17-17螺杆式空压机机与21-17螺杆式空压机机哪个干活快

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这得看你用多少个气了,如果17立方的气够用,那21个立方也快不了!
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节目制作经营许可证京字670号
京公网安备号
药品服务许可证(京)-经营-求矿山空气压缩设备??_活塞_百科问答
求矿山空气压缩设备??
提问者:周浩博
矿山空气压缩设备
第一节 概述
空气压缩设备是指压缩和输送气体的整套设备。包括空气压缩机(简称空压机)、输气管路和附属设备等。
压缩空气是重要的动力源,驱动气动凿岩机、风钻、锚喷机等风动机械工作。
目前,在我国矿山主要使用L系列活塞式空压机。这种机型是我国60年代的产品,用以取代卧式和立式老型号空压机。80年代初期,我国引进了新技术,贯彻执行国际标准,使我国活塞式空压机有了长足的进步,研制出井下用的无基础空压机,同时改进了L型空压机,提高了易损件的寿命和设备的安全性,降低了机器的噪声,特别是在比功率方面已经达到或接近世界先进水平。
一、矿山空压机站的组成
矿山空压机站主要包括:空压机、电动机及电控设备、冷却泵站、附属设备、管路等,如图17-1示。
二、空压机的分类
空压机按工作原理可分为容积型和速度型两种。容积型空压机是利用减小空气体积,提高单位体积内气体的质量,来提高气体的压力的;速度型空压机是利用增加空气质点的速度,提高气体的压力的。
容积型空压机又可分为活塞式、螺杆式、滑片式三种;速度型又可分为离心式和轴流式两种。我国矿山普遍使用活塞式空压机(又称往复式空压机),近年来少数矿井也使用螺杆式空压机。在压缩空气消耗量特别大的矿山,也有使用离心式空压机的。
本章将以活塞式空压机为重点,介绍其工作原理、结构特点、附属设备。活塞式空压机的分类见图17-2。
(1)按气缸中心线的相对位置分,可分为立式、卧式、角式三种。立式是指气缸中心线与地面垂直仁见图17-2(a),(e)I;卧式是指气缸中心线与地面平行〔见图17-2(f),(8)7;角式是指气缸中心线彼此成一定角度。由于相交的角度不同,角式又可分为V型【见图17-2(b) 】,L型【图17-2(d) 】,W型[见图17-2(c) ]
(2)按压缩级数分,可分为单级、双级、多级三种。
(3)按活塞往复一次作用次数分,可分为单作用、双作用。(4)按冷却方式分,可分为水冷式、风冷式。
三、活塞式空压机的工作原理
如图17-3所示,电动机转动时,通过曲柄和连杆机构,将转动变为活塞的往复运动。
当活塞从气缸的左端向右运动时,活塞左侧将呈现真空状态,外界空气推开吸气阀进入气缸,随活塞的移动空气将充满气缸,这个过程叫做吸气过程。当活塞返回运动的瞬间,吸气阀自动关闭,气缸内的空气被封闭,随活塞的运动,气缸容积逐渐减小,空气被压缩压力逐渐提高,这个过程叫做压缩过程。当空气压力增大到一定值时,排气阀打开,压缩空气经排气阀进入排气管,直到活塞移动到气缸的左端为止,压缩空气被全部排出,这个过程叫做排气过程。活塞在气缸内往复运动一次称为一个循环,移动的距离叫行程。活塞式空压机是利用往复运动的活塞与气缸壁面构成的容积变化进行工作的,所以属于容积型空压机。
第二节活塞式空压机的工作循环
一、活塞式空压机的性能参数
(一)排气量
在单位时间内测得空压机排出的气体体积数,然后换算到空压机吸气状态下的体积数,称为空压机的排气量。用符号V表示,单位 /min。
(二)排气压力
空压机出口的压力称为空压机的排气压力,用相对压力度量(理论计算时采用绝对压力)。以符号p表示,单位Pa。
