JP2011194324A - Crusher - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粉砕装置およびこれを用いた粉砕方法に関する。 The present invention relates to a pulverizing apparatus and a pulverizing method using the same.
粉体の粒径を調整する装置の一例として、例えばセラミックスの原料となるセラミックス粉末の粉体の大きさ(粒径)を調整する際に用いる粉砕装置が、下記特許文献1に記載されている。
As an example of an apparatus for adjusting the particle size of a powder, for example, a pulverizing apparatus used for adjusting the size (particle diameter) of a ceramic powder used as a ceramic raw material is described in
図10は、下記特許文献1に記載の粉砕装置100について示す概略断面図である。粉砕装置100は、セラミックビーズなどの粉砕用媒体が内部に配置された容器101と、容器101に配置された回転軸体102と、回転軸体102に固定された撹拌部材104と、を有する。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a pulverizing
粉砕装置100では、粉砕用媒体が内部に配置された容器101内に、例えばスラリーにセラミック粉体を混合させた流動体を供給しつつ、回転軸体102を回転させて撹拌部材104を回転させる。粉砕装置100では、この回転によって、粉体用媒体と被粉砕物との衝突を生じさせることで被粉砕物を粉砕し、所望の大きさの被粉砕物を得ている。
In the pulverizing
かかる粉砕装置では、粉砕処理工程において、粉砕装置100の容器の内壁101a、粉砕用媒体、撹拌用部材104などが、被粉砕物と強い圧力で接触する。このため、かかる粉砕装置100では、上記内壁101aや粉砕用媒体や撹拌部材104などが、被処理工程の時間経過とともに摩耗し、容器101内部の空間の大きさが漸増してくる。
In such a pulverizing apparatus, in the pulverizing process, the inner wall 101a of the container of the pulverizing
このように、粉砕装置100のような従来の粉砕装置では、粉砕処理工程の時間経過とともに摩耗が進行する。このため、粉砕処理工程の時間経過とともに、容器内部の空間が変形し、内部の空間の大きさが大きくなり、これにともなって上記流動体にかかる圧力は漸減し、被粉砕物に印加される機械的エネルギーが時間経過にともなって小さくなる。このような特許文献1に記載されているような従来の粉砕装置では、被粉砕物を連続して粉砕した際、粉砕後の被粉砕物の粒径、例えば平均粒径が、粉砕時間の経過と共に変動するという問題があった。
As described above, in a conventional pulverizing apparatus such as the pulverizing
本発明はこの問題に鑑み、粉砕後の被粉砕物の粒径の変動を抑制できる粉砕装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the grinding | pulverization apparatus which can suppress the fluctuation | variation of the particle size of the to-be-ground material after grinding | pulverization in view of this problem.
上記課題を解決するため、本発明は、被粉砕物と粉砕用媒体との混合物を撹拌して、前記被粉砕物を粉砕するための粉砕装置であって、容器と、前記容器内に配置された回転軸体と、前記回転軸体の回転にともなって前記容器内を移動することで、前記容器内に配置される前記粉砕用媒体と前記被粉砕体との混合物を撹拌する、前記回転軸体に固定された撹拌部材と、を備え、前記容器の内壁面の少なくとも一部を移動させ、前記内壁面の少なくとも一部と前記回転軸体の軸心との距離を変化させる移動機構と、を有することを特徴
とする粉砕装置を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention is a pulverizing apparatus for agitating a mixture of a material to be pulverized and a pulverizing medium to pulverize the material to be pulverized, the container being disposed in the container. The rotating shaft that stirs the mixture of the pulverizing medium and the object to be crushed disposed in the container by moving in the container with the rotation of the rotating shaft body. A moving member for moving at least a part of the inner wall surface of the container and changing a distance between at least a part of the inner wall surface and the axis of the rotary shaft body, and a stirring member fixed to the body, There is provided a crusher characterized by having.
