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船舶柴油机主推进动力装置832 第十一章 船舶推进装置161.docx

1、船舶柴油机主推进动力装置832 第十一章 船舶推进装置161For personal use only in study and research; not for commercial use第十一章 船舶推进装置161第一节 推进装置的传动方式20考点1:推进装置的传动方式20 1直接传动 主机功率直接通过轴系传给螺旋桨的传动方式称为直接传动。其主要优点是: (1)传动损失少,传动效率高; (2)主机多采用大型低速柴油机,耗油率低; (3)螺旋桨转速也较低,推进效率较高,经济性好; (4)结构简单,工作可靠,维护管理方便,寿命长。 其缺点是:与四冲程柴油机作为主机的动力装置相比,直接传动动

2、力装置的重量尺寸大,非设计工况下运转时经济性差,要求主机有可反转性能,船舶微速航行时受到主机最低稳定转速的限制。 2间接传动 主机和螺旋桨之间的动力传递经过轴系和传动设备(离合器或减速器等)的传动方式称为间接传动。它的主要优点是: (1)螺旋桨转速不受主机最低稳定转速的限制,机动性能提高; (2)在带有倒顺车离合器的装置中,主机不用换向,使主机结构简单,管理方便,改善了动力装置的操纵性能和机动性; (3)主机曲轴和螺旋桨轴布置可以同心也可以不同心,这样能够改善螺旋桨的工作条件,使轴系布置比较自由; (4)采用减速器传动,主机可以采用中、高速柴油机,使装置的重量和尺寸缩小,有利于多机并车运行及设

3、置轴带发电机。 间接传动的主要缺点是: 轴系结构复杂,传动效率较低。这种传动方式多用于中小型船舶以及以大功率中速柴油机、汽轮机和燃气轮机为主机的大型船舶。 3特殊传动 (1)Z型传动 操纵性能优于其他传动方式。特别是采用两台主机,而每台分别带动一个Z型传动装置时,可以使船舶原地回转、横向移动、快速进退以及微速航行等。 该装置垂直悬挂在船尾,可由船尾部甲板开口处吊装,检修不用进坞,可大大缩短修理时间。也可以省掉舵、艉柱和艉轴管等结构,使船尾形状简单,船体阻力减少。 主机可以使用不可逆转的中、高速柴油机,不需要单独的减速齿轮装置,可以延长柴油机使用寿命。 (2)电力传动 推进装置的配置和布置安排灵

4、活、方便,舱室的利用率高。 主机转速不受螺旋桨转速的限制,可选用中、高速柴油机,并可使处于最佳运转工况。 螺旋桨反转是靠改变主电动机(直流)电流方向来完成的,正倒车具有相同的功率,操纵容易,反转迅速,船舶机动性能提高。 电动机对外界负荷的适应性好,甚至可以短时间堵转。 其缺点是: 需要经过机械能变电能、电能变机械能两次能量转换,传动效率低。 增加了发电机及电动机,使动力装置总的重量和尺寸都增加,造价和维护费用较高。 (3)可调螺距螺旋桨传动 可调螺距螺旋桨又称为调距桨,它通过改变螺旋桨的螺距来改变推力的大小和方向。调距桨的桨叶相对其桨毂可以转动,桨叶的相对转动可以改变螺距的大小,从而改变推力的

5、大小和方向,实现控制船舶航速和航向的目的。 调距桨与定距桨相比,主要有如下优点: 部分负荷下的经济性能较好。 能适应船舶阻力的变化,并有利于驱动辅助装置,充分利用主机的功率。 可以不设换向装置和减速齿轮箱,结构简化。 船舶的操纵性和机动性好。 其主要缺点是:调距桨本身的结构复杂,其制造、安装、维护保养较困难,造价高;桨毂的尺寸较大,在设计工况下的效率比定距桨低。B1. 直接传动的柴油机船舶,在港内微速航行受( )限制。A主机最低转速B主机最低稳定转速C船舶用电D动力装置燃烧性能B2. Z型传动装置具有( )的优点。A经济性好,传动效率高B检修桨轴可以不进坞C轴系布置比较自由D结构简单,使用寿命

