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EP0029859A1 - Wärmetauscher für Verdampfer, insbesondere für Klimaanlagen - Google Patents

Wärmetauscher für Verdampfer, insbesondere für Klimaanlagen Download PDF

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EP0029859A1
EP0029859A1 EP19790104746 EP79104746A EP0029859A1 EP 0029859 A1 EP0029859 A1 EP 0029859A1 EP 19790104746 EP19790104746 EP 19790104746 EP 79104746 A EP79104746 A EP 79104746A EP 0029859 A1 EP0029859 A1 EP 0029859A1
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EP
European Patent Office
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injection
return
synthetic material
evaporator
connection
Prior art date
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EP19790104746
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EP0029859B1 (de
Inventor
Hermann Haesters
Erich Altdorf
Siegfried Lorenz
Bernd Forsting
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Ford Werke GmbH
Ford France SA
Ford Motor Co Ltd
Original Assignee
Ford Werke GmbH
Ford France SA
Ford Motor Co Ltd
Ford Motor Co
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Publication date
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Publication of EP0029859A1 publication Critical patent/EP0029859A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0475—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits having a single U-bend
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • F28F21/067—Details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0085—Evaporators

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger for evaporators, in particular for air conditioning systems, with a structure corresponding to the preamble of claim 1.
  • the present invention is based on a heat exchanger, as has been proposed in the older DE-AS 27 28 827 by the applicant, in which the strength of the connection between the water pipes made of metal and the connection boxes made of plastic has been increased so that the application this design can now also be considered for evaporators.
  • the invention is based on a heat exchanger, as can be seen from DE-OS 21 35 647, in which distribution and collection spaces, each with a plurality of insertion and return openings, are arranged in aluminum connection boxes.
  • connection boxes made of plastic have become known in the obvious technical fields of heat exchangers in recent years, this design, which has meanwhile been introduced into large-scale production in heat exchangers, could not be used for evaporators, since the strength of the connection between the water pipes made of metal and the connection boxes made of plastic were not sufficient to withstand the operating pressures of up to approx. 40 bar that occur with evaporators, especially for air conditioning systems.
  • the object of the invention is to apply such a simpler design also for evaporators, whereby this should not only be taken over, but further measures which reduce the production costs and improve the cooling capacity should be carried out.
  • connection box consists of a distributor part and a connection part, which are sealed and firmly connected to one another via a tongue and groove connection by means of a hardenable plastic, simplifies the manufacture of such a connection box and thus reduces its production costs.
  • a plurality of injection openings or a plurality of return openings parallel injection and return spaces are formed in the distributor part, which are combined again via two corresponding end merging collecting spaces, the injection and return paths of the refrigerant one kept to a desired small size and on the other hand guided in insulating plastic, so that the loss of cold, which is hardly avoidable in known evaporators, is prevented and thus the effective digging power of the evaporator is increased.
  • connecting pipes for the injection valve and the compressor suction line in one piece with the connecting part and with molded-on collars enables a further simplification of the production, the assembly by means of split, foldable union nuts still being able to be carried out simply and reliably.
  • connection box 1 made of plastic, which is sealed and firmly connected to a tube bundle of evaporator tubes 3 made of metal, which is held together by air-guiding fins 2 made of aluminum, via a hardenable plastic 4 embedding the tube ends.
  • the Ansohlußkasten 1 consists of a distributor part 5 and a connecting part 6, the structure of which is explained in more detail below in connection with the corresponding figures.
  • the connector 6 is shown. It has a connecting pipe 7 for the injection valve 8 and a connecting pipe 9 for the compressor suction line (not shown). Both connecting pipes 7 and 9 are provided at their ends with integrally formed collars 10, by means of which they can be fastened via split, foldable union nuts 11 with the interposition of a sealing ring 12 in a threaded bore 13 in the injection valve 8 or on the compressor suction line.
  • connection side of the connection part 6 is provided with grooves 14 and 15 which merge into one another and form endless loops, the purpose of which will be explained below.
