CN112944098B - 囊式封堵器 - Google Patents

Abstract

本公开公开了一种囊式封堵器，属于油气管道维修领域。所述囊式封堵器包括气缸结构和气囊，气缸机构包括定位筒、导向筒、第一液压活塞、第二液压活塞和充气导管，气囊包括囊体和橡胶体，橡胶体套设在囊体外，橡胶体中设置有多根间隔布置地芳纶绳，每根芳纶绳的一端均固定安装在囊体的第一端，每根芳纶绳的另一端均固定安装在囊体的第二端。本公开通过在气囊的囊体外设置有芳纶绳，通过芳纶绳具有高结构强度和高弹性的特性，从而大大增大了气囊的承压能力，保证了气囊的膨胀量，也就能保证气囊与受损油气管道的内壁紧密贴合，从而大大提高了封堵效率。

Description

囊式封堵器

技术领域

本公开属于油气管道维修领域，特别涉及一种囊式封堵器。

背景技术

油气管道是油气开发、生产与外输的主要生产设施。由于介质腐蚀以及施工操作不当等因素，油气管道受损引发的事故逐年增多。为了避免事故的出现，需要在油气管道受损后，及时对油气管道进行修补。

油气管道在修补时，需要对油气管道的受损处两端进行封堵。相关技术中，油气管道封堵方法主要是采用带挡板的囊式封堵器，具体是在受损油气管道两端各开两组开孔，每组开孔包括两个开孔，通过每组开孔中的一个开孔在受损油气管道内壁上布置挡板，再通过每组开孔中的另一个开孔向受损管道输送气囊，并对气囊的一端充气。充气过程中，气囊的另一端与挡板相抵，以减小气囊在油气管道轴向上的膨胀，使得气囊尽量在油气管道的径向上膨胀，从而更好的紧贴油气管道的内壁，进而完成受损油气管道两端的封堵。接着更换受损油气管道，待受损油气管道更换完成后将气囊放气，取下气囊并封堵开孔即可，从而完成受损油气管道的维修。

然而，上述方法需要使用挡板来配合气囊密封受损油气管道，在受损油气管道内壁布置挡板工艺十分复杂，周期时间长，从而导致封堵效率低。

发明内容

本公开实施例提供了一种囊式封堵器，无需使用挡板即可实现对油气管道的密封，从而大大提高了封堵效率。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种囊式封堵器，所述囊式封堵器包括气囊输送机构和气囊；

所述气囊输送机构包括定位筒、导向筒、第一液压活塞、第二液压活塞和充气导管，所述定位筒的第一端用于固定安装在受损油气管道的外壁上，所述导向筒的第一端具有开口且可滑动地插装在所述定位筒的第二端中，所述第一液压活塞的第一端和所述第二液压活塞的第一端均固定在所述导向筒的外周壁上，所述第一液压活塞的第二端固定安装在所述定位筒的外壁上，所述导向筒的第二端同轴盖设有固定板，所述充气导管的第一端可滑动地同轴插装在所述固定板中，所述充气导管的第二端与所述第二液压活塞的第二端连接，所述充气导管、所述第一液压活塞和所述第二液压活塞均相互平行；

所述气囊为椭球体结构件，所述气囊可滑动地同轴插装在所述导向筒内，所述气囊的第一端与所述充气导管的第一端铰接，且所述气囊与所述充气导管连通，所述气囊的第二端设置有滑轮；

所述气囊包括囊体和橡胶体，所述橡胶体套设在所述囊体外，所述橡胶体中设置有多根间隔布置的芳纶绳，每根所述芳纶绳的一端均固定安装在所述囊体的第一端，每根所述芳纶绳的另一端均固定安装在所述囊体的第二端。

可选地，所述囊体和所述橡胶体之间设置有至少一层的尼龙体。

可选地，所述橡胶体的两端分别同轴插装有第一连接环和第二连接环，所述第一连接环和所述第二连接环均套设在所述囊体上，各所述芳纶绳的一端周向地连接在所述第一连接环上，各所述芳纶绳的另一端周向地连接在所述第二连接环上。

