(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉壁管の上端が気水分離装置に接続されているボイラ本体の炉壁の上部位置に、炉壁を貫通する管を設けて該管をボイラ本体内側上方に延長して傾斜部を形成させた後、鉛直上方に立ち上げ該立ち上げ部の管相互間をフィンで接続して分割壁を構成することにより複数のガス通路を形成し、再熱器と過熱器とを別個のガス通路に夫々配置し、該ガス通路の各々にガス流量調節ダンパを配置し、前記分割壁を構成している管の上端をハンガーチューブのヘッダに接続し、且つ前記分割壁を構成している管の下端を気水分離装置の蒸気出口に接続したことを特徴とするタワーボイラ。
【請求項２】
左右側の炉壁を貫通する管にて分割壁を構成することによりボイラ本体内の左右方向に複数のガス通路を形成したことを特徴とする請求項１記載のタワーボイラ。
【請求項３】
前後側の炉壁を貫通する管にて分割壁を構成することによりボイラ本体内の前後方向に複数のガス通路を形成したことを特徴とする請求項１記載のタワーボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タワーボイラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７、図８は、従来のタワーボイラの一例を示したもので、タワーボイラは、前後側の炉壁１，２と左右側の炉壁３，４とにより水平断面形状が矩形を有して上方に高く延び、上端に天井壁６を備えたボイラ本体７を備えており、該ボイラ本体７を鉄骨８から吊下材５によって吊下げ支持している。前記前後側の炉壁１，２および左右側の炉壁３，４は、図４に示すように上下方向に延びる平行な炉壁管９相互間をフィン１０で接続した構成を有している。
【０００３】
前記ボイラ本体７の前後側の炉壁１，２の下部位置には複数のバーナ１１が備えられており、更に前記ボイラ本体７の上端後部には排ガス出口１２が設けられて、該排ガス出口１２に上端が連通された煙道１３が下方に延びている。
【０００４】
また、前記ボイラ本体７内の上下中間部から前記排ガス出口１２までの間には熱交換装置１４が設置されており、更に前記ボイラ本体７の上下中間部位置から上方の前後側の炉壁１，２及び天井壁６の外部を包囲するようにしたケーシング１５が設けられており、該ケーシング１５の外周及びボイラ本体７の下部外周には保温材１６が設けられている。
【０００５】
前記熱交換装置１４は、前記排ガス出口１２に近い最も上部位置（低温部側）に節炭器１７が備えてあり、該節炭器１７の下側には、低温側再熱器１８、低温側過熱器１９、高温側再熱器２０、高温側過熱器２１、及びハンガーチューブ過熱器２２が順次配設されている。
【０００６】
前記節炭器１７、低温側再熱器１８、低温側過熱器１９、高温側再熱器２０、高温側過熱器２１の夫々は、図７に示すように、ボイラ本体７内を前後方向に幅全体に亘って延びる垂直パネル状のループ管２３にて構成されており、多数のパネル状のループ管２３が図８の左右方向に多数並設された構成を有している。
【０００７】
また前記ハンガーチューブ過熱器２２は、上端に備えたヘッダ２４から下方に延設された多数のハンガーチューブ２５により前記節炭器１７、低温側再熱器１８、低温側過熱器１９、高温側再熱器２０、高温側過熱器２１の夫々のループ管２３を吊り下げて支持するようになっており、その下端を横方向に曲げることによってハンガーチューブ過熱器２２を構成している。
【０００８】
前記ボイラ本体７の各炉壁１，２，３，４の炉壁管９の上端はドラム或いはセパレータからなる気水分離装置２８（図７ではドラムの場合を示している）に接続されており、炉壁管９により加熱された加熱水は、水と蒸気に分離され、水は再びボイラ本体７の炉壁管９に戻され、気水分離装置２８で分離された蒸気は、前記ハンガーチューブ２５のヘッダ２４に導かれるようになっている。
【０００９】
