(57)【要約】組み合わせ弁およびカップリングは、シールに係合する、リングの形状の保定具を有する。シールは、弁閉鎖部材に係合し、リングによって弁筐体内のポケット内に捕捉される。リングは、弁筐体上のドッグに係合し、リングをシールと接触させて保定する、その外側周縁を中心として離間関係におけるタブを有する。タブの堅度は、可撓性をリングに提供し、弁が開閉されると、シールが変形することを可能にするように調整されてもよい。タブは、ドッグに係合し、その回転に応じてリングの軸運動を生じさせ、リングとシールとの間の予荷重を調節する、角度配向された表面を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁であって、前記弁は、そこに接続されたパイプ要素を通して流体流動を制御するためのものであり、前記弁は、
中心空間を囲繞する内側表面と、前記内側表面の周囲に延在し、前記中心空間に向かって突出し、それによって、ポケットを画定する、ショルダとを有する、筐体と、
前記中心空間内に搭載され、開放位置と閉鎖位置との間で移動可能である、弁閉鎖部材と、
前記ポケット内に位置付けられたシールであって、前記シールは、前記弁閉鎖部材が前記閉鎖位置にあるとき、前記弁閉鎖部材に係合する、シールと、
前記シールをその中に保定するために、前記ポケットに隣接して前記中心空間内に位置付けられている、リングと
を備える、弁。
【請求項２】
前記筐体の周囲に延在するリムであって、前記リムは、前記ポケットに隣接して位置付けられ、前記中心空間を囲繞する、リムと、
前記リムの周囲に相互に離間関係に位置付けられ、前記中心空間に向かって突出する、複数のドッグと、
前記リングの外側周縁から外向きに突出する複数のタブであって、前記タブは、相互から離間関係に配列され、各前記タブが、前記リム内への前記リングの位置付けのために、前記ドッグのうちの２つの間を通過することを可能にし、前記タブは、前記リングを前記中心空間内に保定するために、前記筐体に対する前記リングの回転に応じて、前記ドッグを少なくとも部分的に覆う、複数のタブと
をさらに備える、請求項１に記載の弁。
【請求項３】
前記タブのうちの各１つは、前記リングの平面に対して角度配向された表面を備える、請求項２に記載の弁。
【請求項４】
前記リングは、その内側周縁を中心として延在する辺縁を備え、前記辺縁は、前記リングの平面から外へ前記シールに向かって突出する、請求項１に記載の弁。
【請求項５】
相互の端間に取り付けられ、前記筐体を囲繞し、カップリングを形成する、複数の区画をさらに備え、各前記区画は、対向端部に位置する取付部材を有し、各前記区画は、前記パイプ要素との係合のために、その両側に位置付けられた弧状表面を有する、請求項１に記載の弁。
【請求項６】
前記取付部材は、各前記区画の対向端部から外向きに延在するつまみを備え、各前記つまみは、締結具を受容するための孔を画定する、請求項５に記載の弁。
【請求項７】
前記弧状表面は、前記区画から半径方向に前記軸に向かって突出する、請求項５に記載の弁。
【請求項８】
前記複数の区画は、わずか２つの前記区画を備える、請求項５に記載の弁。
【請求項９】
前記弁閉鎖部材は、前記筐体上に回転可能に搭載された弁軸上に搭載されている、ディスクを備える、請求項１に記載の弁。
【請求項１０】
パイプ要素を継合するための弁カップリングであって、前記弁カップリングは、
相互の端間に取り付けられ、中心空間を囲繞する、複数の区画と、
前記区画間に捕捉された筐体であって、前記筐体は、前記中心空間を囲繞する内側表面と、前記内側表面の周囲に延在し、前記中心空間に向かって突出し、それによって、ポケットを画定する、ショルダとを有する、筐体と、
前記中心空間内に搭載され、開放位置と閉鎖位置との間で移動可能である、弁閉鎖部材と、
前記ポケット内に位置付けられたシールであって、前記シールは、前記弁閉鎖部材が前記閉鎖位置にあるとき、前記弁閉鎖部材に係合する、シールと、
前記シールをその中に保定するために、前記ポケットに隣接して前記中心空間内に位置付けられている、リングと
