KR820001357B1 - 탄성재료로 구성된 다이어프램 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

탄성재료로 구성된 다이어프램

제1a도 내지 1c도는 다른 작동위치에서 도시되는 본 발명의 다이어프램의 측단면도.

제2도는 뒤집혀진 위치에서 도시되는 제1도의 다이어프램의 축단면도.

제3도는 본 발명의 2개의 마주보게 위치된 본 발명의 다이어프램을 사용하는 리피팅쿠션(lifting Cushion)의 단면도.

제4도는 본 발명의 다이어프램을 사용하는 트러스트 구동부의 측단면도.

제5도는 본 발명의 다이어프램을 사용하는 게이트 밸브의 단면도.

제6도는 본 발명의 다이어프램을 사용하는 제어장치와 결합된 다른 게이트 밸브의 단면도.

제7도는 본 발명의 다이어프램을 사용하는 게이트 밸브의 하우징을 도시하는 단면도.

제8도는 경사지게 배치된 본 발명의 다이어프램을 차폐부재로서 사용하는 게이트 밸브의 다른 실시예의 횡단면도.

제9도는 본 발명의 다이어프램을 사용하는 게이트 밸브의 다른 실시예를 도시하는 도면.

제10도는 본 발명의 다이어프램을 사용하는 비귀환 밸브의 도시하는 단면도.

제11도는 본 발명의 다이어프램을 펌프를 도시하는 단면도.

제12도는 본 발명의 다이어프램을 밀폐요소부로 사용하는 밀폐 플랩(Sealing flap)의 단면도.

제13도는 제12도의 밀폐플랩의 변경실시예를 도시하는 도면.

본 발명은 탄성 다이어프램에 관한 것이며, 특히 탄성 또는 가요성 금속재료로 구성된 성형 다이어프램에 관한 것이다.

이러한 형태의 종래의 다이어프램은 여러 가지 형태를 지니며 여러분야에서 사용된다. 작동중에, 이러한 종래의 다이어프램은 형상이 과도하게 변화하여 결국 빨리 마모되어 파괴되기 쉽다.

따라서 본 발명의 목적은 상기의 단점을 극복하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 유압회로를 개방하거나 파쇄시키는 여러 가지 제어를 위해 사용되고, 액체를 응축시키며 액체를 양수하고 압축시키기 위해 적당하며 일정한 기본 형태를 지니는 상기에 언급된 형태의 다이어프램을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 여러 가지 탄성재료, 즉 자연 또는 합성고무 탄성플라스틱재료 또는 가요성 금속으로 제조될 수 있는 개량된 다이어프램을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 그 어떠한 작동위치에서 최소의 체적변화를 나타내고 압축인장을 받는 다이어프램을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 어떠한 압력조건에 대해서도 조절가능하여서 증가된 내부 강성을 지니어 부수적인 구조 요소부의 도움 없이 밀폐되는 두께를 지니는 개선된 다이어프램을 제공하는 것이다.

이러한 목적과 하기에서 명백해지는 목적을 위해서 본 발명의 특징이 부착평면에 설치되는 원주플랜지, 플랜지와 다이어프램의 오목한 중앙부 사이로 연장하는 플랜지로부터 중앙부를 향하여 증가하는 두께를 지니는 환상의 블록한 둥근 연장부와 어떠한 중앙부의 위치에서도 일정한 횡단면을 지니는 부착평면과 둥근 연장부 사이의 공간을 형성하고 중앙부분이 2개의 한계 위치 사이에서 이동가능하게 구성되는 회전형 대칭 다이어프램인 탄성재료로 제조되는 다이어프램을 제공하는 것이다.

상기의 특징은 많은 다이어프램을 사용하는데에 있어서 발견된다. 예를 들면, 승강기, 스탬핑장치 또는 압축기등의 안정기(stabilizer)로서 사용될 수 있다. 또한, 기계식 또는 유압식으로 작동될 수 있는 차폐 또는 체크밸브의 다이어프램이나 제어구동기의 다이어프램으로 사용될 수 있다.

