DE1450396A1

DE1450396A1 - Dichtverbindung fuer stroemungsfaehige Medien

Info

Publication number: DE1450396A1
Application number: DE19641450396
Authority: DE
Inventors: Warman Charles Harold
Original assignee: Research and Development Pty Ltd
Current assignee: Research and Development Pty Ltd
Priority date: 1963-08-09
Filing date: 1964-08-06
Publication date: 1968-11-14
Also published as: US3421652A; OA01139A

Description

Pat ent anmel dung

Research and Development PTY. Ltd.

c/- Flack and Flack, Chartered Accountants (Australien), A.M.P, Chambers, 25 William Street, Perth, Western Australia, Commonwealth of Australia

Dichtverbindung für strömungsfähige Medien.

Die Erfindung bezieht sich auf Dichtverbindungen bei strömenden Medien bzw. für flüssige oder gasförmige Medien, und zwar auf Diohtverbindüngen zwischen rohrförmigen Gliedern oder zwischen rohrförmigem und deckelartigem Glied oder zwischen Körper (Gehäuse) und Deckelgliedern.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Formen (Bilden) oder Erzeugen einer Dichtung vorzusehen, bei welchem die Verbindungsbolzen nicht direkt die Last oder die Kräfte tragen oder aufnehmen, welche danach streben, die Verbindung zu trennen (to part), so daß eine

von minimale (sehr geringe) Anzahl von Bolzen (z.B./zum Fest-

u> spannen, der Dichtverbindung dienender Schraubbolzen) ver

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wendet werden kann und so, daß die Verbindungen (Dichtverb indungen) schnell hergestellt und gelöst werden können, auch wenn die verbundenen Glieder (dicht miteinander veitrandenen, Glieder) von großer Dimension sind und

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Neue Unterlagen ffct 7 § 1 Ab* 2 *tr. 1 Salz 3 de* Ähderungsges. v. 4. P. ISflfcBlatt 2 -

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wenn die Kräfte (die von der Verbindung aufzunehmenden bzw, zu übertragenden Kräfte) oder die Last sehr groß sind, wie dies beispielsweise der Fall ist bei einer Bichtverbindung zwischen Körper (G-eliäuse) und Deckelgliedern von großen, Zentrifugalpumpen·

Sine andere Aufgabe ist es, ein Verfahren für das Formen oder Bilden einer geeigneten Dichtverbindung für den Gebrauch mit solchen Gliedern zu bieten (vorzusehen), die aus zerbrechlichen (spröden oder dgl,) Materialien bestehen oder konstruiert sind, in welchen. Bo&enbohrungen schwer

einzubohren .(einzudrehen) sind, bei welchen Ösen oder Ohren oder Fasen von ungenügender Stärke (Widerstandskraft) sind und bei welchen die Dichtflächen schwer zu bearbeiten (zu drehen) sind»

Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Methode oder ein Verfahren vorzusehen bzw. zu bieten, welches ein Dichtverbinden (Siegeln, "sealing") auch dann erlaubt, wenn beträchtliche Oberflächenirreguläritäten der Dichtungsflächen (Unebenheiten, t&igenauigkeiten der Dichtflächen) bestehen.

Noch ein weiteres Objekt (Aufgabe) der Erfindung ist es, eine Methode zu bieten, bei welcher der Mediums-Druck (Gas- oder Flüssigkeitsdruck) bzw, das Druokdifferential (bzw, die Druckdifferenz) quer durch die Verbindung danach strebt oder so wirkt, daß der Dichtungsdruck (Anpressung der dichtenden Elemente gegeneinander, "sealing pressure") des dichtenden bzw. verbindenden Materials gegen die Dichtflächen an den vereinigten Gliedern oder verbundenen Gliedern anwächst. _BAD

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Merkmale der Erfindung sind, daß die Methode eine koaxiale und relative axiale Lage "bzw. Lageeinstellung (location") der Glieder vorsieht und diesen gestattet, in jeder gegenseitigen relativen Winkellage (bzw.Verdrehlage) verbunden zu werden, also in einer beliebigen Verdreh- bzw. Winkellage um die Achse der Dichtverbindung oder der Verbindung.

