KR20230034338A - 필터 플레이트 - Google Patents

Abstract

중앙 작업 표면(1) 및 플레이트 프레임(2)을 갖는 필터 플레이트를 제공한다. 이 필터 플레이트는, 플레이트 프레임(2)이 림(rim) 형태로 작업 표면(1)의 프레임을 형성하고, 플레이트 프레임(2)이 적어도 한쪽면에서 작업 표면(1)의 평면으로부터 수직으로 돌출되도록 하는 식으로 작업 표면(1)에 비해 증가된 재료 두께를 가지며, 중앙 작업 표면(1) 및/또는 플레이트 프레임(2) 및/또는 이들 작업 표면(1) 또는 플레이트 프레임(2)에 설치되는 하위 조립체나 부가 부품은 동일한 재료의 상이한 재료 충전 밀도를 갖는 적어도 2개의 영역을 갖는다.

Description

필터 플레이트

본 발명은 중앙 작업 표면 및 그 작업 표면을 둘러싸는 플레이트 프레임을 갖는 필터 플레이트에 관한 것이다. 작업 표면은 강성이거나, 탄성 멤브레인으로서 구성될 수 있다. 작업 표면은 일반적으로 그 표면 상의 노브(knob)를 지지하며, 그 작업 표면이 노브들 사이에 형성된 공간의 액체를 제거하는 역할을 한다. 따라서, 필터 플레이트의 작업 표면을 배수 필드(drainage field)로도 지칭한다.

플레이트 프레임은 림(rim)의 형태로 작업 표면의 프레임을 형성한다. 플레이트 프레임은 작업 표면의 적어도 한쪽면 위로 수직으로 돌출된다. 작업 표면을 지나 수직으로 돌출되는 2개의 인접한 플레이트의 플레이트 프레임들이 서로 나란히 배치되는 경우, 작업 공간으로서 다시 말해 필터 챔버로서 유효한 공동을 형성한다. 통상적으로, 그러한 다수의 필터 플레이트들은 서로 나란히 배치되는 복수의 필터 챔버를 형성하도록 나란히 배치된다. 또한, 이러한 형태의 필터 플레이트는 챔버 필터 플레이트로도 불린다. 서로 나란히 배치되는 필터 플레이트들을 플레이트 팩(plate pack)으로도 지칭한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 플레이트 프레임이 양쪽면의 작업 표면으로부터 돌출되는 것이 가능하다. 그러면, 각 필터 플레이트는 각각의 인접하는 필터 플레이트에 의해 양쪽면에서 필터 챔버를 형성한다.

작업 표면 또는 플레이트 프레임 내에 설치되는 조립체 또는 부가 부품은 특히 손잡이, 그립 피스(grip piece), 여과액 유입구 또는 현탁액 유입구, 여과액 유출구 등 각종 다양한 부품일 수 있다. 그러한 부품은 필터 플레이트에 부착되거나 필터 플레이트 내에 설치, 즉 통합된다.

종래기술로부터 공지된 필터 플레이트는 높은 사하중을 갖는다. 따라서, 그 필터 플레이트는 들어올리거나 운반하기에 어렵다. 게다가, 그러한 무거운 플레이트로 이루어진 플레이트 팩을 유지하기 위해 높은 하중 지지 능력을 갖는 매우 거대한 프레임이 요구된다.

특허 문헌 DD 116 758에서는 고밀도 재료의 외부 쉘로 이루어지는 필터 프레임 및 그 외부 쉘 내에 삽입되는 다른 재료의 폼 코어를 갖는 필터 플레이트를 개시한다. 이를 위해, 먼저 외부 쉘이 제1 작업에서 성형되어야 하고, 폼 코어는 제2 작업에서 성형되어야 한다.

이를 기초하여, 본 발명은 필터 플레이트가 가능한 가장 낮은 사하중을 갖게 한다는 과제에 기초한다.

그러한 과제는 청구항 1의 특징의 조합에 의해 진보적 방식으로 해결된다. 그 종속 청구항들은 그 자체로 부분적으로 유리하고 부분적으로 진보적인 본 발명의 다른 실시예를 포함한다.