本発明によれば、粉砕後の被粉砕物の粒径の変動を抑制でき、長時間にわたって安定した粒径の被粉砕物を得ることができる。また、粉砕装置において、摩耗にともなう部材の交換頻度を低減させ、長期間にわたって安定した性能で粉砕処理を行うことができる。 According to the present invention, fluctuations in the particle size of the pulverized material after pulverization can be suppressed, and a pulverized material having a stable particle size over a long period of time can be obtained. Further, in the pulverizing apparatus, the frequency of replacement of the members accompanying wear can be reduced, and the pulverization can be performed with stable performance over a long period of time.
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る粉砕装置およびこれを用いた粉砕方法について説明する。 Hereinafter, a pulverizing apparatus and a pulverizing method using the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1〜3は、それぞれ本発明の一実施形態に係る粉砕装置40について説明する図である。図1(a)は粉砕装置40の概略断面図、図1(b)は(a)の粉砕装置の一部を示す概略斜視図である。また、図2(a)は、粉砕装置40の一部(後述する移動機構に対応する部分)の断面図であり、図2(b)は粉砕装置40の他の部の断面図である。また、図3(a)は、粉砕装置40の一部を切り出して観察した概略斜視図であり、(b)および(c)は(a)のC−C断面図である。
1-3 is a figure explaining the grinding |
粉砕装置40は、容器2と、容器2内で回転する回転軸体4と、回転軸体4の長手方向に沿って配置され、かつ回転軸体4に固定された複数の撹拌部材6と、被粉砕物を容器2内に供給するための供給口10aと、被粉砕物を容器2から排出するための排出口10bと、後述する移動機構34と、を備えている。
The crushing
容器2内には、粉砕用媒体8が収納されている。粉砕用媒体8は、例えばセラミック製のボールからなる。セラミック製のボールの材質は、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素であることが好ましい。ボールの大きさは、例えば平均で外径が0.2〜30mmとすればよい。
A pulverizing
容器2は、それぞれが容器2の内壁面を構成する、固定壁14、14aと可動壁16とを有する。移動機構34の一部である可動壁16は、回転軸体4に近づく方向(第1方向D1)および回転軸体4から離れる方向(第2方向D2)に移動可能である。可動壁16の外側には支持壁14aがある。支持壁14aは固定壁14に固定されている。移動機構34は、支持壁14aに設置された、例えばモータとボールネジ等とを備える公知の移動機構に、可動壁16が取り付けられた構成とされている。可動壁16と固定壁14は、両者の間の気密が保たれるよう当接されている。容器2の固定壁14および可動壁16は、樹脂、金属、セラミックスなど、その主成分については特に限定されない。耐摩耗性を向上させる観点では、容器2の内壁面は、耐摩耗性に優れたセラミックからなることが特に好ましい。
The
また、容器2の可動壁16には、例えば圧電素子等を用いた公知の圧力センサ22が取り付けられている。圧力センサ22は、可動壁16が容器2の内側から受ける圧力の大きさを検出する。圧力センサ22および上述の移動機構は、図示しない制御装置と接続されている。この制御装置は、圧力センサ22が検出した情報を時系列で受け取り、受け取った情報に応じて、移動機構の動作を制御する。
A
回転軸体4は図示しないモータと接続されており、モータ30によって回転軸体4の軸心C回りに回転可能な構成とされている。回転軸体4の材質は、金属、セラミックなど特に限定されないが、耐摩耗性の観点ではセラミックスを主成分とすることが好ましい。
The rotating
撹拌部材6は、回転軸体4と接合し、回転軸体4の回転にともなって容器2内部を移動する。撹拌部材6は、回転軸体4が挿通された軸孔32を備えた板状部材であり、この板状部材の表面には凸部24が設けられている。
The stirring
粉砕装置40は、例えば以下のように使用される。 容器2内に、例えば直径1mmの
アルミナ製のボールからなる粉砕用媒体8を750g充填し、回転軸体4を例えば2000rpmで回転させた状態で、平均粒径10μmのアルミナ粉末(被粉砕物)を水に分散させたスラリーを、供給口10aから供給して排出口10bから排出させる。容器2内では、被粉砕物(アルミナ粉末)と粉砕用媒体8とがスラリーに混合された流動体が、供給口10aの側から排出口10bの側に向かって移動する。粉砕装置40では、供給口10aから導入されたスラリーが排出口10bから排出されるまでの間に、この流動体が撹拌部材6によって撹拌され、主に粉砕用媒体8と被粉砕物とが衝突することで、被粉砕物が粉砕されて、この被粉砕物の粒径が調整される。
