JPS6367029B2 - - Google Patents
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- JPS6367029B2 JPS6367029B2 JP57030208A JP3020882A JPS6367029B2 JP S6367029 B2 JPS6367029 B2 JP S6367029B2 JP 57030208 A JP57030208 A JP 57030208A JP 3020882 A JP3020882 A JP 3020882A JP S6367029 B2 JPS6367029 B2 JP S6367029B2
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- Japan
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- runner
- water
- drain
- guide vane
- leakage
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 55
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 19
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
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- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は可逆水力機械のガイドベーン漏水排出
方法に係り、特に水面押下げ運転を正逆両方向の
ランナ回転に対して実施する可逆水力機械の全閉
時のガイドベーンから漏出する漏水を発電方向と
揚水方向の各場合についてランナの反抗トルクお
よび温度を適切な範囲に保つと共にガイドベーン
の内側に適正な厚さの水膜を形成してケーシング
側への漏気を防止できるようにした可逆水力機械
のガイドベーン漏水排出方法に関する。
方法に係り、特に水面押下げ運転を正逆両方向の
ランナ回転に対して実施する可逆水力機械の全閉
時のガイドベーンから漏出する漏水を発電方向と
揚水方向の各場合についてランナの反抗トルクお
よび温度を適切な範囲に保つと共にガイドベーン
の内側に適正な厚さの水膜を形成してケーシング
側への漏気を防止できるようにした可逆水力機械
のガイドベーン漏水排出方法に関する。
可動ガイドベーンを有する水力機械は、調相運
転あるいは揚水待機運転時に可動ガイドベーンを
全閉し、ガイドベーンの内側のランナ室内に圧縮
空気を給気し、水面押下げ状態下でランナを空気
中で回転させることによりランナの反抗トルクを
低減している。
転あるいは揚水待機運転時に可動ガイドベーンを
全閉し、ガイドベーンの内側のランナ室内に圧縮
空気を給気し、水面押下げ状態下でランナを空気
中で回転させることによりランナの反抗トルクを
低減している。
ガイドベーンの上下端にはシール・パツキンが
装着され全閉時のガイドベーンからランナ室内へ
漏出する漏水を極力少なくしているが、実際には
ある程度の漏水を避けることはできない。そし
て、ガイドベーンからの漏水は、ランナによつて
遠心力を与えられ、ランナ外周部とガイドベーン
の内側に張り付いてランナ空転時の反抗トルクを
発生させる。長時間にわたる漏水のかつ拌作用に
よつて漏水の水温は上昇し、これによつてランナ
が膨脹し、上カバーあるいは下カバーと接触する
危険性があつた。
装着され全閉時のガイドベーンからランナ室内へ
漏出する漏水を極力少なくしているが、実際には
ある程度の漏水を避けることはできない。そし
て、ガイドベーンからの漏水は、ランナによつて
遠心力を与えられ、ランナ外周部とガイドベーン
の内側に張り付いてランナ空転時の反抗トルクを
発生させる。長時間にわたる漏水のかつ拌作用に
よつて漏水の水温は上昇し、これによつてランナ
が膨脹し、上カバーあるいは下カバーと接触する
危険性があつた。
そこで、このような危険を回避するために従来
は、ランナ側圧室と吸出し管とを排水管路で接続
するか、あるいは、ランナとガイドベーンとの間
の下カバーから排水管路を導出し、吸出し管内へ
排出することが行われていた。
は、ランナ側圧室と吸出し管とを排水管路で接続
するか、あるいは、ランナとガイドベーンとの間
の下カバーから排水管路を導出し、吸出し管内へ
排出することが行われていた。
ところが、ランナの回転方向が相異なる可逆水
力機械においては、ランナの回転方向によつてラ
ンナ外周圧の立ち方が異なるから漏水排水効果に
差を生ずる。すなわち、排水管の設計を調相運転
