CN101500678B - 快排过滤器 - Google Patents

Abstract

用于快排过滤器900的一个装置、系统和方法，包括一个柱状过滤器元件105、轴向穿过元件105的一个柱状内腔110、一个置于元件105轴向末端的端板908和一个包含元件105和端板908的外壳102，其中外壳102与元件105共轴。立管909轴向穿过外壳102并配置为延伸进入内腔110。维修排干通道960置于外壳102的轴向末端，排干通道960配置为轴向贴近端板908，而插头970置于端板908上，插头970配置为插入排干通道960。

Description

快排过滤器

发明背景

优先权声明

本申请声明对于2006年8月8日提交的60/836,552号临时专利申请“快排过滤器”(全部内容如下)具有优先权。

发明领域

本发明涉及液压马达或装置中流动液体的过滤器套管、元件及全套过滤器，特别是需要不时更换元件的过滤器。

相关技术说明

流体过滤器的应用广泛。例如，可以在汽车及普通发动机行业用于过滤发动机各种部件中的燃料、冷却剂、油及其它润滑剂、水及其它流体。过滤器的一个例子是由过滤介质组成的标准柱状过滤器套管。过滤介质可以由纸张、纸板、毡布、熔纺或其它介质构成，其材料通常可以在更换元件时焚化以减少废物。端板通常由塑料构成，且通常与元件相连。

上述过滤器套管安装在过滤器进料槽或外壳内，通常可以与一件或多件中心管或立管配合使用。为了确保过滤期间能够密封，常常在中心管及凸缘之间安装弹性密封环。

由于流体仍然留在过滤器外壳、套管空腔(例如柱状元件的空心)及元件介质本身之中，因此在更换元件/套管时常会出现问题。由此经常导致拆除元件时出现滴油，安装新的套管时出现流体溅出，以及肮脏流体与清洁流体的混合。

凭借当前技术，某些设计在过滤器上开了一个端口或阀门，以便在拆除过滤器时可以将外壳内的流体排干。排出的流体流向另一容器，例如油箱、油槽、冷却剂罐等。当前设计存在一个问题，即流速缓慢，且安装系统时需要采用较大的垫圈或复杂的阀门。我们需要采用一种开口更大、流速更快的设计，以此降低成本及复杂程度。

发明概述

当前发明的目的在于应对技术现状，特别是应对当前设计中尚未完全解决的各种技术问题及需要。因此，当前发明可以为快排过滤器提供一种装置、系统及方法，以此克服技术中的许多或全部缺陷。

发明的一个方面是，一个快排流体过滤器装置，包括一个过滤器套管(拥有轴和半径)和一个插头突起(置于套管轴端)，其内径大小允许当套管安装在外壳内后紧贴着穿过套管的立管。插头从内径沿径向向外延伸。

发明的另一个方面是，一个快排过滤器装置，包括一个过滤器套管、一个外壳、一个置于外壳内的维修排干通道和一个置于通道内的插头。

发明的另一个方面是，快排过滤器系统包括一个柱状过滤器元件、一个轴向穿过元件的柱状内腔、置于元件轴向末端的一个端板、容纳元件及端板的一个外壳，外壳及元件拥有一条公共轴线，立管轴向通过外壳并配置为延伸进入内腔，维修排干通道置于外壳的轴向末端，排干通道配置为轴向贴近端板，而插头置于端板上，插头配置为插入排干通道。

发明的另一方面是，维修快排过滤器装置的一种方法包括提供一个外壳、一个置于外壳内的柱状过滤器套管、过滤器套管内的一个柱状内腔、轴向置于外壳中并穿过内腔的一根立管、置于外壳轴向末端并从立管沿径向向外延伸的一个维修排干通道、一个置于并插入排干通道内的一个排干通道插头，卸下套管及插头，以及安装第二套管及插头。

本说明书中提及的功能、优点或类似语言并不暗示发明的任何单个实施例应该或是已经具备当前发明中可以实现的所有功能及优点。此外，应该认为有关功能及优点的描述是指与实施例有关的特定功能、优点或特征存在于当前发明的至少一个实施例之中。本说明书中有关功能、优点的所有讨论或类似语言可能但未必是指同一实施例。

