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KR20040051297A - Tube type patternator for measuring spray pattern of injector - Google Patents

Tube type patternator for measuring spray pattern of injector Download PDF

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KR20040051297A
KR20040051297A KR1020020079199A KR20020079199A KR20040051297A KR 20040051297 A KR20040051297 A KR 20040051297A KR 1020020079199 A KR1020020079199 A KR 1020020079199A KR 20020079199 A KR20020079199 A KR 20020079199A KR 20040051297 A KR20040051297 A KR 20040051297A
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Abstract

본 발명은 액체로켓 엔진 개발의 초기 단계에서 수행될 연소시험 이전에 액체로켓엔진의 단일 분사기에 대한 수력학적 특성인 분무의 질량분포 자료를 획득하기 위한 비연소(수류) 시험장치로서, 수류시험 대상 단일 분사기에서 분사되는 다양한 모의 유체 조합에 대해 분사기의 하부에서 추진제의 이차원적인 질량분포를 안정적으로 계측하는 인젝터의 분무형태를 측정하는 튜브다발 형상의 패터네이터에 관한 것이다.The present invention is a non-combustion (water flow) test apparatus for acquiring mass distribution data of a spray which is a hydraulic characteristic for a single injector of a liquid rocket engine before a combustion test to be performed at an early stage of liquid rocket engine development. It relates to a tube bundle-shaped patternator that measures the spray pattern of an injector that reliably measures the two-dimensional mass distribution of the propellant at the bottom of the injector for various simulated fluid combinations injected from a single injector.

이러한 본 발명은 다수의 관 삽입홀(20)이 수직으로 형성되고 유체 배수관(3)에 연결되는 지지판(2)과,The present invention is the support plate 2 is formed with a plurality of pipe insertion holes 20 are vertically connected to the fluid drain pipe (3),

상기 관 삽입홀(20)에 독립되게 수직으로 설치되는 채집관(1)과,Collecting pipe (1) and is installed vertically independent of the pipe insertion hole (20),

상기 채집관(1)의 하측에 연결되며 연결판(9)을 통하여 채집용기(8)에 독립되게 연결되는 테프론 튜브(6)로 이루어짐을 특징으로 하는 것이다.It is characterized in that consisting of the Teflon tube 6 is connected to the lower side of the collecting tube (1) and connected to the collecting container (8) independently through the connecting plate (9).

Description

인젝터의 분무형태를 측정하는 튜브다발 형상의 패터네이터{Tube type patternator for measuring spray pattern of injector}Tube type patternator for measuring the spray form of an injector {Tube type patternator for measuring spray pattern of injector}

본 발명은 액체로켓 엔진 개발의 초기 단계에서 수행될 연소시험 이전에 액체로켓엔진의 단일 분사기에 대한 수력학적 특성인 분무의 질량분포 자료를 획득하기 위한 비연소(수류) 시험장치로서, 수류시험 대상 단일 분사기에서 분사되는 다양한 모의 유체 조합에 대해 분사기의 하부에서 추진제의 이차원적인 질량분포를 안정적으로 계측하는 인젝터의 분무형태를 측정하는 튜브다발 형상의 패터네이터에 관한 것이다.The present invention is a non-combustion (water flow) test apparatus for acquiring mass distribution data of a spray which is a hydraulic characteristic for a single injector of a liquid rocket engine before a combustion test to be performed at an early stage of liquid rocket engine development. It relates to a tube bundle-shaped patternator that measures the spray pattern of an injector that reliably measures the two-dimensional mass distribution of the propellant at the bottom of the injector for various simulated fluid combinations injected from a single injector.

종래 방전가공에 의한 사각격자 방식의 패터네이터는 분사되는 유체를 모으는 부분의 형태가 사각형의 구멍으로 이루어져 있으며, 이 사각형의 구멍 하측에서는 원형의 튜브를 연결하므로 제작상 채집상부에서 채집하부로의 유로의 단면적 변화가 형성되어 병목현상으로 원활한 배수가 용이하지 않다.The square grid pattern patterner by the conventional electric discharge machining has a rectangular hole in the shape of collecting fluid to be injected, and in the lower part of the rectangular hole, a circular tube is connected so that the flow path from the top of the collector to the bottom of the collector The cross-sectional area of is formed, and bottlenecking is not easy to drain smoothly.