Im Prinzip ("basically", Grundprinzip) umfaßt die Erfindung eine Methode des Bildens einer fliissigkeits- A oder gasdichten Verbindung zwischen mindestens zwei Gliedern, wobei jedes von zwei dieser zu verbindenden Glieder mit einem Flansch versehen ist, der eine ringförmige Spannoder Klemmfläche ("clamping face") an einer Seite und zwar entfernt (abgewandt) vom Flansch des anderen geflanschten Gliedes besitzt, wobei die genannten ringförmigen Spannoder Klemmflächen von der Achse nach außen koaxial und konvergent (nach außen kegelig oder konisch) sind (laufen), und wobei eine ringförmige verjüngte (kegelige, "tapered") Preß- oder Belastungsfläche ("loading face") mindestens an \ einem der genannten Flanschglieder vorgesehen ist und mit einer korrespondierenden gegenüberliegonden (opposing) Preß- oder Belastungsfläche (zusammenwirkt), die an einem anderen der au verbindenden Glieder vorgesehen ist, und wobei ein Spann- oder Klemmring, unterteilt in zwei oder mehr voneinander getrennte Segmente, vorgesehen ist, wobei die Segmente durch tangentiale Bolzen miteinander verbunden sind und eine nach innen weisende Ringnut besitzen, mit Anordnung der Seiten (Nutseitenwände) derselben so, daß

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daß sie ringförmige Flächen haben (bilden), die in bzw. an die Spann- oder Klemmflächen der Planschen passen ("matching"), wobei die genannten Seiten bzw. wobei der genannte Klenimring um die genannten Flanschen angeordnet sind bzw. ist (Klemmring bzw. dessen Segmente umgreifen die beiden Flanschen von außen und spannen dann die Flanschen gegeneinander) und wobei die genannten Bolzen alsdann angezogen ("tightened") werden, so daß sich die genannten Segmente im Umfang aneinander um die genannten Flanschen herum annähern bzw. zusammengezogen werden, wodurch die Flächen oder Oberflächen (Seitenwandflächen) der genannten Ringnut in die Spann- oder Iilemmflächen eingreifen und auf diese Axialkräfte ausüben, so daß sie also die genannten Flanschglieder gegeneinanderziehen, wobei die Bewegung der genannten Flanschglieder die genannten verjüngten Anpreßoder Hieß flächen ("loading faces") in gegenseitiges Eingreifen (Berühren) bringen, so daß sie hierbei die Glieder gegenseitig zentrieren und (bündig bzw. koaxial) ausrichten und hierbei gleichzeitig einen nachgiebigen Dichtring zusammenpressen, der in einem Ringraum oder Einsprang (einer eingedrehten Ringnut) zwischen den genannten Glieder eingelegt (eingeschlossen) ist. Je größer die Konvergenz der zusammenwirkenden Flächen (Spannflächen) der Klemmringsegmente und der Gegenflächen der Flanschen ist, um so größer ist, für ein gegebenes Anziehen der Klemmringbolzen, die Bewegung der Flanschen gegeneinander zwecks Zusammen drück ens oder Deformierens des Dichtrings, v/ob ei indessen die Konvergenz nicht diejenige (dasjenige Konvergenzmaß) überschreiten kann, bei welcher die zwischen den Flächen entstehenden Reibungskräfte

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das Zusammenziehen der Klemmringsegniente verhindern.

