透平压缩机机组检修小结课件.ppt

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1、2008年大检修总结报告 大机组经验交流,合成氨车间第四检修小组 2008.8,第一部分:压缩机,优点:(1)排气量大,气体流经离心压缩机是连续的,其流通截面积较大,且叶轮转速很高,故气流速度很大,因而流量很大。(2)结构紧凑、尺寸小。它比同气量的活塞式小得多;(3)运转平稳可靠,连续运转时间长,维护费用省,操作人员少;(4)不污染被压缩的气体,这对化工生产是很重要的;(5)转速较高,适宜用蒸汽轮机或燃气轮机直接拖动。缺点:(1)单级压力比不高,不适用于较小的流量;(2)稳定工况区较窄,尽管气量调节较方便,但经济性较差,离心式压缩机的特点,离心压缩机,转子:主轴,固定在主轴上的叶轮、轴套、联轴

2、节、推力盘及平衡盘等。,定子:气缸,其上的各种隔板以及轴承等零部件,如扩压器、弯道、回流器、进气室、排气蜗壳。,驱动机,转子高速回转,叶轮入口产生负压(吸气),气体在流道中扩压,气体连续从排气口排出,离心式压缩机的组成,气体的流动过程,离心式压缩机的典型结构,1吸入室;2主轴;3叶轮;4固定部件;5机壳;6轴端密封;7轴承;8排气蜗壳;,主要部件包括:主轴、叶轮、扩压器、弯道、回流器、推力盘、平衡盘、联轴器、进气室、排气室等。,离心式压缩机的主要部件,主轴:主轴的作用是支持旋转零件及传递扭矩。叶轮:气体进入叶轮后,在叶片的推动下跟着叶轮旋转,叶轮对气流作功,增加了气流的能量,因此气体流出叶轮时

3、的压力能和速度能均有所增加。扩压器:气体从叶轮流出时的速度很高,为了充分利用这部分速度能,在叶轮后设置流通截面逐渐扩大的扩压器,以便将速度能转变为压力能。弯道:为了把扩压器后的气流引导到下一级的叶轮去进行压缩,在扩压器后设置了使气流由离心方向改为向心方向的弯道。,回流器:回流器是使气流以一定的方向均匀进入下一级叶轮进口的通道,回流器中一般装有导叶。推力盘:推力盘的作用是将平衡盘剩余的轴向力传递给止推轴承,其工作面为端面。通常推力盘与轴采用过盈配合并用键固定。平衡盘:平衡盘位于末级叶轮之后,用来平衡转子所受的轴向力离心压缩机转子产生轴向力的方向是由叶轮的背面指向叶轮的入口联轴器:联轴器是用来联接

4、不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转以传递扭矩的零件。进气室:进气室的作用是将气体从进气管中引至叶轮入口。排气室:又叫排气蜗壳,其作用是汇集由扩压器或叶轮内排出的气体,以便引至机外管网系统。,平衡盘,联轴器,止退盘,压缩机叶轮随主轴旋转时,气体由吸气室沿轴向进入叶轮,叶片推动气体高速向外圆流动,在离心力的作用下提高了气体的压力。高速气流离开叶轮后,立即进入扩压器流道内,在扩压器内随着流道截面的扩大,气体流速被降低,动能进一步转化为压力能。气流从扩压器进入弯道,气流方向由离心流动变为向心流动,再经回流器进入下一级叶轮(弯道和回流器主要起导向作用),重复上述流动过程这样一级接一级,直至

5、末级叶轮的出口,然后直接通向排气蜗壳,最后气体流向机外。,离心式压缩机的工作原理,级:,段:,缸:,列:,由一个叶轮与其相配合的固定元件所构成。,以中间冷却器作为分段的标志。,一个机壳称为一缸,多机壳称为多缸。,指压缩机缸的排列方式,一列可由一至几个缸组成。,离心式压缩机的常用术语,“级”是离心式压缩机的基本单元,从级的类型来看,一般可分为中间级(图a): 由叶轮、扩压器、弯道、回流器组成;首级(图b): 由吸气管和中间级组成;末级(图c): 由叶轮、扩压器、排气蜗壳组成;,级的典型结构,图a,图b,图c,离心式压缩机的压缩比一般都在3以上,有的高达150,甚至更高。离心式压缩机的单级压缩比,

