EP0516952A1 - Verschleissfeste Mahlwalze für die Verwendung in Walzenmaschinen, insbesondere in Hochdruckwalzenpressen - Google Patents

Verschleissfeste Mahlwalze für die Verwendung in Walzenmaschinen, insbesondere in Hochdruckwalzenpressen Download PDF

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EP0516952A1
EP0516952A1 EP92106594A EP92106594A EP0516952A1 EP 0516952 A1 EP0516952 A1 EP 0516952A1 EP 92106594 A EP92106594 A EP 92106594A EP 92106594 A EP92106594 A EP 92106594A EP 0516952 A1 EP0516952 A1 EP 0516952A1
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grinding roller
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/28—Details
    • B02C4/30—Shape or construction of rollers
    • B02C4/305—Wear resistant rollers

Definitions

  • the invention relates to a wear-resistant grinding roller for use in roller machines, in particular in high-pressure roller presses for pressure reduction of granular material.
  • the invention is based on the object of designing a grinding roller of the type required in the preamble of claim 1 in such a way that an extremely high resistance to wear can be achieved. This object is achieved according to the invention with the measures of the characterizing part of claim 1. Advantageous refinements are specified in the subclaims.
  • Characteristic of the inventive design, which minimizes wear, of the surface areas of the grinding roller exposed to wear is the incorporation of a large number of pin-shaped and / or plate-shaped material pieces into these areas, the material pieces having a significantly greater hardness than the material of the grinding roller surrounding these material pieces.
  • the storage of the material pieces in the roller body takes place in correspondingly designed recesses of the roller body according to the invention by gluing or pressing. In this way, a firm connection is made between the brittle, hard pieces of material and the roller body, which is retained due to the elastic nature of the roller body when subjected to external loads. According to the invention, however, it is also possible to achieve a firm connection between the material pieces and the roller body by another method, such as shrinking, soldering, welding or screwing.
  • the area of the grinding roller which is exposed to wear is designed as a bandage ring which is detachably connected to the roller body by shrinking on.
  • the pieces of material to be stored can, according to the invention, be stored in the bandage before the bandage is shrunk on, so that after shrinking on the bandage being pulled together, a particularly tight fit of the stored material pieces is achieved.
  • Another embodiment of the invention is the formation of the wear layer in the area of the grinding roller surface in the form of roller segments detachably connected to the roller body.
  • the material pieces in the individual roller segments which is easier to carry out in terms of production technology, compared to the storage in bath rings or in the roller body, it is also possible according to the invention to cast in the material pieces to be stored as soon as the segments are cast and thus to establish a positive connection between the segment base body and the stored material pieces .
  • the material pieces embedded in the roller body are sleeve-shaped.
  • the cavity inside the sleeves can be filled with good material, whereby an autogenous wear protection is brought about at these points.
  • the size of the sleeves is such that the good material remains in the sleeves during the entire rotation of the rollers.
  • the storage of hard pieces of material in surface areas that are subject to high wear and tear can also be used according to the invention in other devices that are crushed or compacted at high pressure, for example roller mills, pan mills, roller compacting presses.
  • Fig. 1 shows a two-roll machine, for. B. a high-pressure roller press for crushing granular material, which is fed from above via a feed hopper, not shown in the drawing, the roller gap (15) between the two grinding rollers (10, 11).
  • a feed hopper not shown in the drawing
  • the roller gap 15 between the two grinding rollers (10, 11).
  • a large number of plate-shaped (12) and pin-shaped (13) formed wear-resistant material pieces are embedded.
  • the inclusions are flush with the roller jacket surface (14). Furthermore, it can be seen from the exemplary embodiment which is shown in FIGS. 1, 2 and 3 that the areas of the roller end faces (16) which are exposed to wear are also protected by appropriate inclusions - in the example shown by plate-shaped inclusions (12, 17) will.
  • FIGS. 1 to 3 The arrangement of plate-shaped and pin-shaped material pieces shown in FIGS. 1 to 3, as well as the dimensions of the individual material pieces and the distances of the material pieces from one another, are only one example of a possible embodiment of the embedding Combinations of pin-shaped and plate-shaped pieces of material with variable dimensions and with variable distances from each other in the outer surface of the grinding roller and in the end face of the grinding roller and firmly connected to them by gluing, pressing, soldering, welding, shrinking, etc.
  • sleeve-shaped material pieces (18) are embedded in the lateral surface of the roller body, which during operation of the roller machine, for. B. in the material bed shredding with a high-pressure roller press, with material (19).
  • plate-shaped material pieces (12) are embedded in the roller end faces (16) of the grinding roller.
  • the truncated cone outer surface (22) advantageously prevents lateral forces which can act on the protruding parts during operation of the grinding roller lead to undesirable torques and thus to a break-off of the protruding parts of the pin-shaped material pieces.
  • the protruding part may also be hemispherical at its upper end.
  • the spaces between the protruding pin-shaped material pieces (13) can be up to the upper edge (21) of the pin-shaped material pieces (13) with another material (20) - this can be, for example, a ceramic mass or, for example, one with ceramic materials Trade plastic - be filled so that a closed roll surface (14) is obtained.
  • the gaps can also initially remain free, so that they are only when the roller machine, z. B. when performing the material bed comminution of granular material, fill with material and thus form a closed roll surface (14).

