回転式熱処理炉
【課題】炉体の小型化と熱効率の向上を実現した回転式熱処理炉を提供する。
【解決手段】閉鎖された円筒状の炉体１と、当該炉体１の中心に垂直姿勢で設けられて間欠的に回転させられる回転軸２と、当該回転軸２の周方向の複数位置に設けられて回転軸２の回転とともに炉体１内を間欠的に旋回移動する棚板２５と、周方向の一箇所で炉体１に設けられ、対面位置に至った棚板２５から炉体１外へワークＷを搬出するとともに新たなワークＷを炉体１外から棚板２５へ搬入するための開口３と、当該開口３を開閉するための扉体４１〜４４と、開口３を除く炉体１の内周に沿って配設された加熱ヒータ５とを備えている。
【解決手段】閉鎖された円筒状の炉体１と、当該炉体１の中心に垂直姿勢で設けられて間欠的に回転させられる回転軸２と、当該回転軸２の周方向の複数位置に設けられて回転軸２の回転とともに炉体１内を間欠的に旋回移動する棚板２５と、周方向の一箇所で炉体１に設けられ、対面位置に至った棚板２５から炉体１外へワークＷを搬出するとともに新たなワークＷを炉体１外から棚板２５へ搬入するための開口３と、当該開口３を開閉するための扉体４１〜４４と、開口３を除く炉体１の内周に沿って配設された加熱ヒータ５とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転式熱処理炉に関し、特に、閉鎖された円筒状炉体内で間欠的に旋回移動させられるワークを、炉体内周に設けた加熱ヒータで加熱処理する回転式熱処理炉の構造改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１にこの種の回転式熱処理炉の一例が示されている。本文献１に示された熱処理炉では、閉鎖された円筒状の炉体を備え、当該炉体の中心に間欠的に回転させられる回転軸が垂直姿勢で設けられている。回転軸には上下に複数段でハンガが固定され、ハンガの周方向複数箇所には、ワークを吊り保持するためのフックが設けられている。フックに吊設されたワークは回転軸と一体に間欠的に旋回して、この間に炉体内周に沿って配設されたシーズヒータによって加熱される。炉体の外壁には直近位置に至ったフックにワークを吊設するために当該ワークを炉内へ搬入するための投入扉と、直近位置に至ったフックからワークを外して当該ワークを炉外へ搬出するための排出シャッターがそれぞれ設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１８０５６８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の回転式熱処理炉では、ワークを炉内へ搬入するための搬入口とワークを炉外へ搬出するための搬出口がそれぞれ設けられている。この場合、搬入口や搬出口には加熱ヒータが設置できないため、必要長さの加熱工程を確保するためには炉体の周方向長を長くする必要があって炉の外形が大きくなるという問題があった。また、搬入口や搬出口の扉体はその重量を抑えてスムーズな開閉を可能にするために扉内の断熱材の厚みが薄くなり勝ちであるとともに、扉体のシール部からの外気流入があるため、熱効率が悪いという問題もあった。
【０００５】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、炉体の小型化と熱効率の向上を実現した回転式熱処理炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本第１発明では、閉鎖された円筒状の炉体（１）と、当該炉体（１）の中心に垂直姿勢で設けられて間欠的に回転させられる回転軸（２）と、当該回転軸（２）の周方向の複数位置に設けられて前記回転軸（２）の回転とともに炉体（１）内を間欠的に旋回移動するワーク保持部（２５）と、前記周方向の一箇所で前記炉体（１）に設けられ、対面位置に至った前記ワーク保持部（２５）から前記炉体（１）外へワーク（Ｗ）を搬出するとともに新たなワーク（Ｗ）を炉体（１）外から前記ワーク保持部（２５）へ搬入するための開口（３）と、当該開口（３）を開閉するための扉体（４１〜４４）と、前記開口（３）を除く前記炉体（１）の内周に沿って配設された加熱ヒータ（５）とを備えている。