従って、図７、図８の構成の例では、下方から導かれた給水２６が先ず節炭器１７に供給され、バーナ１１の燃焼によって発生する高温の排ガス２７によって節炭器１７において給水２６が加熱された後、ボイラ本体７の下端に供給されてボイラ本体７の前後側の炉壁１，２及び左右側の炉壁３，４の炉壁管９内を加熱されながら上昇して、上部の気水分離装置２８に供給されて水と蒸気に分離され、水は再びボイラ本体７の炉壁管９に戻される。
【００１０】
気水分離装置２８で分離された蒸気は、前記ヘッダ２４からハンガーチューブ２５に供給されて内部を下降し、ハンガーチューブ過熱器２２に導かれて過熱された後、低温側過熱器１９に供給され、続いて高温側過熱器２１に導かれて過熱され、高温高圧の蒸気となって高圧の蒸気タービン２９に供給される。
【００１１】
高圧の蒸気タービン２９から出た蒸気は、低温側再熱器１８に供給されて再熱された後、高温側再熱器２０に導かれて更に過熱され、その後中圧、或いは低圧の蒸気タービン３０に供給されるようになっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記図７、図８に示した従来のタワーボイラにおいては、節炭器１７、低温側再熱器１８、低温側過熱器１９、高温側再熱器２０、高温側過熱器２１の夫々がボイラ本体７内の前後幅全体に亘って設けられたシングルパス方式となっているために、過熱器１９，２１と再熱器１８，２０の収熱量バランスを任意に調節したり、或いはボイラ本体７内の左右或いは前後の収熱バランスを調節するといったことができず、よって制御性が低いという問題を有していた。
【００１３】
また、この問題に対処するために前記ボイラ本体７内に図７に破線で示すような分割壁３１を設置して左右に２分割したガス通路を形成し、更に前記左右のガス通路の夫々の上部にガス流量調節ダンパ３２，３３を設置するようにしたパラレルパス方式とすることも考えられるが、前記節炭器１７、再熱器１８，２０、過熱器１９，２１は夫々ハンガーチューブ２５で吊り下げられているため、ガス流量調節ダンパ３２，３３により左右のガス通路の排ガス２７の流量を変化させた場合に左右の収熱量が変化することによって、左右でハンガーチューブ２５の延び差が生じ、この時、節炭器１７、再熱器１８，２０及び過熱器１９，２１のループ管２３が分割壁３１を貫通していることにより、ループ管２３に過大な応力が発生する不具合を生じ、また前記分割壁３１が前側炉壁１を貫通して設けられている場合には前側炉壁１と分割壁３１との温度差による延び差が生じて分割壁３１の貫通部に応力が発生する不具合がある。
【００１４】
また、気水分離装置２８の蒸気出口２８ａの蒸気は湿った蒸気であり、従来この湿った蒸気がハンガーチューブ２５のヘッダ２４に供給されるようになっているので、ハンガーチューブ２５の一部がドレンによって閉塞されることが考えられ、このようにハンガーチューブ２５が閉塞されると、それより先の空の部分は高温に晒されることになって大きな延びを生じ、ハンガーチューブ２５の延びにばらつきが生じることによって前記ループ管２３及びハンガーチューブ２５に応力が発生する問題を生じる。また、気水分離装置２８が満杯となって水が溢れた場合には、水がハンガーチューブ２５に流れ込むことになるために、前記延び差による問題が更に増大される可能性がある。
【００１５】
更に、前記分割壁３１に導く流体を考慮しないと、炉壁２を貫通している管と炉壁２との溶接部に応力が発生する問題を生じる。
【００１６】
本発明は、斯かる実情に鑑みてなしたもので、ループ管及び分割壁に応力を生じさせることなく分割壁を設置して、制御性と安全性を高めることができるようにしたタワーボイラを提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、炉壁管の上端が気水分離装置に接続されているボイラ本体の炉壁の上部位置に、炉壁を貫通する管を設けて該管をボイラ本体内側上方に延長して傾斜部を形成させた後、鉛直上方に立ち上げ該立ち上げ部の管相互間をフィンで接続して分割壁を構成することにより複数のガス通路を形成し、再熱器と過熱器とを別個のガス通路に夫々配置し、該ガス通路の各々にガス流量調節ダンパを配置し、前記分割壁を構成している管の上端をハンガーチューブのヘッダに接続し、且つ前記分割壁を構成している管の下端を気水分離装置の蒸気出口に接続したことを特徴とするタワーボイラ、に係るものである。