würden. Je kleiner die Konvergenz der miteinander in Eingriff befindlichen Flächen ist, umso kleiner ist die Last oder die Kraft von der Verbindung (diejenigen von der Verbindung herrührenden Kräfte), welche dirch die Klemmringbolzen aufgenommen wird (werden), aber umso kleiner ist auch die Annäherungsbewegung der Flanschen für ein J3CEC5HM gegebenes Anziehen der Bolzen (= eine bestimmte Bolzen-Eindrehgeschw'indigkeit). Man hat in

der Praxis gefunden, daß ein Konvergenzwinkel von zwi- I

sehen 15° und 30⁰ geeignet ist, den Gebrauch oder die Anwendung von sanftem ("Smooth", gemeint offenbar: Guß mit relativ glatter Oberfläche), aber unbearbeitetem Guß zu gestatten, also unbearbeitete Gußoberflächen als konvergierende und dichtende bzw. verbindende Flächen zu verwenden.

Der Dichtring aus irgendeinem geeigneten nachgiebig verformbaren Dichtmaterial, und zwar entweder von rundem oder jeglichem anderen, geeignetem Querschnittsprofil, ,

mag enthalten sein in einem geformten ("shaped", z.B. eingedrehten oder schon beim Gießen enstandenen.) Ringraum oder Binge insprung (Ringnut), gebildet durch die und zwischen den verbundenen oder gedichteten Gliedern und so angeordnet, daß er in seiner Querschnitts fläche reduziert wird und den Dichtring zwecks Erzeugens eines Dichtkontaktb (einer Dichtberührung) dfamit (mit den Gliedern) deformiert, wenn die Glieder durch die Spann- oder Klemmringsegaente gegeneinander gezogen werden. Die Gestalt des Querschnitts (Quersohnittsprofil) des Eingraums oder

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Eingeinsprungs (Ringnut) mag z.B. dreieckig oder keilförmig sein wie etwa so, daß Flüssigkeits- oder Gasdruck, der auf den Dichtring einwirkt und danach strebt, Flüssigkeit oder Gas zwischen dem Dichtring und den gedichteten (verbundenen) Gliedern hindurchzudrücken, den Dichtring dichter in dem "Stromabwärtsscheitel" des Einsprungs (Ringnut) zu zwingen (d.h· also: den Dichtring in den Keilwinkel der Ringnut hineinzudrücken), und so die Verbindung gegen Lecken zu dichten.

Bei einer Aus ftihrungs Variante der Erfindung ist jedes der beiden geflanschten Glieder versehen mit je einer ringförmigen Anpreß- oder Preßfläche, von denen mindestens eine verjüngt (kegelartig) ist, welche also dann, wenn die Glieder gegeneinander gezogen werden, auf eine korrespondierende gegenüberliegende Fläche eines dritten Gliedes angreift (sich anlegt) und eine Kraft ausübt, wodurch das genannte dritte Glied in Lage gebracht (ausgerichtet, zentriert) und geklemmt (fest- oder eingespannt) wird. Der Dichtring bei dieser Form der Erfindung ist in einem geformten Ringraum (Ringnut) oder Einsprang enthalten (beherbergt), der - gebildet durch und zwischen allen drei genannten Gliedern - so angeordnet ist, daß er (beim Anziehen der Bolzen) seine Querschnitts fläche reduziert und den Dichtring (also dessen. Querschnitts fläche) durch Berührung mit den Gliedern verformt, wenn diese durch die Klemmringsegmente gegeneinander gezogen werden»

Damit die ringförmigen Seitenwandflächen der Hut in den Klemmringsegmenten (Kreisbogen-Hut in jedem Segment)

