WO2009081269A2 - Medientransportvorrichtung in einem fundament für windenergieanlagen - Google Patents

Medientransportvorrichtung in einem fundament für windenergieanlagen Download PDF

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    • F03D13/22Foundations specially adapted for wind motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • Y02E10/728Onshore wind turbines

Definitions

  • the invention relates to a device for transporting media, wherein the device comprises a foundation for the tower of a wind turbine, wherein the substantially closed tower is anchored over the foundation to the ground and the tower has an inner and outer area, wherein the foundation has transport means which connect the inside and the outside area.
  • wind turbines can feed up to 6 MW of electrical power in the power grid.
  • wind turbines may include components such as generators, gearboxes or converters. These components are involved in the conversion of wind energy into electrical energy. During operation, these components create a large amount of waste heat, which must be dissipated as efficiently as possible.
  • DE 10 2004 061 391 proposes a wind energy plant with a tower that can be erected above a ground, and a temperature control system for at least one device arranged in the wind energy plant with at least one line for a heat medium, wherein the at least one Line runs at least partially in the ground.
  • the document discloses a method for controlling the temperature in the wind turbine.
  • the object of the present invention is to improve the state of the art.
  • the object is achieved by a device for transporting media, wherein the device comprises a foundation for the tower of a wind energy plant, wherein the substantially closed tower is anchored to the ground via the foundation and the tower has an interior and exterior area, the foundation having means of transport connecting the interior and exterior areas.
  • the interior area can advantageously be structurally connected to the exterior area in order to exchange a wide variety of media.
  • the means of transport can end outside in an active device, in particular in an external cooling device and / or transformer and / or converter in the outer area.
  • an active device in particular in an external cooling device and / or transformer and / or converter in the outer area.
  • the end of the transport device can be done outdoors in a building and especially in this building, the external cooling device and / or the transformer and / or the converter be located.
  • the transport means may be configured as at least one cavity. This can be done in particular by one or more holes through the foundation. This can also be done by pouring the foundation, eg. B. by means of concrete, plastic pipes are introduced into the mold, wherein the plastic pipes connect the interior and exterior.
  • further transport means may be included in the foundation.
  • the transport means may comprise further transport means.
  • different media can be transported by a means of transport.
  • a plurality of plastic pipes may be located in a plastic pipe.
  • the further transport means can be designed as hoses and / or pipes and / or cables.
  • the media to be transported may include liquids.
  • these may be cooling fluids.
  • the media to be transported may comprise gases and / or air. This can be particularly advantageous when the air acts as a cooling medium. Furthermore, according to the sums of the cross-sectional areas of the transport means, with the cross-section of the transport means remaining constant, it is also possible to provide openings with corresponding surfaces in the nacelle of the wind energy plant.
  • the media to be transported may include signals and / or electrical energy.
  • an end of the transport means can be designed in the outer area so that the opening is directed in the direction of the ground. This can advantageously lead to the fact that no rainwater flows into the means of transport.
  • a cooling device can be located at the end of the transport outside.
  • a cooling circuit can be constructed via the means of transport, which creates the heat from the tower to the outside and the coolant from the outside into the tower.
  • openings may be provided to the outside in the machine house, which in particular have the same diameter as the transport means which conduct gases. Due to the preferably same diameter, an optimized chimney effect can be generated.
  • the opening diameter can be designed to be variable control.
  • the chimney effect and a possible passive cooling can be configured in a controlled manner.
  • Such a control can be realized in particular by means of switchable diaphragms.
  • an active cooling device can be located at the end of the transport outside.
  • the object is achieved by using a device according to one of the above embodiments for cooling the wind energy plant or for cooling heat-generating devices within the wind energy plant.
  • the object is additionally achieved by a wind energy plant, which has a device according to one of the above embodiments.
  • a transformer can be located in the building of the outdoor area.
  • the tower or the machine house can be designed so that a transformer is not provided, whereby a heat source is eliminated.
  • a converter can be located in the building of the outer area.
  • a possible heat source within the tower or machine house of the wind turbine can be dispensed with.
  • a cooling can be realized in the building of the outside area. Passive cooling is defined by the fact that the ambient temperature of the cooling medium is sufficient to realize cooling within the tower or the machine house of the wind turbine.
  • the wind turbine can have an active cooling in the outdoor area.
  • Active cooling can be realized for example by means of electrical cooling system.
  • the object can be achieved by a wind turbine park, wherein the wind turbine park has at least two wind turbines according to one of the above embodiments.