  • FIG. 4 shows the distributor part 5. It has a base 6, from which a plurality of pipe sockets 17 protrude, which are surrounded by ring webs 19 which form axially open annular grooves 18.
  • the pipe socket 17 form a plurality of injection openings labeled E and a plurality of return openings labeled R.
  • one pipe socket of an injection opening E is connected to the inlet end of a U-shaped evaporator pipe 3, the outlet end of which is connected to the adjacent pipe socket of the return opening R indicated in broken lines (FIG. 4).
  • the course of the grooves 14 and 15 in the connection side of the connection part 6 is in accordance with the recall of the springs 20 and 21 on the connection side of the distributor part 5.
  • the axially open annular grooves 18 present at the bottom 16 of the distributor part 5 can be filled with a hardenable plastic 4 and then the tube ends of the tube bundle consisting of a plurality of evaporator tubes 3 made of metal by sinking into the annular grooves filled with hardenable plastic and subsequent hardening of the plastic sealed with the junction box 1 and firmly connected.
  • connection box 1 enables simple manufacture of the individual components, the distributor part 5 and the connection part 6 and enables the connection of these two components practically in the course of establishing the connection between the connection box 1 and the tube bundle of evaporator tubes 3.
  • the introduction of the curable Plastic in the grooves 14 and 15 of the connection part 6 can take place at about the same time as the introduction of the plastic into the ring grooves 18 on the distributor part 5, after which the two parts of the connection box 1 and the evaporator tubes 3 can be brought together with the connection box 1 and the whole Evaporator block can be completed in a curing operation.
  • the depths of the grooves 14 and 15 in connection with the height of the springs 20 and 21 and the flange-like design of the connection sides of the two components of the connection box 1 ensure that the hardenable plastic cannot run in an undesirable manner until the hardening process.
  • the tongue and groove connection of the two components of the connection box tens 1 ensures a connection of high strength, which fully meet the operating stresses of an evaporator.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Bei einem Wärmetauscher für Verdampfer, insbesondere für Klimaanlagen mit einem einzigen, in einen Vor- und Rücklaufraum unterteilten Anschlußkasten (1) aus Kunststoff, der mit einem von Luftleitlamellen (2) zusammengehaltenen Rohrbündel von U-förmig verlaufenden Rohren (3) aus Metall über einen die Rohrenden einbettenden, aushärtbaren Kunststoff abgedichtet und fest verbunden ist, ist der Anschlußkasten (1) aus einem Verteilerteil (5) und einem Anschlußteil (6) gebildet, die über Nuten (14 und 15) und Federn (20 und 21) mittels eines aushärtbaren Kunststoffes abgedichtet und fest verbunden sind, wobei im Verteilerteil (5) eine Vielzahl von Einspritzöffnungen (E) und Rückführöffnungen (R) angeordnet und über entsprechende Räume (Eo und Ro) zu getrennten Sammelräumen (Es und Rs) zusammengeführt sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für Verdampfer, insbesondere für Klimaanlagen, mit einem Aufbau entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Die vorliegende Erfindung geht hierbei von einem Wärmetauscher aus, wie er in der älteren DE-AS 27 28 827 der Anmelderin vorgeschlagen worden ist, bei dem die Festigkeit der Verbindung zwischen den Wasserrohren aus Metall und den Anschlußkästen aus Kunststoff derart erhöht wurde, daß die Anwendung dieser Bauform nunmehr auch bei Verdampfern in Betracht gezogen werden kann.
  • Weiterhin geht die Erfindung von einem Wärmetauscher aus, wie er aus der DE-OS 21 35 647 zu entnehmen ist, bei dem in Anschlußkästen aus Aluminium bereits Verteil- und Sammelräume mit jeweils mehreren Einführ- bzw. Rückführöffnungen angeordnet sind.
  • Bei diesen bekannten Verdampfern müssen die vielen Durchführungen der Verdampferrohre in die Anschlußkästen durch verhältnismäßig aufwendige Einroll- oder Aufweitvorgänge hergestellt werden, die neben der teueren maschinellen Einrichtung noch den Nachteil aufweisen, daß solche Verbindungen verhältnismäßig störanfällig sind.