【００１８】
また、請求項２の発明は、左右側の炉壁を貫通する管にて分割壁を構成することによりボイラ本体内の左右方向に複数のガス通路を形成することを特徴とし、更に請求項３の発明は、前後側の炉壁を貫通する管にて分割壁を構成することによりボイラ本体内の前後方向に複数のガス通路を形成することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１の発明では、ボイラ本体の炉壁の上部位置に、炉壁を貫通する管を設けて該管をボイラ本体内側上方に延長して傾斜部を形成させた後、鉛直上方に立ち上げ該立ち上げ部の管相互間をフィンで接続して分割壁を構成することにより複数のガス通路を形成し、再熱器と過熱器とを別個のガス通路に夫々配置し、該ガス通路の各々にガス流量調節ダンパを配置した構成としているので、ガス流量調節ダンパの調節により再熱器と過熱器の収熱量を変化させることができ、よってタワーボイラの制御性を大幅に向上することができる。
【００２０】
分割壁を構成している管の上端を、ハンガーチューブのヘッダに接続し、且つ前記管の下端を、気水分離装置の蒸気出口に接続しているので、炉壁と分割壁との温度差を小さくして延び差を殆ど生じさせないので、分割壁の特に炉壁管通部に応力が生じる問題を防止することができ、更に、ハンガーチューブにドレンが流入する問題を防止することができる。
【００２１】
請求項２の発明では、左右側の炉壁を貫通する管にて分割壁を構成することにより左右方向に複数に分割されたガス通路を形成することができる。
【００２２】
請求項３の発明では、前後側の炉壁を貫通する管にて分割壁を構成することにより前後方向に複数に分割されたガス通路を形成することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例と共に説明する。
【００２４】
図１〜図３は、前記図７、図８の従来のタワーボイラに適用した本発明を実施する形態の一例を示したもので、図中同一の符号を付したものは同一物を表わしている。
【００２５】
図１〜図３において、図１のＩＶ部分を拡大して示した図４に示すように、ボイラ本体７上部位置において、左右側の炉壁３，４の炉壁管９相互のフィン１０部分を内外に貫通して溶接固定した管３５を前後方向に多数設け、該管３５をボイラ本体７内側上方に延ばして傾斜部３４を形成し、更に該傾斜部３４の内側端部を天井壁６の外側まで鉛直上方に立ち上げ、各管３５の上端を集合ヘッダ３５ｂに接続し、前記傾斜部３４と排ガス出口１２との間における前記管３５相互間をフィン３８により接続して２つの分割壁３６，３７を構成することにより、中央部のガス通路３９と左右側のガス通路４０，４１を形成する。これにより、バーナ１１からの排ガス２７は、中央部のガス通路３９に導かれると同時に、ばら管状態となっている傾斜部３４を通って左右側のガス通路４０，４１に導かれるようになる。
【００２６】
また、前記各管３５の下端はボイラ本体７外部に設けられた下部ヘッダ３５ａに接続されており、前記気水分離装置２８の蒸気出口２８ａが前記下部ヘッダ３５ａに蒸気を導くよう接続されている。
【００２７】
更に、前記集合ヘッダ３５ｂは、ハンガーチューブ２５のヘッダ２４に接続されている。
【００２８】
中央部のガス通路３９に低温側再熱器４２を配置し、また左右側のガス通路４０，４１の夫々に低温側過熱器４３，４４を設置する。
【００２９】
更に、前記中央部のガス通路３９及び左右側のガス通路４０，４１における低温側再熱器４２及び低温側過熱器４３，４４の上側には節炭器１７を配置すると共に、中央部のガス通路３９及び左右側のガス通路４０，４１の夫々の上端にはガス流量調節ダンパ４５，４６，４７を配置する。
【００３０】
この時、前記分割壁３６，３７はボイラ本体７内上部を前後に３つに分割しており、前記節炭器１７、低温側再熱器４２、低温側過熱器４３，４４のループ管２３は、分割された中央部のガス通路３９及び左右側のガス通路４０，４１に沿って前後方向に延びて配置されるので、ループ管２３が分割壁３６，３７を貫通することはない。
