EP2679948A2 - Penetrator mit einer Hohlladung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a penetrator having a shaped charge, an explosive charge, a surrounding the explosive charge jacket and an igniter, which is spaced from the insert of the shaped charge in a tubular device.
- penetrators have become known in the past. That's how it shows DE 199 17 144 B4 a combination effect system. This combines the previously available only individually available capabilities of a shaped charge, a splitter-generating Blastladung and a penetrator in a single system. For this purpose, a hollow charge was integrated into a penetrator.
- the insert of the shaped charge may collapse.
- the movable booster charge maintains contact with the shifting explosive charge. This ensures a secure initiation.
- the forced angle of incidence of the detonation front relative to the insert is unfavorable, which has a significant effect on the performance of the spine formation.
- penetrators need thick metal sheaths to survive the perforation of a hard target. Such metal sheaths tend to detonate the explosive charge asymmetrically ripped open. This can lead to local cracks, from which already discharge explosive swaths emerge before disassembling the shell in adjacent areas. Such asymmetries propagate through the explosive charge to the deposit with the result that the spine also takes place asymmetrically. The resulting curved spine leads to not inconsiderable performance losses.
- the invention is therefore based on the object to optimize the initiation of integrated in a penetrator hollow charge to increase the performance by avoiding the above problems.
- the ignition device has a booster charge whose explosive charge facing and provided for the initiation cross section just that surface sufficient for the detonative initiation of the subsequent explosive charge that the not intended for the initiation lateral surface of the booster charge with a Damping layer is surrounded, which has at least such a thickness that a spark ignition is reliably avoided and that between the intended for the initiation cross section of the booster charge and the insert of the shaped charge a detonation wave guide is arranged.
- a transformer plate is arranged between the intended for the initiation cross-section of the booster charge and the detonation waveguide, which divides the explosive charge into a first and a second explosive charge.
- the first explosive charge may consist of an explosive having a high blast effect and the second explosive charge may contain an explosive of high explosiveness.
- the first explosive charge arranged adjacent to the ignition device may be mixed with a metal powder which enhances the blast effect, it being possible for the metal powder to consist predominantly or entirely of aluminum powder.
- the jacket devices for the controlled disassembly of the same order.
- This can be done, for example, in that the jacket has a notched grid, wherein the notches can be formed symmetrically or asymmetrically, or that in the region of the inside of the shell a holder with a plurality of pellets is arranged, or that in the lateral surface of the explosive charge notches are that act locally as small hollow or cutting charges on the inside of the shell of the penetrator.
- the first proposed solution according to the invention relates to the improvement of the initiation and causes a matched to the hollow charge ignition of the explosive charge SP.
- the explosive charge is initiated both via the lateral surface M of the amplifier charge VL, as well as on the front side F of the amplifier charge VL, wherein the ignition device is aligned in the longitudinal axis of the penetrator.
- the explosive charge is almost never really exactly symmetrically ignited, because large initiating surfaces do not react uniformly.
- the detonation front in the amplifier charge VL is grazing on its lateral surface and thus has only about half of the initiation pressure with respect to the explosive charge.
- Fig. 1 exemplified a solution according to the invention for the aforementioned disadvantages of known designs.
- the ignition device is also arranged here together with the booster charge in the direction of the main axis of the penetrator.
- the amplifier charge VL is reduced in diameter to the necessary minimum, so that the frontal area F used for initiation is only slightly above the so-called critical diameter, below which an explosive charge column with just this diameter is no longer able to condense.
- the lateral surface M of the amplifier charge VL is completely surrounded by a damping material D1, so that with a very high probability initiation over the lateral surface is impossible.
- the initiation of the explosive charge SP thus takes place only approximately punctiform, which is why a symmetrical ignition is achieved.
- a detonation waveguide DWL known per se is integrated in the explosive charge SP. This prevents the front of the detonation wave can run directly to the insert E. Instead, it is guided around the detonation shaft link and then directly onto the funnel-shaped insert E.
- the detonation waveguide DWL is a rectilinear initiation of the amplifier load VL directly towards the tip of the insert E impossible.
