复合结构气囊隔振器设计方法及试验研究

1

作者 何孟轩 王明刚 +1 位作者 施亮 程光辉 《海军工程大学学报》 北大核心 2025年第4期98-105,共8页

气囊隔振器横向及垂向刚度具有强耦合特性,难以独立调控,而配置了弹性垫板的复合结构气囊隔振器可实现刚度的解耦调控,以满足高效隔振装置精细化设计需求。为此,首先建立了一种复合结构气囊隔振器刚度模型,详细讨论了弹性垫板结构尺寸,... 气囊隔振器横向及垂向刚度具有强耦合特性,难以独立调控,而配置了弹性垫板的复合结构气囊隔振器可实现刚度的解耦调控,以满足高效隔振装置精细化设计需求。为此,首先建立了一种复合结构气囊隔振器刚度模型,详细讨论了弹性垫板结构尺寸,弹性模量等特性参数对刚度的影响;然后,基于刚度模型,以固有频率及横垂刚度比为解耦设计指标,提出了一种基于弹性垫板参数调控的复合结构气囊隔振器设计方法;最后,依据设计方法设计试制了三型复合气囊并开展了试验研究。试验结果表明:所提方法可在较宽范围内调控复合结构气囊隔振器的横向刚度,并保持垂向固有频率稳定,提高了设计灵活性,具有较强的工程应用价值。 展开更多

关键词 气囊隔振器 复合结构 刚度解耦

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基于精细传递矩阵法的气囊隔振器横向刚度特性分析

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作者 成玉强 蔡存光 +1 位作者 高华 帅长庚 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期61-68,124,共9页

构建并求解了预载条件下气囊隔振器的囊体力学模型,提出了一种气囊隔振器横向刚度特性的参数化计算方法。在考虑囊体预应力的条件下构建了囊体力学模型,引入位移中间向量并采用精细积分法推导了囊体状态向量间的传递矩阵,利用迭代法解... 构建并求解了预载条件下气囊隔振器的囊体力学模型,提出了一种气囊隔振器横向刚度特性的参数化计算方法。在考虑囊体预应力的条件下构建了囊体力学模型,引入位移中间向量并采用精细积分法推导了囊体状态向量间的传递矩阵,利用迭代法解析了囊体状态向量、内部压力以及结构参数之间的耦合变化关系,基于边界条件完成了囊体刚度的参数化求解,结合理想气体刚度模型完成了气囊隔振器横向刚度特性的计算分析。对比试验结果,验证了横向刚度特性计算方法的正确性,探究了主要设计参数对刚度特性的影响规律。 展开更多

关键词 气囊隔振器 纤维增强复合材料 横向刚度特性 薄壳理论 精细传递矩阵法

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长方体形气囊隔振器试验方法及垂向刚度特性研究 被引量：10

3

作者 楼京俊 李爽 +1 位作者 杨庆超 柴凯 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第13期184-188,共5页

气囊隔振器具有恒定工作高度下通过改变充气压力调节刚度和承载能力,以满足不同设备隔振需求的特性。分析了该特性对其性能试验方法的影响,针对气囊隔振器载荷-变形曲线呈封闭迟滞状,提出了基于多项式拟合的静刚度计算方法,采用恒定载... 气囊隔振器具有恒定工作高度下通过改变充气压力调节刚度和承载能力,以满足不同设备隔振需求的特性。分析了该特性对其性能试验方法的影响,针对气囊隔振器载荷-变形曲线呈封闭迟滞状,提出了基于多项式拟合的静刚度计算方法,采用恒定载荷激振对气囊隔振器动态性能展开试验研究,并以某型带嵌入撑条的橡胶-帘布长方体形气囊隔振器为试样,进行了静、动态性能试验。试验结果表明,长方体形气囊隔振器额定载荷以及额定载荷作用下的静刚度、动刚度与囊内充气气压之间基本成线性关系。并且,不同充气压力下,气囊隔振器与相应额定承载质量组成的系统在垂直方向上固有频率差别很小。 展开更多

关键词 气囊隔振器 刚度 多项式拟合 试验研究

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舰船用高内压气囊隔振器理论与设计 被引量：19

4

作者 何琳 赵应龙 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期886-894,共9页

对国内首次研制的高内压重载气囊隔振器的理论、设计和试验问题进行了系统研究。建立了高内压气囊隔振器的耐压安全性、刚度和固有频率等性能参数的准确计算方法,分析了结构和工艺参数等对该气囊隔振器性能的影响,提出了控制措施,通过... 对国内首次研制的高内压重载气囊隔振器的理论、设计和试验问题进行了系统研究。建立了高内压气囊隔振器的耐压安全性、刚度和固有频率等性能参数的准确计算方法,分析了结构和工艺参数等对该气囊隔振器性能的影响,提出了控制措施,通过产品设计和性能试验验证了理论方法的正确性、控制措施的有效性。研制的系列舰用高内压重载气囊隔振器性能完全满足舰船使用要求,已在舰船数十吨和数百吨级的高性能隔振装置上大量应用。 展开更多

