ES2214202T3 - Procedimiento para obtener una corriente de aire homogenea en un soplete y equipo para su realizacion. - Google Patents

Procedimiento para obtener una corriente de aire homogenea en un soplete y equipo para su realizacion.

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ES2214202T3
ES2214202T3 ES00120625T ES00120625T ES2214202T3 ES 2214202 T3 ES2214202 T3 ES 2214202T3 ES 00120625 T ES00120625 T ES 00120625T ES 00120625 T ES00120625 T ES 00120625T ES 2214202 T3 ES2214202 T3 ES 2214202T3
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Abstract

Procedimiento para obtener una corriente de aire homogénea por modificación de la estructura, en el cual la corriente de aire se presiona a través del rodete (3) de un ventilador (1) al canal espiralado (5) de la carcasa del ventilador (4) y desde allí se conduce a través de una desviación aproximadamente en ángulo recto (6) a una carcasa de mechero (8) dispuesta lateralmente, de la cual fluye a través de perforaciones para aire (31) a un elemento de distribución (13) en la zona de combustión de un soplete, caracterizado por una reducción del grado de turbulencia en al menos dos etapas, utilizando al menos dos de las siguientes tres etapas: primera etapa en la desviación (6) del canal espiralado (5) hacia la carcasa del mechero (8) un tranquilizador lineal (14), con preferencia en forma de una rejilla con láminas (15), segunda etapa en la carcasa del mechero (8) un tranquilizador de tubo (22), con preferencia en forma de una rejilla cilíndrica (23) abierta del lado frontal hacia el elementode distribución (13), tercera etapa un tranquilizador de circuito (26) en forma de una rejilla (27) provista de pequeñas perforaciones (28) delante del elemento de distribución (13) que homogeneiza la corriente de aire.

Description

Procedimiento para obtener una corriente de aire homogénea en un soplete y equipo para su realización.
La invención se refiere a un procedimiento según el concepto principal de la reivindicación de patente 1 y a un equipo para realizar tal procedimiento con un soplete.
La invención pertenece al área de la energía térmica y puede ser utilizada para la combustión de gas y aceite en sopletes en equipos domésticos e industriales.
Se conoce un procedimiento que consiste en suministrar una corriente de aire a la zona de combustión de los sopletes, en el cual la corriente de aire se presiona a través del rodete radial de un ventilador a un canal espiralado de la carcasa del ventilador y luego se desvía aproximadamente en ángulo recto a una carcasa del mechero dispuesto lateralmente, desde donde fluye a través de perforaciones para aire en un elemento de distribución en la zona de combustión del chorro de combustible.
El documento US 5 184 949 A muestra un mechero de aceite con una carcasa en forma de pistola. En este caso se suministra el aire de combustión transportado por el ventilador en forma tangencial a un canal cilíndrico de aire de combustión, a fin de que llegue a la zona de combustión con una corriente rotatoria. Por otra parte, del documento DE 30 24 225 A se conoce un ventilador radial con una conducción de flujo del lado de la presión, que está compuesta por varios canales guía dispuestos en dirección longitudinal. En este caso también pueden estar dispuestos, por ejemplo, dos discos perforados consecutivos en el canal cilíndrico de salida del ventilador.
Para llevar a cabo el procedimiento anteriormente descrito, se conoce un equipo que contiene un ventilador con un motor eléctrico, un rodete radial, una carcasa con canal espiralado y una desviación. La desviación está orientada hacia el lado del motor eléctrico. El equipo también contiene un mechero que está compuesto de las siguientes partes: una carcasa del cilindro con una entalladura lateral para la conexión de la desviación y un fondo posterior, un elemento de distribución con perforaciones para aire. Las perforaciones para aire están dispuestas en forma uniforme alrededor de una perforación en el centro destinada a la lanza de combustible.
Gracias a la desviación orientada hacia el lado del motor eléctrico, el mechero ocupa racionalmente un lugar en el espacio libre sobre el motor eléctrico del ventilador, lo cual contribuye a la notoria reducción del peso y las dimensiones de todo el equipo.
La misión de la presente invención consiste en obtener una corriente de aire homogénea en el mechero, mediante la modificación de la estructura de aquélla generando, en este caso, condiciones óptimas para el proceso de combustión y el mejoramiento de las características aerodinámicas del ventilador a través del aumento del consumo y de la presión, así como del grado de efectividad.