(三)吸、排气温度
空压机吸入气体与排出气体的温度。用符号和表示,单位K。
(四)比功率
当吸人的空气为标准状态时,其轴功率与排气量之比称为空压机的比功率。用符号表示,单位kW/ /min。
二、一级活塞式空压机的工作循环
(一)一级活塞式空压机的理论工作循环
空压机工作时,空气状态的变化是很复杂的,为讨论问题方便,做如下假设:
(1)在吸、排气过程中,气体状态分别与吸、排气管内的气体状态相同,在吸、排气过程中压力保持不变;
(2)气缸内没有余隙容积,密封良好,气阀关闭及时;
(3)在压缩过程中,压缩规律保持不变。
符合上述三点假设条件的循环称为理论工作循环。
空压机的理论工作循环可以用示功图表示,图17- 4所示为一单作用气缸的理论示功图。
1.吸气过程
活塞自气缸的左端向右移动时,吸气阀开启,吸气管中的气体以P,的压力进入气缸,依据假设条件,吸气压力不变,在示功图上用一水平直线O-1表示吸气过程中压力与容积的变化规律。如果活塞的面积为A,移动的距离为L,吸入气体作功WX为
式中 &吸气终了时,气体的容积。
由图17-4可知。吸气线O-1下的面积O11&#39;O&#39;可以表示吸气功。
当活塞返回行程时,吸气阀关闭,气缸呈封闭状态,空压机进入压缩过程,随着活塞向左移动,气缸的容积不断减小,气体压力逐渐升高。此时属于热力过程,其压缩规律归纳为以下三种情况:
1)按等温规律压缩
这个过程的特点是:温度T=常数,气体的温度自始至终保持不变。在压缩过程中产生的热量,全部释放到气缸的外部。其等温过程的压缩功w,用等温压缩线1-2下的面积1&#39;124表示。也可用下式计算
式中&排气压力。
2)按绝热规律压缩
这个过程的特点是:加给气体的热量q=0,压缩过程中产生的热量全部用以气体温度的升高,与外界无热量交换。其绝热过程压缩功可用绝热压缩线1一2&下的面积表示。也可用下式计算
式中 k&绝热指数,k =1.40
3)按多变规律压缩
这个过程的特点是:压缩过程中产生的热量,一部分释放到气缸的外部,另一部分使气体的温度升高。其多变过程的压缩功。可用多变压缩线下的面积表示。也可用下式计算
式中 n&多变指数,在冷却条件较好时,1&n&k。
3.排气过程
在压缩过程终了时,气体压力达到排气压力时,压缩过程结束,排气阀打开,空压机进人排气过程。依据假设条件,排气时排气压力不变,在示功图上用一水平直线2-3表示排气压力与容积的变化规律,线下的面积230&#39;4表示排气功。也可用下式计算排气功
式中&压缩终了时,气体的容积。
4.理论循环功
活塞回到气缸的左端,排气过程结束。依据假设条件,气缸没有余隙,气缸内没有残留气体。曲轴旋转1周,活塞在气缸内往复1次,经过三个过程完成一个理论循环。一个理论工作循环的功,应为三个过程的功之和。通常规定:活塞对气体做功为正,气体对活塞做功为负。所以一个循环的理论功w为
理论循环功相当于吸气、压缩、排气三过程线所包围的面积0123。
空压机按不同规律进行压缩,所消耗的功及压缩后气体的状态也不相同。如果按等温规律压缩,理论循环功最小,排气温度最低,压缩后气体的密度最大。如果按绝热规律压缩,理论循环功最大,排气温度最高,压缩后的气体密度最小。按多变规律压缩,介于两者之间。因此,从理论上讲,空压机按等温规律压缩最有利。所以,加强对空压机的冷却是十分重要的。
(二)一级活塞式空压机的实际工作循环
