DE69005947T2 - Filter für kontinuierliche filtrierung. - Google Patents
Filter für kontinuierliche filtrierung.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Filter für kontinuierliche Filtrierung einer Suspension unter Druck oder unter Vakuum oder unter einer Kombination von Druck und Vakuum, wobei der Filter folgendes aufweist:
- - Einen bis zu einem gewissen Niveau die Suspension enthaltenden Behälter und einen oberhalb der Suspension liegenden Gasraum,
- - eine im wesentlichen horizontale, drehbar im Behälter angeordnete Zentralwelle,
- - Filterscheiben, die in einer gewissen Entfernung voneinander längs der Zentralwelle im wesentlichen senkrecht zu dieser angeordnet sind, wobei diese Filterscheiben aus Filtersektoren mit sie umschließenden Filtertuch und inneren Kanälen für das während des Filtrierungsvorganges erhaltene Filtrat und Gas besteht,
- - Mittel in der Zentralwelle zur Schaffung einer Verbindung zwischen den inneren Kanälen der Filtersektoren und einem Ausgang aus dem Behälter,
- - Entfernungsmittel zur Entfernung einer äußeren Schicht von Filterkuchenmaterial, das auf dem Filtertuch während der Drehung der Filterscheiben abgelagert worden ist, wobei die Entfernungsmittel so angeordnet sind, daß eine Hilfsschicht von Filterkuchenmaterial auf dem Filtertuch belassen wird und wobei die Hilfsschicht ein Filtermedium bildet und
- - Mittel zur Aufnahme des Filterkuchenmaterials, das durch die Entfernungsmittel entfernt worden ist.
- Bei bekannten Filtern der genannten Art bestehen die Mittel zur Schaffung einer Verbindung zwischen den inneren Kanälen der Filtersektoren und dem Ausgang aus dem Behälter aus einer Anzahl von Kanälen, die der Anzahl der Filtersektoren entspricht. Wenn die Anzahl der Filter zum Beispiel 20 beträgt, was oft der Fall ist, sind entsprechend 20 Kanäle in der Zentralwelle, was dazu führt, daß die Zentralwelle mit einem relativ großen Durchmesser hergestellt werden muß und kompliziert und teuer ist.
- Das durch die vorliegende Erfindung zu lösende Problem besteht darin, einen Filter der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine weniger komplizierte und billigere Zentralwelle mit einem kleineren Durchmesser als Zentralwellen nach dem Stand der Technik aufweist.
- Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem dadurch gelöst, daß die Verbindungsmittel in der Zentralwelle zwischen den inneren Kanälen der Filtersektoren und dem Ausgang nur durch einen Kanal gebildet ist, der gemeinsam für das Filtrat und das Gas aus allen Filtersektoren im Behälter vorgesehen ist.
- Als eine Folge des durch die vorliegende Erfindung erhaltenen geringeren Durchmesser der Zentralwelle kann der Durchmesser der Filterscheiben bei gleichbleibender Filterflächen verringert werden.
- Vorzugsweise ist die Zentralwelle röhrenförmig, was eine noch einfachere und billigere Herstellung zur Folge hat.
- Die Anordnung der Zentralwelle mit nur einem Kanal hat einen weiteren wesentlichen Vorteil zur Folge. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Filtrattrenner mit dem Ausgang des Behälters (d.h. dem Auslaßende der Zentralwelle) verbunden und zur Trennung von Filtrat und Gas angeordnet.