De acuerdo con la invención, esta misión se logra por medio de la aplicación de las medidas citadas en la reivindicación de patente 1. Los detalles adicionales surgen de las reivindicaciones 2 a 5. El equipo para realizar el procedimiento de la invención posee las características mencionadas en la reivindicación de patente 6. Las reivindicaciones 7 a 22 contienen otras características de tal equipo.
Por medio de una reducción al menos en dos etapas del grado de turbulencia, se logra una homogeneización de la corriente de aire. En este caso, la primera etapa puede estar dispuesta en la desviación como tranquilizador lineal, preferentemente en forma de una rejilla con láminas, la segunda etapa puede estar dispuesta en la carcasa del mechero como tranquilizador de tubo en forma de una rejilla cilíndrica con un corte en la salida que lleva al elemento de distribución, y la tercera etapa puede estar dispuesta en forma de un tranquilizador del circuito directamente delante del elemento de distribución.
La reducción en dos etapas del grado de turbulencia de la corriente de aire ya se cumple cuando se mantienen las siguientes condiciones geométricas:
para la primera etapa:
M_{1} : M (1 \div 3) : (1 \div 15), con preferencia, M_{1} : M = 1 : 10;
\sumF_{1} : \sumF = 1 \div 8, con preferencia, \sumF_{1} : \sumF = 4;
para la segunda etapa:
M_{2} : M (1 \div 3) : (1 \div 15), con preferencia, M_{2} : M = 1 : 10;
\sumF_{2} : \sumF = 3 \div 12, con preferencia, \sumF_{2} : \sumF = 6;
M significa la magnitud máxima del grado de turbulencia en la entrada de la primera etapa; M_{1} y M_{2} significan la magnitud máxima de los grados de turbulencia en las salidas de la primera etapa o la segunda etapa; \sumF significa la superficie total de las perforaciones para el aire del elemento de distribución; \sumF_{1} y \sumF_{2} son superficies totales de las secciones de paso de las rejillas de los tranquilizadores de la primera etapa o de la segunda etapa.
En caso de que sea necesario un cambio estructural más profundo del flujo de la corriente de aire, se realiza una reducción de n etapas de los grados de turbulencia, donde N > 2, es decir, una reducción en tres o más etapas. Para ello se introduce adicionalmente en la corriente de aire detrás de la rejilla cilíndrica del tranquilizador de tubo antes del elemento de distribución, uno o varios tranquilizadores de circuito con rejillas que presentan, preferentemente, perforaciones redondas de diámetro pequeño.
En el procedimiento propuesto para lograr una corriente de aire homogénea en el soplete, es ventajoso regular el consumo adicionalmente en la salida de la primera etapa por medio de una válvula de compuerta.
Puede realizarse una reducción adicional del grado de turbulencia en la segunda etapa por medio de un reductor de la presión del tubo con rejilla cilíndrica. Esta rejilla es geométricamente similar a la rejilla cilíndrica del tranquilizador de tubo. El reductor de la presión del tubo se instala externa o (de preferencia) internamente en el tranquilizador de tubo, de modo de permitir una rotación impedida en el sentido del circuito.
El equipo para realizar el procedimiento para obtener una corriente de aire homogénea contiene un ventilador con un motor eléctrico, un rodete radial, una carcasa de ventilador con un canal espiralado y una desviación orientada hacia el motor eléctrico. Posee, además, un mechero que está compuesto por las siguientes partes: una carcasa con una entalladura lateral para la conexión de la desviación y con un fondo posterior con una abertura en el centro para la lanza de combustible y un elemento de distribución redondo con perforaciones para el aire, que están dispuestas de modo uniforme alrededor de una perforación en el centro. En este caso, en la salida de la desviación se instaló la primera etapa para reducir el grado de turbulencia. Está diseñada en forma de un tranquilizador lineal con una rejilla con láminas y está formada preferentemente por elementos laminares.
En el interior de la carcasa del mechero se instaló la segunda etapa para reducir el grado de turbulencia. Se ejecutó en forma de un tranquilizador de tubo fijado con simetría axial y posee una rejilla cilíndrica, la que, con preferencia, presenta ranuras longitudinales.
