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CN1203322A - 压缩空气－活塞马达 - Google Patents

压缩空气－活塞马达 Download PDF

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CN1203322A
CN1203322A CN98103107A CN98103107A CN1203322A CN 1203322 A CN1203322 A CN 1203322A CN 98103107 A CN98103107 A CN 98103107A CN 98103107 A CN98103107 A CN 98103107A CN 1203322 A CN1203322 A CN 1203322A
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CN
China
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piston
valve
cylinder
control
air
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CN98103107A
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O·谢雷尔
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Wiwa Wilhelm Wagner GmbH and Co KG
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Wiwa Wilhelm Wagner GmbH and Co KG
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Abstract

便携式压缩空气－活塞马达,特别用于颜料喷射器、计量泵、油脂压枪等装置,希望提供一个改进的结构,但同时允许在不增加许多开销的条件下使工作活塞具有不同的行程。为此目的,本发明所述控制装置设置在缸盖内/缸盖上或缸底内/缸底上,其轴线和主轴线垂直,所以更改行程时只需更换不同长度的活塞缸即可。另外还放弃了换向时所必须的、驱动工作活塞的切换阀上的复位弹簧。

Description

压缩空气-活塞马达
本发明涉及一种压缩空气-活塞马达，特别用于颜料喷射器、计量泵、油脂压枪等装置，包括一个工作活塞，该活塞位于活塞缸内，通过一个滑阀控制装置使压缩空气作用在其两个活塞面上，推动工作活塞以及活塞杆作往复振荡运动，所述活塞杆轴向设置在缸盖和/或缸底内，在所述缸盖和/或缸底上各有一个用于压缩空气向活塞缸内进气或从活塞缸内排气的进气/排气口，其中的滑阀控制装置具有一个可在控制缸内移动的控制活塞，并且在所述控制缸内有控制孔，该孔各有一个压缩空气的进气/排气管与所述控制缸连通，并受到控制活塞的影响。本发明还涉及一种压缩空气-活塞马达，各有一个压缩空气切换阀设置在缸盖和缸底上，该阀由工作活塞操纵并且该阀对滑阀控制装置进行切换，其中所述切换阀具有一个向活塞缸内突出的由压缩空气-活塞马达的工作活塞操纵的阀门活塞杆。
上述这种通常是单作用式的压缩空气-活塞马达已经是公知的，它无需多少开销即可制成双作用式的，即在压缩空气-活塞马达的每一端连接工作装置。其中的活塞缸连同缸盖或缸底制成一体式的结构，但是另一种有利的结构是，不仅缸盖而且缸底与活塞缸分开制造，并且例如如德国专利说明书DE3342388C3所述，将各个部件组装在一起，从而降低作用在部件上的变形应力。
