ES2947310T3 - Cubierta de góndola de aerogenerador - Google Patents

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ES2947310T3 ES17765074T ES17765074T ES2947310T3 ES 2947310 T3 ES2947310 T3 ES 2947310T3 ES 17765074 T ES17765074 T ES 17765074T ES 17765074 T ES17765074 T ES 17765074T ES 2947310 T3 ES2947310 T3 ES 2947310T3
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Abstract

Una parte de cubierta inferior de góndola (32) para la parte inferior de una góndola de turbina eólica está formada con una serie de regiones de receptáculos poco profundos para contener el líquido que se escapa o se derrama de los componentes de la turbina. Los canales de desbordamiento (88, 90, 92) pueden proporcionarse entre las regiones del receptáculo para que el líquido filtrado pueda fluir entre las regiones del receptáculo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Cubierta de góndola de aerogenerador
La presente invención se refiere a una góndola de aerogenerador que está adaptada para contener líquido derramado o dejado escapar desde los componentes del aerogenerador dentro de la góndola, más particularmente, a una cubierta inferior de la góndola así adaptada.
Los aerogeneradores típicamente comprenden una torre de aerogenerador y una góndola de aerogenerador colocada en la parte superior de la torre. El rotor del aerogenerador, que comprende normalmente tres palas de aerogenerador, se conecta a la góndola a través de un eje principal que se extiende fuera de la parte delantera de la góndola, como se ilustra en la Figura 1.
La góndola está dotada con el equipo mecánico y eléctrico necesario para transformar, convertir y, de otras formas, manejar la energía que se produce por el generador en la góndola, tal como la caja de engranajes, el generador y el transformador. Tales componentes típicamente contienen líquidos con propósitos de lubricación y/o refrigeración. Por ejemplo, la caja de engranajes, que es un componente operativo principal con un gran número de piezas móviles que requieren lubricación, durante su operación normal, puede dejar escapar pequeñas cantidades de aceite y, típicamente, está dotada con una bandeja de goteo para atrapar esta fuga. Aunque es rara una fuga más significativas de tales componentes, es deseable, sin embargo, ser capaces de contener tal fuga en caso de que surja. El uso de bandejas de goteo individuales se añade a la complejidad de construcción de la góndola y ocupa espacio adicional, y puede no ser suficiente en el caso de una fuga de líquido más significativa. Una fuga de líquido significativa tiene el potencial de dañar otros componentes de la turbina y crear un peligro para el personal que trabaja en la turbina, y crear un peligro medioambiental si dicho tal se dejara escapar fuera de la turbina. Además, hay situaciones en las que necesitan ser cambiados líquidos por el personal de mantenimiento, y tal mantenimiento puede constituir un momento en el que puede surgir un derrame accidental.
En el documento EP2942522 se describe una góndola con una parte de cubierta inferior formada por piezas de panel interconectadas conectadas por pernos de sujeción, formando un cárter de aceite para contener cualquier líquido dejado escapar. Se proporcionan sellos entre los paneles que evitan la fuga al exterior de cualquier fluido que se deje escapar en la posición de los sujetadores.
Por consiguiente, existe la necesidad de una estructura mejorada que pueda contener el líquido dejado escapar o derramado dentro de la turbina.
Compendio de la invención
Según un primer aspecto de la invención, se proporciona una góndola de aerogenerador en la que se disponen componentes operativos que incluyen una caja de engranajes y un generador, en donde se proporciona una cubierta de góndola que tiene una parte de cubierta inferior que está formada por una serie de regiones de receptáculo poco profundas que subyacen a los componentes operativos para contener líquido dejado escapar o derramado de los mismos, caracterizada por que las regiones de receptáculo están dispuestas para subyacer y están asociadas respectivamente con el generador y la caja de engranajes, y por que se proporcionan canales de flujo entre las regiones de receptáculo de modo que el líquido pueda fluir entre ellas.
