WO2007051582A1 - Method for testing glasses for inclusions - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for testing an article made of glass, in particular a flat glass such as a float glass, on inclusions such as nickel sulfide or refractory particles, wherein the testing is carried out during manufacture of the article, wherein in a first step the object made of liquid glass is and this is allowed to cool in a second step under solidification to ambient temperature, of course, of course.
- Inclusions include, in particular, nickel sulphide inclusions and inclusions of refractory materials, which usually make up the largest proportion of these impurities, and which can often be up to about 600 microns in size.
- Glass object can lead.
- Such spontaneous fractures such as those observed with façade glazing, can result in considerable personal injury and property damage. It is therefore very hard to obtain suitable methods already before further use education on possible inclusions, for example, glass panes with a particularly high risk of breakage before a
- optical inspection methods have been proposed, which are based essentially on scattering of laser light in the amorphous glass and analysis of the scattered light. These Methods allow to detect inclusions without destroying the product. Examples of such methods can be found in US 4,697,082, WO 01/73408 A1 or WO 01/18532 A1
- Laser beam diameter limited and usually many hundreds of times smaller than the object to be examined. This means that either many lasers have to be used simultaneously and / or the object has to be scanned in small steps.
- the invention is based on the finding that particles of a nickel sulfide or of refractory materials, as formed in the course of a glass production and finally included in the finished article of glass, at elevated temperatures each emit a characteristic electromagnetic radiation and that this radiation significantly more intense is, as a self-emission of the glass, so that the inclusions at a given temperature from the glass matrix quasi shine out.
- the inventive method has the advantage that light sources such as laser are no longer necessary to determine inclusions of nickel sulfide (s) or refractory particles. Rather, it is exploited that the enclosed particles themselves represent light sources at the high temperatures of a production process, from the emissions of which information about the inclusions can be obtained. In the planned spatially resolved recording of emissions can be so particular Statements about forehand, position and number of trapped particles are taken.
- the glass article may be favorable if the natural cooling of the article made of glass is delayed by the supply of heat. Thereby, the glass article is kept for a long time in a temperature range in which emissions can be observed. Furthermore, it is possible to take pictures with an increased exposure time and thus improved signal-to-noise ratio, which increases the reliability of a statement about present inclusions.
- the temperature of the article made of glass, at which electromagnetic radiation is registered is at least 250 ° C., preferably at least 380 ° C., in particular more than 500 0 C, is.
- the object made of glass is moved substantially uniformly in the second step and the reception of emitted radiation with one or more line or area detectors such as a CCD (charge coupled device) camera or CMOS (complementary metal oxide semiconductor). Camera performed is adjusted, wherein an exposure time of the area detector is adapted to a movement speed of the object.
- CCD charge coupled device
- CMOS complementary metal oxide semiconductor
- Such a variant of the method is compatible with large-scale systems in which glass sheets can not be cooled in a stationary position for technical and / or economic reasons, but must be removed from the production area in the hot state, and has proved to be particularly suitable in this regard. Above all, this applies to a production of glass panes in the float glass process, where glass tapes are continuously removed from the liquid tin bath with a temperature of about 600 0 C.
- line or area detectors it is now possible to detect inclusions such as nickel sulfide over an entire width of the glass ribbon.
- an exposure time of the area detector is adapted to a speed of movement of the glass ribbon to ensure that inclusions can be determined without gaps even over a whole band length.
- a movement of the glass ribbon relative to the detectors can be taken into account computationally with knowledge of the movement speed in the evaluation of the measurement signals in order to obtain as exact as possible information on the position of inclusions.
- a complete examination of a glass ribbon can be done without having to intervene in a conventional production process. It is very beneficial to perform photographs immediately after deduction of the glass ribbon from the metal bath, since the glass ribbon is at this point at a temperature of at least about 550 0 C and emissions of nickel sulfide and / or refractory inclusions at these temperatures are intense.
- gas bubbles can also be observed in the glass, as they appear bright as emissive inclusions on the detector.
- the object made of glass for receiving emitted radiation can be introduced into a dark room or moved by it. Avoiding disturbing extraneous light makes it possible to obtain measurement results or evaluation results of the same quality with shorter exposure times.
- a recording of electromagnetic radiation can take place in the wavelength range from 200 to 2000 nm. In this wavelength range are at elevated temperatures
- Emissions of nickel sulphides and inclusions due to contact of glass with refractory Material are much more intense than emissions of a glass, so that in local resolution measurement inclusions of inclusion-free zones can be discriminated. It is expedient and simple to register radiation emitted at a wavelength of 350 to 1600 nm, since cheap, commercially available cameras or spectrometers can be used for this area and the emissions of the inclusions in these areas have maxima.
- Figure 2a Scheme of a range detection of emissions of inclusions in a glass sheet
- FIG. 2b shows the emission intensity corresponding to the areas shown in FIG. 2a;
- FIG. 3 Use of a method according to the invention in a production of
- Figure 1 shows results obtained in emission measurements on various glass sheets and at different temperatures.
- a temperature of 320 0 C 400 0 C (measurement A2)
- 380 0 C (measurement B1)
- 600 ° C 600 ° C (measurement B2) were charged into a sealable darkroom.
- Emissions were registered via a CCD camera mounted on and projecting into a top surface of the darkroom in the range of 350 to 800 nm and evaluated by means of a computer connected to the CCD camera. The glass sheets were not moved during the test.
- Measurement A1 in FIG. 1 shows the intensity of emission of a region with a refractory material particle (dotted column) in comparison with the intensity of emission of an inclusion-free region of the glass matrix (white column).
- an emission in the region of inclusion exceeds that of an inclusion-free region by one Many times, so that a quantitative analysis of the existence of the inclusion can be determined beyond doubt.
- a temperature of an examined glass pane is increased (measurement A2), an emission intensity of refractory inclusions relative to the emission intensity of the glass matrix can be increased, so that a reliability or significance of the test results is improved.
- nickel sulfide inclusions which emit slightly more light at temperatures of 380 ° C. than a glass matrix (hatched or white column of measurement B1), a higher discrimination results in a clearer discrimination of inclusion-free and inclusion-afflicted areas (measurement B2).
