JP3993455B2 - ビーズミル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サスペンション(混濁液)等の被処理物にビーズ状の処理物を混合し処理物を被処理物に衝突させて被処理物を分散するビーズミル（被処理物分散機）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来では、例えば図３に示すようないわゆる二重円筒タイプのビーズミル１００がある。このビーズミル１００は、内部に空間部１０２が形成されたビーズミル本体１０４を有している。このビーズミル本体１０４の径方向内側(中心側)には、貫通孔１０６が形成されている。
【０００３】
また、ビーズミル１００は、貫通孔１０６に回転可能に設けられたシャフト１０８を有している。このシャフト１０８の先端部には、下側に開く円筒部１１０が一体形成されている。この円筒部１１０は空間部１０２に位置している。なお、この円筒部１１０は、シャフト１０８の回転と共に回転する構成となっている。
【０００４】
また、円筒部１１０には、ビーズミル本体出口側に到達したビーズ１１２をビーズミル本体入口側に移動させるためのビーズ通過孔１１４が周方向に沿って複数形成されている。
【０００５】
ところが、図３に示すビーズミル１００では、空間部１０２に円筒部１１０を配置させる構成にしているため、円筒部１１０及びビーズミル本体１０４の形状が複雑になり、これらにセラミック等の耐摩耗材を適用しにくい問題がある。
【０００６】
一方、図４に示すように、いわゆる円盤型ロータを備えたビーズミル２００がある。このビーズミル２００では、駆動部を構成するシャフト２０２の外周に複数のリング２０４が設けられている。また、このリング２０４には、複数の孔(図示省略)が形成されている。このようにリング２０４に孔を形成することによりビーズを逆流させ、局所的なビーズの流され防止効果、サスペンションの分散効果を高めている。
【０００７】
ところで、図４に示すビーズミル２００では、リング２０４に孔を形成した場合でも、ビーズの流され防止効果が局所的なものに過ぎないので、ビーズミル全体としてみれば、ビーズ出口部渋滞を防止できないという問題がある。
【０００８】
また、シャフト２０２及びリング２０４の回転力により、ビーズを逆流させるため、リング２０４へのビーズの激しい衝突が起こり、セラミック等の耐摩耗材であってもリング２０４の破片がサスペンションに混入するという問題がある。
【０００９】
一方、図５に示すように、ビーズミル３００の外部に、サスペンションから分離したビーズミル出口近傍のビーズのみをビーズミル入口側に搬送するビーズ搬送手段３０２を設けたビーズミル３００がある。
【００１０】
ところが、このビーズミル３００を使用すると、ビーズがビーズ搬送手段３０２で搬送される関係上、多量のビーズが必要となる問題がある。
【００１１】
また、ビーズ搬送手段３０２によりビーズが搬送されるため、ビーズがビーズ搬送手段３０２でつまったり、ビーズの搬送中にビーズがビーズ搬送手段３０２に衝突しビーズ搬送手段３０２が摩耗(破損)するといった問題がある。
【００１２】
さらには、ビーズ搬送手段３０２の内部にビーズが沈降し、サスペンションの粘度等の条件により、搬送距離が長くなればなるほど安定したビーズの搬送に問題がある。したがって、ビーズミルの種類(機種)ごとに特別な搬送方法が必要となり、システムが複雑になるという問題がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、特に、被処理物に処理物を衝突させて被処理物を分散させる分散手段を複数設け、被処理物を全ての分散手段で分散させることにより、比較的簡易な構成で分散効果を一層高めることができるビーズミルを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
請求項１に記載の被処理物分散機では、内部がサスペンションをビーズとともに撹拌して分散させる上側分散室及び下側分散室に分割されたビーズミル本体と、前記上側分散室及び下側分散室の内部に各々設置されて回転するシャフトの外周に複数のリングが固定されている分散手段と、前記上側分散室と前記下側分散室との間を一方及び他方の端部付近で各々連通させる連通路と、前記上側分散室の他方の端部付近に設けられて分散後の前記サスペンションから前記ビーズを分離させる分離手段と、前記上側分散室に形成されて前記分離手段を通過した前記サスペンションを外部に排出する排出口とを備え、