- FIG. 2 an advantageous extension of the previously described penetrator with hollow charge is shown.
- an existing explosive fürtragerplatte SPÜ is arranged, covering about the entire cross section of the explosive charge SP and is initiated directly from the amplifier charge VL.
- the explosive charge this Mattertragerplatte SPÜ should have the shortest possible starting distance to detonation.
- the transmitter plate SPU in turn initiates the front part of the explosive charge SP2 annular over the edge of the detonation wave guide DWL.
- the explosive charge SP is divided into two parts SP1 and SP2, may have different properties.
- the front part of the explosive charge SP2 can be designed as a typical charge for accelerating metal deposits and thus for a shaped charge of high power.
- the rear part of the explosive charge SP1 ideally consists of a typical pressure generating explosive charge with a high blowing effect. For this reason, the admixture of a fire-accelerating metal powder, in particular an aluminum powder in the explosive charge SP1 is recommended. Although this rear part of the explosive charge SP1 does not contribute to the performance of the hollow charge, but still increases the overall performance of the penetrator by the generation of splinters from the metallic cladding PM of the penetrator, as well as by appropriate blast performance. Thus, by dividing the Explosive charge SP in a front explosive charge SP2 and a rear explosive charge SP1 achieved an optimization of the performance of their duties.
- Typical blast charges such as here the rear explosive charge SP1 usually have a much lower detonation velocity than explosive explosive charges such as the front explosive charge SP2.
- the detonation fronts in the rear part of the explosive charge reach the jacket PM of the penetrator at a later time than in the front part, where the insert E is subjected to the detonation front.
- the spiked formation of the hollow charge takes place somewhat earlier than the tearing of the metallic shell PM in the region of the rear explosive charge SP1, which inevitably runs asymmetrically.
- the aforementioned effect can be further increased by inserting a further damping layer D2 between the transmitter plate and the rear explosive charge SP1.
- a further damping layer D2 between the transmitter plate and the rear explosive charge SP1.
- FIG. 4 is shown in dashed lines as the detonation waves develop in the front and in the back of the explosive charge of the penetrator with shaped charge.
- the chronological sequence can be clearly recognized from the front courses named with the numbers 1 to 5.
- the front of the detonation wave in the front explosive charge SP2 now almost perpendicular to the outer wall of the insert E, whereby the formation of the spine from the insert E is optimized.
- the slower propagation of the detonation means that the asymmetrical tearing of the sheath M only takes place when the main part of the sting is already formed. Furthermore, the full blast and splitter performance is delivered at the ideal time after entering the target.
- an active measure can be used by placing a holder ZH arranged in the area of the jacket M with a plurality of pellets instead of the notched grid. In any case, measures that act in the same way minimize the risk of asymmetry formation.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Penetrator mit einer Hohlladung, einer Sprengladung, einem die Sprengladung umgebenden Mantel und einer Zündeinrichtung, die von der Einlage der Hohlladung beabstandet in einer rohrförmigen Vorrichtung angeordnet ist.
- Derartige Penetratoren sind in der Vergangenheit bekannt geworden. So zeigt die
DE 199 17 144 B4 ein Kombinationswirksystem. Dieses verbindet die bis dahin nur einzeln verfügbaren Fähigkeiten einer Hohlladung, einer Splitter erzeugenden Blastladung und eines Penetrators in einem einzigen Wirksystem. Dazu wurde eine Hohlladung in einen Penetrator integriert. - In der Folgezeit wurden verschiedene Verbesserungen veröffentlicht, die der Erhöhung der Sicherheit der Initiierung einer solchen Ladung dienen. Beispielsweise zeigt die
DE 10 2010 018187.0 eine Zündeinrichtung für einen Penetrator, bei der die Verstärkerladung beweglich gelagert ist. Im Fall der Penetration eines sehr harten Ziels kann die Einlage der Hohlladung kollabieren. Die bewegliche Verstärkerladung behält jedoch den Kontakt zur sich verschiebenden Sprengladung bei. Damit wird eine sichere Initiierung erzielt. Die damit jedoch erzwungenen Einfallswinkel der Detonationsfront relativ zur Einlage sind ungünstig, was sich erheblich auf die Leistung bei der Stachelbildung auswirkt. - Ein weiteres Problem liegt darin, dass Penetratoren dicke Metallhüllen benötigen um die Perforation eines harten Zieles überstehen zu können. Derartige Metallhüllen neigen dazu, bei der Detonation der Sprengladung asymmetrisch aufzureißen. Hierbei kann es zu lokalen Rissen kommen, aus denen bereits Sprengladungs-Schwaden austreten bevor in benachbarten Bereichen die Hülle zerlegt wird. Solche Asymmetrien pflanzen sich über die Sprengladung bis zur Einlage fort mit dem Resultat, dass die Stachelbildung ebenfalls asymmetrisch erfolgt. Der daraus resultierende gekrümmte Stachel führt zu nicht unerheblichen Leistungseinbußen.