- a region-wise or spatially resolved detection of inclusions in a glass pane G is explained.
- a CCD (charged coupled device) camera is mounted whose pixels emissions of the glass pane G dissolved over the lines 1, 2, 3 ... 9, 10 over its entire width B and over part of the Length L takes up area by area. If a foreign inclusion is present, an intense emission is registered by the assigned pixel or with a corresponding size of an inclusion, if appropriate by a plurality of pixels, whereas only a comparatively small emission is detected by the remaining pixels.
- the glass pane G shown in FIG. 2a is expediently located in a darkroom, in order to avoid disturbing influences of extraneous light.
- the CCD camera can then be attached to the ceiling of the darkroom.
- the darkroom may be provided with a small gap in the plane of which the entrance slit of the mounted CCD camera or a CMOS camera comes to rest. It can also be provided in particular when measuring on virtually endless glass bands or glass panes with a large aspect ratio, that a multiplicity of similar cameras arranged one behind the other is used. This allows large areas to be checked for inclusions in a short time.
- an exposure time is usually in the range of 1 to 50 milliseconds. In principle, it is favorable to choose the longest possible exposure time in order to obtain a measurement result which is averaged over as long a time as possible and has a high signal-to-noise ratio. If a test is carried out on uniformly moving glass bands or glass panes, then an exposure time is adapted to a speed of movement of the glass band or the glass panes, so that a complete inspection is possible.
- the scope of the invention it is also possible to distinguish between different types of emitting inclusions by additionally analyzing radiation emitted by inclusions, for example by spectral analysis of the emission bands.
- refractory inclusions which do not emit in crystalline form per se or only very weak, such as aluminum, zirconium or chromium oxide or crystalline phases of silica, and where emissions due to defects in the crystal lattice and / or the incorporation of emitting foreign ions in the crystal lattice are often characteristic emissions, which allow a perfect allocation to certain types of inclusion.
- FIG. 3 shows the use of a method according to the invention in the production of glass panes in the float glass process.
- Starting material 11 made of glass is supplied via a storage container 12 to a storage chamber 13, via which the starting material 11 is transported by means of a conveying means, not shown, into a melting chamber 14.
- a melting chamber 14 for example, flat heating elements 15 are arranged to melt the starting material 11 and a
- the glass melt 16 is transferred into a rest chamber 17, in which the glass melt 16 is calmed. Subsequently, the about 1400 0 C hot molten glass 16 is transferred to a tin bath 18, where the molten glass 16 spreads on the surface of a tin melt 19 and withdrawn at one end by means of a transport 21 as a glass ribbon and transferred to a heat chamber 20. In the heat chamber 20, the semi-solid Glass ribbon cooled slowly or delayed to avoid strains in the glass ribbon. Finally, a natural cooling in the downstream region 22, before the glass ribbon with a cutting and breaking device 23 into individual glass sheets
- a CCD or CMOS camera 25 is attached to the top surface of the heat chamber 20, with which emissions of the glass ribbon are recorded in a spatially resolved manner.
- this is expediently mounted on the outside of the heat chamber 20 and the heat chamber 20 has an opening through which emitted radiation impinges on the camera 25.
- it may also be very convenient to position the camera 25 in the gap between the tin bath 18 and the heat chamber 20.
- the camera 25 is connected via a line 26 to a computer 27 in connection with which the camera
- the computer 27 is in turn connected to a removal device 28 for glass panes 24 and controls them. If an evaluation of the emission values supplied by the camera 25 shows that there are inclusions in a glass pane 24, which lead to a considerable risk of breakage upon hardening thereof, then the glass pane 24 is removed from the removal device 28 by the transport means 21. The removed glass 24 is then placed on another transport and transported. Thus, the glass sheets 24 are separated in terms of quality depending on the inclusions and can be treated according to their quality targeted or used.
- the removal device 28 may be equipped with a preferably pneumatic or hydraulic lifting device 29.
- a device for marking the glass panes 24 may be provided.
- the individual glass panes are provided with a mark which gives information about their quality.
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Abstract
The invention relates to a method for testing a glass object, especially a flat glass such as a float glass, for inclusions such as nickel sulfide particles or particles made of fireproof materials, the test being performed during the production of the object in which the object is produced from liquid glass in a first step and the object is allowed to cool, especially naturally, to the ambient temperature so as to solidify in a second step. In order to be able to detect particles such as nickel sulfide/s and/or particles made of fireproof material in a glass object in a simple manner without using an external light source, electromagnetic radiation emitted at least temporarily by the glass object during the second step is recorded in a locally resolving fashion, and the radiation that is recorded in said way is evaluated to determine inclusions.
Description
Verfahren zum Prüfen von Gläsern auf EinschlüsseMethod for testing glasses for inclusions
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Gegenstandes aus Glas, insbesondere ein Flachglas wie ein Floatglas, auf Einschlüsse wie Nickelsulfidpartikel oder Partikel aus Feuerfestmaterialien, wobei das Prüfen während einer Herstellung des Gegenstandes erfolgt, bei welcher in einem ersten Schritt der Gegenstand aus flüssigem Glas erstellt wird und dieser in einem zweiten Schritt unter Erstarrung auf Umgebungstemperatur insbesondere natürlich abkühlen gelassen wird.The invention relates to a method for testing an article made of glass, in particular a flat glass such as a float glass, on inclusions such as nickel sulfide or refractory particles, wherein the testing is carried out during manufacture of the article, wherein in a first step the object made of liquid glass is and this is allowed to cool in a second step under solidification to ambient temperature, of course, of course.