  • Wind turbine parks are also called wind farms. Generally one defines itself Park by the presence of more than one wind turbine, often the wind turbines are located in one location. Wind farm effects are often influenced by active control in such wind farms. Thus, a further definition of the term wind turbine park is given by the fact that wind farm effects act on at least one wind turbine.
  • At least two wind turbines can share a building and / or a converter and / or a transformer. Since the waste heat "accumulates" centrally, the heat generated in the building can be used as district heating or for heating room envelopes.
  • three, four or more wind turbines can share a building and / or a converter and / or a transformer.
  • Fig. 1 is a wind turbine with an inventive device.
  • a wind turbine is shown.
  • the wind turbine comprises a closed tower 109 on top of which a nacelle (not shown) is mounted.
  • a hub 111 is mounted, which receives the rotor blades 123.
  • the tower 109 is fixedly connected to the foundation 117.
  • the foundation 117 is firmly connected to the soil 121.
  • In the foundation tubes 125 are located, which were positioned before the casting of the foundation 117.
  • the tube 125 has an opening 101 in the outer area in the direction of the ground, wherein the tube 125 is bent 119 so that rainwater can not penetrate into the tube.
  • the opening 101 in the outer area can additionally be provided with a filter (not shown).
  • the exterior opening 101 may be located in a cottage / building (not shown) that includes an external cooling device (not shown). It may be connected to the transport means 125 and the tube 125, the cooling device.
  • transformer and or converter can be installed in the cottage. Via a line 103, energy from the wind turbine can be transported into the building / house, where the energy for the power grid is processed.
  • the openings 115 in the interior can be connected to the heat-producing devices such as gear, generator and / or converter (not shown) thermally conductive.
  • the heat-producing devices such as gear, generator and / or converter (not shown) thermally conductive.
  • a connection can also be made via transport means 105 for cables for the power supply and / or signal transmission from the inside and outside.
  • the connection 107 of the lowest point of the transport means 105 connects to the soil 121. Thus, resulting condensation is discharged into the soil.
  • a transport 125 is designed as a tube 125.
  • openings 113 are provided in the machine house through which the cooling circuit with the transport means 125 is established.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transport von Medien, wobei die Vor¬ richtung ein Fundament für den Turm einer Windenergieanlage umfasst, wobei der im wesentlichen geschlossene Turm über das Fundament mit dem Untergrund ver ankert ist und der Turm einen Innen- und Außenbereich aufweist, wobei das Fun¬ dament Transportmittel aufweist, welche den Innen- mit dem Außenbereich verbin den.

Description

Medientransportvorrichtung in einem Fundament für Windenergieanlagen
[01] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transport von Medien, wobei die Vorrichtung ein Fundament für den Turm einer Windenergieanlage umfasst, wobei der im wesentlichen geschlossene Turm über das Fundament mit dem Untergrund verankert ist und der Turm einen Innen- und Außenbereich aufweist, wobei das Fundament Transportmittel aufweist, welche den Innen- mit dem Außenbereich verbinden.
[02] Moderne Windenergieanlagen können bis zu 6 MW an elektrischer Leistung in das Stromversorgungsnetz einspeisen. Insbesondere können Windenergieanlagen Bauteile wie Generatoren, Getriebe oder Konverter umfassen. Diese Bauteile sind an der Umwandlung der Windenergie in elektrische Energie beteiligt. Bei dem Betrieb diese Bauteile entsteht eine große Menge an Abwärme, welche möglichst effizient abgeführt werden muss.
[03] Dazu schlägt die DE 10 2004 061 391 eine Windenergieanlage mit einem Turm vor, der über einem Boden errichtbar ist, und einem Temperaturregelsystem für wenigs- tens ein in der Windenergieanlage angeordnetes Gerät mit wenigstens einer Leitung für ein Wärmemedium, wobei die wenigstens eine Leitung wenigstens abschnittsweise im Boden verläuft. Zudem offenbart die Schrift ein Verfahren zur Regelung der Temperatur in der Windenergieanlage.
[04] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es den Stand der Technik zu verbessern.
[05] Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Transport von Medien, wobei die Vorrichtung ein Fundament für den Turm einer Windenergieanlage umfasst, wobei der im wesentlichen geschlossene Turm über das Fundament mit dem Untergrund verankert ist und der Turm einen Innen- und Außenbereich aufweist, wobei das Fundament Transportmittel aufweist, welche den Innen- mit dem Außenbereich verbinden. Dadurch kann vorteilhafter Weise der Innenbereich konstruktiv mit dem Außenbereich verbunden sein, um unterschiedlichste Medien auszutauschen.
