DE3806710A1 - Burner for single-shaft furnaces for the calcination of limestone - Google Patents

Burner for single-shaft furnaces for the calcination of limestone

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Abstract

In order to provide a burner for single-shaft furnaces for the calcination of limestone, consisting of a tubular housing, projecting into the lower orifice of the shaft of the shaft furnace, with fuel-supply lines, air-supply lines and cooling-air lines, the fuel-supply line, the conveying-air supply and the line for the air supply necessary for combustion opening out at the burner head essentially radially towards the shaft wall, which burner, on the one hand, can be operated both with coal dust and with gas, without major conversions being necessary for this purpose, and in which burner, on the other hand, a regulation of the air quantity necessary for combustion is possible independently of the fuel quantity supplied or of the conveying air necessary for conveying the fuel, it is proposed that separate lines (4), which open into the shaft (2) via nozzles (5), be provided for the fuels, if appropriate together with the conveying air necessary for transporting the fuels, and that there be provided for the air necessary for combustion at least a further separate line (6) which opens into a space (7) surrounding the nozzles (5) and, from there, opens, together with the nozzles (5), into the shaft (2) via an outlet gap (8) formed between the nozzles (5) and housing parts. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner für Einschacht­ öfen zum Brennen von Kalkstein, bestehend aus einem rohrförmigen in die untere Öffnung des Schachtes des Schachtofens hineinragenden Gehäuse mit Brennstoff­ zufuhrleitungen, Luftzufuhrleitungen und Kühlluft­ leitungen, wobei die Brennstoffzuleitung, die Förder­ luftzuleitung und die Leitung für die zur Verbrennung notwendige Luftzufuhr am Brennerkopf im wesentlichen radial zur Schachtwandung hingerichtet ausmünden.The invention relates to a burner for a shaft Limestone kilns consisting of one tubular in the lower opening of the shaft of the Shaft furnace protruding housing with fuel supply lines, air supply lines and cooling air lines, the fuel supply line, the conveyor air supply line and the line for combustion air supply to the burner head essentially Open out radially to the shaft wall.

Derartige Brenner sind aus dem Stand der Technik bekannt.Such burners are from the prior art known.

Dabei besteht einerseits ein in sich geschlossener Kühl­ luftkreis, wobei über einen mittig im Brennergehäuse angeordnetes Rohr Kühlluft zugeführt und über ein mit dem Brennergehäuse eine Doppelwandung bildendes weiteres Rohr die Kühlluft abgeführt wird.On the one hand, there is a self-contained cooling system air circuit, with a center in the burner housing arranged pipe supplied with cooling air and with a the burner housing forming a double wall  another pipe the cooling air is discharged.

Desweiteren erfolgt im Stand der Technik die Brenn­ stoffzufuhr, insbesondere bei Kohlenstaub als Brenn­ stoff, über mehrere Zuführleitungen, die gleich­ zeitig die zum Transport des Brennstoffes notwendige Luft sowie die zur Verbrennung notwendige Luft mit­ führen müssen. Die Leitungen münden am Brennerkopf etwa radial gerichtet aus, wobei dort der Brennstoff, die zum Transport des Brennstoffes notwendige Luft sowie die Verbrennungsluft austreten.Furthermore, the burning takes place in the prior art Material supply, especially with coal dust as a fuel fabric, via several feed lines, the same the necessary time to transport the fuel Air as well as the air necessary for combustion have to lead. The lines open at the burner head approximately radially directed, where the fuel, the air necessary to transport the fuel as well as the combustion air leak.