  • Obwohl auf den naheliegenden, technischen Sachgebieten der Wärmetauscher in den letzten Jahren einfachere Bauformen mit aus Kunststoff bestehenden Anschlußkäs.ten bekannt geworden sind, konnte diese bei Wärmetauschern mittlerweise in die Großserienfertigung eingeführte Bauform nicht bei Verdampfern angewendet werden, da die bisher erzielte Festigkeit der Verbindung zwischen den Wasserrohren aus Metall und den Anschlußkästen aus Kunststoff nicht ausreichte, um den bei Verdampfern, insbesondere für Klimaanlagen auftretenden Betriebsdrücken bis zu ca. 40 bar standzuhalten.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche einfachere Bauform auch für Verdampfer anzuwenden, wobei diese nicht nur übernommen werden sollte, sondern noch weitere, die Herstellungskosten senkende und die Kühlleistung verbessernde Maßnahmen durchgeführt werden sollten.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem ein Verdampfer der im Oberbegriff angegebenen Rauart die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 aufgezeigten Merkmale aufweist.
  • Dadurch, daß der Anschlußkasten aus einem Verteilerteil und einem Anschlußteil besteht , die miteinander über eine Nut- Feder- Verbindung vermittels eines aushärtbaren Kunststoffes abgedichtet und festverbunden sind, wird die Herstellung eines solchen Anschlußkastens vereinfacht und damit dessen Herstellungskosten verringert. Dadurch, daß im Verteilerteil mehrere, jeweils eine Vielzahl von Einspritzöffnungen bzw. eine Vielzahl von Hückführöffnungen zusammenfassende , parallel zueinanderliegende Einspritz- und Rückführräume ausgebildet sind, die wieder über zwei diese entsprech end zusammenführende Sammelräume zusammengefaßt werden, werden die Einspritz- und Rückführwege des Kältemittels zum einen auf einem erstrebten Kleinstmaß gehalten und zum anderen in isolierendem Kunststoff geführte, so daß der bei bekannten Verdampfern kaum vermeidbare Kälteverlust unterbunden und damit die effektive Wühlleistung des Verdampfers erhöht wird.
  • Durch den Wegfall jeglicher Metallschmelz- oder Lötverbindungen wird die Verwendung von Verdampferröhren aus Aluminium ermöglicht, wodurch sich bei etwa gleiohen Herstellungskosten erhebliche Gewichtseinsparungen erzielen lassen, wie sie insbesondere für Verdampfer in Kraftfahrzeugen und dergleichen angestrebt werden.
  • Die Ausbildung der Anschlußrohre für das Einspritzventil und die Kompressorsaugleitung in einem Stück mit dem Anschlußteil und mit angeformten Bünden ermöglicht eine weitere Vereinfachung der Herstellung, wobei die Montage mittels geteilter, klappbarer Überwurfmuttern nach wie vor einfach und in zuverlässiger Weise erfolgen kann.
  • Die Erfindung wird anhand eines in den beiliegenden Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1 eine Ansicht eines Verdampferblockes mit noch nicht montierten, teilweise im Schnitt gezeigten Ansehlußkasten;
    • Fig.2 eine Ansicht des Anschlußteiles in Richtung des Pfeiles II in Fig.1;
    • Fig.3 eine Ansicht des Anschlußteiles in Richtung des Pfeiles IIIin Fig.2;
    • Fig.4 eine Ansicht des Verteilerteiles in Richtung des Pfeiles II in Fig.l;
    • Fig.5 einen Schnitt entlang der Linie V - V in Fig.4;
    • Fig.6 einen Schnitt entlang der Linie VI - VI in Fig.5;
    • Fig.7 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles VII in Fig.4;
    • Fig.8 einen Schnitt entlang der Linie VIII - VIII in Fig.4;
    • Fig.9 einen Schnitt entlang der Linie IX - IX in Fig. 4.
