JP5132618B2 - Butterfly valve device - Google Patents
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Description
本発明は、液体又は気体等の流体の配管に設けられるバタフライ弁装置に関する。 The present invention relates to a butterfly valve device provided in a pipe for fluid such as liquid or gas.
従来、バタフライ弁装置は、弁形式に関して、弁開口の弁座面の直径線上に位置する弁軸の回転軸線上に弁体を設けた中心バタフライ弁や、弁軸の回転軸線から流路軸線方向に弁体を偏心(一次偏心)させた一重偏心バタフライ弁や、前記一次偏心に加えて弁軸の回転軸線を弁座面の直径線から偏心(二次偏心)させた二重偏心バタフライ弁や、更に、弁座面を流路軸線に対して偏心(三次偏心)させた円錐面に沿うように形成した三重偏心バタフライ弁等が提供されている。 Conventionally, the butterfly valve device has a central butterfly valve in which a valve element is provided on the rotation axis of the valve shaft located on the diameter line of the valve seat surface of the valve opening, and the flow axis direction from the rotation axis of the valve shaft. A single eccentric butterfly valve in which the valve element is eccentric (primary eccentric), a double eccentric butterfly valve in which the rotation axis of the valve shaft is eccentric (secondary eccentric) from the diameter line of the valve seat surface in addition to the primary eccentricity, Furthermore, a triple eccentric butterfly valve and the like are provided that are formed along a conical surface in which the valve seat surface is eccentric (third-order eccentric) with respect to the flow path axis.
従来のバタフライ弁装置は、何れの弁形式においても、弁開口の弁座面にシールパッキンを設け、弁軸(駆動軸)により回動した弁体を弁座面に内嵌させ、弁体の外周面を前記シールパッキンに密着させるように構成されている。弁軸は、アクチュエータにより正逆回動され、弁体を閉弁位置と開弁位置の間で回動させる。 A conventional butterfly valve device is provided with a seal packing on the valve seat surface of the valve opening in any valve type, and a valve body rotated by a valve shaft (drive shaft) is fitted inside the valve seat surface, An outer peripheral surface is configured to be in close contact with the seal packing. The valve shaft is rotated forward and backward by the actuator to rotate the valve body between the valve closing position and the valve opening position.
従って、アクチュエータにより閉弁位置に回動された弁体が弁座面の全周に正しく沿う位置で停止した場合は、該弁体の外周面とシールパッキンが周方向に完全密着し、閉弁状態を確保できる。しかしながら、弁体が弁座面の全周に正しく沿わず傾斜した位置で停止した場合は、該弁体の外周面とシールパッキンが周方向に密着不良個所を生じ、流体の浸透を許す閉弁不良状態を生じる問題がある。 Therefore, when the valve body rotated to the valve closing position by the actuator stops at a position along the entire circumference of the valve seat surface, the outer peripheral surface of the valve body and the seal packing are completely in contact with each other in the circumferential direction. A state can be secured. However, if the valve body stops at a position that does not follow the entire circumference of the valve seat and is tilted, the valve body and the seal packing will cause poor contact in the circumferential direction, allowing the valve to penetrate. There is a problem that causes a bad state.
このため、バタフライ弁装置を配管に組み込む際には、弁体が閉弁位置において弁座面の全周に正しく沿う位置で停止するように、弁軸と、該弁軸に連結されるアクチュエータの作動始点及び作動終点との関係を入念にチェックしなければならない。従って、煩雑な作業が必要となり、もしもチェックを怠ると前述のような閉弁不良を生じるおそれがある。 For this reason, when the butterfly valve device is incorporated into the pipe, the valve shaft and the actuator connected to the valve shaft are arranged so that the valve body stops at a position along the entire circumference of the valve seat surface when the valve is closed. The relationship between the starting point and the operating end point must be carefully checked. Therefore, complicated work is required, and if the check is neglected, there is a possibility that the above-described valve closing failure may occur.