关键词 振动隔离 隔振器 气囊隔振器 舰船 设计

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气囊隔振器囊壁骨架层平衡性研究 被引量：5

5

作者 赵应龙 金著 何琳 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第7期873-879,共7页

气囊隔振器囊壁帘线层满足平衡性时的理论缠绕角度的取值随囊体波纹角变化而变化,导致其帘线铺设时工艺复杂。针对该问题,文中提出取值恒定的帘线最优等效平衡缠绕角的概念,并推导出其计算公式。结合算例理论分析,有限元仿真分析和试验... 气囊隔振器囊壁帘线层满足平衡性时的理论缠绕角度的取值随囊体波纹角变化而变化,导致其帘线铺设时工艺复杂。针对该问题,文中提出取值恒定的帘线最优等效平衡缠绕角的概念,并推导出其计算公式。结合算例理论分析,有限元仿真分析和试验研究,验证了帘线最优等效平衡缠绕角概念的存在性和正确性。研究成果可为气囊隔振器的设计生产提供理论依据和指导。 展开更多

关键词 气囊隔振器 帘线 等效 平衡缠绕角

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JYQN舰用气囊隔振器研究 被引量：13

6

作者 赵应龙 吕志强 何琳 《舰船科学技术》 北大核心 2006年第z2期89-92,共4页

详细介绍了JYQN系列舰用气囊隔振器的研制情况。试验测试结果表明,JYQN系列舰用气囊隔振器具有良好的性能和舰艇适用性,可广泛应用于舰艇设备的减振降噪,特别是对于大型设备的减振降噪优势明显。

关键词 振动与波 船舶设备 气囊隔振器

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回转型气囊隔振器的冲击刚度研究 被引量：6

7

作者 赵应龙 何琳 +1 位作者 吕志强 胡宗成 《舰船科学技术》 北大核心 2006年第z2期112-116,共5页

通过理论和实验研究回转型气囊隔振器的载荷特性和刚度特性,建立了气囊隔振器的垂向冲击载荷和冲击刚度模型。实验结果表明,气囊隔振器的冲击载荷和冲击刚度模型足够准确。

关键词 振动与波 船舶设备 气囊隔振器 冲击刚度

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气囊隔振器囊体帘线等效平衡缠绕角理论与试验研究 被引量：2

8

作者 金著 何琳 赵应龙 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第11期160-165,共6页

针对气囊隔振器囊体帘线理论平衡缠绕角计算结果复杂,难以指导实际生产过程中气囊囊体帘线铺设的问题,对气囊隔振器的基本理论、囊体帘线平衡缠绕角理论和帘线等效平衡缠绕角理论进行了阐释和研究,通过算例分析,给出算例气囊隔振器的性... 针对气囊隔振器囊体帘线理论平衡缠绕角计算结果复杂,难以指导实际生产过程中气囊囊体帘线铺设的问题,对气囊隔振器的基本理论、囊体帘线平衡缠绕角理论和帘线等效平衡缠绕角理论进行了阐释和研究,通过算例分析,给出算例气囊隔振器的性能参数理论值、帘线理论缠绕角度以及囊体帘线等效平衡缠绕角的计算和选取方法,并进行了有限元仿真验证。对按等效平衡缠绕角缠绕帘线的气囊隔振器样机开展承载试验和静、动态特性试验,试验结果表明,样机主要参数的测试值与理论计算值十分吻合,证明了等效平衡缠绕角理论的正确性和工程上的可行性。研究结论表明,气囊隔振器囊体帘线等效平衡缠绕角理论对于气囊隔振器的研制具有重要的指导意义和实用价值。 展开更多

关键词 气囊隔振器 囊体 等效平衡缠绕角 刚度特性

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气囊隔振器垂向阻抗及其传递特性研究 被引量：7

9

作者 王汉刚 帅长庚 +1 位作者 郭伟 王伟 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2010年第6期192-194,共3页