The
本発明の一実施形態である粉砕装置40は、容器2の内壁面の少なくとも一部と回転軸体4の軸心との距離を変化させる移動機構34を備えている。粉砕装置40では、移動機構34によって、容器2の内壁面の一部を構成する壁面を備える可動壁16が、容器2の径方向に沿って移動可能とされている。
The crushing
移動機構34は、容器2の内壁の一部を構成する可動壁16を、回転軸体4に近づく方向(第1方向)、および離れる方向(第2方向)へ、移動可能な構成とされている。
The moving
移動機構34によって可動壁16の位置を調整することで、この可動壁16に対応する
部位における容器2の断面積、ひいてはこの部位における、容器2内部の容積を調整することができる。
By adjusting the position of the
例えば、可動壁16の内壁面が、他の部位の内壁面の位置と略一致した状態で、粉砕処理が開始された場合、粉砕処理の開始時点において、可動壁16の位置は図3(a)に示す位置に設定されている。粉砕処理時間の経過にともなって、容器2の可動壁16、回転軸体4、撹拌部材6が摩耗すると、容器2の内部空間の大きさが漸増し、容器2内に供給した流動体(スラリー、被粉砕物、粉砕用媒体8の混合物)にかかる圧力の大きさが小さくなる。この場合、容器2の内壁面にかかる圧力も小さくなり、可動壁16に設けられている圧力センサ22によって検出される圧力の大きさも小さくなる。上述の制御装置は、この圧力の変動を検知すると、可動壁16の内面にかかる圧力が大きくなる方向、すなわち上記第1方向に沿って可動壁16を移動させる(図3(c))。これにより、流動体にかかる圧力を上昇させて、粉砕処理の経過にともなう内部圧力の減少を抑制し、すなわち、被粉砕物に加わる粉砕エネルギーの減少を抑制し、長時間の粉砕処理時間全体にわたって、粉砕粒径の変動を小さく抑制することができる。
For example, when the pulverization process is started in a state where the inner wall surface of the
また、粉砕装置40では、部材が摩耗しても可動壁の位置調整によって、容器内の流動体にかかる圧力の大きさを調整できる。このため、摩耗にともなって容器内の空間の大きさが変動した場合でも、部材を交換することなく、可動壁の位置を調整することで、流動体にかかる圧力の大きさを調整することができる。このように粉砕装置40では、摩耗にともなう部材の交換頻度を低減させ、長期間にわたって安定した性能で粉砕処理を行うことができる。
In the pulverizer 40, the pressure applied to the fluid in the container can be adjusted by adjusting the position of the movable wall even if the member is worn. For this reason, even when the size of the space in the container fluctuates due to wear, the magnitude of the pressure applied to the fluid can be adjusted by adjusting the position of the movable wall without replacing the member. it can. As described above, the pulverizing
なお、粉砕処理においては、内壁が被粉砕物から受ける圧力が時間と共に減少するのみに限らず、反対に、粉砕中にスラリーの粘度が上昇すると、可動壁16が粉砕溶媒帯および被粉砕物から受ける圧力が上昇して、粉砕粒径が小さくなることもある。粉砕装置40では、この場合にも、可動壁16を第2方向D2へ移動させることにより、粉砕粒径が小さく変化することを回避することができる。粉砕装置40は、圧力センサ22が検知する圧力が一定となるように可動壁16の位置を調整することで、被粉砕物の粉砕粒径の経時変化が抑制される。
In the pulverization process, the pressure applied to the inner wall from the object to be pulverized is not limited to decrease with time. Conversely, when the viscosity of the slurry increases during pulverization, the
図1(a)に示したように、供給口10aは回転軸体4の長手方向の一方側に設けられ、排出口10bは長手方向の他方側に設けられていることが好ましい。この構造を選択することによって、被粉砕物が長手方向の一方側から他方側までの長い距離を移動しながら粉砕されるので、被粉砕物を効率良く、小さい粒径に粉砕することができる。
As shown to Fig.1 (a), it is preferable that the