を基準として行なつた場合には、逆回転の揚水待
機運転時に漏水排水量が過多となり、ガイドベー
ン内周に張付く水膜の厚さが薄くなりすぎる。そ
のためにランナ室内の押下げ用の空気がガイドベ
ーンのすき間からケーシング側へ漏れて入口弁を
開いた際、漏気が鉄管内を急激に膨脹上昇し、取
水ゲートを損傷する不具合を生ずる。また、水膜
が薄くなるとランナの冷却作用が悪化し、ランナ
の空転によつて周囲の圧縮空気がかく拌されて温
度上昇が生じ、ランナが膨脹して上カバーあるい
は下カバーと接触事故を起す危険性があつた。こ
とに、高落差の水力機械においては、ランナの回
転数が高いからわずかな時間で空気の温度が上昇
し、この危険性が非常に高かつた。
力機械においては、ランナの回転方向によつてラ
ンナ外周圧の立ち方が異なるから漏水排水効果に
差を生ずる。すなわち、排水管の設計を調相運転
を基準として行なつた場合には、逆回転の揚水待
機運転時に漏水排水量が過多となり、ガイドベー
ン内周に張付く水膜の厚さが薄くなりすぎる。そ
のためにランナ室内の押下げ用の空気がガイドベ
ーンのすき間からケーシング側へ漏れて入口弁を
開いた際、漏気が鉄管内を急激に膨脹上昇し、取
水ゲートを損傷する不具合を生ずる。また、水膜
が薄くなるとランナの冷却作用が悪化し、ランナ
の空転によつて周囲の圧縮空気がかく拌されて温
度上昇が生じ、ランナが膨脹して上カバーあるい
は下カバーと接触事故を起す危険性があつた。こ
とに、高落差の水力機械においては、ランナの回
転数が高いからわずかな時間で空気の温度が上昇
し、この危険性が非常に高かつた。
したがつて、本発明の目的は、発電方向と揚水
方向のいずれのランナ回転方向であつてもガイド
ベーンからの漏水による水膜の厚さを適正に保持
できるようにした可逆水力機械のガイドベーン漏
水排出方法を提供することにある。
方向のいずれのランナ回転方向であつてもガイド
ベーンからの漏水による水膜の厚さを適正に保持
できるようにした可逆水力機械のガイドベーン漏
水排出方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明による方法
は、ランナ室と排出側との間を管路上に排水弁を
備えた第1および第2の排水管で連絡し、ランナ
の水面押し下げ運転時、全閉したガイドベーンか
らの漏水を排水管を通じて排出側へ排出するよう
にしたものにおいて、ランナが発電方向へ回転す
る際には第1の排水管および第2の排水管の排水
弁の双方を開いて漏水を排出し、ランナが揚水方
向へ回転する際には第1の排水管または第2の排
水管にいずれか一方の排水弁を開いて漏水を排出
するようにしたことを特徴とするものである。
は、ランナ室と排出側との間を管路上に排水弁を
備えた第1および第2の排水管で連絡し、ランナ
の水面押し下げ運転時、全閉したガイドベーンか
らの漏水を排水管を通じて排出側へ排出するよう
にしたものにおいて、ランナが発電方向へ回転す
る際には第1の排水管および第2の排水管の排水
弁の双方を開いて漏水を排出し、ランナが揚水方
向へ回転する際には第1の排水管または第2の排
水管にいずれか一方の排水弁を開いて漏水を排出
するようにしたことを特徴とするものである。
以下本発明による可逆水力機械のガイドベーン
漏水排出方法の一実施例を図面を参照して説明す
る。
漏水排出方法の一実施例を図面を参照して説明す
る。
第1図において、符号1は図示を省略した発電
電動機に直結されたポンプ水車の主軸を示し、こ
の主軸1の下端にはランナ2が固着されている。
このランナ2はランナクラウン3とランナバンド
4とこれらの間に挾持された複数枚のランナブレ
ード5,5,…,5とによつて構成されている。
そして、このランナ2の上側は上カバー6によつ
て被われ、間にランナ背圧室7が形成される一
方、ランナ2の下側には下カバー8によつて被わ
れ、間にランナ側圧室9が形成されている。
電動機に直結されたポンプ水車の主軸を示し、こ
の主軸1の下端にはランナ2が固着されている。
このランナ2はランナクラウン3とランナバンド
4とこれらの間に挾持された複数枚のランナブレ
ード5,5,…,5とによつて構成されている。
そして、このランナ2の上側は上カバー6によつ
て被われ、間にランナ背圧室7が形成される一
方、ランナ2の下側には下カバー8によつて被わ
れ、間にランナ側圧室9が形成されている。
また、上記ランナ2の半径方向外方には水口開
度を変えるための複数枚の可動ガイドベーン1
0,10,…,10が配置され、さらにその外側
には複数枚のステーベーン11,11,…,11
が配設されている。このステーベーン11の外側
には水圧鉄管に連なるうず巻ケーシング12が配
設されている。
度を変えるための複数枚の可動ガイドベーン1