Bei einer Herstellung von Gegenständen aus Glas wie einer Herstellung von Glasscheiben im Floatglas-Verfahren ist eine vollständige Vermeidung von Partikeleinschlüssen bzw. Verunreinigungen im Glas zwar technisch denkbar, aber mit wirtschaftlich annehmbaren Maßnahmen kaum möglich. Es ist deswegen nicht verwunderlich, dass zum Beispiel in Flachgläsern Verunreinigungen als Begleiter des Glases anzutreffen sind und in der Glasmatrix Einschlüsse vorliegen. Unter diesenIn a production of objects made of glass such as a production of glass sheets in the float glass process, a complete avoidance of particle inclusions or impurities in the glass is technically conceivable, but hardly possible with economically acceptable measures. It is therefore not surprising that, for example, in flat glass impurities are encountered as a companion of the glass and in the glass matrix inclusions are present. Under these
Einschlüssen sind insbesondere Nickelsulfideinschlüsse und Einschlüsse aus feuerfesten Materialien hervorzuheben, welche zumeist den größten Anteil dieser Verunreinigungen ausmachen und welche oftmals mit einer Größe bis zu etwa 600 μm vorliegen können.Inclusions include, in particular, nickel sulphide inclusions and inclusions of refractory materials, which usually make up the largest proportion of these impurities, and which can often be up to about 600 microns in size.
Einschlüsse bzw. Partikel aus Nickelsulfid(en) und/oder feuerfesten Materialien im SubMillimeter-Bereich werden vom menschlichen Auge durchwegs nicht wahrgenommen und beeinflussen ein ästhetisches Erscheinungsbild von Glasscheiben oder dergleichen Produkten daher nicht. Allerdings stellen die genannten Einschlüsse Fremdkörper dar, welche im Vergleich mit Glas verschiedene Materialeigenschaften aufweisen und unter Umständen, vor allem nach einem Härten, zu einem spontanen Bruch desInclusions or particles of nickel sulfide (s) and / or refractory materials in the sub-millimeter range are not perceived by the human eye throughout and therefore do not affect the aesthetic appearance of glass panes or the like products. However, the inclusions mentioned are foreign bodies, which have different material properties in comparison with glass and, under certain circumstances, especially after hardening, lead to spontaneous breakage of the material
Glasgegenstandes führen können. Solche Spontanbrüche, wie sie unter anderem bei Fassadenverglasungen beobachtet werden, können beachtlichen Personen- und Sachschaden nach sich ziehen. Man ist daher sehr bemüht, mit geeigneten Verfahren bereits vor einer weiteren Verwendung Aufklärung über mögliche Einschlüsse zu erhalten, um beispielsweise Glasscheiben mit besonders hohem Bruchrisiko noch vor einerGlass object can lead. Such spontaneous fractures, such as those observed with façade glazing, can result in considerable personal injury and property damage. It is therefore very hard to obtain suitable methods already before further use education on possible inclusions, for example, glass panes with a particularly high risk of breakage before a
Vergütung bzw. Härtung und einem Gebrauch für Fassadenverglasungen ausscheiden zu können.To be able to eliminate tempering or hardening and a use for facade glazings.
Mit Bezug auf einen Nachweis von Einschlüssen in Flachglas wurden optische Untersuchungsmethoden vorgeschlagen, welche im Wesentlichen auf Streuung von Laserlicht im amorphen Glas und Analyse des gestreuten Lichts basieren. Diese
Methoden erlauben es, Einschlüsse nachzuweisen, ohne dass es zu einer Zerstörung des Produktes kommt. Beispiele für derartige Methoden finden sich in US 4,697,082, WO 01/73408 A1 oder WO 01/18532 AlWith regard to detection of inclusions in flat glass, optical inspection methods have been proposed, which are based essentially on scattering of laser light in the amorphous glass and analysis of the scattered light. These Methods allow to detect inclusions without destroying the product. Examples of such methods can be found in US 4,697,082, WO 01/73408 A1 or WO 01/18532 A1
Wenngleich durch Streuung von Laserlicht und Analyse der gestreuten Strahlung Einschlüsse allgemein recht zuverlässig und bezüglich des Glases zerstörungsfrei nachgewiesen werden können, so ist doch äußerst nachteilig, dass diese Methoden stets Laserlicht und damit in Konsequenz auch eine Laserlichtquelle bzw. einen Laser voraussetzen. Dies verursacht zum einen große apparative und kostenmäßige Aufwände. Zum anderen ist ein nutzbarer Querschnitt eines Laseroutputs bzw. einAlthough by scattering of laser light and analysis of the scattered radiation inclusions can be generally detected quite reliable and non-destructive with respect to the glass, it is extremely disadvantageous that these methods always laser light and consequently also a laser light source or a laser presuppose. This causes on the one hand large equipment and cost expenses. On the other hand is a usable cross section of a laser output or a
Laserstrahldurchmesser begrenzt und zumeist viele Hunderte Male kleiner, als der zu untersuchende Gegenstand. Dies führt dazu, dass entweder viele Laser gleichzeitig einzusetzen sind und/oder der Gegenstand in kleinen Schritten abgescannt werden muss.Laser beam diameter limited and usually many hundreds of times smaller than the object to be examined. This means that either many lasers have to be used simultaneously and / or the object has to be scanned in small steps.
Hier setzt die Erfindung an und setzt sich das Ziel, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem in einfacher Weise und ohne externe Lichtquelle Partikel wie Nickelsulfid(e) und/oder Partikel aus feuerfestem Material in einem Gegenstand aus Glas nachgewiesen werden können.This is where the invention is based and sets itself the goal of providing a method of the type mentioned, with which in a simple manner and without an external light source particles such as nickel sulfide (s) and / or particles of refractory material can be detected in a glass article.
Dieses Ziel wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5.This object is achieved by a method having the features according to claim 1. Advantageous embodiments of a method according to the invention are the subject matter of claims 2 to 5.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass Partikel aus einem Nickelsulfid oder aus feuerfesten Materialien, wie sie sich im Zuge einer Glasherstellung bilden und schließlich im fertigen Gegenstand aus Glas eingeschlossen sind, bei erhöhten Temperaturen jeweils eine charakteristische elektromagnetische Strahlung emittieren und dass diese Strahlung deutlich intensiver ist, als eine Eigenemission des Glases, so dass die Einschlüsse bei gegebener Temperatur aus der Glasmatrix quasi herausleuchten.The invention is based on the finding that particles of a nickel sulfide or of refractory materials, as formed in the course of a glass production and finally included in the finished article of glass, at elevated temperatures each emit a characteristic electromagnetic radiation and that this radiation significantly more intense is, as a self-emission of the glass, so that the inclusions at a given temperature from the glass matrix quasi shine out.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass Lichtquellen wie Laser nicht mehr notwendig sind, um Einschlüsse aus Nickelsulfid(en) oder feuerfesten Partikeln festzustellen. Vielmehr wird ausgenützt, dass die eingeschlossenen Partikel bei den hohen Temperaturen eines Fertigungsprozesses selbst Lichtquellen darstellen, aus deren Emissionen Informationen über die Einschlüsse gewonnen werden können. Bei der vorgesehenen ortsaufgelösten Aufnahme der Emissionen können so insbesondere
Aussagen über Vorhandsein, Lage und Anzahl eingeschlossener Partikel getroffen werden.The inventive method has the advantage that light sources such as laser are no longer necessary to determine inclusions of nickel sulfide (s) or refractory particles. Rather, it is exploited that the enclosed particles themselves represent light sources at the high temperatures of a production process, from the emissions of which information about the inclusions can be obtained. In the planned spatially resolved recording of emissions can be so particular Statements about forehand, position and number of trapped particles are taken.