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Abstract

Um Mahlwalzen von Walzenmaschinen, insbesondere von Hochdruck-Walzenpressen, zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes so auszubilden, daß die dem Verschleiß ausgesetzten Oberflächenbereiche der Mahlwalze einen extrem hohen Widerstand gegenüber Verschleiß aufweisen, werden erfindungsgemäß in diese Oberflächenbereiche eine Vielzahl verschleißfeste Werkstoffstücke derart eingelagert, daß das Verschleißverhalten der Mahlwalze an diesen Stellen fast ausschließlich durch das eingelagerte verschleißfeste Material bestimmt wird. Durch Variation der Größe und Stückzahl sowie der Materialeigenschaften der eingelagerten Werkstoffstücke ist es möglich, den Verschleiß der Mahlwalze den unterschiedlich zu zerkleinernden Stoffen anzupassen und zu minimieren. Insbesondere ist es möglich, durch örtlich gezieltes Einlagern sicherzustellen, daß bisher bevorzugten Schleißstellen der Mahlwalze besonders gegenüber einem Verschleiß geschützt werden und somit das Verschleißbild der Mahlwalze auch über längere Gebrauchszeiten einheitlich bleibt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine verschleißfeste Mahlwalze für die Verwendung in Walzenmaschinen, insbesondere in Hochdruck-Walzenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes.
  • Bei Walzenbrecher und Walzenmühlen wird körniges, sprödes Mahlgut in den Walzenspalt, durch den die beiden drehbar gelagerten, gegenläufig rotierbaren Mahlwalzen voneinander getrennt sind, eingezogen und dort einer Druckzerkleinerung unterworfen.
  • Bekannt ist auch die sogenannte Gutbettzerkleinerung im Walzenspalt einer Hochdruck-Walzenpresse, bei der die einzelnen Partikel des eingezogenen Mahlgutes in einem Gutbett, d. h. in einer zwischen den beiden Walzenoberflächen zusammengedrückten Materialschüttung bei Anwendung eines extrem hohen Druckes gegenseitig zerkleinert werden (EP-PS 0 084 383). Dabei sind die Walzenoberflächen einer außerordentlich hohen Beanspruchung ausgesetzt, woraus u. a. ein hoher Verschleiß resultiert. Es ist bekannt, durch unterschiedliche Gestaltung und Beschichtung der dem Verschleiß ausgesetzten Walzenoberflächen diesem Verschleiß entgegen zu wirken. So werden in der EP-OS 0 361 172 auf den Walzengrundkörper durch Schweißen verschiedene Schichten aus unterschiedlichen Legierungen zum Verschleißschutz aufgetragen.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Mahlwalze der im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzten Art so auszubilden, daß ein extrem hoher Widerstand gegenüber Verschleiß erzielbar ist. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Charakteristisch für die erfindungsgemäße, den Verschleiß minimierende Ausgestaltung der dem Verschleiß ausgesetzten Oberflächenbereiche der Mahlwalze ist das Einlagern einer Vielzahl von stift- und/oder plattenförmigen Werkstoffstücken in diese Bereiche, wobei die Werkstoffstücke eine deutlich größere Härte aufweisen als das diese Werkstoffstücke umgebende Material der Mahlwalze. Durch die Einlagerung größerer Werkstoffstücke mit geringen Abständen voneinander wird erreicht, daß das Verschleißverhalten der Mahlwalze fast ausschließlich nur noch durch das eingelagerte Material bestimmt ist.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann somit durch die Einlagerung auch besonders spröder aber harter Werkstoffstücke in den Werkstoff der Mahlwalze der hohe Verschleißwiderstand dieser spröden Stoffe weitgehend genutzt werden. Andere Wege dieser Nutzung z. B. die Fertigung einer Mahlwalze ausschließlich aus diesen spröden Werkstoffen scheiden meist wegen der zu aufwendigen Fertigung und wegen Schwierigkeiten bei der Verarbeitung, insbesondere bei Mahlwalzen für die Gutbettzerkleinerung aus.