La parte de cubierta inferior puede comprender una serie de paneles interconectados con los receptáculos definidos en algunos o en todos los paneles. Los paneles se pueden conectar en bordes superpuestos. Los receptáculos están definidos preferentemente, al menos en parte, por cercos verticales en los bordes de los paneles. Los paneles individuales se pueden subdividir además en receptáculos adicionales mediante la provisión de paredes o cercos adicionales, y en donde los canales de flujo están constituidos por regiones de altura reducida proporcionadas en los cercos de modo que el líquido pueda desbordarse desde una región de receptáculo a una región de receptáculo adyacente. En una disposición alternativa, se proporcionan aberturas en los cercos verticales para constituir los canales de flujo.
Como se usa en la presente memoria, el término “profundidad” se refiere a la dimensión máxima de la parte de cubierta inferior en una dirección perpendicular al plano del soporte.
Como se usa en la presente memoria, el término “debajo” se refiere a la posición vertical de la parte de cubierta inferior cuando está instalada en la góndola en la posición normal en la torre del aerogenerador.
Las regiones de receptáculo están dispuestas preferiblemente en la parte de la cubierta de modo que en uso subyacen a los componentes principales, una primera región de receptáculo que subyace a una caja de engranajes, una tercera a un generador, una segunda a un acumulador hidráulico. Se puede proporcionar un cuarto receptáculo que no esté asociado con ningún componente en particular pero que actúe como un amortiguamiento colector de fluidos. Cada región del receptáculo está dimensionada para recibir entre alrededor de 100 y 400 litros de líquido. Preferiblemente, el primer receptáculo está dimensionado para recibir al menos 300 litros de líquido, más preferiblemente alrededor de 330 litros. El tercer receptáculo está dimensionado para recibir al menos 300 litros de líquido, más preferiblemente alrededor de 360 litros. El segundo receptáculo está dimensionado para recibir al menos 200 litros de líquido. El volumen combinado de todos los receptáculos está preferentemente por encima de 1000 litros, más preferentemente por encima de 1100 litros.
En la realización preferida, la parte de cubierta está formada por un panel o paneles moldeados en los que se moldean los cercos verticales por facilidad de fabricación. La parte de cubierta está formada preferiblemente por un material plástico o un material compuesto, tal como plástico reforzado con fibra de vidrio.
En un desarrollo adicional, las regiones de receptáculo pueden estar dotadas con orificios de drenaje equipados con tapones o válvulas para permitir que el líquido sea drenado de las mismas.
Breve descripción de los dibujos
La invención se describirá ahora con más detalle, a modo de ejemplo solamente, y con referencia a las figuras que se acompañan en las que:
la Figura 1 es una vista frontal de un aerogenerador;
la Figura 2 es una vista en perspectiva del exterior de una góndola de aerogenerador;
la Figura 3 muestra una cubierta inferior de la góndola, con la parte extrema separada;
la Figura 4 muestra una parte principal de la cubierta de góndola inferior;
la Figura 5 es un detalle ampliado de un cerco de una primera región de receptáculo que muestra un labio de canal de flujo entre la primera y segunda regiones de receptáculo;
la Figura 6 es una vista de la parte principal de la cubierta inferior con las secciones de la parte de cubierta individuales separadas;
la Figura 7 muestra una primera sección de cubierta de la cubierta inferior;
la Figura 8 es un detalle ampliado de un cerco de la segunda y tercera regiones de primer receptáculo que muestra un labio de canal de flujo entre las mismas;
la Figura 9 muestra una realización alternativa con aberturas de flujo en los cercos entre las regiones de receptáculo; la Figura 10 muestra un detalle de una abertura de flujo de la Figura 9; y
la Figura 11 muestra la parte de cubierta inferior y la ubicación de los componentes de turbina principales con relación a los receptáculos.
Descripción detallada
La Figura 1 ilustra un aerogenerador 10 moderno a escala de empresa de servicios públicos que comprende una torre 11 y una góndola de aerogenerador 12 colocada en la parte superior de la torre 11. El rotor de aerogenerador 13, que comprende tres palas de aerogenerador 14, está soportado por la góndola 12 a través de un eje principal de baja velocidad (no mostrado) que se extiende fuera de la parte delantera de la góndola 12. La torre 11 está soportada y asegurada a la base de aerogenerador 15. El eje de rotor principal se extiende o está conectado a una caja de engranajes de aumento de velocidad, la salida de la cual se proporciona a un generador para convertir la rotación del rotor 13 en corriente eléctrica. El aerogenerador típicamente incluye otros componentes operativos, tales como otros elementos de equipos de manejo de energía, convertidores, transformadores y similares.