Neben Aussagen zu Lage und Anzahl eingeschlossener Partikel lassen sich auch Aussagen über eine Partikelgröße tätigen, so dass nach Auswertung der aufgenommenen Emissionen genaue Kenntnisse über Nickelsulfideinschlüsse und/oder Einschlüsse aus feuerfesten Materialien im Glas vorliegen. Diese Kenntnisse können herangezogen werden, um über eine weitere Verarbeitung bzw. Behandlung des Gegenstandes zu entscheiden. Insbesondere kann bei Herstellung von Gläsern im Floatglasverfahren auf Basis dieser Kenntnisse entschieden werden, ob der hergestellte Glasgegenstand in der Folge einer Härtung unterworfen werden soll oder nicht: Wenn bruchkritische Einschlüsse festgestellt worden sind und ein Bruch nach einem anschließenden Härten wahrscheinlich ist, wird eine Härtung nicht durchgeführt. Das hergestellte Glas wird dann für Anwendungen eingesetzt, in denen es wenig beansprucht wird. Falls aufgrund der Kenntnisse ein Bruch nach dem Härten nicht zu erwarten ist, wird dieses gehärtet und kann in der Folge für Anwendungen, in welchen eine hohe mechanische Beanspruchbarkeit gefordert ist, eingesetzt werden. Glasscheiben können somit in Abhängigkeit von ihrer Qualität gezielt verschiedenen Verwendungen zugeführt werden.In addition to statements on the location and number of trapped particles can also make statements about a particle size, so that after evaluation of the recorded emissions accurate knowledge about nickel sulfide inclusions and / or inclusions of refractory materials in the glass are available. This knowledge can be used to decide on further processing or treatment of the object. Specifically, in the manufacture of glass in the float glass process, based on this knowledge, it can be decided whether or not to subject the produced glass article to cure: When fracture-critical inclusions have been found and breakage is likely after subsequent curing, hardening does not occur carried out. The glass produced is then used for applications in which it is little stressed. If, due to the knowledge, a break after curing is not to be expected, this is cured and can subsequently be used for applications in which high mechanical strength is required. Depending on their quality, glass panes can thus be selectively directed to various uses.
Im Rahmen der Erfindung kann es günstig sein, wenn die natürliche Abkühlung des Gegenstandes aus Glas durch Zufuhr von Wärme verzögert wird. Dadurch wird der Glasgegenstand längere Zeit in einem Temperaturbereich gehalten, in welchem Emissionen beobachtet werden können. Weiter ist es möglich, Aufnahmen mit einer vergrößerten Belichtungszeit und somit verbessertem Signal/Rausch-Verhältnis zu tätigen, was die Zuverlässigkeit einer Aussage über vorliegende Einschlüsse steigert.In the context of the invention, it may be favorable if the natural cooling of the article made of glass is delayed by the supply of heat. Thereby, the glass article is kept for a long time in a temperature range in which emissions can be observed. Furthermore, it is possible to take pictures with an increased exposure time and thus improved signal-to-noise ratio, which increases the reliability of a statement about present inclusions.
Um intensive Emissionen beobachten zu können und folglich eine große Aussagekraft der Auswerteergebnisse zu erhalten, ist es zweckmäßig, wenn die Temperatur des Gegenstandes aus Glas, bei welcher elektromagnetische Strahlung registriert wird, zumindest 250 0C, vorzugsweise zumindest 380 0C, insbesondere mehr als 500 0C, beträgt.In order to be able to observe intense emissions and consequently obtain a high significance of the evaluation results, it is expedient if the temperature of the article made of glass, at which electromagnetic radiation is registered, is at least 250 ° C., preferably at least 380 ° C., in particular more than 500 0 C, is.
Weiter kann vorgesehen sein, dass der Gegenstand aus Glas im zweiten Schritt im Wesentlichen gleichförmig bewegt wird und die Aufnahme emittierter Strahlung mit einem oder mehreren Linien- oder Flächendetektoren wie einer CCD (Charge coupled device)- Kamera oder CMOS (complementary metal oxide semiconductor)-Kamera durchgeführt
wird, wobei eine Belichtungszeit des Flächendetektors an eine Bewegungsgeschwindigkeit des Gegenstandes angepasst wird.Furthermore, it can be provided that the object made of glass is moved substantially uniformly in the second step and the reception of emitted radiation with one or more line or area detectors such as a CCD (charge coupled device) camera or CMOS (complementary metal oxide semiconductor). Camera performed is adjusted, wherein an exposure time of the area detector is adapted to a movement speed of the object.
