JP2024029754A - 圧縮機設備 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機装置の適切な機能を保証する。【解決手段】乾燥セクション（１４）は、第１の入口（１６ａ）及び第１の出口（１６ｂ）を備え、第１の入口（１６ａ）は、出口ライン（８）に接続され、再生セクション（１５）は、第２の入口（１７ａ）及び第２の出口（１７ｂ）を備え、再生ライン（１８）は、第２の入口（１７ａ）と出口ライン（８）の第１の点（１９）との間に設けられており、第２の出口（１７ｂ）には、第２の出口（１７ｂ）を第１の点（１９）の下流の出口ライン（８）の第２の点（２１）に接続する戻りライン（２０）が接続されており、戻りライン（２０）には、熱交換器（２８）の一次側部分（２７）が組み込まれており、熱交換器（２８）の二次側部分（２９）は、圧縮機要素のオイル回路（１０）に組み込まれている。【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機設備に関する。

より具体的には、本発明は、関連するオイル回路を有する少なくとも１つの圧縮機要素を備える圧縮機設備に関し、圧縮機設備は、圧縮機要素の出口ラインに接続されている、圧縮ガスを乾燥させるための乾燥器を備えている。

オイル回路は、例えば圧縮機要素の軸受の潤滑及び圧縮機要素の冷却のためだけに使用することもできるが、潤滑及び密封のために圧縮機要素にオイルを噴射するために使用することもできる。

この乾燥器は、乾燥剤又は防湿剤を使用するタイプであり、乾燥セクション及び再生セクションを備えている。乾燥セクションは、乾燥される圧縮ガスのための第１の入口と、乾燥した圧縮ガスのための第１の出口とを有し、第１の入口は、乾燥される圧縮ガス供給用の出口ラインに接続されている。再生セクションは、再生ガス用の第２の入口及び第２の出口を有する。再生ラインは、乾燥される圧縮ガスの一部を分岐するために、第２の入口と出口ラインの第１の点との間に設けられ、第２の出口は、第２の出口を第１の点よりも下流の出口ラインの第２の点に接続する戻りラインに接続される。

再生ラインは、乾燥される圧縮ガスの一部を分岐し、再生ガスとして再生セクションに運び、この再生セクションで乾燥剤を再生することになる。

再生後、再生ガスは、戻りラインを介して乾燥される圧縮ガスに戻される前に冷却する必要がある。

従って、この戻りラインには、再生ガスを冷却するための冷却器が設けられている。

このような圧縮機装置は既に知られており、冷却器は空冷式、すなわち空冷式冷却器（ａｉｒ－ａｉｒ ｃｏｏｌｅｒ）であるか、又は水冷式、すなわち水冷式冷却器（ｗａｔｅｒ－ａｉｒ ｃｏｏｌｅｒ）である。

再生空気を冷却するための空冷式冷却器の欠点は、再生空気を圧縮機装置の冷却器セクションに到達させるために多くの導管が必要になることである。

結局のところ、多くの空冷式圧縮機設備では、圧縮機設備の全部又は多くの冷却器、すなわちインタークーラ、アフタークーラ、オイルクーラなどが、冷却構成と呼ばれる設備内の場所に集められ、そこで１又は２以上のファンによって周囲空気で冷却される。

追加の導管は、装置がより広範囲になることを保証する。

加えて、この冷却器構成では、追加の冷却器を設ける必要があるだけでなく、さらに、冷却器が冷却器構成でグループ化されている場合、この再生ガス冷却器は、インタークーラ及びアフタークーラの前に配置され、結果として、後者はすでに部分的に加熱された周囲空気を受け取っているため、同じ冷却を達成するためには寸法を大きくする必要がある。