发明中描述的功能、优点及特征可以采用任何适当方式结合在一个或多个实施例之中。熟悉相关技术的人士将会发现，将发明付诸实践时可能缺少特定实施例上的一个或多个特定功能或优点。在其它例子中，某些实施例的其它功能及优点可能并不存在于发明的所有实施例之中。通过以下描述及附录要求，或是通过学习以下介绍的发明方法，当前发明的这些功能及优点将更加明显。

附图简述

为了便于理解发明的优点，我们将通过附录图表所示的特定实施例，更加详细地描述上述发明。请注意，这些图表仅描述了发明中的典型实施例，因此不应认为是对其范围作出限制。我们将使用附图对发明作出更加具体详细的描述及说明，其中：

图1是当前发明的快排过滤器装置实施例的剖面示意图；

图2是图1装置的透视剖面示意图；

图3是当前发明的快排过滤器装置另一实施例的底部平面示意图；

图4是图1装置的局部剖面图；

图5是显示压力方向的图1装置的局部剖面图；

图6是当前发明的快排过滤器装置另一实施例的局部剖面图；

图7是显示压力方向的图6装置的局部剖面图；

图8是当前发明的快排过滤器装置另一实施例的局部剖面图；

图9是图8装置立管的透视图；

图10是图8装置立管的底部平面图；

图11是图8装置的局部剖面透视图；

图12是当前发明的快排过滤器装置另一实施例的局部剖面图；

图13是当前发明的快排过滤器装置另一实施例的局部剖面图；

图14是当前发明的快排过滤器装置另一实施例的局部剖面图；

图15是当前发明的快排过滤器装置另一实施例的局部剖面图；

图16是当前发明的快排过滤器装置另一实施例的局部剖面图；

图17是当前发明的快排过滤器装置另一实施例的局部剖面图；

图18是当前发明的快排过滤器装置另一实施例的剖面图；

图18A是图18装置的透视剖面图；

图19是图18装置的局部剖面图；

图20是当前发明的快排过滤器装置另一实施例的局部剖面图；

图21是当前发明的端板的底部平面图；

图22是当前发明的快排过滤器装置另一实施例的局部剖面图；

图23是当前发明的快排过滤器装置另一实施例的局部剖面图。

发明的详细说明

我们不难相信，此处图表总体描述、示意的当前设计中的各种部件可以通过各种不同配置进行安排、设计。以下我们将对当前发明的装置、系统及方法的实施例进行更加详细的描述，其目的并不在于限制发明要求的范围，而仅是作为发明的指定实施例的代表。

本说明书中提及的“一个实施例”均指与实施例有关的一种特定功能、结构或特征存在于当前发明的至少一个实施例之中。因此，在本说明书各处出现的“一个实施例”并不一定是指同一实施例。

描述的功能、结构或特征可以采用任何适当方式结合在一个或多个实施例之中。以下描述提供了众多的具体细节，例如材料、扣件、尺寸、长度、宽度、形状等的例子，以便充分了解发明的实施例。但是，熟悉相关技术的人士将会发现，将发明付诸实践时可能缺少一个或多个特定细节，或是采用了其它方法、部件、材料等。在其它例子中，我们没有详细显示或描述大家熟知的结构、材料或操作，以免影响发明的各个方面。

图1及2显示发明的快排过滤器装置100，其中柱状外壳102经过配置，可以容纳柱状过滤器套管103。过滤器套管103包含过滤器元件105、顶部端板106以及底部端板108。穿过元件105沿轴向形成柱状内腔或室110。许多过滤器带有设定并强化中腔的中杆。端板108的更多详情将在下文描述。

外壳102包含柱状壁、盖子104、入口室116(延伸穿过套管103外的外壳)、维修排液罐112以及维修排液口114。立管109伸入内腔110。操作时，肮脏流体(例如油箱中的燃料、冷却剂罐中的冷却剂、水或其它流体)通过入口(未显示)进入过滤器100，进入入口室116，经过加压之后穿过元件105(通常包括一个中杆)。过滤之后，清洁或过滤后的流体进入立管109(管道内部可以作为清洁流体的通道)，向下穿过清洁流体出口111。流体由此送往发动机、燃料喷射器、冷却系统或其它清洁流体应用。