- Bei früheren bekannten Filtern gibt es beim Übergang der Zentralwelle Dichtungsprobleme. Ein solcher Übergang verwendet ein sogenanntes Filtratventil, das eine Gleitscheibe als Dichtung zwischen der drehbaren Zentralwelle und einer Ausgangsröhre zu einem Filtrattrenner aufweist. Die filtrierte Flüssigkeit, die innerhalb der Kanäle zum Ausgang hin strömt, ist ziemlich sauber und verursacht einen geringen Abrieb in der Mitte der Gleitscheibe und der Welle, während sich der äußere Abschnitt der Dichtung in einem nicht filtrierten Medium befindet, das seinen Weg zwischen den Dichtungsoberflächen hindurch erzwingt und das Dichtungselement an seinem Außenumfang abreibt. Aus diesem Grund war es notwendig, die Gleitscheibe relativ häufig zu wechseln, und darüber hinaus besteht die Gefahr, daß das Ende der Zentralwelle verschleißt. Darüber hinaus ist der Übergang von der drehbaren Zentralwelle zur ortsfesten Verbindung mit dem Filtrattrenner kompliziert und teuer. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind diese Nachteile dadurch umfassend beseitigt worden, besonders wenn die Zentralwelle röhrenförmig ist, daß der Filtrattrenner mit einer Röhre versehen ist, der der röhrenförmigen Zentralwelle entsprechende Dimensionen aufweist, und dadurch, daß eine eine Dichtung aufweisende Kupplung zur Verbindung der Röhre und der Zentralwelle vorgesehen ist. Abgesehen davon, daß eine solche Kupplung wesentlich billiger ist als das oben diskutierte Filtratventil, birgt sie keine Dichtungsprobleme in sich.
- Bei vorbekannten Filtern der genannten Art bestehen die Entfernungsmittel aus einem Abstreifer oder einem Abkratzer, der unmittelbar oberhalb des Suspensionsniveaus angeordnet ist, wo die Filtersektoren in die Suspension eintauchen, d.h. am Ende der Drehung der Filtersektoren in dem Gasraum. Bei diesen Filtern sind die Abkratzer deshalb weitgehend horizontal positioniert. Eine solche Positionierung der Abkratzer hat jedoch mehrere Nachteile zur Folge. So wird das abgekratzte Material auf den Abkratzer geschoben, mit einem Begleitrisiko der Ablagerung auf dem Abkratzer. Dabüber hinaus bringt diese Positionierung des Abkratzers eine Beschränkung der Verwendung der Filteroberfläche der Filterscheiben mit sich, da das Suspensionsniveau im Filterbehälter nicht höher als die Lage des Abkratzers eingestellt werden kann. Weiterhin hat die Positionierung des Abkratzers zur Folge, daß die Aufnahmemittel für abgekratztes Material vergleichsweise breit ausgebildet sein müssen, wenigstens in ihrem oberen Teil, und dann nach unten hin zu einem runden Ausgang spitz zulaufen, was die Notwendigkeit eines relativ großen Abstandes zwischen den Filterscheiben zur Folge hat. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß abgekratztes Material in dem konischen Übergang von einem rechteckigen Querschnitt bei den Abkratzern zu einem runden Querschnitt am Auslaß für abgekratztes Material durch den Boden des Behälters angehäuft wird.
- Diese Nachteile sind bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dadurch beseitigt worden, daß die Entfernungsmittel aus einem im wesentlichen vertikal angeordneten Abkratzer zur Entfernung der Außenschicht des Filterkuchens entlang einer im wesentlichen vertikalen Linie besteht. Durch diese Positionierung des Abkratzers wird abgekratztes Material weitgehend ohne Widerstand entlang des Abkratzers gleiten und von diesen fallen. Entsprechend steht der Kratzer nicht unter Last. Darüber hinaus fällt das abgekratzte Material auf eine kontrollierte Art, im wesentlichen in Form eines Stundenglases. Weiterhin ist die Gefahr der Anhäufung von abgekratztem Material beseitigt, im Gegensatz dazu, was im Fall horizontal positionierter Abkratzer passiert. Ein weiterer Vorteil der Positionierung des Abkratzers entsprechend der Erfindung besteht darin, daß das Suspensionsniveau in dem Filter drastisch erhöht werden kann, so daß die filternde Oberfläche optimal genutzt werden kann, was zu einer hohen und optimalen Kapazität jeder Filterscheibe führt. Ein weiterer Vorteil der Positionierung des Abkratzers entsprechend der Erfindung ergibt sich aus einer Filterkonstruktion, die beträchtlich weniger Abstand zwischen den Filterscheiben auf der Zentralwelle aufweist, was eine wesentlich geringere Dimensionierung des Filters bei gleicher Kapazität ermöglicht.
- Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die aufnehmende Vorrichtung aus einer im wesentlichen vertikal angeordneten Ausgangspumpe. Wegen der Form des vertikalen Abkratzers kann diese Ausgangspumpe unterhalb des Abkratzers einen geringeren Durchmesser als entsprechende Aufnahmemittel in bereits bekannten Filtern haben und muß nicht konisch sein. Dies trägt zum oben genannten verringerten Abstand zwischen den Filterscheiben bei.
- Nur eine Außenschicht des Filterkuchens auf dem Filtertuch wird durch den Abkratzer während jeder Drehung der Filterscheiben entfernt und der verbleibende Filterkuchen, die Hilfsschicht, ergänzt das Filtertuch als ein filterndes Medium. Im Laufe der Zeit wird die Hilfsschicht zu dicht und muß entfernt werden. Herkömmlicherweise wird die gesamte Hilfsschicht heruntergeblasen, indem man in einen der Kanäle der Zentralwelle durch ein Filtratventil, das sich am Ausgangsende der Welle befindet Luft einbläst, was dazu führt, daß die gesamte Hilfsschicht eines Sektors von dem Filtertuch herunterfällt. Das hat zur Folge, daß eine große Menge an Filterkuchenmaterial zum gleichen Zeitpunkt herunterfällt in die spitz zulaufenden Aufnahmeeinrichtungen, was eine große Gefahr der Verstopfung mit sich bringt. Dieses innere Blasen bewirkt auch, daß die Sektortücher direkt vor dem Abkratzer aufgeblasen werden, was eine große Gefahr für das Tuch mit sich bringt, durch den Abkratzer beschädigt zu werden. Darüber hinaus ist das Ausblasen der Hilfsschicht unkontrolliert. Eingeblasenes Gas strömt dort durch das Filtertuch, wo es am einfachsten hindurchdringen kann, d.h. dort wo die Schicht zuerst entfernt worden ist strömt das Gas am leichtesten aus und beläßt demzufolge bestimmte Sektortücher undurchblasen. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind auch Entfernungsmittel für die Hilfsschicht zur intermittierenden Entfernung der Hilfsschicht vorgesehen und diese Mittel sind oberhalb der Aufnahmemittel angeordnet und vorzugsweise in Form einer Ausgangsgröhre ausgebildet, die längs des im wesentlichen vertikalen Abkratzers verläuft. Die Entfernung der Hilfsschicht wird bevorzugt mittels eines im wesentlichen vertikal angeordneten Sprüh- oder Siebrohres zur Reinigung unter hohem Druck durchgeführt. Das Sprüh- oder Siebrohr ist unmittelbar oberhalb des Abkratzers angeordnet und die Waschflüssigkeit wird dem Reinigungsrohr durch ein separates Rohr zugeführt. Diese Anordnung ermöglicht ein kontrolliertes Spülen und ausgespültes Material fällt auf kontrollierte Weise und in geringerer Menge pro Zeiteinheit in die Aufnahmemittel hinein, verglichen mit dem oben genannten Ausblasen der Hilfsschicht beim Stand der Technik. Mit anderen Worten entfernt das intermittierende Entfernen der Hilfsschicht entsprechend der vorliegenden Erfindung nur das Material, das momentan den Entfernungsmitteln zugeführt wird, d.h., eine dünne Schicht pro Zeiteinheit. Auch besteht hier keine Gefahr, daß das Tuch durch den Abkratzer beschädigt wird, wenn die Entfernungstechnik nach der Erfindung angewandt wird. Die spezielle Form und Positionierung der Entfernungsmittel trägt auch zu der kompakten Ausführung des Filters bei.