작업 표면 및/또는 플레이트 프레임 및/또는 작업 표면 내에 설치되는 조립체나 부가 부품, 또는 플레이트 프레임 내에 설치되는 조립체나 부가 부품은, 중량을 감소시키기 위해 하나의 재료의 상이한 재료 충전 밀도를 갖는 적어도 2개의 영역을 갖는다. 따라서, 본 발명의 기본 구조는, 생산 중에 단지 하나의 재료 또는 물질이 처리된다. 높은 재료 충전 밀도는 필터 플레이트의 높은 강도 또는 높은 안정성이 요구되는 곳에 사용된다. 작업 표면, 플레이트 프레임, 또는 이들 작업 표면 또는 플레이트 프레임 내에 설치되는 조립체 또는 부가 부품의 상이한 영역들에 대한 상이한 재료 충전 밀도의 결과로서, 기하학적 구조화 성형 구성요소가 생성된다. 따라서, 작업 표면, 플레이트 프레임, 및/또는 이들 작업 표면 또는 플레이트 프레임 내에 설치되는 조립체나 부가 부품은 3차원의 기하학적 구조의 체적 구조를 갖는다. 높은 강도를 갖는 영역은 재료가 조밀하게 충전되고, 즉, 높은 재료 충전 밀도를 가지는 반면, 다른 영역은 단지 더 낮은 재료 충전 밀도를 갖는다.

사용되는 재료의 재료 충전 밀도는 부분적 재료 분포를 나타낸다. 높은 재료 충전 밀도를 갖는 영역에서, 구성요소 체적과 관련하여 매우 많은 양의 재료가 도입, 특히 주입된다. 따라서, 그 재료는 조밀하게 패킹된다. 낮은 재료 충전 밀도를 갖는 영역에서, 보다 적은 양의 동일 재료가 그 체적과 관련하여 도입되거나 주입된다. 따라서, 그 재료의 패킹 밀도는 더 낮다. 높은 재료 충전 밀도의 영역과 낮은 재료 충전 밀도의 영역은 서로 이음매 없이(seamlessly) 합쳐진다. 따라서, 부분적 재료 분포, 즉 구성요소에서 사용되는 재료의 분포는 목표한 방식으로 제어된다. 무엇보다도, 그 재료는 단일 작업으로 처리될 수 있으며, 해당 재료 충전 밀도는 재료의 처리 중에 정확하게 제어될 수 있다.

상이한 재료 충전 밀도를 갖는 인접하는 영역들의 재료 충전 밀도는 서로 연속적으로 합쳐진다. 수학적 측면에서, 연속적 미분 가능 함수는 상이한 재료 충전 밀도를 갖는 2개의 인접하는 영역들 간의 전이를 나타낸다.

필터 플레이트는 전적으로 하나의 재료로 이루어지고, 상이한 재료 충전 밀도를 갖는 영역들을 가질 수 있다. 다양한 재료들이 서로 조합될 수도 있다. 다양한 재료들은 상이한 재료 특성을 갖는 필터 플레이트의 다양한 영역들을 실현시키는 데에 사용될 수 있다. 그러나, 다양한 재료들 내에서 상이한 재료 충전 밀도를 갖는 영역들을 실현시키는 것도 가능하다.

첫번째 명백한 이점은 상이한 재료 충전 밀도를 갖는 그러한 영역들의 사용으로부터 얻어지는 중량 경감이다. 게다가, 낮은 밀도의 영역에서 더 적은 재료가 소모된다. 마지막으로, 필터 플레이트는 그 필터 플레이트의 특정 용례에 맞춰질 수 있다. 상이한 재료 충전 밀도를 갖는 영역들은, 이를 테면 작업 표면에서 및/또는 플레이트 프레임에서 및/또는 이들 작업 표면 또는 플레이트 프레임에 설치되는 조립체나 부가 부품에서 온도 프로파일을 제어하는 데에 사용될 수 있다. 작업 표면에서 및/또는 플레이트 프레임에서, 및/또는 이들 작업 표면 또는 플레이트 프레임에 설치되는 조립체나 부가 부품에서 굽힘 및 비틀림 라인의 추이에도 동일하게 적용된다.