空压机的理论工作循环与实际工作循环有着很大区别。空压机实际上都存在着余隙容积,这样在排气过程结束时,气缸余隙中总要残留一部分高压气体不能排出。因此,在吸气过程开始时,余隙中的高压气体将随气缸容积的增大开始膨胀,吸气阀不能及时开启,直至缸内残留气体的压力降到低于吸气管内的压力为止,吸气阀才能自动开启。这样在实际工作循环中又增加一个残留气体的膨胀过程,如图17-5所示,为余隙容积,3-4线表示余隙气体膨胀的过程。故实际工作循环由膨胀、吸气、压缩、排气等四个过程组成。其中,膨胀与压缩过程为热力过程。
影响实际工作循环的因素:
1.余隙容积的影响
由于余隙容积的客观存在,使吸气过程的吸气量减小。
2.吸、排气阻力的影响
在吸气过程中,外界大气需要克服滤风器、进气管道及吸气阀的阻力后才能进入气缸内,使吸气过程的压力低于理论吸气压力,吸气阀才能开启,所以实际吸气线4-1低于理论吸气线O-r;而在排气过程中,压气需克服排气阀和排气管道的阻力后才能进人风包,所以排气压力高于理论排气压力,排气阀才能开启,实际排气线2-3高于理论排气线。
由于气阀的阀片和弹簧的惯性作用,使得实际吸、排气线的起点出现尖峰,随惯性力的消失,尖峰压力也消失了;又由于吸、排气的周期性,使吸、排气过程中阻力发生脉动变化,因而实际吸、排气线呈波浪状。
由于吸、排气过程阻力的影响,使压缩相同体积气体的循环功增加。
3.压缩过程中压缩规律变化的影响
实际上,空压机工作时压缩规律是变化的,由于气缸壁温度较高,而吸入的气体温度较低,在压缩开始时产生的热量散不出去,使气体温度升高而且还要接受气缸壁散发的热量,此时的压缩指数大于k值。当气体温度高于气缸壁温度后,气体才能向气缸壁散出热量,压缩指数随之下降。所以,在实际工作循环中压缩指数并不是常数,图中压缩线1-2为实际压缩线,虚线为绝热压缩线。
4.其他因素的影响
空压机在工作时除上述因素影响外,还有吸入气体温度的影响,空压机的漏气影响,吸入空气温度的影响,这些影响因素都将使空压机的循环功增加,排气量减少。
三、活塞式空压机的两级压缩
如果空压机气缸的强度足够大,活塞力也是无穷大时,从理论工作循环示功图上可以得出这样的结论:一级压缩可以得到很大排气压力,但实际上是不能的。因为空压机存在着余隙容积,当压力增大到某一数值时,气缸内的气体全部被压缩到余隙容积中,此时空压机就不能吸气和排气。这表明:空压机的排气压力不能无限增大,而是存在一个极限排气压力;另外,如果一级压缩的排气压力很高,排气温度也将增高,当排气温度超过气缸润滑油的闪点温度(一般为215℃~240℃)时,油的蒸气有自燃的危险。因此,对排气压力必须有一定限制,如欲得到较高的排气压力就必须采用多级压缩。
《煤矿安全规程》规定:&单缸空气压缩机的排气温度不得超过190℃,双缸不得超过160℃&以此为条件,可计算出在最不利情况下(按绝热压缩),单级压缩的极限压缩比()为4%。矿用空压机一般所需排气压力为(7~8) x Pa,其压缩比为7~8,所以必须采用两级压缩。
两级压缩是在两个气缸内完成,即低压气缸和高压气缸。其每级气缸内的工作原理与一级压缩的理论相同,从结构上只是在两级气缸之间,增加了一个中间冷却器,形成一个串联的体系,如图17-6所示。空气经低压气缸压力增加到,排气温度为,送至中间冷却器,保持压力不变,气体温度降至吸气温度后,再送到高压气缸中,连续压缩达到需要的压力排出。
采用两级压缩具有如下的优点:
(1)节省功耗。如图17-7所示,欲得到的压力,从示功图上可以看出,当采用一级压缩时,一个循环所需的理论循环功为0134所围的面积;采用两级压缩时,一个循环所需的理论功为所围的面积。采用两级压缩省功。
(2)降低排气温度。
(3)提高空压机的排气量。
(4)可以降低活塞力。
(5)中间冷却器可以分离一部分油和水,提高压气的质量。
第三节 活塞式空压机的结构
一、L型空压机的结构
L型空压机是两级、双缸、复动、水冷式空压机,其外形如图17-1所示。