- Bisherige Lösungsansätze haben diese in Tests ermittelten Probleme nicht berücksichtigt. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Initiierung der in einem Penetrator integrierten Hohlladung zu optimieren um durch Vermeidung der oben genannten Probleme die Leistung zu steigern.
- Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Zündeinrichtung eine Verstärkerladung aufweist, deren der Sprengladung zugewandte und für die Initiierung vorgesehene Querschnitt gerade diejenige Fläche aufweist, die zur detonativen Initiierung der daran anschließenden Sprengladung ausreicht, dass die nicht für die Initiierung vorgesehene Mantelfläche der Verstärkerladung mit einer Dämpfungsschicht umgeben ist, die mindestens eine solche Dicke aufweist, dass eine Durchzündung sicher vermieden wird und dass zwischen dem für die Initiierung vorgesehenen Querschnitt der Verstärkerladung und der Einlage der Hohlladung ein Detonationswellenlenker angeordnet ist.
- Mittels der Kombination mehrerer konstruktiver Maßnahmen, nämlich der Verringerung der auf die Sprengladung gerichteten Querschnittsfläche der Verstärkerladung auf fast den kritischen Durchmesser der Sprengladung, der Vermeidung der Durchzündung über die Mantelfläche der Verstärkerladung und schließlich dem Einfügen eines Detonationswellenlenkers zwischen der Verstärkerladung und der Einlage der Hohlladung werden die bisherigen Probleme vermieden und in vorteilhafter Weise durch homogenen und symmetrischen Verlauf der Detonationswelle auf die Einlage zu einer hinsichtlich der Leistung optimierte Stachelbildung erreicht.
- Weiterhin hat es sich als günstig erwiesen, dass zwischen dem für die Initiierung vorgesehenen Querschnitt der Verstärkerladung und dem Detonationswellenlenker eine Übertragerplatte angeordnet ist, welche die Sprengladung in eine erste und eine zweite Sprengladung teilt.
- Als zusätzliche wirksame Ausgestaltung hat sich bewährt, dass zwischen der ersten Sprengladung und der Übertragerplatte eine Dämpfungsschicht angeordnet ist.
- In einer vorteilhaften Kombination mit der vorgenannten Übertragerplatte kann die erste Sprengladung aus einem Sprengstoff mit hoher Blastwirkung bestehen und die zweite Sprengladung einen Sprengstoff hoher Brisanz enthalten.
- Zusätzlich kann die zur Zündeinrichtung benachbart angeordnete erste Sprengladung mit einem die Blastwirkung verstärkenden Metallpulver vermischt sein, wobei das Metallpulver überwiegend oder ganz aus Aluminium-Pulver bestehen kann.