유리한 실시예에서, 작업 표면 및/또는 플레이트 프레임 및/또는 이들 작업 표면 또는 플레이트 프레임에 설치되는 조립체나 부가 부품은 층상으로 적층된다. 작업 표면 및/또는 플레이트 프레임, 및/또는 조립체 또는 부가 부품 내에 설치되는 각 층은 상이한 재료 충전 밀도를 갖는다. 그러한 층들 간의 전이부에서의 재료 충전 밀도는, 본 발명의 관점에서 연속적으로 합쳐지는 것이지 갑작스럽게 합쳐지진 않는다.

다른 실시예에서, 플레이트 프레임은 하나 이상의 보어에 의해 천공된다. 보어는 플레이트 프레임 내부로 채널처럼 연장되며, 그에 따라 필터 플레이트의 출구 또는 입구를 형성한다.

필터 플레이트의 외벽은 특히 높은 응력이 걸리고 일반적으로 높은 하중을 받으므로, 플레이트 프레임의 외벽은 일반적으로 매우 높은 재료 충전 밀도를 갖는다. 유리한 실시예에서, 전술한 보어의 보어 케이싱이 플레이트 프레임의 외벽과 유사하게 높은 재료 충전 밀도를 가지며, 심지어 극단적인 경우에는 외벽과 동일한 재료 충전 밀도를 갖는다. 낮은 재료 충전 밀도를 갖는 하나 이상의 중간층이 플레이트 프레임의 외벽과 보어 케이싱의 사이에 배치되며, 모든 층들 및 중간층들의 재료 충전 밀도는 서로 연속적으로 합쳐진다.

다른 유리한 실시예에서, 플레이트 프레임의 외벽은 보어 케이싱보다 상당히 더 높은 재료 충전 밀도를 갖는다. 원칙적으로, 보어 케이싱은 플레이트 프레임의 외벽보다 훨씬 더 작은 응력을 받는다. 마지막으로, 보어를 통과하는 유체의 높은 온도를 소산시키기 위해, 낮은 재료 충전 밀도를 갖는 보어 케이싱을 사용하는 것도 유리할 수 있다.

유리한 실시예에서, 재료 충전 밀도를 감소시키기 위해 기하학적 충전 패턴, 예컨대 벌집 구조가 사용될 수 있거나, 사행 형상으로 서로 인접하게 놓인 재료층들이 사용될 수 있다. 필터 플레이트의 다양한 영역들의 다양한 재료 충전 밀도에 의해, 그러한 영역들의 기계적 및/또는 물리적 특성이 특징적으로 조정될 수 있다.

도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 필터 플레이트의 필터 챔버의 상면도를 도시한다.
도 2는 도 1에서 섹션 II - II의 단면도를 도시한다.
도 3은 상이한 재료 충전 밀도의 중첩된 층들을 갖는 플레이트 프레임을 통한 단면도를 도시한다.
도 4는 서로 인접하는 5개의 보어를 갖는 플레이트 프레임의 측면도를 도시한다.
도 5는 도 4에서 섹션 V - V의 단면도를 도시한다.
도 6은 보어를 갖는 플레이트 프레임의 측면도를 도시한다.
도 7은 도 6의 섹션 VII - VII의 단면도를 도시한다.
도 8은 플레이트 프레임의 단면도를 도시한다.
도 9는 중앙 보어 및 그 중앙 보어와 연계된 유입 채널을 갖는 플레이트 프레임을 도시한다.
도 10은 중앙 보어를 갖는 플레이트 에지를 도시한다.
도 11은 필터 플레이트 내에 통합될 수 있는 여과액 배수용 삽입체(filtrate drain insert)를 도시한다.
도 12는 도 11에 상응하는 여과액 배수용 삽입체의 대안적인 구조를 도시한다.
도 13은 필터 플레이트 내에 통합될 수 있는 현탁액 공급용 삽입체(suspension feed insert)를 도시한다.