此外，在上述压缩空气-活塞马达中，控制工作活塞线性运动所需要的、设置在活塞缸外部的滑阀控制装置应采用以下布置，即所属控制活塞和控制缸的轴线平行于工作活塞的轴线。
所述滑阀控制装置或者布置在活塞缸的侧面，或者如德国专利说明书DE3342388C3所述的结构那样，位于缸盖的上部，或者在必要时设置在缸盖的下部；在以上部件中，可将滑阀控制装置集成在结构内部。这两种方案都是不完善的。
在第一种方案中，如果不同时更换整个滑阀控制装置，便无法改变工作活塞的工作行程，因为滑阀控制装置设计成仅适用于特定的工作行程，从而仅能用于具有特定高度的活塞缸。用于各种不同的用途需要完全不同的工作行程，所以这种压缩空气-活塞马达的制造商必须保留许多种滑阀控制装置的库存；由用户进行工作行程的调节是不可能的，或者极为麻烦。
在第二种方案中，压缩空气-活塞马达的结构长度本身由于滑阀控制装置的缘故而大大加长，因为如果让控制活塞的长度小于工作活塞的长度，则将要求在两个活塞的轴线方向上大大增加额外的空间，从而导致工作活塞不可避免地增加所需空间。
另一种公知的结构是，用以上所述的切换阀实现对工作活塞的换向控制，当其中的阀门活塞杆在工作活塞的作用下，在其工作方向上同步移动了其工作行程的最后一段距离时，阀门活塞杆即可克服复位弹簧的阻力推动阀门活塞移动；工作行程发生换向控制后，复位弹簧可让阀门活塞连同阀门活塞杆重新返回其初始位置。
本发明所提出的任务是，消除上述公知压缩空气-活塞马达所存在的缺点，实现滑阀控制机构的紧凑结构，并且适用于工作活塞的不同工作行程。此外，本发明所提出的另一个任务是，对上述压缩空气-活塞马达所需的部件进行简化，使其限于较少的部件数量。
本发明所提出的解决方案是，所述滑阀控制装置位于缸盖之内/之上或位于缸底之内/之上，使得控制活塞和工作活塞的轴线大致相互垂直布置。
对于滑阀控制装置而言，如果它在其轴线方向上只延伸到没有或基本没有超出缸盖或缸底的外圆周、相对活塞缸轴线的横向的地方，即可完全满足要求，这样滑阀控制装置仅仅比缸盖或缸底的结构高度稍高。该结构高度的增加由于集成了滑阀控制装置的缘故，实际上只是限制在一个最小尺寸上，因为该滑阀控制装置垂直于其轴线方向的延伸小于其轴向延伸的尺寸，所以尺寸很小。
上述压缩空气-活塞马达工作行程的改变基本上仅仅涉及活塞缸的相应改变，而该活塞缸则很容易更换。值得注意的是，为实现该优点并不需要向公知的结构那样，增加额外的压缩空气，而且所需的部件也有所减少，另一点特别重要的是，缸盖和缸底可进行独立的设置，和活塞缸的结构长度无关。
一种特别有利的结构是，所述控制活塞的轴线和所述工作活塞的轴线隔开布置，因为这样活塞杆可支承在两端，和/或不仅可穿过缸盖，而且可穿过缸底布置，不致受到滑阀控制装置的阻挡。
本发明所述压缩空气-活塞马达的一种特别有利的结构是，各有一个压缩空气切换阀设置在缸盖和缸底上，该阀由工作活塞操纵并且该阀对滑阀控制装置进行切换，其中所述切换阀具有一个向活塞缸内突出的、由压缩空气-活塞马达的工作活塞操纵的阀门活塞杆，其特征是，每个切换阀均包括一个差动阀，该阀由较大活塞面上的第一阀门活塞和较小活塞面上的第二阀门活塞组成，所述活塞以固定的间隔同心固定在阀门活塞杆，其固定方式是，通过阀体内的一个分支管所产生的空气压力的作用，将差动阀移动到一个第一端部位置，在该位置上其阀门活塞杆部分地伸到活塞缸内。所述差动阀在空气压力作用下，最好始终处在其第一端部位置上，在该位置上它的阀门活塞杆独自受到工作活塞的作用后，可使其运动到第二端部位置上，运动时需要克服作用在所述差动阀上的空气压力。以此方式如果使得差动活塞的活塞表面持续处在空气压力的作用下，则可完全放弃采用复位弹簧。
