石化装置特点及典型设备检验案例1.docx

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石化装置特点及典型设备检验案例1

石化装置特点及典型设备检验案例

(1).txt生活,是用来经营的,而不是用来计较的。

感情,是用来维系的,而不是用来考验的。

爱人,是用来疼爱的,而不是用来伤害的。

金钱,是用来享受的,而不是用来衡量的。

谎言,是用来击破的,而不是用来装饰的。

信任,是用来沉淀的,而不是用来挑战的。

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大型石化装置的特点及典型容器检验

(1)容器检验

自治区特种设备检验研究院

2011-3-25

1

以石油、石油炼制后的产品、油田气或天然气作为原料,采用不同的工艺流程,生产燃料型和润滑型油品、化工原料、化工中间体和其它化工产品的工业,统称为石油化学工业。

2011-3-25

2

石油化学工业包括炼油、石油化工、化纤和化肥四大行业,是国民经济的支柱产业之一,在国民经济中占有重要地位,发挥着重要作用。

人们的衣、食、住、行等样样都离不开石油化工产品。

石化产品与人们的生产生活密切相关,渗透到国民经济的各个领域,被广泛使用在飞机、传播、汽车及制造业、建筑业和农业上,而且成为发展国防工业和尖端科学技术必不可少的原料。

2011-3-253

石化企业的特点

随着石油化学工业的迅速发展,也为我们提出了新的课题,即安全生产问题。

石油化工生产从安全的角度分析,不同于冶金、机械制造、基本建设、纺织和交通运输等部门,有其突出的特点。

具体表现在:

2011-3-25

4

易燃易爆、毒害性、腐蚀性强

石油化工生产,从原料到产品,包括工艺过程中的半成品、中间体、溶剂、添加剂、催化剂、试剂等,绝大多数属于易燃易爆物质,还有爆炸性物质。

它们又多以气体和液体状态存在,极易泄漏和挥发。

尤其在生产过程中,工艺操作条件苛刻,有高温、深冷、高压、真空,许多加热温度都达到和超过了物质的自燃点,一旦操作失误或因设备失修,便极易发生火灾爆炸事故。

另外,就目前的工艺技术水平看,在许多生产过程中,物料还必须用明火加热;加之日常的设备检修又要经常动火。

这样就构成一个突出的矛盾,即怕火,又要用火,再加之各企业及装置的易燃易爆物质储量很大,一旦处理不好,就会发生事故,其后果不堪设想,以往所发生的事故,都充分证明了这一点。

2011-3-255

石油化工生产,有毒物质普遍地大量地存在于生产过程之中,其种类之多,数量之大,范围之广,超过其它任何行业。

其中,有许多原料和产品本身即为毒物,在生产过程中添加的一些化学性物质也多属有毒的,在生产过程中因化学反应又生成一些新的有毒性物质,

2011-3-25

6

石油化工生产过程中的腐蚀性主要来源于:

其一,在生产工艺过程中使用一些强腐蚀性物质,如硫酸、硝酸、盐酸和烧碱等,它们不但对人有很强的化学性灼伤作用,而且对金属设备也有很强的腐蚀作用。

其二,在生产过程中有些原料和产品本身具有较强的腐蚀作用,如原油中含有硫化物,常将设备管道腐蚀坏。

其三,由于生产过程中的化学反应,生成许多新的具有不同腐蚀性的物质,如硫化氢、氯化氢、氮氧化物等。

根据腐蚀的作用机理不同,腐蚀分为化学性腐蚀、物理性腐蚀和电腐蚀三种。

腐蚀的危害不但大大降低设备使用寿命,缩短开工周期,而且更重要的是他可使设备减薄、变脆,承受不了原设计压力而发生泄漏或爆炸着火事故。

2011-3-257

生产装置大型化

目前,世界各国石油化工生产装置的规模越来越向大型化发展,规模的扩大可以降低单位产品的投资和生产成本。

我国乙烯装置已达45万品的投资和生产成本。

我国乙烯装置已达45万吨/年以上,涤纶生产装置已达48万吨/年以上,年以上,涤纶生产装置已达48万吨/合成氨生产装置采用了35万吨以上的规模,炼合成氨生产装置采用了35万吨以上的规模,炼油生产装置的年加工能力已达500万吨以上。