0,10,…,10が配置され、さらにその外側
には複数枚のステーベーン11,11,…,11
が配設されている。このステーベーン11の外側
には水圧鉄管に連なるうず巻ケーシング12が配
設されている。
一方、上記下カバー8には、エルボ形の吸出し
管13が接続され、水車運転時、ランナ2を通過
した水を放水路に導くようになつている。
管13が接続され、水車運転時、ランナ2を通過
した水を放水路に導くようになつている。
しかして、上記下カバー8の可動ガイドベーン
10の直下からは第1の排水管14が導出される
一方、下カバー8のランナ側圧室9からは第2の
排水管15が導出され、排水管14および15は
下流側で配水主管16に接続され、その排出口は
吸出し管13に接続されている。
10の直下からは第1の排水管14が導出される
一方、下カバー8のランナ側圧室9からは第2の
排水管15が導出され、排水管14および15は
下流側で配水主管16に接続され、その排出口は
吸出し管13に接続されている。
上記第1の排水管14の管路上には第1の排水
弁17が組込まれ、第2の排水管15の管路上に
は第2の排水弁18が組込まれ、これらの排水弁
17,18は、それぞれ独立して開閉制御される
ようになつている。
弁17が組込まれ、第2の排水管15の管路上に
は第2の排水弁18が組込まれ、これらの排水弁
17,18は、それぞれ独立して開閉制御される
ようになつている。
上記第1の排水弁17はアクチエータ19によ
つて開閉され、このアクチエータ19は第1の切
換弁20のA,Bポートと接続され、切換弁20
のpポートが空気圧源に接続されている。
つて開閉され、このアクチエータ19は第1の切
換弁20のA,Bポートと接続され、切換弁20
のpポートが空気圧源に接続されている。
一方、上記第2の排水弁18はアクチエータ2
1によつて開閉され、このアクチエータ21は第
2の切換弁22のA,Bポートと接続され、切換
弁22のpポートは空気圧源に接続されている。
1によつて開閉され、このアクチエータ21は第
2の切換弁22のA,Bポートと接続され、切換
弁22のpポートは空気圧源に接続されている。
次に上述のように構成されたガイドベーン漏水
排出装置を使用しての本発明によるガイドベーン
漏水排出方法の一実施例を説明する。
排出装置を使用しての本発明によるガイドベーン
漏水排出方法の一実施例を説明する。
可逆水力機械においては、調相運転時と揚水待
機運転時とで、ランナブレード5の羽根形状の持
つ特質によつて以下に述べる様な排水効果の差異
が生じる。すなわち、調相運転時においては、第
3図に示す様にランナブレード5は図中の矢印で
示される回転方向に回転速度ωで回転するが、揚
水待機運転時には、第4図に示されるように、図
中矢印の回転方向に回転速度ωで回転する。
機運転時とで、ランナブレード5の羽根形状の持
つ特質によつて以下に述べる様な排水効果の差異
が生じる。すなわち、調相運転時においては、第
3図に示す様にランナブレード5は図中の矢印で
示される回転方向に回転速度ωで回転するが、揚
水待機運転時には、第4図に示されるように、図
中矢印の回転方向に回転速度ωで回転する。
ここで、第2図の破線Aの様にガイドベーン1
0からの漏水がランナ2の外周部に侵入した場合
を考えてみる。
0からの漏水がランナ2の外周部に侵入した場合
を考えてみる。
実際のランナ2内部の水の挙動は複雑であり全
体を数値的に式であらわすことは困難であるが、
今、仮にランナ2の反抗トルクの主要因となるラ
ンナブレード5の高圧側(回転方向に面した側)
上にある水を半径r上にある質量mの質点xとし
て考えてみると、この質点xには、半径方向に
mrω2の遠心力F1が作用する。また、質点xがラ
ンナブレード5に沿つて速度uで動いているもの
とすると、質点xが接触しているランナベーン5
上の垂直方向には、2mωuなるコリオリ力F2と遠
心力の垂直分力F1cosβ(βはランナベーン垂直軸
と遠心力の方向とのなす角度)が作用し、水平方
向には遠心力の水平分力F1sinβが作用する。
体を数値的に式であらわすことは困難であるが、
今、仮にランナ2の反抗トルクの主要因となるラ
ンナブレード5の高圧側(回転方向に面した側)
上にある水を半径r上にある質量mの質点xとし
て考えてみると、この質点xには、半径方向に
mrω2の遠心力F1が作用する。また、質点xがラ
ンナブレード5に沿つて速度uで動いているもの
とすると、質点xが接触しているランナベーン5
上の垂直方向には、2mωuなるコリオリ力F2と遠
心力の垂直分力F1cosβ(βはランナベーン垂直軸
と遠心力の方向とのなす角度)が作用し、水平方
向には遠心力の水平分力F1sinβが作用する。
これらの力の関係は、調相運転時及び揚水待機