它主要由压缩机构、传动机构、润滑机构、冷却机构、排气量调整机构组成。这些机构均安装在机身上,机身用地脚螺栓紧固在基础上,成为固定式空压机。
该型空压机已成系列,排气量范围较宽为10 /min~100 /min,输出压力为8x Pa,适用于矿山的需要;空压机的结构紧凑,动力平衡性比较好;第一级气缸垂直配置,减小因活塞自重造成的磨损,第二级气缸水平配置,机身受力情况较好;管道布置方便。
型号表示如下:
(一)压缩机构
1.气缸部件
气缸部件主要由缸体、缸盖、缸座三个铸铁件组成。气缸壁内铸有流通冷却水的水套,三个组件水套相互贯通,水套与气路隔开。缸盖与缸体、缸体与缸座、缸座与机身用双头螺栓连接,在结合面上加有橡胶石棉板密封。
2.气阀部件
L空压机采用环状气阀。气阀分为吸气阀和排气阀,每级气缸的缸盖和缸座上各配置两组。如图17-8所示,气阀主要由阀座、阀盖、阀片、弹簧和紧固螺栓组成。4L型空压机一级气阀有四圈阀片,二级气阀有三圈阀片,用小弹簧压紧在阀座上保持气阀的关闭状态。工作时吸气阀片向气缸方向开启,排气阀片向缸外方向开启。
阀座和阀盖均为铸铁件,阀片采用性能优良的合金钢制成。排气阀工作在高温下,每分钟开启在400次以上。因此,要求阀片密封性好,惯性力小,动作灵敏,耐磨,不易变形。
3.活塞部件
活塞部件由活塞、活塞杆、紧固螺母组成。活塞外形呈整体盘形铸铁制件,内孔带有部分锥度,便于与活塞杆紧固连接,内部中空铸有加强筋,每个活塞上装有两道活塞环,两环的切口位置相错开90&。
(二)传动机构
传动机构由皮带轮、曲轴、连杆、十字头等部件组成。其主要作用是将曲轴的旋转运动变为活塞的往复运动。
1.曲轴部件
L型空压机的曲轴是球墨铸铁制件。其结构如图17-9所示,它由一个曲柄销和两个曲柄构成,曲柄上固定着平衡铁,用以平衡惯性力,曲轴中心钻有油孔。用作曲柄销的润滑油道。曲轴的左端有小传动轴用作润滑油泵的传动轴,右侧外伸端供安装皮带轮用。
2.连杆部件
连杆部件由优质碳素钢或球墨铸铁制成。其结构如图17-10所示,连杆大头与曲轴销连接,内嵌有巴氏合金钢背瓦片,连杆小头穿入十字头用销轴连接,在杆体中钻有小孔作润滑油道。
3.十字头部件
十字头部件由铸铁制成,结构为整体封闭式,是活塞与连杆的铰接件,为活塞的往复运动起导向作用。其原理如图17-3所示。
(三)润滑机构
L型空压机的润滑机构分为两个独立的系统。
1.运动部件的润清系统
该系统由齿轮油泵、滤油器、油冷却器及相关油路组成。机身底部曲轴箱作为油池,齿轮油泵的主动轴插入曲轴轴端与曲轴同步旋转,油压为0. 15 MPa~0.25 MPa,采用L-HH68润滑油。
润滑油流动路线:油池&粗滤油器&油冷却器&齿轮油泵&滤油器&曲轴中心油孔&曲轴销和连杆大头瓦的配合面&连杆中心孔&连杆小头瓦和十字销配合面&十字头滑轨&油池。
2.气扛部件润滑系统
该系统由注油器(真空滴油式单柱塞泵)、管路和逆止阀等组成。主要任务是润滑气缸壁面。
注油器的结构如图17-11所示。齿轮油泵主动轴上的蜗杆经蜗轮带动注油器内的凸轮旋转,迫使注油器的小柱塞2上下运动。当柱塞向下运动时,其内产生真空,润滑油沿吸油管和内部通道从滴油管8滴出,再经进油球阀4进入柱塞腔。当柱塞上行时,润滑油从出油球阀5、逆止球阀12排入油管,油管末端与气缸相接处还装有一个逆止阀,防止压缩气体进入油管。当气缸内处于真空状态时,润滑油很容易推开逆止阀进入气缸进行润滑。
润滑油的流量可从滴油管观察到.需要调节排油量时,可调整手动压杆的上下位置,通过摆杆调节柱塞的行程,以改变排油量。另外,手动压杆还具有手动注油的功能。
空压机气缸润滑油采用HS13号压缩机油.绝对禁止使用其他油品。