油生产装置的年加工能力已达500万吨以上。

通过挖掘潜力和技术改造,生产装置还会向更大的规模发展。

2011-3-258

生产的连续性

制取石油化工产品,生产的工序多,过程复杂,随着社会对产品的品种和数量需求日益增大,迫使石油化工企业向着大型的现代化联合企业方向发展,以提高加工深度,综合利用资源,进一步扩大经济效益。

其生产具有高度的连续性,不分昼夜,不分节假日,长周期的连续倒班作业。

在一个联合企业内部,厂际之间,车间之间,管道互通,原料产品互相利用,是一个组织严密,相互依存,高度统一不可分割的有机整体。

任何一个厂或一个车间,乃至一道工序发生事故,都会影响到全局。

2011-3-25

9

工艺过程和辅助系统庞大复杂

石油化工生产从原料到产品,要经过许多工序和复杂的加工单元,通过多次的化学反应和物理处理过程才能完成,因而生产过程既复杂又庞大。

另外为了满足石油化工生产的需要,需要设有供电、供热等庞大的辅助系统。

生产过程使用的各种反应器、塔、槽、罐、压缩机、均以管道相连通,从而形成了工艺过程复杂和工艺流程长的一系列生产线。

2011-3-2510

石化生产中涉及物料危险性大

发生火灾、爆炸、群死群伤事故几率高发生火灾、爆炸、群死群伤事故几率高石化生产过程中所使用的原材料、辅助材料半成品和成品,如原油、天然气、汽油、液态烃、乙烯、丙烯等等,绝大多数属易燃、可燃物质,一旦泄漏,易形成爆炸性混合物发生燃烧、爆炸;许多物料是高毒和剧毒物质,如苯、甲苯、氰化钠、硫化氢、氯气等等,这些物料的处置不当或发生泄漏,容易导致人员伤亡;石化生产过程中还要使用、产生多种强腐蚀性的酸、碱类物质,如硫酸、盐酸、烧碱等,设备、管线腐蚀出现问题的可能性高;一些物料还具有自燃、暴聚特性,如金属有机催化剂、乙烯等。

2011-3-2511

石化生产工艺技术复杂,运行条件苛刻

石化生产过程中,需要经历很多物理、化学过程和传质、传热单元操作,一些过程控制条件异常苛刻,如高温、高压,低温、真空等。

如蒸汽裂解的温度高达1100℃,而一些深冷分离过程的温度低至-100℃以1100℃,而一些深冷分离过程的温度低至-100℃下;高压聚乙烯的聚合压力达350MPa,涤纶原料聚酯下;高压聚乙烯的聚合压力达350MPa,涤纶原料聚酯的生产压力仅12mmHg;特别是在减压蒸馏、催化的生产压力仅1~2mmHg;特别是在减压蒸馏、催化裂化、焦化等很多加工过程中,物料温度已超过其自燃点。

这些苛刻条件,对石化生产设备的制造、维护以及人员素质都提出了严格要求,任何一个小的失误就有可能导致灾难性后果。

2011-3-25

12

装置大型化,生产规模大,连续性强

石化生产装置呈大型化和单系列,自动化程度高,只要有某一部位、某一环节发生故障或操作失误,就会牵一发而动全身。

石化生产装置正朝大型化发展,单套装置的加工处理能力不断扩大,如常减压装置能力已达1000万力已达1000万t/a,催化裂化装置能力最大为800万t/,催化裂化装置能力最大为800万a,乙烯装置能力将达90万t/a。