在元件105由于堵塞或其它原因需要更换时，可以卸下盖子104，从外壳102上提起套管103。这样可以打开排干通道，使得套管103及外壳102中的残留流体大都排入贮槽112，然后进入排液口114。鉴于残留在需要更换的外壳及元件中的上述流体大都或全部肮脏，任何清洁流体接触肮脏流体之后将会受到污染，因此排液口114将流回油箱或肮脏流体的其它源头，熟悉相关技术的人士根据这一披露显然可以了解这一情况。

图3显示当前发明中与装置100(带有外壳102、立管109、清洁流体出口111以及排液口114)功能相同的一个过滤器装置的仰视图。

图4更为详细地显示了装置100的局部。如图所示，环板120从立管109直接径向延伸至端板108下方。环板120与立管109形成一体，因此可以视为其组成部分，但是为了定义需要，在此仍然将其分开考虑。架子120直角弯曲插入凸缘122。凸缘122可以作为环状排干通道160的内缘，其径向内沿由凸缘122确定，径向外沿由外壳组件136确定。环状排干通道160径向远离立管109，使得通道的圆周更大，因此流动区域更大(记得这个面积随着半径的平方而增大)。这样可以打开通道160，在从外壳上卸下套管103之后，可以提高外壳102排干流体的速度(图1、2)。因此，流速受限于排液口114的直径及相关管道，而非界面几何形状。

这里使用的“径向”及“半径”不仅是指柱体的半径，也指距离轴线的任何距离。通道160及装置的其它部件的半径可以是也可以不是常数，即它们的形状可能并不规则。

过滤器套管103放入外壳102后，应将排干通道160插入或密封之后过滤器方可正常工作，熟悉相关技术的人士根据此披露显然可以了解这一情况。在图4所示的实施例中，可以使用环状插头装置完成这一工作。该装置由端板108所附或所含的、轴向伸入排干通道106的环状倒钩124组成。用橡胶或其他灵活的材料做的垫圈126安装在倒钩124上。在此实施例中，垫圈126含有四个突起或凸起128，可以相对容易地安装在倒钩124上。在将套管103装入外壳102之后，凸起128压下凸缘122及组件136，插入并密封通道160，从而防止过滤器操作期间进行排干，同时可以将过滤器的清洁一侧与肮脏一侧密封开来。

从图4中可以看到，倒钩124的边缘(球端)较厚，可以增强与垫圈126的机械附着，使其与倒钩124紧密相连，防止其在拆卸套管期间或因外壳102上的压力而从倒钩124上脱落。熟悉相关技术的人士根据这一披露显然可以了解，我们可以使用各种其它装置，例如使倒钩在端板108上直接轴向突起，并且通过粘附和/或压力使垫圈与其相连。如下所述，轴向突起本身可以带有插头，因此无需其它垫圈材料即可填满整个通道。在发明范围之内可以使用其它装置，其中包括将排干通道插头与端板隔开并相连，或是在拆卸套管时将其单独从排干通道上卸下。这些内容将在下文讨论。

环板120也可以通过各种方式进行修改，并制成各种形状，只要其中包含立管上的一个或多个拉长突起并且没有包含环状结构(下文将介绍一个实施例)。与从立管伸出的突起的精确结构(甚至是其本身的存在)相比，远离过滤器装置中轴的至少一段排干通道更为重要。熟悉相关技术的人士根据这一披露显然可以了解，这一概念在各种过滤器中可以得到广泛应用。这些过滤器不必采用柱状或是带有立管，只需带有或配有轴线，并将排干通道(可以是环状通道、一孔或多孔或是其它结构)置于轴线之外，以增加其流动面积。

带有四个凸起的垫圈126可以在压力以及吸入过滤器方面提供有效密封。图5中的箭头161显示了压力过滤器中施加在垫圈126(特别是其上部凸起128)上的力。如下所述，真空过滤器的压力有所不同，下部凸起128将承受力的冲击。

图6所示的垫圈226(仅有两个下部凸起228)可以用于真空过滤器。在这种用途中，受力影响的主要是下部凸起228(如图7中箭头163所示)，因此无需上部凸起。

在某些高压应用中，插入排干通道的垫圈会受到一个巨大的力，使其可能从排干通道上脱落。尽管在许多情况下，图4所示的倒钩/垫圈(以及其它插头或垫圈结构)可以防止插头脱落，但在高压时增加插头支撑结构会有所帮助。