6、长C3. 直接传动的推进装置最突出的优点是( )。A机动性比调距桨传动好B轴系布置自由C低速机油耗低,螺旋桨效率高D在各种工况下,经济性都高C4. 间接传动的推进装置它的主要优点有( )。A维护管理方便B轴系传动损失小C轴系布置自由D船尾形状简单,减少涡流损失C5. 主机和螺旋桨之间是直接传动,没有减速装置,仅有( )。A制动装置B支撑轴承C传动轴系D离合装置A6. ( )机构可以实现船速的无级调速和换向。A调距桨B无舵的Z型传动C设有离合器的推进器D带减速齿轮的离合器D7. 间接传动的优点是( )。A结构简单B传动效率高C经济性好D机动性能提高B8. 间接传动可以轴带发电机,其目的主要在于(

7、 )。A便于维修管理B节能C减少机舱舱容D降低主机功率B9. 调距桨船舶可以用来改变航速的因素有( )。A主机转速和螺旋桨效率B螺距比和转速C主机转速D螺距比B10. Z型传动装置具有( )的优点。A经济性好、传动效率高B省掉了舵C轴系布置自由D结构简单、使用寿命长C11. 船舶采用( )可提高船舶机动性。A双机单桨B多机单桨C调距桨D除单机单桨外的任何形式B12. 推进装置的间接传动方式的主要优点中有( )。A维护管理最方便B轴系布置比较自由C经济性最好D船尾形状简单可使船体阻力减少C13. 下列论述错误的是( )。A直接传动的推进装置优点是低速机油耗低,且螺旋桨效率高B间接传动的推进装置优

8、点是轴系布置自由CZ型传动装置优点是经济性好D调距桨机构可实现无级调速和换向B14. 间接传动多应用于( )柴油机。A低速B中速C可倒转D大型A15. 选择船舶推进装置的传动方式时要考虑的因素有( )。.船舶大小 .船舶用途和航区 .发动机类型 .经济性 .可靠性ABCDA16. 目前远洋运输船舶使用最多的推进装置传动方式是( )。A直接传动B间接传动C可调螺距螺旋桨传动D电力传动C17. 大吨位、长航线、低速主机的船舶应首选的推进装置传动方式是( )。A可调螺距螺旋桨传动B间接传动C直接传动D电力传动B18. 对机舱尺寸要求较严的滚装船、集装箱船和客船一般选用大功率中速机作主机,其推进装置传

9、动方式应首选( )。A直接传动B间接传动C可调螺距螺旋桨传动D电力传动C19. 传动装置必须加装离合器的是( )。A单机单桨式B双机双桨式C双机单桨式D单机双桨式C20. 对工况多变的船舶(如拖船等)更适宜的推进装置传动方式是( )。A直接传动B间接传动C可调螺距螺旋桨传动D电力传动第二节 传动轴系101考点1:组成、作用和工作条件8 1轴系的组成 (1)传动轴:推力轴、中间轴和艉轴(螺旋桨轴)。 (2)轴承:推力轴承、中间轴承和艉轴承。 (3)轴系附件:润滑、冷却、密封装置等。 对于间接传动方式,还包括离合器、联轴器和减速箱等。 2轴系的作用 轴系的作用是把柴油机曲轴的动力矩传给螺旋桨,以克

10、服螺旋桨在水中转动的阻力矩;同时又把螺旋桨产生的推(拉)力经推力轴承传递到船体,以克服船舶航行中的阻力,使船舶前进或回退。 3轴系的工作条件 从上述轴系的作用可知,轴系在工作中要受到: (1)压拉应力:轴系因传递螺旋桨产生的推、拉力而产生。 (2)扭应力:轴系因承受扭矩而产生。 (3)弯曲应力:因轴系和螺旋桨本身的重量以及其他附件的作用而产生。 (4)额外的弯曲应力:风浪天螺旋桨上下运动的惯性力产生。 (5)附加应力:因安装误差、船体变形、轴系的扭转振动、横向振动、纵向振动以及螺旋桨的不均匀水动力作用等而产生。 (6)轴颈与轴承发生摩擦:当用海水做艉轴承润滑剂时,艉轴管和轴颈还要受到腐蚀作用。