(四)冷却机构
空压机站的冷却系统由冷却水泵站,冷、热水池,冷却塔,管路及空压机的冷却机构等组成,如图17-12所示。
空压机冷却机构主要是指气缸水套和中间冷却器。气缸水套主要任务是冷却气缸部件,中间冷却器主要任务是冷却第一级气缸排出的压缩空气。
中间冷却器属于列管式散热器,其结构如图17-13所示。它有外壳和芯子两部分组成。外壳用钢板焊接而成,水平部分放置芯子,垂直部分为油水分离嫩,下部装有两个放油水用的阀门。冷却芯子是由一束钢管插入一组散热片中,用法兰盘与外壳固定。这种冷却器是压缩空气在管外流动,冷却水在管内流动,通过管壁与散热器片进行热交换,完成对压缩空气的冷却。
(五)排气量调整机构
风动机械工作的时性不同,使其所需的压缩空气量总是在变化的。当供大于求时,管路中压力升高,空压机必须减小排气量。因此,空压机专门设置了排气量调整机构,以控制空压机的排气量。
L系列空压机不同机号采用不同的调整方法:
1.关闭吸气管法
关闭吸气管法主要用在3L和4L空压机。这种方法是由压力调节器和减荷阀完成,其结构如图17-14和图17-15所示。
减荷阀安装于空压机吸气管上,压力调节器安装于减荷阀侧壁,并通过管路与储气绪相连。当管路压力超过压力调节器的整定值时,调节器的阀芯2打开,压缩空气经调节器进入减荷阀的活塞缸,推动活塞将蝶形阀关闭,切断吸气管,空压机停止吸气,进入空转。当压力降低后,压力调节器的阀芯在弹簧作用下关闭,减荷阀中的蝶形阀在弹簧作用下开启,空压机恢复正常运转。
2.压开吸气阀法
压开吸气阀法主要用在5L和6L空压机。这种方法用压力调节器和装在吸气阀上的卸荷阀(见图17-16)完成。
储气罐内的压缩空气经压力调节器进入卸荷阀推动活塞4,克服弹簧力使顶开架2向下移动顶开阀片,吸气阀全开。空气自由进、出气缸,空压机空转。这种调节方法可以分级控制。
3.余隙容积调节法
余隙容积调节法主要用在7L空压机。这种方法是利用压力调节器和安装在气缸上的余隙小室完成。其调节经济性好,但机构复杂。
二、空压机的安全和保护装置
为保证空压机的安全运行,不因超压、超温、断油、断水而发生重大事故,空压机安装了安全阀和保护装置。
(一)安全阀
为保证空压机在额定压力下工作,在每级压缩后的气路上安装安全阀,其结构如图 17-17所示。
一级安全阀安装在中间冷却器上,二级安全阀安装在储气罐上。当储气罐的压力超过空压机额定压力10%时,安全阀自动开启,释放部分压缩空气;待储气罐中压力下降时,安全阀重新关闭。
安全阀压力的整定:卸下阀盖,松开螺母11,转动调节螺钉9调整弹簧2的压力,达到所需的整定值后加上铅封。
(二)保护装置
空压机的气缸、储气罐、管路的爆炸是危及人身及设备的重大恶性事故。主要原因是空压机经常在高温下工作,润滑油经分馏氧化分解成酸沥青焦油和其他一些化合物,与空气中的灰尘混合形成油积炭,附着在气阀上形成积炭层,积炭在高温高压下发生强烈的氧化放热反应,引起积炭温度升高,而自燃。如果在气阀室或管路中含有高浓度的润滑油分解气体,油雾,油滴时,将引起空压机的爆炸事故。
为了保护设备安全运行,必须控制空压机的排气温度,
加强对空压机的冷却,防止冷却水中断。为此,空压机增设了超温,断水,断油,超压四项保护装置。如果空压机出现冷却水中断、润滑油中断、排气温度超限时,保护装置将会报警或自动切断电动机电源,迫使空压机停机。如果在空压机内发生局部范围的积炭自燃时,安全阀不能在短时间内释放自燃的能量,此时超压保护打开释压阀,释放能量,防止破坏机械设备。
L型空压机的技术性能见表17-1。
第四节 活塞式空压机的附属设备
一、滤风器