  • Der in den Figuren gezeigte Verdampferblook besteht aus einem Anschlußkasten 1 aus Kunststoff, der mit einem durch Luftleitlamellen 2 aus Aluminium zusammengehaltenem RohrbUndel von Verdampferrohren 3 aus Metall über einen die Rohrenden einbettenden aushärtbaren Kunststoff 4 abgedichtet und fest verbunden ist.
  • Der Ansohlußkasten 1 besteht hierbei aus einem Verteilerteil 5 und einem Anschlußteil 6, deren Aufbau nachfolgend im Zusammenhang mit den entsprechenden Figuren näher erläutert wird.
  • In Fig.2 ist der Anschlußteil 6 gezeigt. Er weist ein Anschlußrohr 7 für das Einspritzventil 8 und ein Anschlußrohr 9 für die Kompressorsaugleitung (nicht gezeigt) auf. Beide Anschlußrohre 7 und 9 sind an ihren Enden mit einstückig angeformten Bünden 10 versehen, über die sie über geteilte, klappbare Überwurfmuttern 11 unter Zwischenschaltung eines Dichtringes 12 in einer Gewindebohrung 13 im Einspritzventil 8 bzw. an der Kompressorsaugleitung befestigt werden können.
  • Wie aus Fig.3 zu ersehen ist, ist die Anschlußseite des Anschlußteiles 6 mit ineinanderübergehenden, endlose Schleifen bildenden Nuten 14 und 15 versehen, deren Zweck nachfolgend noch erläutert wird.
  • In Fig.4 ist das Verteilerteil 5 gezeigt. Es weist einen Boden 6 auf, von dem eine Vielzahl von Rohrstutzen 17 hochragen, die von axial offene Ringnuten 18 bildenden Ringstegen 19 umfaßt werden.
  • Die Rohrstutzen 17 bilden hierbei eine Vielzahl von mit E bezeichneten Einspritzöffnungen und eine Vielzahl von mit R bezeichneten Rückführöffnungen. Jeweils ein Rohrstutzen einer Einspritzöffnung E ist mit dem Eintrittsende eines U-förmig verlaufenden Verdampferrohres 3 verbunden, dessen Austrittsende mit den in gestrichelten Linien (Figur 4) angedeuteten benachbarten Rohrstutzen der Ruckführöffnung R verbunden ist.
  • Jeweils eine Vielzahl von Einspritzöffnungen E bzw. eine Vielzahl von Rückführöffnungen R werden üher parallel zueinanderliegende, rohrförmige Einspritz- und Rückführräume Eo bzw. Ro an der Anschlußseite des Verteilerteiles 5 über zwei Sammelräume Es bzw. Rs entsprechend zusammenge - führt.
  • Wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, werden die Sammelräume Es und Rs von ineinanderübergehende, endlose Schleifen bildende Federn 20 und 21 umfaßt.
  • Wie sich aus'einer Betrachtung der Fig. 3 und der Fig. 7 ergibt, ist der Verlauf der Nuten 14 und 15 in der Anschlußseite des Anschlußteiles 6 übereinstimmend mit dem Verlruf der Federn 20 und 21 an der Anschlußseite des Verteilerteiles 5. Durch Einbringen eines aushärtbaren Kunststoffes in die Nuten 14 und 15, Einsenken der Federn 20 und 21 in die mit Kunststoff gefüllten Nuten und darauffolgendem Aushärten des Kunststoffes werden der Verteilerteil 5 mit dem Anschlußteil 6 des Anschlußkastens 1 abgedichtet und fest verbunden.
  • Darauffolgend können die am Boden 16 des Verteilerteiles 5 vorhandenen axial offenen Ringnuten 18 mit einem aushärtbaren Kunststoff 4 gefüllt werden und hierauf die Rohrenden des aus einer Vielzahl von Verdampferrohren 3 aus Metall bestehenden Rohrbündels durch Einsenken in die mit aushärtbarem Kunststoff gefüllten Ringnuten und nachfolgendem Aushärten des Kunststoffes mit dem Anschlußkasten 1 abgedichtet und fest verbunden werden.