- Zusätzlich zu den oben genannten Vorteilen hat der Filter nach der vorliegenden Erfindung folgende Vorteile:
- - Die Anzahl der Filtersektoren ist darauf beschränkt, was über Montageöffnungen in den Filter eingesetzt werden kann,
- - eine geringe Anzahl Filtersektoren und Filterscheiben reduziert Herstellungs- und Montagefehler;
- - es können mehr gerade Filtersektoren hergestellt werden;
- - der Filtrierungsvorgang kann über einen längeren Zeitraum fortgeführt werden, da der Abkratzer sich den Filterscheiben stärker nähern kann, ohne eine Gefahr, daß er in das Filtertuch eingreifen und es beschädigen wird;
- - geringere Herstellungskosten;
- - geringere Wartungskosten;
- - geringere Stillstandszeiten;
- - der Durchmesser der Filterscheiben kann bei gleichbleibender filternder Oberfläche verringert werden, wegen der Tatsache, daß die Zentralwelle einen geringeren Durchmesser hat;
- - die filternde Fläche der Filterscheiben kann optimal genutzt werden, da das Suspensionsniveau in dem Filterbehälter angehoben werden kann;
- - es wird maximale Kapazität pro eingebauter Filterfläche erreicht;
- - das Volumen des Filters, verglichen mit Filtern nach dem Stand der Technik mit wenigstens genauso großer Kapazität, kann kleiner sein und mit geringeren Kosten hergestellt werden; zum Beispiel kann der Abstand zwischen den Filterscheiben um ungefähr 35 % verringert werden mit einer entsprechend kleineren Zentralwelle, und der Durchmesser des Behälters und der Filterscheiben kann wesentlich verringert werden.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun, unter Bezugnahme auf beigefügte schematische Zeichnungen, genauer beschrieben, die folgendes zeigen:
- Fig. 1 Eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Filters nach der Erfindung,
- Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt des Filters, und
- Fig. 3 eine Draufsicht in vergrößertem Maßstab von bestimmten im Filter enthaltenen Elementen.
- Der in der Zeichnung gezeigte Filter, der ein Druckfilter ist, enthält, wie Druckfilter nach dem Stand der Technik, einen im wesentlichen zylindrischen Drucktank 1, eine in dem Drucktank drehbar gelagerte Zentralwelle 2 und eine Anzahl Filterscheiben 3, die in einem Abstand zueinander auf der Zentralwelle angebracht sind. Jede Filterscheibe besteht aus einer Anzahl Scheibensektoren (nicht gezeigt), die zum Beispiel die in der US-A-4,695,381 gezeigte Anordnung aufweisen. Wie üblich bestehen die Filtersektoren aus einem sie umgebenden Filtertuch und inneren Kanälen, die mit der Zentralwelle verbunden sind, um das bei dem Filtrierungsvorgang erhaltene Filtrat und Gas zu einem Filtrattrenner 4 abzuführen, zur Trennung von Filtrat und Gas. Das Gas wird zum Drucktank 1 durch ein Gasrohr 5 zurückgeleitet, das mit einem Kompressor 6 ausgestattet ist. Weiterhin enthält der Filter eine Entfernungseinrichtung oder Abkratzer 7, um den Filterkuchen 8 (siehe Fig. 3) zu entfernen, der auf dem Filtertuch während des Filtrierungsvorganges aufgebaut wird, sowie eine Einrichtung 9 zum Entfernen von Filterkuchenmaterial auf dem Tuch, das sich unter dem weggekratzten Filtermaterial befindet, d.h. die sogenannte Hilfsschicht, eine Einrichtung 12 zur Aufnahme des entfernten Filterkuchenmaterials und eine Vorrichtung zum Waschen des Filtertuches 1. Der Filterbehälter weist auch einen Einlaß 10 auf, zur Zuführung von Suspension und zum Aufrechterhalten eines bestimmten Niveaus 11 von Suspension im Drucktank.
- Der in den Zeichnungen gezeigte Drucktank weist jedoch eine Anzahl wesentlicher Unterschiede zu den vorbekannten Filtern auf.