再生空気を冷却するための水冷式空気冷却器の欠点は、圧縮機装置のユーザからもたらされる水の供給に依存することである。

従って、ユーザが十分な量の水を十分に低い温度で供給可能である必要がある。ユーザがこの可能性を保証できなければ、圧縮機装置の適切な機能を保証することはできない。

本発明は、上記及び他の欠点に対する解決策を提供することを目的とする。

本発明の目的は、関連するオイル回路を有する少なくとも１つの圧縮機要素を備える圧縮機設備であって、圧縮機要素は、出口ラインに接続される出口を備え、圧縮機設備は、圧縮機要素から発生する圧縮ガスを乾燥させるための乾燥器をさらに備え、乾燥器は、乾燥剤又は除湿剤を使用するタイプであり、乾燥器は、乾燥セクション及び再生セクションを備え、乾燥セクションは、乾燥される圧縮ガスのための第１の入口と、乾燥した圧縮ガスのための第１の出口とを備え、第１の入口は、乾燥される圧縮ガスの供給のための出口ラインに接続されており、再生セクションが、再生ガス用の第２の入口及び第２の出口を備え、再生ラインは、第２の入口と出口ラインの第１の点との間に、乾燥される圧縮ガスの一部を分岐させるために設けられており、第２の出口には、第２の出口を第１の点より下流の出口ラインの第２の点に接続する戻りラインが接続され、戻りラインには、再生ガスを冷却するための熱交換器の一次側部分が組み込まれており、熱交換器の二次側部分は、圧縮機要素のオイル回路に組み込まれている。

再生ガスを冷却するために空気又は水を使用する代わりに、熱交換器は、圧縮機設備に存在する別の媒体、すなわちオイル回路からのオイルを使用する。

換言すれば、戻りラインの熱交換器は、空冷式又は水冷式の冷却器の代わりに、オイル冷式冷却器、又はオイル－空気冷却器である再生ガスの冷却器を形成する。

このような圧縮機装置の利点は、必要な導管と共に追加の空冷式冷却器を備える必要がある空冷式圧縮機装置に比べてよりコンパクトになることである。

これは熱交換器には当てはまらず、これは装置のオイル回路の中に組み込むことができる。

さらに、空冷式圧縮機設備の場合、冷却器は冷却器構成にグループ化されているため、冷却器の寸法を大きくする必要がない。

別の利点は、再生ガス用の水冷式冷却器の場合のように、ユーザから供給される冷却媒体に依存する必要がないことである。

さらに別の利点は、水で冷却される熱交換器を戻りラインに備えた乾燥器が、オイルで冷却される熱交換器を備えた乾燥器と同じ構造であることである。

再生空気は２００℃まで設定できることが知られており、熱交換器内のオイルはこの温度にさらされる。

このような高温は、オイルの寿命に悪影響を及ぼす可能性がある。

しかしながら、動作時、オイルはオイル回路内で連続的に循環されるため、オイルがこの温度に達することはないことになる。

加えて、流量は、オイル回路内の他の構成要素に適切な温度のオイルが供給されるように設定することができる。

機械が停止すると、オイルは循環しなくなるが、熱交換器内のガスはまだ高温のままである。

しかしながら、引火点と自己発火温度が熱交換器内のガスの温度より高いので、これは問題ではない。

熱交換器によって再生ガスを冷却するためにオイルを使用し、そのオイルを例えば周囲の空気で冷却する場合、空冷式冷却器を使用して周囲の空気で再生ガスを冷却する場合と比べて、より低温に又はより大幅に冷却することは決してできない。結局のところ、オイルは、常温まで冷却することはできない。

しかしながら、この事実が乾燥器の動作に与える影響は限定的であるように思われる。乾燥器の露点への影響は２℃程度である。

オイルフリー圧縮機では常に避けなければならないことであるが、オイルを使用した熱交換器を使用することで、圧縮ガスにオイルが混入する危険性があるのではないかという疑問もあるだろう。

しかし、このようなリスクは決して存在しない。実際、再生ガスの冷却に水を使えば、水が圧縮ガスに混入するリスクよりも、オイルが圧縮ガスに混入するリスクの方が少ない。

結局のところ、動作時、オイル回路内のオイルの最高圧力は、圧縮機装置の最低動作圧力よりも常に低い。

圧縮機装置が停止すると、オイルラインを制御するオイルポンプも停止し、オイルラインの圧力が低下する。そのため、オイルが圧縮ガスに混入することはない。

これは、再生ガスが水で冷却される場合とは対照的である。この水はユーザによって供給されるため、圧縮機装置が停止しても水の圧力は自動的に止まらないことになる。換言すれば、水の圧力は圧縮ガスの圧力よりも高くなり、水漏れが発生する可能性がある。