Eine solche Verfahrensvariante ist mit großtechnischen Anlagen, in welchen Glasscheiben aus technischen und/oder wirtschaftlichen Gründen nicht in einer ruhenden Position abgekühlt werden können, sondern in heißem Zustand vom Erstellungsbereich abtransportiert werden müssen, kompatibel und hat sich in diesem Bezug als besonders geeignet erwiesen. Vor allem trifft dies auf eine Herstellung von Glasscheiben im Floatglasverfahren zu, wo Glasbänder vom flüssigen Zinnbad kontinuierlich mit einer Temperatur von etwa 600 0C abgenommen werden. Durch Einsatz von Linien- oder Flächendetektoren ist es nun möglich, Einschlüsse wie Nickelsulfide über eine gesamte Breite des Glasbandes festzustellen. Gleichzeitig ist eine Belichtungszeit des Flächendetektors an eine Bewegungsgeschwindigkeit des Glasbandes angepasst, um sicherzustellen, dass Einschlüsse auch über eine gesamte Bandlänge lückenlos festgestellt werden können. Eine Bewegung des Glasbandes relativ zu den Detektoren kann in Kenntnis der Bewegungsgeschwindigkeit bei der Auswertung der Messsignale rechnerisch berücksichtigt werden, um möglichst exakte Angaben zur Position von Einschlüssen zu erhalten. Somit kann eine vollständige Untersuchung eines Glasbandes erfolgen, ohne dass in einen herkömmlichen Produktionsprozess eingegriffen werden muss. Sehr günstig ist es dabei, Aufnahmen unmittelbar nach Abzug des Glasbandes vom Metallbad durchzuführen, da sich das Glasband an dieser Stelle auf einer Temperatur von mindestens etwa 550 0C befindet und Emissionen von Nickelsulfid und/oder feuerfesten Einschlüssen bei diesen Temperaturen intensiv sind. Zusätzlich können auch Gasblasen im Glas beobachtet werden, da diese wie emittierende Einschlüsse am Detektor hell erscheinen.Such a variant of the method is compatible with large-scale systems in which glass sheets can not be cooled in a stationary position for technical and / or economic reasons, but must be removed from the production area in the hot state, and has proved to be particularly suitable in this regard. Above all, this applies to a production of glass panes in the float glass process, where glass tapes are continuously removed from the liquid tin bath with a temperature of about 600 0 C. By using line or area detectors, it is now possible to detect inclusions such as nickel sulfide over an entire width of the glass ribbon. At the same time, an exposure time of the area detector is adapted to a speed of movement of the glass ribbon to ensure that inclusions can be determined without gaps even over a whole band length. A movement of the glass ribbon relative to the detectors can be taken into account computationally with knowledge of the movement speed in the evaluation of the measurement signals in order to obtain as exact as possible information on the position of inclusions. Thus, a complete examination of a glass ribbon can be done without having to intervene in a conventional production process. It is very beneficial to perform photographs immediately after deduction of the glass ribbon from the metal bath, since the glass ribbon is at this point at a temperature of at least about 550 0 C and emissions of nickel sulfide and / or refractory inclusions at these temperatures are intense. In addition, gas bubbles can also be observed in the glass, as they appear bright as emissive inclusions on the detector.
Um Fremdlichteinflüsse möglichst auszuschalten und daraus resultierende Verfälschungen von Auswerteergebnissen zu vermeiden, kann der Gegenstand aus Glas zur Aufnahme emittierter Strahlung in einen dunklen Raum eingebracht werden bzw. durch einen solchen bewegt werden. Eine Vermeidung von störendem Fremdlicht ermöglicht es, qualitätsgleiche Mess- bzw. Auswertungsergebnisse bei kürzerer Belichtungszeit zu erhalten.In order to eliminate extraneous light influences as much as possible and to avoid resulting distortions of evaluation results, the object made of glass for receiving emitted radiation can be introduced into a dark room or moved by it. Avoiding disturbing extraneous light makes it possible to obtain measurement results or evaluation results of the same quality with shorter exposure times.
Eine Aufnahme elektromagnetischer Strahlung kann im Wellenlängenbereich von 200 bis 2000 nm erfolgen. In diesem Wellenlängenbereich sind bei erhöhten TemperaturenA recording of electromagnetic radiation can take place in the wavelength range from 200 to 2000 nm. In this wavelength range are at elevated temperatures
Emissionen von Nickelsulfiden und Einschlüsse, die auf Kontakt von Glas mit feuerfestem
Material zurückzuführen sind, vielfach intensiver als Emissionen eines Glases, so dass bei ortsauflösender Messung Einschlüsse von einschlussfreien Zonen diskriminiert werden können. Zweckmäßig und einfach ist es, bei einer Wellenlänge von 350 bis 1600 nm emittierte Strahlung zu registrieren, da für diesen Bereich billige, handelsübliche Kameras oder Spektrometer eingesetzt werden können und die Emissionen der genannten Einschlüsse in diesen Bereichen Maxima aufweisen.Emissions of nickel sulphides and inclusions due to contact of glass with refractory Material are much more intense than emissions of a glass, so that in local resolution measurement inclusions of inclusion-free zones can be discriminated. It is expedient and simple to register radiation emitted at a wavelength of 350 to 1600 nm, since cheap, commercially available cameras or spectrometers can be used for this area and the emissions of the inclusions in these areas have maxima.
Weitere Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus dem Zusammenhang der Beschreibung und den Ausführungsbeispielen.Further advantages and effects of the invention will become apparent from the context of the description and the embodiments.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Beispielen noch weitergehend dargestellt.In the following, the invention is further illustrated by way of examples.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 : Intensität der Emissionen verschiedener Einschlüsse bei verschiedenenFigure 1: intensity of emissions of different inclusions at different
Temperaturen;temperatures;
Figur 2a: Schema einer Bereichsweisen Erfassung der Emissionen von Einschlüssen in einer Glasscheibe;Figure 2a: Scheme of a range detection of emissions of inclusions in a glass sheet;
Figur 2b: Emissionsintensität entsprechend den in Figur 2a dargestellten Bereichen; Figur 3: Einsatz eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Herstellung vonFIG. 2b shows the emission intensity corresponding to the areas shown in FIG. 2a; FIG. 3: Use of a method according to the invention in a production of
Glasscheiben im Floatglasverfahren.Glass panes in the float glass process.