图8-10显示上述支撑结构的一个实施例。在此情况下，从凸缘322延伸出来的支架323(相当于凸缘122)位于倒钩324及垫圈326的下方，并可为其提供支撑(图8)。环板320以及凸缘322与323则由从立管309径向伸出的两个以上的肋材330支撑。

另外，可以取消323支架，由肋材330自行为插头提供支撑。为了实现支撑，可能需要增加肋材的数量，以减少肋材间距。在发明范围之内，可以使用其它支撑结构，其中包括将其作为外壳的组成部分，而非将其从立管伸出，这样即可使用标准形状的立管。

图8还显示放置在端板308内沿、与立管309实现密封接合的第二垫圈或垫环334。垫圈334进一步改善清洁与肮脏一侧的密封，同时还具有立管擦拭功能，即在过滤器套管装入外壳之后，保持与立管309从上至下的接触，擦拭并清洁立管309上的碎屑。从端板308轴向伸出的突起336可以为端板提供支撑，但在端板308与板320之间需要一定空间，以便放入垫圈334。

如图11所示，碎屑盖304可以安装在立管顶部，以防止更换过滤器套管期间尘土及其它碎屑掉入立管的清洁流体通道。碎屑盖304可以与立管在径向上共同延伸或是延伸范围略小，以让垫圈334发挥擦拭功能。

图12显示插头424的另一实施例。该插头包括端板408本身的一个轴向延伸或突起，可以伸入或插入排干通道460，且无需添加垫圈。插头424含有密封翼片430，可以协助密封通道460。翼片430是指向上方或下方的薄且有弹性的突起，凸缘422及外壳组件436略带角度，可以提高密封性能。此类密封通常更适用于较粗过滤器。此时，穿过排干通道460的流体如果出现少量分流，不会对过滤器的操作造成重大损害。在为了强化清洁与肮脏一侧的密封而使用第二垫圈434(如图)的情况下，少量的分流不会影响颗粒分离效率，只会导致少量流体流回肮脏流体源头。

图13显示当前发明插头的另一实施例。插头由端板508轴向伸出的环状突起524组成，其中含有位于突起524内外侧上的用于放置O形环526的凹陷，可以将其与外壳组件536及凸缘522密封开来。此类配置适合低压设计，并且可以用于标准O形环。

图14显示垫圈626的另一实施例，其中垫圈626将插头与第二密封垫圈(例如图8所示的垫圈326及334)结合起来。垫圈626本身可以填充第二垫圈密封造成的端板608与板620之间的空间，因此无需使用图8所示的突起336之类的突起。

图15显示插头的另一实施例，其中端板708伸出的突起724在没有翼片或垫圈的帮助下，填充并插入排干通道760。为此，可以使用聚氨酯泡沫端板(有时用于空气及液体过滤，且直接使用元件705的末端浇铸)对介质褶皱进行密封(如果元件705经过打褶)，并且建立端板结构。上述材料或其它类似材料完全可以直接对立管及过滤器外壳进行密封，同时具有与垫圈334类似的擦拭功能。在发明范围之内可以使用其它形状的突起724。

发明的其它实施例包括完全不使用端板的过滤器套管，其介质稳固程度足以自行保持结构完整，在此情况下，插头可以部分或全部由元件本身构成。

图16显示的发明实施例中，排干通道插头824与过滤器套管分开，使得带有扁平端板(或不含排干插头的其它形状)的标准过滤器套管可用于发明装置之中。在此实施例中，插头824中的凸缘837带有立管809的密封垫圈838，端板808带有密封凸缘837的O形环840或其它密封材料。在图17显示的实施例中，独立插头825(不含密封凸缘)通过整体夹841夹在端板808上，从而将端板808直接夹在插头825上，并进行密封。密封可以采用O形环、其它弹性密封、粘性密封或线对线配合装置，以形成干涉配合类型密封。另外，夹子841可以轻易地将夹子825留在端板808上，端板808则可以密封立管809。端板808与立管809之间的密封可以与外壳相连，此时如果卸下过滤器，密封仍将留在原位，或是附着在与过滤器一并取出的端板上。

图16及17所示的实施例显示，排干通道正在分别从套管中拔出。如果需要，可在排干通道上的任何一点(排干通道、贮槽、端口或其它位置)插接排干。在此披露以及本文的使用过程中，由于具有相同效果，因此任何上述插头均可在功能上被视为排干通道的插头。