- Es hat sich als vorteilhaft erwiesen im Mantel Vorrichtungen zur kontrollierten Zerlegung desselben anzuordnen. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, dass der Mantel ein Kerbgitter aufweist, wobei die Kerben symmetrisch oder asymmetrisch geformt sein können, oder dass im Bereich der Innenseite des Mantels eine Halterung mit einer Vielzahl von Pellets angeordnet ist, oder dass in der Mantelfläche der Sprengladung Kerben eingelassen sind, die örtlich wie kleine Hohl- oder Schneidladungen auf die Innenseite des Mantels des Penetrators einwirken.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
-
Fig. 1 : eine Lösung mit reduzierter Initiierungsfläche und integriertem Detonationswellenlenker, -
Fig. 2 : eine Erweiterung mit einer Überträgerplatte und unterschiedlichen Sprengladungen, -
Fig. 3 : eine Ausführungsform mit einer zusätzlichen Dämpfungsschicht, -
Fig. 4 : den Verlauf der Detonationsfronten in den beiden Sprengladungsteilen, -
Fig. 5 : einen erfindungsgemäßen Penetrator mit Einrichtungen zur kontrollierten Zerlegung des Mantels. - Der erste erfindungsgemäße Lösungsvorschlag betrifft die Verbesserung der Initiierung und bewirkt eine auf die Hohlladung abgestimmte Zündung der Sprengladung SP.
- Bei den bisher bekannten Penetratoren gleicher Bauart wird die Sprengladung sowohl über die Mantelfläche M der Verstärkerladung VL, als auch über die Stirnseite F der Verstärkerladung VL initiiert, wobei die Zündeinrichtung in der Längsachse des Penetrators ausgerichtet ist. Die Erfahrung zeigt, dass damit die Sprengladung fast nie wirklich exakt symmetrisch gezündet wird, weil große Initiierflächen nicht gleichmäßig reagieren. Dazu kommt, dass die Detonationsfront in der Verstärkerladung VL an ihrer Mantelfläche streifend verläuft und somit nur etwa die Hälfte des Initiierdrucks gegenüber der Sprengladung aufweist.
- Ein weiterer Nachteil entsteht dadurch, dass die Detonationsfronten in der Sprengladung SP mehr oder weniger streifend auf die Hohlladungs-Einlage E auftreffen. Dadurch wird das Material der Einlage E weitaus geringer zum Kollapspunkt hin beschleunigt, wo der Stachel ausgebildet wird. In Folge dessen wird die Spitzengeschwindigkeit des Stachels geringer ausfallen, was sich letztlich auf die erzielbare Leistung auswirkt.
- In der
Fig. 1 ist beispielhaft eine erfindungsgemäße Lösung für die vorgenannten Nachteile bekannter Bauformen dargestellt. Die Zündeinrichtung ist auch hier zusammen mit der Verstärkerladung in Richtung der Hauptachse des Penetrators angeordnet. Erfindungsgemäß wird die Verstärkerladung VL im Durchmesser auf das notwendige Minimum verkleinert, so dass die frontale zur Initiierung verwendete Fläche F nur geringfügig über dem so genannten kritischen Durchmesser liegt, unterhalb dessen eine Sprengladungssäule mit eben diesem Durchmesser nicht mehr in der Lage ist durchzudetonieren. Denkbar wären auch Bauformen der Verstärkerladung VL in der Form eines in der Mitte verjüngten Diabolos. - Die Mantelfläche M der Verstärkerladung VL ist vollständig von einem Dämpfungsmaterial D1 umgeben, so dass mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit eine Initiierung über die Mantelfläche unmöglich ist. Die Initiierung der Sprengladung SP erfolgt somit ausschließlich annähernd punktförmig, weshalb auch eine symmetrische Zündung erreicht wird.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird ein an sich bekannter Detonationswellenlenker DWL in der Sprengladung SP integriert. Dieser verhindert, dass die Front der Detonationwelle direkt auf die Einlage E zulaufen kann. Stattdessen wird sie um den Detonationswellenlenker herum und anschließend direkt auf die trichterförmige Einlage E geführt. Somit ist bei fachmännischer Ausführung des Detonationswellenlenkers DWL eine geradlinige Durchinitiierung von der Verstärkerladung VL direkt in Richtung auf die Spitze der Einlage E unmöglich.
