CN110204226B - 一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧工艺及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧工艺及***，所述***包括振动流化干燥装置、卧式滚动悬浮煅烧装置、空气鼓风机、热风生成装置、气固分离收集器、陶瓷膜除尘装置、引风机及烟囱；本发明克服了菱镁矿传统加工技术中粉体不能高温煅烧的弊病，采用卧式滚动悬浮煅烧装置实现粉体物料的悬浮流化，同时利用煅烧后的热烟气对菱镁矿粉体进行脱水干燥及生产蒸汽，使***热量回收利用率达到90％以上；实现了能源的综合高效利用，具有清洁环保、运行安全稳定、工艺简单、经济性强、产品煅烧质量高、生产过程可控性强等优点。
Description
技术领域
本发明涉及菱镁矿加工技术领域，尤其涉及一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧工艺及***。
背景技术
我国的菱镁矿资源储量丰富，目前辽宁菱镁矿石的储量和产量均居世界首位，因此镁质材料产业已成为辽宁省独具特色的优势资源性行业。
传统菱镁矿加工工艺与装备已不适应现代发展的循环经济以及环保要求，目前迫切需要对菱镁矿进行高效综合利用的多样化、多产品的氧化镁生产技术。从能源的综合性利用方面考虑，对菱镁矿粉体的加工更要寻求先进、稳妥、简洁、节能的工艺技术，以期生产出高附加值、高品位的轻烧活性氧化镁。
经研究，低品位菱镁矿经过研磨后的细粉再经高温悬浮煅烧能够生产出轻烧活性氧化镁产品，目前国内的相关技术有：①固定式悬浮工艺；②固定式流化工艺；③固定式闪烁流化工艺；④高温振动流化煅烧工艺。现阶段菱镁矿粉体的煅烧技术普遍存在工艺及设备复杂、投资大、无极调节较难、操作费用较高、环保排放超标等问题。
发明内容
本发明提供了一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧工艺及***，克服了菱镁矿传统加工技术中粉体不能高温煅烧的弊病，采用卧式滚动悬浮煅烧装置实现粉体物料的悬浮流化，同时利用煅烧后的热烟气对菱镁矿粉体进行脱水干燥及生产蒸汽，使***热量回收利用率达到90％以上；实现了能源的综合高效利用，具有清洁环保、运行安全稳定、工艺简单、经济性强、产品煅烧质量高、生产过程可控性强等优点。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧工艺，包括如下步骤：
1)采用振动流化干燥装置对菱镁矿粉体进行脱水干燥，干燥温度300～400℃，脱水干燥后的粉体物料经具备定量给料功能的密封卸料阀进入卧式滚动悬浮煅烧装置；
2)卧式滚动悬浮煅烧装置具有倾斜设置且沿周向回转滚动的筒体，筒体的高端为进料端，低端为出料端，筒体内沿物料流动方向分为导流段、煅烧段及冷却段，导流段、煅烧段及靠近煅烧段的冷却段筒体内壁上沿周向及纵向设有多个螺旋扬料板，煅烧段的筒体内设中心筒，中心筒的外壁设有多个正螺旋扰流板和多个反螺旋扰流板；脱水干燥后的粉体物料在进料端竖直下落形成瀑布料流，通过水平加压吹送的高温烟气带入筒体内，粉体物料与热风垂直交叉接触，快速传导、传质、传热，分解生成轻质活性氧化镁；高温烟气的温度为1000±50℃，菱镁矿粉体悬浮受热，在820±20℃时达到热量平衡，逸出氧化镁和二氧化碳气体；
3)随着筒体的滚动，由螺旋扬料板将进入筒体后的粉体物料扬起并向出料端流动，当经过煅烧段时，螺旋扬料板与正螺旋扰流板、反螺旋扰流板之间形成不规则流动的气流，对粉体物料产生击扬、扰动作用，在悬浮流动中实现充分煅烧；煅烧后生成的高活性氧化镁在冷却段自然冷却，自筒体的出料端出料时通过冷空气进行冷却，降温至80～100℃后通过气固分离收集器收集，然后用螺旋输送机送入氧化镁产品槽；
4)煅烧后夹带2％～5％粉尘的烟气温度为850±20℃，其中一部分烟气与冷却氧化镁后的150～200℃热气混合，温度降至350～500℃后送去振动流化干燥装置参与菱镁矿粉体的脱水干燥过程；另一部分烟气进入废热锅炉生产工业用蒸汽；剩余5％以下***不能消化的烟气与振动流化干燥装置、废热锅炉排出的烟气一同进入陶瓷膜除尘装置，除尘分离到含尘量小于5mg/Nm3后，由引风机引至烟囱排放。
一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧***，包括振动流化干燥装置、卧式滚动悬浮煅烧装置、空气鼓风机、热风生成装置、气固分离收集器、陶瓷膜除尘装置、引风机及烟囱；所述振动流化干燥装置的物料进口通过气力输送管道连接菱镁矿粉体的原料槽，振动流化干燥装置的干燥后物料出口通过气力输送管道连接卧式滚动悬浮煅烧装置的进料端；卧式滚动悬浮煅烧装置的出风口分别通过管道连接振动流化干燥装置的干燥风入口及废热锅炉的高温气体入口；振动流化干燥装置的干燥风出口及废热锅炉的低温气体出口分别通过管道连接陶瓷膜除尘装置的烟气入口，陶瓷膜除尘装置的净烟气出口通过引风机连接烟囱；卧式滚动悬浮煅烧装置的出料端通过气力输送管道连接气固分离收集器的入口，气固分离收集器的出口通过螺旋输送机连接氧化镁产品槽。