可选地，所述气囊的第一端端部插装有第一芯体，所述第一芯体贯穿所述气囊的第一端端部，且所述第一芯体同轴插装在所述第一连接环中，所述第一芯体中设置有通气孔，所述通气孔连通所述充气导管和所述气囊。

可选地，所述气囊的第二端端部插装有第二芯体，所述第二芯体贯穿所述气囊的第二端端部，且所述第二芯体同轴插装在所述第二连接环中，所述滑轮固定安装在所述第二芯体背离所述气囊的端面上。

可选地，所述滑轮包括滑轮、滑轮座和连接座体，所述滑轮可转动地安装在所述滑轮座上，且所述滑轮的外边缘凸出所述滑轮座，所述连接座体的一侧和所述滑轮座铰接在一起，所述连接座体的另一侧与所述第二芯体固定连接。

可选地，所述导向筒上设置有导向块，所述导向块包括支撑半筒和斜楔块，所述支撑半筒的一端与所述导向筒的第一端同轴连接，所述斜楔块布置在所述支撑半筒的另一端内壁上，所述斜楔块的斜面朝向所述气囊布置，且所述斜楔块的斜面远离所述导向筒的一端至另一端逐渐靠近所述支撑半筒倾斜。

可选地，所述充气导管的第一端同轴设置有连接柱，所述连接柱背离所述充气导管的端面设置耳板，所述气囊的第一端设置支撑块，所述支撑块背离所述气囊的端面设置有铰接板，所述耳板和所述铰接板相对布置，且所述耳板和所述铰接板通过销轴铰接。

可选地，所述充气导管的第二端设置有连接板，所述第二液压活塞的第二端固定安装在所述连接板的一侧边上。

可选地，所述第一液压活塞的第二端外周壁同轴设置有凸环，所述定位筒的外周壁同轴设置有凹槽，所述凸环和所述凹槽过盈配合。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过本公开实施例提供的囊式封堵器在对受损油气管道进行封堵时，首先，在受损油气管道的管壁上开孔。然后，将定位筒的第一端固定安装在开孔的外壁上。再然后，驱动第一液压活塞，第一液压活塞带动导向筒向开孔方向运动并穿过开孔。接着，驱动第二液压活塞，第二液压活塞带动充气导管的第二端向开孔方向运动，也就可以使得气囊通过导向筒的导向作用向开孔方向运动。当滑轮件与受损油气管道内壁接触时，滑轮件和受损油气管道之间滑动配合，在第二液压活塞的驱动下，使得滑轮件带动气囊在受损油气管道中转向，即由沿受损油气管道的径向移动转变为沿受损油气管道的轴向移动，即使得气囊横置在受损油气管道中，实现了气囊的投送。

在气囊投送完毕后，通过充气导管向气囊充气，由于气囊的囊体外设置有间隔布置的芳纶绳，且每根芳纶绳均连接气囊的两端，通过芳纶绳具有高结构强度和高弹性的特性，从而大大增强了气囊的承压能力而保证了气囊的总膨胀量。由于气囊的总膨胀量得到了保证，所以即使是不限制气囊在受损油气管道轴向上的膨胀量，也能够保证气囊在受损油气管道的径向上膨胀，从而保证了气囊能够紧贴受损油气管道的内壁，进而完成受损油气管道的封堵。也就是说，本公开通过在气囊的囊体外设置有芳纶绳，通过芳纶绳具有高结构强度和高弹性的特性，从而大大增大了气囊的承压能力，保证了气囊的膨胀量，也就能保证气囊与受损油气管道的内壁紧密贴合，避免了使用挡板来增大气囊在受损油气管道的径向上膨胀，从而大大提高了封堵效率。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的囊式封堵器的正向剖视图；