11、 轴系承受的这些力和力矩还具有周期性变化的特征,使轴系的工作条件很差,往往会出现损伤,严重时甚至断裂,修理时又往往要使船舶进坞,从而造成较大的经济损失,因此对轴系的要求和管理应相当严格。C1. 轴系传递的推力与( )。A主机指示功率和螺旋桨的效率成正比,与船速成反比B主机有效功率和航速成正比,与螺旋桨的效率成反比C螺旋桨吸收的功率和效率成正比,与船速成反比D螺旋桨吸收的功率和航速成正比,与其效率成反比C2. 轴系传递的扭矩与( )。A主机指示功率成正比,与转速成反比B主机有效功率成正比,与转速成反比C轴的传递功率成正比,与转速成反比D转速成正比,与螺旋桨吸收功率成反比A3. 某轮轴系传递的功率

12、为5000 kW,转速为100r/min,航速为12 kn,螺旋桨的效率为0.6,则输出扭矩为( )。A478 kNmB568 kNmC658 kNmD748 kNmA4. 在主机功率和螺旋桨效率不变的情况下,航速降低时,轴系所承受的推力( )。A减少B增大C不变DA或CC5. 传动轴系包括从( )间的轴及轴承等。A曲轴自由端到螺旋桨B推力轴法兰到螺旋桨C曲轴动力输出法兰到螺旋桨D曲轴最后法兰一个到艉轴C6. 螺旋桨推力与吸收的功率和船速之间的关系是( )。A推力与吸收的功率和船速成正比B推力与吸收的功率和船速成反比C推力与吸收的功率成正比,与船速成反比D推力与吸收的功率成反比,与船速成正比C

13、7. 传动轴系的工作条件,下列说法错误的是( )。A承受扭应力和弯曲应力B承受剪切应力和附加应力C承受压应力但不承受拉应力D承受摩擦磨损和腐蚀作用A8. 轴系的两端轴是指( )。A主机曲轴与艉轴B相邻两轴C齿轮减速箱输出轴与第一节中间轴D离合器中心与第一节中间轴考点2:布置方案及各组成部分的布置要求27 1轴线的布置 轴系通常是由位于同一直线上的轴连接起来的,这种位于同一直线上的轴中心线称为轴线。轴心线的数目主要由船舶类型、主机形式、装置的经济性及可靠性而定。远洋货船通常用一根,一些船速较快、经常进出港口的客船或集装箱船往往用两根。 单桨船的轴线布置在纵向中剖面上,双桨船的轴线常对称布置在船中

14、剖面两舷。轴系一般是从主机伸向船尾,但也有特种船的轴系伸向船首。轴线的长度主要取决于主机和螺旋桨的位置。有两根及以上中间轴的轴系称为长轴系,用于中机舱船;有一根或无中间轴的轴系称为短轴系,用于尾机舱船。 在主机位置和螺旋桨的位置确定之后,轴线的位置和长度便可决定。轴线首尾两个端点中,前面一个是主机功率输出端法兰中心,后面一个是螺旋桨中心。理想的轴线位置最好与船体的龙骨线(基线)平行,而在多轴线时,轴线还应保持与船纵中剖面相对称。但是这种理想的轴线有时很难实现,因为它的首尾位置必须服从于主机的位置和螺旋桨的位置。如主机位置比较高而船舶吃水比较浅时,为了保证螺旋桨能浸入水下一定距离,有时不得不使轴

15、线向尾部倾斜一定的倾斜角。有些双桨或多桨船的轴系,为了使螺旋桨叶的边缘离开船的外板并留有一定的空隙,允许轴线在水平投影面上离开船舶纵中垂面偏斜一个偏斜角。当轴线出现倾斜和偏斜时,螺旋桨输出的推力将受到损失,这一方面是由于此时螺旋桨推力与船舶运动方向变得不一致,另一方面,轴线倾斜使轴系重量产生方向朝后的轴向分力,抵消了一部分桨的推力。为了不致使桨的推力损失太多以及保证主机的工作可靠,一般不超过5,不超过3。 2轴承的布置 (1)推力轴承 推力轴承主要承受螺旋桨产生的轴向推力或拉力,并将其传递给船体,使船舶前进或后退,有些推力轴承承担一部分的径向负荷。新型低速主柴油机采用直接传动,推力轴承一般由主