- Eine wesentliche Neuigkeit des Filters nach der Erfindung besteht darin, daß die Zentralwelle aus nur einem gemeinsamen Kanal für Filtrat und Gas aus allen Filtersektoren in dem Drucktank besteht, im Unterschied zu vorbekannten Filtern, bei denen die Filterwelle für jeden Filtersektor mit einem eigenen Kanal ausgebildet war. Wie in den Zeichnungen gezeigt, besteht die Zentralwelle aus nur einer zylindrischen Röhre mit Verbindungen zu den Filtersektoren. Abgesehen von einer beträchtlich einfacheren Herstellung und geringeren Herstellungskosten wird eine einfachere und zuverlässigere Verbindung 15 mit dem Filtrattrenner 4 geschaffen, verglichen mit den vergleichsweise komplizierten Filtratventilen, die bei vorbekannten Filtern an Zentralwellen mit mehreren Kanälen angebracht sind. Die Verbindung 15 ist außerhalb des Filterbehälters benachbart zum Tank positioniert, kann aber auch an einem anderen Ort lokalisiert sein, z.B. innerhalb des Filterbehälters. Die Verbindung 15 zwischen der drehbaren Zentralwelle 2 und einer Röhre 16, die mit dem Filtrattrenner 4 verbunden ist, ist einfach, was ihre Herstellung betrifft und erlaubt eine einfache Dichtung, bevorzugter Weise eine mechanische Dichtung. Die Zentralwelle kann mit beträchtlich geringerem Durchmesser hergestellt werden als Zentralwellen nach dem Stand der Technik, die mehrere Kanäle aufweisen.
- Eine weitere wesentliche Neuigkeit des Filters nach der Erfindung besteht darin, daß der Abkratzer 7 im wesentlichen vertikal in dem Gasraum oberhalb des Suspensionsniveaus angeordnet ist, wodurch abgekratztes Material in kontrollierter Form von dem Abkratzer abfällt und den Abkratzer nicht belastet, und die Gefahr, daß abgekratztes Material auf dem Abkratzer angehäuft wird, beseitigt ist. Der Abkratzer ist vorzugsweise gegenüber der Zentralwelle 2 etwas nach außen geneigt. Die Aufnahmeeinrichtung 12 für das abgekratzte Material besteht aus einem vertikalen, zylindrischen Rohr mit geringerem Durchmesser als vorbekannte, konische Einrichtungen, wodurch der Gefahr eines Anhäufens abgekratzten Materials in der Aufnahmeeinrichtung vorgebeugt wird. Die Positionierung des Abkratzers und die zylindrische Röhrenform der Aufnahmeeinrichtung hat zur Folge, daß der Abstand zwischen den Filterscheiben verringert werden kann, z.B. um 35 %. Die Positionierung des Abkratzers hat auch zur Folge, daß das Suspensionsniveau in dem Filter erhöht werden kann, wodurch die filternde Oberfläche optimal genützt werden kann.
- Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, ist der Abkratzer 7 bezüglich einer Welle 13 einstellbar.
- Bei der Filterkonfiguaration nach der Erfindung können die Entfernung der Hilfsschicht und das Waschen des Filtertuches in vorteilhafter Weise durchgeführt werden. Eine im wesentlichen vertikal angeordnete Entfernungseinrichtung für die Hilfsschicht zusammen mit einer Wascheinrichtung in Form eines Sprührohres 9 ist in Drehrichtung der Filterscheiben vor dem Abkratzer und oberhalb des Auslaßrohres 12 angeordnet. Das Sprührohr empfängt Sprühflüssigkeit von einer Leitung 14. Ausgesprühtes Material fällt dadurch auf eine kontrollierte Weise in das Auslaßrohr 12 hinunter und dies geschieht mit einer angepaßten Menge pro Zeiteinheit. Darüber hinaus ist die Gefahr beseitigt, daß das Filtertuch auf den Filterscheiben durch den Abkratzer beschädigt wird, im Gegensatz zu dem Fall der vorbekannten Filter, wo die Entfernung der Hilfsschicht durch Blasen von innen nach außen durch das Filtertuch stattfindet.