を備える、弁カップリング。
【請求項１１】
前記筐体の周囲に延在するリムであって、前記リムは、前記ポケットに隣接して位置付けられ、前記中心空間を囲繞する、リムと、
前記リムの周囲に相互に離間関係に位置付けられ、前記中心空間に向かって突出する、複数のドッグと、
前記リングの外側周縁から外向きに突出する複数のタブであって、前記タブは、相互から離間関係に配列され、各前記タブが、前記リム内への前記リングの位置付けのために、前記ドッグのうちの２つの間を通過することを可能にし、前記タブは、前記リングを前記中心空間内に保定するために、前記筐体に対する前記リングの回転に応じて、前記ドッグを少なくとも部分的に覆う、複数のタブと
をさらに備える、請求項１０に記載の弁カップリング。
【請求項１２】
前記タブのうちの各１つは、前記リングの平面に対して角度配向された表面を備える、請求項１１に記載の弁カップリング。
【請求項１３】
前記リングは、その内側周縁を中心として延在する辺縁を備え、前記辺縁は、前記リングの平面から外へ前記シールに向かって突出する、請求項１０に記載の弁カップリング。
【請求項１４】
各前記区画の対向端部に位置する取付部材と、
前記パイプ要素との係合のために、各前記区画の両側に位置付けられている、弧状表面と
をさらに備える、請求項１０に記載の弁カップリング。
【請求項１５】
前記取付部材は、各前記区画の対向端部から外向きに延在するつまみを備え、各前記つまみは、締結具を受容するための孔を画定する、請求項１４に記載の弁カップリング。
【請求項１６】
前記弧状表面は、前記区画から半径方向に前記軸に向かって突出する、請求項１４に記載の弁カップリング。
【請求項１７】
前記複数の区画は、わずか２つの前記区画を備える、請求項１０に記載の弁カップリング。
【請求項１８】
前記弁閉鎖部材は、前記筐体上に回転可能に搭載された弁軸上に搭載されている、ディスクを備える、請求項１０に記載の弁カップリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１５年１１月２３日に出願された米国仮出願第６２／２５８，７９７号に基づき、かつそれに対して優先権を主張する。上記文献は、参照することによって本明細書において援用される。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、弁および組み合わせ弁カップリングならびにそのような弁およびカップリングと併用されるシールを保定するための構成要素等の流体制御デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
バタフライ弁等の弁内の弁閉鎖部材に係合し、それをシールする、シールは、加速摩耗およびシール変位に起因して漏出をもたらし得る、厳しい条件に曝される。バタフライ弁のディスクとリングシールとの間等、弁閉鎖部材間の予荷重は、比較的に高く、弁が設計される内部圧力に比例する。予荷重が高いほど、シール上の摩耗率は大きくなり、より頻繁なシール交換につながる。高予荷重力に加え、シールは、ディスクの開閉の間、非均一力に曝される。シールに印加される力は、ディスクの回転軸からの距離に伴って増加する傾向にある。シール上の非均一力は、シールに反復高応力を課し、これは、摩耗を加速させ、また、シールを弁筐体内の定位置から外へ引き出す傾向にあり、これは、弁故障につながり得る。明らかに、予荷重および非均一荷重の悪影響が緩和されるように、シールが弁筐体内に搭載および保定される方法に対処することによって、弁性能を改良する機会が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、弁であって、そこに接続されるパイプ要素を通して流体流動を制御するための弁に関する。例示的実施形態では、弁は、中心空間を囲繞する内側表面を有する、筐体を備える。ショルダが、内側表面の周囲に延在し、中心空間に向かって突出し、それによって、ポケットを画定する。弁閉鎖部材が、中心空間内に搭載され、開放位置と閉鎖位置との間で移動可能である。シールが、ポケット内に位置付けられる。シールは、弁閉鎖部材が閉鎖位置にあるとき、弁閉鎖部材に係合する。リングが、シールをその中に保定するために、ポケットに隣接して中心空間内に位置付けられる。