16、机自带,设在曲轴箱内;减速箱间接传动的推进装置,推力轴承多设在减速箱中。 (2)中间轴承 中间轴承作用是支撑中间轴并给予径向定位。每根中间轴多由一个中间轴承支撑,少数也有设两个的。中间轴承的位置、数量和间距对轴系工作的可靠性有很大影响,在轴系布置时必须认真考虑。装载量的变化、航行中波浪的冲击都会导致船体发生不同程度的变形。若把中间轴承置于刚性较差的位置,当船体变形时,会使轴承受到很大的附加负荷,造成发热和迅速磨损,有时甚至使轴在轴承中咬死,所以应尽量使中间轴承布置在船体刚性较强的部位,如隔舱壁附近。 造成轴的挠度过大,导致轴承负荷不均匀,并容易使轴系产生回转振动和横向振动,同时对轴系的制造安装

17、带来一定的困难。 轴系的固有频率随轴承跨距的增大而降低,容易造成轴系的工作转速范围内出现临界转速。 中间轴承的间距确定以后,布置轴承时应使轴承中心到连接法兰端面的距离等于(0.180.2)L处(L为一根中间轴的长度)示。这样在轴系对中时,在距另一端法兰端面0.180.2L处装一个临时支撑,使中间轴因自重产生弹性变形对两端法兰的偏移影响很小,而且仍与不发生弹性变形时的轴中心线垂直。 (3)艉轴承 螺旋桨轴一般由两道艉轴承支撑。较短的艉轴也可用一道艉轴承,艉轴过长时也可用三道艉轴承。当采用三道艉轴承时,将使船体尾部的结构复杂化,容易引起各轴承受力不均匀。 在船舶轴系中,中间轴承很少发生故障,但艉轴

18、承因为受到螺旋桨的干扰力比较剧烈,容易产生回转振动和横向振动,其工作条件恶劣,容易损坏,且损坏后修理较困难,因此艉轴承的间距要求比中间轴承要严格的多。 (4)轴承高低位置的确定 轴线的位置由轴承的位置来确定,各轴承孔中心连线就代表了轴线。轴承位置在总体上布置好以后,对轴承在垂直方向和水平方向上的对中性也要细心检查和严格调整,轴线对中性不良将带来严重后果。C1. 选择有关轴系的正确结论( )。A长轴系,刚性好,对偏差敏感B短轴系,挠性小,对偏差不敏感C刚性轴校中质量取决于两端轴同轴度大小D有中间轴的轴系称长轴系B2. 轴系振动的临界转速随轴承( )。A跨距增大而增大B跨距增大而降低C刚性增大而不

19、变D刚性增大而减小C3. 选出有关轴系布置的不正确结论( )。A中间轴承应布置在刚性强的舱壁上B轴系的临界转速随轴承跨距增大而降低C中间轴承的数量应以跨距小为原则D大型低速机轴线采用曲线安装A4. 船舶轴系修理后,在安装时应符合下列要求( )。A曲轴轴线稍高于艉轴轴线,总曲折为下开口B曲轴轴线略低于艉轴轴线,总曲折为上开口C两端轴中心线重合D两端轴中心线平行B5. 用平轴法测量轴系两端轴同轴度的做法是( )。A拆去中间轴法兰螺栓,加临时支撑B加临时支撑后,拆去中间轴法兰螺栓C上述二种作法都可以D不拆中间轴法兰螺栓直接测量B6. 大型船舶传动轴系中心线应采用( )安装。A直线B曲线C抛物线D斜线

20、C7. 选择有关中间轴承的正确阐述( )。A中间轴承应设在质量中心部位B每根中间轴必设2个支撑点C中间轴法兰是质量集中部位D中间轴承应设在法兰部位B8. 测量轴系弯曲度,临时支撑点应设在离法兰端面的距离为( )。A(0.10.3)LB(0.180.22)LC(0.20.3)LD(0.250.35)LD9. 中机船在轴系的修理中,中间轴法兰的偏移量0时,其曲折量最大不得超过( )。A0.2 mm/mB0.25 mm/mC0.3 mm/mD0.60 mm/mC10. 轴系的临界转速与轴承间距的关系是( )。A随轴承间距增大而提高B与轴承间距变化无关C随轴承间距增大而降低D随轴承间距减少而降低C11