图2是本公开实施例提供的囊式封堵器的侧向剖视图；

图3是本公开实施例提供的气囊的剖视图；

图4是本公开实施例提供的气囊的局部剖视图；

图5是本公开实施例提供的滑轮件的结构示意图；

图6是本公开实施例提供的囊式封堵器的使用示意图。

图中各符号表示含义如下：

1、气囊输送机构；11、定位筒；111、凹槽；12、导向筒；121、固定板；122、导向块；1221、支撑半筒；1222、斜楔块；13、第一液压活塞；131、凸环；14、第二液压活塞；15、充气导管；151、连接柱；1511、耳板；152、连接板；1521、销钉；2、气囊；21、囊体；22、橡胶体；221、芳纶绳；222、第一连接环；223、第二连接环；23、尼龙体；24、第一芯体；241、通气孔；242、第一芯环；243、第二芯环；25、第二芯体；26、支撑块；261、铰接板；3、滑轮件；31、滑轮；32、滑轮座；33、连接座体；100、受损油气管道；200、夹板阀；300、软管。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

图1是本公开实施例提供的囊式封堵器的正向剖视图，如图1所示，该囊式封堵器包括气囊输送机构1和气囊2。

图2是本公开实施例提供的囊式封堵器的侧向剖视图，结合图1所示，气囊输送机构1包括定位筒11、导向筒12、第一液压活塞13、第二液压活塞14和充气导管15，定位筒11的第一端用于固定安装在受损油气管道100的外壁上，导向筒12的第一端具有开口且可滑动地插装在定位筒11的第二端中，第一液压活塞13的第一端和第二液压活塞14的第一端均固定在导向筒12的外周壁上，第一液压活塞13的第二端固定安装在定位筒11的外壁上，导向筒12的第二端同轴盖设有固定板121，充气导管15的第一端可滑动地同轴插装在固定板121中，充气导管15的第二端与第二液压活塞14的第二端连接，充气导管15、第一液压活塞13和第二液压活塞14均相互平行。

气囊2为椭球体结构件，气囊2可滑动地同轴插装在导向筒12内，气囊2的第一端与充气导管15的第一端铰接，且气囊2与充气导管15连通，气囊2的第二端设置有滑轮件3。

图3是本公开实施例提供的气囊的剖视图，如图3所示，气囊2包括囊体21和橡胶体22，橡胶体22套设在囊体21外，橡胶体22中设置有多根间隔布置的芳纶绳221(见图4)，每根芳纶绳221的一端均固定安装在囊体21的第一端，每根芳纶绳221的另一端均固定安装在囊体21的第二端。

通过本公开实施例提供的囊式封堵器在对受损油气管道100进行封堵时，首先，在受损油气管道100的管壁上开孔。然后，将定位筒11的第一端固定安装在开孔的外壁上。再然后，驱动第一液压活塞13，第一液压活塞13带动导向筒12向开孔方向运动并穿过开孔。接着，驱动第二液压活塞14，第二液压活塞14带动充气导管15的第二端向开孔方向运动，也就可以使得气囊2通过导向筒12的导向作用向开孔方向运动。当滑轮件3与受损油气管道100内壁接触时，滑轮件3和受损油气管道100之间滑动配合，在第二液压活塞14的驱动下，使得滑轮件3带动气囊2在受损油气管道100中转向，即由沿受损油气管道100的径向移动转变为沿受损油气管道100的轴向移动，即使得气囊2横置在受损油气管道100中，实现了气囊2的投送。

在气囊2投送完毕后，通过充气导管15向气囊2充气，由于气囊2的囊体21外设置有间隔布置的芳纶绳221，且每根芳纶绳221均连接气囊2的两端，通过芳纶绳221具有高结构强度和高弹性的特性，从而大大增强了气囊2的承压能力而保证了气囊2的总膨胀量，由于气囊2的总膨胀量得到了保证，所以即使是不限制气囊2在受损油气管道100轴向上的膨胀量，也能够保证气囊2在受损油气管道100的径向上膨胀，从而保证了气囊2能够紧贴受损油气管道100的内壁，进而完成受损油气管道100的封堵。也就是说，本公开通过在气囊2的囊体21外设置有芳纶绳221，通过芳纶绳221具有高结构强度和高弹性的特性，从而大大增大了气囊2的承压能力，保证了气囊2的膨胀量，也就能保证气囊2与受损油气管道100的内壁紧密贴合，避免了使用挡板来增大气囊2在受损油气管道100的径向上膨胀，从而大大提高了封堵效率。