[06] Um die Kühlung für Windenergieanlage zu verbessern, können in einer Ausgestaltungsform außen die Transportmittel in einer aktiven Vorrichtung insbesondere in einem externen Kühlgerät und/oder Transformator und/oder Konverter im Außenbereich enden. Durch das Anbringen des Transformators oder des Konverters außerhalb der Windenergieanlage kann insbesondere die Wärmeproduktion in der Windenergieanlage (bzw. im Turm und Maschinenhaus) verringert werden.
[07] Um außen verortete Vorrichtungen und Gegenstände vor Vandalismus zu schützen, kann das Ende der Transportvorrichtung im Außenbereich innerhalb eines Gebäudes erfolgen und insbesondere in diesem Gebäude das externe Kühlgerät und/oder der Transformator und/oder der Konverter verortet sein.
[08] In einer Ausgestaltungsform der Erfindung können die Transportmittel als wenigstens ein Hohlraum ausgestaltet sein. Dies kann insbesondere durch eine oder mehrere Bohrungen durch das Fundament erfolgen. Auch kann dies dadurch erfolgen, dass vor dem Gießen des Fundaments, z. B. mittels Beton, Kunststoffrohre in die Gussform ein- gebracht werden, wobei die Kunststoffrohre den Innen- und Außenbereich verbinden.
[09] In einer weiteren Ausführungsform können weitere Transportmittel vom Fundament umfasst sein. So können mehrere voneinander unabhängige Verbindungen von Innen- zu Außenseite realisiert werden. [10] In einer weiteren Ausführungsform können die Transportmittel weitere Transportmittel umfassen. Somit können vorteilhafterweise durch ein Transportmittel unterschiedliche Medien transportiert werden. Insbesondere können mehrere Kunststoffrohre in einem Kunststoffrohr verortet sein.
[11] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die weiteren Transportmittel als Schläuche und/oder Rohre und/oder Kabel ausgestaltet sein.
[12] In einer zusätzlichen Ausgestaltungsform können die zu transportierenden Medien Flüssigkeiten umfassen. Insbesondere kann es sich hierbei um Kühlflüssigkeiten handeln.
[13] In einer weiteren Ausführungsform können die zu transportierenden Medien Gase und/oder Luft umfassen. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die Luft als Kühlmedium wirkt. Weiterhin können dann entsprechend den Summen der Querschnittsflächen der Transportmittel, bei gleichbleibendem Querschnitt der Transportmittel, auch Öffnungen mit entsprechenden Flächen im Maschinenhaus der Windenergiean- läge vorgesehen sein.
[14] In einer weiteren Ausgestaltungsform können die zu transportierenden Medien Signale und/oder elektrische Energie umfassen.
[15] In einer weiteren Ausgestaltungsform kann am tiefsten Punkt der Transportmittel eine leitende Verbindung zum Untergrund verortet sein. Dies kann insbesondere da- durch vorteilhaft wirken, dass Kondenswasser, welches sich im Transportmittel sammelt, in das Erdreich abgeführt wird. [16] In einer weiteren Ausgestaltungsform kann ein Ende der Transportmittel im Außenbereich so ausgestaltet sein, dass die Öffnung in Richtung des Untergrunds gerichtet ist. Dies kann vorteilhafter Weise dazu führen, dass kein Regenwasser in die Transportmittel einfließt.
[17] In einer äußerst bevorzugten Ausgestaltungsform kann am Ende der Transportmittel im Außenbereich eine Kühlvorrichtung verortet sein. Dabei kann ein Kühlkreislauf über die Transportmittel aufgebaut sein, welcher die Wärme aus dem Turm nach draußen und die Kühlmittel von außen in den Turm schafft.
[18] Um einen Kamineffekt zu realisieren, welcher dazu verwendet werden kann eine Kühlung von Getriebe oder Generator zu realisieren, können im Maschinenhaus Öffnungen zum Außenbereich vorgesehen sein, welche insbesondere den gleichen Durchmesser aufweisen wie die Transportmittel, welche Gase leiten. Durch den bevorzugt gleichen Durchmesser, kann ein optimierter Kamineffekt erzeugt werden.
[19] Zudem können die Öffnungsdurchmesser steuernd veränderlich ausgestaltet sein. Dadurch kann der Kamineffekt und eine mögliche passive Kühlung gesteuert ausgestaltet sein. Eine solche Steuerung kann insbesondere mittels schaltbarer Blenden realisiert werden.
[20] Um die Kühlung zu optimieren, kann am Ende der Transportmittel im Außenbereich eine aktive Kühlvorrichtung verortet sein.