21、. 轴系中心线的状态应通过对( )检查来判断。A弯曲度、总偏差B同轴度、总曲折C弯曲度、同轴度D偏差与曲折D12. 轴系布置时主要应考虑中间轴承的( )。A位置B数量C间距D上述皆应考虑A13. 轴线对水平面的倾斜角不能超过某一数值,这主要是为了( )。A不使桨的输出推力受到损失B不使轴系增加弯曲应力C可提高传动效率D使艉轴承磨损尽量小D14. 需要测量艉轴轴系各连接法兰的偏移量时,最佳的可用量具是( )。A塞尺B卷尺C直尺DACA15. 大型船舶轴系采用曲线安装的目的是( )。A轴承负荷分配均匀B减少轴系的挠度C避免震动D避免质量集中B16. 传动轴系的轴线在校中时,将角和角控制在05和03

22、,其目的是( )。A校中方便B减少有效推力的损失C安装简单D便于管理,不出故障D17. 理想的轴线位置最好与船体龙骨线(基线)( )。A有倾斜角B有偏斜角C既有倾斜角又有偏斜角D平行B18. 关于轴系弯曲度的检查,错误的是( )。A轴系的弯曲度可用每对连接法兰上的和表示B测量和用 千分表和量角器C如果0,0,说明相邻两轴同轴D测量前应加临时支撑D19. 关于两端轴的同轴度检查,错误的是( )。A加临时支撑后再拆去法兰连接螺栓B使每对连接法兰上的和均为零C最后一对法兰上的和即为两端轴的总偏差DL计算值越大,两端轴允许的和值越小D20. 中间轴承置于船体刚性较( )的位置,当船体变形,使负荷加大,

23、造成过热和过度磨损;中间轴承的间距( ),则轴线变形的限制作用增强,增加轴承的附加负荷。A强/小B弱/大C强/大D弱/小D21. 具有两根中间轴的轴系称( )轴系,当0时,其允许值应是上开口时( )于下开口。A短/大B长/小C短/小D长/大B22. 影响轴系临界转速的因素是( )。A轴承间隙小,临界转速降低B轴承间隙大,临界转速降低C推力增大,临界转速提高D推力减小,临界转速降低C23. 中间轴承数量过多的主要危害是( )。A轴系安装困难B轴承受力不够C船体变形时轴承附加负荷增加D轴系管理困难A24. 一般艉轴轴系的基准点之一( )。A首端是主机输出轴法兰中心B螺旋桨中心C船体龙骨中心D中间轴

24、承孔中心A25. 应尽量避免两根中间轴连接法兰的位置处于轴承间距的( ),否则轴系挠度过大,难以准确对中,造成( )。A1/2,安装不便B1/3,同轴度大C1/2,总偏移大D1/3,总曲折大A26. 船舶轴系经修理安装时,一般是( )。A曲轴轴心线高于推力轴轴心线,两个相对的法兰端面为下开口B曲轴轴心线低于推力轴轴心线,两个相对的法兰端面为下开口C曲轴轴心线低于推力轴轴心线,两个相对的法兰端面为上开口D曲轴轴心线高于推力轴轴心线,两个相对的法兰端面为上开口C27. 下列论述正确的是( )。A大型船舶传动轴系中心线应采用直线安装B中间轴承安装时尽可能使轴承中心到连接法兰端面等于中间轴长度L的0.

25、25LC轴系振动的临界转速随轴承间距最大而降低D大型船舶传动轴系中心线应采用斜线安装考点3:中间轴和中间轴承、艉轴与艉轴管的密封要求和冷却55 1中间轴、中间轴承和推力轴承 (1)中间轴 中间轴的作用是连接各主要轴段,还可在中间轴上安装如离合器、刹车、减速器传感器等其他辅助设备。 中间轴按其两端连接件的不同,主要有两种类型:带整段法兰的中间轴和两端为锥体的中间轴。前者多用于大中型船舶,后者多用于小型船舶或采用滚动式中间轴承的船舶。 (2)中间轴承 中间轴承是为了减少轴系挠度而设置的支撑点,它承受着中间轴的重量以及因轴系变形和各种形式的运动造成的附加径向负荷,以减少轴系的挠度。 中间轴承的结构形