设计一套实验装置,测试气囊隔振器在不同压力、不同高度下的垂向输入和传递阻抗,并对气囊隔振器的传递特性进行系统分析,分析结果表明,气囊隔振器隔振效果优越;工作高度一定,压力越高,力传递率越小;工作压力一定,在额定工作高度时的气... 设计一套实验装置,测试气囊隔振器在不同压力、不同高度下的垂向输入和传递阻抗,并对气囊隔振器的传递特性进行系统分析,分析结果表明,气囊隔振器隔振效果优越;工作高度一定,压力越高,力传递率越小;工作压力一定,在额定工作高度时的气囊隔振器力传递率最小。 展开更多

关键词 振动与波 气囊隔振器 空气弹簧 输入阻抗 传递阻抗 力传递率

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复合结构气囊隔振器动静态特性试验研究 被引量：3

10

作者 尹礼航 徐伟 +1 位作者 施亮 张源潮 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第19期187-192,共6页

为进一步降低气囊隔振器垂向刚度,提高中高频隔振效果,同时适当减小横向刚度以衰减沿此方向的振动传递,设计提出了一种复合结构气囊隔振器(CSAS)。它在原有气囊下端串联硬弹性层形成叠层结构;开展了静态和动态试验,并分别用多项式拟合... 为进一步降低气囊隔振器垂向刚度,提高中高频隔振效果,同时适当减小横向刚度以衰减沿此方向的振动传递,设计提出了一种复合结构气囊隔振器(CSAS)。它在原有气囊下端串联硬弹性层形成叠层结构;开展了静态和动态试验,并分别用多项式拟合法和椭圆法计算静刚度和动刚度。试验结果表明:串联硬弹性层后气囊气压与承载之间的线性关系并没有改变;垂向动、静刚度和固有频率均小幅下降,横向动、静刚度则大幅下降。 展开更多

关键词 气囊隔振器 复合结构 承载 刚度

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基于三维实体仿真模型的气囊隔振器刚度特性研究 被引量：2

11

作者 刘健 何琳 +1 位作者 赵应龙 金著 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第11期28-31,共4页

为解决二维轴对称模型或三维壳单元模型准确度不高和后处理空间不足的问题,本文使用Abaqus软件,利用三维实体单元模拟气囊囊壁,使用rebar单元模拟帘线层建立气囊隔振器模型,可有效提高仿真模型准确度,并建立气囊囊体模型对其等效平衡缠... 为解决二维轴对称模型或三维壳单元模型准确度不高和后处理空间不足的问题,本文使用Abaqus软件,利用三维实体单元模拟气囊囊壁,使用rebar单元模拟帘线层建立气囊隔振器模型,可有效提高仿真模型准确度,并建立气囊囊体模型对其等效平衡缠绕角进行仿真分析。开展不同载荷下气囊刚度特性试验,对比气囊气压-载荷特性、垂向静刚度等参数仿真计算结果和试验结果,表明仿真精度较好。本文的研究成果对下一步气囊隔振器疲劳寿命与可靠性研究具有一定指导意义。 展开更多

关键词 气囊隔振器 三维实体单元 rebar单元 刚度

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长圆形囊式气囊隔振器垂向刚度特性分析 被引量：4

12

作者 李东方 赵应龙 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第17期289-295,共7页

长圆形囊式气囊隔振器由于其横纵向结构不同的特点,适用于某些回转形气囊隔振器无法安装使用的场合。根据长圆形气囊隔振器的结构特点,通过模型分析及理论推导得到了其有效面积表达式;结合气体多变方程,提出了一种长圆形气囊隔振器的垂... 长圆形囊式气囊隔振器由于其横纵向结构不同的特点,适用于某些回转形气囊隔振器无法安装使用的场合。根据长圆形气囊隔振器的结构特点,通过模型分析及理论推导得到了其有效面积表达式;结合气体多变方程,提出了一种长圆形气囊隔振器的垂向刚度表达式;根据所得表达式,分析了长圆形气囊隔振器垂向刚度的影响因素;为验证理论模型准确性,试制了相应样机,并开展了相关静、动刚度试验。试验结果表明:长圆形囊式气囊隔振器刚度理论计算结果与试验结果相对误差较小,理论模型精确度较高。 展开更多

关键词 气囊隔振器 有效面积 垂向刚度 试验

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一种基于囊壁骨架层的气囊隔振器爆破压力预测方法 被引量：1

13

作者 刘健 何琳 +1 位作者 赵应龙 金著 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第13期25-29,共5页