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durchwegs über ihre Umfangslänge an den geflanschten Gliedern gleichmäßig tragen, wenn die Segmente nach innen bewegt "und die Glieder durch die Segmente aus einer Lage zusammengezogen werden, wo die äußeren Peripheriekanten der Klemmflächen der Glieder zuerst in Eingriff mit den Innenkanten der Seitenwandflächen der Mut treten, kann die Kurvatur (Kurvenverlauf) der genannten Innenkanten der genannten Seitenwandflächen im wesentlichen gleich gemacht sein wie die Kurvatur der Peripherien der Klemmflächen der Flanschen der Glieder, während die Kurvatur der Klemmringsegmente durch elastische Deformation größer wird, um einen uniformen Druck (gleichmäßige Pressung) durchwegs über die sich vergrößernden An- oder Eingriffsflächen der genannten Segmente mit den genannten Flanschen im wesentlichen aufrechtzuerhalten, wenn die Klemmringbolzen angezogen werden. Um den Klemmringsegmenten zu erlauben, ihre Kurvatur zu ändern, und zwar leicht durch elastische Deformation am Umfang, und um dennoch eine hohe Starrheit oder Widerstandskraft zum Widerstehen gegenüber dem Öffnen (Aufweiten, Aufspringen, "opening out") der Nut durch die axiale Trennkraft ("parting load") an der Verbindung zu gewährleisten, können die Seiten der Segmente radial geschlitzt oder diskontinuierlich geformt sein, zwecks Reduzierung des Yfiderstandsmoments gegenüber Biegen der Segmente in einer radialen Ebene.

Einige spezielle Ausführungsformen der Erfindung sind auf der Zeichnung gezeigt, und zwar zeigen im einzelnen: Fig. 1 einen axialen Teilschnitt einer Dichtverbindung zwischen zwei Rohrgliedern., 8 0 9 8 0 8/0517 ^BAD ORIGINAlatt 8 -

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Fig. 2 einen axialen Teilschnitt einer Dichtverbindung zwischen einem Körper (Gehäuse) und einem Deckelglied,

Fig. 3 einen Teilschnitt (Axialschnitt) einer Verbindung zwischen drei Gliedern,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie A-A der Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt, eine Verbindung im Begriff der Zusammenfügung zeigend,

Fig. 6 einen Teilschnitt gemäß Linie B-B der Fig.

Gleiche Teile sind durch die ganze Beschreibung der Zeichnung hindurch durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.

Wie in der Zeichnung dargestellt, ist ein Spann- oder Klemmring 1 in vier gleiche voneinander getrennte Segmente 2 unterteilt, die mit Augen oder Nasen (Ansätzen) 3 für Verbindungsbolzen 4 versehen sind, die geeignet sind, die Segmente um zwei benachbarte oder aneinanderliegende Flanschen 5 und 6 herumzuziehen, die jeweils an den Gliedern 7 und 8 gebildet oder angeordnet sind, zwischen welchen Gliedern 7 und 8 die Dichtverbindung gemacht werden soll. Die Flanschen 5 und 6 sind mit den ringförmigen Spann- oder Klemrnflachen ^ und 10 (eine Art Eing-Keilf lachen) versehen, wobei diese Flächen koaxial und in Sichtung nach außen von der Achse konvergent sind. Die Flanschen sind geeignet, in eine nach innen offene oder nach innen weisende Eingnut 11 der Klemmringsegmente 2 einzutreten, wobei die genannte Hingnut Seiten (Seitenwände) mit Ringflächen 12 und 13 (Wand-Eing-Keilf lachen 12 und I3) hat, welche an oder auf die Flanschklemmflachen (3pannflachen, Preßflächen)

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9 und 10 passen und welche geeignet sind, auf die genannten KLemmflächen 12,13 anzugreifen und eine Axialkraft auf diese auszuüben, so daß die Flanschen in axialer Richtung gegeneinander zusammengezogen werden, wenn die Klemmringsegmente (Spannringsegmente) in Eiolitung ihres Uffifanges aneinander genähert oder zusammengezogen werden, nämlich durch Festziehen (Anziehen) der Klemmringverbindungsbolzen 4_e Wenn die geflanschten Glieder zusammengezogen sind, dann berühren sich oder wirken zusammen verjüngte (kegelartige, "tapered«) Lastflachen (Anpreß- i

flächen.) 28 und 29, welche die Glieder 7 und 8 in gegenseitigem Bezug positiv ausrichten (koaxial einstellen, zentrieren), und (gegenseitig) festlegen.