  • Die Ausbildung der am Boden 16 des Verteilerteiles 5 hochragenden Rohrstutzen in Verbindung mit dem den aushärtbaren Kunststoff 4 aufnehmenden Ringnuten 18 und den diese umschließenden Ringstegen 19 und den auf die Rohrstutzen 17 aufschiebbaren und in die Ringnuten einsenk- baren Rohrkragen der Verdampferrohren 3 aus Metall wird entsprechend der Lehre der älteren Patentanmeldung P 27 28 827. 3-13 ausgeführt um eine entsprechend hohe Festigkeit der Verbindung zwischen dem Anschlußkasten 1 aus Kunststoff und den Verdampferrohren 3 aus Metall sicherzustellen.
  • Aus den in den Figuren 8 und 9 gezeigten Schnitten durch das Verteilerteil 5 des Anschlußkastens 1 ist der Übergang der rohrförmigen Einspritz- und Rüokführräume Eo und Ro in die entsprechenden Sammelräume ES und RS zu ersehen.
  • Die zweiteilige Ausführung des Anschlußkastens 1 ermöglicht eine einfache Herstellung der jeweiligen Einzelbauteile, des Verteilerteiles 5 und des AnschluBteiles 6 und ermöglicht die Verbindung dieser beiden Bauteile praktisch im Zuge der Herstellung der Verbindung zwischen dem Anschlußkasten 1 und dem Rohrbündel von Verdampferrohren 3. Das Einbringen des aushärtbaren Kunststoffes in die Nuten 14 und 15 des Anschlußteiles 6 kann hierbei etwa gleichzeitig zum Einbringen des Kunststoffes in die Ringnuten 18 am Verteilerteil 5 erfolgen, hierauf können die beiden Teile des Anschlußkastens 1 als auch die Verdampferrohre 3 mit dem Anschlußkasten 1 zusammengebracht werden und der gesamte Verdampferblock in einer Aushärtoperation fertiggestellt werden. Die Tiefen der Nuten 14 und 15 in Verbindung mit der Höhe der Federn 20 und 21 und der flanschartigen Ausbildung der Anschlußseiten der beiden Bauteile des Anschlußkastens 1 sorgen hierbei dafür, daß der aushärtbare Kunststoff bis zum Aushärtvorgang nicht in unerwünschter Weise ablaufen kann. Die Nut-Feder-Verbindung der beiden Bauteile des Anschlußkas tens 1 sichert eine Verbindung hoher Festigkeit, die den Betriebbeanspruchungen eines Verdampfers voll gerecht werden.

Claims (1)

  1. Wärmetauscher für Verdampfer, insbesondere für Klimaanlagen mit einem einzigen, in einen Vor-, und einen Rücklaufraum unterteilten Anschlußkasten aus Kunststoff, der mit einem von Luftleitlamellen zusammengehaltenen Rohrbündel von U-förmig verlaufenden Rohren aus Metall über einen die Rohrenden einbettenden, aushärtbaren Kunststoff abgedichtet und fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Anschlußkasten (1) aus einem mit mehreren, jeweils eine Vielzahl von Einspritzöffnungen (E) und eine Vielzahl von Rückführöffnungen (R) zusammenfassenden, parallel zueinander liegenden, rohrförmigen Einspritz- und Rückführräumen (Eo und Ro) und zwei diese entsprechend zusammenführende Sammelräume (Es und Rs) aufweisenden Verteilerteil (5) und aus einem die Sammelräume (Es und Rs) ergänzenden und Anschlußrohre (7 und 9) für das Einspritzventil (8) und die Kompressorsaugleitung bildenden Anschlußteil (6) besteht, die miteinander über Nuten (14, 15) und Federn (20, 21) mittels aushärtbaren Kunststoffes abgedichtet und festverbunden sind.
EP19790104746 1979-11-29 1979-11-29 Wärmetauscher für Verdampfer, insbesondere für Klimaanlagen Expired EP0029859B1 (de)

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