ところで、弁体の開閉を繰り返すシールパッキンは、疲労や経年変化等により劣化するため、所定期間毎に交換等の保守点検を必要とする。しかしながら、従来、シールパッキンは、ケーシングの内部で複数の部品により取付けられているので、バタフライ弁装置を配管及びアクチュエータから分離させることにより分解可能な状態とし、更にバタフライ弁装置の大半を分解しなければ、シールパッキンの交換を行うことができない構造とされている。そこで、シールパッキンの交換に際し、バタフライ弁装置を配管から分離すると共に、アクチュエータから分離し、分離した状態でバタフライ弁装置を分解するという「総バラシ」を行う必要があり、保守点検が困難である。 By the way, since the seal packing that repeats opening and closing of the valve body deteriorates due to fatigue, secular change, etc., maintenance inspection such as replacement is required every predetermined period. Conventionally, however, the seal packing is attached to the inside of the casing by a plurality of parts, so that the butterfly valve device can be disassembled by separating it from the piping and the actuator, and most of the butterfly valve device must be disassembled. For example, the seal packing cannot be exchanged. Therefore, when replacing the seal packing, it is necessary to separate the butterfly valve device from the piping and from the actuator, and to disassemble the butterfly valve device in the separated state, making it difficult to perform maintenance and inspection. .
本発明は、上記課題を解決したバタフライ弁装置を提供するものであり、その手段として構成したところは、流体の流動方向に向かう流路軸線A1上に中心点を有する円形の弁開口を備えたケーシングと、前記弁開口と同心円を描く円形の板により形成された弁体と、前記弁開口よりもケーシングの内側に位置して前記流路軸線A1と交差する回転軸A2を形成する駆動軸とから成り、前記駆動軸を正逆回動することにより、弁体を弁開口に嵌入させた閉弁位置と弁開口に交差させた開弁位置との間で回動させるように構成したバタフライ弁装置であり、前記弁開口の内周面に設けた環状の弁座面の全周と、閉弁位置で該弁座面に接合する前記円形板から成る弁体の外周面に設けたシール面の全周に、前記流路軸線A1と回転軸A2の交点を中心Oとする半径Rに基づいて流路軸線方向に弧を描く円弧面を有する摺動面を形成し、前記シール面に前記円形板の円周方向に延びるシールパッキンを設け、前記弁体は、弁開口を開閉する主弁体と、該主弁体の外周縁部に着脱自在に固着された副弁体を備え、前記円弧面を前記主弁体と前記副弁体の外周面に跨がって延設し、前記主弁体と前記副弁体の間に設けた保持溝を、溝底の中心と前記半径Rの中心Oを結ぶ基準線Qに沿って傾斜するように形成し、該保持溝にシールパッキンを保持しており、弁体を閉弁位置に停止させた状態で、流路軸線A1に平行な長さ寸法T1、T2に関して、弁体の円弧面により形成したシール面の寸法T1に対して、弁座面の円弧面の円弧方向の寸法T2がT1<T2かつT1×2<T2<T1×3となるように形成して成る点にある。 The present invention provides a butterfly valve device that solves the above-mentioned problems, and as a means thereof, a circular valve opening having a center point on the flow path axis A1 in the fluid flow direction is provided. A casing, a valve body formed by a circular plate concentric with the valve opening, and a drive shaft that forms a rotation axis A2 that is located inside the casing with respect to the valve opening and intersects the flow path axis A1 The butterfly valve is configured to rotate between a valve closing position where the valve element is fitted in the valve opening and a valve opening position which intersects the valve opening by rotating the drive shaft forward and backward. The seal surface provided on the outer peripheral surface of the valve body composed of the circular plate joined to the valve seat surface at the valve closing position, and the entire circumference of the annular valve seat surface provided on the inner peripheral surface of the valve opening. At the intersection of the flow path axis A1 and the rotation axis A2 A sliding surface having an arc surface that draws an arc in the flow path axis direction based on a radius R as a center O is formed, and a seal packing extending in a circumferential direction of the circular plate is provided on the seal surface. A main valve body that opens and closes the valve opening, and a sub-valve element that is detachably fixed to the outer peripheral edge of the main valve body, and extends over the arc surface across the outer peripheral surface of the main valve body and the sub-valve element A holding groove extending between the main valve body and the sub-valve body is formed so as to be inclined along a reference line Q connecting the center of the groove bottom and the center O of the radius R. The seal formed by the arc surface of the valve body with respect to the length dimensions T1 and T2 parallel to the flow path axis A1 in a state where the seal packing is held in the holding groove and the valve body is stopped at the valve closing position. relative to the size of the plane T1, it arc dimension T2 of the arcuate surface of the valve seat surface is T1 <T2 and T1 × 2 <T2 <T1 × 3 It lies in comprising forming manner.