6、较活塞式压缩机的单级压缩比低,所以一般离心式压缩机多为多级串联式的结构。考虑到结构的紧凑性与机器的安全可靠性,一般主轴不能过长。对于要求高增压比或输送轻气体的机器需要两缸或多缸离心压缩机串联起来形成机组。 为了降低气体温度,节省功率,在离心压缩机中往往采用分段中间冷却的结构,而不采用汽缸套冷却。各段由一级或若干级组成,段与段之间在机器之外由管道连接中间冷却器。,压缩机采用多级串联和多缸串联的必要性,应当指出,分段与中间冷却不能仅考虑省功,还要考虑下列因素: 1)被压缩介质的特性属于易燃、易爆则段出口的温度应低一些;对于某些化工气体,因在高温下气体发生不必要的分解或化合变化,或会产生并加速对机器

7、材料的腐蚀,这样的压缩机冷却次数必需多一些。 2)用户要求排出的气体温度高,以利于化学反应(由氮、氢化合为氨)或燃烧,则不必采用中间冷却,或尽量减少冷却次数。 3)考虑压缩机的具体结构、冷却器的布置、输送冷却水的泵耗功、设备成本与环境条件等综合因素。 4)段数确定后,每一段的最佳压缩比,可根据总耗功最小的原则来确定。,离心式压缩机转子的临界速度,n2nc1,为了确保机器运行的安全性,要求工作转速远离第1、2阶临界转速,其校核条件是,对于刚性转子 n0.75nc1,对于柔性转子 1.3nc1n0.7nc2,为了防止可能出现的轴承油膜振荡,工作转速应低于二倍的第一阶临界转速,即,叶轮是离心压缩机中

8、唯一对气体作功的部件,且是高速回转部件,所以对叶轮的设计、材料和制造要求都很高,对叶轮的要求主要是: 可以提供尽可能大的能量头; 叶轮及与之匹配的整个级的效率比较高; 所设计的叶轮型式能使各级及整机的性能稳定工况区比较宽; 叶轮的强度及制造质量符合要求。,对叶轮的要求,1、离心式叶轮 闭式叶轮 半开式叶轮 双面进气叶轮2、按叶片弯曲形式(叶片出口角度2A )后弯叶片:弯曲方向与叶轮旋转方向相反,级效率较高, 2A90。径向叶片:2A90,工作稳定范围较宽,最常用。前弯叶片:弯曲方向与叶轮旋转方向相同,2A90,效 率低,稳定工作范围较窄,用于部分压缩机。3、按制造工艺 铆接叶轮、焊接叶轮、精密

9、铸造叶轮、钎焊叶轮和电蚀加工叶轮,叶轮的典型结构,闭式叶轮,半开式叶轮,双面进气式叶轮,叶轮,性能,不同形式叶轮的性能比较,叶轮有铆接、焊接、精密铸造、钎焊和电蚀加工等制造方法。,叶轮的几种加工方法,下页图为闭式叶轮侧面的受力情况。向右的轴向力由F0和F1组成,其中,向左的轴向力为F2,故叶轮总的向左的轴向推力为,闭式叶轮产生轴向推力的原因,叶轮的各种排列方式如下图所示,图(a)是叶轮顺排,转子上各叶轮轴向力相加;图(b)和带有中间冷却器的图(c)是叶轮对排,可使转子上的轴向力相互抵消,总轴向力大大降低。,(1) 叶轮对排,图(a) 图(b) 图(c),轴向推力的平衡措施,在轮盘背面加几条径向

10、筋片,如图所示,相当于增加一个半开式叶轮。使间隙中的流体旋转角速度增加一倍,从而使离心力增加,压力减小图中e、i、j线为无筋时的压力分布;,(2)叶轮背面加筋,而e、i、h为有筋时的压力分布。可见靠内径处的压力显著下降,故使叶轮轴向力减少,这种措施对输送流体密度较大的高压压缩机,减小叶轮轴向力比较有效。,如左图所示,在末级叶轮之后的轴上安装一个平衡盘。并使平衡盘的另一侧与吸气管相通,靠近平衡盘端面安装梳齿密封,可使转子上的轴向力大部分被平衡掉。平衡盘是最常用的平衡轴向推力的措施。,(3)采用平衡盘(亦称平衡活塞),平衡盘,滑动轴承的工作原理,这种轴承由几块圆弧形瓦块组成,可以是对称的,也可是不