一种有利的结构是，所述切换阀与工作活塞的轴线平行，并且在缸盖和缸底上有用于安装差动阀的圆柱形通孔，并且所述圆柱形通孔相对于活塞缸一端被一个最好是弹性的封盖封闭，该封盖由阀门活塞杆压入，并且在压缩空气的作用下压在第一阀门活塞上，所述封盖与所述第一阀门活塞之间基本上是弹性接触，所以噪音和磨损很小。此外，所述圆柱形通孔在其与上述封闭端相对的另一端具有一个被螺塞固定的螺纹套筒，在该套筒内是第二阀门活塞，只要第一阀门活塞压在封盖上，该活塞便将设在切换阀内的进气/排气管封闭。这种结构可保证差动阀只要没有被工作活塞从其第一端部位置推开，该阀便不依附于进气/排气管内的空气压力而保持在该第一端部位置上。
所述切换阀和以及工作活塞的这种工作方式是通过以下结构实现的：所述控制缸的周围至少各具有一个用于进气/排气管的控制孔来自切换阀，一个主管路来自压缩空气源，以及一个排气管来自压缩空气-活塞马达；通过工作管路与滑阀控制装置相连的压缩空气进气/排气口在活塞缸的工作活塞的两端分别通过一个切换阀控制，该切换阀通过分支管经主管路与压缩空气源连通，并且影响通向控制缸的进气/排气管之一；控制活塞通过交替流经所述进气/排气管的压缩空气可进行轴向往复振荡运动；控制活塞上有控制室，该控制室对控制孔施加影响，使得主管路交替与所述进气/排气口之一连通，并且同时有一个排气口与外界连通；分支管从主管路上引出，而且不能封闭。所述控制室的结构最好是，所述压缩空气源经主管路始终与所述进气/排气口中的一个连通。
一种简单的结构方式是，经一个位于缸盖和缸底之间的固定管段实现压缩空气的连通，该管段以适当的方式布置在缸盖和缸底之间，将压缩空气引入。如果需要改变工作行程，该管段必须与活塞缸一同更换。这样一种合适的结构例如是，各有一个分支管、一个属于切换阀和滑阀控制装置之一的进气/排气口和/或进气/排气管的工作管路经一个位于缸盖和缸底之间的、位于活塞缸之外的管段引出。
一种有利的具体结构是，所述控制缸的端部被一个封盖封闭，从而使得控制缸构成缸盖/缸底上的通孔；所述封盖最好是一个螺塞。所述控制活塞的端部最好设置弹性挡块，该挡块可交替靠在封盖上，该结构可实现控制活塞的自我保护，延长控制活塞的的寿命并减小噪音。
来自切换阀的所述进气/排气管在封盖旁汇合，所以进气/排气管不会受控制活塞的影响，并且进气/排气管的两端也不会受到来自压缩空气源的空气压力作用。
所述控制活塞的一种特别简单的结构是，在所述控制活塞上的第一控制室的两边个各有一个第二控制室，并且交替与一个所属的排气口连通。
综上所述，本发明提供的压缩空气-活塞马达不仅结构简单，体积紧凑，而且还显著地改善了其免维护寿命；因为否则的话在压缩空气-活塞马达和切换阀的通常较高的工作频率下，复位弹簧经常由于动载荷很高而发生断裂，从而必须更换。本发明所述结构中的工作活塞的切换时间极短，因为持续作用在差动阀上的空气压力可随时与全部切换力抵消。
下面对照附图所示的实施例对本发明作进一步的说明。
图1表示本发明所述的压缩空气-活塞马达，在适用状态下基本沿其中线作的纵向剖视图；
图2表示图1所示实施例的侧视图，并沿图1中的A-A线作了剖视；
图3表示图2所示实施例的少许放大的俯视图，并沿图2中的B-B线作了剖视；
图4同样表示图2所示实施例的少许放大的俯视图，并沿图2中的C-C线作了剖视；
图5表示图1所示实施例的局部D的视图，并进一步作了放大。
所有附图均以简明示意图的方式表达。
如图1所示，本发明所述压缩空气-活塞马达主要由一个活塞缸1、一个缸盖2、一个缸底3、一个工作活塞4和必要的控制装置以及压缩空气管路组成。
呈圆筒状的活塞缸1位于圆盘状的缸盖2和形状相似的缸底3之间，并且所述活塞缸分别被同心的凸台21、31以定心方式固定，缸盖2和缸底3的相对的第一端面22、32分别与缸盖和缸底制成一体。一个圆筒形状的空气过滤器5安装在缸盖2的另一个(第二个)端面24上的相吻合的环形槽23内，并且其另一侧被过滤器盖板51封闭。三个固定螺栓6将过滤器盖板51与空气过滤器5、缸盖2、活塞缸1和缸底3相互固定在一起，使得空气过滤器5和活塞缸1连成一个刚性的整体。在图1和图2中各表示出一个固定螺栓6，在图3中可以看出所有三个固定螺栓6的位置。