마지막으로, 본 발명의 다이어프램은 차폐플랩으로서도 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 장점은 어떤 측면에서도 사용 가능하며 오목한 중앙부의 2개의 마주보는 부분이 밀폐표면으로서 사용될 수 있다는 점이다. 또 다른 사용에서는, 다이어프램의 외부의 가장자리 부분이 밀폐표면으로서 사용될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 다이어프램은 그곳에 연결되고 밀폐 다이어프램으로써 사용되는 다른 다이어프램을 작동시키는 제어 다이어프램으로서 작동가능하다.

본 발명의 다이어프램은 내부로 가압되는 정부를 지니는 반구형의 셀형태를 지닌다. 이러한 형태는 고무와 같은 성질을 갖는 재료 뿐만 아니라 탄성적으로 굽혀지는 금속합금의 탄성체 또는 플라스틱과 같은 여러 가지 탄성재료로 다이어프램을 제작할 수 있게 하는 부수적인 장점을 부여한다.

이와 같이 넓은 범위에 사용될 수 있는 것은 다이어프램이 작동중에 미세한 형상의 변화만이 발생되기 때문이다. 따라서, 예를 들어서 밸브에 사용될 때 다이어프램을 비교적 작은 행정으로 이동시켜서 충분한 통과흐름 횡단면적을 충분히 얻을 수 있다.

본 발명의 신규한 특징들은 첨부된 청구범위에 기술된다. 그러나, 본 발명의 구성 및 그 작동과 아울러 부수적인 목적 및 장점들이 첨부된 도면과 연관되어서 하기의 실시예에 대한 설명으로부터 알 수 있다.

제1a 내지 1c도는 정지위치, 중간작동위치 한계작동위치에서 탄성체 또는 탄성플라스틱 재료 또는 가요성 금속으로 제조된 다이어프램 10의 측단면도를 각기 도시한다. 정지위치에서 도시된 다이어프램 10의 형태는 그 제조 또는 경화주형의 형태에 상응한다.

다이어프램 10은 고정 또는 부착평면 12a를 제공하는 플랜지 12를 그 원주에 설치한 성형회전형 대칭몸체를 지닌다. 하기 설명에서, 부착평면 12a와 마주보는 다이어프램의 표면은 내측 11로서 표시되고 반대쪽 표면은 다이어프램의 외측 13으로서 표시된다. 제1a-1c도에서 도시되듯이, 다이어프램 몸체 10은 내측 11과 외측 13에 의해서 제공되는 외부로 굽혀진 가장자리 환상부 15R 및 14R에 의해서 제공되는 환상의 둥근 연장부를 고정플랜지 12와 결합하는 가장자리 부분에서 형성하게 이루어져 있다.

내부의 가장자리 측부 15의 곡률반경은 외붕의 가장자리 측부 14의 곡률반경보다 적어서 다이어프램 10의 두께가 플랜지 12로부터 다이어프램의 중앙부 M을 향하여 균일하게 증가한다. 제1a-1c도로부터 도시되듯이, 다이어프램 10이 돌출중앙부 M이 그 정지위치로부터 한계위치로 이동하는 동안에 미세하게 변화되고 특히 어떠한 압착과 흔들리는 이동이 제거된다. 또한, 도면은 다이어프램의 미세한 변형에도 불구하고 비교적 큰 다이어프램 이동이 이루어질 수 있음을 명백히 해준다.

(부착평면 12와 환상표면 R에 대하여) 볼록한 곡선부 15L 및 15R은 다이어프램의 하측 11에서 직경 X의 기저부를 지니는 볼록한 부분속으로 중앙부 M으로 들어간다. 비슷하게, 다이어프램 10의 상측 13의 곡선의 가장자리부분 14L 및 14R이 직경 Y의 기저부를 지니는 오목한 부분 17속으로 중앙부 M으로 들어간다. 따라서, 가장자리 부분 Z는 볼록하고 중앙부 Y는 오목하다.

점선으로 표시된 바와 같이, 볼록한 환상부분 14L 및 14R의 외형선은 다이어프램 몸체의 중앙축 위의 중심점 MC에서 예각으로 교차한다. 횡단면에 있어서, 환상벽의 내부의 가장자리 표면부분 15와 외부의 가장자리 표면부분 14사이의 면적은 나선형 단면을 지닌다. 따라서, 다이어프램 몸체의 볼록한 가장자리부분 14와 15는 정위치에서 원형단면을 지니며, 볼록한 중앙부 M이 그 한계위치를 향하여 이동되어도 플랜지 12 근처의 원형단면은 그 형상이 무시될 수 있을 정도로 변화한다. 상부와 하부로부터 압력을 작용받는 이상적인 형태의 표면에 상응한 다이어프램의 이러한 구성은 넓은 범위의 탄성에 의해서 가능해진다.