【０００７】
本第１発明においては、ワークの炉内への搬入と炉外への搬出を一つの開口で行っているから加熱ヒータが設置できない領域を最小限に抑えることができ、炉体の周壁内周に設置される加熱ヒータの必要周方向長をコンパクトな炉体外形で確保することができる。また、断熱材の厚みが薄い扉体を周方向の一箇所に設けるだけで良く、扉体シール部からの外気流入も必要最小限に抑えられるから熱効率を大きく向上させることができる。
【０００８】
本第２発明では、前記ワーク保持部（２５）は前記複数位置において前記回転軸（２）の軸方向たる上下方向へ複数段で設けられており、前記開口（３）は前記ワーク保持部（２５）の少なくとも一つに対応させて上下方向へ複数に分割されて、分割された開口部（３１〜３４）にそれぞれ扉体（４１〜４４）が設けられている。
【０００９】
本第２発明においては、扉体を、開口を上下方向に区画した各開口部のそれぞれを開閉する小型のものにできるから、ワークの搬入・搬出に必要な最小限の開口を開放するだけで良く、これによって、さらに熱効率を向上させることができる。
【００１０】
上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の回転式熱処理炉によれば、炉体の小型化と熱効率の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態における、回転式熱処理炉の垂直断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿った水平断面図である。
【図３】従来例を示す回転式熱処理炉の水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１には本実施形態における回転式熱処理炉の垂直断面図を示し、図２には図１のII−II線に沿った水平断面図を示す。回転式熱処理炉は閉鎖された円筒状の炉体１を備えており、炉体１の底壁１１、頂壁１２、および周壁１３は所定厚の断熱材で主に構成されている。底壁１１は下面の外周縁の複数個所が架台１４に載置されており、架台１４で囲まれた空間内には、駆動機構を収納したケーシング１５が配設されている。
【００１４】
炉体１の中心には上下方向へ垂直姿勢で回転軸２が設けられており、回転軸２の上端部２１は頂壁１２を上方へ貫通してその上端は頂壁１２上に設けた軸受け部材１６に当接し支持されている。回転軸２の下端部２２は底壁１１を下方へ貫通してケーシング１５内に挿入されており、ケーシング１５内に位置する回転軸２の下端（図示略）には駆動機構を構成する大径歯車が装着されて、当該歯車の外周に噛合する小径歯車を介して駆動モータに連結されている。駆動モータは一定時間間隔で間欠的に駆動されて、回転軸２を、後述する所定角度毎に間欠的に回転させる。
【００１５】
炉体１内に位置する回転軸２の下端部２２外周と頂壁１２に近い上端部２１外周にはそれぞれ同径の円形端板２３が固定されている。回転軸２の周囲にはこれと同心状に円筒形の支持体２４が配設されて、支持体２４の上下の開口縁が上下の端板２３の外周に固定されている。支持体２４の外周には上下方向へ間隔を置いて複数の円環状の、ワーク保持部としての棚板２５（図２）が嵌着されている。
【００１６】
棚板２５は本実施形態では上下に１２段設けられており、これら棚板２５は三段づつが互いに近接して群Ａ〜Ｄをなしている。各棚板２５にはその周方向へほぼ等間隔で複数のワークＷが載置されている。ワークＷは本実施形態ではリング状のもので、各棚板２５に周方向へほぼ３６度の等角度間隔で１０個のワークＷが、上下の各棚板２５で同一位置に載置されている。
【００１７】