装置的大型化将带来,乙烯装置能力将达90万系统内危险物料贮存量的上升,增加风险。

同时,石化生产过程的连续性强,在一些大型一体化装置区,装置之间相互关联,物料互供关系密切,一个装置的产品往往是另一装置的原材料,局部的问题往往会影响到全局。

2011-3-2513

装置技术密集,资金密集

发生事故财产损失大发生事故财产损失大石化装置由于技术复杂、设备制造、安装成本高,装置资本密集,发生事故时损失巨大。

成本高,装置资本密集,发生事故时损失巨大。

由于石化装置资金密集,事故造成的财产损失由于石化装置资金密集,事故造成的财产损失巨大。

据有关资料对1969~1997年世界石化行巨大。

据有关资料对1969~1997年世界石化行业重大事故进行统计分析,发现单套装置的事业重大事故进行统计分析,发现单套装置的事故直接经济损失惊人(图1)。

如1989年10月美国直接经济损失惊人

(1)。

如1989年10月美国菲利浦斯石油公司得克萨斯工厂发生爆炸,财产损失高达812亿美元;1998年英国西方石产损失高达8.12亿美元;1998年英国西方石油公司北海采油平台事故直接经济损失达3油公司北海采油平台事故直接经济损失达3亿美元;2001年巴西海上半潜式采油平台事故损美元;2001年巴西海上半潜式采油平台事故损失5亿多美元。

14

2011-3-25

高温、高压、深冷易使设备材料损坏,金属材料发生蠕变、改变金相组织,降低机械强度,低温会使得设备材料变脆易裂。

因此事故易发、多发性、突发性和严重危害性是石油化工装置的主要特点。

1987年的主要特点。

1987年7月8日的石化丙烯睛装置,1996年1996年6月18日的高化苯酚丙酮装置,1996年718日的高化苯酚丙酮装置,1996年月19日和2002年7月23日的石化二次乙烯装置19日和2002年23日的石化二次乙烯装置事故,以及今年919日的高桥精细化工厂事事故,以及今年9月19日的高桥精细化工厂事故,都说明了石油化工生产装置的事故多发性和危害性。

2011-3-2515

研究石油化工装置的构造特点、火灾危险性和生产过程中的工艺要求,有助于我们了解掌握石油化工装置的特征和事故发生的规律,有助于我们掌握事故处置的主动权,针对性地采取处置对策,有助于减轻或消除事故危害。

2011-3-25

16

在石油化工生产、加工、输送、储运中常常伴随着易燃、易爆、高温、高压、深冷、有毒有害和腐蚀等危险因素,由于高温、高压、深冷能够提高生产效率,降低能源,取得更好的经济效益,石油化工的生产工艺日益向高深发展,火灾的风险也随之加大。

例如石油裂解装置内的温度高达800~900℃的温度高达800~900℃,生产尿素的反应压力在10MPa以上,高压聚乙烯需要在100~10MPa以上,高压聚乙烯需要在100~300MPa的压力和50~300℃300MPa的压力和50~300℃的高温下才能聚合生成,乙烯生产要在~103℃生成,乙烯生产要在~103℃的低温下才能运送和储存。

2011-3-2517

石油化工装置的构造特点及火灾危险性

石油化工装置具有连续性、工艺过程的复杂性特特点,其装置布置高度密集,管道纵横交错,密密麻麻,让人眼花缭乱。

在错综复杂尽管石油化工装置中,我认为塔、炉、罐、槽、泵、管线是构成石油化工装置的基本要素。

因生产物料、产品工艺要求等生产要素不同,石油化工装置的工艺参数也有很大的差别。

这里重点分析以下装置:

2011-3-2518

(一)蒸发与蒸馏装置

蒸发与蒸馏装置是石油化工生产的重要单元,应用十分广泛,蒸发是在液体表面发性的气化现象,是石化生产中最简单的过程,一般压力不大,温度不高,相对危险性较小,蒸馏是借液体混合物中各组分沸点的不同来分离液体,将混合物分离为纯组分的操作过程。

蒸馏按操作方法分为间歇蒸馏和连续蒸馏;按压力分可分为常压蒸馏(一般蒸馏)、减压蒸馏(真空蒸馏)、加压蒸馏(高压蒸馏)、特殊蒸馏四种。

其过程是原料→加热→蒸发→蒸馏四种。

其过程是原料→加热→蒸发→分馏→冷凝→不同产品冷凝→

2011-3-2519

用于蒸馏的主要设备称为蒸馏塔。

蒸馏塔按塔板结构(内部结构)可分为填料塔、筛板塔、浮阀塔、沧罩塔、舌型塔、哨旋塔以及管式塔等多种形式的塔器。

为了经济效益和安全设置的需要,在石油工业生产中采用常压蒸馏与减压蒸馏联用并连续进行的方法。

2011-3-25

20

常压塔的工作温度一般在370℃常压塔的工作温度一般在370℃左右,例如:

工作压力为0.2MPa的原油→如:

工作压力为0.2MPa的原油→换热器和加热炉加热到360~370℃常压塔→和加热炉加热到360~370℃→常压塔→分离出汽油、煤油、柴油。

减压塔,温度为420℃,真空高为700~温度为420℃,真空高为700~720mmHg(蒸馏装置)

2011-3-25

21

蒸馏装置主要火灾危险性:

一是加热过热或用明火加热等引起火灾爆炸;二是塔壁、塔盘锈蚀使易燃液体或蒸汽逸出;三进出料管道焊接、密闭装置损坏,燃液体或蒸汽泄漏引发事故;四是物料凝结堵塞管道使塔内压力增高引起爆炸;五是减压蒸馏中由于内部压力低于常压,如设备密封不良易吸及空气而有引发着火或爆炸的危险。

2011-3-2522

(二)深冷装置

冷却、冷凝、冷冻是石油化工生产中重要环节,一般生产都有热交换,有加热也有冷却,通过热交换中的不同温度来控制、生产需要的产品。

冷却、冷凝所使用的设备统称为冷凝、冷却器。

一般说来,冷冻范围在-100℃内的称为冷冻,而在-100℃200℃范围在-100℃内的称为冷冻,而在-100℃~200℃或更低的温度称深度冷冻或简称深冷。

适当选择冷冻剂及其操作过程,几乎可以降到摄氏零度或绝对零度的程度。

乙烯的沸点是-103.7℃程度。

乙烯的沸点是-103.7℃,因此乙烯的生产装置需要经过深冷处理才能液化储存。

一般常用的压缩冷冻装置由压缩机、冷凝器、蒸发器与膨胀阀四个部分组成。

石化30万吨乙烯装置以柴油为原料,裂解和分组成。

石化30万吨乙烯装置以柴油为原料,裂解和分离,生产聚合级乙烯和化学级丙烯的副产品。

2011-3-2523

乙烯的沸点-103.7℃在常温下蒸发可得到-70~-乙烯的沸点-103.7℃在常温下蒸发可得到-70~-100℃的低温,乙烯的临界温度为9.5℃100℃的低温,乙烯的临界温度为9.5℃,能在高压(3MPa)和较高的温度(-25℃)下冷凝,又能在低3MPa)和较高的温度(-25℃压(0.27Mpa)和较低温度(-123℃压(0.27Mpa)和较低温度(-123℃)下蒸发,石油化工生产中乙烯、丙烯是石油裂解的产品,可以就地取材,因此在石油化工生产中常把乙烯作为冷冻剂。

乙烯生产中常用丙烯作乙烯的冷冻剂(乙烯在0.1Mpa乙烯生产中常用丙烯作乙烯的冷冻剂(乙烯在0.1Mpa下沸点-47.7℃下沸点-47.7℃),乙烯与丙烯交换冷却,经过多级压缩逐级降温,乙烯、丙烯在常温下均属可燃气体,乙烯的爆炸极限为2.75~34%,丙烯的爆炸极限为2烯的爆炸极限为2.75~34%,丙烯的爆炸极限为2~11.1%。

11.1%。

2011-3-25

24

由于乙烯、丙烯均属不饱和烃,性质的不稳定性、深冷装置高压和低温对装置的破坏性,以及乙烯、丙烯的易燃易爆性等特性,石油化工生产中深冷装置的火灾危险性极大。

2011-3-25

25

(三)聚合反应装置

聚合装置是将若干个分子结合成一个较大的组成相同而分子量较高的化合物的反应过程,如聚氯乙烯是氯乙烯的聚合物等。

聚合过程在工业上应用很广泛。

乙烯低压聚合可生产高密度聚乙烯塑料;乙烯高压聚合可生产低密度聚乙烯塑料;丁乙烯、异戊乙烯、苯乙烯、异丁烯、氯丁二烯、丙烯睛等都可以通过聚合生产各种不同材质的橡胶。

2011-3-2526

乙烯聚合目前主要有高压法和低压法两种。

高压聚合法的生产压力在100~种。

高压聚合法的生产压力在100~300MPa(1000~3000kgf/平方厘米),300MPa(1000~3000kgf/平方厘米),再进行二级压缩至100~280MPa100~(1000~2800kgf/平方厘米),经过预热1000~2800kgf/平方厘米),经过预热进入聚合反应器,并连续加入少量氧或有机过氧化物,在100~220℃有机过氧化物,在100~220℃下聚合成熔融状聚乙烯,再生粒半成品聚乙烯。

