WO2016097272A1 - Gehäuse für ein getriebe, insbesondere integralgetriebe - Google Patents

Gehäuse für ein getriebe, insbesondere integralgetriebe Download PDF

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WO2016097272A1
WO2016097272A1 PCT/EP2015/080451 EP2015080451W WO2016097272A1 WO 2016097272 A1 WO2016097272 A1 WO 2016097272A1 EP 2015080451 W EP2015080451 W EP 2015080451W WO 2016097272 A1 WO2016097272 A1 WO 2016097272A1
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housing
bearing
transmission
bearing element
wheels
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PCT/EP2015/080451
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French (fr)
Inventor
Joachim Rasch
Birgit KROMER
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/021—Shaft support structures, e.g. partition walls, bearing eyes, casing walls or covers with bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H2057/02039—Gearboxes for particular applications
    • F16H2057/02069—Gearboxes for particular applications for industrial applications

Definitions

  • the invention relates to a housing for a transmission, in particular an integral transmission for a gear turbomachine, having the features of the preamble of claim 1.
  • Gearboxes for turbomachinery interact with compressors, expanders, steam turbines, motors and generators.
  • EP 1 691 081 B1 a multi-stage geared turbomachine with an integrated transmission and with input and / or output units is shown, which can be provided as input and output units compressors, steam turbines, gas turbines, motors, generators and expander.
  • Such transmissions are characterized in that on the one hand the arrangement of these units is provided in the same horizontal plane and on the other hand by the presence of a drive wheel with a plurality of output sprockets, whereby the integration of a variety of possibilities brings with it.
  • the drive and thus a power transmission takes place from a drive wheel to wheels that show different radii, but preferably have parallel aligned waves.
  • gears may be provided.
  • the gear is housed in a cast housing, which is preferably divided in the storage plane of the waves.
  • the cast housing on walls, which include a cavity in which the wheels are freely rotatable.
  • the wheels are coupled with shafts which are mounted in bearing elements, wherein the bearing elements are each provided in the region of the wall of the cast housing.
  • the bearing elements may be formed in such cast casings oval, so that they can still be machined after production of the cast housing to provide bearing elements for the respective position of the waves.
  • this has the consequence that on the one hand in these areas in the production of a cast accumulation, which in turn implies that there is a risk of voids.
  • voids one calls a cavity formed during the solidification of cast parts.
  • cavities lead to structural weaknesses of the housing, which lead to a breakage of such bearings, especially in the area of the bearings in which high forces act. Voids can also lead to leaks.
  • the object of the invention is to develop transmission housing of the above type such that it can be used for different shaft spacings of the wheels arranged in the housings.
  • the basic idea of the invention is to provide a base housing preferably made of cast material, wherein the base housing may be formed in one or more parts.
  • a plurality of bearings is provided at the base housing. These bearings are not suitable for receiving the shafts for the transmission. These bearings are large recesses or recesses within the basic housing. The recesses are many times larger than the diameter of the respective shafts, which are to be accommodated with a bearing. Thus, a bearing indicates only the rough position of the respective waves.
  • the bearings are designed such that a bearing element or a plurality of bearing elements can be accommodated, which are firmly connected to the one with the basic housing and provide the other support location for the waves.
  • This bearing element is therefore a separate component which can be introduced into the bearing.
  • the bearing element and the base housing may be made of the same material. It is also conceivable if the bearing element made of a different material than it has the basic housing exists. The bearing element can therefore also be specially designed. This means that other material properties are present in the area of the attachment to the base housing than in the area of the receptacle for the shafts.
  • the receiving areas for the waves can already be provided with lubricant.
  • the fixed connection between the base housing and bearing element can be achieved for example by screws or equivalent fastening means.
  • the exact positions of the receiving bearing with respect to the base housing are dependent on the design of the bearing element. This makes it possible, depending on the corresponding selection of the bearing element to realize different positions of the waves with one and the same basic housing.
  • the bearing elements are formed in a preferred embodiment as a disc or flange.
  • the bearing element has a fastening region, which cooperates with the base housing of the transmission housing and is attached via fastening means on this either releasably or permanently.
  • the bearing element has a storage area. This storage area is designed such that it at least indirectly (either via bearing means, such as ball bearings, or directly) receives the shaft rotatable about its own axis.
  • bearing means such as ball bearings, or directly
  • the bearing element is only one half, namely, when the base housing is also formed at least in two parts. Only by joining the individual parts of the basic housing then forms the bearing element and a complete functional element.
  • the gear housing is divided into at least two housing parts on an interface plane, a first half of a single bearing and consequently a bearing element in a first housing part and the other half of the bearing and a further bearing element in the second housing part are arranged.
  • the individual bearing element is then preferably a semicircular segment in plan view, wherein a flat side is formed on the end face, which comprises a bearing, ie either forms or receives.
  • the gear housing has circular recesses for receiving the bearing elements. The recesses are made on the gear housing and the bearing elements with the same Einpallons preparer and the bearing elements connected to the transmission housing. In the assembled Condition can then be made the bearing lane for training or recording a camp according to the requirements of the application.
  • the bearing element can also be designed such that its attachment region can be fitted in a flange-like or groove-like region.
  • the area for the receiving warehouse is preferably made wider, in particular to provide the support a wide areal edition.
  • Fig. 1 is a perspective view of a part of a transmission housing with
  • Fig. 2 is a perspective view of the transmission housing without
  • Fig. 3 is a perspective view of a bearing element.
  • the base housing 2 of the transmission case 1 of a transmission in particular Integralgetriebes with corresponding bearing elements 3 is shown.
  • the basic housing 2 one half of which is shown in the drawing, has housing walls 4, which enclose a cavity 5.
  • the cavity 5 serves to accommodate the different wheels for the transmission.
  • bearing points 7 are provided in the basic housing. These bearings 7 are designed round in cross-section, such that one half of the bearing point in the first part of the base housing 2 and another part is provided in the further part of the base housing 2, wherein the further part of the base housing is not shown in the drawings.
  • the bearings 7 correspond to the approximate positions occupied by the respective shafts.
  • the bearings 7 are embossed by the bearing elements 3.
  • Such a bearing element 3 for one half of the basic housing is shown alone in FIG. It consists of a semicircular segment 9, which preferably provides a semicircular connection area 10 for mounting on the transmission housing 1 by means of fastening elements 1 1.
  • the fasteners 1 1 are in the present example screws that penetrate holes 12 at a mounting portion 13, wherein the head of the screw rests on the connection portion 10 and the segment 9 presses against the base housing 2.
  • the connection region has bearing surfaces 14 which are in operative connection with further bearing surfaces 15 on the transmission housing 1. The width or the half diameter of the connection region 10 is greater than that of the actual segment 9.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse für ein Getriebe, nämlich eines Integralgetriebes, wobei in dem Getriebegehäuse die Anordnung von mehreren Rädern, die miteinander in Wirkverbindung stehen, vorgesehen ist, wobei die Räder mit drehbaren Wellen gekoppelt sind, die in entsprechenden Lagerstellen lagern. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Lagerstellen (7) mit Lagerelementen (3) belegbar sind, wobei das Lagerelement (3) ein separates von dem Getriebegehäuse (1) unabhängiges Bauteil ist, wobei das Lagerelement (3) Anschlusselemente (10) zur Befestigung an dem Getriebegehäuse (1) und mindestens ein Lager (16) zur Aufnahme einer Welle (17) eines Rades aufweist.