炉体１には周方向の一箇所に縦長の開口３が設けられている。開口３は上記棚板群Ａ〜Ｄに対応させて上下方向へ四段に区画されており、区画された各開口部３１，３２，３３、３４にそれぞれこれを開閉する扉体４１，４２，４３，４４が設けられている。これら扉体４１〜４４には断熱材が内設されるとともに、扉体４１〜４４は図略の開閉駆動機構によって、後述するロボットアームと連動して側縁ヒンジ部４５（図２）を中心に外方へ自動開閉させられる。
【００１８】
前述したように回転軸２は一定時間間隔（例えば１２０秒）で間欠的にほぼ角度３６度毎に回転させられており、各棚板２５も回転軸２と一体に旋回して、周方向で同一位置に載置された各棚板群Ａ〜ＤのワークＷが図１に示すように開口３に対面する位置に間欠的に到達する。炉体１の周壁１３内周には、開口３の形成部分を除いて周壁１３内周に沿ってシーズヒータ等の加熱ヒータ５が設けられている。
【００１９】
上記構造の回転式熱処理炉において、全ての棚板２５上にワークＷが載っている定常操業時において、炉内を間欠的に旋回移動しつつ加熱処理されたワークＷが開口３に対面する位置に至ると、棚板群Ａに対応する扉体４１が開放されて（図１の鎖線）、ロボットアーム６が開口部３１から炉内に進入して棚板群Ａの最上位置の棚板２５上にあるワークＷを把持フィンガ６１で掴んで炉外へ搬出する。この後、ロボットアーム６は新たなワークＷを掴んで開口部３１より再び炉内に進入し、空になった最上位置の棚板２５上に新たなワークＷを載置搬入するとともに、続いてその直下の棚板２５上にあるワークＷを把持フィンガ６１で掴んで炉外へ搬出する。
【００２０】
以下、各棚板群Ａ〜Ｄに対応した扉体４１〜４４を順次択一的に開放させて各開口部３１〜３４から、上記と同様の手順で、新たなワークＷを棚板２５上に載置するとともにその直下の棚板２５上の、加熱処理を終えたワークＷを炉外へ取り出す。この過程は回転軸２が停止している時間内に、棚板群Ｄの最下段の棚板２５上へ新たなワークＷを載置するまで続けられる。扉体４４を閉鎖した後、一定時間の経過によって回転軸が回転して、熱処理を終えたワークＷが開口３に至ると、再び扉体４１〜４４が順次択一的開放されて上述の手順で開口部３１〜３４を経てワークＷの搬入および搬出が行われる。
【００２１】
このような本実施形態の回転式熱処理炉によれば、ワークＷの炉内への搬入と炉外への搬出を一つの開口３で行っているから加熱ヒータ５が設置できない領域を最小限に抑えることができ、炉体１の周壁１３内周に設置される加熱ヒータ５の必要周方向長Ｌ（図２）をコンパクトな炉体外形で確保することができる。これに対して炉体１´にワークＷの搬入口１８と搬出口１７をそれぞれ設けた図３に示す従来の回転式熱処理炉では、加熱ヒータ５の必要周方向長Ｌを確保するためには炉体１´の外形を大きくする必要がある。
【００２２】
また、本実施形態の回転式熱処理炉では、断熱材の厚みが薄い扉体４１〜４４を周方向の一箇所に設けるだけで良く、扉体シール部からの外気流入も必要最小限に抑えられるから熱効率を大きく向上させることができる。そして、本実施形態では、扉体４１〜４４を、開口３全体を開閉する大型のものとせず、開口３を上下方向に区画した各開口部３１〜３４のそれぞれを開閉する小型のものにして、ワークの搬入・搬出に必要な最小限の開口を開放するようにしているから、さらに熱効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００２３】
１…炉体、２…回転軸、２５…棚板（ワーク保持部）、３…開口、３１〜３４…開口部、４１〜４４…扉体、５…加熱ヒータ、Ｗ…ワーク。
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転式熱処理炉に関し、特に、閉鎖された円筒状炉体内で間欠的に旋回移動させられるワークを、炉体内周に設けた加熱ヒータで加熱処理する回転式熱処理炉の構造改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１にこの種の回転式熱処理炉の一例が示されている。本文献１に示された熱処理炉では、閉鎖された円筒状の炉体を備え、当該炉体の中心に間欠的に回転させられる回転軸が垂直姿勢で設けられている。