Anhand Figur 1 ist das erfindungsgemäße Konzept noch näher erläutert. Figur 1 zeigt Ergebnisse, welche bei Emissionsmessungen an verschiedenen Glassscheiben und bei verschiedenen Temperaturen erhalten wurden. Zur Messung wurden die Glasscheiben mit einer Temperatur von 320 0C (Messung A1), 400 0C (Messung A2), 380 0C (Messung B1) und 600 °C (Messung B2) in eine verschließbare Dunkelkammer eingebracht. Emissionen wurden über eine an einer Deckfläche der Dunkelkammer angebrachte und in diese einragenden CCD-Kamera im Bereich von 350 bis 800 nm registriert und mittels eines an die CCD-Kamera angeschlossenen Computers ausgewertet. Die Glasscheiben wurden während der Prüfung nicht bewegt.With reference to Figure 1, the inventive concept is explained in more detail. Figure 1 shows results obtained in emission measurements on various glass sheets and at different temperatures. To measure the glass sheets with a temperature of 320 0 C (measurement A1) 400 0 C (measurement A2) 380 0 C (measurement B1) and 600 ° C (measurement B2) were charged into a sealable darkroom. Emissions were registered via a CCD camera mounted on and projecting into a top surface of the darkroom in the range of 350 to 800 nm and evaluated by means of a computer connected to the CCD camera. The glass sheets were not moved during the test.
Messung A1 in Figur 1 zeigt die Intensität der Emission eines Bereichs mit einem Partikel aus feuerfestem Material (gepunktete Säule) im Vergleich mit der Intensität der Emission eines einschlussfreien Bereichs der Glasmatrix (weiße Säule). Wie ersichtlich, übersteigt eine Emission im Bereich des Einschlusses jene eines einschlussfreien Bereiches um ein
Vielfaches, so dass bei quantitativer Auswertung zweifelsfrei ein Vorliegen des Einschlusses festgestellt werden kann. Wird eine Temperatur einer untersuchten Glasscheibe erhöht (Messung A2), so kann eine Emissionsintensität von feuerfesten Einschlüssen relativ zur Emissionsintensität der Glasmatrix gesteigert werden, so dass eine Zuverlässigkeit bzw. Aussagekraft der Prüfergebnisse verbessert wird. Analog kann auch bei Nickelsulfideinschlüssen, welche bei Temperaturen von 380 0C geringfügig stärker Licht emittieren als eine Glasmatrix (schraffierte bzw. weiße Säule der Messung B1), durch Messung bei höherer Temperatur eine deutlichere Diskriminierung von einschlussfreien und einschlussbehafteten Bereichen erreicht werden (Messung B2).Measurement A1 in FIG. 1 shows the intensity of emission of a region with a refractory material particle (dotted column) in comparison with the intensity of emission of an inclusion-free region of the glass matrix (white column). As can be seen, an emission in the region of inclusion exceeds that of an inclusion-free region by one Many times, so that a quantitative analysis of the existence of the inclusion can be determined beyond doubt. If a temperature of an examined glass pane is increased (measurement A2), an emission intensity of refractory inclusions relative to the emission intensity of the glass matrix can be increased, so that a reliability or significance of the test results is improved. Similarly, even with nickel sulfide inclusions, which emit slightly more light at temperatures of 380 ° C. than a glass matrix (hatched or white column of measurement B1), a higher discrimination results in a clearer discrimination of inclusion-free and inclusion-afflicted areas (measurement B2). ,
Anhand der Figuren 2a und 2b ist eine bereichsweise bzw. ortsaufgelöste Erfassung von Einschlüssen in einer Glasscheibe G erläutert. In einer Ebene oberhalb der Glasscheibe G ist eine CCD (charged coupled device)-Kamera angebracht, deren Pixel Emissionen der Glasscheibe G aufgelöst über die Zeilen 1, 2, 3 ...9, 10 über deren gesamte Breite B und über einen Teil der Länge L bereichsweise aufnimmt. Liegt ein Fremdeinschluss vor, so wird durch das zugeordnete Pixel oder bei entsprechender Größe eines Einschlusses gegebenenfalls durch mehrere Pixel eine intensive Emission registriert, wohingegen von den übrigen Pixel lediglich eine vergleichsweise geringe Emission detektiert wird. Diese Situation ist für eine Reihe R, in welcher zwei Einschlüsse vorliegen, nämlich ein Einschluss aus feuerfestem Material in Zeile 3 und ein Einschluss aus einem Nickelsulfid in Zeile 9, in den Figuren 2a, 2b schematisch gezeigt. Wie ersichtlich, werden durch die jeweils entsprechenden Pixel große Emissionsintensitäten registriert, wohingegen mit den übrigen Pixel nur intensitätsschwache Matrixemissionen detektiert werden. Eine Ortsauflösung ist dabei von der Pixelgröße abhängig und kann 20 μm oder besser gewählt werden. Die analogen Signale der einzelnen Pixel können zur weiteren Auswertung in digitale Daten umgewandelt werden und beispielsweise mit einem Computer weiterverarbeitet werden.With reference to FIGS. 2 a and 2 b, a region-wise or spatially resolved detection of inclusions in a glass pane G is explained. In a plane above the glass pane G, a CCD (charged coupled device) camera is mounted whose pixels emissions of the glass pane G dissolved over the lines 1, 2, 3 ... 9, 10 over its entire width B and over part of the Length L takes up area by area. If a foreign inclusion is present, an intense emission is registered by the assigned pixel or with a corresponding size of an inclusion, if appropriate by a plurality of pixels, whereas only a comparatively small emission is detected by the remaining pixels. This situation is shown schematically for a row R in which two inclusions, namely a refractory inclusion in row 3 and an inclusion of a nickel sulfide in row 9, are shown in figures 2a, 2b. As can be seen, large emission intensities are registered by the respectively corresponding pixels, whereas with the other pixels only low-intensity matrix emissions are detected. A spatial resolution depends on the pixel size and can be selected 20 μm or better. The analog signals of the individual pixels can be converted into digital data for further evaluation and, for example, further processed with a computer.