Nachteilig bei dieser Ausbildung ist, daß wegen der erheblichen Luftmengen, die gleichzeitig mit dem Brennstoff transportiert werden müssen, erhebliche Leitungsquerschnitte zur Verfügung gestellt werden müssen. Dies bedingt aber wieder, daß solche Anlagen praktisch nur für Kohlestaubbetrieb nicht aber für Gasbetrieb nutzbar sind, weil die zur Verfügung stehenden Rohrquerschnitte bei Kohlestaubbetrieb so groß gewählt sein müssen, daß ein wirtschaftlicher Gasbetrieb nicht mehr möglich ist, insbesondere deswegen, weil die vorgeschriebene Strömungs­ geschwindigkeit des Gases nicht mehr erreicht werden kann.The disadvantage of this training is that because of significant amounts of air that coincide with the Fuel must be transported significantly Cable cross sections are made available have to. However, this again requires that such systems practically only for coal dust operation but not for Gas operations are usable because of those available standing pipe cross-sections in coal dust operation like this  must be chosen large that an economic Gas operation is no longer possible, especially because of the prescribed flow speed of the gas can no longer be reached can.

Darüber hinaus ergibt sich aus der bekannten Konstruktion die Problematik, daß eine unabhängige Steuerung von Verbrennungsluft einerseits und Förderluft sowie Brennstoff andererseits nicht möglich ist. Diese Tatsache führt zu einer im Ergebnis unbefriedigenden Steuerung des Brennvorganges im Schachtofen.In addition, it follows from the known Construction the problem that an independent Control of combustion air on the one hand and Conveying air and fuel, on the other hand, are not is possible. This fact leads to a result unsatisfactory control of the burning process in the Shaft furnace.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Brenner für Schachtöfen gattungsgemäßer Art zu schaffen, der einerseits sowohl mit Kohlestaub als auch mit Gas betreibbar ist, ohne daß hierzu große Umstellungen notwendig sind, und bei dem andererseits eine Regelung der zur Verbrennung notwendigen Luftmenge unabhängig von der zugeführten Brennstoffmenge bzw. von der zur Förderung des Brennstoffes notwendigen Förderluft möglich ist.Based on this state of the art Invention the object of a burner for To create shaft furnaces of the generic type, the on the one hand both with coal dust and with gas is operable without major changes are necessary, and on the other hand one  Regulation of the amount of air required for combustion regardless of the amount of fuel supplied or of the necessary to promote the fuel Conveying air is possible.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß separate Leitungen für die Brennstoffe gegebenen­ falls zusammen mit der zum Transport der Brennstoffe notwendigen Förderluft vorgesehen sind, die über Düsen in den Schacht münden und daß mindestens eine weitere separate Leitung für die zur Verbrennung notwendige Luft vorgesehen ist, die in einen die Düsen umgebenden Raum einmündet und von dort über einen zwischen den Düsen und Gehäuseteilen gebildeten Austrittsspalt gemeinsam mit den Düsen in den Schacht ausmündet.To achieve this object, the invention proposes that given separate lines for the fuels if together with the fuel transport necessary conveying air are provided, which over Nozzles open into the shaft and that at least one another separate line for the for combustion necessary air is provided, which in a Space surrounding the nozzle and from there one formed between the nozzles and housing parts Exit gap together with the nozzles in the shaft flows out.

Dadurch, daß entgegen dem Stand der Technik nun separate Leitungen einerseits für die Brennstoffe, gegebenenfalls zusammen mit der zum Transport der Brennstoffe notwendigen Förderluft, und andererseits für die zur Verbrennung notwendige Luft vorgesehen sind, ist es möglich die Leitungsquerschnitte, insbesondere der Leitung zum Transport der Brenn­ stoffe, relativ klein zu wählen, so daß der Betrieb sowohl mit festen Brennstoffen möglich ist, die mittels Förderluft transportiert werden als auch mittel gasförmiger Brennstoffe, da die möglich gewordenen geringen Leitungsquerschnitte es ermöglichen auch bei gasförmigen Brennstoffen die vorgeschriebene Strömungsgeschwindigkeit einzustellen.Because now contrary to the prior art separate lines on the one hand for the fuels, if necessary together with that for the transport of the  Fuels necessary conveying air, and on the other hand intended for the air necessary for combustion it is possible to use the cable cross-sections, especially the line for the transport of the Brenn fabrics to choose relatively small, so that the operation is possible with both solid fuels can be transported using conveying air as well medium gaseous fuels as that is possible small cross-sections that have become possible the prescribed also for gaseous fuels Adjust flow rate.