在图1中沿缸盖2的范围作了纵向剖视，其剖面和其他剖面(轴向)不同，因为该剖面穿过了切换阀7，该阀以相同的方式布置在缸底3内，并且在图5中作了放大表示。图3和图4中显示了两个切换阀7，其位置与压缩空气-活塞马达的主轴线HA之间有一个间隔，该阀的构成基本相同，并且设置在缸盖2或缸底3的一个圆柱形的通孔25、33内，该通孔的一部分是光滑的，另一部分具有螺纹。所述通孔25、33一方面各通过一个所属的分支管ZL1、2与压缩空气的主管道HL相连通，而该主管道则与图中省略的、仅用一个箭头Q表示的压缩空气源相连，用于输送压缩空气；在该结构中，压缩空气始终作用在通孔25、33内。分支管ZL2在活塞缸1的外面将缸盖2和缸底3之间的自由空间连通，并且是借助一个直的管道RS1连通的，该管道的轴线与活塞缸1的轴线平行，并位于缸盖和缸底之间。
两个做为滑阀工作的切换阀7与活塞缸1的轴线平行布置，并且具有一个差动阀71，该差动阀由一个较大直径的第一阀活塞71a和一个较小直径的第二阀活塞71b组成，两个活塞之间有一个间隔而且固定在一个共同的阀门活塞杆71c上，而且该活塞的两个往复运动的极限位置分别表示在图1和图5中。图中的第一个极限位置用实线表示，第二个用虚线表示。通孔25、33被活塞缸1的活塞腔10通过一个弹性封盖72以气密方式隔开，该封盖固定在缸盖2或缸底3上，并且其上面具有导向孔72a，在该孔内安装有可轴向移动的阀门活塞杆71c。所述活塞杆可以伸到活塞腔10内，从而使其自由端71d位于工作活塞4的工作范围内。
此外，通孔25、33被密封螺栓73与圆周U隔开，该螺栓上有排气孔73a。在密封螺栓73上有一个平齐的带有导向缸74a的螺纹套74，该导向缸内有第二个较小的阀门活塞71b，它可灵活地纵向移动。在导向缸74a内各通入一个进气管/排气管Z1、2，该管进入一个位于缸盖2内的滑阀控制装置8。第一个较大直径的阀门活塞71a则直接靠在通孔25、33的光滑圆柱面上。进气管/排气管Z1是直接通入滑阀控制装置8的，而进气管/排气管Z2在缸底3上由一个直管(第三管段)RS3将缸盖2和缸底3之间的自由空腔相连通。
在图1中还表示出，工作活塞4上有一个活塞杆41，该活塞杆位于缸盖2和缸底3的中间，并且可灵活地纵向移动。在其(下部)端部可以连接一个工作装置；在双向作用的活塞缸中，可以在两端连接工作装置。
在活塞腔10内如图2所示，其工作活塞4的两端各有一个用于压缩空气的组合进气/排气口26、34安装在缸盖2和缸底3内。进气/排气口26、34通过工作管路AL1、2与滑阀控制装置8相连通，并且工作管路AL2经一个(第二)直管段RS2将位于缸盖2和缸底3之间的自由空腔连通。箭头R1(图2)表示工作活塞4的振动方向。
在图4中可以清楚地看到所有的管段RS1-3以及其空间位置。
滑阀控制装置8在图3中显示的最为清楚，在图中显示的是滑阀控制装置的中间剖视图。呈套筒状的控制缸81插在缸盖2内，其内部装有一个可轴向灵活移动的控制活塞82。控制缸81垂直于压缩空气-活塞马达的主轴线HA延伸，并且(如图1所示)与主轴线隔开一个尺寸e，使得活塞杆41在其轴向位置上不相切。两个做为封盖83的螺纹塞将控制缸81固定在其控制轴线SA的方向上(图2)。在该控制活塞82的端部各有一个弹性挡块84，该挡块在控制活塞82运动时可与相邻的封盖83产生缓冲接触。