Ein Dichtring 14, ursprünglich (in unbelastetem Zustande) von ringförmigem Querschnitt, b-estehend aus irgendeinem geeigneten nachgiebig verformbaren Material, ist in einem dreieckigen oder kantig (keilförmig) gestalteten (ringförmigen) Raum oder Binsprung 15 eingesetzt, der (15) vxHi bzw» »wischen den Gliedern 7 und 8 gebildet (geformt) ist, wobei der genannte Raum oder Einsprang (Biagreum 15) sich in seiner Querschnittsfläche (Profilfläehe reduziert und so den Dichtring 14 deformiert, so dafl also eine Diohtverbindung oder "Versiegelung" zwischen de» Glie&em gebildet wird, viqxkl diese sich gegenseitig . in der ta Jtg· 6 gezeigten Weise (Pfeile) nähern.

In der AusfUhrungsform der Dichtverbindung gemäß fig, 2 ist das Glied 7 *&* einer oberflächenbearbeiteten (^wTOaoM,ried*) oder sanft und akkurat (Präzisionsguß) gegossene» Terjtlagtea (kegelartigen) Eingbelastungs- oder 809808/0517 - Blatt 10 - bad ORIGINAL

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Preßfläche 16 versehen, welche die passende ("matching") verjüngte Ringbel<£stungs- oder Gegenpreß fläche I7 des Gliedes 8 berührt und mit dieser zusammenwirkt, wobei (koaxiales) Ausrichten und genaues In-Stellung-Bringen (Zentrieren etc. ) der genannten Glieder dann erzielt wird, wenn diese zusammengezogen werden.

In der Variante der Erfindung nach Fig. 3 is^ jedes der geflanschten Glieder 7 und 8 versehen mit je einer ringförmigen Preß- oder Belastungsflache^ etwa dea Flächen-18 und I9, welche mit ihnen gegenüberliegenden korrespondierenden Flächen 20 und 21 (also I9 mit 21, 18 mit 20) zusammenwirken, die jeweils am dritten Glied 22 sitzen, wodurch das genannte dritte Glied in Lage gebracht (zentriert, ausgerichtet) und festgeklemmt oder -gespannt wird, wenn die Glieder 7 und 8 gegenseitig zusammengezogen werden» Der Dichtring 14 wird, zusammengedrückt (komprimiert) und/oder deformiert, und swar in dem (im Querschnitt) dreieckigen Ringraum oder Ringeinsprung 23# der gebildet ist von und zwischen allen drei genannten Gliedern·

In der Diohtverb ladung gemäß der Funktions- oder Montage-Phase nach Fig· 5 und β ist die Kurvatur (Kurvenverlauf) der inneren Kanten 24 der Klemmringsegmente 2, Vevor die Bolzen (die Verbindungsbolzen 4) angezogen werden, im wesentlichen die gleiche wie der Kurvenverlauf der Peripherien 25 der PreB- oder Klemmflächen 9 und der geflanschten Glieder, Sobald die Verbindungsbolsieii 4 aber angezogen werden, bewegen sich die Spann- oder Klemmringsegmente 2 naoh innen, und wenn die geflansoitten Glieder ihre Endlage erreicht haben und die Verbindung, ^8AD O^RIG1NAL

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also, die Dicktverbindung, fertiggestellt ist, dann haben die inneren Kanten 24 der Klemmringsegmente die Lage und eine erhöhte Kurvatur (sind stärker gekrümmt),wie sie durch die gestrichelte Linie 26 in der Fig. 5 angedeutet ist.

In den Ausflihrungsformen der Verbindung gem» 1>3#4,5 und 6 sind die Seiten (oder Wände, Flanken) der Klemmringsegmente 2 durch etwa radiale Schlitze 27 unterbrochen, welche das Widerstandsmoment gegenüber Biegen der Segmente in einer radialen Ebene verringern und es * diesen erlauben, leichter ihren Kurvenverlauf zu ändern, wenn sie durch die Klemmringverbindungsbolzen 4 nach innen gezogen werden.