이로 인해 많은 유량이 분무될 시 채집관에서 넘치거나 분무된 액적들이 튀어 다른 격자로 채집되는 등 오차 발생 요인이 많은 결점이 있다.As a result, when a large flow rate is sprayed, there are many defects in generating errors, such as overflowing or sprayed droplets from the collection pipe and being collected by another grid.

이는 채집관의 크기 즉 격자의 크기를 증가시킴으로써 해결될 수 있으나 분해능이 현저히 떨어지는 단점이 있다.This can be solved by increasing the size of the collecting tube, that is, the size of the grid, but has a disadvantage in that the resolution is significantly lowered.

즉, 측정의 정확도를 높이기 위해서는 격자의 크기를 최소화하는 것이 유리하나 제작상 어려움이 있고, 채집하부와의 연결시 유로의 단면적 변화를 초래하는결점이 있다.That is, it is advantageous to minimize the size of the grid in order to increase the accuracy of the measurement, but there is a difficulty in manufacturing, and there is a defect that causes a change in the cross-sectional area of the flow path when connecting to the collecting bottom.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 이차원적인 질량분포를 정확하게 계측하기 위해서 채집 오차 발생 요인을 최소하 하는 것이다.The present invention has been devised to solve such a conventional drawback, and minimizes a collection error occurrence factor in order to accurately measure two-dimensional mass distribution.

본 발명은 채집부가 튜브다발의 방식을 취하고 채집관내의 단면적이 축소되는 병목현상이 없어 분사기의 유량이 큰 경우에도 측정부로의 배수가 원활히 이루어질 수 있도록 하는 것이다.According to the present invention, there is no bottleneck in which the collecting part takes the form of a tube bundle and the cross-sectional area in the collecting pipe is reduced, so that even if the flow rate of the injector is large, drainage to the measuring part can be made smoothly.

본 발명은 여러 개의 다발관으로 이루어져 있어 수직 배열이 중요한데, 이를 수직으로 지지해주는 지지판은 배수처리를 위해 경사져 있으며 튜브와의 기밀이 유지되도록 브레이징을 하여 결합하는 것이다.The present invention is composed of a plurality of bundle tubes, the vertical arrangement is important, the support plate to support it vertically is inclined for drainage treatment is to combine by brazing to maintain the airtight with the tube.

본 발명은 튜브 끝단에 에지(edge)각을 주어 액적이 채집관 외벽에서 되튀는 현상에 의한 채집 오차 발생 요인을 제거하는 것이다.The present invention provides an edge angle to the end of the tube to eliminate the cause of the collection error caused by the phenomenon that the droplet bounces off the outer wall of the collecting tube.

본 발명은 다수의 관 삽입홀이 수직으로 형성되고 유체 배수관(3)에 연결되는 지지판과,The present invention provides a plurality of pipe insertion holes formed vertically and connected to the fluid drain pipe (3),

상기 관 삽입홀에 독립되게 수직으로 설치되는 채집관과,A collecting pipe installed vertically independently of the pipe insertion hole;

상기 채집관의 하측에 연결되며 연결판을 통하여 채집용기에 독립되게 연결되는 테프론 튜브로 이루어짐을 특징으로 하는 것이다.It is characterized in that consisting of the Teflon tube connected to the lower side of the collecting tube and connected to the collecting container independently through the connecting plate.

도 1 은 본 발명의 설치상태 사시도1 is a perspective view of the installation state of the present invention

도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 정면도2 is a front view showing a preferred embodiment of the present invention

도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 평면도3 is a plan view showing a preferred embodiment of the present invention

도 4 는 본 발명의 지지판에 대한 평면도4 is a plan view of the support plate of the present invention;

도 5 는 본 발명의 지지판에 대한 정면도5 is a front view of the support plate of the present invention;

도 6 은 본 발명의 지지판에 채집관이 연결된 상태의 일부 단면도Figure 6 is a partial cross-sectional view of the collecting pipe is connected to the support plate of the present invention

도 7 은 본 발명의 지지판에 채집관이 연결된 상태의 평면도7 is a plan view of the collecting pipe is connected to the support plate of the present invention

