JP3084105B2 - スクロール式圧縮機 - Google Patents

スクロール式圧縮機

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JP3084105B2 JP03276582A JP27658291A JP3084105B2 JP 3084105 B2 JP3084105 B2 JP 3084105B2 JP 03276582 A JP03276582 A JP 03276582A JP 27658291 A JP27658291 A JP 27658291A JP 3084105 B2 JP3084105 B2 JP 3084105B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はスクロール式圧縮機、
特に機械を過熱から保護するための独特の手段を有する
スクロール式圧縮機に、関するものである。
【０００２】
【従来の技術】典型的なスクロール式圧縮機は一面上に
螺旋翼を有する旋回スクロール部材、上記螺旋翼と噛合
せてある螺旋翼を一面上に有する非旋回スクロール部
材、旋回スクロール部材を非旋回スクロール部材に対し
相対的に旋回駆動して上記した両螺旋翼に、吸入領域か
ら吐出領域にかけて連続して容積を減少して行く流体ポ
ケットを形成させることとする旋回駆動手段を、備えて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】スクロール式圧縮機に
おいて過度に高温の吐出気体が吐出される現象は、様々
な多くの問題からする高圧力比に起因するものである
が、このスクロール式圧縮機に特異的である現象が生じ
る事態は、圧縮機の高圧側から低圧側への流体漏れを生
じさせる手段を設けることにより克服できることを見出
した。したがってこの発明の主たる目的とするところ
は、極めて簡単な構造で組込み及び点検が容易である手
段によって上述の流体漏れを生じさせ、所望の制御を効
果的に達成して温度に対する保護を得ることとしてある
スクロール式圧縮機を、提供するにある。
【０００４】
【発明の要約】この発明は単純な温度応動弁を利用して
上述の課題を解決するものであり、この温度応動弁は吸
入気体をモータ冷却のために利用する電動型圧縮機にお
いて特に、良好な圧力比、したがって高温に対する保護
を得る上で特に優れていることを見出している。これ
は、吐出気体が機械設計時に予定されたのよりも実質的
に高い温度になると温度応動弁によって高圧側から低圧
側への流体漏れが生ぜしめられることによっている。こ
の吐出流体の圧縮機吸入側への漏れによって機械が実質
的にポンプ作用をしなくなり、圧縮機外殻内への熱の蓄
積と比較的冷たい吸入気体流の欠乏とにより通例のモー
タ保護器が作動せしめられて機械が停止する。したがっ
てこの発明によれば、（ａ）充填作動流体の損失、
（ｂ）冷凍系中の凝縮器ファンの遮断、（ｃ）低圧力状
態もしくは吸入遮断状態、または（ｄ）何らかの理由に
基づく過剰な吐出圧力の何れかによって生じ得る過剰な
吐出温度に対する保護が与えられることになる。上記
（ａ）−（ｄ）の望ましくない状態は全てスクロール式
機械を、機械設計時に特定の固定容積比の形で予定した
のよりもずっと高い圧力比で稼働させ、それによって過
度の吐出温度が結果する。
【０００５】この発明の他の特徴と長所は、添付図面を
参照して行なう以下の説明から明瞭に理解される。
【０００６】
【実施例】この発明は数多くの異なったタイプのスクロ
ール式機械において実施可能であるが、以下、図１に縦
断面を示す「低圧側（ｌｏｗ ｓｉｄｅ）」タイプの密
閉型で電動型の冷媒圧縮機（つまり外殻内でモータと圧
縮機が吸入気体によって冷却されるタイプのもの）にお
いて本発明を実施した例について説明する。一般的に言
ってこの冷媒圧縮機は、上端にキャップ１２を溶着して
ある円筒状の外殻１０を備えており、キャップ１２は内
部に通常の吐出弁（図示せず）をもつものとできる冷媒
吐出管接手１４を有する。外殻１０に取付けられている