다이어프램의 중앙의 교차점 MC는 제1도에 따른 정지위치에서 플랜지 12의 상부고정평면 위에서 그 최대행정의 약 2/3에 위치되고 반면에 제1c에서 도시된 제한된 작업위치에서는 점 MC가 이러한 평면 아래에서 행정의 약 1/3에 위치된다. 제1b도에 도시된 중간위치에서는, 다이어프램의 중앙이 상부로 행정의 약2/3 이동하고 하부로 행정의 약 1/3이동한다.

제1도에서 도시되듯이, 다이어프램의 외측 13의 중앙부는 다이어프램의 하측 11에서 중앙의 볼록한 부분 X보다 작은 오목한 부분 Y를 지닌다. 또한, 중앙부 X 및 Y는 환상부 Z의 폭보다 직경이 작다. 다이어프램의 상측 13의 70내지 90%가 볼록한 둥근연장부를 지니는 것이 도면으로부터 도시된다. 볼록한 표면 15가 오목한 구성부를 지니는 중앙부보다 큰 경우에는 구조상의 역관계가 다이어프램의 내측 11위에서 이루어진다.

제1도에서 도시되는 다이어프램 10은 어떠한 견고한 중앙부도 지니지 않는다. 이러한 형태의 종래의 다이어프램은 특별히 견고한 중앙부를 지니며, 따라서 중앙부가 다이어프램의 행정을 제한하여 여러 가지 형태로 이루어질 수 없다. 이러한 종래의 다이어프램의 형태의 변화는 다이어프램 몸체의 작은 환상의 가장자리 부분에서만 이루어진다. 본 발명에 따른, 다이어프램에서는 다이어프램 몸체의 전원형표면 FI이 작업표면이다. 즉, 다이어프램의 작동위치의 각각의 변화는 전체의 다이어프램 몸체의 형태를 동시에 변화 시킨다. 최대의 행정은 다이어프램 몸체의 중앙점 MC에 의해서 이루어지며 반면에 원주위를 향하여 행정이 연속적으로 감소된다. 따라서, 본 발명의 다이어프램의 형상은 다이어프램의 중앙부가 큰 행정을 이루게 하며 따라서 횡단연장부 아래의 환상체적의 변화가 비교적 작게 된다.

본 발명에 따른 다이어프램의 특별한 특징이 여러 가지의 측면사용을 가능하게 한다.

제2도로부터 도시되듯이, 다이어프램 몸체의 외측의 볼록한 부분 14가 90°이상의 반경 R₁으로 연장하며, 반구형 셀의 형태로 역으로 돌출되는 오목한 중앙부가 다이어프램의 중앙부에서 90°보다 적은 반경 R₂를 지닌다. 더욱이, 제1도 및 제2도는 다이어프램 몸체의 직경 D와 그 높이 H의 비가 2.5보다 크고 3.5보다 적다.

제2도의 다이어프램은 필요하면 보강부 또는 보호부 19와 작은 외부로 돌출하는 플랜지 20을 설치하는 내부로 돌출된 플랜지 18을 지닌다. 원호형 또는 둥근연장벽 14 및 15는 플랜지 12에서부터 시작된다.

제3도는 나란한 내측을 지니는 2개의 다이어프램의 배치를 도시한다. 2개의 다이어프램의 플랜지는 전체의 장치를 유지시키는 외부의 관형 클램프 22 및 23와 상응한 형태의 링 21 사이에 고정된다.

2개의 다이어프램 사이의 공간은 충전포오트 24를 통하여 압력매체가 채워진다. 예를 들어서, 제3도에 따른 장치가 상부 다이어프램 10 위에 지지되는 목적물 25를 상승시키고 그 진동을 감쇠시키도록 사용될 수 있다. 하부 다이어프램은 기저부 28의 평평한 철판 27에 의해서 부착된 컵형태의 지지부 26 위에서 지지된다.