  • Die Einlagerung der Werkstoffstücke in den Walzenkörper erfolgt in entsprechend ausgebildete Ausnehmungen des Walzenkörpers erfindungsgemäß durch Kleben oder Einpressen. Auf diese Weise wird zwischen den spröden, harten Werkstoffstücken und dem Walzenkörper eine feste Verbindung hergestellt, die aufgrund der elastischen Beschaffenheit des Walzenkörpers bei Belastungen von außen erhalten bleibt. Erfindungsgemäß ist es aber auch möglich, eine feste Verbindung zwischen den Werkstoffstücken und dem Walzenkörper durch ein anderes Verfahren herbeizuführen wie beispielsweise Schrumpfen, Löten, Schweißen oder Schrauben.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der dem Verschleiß ausgesetzte Bereich der Mahlwalze als Bandagenring ausgebildet, der mit dem Walzenkörper durch Aufschrumpfen lösbar verbunden ist. Bei zueinander passenden thermischen Ausdehnungsquozienten des Bandagenwerkstoffes und der einzulagernden Werkstoffe können erfindungsgemäß die einzulagernden Werkstoffstücke bereits vor dem Aufschrumpfen der Bandage in die Bandage eingelagert werden, so daß nach dem Aufschrumpfen durch das Zusammenziehen der Bandage ein besonders fester Sitz der eingelagerten Werkstoffstücke erreicht wird.
  • Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist die Ausbildung der Verschleißschicht im Bereich der Mahlwalzenoberfläche in Form von lösbar mit dem Walzenkörper verbundenen Walzensegmenten. Neben der fertigungstechnischen einfacher durchzuführenden Einlagerung der Werkstoffstücke in die einzelnen Walzensegmente gegenüber der Einlagerung in Badagenringe oder in den Walzenkörper ist es erfindungsgemäß auch möglich, schon beim Gießen der Segmente die einzulagernden Werkstoffstücke mit einzugießen und so eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Segmentgrundkörper und den eingelagerten Werkstoffstücken herzustellen.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die in den Walzenkörper eingelagerten Werkstoffstücke hülsenförmig ausgebildet. Beim Betrieb der Walzenmaschine, z. B. bei Durchführung der Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes kann sich der Hohlraum innerhalb der Hülsen mit Gutmaterial füllen, wodurch an diesen Stellen ein autogener Verschleißschutz herbeigeführt wird. Die Größe der Hülsen ist so bemessen, daß das Gutmaterial während der gesamten Umdrehung der Walzen in den Hülsen verbleibt.
  • Durch Kombination der verschiedenen Ausbildungsformen, durch Variation der Größe und Stückzahl sowie der Materialbeschaffenheit der einzulagernden Werkstoffstücke, ist es möglich, den Verschleiß der Mahlwalze den zu zerkleinernden unterschiedlichen Stoffen anzupassen und zu minimieren. Insbesondere ist es möglich, durch örtlich gezieltes Einlagern sicherzustellen, daß bisher bevorzugte Verschleißstellen der Mahlwalze bevorzugt gegenüber Verschleiß geschützt sind und das Verschleißbild der Mahlwalze auch über längere Gebrauchszeiten hinweg einheitlich bleibt.
  • Die Einlagerung harter Werstoffstücke in Oberflächenbereiche, die durch hohen Verschleiß beansprucht sind, kann auch bei anderen, mit hohem Druck zerkleinernde oder kompaktierende Vorrichtungen, beispielsweise Wälzmühlen, Kollergänge, Walzenkompaktierpressen, erfindungsgemäß angewendet werden.
  • Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Draufsicht auf die beiden Mahlwalzen einer Zweiwalzenmaschine mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einlagerung von verschleißfesten Werkstoffstücken ( für eine Walze teilweise eingezeichnet);
    Fig. 2
    einen Teilschnitt einer Mahlwalze parallel zur Walzenachse gemäß Fig. 1;
    Fig. 3
    eine Teilansicht auf die Stirnseiten der beiden Mahlwalzen gemäß Fig. 1;
    Fig. 4
    eine Teildraufsicht auf eine Mahlwalze einer Zweiwalzenmaschine mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einlagerung von verschleißfesten Werkstoffstücken;
    Fig. 5
    einen Teilschnitt einer Mahlwalze parallel zur Walzenachse gemäß Fig. 4;
    Fig. 6
    einen Teilschnitt einer Mahlwalze einer Zweiwalzenmaschine parallel zur Walzenachse mit einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einlagerung von verschleißfesten Werkstoffstücken.