実用的な実施形態では、オイル回路は、オイルリザーバと、オイルリザーバからのオイルを循環させるためのオイルポンプとを備え、オイル回路は、オイルリザーバから、圧縮機要素の冷却ジャケット（存在する場合）へ、次に、交換器の二次側部分へ達し、次に、オイルリザーバへ戻るオイルラインをさらに備える。

あるいは、オイルラインは、オイルリザーバから熱交換器の二次側部分へ、次に、潤滑のために圧縮機要素へ達し、その後オイルリザーバに戻ることができる。

加えて、オイルリザーバからのオイルラインは、熱交換器の二次側部分に達する前に、まず圧縮機要素の冷却ジャケットに達することができる。

従って、熱交換器は、オイル回路内の適切な位置で上記の実施形態の各々に組み込まれる。さらに、オイル回路内のこの統合は、圧縮機設備のサイズの増大を伴わない。

好ましくは、オイルを冷却するための冷却器がオイル回路に組み込まれており、この冷却器は、オイル回路の熱交換器の二次側部分の上流で、オイルラインに組み込まれている。

このようにして、随意的に圧縮機要素を最初に冷却した後、オイルは冷却され、再生ガスの冷却に最適な温度を有することになる。

別の実施形態では、圧縮機は、直列に接続された２つの圧縮機要素を備え、２つの圧縮機要素の間には、圧縮ガスを冷却するためのインタークーラが組み込まれている。

この乾燥器自体は、さまざまな方法で具体化することができる。

第１の方法は、乾燥セクションと再生セクションが配置されたハウジングを備え、乾燥剤を収容したドラムがハウジング内に配置され、このドラムは、乾燥剤が乾燥セクションと再生セクションを通って連続的に移動できるように駆動手段に結合されている。

第２の方法は、乾燥器が乾燥剤で満たされた複数の容器を備え、そのうち少なくとも一つの容器が乾燥セクションを形成し、少なくとも一つの容器が再生セクションを形成し、乾燥器は、出口ライン、再生パイプ、及び随意的に戻りラインを容器に接続するバルブシステムをさらに備え、バルブシステムが、少なくとも１つの容器が常に再生され、一方で、他の容器が圧縮ガスを乾燥するようになっており、バルブシステムを制御することによって、容器の各々が順番に再生される。

本発明の特徴をよりよく示すことを意図して、本発明による圧縮機装置のいくつかの好ましい実施形態は、添付の図面を参照しながら、非限定に例示的に以下に説明される。

本発明による圧縮機設備を概略的に示す。

図１の圧縮機設備１は、主に、２つの圧縮機要素２と、圧縮機から発生する圧縮ガスを乾燥させるための乾燥器３とを備える。

本発明によれば、圧縮機設備１は、少なくとも１つの圧縮機要素２、図１の場合は２つの圧縮機要素２を備える。

図１は、この場合、圧縮機要素２が直列に接続され、圧縮ガスを冷却するためのインタークーラ４が２つの圧縮機要素２の間に組み込まれ、凝縮液分離器又は液体分離器５も設けられていることを示す。

両方の圧縮機要素２に対して、１つの共通の駆動装置６が設けられている。もちろん、本発明はこれに限定されるものではない。

圧縮機要素２の上流には、入口フィルター７が設けられ、圧縮機要素２の下流には、出口ライン８が第２の又は最後の圧縮機要素２の出口９に設けられている。

２つの圧縮機要素２は、関連するオイル回路１０を有する。

このオイル回路１０は、オイルリザーバ１１及びオイルリザーバ１１からのオイルを循環させるためのオイルポンプ１２を備える。

オイルポンプ１２は、駆動装置６によって駆動される。

オイル回路１０は、オイルライン１３をさらに備え、このオイルライン１３によってオイルが圧縮機設備内で循環される。このオイルライン１３は、圧縮機設備１全体を通過する。

オイル回路１０は、圧縮機要素２を冷却するために使用することができ、必要であれば、さらに、オイル噴射式圧縮機要素２に関する場合には、圧縮機要素２の中にオイルを噴射するために使用することができ、必要であれば、さらに、圧縮機要素２の軸受の潤滑のためにオイルを噴射するために使用することができる。