この際、前記弁体は、主弁体の一方の側面に前記駆動軸に連結されるブラケットを設け、主弁体の反対側の側面に前記副弁体を設けることが好ましい。 At this time , it is preferable that the valve body is provided with a bracket connected to the drive shaft on one side surface of the main valve body, and the sub-valve body is provided on the side surface opposite to the main valve body.
本発明によれば、ケーシング2の弁開口3の内周面に設けられた環状の弁座面12の全周と、円形板から成る弁体3の外周面に設けられたシール面16の全周は、何れも、流路軸線A1と回転軸A2の交点を中心Oとする半径Rに基づいて流路軸線A1方向に弧を描く円弧面13、18、19を有する摺動面25を形成しているので、アクチュエータにより弁体3を閉弁位置P1に回動したとき、仮に、弁体3のシール面16が弁座面12の全周に正しく沿わず傾斜した位置で停止した場合でも、シール面16と弁座面12が摺動面25の範囲内で対向している限り、相互に好適に密接しており、摺動面25を密接した状態で、弁体3を構成する円形板の円周方向に延びるシールパッキン17を弁座面12に密着させているので、流体の浸透を許すことはなく、閉弁不良状態を生じるおそれはない。
According to the present invention, the entire circumference of the annular
その結果、バタフライ弁装置を配管に組み込む際、弁体3が閉弁位置P1でシール面16を弁座面12の全周に正しく沿う位置で停止するように、駆動軸4とアクチュエータをチェックすることが望ましいことは言うまでもないが、仮に、チェック作業を怠った場合でも、閉弁不良を生じる可能性は極めて低く、閉弁機能が保証される。
As a result, when the butterfly valve device is installed in the pipe, the
特に、本発明によれば、弁体3を閉弁位置P1に停止させた状態で、流路軸線A1に平行な長さ寸法T1、T2に関して、弁体3の円弧面18、19により形成されたシール面16の肉厚寸法T1に対して、弁座面12の円弧面13の円弧方向の領域寸法T2がT1<T2かつT1×2<T2<T1×3となるように形成しているので、弁体3が閉弁位置P1から位置ずれした状態で停止するときでも、前記領域T2の範囲に位置している限り、広い位置ずれ範囲で閉弁機能を確保することが可能となり、前記領域T2の範囲から脱したとき直ちに開弁を開始することができる。
In particular, according to the present invention, the
そして、本発明によれば、弁開口10を開閉する主弁体14と、該主弁体14の外周縁部に固着される副弁体15により弁体3を構成し、摺動面25を構成する円弧面18、19を前記主弁体14と前記副弁体15の外周面に跨がって延設しているので、主弁体14を比較的薄い板材で形成する場合でも、主弁体14と副弁体15の両者に跨がって形成した円弧面18、19により摺動面25を広い肉厚寸法T1に形成することが可能となり、閉弁機能を確実なものとする。
And according to this invention , the
この際、主弁体14と副弁体15の間にシールパッキン17を保持し、シールパッキン17の両側に位置して主弁体14の円弧面18と副弁体15の円弧面19を弁座面12の円弧面13に密接させる構成であるから、シール効果が極めて高いものとなる。
At this time, the
特に、本発明によれば、偏心バタフライ弁に関して弁座面12とシール面16に上述のような円弧面を有する摺動面25を形成した構成でありながら、主弁体14と副弁体15の間に設けたシールパッキン17の保持溝22が溝底の中心と前記半径Rの中心Oを結ぶ基準線Qに沿って傾斜するように形成されているので、シールパッキン17の頂面を弁座面12の円弧面13に対して、常に、その円弧の中心Oから該円弧面13に向けて好適に弾接させることが可能となり、シール効果が優れている。
しかも、副弁体15は着脱自在であり、該副弁体15を主弁体14から離間又は分離させることによりシールパッキン17を容易に取外すことができるので、保守点検時にシールパッキン17の交換が必要な場合でも、バタフライ弁装置から片側の配管を分離して弁開口10を開放させると共に、上述のように弁体3を前記領域T2の範囲から脱する位置まで開弁させるだけで、簡単容易にシールパッキン17の交換を行うことができ、従来のような「総バラシ」を行う必要はないという優れた効果がある。
In particular, according to the present invention , the
Moreover, the
請求項2に記載の本発明によれば、弁開口10よりも所定の距離Lだけケーシング2の内側に位置して流路軸線A1を設けた偏心(一次偏心)バタフライ弁に関して、主弁体14の一方の側面に設けたブラケット11を駆動軸4に連結し、該主弁体14の反対側の側面に副弁体15を着脱する構成であるから、シールパッキン17を交換する場合、弁体3を開弁位置P1に向けて回動させた状態で作業を行えば、作業が駆動軸4に干渉されることはなく、副弁体15を主弁体14から離間又は分離させる作業と、シールパッキン17の交換作業を簡単容易に行うことができる。