Description

Gehäuse für ein Getriebe, insbesondere Integralgetriebe
Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Getriebe, insbesondere ein Integralgetriebe für eine Getriebeturbomaschine, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1 .
Getriebe für Turbomaschinen wirken mit Kompressoren, Expandern, Dampfturbinen, Motoren und Generatoren zusammen. In der EP 1 691 081 B1 ist eine mehrstufige Getriebeturbomaschine mit einem integrierten Getriebe und mit An- und/oder Abtriebsaggregaten gezeigt, wobei als An- und Abtriebsaggregate Kompressoren, Dampfturbinen, Gasturbinen, Motoren, Generatoren und Expander vorgesehen sein können. Solche Getriebe zeichnen sich dadurch aus, dass einerseits die Anordnung dieser Aggregate in derselben horizontalen Ebene vorgesehen ist und andererseits durch das Vorhandensein eines Antriebsrads mit einer Vielzahl von Abtriebsritzeln, wodurch die Integration einer Vielzahl von Möglichkeiten mit sich bringt. Der Antrieb und damit eine Leistungsübertragung erfolgt von einem Antriebsrad auf Räder, die unterschiedliche Radien zeigen, aber vorzugsweise parallel ausgerichtete Wellen aufweisen. Als Räder können beispielsweise Zahnräder vorgesehen sein.
Über unterschiedliche Zähnezahlen der Verzahnungen bzw. unterschiedliche Teilkreisdurchmesser werden gewünschte Übersetzungen bzw. Übersetzungsverhältnisse (Leistungsstufen) in den einzelnen Getriebestufen realisiert. Demnach sind die einzelnen Wellen einerseits hinsichtlich ihrer Verzahnungsgeometrie und andererseits hinsichtlich der Mittenposition der Wellen zum Antriebsrad untereinander gekoppelt.
Aufgrund der Anzahl der jeweiligen Wellen weisen solche Getriebe eine Vielzahl von Lagerelementen auf.
Das Getriebe ist in einem Gussgehäuse untergebracht, das vorzugsweise in der Lagerebene der Wellen geteilt ist. Hierfür weist das Gussgehäuse Wandungen auf, die einen Hohlraum einschließen, in dem die Räder frei drehbar sind. Die Räder sind mit Wellen gekoppelt, die in Lagerelementen gelagert sind, wobei die Lagerelemente jeweils im Bereich der Wandung des Gussgehäuses vorgesehen sind.
Um unterschiedliche Lagerabstände der jeweiligen Wellen zu realisieren, können die Lagerelemente bei solchen Gussgehäusen oval ausgebildet sein, so dass diese nach Herstellung des Gussgehäuses noch mechanisch bearbeitet werden können, um Lagerelemente für die jeweilige Position der Wellen bereitzustellen. Dies hat aber zur Folge, dass zum einen genau in diesen Bereichen bei der Herstellung eine Gussanhäufung vorliegt, was wiederum impliziert, dass die Gefahr von Lunkern besteht. Als Lunker bezeichnet man einen bei der Erstarrung gegossener Teile entstandenen Hohlraum. Solche Hohlräume führen aber dazu, dass gerade im Bereich der Lager, in denen hohe Kräfte wirken, Strukturschwächungen des Gehäuses vorliegen, die zu einem Bruch solcher Lager führen. Lunker können zudem zu Undichtheiten führen.
Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass die Variabilität solcher Gehäuse nicht sehr hoch ist. Die Toleranzen zur Positionierung unterschiedlicher Räder mit unterschiedlichen Durchmessern sind gering. Ein Auswechseln von Rädern mit anderen Durchmessern ist nach der Bearbeitung nicht mehr möglich. Zudem ist die Nachbearbeitung solcher Lagerelemente nach dem Gießverfahren aufwendig und teuer, da es sich in der Regel auch um sehr große Gehäuse handelt.