Die Konvergenz der Preß- oder Klemmflächen 9 und 10 kann, bezüglich einer Ebene, die senkrecht auf der Achse der Verbindung steht, auch anders als gleichmäßig verteilt oder unterteilt sein oder verlaufen ("be otherwise than equally shared")· Also ist, wie in Fig. 1 gezeigt, die Preß- oder Klemmfläche 9 parallel zu einer Ebene, die senkrecht ist zur Achse der Verbindung, und die gesamte Konvergenz ist vorgesehen bzw. gebildet (nur) durch die Klemmfläche 10. Wenn die Konvergenz der Preß- oder Klemmflächen nicht gleich oder nicht gleich veiteilt ist, dann ist es von Vorteil, die Mittellinien der Klemmringsegmente-Verbindungsbolzen 4 asymmetrisch in Richtung zu derjenigen Seite des Klemmrings anzuordnen, die diejenige Fläche (z.B.10, Fig.1) besitzt, welche die größere Konvergenz hat, und in idealer Weise, wie in Fig. 1 gezeigt, sollten die Bolzen-Iuittellinien in derjenigen senkrecht

Achse dpr Vr rb d η rinn f H^oivion ^bn-o_fi ΐί_οη·_ο11 BAD ORIGINAL

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die Resultierende der Kräfte enthält, die zwischen den Berührungsflächen der geflanschten Glieder und der Klemmringsegmente wirken.

Während die nach der Tdeschriebenen Methode zu verbindenden Glieder im allgemeinen von Ringform sind oder sein werden und die "Verbindungs-Preß- und Klemmflächen ebenso, ist aber die erfindungsgemäße Methode auch anwendbar auf nicht ringförmige Glieder, so beispielsweise für rohrförmige Glieder, Deckel- und Gehäusetypglieder von elliptischer Gestalt.

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Claims

Patentansprüche

1. Flüssigkeits- und/oder gasdichte Klemmschellenverbindung zwischen rohrförmigen Körpern mit

Endbunden, wobei die Endbunde nach außen konver- *

gierende, ringförmige Klemmflächen aufweisen und ein aus mindestens zwei Segmenten gebildeter, mit Hilfe tangentialer Spannschrauben verbundener Spannring vorgesehen ist, der die Endbunde der rohrförmigen Körper umgreift und deren Klemmflächen zugeordnete, ringförmige Flächen aufweist und ein durch die Klemmwirkung zusammendrückbares Dichtungsteil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der rohrförmigen j Körper eine ringförmige, konische Anlagefläche aufweist, die einer entsprechenden, an einem weiteren, mit dem genannten zu verbindenden rohrförmigen Körper vorgesehenen konischen Anlagefläche zugeordnet ist, wobei sich die Klemmflächen im Abstand von den Anlageflächen befinden derart, daß die in Eingriff befindlichen konischen Anlageflächen eine genaue Zentrierung rohrförmiger Körper bewirken.

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des

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2. Klemmsehellenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der miteinander zu verbindenden rohrförmigen Körper eine ringförmige, konische Anlagefläche aufweist.

3. Klemmsehellenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der rohrförmigen Körper eine ringförmige Anlagefläche aufweist, wobei mindestens eine der Anlageflächen konisch ausgebildet ist und entsprechende, zugeordnete Anlageflächen an einem dritten Körper vorgesehen sind, der zwischen den mit Endbunden versehenen rohrförmigen Körpern eingespannt ist.

4. Klemmsehellenverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die aneinanderliegenden Anlageflächen sich im axialen Abstand von den beiden ringförmigen Klemmflachen befinden.

5» Klemmsehellenverbindung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß mindestens zwei aneinanderliegende Anlageflächenpaare sich in axialem Abstand von einer Seite der beiden ringförmigen Klemmflächen befinden.«

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