모든 도면은 상이한 재료 충전 밀도를 갖는 구성요소 층(6, 7, 8, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) 및 요소들을 나타낸다. 상이한 재료 충전 밀도를 명확하게 나타내기 위해, 상이한 구성요소 층(6, 7, 8, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) 및 요소들은 서로 구획되어 명확하게 도시된다. 그러나, 본 발명을 위해서는, 달리 명시적으로 언급하지 않는다면, 그 각각의 재료 충전 밀도들이 서로 연속적으로 매끈하게 그리고 끊임없이(steadily) 합쳐진다는 점이 모든 인접 구성요소 층(6, 7, 8, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f)들 및 요소들에 적용된다.

도 1에 도시된 필터 플레이트는, 중앙 작업 표면(1) 및 그 작업 표면(1)을 모든 측면에 대해 둘러싸는 플레이트 프레임(2)으로 이루어진다. 플레이트 프레임(2)은 보강된 모서리 영역(3)을 갖는다. 이는 그 모서리 영역(3)이 플레이트 프레임(2)의 다른 영역보다 작업 표면(1) 내로 훨씬 더 돌출되는 것을 의미한다. 마지막으로, 플레이트 프레임(2)의 외측에 손잡이(4)도 부착되며, 그 손잡이(4)에 의해 필터 플레이트를 들어올리거나 운반할 수 있다. 손잡이(4)의 밑면(5)은 스탠드 상에 필터 플레이트를 배치하기 위한 지지 표면으로서 기능할 수 있다.

도 2의 단면도에서, 프레임은 높은 재료 충전 밀도의 층(6), 와플 패턴된 재료의 층(7) 및 낮은 재료 충전 밀도의 층(8)으로 형성된다는 점을 알 수 있다.

도 3은 서로 나란히 배치되는 다수의 구성요소 층(9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f)들을 도시한다. 최상단 구성요소 층(9)은 도 2의 층(6)과 유사한 높은 재료 충전 밀도의 구성요소 층인 반면, 도 3의 하단에 도시한 구성요소 층(9f)은 도 2의 층(8)과 유사한 낮은 재료 충전 밀도의 층이다. 하단 층(9f)부터 고려하면, 그 위의 층(9e)은 더 높은 재료 충전 밀도를 갖는다. 따라서, 그 층은 더 조밀한 체적을 갖는다. 또한, 구성요소 층(9d)은 구성요소 층(9e, 9f)보다 더 높은 재료 충전 밀도를 갖는다. 구성요소 층(9c)은 그 위에 배치된 2개의 구성요소 층(9a, 9b)보다 더 낮은 재료 충전 밀도를 갖는다. 다시 말해, 구성요소 층들의 재료 충전 밀도는 하단의 구성요소 층(9f)으로부터 최상단 구성요소 층(9)으로 가면서 연속적으로 증가하고, 인접한 구성요소 층(9a - 9f)들의 재료 충전 밀도는 이미 설명한 바와 같이 서로 연속적으로 매끈하게 합쳐진다.

도 4의 예시로부터, 플레이트 프레임(2)의 외벽(10)은 중간층(11)보다 더 높은 재료 충전 밀도를 갖는다는 점을 알 수 있다. 그에 따라, 중간층(11)은 서로 인접하게 배치된 5개의 보어(13)의 보어 케이싱(12)과 플레이트 프레임의 외벽(10) 사이에 배치된다.

도 5의 단면도에서, 보어 케이싱(12)과 외벽(10)에 대해 상이한 벽 두께가 선택되었지만, 외벽(10) 및 보어 케이싱(12)이 동일한 재료 충전 밀도를 갖는 재료로 이루어진다는 점을 알 수 있다. 낮은 재료 충전 밀도를 갖는 중간층(11)은 외벽(10)과 보어 케이싱(12) 사이에 매립된다. 보어 단부(14)는 외벽(10) 및 보어 케이싱(12)과 동일한 재료 충전 밀도를 갖는다.

