CN110506164B - 螺旋桨式风扇及空调装置用室外机 - Google Patents

Abstract

螺旋桨式风扇具备轴部和叶片，叶片具有：根部，其与轴部连接；第一部分，其位于根部或比根部靠外周侧的位置，距旋转轴的距离为r1；第二部分，其距旋转轴的距离为比r1长的r2；第三部分，其距旋转轴的距离为r2以上的r3；以及尖端部，其位于叶片的外周端，距旋转轴的距离为比r3长的rt，当设第一部分处的叶片的翘曲角为θ1，第二部分处的叶片的翘曲角为θ2，第三部分处的叶片的翘曲角为θ3，尖端部处的叶片的翘曲角为θt时，满足(θ2‑θ1)/(r2‑r1)＞(θt‑θ3)/(rt‑r3)≥0的关系。

Description

螺旋桨式风扇及空调装置用室外机

技术领域

本发明涉及螺旋桨式风扇及具备该螺旋桨式风扇的空调装置用室外机。

背景技术

在专利文献1中记载有具备动叶片的射流风机。该动叶片具备在单面具有翘曲的叶型。另外，该动叶片具有翘曲角从前端到根部逐渐减小的翘曲角分布。

现有技术文件

专利文献

专利文献1：日本特开2003-156000号公报

发明内容

本发明要解决的问题

在专利文献1所记载的动叶片中，由于翘曲角从根部到前端平缓地增加，因此无法充分地抑制动叶片的负压面侧的空气因离心力而向径向流动的径向流。负压面侧的径向流与形成在叶片的尖端部的负压面侧的叶尖涡流碰撞。由此，叶尖涡流的形成不稳定化，因此存在噪音增大的课题。

本发明是为了解决上述这样的课题而作出的，其目的在于提供一种能够降低噪音的螺旋桨式风扇及空调装置用室外机。

用于解决课题的手段

本发明的螺旋桨式风扇具备设置在旋转轴上的轴部和设置在上述轴部的外周侧的叶片，上述叶片具有：根部，其与上述轴部连接；第一部分，其位于上述根部或比上述根部靠外周侧的位置，距上述旋转轴的距离为r1；第二部分，其距上述旋转轴的距离为比r1长的r2；第三部分，其距上述旋转轴的距离为r2以上的r3；以及尖端部，其位于上述叶片的外周端，距上述旋转轴的距离为比r3长的rt，当设上述第一部分处的上述叶片的翘曲角为θ1，上述第二部分处的上述叶片的翘曲角为θ2，上述第三部分处的上述叶片的翘曲角为θ3，上述尖端部处的上述叶片的翘曲角为θt时，满足(θ2-θ1)/(r2-r1)＞(θt-θ3)/(rt-r3)≥0的关系。

本发明的空调装置用室外机具备上述本发明的螺旋桨式风扇。

发明的效果

根据本发明，由于能够抑制叶片的负压面侧的径向流，因此能够防止径向流与叶尖涡流碰撞，能够使叶尖涡流的形成稳定化。另外，根据本发明，由于能够抑制从叶片的正压面侧向负压面侧的泄漏流，因此能够使叶尖涡流的形成更加稳定化。因此，根据本发明，能够降低螺旋桨式风扇的噪音。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的螺旋桨式风扇的概略结构的剖视图。