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Symbols for Main Parts of Drawing]

1 : 채집관1' : 에지각1: Collection pipe 1 ': Edge angle

2 : 지지판3 : 유체 배수판2: support plate 3: fluid drain plate

4 : 프레임5 : 측정부4 frame 5 measuring unit

6 : 테프론 튜브7 : 고정부6: teflon tube 7: fixing part

10 : 채집상부11 : 채집중부10: upper part of the gathering 11: central part

12 : 채집하부20 : 관 삽입홀12: collecting bottom 20: tube insertion hole

21 : 고정홀22 : 경사면21: fixing hole 22: inclined surface

23 : 고정판23: fixed plate

본 발명은 프레임(4)의 내부에 설치되는 것으로 분무된 액적들을 수집하는채집상부(10)와,The present invention is installed in the frame 4, the collector 10 for collecting the sprayed droplets, and

상기 채집상부(10)에서 채집된 액적들을 테프론 튜브(6)의 유로를 통하여 채집용기에 공급하는 채집중부(11)와,A collecting center 11 for supplying the collected droplets from the collecting upper part 10 to the collecting container through a flow path of the Teflon tube 6;

상기 채집중부(11)에서 공급된 액적들을 모아서 측정할 수 있도록 하는 채집하부(12)로 이루어진다.It is composed of the collecting lower portion 12 to collect and measure the droplets supplied from the collecting central portion (11).

채집상부(10)는 분무된 액적들을 모으는 채집관(1)이 설치된 지지관(2)이 설치된다.Collector upper portion 10 is provided with a support tube (2) provided with a collecting tube (1) for collecting the sprayed droplets.

상기 지지관(2)은 도 4 와 도 5 와 같이 전체적으로 사각형이 형성되어 있는 고정판(23)에 일정한 간격으로 고정홀(21)이 형성되어 유체 배수판(3)에 볼트를 이용하여 고정된다.The support pipe 2 is formed with fixing holes 21 at regular intervals in the fixed plate 23, which is generally formed in a quadrangle as shown in Figs. 4 and 5 is fixed to the fluid drain plate 3 using a bolt.

상기 고정판(23)의 사면에서 원뿔형태로 형성되어 채집되지 않은 액적들이 외부로 쉽게 배수되도록 하는 경사면(22)을 갖고 돌출되도록 하며, 경사면(22)에는 일정한 간격으로 관 삽입홀(20)이 형성된다.It is formed in a conical shape on the four sides of the fixing plate 23 to protrude with an inclined surface 22 to easily drain the uncollected droplets to the outside, the inclined surface 22 is formed with a tube insertion hole 20 at regular intervals do.

상기 관 삽입홀(20)에는 도 6 과 도 7 에 도시한 바와 같이 채집관(1)이 일정한 길이를 갖도록 관통시키고, 기밀이 유지되도록 브레이징을 하여 결합하며, 경사면(22)의 경사각은 20도 이상이면 족하다.6 and 7 penetrate the collection tube 1 to have a certain length, and brazing to maintain the airtightness, and the inclination angle of the inclined surface 22 is 20 degrees. This is enough.

상기 채집관(1)은 수직으로 설치되어 있으며, 끝단의 높이가 모두 일치하도록 설치한다.The collecting pipe (1) is installed vertically, it is installed so that the height of both ends coincide.

채집관(1)의 끝단은 떨어지는 유체의 되튀김으로 인한 채집 오차 발생 요인을 최소화하기 위해 채집관(1)의 중심부에 들어온 액적만을 채집할 수 있도록 끝단에 에지각(1')을 갖도록 한다.The end of the collecting tube (1) has an edge angle (1 ') at the end to collect only the droplets entering the center of the collecting tube (1) in order to minimize the collection error caused by the falling back of the fluid.

채집관(1)의 크기는 조절이 가능한 것이나, 본 발명에서는 외경 6.4mm, 내경 4.4mm, 이고, 인접하는 두개의 채집관(1) 중심 사이의 간격은 8mm 를 갖도록 하는 것이다.The size of the collecting tube 1 is adjustable, but in the present invention, the outer diameter is 6.4 mm, the inner diameter 4.4 mm, and the spacing between two adjacent centers of the collecting tube 1 is 8 mm.