前記ビーズは、前記一方及び他方の連通路を通って前記上側分散室及び前記下側分散室を循環させられるとともに、前記分離手段でサスペンションから分離されたビーズは、前記分離手段近傍に配置した前記他方の端部付近の前記連通路を介して前記下側分散室へ自由落下させられることを特徴とする。
【００１５】
本発明のビーズミルによれば、上側分散室及び下側分散室の内部には予めビーズが貯溜されており、上側分散室及び下側分散室の内部では、ビーズとともに撹拌されるサスペンションが分散される。
ここで、分散室内部の分散手段が回転することにより、サスペンションにビーズが衝突する。サスペンションにビーズが衝突すると、サスペンションが分散される。
特に本発明のビーズミルでは、複数の分散手段が設けられているので、サスペンションが搬送手段により複数の分散室全てに搬送されてそれぞれの分散手段により分散される。その後、分散されたサスペンションは分離手段によりビーズと分離され、サスペンションだけが取り出されて製品として使用される。
本発明のビーズミルによれば、サスペンションが分散手段の個数分だけ複数回分散されることにより、分散効果を一層高めることができ、又各分散室間を端部付近で各々連通させる連通路により接続しているため、ビーズの循環路が確立しており、各分散手段での回転力の相乗効果により、安定したビーズの循環を得ることができ、ビーズの分離性及びサスペンションの分散効果を高めることができる。
ここで、従来技術で示したいわゆる二重円筒タイプのビーズミルにおいても、円筒部を基準として半径方向内側に位置する内側空間部と円筒部を基準として半径方向外側に位置する外側空間部とで、サスペンションを分散させることができるが、特に本発明のビーズミルでは、複数の分散手段においてビーズを積極的に循環させてサスペンションを分散させるため、従来のビーズミルでは奏し得なかった特有の効果を得ることができる。
また、本発明のビーズミルでは、複数の分散手段を有しているので、従来の二重円筒タイプのビーズミルと比較して、分散室及び分散手段の形状が複雑とはならない。このため、分散室及び分散手段に、特殊耐摩耗鋼、セラミック、超硬合金等の耐摩耗材を適用し易くすることができる。この結果、分散室及び分散手段への処理物の衝突により発生する分散室及び分散手段の破片が被処理物に混入することを低減できる。
【００１６】
請求項２に記載のビーズミルにおいて、前記サスペンションは、先端が前記他方の端部付近に設けられた連通路に位置するノズルから前記下側分散室に供給されることを特徴とする。
【００１７】
本発明のビーズミルによれば、サスペンションは、先端が他方の端部付近に設けられた連通路に位置するノズルにより分散室内部に供給される。こうして分散室内部に供給されたサスペンションは、ビーズと混合された状態で撹拌される。
【００１８】
請求項３に記載のビーズミルにおいて、前記サスペンションは、前記下側分散室の他方の端部付近に形成された流入口から下側分散室内に供給され、前記他方の端部付近に設けられた連通口には、該連通口を貫通するシャフトの先端に取り付けられて回転し、前記連通口を閉塞するとともに軸線が鉛直方向に対して傾斜するように形成された複数の貫通孔を有する円盤状の拡径部材を備え、
前記ビーズは、前記一方の端部付近の連通路及び前記他方の端部付近の連通路内で回転する前記貫通孔を通って前記上側分散室及び前記下側分散室を循環させられることを特徴とする。
【００１９】
本発明のビーズミルによれば、サスペンションは、下側分散室の他方の端部付近に形成された流入口から下側分散室内に供給される。こうして分散室内部に供給されたサスペンションは、ビーズと混合された状態で撹拌される。ここで、分離手段の近傍には連通口の流路が設けられているため、分離手段により分離されたビーズは流入口が接続された分散室に戻される。このため、サスペンションの分散工程が終了すると、ビーズは常に流入口が接続している分散室に位置し、次のサスペンションの分散工程に備えることができる。ここで、シャフト及び拡径部材を回転させることにより、ビーズは貫通孔を通して流入口と接続されている下側の分散室に掻き落とされる。この結果、ビーズの循環効果を高めることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１実施形態に係るビーズミルについて、図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態のビーズミル１０（被処理物分散機）はビーズミル本体１２を備えている。