图2是表示本发明的实施方式1的螺旋桨式风扇的叶片20的距旋转轴R的距离与翘曲角的关系的图表。

图3是表示本发明的实施方式1的螺旋桨式风扇的叶片20的翘曲角的定义的说明图。

图4是表示本发明的实施方式1的变形例的螺旋桨式风扇的概略结构的剖视图。

图5是表示本发明的实施方式2的螺旋桨式风扇的概略结构的剖视图。

图6是表示本发明的实施方式2的螺旋桨式风扇的叶片20的距旋转轴R的距离与翘曲角的关系的图表。

图7是表示本发明的实施方式3的螺旋桨式风扇的概略结构的剖视图。

图8是表示本发明的实施方式3的螺旋桨式风扇的叶片20的距旋转轴R的距离与翘曲角的关系的图表。

图9是表示本发明的实施方式4的螺旋桨式风扇的概略结构的剖视图。

图10是表示本发明的实施方式4的螺旋桨式风扇的叶片20的距旋转轴R的距离与翘曲角的关系的图表。

图11是表示本发明的实施方式4的变形例的螺旋桨式风扇的叶片20的距旋转轴R的距离与翘曲角的关系的图表。

图12是表示本发明的实施方式5的空调装置用室外机的概略结构的示意图。

具体实施方式

实施方式1

对本发明的实施方式1的螺旋桨式风扇进行说明。螺旋桨式风扇例如用于空调装置或换气装置等。图1是表示本实施方式的螺旋桨式风扇的概略结构的剖视图。在图1中，示出了沿包含旋转轴R的平面剖切的螺旋桨式风扇的径向截面。此外，在包括图1在内的以下的附图中，存在各构成构件的相对尺寸的关系和形状等与实际的结构不同的情况。

如图1所示，螺旋桨式风扇具有：设置在旋转轴R上且以旋转轴R为中心旋转的毂10(轴部的一例)；设置在毂10的外周侧的多片板状的叶片20(在图1中仅示出一片叶片20)；以及对毂10及多片叶片20进行旋转驱动的马达(未图示)。由叶片20的旋转产生的风的风向为图1中的下方向。另外，在图1中，叶片20的上表面成为负压面，叶片20的下表面成为正压面。

叶片20具有与毂10连接的根部21和位于叶片20的外周端的尖端部22。从旋转轴R到尖端部22的距离为rt。叶片20在后述的图3所示的周向截面中具有负压面侧凸起且正压面侧凹陷的翘曲。另外，叶片20在径向上具有规定的翘曲角分布。即，叶片20的翘曲角根据距旋转轴R的距离而不同。翘曲角的定义将在后面使用图3进行说明。

叶片20在根部21与尖端部22之间(包括根部21本身)具有第一部分P1、第二部分P2和第三部分P3。第一部分P1是位于比根部21靠外周侧的位置或位于根部21的任意部分。从旋转轴R到第一部分P1的距离为r1。第二部分P2位于比第一部分P1靠外周侧的位置。从旋转轴R到第二部分P2的距离为比上述距离r1长的r2(r1＜r2)。第三部分P3与第二部分P2一致，或者位于比第二部分P2靠外周侧的位置。另外，第三部分P3位于比尖端部22靠内周侧的位置。从旋转轴R到第三部分P3的距离为在距离r2以上且比距离rt短的r3(r2≤r3＜rt)。距离r1、距离r2、距离r3和距离rt满足r1＜r2≤r3＜rt的关系。另外，距离r1和距离rt优选满足0.5rt≤r1的关系。

图2是表示本实施方式的螺旋桨式风扇的叶片20的距旋转轴R的距离与翘曲角的关系、即叶片20的径向上的翘曲角的分布的图表。图2的横轴表示距旋转轴R的距离，纵轴表示翘曲角。在图2中，用实线表示本实施方式的叶片20的翘曲角分布，用虚线表示比较例的叶片的翘曲角分布。在比较例的叶片的翘曲角分布中，随着距旋转轴R的距离的增加，翘曲角线性地增加。

在本实施方式的叶片20中，将距旋转轴R的距离为r1的部分(即，第一部分P1)处的翘曲角设为θ1，将距旋转轴R的距离为r2的部分(即，第二部分P2)处的翘曲角设为θ2，将距旋转轴R的距离为r3的部分(即，第三部分P3)处的翘曲角设为θ3，将距旋转轴R的距离为rt的部分(即，尖端部22)处的翘曲角设为θt。如图2所示，叶片20形成为满足如下关系，

(θ2-θ1)/(r2-r1)＞(θt-θ3)/(rt-r3)≥0。

作为上述那样的翘曲角分布的结果，在本例中，叶片20中的至少从第一部分P1到尖端部22的部分在图1所示的径向截面中以负压面侧凸起且正压面侧凹陷的方式弯曲。

在此，在图1和图2所示的例子中，在叶片20的从第一部分P1到第二部分P2的区间、从第二部分P2到第三部分P3的区间、以及从第三部分P3到尖端部22的区间的每一个中，翘曲角随着距旋转轴R的距离的增加而单调且线性地增加。但是，各个区间中的翘曲角的分布不限于图1和图2所示的例子。例如，从第一部分P1到第二部分P2的区间中的翘曲角可以不必线性地增加，也可以不必单调地增加。另外，从第二部分P2到第三部分P3的区间中的翘曲角可以不必增加，也可以随着距旋转轴R的距离的增加而减小。并且，从第三部分P3到尖端部22的区间中的翘曲角也可以不必增加，也可以无论距旋转轴R的距离如何都恒定。