26、式很多,按摩擦形式不同可分为滚动式和滑动式两大类,商船上多采用滑动式,常见有滑环式和固定油盘式两种。滑环式结构简单,管理方便,寿命长。但由于油环和轴颈间有滑动,机动航行特别是当轴转速较低时造成润滑不良,而且滑环容易损伤轴颈。因此,滑环式中间轴承在大型船舶上应用越来越少。现在应用较多的是固定油盘式,其主要不同点是将滑环改为固定在轴上跟轴一起转的油盘,克服了上述滑环式随动性差的缺点,使润滑可靠,抗振性强。 2艉轴和艉轴管装置 (1)艉轴 艉轴位于轴系的末端,首端与最后一个中间轴法兰相连,尾端穿过艉轴管伸出船尾,安装螺旋桨,这种艉轴也称为螺旋桨轴。当艉轴伸出船体过长并由两段组成时,则装螺旋桨的那段轴

27、称为螺旋桨轴,在它前面的那段轴称为艉轴。艉轴由法兰、轴干、轴颈以及安装螺旋桨的锥部和螺柱等部分组成。 艉轴用优质碳钢锻造,艉轴法兰与中间轴法兰用紧配螺栓连接。轴颈由最后一道中间轴承支撑,也与艉轴管中的轴封和支持轴承相配合。在用海水润滑的铁梨木轴承中,为了防止轴被腐蚀和减少轴与轴承的摩擦损失,在艉轴管中的轴段上装有铜套。 螺旋桨与艉轴间采用锥面结合、键连接和螺母紧固。螺柱上螺母的旋紧方向与螺旋桨的正转方向相反,以便螺旋桨在正转时螺母能自动锁紧。至于倒车,因使用的时间短,功率也比正车小,所以采用了止动片防松。螺母外面还装有流线型导流罩,且为水密,既可减少水力损失,又可防止螺纹锈蚀。 艉轴管装置用来

28、使艉轴通出船尾,支撑螺旋桨和艉轴重量,防止海水漏入机舱内,也防止滑油漏出船外和漏入机舱内。它由艉轴管(也称尾管)、艉轴承、密封装置、润滑和冷却系统组成。因为艉轴承分为水润滑和油润滑两大类型,所以艉轴管装置也有相应的不同结构。 (2)艉轴管轴承 艉轴承是艉轴管装置中最重要的部分,它分水润滑和油润滑两大类型。水润滑的艉轴承材料有铁梨木、桦木层压板、橡胶等。油润滑的艉轴承有白合金滑动轴承和滚动轴承。海船上应用最广泛的是铁梨木艉轴承和白合金艉轴承。 铁梨木艉轴承 铁梨木板条沿圆周方向排列在艉轴承铜套内,板条镶嵌要紧密,背面与铜套紧贴。为经济起见,承压面的下半部铁梨木的纤维方向与轴中心线垂直,以提高其耐

29、磨性;而非承压面的上半部可与轴的中心线平行,这样还可以使上、下两个面得到均匀的磨损。止动铜条的厚度为铁梨木板条厚度的60,以免铁梨木磨损后损伤轴上的铜套。 铁梨木板条沿轴向布有流水槽,目的在于加强冷却效果,冲走泥沙。流水槽的形状有V形、U形、U-V形,其中V形水槽磨损后,润滑和冷却水流通面积急剧减小。U形水槽克服了这一缺点,但摩擦面有直角,容易伤轴,最好采用U-V形水槽。 铁梨木轴承的长度,按规范要求:后轴承长度为艉轴轴颈直径的4倍,前轴承则视船舶结构而定。铁梨木板条的厚度和宽度按艉轴直径选取,一般厚度1525 mm,宽度6080 mm,长度180250 mm。 铁梨木轴承用水润滑,艉轴管结构简单、工作可靠、管理方便、不污染航区,应用广泛。铁梨木浸在水中能分泌一种黏液,具有润滑作用。具有良好的耐磨性能,几乎不伤青铜。但当水温超过60时,摩擦系数明显增加。铁梨木立纹比顺纹耐压、耐磨。为了降低费用往往艉轴承下半部板条采用立纹,而上半部用顺纹,这样还可以使轴承的上、下两部分得到均匀的磨损。 白合金艉轴承 油润滑艉轴承的材料常用以锡为主体的锡基合金和以铅为主体的铅基合金。白合金浇铸衬套上。衬套材料有钢、铸铁、青铜、黄铜。 白

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