Sind die Anzahl der Räder des Getriebes oder die Übersetzungsverhältnisse zu ändern, so ist zu berücksichtigen, dass die Anordnung der jeweiligen Wellen nur in einem geringem Toleranzbereich erfolgen kann, ohne dass das Gussgehäuse neu entwickelt werden muss. Ist einmal eine Lagerposition für eine Welle ausgebildet, so kann diese auch nicht mehr verändert werden. Bei entsprechenden Änderungen ist auf ein neu gestaltetes Gussgehäuse zurückzugreifen. Dies führt dazu, dass keine kostengünstige Fertigung solcher Getriebegehäuse erfolgen kann. Zudem ist es aufgrund der Vielzahl von Ausführungsmöglichkeiten von Getriebegehäusen nicht möglich, eine entsprechende Lagerhaltung zu planen. Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, Getriebegehäuse der vorstehenden Art derart weiterzubilden, dass dieses für verschiedene Wellenabstände der in den Gehäusen angeordneten Räder verwendet werden kann.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, ein Grundgehäuse vorzugweise aus Gussmaterial bereitzustellen, wobei das Grundgehäuse ein- oder mehrteilig ausgebildet sein kann. An dem Grundgehäuse ist eine Vielzahl von Lagerstellen vorgesehen. Diese Lagerstellen eignen sich aber nicht zur Aufnahme der Wellen für das Getriebe. Diese Lagerstellen sind große Ausnehmungen bzw. Aussparungen innerhalb des Grundgehäuses. Die Aussparungen sind um ein Vielfaches grösser als die Durchmesser der jeweiligen Wellen, die mit einem Lager aufgenommen werden sollen. Somit gibt eine Lagerstelle nur die grobe Position der jeweiligen Wellen an.
Die Lagerstellen sind derart ausgebildet, dass ein Lagerelement oder mehrere Lagerelemente aufgenommen werden können, die zum einen mit dem Grundgehäuse fest verbindbar sind und zum anderen Aufnahmelager für die Wellen bereitstellen. Dieses Lagerelement ist daher ein separates Bauteil, das in die Lagerstelle einbringbar ist. Das Lagerelement und das Grundgehäuse können aus dem gleichen Material bestehen. Denkbar ist es auch, wenn das Lagerelement aus einem anderen Material als es das Grundgehäuse aufweist, besteht. Das Lagerelement kann somit auch speziell ausgestaltet sein. Dies bedeutet, dass im Bereich der Befestigung an dem Grundgehäuse andere Materialeigenschaften vorliegen als im Bereich der Aufnahme für die Wellen. Die Aufnahmebereiche für die Wellen können bereits mit Schmiermittel versehen sein. Die feste Verbindung zwischen Grundgehäuse und Lagerelement kann beispielsweise durch Schrauben oder gleichwirkende Befestigungsmittel erreicht werden. Die exakten Positionen der Aufnahmelager in Bezug auf das Grundgehäuse sind von der Ausgestaltung des Lagerelements abhängig. Dadurch ist es möglich, in Abhängigkeit von der entsprechenden Auswahl des Lagerelements unterschiedliche Positionen der Wellen mit ein- und demselben Grundgehäuse zu realisieren.
Die Lagerelemente sind bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Scheibe oder Flansch ausgebildet. Das Lagerelement weist einen Befestigungsbereich auf, der mit dem Grundgehäuse des Getriebegehäuses zusammenwirkt und über Befestigungsmittel an diesem entweder lösbar oder unlösbar befestigt wird. Zudem weist das Lagerelement einen Lagerbereich auf. Dieser Lagerbereich ist derart gestaltet, dass dieser zumindest mittelbar (entweder über Lagermittel, wie beispielsweise Kugellager, oder direkt) die um die eigene Achse drehbare Welle aufnimmt. Dafür wird ein Lager für die Welle bereitgestellt. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Lagerelement nur eine Hälfte darstellt, nämlich dann, wenn das Grundgehäuse ebenfalls zumindest zweiteilig ausgebildet ist. Erst durch Zusammenfügen der einzelnen Teile des Grundgehäuses bildet dann das Lagerelement auch ein vollständiges funktionsfähiges Element.
Ist das Getriebegehäuse in zumindest zwei Gehäuseteile an einer Schnittstellenebene unterteilt, sind eine erste Hälfte einer einzelnen Lagerstelle und demzufolge ein Lagerelement in einem ersten Gehäuseteil und die andere Hälfte der Lagerstelle und ein weiteres Lagerelement im zweiten Gehäuseteil angeordnet. Das einzelne Lagerelement ist dann vorzugsweise ein in Draufsicht halbkreisrundes Segment, wobei stirnseitig eine flache Seite gebildet ist, die ein Lager umfasst, d.h. entweder ausbildet oder aufnimmt. Das Getriebegehäuse weist zur Aufnahme der Lagerelemente kreisförmige Aussparungen auf. Dabei werden die Aussparungen am Getriebegehäuse und die Lagerelemente mit dem selben Einpaßdurchmesser gefertigt und die Lagerelemente mit dem Getriebegehäuse verbunden. Im montierten Zustand kann dann die Lagergasse zur Ausbildung oder Aufnahme eines Lagers entsprechend den Erfordernissen des Einsatzfalles gefertigt werden.