他の構成要素としては、キャップ１２と同一の点で外殻
１０に周端を溶着してある横向きの仕切り壁１６、複数
の点で適宜に外殻１０に取付けられている主軸受箱１
８、及び外殻１０の内部と連通する吸入気体入口管接手
１７があり、入口管接手１７は気体偏向板１９を備えて
いる。
【０００７】横断面形状が正方形状であるが角部を円弧
状に面取りしてあるモータ固定子２０を、外殻１０中に
圧嵌めして設けてある。この固定子２０の面取り角部間
の平坦面は符号２２で指して示したように該固定子と外
殻との間に、外殻１０内の頂部から底部へ向けての潤滑
油の流を促進する通路を附与する。上端に偏心するクラ
ンクピン２６を有するクランク軸２４を、主軸受箱１８
内の軸受２８と下部軸受箱内の第２の軸受（以上、図示
せず）とに回転可能に支承させて、設けてある。クラン
ク軸２４はその下端部内に比較的大径の通例の油汲上げ
穴ないしポンプ穴（図示せず）を有し、同穴は、放射方
向の外向きに傾斜させてクランク軸２４の上端にまでか
けて穿設されているより小径の穴３０に対し連通させて
ある。外殻１０内の下部には通例のように潤滑油を満た
してあり、クランク軸２４下端部のポンプ穴は穴３０と
協力し主ポンプとして機能し穴３０が二次ポンプとして
働いて、潤滑を必要とする圧縮機の様々な部分の全てに
潤滑油を給送する。
【０００８】クランク軸２４は前記固定子２０、この固
定子２０内を貫通している巻線３２、及びクランク軸２
４上に圧嵌めされている回転子３４を有する電動モータ
によって回転駆動され、回転子３４は１個または複数個
の釣合い重り３６を有する。普通の型式のモータ保護器
３５を巻線３２に近接位置させて設けてあり、モータが
正常な温度範囲を越えると同保護器３５によってモータ
を停止させることとしてある。
【０００９】主軸受箱１８の上面には環状で平坦なスラ
スト受け面３８を設けてあり、このスラスト受け面３８
上に、端板４２を備える旋回スクロール部材４０を配置
してある。端板４２はその上面上に通常の螺旋翼４４を
有し、また下面に環状で平坦なスラスト面４６を有して
いて、スラスト面４６から平軸受５０を内部に有する円
筒状のハブ４８を下向きに突出させ、このハブ４８中に
駆動ブッシュ５２を回転可能に配設し、駆動ブッシュ５
２の穴５４にクランクピン２６を突入させてある。クラ
ンクピン２６は穴５４の内周面の一部に形成してある平
坦面と係合する平坦面（以上、図示せず）を外周面の一
部に有し、これによって本願出願人の所有に係る米国特
許Ｎｏ．４，８７７，３８２に示されているような放射
方向での融通性を有する駆動機構が提供されている。
【００１０】螺旋翼４４は非旋回スクロール部材５８の
一部分を構成している非旋回螺旋翼５６と噛合されてお
り、非旋回スクロール部材５８は主軸受箱１８上で、該
スクロール部材５８の制限された軸線方向移動を可能と
する適宜の方式で支持されている。この支持方式自体は
本発明と無関係であるが、図例では次のようにされてい
る。すなわち非旋回スクロール部材５８は１個のみを図
示した、周方向で間欠配置の複数個の支持ボス６０を有
し、各支持ボス６０は平坦な上面６２と軸線方向の穴６
４を有していて、穴６４にスリーブ６６を摺動可能に嵌
合し、このスリーブ６６を図示のようにボルト６８によ
って主軸受箱１８に固定している。ボルト６８は平坦な
下面７０を有する頭部を備え、非旋回スクロール部材５
８の上昇動ないし旋回スクロール部材からの分離動がボ
ス上面６２のボルト頭部下面７０への係合によって制限
されることとしてある。非旋回スクロール部材５８の逆
方向への移動は、同スクロール部材５８の翼５６の下端
翼先面が旋回スクロール部材４０の端板４２の平坦な上
面に対し係合することにより、制限される。
【００１１】非旋回スクロール部材５８は中心に配置の
吐出通路７２を有し、この吐出通路７２は上端開放の凹
溝７４と連通させてあって、凹溝７４が仕切り壁１６中
の穴７５を介し、キャップ１２と仕切り壁１６とにより
区画形成された吐出消音室７６と連通している。非旋回