  • Fig. 1 zeigt eine Zweiwalzenmaschine, z. B. eine Hochdruck-Walzenpresse zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes, welches von oben über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Gutaufgabeschacht dem Walzenspalt (15) zwischen den beiden Mahlwalzen (10, 11) zugeführt wird. In die Mantelfläche (14) der angetriebenen gegenläufig drehbaren Mahlwalzen (10, 11) sind eine Vielzahl von plattenförmig (12) und stiftförmig (13) ausgebildeten verschleißfeste Werkstoffstücke eingelagert.
  • Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, schließen die Einlagerungen mit der Walzenmanteloberfläche (14) bündig ab. Weiterhin kann dem Ausführungsbeispiel, das in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellt ist, entnommen werden, daß auch die dem Verschleiß ausgesetzten Bereiche der Walzenstirnflächen (16) durch entsprechende Einlagerungen - im gezeigten Beispiel durch plattenförmig ausgebildete Einlagerungen (12, 17) - geschützt werden.
  • Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Anordnung von plattenförmig und stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücke sowie die Abmessungen der einzelnen Werkstoffstücke und die Abstände der Werkstoffstücke voneinander stellen nur ein Beispiel für eine mögliche Ausführung der Einlagerung dar. Es können beispielsweise auch nur stiftförmig oder nur plattenförmig oder beliebige Kombinationen von stiftförmig und plattenförmig ausgebildeten Werk-stoffstücke mit variablen Abmessungen und mit variablen Abständen voneinander in die Mantelfläche der Mahlwalze und in die Stirnfläche der Mahlwalze eingelagert und mit diesen durch Kleben, Einpressen, Löten, Schweißen, Schrumpfen etc. fest verbunden werden.
  • Nach dem Ausführungsbeispiel der Figuren 4 und 5 sind in die Mantelfläche des Walzenkörpers hülsenförmig ausgebildete Werkstoffstücke (18) eingelagert, die sich beim Betrieb der Walzenmaschine, z. B. bei der Gutbettzerkleinerung mit einer Hochdruck-Walzenpresse, mit Gutmaterial (19) füllen. In den Walzenstirnflächen (16) der Mahlwalze sind bei dieser Ausführungsform plättchenförmig ausgebildete Werkstoffstücke (12) eingelagert. Es ist aber auch möglich, in die Mantelfläche des Walzenkörpers zusätzlich zu den hülsenförmig auch stift- und/oder plattenförmig ausgebildete Werkstoffstücke einzulagern.
  • Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist es auch möglich, die Einlagerung der stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücke (13) so auszuführen, daß nur ein Teil der stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücke (13) in die Mantelfläche des Walzenkörpers (10, 11) eingelagert ist und der restliche Teil igelförmig aus dem Walzenkörper (10, 11) herausragt, wobei dieser überstehende Teil an seinem oberen Ende kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
  • Die Kegelstumpf-Mantelfläche (22) verhindert vorteilhaft, das seitliche Kräfte, die beim Betrieb der Mahlwalze an den herausragenden Teilen angreifen können, zu unerwünschten Drehmomenten und somit zu einem Abbrechen der herausragenden Teile der stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücke führen. Aus dem gleichen Grund kann erfindungsgemäß der überstehende Teil an seinem oberen Ende auch halbkugelförmig ausgebildet sein.
  • Die Zwischenräume zwischen den überstehenden stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücken (13) können bis zur Oberkante (21) der stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücke (13) mit einem weiteren Werkstoff (20) - es kann sich hierbei beispielsweise um eine keramische Masse oder beispielsweise um einen mit keramischen Materialien versetzten Kunststoff handeln - gefüllt werden, so daß eine geschlossene Walzenmanteloberfläche (14) erhalten wird.
  • Die Zwischenräume können aber auch zunächst frei bleiben, so daß sie sich erst beim Betrieb der Walzenmaschine, z. B. bei Durchführung der Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes, mit Gutsmaterial auffüllen und so eine geschlossene Walzenmanteloberfläche (14) bilden.