【００３２】
ビーズミル本体１２は全体として円筒状に形成されており、その内部には上側分散室１４（分散室、最高位置分散室）と下側分散室１６（分散室）の２つの分散室が形成されている。なお、上側分散室１４と下側分散室１６とは仕切板１８で仕切られている。
【００３３】
下側分散室１６にはモータ等の駆動手段（図示省略）により回転可能とされた下側シャフト２０（分散手段）が配置されている。この下側シャフト２０の外周には複数の下側リング２２（分散手段）が固定されている。したがって、駆動手段が作動すると、下側シャフト２０が回転し、各下側リング２２が下側シャフト２０と共に回転するようになっている。なお、下側分散室１６には、予め、サスペンション（被処理物）を分散ないし粉砕するメディアとしてのビーズ２４（処理物）が貯溜されている。
【００３４】
一方、上側分散室１４にはモータ等の駆動手段（図示省略）により回転可能とされた上側シャフト２６（分散手段）が配置されている。この上側シャフト２６の外周には複数の上側リング２８（分散手段）が固定されている。したがって、駆動手段が作動すると、上側シャフト２６が回転し、各上側リング２８が上側シャフト２６と共に回転するようになっている。
【００３５】
このように、上側分散室１４と下側分散室１６とは、重力の作用方向（図１中矢印ｇ方向）に並んで設けられている。また、上側シャフト２６と下側シャフト２０とも同様に、重力の作用方向に並んで設けられている。
【００３６】
下側分散室１６の一方の端部近傍には、上側分散室１４の一方の端部近傍に連通する連通路３０（搬送手段）が形成されている。下側分散室１６でビーズ２４（処理物）により分散されたサスペンション（図示省略、被処理物）がこの連通路３０を通って上側分散室１４に進入する。
【００３７】
また、下側分散室１６の他方の端部近傍には、上側分散室１４の一方の端部近傍に連通する連通路３６（搬送手段）が形成されている。上側分散室１４で後述の鉄網３２（分離手段）によりサスペンションから分離したビーズ２４と後述のノズル３４（供給手段）から供給されたサスペンションとの混合物がこの連通路３６を通って下側分散室１６に進入する。
【００３８】
図１に示すように、上側分散室１４の他方の端部近傍にある連通路３６の鉛直上方（重力の作用方向と反対方向）には、サスペンションからビーズ２４を分離するための鉄網３２が設けられている。この鉄網３２のメッシュは、ビーズ２４の通過を阻止する程度の大きさに設定されている。
【００３９】
また、上側分散室１４には、鉄網３２を通過したサスペンションを外部に排出する排出口３８が形成されている。なお、図示しないが、この排出口３８にはサスペンションを吸引する吸引ポンプが接続可能である。
【００４０】
また、連通路３６にはサスペンションを下側分散室１６に供給するためのノズル３４の先端が位置している。このノズル３４は上側分散室１４の外周面から上側分散室１４内部に挿通されている。さらに、このノズル３４の先端は下側分散室１６に向けられており、重力の作用方向に向かってサスペンションを噴射するようになっている。なお、図示しないが、ノズル３４にはサスペンションを下側分散室１６に押し出す押出ポンプ（供給手段）が接続されている。
【００４１】
本実施形態のビーズミル１０では、上側分散室１４及び下側分散室１６の２つの分散室を設けたタイプを説明したが、これに限られるものではない。例えば、図示しないが、分散室は複数個あれば良く、さらに好ましくは偶数個あれば良い。
【００４２】
次に、本発明の第１実施形態に係るビーズミル１０の作用及び効果について説明する。
【００４３】
図１に示すように、押出ポンプが作動しノズル３４の先端からサスペンション（混濁液）が噴射される。噴射されたサスペンションは、連通路３６を通って下側分散室１６に供給される。
【００４４】
駆動手段により下側シャフト２０及び下側リング２２が回転（図１中矢印Ｂ方向）すると、下側分散室１６に供給されたサスペンションは、予め下側分散室１６に配置されたビーズ２４と共に、下側分散室１６内部を攪拌されながら図１中矢印Ｃ方向に向かって移動していく。このとき、ビーズ２４がサスペンションと衝突し、サスペンションが分散ないし粉砕される。