제4도는 조절가능한 구동부에 본 발명의 다이어프램을 사용하는 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서 다이어프램의 내측의 돌출된 중앙부는 다이어프램의 내측에서 편심의 횡단면을 지니는 보강부 29를 형성하도록 연장되며, 그 원주 30이 부착플랜지 12 아래에 놓인다. 편심의 보강부 29의 표면이 유선형의 내부 표면의 볼록한 둥근연장부 속으로 들어가서 원주 30이 다이어프램의 볼록한 가장자리 부분 아래의 환상공간 R속으로 돌출한다. 금속로드 32의 원반형헤드 31은 다이어프램의 편심의 중앙보강부 29속에 묻혀있다.

부착플랜지 12의 고정은 2개의 하우징부분 33 및 34의 클램프림에 의하여 실행된다. 다이어프램은 하우징속에 2개의 압력실 35 및 36을 분리시키고 한편으로는 포오트 37 및 38을 통하여 주입되는 압력매체를 구동시킨다. 제5도는 외부의 블록한 표면부분 14R 및 14L이 중앙점 MC에서 교차하는 본 발명의 다이어프램 10을 지니는 게이트 밸브를 도시한다. 다이어프램의 내측의 하부로 돌출한 중앙보강부 29가 본 실시에에서는 플랜지 12의 부착평면에 경사지게 연장하고 그 속에 금속보강부 31을 설치하는 차폐부재로서 작동한다. 외측은 중앙부에서 상기의 실시예에서와 비슷하게 오목한 표면 17을 지닌다. 클램프 플랜지 12는 하부하우징 부분 39와 상부하우징 부분 40사이에 고정되고, 상부하우징 부분 40은 밸브에 대한 제어장치를 지닌다. 2개의 하우징 부분은 서로 나사결합되며 유체가 화살표 41의 방향으로 주 타인을 통하여 밸브속으로 흐른다. 제어 액체 43은 다이어프램의 상측과 상부하우징부분 40의 내부벽 42사이에 제공된다.

상부하우징 부분 40의 덮개의 나선구멍과 결합하는 나선스핀들 45를 지니는 핸드휠 44가 제어액체 43으로 채워진 간격부속으로 돌출되고 밀폐링 47,48 및 49에 의해서 누수되지 않게 밀폐되는 플런저 46의 이동을 제어한다.

플런저 46이 하부로 이동되면, 다이어프램 10의 전체의 상부 표면에 대하여 작용하고 이를 하부로 밀어대는 액체 43에 대해서 압력을 가한다. 플런저와 액체 43을 통하여 다이어프램의 상부 표면위에 작용하는 압력이 하부하우징 부분속의 주라인을 통하여 흐르는 매체의 반대 압력을 초과하자마자. 다이어프램의 하부표면의 둥근연장부가 시이트 61을 폐쇄시킨다. 플런저 46이 핸드휠 44에 의해서 상부로 이동되면, 다이어프램 10의 하부표면에 대해서 작용하는 흐르는 매체의 압력이 제어액체 43의 압력을 초과하고 다이어프램의 돌출중앙부가 시이트 61로부터 자동적으로 상승하고 통로를 개방한다. 다이어프램은 그 양측이 유압에 노출될 수 있다는 사실로부터 밸브의 폐쇄 및 개방위치가 매우 간단하게 조절될 수 있다.

본 발명의 다이어프램은 25바아까지의 압력에서 사용가능하다.