Darüber hinaus ist durch die erfindungsgemäße Ausbildung die Regelung sowohl der zur Verbrennung notwendigen Luftmenge als auch der Brennstoffmenge selbst jeweils unabhängig von der anderen Größe möglich. Durch die Zuführung der zur Verbrennung notwendigen Luft un­ mittelbar an der Austrittsstelle des Brennstoffes aus der Düse wird für den Brennstoff die entsprechende Sauerstoffmenge zur Verfügung gestellt, ohne daß bei einer Erhöhung der Luftsauerstoffmenge auch eine erhöhte Förderleistung des Brennstoffes die Folge wäre.In addition, the training according to the invention the regulation of both those necessary for combustion The amount of air and the amount of fuel itself possible regardless of the other size. Through the Supply of the air necessary for combustion indirectly at the point of exit of the fuel the nozzle becomes the corresponding one for the fuel Amount of oxygen provided without  an increase in the amount of atmospheric oxygen increased delivery capacity of the fuel would.

Eine bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, daß am Brennerkopf eine Hohlkammer ausgebildet ist, die über radiale Öffnungen mit dem Schacht in Verbindung steht, die von den Düsen bzw. Teilen der Brennstoff-Transportleitung durchgriffen ist, welche an den Öffnungen in den Schacht münden und in welche die Luftzufuhrleitung für zur Verbrennung notwendige Luft einmündet.A preferred further development is seen in that a hollow chamber is formed on the burner head, which via radial openings with the shaft in Connection is made by the nozzles or parts of the The fuel transport line is penetrated, which at the openings in the shaft and into which the air supply line for necessary for combustion Air flows out.

Bevorzugt ist ferner vorgesehen, daß Kühlluftleitungen vorgesehen sind, die in Strömungsrichtung gesehen zunächst die Brennstoffleitungen umgeben und nahe dem Brennerkopf, in eine durch einen Doppelmantel des Gehäuses gebildete Rückleitung einmünden, welche Rück­ leitungen über Anschlußleitungen mit der Luftzufuhr­ leitung für die zur Verbrennung notwendige Luft verbunden sind.It is also preferably provided that cooling air lines are provided, seen in the direction of flow first surround the fuel lines and close to that Burner head, in a through a double jacket of the Housing formed return line, which return Lines over connecting lines with the air supply line for the air necessary for combustion  are connected.

Dadurch daß die Kühlluft nach Durchlaufen des Brenners in die Luftzufuhrleitungen eingespeist wird, die die zur Verbrennung notwendige Luft aufnehmen, ist diese zur Verbrennung notwendige Luft vorgewärmt, woraus eine Leistungssteigerung des Brenners und eine Energieersparnis resultiert.Characterized in that the cooling air after passing through the Burner fed into the air supply lines is the air necessary for combustion record, this is necessary for combustion Air preheated, resulting in an increase in performance of the burner and an energy saving results.

Um den Brenner alternativ mit gasförmigen Brenn­ stoffen oder mit festen Brennstoffen in Form von Kohlestaub beschicken zu können, ist vorteilhaft, daß an die Leitung zum Brennstofftransport eine Gaszufuhrleitung bzw. eine Kohlestaub-Förderluft- Leitung anschließbar ist.Alternatively to the burner with gaseous burning substances or with solid fuels in the form of Being able to feed coal dust is advantageous that to the line for fuel transportation one Gas supply line or a coal dust conveying air Line is connectable.

Um die Düsen im Schadenfall leicht austauschen zu können, ist ferner vorgesehen, daß an den Brenn­ stofftransport-Leitungen im Brennerkopf Umlenk­ rohre als Düsen lösbar befestigt sind. To easily replace the nozzles in case of damage can, it is also provided that the Brenn Material transport lines in the burner head deflecting pipes are detachably attached as nozzles.  