According to the second aspect of the present invention, the
以下図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳述する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1、図2及び図3に示すように、バタフライ弁装置1は、ケーシング2と、弁体3と、駆動軸4を備えている。ケーシング2は、流体の流動方向に向かう流路軸線A1を囲む流路5を形成し、該流路5に上流側の開口部6と下流側の開口部7を開設し、該開口部6、7に設けたフランジ8、9により配管(図示省略)に接続され組み込まれる。この際、駆動軸4は、駆動部4aをアクチュエータ(図示省略)に連結される。尚、図例の場合、流路5を上下方向に横断する1本の駆動軸4を示しているが、上部と下部に分離された2本の軸により構成し、一方の軸を駆動軸とし、他方の軸を従動軸としても良い。
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the
ケーシング2は、一方の開口部6の内側に位置して流路軸線A1上に円の中心点を有する円形とされた弁開口10を備えている。図例の場合、弁開口10は、流路5の下流側に設けているが、上流側に設けても良い。これに対して、弁体3は、前記弁開口10と同心円を描く円形の板により形成され、ブラケット11により駆動軸4に連結されており、前記アクチュエータにより駆動軸4を正逆回動したとき、図1(A)に示すように該弁体3を弁開口10に嵌入させた閉弁位置と、図1(B)に示すように該弁体3を弁開口10に交差させた開弁位置との間で回動される。
The
前記駆動軸4は、前記弁開口10よりも所定の距離Lだけケーシング2の内側に位置して前記流路軸線A1と交差する回動軸A2を構成する。従って、弁体3は、回動軸A2から前記距離Lだけ偏心(一次偏心)されている。
The
図4及び図5に示すように、弁開口10の内周面は、弁体3が閉弁位置に回動されたとき、該弁体3の外周面を嵌合させる弁座面12が形成されており、該弁座面12は、前記流路軸線A1と回動軸A2の交点を中心Oとする半径Rに基づいて流路軸線A1方向に弧を描く円弧面13を形成している。図例の場合、弁座面12を金属製のケーシング2と一体に形成しているが、弁座面12を形成した別体の金属製の環状部材をケーシング2の内側に嵌着させるように構成しても良い。
As shown in FIGS. 4 and 5, the inner peripheral surface of the
図6及び図7に示すように、弁体3は、弁開口10を開閉する主弁体14と、該主弁体14の外周円部に着脱自在に固着された副弁体15とを備え、該主弁体14と副弁体15の外周面により、弁体3を前記閉弁位置に回動したとき前記弁座面12に接合されるシール面16を形成し、該シール面16に弁体3を構成する円形板の円周方向に延びるシールパッキン17を設けている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
前記主弁体14と副弁体15の外周面により形成されたシール面16は、前記流路軸線A1と回動軸A2の交点を中心Oとする半径Rに基づいて流路軸線A1方向に弧を描く円弧面18、19を形成している。
The
図示実施形態において、主弁体14を金属製の円形板により形成し、副弁体15を金属製の環状板により形成しているが、反対に、主弁体14を環状板により形成し、副弁体15を円形板により形成しても良い。更に、主弁体14と副弁体15の両者を円形板により形成しても良い。
In the illustrated embodiment, the
弁体3は、図示のように、主弁体14の一方の側面(閉弁位置でケーシング2の内部に向かう側面)にブラケット11を設け、主弁体14の反対側の側面(閉弁位置でケーシング2の外部に向かう側面)に副弁体15を取付ける構成とすることが好ましい。
As shown in the figure, the
図7に示すように、主弁体14と副弁体15は、該副弁体15を貫通するボルト20を主弁体14のネジ孔21に螺着することにより、着脱自在に固着され、相互に固着した状態で主弁体14と副弁体15の間に外周方向に開口する保持溝22を形成し、該保持溝22にシールパッキン17を保持させるように構成されている。従って、前記ボルト20は、副弁体15の表面側から工具により着脱可能とされている。
As shown in FIG. 7, the
前記保持溝22は、図7(A)に示すように、該保持溝22の溝底中心と上記半径Rの中心Oを結ぶ基準線Qに沿って傾斜するように形成されており、従って、図7(B)に示すように、保持溝22の両側壁が前記線Qと平行な傾斜面Q1、Q2を形成する。
As shown in FIG. 7A, the holding
前記シールパッキン17は、弾性材から成る環状のシールリングにより構成され、保持溝22に保持された状態で、頂部17aが主弁体14及び副弁体15の外周面から僅かに突出する。図例の場合、断面矩形のシールパッキン17を使用しているが、断面円形のものを使用しても良い。
The seal packing 17 is constituted by an annular seal ring made of an elastic material, and the