スクロール部材５８の上面には平行する円心的な２つの
周壁面を有する環状凹溝７８を形成してあり、この環状
凹溝７８中に環状の浮動シール８０を、軸線方向で可動
として気密に嵌合してある。浮動シール８０は環状凹溝
７８の内底部を吸入圧力及び吐出圧力の気体から隔離し
て該内底部を、通路８２により中間流体圧力源（両螺旋
翼４４，５６間に形成され中間圧力の流体を含む可動流
体ポケット内）と連通させうることとする。したがって
非旋回スクロール部材５８は軸線方向で旋回スクロール
部材４０に向けて、非旋回スクロール部材５８の中心部
に加わる吐出圧力に基づく力と環状凹溝７８の内底面に
加わる中間流体圧力に基づく力とによって附勢される。
この軸線方向での圧力附勢、及び非旋回スクロール部材
５８を制限された範囲で軸線方向移動可能に支持する種
々の技術は、前述した米国特許Ｎｏ．４，８７７，３２
８に詳細に述べられている。
【００１２】両スクロール部材４０，５８間の相対回転
はリング８２を備える通例のオルダム接手により阻止す
ることとされており、リング８２は、非旋回スクロール
部材５２中に放射方向で対向配置して設けた１対の溝穴
８６（１個のみを図示）中に摺動可能に嵌合する第１の
対のキー８４（１個のみを図示）と、旋回スクロール部
材４０中に放射方向で対向配置して設けた１対の溝穴
（図示せず）に摺動可能に嵌合する第２の対のキー（図
示せず）とを有する。
【００１３】浮動シール８０の詳細な構造はこの発明の
要旨とするところと無関係であるが、図示浮動シール８
０は同軸心サンドイッチ構造を有し環状の基板１００を
備えている。この基板１００はそれぞれが拡大基部１０
４を有する、等間隔おきに配置の複数個の直立する一体
的な突起１０２を、備えている。基板１００上には基部
１０４を受入れる等間隔おきの複数個の穴を有する環状
ガスケット１０６を配設してあり、このガスケット１０
６上にはガラス充填ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチ
レン）製の、常態で平らな１対の互に等しい下部リップ
シール（リップパッキン）１０８を配設してある。リッ
プシール１０８も、基部１０４を受入れる複数個の穴を
等間隔おきに有する。このリップシール１０８上には環
状のスペーサ板１１０を配設してあり、このスペーサ板
１１０も基部１０４を受入れる複数個の穴を等間隔おき
に有する。スペーサ板１１０の上面にはリップシール１
０８と同一素材から作製された、常態で平らな１対の互
に等しい環状の上部リップシール１１２を配設してあ
り、突起１０２を挿通する複数個の等間隔おき配置の穴
を有する環状の上部シール板１１４によって、同心状に
位置保持されている。シール板１１４にはその内周端周
りに、上方向きに突出する平坦な密封リップ１１６を設
けてある。浮動シール１０８の上述諸部材は互に、符号
１１８で指したように各突起１０２の端をすえ込むこと
によって固定されている。
【００１４】全体としてみた浮動シールないしシール組
立体１０８は３種の異なった密封部、つまり図１に示す
ように内径密封部１２４，１２６と外径密封部１２８と
頂端密封部１３０とを、得させる。内径密封部１２４は
リップシール１０８の内周縁と環状凹溝７８の内周壁面
間で得られ、他の内径密封部１２６はリップシール１１
６の内周縁と環状凹溝７８の内周壁面間で得られる。こ
れらの内径密封部１２４，１２６は、環状凹溝７８内底
部の中間圧力の流体を凹溝７４内の吐出圧力の流体から
隔離する。外径密封部１２８はリップシール１０８の外
周縁と環状凹溝７８の外周壁面間で得られ、環状凹溝７
８内底部の中間圧力の流体を外殻１０内の吸入圧力の流
体から隔離する。頂端密封部１３０はリップシール１２
２と環状の耐摩耗リング１３２間で得られ、シール組立
体の頂端部を横切る方向において吸入圧力の流体を吐出
圧力の流体から隔離する。耐摩耗リング１３２は、仕切
り壁１６の前記穴７５を取囲む配置で該仕切り壁１６に
取付けられている。
【００１５】圧縮機は、流入する吸入気体が偏向板１９
により一部、外殻内へと逸散してモータを冷却可能とさ