- In der
Figur 2 ist eine vorteilhafte Erweiterung des bisher beschriebenen Penetrators mit Hohlladung dargestellt. Etwa mittig zur Sprengladung SP ist zwischen der Verstärkerladung und dem Detonationswellenlenker DWL eine aus Sprengstoff bestehende Übertragerplatte SPÜ angeordnet, die etwa den gesamten Querschnitt der Sprengladung SP abdeckt und direkt von der Verstärkerladung VL initiiert wird. Somit sollte die Sprengladung dieser Übertragerplatte SPÜ eine möglichst kurze Anlaufstrecke zur Detonation aufweisen. - Die Übertragerplatte SPÜ initiiert ihrerseits den vorderen Teil der Sprengladung SP2 ringförmig über den Rand des Detonationswellenlenkers DWL. Mit der Übertragerplatte wird die Sprengladung SP in zwei Teile SP1 und SP2 aufgeteilt, unterschiedliche Eigenschaften haben können.
- So kann der vordere Teil der Sprengladung SP2 als typische Ladung zur Beschleunigung von Metallbelegungen und somit für eine Hohlladung hoher Leistung ausgelegt sein.
- Der hintere Teil der Sprengladung SP1 besteht in idealer Weise aus einer typischen Druck erzeugenden Sprengladung mit hohem Blasteffekt. Aus diesem Grund ist die Beimischung eines Brand beschleunigenden Metallpulvers, insbesondere eines Aluminium-Pulvers in die Sprengladung SP1 empfehlenswert. Dieser hintere Teil der Sprengladung SP1 trägt zwar nichts zur Leistung der Hohlladung bei, erhöht aber dennoch die Gesamtleistung des Penetrators durch die Erzeugung von Splittern aus dem aus Metall bestehenden Mantel PM des Penetrators, sowie durch entsprechende Blastleistung. Somit wird durch die Aufteilung der Sprengladung SP in eine vordere Sprengladung SP2 und eine hintere Sprengladung SP1 eine Optimierung der Erfüllung ihrer Aufgaben erreicht.
- Weiterhin wird durch die Aufteilung der Sprengladung ein weiterer vorteilhafter Effekt erzielt. Typische Blastladungen wie hier die hintere Sprengladung SP1 haben in der Regel eine weitaus geringere Detonationsgeschwindigkeit als brisante Sprengladungen wie die vordere Sprengladung SP2. Dadurch erreichen die Detonationsfronten im hinteren Teil der Sprengladung den Mantel PM des Penetrators zu einem späteren Zeitpunkt als im vorderen Teil, wo die Einlage E mit der Detonationsfront beaufschlagt wird. Dadurch findet die Stachelbildung der Hohlladung etwas früher statt als das Aufreißen des metallischen Mantels PM im Bereich der hinteren Sprengladung SP1, das zwangsläufig asymmetrisch abläuft.
- Der vorgenannte Effekt kann noch gesteigert werden indem zwischen die Übertragerplatte und die hintere Sprengladung SP1 eine weitere Dämpfungsschicht D2 eingefügt wird. Damit kann die Zeitdifferenz ΔT= t2-t1 zwischen der Detonation der vorderen und der hinteren Sprengladung mittels Wahl der Dicke und des Materials der weiteren Dämpfungsschicht D2 beeinflusst werden.
- In der
Figur 4 ist gestrichelt dargestellt wie sich die Detonationswellen im vorderen und im hinteren Teil der Sprengladung des Penetrators mit Hohlladung entwickeln. Aus dem mit den Ziffern 1 bis 5 benannten Frontverläufen ist der zeitliche Ablauf gut erkennbar. zusätzlich ist erkennbar, dass die Front der Detonationswelle in der vorderen Sprengladung SP2 nun nahezu senkrecht auf die Außenwand der Einlage E einfällt, wodurch die Ausbildung des Stachels aus der Einlage E optimiert wird. - Im hinteren Teil der Sprengladung SP1 führt die langsamere Ausbreitung der Detonation dazu, dass das asymmetrische Aufreißen des Mantels M erst dann stattfindet, wenn der Hauptteil des Stachels bereits ausgebildet ist. Weiterhin wird die volle Blast- und Splitter-Leistung zum idealen Zeitpunkt nach dem Eindringen in das Ziel abgegeben.