11、对称的,每段都有较大的偏心,且油楔数更多,因轴颈受多方油楔的作用,故抑振性能较好。,(1)多油叶轴承,几种常见的轴承,如图所示,这种轴承的抑振性能与多油叶轴承相似,但由于油楔的不对称性,故只允许轴颈单向转动。,(2)多油楔轴承,(3)可倾瓦轴承,这种轴承由多块可以绕支点偏转的活动瓦块组成。这是目前认为抑振性能最好的轴承。它不仅油楔数多,且当外部发生变化使轴颈中心瞬时离开平衡位置时,由于瓦块可以绕支点偏转能够自动调整到平衡位置,使其不存在维持振荡的因素,因而稳定性很好。,向心轴承,止推轴承的工作原理与径向轴承类似,也是由转子上转动的推力盘与轴承上几块扇形面形成的收敛油楔动压力来平衡转子的轴向推力

12、载荷。如图所示:,(4)垫块式止推轴承,推力轴承,流体机械既有静密封又有动密封。动密封是防止机器在运转期间和停转期间流体向外或向内泄露的构件。动密封主要是旋转轴的密封。旋转轴密封又有接触式密封和非接触式密封两种主要类型。,压缩机中常见的密封形式,迷宫密封也称为梳齿型密封,是一种非接触型密封。主要用于离心压缩机级内轮盖密封、级问密封和平衡盘密封上。在压力较低,且允许流体少量流出时,也可作为轴密封(轴与壳体问的密封)使用。迷宫密封的结构用的较多的是以下几种:平滑形、曲折形、台阶形、径向排利的迷宫密封还有一种新型的迷宫密封叫蜂窝形迷宫密封,迷宫密封,迷宫密封是利用节流原理使气体每经过一个齿片,压力就

13、下降一次,经过一定数量的齿片后就形成较大的压降,实质上迷宫密封就是给气体的流动以压差阻力,从而减小气体的通过量。,迷宫密封的工作原理,平滑行迷宫密封,曲折形迷宫密封,台阶形迷宫密封,径向排列的迷宫密封,蜂窝形迷宫密封,迷宫密封,从右图中可以看出,由于叶轮出口压力大于进口压力,级出口压力大于叶轮出口压力,在叶轮两侧与固定部件之间的间隙中会产生漏气,而所漏气体又随主流流动,造成膨胀与压缩的循环,每次循环都会有能量损失。该能量损失不可逆的转化为热能为主流气体所吸收。,漏气损失,1一浮环 2一L型固定环 3一销钉 4一弹簧5一轴套 6一挡油环 7一甩油环 8一轴9一高压侧预密封梳齿 10一梳齿座 11

14、一高压侧回油孔 12一空腔 13一进油孔 14一低压侧回油空腔,浮环油膜密封,浮环油膜密封的工作原理,密封油注入密封腔之后,向内浮环里侧和外浮环外侧泄露,由于转子处于高速旋转之中,流入浮环间隙内的密封油,在旋转轴的作用下,形成了具有一定承载能力的油膜,该油膜一方面将浮环抬起,使浮环与轴颈间实现液体润滑,从而减轻摩擦、降低磨损。另一方面,由于油膜充满整个浮环间隙,所以可以阻止气体介质的外漏,起到了密封的作用,因此,该油膜也称密封油膜。 经内浮环间隙流至内浮环空腔的密封油与密封气的混合物,沿密封油内回油管路,流至油气分离器,分离后的油返回油箱,气体放空或放火炬。进外浮环间隙流至外浮环空腔的密封油,

15、由此空腔直接流回油箱。,浮环密封,机械密封是一种流体旋转机械的轴封装置,又叫端面密封。由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力或磁力的作用及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄露的装置。 机械密封主要由三部分组成: 第一部分是由动环和静环组成的密封端面,有时也称为摩擦副。 第二部分是由弹性元件为主要零件组成的缓冲补偿机构,其作用是使密封端面紧密贴合。 第三部分是辅助密封圈,其中有动环密封圈和静环密封圈。,机械密封,机械密封由静环1、动环2、弹性元件3、弹簧座4、紧定螺钉5、动环密封圈6和静环密封圈8等元件组成,防转销7固定在压盖9上以防止静环转动。动环和静止环往往