可動壁16は、図1、3に示したように、供給口10aよりも排出口10b側により近い位置に配置されている。容器2内部の流動体は、一般的に供給口10a側よりも排出口10b側で大きな圧力(ひいては大きな粉砕エネルギー)を受ける。このため、排出口10b側に近い位置に移動機構34を有すると、被粉砕物が受ける粉砕エネルギーの大きさを効率よく調整することができる。これによって、被粉砕物の粉砕粒径の変動を効率よく抑制できる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
なお、粉砕処理装置では、供給口10aが重力方向、排出口10bが重力と反対方向に形成されていることが好ましい。被粉砕物は供給口10a側よりも排出口10b側で大きな粉砕エネルギーを受けるため、供給口10a側にある被粉砕物の粉砕効率を上げることができれば、被粉砕物はさらに効率良く粉砕される。供給口10aを重力方向、排出口10bを重力と反対方向に形成することによって、被粉砕物が受ける粉砕エネルギーが増えるので、粉砕粒径を小さくしつつ粉砕粒径の変動をさらに抑制することができる。
In the pulverization apparatus, it is preferable that the
また、図4および図5は、本発明の他の実施形態について示す図である。図4および図5では、図1〜3に示す実施形態と同様の構成については、図1〜3と同一の符号を付して示している。図4および図5(a)は、粉砕装置の一部を切り出して観察した概略斜視図であり、(b)および(c)は(a)の断面図である。粉砕装置は、図4のように内面の全体が一体的に可動するように構成されていてもよい。また図5のように、複数の可動壁16が組み合わされており、各部分の可動壁16が独立して移動可能形成されていても良い。図5のように可動壁16が複数に分割されていると可動壁16が受ける圧力をそれぞれの可動壁毎にコントロールでき、より高い精度で粉砕粒径を調整、管理することができる。可動壁16が図4のように一体的に形成されている場合は、それぞれの可動壁の間の段差が形成されにくくなるので、この段差が摩耗することで発生する不純物混入が減少する。不純物を低減させたい場合、図4の構成が好適に用いられる。
4 and 5 are diagrams showing another embodiment of the present invention. 4 and 5, the same configurations as those in the embodiment illustrated in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 4 and 5 (a) are schematic perspective views of a part of the pulverizing apparatus cut out and observed, and (b) and (c) are cross-sectional views of (a). The pulverizing apparatus may be configured so that the entire inner surface can move integrally as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 5, a plurality of
なお、固定壁14の形状は、図2および図3に示す形態に限定されず、例えば図6に示すように部分的に曲面形状とし、断面が略円周状をなすように構成してもよい。この場合、撹拌部材6の回転に伴って、粉砕用媒体8が容器2内で回転し易くなるので、粉砕効率が向上する。容器2の内壁の形状についても、特に限定されない。
The shape of the fixed
図7は、粉砕装置40が備える撹拌部材6を説明する図である。(a)は第1の板状体36の斜視図、(b)は平面図、(c)は断面図である。また、(d)は第2の板状体38の斜視図、(e)は平面図、(f)は断面図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating the
粉砕装置40の撹拌部材6は板状体からなり、回転軸体4の長手方向と撹拌部材6の主面方向が略直交する構造を有する粉砕装置であって、撹拌部材6は、主面18a、18bの少なくとも一方に複数の突起(凸部24)を有し、撹拌部材6は、回転軸体4側と撹拌部材6の外周側との間に複数の貫通孔20が形成された第1の板状体36と、貫通孔が形成されていない第2の板状体38と、を有することが好ましい。被粉砕物の供給量が一定の場合に、被粉砕物が10a供給口から排出口10bへ移動する経路が長い程、被粉砕物に効率よく粉砕エネルギーを伝えることができ、被粉砕物の粉砕粒径は小さくなる。例えば、回転軸体4に、第1の板状体36と、第2の板状体38とを交互に取り付けた場合など、第1の板状体36の貫通孔20を通過した流動体が、第2の板状体の外周を周り込むように移動し、また次の第1の板状体36の貫通孔20を通過するように移動する、比較的経路の長い流れが生じる。これにより、被粉砕物の粉砕粒径の変動を抑制したまま、粉砕粒径を小さくすることができる。
The stirring
この撹拌部材6はセラミック体からなることが好ましい。撹拌部材6は、粉砕用媒体8および被粉砕物と強い力で接触するため、摩耗し易い。撹拌部材6の摩耗を抑制すれば、被粉砕物が受ける粉砕エネルギーの低下を抑制することができる。このため、撹拌部材6を、耐摩耗性に優れたセラミック体により構成することによって、被粉砕物の粉砕粒径の変動をさらに抑制することができる。
The stirring