【０００５】
一例として、リムが、筐体の周囲に延在する。リムは、ポケットに隣接して位置付けられ、中心空間を囲繞する。複数のドッグが、リムの周囲に相互に離間関係に位置付けられる。ドッグは、中心空間に向かって突出する。複数のタブが、リングの外側周縁から外向きに突出する。タブは、相互から離間関係に配列され、各タブが、リム内へのリングの位置付けのために、ドッグのうちの２つの間を通過することを可能にする。タブは、リングを中心空間内に保定するために、筐体に対するリングの回転に応じて、ドッグを少なくとも部分的に覆う。
【０００６】
具体的例示的実施形態では、タブのうちの各１つは、リングの平面に対して角度配向される表面を備える。さらに一例として、リングは、その内側周縁を中心として延在する辺縁を備える。辺縁は、リングの平面から外へシールに向かって突出する。
【０００７】
本発明による例示的弁はさらに、相互の端間に取り付けられ、筐体を囲繞し、カップリングを形成する、複数の区画を備えてもよい。各区画は、対向端部に位置する取付部材を有する。各区画は、パイプ要素との係合のために、その両側に位置付けられる弧状表面を有する。
【０００８】
例示的実施形態では、取付部材は、各区画の対向端部から外向きに延在する、つまみを備える。各つまみは、締結具を受容するための孔を画定する。さらなる実施例では、弧状表面が、区画から半径方向に軸に向かって突出する。具体的例示的実施形態では、複数の区画は、わずか２つの区画を備える。さらなる実施例では、弁閉鎖部材は、筐体上に回転可能に搭載される弁軸上に搭載される、ディスクを備える。
【０００９】
本発明はさらに、パイプ要素を継合するための弁カップリングを包含する。一例示的実施形態では、弁カップリングは、相互の端間に取り付けられ、中心空間を囲繞する、複数の区画を備える。筐体が、区画間に捕捉される。筐体は、中心空間を囲繞する、内側表面を有する。ショルダが、内側表面の周囲に延在し、中心空間に向かって突出し、それによって、ポケットを画定する。弁閉鎖部材が、中心空間内に搭載され、開放位置と閉鎖位置との間で移動可能である。シールが、ポケット内に位置付けられる。シールは、弁閉鎖部材が閉鎖位置にあるとき、弁閉鎖部材に係合する。リングが、シールをその中に保定するために、ポケットに隣接して中心空間内に位置付けられる。
【００１０】
一例として、弁カップリングはさらに、筐体の周囲に延在する、リムを備える。リムは、ポケットに隣接して位置付けられ、中心空間を囲繞する。複数のドッグが、リムの周囲に相互に離間関係に位置付けられ、中心空間に向かって突出する。複数のタブが、リングの外側周縁から外向きに突出する。タブは、相互から離間関係に配列され、各タブが、リム内へのリングの位置付けのために、ドッグのうちの２つの間を通過することを可能にする。タブは、リングを中心空間内に保定するために、筐体に対するリングの回転に応じて、ドッグを少なくとも部分的に覆う。
【００１１】
例示的実施形態では、タブのうちの各１つは、リングの平面に対して角度配向される表面を備える。さらに一例として、リングは、その内側周縁を中心として延在する辺縁を備える。辺縁は、リングの平面から外へシールに向かって突出する。
【００１２】
本発明による例示的弁カップリングはさらに、各区画の対向端部に位置する取付部材を備える。弧状表面が、パイプ要素との係合のために、各区画の両側に位置付けられる。
【００１３】
一例として、取付部材は、各区画の対向端部から外向きに延在する、つまみを備える。各つまみは、締結具を受容するための孔を画定する。さらに一例として、弧状表面は、区画から半径方向に軸に向かって突出する。例示的実施形態では、複数の区画は、わずか２つの区画を備える。別の例示的実施形態では、弁閉鎖部材は、筐体上に回転可能に搭載される弁軸上に搭載される、ディスクを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明による、弁カップリングの例示的実施形態の等角図であり、弁カップリングは、事前に組み立てられた状態に示される。