Schließlich ist es für den Kalkbrennvorgang vorteil­ haft, daß mehrere Brennstofftransportleitungen gleichmäßig auf den Brennerumfang verteilte Düsen aufweisen, wobei die Hohlkammer am Brennerkopf neben den die Düsen umgebenden Auslaßringspalten noch weitere auf den Umfang des Gehäuses verteilte Auslaß­ öffnungen zwischen den benachbarten Düsen-Auslässen aufweist.Finally, it is advantageous for the lime burning process liable that several fuel transportation lines Nozzles evenly distributed over the circumference of the burner have, the hollow chamber on the burner head next to the outlet ring gaps surrounding the nozzles further outlet distributed around the circumference of the housing openings between the neighboring nozzle outlets having.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.A preferred embodiment of the invention is shown in the drawing and in more detail below described.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 Einen erfindungsgemäßen Brenner schematisch in Seitenansicht, teilweise geschnitten; Fig. 1 A burner according to the invention schematically in side view, partially in section;

Fig. 2 eine Einzelheit in größerem Maßstab in gleicher Ansicht; Figure 2 shows a detail on a larger scale in the same view.

Fig. 3 die Einzelheit gemäß Fig. 2 in Draufsicht. Fig. 3 shows the detail of FIG. 2 in plan view.

Der Brenner 1 für Einschachtöfen zum Brennen von Kalkstein besteht im wesentlichen aus einem rohr­ förmigen, in die untere Öffnung des Schachtes 2 des Schachtofens hineinragenden Gehäuse, welches die Leitungen für Brennstoffzufuhr für Luftzufuhr und für Kühlluft umfaßt.The burner 1 for shaft ovens for burning limestone consists essentially of a tubular, in the lower opening of the shaft 2 of the shaft furnace protruding housing, which includes the lines for fuel supply for air supply and for cooling air.

Am in der Zeichnung oben befindlichen Brennerkopf 3 wird der Brennstoff und die zur Verbrennung notwendige Luft im wesentlichen radial zur Schacht­ wandung hingerichtet abgegeben.At the burner head 3 located in the drawing above, the fuel and the air required for combustion are discharged essentially radially to the shaft wall.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß separate Leitungen 4 für die Brennstoffe gegebenenfalls zusammen mit der zum Transport der Brennstoffe notwendigen Förderluft vorgesehen sind, die über Düsen 5 in den Schacht 2 des Schachtofens offen ausmünden. Zusätzlich ist eine weitere separate Leitung 6 für die zur Verbrennung notwendige Luft vorgesehen, die achsparallel zu den Leitungen 4 und zum Gehäusemantel des Brenners gerichtet ist und zentral mittig im Brennergehäuse angeordnet ist. Die Leitung 6 mündet in einen die Düsen 5 umgebenden Raum 7 ein, welcher über zwischen den Düsen 5 und Gehäuseteilen gebildeten Austritts­ spalten gemeinsam mit den Düsen 5 in den Schacht 2 ausmündet. Der Raum 7 ist am Brennerkopf 3 als Hohl­ kammer ausgebildet, die über radiale Öffnungen 8 mit dem Schacht in Verbindung steht. Diese Öffnungen 8 sind von den Düsen 5 unter Bildung eines Ringspaltes durchgriffen. Zusätzlich sind Kühlluftleitungen 9 vorgesehen, wobei bezüglich aller Leitungen die Strömungsrichtung durch Pfeile angegeben ist.According to the invention it is provided that separate lines 4 for the fuels are optionally provided together with the conveying air necessary for the transport of the fuels, which open out via nozzles 5 in the shaft 2 of the shaft furnace. In addition, a further separate line 6 is provided for the air required for combustion, which is directed axially parallel to the lines 4 and to the housing jacket of the burner and is arranged centrally in the center of the burner housing. The line 6 opens into a space 7 surrounding the nozzles 5 , which splits out into the shaft 2 together with the nozzles 5 via the outlet formed between the nozzles 5 and the housing parts. The space 7 is formed on the burner head 3 as a hollow chamber which is connected to the shaft via radial openings 8 . These openings 8 are penetrated by the nozzles 5 to form an annular gap. In addition, cooling air lines 9 are provided, the direction of flow being indicated by arrows with respect to all lines.