れた「低圧側（ｌｏｗ ｓｉｄｅ）」タイプのものであ
るのが好ましい。戻り吸入気体の適切な流れがある限
り、モータは所期の温度範囲内に留められる。しかし同
流れが中断すると、冷却が行なわれなくなることでモー
タ保護器３５が作動してモータを停止させる。
【００１６】以上に述べて来たスクロール式圧縮機の構
造は既に公知であるか、或は出願人の他の特許出願の対
象とされている構造である。以下、この発明の原理とす
るところを具体化した独特の温度応動弁装置１３４につ
いて、詳細に説明する。この弁装置１３４は吐出気体が
過度の温度に到達すると圧縮機のポンプ作用を中止さ
せ、それによりモータに対する通常の冷却気体流れを断
って標準的なモータ保護器３５によるモータの停止を得
させる。
【００１７】第１の実施例は図１−３に示すように非旋
回スクロール部材５８の前記凹溝７４の底に設けられた
円形の弁収容穴１３６を備え、この弁収容穴１３６は内
径小の２つの同心的な環状段部１３８，１４０を有する
ものに形成されている。弁収容穴１３６の底は横断面形
状が円形の軸線方向通路１４２と連通し、同通路１４２
は放射方向外端の出口で外殻１０内の吸入気体と連通関
係にある放射方向通路１４４と連通している。軸線方向
通路１４２と弁収容穴１３６の平坦な内底面との間で円
形の弁座が形成されており、この弁座中に、円形であり
僅かに球面形状である比較的薄いコーヒー茶わん受け皿
（ソーサー）状のバイメタル式弁１４６の球面状中心弁
作用部を臨ませてある。弁１４６は中心弁作用部より放
射方向の外側で複数個の透孔１４８を有する。
【００１８】弁１４６は略環形でスパイダー状の保持リ
ング１５０により位置保持されている。この保持リング
１５０は中心に開口を有すると共に放射方向の外向きに
突出する間欠配置の複数個のフィンガー１５２を有し、
フィンガー１５２は自然な状態で弁収容穴１３６の内径
を若干はみ出す寸法を有するものとされている。組立て
は弁１４６を図示位置に組込んだ上で保持リング１５０
を弁収容穴１３６中に、それが段部１３８上にのるまで
押込むことによって行なわれ、それによりフィンガー１
５２が弁収容穴１３６の内周壁面にくい込んで保持リン
グ１５０の位置が固定される。図２は弁１４６が上向き
に若干凹状をなす通常の閉鎖位置にある状態を示してお
り、弁周端部が保持リング１５０と段部１４０間に位置
し中心の弁作用部が通路１４２を閉鎖している。
【００１９】弁１４６が吐出気体用の凹溝７４中に配設
されていることからして、この弁１４６は吐出気体が両
スクロール翼４４，４６間から出て来る点に極く近接し
た点で完全に吐出気体の温度にさらされる（明らかに感
知される温度が最終のスクロール圧縮ポケット中の吐出
気体の実際の温度に近ければ近いほど、機械を吐出圧力
に応じてより精密に制御できることになる。）。バイメ
タル式弁１４６の素材は、吐出気体の温度が過度と考え
られる予定した値に到達すると弁１４６が、その外周端
部で段部１４０に対し係合し中心の弁作用部が弁座から
上方向きに離間した、僅かに下向きに凹の開放位置へと
弾発的にそりかえることとなるように、選択されてい
る。この開放位置では高圧の吐出気体が透孔１４８及び
通路１４２，１４４を介して、吸入圧力にある外殻内部
へと漏れうる。この漏れによって圧縮機が実質的にポン
プ作用をしなくなり、その結果モータが冷却媒体流、つ
まり比較的冷たい吸入気体の流れ、を失なうことにな
る。したがってモータの温度が昇って保護器３５が作動
せしめられ、これにより圧縮機が停止せしめられる。
【００２０】図４は１つの可能な変形例を示しており、
通路１４４中の座ぐり穴１５４にＬ字形のプラスチック
製延長管１５２を、可撓性シール１５６を利用して嵌合
保持させ、通路１４４からの分岐ないし漏れ気体を圧縮
機の吸入領域よりも下方に、モータ設置空間に対し近接
する場所へと導き、これにより吸入気体の望ましくない
過度の加熱を減らすと共にモータ温度を高めるようにし
ている。モータ保護器が作動せしめられるようにモータ