16、还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿环。,轴通过传动座和推环,带动动环旋转,静环固定不动,依靠介质压力和弹簧力使动静环之间的密封端面紧密贴合,阻止了介质的泄露。摩擦副表面磨损后,在弹簧的推动下实现补偿。为了防止介质通过动环与轴之间泄露,装有动环密封圈,而静环密封圈则阻止了介质沿静环和压盖之间的泄露。 机械密封中流体可能泄漏的途径有如图中的A、B、C、D四个通道。,机械密封的工作原理,C、D泄漏通道分别是静环与压盖、压盖与壳体之间的密封,二者均属静密封。 B通道是动环与轴之间的密封,当端面摩擦磨损后,它仅仅能追随补偿环沿轴向作微量的移动,实际上仍然是一个相对静密封。静密封元件最常

17、用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈结构。 A通道则是动环与静环的端面彼此贴合作相对滑动的动密封,它是机械密封装置中的主密封,也是决定机械密封性能和寿命的关键。为了使密封端面间保持必要的润滑液膜,必须严格控制端面上的压强,压强过大,不易形成稳定的润滑液膜,会加速端面的磨损;压强过小,泄漏量增加。所以一定要保证端面压强在适当的范围之内。,机械密封,机械密封的几种形式,a)平衡式 b)非平衡式,a)内置式 b)外置式,a)静止式 b)旋转式,a)单端面式 b)轴向双端面式 c)径向双端面密封,旋转脱离,压缩机的喘振,离心式压缩机喘振的机理,离心压缩机的性能曲线不能达到流量为零的点。当流量减小到某一值

18、(最小流量Qmin)时,离心压缩机就不能稳定工作,发生强烈震动及噪音,这种不稳定工况称为“喘振工况”,Qmin称为“喘振流量”。压缩机性能曲线的左端只能到Qmin。,离心式压缩机性能曲线,喘振造成的后果是很严重的,它不仅使压缩机的性能恶化,压力和效率显著降低,机器出现异常的噪声、吼叫和爆音,而且使机器出现强烈的振动,致使压缩机的轴承、密封遭到损坏,甚至发生转子和固定部件的碰撞,造成机器的严重破坏。,离心式压缩机喘振的危害,操作者应具备标注喘振线的压缩机性能曲线,随时了解压缩机工况点处在性能曲线图上的位置。为偏于运行安全,可在比喘振线的流量大出5-10的地方加注一条防喘振线,以提醒操作者注意。降

19、低运行转速,可使流量减少而不致进人喘振状态,但出口压力随之降低。在压缩机出口设置旁通管道,如生产中必须减少压缩机的输送流量时,让多余的气体放空,或经降压后仍回进气管,宁肯多消耗流量与功率,也要让压缩机通过足够的流量,以防进入喘振状态。,离心式压缩机防喘振的措施,在首级或各级设置导叶转动机构以调节导叶角度,使流量减少时的进气冲角不致太大,从而避免发生喘振。在压缩机进口安置温度、流量监视仪表,出口安置压力监视仪表,一旦出现异常或端振及时报警,最好还能与防喘振控制操作联功d4与紧急停车联动。运行操作人员应了解压缩机的工作原理,随时注意机器所在的工况位置,熟悉各种监测系统和调节控制系统的操作,尽量使机

20、器不致迅人喘损状态。一日进人喘振应立即加大流量退出喘振或市即停机。停机后,应经开缸检查确无隐患,方可再开动机器。,压缩机的调节方法,压缩机与管网联合工作时,应尽量运行在最高效率工况点附近。在实际运行中,为满足用户对输送气流的流量或压力增减的需要,就必需设法改变压缩机的运行工况点。实施改变压缩机运行工况点的操作称为调节。下面是几种压缩机的常用调节方法:,1 压缩机出口节流调;2 压缩机进口节流调节;3 采用可转动的进口导叶调节(又称进气预旋调节);4 采用可转动的扩压器叶片调节;5 改变压缩机转速的调节;6 联合采用两种或多种方式调节;,第二部分:汽轮机,高温高压的蒸气,经入口管进入汽轮机内,蒸