Das Lagerelement kann auch derart ausgestaltet sein, dass sein Befestigungsbereich in einen flanschartigen oder nutartigen Bereich einpassbar ist. Der Bereich für das Aufnahmelager ist vorzugsweise breiter ausgestaltet, um insbesondere dem Auflager eine breite flächige Auflage zu bieten.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass sowohl das Grundgehäuse als auch die unterschiedlichen Lagerelemente auf Lager gelegt werden können, da ein bedarfsgerechter Zusammenbau möglich ist und nicht, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, dass für jede Ausführungsform ein neues Grundgehäuse geschaffen werden muss. Durch die Verwendung von Lagerelementen in Verbindung mit dem Grundgehäuse wird auch der Nachteil kompensiert, dass im Bereich der Lagerstellen Gusshäufungen und die damit verbundenen Lunkerstellen auftreten.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen hervor.
Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf einen Teil eines Getriebegehäuse mit
Grundgehäuse und Lagerelementen;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht auf das Getriebegehäuse ohne
Lagerelemente;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht auf ein Lagerelement. ln Fig. 1 ist das Grundgehäuse 2 des Getriebegehäuses 1 eines Getriebes, insbesondere Integralgetriebes mit entsprechenden Lagerelementen 3 gezeigt. Das Grundgehäuse 2, dessen eine Hälfte in der Zeichnung dargestellt ist, weist Gehäusewandungen 4 auf, die einen Hohlraum 5 einschließen. Der Hohlraum 5 dient zur Aufnahme der unterschiedlichen Räder für das Getriebe. An der Schnittstellenebene 6 sind in dem Grundgehäuse Lagerstellen 7 vorgesehen. Diese Lagerstellen 7 sind im Querschnitt rund gestaltet, derart, dass eine Hälfte der Lagerstelle in dem ersten Teil des Grundgehäuses 2 und ein weiterer Teil im weiteren Teil des Grundgehäuses 2 vorgesehen ist, wobei der weitere Teil des Grundgehäuses in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Die Lagerstellen 7 entsprechen den ungefähren Positionen, die von den jeweiligen Wellen eingenommen werden. Die Lagerstellen 7 sind durch die Lagerelemente 3 geprägt. Ein solches Lagerelement 3 für eine Hälfte des Grundgehäuses ist in Alleinstellung in Fig. 3 dargestellt. Es besteht aus einem halbkreisförmigen Segment 9, das vorzugsweise halbkreisförmig einen Anschlussbereich 10 für die Montage an dem Getriebegehäuse 1 mittels Befestigungselementen 1 1 vorsieht. Die Befestigungselemente 1 1 sind in dem vorliegenden Beispiel Schrauben, die Bohrungen 12 an einem Befestigungsbereich 13 durchdringen, wobei der Kopf der Schraube auf dem Anschlussbereich 10 anliegt und das Segment 9 gegen das Grundgehäuse 2 presst. Zudem weist der Anschlussbereich Lagerflächen 14 auf, die in Wirkverbindung mit weiteren Lagerflächen 15 an dem Getriebegehäuse 1 stehen. Die Breite bzw. der Halbdurchmesser des Anschlussbereichs 10 ist grösser als der des eigentlichen Segments 9.
Auf der flachen Seite 8 des halbkreisförmigen Segments 9 ist stirnseitig ein Lager 16 zur Aufnahme einer Welle (Achse 17 strichpunktiert dargestellt) vorgesehen. Durch das Andrücken des Gegensegments zusammen mit dem Gegengehäuse (beides den Zeichnungen nicht dargestellt) entsteht ein vollständiges Getriebegehäuse 1 .
Bezugszeichenliste
1 Getriebegehäuse
2 Grundgehäuse
3 Lagerelemente
4 Gehäusewandungen
5 Hohlraum
6 Schnittstellenebene
7 Lagerstellen
8 flache Seite
9 Segment
10 Anschlusselement
1 1 Befestigungselement
12 Bohrung
13 Befestigungsbereich
14 Lagerflächen
15 Lagerflächen
16 Lager
17 Welle