空气中含有大量悬浮的尘埃,进入空压机后与油气混合成为积垢,附着在气阀和气缸壁;如果附着在气阀表面,会破坏气阀的严密性;如果附着在活塞环上,会造成拉缸现象或将活塞环滞死在活塞槽中,降低空压机的排气量,加速气缸壁面、活塞环、活塞杆的磨损。因此,空压机吸入的空气必须滤清。
滤风器主要结构由外壳和滤芯组成,如图17-18所示。矿用L型空压机排气量在40 /min以下,多采用金属丝网滤风器;排气量大于40 /min的空压机,多采用组合式金属滤风器,它是由几个滤风元件组成,滤风元件为一金属方盒,内置金属丝网和金属屑,并在金属芯子上涂上粘性油,以提高吸尘能力。
滤风器内阻不得超过2 500 MPa,超过时应进行清洗。空压机的吸气管道长度不得超过10 m,滤风器应放在空气清洁干燥、阴凉的地方。
二、储气罐
储气罐又名风包,安装在空压机与管道之间,它的功用如下:
(1) 缓和由于活塞式空压机排气量的脉动而引起的压力脉动;
(2)分离出压缩空气中所含的水分和润滑油;
(3)储存一定量的压缩空气,供耗气量增大之需。
储气罐是用锅炉钢板焊接而成的密封容器,其上装有安全阀、检查孔、压力表和放油水的闸阀。储气罐应设在室外阴凉处,与空压机的距离不大于12 m~15 m。在空压机与储气罐的连接管上不应装设闸阀。储气罐应定期清洗,可用盐酸溶液清洗,禁止用火烧。
第五节 其他类型的空压机
一、螺杆式空压机
螺杆式空压机属容积型回转式空压机的一种。其结构如图17-19所示,主要由机壳1和一对螺杆(阴、阳转子2,3)组成。空压机的阳转子2由1对增速齿轮5,6带动旋转,两个转子齿槽分离时,齿与齿间充满空气,再次啮合时,齿与齿间的空间变小,空气被压缩。空气由前端进气腔吸入,由排气腔8排出。
螺杆式空压机的阳转子有4个半圆形齿,阴转子有6个啮合齿槽,呈啮合状态装配在机壳内,利用推力轴承平衡转子产生的轴向推力,由于两个转子的齿数不同,阳转子的转速为阴转子转速的1.5倍。此种空压机的冷却方式有两种:
(1)湿式冷却。在机壳下部分别钻有若干喷油孔,将冷却油喷入泵体内与空气混合将热量带走,这种方式冷却还能有效地密封转子与泵壳的间隙,减少漏损,但是冷却油必须经过滤清,随压缩空气排出后必须进行油气分离。
(2)干式冷却。利用冷却水套进行冷却。
螺杆式空压机的主要优点是无内部摩擦,工作平稳,转速高,效率高,重量轻,体积小。
二、离心式空压机
离心式空压机属于速度型空压机的一种,如图17-21所示,主要由多个叶轮和机壳等组成,由主轴带动旋转。其工作原理与离心式通风机相同。主要优点是排气量大,排气均匀,噪声低。
三、滑片式空压机
滑片式空压机属于容积式空压机的一种。其压缩机构是由圆筒形气缸和一个偏心转子组成,如图17-21所示。转子上开有若干径向滑槽,内置滑片,当转子旋转时,滑片在离心力作用下从滑槽伸出,紧靠在气缸内壁上滑动。两滑片间与气缸壁所构成的气室在旋转时发生容积变化,实现空气压缩。
滑片式与活塞式空压机相比较,其优点是重量轻,占地面积小,工作平稳,供气均匀,结构简单;缺点是效率低,润滑油消耗量大。
四、对称平衡式空压机
对称平衡式空压机属于活塞式空压机〔见图17-2(g)]。这种空压机的气缸水平布置在曲轴两侧,两列气缸中的连杆在曲轴上错角180&。其具有独特的优点是:
(1)惯性力可以完全平衡,曲轴上惯性力矩很小,甚至为零。因此,曲轴转速可以提高。
(2)因活塞力相反,相互抵消,改善了主轴颈受力状况,主轴颈可以减小。
(3)安装方便,检修容易。
对称平衡式空压机是60年代初出现的,因优点显著,故发展迅速,现代大型活塞式空压机大多采用对称平衡式结构。
回答者:朱辛凤
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