Varios de estos componentes operativos pueden contener líquido con propósitos de refrigeración y/o lubricación. Por ejemplo, las cajas de engranajes típicamente contienen aceites lubricantes que están contenidos o circulan en la carcasa de la caja de engranajes y se suministran a varios puntos de la caja de engranajes, cojinetes, etc. El generador está dotado con líquido de refrigeración circulante, generalmente agua. Se puede proporcionar un circuito hidráulico para la operación de ajuste de paso de rotor, con acumuladores hidráulicos dispuestos dentro de la góndola. El equipo de manejo de energía típicamente incluye un transformador, y estos requieren unos medios de refrigeración, que con ciertos diseños puede incluir líquido de refrigeración circulante, tal como aceite de refrigeración. Aunque es poco probable una fuga importante de líquido desde tales componentes, un fallo de un subcomponente, tal como un sello, ocasionalmente puede dar lugar a una fuga de líquido. Tal podría surgir durante el transporte al sitio de instalación (la góndola típicamente que se transporta en un estado ensamblado) o durante la operación o mantenimiento del aerogenerador. El líquido dejado escapar puede dañar potencialmente otros componentes de la turbina y crear un peligro para el personal y para el medio ambiente. Además, tal líquido dejado escapar puede llevar mucho tiempo y ser caro de limpiar. Por consiguiente, existe la necesidad de una estructura que pueda contener el líquido dejado escapar o derramado dentro la góndola de la turbina. Como se trata además a continuación, tal se logra a través de adaptaciones a la cubierta inferior de la góndola.
La Figura 2 ilustra el exterior de una góndola de aerogenerador 12. Como se indicó anteriormente, la góndola 12 aloja los componentes operativos principales de la turbina. La góndola comprende un bastidor de soporte de carga principal (no visible) sobre el que se montan directa o indirectamente los componentes operativos principales. La góndola 12 está dotada con una cubierta de góndola 20 exterior que encierra los componentes operativos y proporciona protección del medio ambiente, la lluvia, el viento, la humedad, la sal, el polvo, etc. La cubierta de góndola comprende una serie de piezas de cubierta que están montadas en un bastidor interno que se conecta a sí mismo indirecta o directamente al bastidor principal interno. En la estructura, como se ilustra, las piezas de cubierta están dispuestas para proporcionar una disposición generalmente similar a una caja, incluyendo los extremos 26, 28 de las cubiertas laterales 22, la cubierta del techo 30 y la cubierta inferior 32. Cada una de estas piezas está construida a partir de una serie de paneles individuales. Las estructuras de juntas de sellado se proporcionan entre los bordes de panel de contacto o superposición, así como entre las secciones de panel completo para asegurar que la góndola proporcione un entorno sustancialmente resistente a la intemperie. Los paneles están formados preferiblemente por una estructura rígida relativamente ligera, tal como plástico reforzado con fibra de vidrio, formada en la configuración deseada mediante moldeo.
Como se puede ver en la Figura 3, la cubierta inferior 32 comprende una serie de secciones donde cada sección en sí misma está formada por uno o más paneles individuales, más particularmente una sección frontal 34, sección de torre 35, sección principal 36 y sección trasera 38 (donde “frontal” se refiere al extremo de la góndola en el que se monta el rotor y que en operación está orientado hacia el viento y “trasero” al extremo opuesto). Las secciones delantera 34 y trasera 38 ambas son preferiblemente paneles individuales que son estructuras unitarias. La sección de torre 35 comprende una serie de paneles individuales que incluyen una sección de panel de torre frontal 35A y dos secciones de panel de torre traseras 35B y 35C, que juntas definen una abertura circular 40 a través de la cual en uso se extienden los componentes de guiñada situados entre la parte superior de la torre y la góndola.