反应成为:

2011-3-2527

低压法生产的压力一般低于2MPa,是将低压法生产的压力一般低于2MPa,是将配制好的催化剂、活化剂和高纯度乙烯加入聚合釜内,在60~80℃0.1~加入聚合釜内,在60~80℃和0.1~0.5MPa下进行聚合反应。

在反应中采用0.5MPa下进行聚合反应。

在反应中采用较多的是以氧化镁为载体,四氯化钛为催化剂,三甲基铝或三异丁基铝为活化剂的催化体系进行聚合反应。

乙烯低压聚合生产流程如图:

2011-3-2528

聚合反应按照聚合分式可分为本体聚合,悬浮聚合、溶液聚合和乳液聚合、缩合聚合五种。

聚合生产火灾危险性很大:

一是反应压力高、速度快、易分解,如乙烯高压聚合反应一般在130~300MPa下进行,反应乙烯高压聚合反应一般在130~300MPa下进行,反应过程中流速很快,停留在聚合装置中的时间为10秒到过程中流速很快,停留在聚合装置中的时间为10秒到几分钟,聚合温度高达150~300℃几分钟,聚合温度高达150~300℃,再加上此条件下乙烯的不稳定性,能分解成碳、甲烷、氢气等,一旦反应失控很容易着火、爆炸。

二是原料、单体、催化剂等易燃易爆,如烷基铝在空气中氧化自燃,遇湿燃烧爆炸,氧气作为催化剂加速反应,催化剂的加入均加速了反应过程,如投料控制不当,反应将是很危险的。

三是聚合设备和管道常被聚合物堵塞,以致使装在反应器上的湿度计,放射性液面计不能起作用,导致反应失控。

石化高压聚乙装置的爆炸威力,据技术人员介绍相当于0.5吨TNT炸药。

人员介绍相当于0.5吨TNT炸药。

2011-3-2529

高化厂的丁二烯聚合生产顺丁橡胶,脱氧、脱炔、聚合串联,聚合温度50~氧、脱炔、聚合串联,聚合温度50~60℃,压力0.1~1MAa,使用酒精、丁二60℃,压力0.1~1MAa,使用酒精、丁二烯、金属钠等危险品,具有易燃、遇湿燃烧等危险特性。

2011-3-25

30

(四)催化重整装置

在加热、加压和催化剂作用下,对原料的分子结构加以重新调整的工艺称为催化重整。

催化重整主要是对直馏汽油、粗汽油进行重整,通过重整使原料中脂肪脱氢、芳香花和异构化,同时有轻度的热裂化,提高辛烷值。

催化重整所用的催化剂有:

钼铝、铬铝、铂、镍等催化剂。

例如铂重整一般是以常减压蒸馏装置的轻汽油为原料,在铂(即白金)催化剂的作用下,重整调整分子结构,以提高汽油的辛烷值抽取苯、甲苯、二甲苯等化工产品。

2011-3-2531

催化重整装置内塔群、设备管线多,原料及产品都是闪点较低的液体和爆炸性很强的气体。

以预处理过程中大量使用氢气(1平方米原料油需加入70~120平氢气(1平方米原料油需加入70~120平方米的氢气)并在22.5Mpa的高压下加方米的氢气)并在2~2.5Mpa的高压下加氢,且氢气对碳钢设备腐蚀很大,催化重整过程中,需要很大的加热炉才能供应所需的反应热,因此产生过程中火灾危险性很大。

2011-3-2532

(五)热裂化装置

热裂化装置是化工装置中较危险的生产装置,它主要是对常减馏分油在分馏塔与塔底重油一起加热,经裂化后进行冷却,进行高压蒸发、分馏、再进行低压蒸发获得裂解气、粗汽油和轻柴油。

2011-3-25

33

热裂化的主要火灾危险性在于,生产过程在高温、高压下进行,裂化温度450~程在高温、高压下进行,裂化温度450~770℃,压力27MPa,裂解加热炉管处770℃,压力2~7MPa,裂解加热炉管处用火加热至800~1000℃用火加热至800~1000℃,装置内的油品温度一般超过其自燃点,若漏出即会起火。