제6도에 따른 밸브에서 사용되는 다이어프램 10 및 10a는 제2도의 다이어프램과 유사하게 설치되며, 핀 50이 플랜지 12의 고정평면을 넘어서 각각의 다이어프램의 대칭축의 방향으로 돌출되고 그 돌출중앙부 속에 묻힌다. 외부나사 51이 설치된 핀대신에 다이어프램의 돌출중앙부속에 묻히고 내부나사가 설치된 슬리이브가 사용될 수 있다. 제2도의 실시예에서와 유사한 이러한 슬리이브는 보강헤드 52에 의해서 다이어프램속에 묻힐 수 있다. 다이어프램의 내측의 블록한 중앙부 16은 다이어프램부분 16과 접촉하는 오목한 또는 컵형형태의 요홈이 설치되는 하나의 표면을 지니는 결합접합부 53과 결합한다. 접합부 53 위의 오목한 요홈의 곡률반경은 다이어프램의 볼록한 돌출중앙부의 곡률반경보다 약간 크다. 이러한 크기의 차이는 마찰을 감소시키는데 기여하는데 이는 다이어프램이 압축되면 그 중앙부 16의 볼록한 둥근 연장부가 어느정도 평평해지기 때문이다. 연결축 55가 접합부 53의 평평한 측면위에 놓이고 다이어프램의 중앙핀 52에 고정된다. 축 55는 차폐다이어프램 10을 제어장치의 다이어프램 10A에 연결시킨다. 제어다이어프램 10a는 하부하우징부분 39속의 차폐다이어프램 10과 같은 방법으로 배치되나 직경이 약간 크다. 제어다이어프램 10a는 링 58에 의해서 상부하우징부분 56과 덮개 57사이에 고정된다. 제어다이어프램 10a의 핀 50a는 제어측 55의 다른 단부에 나사고정되고 유사한 접합부 53a와 결합한다. 제어다이어프램 10a의 상측 13a는 덮개 57의 흡입포오트를 통하여 공급되는 제어유체의 압력에 노출된다. 다른 압력유체는 제어다이어프램의 압축을 조절하도록 하우징부분 56의 내부벽과 제어다이어프램 10a의 내부표면 사이의 공간속에 주입된다.

제7도는 나사에 의해서 하우징 39에 체결되는 덮개 40으로 덮혀지는 하우징 39를 지니는 밸브를 도시한다. 다이어프램과 마주보는 덮개 40의 표면은 오목한 요홈 54를 지니도록 제6도의 접합부 53과 유사하게 형성된다. 다이어프램은 인입포오트 59를 통하여 다이어프램의 상부표면에 대해서 주입되는 압력공기 또는 압력수와 같은 압력유체에 의해서 제어되고 다이어프램은 하우징 39속의 중앙통로를 폐쇄시키도록 뒤집힌다.

제8도에 도시된 것 같은 밸브에서는, 제2도에 따른 다이어프램이 밸브하우징 39의 주 통로의 축에 경사지게 배치되고 경사진 밸브시이트 61에 수직하게 이동한다. 이러한 배치에서는, 다이어프램은 밀폐표면으로서 작용하는 외부의 볼록한 가장자리부분 14의 모서리 62를 따라서 밸브시이트 61을 누른다. 이러한 모서리는 돌출부 63에 의해서 보강될 수 있다. 다이어프램은 그 자유하단부에서 다이어프램 속에 묻힌 핀 50의 나사와 결합하는 나선구멍 64를 지니는 나선스핀들 45와 핸드휠 44에 의해서 이동된다.

제9도는 예를 들어 기계가공에 의해서 형성된 테프론 블록으로 만들어진 밸브하우징 65속에 배치된 다이어프램 10을 지니는 밸브를 도시한다. 이러한 테프론 블록은 볼트 66 및 67에 의해서 서로 연결되는 2개의 금속의 분할셀에 의해서 둘러싸인다. 또한, 다이어프램의 돌충중앙부와 결합하는 접합부 53은 2개의 분할셀을 볼트 68과 68a로 함께 나사고정시켜서 조립된다. 내측 13위의 돌출중앙부의 정부는 절단부 70을 설치한 연장부 69를 지닌다. 연결핀 71은 연장부 69 속에 묻히고 스핀들 72에 연결된다. 더욱이, 접합부 53은 제어스핀들 72를 다이어프램에 신뢰성있게 염결시킬도록 절단부 70과 결합한다. 다이어프램의 작동 위치의 조절은 핸드작동휠 44에 의해서 이루어진다.

제10도는 제8도의 밸브와 유사하게 경사지게 배치된 시이트와 함께 주통로를 제공하는 하우징 39를 지나는 비귀환밸브의 차폐요소부로서 사용되는 다이어프램 10을 도시한다. 다이어프램의 둥근측벽은 나란한 구멍 73 및 74를 설치한다. 제10도의 다이어프램의 밀폐접선을 제8도와 관련되어 설명된 밀폐모서리와 유사하다. 보강원반 31은 다이어프램의 돌출중앙부속에 묻혀있다. 이러한 보강부제는 그 선단부가 다이어프램 몸체의 둥근연장부 속으로 돌출하는 별과 유사한 형태를 지닌다.