La sección de cubierta inferior principal 36 está formada por una serie de paneles individuales interconectados, incluyendo el primer, segundo, tercer y cuarto paneles 42, 54, 56 y 66, respectivamente. Estos constituyen receptáculos de recepción de líquido, como se trata ahora con más detalle. Más particularmente, el primer panel 42 define un primer receptáculo. Como se ve mejor en las Figuras 6 y 7, este se forma para tener una forma similar a una bandeja poco profunda cóncava con suelo 43 y regiones de bordes opuestos inclinados poco profundos 44, 46 en lados laterales opuestos, un cerco vertical frontal 48 y un cerco vertical posterior 50. Una región de borde delantero 52 está formada con orificios para recibir fijaciones, pernos o similares, para asegurar los bordes traseros de las secciones de panel de torre traseras 35B y 35C, por lo que se puede hacer la conexión a las mismas de una manera superpuesta. Se forma una protuberancia de fijación 53 en el cerco 50, mediante la cual se puede hacer la unión a un bastidor de soporte de cubierta (no mostrado) que está conectado a sí mismo al bastidor principal de la góndola. Se proporciona un casquillo interno en la parte inferior de la protuberancia de fijación 53 en la que se atornilla un perno de fijación.
Todo el panel 42 es preferiblemente una estructura moldeada unitaria de paredes delgadas por facilidad de fabricación y ensamblaje, incluyendo los cercos verticales y otras estructuras, protuberancias, etc., descritas. Alternativamente, no obstante, los cercos podrían ser estructuras de pared verticales separadas aseguradas a los paneles mediante adhesivo o fijaciones.
A la parte trasera del primer panel 42 se conectan el segundo y tercer paneles 54 y 56 dispuestos uno al lado del otro, constituyendo el segundo y tercer receptáculos respectivamente. El segundo panel 54 está formado del mismo modo para tener una forma similar a una bandeja poco profunda cóncava con suelo 55, un cerco frontal vertical 58 en el que se conecta al primer panel 42, una región de borde inclinada poco profunda 60 en un lado lateral, un cerco vertical lateral 62 en el que se conecta al tercer panel 56 y un cerco vertical posterior 64 en el que se conecta al cuarto panel 66. Se proporciona un par de protuberancias de fijación 65 en el cerco 62 mediante el cual se puede hacer la unión al bastidor de soporte de cubierta (no mostrado) que se conecta a sí mismo al bastidor principal de la góndola. Se proporcionan casquillos internos en la parte inferior de las protuberancias de fijación 65 en los que se atornillan los pernos de fijación.
El tercer panel 56 está formado del mismo modo para tener una forma similar a una bandeja cóncava con un suelo 57, un cerco frontal vertical 68 en el que se conecta al primer panel 42, una región de borde inclinada poco profunda 70 en un lado lateral, un cerco vertical lateral 72 en el que se conecta al segundo panel 54 y un cerco vertical trasero 74 en el que se conecta al cuarto panel 66. Un par de protuberancias de fijación 75 (véase la Figura 8) se proporcionan en el cerco 72, mediante el cual se puede hacer una unión al bastidor de soporte de cubierta (no mostrado) que se conecta a sí mismo al bastidor principal de la góndola. En el lado opuesto del panel 56, adyacente al borde inclinado 70, se proporciona un par adicional de protuberancias de fijación 76. Se proporcionan casquillos internos en estas protuberancias de fijación en los que se atornillan los pernos de fijación.
El cuarto panel 66 se forma del mismo modo para tener una forma similar a una bandeja cóncava con un suelo 78, cerco delantero 80 en el que se conecta al segundo y tercer paneles, regiones de borde inclinadas poco profundas 82, 84 en lados laterales opuestos, y un cerco vertical trasero 86 en el que se conecta al panel trasero 38.
Como se puede ver en las Figuras 4 a 8, los cercos adyacentes de los paneles en los que los paneles se apoyan entre sí están formados con estructuras superpuestas en las que se conectan, mediante fijaciones adecuadas, pernos o similares. Por ejemplo, el cerco trasero 50 del primer panel 42 tiene una parte vertical y una pestaña 51 que se extiende horizontalmente hacia atrás. El cerco delantero 58 del segundo panel tiene una parte vertical y una parte de pestaña 59 que se extiende hacia delante. Como se puede ver mejor en la Figura 5, cuando está interconectada, la parte de pestaña 50 se superpone a la parte de pestaña 59. Se proporcionan orificios de fijación en las partes de pestaña superpuestas en las que se proporcionan pernos o tornillos u otros sujetadores de fijación. Se proporcionan juntas de sellado, tales como juntas de espuma deformable, entre las estructuras superpuestas para asegurar una conexión hermética a los líquidos entre las mismas. Se proporcionan disposiciones similares para efectuar las conexiones entre el primer, segundo, tercer y cuarto paneles 42, 54, 56 y 66 respectivamente.