[21] Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch eine Verwendung einer Vorrichtung nach einem der obigen Ausführungsformen zum Kühlen der Windenergieanlage oder zum Kühlen von Wärme erzeugenden Vorrichtungen innerhalb der Windenergieanlage. [22] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zusätzlich die Aufgabe gelöst durch eine Windenergieanlage, welche eine Vorrichtung nach einem der obigen Ausführungsformen aufweist.
[23] Um die Wärmeerzeugung innerhalb des Maschinenhauses oder des Turmes der Windenergieanlage zu verringern, kann im Gebäude des Außenbereichs einen Transformator verortet sein. Somit kann der Turm oder das Maschinenhaus so ausgestaltet werden, dass ein Transformator nicht vorzusehen ist, wodurch eine Wärmequelle eliminiert ist.
[24] In einer weiteren Ausführungsform dieses Aspekts der Erfindung kann im Ge- bäude des Außenbereichs einen Konverter verortet sein. Somit kann auch hier auf eine mögliche Wärmequelle innerhalb der Turmes oder Maschinenhauses der Windenergieanlage verzichtet werden.
[25] Um eine aktive oder passive Kühlung zu realisieren, kann im Gebäude des Außenbereichs eine Kühlung realisiert sein. Passive Kühlung definiert sich dadurch, dass die Umgebungstemperatur des Kühlmediums ausreicht, um eine Kühlung innerhalb des Turmes oder des Maschinenhauses der Windenergieanlage zu realisieren.
[26] Um die Kühlleistung zu erhöhen, kann die Windenergieanlage im Außenbereich eine aktive Kühlung aufweisen. Aktive Kühlung kann beispielsweise mittels elektrischer Kühlanlage realisiert werden.
[27] In einem darüber hinausgehenden Aspekt der Erfindung kann die Aufgabe gelöst werden durch einen Windenergieanlagenpark, wobei der Windenergieanlagenpark wenigstens zwei Windenergieanlagen nach einem der obigen Ausführungsformen aufweist. Windenergieanlagenparks werden auch Windparks genannt. Generell definiert sich ein Park durch das Vorhandensein von mehr als einer Windenergieanlage, wobei häufig die Windenergieanlagen an einem Standort angeordnet sind. Häufig werden in solchen Windparks auch Windparkeffekte durch aktive Steuerung beeinflusst. Somit ist eine weitere Definition des Begriffs Windenergieanlagenpark dadurch gegeben, dass Wind- parkeffekte auf wenigstens eine Windenergieanlage wirken.
[28] Um Ressourcen zu sparen, können wenigstens zwei Windenergieanlagen ein Gebäude und/oder einen Konverter und/oder einen Transformator gemeinsam benutzen. Da die Abwärme zentral "anfällt", kann die im Gebäude entstehende Wärme als Fernwärme oder zum Heizen von Raumhüllen eingesetzt werden.
[29] In einer weiteren Ausgestaltungsform des Windenergieanlagenparks können drei, vier oder mehr Windenergieanlagen ein Gebäude und/oder einen Konverter und/oder einen Transformator gemeinsam benutzen.
[30] Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausfuhrungsbeispiels erläutert.
[31] Dabei stellt,
Fig. 1 eine Windenergieanlage mit einer erfindungsgemäßem Vorrichtung dar.
[32] In Fig. 1 ist eine Windenergieanlage dargestellt. Die Windenergieanlage umfasst einen geschlossenen Turm 109 auf dem am oberen Ende ein Maschinenhaus (nicht dargestellt) angebracht ist. An dem Maschinenhaus ist eine Nabe 111 angebracht, welche die Rotorblätter 123 aufnimmt. Der Turm 109 ist mit dem Fundament 117 fest verbunden. Das Fundament 117 ist fest mit dem Erdreich 121 verbunden. [33] In dem Fundament sind Rohre 125 verortet, welche vor dem gießen des Fundaments 117 positioniert wurden. Das Rohr 125 weist eine Öffnung 101 im Außenbereich in Richtung des Untergrunds auf, wobei das Rohr 125 so gebogen 119 ist, dass Regenwasser nicht in das Rohr eindringen kann. Die Öffnung 101 im Außenbereich kann zu- sätzlich mit einem Filter (nicht dargestellt) versehen sein. Auch kann die Öffnung 101 im Außenbereich in einem Häuschen/Gebäude (nicht dargestellt), welches ein externes Kühlgerät (nicht dargestellt) umfasst, verortet sein. Es kann das Kühlgerät an die Transportmittel 125 bzw. das Rohr 125 angeschlossen sein.
[34] Auch können Transformator und oder Konverter in dem Häuschen angebracht sein. Über eine Leitung 103 kann Energie aus der Windenergieanlage in das Gebäude/Häuschen transportiert werden, wo die Energie für das Stromnetz aufbereitet wird.