채집관(1)의 재질은 일반 튜브가 아닌 표면 조도가 높도록 표면 처리된 튜브를 사용하며, 다발관으로 이루어져 있다.The material of the collecting tube 1 is a tube that is surface-treated to have a high surface roughness, not a general tube, and consists of a bundle tube.

상기 지지판(2)이 설치된 유체 배수판(3)은 배수가 용이하도록 경사면(22)과 같이 하부쪽으로 경사진 구조를 갖고, 모든 장치는 물, 케로신, 식염수 및 일반적으로 사용되는 모의 유체에 대한 내식성 재료이거나 부식되지 않는 구조를 제공하는 것이다.The fluid drainage plate 3 on which the support plate 2 is installed has a structure inclined downwardly such as the inclined surface 22 to facilitate drainage, and all devices have corrosion resistance against water, kerosine, saline, and mock fluids generally used. It is to provide a structure that is not material or corroded.

채집중부(11)는 채집상부(10)에서 수직으로 내려온 채집관(1)의 하단에서 테프론 튜브(6)와 연결되는데, 여러 개의 채집관(1)과 테프론 튜브(6)들이 서로 간섭받지 않고 용이하게 연결되기 위해서 테프론 튜브(6)가 하측의 연결판(9)에 형성된 구멍을 관통하도록 3차원 형상의 곡면부를 갖도록 연결한다.The collecting center 11 is connected to the Teflon tube 6 at the lower end of the collecting tube 1 vertically lowered from the collecting unit 10, and the various collecting tubes 1 and the Teflon tubes 6 do not interfere with each other. In order to be easily connected, the Teflon tube 6 is connected to have a three-dimensional curved surface so as to pass through the hole formed in the lower connecting plate 9.

이때 채집관(1) 및 테프론 튜브(6)에서는 채집관(1)내의 수두에 의해 하부로의 배수가 용이하도록 한다.At this time, the collection pipe (1) and the Teflon tube (6) to facilitate the drainage to the lower by the head in the collection pipe (1).

채집관(1)과 테프론 튜브(6)와의 연결은 누수가 발생되지 않도록 견고하게 연결되고, 연결이 풀어졌을 경우 용이하게 연결될 수 있도록 한다.The connection between the collection tube 1 and the Teflon tube 6 is firmly connected so that no leakage occurs, and can be easily connected when the connection is released.

채집하부(12)는 테프론 튜브(6)가 연결되는 연결판(9) 사이의 기밀이 유지되도록 한다.The collecting bottom 12 allows airtightness to be maintained between the connecting plates 9 to which the Teflon tube 6 is connected.

이는 테프론 튜브(6)내의 원활한 배수를 위한 채집하부쪽에서의 흡입장치 설치시 기밀을 유지해야 하기 때문이다.This is because airtightness must be maintained when the suction device is installed at the lower side of the collection for smooth drainage in the Teflon tube 6.

테프론 튜브(6)의 선단이 연결되는 채집용기(8)는 보정된 눈금의 규격품이며 투명한 재료를 사용하고 가이드레일을 사용하여 한 열에 15개 정도씩 일체형이 되어 동시에 분리될 수 있도록 측정부(5)를 설치한다.The collecting container 8, to which the tip of the Teflon tube 6 is connected, is a standard product of a calibrated scale, and uses a transparent material and a guide rail, which is about 15 pieces in a row, so that it can be separated at the same time. Install).

채집용기(8)는 동시에 채집하부(12)에서 분리될 수 있으며 하나 하나씩 분리되도록 하며, 바닥에는 고정부(7)를 설치하여 수평 이동 및 고정이 가능한 구조를 제공하는 것이다.Collecting container (8) can be separated at the same time can be separated from the lower portion 12 and to be separated one by one, to provide a structure capable of horizontal movement and fixing by installing a fixed portion (7) at the bottom.