En forma complementaria, previo al elemento de distribución, existe aún una tercera etapa en forma de un tranquilizador de circuito como elemento de rejilla perforado. En el caso de un aplacamiento en dos etapas, pueden combinarse optativamente 2 de las 3 etapas entre sí.
El equipo con las características principales y, sobre todo, con la totalidad de las características principales y adicionales permite la realización del procedimiento para obtener una corriente de aire homogénea, modificando su estructura, así como la solución de la misión técnica propuesta respecto de la preparación de un campo homogéneo de las velocidades de la corriente de aire en la zona de combustión, con un simultáneo aumento de las características aerodinámicas del ventilador, como ser consumo, presión y grado de efectividad.
El dibujo muestra una carcasa de ventilador, con la cual debe lograrse el procedimiento según la invención para homogeneizar la corriente de aire. Se muestra en:
Fig. 1 en la posición B: una vista frontal de la carcasa parcialmente en corte, en la posición A: el corte 1-1 de la Fig. 2, en la posición A-1 y A-2: extractos ampliados de la posición A,
Fig. 2 el corte 2-2 de la Fig. 1 sin motor eléctrico y cobertura lateral,
Fig. 3 el corte 3-3 de la Fig. 1 y
Fig. 4 un corte parcial 2-2 de la Fig. 1.
El equipo para realizar el procedimiento para obtener una corriente de aire homogénea comprende un ventilador 1 con un motor eléctrico 2, un rodete radial 3, un ventilador 4 con un canal espiralado 5 y una desviación 6 orientada hacia el motor eléctrico 2, así como un mechero 7 dispuesto de modo adyacente. El último está compuesto por las siguientes partes: una carcasa de mechero 8 con una entalladura lateral cuadrada 9 para la conexión de la desviación 6, un fondo 10 con abertura en el centro para la lanza de combustible 12 y un elemento de distribución redondo 13 con perforaciones para el aire 31, que están dispuestas en forma uniforme alrededor de una perforación 32 en el centro para la tapa 33 de la lanza de combustible 12.
El fondo 10 y el elemento de distribución 13 también pueden tener otras perforaciones para alojar los elementos del sistema del encendido eléctrico, observación visual de la llama, etc. (no representado en las figuras indicadas).
A la salida de la desviación 6 está dispuesto el tranquilizador lineal 14. Se compone de una rejilla con láminas 15, con preferencia con láminas individuales 16, fijadas con su lado ancho a lo largo de la corriente de aire. A fin de reducir la resistencia frente a la corriente de aire ingresante, el borde del lado de la salida del flujo 17 de las láminas 16 es filoso. Por otra parte, el borde del lado de la entrada del flujo 18 se perfila según el radio con el centro que está en el eje longitudinal 19 del mechero. Las láminas 16 pueden colocarse de manera que exista posibilidad de modificar la distancia entre ellas. El tranquilizador lineal 14 está montado simétricamente al eje horizontal 20 del mechero. A la salida del tranquilizador lineal 14 está prevista una válvula de compuerta 20. Ésta está montada con poco juego entre la desviación y la entalladura lateral 9 en la carcasa del mechero 8 y puede moverse hacia arriba/hacia abajo en ranuras guía 21.
Dentro de la carcasa del mechero 8 se halla el tranquilizador de tubo 22 montado con simetría axial con una rejilla cilíndrica 23 que presenta, con preferencia, ranuras longitudinales. De esta manera, la rejilla con láminas 15 del tranquilizador lineal 14 y la rejilla cilíndrica 23 del tranquilizador de tubo 22 están dispuestas en forma perpendicular entre sí.
El tranquilizador de tubo 22 puede contener aberturas de forma cualquiera, por ejemplo, perforaciones con ranuras transversales, perforaciones poligonales redondas o no redondas, etc., con la siguiente condición: \sumF_{2} : \sumF = 3 \div 12, con preferencia, \sumF_{2} : \sumF = 6.
Para la longitud L_{1} de la rejilla cilíndrica 23 del tranquilizador de tubo 22 rige, en este caso, la condición L_{1} \geq L_{2}, con preferencia, L_{1} = L_{2}, en donde L_{2} es la longitud de la rejilla con láminas 15 del tranquilizador lineal 14.