この圧縮機設備１の乾燥器３は、乾燥剤又は除湿剤を使用するタイプである。

乾燥器３は、乾燥セクション１４及び再生セクション１５を備える。

圧縮機要素２から発生する乾燥される圧縮ガスは、乾燥セクション１４に通され、乾燥剤は、乾燥される圧縮ガスから水分を抽出することにより、このガスを乾燥させることになる。

再生セクション１５は、飽和乾燥剤を含み、乾燥剤から水分を抽出するために再生ガスを通過させることにより再生される。

乾燥セクション１４は、乾燥される圧縮ガスのための第１の入口１６ａと、乾燥した圧縮ガスのための第１の出口１６ｂとを備え、第１の入口１６ａは、乾燥される圧縮ガスを供給するための出口ライン８に接続される。

再生セクション１５は、再生ガス用の第２の入口１７ａと第２の出口１７ｂとを備え、第２の入口１７ａと出口ライン８の第１の点１９との間には、乾燥される圧縮ガスの一部を分岐させるための再生ライン１８が設けられている。この分岐された乾燥される圧縮ガスは、再生ガスとして使用され、再生ライン１８を通って再生セクション１５に送られる。図１の例ではそうなっていないが、この再生ライン１８に再生ガスを加熱するための電気ヒータを組み込むことも可能である。

第２の出口１７ｂには、再生ガスの戻りライン２０が接続されており、第２の出口１７ｂは、第１の点１９の下流の出口ライン８上の第２の点２１に接続されている。

乾燥される圧縮ガスに再生ガスを戻すために、ベンチュリエジェクター２２は、第２の点２１の位置で出口ライン８に組み込まれている。

ベンチュリエジェクター２２の代わりにブロワーを使用することも可能である。

乾燥器３自体の実用的な実施構成は、さまざまな方法で行うことができる。

図１の実施例では、乾燥器は、乾燥セクション１４及び再生セクション１５が配置されたハウジング２３を備え、ハウジング２３内には、乾燥剤を収容するドラム２４が配置され、ドラム２４は、乾燥剤が乾燥セクション１４及び再生セクション１５を通って連続して移動できるように、図示しない駆動手段に結合される。

しかしながら、本発明は、乾燥器３のこの実施形態に限定されない。

使用可能な別のタイプの乾燥器３は、乾燥剤が充填された複数の容器を備え、そのうち少なくとも１つの容器は乾燥セクション１４を形成し、少なくとも１つの容器は再生セクション１５を形成し、乾燥器３は、出口ライン８、再生ライン１８、及び随意的な戻りライン２０を容器に接続するバルブシステムをさらに備え、バルブシステムは、少なくとも１つの容器が常に再生され、他の容器が圧縮ガスを乾燥するようになっており、バルブシステムを制御することにより、容器の各々は、順番に再生される。

図示の例では、アフタークーラ２５は、圧縮ガスを冷却するために、第１の点１９と第２の点２１との間の出口ライン８に組み込まれており、この場合、必須ではないが、液体分離器２６も組み込まれている。

本発明によれば、再生ガスを冷却するために、熱交換器２８の一次側部分２７は、戻りライン２０に組み込まれている。

この熱交換器２８の二次側部分２９は、圧縮機要素２のオイル回路１０に組み込まれている。

つまり、圧縮機要素２のオイル回路１０からのオイルは、再生ガスが乾燥される圧縮ガスに再び加えられる前に冷却するために、この熱交換器２８で使用される。

図示の例におけるオイル回路１０の構成は、以下の通りである。

オイル回路１０はオイルライン１３を備える。

このオイルライン１３は、オイルリザーバ１１から圧縮機要素２の冷却ジャケットに達する。

続いて、オイルライン１３は、熱交換器２８の二次側部分２９に達し、その後、潤滑のために圧縮機要素２に達し、その後、オイルリザーバ１１に戻る。

オイルライン１３は、特定の構成要素、例えば軸受に、これらの構成要素の潤滑のためにオイルを噴射することができるが、オイルライン１３は、随意的に、追加的又は代替的に、圧縮機要素２自体にオイルを噴射することができる。

最後に、この場合、オイル回路１０は、オイルを冷却するためのオイル冷却器３０を備え、このオイル冷却器３０は、オイル回路１０の熱交換器２８の二次側部分２９の上流で、オイルライン１３に組み込まれている。