在封盖83的附近有进气/排气管Z1、2从切换阀7引入，所以该管以不能封闭的方式始终将压缩空气交替送到控制活塞82的对应的端部。工作活塞4和两个阀门活塞71a、71b均只有一个活塞环安装在其外表面上，而在滑阀控制装置8中一共有5个相互密封的区域，该区域通过4个位于控制活塞82上的并具有大致相等的轴向间隔的活塞环，所述活塞环安装在对应的环槽82a内，将所述区域相互气密隔开。在密封活塞环之间，在控制活塞82的表面上作出环状控制腔82b、c，该控制腔分别将两个相邻的控制孔81a-c连通在一起，主管路HL、工作管路AL1、2和排气管EL均与所述控制孔连通；排气管EL的另一端经空气过滤器5与外界U连通，见箭头R2所示(图2)。
从图中可以方便地看出该装置的工作方式。
差动阀71在分支管ZL1、2内恒定存在的来自主管路HL的空气压力的影响下，与其第一阀门活塞71a一起持续地压在对应的封盖72上，所以所属的突出在活塞腔10内的阀门活塞杆71c没有受到工作活塞4的作用。在差动阀71的压出的第一端部位置上，相应的进气/排气管Z1、2与所属的分支管ZL1、2隔离开并经排气孔73a排气。
工作活塞4如果将差动阀71压到虚线表示的第二端部位置，则压缩空气进入进气/排气管Z1、2，使得控制活塞82进入其轴向上的另一个端部位置，并且排气孔73a被封闭。进气/排气管Z1、2在差动阀71的第一端部位置上起到排气管的作用，该管在控制活塞82的两侧引入并且在控制缸81内处在不受控制活塞影响的位置上(图3)。
控制活塞82通过其第一控制腔82b与连通主管路HL的控制孔81a以及控制孔81b之一连通，在控制孔81b中引入工作管路AL1、2中的一个。控制腔82b始终保持畅通。同时两个控制腔82c中的一个将另一个控制孔81b与控制孔81c之一连通，在控制孔81c内通入的是排气管EL，同时另外的第二控制腔82c不起作用，并且气流被切断。
通过上述方式，只要阀门活塞杆71c自由插到活塞腔10内，工作活塞4就离开其端部位置，并且使得滑阀控制装置8实现换向；所属的切换阀7将控制滑阀控制装置8重新换向。

Claims (15)

1、压缩空气-活塞马达，特别用于颜料喷射器、计量泵、油脂压枪等装置，包括一个工作活塞(4)，该活塞位于活塞缸(1)内，通过一个滑阀控制装置(8)使压缩空气作用在其两个活塞面上，推动工作活塞(4)以及活塞杆(41)作往复振荡运动，所述活塞杆轴向设置在缸盖(2)和/或缸底(3)内，在所述缸盖和/或缸底上各有一个用于压缩空气向活塞缸(1)内进气或从活塞缸(1)内排气的进气/排气口(26)，其中的滑阀控制装置(8)具有一个可在控制缸(81)内移动的控制活塞(82)，并且在所述控制缸(81)内有控制孔(81a-c)，该孔各有一个压缩空气的进气/排气管(Z1、2)与所述控制缸(81)连通，并受到控制活塞(82)的影响，本发明的特征是，所述滑阀控制装置(8)位于缸盖(2)之内/之上或位于缸底(3)之内/之上，使得控制活塞(82)和工作活塞(4)的轴线(SA，HA)大致相互垂直布置。
2、如权利要求1所述的压缩空气-活塞马达，其特征是，所述控制活塞(82)的轴线(SA)和所述工作活塞(4)的轴线(HA)隔开布置。
3、如权利要求1或2所述的压缩空气-活塞马达，各有一个压缩空气切换阀(7)设置在缸盖(2)和缸底(3)上，该阀由工作活塞(4)操纵，并且该阀对滑阀控制装置(8)进行切换，其中所述切换阀(7)具有一个向活塞缸(1)内突出的由压缩空气-活塞马达的工作活塞(4)操纵的阀门活塞杆(71c)，其特征是，每个切换阀(7)均包括一个差动阀(71)，该阀由较大活塞面上的第一阀门活塞(71a)和较小活塞面上的第二阀门活塞(71b)组成，所述活塞以固定的间隔(a)同心固定在阀门活塞杆(71c)，其固定方式是，通过阀体内的一个分支管(ZL1，2)所产生的空气压力的作用，将差动阀(71)移动到一个第一端部位置，在该位置上其阀门活塞杆(71c)部分地伸到活塞缸(1)内。
4、如权利要求3所述的压缩空气-活塞马达，其特征是，所述切换阀(7)与工作活塞(4)的轴线平行，并且在在缸盖(2)和缸底(3)上有用于安装差动阀(71)的圆柱形通孔(25，33)。