【００３１】
また、前記分割壁３６，３７の下側には従来と同様の高温側再熱器２０及び高温側過熱器２１が配置されており、前記節炭器１７、低温側再熱器４２、低温側過熱器４３，４４、高温側再熱器２０、高温側過熱器２１が、上部に設けられたヘッダ２４に接続されている複数のハンガーチューブ２５によって吊り下げられている。
【００３２】
尚、前記図１〜図３の形態例では、中央部のガス通路３９に低温側再熱器４２を設置し、左右側のガス通路４０，４１に低温側過熱器４３，４４を設置した場合について例示したが、中央部のガス通路３９に１つの低温側過熱器を設置し、左右側のガス通路４０，４１に２つに分割した低温側再熱器を設置することもでき、また、前記ガス通路３９，４０，４１には、再熱器４２，２０及び過熱器４３，４４，２１の一部を設置しても、或いは全部を設置するようにしてもよい。
【００３３】
前記図１〜図３に示した構成によれば、下方から導かれた給水２６が先ず節炭器１７に供給され、バーナ１１の燃焼によって発生する高温の排ガス２７によって節炭器１７において給水２６が加熱された後、ボイラ本体７の下端に供給されてボイラ本体７の前後側の炉壁１，２及び左右側の炉壁３，４の炉壁管９内を加熱されながら上昇して、上部の気水分離装置２８に供給されて水と蒸気に分離され、水は再びボイラ本体７の炉壁管９に戻される。
【００３４】
気水分離装置２８で分離された蒸気は、蒸気出口２８ａから下部ヘッダ３５ａに供給されて管３５内に流入し、傾斜部３４及び分割壁３６，３７を上昇した後、集合ヘッダ３５ｂに集められ、続いてヘッダ２４に導かれてハンガーチューブ２５内を下降する。
【００３５】
ハンガーチューブ２５内を下降した蒸気は、ハンガーチューブ過熱器２２に導かれて過熱された後、低温側過熱器４３に供給され、続いて高温側過熱器２１に導かれて過熱され、高温高圧の蒸気となって高圧の蒸気タービン２９に供給される。
【００３６】
高圧の蒸気タービン２９から出た蒸気は、低温側再熱器４２に供給されて再熱された後、高温側再熱器２０に導かれて更に過熱され、その後中圧、或いは低圧の蒸気タービン３０に供給される。
【００３７】
上記において、左右側の炉壁３，４を貫通させて設けた管３５により２つの分割壁３６，３７を構成して中央部のガス通路３９と左右側のガス通路４０，４１を形成し、中央部のガス通路３９に再熱器の一部である低温側再熱器４２を配置し、また左右側のガス通路４０，４１の夫々に過熱器の一部である低温側過熱器４３，４４を設置するようにし、且つ前記中央部のガス通路３９と左右側のガス通路４０，４１にガス流量調節ダンパ４５，４６，４７を設置して低温側再熱器４２と低温側過熱器４３，４４に導く排ガス２７の流量を調節できるようにしているので、再熱器と過熱器の収熱量を変化することができ、よってタワーボイラの制御性を大幅に向上することができる。
【００３８】
また、気水分離装置２８の蒸気出口２８ａの蒸気を、下部ヘッダ３５ａを介して分割壁３６，３７を構成する前記管３５に導くようにしているので、左右側の炉壁３，４と分割壁３６，３７との温度差を小さくすることができ、よって延び差が小さいために、分割壁３６，３７の特に炉壁３，４の貫通部に応力が生じる問題を防止できる。
【００３９】
更に、分割壁３６，３７はボイラ本体７内上部を前後に３つに分割しており、低温側再熱器４２、低温側過熱器４３，４４及び節炭器１７のループ管２３は、中央部のガス通路３９及び左右側のガス通路４０，４１に沿って前後方向に延びて配置されるので、ループ管２３が分割壁３６，３７を貫通することがなく、よって中央部のガス通路３９と左右側のガス通路４０，４１に流れる排ガス２７の流量が変化してハンガーチューブ２５の収熱が異なることによって延び差が生じてもループ管２３に応力が発生することもない。
【００４０】