オイルの冷却を制御するために、オイル冷却器３０の外側にバイパスライン３１が設けられ、オイル冷却器３０を通過するオイルの量を制御するための制御バルブ３２が設けられている。

完全を期するために、オイル冷却器３０、インタークーラ４及びアフタークーラ２５は、空冷式とすること又は水冷式とすることができることが言及される。

この場合、オイル回路１０は、熱交換器２８の二次側部分２９の下流でオイルライン１３に接続してオイルリザーバ１１に達し、付加的なオイルライン１３ａも備える。

図示の例では、オイルライン１３及びオイル回路１０は、冷却ジャケット及び圧縮機要素２の潤滑の両方を備えるが、２つのうちの一方が存在しない場合もある。

圧縮機設備１の動作は非常に簡単で、以下の通りである。

圧縮されるガスは、圧縮機要素２によって公知の方法で圧縮され、アフタークーラ２５を通過した後、乾燥器３に送られ、乾燥セクション１４で乾燥される。

このプロセスにおいて、乾燥剤は水分で飽和されることになり、さらに再生されることになる。

このため、乾燥される圧縮ガスの一部は、再生ライン１８を介して再生ガスとして第１の点１９の位置で分岐される。従って、この分岐されたガスは、アフタークーラ２５をまだ通過していないことに留意されたい。

この再生ガスは再生セクション１５を通過し、そこで飽和乾燥剤から水分を抽出する。

再生セクション１５を通過した再生ガスは、熱交換器２８を通って冷却された後、乾燥される圧縮ガスに再び加えられ、乾燥セクション１４を通過した後、第１の出口１６ｂを通って圧縮機設備１から出る。

動作時、オイルポンプ１２は圧縮機設備１内でオイルを循環させ、オイルはまず圧縮機要素２を冷却するために使用される。

その後、オイルはオイル冷却器３０で冷却され、冷却されたオイルは熱交換器２８で再生ガスの冷却に使用される。

その後、オイルは圧縮機要素２の構成要素の潤滑に使用され、場合によっては圧縮機要素２自体に噴射される。

その後、オイルはオイルライン１３を通ってオイルリザーバ１１に戻される。

本発明は、例示的に説明され、図示された実施形態に限定されるものではなく、本発明による圧縮機設備は、本発明の範囲から逸脱することなく、あらゆる種類の形状及び寸法で実現することができる。

１ 圧縮機設備
２ 圧縮機要素
３ 乾燥器
８ 出口ライン
９ 出口
１０ オイル回路
１４ 乾燥セクション
１５ 再生セクション
１６ａ 第１の入口
１６ｂ 第１の出口
１７ａ 第２の入口
１７ｂ 第２の出口
１９ 第１の点
２０ 戻りライン
２１ 第２の点
２７ 一次側部分
２８ 熱交換器
２９ 二次側部分

Claims (13)