Bei der Aufnahme der Emissionen befindet sich die in Figur 2a dargestellte Glasscheibe G zweckmäßigerweise in einer Dunkelkammer, um Störeinflüsse von Fremdlicht zu vermeiden. Die CCD-Kamera kann dann am Plafond der Dunkelkammer befestigt sein. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Kamera außenseitig an der Deckfläche der Dunkelkammer angebracht ist, so dass Emissionen der Glasscheibe G auf einen Eintrittsspalt der Kamera fallen können. Zu diesem Zweck kann die Dunkelkammer mit einem kleinen Spalt versehen sein, in dessen Ebene der Eintrittsspalt der aufgesetzten CCD-Kamera oder eine CMOS-Kamera zu liegen kommt. Es kann auch vorgesehen sein,
insbesondere bei einer Messung an quasi endlosen Glasbändern oder Glasscheiben mit einem großen Längen-/Breitenverhältnis, dass eine Vielzahl von gleichartigen, hintereinander angeordneten Kameras zum Einsatz kommt. Damit lassen sich großflächige Bereiche in kurzer Zeit auf Einschlüsse prüfen.When recording the emissions, the glass pane G shown in FIG. 2a is expediently located in a darkroom, in order to avoid disturbing influences of extraneous light. The CCD camera can then be attached to the ceiling of the darkroom. However, it is preferred if the camera is mounted on the outside of the top surface of the darkroom, so that emissions of the glass pane G can fall on an entrance slit of the camera. For this purpose, the darkroom may be provided with a small gap in the plane of which the entrance slit of the mounted CCD camera or a CMOS camera comes to rest. It can also be provided in particular when measuring on virtually endless glass bands or glass panes with a large aspect ratio, that a multiplicity of similar cameras arranged one behind the other is used. This allows large areas to be checked for inclusions in a short time.
Bei Verwendung einer CCD-Kamera oder einer CMOS-Kamera liegt eine Belichtungszeit üblicherweise im Bereich von 1 bis 50 Millisekunden. Grundsätzlich ist es günstig, eine möglichst lange Belichtungszeit zu wählen, um ein Messergebnis zu erhalten, dass über eine möglichst lange Zeit gemittelt ist und ein großes Signal/Rausch-Verhältnis aufweist. Wird eine Prüfung an gleichförmig bewegten Glasbändern oder Glasscheiben durchgeführt, so wird eine Belichtungszeit an eine Bewegungsgeschwindigkeit des Glasbandes oder der Glasscheiben angepasst, so dass eine lückenlose Prüfung möglich ist.When using a CCD camera or a CMOS camera, an exposure time is usually in the range of 1 to 50 milliseconds. In principle, it is favorable to choose the longest possible exposure time in order to obtain a measurement result which is averaged over as long a time as possible and has a high signal-to-noise ratio. If a test is carried out on uniformly moving glass bands or glass panes, then an exposure time is adapted to a speed of movement of the glass band or the glass panes, so that a complete inspection is possible.
Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, zwischen verschiedenen Arten von emittierenden Einschlüssen zu unterscheiden, indem von Einschlüssen emittierte Strahlung zusätzlich analysiert wird, beispielsweise durch spektrale Analyse der Emissionsbanden. Insbesondere bei feuerfesten Einschlüssen, die in kristalliner Form an sich nicht oder nur sehr schwach emittieren, beispielsweise Aluminium-, Zirkon- oder Chromoxid oder kristalline Phasen von Siliciumdioxid, und wo Emissionen auf Fehlstellen im Kristallgitter und/oder den Einbau von emittierenden Fremdionen im Kristallgitter zurückzuführen sind, liegen oftmals charakteristische Emissionen vor, die eine einwandfreie Zuordnung zu bestimmten Einschlussarten ermöglichen.Within the scope of the invention it is also possible to distinguish between different types of emitting inclusions by additionally analyzing radiation emitted by inclusions, for example by spectral analysis of the emission bands. In particular, in refractory inclusions, which do not emit in crystalline form per se or only very weak, such as aluminum, zirconium or chromium oxide or crystalline phases of silica, and where emissions due to defects in the crystal lattice and / or the incorporation of emitting foreign ions in the crystal lattice are often characteristic emissions, which allow a perfect allocation to certain types of inclusion.
In Figur 3 ist schließlich der Einsatz eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Herstellung von Glasscheiben im Floatglasverfahren gezeigt. Vormaterial 11 aus Glas wird über einen Lagerbehälter 12 einer Bevorratungskammer 13 zugeführt, über welche das Vormaterial 11 mittels eines nicht dargestellten Fördermittels in eine Schmelzkammer 14 transportiert wird. In der Schmelzkammer 14 sind beispielsweise flächige Heizelemente 15 angeordnet, um das Vormaterial 11 zu schmelzen bzw. eineFinally, FIG. 3 shows the use of a method according to the invention in the production of glass panes in the float glass process. Starting material 11 made of glass is supplied via a storage container 12 to a storage chamber 13, via which the starting material 11 is transported by means of a conveying means, not shown, into a melting chamber 14. In the melting chamber 14, for example, flat heating elements 15 are arranged to melt the starting material 11 and a
Glasschmelze 16 in flüssigem Zustand zu halten. Von der Schmelzkammer 14 wird die Glasschmelze 16 in eine Ruhekammer 17 überführt, in welcher die Glasschmelze 16 beruhigt wird. Anschließend wird die etwa 1400 0C heiße Glasschmelze 16 in ein Zinnbad 18 überführt, wo sich die Glasschmelze 16 auf der Oberfläche einer Zinnschmelze 19 ausbreitet und an einem Ende mittels eines Transportmittels 21 als Glasband abgezogen und in eine Wärmekammer 20 überführt wird. In der Wärmekammer 20 wird das halbfeste
Glasband langsam bzw. verzögert abgekühlt, um Spannungen im Glasband zu vermeiden. Schließlich erfolgt eine natürliche Abkühlung im nachgeordneten Bereich 22, bevor das Glasband mit einer Schneid- und Brecheinrichtung 23 in einzelne GlasscheibenTo keep molten glass 16 in the liquid state. From the melting chamber 14, the glass melt 16 is transferred into a rest chamber 17, in which the glass melt 16 is calmed. Subsequently, the about 1400 0 C hot molten glass 16 is transferred to a tin bath 18, where the molten glass 16 spreads on the surface of a tin melt 19 and withdrawn at one end by means of a transport 21 as a glass ribbon and transferred to a heat chamber 20. In the heat chamber 20, the semi-solid Glass ribbon cooled slowly or delayed to avoid strains in the glass ribbon. Finally, a natural cooling in the downstream region 22, before the glass ribbon with a cutting and breaking device 23 into individual glass sheets
24 geteilt wird.24 is shared.