또한, 도 6은 보어(13)의 예를 도시한다. 여기에서, 플레이트 프레임(2)의 외벽(10)은 극단적으로 높은 재료 충전 밀도를 갖는 반면, 보어 케이싱(12)은 플레이트 프레임(2)의 외벽(10)보다 훨씬 더 낮은 재료 충전 밀도를 갖는다. 그러나, 보어 케이싱(12)의 재료 충전 밀도는 또한 중간층(11)의 재료 충전 밀도보다 훨씬 더 높다. 도 8은, 하부 외벽(10)이 상부 외벽(10)보다 더 큰 벽 두께를 갖고, 또한 더 높은 재료 충전 밀도도 갖는 플레이트 프레임(2)을 도시한다. 상이한 재료 충전 밀도를 갖는 다양한 중간층(11)들이 도 8의 외벽(10)들 사이에 배치된다.

마지막으로, 도 9는 플레이트 프레임(2) 및 이 플레이트 프레임(2)에 배치된 작업 표면(1)의 단면을 도시한다. 이러한 구성에서, 노브(15)들 사이에 생성된 공간은 배수 채널로서 기능한다. 따라서, 작업 표면(1)을 배수 필드로도 지칭한다. 게다가, 도 9의 플레이트 프레임(2)은 또한 높은 재료 충전 밀도를 갖는 외벽(10)을 갖는다. 외벽(10)은 보어(13)에 대한 2개의 유입 채널(17)을 측면에 갖고 있다. 유입 채널(17)은 배수 채널로서도 사용될 수 있다. 보어(13)의 보어 케이싱(12) 및 외벽(10)뿐만 아니라 공급 채널(17)의 케이싱은 도 9에서 동일한 재료 충전 밀도를 갖는다.

또한, 도 10은 플레이트 프레임(2) 및 이 플레이트 프레임(2)에 의해 둘러싸인 작업 표면(1)을 갖는 필터 플레이트의 단면을 도시한다. 여기에서도, 작업 표면(1)은 노브(15)들 및 이들 노브(15) 사이에 배치된 공간(16)을 갖는다. 도 10의 실시예에서, 필터 플레이트는 배수 필드를 갖는 다른 필터 플레이트이다. 여기에서, 플레이트 프레임(2)의 외벽(2)은 중앙 보어(13)의 보어 케이싱(12)보다 더 높은 재료 충전 밀도를 갖는다. 보어 케이싱(12)과 플레이트 프레임(2)의 외벽(10) 사이에는 더 낮은 재료 충전 밀도를 갖는 중간층(11)이 또한 존재한다.

도 11은 필터 플레이트의 작업 표면(1) 내에 통합될 수 있는 여과액 배수용 삽입체(18)를 도시한다. 작업 표면(1)과 마찬가지로, 여과액 배수용 삽입체(18)는 노브(15)들 및 이들 노브(15) 사이에 배치된 공간(16)을 갖는다. 또한, 여과액 배수용 삽입체(18)는 배수 개구(19)에 의해 천공되는 배수 에지(20)를 갖는다. 본 실시예예서, 배수 에지(20)는, 여과액 배수용 삽입체(18)의 다른 영역, 예컨대 너브(15)보다 훨씬 더 높은 재료 충전 밀도를 갖는다.

도 12는 필터 플레이트의 프레임(2) 내에 통합될 수 있는 여과액 배수용 삽입체(18)의 도 11에 대한 대안적인 구조를 도시한다. 여과액 배수용 삽입체(18)는 배수 에지(20)를 갖는다. 커버 플레이트(21)는 배수 에지(20)로부터 직각으로 돌출된다. 치형부(22)가 커버 플레이트(21)로부터 돌출되어 배수 그리드를 형성한다. 2개의 인접한 치형부(22)는 각각 그 사이에 유출 개구(19)를 개방 상태로 유지한다. 본 실시예에서, 배수 에지(20)는 여과액 배수용 삽입체(18)의 다른 영역, 예컨대 치형부(22)보다 훨씬 더 높은 재료 충전 밀도를 갖는다.

마지막으로, 도 13은 도 13에 도시하지 않은 개구 내에 삽입 가능한 중앙 공급 개구(24) 및 장착 칼라(25)를 갖는 현탁액 공급용 삽입체(23)를 도시한다. 본 실시예에서, 장착 칼라(25)는 공급 개구(24)에 의해 천공된 현탁액 공급용 삽입체(23)의 커버층보다 상당히 더 높은 재료 충전 밀도를 갖는다.