なお、撹拌部材の形状は特に限定されず、例えば図8に示すように、一方面のみに突起を設けた構成であてもよいし、図9に示すように、突起の数を4つ以外としてもよく、突起の数についても特に限定されない。また、図9(a)〜(c)に示すように、長円形状の貫通孔を備える構成であってもよく、貫通孔の形状についても特に限定されない。 The shape of the stirring member is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 8, a configuration in which protrusions are provided only on one surface may be used. As shown in FIG. 9, the number of protrusions is other than four. The number of protrusions is not particularly limited. Moreover, as shown to Fig.9 (a)-(c), the structure provided with an oval through-hole may be sufficient, and it does not specifically limit about the shape of a through-hole.
なお、粉砕装置を用いた粉砕方法では、粉砕装置40を用いて粉砕された被粉砕物を再度記供給口10aへ供給することが好ましい。特に、被粉砕物が粉砕されにくい材質の場合、粉砕された被粉砕物を再度供給口10aへ供給し、繰り返して粉砕すれば、所望の粉砕粒径に粉砕することが容易である。この粉砕方法によれば、被粉砕物の被粉砕物の粉砕粒径を一旦測定し、所望の粉砕粒径になるまで、粉砕を断続的または連続的に繰り返すこ
とができるので、高い精度で粉砕粒径を制御することができる。
In the pulverization method using the pulverizer, it is preferable to supply the material to be pulverized using the pulverizer 40 to the
(実験例1:内壁固定、1,000g)
図1に示す湿式粉砕装置において、容器2内に、直径1mmのアルミナ製の粉砕用媒体
を750g充填し、回転軸体4を2000rpmで回転させた状態で、平均粒径10μmのアルミナ粉末を水に分散させたスラリー120ml/分の流量で、アルミナ粉末換算で1000gを1回通過させた。その結果、粉砕後の平均粒径は3μmであった。なお、容
器2の大きさは、内径84mm、長さ120mmとした。撹拌部材6は、厚みが8mm、外径70mmでアルミナ焼結体とした。図9に示す第1板状体36、第2板状体38を交互に配置した。
(Experimental example 1: inner wall fixation, 1,000 g)
In the wet pulverization apparatus shown in FIG. 1, 750 g of an alumina pulverization medium having a diameter of 1 mm is filled in a
(実験例2:内壁固定、10,000g)
実施例1と同じ条件で、アルミナ粉末換算で10000gを容器2内を通過させて粉砕
した。粉砕開始始めの1000gの粉砕粒径は、平均粒子3μmであったが、最後の1000gの平均粒子径は3.8μmと大きくなった。
(Experimental example 2: Inner wall fixing, 10,000 g)
Under the same conditions as in Example 1, 10000 g in terms of alumina powder was passed through the
(実験例3:内壁部分移動、10,000g)
参考例2の条件において、粉砕途中、アルミナ粉末換算で約半分の約5000gを粉砕した直後に可動壁16を第1方向D1へ20μm移動させた。その結果、その後、粉砕終了までアルミナ粉末の平均粒径は3.1μmと一定であった。
(Experimental example 3: inner wall partial movement, 10,000 g)
Under the conditions of Reference Example 2, during the pulverization, the
(実験例4:内壁全体移動、10,000g)
可動壁16の構造を図4の構造にした以外は実施例1と同じ条件で粉砕した。可動壁16を第1方向D1に30μm移動させた。その結果、アルミナ粉末換算で粉砕の終了前の1000gの平均粒子径は3.0μmであった。
(Experimental example 4: movement of entire inner wall, 10,000 g)
The
実験の結果、容器の内壁を移動させた場合、粉砕処理における粒径の変動が抑制できることが確認できた。 As a result of the experiment, it was confirmed that when the inner wall of the container was moved, fluctuations in the particle size in the pulverization treatment could be suppressed.
