23 is pre-tensioned upwards by a first compression spring 27 in the metering chamber 6 and the valve needle 25 is pre-tensioned upwards by a second compression spring 28. If the actuating element 13 is vented, both the outlet valve 9 and the clamping gas valve 2 are opened or held open by the two compression springs 27, 28. If the actuating element 13 is pressurized with compressed air, the clamping gas valve 2 is closed directly and the outlet valve 9 is closed indirectly or held closed against the force of the compression springs 27, 28 via the valve needle 25. The valve needle 25 thus forms, together with the valve seat 24 and the extension 23, a connecting rod 12, by means of which the outlet valve 9 arranged below the metering chamber 6 is mechanically connected to the actuating element 13 arranged above the metering chamber 6 through the metering chamber 6.
An den Kanal 14 schließt sich seitlich ein horizontaler Querkanal 30 an, der zu einem an der Unterseite des Ringkessels 8 sitzenden Einlaßventil 7 mit einem Betätigungsorgan 31 führt. Über einen weiteren senkrechten Kanal 15, der außerhalb der Dosierkammer 6 ins Innere des Ringkessels 8 einmündet, ist das Einlaßventil 7 mit dem Ringkessel 8 verbunden. Bei geöffnetem Einlaßventil 7 und geschlossenem Auslaßventil 9 besteht so eineA horizontal cross channel 30 is connected to the side of the channel 14, which leads to an inlet valve 7 with an actuating element 31 located on the underside of the ring bowl 8. The inlet valve 7 is connected to the ring bowl 8 via a further vertical channel 15, which opens into the interior of the ring bowl 8 outside the dosing chamber 6. When the inlet valve 7 is open and the outlet valve 9 is closed, there is a
Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Ringkessel 8 und der Dosierkammer 6.Fluid connection between the ring bowl 8 and the dosing chamber 6.
Innerhalb jeder Dosierkammer 6 ist eine Füllstandssonde mit einer senkrechten Führungsstange 17 und einem höhenbeweglich darauf gelagerten Schwimmer 18 angeordnet. Die Füllstandssonde 11 bzw. Führungsstange 17 ist gegenüber der Mittelachse der Dosierkammer 6 zur Drehachse 5 hin seitlich versetzt. Das Verbindungsgestänge 12 ist entsprechend radial nach außen hin versetzt, wodurch der Innenraum der Dosierkammer 6 optimal genutzt wird.Inside each dosing chamber 6 there is a level probe with a vertical guide rod 17 and a float 18 mounted on it so that it can move in height. The level probe 11 or guide rod 17 is offset laterally from the center axis of the dosing chamber 6 towards the axis of rotation 5. The connecting rod 12 is offset radially outwards accordingly, whereby the interior of the dosing chamber 6 is used optimally.
Der Deckel des Ringkessels 8 ist über den auf einem gemeinsamen Teilkreis konzentrisch zur Drehachse 5 angeordneten Dosierkammern 6 mit einem gleichfalls konzentrisch zur Drehachse 5 verlaufenden Aufsatz 16 in Form eines Ringkanals bzw. einer Ringleitung mit rechteckigem Querschnitt versehen. Durch die Verbindungsgestänge 12 und die Führungsstangen 17 mit Abstand umgebende Bohrungen im Deckel des Ringkessels 8 ist der Aufsatz 16 mit allen Dosierkammern 6 gasführend verbunden, die so zusammen mit dem Aufsatz 16 einen geschlossenen, vom Inneren des Ringkessels 8 getrennten Druckraum bilden. Dieser ist in der üblichen Weise mittels nicht gezeigter Leitungen, Drehverteiler und Druckregler an eine CO2-QUeIIe angeschlossen, wobei ein für die Abfüllung des Getränks optimaler überatmosphärischer Druck P2 eingeregelt ist. Im Ringkessel 8 bzw. dessen Gasraum ist in entsprechender Weise ein Druck Pl eingeregelt, der um beispielsweise 0,4 bar niedriger ist als der Druck P2. Dies hat zur Folge, daß beiThe lid of the ring bowl 8 is provided with an attachment 16 in the form of a ring channel or a ring line with a rectangular cross-section, which also runs concentrically to the axis of rotation 5, above the dosing chambers 6 arranged on a common pitch circle. The attachment 16 is connected to all the dosing chambers 6 in a gas-conducting manner by means of the connecting rods 12 and the guide rods 17, which bores are spaced apart in the lid of the ring bowl 8. Together with the attachment 16, the chambers form a closed pressure chamber which is separate from the interior of the ring bowl 8. This is connected to a CO 2 source in the usual way by means of lines (not shown), rotary distributors and pressure regulators, whereby an optimum superatmospheric pressure P2 is set for filling the beverage. In the ring vessel 8 or its gas space, a pressure Pl is regulated in a corresponding manner, which is, for example, 0.4 bar lower than the pressure P2. This has the consequence that
geschlossenem Auslaßventil 9 und geöffnetem Einlaßventil 7 jede Dosierkammer 6 auf ein höheres Niveau gefüllt werden kann, als das Getränk im Ringkessel 8, das mittels nicht gezeigter Leitungen, Drehverteiler und Füllstandssonden zugeführt wird.With the outlet valve 9 closed and the inlet valve 7 open, each dosing chamber 6 can be filled to a higher level than the beverage in the ring vessel 8, which is supplied by means of lines, rotary distributors and level probes (not shown).