回転軸には上下に複数段でハンガが固定され、ハンガの周方向複数箇所には、ワークを吊り保持するためのフックが設けられている。フックに吊設されたワークは回転軸と一体に間欠的に旋回して、この間に炉体内周に沿って配設されたシーズヒータによって加熱される。炉体の外壁には直近位置に至ったフックにワークを吊設するために当該ワークを炉内へ搬入するための投入扉と、直近位置に至ったフックからワークを外して当該ワークを炉外へ搬出するための排出シャッターがそれぞれ設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１８０５６８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の回転式熱処理炉では、ワークを炉内へ搬入するための搬入口とワークを炉外へ搬出するための搬出口がそれぞれ設けられている。この場合、搬入口や搬出口には加熱ヒータが設置できないため、必要長さの加熱工程を確保するためには炉体の周方向長を長くする必要があって炉の外形が大きくなるという問題があった。また、搬入口や搬出口の扉体はその重量を抑えてスムーズな開閉を可能にするために扉内の断熱材の厚みが薄くなり勝ちであるとともに、扉体のシール部からの外気流入があるため、熱効率が悪いという問題もあった。
【０００５】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、炉体の小型化と熱効率の向上を実現した回転式熱処理炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本第１発明では、閉鎖された円筒状の炉体（１）と、当該炉体（１）の中心に垂直姿勢で設けられて間欠的に回転させられる回転軸（２）と、当該回転軸（２）の周方向の複数位置に設けられて前記回転軸（２）の回転とともに炉体（１）内を間欠的に旋回移動するワーク保持部（２５）と、前記周方向の一箇所で前記炉体（１）に設けられ、対面位置に至った前記ワーク保持部（２５）から前記炉体（１）外へワーク（Ｗ）を搬出するとともに新たなワーク（Ｗ）を炉体（１）外から前記ワーク保持部（２５）へ搬入するための開口（３）と、当該開口（３）を開閉するための扉体（４１〜４４）と、前記開口（３）を除く前記炉体（１）の内周に沿って配設された加熱ヒータ（５）とを備えている。
【０００７】
本第１発明においては、ワークの炉内への搬入と炉外への搬出を一つの開口で行っているから加熱ヒータが設置できない領域を最小限に抑えることができ、炉体の周壁内周に設置される加熱ヒータの必要周方向長をコンパクトな炉体外形で確保することができる。また、断熱材の厚みが薄い扉体を周方向の一箇所に設けるだけで良く、扉体シール部からの外気流入も必要最小限に抑えられるから熱効率を大きく向上させることができる。
【０００８】
本第２発明では、前記ワーク保持部（２５）は前記複数位置において前記回転軸（２）の軸方向たる上下方向へ複数段で設けられており、前記開口（３）は前記ワーク保持部（２５）の少なくとも一つに対応させて上下方向へ複数に分割されて、分割された開口部（３１〜３４）にそれぞれ扉体（４１〜４４）が設けられている。
【０００９】
本第２発明においては、扉体を、開口を上下方向に区画した各開口部のそれぞれを開閉する小型のものにできるから、ワークの搬入・搬出に必要な最小限の開口を開放するだけで良く、これによって、さらに熱効率を向上させることができる。
【００１０】
上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の回転式熱処理炉によれば、炉体の小型化と熱効率の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態における、回転式熱処理炉の垂直断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿った水平断面図である。