21、汽在机内叶轮处膨胀做功,焓值下降,温度压力均有所下降,把蒸汽的热能、压力能转化为汽轮机转子转动的机械能,通过联轴器,带动从动机旋转。,汽轮机的工作原理,1、按工作原理:冲动式汽轮机、反动式汽轮机、冲动和反动组合式汽轮机;2、按热力特性:凝汽式汽轮机、背压式汽轮机、调节抽汽式汽轮机、抽汽背压式汽轮机、中间再热式汽轮机;3、按主蒸汽参数:低压汽轮机、中压汽轮机、高压汽轮机、超高压汽轮机;4、按汽流方向:轴流式汽轮机、辐流式汽轮机;,汽轮机的分类,汽轮机主要由三部分组成: 静止部分、转动部分、支承部分静止部分(固定件): 静止部分包括基础、台板(机座)、速关阀、调速气门(喷嘴)、汽缸、隔板、隔板套、

22、汽封等。支撑部分(轴承) : 汽轮机采用的轴承有径向支撑轴承和推力轴承两种。一般单轴汽轮机的一端采用径向支撑轴承,也称主轴承,另一端采用径向推力联合轴承。,汽轮机的组成,转动部分(转子) : 汽轮机转动部件的组合体称为转子,它由主轴、叶轮(转鼓)、动叶片、联轴器及装在主轴上的其它零件组成。,汽轮机转子,汽轮机静叶片,汽轮机动叶片,透平止推盘,透平止推轴承,透平径向瓦块,透平径向轴承,汽轮机的密封,汽轮机通汽部分的动、静部分之间,为了防止碰擦,必须留有一定的间隙。而间隙的存在必将导致漏汽,使汽轮机的经济性下降。为了解决这一矛盾,在汽轮机动、静部件的有关部位设有密封装置,通常称为汽封。目前汽轮机所

23、采用的汽封大多为迷宫式密封。较广泛采用的是梳齿形迷宫密封。,汽轮机的迷宫密封,汽轮机的速关阀,速关阀是主蒸汽管网和汽轮机的主要关闭机构,在汽轮机运行中当出现事故时,它能在最短的时间内切断进入汽轮机的主蒸汽。,1主阀碟 2卸载阀 3蒸汽滤网 4导向套筒 5阀盖 6汽封套筒 7阀杆 8专用螺栓 9螺母 10油缸 11压力表接口 12试验活塞 13活塞 14弹簧 15弹簧座 16活塞盘 17挡盘 18阀座 D蒸汽入口 E速关油 F启动油 H试验油 K漏汽 T1回油 T2漏油,速关阀的工作原理,启动油F通至活塞(13)右端,活塞在油压作用下克服弹簧(14)力被压向活塞盘(16),使活塞与活塞盘的密封面

24、相接触,之后速关油E通入活塞盘左侧,随着活塞盘后速关油压的建立,启动油开始有控制的泄放,于是活塞盘和活塞如同一个整体构件在两侧油压差作用下,持续向右移动直至被试验活塞(12)限位,由于阀杆右端是与活塞盘连接在一起,所以在活塞盘移动的同时速关阀也就随之开启。,调节汽阀,调节汽阀的作用是按照控制单元的指令改变进入汽轮机的蒸汽流量,以使机组受控参数(功率或转速、进汽压力、背压等)符合运行要求。 调节汽阀主要由调节阀、传动机构和油动机三部分组成。 调节阀包括阀杆、阀梁、阀碟及阀座等。 传动机构由支架和杠杆组成。,杠杆连接板阀盖汽缸进汽室阀梁阀碟衬套阀座阀杆下导向套筒托架上导向套筒支架弹簧组件油动机,油