- Ein Filter für kontinuierliche Filtrierung unter Druck ist in den Zeichnungen gezeigt und oben beschrieben. Es soll jedoch bemerkt werden, daß der Filter auch ein Vakuumfilter sein kann, oder ein Filter für die Filtrierung unter Druck und Vakuum.
Claims (11)
1. Filter für die kontinuierliche Filtrierung einer
Suspension unter Druck und/oder Vakuum mit:
- einem Behälter (1), der bis zu einem bestimmten
Niveau die Suspension enthält und mit einem
Gasraum oberhalb der Suspension,
- einer im wesentlichen horizontalen Zentralwelle
(2), die in dem Behälter drehbar angeordnet ist,
- Filterscheiben (3), die in einem Abstand
zueinander entlang der Zentralwelle (2) und
senkrecht zu ihr stehend angeordnet sind, wobei
die Filterscheiben aus Filtersektoren mit sie
umgebenden Filtertuch und inneren Kanälen für
während des Filtrierungsvorganges angefallenes
Filtrat und Gas bestehen,
- Mitteln in der Zentralwelle zur Schaffung einer
Verbindung zwischen den inneren Kanälen der
Filtersektoren und einem Ausgang (15) aus dem
Behälter,
- Entfernungsmitteln für jede Filterscheibe (9),
die so angeordnet sind, daß sie eine äußere
Schicht von Filterkuchenmaterial (8) entfernt,
das auf dem Filtertuch während der Drehung der
Filterscheiben abgelagert worden ist, so daß
eine Hilfsschicht aus Filterkuchenmaterial auf
dem Filtertuch belassen wird, wobei die
Hilfsschicht ein Filtermedium bildet und
- Mitteln (12) zur Aufnahme des
Filterkcuchenmaterials, das von den Entfernungsmitteln entfernt
worden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmittel
in der Zentralwelle (2) zwischen den inneren
Kanälen der Filtersektoren und dem Ausgang nur
einen gemeinsamen Kanal für das Filtrat und das
Gas aus allen Filtersektoren in dem Behälter
(1) bildet.
2. Filter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralwelle (2)
rohrförmig ist.
3. Filter nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet
durch einen Filtrattrenner (4), der mit dem Ausgang
des Behälters verbunden ist und zur Trennung von
Filtrat und Gas angeordnet ist.
4. Filter nach Anspruch 3 gekennzeichnet durch ein Gasrohr
(5) zwischen dem Filtrattrenner (4) und dem Behälter
(1) zur Rückführung des abgetrennten Gases zu dem
Gasraum des Behälters.
5. Filter nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Mittel
(6) in dem Gasrohr (5) zur Erhöhung des Gasdruckes
vor der Rückführung des Gases zu dem Behälter (1).
6. Filter nach den Ansprüchen 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Filtrattrenner (4)
mit einem Rohr (16) versehen ist, dessen Abmessungen
denen der rohrförmigen Zentralwelle (2) entsprechen,
und daß eine Kupplung (15) mit einer Dichtung zur
Verbindung des Rohres (16) und der Zentralwelle (2)
vorgesehen ist.
7. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernungsmittel
(9) aus einem im wesentlichen vertikal angeordneten
Abkratzer (7) zur Entfernung der äußeren Schicht des
Filterkuchenmaterials (8) entlang einer im wesentlichen
vertikalen Linie besteht.
8. Filter nach den Ansprüchen 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmemittel (12)
aus einem im wesentlichen vertikal angeordneten
Auslaßrohr besteht.
9. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch Hilfsschichtentfernungsmittel,
die im Gasraum oberhalb der Aufnahmemittel (12) auf
der Seite des Abkratzers (7) positioniert sind und
zum intermittierenden entfernen der Hilfsschicht aus
Filterkuchenmaterial vorgesehen sind.
10. Filter nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Hilfsschichtentfernungsmittel (9) aus einem im wesentlichen
vertikal angeordneten Sprührohr zur Hochdruckbesprühung
bestehen.
11. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Suspensionsniveau
(11) in dem Behälter oberhalb der Zentralwelle (2)
liegt.
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