需要说明的是，芳纶绳221是芳香族聚酰胺纤维，也是一种高强度、高模量和耐磨性好的有机合成高科技纤维，其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化，通过其高结构强度和高弹性的特性，从而大大增大了气囊2的承压能力。

继续参见图3，可选地，橡胶体22的两端分别同轴插装有第一连接环222和第二连接环223，第一连接环222和第二连接环223均套设在囊体21上，各芳纶绳221的一端周向地连接在第一连接环222上，各芳纶绳221的另一端周向地连接在第二连接环223上。

在上述实施方式中，第一连接环222和第二连接环223便于芳纶绳221在橡胶体22中的布置，使得各芳纶绳221均匀间隔地沿囊体21的外壁延伸，从而在气囊2充气膨胀时增强了气囊2的承压能力，且保证了气囊2各处的承压能力一致。

可选地，气囊2的第一端端部插装有第一芯体24，第一芯体24贯穿气囊2的第一端端部，且第一芯体24同轴插装在第一连接环222中，第一芯体24中设置有通气孔241，通气孔241连通充气导管15和气囊2。

在上述实施方式中，第一芯体24为刚性结构件，第一芯体24便于连接弹性的气囊2和充气导管15，再通过在第一芯体24内设置通气孔241从而实现充气导管15和气囊2的连通。

示例性地，第一芯体24包括第一芯环242和第二芯环243，第一芯环242和第二芯环243同轴布置，且第一芯环242的一端和第二芯环243的一端连接并连通，第一芯环242插装在第一连接环222，第二芯环243连接充气导管15。

可选地，气囊2的第二端端部插装有第二芯体25，第二芯体25贯穿气囊2的第二端端部，且第二芯体25同轴插装在第二连接环223中，滑轮件3固定安装在第二芯体25背离气囊2的端面上。

在上述实施方式中，第二芯体25为刚性结构件，第二芯体25便于在弹性的气囊2上布置滑轮件3。

图4是本公开实施例提供的气囊的局部剖视图，如图4所示，囊体21和橡胶体22之间设置有至少一层的尼龙体23。

在上述实施方式中，尼龙体23设置在囊体21和橡胶体22之间，形成尼龙层。在气囊2中设置尼龙层，一方面可以增大气囊2的密封性能，另一方面可以适当增大气囊2的弹性，便于气囊2充气膨胀。

示例性地，尼龙体23可以为3层。

在上述实施方式中，尼龙体23为3层保障了气囊2的密封性能，且避免了气囊2厚度过大而不利于气囊2的充气膨胀。

图5是本公开实施例提供的滑轮件的结构示意图，如图5所示，滑轮件3包括滑轮31、滑轮座32和连接座体33，滑轮31可转动地安装在滑轮座32上，且滑轮31的外边缘凸出滑轮座32，连接座体33的一侧和滑轮座32铰接在一起，连接座体33的另一侧与第二芯体25固定连接。

在上述实施方式中，连接座体33可以增大滑轮座32与第二芯体25的接触面积，从而增大第二芯体25与滑轮座32的连接强度。

示例性地，滑轮座32上布置有两个滑轮31，滑轮座32为三角形结构件，两个滑轮31分别布置在滑轮座32斜边的两端，从而使得气囊2在沿受损油气管道100径向移动时，两个滑轮31相对于水平面倾斜布置，以便于在滑轮31与受损油气管道100内壁相抵后的变向，即进而便于气囊2的转向。

示例性地，连接座体33焊接布置在第二芯体25上。

在上述实施方式中，连接座体33焊接布置在第二芯体25上可增大连接座体33与第二芯体25的连接强度。

可选地，导向筒12上设置有导向块122，导向块122包括支撑半筒1221和斜楔块1222(见图6)，支撑半筒1221的一端与导向筒12的第一端同轴连接，斜楔块1222布置在支撑半筒1221的另一端内壁上，斜楔块1222的斜面朝向气囊2布置，且斜楔块1222的斜面远离导向筒12的一端至另一端逐渐靠近支撑半筒1221倾斜。