El tranquilizador de tubo 22 puede estar fabricado con un tramo final cerrado 25 ubicado entre la rejilla cilíndrica 23 y el elemento de distribución 13.
El tranquilizador de tubo 22 puede estar fijado con firmeza en el fondo 10 de la carcasa del mechero 8, pero asimismo puede estar sujeto en el elemento de distribución 13 y formar junto con éste un grupo constructivo desmontable. También es posible producir una construcción del tranquilizador de tubo 22 junto con el elemento de distribución 13.
De ser necesario, se monta detrás de la rejilla cilíndrica 23 del tranquilizador de tubo 22 delante del elemento de distribución al menos un tranquilizador de circuito 26 adicional con una rejilla 27 que presenta, con preferencia, perforaciones redondas 28 con un diámetro pequeño.
A fin de guiar el grado de turbulencia en la segunda etapa, se monta afuera o adentro en el tranquilizador de tubo 22 en forma adicional, con posibilidad de una rotación impedida de sentido del circuito, un reductor de la presión en el tubo 29 con una rejilla cilíndrica 30 que es geométricamente simétrica a la rejilla cilíndrica 23 del tranquilizador de tubo 22.
El procedimiento para obtener una corriente de aire homogénea en el soplete consiste en que la corriente de aire sea presionada a través del rodete 3 del ventilador 1 al canal espiralado 5 de la carcasa del ventilador 4 y desde allí se envíe en la desviación 6 de la rejilla con láminas 15 del tranquilizador lineal 14, donde se lleva a cabo la primera etapa para reducir el grado de turbulencia 3 veces + 15 veces (preferentemente diez veces). En este caso, también se cumple otra correlación importante entre las superficies totales de las perforaciones para aire 31 del elemento de distribución 13 y las secciones de paso de la rejilla con láminas 15. Oscila en el intervalo de 1,0 \div 8,0 y es, con preferencia, igual a 4,0.
Después del tranquilizador lineal 14 se envía la corriente de aire con grados de turbulencia varias veces reducido a la carcasa del mechero 8, donde se hace pasar por las ranuras 24 de la rejilla cilíndrica 23 del tranquilizador de tubo 22. De esta forma se logra la realización de la segunda etapa para reducir el grado de turbulencia (asimismo, 3 veces \div 15 veces, con preferencia, diez veces).
Se reserva la correlación entre las superficies totales de las perforaciones para el aire del elemento de distribución 13 y las secciones de paso de la rejilla cilíndrica 23 en el intervalo de 3,0 \div 12,0 (con preferencia, igual a 6,0). El cumplimiento de la correlación mencionada de los grados de turbulencia en el esquema de dos etapas permite lograr una corriente de aire homogénea detrás de la segunda etapa, lo cual incrementa mucho la eficacia del proceso de combustión.
El cumplimiento de las correlaciones antes indicadas de las superficies totales de las perforaciones para el aire del elemento de distribución y las rejillas de la primera y la segunda etapa y/o eventualmente de una tercera etapa posibilita la modificación estructural de la corriente de aire prácticamente sin pérdidas internas y el logro de altos valores característicos aerodinámicos de todo el equipo de soplete.
Ejemplo
Hay un soplete con un ventilador que está calculado para el suministro de aire a la zona de combustión en 97,5 m^{3} por hora. La carcasa cilíndrica del mechero tiene un diámetro interno de 90,0 mm y una longitud de 99,0 mm. En la salida de la carcasa se halla el elemento de distribución con 8 perforaciones con un diámetro de 9,0 mm que están dispuestas de manera uniforme alrededor de la perforación en el centro para la lanza de combustible con la tapa (diámetro de 18,0 mm). De ello resulta que la superficie total de las secciones de paso de las perforaciones del distribuidor sea de aproximadamente 760 mm^{2}.