图18和18A描绘了当前发明的过滤器装置900的一个实施例，其中外壳902、过滤器套管903和立管909与图1和2中的相应结构类似，但立管909基本上是一根直管，而不是立管109的锥形管，其没有径向突出的设计是为了形成一个维修排干通道(虽然径向突出的存在有其他原因，例如作为外壳内安装的限定器)。此配置通过下面详细描述的维修排干通道的类型和装置900中使用的插头而成为可能。

如图19所示，装置900中的排干通道960不一定与立管909径向相隔，而排干通道960在外壳902的一端含一个开放区域，其中可插入立管909，使得排干通道960成为环绕在立管909外的环形。在此实施例中，这是合到一起的通道和贮槽。排干通道960由插头970(与端板908一体)插入并与过滤器套管隔离，插头轴向延伸进入排干通道960并从立管909径向进入到外壳部件936，使其相互密封。

插头970包含一个环板部分972，这与端板908的其余部分共面。在板部分972的内径上和立管909上，含一个环状垫圈976的轴向凸缘974向上延伸，挤压和密封立管909。在板部分972的外径上和外壳部件936上，含一个环状垫圈980的轴向凸缘978向下延伸，挤压和密封外壳部件936。两个以上的支撑肋材930(另见图21)为插头970提供结构强度。

插头970可使用垫环密封立管909，这与图8中描绘的无需凸缘的密封方式相似，或者可按照图16的描述或相当的方法进行密封。

垫圈976和980可包括标准O形环，这可比上面显示和描述的垫圈和垫环便宜。当在外壳902上安装过滤器套管时，插头970和立管909一起密封维修排干通道930，将清洁流体侧与肮脏流体侧分开。立管909以标准方式(螺纹、胶或类似方式)安装在外壳内。熟知技术的人非常了解这些。

垫圈976在过滤器套管安装到外壳内后作为立管909的擦拭物，在其下降到位时与立管909接触并对其清洁。在取下套管903后，插头970不再密封外壳部件936，而留在外壳902中的流体进入排干通道960通过排干口914排出。

图20显示了当前发明的过滤器装置1000的另一个实施例，其中外垫圈980被注入凸缘1078并与之成为一体的柔性密封翼片1080替代，翼片1080密封外壳部件1036，后者可在翼片1080的区域中形成一定角度以更有效地密封。排干口1014垂直而不是水平定向，这在一些应用中是很理想的。

图21显示了支撑肋材930的仰视图。

图22显示了当前发明的过滤器装置的另一个实施例1100。此实施例与过滤器900的主要不同在于立管1109更宽，更像立管109，并在端板1108下有一个径向延伸或突起1120。但与突起120不同的是，突起1120不一定密封插头1170而是为其提供结构支撑，功能与肋材930相似。在此实施例中，排干通道1160更小，使得突起1120能够支撑插头1170，而插头1170本身同比例减少，不过除了尺寸和板部分1172的范围以外，在所有方面上，插头1170在结构上与插头970都很相似。

图23显示了当前发明的过滤器装置的另一个实施例1200，其中插头1270与端板1208分离，但在结构的其他方面与插头970相似。板部分1272并不是与端板1208的其余部分共面，而是紧贴在其下，而端板1208可以图16和17中描述实施例相似的方式密封插头1272。

在不偏离其精神或本质特征的情况下，当前发明可以通过其它特定形式实施。例如，在不需要立管工作的过滤器中，可以使用无需对立管进行密封的发明实施例。在各种情况下，上述实施例仅应视为示例而非限制。因此，发明的范围应该通过附加的权利要求来表示，而非使用上述描述表示。与权利要求等效的含义及范围内的所有变更均应包含在其范围之内。

Claims (22)

1.一种快排流体过滤器装置，其包括：

一个过滤器套管，其拥有轴、半径、轴端、置于所述轴端上的端板和柱状过滤器元件；以及

一个插头，置于所述套管的所述轴端，其内径大小允许当所述套管安装在外壳内后紧贴着穿过所述套管的立管；

所述插头从所述套管沿轴向向下延伸，并沿所述内径径向向外延伸；以及

所述插头具有从所述套管的所述轴端向上延伸的轴向凸缘，所述轴向凸缘包括环状垫圈，在纵截面中，所述环状垫圈置于所述柱状过滤器元件和所述立管之间，但不与所述柱状过滤器元件相接触。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述套管和插头呈圆柱形。