【図２】図２は、図１の弁カップリングと併用される、例示的弁筐体の等角図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図２に示される弁筐体の軸方向図である。
【図３】図３は、図１に示される弁カップリングの縦方向断面図である。
【図４】図４は、拡大スケールにおける、図１に示される弁カップリングの一部の縦方向断面図である。
【図５】図５は、図１に示される弁カップリングの構成要素の例示的実施形態の平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図５における線５Ａにおいて得られる構成要素の部分側面図である。
【図６】図６および７は、図１の例示的弁カップリングを使用する継手のアセンブリを図示する、縦方向断面図である。
【図７】図６および７は、図１の例示的弁カップリングを使用する継手のアセンブリを図示する、縦方向断面図である。
【図８】図８は、組み立てられた状態における、例示的弁カップリングの等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（詳細な説明）
図１は、以降、弁カップリングと称される、組み合わせ弁および機械的カップリング１０の例示的実施形態を示す。弁カップリング１０は、相互の端間に取り付けられる複数の区画（本実施例では、２つの区画１２および１４）を備え、中心空間１６を囲繞および画定する。区画１２および１４の取付は、各区画の各端部に位置する、調節可能取付部材１８によってもたらされる。本実施例では、取付部材は、区画１２および１４の対向端部から外向きに延在する、つまみ２０を備え、つまみは、ボルト２４およびナット２６等の調節可能締結具を受容する、孔２２を画定する。ナット２６の緊締は、以下に説明されるように、区画１２および１４を相互に向かって牽引する。
【００１６】
区画１２および１４はそれぞれ、弁カップリング１０の両側３０および３２に位置付けられる、弧状表面２８を有する。弧状表面２８は、中心空間１６を通して通過する、縦軸３４に面する。弧状表面２８は、以下に説明されるように、パイプ要素が区画１２と１４との間、かつ中心空間１６の中に挿入されると、パイプ要素と係合可能である。弧状表面２８は、区画１２および１４から軸３４に向かって半径方向に突出し、取付部材１８の緊締に応じて、パイプ要素内の円周方向溝に係合し、機械的係合を提供し、パイプ要素を端間関係において固着し、継手を形成してもよい。弧状表面２８はまた、当技術分野において公知のように、単純な端、または、ショルダおよび／またはビードを有する端部を有する、パイプ要素に係合してもよい。
【００１７】
図１および２は、中心空間１６内に位置付けられ、区画１２と１４との間に捕捉される、弁筐体３６を示す。弁筐体３６は、中心空間１６を囲繞する、内側表面３８を有する。図４に示されるように、ショルダ４０は、内側表面３８の周囲に延在し、中心空間１６に向かって突出し、それによって、ポケット４２を画定する。弁閉鎖部材（本実施例では、ディスク４４）が、中心空間１６内に搭載される（また、図１参照）。図３に示されるように、ディスク４４は、弁軸４６および４８上に回転可能に搭載され、開放位置と閉鎖位置（示される）との間で筐体３６内を移動可能である。弁軸４６および４８は、筐体３６から延在し、弁軸のための軸受として作用する、個別の弁覆い５０および５２内に受容される。弁覆い５０および５２は、順に、区画１２および１４内の個別の開口部５４および５６を通して延在する。弁覆い５０および５２と筐体３６との間の係合は、筐体を中心空間１６内に安定化させることに役立つ。
【００１８】
図３に示されるように、シール５８が、ポケット４２内に位置付けられる。シール５８は、中心空間１６を囲繞し、ディスクが閉鎖位置にあるとき、ディスク４４にシール係合する、リングを備える。図３に示される、付加的シール６０が、区画１２および１４と弁筐体３６との間に位置付けられる。シール６０は、取付部材１８を緊締し、区画を相互に向かって牽引し、パイプ要素に係合し、継手を生成することによって、継手が生成されると、シールを区画１２および１４、弁筐体３６、およびパイプ要素間に確立する。