Como se puede ver en las Figuras 4 a 6 y 8, los cercos verticales entre el primer, segundo y tercer receptáculos están formados con regiones de altura reducida que constituyen canales de flujo o canales de desbordamiento. Se proporciona un primer canal de desbordamiento 88 en los cercos trasero y delantero superpuestos 50, 59 respectivamente del primer y segundo paneles, lo que permite el flujo entre el primer y segundo receptáculos. Se forma un segundo canal de desbordamiento 90 en los cercos 62 y 72 que permite el flujo entre el segundo y tercer receptáculos. Se proporciona un tercer canal de flujo 92 en los cercos superpuestos 64 y 80 que permiten el flujo entre el segundo y cuarto receptáculos. La altura de estas regiones de altura reducida es de manera que cualquier fuga o derrame de pequeña cantidad se contiene en el receptáculo que subyace al componente con fugas, evitando por ello su escape a cualquier otra parte en la turbina donde podría dañar a otros componentes o equipos o presentar un peligro para el personal o el medio ambiente. Desde allí, el líquido se puede extraer y desechar de manera segura por el personal de mantenimiento. En el caso de una fuga significativa que llene un recipiente particular, el líquido puede fluir entonces a través de los canales de desbordamiento definidos entre los recipientes, de manera que un receptáculo adyacente y eventualmente todos los receptáculos lleguen a estar disponibles para contener el líquido dejado escapar. Asegurando que el volumen total combinado de los receptáculos sea mayor que el volumen de líquido en cualquier componente operativo en particular (caja de engranajes, generador, etc.), entonces se asegura que el líquido dejado escapar o derramado se pueda contener por completo.
Las cuatro regiones de receptáculo definidas en el primer a cuarto paneles 42, 52, 54 y 66 están asociadas con diferentes componentes operativos que se superponen a los respectivos receptáculos. La Figura 11 muestra esquemáticamente la ubicación de ciertos componentes principales. El eje principal 100 y los cojinetes 102 se superponen a la abertura 40. El primer receptáculo definido en el panel 42 subyace a la caja de engranajes indicada con 104. Este receptáculo está formado para contener alrededor de 330 litros. El tercer receptáculo definido en el tercer panel 56 subyace al generador y está formado para ser capaz de contener alrededor de 360 litros. El segundo receptáculo definido en el segundo panel 54 subyace a los acumuladores hidráulicos (no ilustrados) y está formado para ser capaz de contener alrededor de 210 litros. El cuarto receptáculo definido en el cuarto panel 66 no tiene ningún componente particular asociado con el mismo, y constituye una región de amortiguamiento para recibir el desbordamiento de líquido de otras regiones del receptáculo. El volumen total combinado es, en la región, de alrededor de 1100 litros, que se selecciona para ser capaz de acomodar todo el volumen de líquido del componente que tiene el volumen de líquido más alto, que típicamente es la caja de engranajes.
En una forma alternativa, como se ilustra en las Figuras 9 y 10, los canales de flujo se forman por medio de las aberturas 110 en las partes verticales de los cercos. Dependiendo de la construcción precisa, las partes verticales de los cercos superpuestos pueden estar separadas cuando las pestañas se apoyan en cuyo caso se disponen tubos de flujo entre las aberturas. En una alternativa adicional, las aberturas se pueden proporcionar hacia la base de los cercos verticales, en cuyo caso los receptáculos se llenan efectivamente como uno.
En caso de fuga o derrame, el personal de mantenimiento necesitará entrar en la góndola de aerogenerador y bombear el líquido del receptáculo o receptáculos a contenedores para su eliminación segura. Los receptáculos también pueden estar dotados con aberturas de drenaje en puntos bajos de los mismos, cerrados por tapones o válvulas para facilitar el drenaje del líquido dejado escapar de las regiones de receptáculo. La Figura 9 muestra una abertura de drenaje 112 en el suelo 43 del primer receptáculo.