[35] Die Öffnungen 115 im Innenbereich können an die Wärme produzierenden Vorrichtungen wie Getriebe, Generator und/oder Konverter (nicht dargestellt) wärmeleitend angeschlossen sein. Mit dem externen Kühlgerät im Außenbereich wird ein Kühlkreis- lauf mit den Transportmitteln 125 aufgebaut, wodurch die Wärme aus dem Inneren des Turms 109 in den Außenbereich transportiert wird.
[36] Auch kann eine Verbindung über Transportmittel 105 für Kabel für die Spannungsversorgung und/oder Signalübertragung vom Innenbereich und Außenbereich ermöglicht werden. Zusätzlich verbindet die Verbindung 107 des tiefsten Punktes des Transportmittels 105 mit dem Erdreich 121. Somit wird entstehendes Kondenswasser in das Erdreich abgeleitet.
[37] Für die Luftkühlung muss ein effektiver Austausch der Luft im Inneren der Windenergieanlage und dem Außenbereich etabliert werden (mittels Kamineffekt). Dazu ist ein Transportmittel 125 als Rohr 125 ausgestaltet. Um einen Luftaustausch in der gesamten Windenergieanlage zu ermöglichen, sind im Maschinenhaus Öffnungen 113 vorgesehen, über die der Kühlkreislauf mit den Transportmitteln 125 etabliert wird.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Transport von Medien, wobei die Vorrichtung ein Fundament für den Turm einer Windenergieanlage umfasst, wobei die Windenergieanlage ein Getriebe und/oder einen Generator aufweist, wobei der im wesentlichen ge- schlossene Turm über das Fundament mit dem Untergrund verankert ist und der
Turm einen Innen- und Außenbereich aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fundament Transportmittel aufweist, welche den Innen- mit dem Außenbereich verbinden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei außen die Transportmittel in einer aktiven Vorrichtung insbesondere in einem externen Kühlgerät und/oder Transformator und/oder Konverter im Außenbereich enden.
3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Ende der Transportvorrichtung im Außenbereich innerhalb eines Gebäudes erfolgt und insbe- sondere in diesem Gebäude das externe Kühlgerät und/oder der Transformator und/oder der Konverter verortet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Transportmittel als wenigstens ein Hohlraum ausgestaltet sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei weitere Transportmit- tel vom Fundament umfasst sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Transportmittel weitere Transportmittel umfassen.
7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die weiteren Transportmittel als Schläuche und/oder Rohre und/oder Kabel ausgestaltet sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zu transportierenden Medien Flüssigkeiten umfassen.
9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zu transportierenden Medien als Gase und/oder Luft ausgestaltet sind
10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zu transportieren- den Medien Signale und/oder elektrische Energie umfassen.
11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei am tiefsten Punkt der Transportmittel eine leitende Verbindung zum Untergrund verortet ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Ende der Transportmittel im Außenbereich so ausgestaltet ist, dass die Öffnung in Richtung des Untergrunds gerichtet ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei im Maschinenhaus Öffnungen zum Außenbereich vorgesehen sind, welche insbesondere den gleichen Durchmesser aufweisen wie die Transportmittel, welche Gase leiten.
14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei am Ende der Trans- portmittel im Außenbereich eine aktive Kühlvorrichtung verortet ist.
15. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 14 zum Kühlen der Windenergieanlage oder zum Kühlen von Wärme erzeugenden Vorrichtungen innerhalb der Windenergieanlage, wobei insbesondere die Kühlung des Getriebes und/oder des Generators erfolgt.
16. Windenergieanlage, welche eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist.
17. Windenergieanlage nach Anspruch 16, welche im Gebäude des Außenbereichs einen Transformator aufweist.
18. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 16 oder 17, welche im Gebäude des Außenbereichs einen Konverter aufweist.
19. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 16 bis 18, welche im Gebäude des Außenbereichs eine Kühlung aufweist.
20. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 16 bis 19, welche im Außenbereich eine aktive Kühlung aufweist.
21. Windenergieanlagenpark, wobei der Windenergieanlagenpark wenigstens zwei Windenergieanlagen aufweist, wobei wenigstens eine Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 16 bis 20 ausgestaltet ist.
22. Windenergieanlagenpark nach Anspruch 21, wobei wenigstens zwei Windenergieanlagen ein Gebäude und/oder einen Konverter und/oder einen Transformator gemeinsam benutzen.
23. Windenergieanlagenpark nach einem der Ansprüche 21 oder 22, wobei drei, vier oder mehr Windenergieanlagen ein Gebäude und/oder einen Konverter und/oder einen Transformator gemeinsam benutzen.
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