運転時ではそれぞれ第3図及び第4図のようにな
り、式で表わすと次のようになる。
運転時ではそれぞれ第3図及び第4図のようにな
り、式で表わすと次のようになる。
調相運転時(発電方向回転時)
ランナブレード5上垂直分力:F
F=−F1cosβ−F2
=−mrω2cosβ−2・mω・u ……(1)
ランナブレード5上水平分力
=F1sinβ
=mrω2sinβ ……(2)
揚水待機運転時(揚水方向回転時)
ランナブレード5上垂直分力:F
F=F1cosβ−F2
=mrω2cosβ−2・m・ω・u ……(3)
ランナブレード5上水平分力
=F1sinβ
=mrω2sinβ ……(4)
ここで、(1)及び(3)式に水の摩擦係数μを剰じた
ものがこの質点Xのランナブレード5上の附着力
F0であり、(1)及び(3)式は次式の様に表わされる。
ものがこの質点Xのランナブレード5上の附着力
F0であり、(1)及び(3)式は次式の様に表わされる。
調相運転時
F0=μF
=−μmrω2cosβ−2μmωu ……(1)′
揚水待機運転時
F0=μF
=μmrω2cosβ−2μmωu ……(3)′
従つて、質点Xがランナ2外周方向へ押し出さ
れるためには、調相運転時及び揚水待機運転時
で、以下の条件となる。
れるためには、調相運転時及び揚水待機運転時
で、以下の条件となる。
調相運転時
mrω2sinβ−μmrω2cosβ
−2μmωu>0 ……(5)
揚水待機運転時
mrω2sinβ+μmrω2cosβ
−2μmωu>0 ……(6)
(5)及び(6)式から明らかな様に、調相運転時では
ランナ2内部に侵入した漏水は外周部へ押し出さ
れにくくランナ2内部に停滞してランナ2の反抗
トルクを増大させると共にかく拌により温度が上
昇することが予想される。これとは逆に、揚水待
機運転時には、ランナ2内部に侵入した漏水はラ
ンナ2の回転によつて外周へ押し出され、ランナ
2内に漏水が留まり難いことが分かる。
ランナ2内部に侵入した漏水は外周部へ押し出さ
れにくくランナ2内部に停滞してランナ2の反抗
トルクを増大させると共にかく拌により温度が上
昇することが予想される。これとは逆に、揚水待
機運転時には、ランナ2内部に侵入した漏水はラ
ンナ2の回転によつて外周へ押し出され、ランナ
2内に漏水が留まり難いことが分かる。
したがつて本発明によれば、調相運転時にはラ
ンナ2内に漏水が侵入しない様排水管14及び1
5に設けられた排水弁17および18を同時に全
開して排水効果を十分にし、逆に揚水待機運転時
には、排水弁17あるいは18のいずれかのみを
全開にし、他方を閉にする事によりガイドベーン
漏水の過度の排水を避け、漏気防止のための適切
な水膜をガイドベーン内周に保持するとともにラ
ンナに対する冷却水不足が起らないようにする事
が可能となる。
ンナ2内に漏水が侵入しない様排水管14及び1
5に設けられた排水弁17および18を同時に全
開して排水効果を十分にし、逆に揚水待機運転時
には、排水弁17あるいは18のいずれかのみを
全開にし、他方を閉にする事によりガイドベーン
漏水の過度の排水を避け、漏気防止のための適切
な水膜をガイドベーン内周に保持するとともにラ
ンナに対する冷却水不足が起らないようにする事
が可能となる。
このように調相運転時及び揚水待機運転時のい
ずれの場合でも適正な排水効果が得られ、常に温
度の低い漏水が適当量ガイドベーン10の内側に
張り付いているため、ランナ2に対する冷却効果
も良く、長時間のランナ2空転運転も何ら問題な
く行なうことができる。
ずれの場合でも適正な排水効果が得られ、常に温
度の低い漏水が適当量ガイドベーン10の内側に
張り付いているため、ランナ2に対する冷却効果
も良く、長時間のランナ2空転運転も何ら問題な
く行なうことができる。
以上述べたように、本発明によれば発電・揚水
両方向でランナ空転運転を行う可逆水力機械にお
いて、排水効果が異なるいずれの回転方向におい
ても適切な排水量を維持できるから、ランナ空転
軸入力及びランナ温度を一定の低い値に保つ事が
可能となる。また、従来のような揚水方向回転時
の排水過多現象を防げるため、ガイドベーン内周
に適当な漏水が水膜状に停留してランナを冷却す
るとともにこの水膜によりランナ室内の押下げ空
気がケーシング側へ漏れる事を防止する事が可能
となる等の効果を奏する。
両方向でランナ空転運転を行う可逆水力機械にお
いて、排水効果が異なるいずれの回転方向におい
ても適切な排水量を維持できるから、ランナ空転
軸入力及びランナ温度を一定の低い値に保つ事が
可能となる。また、従来のような揚水方向回転時
の排水過多現象を防げるため、ガイドベーン内周
に適当な漏水が水膜状に停留してランナを冷却す
るとともにこの水膜によりランナ室内の押下げ空