【００４５】
サスペンションがビーズ２４と共に下側分散室１６の端部まで到達すると、連通路３０を通って上側分散室１４に進入する。上側分散室１４においても同様に、上側シャフト２６及び上側リング２８が回転（図１中矢印Ｄ方向）することにより、サスペンションは、上側分散室１４内部を攪拌されながら図１中矢印Ｅ方向に向かって移動していく。このとき、ビーズ２４がサスペンションと衝突し、サスペンションが分散ないし粉砕される。このように、本発明のビーズミル１０では、下側分散室１６及び上側分散室１４という２つの分散室でサスペンションを分散ないし粉砕していく。
【００４６】
上側分散室１４で分散されたサスペンションは、ビーズ２４と共に鉄網３２に引き込まれる。鉄網３２に接触すると、ビーズ２４は鉄網３２を通過できずビーズ２４は下方に自由落下するとともに、サスペンションは鉄網３２を通過し排出口３８から外部に排出される。外部に排出されたサスペンションは、製品として使用される。
【００４７】
一方、鉄網３２を通過できず下方に落下したビーズ２４は、連通路３６を通って下側分散室１６に進入する。そして、次のサスペンションの分散工程に備えることになる。このように、特に機械的な手段を用いず、比較的比重の重いビーズ２４の自由落下を利用して下側分散室１６に戻すことができる。
【００４８】
ここで、再度ノズル３４の先端からサスペンションを噴射すると、回転する装置を用いなくともサスペンション噴流により負圧を発生させ、この負圧を利用してビーズ２４を下側分散室１６に戻し、下側分散室より上側分散室に逆流しようとするサスペンション流れを防止する効果をも合わせ持つ。
【００４９】
以上のように、本実施形態のビーズミル１０によれば、サスペンションが下側分散室１６及び上側分散室１４という２つの分散室で分散されることにより、分散効果を一層高めることができ、サスペンションの製品の品質を向上させることができる。
【００５０】
また同時に、下側分散室１６及び上側分散室１４間を連通路３０、３６により接続しているため、下側分散室１６での下側シャフト２０及び下側リング２２の回転力と上側分散室１４での上側シャフト２６及び上側リング２８の回転力の相乗効果により、各分散室でより一層大きな回転力を得ることができ、さらにサスペンションの逆流防止効果を高めることができる。
【００５１】
また、特に本発明のビーズミル１０では、２つの分散室においてサスペンションを循環分散させるため、それぞれの分散室１４、１６でのビーズの積極的な循環という従来のビーズミルでは奏し得なかった特有の効果を得ることができる。
【００５２】
また、本発明のビーズミル１０では、図３に示す二重円筒タイプのビーズミル１００と比較して、各分散室１４、１６及び各リング２８、２２の形状が複雑とはならない。このため、各分散室１４、１６及び各リング２８、２２に、特殊耐摩耗鋼、セラミック、超硬合金等の耐摩耗材を適用し易くすることができる。この結果、各分散室１４、１６及び各リング２８、２２へのビーズ２４の衝突により発生する各分散室１４、１６及び各リング２８、２２の破片がサスペンションに混入することを低減できる。
【００５３】
特に各分散室１４、１６と各シャフト２６、２０及び各リング２８、２２の個数を偶数個とすることにより、サスペンションを別の分散室内部で分散させながら最終的にノズル３４側に戻すことができる。この結果、サスペンションをノズル３４側に搬送する手段を別途設ける必要がない。
【００５４】
また、サスペンションから分離したビーズ２４は、上側分散室１４内部に落とされるが、ビーズ２４は自由落下して連通路３６をそのまま自由落下し下側分散室１６に戻される。このため、サスペンションの分散工程が終了すると、ビーズ２４は常に下側分散室１６に戻され、次のサスペンションの分散工程に備えることができる。
【００５５】
また、ノズル３４が鉄網３２の近傍に配置されている連通路３６内部に設けられているため、連通路３６内部においてサスペンションから分離されたビーズ２４がノズル３４から供給されたサスペンションと共に、下側分散室１６に供給される。この結果、ビーズ２４の循環効果を高めることができる。
【００５６】