【００１９】
図３および４は、弁カップリング１０を示し、閉鎖位置にあるディスク４４は、シール５８にシール係合する。ディスク４０が、開放位置と閉鎖位置との間で回転すると、シール５８は、ディスク４４によって印加される有意な力に曝される。力は、液密シールを確実にするために必要である、ディスク４４の周縁とシール５８の表面との間の比較的に大予荷重から生じる。さらに、シール５８は、ディスク４４の開閉の間、均一力を被らない。開閉に起因してシール５８にかかる力は、いくつかの悪影響を及ぼす。すなわち、それらは、シールに反復高応力を課し、摩耗を生じさせ、シールを弁筐体内のそのポケットから外へ引き出す傾向にある。
【００２０】
これらの悪影響は、図３−５に示される、可撓性保定具６２を提供し、シール５８を含有するポケット４２をさらに画定することによって、緩和されることができることが予期される。図５に示されるように、例示的保定具実施形態６２は、リング６４の形状を有する。リング６４は、外側周縁の周囲に円周方向に相互に離間関係にある複数の外向きに突出するタブ６８を備える、外側周縁６６を有する。タブ６８は、ディスク４４が閉鎖され（図３参照）、弁カップリング１０が内圧に曝されるときに生じる軸方向荷重の関数として、リング６４の軸方向堅度、したがって、その偏向を判定するために使用される。タブ６８の堅度調整は、その厚さを調節し、それによって、各タブの慣性の面積モーメントを制御することによって、遂行されてもよい。
【００２１】
図５にさらに示されるように、リング６４は、その外側周縁６６上の平坦領域７０と、その内側周縁７４を中心として延在する、辺縁７２とを有してもよい。図４に示されるように、辺縁７２は、リング６４の平面７６から外へ突出し、シール５８を保定するために、ポケット４２に隣接して中心空間１６内に位置付けられる。リング６４は、複数のドッグ７８によって、弁筐体３６内に保定される（また、図２参照）。ドッグ７８は、リム８０の周囲に相互に離間関係に位置付けられる。リム８０は、ポケット４２に隣接して位置付けられ、筐体３６の周囲に延在する。ドッグ７８は、中心空間１６に向かって突出し、シール５８が以下に説明されるように据え付けられると、リング６４のタブ６８を受容する、複数の間隙８２を提供するように離間される。
【００２２】
ディスクシールは、最初に、シール５８をポケット４２内に位置付けることによって組み立てられる。これは、シールが弾性可撓性材料から形成されるため、シール５４を変形させ、それをドッグ７８に通過させることによって容易に遂行される。いったんシール５８が定位置に来ると、リング６４は、図２Ａに示されるように位置付けられ、そのタブ６８は、間隙８２と整合され、平坦部７０は、リム８０上の類似平坦特徴８４と整合される。リング６４もまた、その辺縁７２がシール５８に面するように配列される。リング６４は、次いで、シール５８に圧接され、シールは、リングとショルダ４０との間に圧縮され、ポケット４２を画定する。リング６４は、辺縁７２から離れるように面するタブ６８の表面８６がドッグ７８の内側表面８８の背後に来るまで、シール５８に対して押進される（また、図２および４参照）。リング６４は、次いで、タブがドッグを少なくとも部分的に覆うように、軸３４を中心として回転され、タブ６８をドッグ７８と整合させる。リングにかかる圧力は、次いで、解放される。図４に示されるように、そのように生成されたショルダ４０とリング６４との間の空間９０は、シール５８の幅より小さく、シールは、リング６４をドッグ７８に対して付勢し、それを定位置に固着させる。空間９０のサイズは、調節され（すなわち、より小さくまたはより大きく作製され）、それによって、また、シール５８に対するリング６４の軸方向予荷重を調節してもよい。図５に示されるように、予荷重の調節は、図５Ａに示されるように、リング６４の平面７６に対して角度配向される、タブ６８の表面８６によって与えられる。本角度配向は、リング６４が筐体に対して回転されると、弁筐体３６に対して（したがって、シール６８に対して）リング６４の軸方向運動を生じさせる。角度付けられた表面８６は、図２Ａに見られるように、回転が時計回り方向であるとき、リング６４の回転に応じて、ドッグ７８に対して乗設し（図２Ａ参照）、シール５８に向かって押勢される（それによって、予荷重を増加させる）。反時計回り回転は、予荷重を低減させる。