이러한 본 발명은 액체로켓 엔진 개발의 초기 단계에서 수행될 연소시험 이전에 액체로켓엔진의 단일 분사기에 대한 수력학적 특성인 분무의 질량분포 자료를 획득하기 위한 비연소(수류) 시험장치로서, 2차원적인 질량분포를 측정하게 된다.The present invention is a non-combustion (water flow) test apparatus for acquiring mass distribution data of spray, which is a hydraulic characteristic for a single injector of a liquid rocket engine, before a combustion test to be performed at an early stage of liquid rocket engine development. The mass distribution is measured.

채집관(1)의 상부에서 분무되는 액적들은 채집관(1)의 상부에서 수집되는 것으로, 다발관으로 형성된 다수의 채집관(1) 상부에서 액적들이 분무되어 수집된 후 수직으로 이동되어 테프론 튜브(6)를 통하여 측정부(5)의 채집용기(8)에 각각 채집되는 것이다.Droplets sprayed from the upper part of the collecting tube 1 are collected at the upper part of the collecting tube 1, and the droplets are sprayed and collected at the upper part of the plurality of collecting tubes 1 formed of the bundle tube, and then moved vertically to be a Teflon tube. (6) is to be collected in each of the collection container 8 of the measuring unit (5).

이때 채집관(1)은 상부에서 분무되는 액적들을 수집하는 것이며, 채집관(1)의 끝단 수직 배치 높이가 모두 일치하므로 분무된 액적만을 수집할 수 있고, 채집관(1)의 끝단에 형성된 에지각(1')을 통하여 분무되는 액적이 되튀김에 의한 수집을 방지하여 채집관(1)에 들어온 액적만을 채집할 수 있도록 하여 측정 오차를 줄이도록 하는 것이다.At this time, the collecting tube (1) is to collect the droplets sprayed from the top, because the height of the vertical arrangement of the ends of the collecting tube (1) can only collect the sprayed droplets, the edge formed at the end of the collecting tube (1) The droplets sprayed through the angle 1 'are prevented from being collected by flipping so that only the droplets entering the collecting tube 1 can be collected to reduce the measurement error.

채집관(1)에 분무된 액적만이 수집되어 수직설치를 통한 하측으로 이동 후 3차원 형상의 곡면부를 갖도록 연결된 테프론 튜브(6)를 통하여 하부로의 배수가 용이하게 이루어진다.Only the droplets sprayed on the collecting tube 1 are collected and moved downward through the vertical installation, and then easily drained downward through the Teflon tube 6 connected to have a three-dimensional curved surface.

상기 채집관(1)이 설치된 지지판(2)은 경사면(22)을 형성하고 있어서 채집관(1)에 채집되지 않는 분무액적들이 외측으로 원활하게 배수 처리되도록 하며, 지지판(2)에서 배수된 유체는 유체 배수관(3)을 통하여 외부로 배수되므로 채집 오차에는 영향을 주지 않게 된다.The support plate 2 provided with the collection tube 1 forms an inclined surface 22 so that spray droplets that are not collected in the collection tube 1 can be drained to the outside smoothly, and the fluid drained from the support plate 2 is disposed. Since it is drained to the outside through the fluid drain pipe (3) does not affect the collection error.

테프론 튜브(6)를 통하여 배수되는 채집 유체는 채집용기(8)에 공급되므로 측정부(5)의 눈금을 통하여 정확한 분무의 질량분포 자료를 제공하는 것이다.Since the collecting fluid drained through the Teflon tube 6 is supplied to the collecting container 8, it provides the mass distribution data of the accurate spray through the scale of the measuring unit 5.

본 발명은 채집 오차 발생 요인을 최소화하여 이차원적인 질량분포를 정확하게 계측하도록 하는 효과를 제공한다.The present invention provides the effect of accurately measuring the two-dimensional mass distribution by minimizing the collection error occurrence factor.

본 발명은 채집부가 튜브다발의 방식을 취하고 채집관내의 단면적이 축소되는 병목현상이 없어 분사기의 유량이 큰 경우에도 측정부로의 배수가 원활히 이루어질 수 있도록 하는 것이다.According to the present invention, there is no bottleneck in which the collecting part takes the form of a tube bundle and the cross-sectional area in the collecting pipe is reduced, so that even if the flow rate of the injector is large, drainage to the measuring part can be made smoothly.