La sección de salida de la desviación, en la cual debe colocarse la primera etapa de la reducción del grado de turbulencia en forma de una rejilla con láminas del tranquilizador lineal, tiene las siguientes dimensiones: 34,0 mm de altura y 99,0 mm de longitud. En consecuencia, el grado de turbulencia máximo en la entrada en la primera etapa es igual a 99,0 mm. Si para la primera etapa se usa la correlación preferida M_{1} : M = 1 : 10, la rejilla con láminas debe realizarse de 10 celdas (espacio entre las celdas = 9 mm, espesor de los elementos laminares = 1,0 mm). En consecuencia, el corte de una celda de la rejilla con láminas del tranquilizador lineal tendrá las siguientes dimensiones: altura = 34,0 mm y longitud = 9,0 mm. En este caso, el grado de turbulencia máximo en la entrada en la segunda etapa será de 34,0 mm.
Si para la segunda etapa se usa la correlación preferida M_{2} : M_{1} = 1 : 10, se obtiene la magnitud característica de la ranura de la rejilla cilíndrica del tranquilizador lineal = 3,4 mm; para comodidad de la ejecución, se puede redondear hasta 3,00 mm.
Se determina que el diámetro externo del tranquilizador lineal sea igual a 74,00 mm. Entonces sería conveniente, a igual longitud de la rejilla cilíndrica del tranquilizador lineal y longitud de la rejilla con láminas del tranquilizador lineal (= 99,0 mm), conformar la rejilla del siguiente modo: 46 ranuras, 3,0 mm de ancho, distancias entre ellas de aproximadamente 2,0 mm.
Para las magnitudes geométricas antes enumeradas de la primera y de la segunda etapa de la reducción del grado de turbulencia, las correlaciones de las superficies totales de las secciones de paso de las rejillas de los tranquilizadores respecto de la superficie total de las perforaciones para el aire del distribuidor, se ubicarán en intervalos óptimos y serán de la siguiente manera: para la primera etapa: \sumF_{1} : \sumF = 4,0; \sumF_{2} : \sumF = 6,0.
El equipo para realizar el procedimiento para obtener una corriente de aire homogénea actúa de la siguiente manera: la corriente de aire es presionada con el rodete 3 de tipo radial que es impulsado por el motor eléctrico 2, al canal espiralado 5 de la carcasa 4 del ventilador 1. Desde el canal espiralado 5, la corriente de aire se deriva mediante la desviación 6 a través de la rejilla con láminas 15 del tranquilizador lineal 14, en donde se realiza la primera etapa de la reducción del grado de turbulencia, y llega a la carcasa del mechero 8, donde se realiza la segunda etapa de la reducción del grado de turbulencia, cuando la corriente de aire pasa por la rejilla cilíndrica 23 del tranquilizador de tubo 22. Eventualmente se agrega un tranquilizador de circuito 26 en forma de una rejilla 27 provista de pequeñas perforaciones 28.
Después del tranquilizador de tubo 22 en el corte de salida de la rejilla cilíndrica 23 que es paralela al elemento de distribución 13, la corriente de aire se caracteriza por un alto grado de homogeneidad. La homogeneidad también se mantiene detrás de las perforaciones para el aire 31 en la zona de combustión del gas propelente.

Claims (10)

1. Procedimiento para obtener una corriente de aire homogénea por modificación de la estructura, en el cual la corriente de aire se presiona a través del rodete (3) de un ventilador (1) al canal espiralado (5) de la carcasa del ventilador (4) y desde allí se conduce a través de una desviación aproximadamente en ángulo recto (6) a una carcasa de mechero (8) dispuesta lateralmente, de la cual fluye a través de perforaciones para aire (31) a un elemento de distribución (13) en la zona de combustión de un soplete,
caracterizado por
una reducción del grado de turbulencia en al menos dos etapas, utilizando al menos dos de las siguientes tres etapas: primera etapa en la desviación (6) del canal espiralado (5) hacia la carcasa del mechero (8) un tranquilizador lineal (14), con preferencia en forma de una rejilla con láminas (15), segunda etapa en la carcasa del mechero (8) un tranquilizador de tubo (22), con preferencia en forma de una rejilla cilíndrica (23) abierta del lado frontal hacia el elemento de distribución (13), tercera etapa un tranquilizador de circuito (26) en forma de una rejilla (27) provista de pequeñas perforaciones (28) delante del elemento de distribución (13) que homogeneiza la corriente de aire.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque
la reducción en dos etapas del grado de turbulencia de la corriente de aire se realiza de acuerdo con las siguientes condiciones geométricas:
para la primera etapa:
M_{1} : M (1 \div 3) : (1 \div 15), con preferencia, M_{1} : M = 1 : 10;
\sumF_{1} : \sumF = 1 \div 8, con preferencia, \sumF_{1} : \sumF = 4;
para la segunda etapa:
M_{2} : M (1 \div 3) : (1 \div 15), con preferencia, M_{2} : M = 1 : 10;
\sumF_{2} : \sumF = 3 \div 12, con preferencia, \sumF_{2} : \sumF = 6;
M significa la magnitud máxima del grado de turbulencia al entrar en la primera etapa; M_{1} y M_{2} significan la magnitud máxima de los grados de turbulencia en las salidas de la primera etapa o la segunda etapa; \sumF significa la superficie total de las perforaciones para el aire del elemento de distribución; \sumF_{1} y \sumF_{2} son las superficies totales de las secciones de paso de las rejillas de los tranquilizadores de la primera etapa o de la segunda etapa.