- Um den Einfluss des potenziell immer möglichen asymmetrischen Aufreißens des Mantels M weiter zu reduzieren, werden erfindungsgemäß weitere Maßnahmen vorgeschlagen. Jede Modifikation des Mantels oder im Bereich des Mantels M, die zu einem kontrollierten Aufreißen und Zerlegen des Mantels führt, wirkt dem asymmetrischen Aufreißen entgegen. So ist in
Figur 5 in der oberen Hälfte des Mantels M ein Kerbgitter Z angedeutet, welches den Mantel gezielt und kontrolliert in definierte Splitter zerlegt. Dabei werden unmittelbar nach der Detonation in dem Mantel Sollbruchstellen erzeugt. Somit wird das zufällige Auffinden von Schwachstellen im Mantelmaterial durch ein gezieltes Erzeugen von Bruchstellen ersetzt. - Neben den passiven Kerbgittern kann eine aktive Maßnahme zum Einsatz gebracht werden indem anstelle des Kerbgitters ein in Bereich des Mantels M angeordneter Halter ZH mit einer Vielzahl von Pellets angeordnet wird. In jedem Fall wird durch gleich wirkende Maßnahmen die Gefahr der Ausbildung von Asymmetrien auf ein Minimum reduziert.
Claims (11)
- Penetrator mit einer Hohlladung, einer Sprengladung (SP), einem die Sprengladung umgebenden Mantel (PM) und einer Zündeinrichtung (ZK), die von der Einlage (E) der Hohlladung beabstandet in einer rohrförmigen Vorrichtung (R) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,- dass die Zündeinrichtung (ZK) eine Verstärkerladung (VL) aufweist, deren der Sprengladung (SP) zugewandte und für die Initiierung vorgesehene Querschnitt gerade diejenige Fläche (F) aufweist, die zur detonativen Initiierung der daran anschließenden Sprengladung (SP) ausreicht,- dass die nicht für die Initiierung vorgesehene Mantelfläche (M) der Verstärkerladung (VL) mit einer Dämpfungsschicht (D1) umgeben ist, die mindestens eine solche Dicke aufweist, dass eine Durchzündung sicher vermieden wird,- dass zwischen dem für die Initiierung vorgesehenen Querschnitt der Verstärkerladung (VL) und der Einlage (E) der Hohlladung ein Detonationswellenlenker (DWL) angeordnet ist. - Penetrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem für die Initiierung vorgesehenen Querschnitt der Verstärkerladung (VL) und dem Detonationswellenlenker (DWL) eine Übertragerplatte (SPÜ) angeordnet ist, welche die Sprengladung in eine erste (SP1) und eine zweite Sprengladung (SP2) teilt.
- Penetrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Sprengladung (SP1) und der Übertragerplatte (SPÜ) eine Dämpfungsschicht (D2) angeordnet ist.
- Penetrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sprengladung (SP1) aus einem Sprengstoff mit hoher Blastwirkung besteht und die zweite Sprengladung (SP2) einen Sprengstoff hoher Brisanz enthält.
- Penetrator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Zündeinrichtung (ZK) benachbart angeordnete erste Sprengladung (SP1) mit einem die Blastwirkung verstärkenden Metallpulver vermischt ist.
- Penetrator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallpulver überwiegend oder ganz aus Aluminium-Pulver besteht.
- Penetrator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Mantel (PM) Vorrichtungen (Z) zur kontrollierten Zerlegung desselben angeordnet sind.
- Penetrator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (PM) ein Kerbgitter aufweist.
- Penetrator nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, dass die Kerben symmetrisch oder asymmetrisch geformt sind.
- Penetrator nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Innenseite des Mantels (PM) eine Halterung mit einer Vielzahl von Pellets angeordnet ist.
- Penetrator nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, dass in der Mantelfläche der Sprengladung (SP) eine Vielzahl von Kerben angeordnet ist.
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