1: 작업 표면
2: 플레이트 프레임
3: 모서리 영역
4: 손잡이
5: 밑면
6: 높은 재료 충전 밀도를 갖는 층
7: 와플 패턴으로 배치된 재료
8: 낮은 재료 충전 밀도를 갖는 층
9(9a - 9f): 구성요소 층
10: 외벽
11: 중간층
12: 보어 케이싱
13: 보어
14: 보어 단부
15: 노브
16: 중간 공간
17: 유입 채널
18: 여과액 배수용 삽입체
19: 유출 개구
20: 배수 에지
21: 커버 플레이트
22: 치형부
23: 현탁액 공급용 삽입체
24: 공급 개구
25: 장착 칼라

Claims (9)

1. 중앙 작업 표면(1) 및 플레이트 프레임(2)을 갖는 필터 플레이트로서,
   상기 플레이트 프레임(2)은, 림(rim) 형태로 상기 작업 표면(1)의 프레임을 형성하는 한편, 상기 플레이트 프레임(2)이 적어도 한쪽면에서 상기 작업 표면(1)의 평면으로부터 수직으로 돌출되도록 하는 식으로 상기 작업 표면(1)에 비해 증가된 재료 두께를 갖는 것인 필터 플레이트에 있어서,
   상기 중앙 작업 표면(1) 및/또는
   상기 플레이트 프레임(2) 및/또는
   상기 작업 표면(1) 또는 상기 플레이트 프레임(2) 내에 설치되는 조립체 또는 부가 부품은
   동일한 재료의 상이한 재료 충전 밀도를 갖는 적어도 2개의 영역을 갖는 것
   을 특징으로 하는 필터 플레이트.
2. 제1항에 있어서,
   인접한 영역들의 재료 충전 밀도는 서로 연속적으로 매끈하게 합쳐지는 것을 특징으로 하는 필터 플레이트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상이한 재료 충전 밀도를 갖는 상기 영역들은 동일한 재료층에서 서로 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 필터 플레이트.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상이한 재료 충전 밀도를 갖는 상기 영역들은 상이한 강성 및/또는 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 필터 플레이트.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 중앙 작업 표면(1) 및/또는 상기 플레이트 프레임(2) 및/또는 상기 작업 표면(1) 또는 상기 플레이트 프레임(2)에 설치되는 조립체 또는 부가 부품은, 서로 아래 위로 놓이거나 및/또는 서로 인접하게 놓이는 상이한 재료 충전 밀도의 복수의 층(6, 7, 8, 11)들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 필터 플레이트.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 보어(13)가 채널 형태로 상기 중앙 작업 표면(1) 및/또는 상기 플레이트 프레임(2)을 통과하고, 상기 플레이트 프레임(2)의 외벽(10) 및 보어 케이싱(12)은 그 사이에 놓인 중간층(11)보다 더 높은 재료 충전 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 필터 플레이트.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 중앙 작업 표면(1) 및/또는 상기 플레이트 프레임(2)의 외벽은 상기 보어 케이싱(12)보다 더 높은 재료 충전 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 필터 플레이트.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 중앙 작업 표면(1) 및/또는 상기 플레이트 프레임(2) 및/또는 이들 작업 표면(1) 및/또는 플레이트 프레임(2) 내에 설치되는 조립체 또는 부가 부품, 및/또는 상기 플레이트 프레임(2) 상에 부착되는 조립체 또는 부가 부품은, 상이한 재료 충전 밀도를 실현하기 위해 상이한 기하학적 충전 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 필터 플레이트.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상이한 재료 충전 밀도를 갖는 상기 중앙 작업 표면(1) 및/또는 상기 플레이트 프레임(2) 및/또는 이들에 부착 또는 설치되는 조립체 또는 부가 부품에서의 상이한 영역들의 상이한 기계적 및 물리적 특성을 특징으로 하는 필터 플레이트.

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