在上述实施方式中，斜楔块1222对滑轮31起到导向的作用，从而控制滑轮31的转向，进而控制气囊2的转向。

容易理解的是，通过斜楔块1222可使得气囊2转向至背离受损油气管道100的那一侧。若气囊2转向至受损油气管道100的那一侧，在后续切割更换受损油气管道100时，可能会切割到气囊2。也就是说，导向块122可以控制滑轮31的转向，从而防止后续切割更换受损油气管道100时切割到气囊2的事故发生。

再次参见图1和图2，充气导管15的第一端同轴设置有连接柱151，连接柱151背离充气导管15的端面设置耳板1511，气囊2的第一端设置支撑块26，支撑块26背离气囊2的端面设置有铰接板261，耳板1511和铰接板261相对布置，且耳板1511和铰接板261通过销轴铰接。

在上述实施方式中，通过设置连接柱151和支撑块26便于充气导管15和气囊2的铰接，也就便于投送气囊2时气囊2的转动。

示例性地，连接柱151的外径与导向筒12的内径相等，从而使得连接柱151沿导向筒12的内壁滑动，也就可以实现对连接柱151的导向，进而实现对充气导管15的导向。

示例性地，充气导管15与气囊2之间连接有软管300(见图2)，从而便于充气导管15与气囊2之间铰接时导气。

可选地，充气导管15的第二端设置有连接板152，第二液压活塞14的第二端固定安装在连接板152的一侧边上。

在上述实施方式中，连接板152便于第二液压活塞14和充气导管15的连接。

示例性地，在本实施例中，气囊输送机构1包括两个第二液压活塞14，两个第二液压活塞14分别布置在连接板152两侧，便于均匀地作用连接板152，从而带动连接板152平稳移动，进而带动充气导管15平稳移动。

示例性地，连接板152上插装有销钉1521(见图1)，通过销钉1521从而将连接板152和充气导管15连接在一起。

可选地，第一液压活塞13的第二端外周壁同轴设置有凸环131，定位筒11的外周壁同轴设置有凹槽111，凸环131和凹槽111过盈配合。

在上述实施方式中，通过凸环131和凹槽111的配合便于实现第一液压活塞13在定位筒11上的固定。

以下结合图6简要说明囊式封堵器的工作过程：

首先，在受损油气管道100两侧布置短节。然后，在短节上布置夹板阀200，并在夹板阀200对应受损油气管道100的位置开孔，将定位筒11抵在夹板阀200上。再然后，打开夹板阀200，驱动第一液压活塞13，第一液压活塞13带动导向筒12向开孔方向运动并穿过开孔，使得导向筒12上的导向块122与受损油气管道100内壁相抵。接着，驱动第二液压活塞14，第二液压活塞14带动充气导管15的第一端向开孔方向运动，也就可以使得气囊2通过导向筒12上导向块122的导向作用运动，并在滑轮31的滑动作用配合下，最终使得气囊2的轴向与受损油气管道100的轴向平行。最后，通过充气导管15向气囊2充气，使得气囊2与受损油气管道100的内壁紧密贴合，从而完成受损油气管道100的封堵。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种囊式封堵器，其特征在于，所述囊式封堵器包括气囊输送机构(1)和气囊(2)；

所述气囊输送机构(1)包括定位筒(11)、导向筒(12)、第一液压活塞(13)、第二液压活塞(14)和充气导管(15)，所述定位筒(11)的第一端用于固定安装在受损油气管道(100)的外壁上，所述导向筒(12)的第一端具有开口且可滑动地插装在所述定位筒(11)的第二端中，所述第一液压活塞(13)的第一端和所述第二液压活塞(14)的第一端均固定在所述导向筒(12)的外周壁上，所述第一液压活塞(13)的第二端固定安装在所述定位筒(11)的外壁上，所述导向筒(12)的第二端同轴盖设有固定板(121)，所述充气导管(15)的第一端可滑动地同轴插装在所述固定板(121)中，所述充气导管(15)的第二端与所述第二液压活塞(14)的第二端连接，所述充气导管(15)、所述第一液压活塞(13)和所述第二液压活塞(14)均相互平行；