また、気水分離装置２８の蒸気出口２８ａの蒸気を、下部ヘッダ３５ａを介して分割壁３６，３７を構成している管３５に導き、更に、管３５の蒸気を集合ヘッダ３５ｂを介してハンガーチューブ２５のヘッダ２４に供給するようにしているので、気水分離装置２８から管３５に供給される湿った蒸気は分割壁３６，３７を流れる間に加熱によって乾燥され、乾いた蒸気がヘッダ２４に供給されるため、ハンガーチューブ２５にドレンが入り込むことを防止して、ハンガーチューブ２５の延び量を均一化し、これによりハンガーチューブ２５の一部の延びが増加することによってループ管２３に応力が発生する問題を防止することができ、また、気水分離装置２８内の水が溢れるようなことが生じた場合にも、分割壁３６，３７に入り込むのみでハンガーチューブ２５には水が入らないようにして装置の安全性を高めることができる。
【００４１】
図５、図６は、本発明を実施する形態の他の例を示したもので、ボイラ本体７上部位置において、後側の炉壁２に管３５を貫通させて設け、該管３５をボイラ本体７内側上方に導いて傾斜部３４を形成した後、鉛直上方に立ち上げて上端を集合ヘッダ３５ｂに接続し、傾斜部３４と排ガス出口１２との間における管３５相互間をフィン３８により接続して分割壁４８を構成することにより、前側のガス通路４９と後側のガス通路５０を形成する。
【００４２】
前側のガス通路４９に低温側再熱器５１を配置し、また後側のガス通路５０に低温側過熱器５２を設置する。更に低温側再熱器５１と低温側過熱器５２の上側に分割壁４８を貫通させて節炭器１７を設置すると共に、前側のガス通路４９と後側のガス通路５０の上端にガス流量調節ダンパ５３，５４を設置する。
【００４３】
この時、前記低温側再熱器５１と低温側過熱器５２は、分割壁４８を貫通しないように前後方向に短いループ管によって構成するようにしている。これ以外の構成については、前記図１〜図３の構成と同様とする。
【００４４】
尚、前記図５、図６の形態例では、前側のガス通路４９に低温側再熱器５１を設置し、後側のガス通路５０に低温側過熱器５２を設置した場合について例示したが、逆の設置とすることもでき、また、前記ガス通路４９，５０に設置する再熱器５１，２０及び過熱器５２，２１はその一部を設置しても、或いは全部を設置してもよい。
【００４５】
前記した図５、図６の構成によれば、後側の炉壁２を貫通する管３５により分割壁４８を構成して前側のガス通路４９と後側のガス通路５０を形成するようにし、前側のガス通路４９に再熱器の一部である低温側再熱器５１を配置し、また後側のガス通路５０に過熱器の一部である低温側過熱器５２を設置するようにし、且つ前側のガス通路４９と後側のガス通路５０にガス流量調節ダンパ５３，５４を設置して低温側再熱器５１と低温側過熱器５２に導く排ガス２７の流量を調節できるようにしたので、再熱器と過熱器の収熱量を変化することができ、よってタワーボイラの制御性を大幅に向上することができる。
【００４６】
また、後側の炉壁２と分割壁４８との温度差が小さく延び差が殆ど生じないので、分割壁４８の特に炉壁２を貫通する部分に応力が生じる問題を防止することができ、更に、低温側再熱器５１及び低温側過熱器５２のループ管２３が分割壁４８を貫通しないように前後に短いループを形成しているので、前後側のガス通路４９，５０に流れる排ガス２７の流量が変化してハンガーチューブ２５の収熱の差異により延び差が生じてもループ管２３に応力が発生することもない。この時、節炭器１７のループ管２３は前記分割壁４８を貫通しているが、分割壁４８は吊下の支点側に近い低温側であり、且つ後側の炉壁２と分割壁４８とは温度差が小さくて延び差が小さいので、節炭器１７のループ管２３に大きな応力が発生するようなことはない。しかし、節炭器１７のループ管２３の応力が問題になる場合には、節炭器１７を前記低温側再熱器５１及び低温側過熱器５２と同様に前後に分割して短いループ管とすることもできる。
【００４７】
前記図５、図６の形態例の場合においても、前記図１〜図３と同様に、ハンガーチューブ２５にドレンが流入することによる問題の発生を防止することができる。