图3是表示本实施方式的螺旋桨式风扇的叶片20的翘曲角的定义的说明图。在图3中，示出了将三维的叶片截面展开成二维平面的叶片截面30，上述三维的叶片截面是沿以旋转轴R为中心的圆柱面剖切叶片20而得到的截面。图3的左方向是旋转方向，右方向是反旋转方向。在叶片截面30中，将连结前缘23侧的端点和后缘24侧的端点的直线称为弦线25，将弦线25的长度称为弦长L。点Pm是弦线25的中点。叶片截面30具有负压面侧凸起且正压面侧凹陷的翘曲。因此，叶片截面30从弦线25向反旋转方向侧偏移。与弦线25垂直的方向上的叶片截面30与弦线25的最大距离为叶片高度Δd。

在展开成二维平面的叶片截面30是圆弧形状的情况下，前缘23侧的端点处的圆弧的切线的垂线26与后缘24侧的端点处的圆弧的切线的垂线27所成的角度θ为翘曲角。另一方面，在展开成二维平面的叶片截面30不是圆弧形状的情况下，满足Δd·(2/L)＝(1/sin(θ/2))-(1/tan(θ/2))的关系并且大于0°且小于90°的角度θ(0°＜θ＜90°)为翘曲角。翘曲角θ是表示叶片截面30的翘曲程度的角度。当使弦长L一定时，翘曲角θ越大，叶片高度Δd越高。在图1中，叶片高度Δd相对于距旋转轴R的距离的变化表现为叶片20的形状。

在具有图2中如虚线所示的线性的翘曲角分布的比较例的叶片中，无法使外周侧的叶片高度与内周侧的叶片高度相比足够高。因此，无法充分地抑制因离心力而产生的负压面侧的空气的径向流41(参照图1)。负压面侧的径向流41与形成在叶片的尖端部的负压面侧的叶尖涡流43碰撞。由此，叶尖涡流43的形成不稳定化，因此螺旋桨式风扇的噪音增大。

在具有线性的翘曲角分布的叶片中，在使翘曲角相对于距旋转轴R的距离的倾度足够大的情况下，有可能能够抑制负压面侧的径向流41。但是，在该情况下，由于在尖端部22处叶片20过于立起，因此无法抑制正压面侧的空气的径向流，从正压面侧向负压面侧的泄漏流42(参照图1)增加。由此，叶尖涡流43的形成不稳定化，因此螺旋桨式风扇的噪音仍然增大。

在本实施方式的叶片20中，能够使第二部分P2处的翘曲角相对于第一部分P1处的翘曲角的增加量比以往大。因此，能够使第二部分P2处的叶片高度与第一部分P1处的叶片高度相比足够高。由此，能够抑制负压面侧的径向流41，因此，能够防止径向流41与叶尖涡流43碰撞，能够使叶尖涡流43的形成稳定化。

另外，在本实施方式的叶片20中，与以往相比，能够抑制尖端部22处的翘曲角相对于第三部分P3处的翘曲角的增加量。因此，能够抑制从正压面侧向负压面侧的泄漏流42，能够使叶尖涡流43的形成更加稳定化。因此，能够降低螺旋桨式风扇的噪音，并且能够提高螺旋桨式风扇的效率。

由于叶片20的根部21附近的作功量少，因此根部21附近的气流容易受其外周侧的气流的影响。因此，即使在根部21附近增大翘曲角的增加量，也难以得到抑制负压面侧的径向流41的效果。因此，从旋转轴R到第一部分P1的距离r1优选设为从旋转轴R到尖端部22的距离rt的一半以上(0.5rt≤r1)。