3. Equipo para obtener una corriente de aire homogénea que comprende un ventilador (1) con un motor eléctrico (2), un rodete radial (3), una carcasa de ventilador (4) con un canal espiralado (5) y una desviación (6) orientada hacia el motor eléctrico, así como una carcasa de mechero (8) con una entalladura lateral (9) para la conexión de la desviación (6), un fondo posterior (10) con una abertura central (11) para una lanza de combustible (12) y un elemento de distribución opuesto (13) en forma de un disco provisto de perforaciones para el aire (31),
caracterizado porque
para la reducción en al menos dos etapas del grado de turbulencia están montadas en la desviación (6) al menos dos de las siguientes tres etapas: primera etapa como tranquilizador lineal (14), preferentemente en forma de una rejilla con láminas (15); segunda etapa en la carcasa de mechero (8) como tranquilizador de tubo (22) sujeto por simetría axial en forma de una rejilla cilíndrica (23) con ranuras preferentemente longitudinales (24), tercera etapa delante del elemento de distribución (13) como un tranquilizador de circuito (26) en forma de una rejilla (27) con pequeñas perforaciones (28).
4. Equipo de acuerdo con la reivindicación 3,
caracterizado porque
la rejilla cilíndrica (23) del tranquilizador de tubo (22) presenta aberturas de forma cualquiera, bajo la siguiente condición:
M'_{2} : M_{1} = (1 \div 3) : (1 \div 15), con preferencia, M'_{2} : M_{1} = 1 : 10;
\sumF'_{2} : \sumF = 3 \div 12, con preferencia, \sumF'_{2} : \sumF = 6.
M'_{2} significa la magnitud máxima de una perforación, \sumF'_{2} significa la superficie total de las secciones de paso de las perforaciones.
5. Equipo de acuerdo con la reivindicación 3,
caracterizado porque
la rejilla cilíndrica (23) del tranquilizador de tubo (22) presenta un tramo final cerrado (25).
6. Equipo de acuerdo con la reivindicación 3,
caracterizado porque
la rejilla cilíndrica (23) del tranquilizador de tubo (22) está sujeta firmemente al fondo (10) de la carcasa de mechero (8).
7. Equipo de acuerdo con la reivindicación 3,
caracterizado porque
la rejilla cilíndrica (23) del tranquilizador de tubo (22) está sujeta al elemento de distribución (13) y forma con él un grupo constructivo desmontable.
8. Equipo de acuerdo con la reivindicación 3,
caracterizado porque
la rejilla cilíndrica (23) del tranquilizador de tubo (22) forma junto con el elemento de distribución (13) una unidad de producción.
9. Equipo de acuerdo con la reivindicación 3,
caracterizado porque
en la rejilla cilíndrica (23) del tranquilizador de tubo (22) está dispuesto adicionalmente un reductor de. la presión del tubo en forma de rejilla (29) que es geométricamente similar a la rejilla cilíndrica (23) del tranquilizador de tubo (22).
10. Equipo de acuerdo con la reivindicación 9,
caracterizado porque
el reductor de la presión del tubo (29) está dispuesto fuera del tranquilizador de tubo (22).
ES00120625T 1999-10-08 2000-09-21 Procedimiento para obtener una corriente de aire homogenea en un soplete y equipo para su realizacion. Expired - Lifetime ES2214202T3 (es)

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