Claims

Patentansprüche
1 . Gehäuse für ein Getriebe, insbesondere Getriebegehäuse eines Integralgetriebes,
a. wobei in dem Getriebegehäuse die Anordnung von mehreren Rädern, die miteinander in Wirkverbindung stehen, vorgesehen ist,
b. wobei die Räder mit drehbaren Wellen gekoppelt sind, die in entsprechenden Lagerstellen lagern,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstellen (7) mit Lagerelementen (3) belegbar sind, wobei das Lagerelement (3) ein separates von dem Getriebegehäuse (1 ) unabhängiges Bauteil ist, wobei das Lagerelement (3) Anschlusselemente (10) zur Befestigung an dem Getriebegehäuse (1 ) und mindestens ein Lagerstelle (16) zur Aufnahme einer Welle (17) eines Rades aufweist.
2. Gehäuse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Anschlusselement (10) flanschartig ausgebildet ist und von Befestigungselementen (1 1 ) durch vorgesehene Bohrungen (12) durchdringbar ist.
3. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (1 ) aus einem Gussmaterial ist.
4. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (3) aus einem Metall oder Guss besteht.
5. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse in zumindest zwei Gehäuseteile an einer Schnittstellenebene unterteilt ist, wobei eine erste Hälfte einer einzelnen Lagerstelle in einem ersten Gehäuseteil und die andere Hälfte im zweiten Gehäuseteil angeordnet sind.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (3) ein in Draufsicht halbkreisrundes Segment (9) ist und dadurch stirnseitig eine flache Seite (8) gebildet ist, die ein Lager (16) umfasst.
PCT/EP2015/080451 2014-12-19 2015-12-18 Gehäuse für ein getriebe, insbesondere integralgetriebe WO2016097272A1 (de)

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