【図３】従来例を示す回転式熱処理炉の水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１には本実施形態における回転式熱処理炉の垂直断面図を示し、図２には図１のII−II線に沿った水平断面図を示す。回転式熱処理炉は閉鎖された円筒状の炉体１を備えており、炉体１の底壁１１、頂壁１２、および周壁１３は所定厚の断熱材で主に構成されている。底壁１１は下面の外周縁の複数個所が架台１４に載置されており、架台１４で囲まれた空間内には、駆動機構を収納したケーシング１５が配設されている。
【００１４】
炉体１の中心には上下方向へ垂直姿勢で回転軸２が設けられており、回転軸２の上端部２１は頂壁１２を上方へ貫通してその上端は頂壁１２上に設けた軸受け部材１６に当接し支持されている。回転軸２の下端部２２は底壁１１を下方へ貫通してケーシング１５内に挿入されており、ケーシング１５内に位置する回転軸２の下端（図示略）には駆動機構を構成する大径歯車が装着されて、当該歯車の外周に噛合する小径歯車を介して駆動モータに連結されている。駆動モータは一定時間間隔で間欠的に駆動されて、回転軸２を、後述する所定角度毎に間欠的に回転させる。
【００１５】
炉体１内に位置する回転軸２の下端部２２外周と頂壁１２に近い上端部２１外周にはそれぞれ同径の円形端板２３が固定されている。回転軸２の周囲にはこれと同心状に円筒形の支持体２４が配設されて、支持体２４の上下の開口縁が上下の端板２３の外周に固定されている。支持体２４の外周には上下方向へ間隔を置いて複数の円環状の、ワーク保持部としての棚板２５（図２）が嵌着されている。
【００１６】
棚板２５は本実施形態では上下に１２段設けられており、これら棚板２５は三段づつが互いに近接して群Ａ〜Ｄをなしている。各棚板２５にはその周方向へほぼ等間隔で複数のワークＷが載置されている。ワークＷは本実施形態ではリング状のもので、各棚板２５に周方向へほぼ３６度の等角度間隔で１０個のワークＷが、上下の各棚板２５で同一位置に載置されている。
【００１７】
炉体１には周方向の一箇所に縦長の開口３が設けられている。開口３は上記棚板群Ａ〜Ｄに対応させて上下方向へ四段に区画されており、区画された各開口部３１，３２，３３、３４にそれぞれこれを開閉する扉体４１，４２，４３，４４が設けられている。これら扉体４１〜４４には断熱材が内設されるとともに、扉体４１〜４４は図略の開閉駆動機構によって、後述するロボットアームと連動して側縁ヒンジ部４５（図２）を中心に外方へ自動開閉させられる。
【００１８】
前述したように回転軸２は一定時間間隔（例えば１２０秒）で間欠的にほぼ角度３６度毎に回転させられており、各棚板２５も回転軸２と一体に旋回して、周方向で同一位置に載置された各棚板群Ａ〜ＤのワークＷが図１に示すように開口３に対面する位置に間欠的に到達する。炉体１の周壁１３内周には、開口３の形成部分を除いて周壁１３内周に沿ってシーズヒータ等の加熱ヒータ５が設けられている。
【００１９】
上記構造の回転式熱処理炉において、全ての棚板２５上にワークＷが載っている定常操業時において、炉内を間欠的に旋回移動しつつ加熱処理されたワークＷが開口３に対面する位置に至ると、棚板群Ａに対応する扉体４１が開放されて（図１の鎖線）、ロボットアーム６が開口部３１から炉内に進入して棚板群Ａの最上位置の棚板２５上にあるワークＷを把持フィンガ６１で掴んで炉外へ搬出する。この後、ロボットアーム６は新たなワークＷを掴んで開口部３１より再び炉内に進入し、空になった最上位置の棚板２５上に新たなワークＷを載置搬入するとともに、続いてその直下の棚板２５上にあるワークＷを把持フィンガ６１で掴んで炉外へ搬出する。
【００２０】
以下、各棚板群Ａ〜Ｄに対応した扉体４１〜４４を順次択一的に開放させて各開口部３１〜３４から、上記と同様の手順で、新たなワークＷを棚板２５上に載置するとともにその直下の棚板２５上の、加熱処理を終えたワークＷを炉外へ取り出す。この過程は回転軸２が停止している時間内に、棚板群Ｄの最下段の棚板２５上へ新たなワークＷを載置するまで続けられる。扉体４４を閉鎖した後、一定時間の経過によって回転軸が回転して、熱処理を終えたワークＷが開口３に至ると、再び扉体４１〜４４が順次択一的開放されて上述の手順で開口部３１〜３４を経てワークＷの搬入および搬出が行われる。