叶片20可以根据除了翘曲角以外的叶片形状参数而形成为各种形状。但是，由于叶片20的径向上的翘曲角的分布满足如下关系，

(θ2-θ1)/(r2-r1)＞(θt-θ3)/(rt-r3)≥0，

从而无论叶片形状如何，都能够相对地得到与上述同样的效果。

图4是表示本实施方式的变形例的螺旋桨式风扇的概略结构的剖视图。如图4所示，本变形例的螺旋桨式风扇的叶片20具有最外周的尖端部22位于最下游侧的叶片形状。通常，在具有这样的叶片形状的叶片中，由于尖端部22位于最下游侧，因此在负压面侧从内周侧朝向外周侧的径向流41容易变大。

但是，本变形例的叶片20形成为径向上的翘曲角的分布满足如下关系，

(θ2-θ1)/(r2-r1)＞(θt-θ3)/(rt-r3)≥0。

因此，与以往相比，能够增大第二部分P2处的翘曲角相对于第一部分P1处的翘曲角的增加量。由此，能够相对于第一部分P1处的叶片高度充分地确保第二部分P2处的叶片高度，因此能够抑制负压面侧的径向流41。

另外，在本变形例的叶片20中，与以往相比，能够抑制尖端部22处的翘曲角相对于第三部分P3处的翘曲角的增加量。因此，能够抑制从正压面侧向负压面侧的泄漏流42。因此，在本变形例的螺旋桨式风扇中，也与图1所示的螺旋桨式风扇同样，能够实现低噪音化和高效率化。

这样，对于尖端部22位于最上游侧的叶片形状以及尖端部22位于最下游侧的叶片形状，都能够相对地得到同样的效果。

如以上说明的那样，本实施方式的螺旋桨式风扇具备设置在旋转轴R上的毂10(轴部的一例)和设置在毂10的外周侧的叶片20。叶片20具有：根部21，其与毂10连接；第一部分P1，其位于根部21或比根部21靠外周侧的位置，距旋转轴R的距离为r1；第二部分P2，其距旋转轴R的距离为比r1长的r2；第三部分P3，其距旋转轴R的距离为r2以上的r3；以及尖端部22，其位于叶片20的外周端，距旋转轴R的距离为比r3长的rt。当设第一部分P1处的叶片20的翘曲角为θ1，第二部分P2处的叶片20的翘曲角为θ2，第三部分P3处的叶片20的翘曲角为θ3，尖端部22处的叶片20的翘曲角为θt时，满足如下关系，

(θ2-θ1)/(r2-r1)＞(θt-θ3)/(rt-r3)≥0。

根据该结构，能够抑制负压面侧的径向流41，并且能够抑制从正压面侧向负压面侧的泄漏流42。因此，能够实现螺旋桨式风扇的低噪音化和高效率化。

另外，在本实施方式的螺旋桨式风扇中，在第一部分P1与第二部分P2之间的叶片20的翘曲角随着距旋转轴R的距离的增加而增加，在第三部分P3与尖端部22之间的叶片20的翘曲角随着距旋转轴R的距离的增加而增加或者恒定。

根据该结构，能够在第一部分P1与第二部分P2之间的整个区域使外周侧的翘曲角比内周侧大。因此，能够更可靠地抑制负压面侧的径向流41。另外，根据该结构，能够在第三部分P3与尖端部22之间的整个区域使外周侧的翘曲角与内周侧同等或为内周侧以上。因此，能够更可靠地抑制从正压面侧向负压面侧的泄漏流42。

另外，在本实施方式的螺旋桨式风扇中，第三部分P3与尖端部22之间的叶片20的翘曲角随着距旋转轴R的距离的增加而线性地变化或者恒定。

对通过该结构得到的效果进行说明。在图2所示的图表中，在具有第三部分P3(距离r3)与尖端部22(距离rt)之间的翘曲角向高翘曲角侧凸起的分布的情况下，在叶片20的外周部，压力过度增大，因此从正压面侧向负压面侧的泄漏流42会增加。另一方面，在具有第三部分P3与尖端部22之间的翘曲角向低翘曲角侧凸起的分布的情况下，在叶片20的外周端，翘曲角的增加变得急剧，因此从正压面侧向负压面侧的泄漏流42会增加。在本实施方式中，由于第三部分P3与尖端部22之间的翘曲角线性地变化或者恒定，因此能够防止叶片20的外周侧的过度的压力增大、以及叶片20的外周端处的急剧的翘曲角增加。因此，能够更可靠地抑制从正压面侧向负压面侧的泄漏流42。