上記の構成によれば、バタフライ弁装置1は、図3(A)に示すように、上流側の配管23と下流側の配管24の間にフランジ8、9を介して接続され、アクチュエータで駆動軸4を正逆回動することにより、弁体3を流路軸線A1に直交して弁開口10に嵌入する閉弁位置P1と、流路軸線A1と平行で弁開口10に交差する開弁位置P2との間で回動する。
According to the above configuration, the
上述のように、シール面16の円弧面18、19と弁座面12の円弧面13は、流路軸線A1と回動軸A2の交点を中心Oとする半径Rに基づいて同心円となる円弧状に形成されているので、シール面16が弁座面12に進入し又は後退する際、相互に密接した状態で摺動する摺動面25を構成する。
As described above, the circular arc surfaces 18 and 19 of the
図8(A)に示すように、弁体3を閉弁位置P1に停止させた状態で、流路軸線A1に平行な長さ寸法T1、T2に関して、シール面の長さ寸法T1に対し、弁座面12の円弧面13が角度θのように前記長さ寸法T1の内側と外側に向けて延びる長さ領域T2を有するように形成され、図例の場合、T1<T2かつT1×2<T2<T1×3となるように形成されている。
As shown in FIG. 8A, with respect to the length dimensions T1 and T2 parallel to the flow path axis A1 in a state where the
このため、弁体3は、理想的には、アクチュエータにより、正確に閉弁位置P1に停止させられることが望ましいが、仮に、アクチュエータの誤作動や、アクチュエータと駆動軸4の連結部におけるクリアランスの不良や、その他の原因により、弁体3が図8(B)(C)に示すように閉弁位置P1から角度θ1又は角度θ2で位置ずれした状態で停止した場合でも、シール面16と弁座面12の間を好適にシールすることが可能となる。
For this reason, it is desirable that the
即ち、弁体3が閉弁位置P1から位置ずれした状態で停止した場合でも、前記領域T2の範囲に位置している限り、シール面16の円弧面18、19と弁座面12の円弧面13が相互に確実に密接しているので、流体の浸透が妨げられる。そして、シール面16の円弧面18、19の間には、シールパッキン17が設けられ、上述した基準線Qに沿って弁座面12の円弧の中心から円弧面13に向けて密着するので、これにより流体の浸透を確実に阻止する。
That is, even when the
ところで、バタフライ弁装置1の保守点検に際して、シールパッキン17の交換を必要とするときは、図9に示すように、弁開口10に臨む側の配管23をケーシング2から分離すると共に、弁体3を開弁位置P2の方向に回動させ、この状態で、ボルト20を抜き取ることにより副弁体15を主弁体14から取外し、シールパッキン17を交換した後、再度、ボルト20により副弁体15を主弁体14に固着すれば良く、簡単容易に交換作業を行うことができる。この際、図示実施形態では、副弁体15を主弁体14から完全に分離可能とする構成を示しているが、必ずしも完全分離を可能とするものでなくても良く、例えば、副弁体15を主弁体14から離間させることによりシールパッキン17を交換可能とするように構成しても良い。
By the way, when the seal packing 17 needs to be replaced during maintenance and inspection of the
2 ケーシング
3 弁体
4 駆動軸
5 流路
10 弁開口
11 ブラケット
12 弁座面
13 弁座面の円弧面
14 主弁体
15 副弁体
16 シール面
17 シールパッキン
18 主弁体の円弧面
19 副弁体の円弧面
22 保持溝
25 摺動面
2
Claims (2)
前記弁開口(10)の内周面に設けた環状の弁座面(12)の全周と、閉弁位置(P1)で該弁座面(12)に接合する前記円形板から成る弁体(3)の外周面に設けたシール面(16)の全周に、前記流路軸線(A1)と回転軸(A2)の交点を中心(O)とする半径(R)に基づいて流路軸線(A1)方向に弧を描く円弧面(13)(18,19)を有する摺動面(25)を形成し、前記シール面(16)に前記円形板の円周方向に延びるシールパッキン(17)を設け、
前記弁体(3)は、弁開口(10)を開閉する主弁体(14)と、該主弁体(14)の外周縁部に着脱自在に固着された副弁体(15)を備え、前記円弧面(18)(19)を前記主弁体(14)と前記副弁体(15)の外周面に跨がって延設し、
前記主弁体(14)と前記副弁体(15)の間に設けた保持溝(22)を、溝底の中心と前記半径(R)の中心(O)を結ぶ基準線(Q)に沿って傾斜するように形成し、該保持溝(22)にシールパッキン(17)を保持しており、