所述气囊(2)为椭球体结构件，所述气囊(2)可滑动地同轴插装在所述导向筒(12)内，所述气囊(2)的第一端与所述充气导管(15)的第一端铰接，且所述气囊(2)与所述充气导管(15)连通，所述气囊(2)的第二端设置有滑轮件(3)；

所述气囊(2)包括囊体(21)和橡胶体(22)，所述橡胶体(22)套设在所述囊体(21)外，所述橡胶体(22)中设置有多根间隔布置的芳纶绳(221)，每根所述芳纶绳(221)的一端均固定安装在所述囊体(21)的第一端，每根所述芳纶绳(221)的另一端均固定安装在所述囊体(21)的第二端。

2.根据权利要求1所述的囊式封堵器，其特征在于，所述囊体(21)和所述橡胶体(22)之间设置有至少一层的尼龙体(23)。

3.根据权利要求1所述的囊式封堵器，其特征在于，所述橡胶体(22)的两端分别同轴插装有第一连接环(222)和第二连接环(223)，所述第一连接环(222)和所述第二连接环(223)均套设在所述囊体(21)上，各所述芳纶绳(221)的一端周向地连接在所述第一连接环(222)上，各所述芳纶绳(221)的另一端周向地连接在所述第二连接环(223)上。

4.根据权利要求3所述的囊式封堵器，其特征在于，所述气囊(2)的第一端端部插装有第一芯体(24)，所述第一芯体(24)贯穿所述气囊(2)的第一端端部，且所述第一芯体(24)同轴插装在所述第一连接环(222)中，所述第一芯体(24)中设置有通气孔(241)，所述通气孔(241)连通所述充气导管(15)和所述气囊(2)。

5.根据权利要求3所述的囊式封堵器，其特征在于，所述气囊(2)的第二端端部插装有第二芯体(25)，所述第二芯体(25)贯穿所述气囊(2)的第二端端部，且所述第二芯体(25)同轴插装在所述第二连接环(223)中，所述滑轮件(3)固定安装在所述第二芯体(25)背离所述气囊(2)的端面上。

6.根据权利要求5所述的囊式封堵器，其特征在于，所述滑轮件(3)包括滑轮(31)、滑轮座(32)和连接座体(33)，所述滑轮(31)可转动地安装在所述滑轮座(32)上，且所述滑轮(31)的外边缘凸出所述滑轮座(32)，所述连接座体(33)的一侧和所述滑轮座(32)铰接在一起，所述连接座体(33)的另一侧与所述第二芯体(25)固定连接。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的囊式封堵器，其特征在于，所述导向筒(12)上设置有导向块(122)，所述导向块(122)包括支撑半筒(1221)和斜楔块(1222)，所述支撑半筒(1221)的一端与所述导向筒(12)的第一端同轴连接，所述斜楔块(1222)布置在所述支撑半筒(1221)的另一端内壁上，所述斜楔块(1222)的斜面朝向所述支撑半筒(1221)的开口布置，且所述斜楔块(1222)的斜面远离所述导向筒(12)的一端至另一端逐渐靠近所述支撑半筒(1221)倾斜。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的囊式封堵器，其特征在于，所述充气导管(15)的第一端同轴设置有连接柱(151)，所述连接柱(151)背离所述充气导管(15)的端面设置耳板(1511)，所述气囊(2)的第一端设置支撑块(26)，所述支撑块(26)背离所述气囊(2)的端面设置有铰接板(261)，所述耳板(1511)和所述铰接板(261)相对布置，且所述耳板(1511)和所述铰接板(261)通过销轴铰接。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的囊式封堵器，其特征在于，所述充气导管(15)的第二端设置有连接板(152)，所述第二液压活塞(14)的第二端固定安装在所述连接板(152)的一侧边上。

10.根据权利要求1-6任意一项所述的囊式封堵器，其特征在于，所述第一液压活塞(13)的第二端外周壁同轴设置有凸环(131)，所述定位筒(11)的外周壁同轴设置有凹槽(111)，所述凸环(131)和所述凹槽(111)过盈配合。

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