Die Kühlluftleitungen 9 münden unten in das Brenner­ gehäuse 1 ein und sind nahe dem Brennerkopf 3 in eine durch einen Doppelmantel 10 des Schachtes gebildete Rückleitung umgeleitet, welche Rückleitungen über Anschlußleitungen 11 mit der Luftzufuhrleitung 6 für die zur Verbrennung notwendige Luft verbunden. The cooling air lines 9 open into the burner housing 1 below and are diverted near the burner head 3 into a return line formed by a double jacket 10 of the shaft, which return lines are connected via connecting lines 11 to the air supply line 6 for the air required for combustion.

Die vorgewärmte Kühlluft kann damit mindestens teil­ weise in die Luftzufuhrleitung 6 eingespeist werden oder aber sie wird zu anderen Zwecken bei 12 ab­ geleitet. Die Leitungen 4 zum Brennstofftransport sind alternativ an eine Gaszufuhrleitung 13 oder eine Leitung 14 ankoppelbar, die eine Mischung von Kohle­ staub und Förderluft führt.The preheated cooling air can thus at least partially be fed into the air supply line 6 or it is conducted at 12 for other purposes. The lines 4 for fuel transport can alternatively be coupled to a gas supply line 13 or a line 14 which leads to a mixture of coal dust and conveying air.

Wie insbesondere aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, sind am brennerkopfseitigen Ende der Leitungen 4 die Düsen 5 lösbar und damit auswechselbar befestigt. Zudem ist insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, daß mehrere Brennstofftransportleitungen 4 gleichmäßig auf den Brennerumfang verteilt angeordnet sind und entsprechende Düsen 5 aufweisen, wobei die Hohlkammer 7 am Brenner­ kopf 3 neben den die Düsen umgebenden Auslaßring­ spalten 8 noch weitere auf den Umfang des Gehäuses verteilte Auslaßöffnungen 15 zwischen den benachbarten Düsen 5 aufweist, durch welche Öffnungen 15 zur Verbrennung notwendige Luft ausströmen kann. As can be seen in particular from FIGS. 2 and 3, the nozzles 5 are detachably and thus interchangeably attached to the end of the lines 4 on the burner head side. In addition, in particular from Fig. 3 it can be seen that several fuel transport lines 4 are evenly distributed over the circumference of the burner and have corresponding nozzles 5 , the hollow chamber 7 on the burner head 3 in addition to the outlet ring surrounding the nozzles 8 split even more distributed on the circumference of the housing Has outlet openings 15 between the adjacent nozzles 5 , through which openings 15 can flow out air necessary for combustion.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung viel­ fach variabel.The invention is not based on the embodiment limited, but a lot within the scope of the revelation times variable.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.All new, in the description and / or drawing disclosed individual and combination features regarded as essential to the invention.

Claims (6)