Wie die Fig. 2 zeigt, sind die Betatigungsorgane 13 der Auslaßventile 9 und die Füllstandssonden 11 am "Deckel" des Aufsatzes 16 befestigt und durch Leitungen mit einer auf dem Rotor 4 angeordneten elektronischen Steuereinrichtung 29 verbunden. An diese sind auch die Betätigungsorgane 31 der Einlaßventile 7 sowie an den Füllstutzen 10 angeordnete Entlastungsventile 26 angeschlossen. Die Steuereinrichtung 29 ist derart eingerichtet, daß sich folgende Funktionsweise ergibt:As shown in Fig. 2, the actuating elements 13 of the outlet valves 9 and the fill level probes 11 are attached to the "cover" of the attachment 16 and are connected by lines to an electronic control device 29 arranged on the rotor 4. The actuating elements 31 of the inlet valves 7 and the relief valves 26 arranged on the filler neck 10 are also connected to this. The control device 29 is set up in such a way that the following function is achieved:
Als erstes wird bei geschlossenem Auslaßventil 9 und geschlossenem Spanngasventil 2 das Einlaßventil 7 geöffnet, so daß das Getränk aus dem Ringkessel 8 über die Kanäle 14, 15, 30 unter Einfluß der Druckdifferenz P2-P1 von unten her in die betreffende Dosierkammer 6 einläuft, bis es einen vorgegebenen oberen Füllstand HO erreicht hat. Der Füllstand HO kann über dem Füllstand H im Ringkessel 8 liegen. Daraufhin wird das Einlaßventil 7 geschlossen und durch das Betätigungsorgan 13 die Ventilnadel 25 des Spanngasventils 29 angehoben. Das als Spanngas dienende CO2 mit dem Druck P2 fließt nun über die Verlängerung 23 und das Rückgasrohr 22 aus dem Aufsatz 16 in eine zu füllende Dose 3 ein, die auf einem zusammen mit dem Rotor 4 umlaufenden Drehtisch 32 steht und durch kurvengesteuertes Absenken derFirst, with the outlet valve 9 and the clamping gas valve 2 closed, the inlet valve 7 is opened, so that the beverage from the ring bowl 8 flows from below through the channels 14, 15, 30 under the influence of the pressure difference P2-P1 into the relevant dosing chamber 6 until it has reached a predetermined upper filling level HO. The filling level HO can be above the filling level H in the ring bowl 8. The inlet valve 7 is then closed and the valve needle 25 of the clamping gas valve 29 is raised by the actuating element 13. The CO2 serving as clamping gas with the pressure P2 now flows through the extension 23 and the return gas pipe 22 from the attachment 16 into a can 3 to be filled, which stands on a rotary table 32 rotating together with the rotor 4 and is lowered by cam-controlled lowering of the
Zentrierglocke 19 gasdicht mit dem Füllstutzen 10 verbunden ist. Sobald Druckausgleich zwischen dem Aufsatz 16 und der Dose 3 vorherrscht, wird durch die entsprechend dimensionierte erste Druckfeder 27 die Verlängerung 23 mit dem Ventilkörper 21 selbsttätig angehoben und somit das Auslaßventil 9 geöffnet. Nun läuft das Getränk über den Füllstutzen 10 in die Dose 3 ein, wobei das Spanngas über das Rückgasrohr 22 und das nach wie vor geöffnete Spanngasventil 2 und die Verlängerung 23 zurück in die Verlängerung 16 strömt, bis in der betreffenden Dosierkammer 6 ein vorgegebener unterer Füllstand HU erreicht ist. Das gewünschte Volumen, definiert durch die Füllhöhe zwischen HO und HU und den Querschnitt der Dosierkammer, ist nunmehr in die Dose 3 eingelaufen. Das Betätigungsorgan 13 drückt jetzt die Ventilnadel 25 gegen ihren Ventilsitz 24 