제11도는 다이어프램의 플랜지가 하부하우징부분 39의 상부하우징부분 40사이에 고정되는 다이어프램펌프를 도시한다. 플랜지 12는 하우징부분의 결합요홈에 의해서 둘러싸여 있고, 돌출중앙부는 상부하우징부분 40의 내부로 돌출하며 요홈결합부제를 통과하고 피붓트핀 76을 설치하는 포오크 75에 나사결합되는 나사핀을 지니고 있다. 핀 76는 다른 단부에서 구동휠 79위의 편심피붓트핀 78에 연결되는 크랭크레버 77을 지지한다. 유체의 인입이 화살표 80에 의해서 도시되는 방향으로 비귀환밸브의 인입포오트에서 발생되고, 유체의 배출은 화살표 81의 방향으로 다른 비귀환밸브를 통하여 이루어진다. 2갱의 비귀환밸브 사이의 통로가 하우징부분 39의 하부와 다이어프램 10의 하측 사이에 가변공간과 연결된다. 다이어프램펌프는 예를 들어 10바아 같은 비교적 큰 압력에서 취급될 수 있다.

제12도는 회전축 83에 의해서 하우징 84속에 편심으로 지지되는 차폐플랩 82의 밀폐요소로서 사용되는 본 발명의 다이어프램을 도시한다. 편심배치로 인하여, 차폐플랩은 그 전체의 원주를 따라서 연속적인 밀폐표면을 제공하고 양쪽의 흐름방향으로 신뢰성있게 밀폐시킨다. 이러한 목적을 위해서, 플랩 82는 다이어프램 10의 플랜지 18이 알맞게 결합되는 홈 85를 그 원주를 따라 설치하여서, 플랜지의 외부원주 20이 밀폐표면으로서 작용한다. 다이어프램의 돌출중앙부는 연결핀 50에 의해서 원반형차폐플랩 82의 중앙부에 연결된다.

제13도는 차폐원반 82가 제12도의 원반보다 큰 직경을 지니고 본 발명의 다이어프램 10a가 그 중앙에 구멍을 지니는 링형태의 형상을 지니며 단지 밀폐작용만을 시행하기 위해서 원반 82의 가장자리부분에 고정되는 차폐플랩의 변경실시예를 도시한다. 다이어프램 10a의 보강된 내부 가장자리 부분에는, 제12도의 핀 50에 유사하고 너트 86 및 86a에 의해서 원반 82에 고정되는 연결핀 50 및 50a가 묻혀있다. 압력유체가 주도관 속에 공급되지 않는한 다이어프램의 외부립 20이 단지 밸브시이트 87의 경사진 표면과 느슨하게 접촉되면 플랩이 쉽게 작동될 수 있다. 만약 압력유체가 화살표 87'의 방향으로 도관속으로 주입되면, 외부림 20이 표면 87과 밀폐되게 결합된다.

상기에 설명된 각각의 요소부, 또는 2개 이상의 요소부가 상기에 설명된 형태와는 다른 형태의 구조에서도 또한 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있다.

본 발명은 다이어프램으로 도시되고 설명되었으나 본 발명의 영역으로부터 이탈되지 않고 많은 변경과 구조상 변화가 이루어질 수 있기 때문에 도시된 실시예에 제한받지 않는다.

Claims (1)

1. 본문에 상술하고 도면에 도시한 바와 같이, 중앙축에 대해서 대칭으로 성형된 몸체와 부착평면으로 연장하는 원주플랜지와 상기 부착평면에 대해서 볼록한 형상을 지닌 플랜지와 연결되는 환상부와 부착평면에 대해서 오목한 형상을 지니는 중앙부로 구성된 다이어프램에 있어서, 상기의 볼록한 환상부와 상기 중앙부의 두께가 상기 플랜지로부터 중앙축을 향하여 점차로 증가하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 탄성 재료로 구성된 다이어프램.

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