实施方式2

对本发明的实施方式2的螺旋桨式风扇进行说明。图5是表示本实施方式的螺旋桨式风扇的概略结构的剖视图。图6是表示本实施方式的螺旋桨式风扇的叶片20的距旋转轴R的距离与翘曲角的关系、即叶片20的径向上的翘曲角的分布的图表。此外，对于具有与实施方式1相同的功能及作用的构成要素，标注相同的附图标记并省略其说明。如图5和图6所示，本实施方式的螺旋桨式风扇构成为，第二部分P2与第三部分P3一致。即，本实施方式的螺旋桨式风扇构成为满足r2＝r3的关系并且满足θ2＝θ3的关系。

根据该结构，叶片20的翘曲角分布在第一部分P1与尖端部22之间的整个区域被适当地规定。因此，根据本实施方式，在第一部分P1与尖端部22之间的整个区域，能够得到抑制径向流41的效果或抑制泄漏流42的效果。

实施方式3

对本发明的实施方式3的螺旋桨式风扇进行说明。图7是表示本实施方式的螺旋桨式风扇的概略结构的剖视图。图8是表示本实施方式的螺旋桨式风扇的叶片20的距旋转轴R的距离与翘曲角的关系、即叶片20的径向上的翘曲角的分布的图表。此外，对于具有与实施方式1相同的功能及作用的构成要素，标注相同的附图标记并省略其说明。如图7和图8所示，本实施方式的螺旋桨式风扇构成为满足r2≤r3≤0.9×rt(例如r2≤r3＝0.9×rt)的关系。

叶尖涡流43具有从旋转轴R到尖端部22的距离rt的0.1倍左右的宽度。因此，由于满足r3≤0.9×rt的关系，第三部分P3位于比叶尖涡流43靠内周侧的位置。因此，根据本实施方式，能够抑制叶尖涡流43的影响，并且能够得到与实施方式1相同的效果。

实施方式4

对本发明的实施方式4的螺旋桨式风扇进行说明。图9是表示本实施方式的螺旋桨式风扇的概略结构的剖视图。图10是表示本实施方式的螺旋桨式风扇的叶片20的距旋转轴R的距离与翘曲角的关系、即叶片20的径向上的翘曲角的分布的图表。此外，对于具有与实施方式1相同的功能及作用的构成要素，标注相同的附图标记并省略其说明。如图9和图10所示，本实施方式的螺旋桨式风扇构成为，在将距旋转轴R的距离与叶片20的翘曲角的关系表示为图表时，第一部分P1与第二部分P2之间的至少一部分存在向低翘曲角侧凸起的部分。

根据该结构，能够在第一部分P1与第二部分P2之间设置翘曲角朝向外周侧急剧增加的区域。因此，能够更可靠地抑制负压面侧的径向流41。

图11是表示本实施方式的变形例的螺旋桨式风扇的叶片20的距旋转轴R的距离与翘曲角的关系的图表。如图11所示，本变形例的螺旋桨式风扇构成为，第一部分P1与第二部分P2之间的至少一部分存在向低翘曲角侧凸起的部分，并且相对于距旋转轴R的距离，叶片20的翘曲角平滑地变化。根据本变形例，能够防止在叶片20的叶片面上形成褶皱，并且能够得到与图9和图10所示的结构相同的效果。

实施方式5

对本发明的实施方式5的空调装置用室外机进行说明。图12是表示本实施方式的空调装置用室外机的概略结构的示意图。图12中的下方表示室外机的正面侧，图12中的上方表示室外机的背面侧。如图12所示，空调装置用室外机具有箱形形状的框体110。在框体110的背面及一个侧面形成有使空气从外部流入框体110的内部的通风孔115。在框体110的前表面形成有使空气从框体110的内部向外部流出的开口部116和将框体110的内部的空气向开口部116引导的圆筒状的喇叭口117。在框体110的前表面，以覆盖开口部116的方式安装有吹出格栅130。

框体110的内部被分隔板111分隔成机械室113和风扇室112。在机械室113中收纳有压缩机114、制冷剂配管以及电气部件箱等。在风扇室112中收纳有实施方式1～4中任一项的螺旋桨式风扇120、以及由螺旋桨式风扇120供给空气的热交换器121。