Erfindungsgemäß ist an der Deckfläche der Wärmekammer 20 eine CCD- oder CMOS- Kamera 25 befestigt, mit welche Emissionen des Glasbandes ortsaufgelöst aufgenommen werden. Um die Kamera 25 vor Temperatureinflüssen weitgehend zu schützen, ist diese zweckmäßigerweise außenseitig der Wärmekammer 20 angebracht und weist die Wärmekammer 20 eine Durchbrechung auf, über welche emittierte Strahlung auf die Kamera 25 trifft. Diesbezüglich kann es auch sehr günstig, die Kamera 25 im Spalt zwischen Zinnbad 18 und Wärmekammer 20 zu positionieren. Die Kamera 25 steht über eine Leitung 26 mit einem Computer 27 in Verbindung, mit welchem die von der KameraAccording to the invention, a CCD or CMOS camera 25 is attached to the top surface of the heat chamber 20, with which emissions of the glass ribbon are recorded in a spatially resolved manner. In order to largely protect the camera 25 from the effects of temperature, this is expediently mounted on the outside of the heat chamber 20 and the heat chamber 20 has an opening through which emitted radiation impinges on the camera 25. In this regard, it may also be very convenient to position the camera 25 in the gap between the tin bath 18 and the heat chamber 20. The camera 25 is connected via a line 26 to a computer 27 in connection with which the camera
25 aufgenommenen Signale verarbeitet bzw. ausgewertet werden. Der Computer 27 steht seinerseits mit einer Entnahmeeinrichtung 28 für Glasscheiben 24 in Verbindung und steuert diese an. Ergibt eine Auswertung der von der Kamera 25 gelieferten Emissionswerte, dass in einer Glasscheibe 24 Einschlüsse vorliegen, die zu einer erhebliche Bruchgefahr bei einem Härten derselben führen, so wird die Glasscheibe 24 von der Entnahmeeinrichtung 28 vom Transportmittel 21 entfernt. Die entfernte Glasscheibe 24 wird dann auf ein weiteres Transportmittel gelegt und befördert. Somit werden die Glasscheiben 24 je nach Einschlüssen qualitätsmäßig getrennt und können ihrer Qualität entsprechend gezielt weiterbehandelt bzw. eingesetzt werden.25 recorded signals are processed or evaluated. The computer 27 is in turn connected to a removal device 28 for glass panes 24 and controls them. If an evaluation of the emission values supplied by the camera 25 shows that there are inclusions in a glass pane 24, which lead to a considerable risk of breakage upon hardening thereof, then the glass pane 24 is removed from the removal device 28 by the transport means 21. The removed glass 24 is then placed on another transport and transported. Thus, the glass sheets 24 are separated in terms of quality depending on the inclusions and can be treated according to their quality targeted or used.
Zur Entfernung einzelner Glasscheiben 24 kann die Entnahmeeinrichtung 28 mit einer bevorzugt pneumatischen oder hydraulischen Hebeeinrichtung 29 ausgestattet sein. Alternativ kann anstelle der Hebeeinrichtung 29 eine Einrichtung zur Markierung der Glasscheiben 24 vorgesehen sein. In diesem Fall werden die einzelnen Glasscheiben mit einer Markierung versehen, welche über ihre Qualität Aufschluss gibt.
To remove individual glass panes 24, the removal device 28 may be equipped with a preferably pneumatic or hydraulic lifting device 29. Alternatively, instead of the lifting device 29, a device for marking the glass panes 24 may be provided. In this case, the individual glass panes are provided with a mark which gives information about their quality.
Claims
1. Verfahren zum Prüfen eines Gegenstandes aus Glas, insbesondere eines Flachglases wie ein Floatglas, auf Einschlüsse wie Nickelsulfidpartikel oder Partikel aus Feuerfestmaterialien, wobei das Prüfen während einer Herstellung des Gegenstandes erfolgt, bei welcher in einem ersten Schritt der Gegenstand aus flüssigem Glas erstellt wird und dieser in einem zweiten Schritt unter Erstarrung auf Umgebungstemperatur insbesondere natürlich abkühlen gelassen wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des zweiten Schrittes zumindest zeitweise vom Gegenstand aus Glas emittierte elektromagnetische Strahlung ortsauflösend aufgenommen wird und die so aufgenommene Strahlung zur Ermittlung von Einschlüssen ausgewertet wird.A method of testing an article of glass, in particular a flat glass such as a float glass, on inclusions such as nickel sulfide particles or particles of refractory materials, wherein the testing is carried out during manufacture of the article, wherein in a first step the object is made of liquid glass and this is allowed to cool naturally in a second step, while solidifying to ambient temperature, of course, characterized in that during the second step at least temporarily emitted from the object of glass electromagnetic radiation is recorded spatially resolving and the radiation thus recorded is evaluated to determine inclusions.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die natürliche Abkühlung des Gegenstandes aus Glas durch Zufuhr von Wärme verzögert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the natural cooling of the article is delays from glass by the supply of heat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Gegenstandes aus Glas, bei welcher elektromagnetische Strahlung registriert wird, zumindest 250 0C, vorzugsweise zumindest 380 0C, insbesondere mehr als 500 CC, beträgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature of the article of glass, in which electromagnetic radiation is registered, at least 250 0 C, preferably at least 380 0 C, in particular more than 500 C C, is.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand aus Glas im zweiten Schritt im Wesentlichen gleichförmig bewegt wird und die Aufnahme emittierter Strahlung mit einem oder mehreren Linien- oder Flächendetektoren wie einer CCD-Kamera oder CMOS-Kamera durchgeführt wird, wobei eine Belichtungszeit des Flächendetektors an eine Bewegungsgeschwindigkeit des Gegenstandes angepasst wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the object of glass in the second step is moved substantially uniformly and carried the recording of emitted radiation with one or more line or area detectors such as a CCD camera or CMOS camera is adjusted, wherein an exposure time of the area detector is adapted to a movement speed of the object.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand aus Glas zur Aufnahme emittierter Strahlung in eine dunklen Raum eingebracht wird bzw. durch einen solchen bewegt wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the object is introduced from glass for receiving emitted radiation in a dark room or is moved by such.
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