Aunque se ilustra una construcción particular de la cubierta inferior en la que los receptáculos de captura de líquido están formados en paneles separados, un panel que forma un receptáculo, la invención no está limitada así, y se apreciará que son posibles otras construcciones. Por ejemplo, toda la cubierta inferior se puede formar como una estructura unitaria. Alternativamente, los paneles se pueden combinar de modo que se usen menos paneles individuales. Los paneles individuales se pueden subdividir además en receptáculos adicionales mediante la provisión de paredes o cercos adicionales. De este modo, se puede variar el número de paneles y receptáculos. En lugar de interconectar paneles en los cercos verticales que definen los receptáculos, la conexión se puede hacer en los bordes horizontales de contacto en el suelo de un receptáculo y los cercos verticales que definen los receptáculos formados en posiciones lejos de los bordes de panel.
Se apreciará que son posibles varias modificaciones a las realizaciones descritas anteriormente y se les ocurrirán a los expertos en la técnica sin apartarse del alcance de la invención que se define por las siguientes reivindicaciones.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Una góndola de aerogenerador (12) en la que se disponen componentes operativos que incluyen una caja de engranajes y un generador, en donde se proporciona una cubierta de góndola (20) que tiene una parte de cubierta inferior (32) que está formada por una serie de regiones receptáculo poco profundas que subyacen a los componentes operativos para contener el líquido que se deja escapar o derrama desde el mismo, caracterizada por que las regiones de receptáculo subyacen y están asociadas respectivamente con la caja de engranajes y el generador, y por que se proporcionan canales de flujo (88, 90) entre las regiones de receptáculo de modo que el líquido pueda fluir entre ellas.
2. Una góndola de aerogenerador según la reivindicación 1 que incluye componentes operativos adicionales incluyendo un acumulador hidráulico, en donde la parte de cubierta inferior (32) está formada con una región de receptáculo adicional que subyace y está asociada con el acumulador hidráulico.
3. Una góndola de aerogenerador según la reivindicación 2, en donde se proporcionan canales de flujo (92) entre la región de receptáculo adicional y entre las regiones de receptáculo asociadas con la caja de engranajes y el generador.
4. Una góndola de aerogenerador según cualquier reivindicación anterior, en donde la parte de cubierta inferior (32) está dotada además con una región de receptáculo poco profunda no asociada con ningún componente operativo que sirva como receptáculo de amortiguamiento, un canal de flujo (88, 90) que se proporciona entre el receptáculo de amortiguamiento y las regiones de receptáculo asociadas con la caja de engranajes y el generador y la región de receptáculo adicional.
5. Una góndola de aerogenerador según cualquier reivindicación anterior, en donde la parte de cubierta inferior (32) está formada por una serie de paneles interconectados individuales (42, 54, 56, 66) donde las regiones de receptáculo están definidas en algunos o en todos los paneles.
6. Una góndola de aerogenerador según cualquier reivindicación anterior en donde los receptáculos están definidos al menos en parte por cercos verticales (48, 50, 58, 62, 64, 68, 72, 74, 80, 86).
7. Una góndola de aerogenerador según la reivindicación 6, en donde los canales de flujo (88, 90, 92) están constituidos por regiones de altura reducida proporcionadas en los cercos (50, 59, 62, 64, 72, 80).
8. Una góndola de aerogenerador según la reivindicación 6, en donde los canales de flujo se proporcionan mediante aberturas (110) en los cercos.
9. Una góndola de aerogenerador según la reivindicación 5, en donde los paneles (42, 54, 56, 66) están conectados en regiones de borde superpuestas.
10. Una góndola de aerogenerador según cualquier reivindicación anterior, en donde cada región de receptáculo está dimensionada para recibir entre 100 y 400 litros de líquido.
11. Una góndola de aerogenerador según cualquier reivindicación anterior, en donde las regiones de receptáculo están dimensionadas para recibir, en total combinado, al menos 1000 litros de líquido.
12. Una góndola de aerogenerador según cualquier reivindicación anterior, en donde las regiones de receptáculo están dotadas con orificios de drenaje (112) equipados con tapones o válvulas para permitir que el líquido sea drenado desde las mismas.
13. Un aerogenerador que tiene una góndola (12) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.
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