und über die Verlängerung 23 auch den Ventilkörper 21 gegen den Ventilsitz 20. Auslaßventil 9 und Spanngasventil 2 sind damit geschlossen. Nunmehr wird das Entlastungsventil 26 kurzzeitig geöffnet, wodurch der Druck in der Dose 3 auf den Atmosphärendruck abgebaut wird. Die Zentrierglocke 19 wird kurvengesteuert angehoben und die fertig gefüllte Dose 3 wird vom Drehtisch 32 abgenommen.Centering bell 19 is connected gas-tight to the filling nozzle 10. As soon as pressure equalization between the attachment 16 and the can 3 prevails, the extension 23 with the valve body 21 is automatically raised by the appropriately dimensioned first compression spring 27 and thus the outlet valve 9 is opened. The beverage now flows into the can 3 via the filling nozzle 10, with the pressurized gas flowing back into the extension 16 via the return gas pipe 22 and the still open pressurized gas valve 2 and the extension 23 until a predetermined lower filling level HU is reached in the relevant dosing chamber 6. The desired volume, defined by the filling height between HO and HU and the cross section of the dosing chamber, has now flowed into the can 3. The actuating element 13 now presses the valve needle 25 against its valve seat 24 and, via the extension 23, also the valve body 21 against the valve seat 20. The outlet valve 9 and the pressurized gas valve 2 are thus closed. The relief valve 26 is now opened briefly, whereby the pressure in the can 3 is reduced to atmospheric pressure. The centering bell 19 is raised in a cam-controlled manner and the fully filled can 3 is removed from the turntable 32.
Im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Verbindungsgestänge 12 zwischen dem Auslaßventil 9 und seinem Betätigungsorgan 13 im wesentlichen durch die Ventilnadel 25, den Ventilsitz 24 und die Verlängerung gebildet. Es ist jedoch beispielsweise auch möglich, die Verlängerung 23 direkt mit dem Betätigungsorgan 13 zu verbinden und dessen Inneres über ein durch dieIn the above-described embodiment, the connecting rod 12 between the outlet valve 9 and its actuating member 13 is essentially formed by the valve needle 25, the valve seat 24 and the extension. However, it is also possible, for example, to connect the extension 23 directly to the actuating member 13 and to connect its interior via a
Steuereinrichtung 29 betätigtes Ventil mit dem Aufsatz 16 zu verbinden. Auch eine direkte Verbindung durch eine Stange aus Vollmaterial ist möglich, wenn kein Gasaustausch zwischen Dose und Dosierkammer vorliegt, beispielsweise bei atmosphärischen Füllvorrichtungen. Selbstverständlich können auch Verbindungsgestänge 12 und Füllstandssonde 11 hinsichtlich ihrer exzentrischen Lage zur Mittelachse der Dosierkammer 6 miteinander vertauscht werden.Control device 29 actuated valve to connect to attachment 16. A direct connection using a rod made of solid material is also possible if there is no gas exchange between the can and the dosing chamber, for example in the case of atmospheric filling devices. Of course, connecting rod 12 and level probe 11 can also be interchanged with respect to their eccentric position relative to the central axis of the dosing chamber 6.
Claims (11)
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-
1996
- 1996-06-04 DE DE29609831U patent/DE29609831U1/en not_active Expired - Lifetime
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