が加熱されることとしているが吸入気体、したがってま
た吐出気体を、この時点での温度よりも熱くなるように
することは良くはない。過度に高い吐出温度によって
は、潤滑油が劣化せしめられ圧縮機が損傷を受ける。
【００２１】図５，６の実施例では弁装置１３４を、一
定の仕様の圧縮機ではスペース的な制約が存在しうる凹
溝７４内にではなく仕切り壁１６上に配置している。弁
装置１３４は、仕切り壁１６の穴１６０に嵌め込んで該
仕切り壁１６に適宜の方法で固着してある挿入部材１５
８に支持させてあり、挿入部材１５８と穴１６０の内底
面間に若干の間隙をあけてそこに空洞１６２を形成して
ある。弁装置１３４の上面側は吐出消音室７６内の吐出
気体と接しており、吐出気体の温度が過度に高まるとバ
イメタル弁１４６が開放して吐出消音室７６内から通路
１４２を介し空洞１６２中への気体の漏れを生じさせ
る。漏れ気体は空洞１６２内から、耐摩耗リング１３２
の外側に配置の軸線方向通路１６４を通って外殻１０の
内部に流入する。本実施例の他の作用は、図１−３の実
施例の作用と全く等しい。
【００２２】図７，８の実施例は図５，６の実施例と、
Ｌ字形の管１６８を設けてある点のみで相違している。
管１６８の一端は弁収容穴１３６と連通させてある挿入
部材１５８中の穴１７０に嵌合されており、他端を吐出
通路７２に対する至近位置に配置して、弁装置１３４が
圧縮機構により近い温度に応動して開閉動作するように
図っている。実際の吐出気体温度により近い温度を感知
すればするほど、制御がより精密でより信頼性高く行な
われることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の原理とするところを具体化してある
スクロール式圧縮機の一部省略縦断面図である。
【図２】図１の圧縮機に装備させてある温度応動弁を、
通常の閉鎖状態で示す拡大平面図である。
【図３】図１の圧縮機の上方部分を示す縦断面図であ
る。
【図４】図１−３の実施例の一部を変形した変形例を示
す縦断面図である。
【図５】この発明の第２の実施例の一部分を示す縦断面
図で、温度応動弁を通常の閉鎖状態で示してある。
【図６】図５に図示部分の平面図である。
【図７】この発明の第３の実施例の一部分を示す縦断面
図である。
【図８】図７に図示部分の平面図である。
【符号の説明】
１０ 外殻 １６ 仕切り壁 １７ 入口管接手 １９ 偏向板 ２０ モータ固定子 ３５ モータ保護器 ４０ 旋回スクロール部材 ４４ 螺旋翼 ５６ 螺旋翼 ５８ 非旋回スクロール部材 ７２ 吐出通路 ７４ 凹溝 ７５ 穴 ７６ 吐出消音室 ７５ 開口 １３４ 温度応動弁 １３６ 弁収容穴 １３８，１４０ 段部 １４２ 軸線方向通路 １４４ 放射方向通路 １４６ バイメタル式弁 １４８ 透孔 １５０ 保持リング １５２ 延長管 １５８ 挿入部材 １６２ 空洞 １６４ 軸線方向通路 １６８ 管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジーン−ラック キャリアト アメリカ合衆国、45414オハイオ州、デ ィトン、セトルメント ウェイ 7001 (72)発明者 スニル シュリンクリスナ クルカアニ ィ アメリカ合衆国、45324オハイオ州、フ ェアボーン、ロックデル ドライブ 2195、アパートメント ２ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04C 18/02 311 F04C 29/00 F04C 29/10 311 F04C 29/10 331

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スクロール式圧縮機であって、 （ａ）密閉された外殻、 （ｂ）この外殻内に配置されていて、一面上に第１の螺
    旋翼を有する旋回スクロール部材、 （ｃ）上記外殻内に配置されていて一面上に、上記第１
    の螺旋翼と噛合わされた第２の螺旋翼を有する非旋回ス
    クロール部材、 （ｄ）上記外殻内に配置されており旋回スクロール部材