25、动机,油动机是调节汽阀的执行机构,它将由放大器或电液转换器输入的二次油信号转换为有足够作功能力的行程输出以操纵调节阀,控制汽轮机进汽。 油动机主要由油缸、错油门、连接体和反馈机构组成。,1.拉杆2.调节螺栓3.反馈板4.活塞杆5.油缸6.活塞7.连接体8.错油门9.反馈杠杆10.调节螺钉11.调节螺母12.弯角杠杆13.杆端关节轴承,油动机,14 错油门弹簧 15 推力球轴承 16 转动盘 17 滑阀体 18 泄油孔 19 调节阀 20 放油孔 21 调节阀 22 喷油进油孔 23 测速套筒 24 喷油孔 25 上套筒 26 中间套筒 27 下套筒 C 二次油 P 动力油 T 回油,错油门,油

26、动机,1 手柄 2 滑阀凸肩 3 滑阀 4 活塞 5 套筒 6 壳体 7 弹簧 8 滑阀凸肩 9 滑阀凸肩10 套筒11 节流孔板12 销13 销轴14 挂钩 P 压力油 E 速关油 H 试验油或复位油 T 回油,危及遮断油门,当汽轮机在运行过程中出现故障时,危急遮断油门泄放速关油引发速关阀和调节汽阀快速关闭而迫使机组紧急停机。 油门在正常工作状态下,压力油由接口P经节流孔板(11)进入油门的速关油控制腔,由于凸肩(2)的油压作用面积小于凸肩(8)的油压作用面积,使滑阀上的油压力克服弹簧(7)的力,将凸肩(8)压在套筒(5)的密封面上,因此建立正常油压的速关油经接口E供至速关油路。 如果危急保

27、安装置前的油压下降,滑阀将被弹簧推向衬套的端面,切断进油,同时将速关油与回油口接通,泄去速关油,使速关阀迅速关闭。,危及遮断油门的工作原理,当发生下述情况或操作时,滑阀产生位移而泄放速关油:1、手动停机。揿下手柄,拨动挂钩逆时针方向偏转,拉动滑阀左移,油路切换过程同前。2、轴位移保护动作。当汽轮机转子轴向位移0.6mm时,转子上的轴位移凸肩撞击挂钩的爪引发与上述相同的动作。若汽轮机转子上没有轴位移凸肩,则无此项作用。3、速关油失压。当速关油压力0.28Mpa时,滑阀上的油压不足以克服弹簧作用力,于是滑阀被推向左端而泄放速关油。,联轴器,联轴器又叫靠背轮或对轮,用来连接各个转子。在多缸汽轮机中,

28、如果几个转子合用一个推力轴承,则联轴器还将传递轴向推力。 联轴器一般有三种形式:刚性联轴器、半挠性联轴器及挠性联轴器。 目前,应用较多的联轴器为:齿式联轴器和膜片式联轴器。,膜片式联轴器的典型结构如下图。其弹性元件为一定数量的很薄的多边环形(或圆环形)金属膜片叠合而成的膜片组,在膜片的圆周上有若干个螺栓孔,用铰制孔用螺栓交错间隔与半联轴器相联接。这样将弹性元件上的弧段分为交错受压缩和受拉伸的两部分,拉伸部分传递转矩,压缩部分趋向皱折。当机组存在轴向、径向和角位移时,金属膜片便产生波状变形。 这种联轴器结构比较简单,弹性元件的联接没有间隙,不需润滑,维护方便,平衡容易,质量小,对环境适应性强,但

29、扭转弹性较低,缓冲减振性能差,主要用于载荷比较平稳的高速传动。,膜片式联轴器,膜片式联轴器,齿式联轴器由两个带有内齿及凸缘的外套筒3和两个带有外齿的内套筒1所组成。两个内套筒1分别用键与两轴联接,两个外套简3用螺栓5联成一体,依靠内外齿相啮合以传递转矩。由于外齿的齿顶制成椭球面,且保证与内齿啮合后具有适当的顶隙和侧隙,故在传动时,套筒1可有轴向和径向位移以及角位移。又为了减少磨损,可由油孔4注入润滑油,并在套筒1和3之间装有密封圈6,以防止润滑油泄漏。 齿式联轴器中,所用齿轮的齿廓曲线为渐开线,啮合角为20,齿数一般为3080,材料一般用45号钢。这类联轴器能传递很大的转矩,并允许有较大的偏移量,安装精度要求不高;但质量较大,成本较高。,齿式联轴器,齿式联轴器,谢 谢 大 家 !,

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