1. 関連するオイル回路（１０）を有する少なくとも１つの圧縮機要素（２）を備える圧縮機設備（１）であって、前記圧縮機要素（２）は、出口ライン（８）が接続された出口（９）を備え、前記圧縮機設備（１）は、前記圧縮機要素（２）から発生する圧縮ガスを乾燥させるための乾燥器（３）をさらに備え、前記乾燥器（３）は、乾燥剤又は除湿剤を使用するタイプであり、前記乾燥器（３）は、乾燥セクション（１４）及び再生セクション（１５）を備え、前記乾燥セクション（１４）は、乾燥される圧縮ガスのための第１の入口（１６ａ）及び乾燥した圧縮ガスのための第１の出口（１６ｂ）を備え、前記第１の入口（１６ａ）は、乾燥される圧縮ガスの供給のための前記出口ライン（８）に接続されており、前記再生セクション（１５）は、再生ガス用の第２の入口（１７ａ）及び第２の出口（１７ｂ）を備え、再生ライン（１８）が、前記第２の入口（１７ａ）と前記出口ライン（８）の第１の点（１９）との間に、前記乾燥される圧縮ガスの一部を分岐するために設けられており、前記第２の出口（１７ｂ）には、前記第２の出口（１７ｂ）を前記第１の点（１９）の下流の前記出口ライン（８）の第２の点（２１）に接続する戻りライン（２０）が接続され、
   前記戻りライン（２０）には、前記再生ガスを冷却するための熱交換器（２８）の一次側部分（２７）が組み込まれており、前記熱交換器（２８）の二次側部分（２９）が、前記圧縮機要素の前記オイル回路（１０）に組み込まれていることを特徴とする、圧縮機設備。
2. 前記オイル回路（１０）は、オイルリザーバ（１１）と、前記オイルリザーバ（１１）からオイルを循環させるためのオイルポンプ（１２）とを備え、前記オイル回路（１０）は、前記オイルリザーバ（１１）から前記圧縮機要素（２）の冷却ジャケットへ、次に前記熱交換器（２８）の前記二次側部分（２９）へ達し、次に前記オイルリザーバ（１１）へ戻るオイルライン（１３）をさらに備える、請求項１に記載の圧縮機設備。
3. 前記オイル回路（１０）は、オイルリザーバ（１１）と、前記オイルリザーバ（１１）からオイルを循環させるためのオイルポンプ（１２）とを備え、前記オイル回路（１０）は、前記オイルリザーバ（１１）から前記熱交換器（２８）の二次側部分（２９）へ、次にその潤滑のために前記圧縮機要素（２）へ達し、次に前記オイルリザーバ（１１）へ戻るオイルライン（１３）をさらに備える、請求項１に記載の圧縮機設備。
4. 前記オイルライン（１３）は、前記熱交換器（２８）の前記二次側部分（２９）に達する前に、前記オイルリザーバ（１１）から前記圧縮機要素（２）の冷却ジャケットに達する、請求項３に記載の圧縮機設備。
5. オイルを冷却するためのオイル冷却器（３０）が前記オイル回路（１０）に組み込まれており、前記オイル冷却器（３０）は、前記オイル回路（１０）の前記熱交換器（２８）の前記二次側部分（２９）の上流で、前記オイルライン（１３）に組み込まれている、請求項１から４のいずれか一項に記載の圧縮機設備。
6. 前記オイル冷却器（３０）の外側にブリッジライン（３１）が設けられている、請求項５に記載の圧縮機設備。
7. 電気ヒータが前記再生ライン（１８）の中に組み込まれている、請求項１から６のいずれか一項に記載の圧縮機設備。
8. 前記第１の点（１９）と前記第２の点（２１）との間の前記出口ライン（８）にはアフタークーラ（２５）及び随意的に液体分離器（２６）が組み込まれている、請求項１から７のいずれか一項に記載の圧縮機設備。
9. 前記乾燥器（３）は、前記乾燥セクション（１４）及び前記再生セクション（１５）が配置されたハウジング（２３）を備え、前記乾燥剤を収容したドラム（２４）が前記ハウジング（２３）内に配置され、前記ドラム（２４）は、駆動手段に結合されており、前記乾燥剤は、前記乾燥セクション（１４）及び前記再生セクション（１５）を連続して移動できるようになっている、請求項１から８のいずれか一項に記載の圧縮機設備。
10. 前記乾燥器（３）は、前記乾燥剤で満たされた複数の容器を備え、前記複数の容器のうちの少なくとも１つの容器が乾燥セクション（１４）を形成し、前記複数の容器のうちの少なくとも１つの容器が再生セクション（１５）を形成し、前記乾燥器（３）は、前記出口ライン（８）、前記再生ライン（１８）、及び随意的に前記戻りライン（２０）を前記容器に接続するバルブシステムをさらに備え、前記バルブシステムは、少なくとも１つの容器が常に再生され、一方で、他の容器が前記圧縮ガスを乾燥させるようになっており、前記バルブシステムを制御することにより、前記容器の各々が順番に再生される、請求項１から９のいずれか一項に記載の圧縮機設備。
11. ベンチュリエジェクタ（２２）が、前記第２の点（２１）の位置で前記出口ライン（８）に組み込まれている、請求項１から１０のいずれか一項に記載の圧縮機設備。
12. ブロワーが、前記第２の点（２１）の位置で前記出口ライン（８）に組み込まれている、請求項１から１０のいずれか一項に記載の圧縮機設備。
13. 前記圧縮機設備（１）は、直列に接続された２つの圧縮機要素（２）を備え、前記圧縮したガスを冷却するために、前記２つの圧縮機要素（２）の間にインタークーラ（４）が組み込まれている、請求項１から１２のいずれか一項に記載の圧縮機設備。

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