3.如权利要求2所述的装置，其中所述插头配置为当所述外壳中安装所述套管之后直接插入所述外壳中的排干通道。

4.如权利要求3所述的装置，其中所述插头含有至少一个支撑肋材。

5.如权利要求3所述的装置，其中所述插头含有至少一个密封翼片。

6.如权利要求2所述的装置，还包含至少一个置于所述插头上的环状垫圈。

7.如权利要求6所述的装置，其中所述环状垫圈含有一个O形环。

8.如权利要求6所述的装置，其中所述环状垫圈含有一个垫环。

9.如权利要求6所述的装置，其中所述环状垫圈置于所述插头的一条内径上，垫圈配置为密封所述插头和所述立管并在所述套管安装到所述外壳内后擦拭所述立管。

10.如权利要求6所述的装置，其中所述环状垫圈置于所述插头的一条外径上，垫圈配置为密封所述插头和过滤器外壳的一部分。

11.如权利要求1所述的装置，其中所述套管包含一个元件及一个置于所述元件的轴端的端板，其中所述插头与所述端板为一体。

12.如权利要求1所述的装置，其中所述套管含一个过滤器元件及一个置于元件轴端的端板，其中所述插头独立于所述端板，而所述端板配置为在所述套管安装到所述外壳内时密封所述插头。

13.一种快排过滤器系统，其包括：

一个柱状过滤器元件；

轴向穿过所述元件的一个柱状内腔；

置于所述元件一个轴向末端上的一个端板；

一个外壳，其中可以容纳所述元件及端板，所述外壳与元件的轴线相同；

一个立管，轴向穿过所述外壳并配置为延伸进入内腔；

一个维修排干通道，置于所述外壳的轴向末端，且配置为轴向贴近所述端板；及

一个插头，置于所述端板上并配置为插入排干通道，所述插头具有从所述过滤器元件的所述轴向末端向上延伸的轴向凸缘，所述轴向凸缘包含环状垫圈；

在纵截面中，所述环状垫圈支撑于所述插头上并位于所述柱状过滤器元件和所述立管之间，但不与所述柱状过滤器元件相接触。

14.如权利要求13所述的系统，其中所述插头在一条内径上密封所述立管并在一条外径上密封所述外壳的一部分。

15.如权利要求14所述的系统，其中所述插头的外径由从其向下延伸的第二轴向凸缘界定。

16.如权利要求15所述的系统，其中所述插头包括径向延伸的板，以及其中所述径向延伸的板是所述端板的一部分并与所述端板共平面。

17.如权利要求15所述的系统，进一步包括置于所述插头的所述第二轴向凸缘上的第二环状垫圈。

18.如权利要求13所述的系统，进一步包括置于所述立管一端的一个碎屑盖。

19.如权利要求13所述的系统，进一步包括一个从所述立管轴向延伸的支撑突起。

20.一种快排过滤器装置，其包括：

一个在其端板上放置插头的过滤器套管，所述插头包括一个沿过滤器元件轴向延伸的第一凸缘和一个轴向远离所述过滤器元件的第二凸缘；

一个外壳；

一个在轴向上与所述过滤器套管共轴的立管；及

一个置于所述外壳内的维修排干通道；

在纵截面中，所述第一凸缘包括置于所述过滤器元件和所述立管之间的不与所述过滤器元件相接触的第一垫圈；以及

所述插头包括所述第二凸缘和置于插接配置内通道中的第二垫圈。

21.一种维修如权利要求20所述的快排过滤器装置的方法，所述方法包括：

提供所述外壳、置于所述外壳内的呈柱状的所述过滤器套管、所述过滤器套管内的一个柱状内腔、轴向置于所述外壳中并穿过内腔的所述立管、置于所述外壳的轴向末端并从所述立管沿径向向外延伸的所述维修排干通道、置于并插入排干通道内的所述插头；

卸下所述套管及插头；以及

安装第二套管及插头。

22.如权利要求21所述的方法，其中所述套管及插头彼此互为整体，并且可以同时卸下。

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