【００２３】
図４に示されるように、リング６４のタブ６８は、ドッグ７８と弁筐体３６との間に捕捉される。リング６４は、したがって、その外側周縁６６を中心として片持ち支持され、その軸方向堅度は、概して、筐体３６およびドッグ７８のうちで最も堅性ではない構成要素であるように設計されるため、タブ６８の堅度によって判定される。タブ６８の堅度は、ディスクが閉鎖され、油圧に曝されると、液密シールをそれ自体とディスク４４との間に維持するように、リング６４が十分な軸方向力をシール５８に対して提供するように調整される。しかしながら、タブ６８はまた、ディスク４４の開閉の間、シールが高非均一力に曝されると、空間９０を拡張することを可能にするために十分に可撓性である。リング６４の可撓性は、それ、したがって、シール５８が、開閉力に応答して、変形することを可能にし、これは、シールにかかる応力を低下させ、それによって、摩耗、ならびにディスクが開放位置に回転されるとシールが空間９０から外へ引き出される傾向を低減させる。加えて、リング６４の使用は、それが劣化するにつれて、シールの弾性の損失を補償する。これは、シールがあまり堅性ではなくなるにつれて、リング６４が空間９０のサイズを低減させるように作用することによって、遂行される。
【００２４】
使用時、図６に示されるように、弁カップリング１０が、事前に組み立てられた状態（また、図１参照）で提供され、区画１２および１４が、弁カップリング１０を分解せずに、中心空間１６の中へのパイプ要素の挿入を可能にするために十分な離間関係で位置付けられる。パイプ要素９２および９４が、次いで、区画１２と１４との間の中心空間１６の中に、シール６０と個別に係合するように挿入される。本実施例では、パイプ要素は、区画の両側３０および３２上にアレイ状にされた突出する弧状表面２８を受容する、円周方向溝９６を有する。図７に示されるように、取付部材１８（また、図１参照）が、緊締され、区画１２および１４を相互に向かって、パイプ要素９２および９４と係合するように牽引し、突出する弧状表面２８は、パイプ要素内の円周方向溝９６に係合する。区画１２および１４が、相互に向かって牽引されるにつれて、シール６０が、区画、弁筐体３６、ならびにパイプ要素９２および９４間に圧縮され、液密継手を形成する。
【００２５】
図８は、据付に応じた弁カップリング１０の最終構成を示し、パイプ要素は、明確にするために示されない。本例示的実施形態では、接続部材１８は、弁カップリング１０が適切に据え付けられると、「パッド間」係合として知られるものを満たすことに留意されたい。本設計は、容易な視覚的点検を可能にし、適切な据付を確認し、ボルト２４を具体的トルク値まで緊締する必要性を排除するため、有利であるが、当技術分野において公知の接続部材の他のスタイルの界面も、使用されてもよい。そのようなスタイルは、実接ぎ界面、または、接続部材が接触せず、代わりに、ボルトまたは他の手段を通して接続部材に付与される規定された量のトルクに依拠し、弁カップリングをその最終構成に維持する、界面を含む。
【００２６】
例示的リング実施形態６４等の保定具６２を使用する、本発明による弁および弁カップリングは、増加された圧力性能を有し、シールが変位されることに起因して、先行技術に従う弁または弁カップリングより少ない摩耗およびより少ない故障を被ることが予期される。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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