热裂化过程中产生大量的裂解气,一旦装置不严密很容易形成爆炸性气体混合物,遇加热沪火源爆炸。

热裂化装置是事故多发装置。

2011-3-2534

氧化反应通常是放热反应,有些反应工艺要求需要加热。

如乙烯氧化成环氧乙烷,反应温度为200~280℃烷,反应温度为200~280℃,反应压力为1~2MPa;异丙苯气化生成苯酚丙酮,2MPa;异丙苯气化生成苯酚丙酮,反应温度为105~120℃反应温度为105~120℃,反应压力为0.3MPa。

氧化装置最危险的设备是氧化0.3MPa。

氧化装置最危险的设备是氧化塔,也称氧化反应哭。

反应过程中投料配比不当,控温控压不当、仪器仪表提供数据有误等极易发生事故。

2011-3-2535

热壁加氢反应器系统和管线在用检验

自治区特种设备检验研究院

2011-3-2536

本专题研究重点

1、了解加氢裂化装置的原理、流程及特点,以及类似高了解加氢裂化装置的原理、流程及特点,高压、临氢环境中易发生的材料损伤类型。

温、高压、临氢环境中易发生的材料损伤类型。

了解225CrlMo钢以及其它铬钼钢材料(15CrMoRCrCrMoR、2、了解2.25Cr-lMo钢,以及其它铬钼钢材料(15CrMoR、3Cr-lMo-1/4V-Ti-B)的特性,适用范围和选材依据。

Cr-lMoTi的特性,适用范围和选材依据。

了解加氢裂化反应器的结构特点,以及类似大型高压、3、了解加氢裂化反应器的结构特点,以及类似大型高压、厚壁特殊压力容器制造要求和检验方法。

厚壁特殊压力容器制造要求和检验方法。

加氢裂化反应器和类似大型、高压、厚壁、4、加氢裂化反应器和类似大型、高压、厚壁、重要压力容器制造质量控制要点。

容器制造质量控制要点。

加氢裂化反应器和类似大型、高压、厚壁、5、加氢裂化反应器和类似大型、高压、厚壁、重要压力容器定期检验方案编制、检验项目和方法的选择,容器定期检验方案编制、检验项目和方法的选择,各种检测方法的应用目的和技术特点各种氢损伤检测方法、缺陷处理方法和安全性分析。

6、各种氢损伤检测方法、缺陷处理方法和安全性分析。

2011-3-2537

加氢装置原理、流程及特点加氢装置原理、

加氢裂化是将大分子的重质油转化为广泛使用的小分子的轻质油的一种加工手段。

可加工直馏柴油、子的轻质油的一种加工手段。

可加工直馏柴油、催化裂化循环油、焦化馏出油,也可用脱沥青重残油生产汽油、循环油、焦化馏出油,也可用脱沥青重残油生产汽油、航煤和低凝固点柴油。

煤和低凝固点柴油。

加氢裂化装置是炼油厂最重要的的生产装置,在高温、高压、临氢状态下操作。

产装置,在高温、高压、临氢状态下操作。

加氢裂化装置的工艺流程主要有三种类型方法:

加氢裂化装置的工艺流程主要有三种类型方法:

一次通过法:

所产尾油不参加循环。

⑴一次通过法:

所产尾油不参加循环。

部分循环法:

所产尾油一部分参加循环,⑵部分循环法:

所产尾油一部分参加循环,一部分排出装置。

出装置。

全部循环法:

所产尾油全部参加循环,不排尾油。

⑶全部循环法:

所产尾油全部参加循环,不排尾油。

加氢裂化装置主要设备有加氢精制反应器加氢精制反应器、加氢裂化装置主要设备有加氢精制反应器、加氢裂化反应器、予加氢反应器、加热炉、高压热交换器、反应器、予加氢反应器、加热炉、高压热交换器、高压空冷器、高压分离器、高温高压临氢管道、高温阀门等。

冷器、高压分离器、高温高压临氢管道、高温阀门等。

详见图1见图1、图2、图3、图4。

2011-3-2538

2011-3-25

加氢裂化装置流程简图(带循环尾油)图1加氢裂化装置流程简图(带循环尾油)

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