気がケーシング側へ漏れる事を防止する事が可能
となる等の効果を奏する。
第1図は本発明による可逆水力機械のガイドベ
ーン漏水排出方法の一実施例を示した縦断面図、
第2図は同装置の要部を拡大して示した半断面
図、第3図および第4図はランナブレードと漏水
との関係を示した説明図である。 2……ランナ、5……ランナベーン、10……
ガイドベーン、13……吸出し管、14……第1
の排水管、15……第2の排水管、17……第1
の排水弁、18……第2の排水弁。
ーン漏水排出方法の一実施例を示した縦断面図、
第2図は同装置の要部を拡大して示した半断面
図、第3図および第4図はランナブレードと漏水
との関係を示した説明図である。 2……ランナ、5……ランナベーン、10……
ガイドベーン、13……吸出し管、14……第1
の排水管、15……第2の排水管、17……第1
の排水弁、18……第2の排水弁。
Claims (1)
- 1 ランナ室と排出側との間を管路上に排水弁を
備えた第1および第2の排水管で連絡し、ランナ
の水面押し下げ運転時、全閉したガイドベーンか
らの漏水を排水管を通じて排出側へ排出するよう
にしたものにおいて;ランナが発電方向へ回転す
る際には第1の排水管および第2の排水管の排水
弁の双方を開いて漏水を排出し、ランナが揚水方
向へ回転する際には第1の排水管または第2の排
水管のいずれか一方の排水弁を開いて漏水を排出
するようにしたことを特徴とする、可逆水力機械
のガイドベーン漏水排出方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57030208A JPS58148278A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 可逆水力機械のガイドベーン漏水排出方法 |
US06/469,271 US4514138A (en) | 1982-02-26 | 1983-02-24 | Leakage water discharge method and apparatus in a reversible hydraulic machine |
KR1019830000789A KR840003736A (ko) | 1982-02-26 | 1983-02-26 | 가역수력기계의 가이드베인 누수배출방법 및 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57030208A JPS58148278A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 可逆水力機械のガイドベーン漏水排出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58148278A JPS58148278A (ja) | 1983-09-03 |
JPS6367029B2 true JPS6367029B2 (ja) | 1988-12-22 |
Family
ID=12297310
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57030208A Granted JPS58148278A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 可逆水力機械のガイドベーン漏水排出方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4514138A (ja) |
JP (1) | JPS58148278A (ja) |
KR (1) | KR840003736A (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2972032B1 (fr) * | 2011-02-28 | 2013-03-29 | Alstom Hydro France | Ailette et installation de conversion d'energie hydraulique comprenant une telle ailette |
DE102017106718A1 (de) * | 2017-03-29 | 2018-10-04 | Voith Patent Gmbh | Hydraulische Maschine mit Vorrichtung zur Messung des Wasserstands im Saugrohr |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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