螺旋桨式风扇120具有毂10、叶片20以及马达122，该马达122以旋转轴R为中心旋转驱动毂10及叶片20。螺旋桨式风扇120在空气的流动中配置于热交换器121的下游侧。

热交换器121进行在内部流通的制冷剂与由螺旋桨式风扇120吹送的空气的热交换。热交换器121与压缩机114及负荷侧的热交换器(未图示)等一起构成制冷循环。热交换器121整体具有L字形的截面形状。热交换器121沿着分别形成有通风孔115的框体110的背面及一个侧面配置。作为热交换器121，例如可使用具备多个翅片和在内部流动制冷剂的传热管的交叉翅片式的翅片管型热交换器。

当叶片20被马达122驱动时，框体110外部的空气经由通风孔115被吸入框体110的内部。吸入到框体110的内部的空气通过热交换器121，经由开口部116及吹出格栅130向框体110的前面侧吹出。

根据本实施方式的空调装置用室外机，与实施方式1～4中的任一实施方式同样，能够实现螺旋桨式风扇120的低噪音化和高效率化。

本发明不限于上述实施方式，可以进行各种变形。

例如，在上述实施方式中，以具备毂10的螺旋桨式风扇为例，但本发明也能够应用于不具备毂的无毂型的螺旋桨式风扇。无毂型的螺旋桨式风扇具备筒状的轴部、设置在轴部的外周侧的多个叶片、以及板状的连结部，该连结部与轴部邻接地设置且将多个叶片中的在周向上相邻的两个叶片彼此连结。即，无毂型的螺旋桨式风扇具有多个叶片经由板状的连结部而一体化的一体叶片。

上述的各实施方式、变形例能够相互组合来实施。

附图标记说明

10毂、20叶片、21根部、22尖端部、23前缘、24后缘、25弦线、26、27垂线、30叶片截面、41径向流、42泄漏流、43叶尖涡流、110框体、111分隔板、112风扇室、113机械室、114压缩机、115通风孔、116开口部、117喇叭口、120螺旋桨式风扇、121热交换器、122马达、130吹出格栅、P1第一部分、P2第二部分、P3第三部分、R旋转轴。

Claims (7)

1.一种螺旋桨式风扇，其中，具备：

轴部，其设置在旋转轴上；以及

叶片，其设置在所述轴部的外周侧，

所述叶片具有：

根部，其与所述轴部连接；

第一部分，其位于所述根部或比所述根部靠外周侧的位置，距所述旋转轴的距离为r1；

第二部分，其距所述旋转轴的距离为比r1长的r2；

第三部分，其距所述旋转轴的距离为r3，r3≥r2；以及

尖端部，其位于所述叶片的外周端，距所述旋转轴的距离为比r3长的rt，

在从所述第一部分到所述尖端部之间，所述叶片的翘曲角随着距所述旋转轴的距离的增加而增加，

当设所述第一部分处的所述叶片的翘曲角为θ1，所述第二部分处的所述叶片的翘曲角为θ2，所述第三部分处的所述叶片的翘曲角为θ3，所述尖端部处的所述叶片的翘曲角为θt时，满足如下关系，

(θ2-θ1)/(r2-r1)＞(θt-θ3)/(rt-r3)≥0。

2.根据权利要求1所述的螺旋桨式风扇，其中，

所述第一部分和所述第二部分之间的所述叶片的翘曲角随着距所述旋转轴的距离的增加而增加，

所述第三部分与所述尖端部之间的所述叶片的翘曲角随着距所述旋转轴的距离的增加而增加或者恒定。

3.根据权利要求1或2所述的螺旋桨式风扇，其中，

满足r2＝r3的关系。

4.根据权利要求1或2所述的螺旋桨式风扇，其中，

满足r3≤0.9×rt的关系。

5.根据权利要求1或2所述的螺旋桨式风扇，其中，

在将距所述旋转轴的距离与所述叶片的翘曲角的关系表示为图表时，所述第一部分与所述第二部分之间的至少一部分存在向低翘曲角侧凸起的部分。

6.根据权利要求1或2所述的螺旋桨式风扇，其中，

所述第三部分与所述尖端部之间的所述叶片的翘曲角随着距所述旋转轴的距离的增加而线性地变化或者恒定。

7.一种空调装置用室外机，其中，具有权利要求1至6中任一项所述的螺旋桨式风扇。

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