また、ビーズ２４はサスペンションと共に、特に回転する回転部材と接触することなくそのまま下側分散室１６内部に供給されるため、ビーズ２４が衝突することによる破片が生じず、下側分散室１６及び上側分散室１４を循環するサスペンションに破片が混入することがない。この結果、サスペンションの製品価値を高めることができる。
【００５７】
特に、ノズル３４は、重力の作用方向に向かってサスペンションを噴射するため、効率良くサスペンションを下側分散室１６に供給することができる。また同時に、ビーズ２４も効率良く下側分散室１６に落下させることができる。
【００５８】
次に、本発明の第２実施形態に係るビーズミルについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態のビーズミルの構成と同様の構成には同符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００５９】
図２に示すように、本実施形態のビーズミル５０（被処理物分散機）では、下側分散室１６にサスペンションを流入させる流入口５２（供給手段）が形成されている。この流入口５２には、図示しない押出ポンプ（供給手段）が接続されており、この押出ポンプが作動することにより下側分散室１６にサスペンションが供給される。なお、下側分散室１６にはビーズ２４が貯溜されている。
【００６０】
また、上側分散室１４の鉄網３２近傍には、下側分散室１６と上側分散室１４とを接続している流路が形成されており、この流路５４にはシャフト５６が貫通している。なお、この流路５４の断面は、円形状となっている。
【００６１】
また、図２に示すように、シャフト５６の先端には円盤状の拡径部材５８（逆止手段）が取り付けられている。この拡径部材５８は流路５４を閉塞している。この拡径部材５８の上面から下面にかけてビーズ２４を通すための貫通孔６０が複数形成されている。この貫通孔６０は、その軸線が重力の作用方向（鉛直方向）に対して傾斜するように形成されている。
【００６２】
なお、シャフト５６にはモータ等の駆動手段（図示省略）が接続されている。このため、モータが作動すると、シャフト５６及び拡径部材５８が回転する構成になっている。
【００６３】
次に、本発明の第２実施形態に係るビーズミル５０の作用及び効果について説明する。
【００６４】
本実施形態のビーズミル５０によれば、流入口５２を通して下側分散室１６にサスペンションが供給される。下側分散室１６に供給されたサスペンションは、ビーズ２４の衝突により分散ないし粉砕されて、ビーズ２４と共に連通路３０を通って上側分散室１４に進入する。
【００６５】
上側分散室１４に進入したサスペンションは、さらにビーズ２４により分散ないし粉砕される。上側分散室１４で分散されたサスペンションは、鉄網３２によりビーズ２４と分離され排出口３８を通って外部に排出される。
【００６６】
一方、鉄網３２を通過できないビーズ２４は落下し、鉄網３２の近傍に位置する流路５４に自由落下していく。
【００６７】
ここで、モータが作動するとシャフト５６及び拡径部材５８が図２中矢印Ｆ方向に回転する。シャフト５６及び拡径部材５８が回転することにより、上側分散室１４側のビーズ２４が貫通孔６０を通って下側分散室１６側に進入する。これにより、ビーズ２４を下側分散室１６に戻すことができ、下側分散室のサスペンションが上側分散室に逆流することも防止できる。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態のビーズミル５０においても第１実施形態のビーズミル１０と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明した本発明のビーズミルにおいては以下の効果を奏する。
請求項１に記載のビーズミルでは、サスペンションが分散手段の個数分だけ複数回分散されることにより、分散効果を一層高めることができ、製品の品質を向上させることができる。
【００７０】
また同時に、各分散室間を搬送手段により接続しているため、各分散手段での回転力の相乗効果により、各分散室内部でより一層大きな回転力を得ることができ、さらに被処理物の逆流防止効果を高めることができる。
【００７１】
また、分散室及び分散手段が偶数個設けられているため、サスペンションをノズルや流入口に搬送する手段を別途設ける必要がない。
【００７２】
また、分散室及び分散手段を２個設けるという比較的簡易な構成で、サスペンションの分散効果を高めることができるとともに、サスペンションを別の分散室内部の分散手段により分散させながら最終的にノズルや流入口側に戻すことができる。