    を非旋回スクロール部材に対し相対的に旋回させて上記
    した両螺旋翼に、吸入領域から吐出領域にかけ容積を減
    少して行く流体ポケットを形成させることとするモー
    タ、 （ｅ）一端で上記吐出領域と連通し他端で上記吸入領域
    と連通する通路手段、及び （ｆ）この通路手段中に該通路手段を通して流れる気体
    流を制御するために配置され常時は閉鎖している温度応
    動弁部材であって、感知した温度が予定した値を越える
    と上記通路手段を開放して上記吐出領域から上記吸入領
    域への気体の漏れを可能とする弁部材、 を備えたスクロール式圧縮機。
  2. 【請求項２】 前記モータが予定した過度に高い温度に
    達するとモータを停止させるように該モータに附設して
    あるモータ保護器を設けて、前記した圧縮気体の漏れに
    より圧縮機能を低下させ、それによりモータを冷却する
    吸入気体の流量を減少させて上記モータ保護器を作動さ
    せモータを停止させるように構成してある請求項１のス
    クロール式圧縮機。
  3. 【請求項３】 前記通路手段の出口を、前記モータの設
    置空間に近接位置させてある請求項２のスクロール式圧
    縮機。
  4. 【請求項４】 前記通路手段を非旋回スクロール部材中
    に、該スクロール部材の外周端に向け放射方向に沿わせ
    て設けてある請求項１のスクロール式圧縮機。
  5. 【請求項５】 前記通路手段の出口と連通する入口を有
    し、前記モータの設置空間中に出口を有する管体を備え
    た請求項４のスクロール式圧縮機。
  6. 【請求項６】 前記弁部材が、バイメタル式弁部材を備
    えている請求項１のスクロール式圧縮機。
  7. 【請求項７】 前記弁部材が円板状のものでほぼ球面状
    の中心弁作用部を有し、前記通路手段が、上記弁作用部
    が係合する弁座として機能する環状肩部を有する請求項
    ６のスクロール式圧縮機。
  8. 【請求項８】 前記弁部材が、その上流側と下流側との
    間の圧力差によって常時は閉鎖するものである請求項７
    のスクロール式圧縮機。
  9. 【請求項９】 前記弁手段が前記弁作用部を外れた箇所
    で、開放時に気体流れを可能とする複数個の透孔を有す
    るものである請求項７のスクロール式圧縮機。
  10. 【請求項１０】 非旋回スクロール部材が、各圧縮サイ
    クル端で前記流体ポケットから圧縮気体を流出させる吐
    出通路を有し、前記弁部材を、該吐出通路の内壁面に形
    成した弁穴内に配置してある請求項１のスクロール式圧
    縮機。
  11. 【請求項１１】 前記吐出通路が、前記流体ポケットか
    ら吐出気体を受入れる比較的小径の第１の軸線方向穴と
    この第１の軸線方向穴から吐出気体を受入れる比較的大
    径の第２の軸線方向穴とを備えており、前記弁穴を、上
    記第１の軸線方向穴の出口に近接位置させて上記第２の
    軸線方向穴の内壁面に形成してある請求項１０のスクロ
    ール式圧縮機。
  12. 【請求項１２】 前記第２の軸線方向穴が、前記第１の
    軸線方向穴を開口させてあるところの比較的平坦な内端
    面を有しており、該内端面に前記弁穴を形成してある請
    求項１１のスクロール式圧縮機。
  13. 【請求項１３】 前記弁部材によって感知される温度
    が、吐出圧力の気体の温度である請求項１のスクロール
    式圧縮機。
  14. 【請求項１４】 前記外殻内に該外殻を横切る向きで設
    置され吐出消音室を区画形成する仕切壁、及び前記吐出
    領域から上記吐出消音室に至る吐出通路を備えていて、
    前記通路手段を、上記吐出消音室と前記吸入領域とを連
    通させるものに形成してある請求項１のスクロール式圧
    縮機。
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