针对气囊隔振器爆破压力参数所需试验工作量较大且成本较高的问题,以某型JYQN气囊隔振器为例,建立气囊隔振器有限元模型,并分别得出气囊承载特性曲线和帘线拉伸强力特性曲线。对比承载特性试验曲线结果表明,仿真模型精度较好。通过Weib... 针对气囊隔振器爆破压力参数所需试验工作量较大且成本较高的问题,以某型JYQN气囊隔振器为例,建立气囊隔振器有限元模型,并分别得出气囊承载特性曲线和帘线拉伸强力特性曲线。对比承载特性试验曲线结果表明,仿真模型精度较好。通过Weibull分布对芳纶帘线断裂强力试验数据进行分散性拟合,将帘线断裂强力期望值代入帘线拉伸特性曲线,得到气囊隔振器预测爆破压力。通过气囊隔振器爆破压力试验验证预测结果的精度,结果表明,结合帘线拉伸特性曲线和帘线断裂强力建立的气囊隔振器爆破压力预测方法精度较高,该方法可用于JYQN系列气囊隔振器爆破压力的预测。 展开更多

关键词 气囊隔振器 囊壁骨架层 芳纶帘线 爆破压力

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气囊隔振器耐压强度研究 被引量：3

14

作者 成玉强 帅长庚 徐国敏 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期956-962,共7页

目前常用的气囊隔振器主要分为囊式和膜式结构气囊,两者从几何上皆可简化为一种轴对称旋转壳结构。本文以薄壳无距理论建立两者统一力学模型,求解出平衡状态下囊体的内力表达式;建立囊体帘线骨架层复合材料模型,利用应力转轴公式和Tsai-... 目前常用的气囊隔振器主要分为囊式和膜式结构气囊,两者从几何上皆可简化为一种轴对称旋转壳结构。本文以薄壳无距理论建立两者统一力学模型,求解出平衡状态下囊体的内力表达式;建立囊体帘线骨架层复合材料模型,利用应力转轴公式和Tsai-Hill强度理论进行失效分析,推导出气囊耐压强度表达式;为保证囊体耐压强度,优化设计帘线缠绕角,推导出最佳缠绕角表达式;试验结果表明,气囊隔振器的爆破压力与理论计算值基本吻合,验证了理论模型的有效性。研究结果可为气囊隔振器的可靠性设计提供理论指导。 展开更多

关键词 气囊隔振器 帘线复合材料 耐压强度 薄壳无距理论

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长圆形囊式气囊隔振器横纵向刚度特性研究 被引量：2

15

作者 李东方 赵应龙 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期34-43,共10页

气囊隔振器作为一种高效的减振元件,其横向稳定性与横向刚度密切相关。为了在理论上了解和掌握长圆形囊式气囊隔振器的横、纵向刚度特性,分别根据气囊隔振器横、纵向受力特点,从气囊隔振器囊体受力和导向法兰受力两个方面对其横、纵向... 气囊隔振器作为一种高效的减振元件,其横向稳定性与横向刚度密切相关。为了在理论上了解和掌握长圆形囊式气囊隔振器的横、纵向刚度特性,分别根据气囊隔振器横、纵向受力特点,从气囊隔振器囊体受力和导向法兰受力两个方面对其横、纵向刚度进行了讨论,提出了一种长圆形囊式气囊隔振器横、纵向刚度理论计算式。同时试制相应气囊隔振器样机,并开展了长圆形囊式气囊横、纵向刚度特性试验,结果表明:理论与试验结果误差不超过3%,验证了所述方法的有效性,并且可以认定囊体提供的刚度占气囊横、纵向刚度的主要部分。 展开更多

关键词 气囊隔振器 长圆形囊式结构 复合材料 横纵向刚度 试验研究

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复合式气囊隔振器垂向静态特性研究 被引量：3

16

作者 杜聪如 赵应龙 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第6期97-100,104,共5页

本文以复合式气囊隔振器为研究对象,研究这种隔振器垂向静态特性的计算方法。对这种隔振器进行有限元仿真计算和垂向静态特性实验,通过与仿真、计算和实验的结果比较,可知计算结果、仿真结果和实验结果基本一致,说明了这种垂向静态特性... 本文以复合式气囊隔振器为研究对象,研究这种隔振器垂向静态特性的计算方法。对这种隔振器进行有限元仿真计算和垂向静态特性实验,通过与仿真、计算和实验的结果比较,可知计算结果、仿真结果和实验结果基本一致,说明了这种垂向静态特性的计算方法有效,为其他类型的隔振器垂向静态特性计算提供了借鉴。 展开更多