Claims (13)

  1. Verschleißfeste Mahlwalze für die Verwendung in Walzenmaschinen, insbesondere in Hochdruck-Walzenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Walzenoberfläche (14, 16) der Walzenkörper (10, 11) verschleißfeste Werkstoffstücke (12, 13, 18) eingelagert sind, die härter sind als das sie umgebende Walzenmaterial.
  2. Verschleißfeste Mahlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelagerten Werkstoffstücke (12, 13) platten- und/oder stiftförmig ausgebildet sind.
  3. Verschleißfeste Mahlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelagerten Werkstoffstücke (18) hülsenförmig ausgebildet sind.
  4. Verschleißfeste Mahlwalze nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Walzenoberfläche (14, 16), in die die verschleißfesten Werkstoffstücke (12, 13, 18) eingelagert sind, als Bandagenring ausgebildet ist, der mit dem Walzenkörper lösbar verbunden ist.
  5. Verschleißfeste Mahlwalze nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Walzenoberfläche (14, 16), in die die verschleißfesten Werkstoffstücke (12, 13, 18) eingelagert sind, aus mehreren gleichgroßen Walzensegmenten gebildet wird, die mit dem Walzenkörper lösbar verbunden sind.
  6. Verschleißfeste Mahlwalze nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelagerten Werkstoffstücke aus Hartmetallmaterialien und/oder aus keramischen Materialien bestehen.
  7. Verschleißfeste Mahlwalze nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelagerten Werkstoffstücke (12, 13, 18) mit dem Walzenbereich (14, 16), in den sie eingelagert werden, durch Kleben verbunden sind.
  8. Verschleißfeste Mahlwalze nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelagerten Werkstoffstücke (12, 13', 18) mit dem Walzenbereich (14, 16) in den sie eingelagert werden, durch Einpressen verbunden sind, wobei die die Werkstoffstücke (12, 13, 18) durch Einlagerung aufzunehmenden Ausnehmungen im Walzenbereich (14, 16) vor der Einlagerung geringere Abmessungen aufweisen als die einzulagernden Werkstoffstücke (12, 13, 18).
  9. Verschleißfeste Mahlwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücke (13) nur teilweise in den Bereich der Walzenoberfläche (14) der Walzenkörper (10, 11) eingelagert sind und die Zwischenräume zwischen den überstehenden stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücken (13) mit einem weiteren Werkstoff (20), vorzugsweise ein keramisches Material enthaltener Werkstoff, aufgefüllt sind.
  10. Verschleißfeste Mahlwalze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die von den überstehenden stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücken (13) gebildeten Zwischenräume mit dem der Walzenmaschine beim Betrieb aufgegebenen Zerkleinerungsgut aufgefüllt sind.
  11. Verschleißfeste Mahlwalze nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die überstehenden stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücke (13) an ihrem oberen Ende kegelstumpfförmig ausgebildet sind.
  12. Verfahren zur Fertigung einer verschleißfesten Mahlwalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagerung der Werkstoffstücke (12, 13, 18) in den Bandagenring vor dem Aufschrumpfen des Bandagenringes auf den Walzenkörper erfolgt.
  13. Verfahren zur Fertigung einer verschleißfesten Mahlwalze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagerung der Werkstoffstücke (12, 13, 18) beim Gießen der Segmente durch Einbringen der Werkstoffstücke (12, 13, 18) in die Gießform erfolgt.
EP92106594A 1991-05-28 1992-04-16 Verschleissfeste Mahlwalze für die Verwendung in Walzenmaschinen, insbesondere in Hochdruckwalzenpressen Expired - Lifetime EP0516952B1 (de)

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ES (1) ES2077278T3 (de)

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