2 容器
4 回転軸体
6 撹拌部材
8 粉砕用媒体
10a 供給口
10b 排出口
12 移動機構
14 固定壁
16 可動壁
18a、18b:主面
20 貫通孔
22 圧力センサ
24 凸部
30 モータ
40 粉砕装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
容器と、
前記容器内に配置された回転軸体と、
前記回転軸体の回転にともなって前記容器内を移動することで、前記容器内に配置される前記粉砕用媒体と前記被粉砕体との混合物を撹拌する、前記回転軸体に固定された撹拌部材と、を備え、
前記容器の内壁面の少なくとも一部を移動させ、前記内壁面の少なくとも一部と前記回転軸体の軸心との距離を変化させる移動機構と、を有することを特徴とする粉砕装置。 A pulverizing apparatus for agitating a mixture of a material to be ground and a grinding medium to grind the material to be ground,
A container,
A rotating shaft disposed in the container;
Stirring fixed to the rotating shaft body that stirs the mixture of the grinding medium and the object to be ground disposed in the container by moving in the container as the rotating shaft body rotates. A member, and
A crushing apparatus comprising: a moving mechanism that moves at least a part of an inner wall surface of the container and changes a distance between at least a part of the inner wall surface and an axis of the rotating shaft body.
前記被粉砕物の供給口と、
前記回転軸体の軸方向に沿って前記供給口と離間した位置に設けられた、前記被粉砕物の排出口と、
を備えることを特徴とする請求項1記載の粉砕装置。 The container is
A supply port for the object to be crushed;
A discharge port for the object to be crushed, provided at a position separated from the supply port along the axial direction of the rotating shaft body;
The pulverizing apparatus according to claim 1, further comprising:
前記供給口よりも前記排出口により近いことを特徴とする請求項2記載の粉砕装置。 The inner wall surface moved by the moving mechanism is
The pulverization apparatus according to claim 2, wherein the pulverization apparatus is closer to the discharge port than the supply port.
前記移動機構が、前記2つの固定内壁面の間隙に配置された、前記固定内壁面に沿って移動可能な可動内壁面と、前記可動内壁面を移動させる移動手段と、を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の粉砕装置。 The container includes two fixed inner walls facing each other,
The moving mechanism has a movable inner wall surface arranged in a gap between the two fixed inner wall surfaces and movable along the fixed inner wall surface, and moving means for moving the movable inner wall surface. The pulverizing apparatus according to any one of claims 1 to 4.
前記被粉砕物が、セラミック粉体であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の粉砕装置。 The grinding medium is a grinding ball member;
The pulverizing apparatus according to claim 1, wherein the object to be pulverized is ceramic powder.
前記圧力計測部による計測結果に応じて、前記移動機構による前記内壁面の移動状態を制御する調整手段と、を備えることを特徴とする粉砕装置。
A pressure measuring unit for detecting pressure applied to the inner wall of the container;
A pulverizing apparatus comprising: adjusting means for controlling a moving state of the inner wall surface by the moving mechanism according to a measurement result by the pressure measuring unit.
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2016539797A (en) * | 2013-12-13 | 2016-12-22 | ネッツシュ−ファインマールテヒニック ゲーエムベーハー | Grinding device with wear protection disc |
CN109158176A (en) * | 2018-08-16 | 2019-01-08 | 苏州和必尔斯电子科技有限公司 | A kind of factory's electronics technology product waste disposal cylinder |
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2010
- 2010-03-19 JP JP2010064377A patent/JP2011194324A/en active Pending
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