【００２１】
このような本実施形態の回転式熱処理炉によれば、ワークＷの炉内への搬入と炉外への搬出を一つの開口３で行っているから加熱ヒータ５が設置できない領域を最小限に抑えることができ、炉体１の周壁１３内周に設置される加熱ヒータ５の必要周方向長Ｌ（図２）をコンパクトな炉体外形で確保することができる。これに対して炉体１´にワークＷの搬入口１８と搬出口１７をそれぞれ設けた図３に示す従来の回転式熱処理炉では、加熱ヒータ５の必要周方向長Ｌを確保するためには炉体１´の外形を大きくする必要がある。
【００２２】
また、本実施形態の回転式熱処理炉では、断熱材の厚みが薄い扉体４１〜４４を周方向の一箇所に設けるだけで良く、扉体シール部からの外気流入も必要最小限に抑えられるから熱効率を大きく向上させることができる。そして、本実施形態では、扉体４１〜４４を、開口３全体を開閉する大型のものとせず、開口３を上下方向に区画した各開口部３１〜３４のそれぞれを開閉する小型のものにして、ワークの搬入・搬出に必要な最小限の開口を開放するようにしているから、さらに熱効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００２３】
１…炉体、２…回転軸、２５…棚板（ワーク保持部）、３…開口、３１〜３４…開口部、４１〜４４…扉体、５…加熱ヒータ、Ｗ…ワーク。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉鎖された円筒状の炉体と、当該炉体の中心に垂直姿勢で設けられて間欠的に回転させられる回転軸と、当該回転軸の周方向の複数位置に設けられて前記回転軸の回転とともに炉体内を間欠的に旋回移動するワーク保持部と、前記周方向の一箇所で前記炉体に設けられ、対面位置に至った前記ワーク保持部から前記炉体外へワークを搬出するとともに新たなワークを炉体外から前記ワーク保持部へ搬入するための開口と、当該開口を開閉するための扉体と、前記開口を除く前記炉体の内周に沿って配設された加熱ヒータとを備える回転式熱処理炉。
【請求項２】
前記ワーク保持部は前記複数位置において前記回転軸の軸方向たる上下方向へ複数段で設けられており、前記開口は前記ワーク保持部の少なくとも一つに対応させて上下方向へ複数に分割されて、分割された開口部にそれぞれ扉体が設けられている請求項１に記載の回転式熱処理炉。
【請求項１】
閉鎖された円筒状の炉体と、当該炉体の中心に垂直姿勢で設けられて間欠的に回転させられる回転軸と、当該回転軸の周方向の複数位置に設けられて前記回転軸の回転とともに炉体内を間欠的に旋回移動するワーク保持部と、前記周方向の一箇所で前記炉体に設けられ、対面位置に至った前記ワーク保持部から前記炉体外へワークを搬出するとともに新たなワークを炉体外から前記ワーク保持部へ搬入するための開口と、当該開口を開閉するための扉体と、前記開口を除く前記炉体の内周に沿って配設された加熱ヒータとを備える回転式熱処理炉。
【請求項２】
前記ワーク保持部は前記複数位置において前記回転軸の軸方向たる上下方向へ複数段で設けられており、前記開口は前記ワーク保持部の少なくとも一つに対応させて上下方向へ複数に分割されて、分割された開口部にそれぞれ扉体が設けられている請求項１に記載の回転式熱処理炉。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１６３２３１（Ｐ２０１２−１６３２３１Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２３１０（Ｐ２０１１−２２３１０）
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【Ｆターム（参考）】
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