본 발명은 여러 개의 다발관으로 이루어져 있어 수직 배열이 중요한데, 이를 수직으로 지지해주는 지지판은 배수처리를 위해 경사져 있으며 튜브와의 기밀이 유지되도록 브레이징을 하여 결합하여 채집과 배수가 용이하도록 하는 것이다.The present invention is composed of a plurality of bundle tubes, the vertical arrangement is important, the vertical support plate is inclined for drainage treatment and brazing to maintain the airtight with the tube is combined to facilitate the collection and drainage.

본 발명은 튜브 끝단에 에지(edge)각을 주어 액적이 채집관 외벽에서 되튀는 현상에 의한 채집 오차 발생 요인을 제거하는 것이다.The present invention provides an edge angle to the end of the tube to eliminate the cause of the collection error caused by the phenomenon that the droplet bounces off the outer wall of the collecting tube.

Claims (6)

액체로켓엔진의 단일 분사기에 대한 수력학적 특성인 분무의 질량분포를 계측함에 있어서,In measuring the mass distribution of the spray, which is a hydraulic characteristic of a single injector of a liquid rocket engine, 다수의 관 삽입홀(20)이 수직으로 형성되고 유체 배수관(3)에 연결되는 지지판(2)과,A support plate 2 having a plurality of pipe insertion holes 20 formed vertically and connected to the fluid drain pipe 3; 상기 관 삽입홀(20)에 독립되게 수직으로 설치되는 채집관(1)과,Collecting pipe (1) and is installed vertically independent of the pipe insertion hole (20), 상기 채집관(1)의 하측에 연결되며 연결판(9)을 통하여 채집용기(8)에 독립되게 연결되는 테프론 튜브(6)로 이루어짐을 특징으로 하는 인젝터의 분무형태를 측정하는 튜브다발 형상의 패터네이터.The tube bundle-shaped measuring the spray form of the injector, characterized in that made of a Teflon tube (6) connected to the lower side of the collecting tube (1) and independently connected to the collecting container (8) through a connecting plate (9). Patternator. 제1항에 있어서, 채집관(1)은 원형으로 끝단의 높이가 동일하게 설치되고 테프론 튜브(6)와 유로의 단면적 변화가 없는 2차원 배열로 이루어짐을 특징으로 하는 인젝터의 분무형태를 측정하는 튜브다발 형상의 패터네이터.The method of claim 1, wherein the collecting tube (1) is circular and the height of the end is installed in the two-dimensional arrangement to measure the spray form of the injector, characterized in that the teflon tube (6) and the cross-sectional area of the flow path does not change Tube bunch pattern. 제1항에 있어서, 지지판(2)은 관 삽입홀(20)의 표면이 배수처리를 위해 경사면(22)을 갖도록 설치됨을 특징으로 하는 인젝터의 분무형태를 측정하는 튜브다발 형상의 패터네이터.The tube bundle-shaped patternator for measuring the spray form of the injector according to claim 1, wherein the support plate (2) is installed such that the surface of the tube insertion hole (20) has an inclined surface (22) for drainage treatment. 제3항에 있어서, 지지판(2)의 경사면(22)은 20도 이상의 경사각을 갖도록 설치됨을 특징으로 하는 인젝터의 분무형태를 측정하는 튜브다발 형상의 패터네이터.4. The tube bundle-shaped patternator for measuring the spray form of the injector according to claim 3, wherein the inclined surface (22) of the support plate (2) is installed to have an inclination angle of 20 degrees or more. 제1항에 있어서, 지지판(2)과 채집관(1)은 기밀이 유지되도록 브레이징하여 결합됨을 특징으로 하는 인젝터의 분무형태를 측정하는 튜브다발 형상의 패터네이터.The tube bundle-shaped patternator according to claim 1, wherein the support plate (2) and the collecting tube (1) are brazed and bonded to maintain the airtightness. 제1항에 있어서, 채집관(1)의 끝단은 떨어지는 유체의 되튀김을 방지하는 에지각(1')을 갖도록 함을 특징으로 하는 인젝터의 분무형태를 측정하는 튜브다발 형상의 패터네이터.2. A tube bundle-shaped patternator for measuring the spray form of an injector as claimed in claim 1, characterized in that the end of the collecting tube (1) has an edge angle (1 ') which prevents dropping of falling fluid.
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