关键词 复合式气囊隔振器 垂向静态特性 有限元分析

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舰用膜式气囊隔振器刚度特性计算方法 被引量：1

17

作者 成玉强 帅长庚 《船海工程》 北大核心 2020年第1期98-102,共5页

针对现有膜式气囊隔振器的刚度特性计算仅考虑囊内气压和几何形状而忽略囊体材料性质,导致舰用膜式气囊隔振器刚度特性设计精度偏低的问题,基于弹性薄壳理论,提出一种舰用膜式气囊隔振器刚度特性的计算方法,推导出包含间隙系数的承载力... 针对现有膜式气囊隔振器的刚度特性计算仅考虑囊内气压和几何形状而忽略囊体材料性质,导致舰用膜式气囊隔振器刚度特性设计精度偏低的问题,基于弹性薄壳理论,提出一种舰用膜式气囊隔振器刚度特性的计算方法,推导出包含间隙系数的承载力及刚度特性表达式;通过试验确定某型舰用膜式气囊间隙系数经验值,给出间隙系数经验表达式;计算囊体结构特性参数,分析囊体材料特性对于现有理论模型中刚度特性计算误差的影响,试验表明,针对舰用膜式气囊隔振器,修正后的理论模型能将刚度特性计算误差从30%左右降低至10%以内。 展开更多

关键词 轮机工程 膜式气囊隔振器 薄壳理论 刚度特性

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气囊隔振器机械阻抗特性的有限元分析

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作者 张一秋 吕志强 +1 位作者 顾太平 赵应龙 《船海工程》 2011年第2期115-118,共4页

为解决气囊振动时囊体和空气之间的声固耦合问题,针对JYQN型气囊建立气囊隔振器机械阻抗的有限元分析方法,借助COMSOL Multiphysics有限元软件进行算例分析,讨论空气波动效应及气囊隔振器相关参数对其机械阻抗特性的影响,结果表明该分... 为解决气囊振动时囊体和空气之间的声固耦合问题,针对JYQN型气囊建立气囊隔振器机械阻抗的有限元分析方法,借助COMSOL Multiphysics有限元软件进行算例分析,讨论空气波动效应及气囊隔振器相关参数对其机械阻抗特性的影响,结果表明该分析方法合理可行。 展开更多

关键词 气囊隔振器 有限元 机械阻抗 波动效应

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气囊隔振器刚度特性仿真分析和试验研究 被引量：1

19

作者 张晶 谷高全 丰少伟 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2023年第2期31-37,共7页

气囊隔振器具有良好的非线性硬特性,在隔振的过程中能有效抑制振幅,避免共振和防止冲击。为更好地分析气囊隔振器的动力学特性,首先分别对气囊隔振器的橡胶材料、气囊复合材料、气体体积和状态非线性进行理论建模,并推导了气囊内气压计... 气囊隔振器具有良好的非线性硬特性,在隔振的过程中能有效抑制振幅,避免共振和防止冲击。为更好地分析气囊隔振器的动力学特性,首先分别对气囊隔振器的橡胶材料、气囊复合材料、气体体积和状态非线性进行理论建模,并推导了气囊内气压计算公式;然后,开展了基于ABAQUS软件的气囊隔振器动力学特性分析,研究了不同气压对其刚度的影响规律;最后,对气囊隔振器的动力学特性进行了试验研究。仿真和试验结果表明:该有限元仿真分析方法切实可行,设计精度满足动力学特性分析要求,对气囊隔振器进一步的研制工作有较强的工程指导意义。 展开更多

关键词 气囊隔振器 动力学特性 ABAQUS软件 有限元仿真

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气囊浮筏隔振装置姿态控制问题 被引量：12

20

作者 吕志强 施亮 赵应龙 《噪声与振动控制》 CSCD 2013年第1期40-44,共5页

将气囊隔振器应用于浮筏隔振装置可显著提高低频隔振效果,但隔振元件的三相低频大位移也将带来三相动态平衡欠佳的实际问题,其中一个技术难点在于如何保持筏架姿态平衡。分析引起筏架姿态变化的各类扰动力特点及其影响;研究通过调整气... 将气囊隔振器应用于浮筏隔振装置可显著提高低频隔振效果,但隔振元件的三相低频大位移也将带来三相动态平衡欠佳的实际问题,其中一个技术难点在于如何保持筏架姿态平衡。分析引起筏架姿态变化的各类扰动力特点及其影响;研究通过调整气囊压力保持筏架姿态平衡的可行性。结果表明,船体摇摆、装置负载变化及气囊漏气是影响筏架姿态平衡的主要扰动因素,气囊浮筏隔振装置可以通过气压的调整,在扰动力的影响下保持筏架姿态平衡。 展开更多

关键词 振动与波 气囊隔振器 浮筏 姿态控制

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