1. Brenner für Einschachtöfen zum Brennen von Kalkstein, bestehend aus einem rohrförmigen, in die untere Öffnung des Schachtes des Schachtofens hineinragenden Gehäuse mit Brennstoffzufuhrleitungen, Luftzufuhr­ leitungen und Kühlluftleitungen, wobei die Brennstoff­ zuleitung, die Förderluftzuleitung und die Leitung für die zur Verbrennung notwendige Luftzufuhr am Brenner­ kopf im wesentlichen radial zur Schachtwandung hin­ gerichtet ausmünden, dadurch gekennzeichnet, daß separate Leitungen (4) für die Brennstoffe gegebenen­ falls zusammen mit der zum Transport der Brennstoffe notwendigen Förderluft vorgesehen sind, die über Düsen (5) in den Schacht (2) münden und daß mindestens eine weitere separate Leitung (6) für die zur Verbrennung notwendige Luft vorgesehen ist, die in einen die Düsen (5) umgebenden Raum (7) einmündet und von dort über einen zwischen den Düsen (5) und Gehäuseteilen gebildeten Austrittsspalt (8) gemeinsam mit den Düsen (5) in den Schacht (2) aus­ mündet.1.Burner for shaft kilns for burning limestone, consisting of a tubular housing projecting into the lower opening of the shaft of the shaft furnace with fuel supply lines, air supply lines and cooling air lines, the fuel supply line, the conveying air supply line and the line for the air supply necessary for combustion on The burner head opens essentially radially towards the shaft wall, characterized in that separate lines ( 4 ) for the fuels are provided, if appropriate, together with the conveying air necessary for transporting the fuels, which open into the shaft ( 2 ) via nozzles ( 5 ) and that at least one further separate line ( 6 ) is provided for the air necessary for combustion, which opens into a space ( 7 ) surrounding the nozzles ( 5 ) and from there via an outlet gap ( 8. ) formed between the nozzles ( 5 ) and housing parts ) opens into the shaft ( 2 ) together with the nozzles ( 5 ) . 2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Brennerkopf (3) eine Hohlkammer (7) ausgebildet ist, die über radiale Öffnungen (8) mit dem Schacht (2) in Verbindung steht, die von den Düsen (5) bzw. Teilen der Brennstoff-Transportleitung (4) durch­ griffen ist, welche an den Öffnungen (8) in den Schacht (2) münden und in welche die Luftzufuhrleitung (6) für zur Verbrennung notwendige Luft einmündet.2. Burner according to claim 1, characterized in that a hollow chamber ( 7 ) is formed on the burner head ( 3 ), which is connected via radial openings ( 8 ) to the shaft ( 2 ), which is from the nozzles ( 5 ) or Parts of the fuel transport line ( 4 ) is reached through, which open at the openings ( 8 ) in the shaft ( 2 ) and into which the air supply line ( 6 ) opens for air necessary for combustion. 3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlluftleitungen (9) vorgesehen sind, die in Strömungsrichtung gesehen zunächst die Brennstoff­ leitungen (4) umgeben und nahe dem Brennerkopf (3), in eine durch einen Doppelmantel (10) des Gehäuses gebildete Rückleitung einmünden, welche Rück­ leitungen über Anschlußleitungen (11) mit der Luft­ zufuhrleitung (6) für die zur Verbrennung notwendige Luft verbunden sind.3. Burner according to claim 1 or 2, characterized in that cooling air lines ( 9 ) are provided which, seen in the flow direction, initially surround the fuel lines ( 4 ) and near the burner head ( 3 ), in a through a double jacket ( 10 ) of the housing formed return line, which return lines are connected via connecting lines ( 11 ) with the air supply line ( 6 ) for the air necessary for combustion. 4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Leitung (4) zum Brenn­ stofftransport eine Gaszufuhrleitung (13) bzw. eine Kohlestaub-Förderluft-Leitung (14) anschließbar ist.4. Burner according to one of claims 1 to 3, characterized in that a gas supply line ( 13 ) or a coal dust conveying air line ( 14 ) can be connected to the line ( 4 ) for fuel transport. 5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Brennstofftransport Leitungen (4) im Brennerkopf (3) Umlenkrohre als Düsen (5) lösbar befestigt sind. 5. Burner according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the fuel transport lines ( 4 ) in the burner head ( 3 ) deflecting tubes as nozzles ( 5 ) are releasably attached. 6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Brennstofftransport­ leitungen (4) gleichmäßig auf den Brennerumfang verteilte Düsen (5) aufweisen, wobei die Hohl­ kammer (7) am Brennerkopf (3) neben den die Düsen (5) umgebenden Auslaßringspalten (8) noch weitere auf den Umfang des Gehäuses verteilte Auslaß­ öffnungen (15) zwischen den benachbarten Düsen- Auslässen aufweist.6. Burner according to one of claims 1 to 5, characterized in that several fuel transport lines ( 4 ) evenly distributed over the circumference of the burner nozzles ( 5 ), the hollow chamber ( 7 ) on the burner head ( 3 ) next to the nozzles ( 5th ) surrounding outlet ring gaps ( 8 ) has further outlet openings ( 15 ) distributed between the adjacent nozzle outlets on the circumference of the housing.
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