【００７３】
また、少なくとも一つの連通路が分離手段の近傍に接続されているため、サスペンションの分散工程が終了すると、ビーズは常にノズルが接続している分散室に位置し、次のサスペンションの分散工程に備えることができる。
【００７４】
また、ノズルが分離手段の近傍に配置されている連通路内部に設けられているため、連通路内部においてサスペンションから分離されたビーズは、ノズルから供給されたサスペンションと共に最高位置分散室以外の分散室内部に供給され、ビーズの循環効果を高めることができる。
【００７５】
また、ビーズはサスペンションと共に、特に回転する回転部材と接触することなくそのまま最高位置分散室以外の分散室内部に供給されるため、サスペンションが衝突することによる破片が生じず、分散室内部を循環するサスペンションに破片が混入することがない。
【００７６】
また、ノズルが重力の作用方向に向かってサスペンションを移送するため、効率良くサスペンションを下側の分散室に供給することができる。また同時に、ビーズも効率良く下側の分散室に落下させることができる。
【００７７】
また、分離手段の近傍には流路が設けられているため、分離手段により分離したビーズをノズルまたは流入口が接続された分散室に戻すことができる。
【００７８】
請求項３に記載のビーズミルでは、シャフト及び閉塞手段を回転させることにより、貫通孔を通して供給手段が接続されている下側の分散室に処理物を掻き落とすことができ、処理物の循環効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係るビーズミルの断面図である。
【図２】 本発明の第２実施形態に係るビーズミルの断面図である。
【図３】 従来のビーズミルの断面図である。
【図４】 従来のビーズミルの断面図である。
【図５】 従来のビーズミルの断面図である。
【符号の説明】
１０、５０ ビーズミル（被処理物分散機）
１４ 上側分散室（分散室）
１６ 下側分散室（分散室）
２０ 下側シャフト（分散手段）
２２ 下側リング（分散手段）
２４ ビーズ
２６ 上側シャフト（分散手段）
２８ 上側リング（分散手段）
３０ 連通路（搬送手段）
３２ 鉄網（分離手段）
３４ ノズル（供給手段）
３６ 連通路（搬送手段）
５４ 流路
５６ シャフト
５８ 拡径手段（閉塞手段）
６０ 貫通孔

Claims (3)

1. 内部がサスペンションをビーズとともに撹拌して分散させる上側分散室及び下側分散室に分割されたビーズミル本体と、
   前記上側分散室及び下側分散室の内部に各々設置されて回転するシャフトの外周に複数のリングが固定されている分散手段と、
   前記上側分散室と前記下側分散室との間を一方及び他方の端部付近で各々連通させる連通路と、
   前記上側分散室の他方の端部付近に設けられて分散後の前記サスペンションから前記ビーズを分離させる分離手段と、
   前記上側分散室に形成されて前記分離手段を通過した前記サスペンションを外部に排出する排出口とを備え、
   前記ビーズは、前記一方及び他方の連通路を通って前記上側分散室及び前記下側分散室を循環させられるとともに、
   前記分離手段でサスペンションから分離されたビーズは、前記分離手段近傍に配置した前記他方の端部付近の前記連通路を介して前記下側分散室へ自由落下させられることを特徴とするビーズミル。
2. 前記サスペンションは、先端が前記他方の端部付近に設けられた連通路に位置するノズルから前記下側分散室に供給されることを特徴とする請求項１に記載のビーズミル。
3. 前記サスペンションは、前記下側分散室の他方の端部付近に形成された流入口から下側分散室内に供給され、
   前記他方の端部付近に設けられた連通口には、該連通口を貫通するシャフトの先端に取り付けられて回転し、前記連通口を閉塞するとともに軸線が鉛直方向に対して傾斜するように形成された複数の貫通孔を有する円盤状の拡径部材を備え、
   前記ビーズは、前記一方の端部付近の連通路及び前記他方の端部付近の連通路内で回転する前記貫通孔を通って前記上側分散室及び前記下側分散室を循環させられることを特徴とする請求項１に記載のビーズミル。

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