5、如权利要求4所述的压缩空气-活塞马达，其特征是，所述圆柱形通孔(25，33)相对于活塞缸(1)被一个最好是弹性的封盖(72)封闭，该封盖被阀门活塞杆(71c)压入，并且在压缩空气的作用下压在第一阀门活塞(71a)上。
6、如权利要求5所述的压缩空气-活塞马达，其特征是，所述圆柱形通孔(25，33)的另一端具有一个被螺塞(73)固定的螺纹套筒(74)，在该套筒内是第二阀门活塞(71b)，只要第一阀门活塞(71a)压在封盖(72)上，该活塞便将设在切换阀(7)内的进气/排气管(Z1、2)封闭。
7、如权利要求1至6中任何一项所述的压缩空气-活塞马达，其特征是，
(a)所述控制缸(81)的周围(U)至少各具有一个用于进气/排气管(Z1、2)的控制孔(81a-c)来自切换阀(7)，一个主管路(HL)来自压缩空气源(Q)，以及一个排气管(EL)来自压缩空气-活塞马达；
(b)通过工作管路(AL1，2)与滑阀控制装置(8)相连的压缩空气进气/排气口(26，34)在活塞缸(1)的工作活塞(4)的两端分别通过一个切换阀(7)控制，该切换阀通过分支管(ZL1，2)经主管路(HL)与压缩空气源(Q)连通，并且影响通向控制缸(81)的进气/排气管(Z1、2)之一；
(c)所述控制活塞(82)通过交替流经所述进气/排气管(Z1、2)的压缩空气可进行轴向往复振荡运动；
(d)所述控制活塞(82)上有控制室(82b，c)，该控制室对控制孔(81a-c)施加影响，使得主管路(HL)交替与所述进气/排气口(26，34)之一连通，并且同时有一个排气口(EL)与外界(U)连通；
(e)所述分支管(ZL1，2)从主管路(HL)上引出，而且不能封闭。
8、如权利要求7所述的压缩空气-活塞马达，其特征是，所述控制室(82b，c)的结构是，所述压缩空气源(Q)经主管路(HL)始终与所述进气/排气口(26)中的一个连通。
9、如权利要求7或8所述的压缩空气-活塞马达，其特征是，所述分支管(ZL2)经一个位于缸盖(2)和缸底(3)之间的、位于活塞缸(1)之外的第一管段(RS1)引出。
10、如权利要求7至9中任何一项所述的压缩空气-活塞马达，其特征是，所述进气/排气口(26)的工作管路(AL1，2)经一个位于缸盖(2)和缸底(3)之间的、位于活塞缸(1)之外的第二管段(RS2)引出。
11、如权利要求7至10中任何一项所述的压缩空气-活塞马达，其特征是，所述切换阀(7)之一的进气/排气管(Z2)与滑阀控制装置(8)之间经一个位于缸盖(2)和缸底(3)之间的、位于活塞缸(1)之外的第三管段(RS3)连通。
12、如权利要求1至11中任何一项所述的压缩空气-活塞马达，其特征是，所述控制缸(81)的端部被封盖(83)封闭。
13、如权利要求12所述的压缩空气-活塞马达，其特征是，所述控制活塞(82)的端部最好设置弹性挡块(84)，该挡块可交替靠在封盖(83)上。
14、如权利要求1至13中任何一项所述的压缩空气-活塞马达，其特征是，来自切换阀(7)的所述进气/排气管(Z1、2)在封盖(83)旁汇合，其位置不受控制活塞(82)的影响。
15、如权利要求1至14中任何一项所述的压缩空气-活塞马达，其特征是，在所述控制活塞(82)上的第一控制室(82b)的两边个各有一个第二控制室(82c)，并且交替与一个所属的排气口(EL)连通。
CN98103107A 1997-06-19 1998-06-18 压缩空气－活塞马达 Pending CN1203322A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

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