【００４８】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、図１の形態例において、図５の形態例と同様に１つの分割壁を設けることにより左右に２分割するようにしても良く、また、図５の形態例において、図１の形態例と同様に２つの分割壁を設けることにより前後に３分割するようにしても良く、分割の方向と分割数は任意に変更することができることは勿論である。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ボイラ本体の炉壁の上部位置に、炉壁を貫通する管を設けて該管をボイラ本体内側上方に延長して傾斜部を形成させた後、鉛直上方に立ち上げ該立ち上げ部の管相互間をフィンで接続して分割壁を構成することにより複数のガス通路を形成し、再熱器と過熱器とを別個のガス通路に夫々配置し、該ガス通路の各々にガス流量調節ダンパを配置した構成としているので、ガス流量調節ダンパの調節により再熱器と過熱器の収熱量を変化させることができ、よってタワーボイラの制御性を大幅に向上することができる。
【００５０】
分割壁を構成している管の上端を、ハンガーチューブのヘッダに接続し、且つ前記管の下端を、気水分離装置の蒸気出口に接続しているので、炉壁と分割壁との温度差を小さくして延び差を殆ど生じさせないので、分割壁の特に炉壁管通部に応力が生じる問題を防止することができ、更に、ハンガーチューブにドレンが流入する問題を防止することができる。
【００５１】
請求項２の発明によれば、左右側の炉壁を貫通する管にて分割壁を構成することにより左右方向に複数に分割されたガス通路を形成することができる。
【００５２】
請求項３の発明によれば、前後側の炉壁を貫通する管にて分割壁を構成することにより前後方向に複数に分割されたガス通路を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す切断側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ方向断面図である。
【図４】図１のＩＶ部分の拡大斜視図である。
【図５】本発明を実施する形態の他の例を示す切断側面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ方向断面図である。
【図７】従来のタワーボイラの一例を示す切断側面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ方向断面図である。
【符号の説明】
１          前側炉壁（炉壁）
２          後側炉壁（炉壁）
３          左側炉壁（炉壁）
４          右側炉壁（炉壁）
７          ボイラ本体
９          炉壁管
２４          ヘッダ
２５          ハンガーチューブ
２８          気水分離装置
２８ａ        蒸気出口
３４          傾斜部
３５          管
３６          分割壁
３７          分割壁
３８          フィン
３９          中央部のガス通路（ガス通路）
４０          左側のガス通路（ガス通路）
４１          右側のガス通路（ガス通路）
４２          低温側再熱器（再熱器）
４３          低温側過熱器（過熱器）
４４          低温側過熱器（過熱器）
４５          ガス流量調節ダンパ
４６          ガス流量調節ダンパ
４７          ガス流量調節ダンパ
４８          分割壁
４９          前側のガス通路（ガス通路）
５０          後側のガス通路（ガス通路）
５１          低温側再熱器（再熱器）
５２          低温側過熱器（過熱器）
５３          ガス流量調節ダンパ
５４          ガス流量調節ダンパ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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