弁体(3)を閉弁位置(P1)に停止させた状態で、流路軸線(A1)に平行な長さ寸法(T1) (T2)に関して、弁体(3)の円弧面(18)(19)により形成したシール面(13)の寸法(T1)に対して、弁座面(12)の円弧面(13)の円弧方向の寸法(T2)がT1<T2かつT1×2<T2<T1×3となるように形成して成ることを特徴とするバタフライ弁装置。 Formed by a casing (2) having a circular valve opening (10) having a central point on the flow path axis (A1) toward the fluid flow direction, and a circular plate concentric with the valve opening (10). A valve body (3), and a drive shaft (4) that forms a rotation axis (A2) that is located inside the casing (2) relative to the valve opening (10) and intersects the flow path axis (A1). By rotating the drive shaft (4) forward and backward, the valve body (3) is inserted into the valve opening (10) and the valve closing position (P1) and the valve opening (10) are crossed. It is a butterfly valve device configured to rotate between the valve position (P2),
A valve body comprising the entire circumference of an annular valve seat surface (12) provided on the inner peripheral surface of the valve opening (10) and the circular plate joined to the valve seat surface (12) at the valve closing position (P1). On the entire circumference of the seal surface (16) provided on the outer peripheral surface of (3), the flow path is based on the radius (R) centered at the intersection (O) of the flow path axis (A1) and the rotation axis (A2). A seal packing (25) having a circular arc surface (13) (18, 19) that draws an arc in the direction of the axis (A1), and extending in the circumferential direction of the circular plate on the seal surface (16) ( 17)
The valve body (3) includes a main valve body (14) that opens and closes the valve opening (10), and a sub-valve body (15) that is detachably fixed to the outer peripheral edge of the main valve body (14). The arc surface (18) (19) extends across the outer peripheral surface of the main valve body (14) and the auxiliary valve body (15),
A holding groove (22) provided between the main valve body (14) and the sub-valve body (15) is connected to a reference line (Q) connecting the center of the groove bottom and the center (O) of the radius (R). Is formed so as to be inclined along the holding groove (22), and holds the seal packing (17)
With the disc (3) stopped at the closed position (P1), with respect to the length dimension (T1) (T2) parallel to the flow path axis (A1), the arc surface (18) of the disc (3) The dimension (T2) in the arc direction of the arc surface (13) of the valve seat surface (12) is T1 <T2 and T1 × 2 <T2 with respect to the dimension (T1) of the seal surface (13) formed by (19). A butterfly valve device formed to be <T1 × 3 .
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