所述卧式滚动悬浮煅烧装置由筒体、回转支撑机构、回转驱动机构、进料端封闭箱及出料端封闭箱组成，所述回转支撑机构由滚圈及托轮组成，所述回转驱动装置由电机、减速机、齿轮及齿圈组成，筒体通过至少2个滚圈架设在对应的托轮上，筒体上设齿圈，电机通过减速机驱动齿轮转动，齿轮与齿圈啮合带动筒体绕中心轴线回转；筒体倾斜设置；所述筒体的高端为进料端，进料端伸入进料端封闭箱内，进料端封闭箱的顶部设进料口，进料端封闭箱与筒体进料端相对的一端通过热风进风口与热风沉降室相连；筒体的低端为出料端，出料端伸入出料端封闭箱内，出料端封闭箱的顶部设出风口，底部设出料口，与筒体出料端相对的出料端封闭箱上设冷空气入口，冷空气入口通过冷空气管道连接空气风机；进料端封闭箱、出料端封闭箱与筒体之间均为密封连接；所述筒体沿物料流动方向分为导流段、煅烧段及冷却段，所述导流段、煅烧段及靠近煅烧段的冷却段筒体内壁上沿周向及纵向设有多个螺旋扬料板，所述煅烧段的筒体内设中心筒，中心筒的外壁设有多个正螺旋扰流板和反螺旋扰流板；筒体内壁设有保温层。
所述螺旋扬料板的设置角度、长度、宽度、旋转半径、螺距各不相同。
所述正螺旋扰流板、反螺旋扰流板的螺旋方向相反，两者在中心筒外壁上呈不规则设置；且正螺旋扰流板的设置角度、长度、宽度、旋转半径、螺距各不相同，反螺旋扰流板的设置角度、长度、宽度、旋转半径、螺距各不相同。
所述螺旋扬料板、正螺旋扰流板、反螺旋扰流板均由不锈钢金属板带呈螺旋型绕制而成。
所述筒体的倾斜度为1.5°～3.5°。
所述保温层由自内向外依次设置的耐火砖层、耐热浇注料层及纳米微孔隔热层组成。
所述热风生成装置由石油焦粉燃烧器、稳燃室及热风沉降室组成，热风沉降室靠近卧式滚动悬浮煅烧装置的进料端设置，热风沉降室的外侧设稳燃室，稳燃室在与热风沉降室相对的一端设石油焦粉燃烧器，稳燃室的底部设进风口通过进风管道连接空气鼓风机。
所述振动流化干燥装置为振动流化床干燥机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)菱镁矿粉体在筒体内，通过筒体的倾斜旋转输送、螺旋扬料板与正螺旋扰流板及反螺旋扰流板的扰动、击扬作用，同时产生规则及无规律的悬浮运动，使煅烧达到最佳效果，经快速煅烧析出氧化镁，与常规粉体煅烧工艺相比可节能20％左右；
2)工艺流程短、安全性强、易于操作、能够实现连续化作业；物料输送速度、热介质温度可实现无级调节及自动控制；
3)整个煅烧过程处于全封闭状态，更加环保；
4)输出的热介质烟气由石油焦粉燃烧器产生，热介质烟气具有含灰分少、热值高、燃烧充分无杂质的优点，与采用其它燃料燃烧的工艺可节约经济成本30％以上；
5)余热利用率高达95％以上，***热效率高，剩余的5％以下烟气经过陶瓷膜分离除尘后，排放含尘量在5mg/Nm3以下，低于国家粉尘排放标准(20mg/Nm3)；
6)筒体内设保温层，保温层由耐火砖层、耐热浇注料层及纳米微孔隔热层组成，可最大限度的减少***的能量散失；
7)振动流化干燥装置采用振动流化床干燥机，其由密闭卧式箱体、流化腔体、振动分布板、高温稳风室、激振装置、弹簧支撑底座组成，采用部分参振结构，轴向自由伸缩解决了高温的膨胀问题，采用隔振、密封装置，解决高温、隔振、密封无法共存的难题。
附图说明
图1是本发明所述一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧***的结构示意图。
图2是本发明所述卧式滚动悬浮煅烧装置的结构示意图。
图3是本发明所述筒体的剖视图。
图中：1.原料槽 2.振动流化干燥装置 3.卧式滚动悬浮煅烧装置 301.筒体 302.进料端封闭箱 303.出料端封闭箱 304.滚圈 305.托轮 306.回转驱动机构 307.热风沉降室 308.螺旋扬料板 309.中心筒 310.正螺旋扰流板 311.反螺旋扰流板 4.空气鼓风机5.热风生成装置 6.气固分离收集器 7.螺旋输送机 8.氧化镁产品槽 9.陶瓷膜除尘装置10.引风机 11.烟囱
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本发明所述一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧工艺，包括如下步骤：
1)采用振动流化干燥装置2对菱镁矿粉体进行脱水干燥，干燥温度300～400℃，脱水干燥后的粉体物料经具备定量给料功能的密封卸料阀进入卧式滚动悬浮煅烧装置3；
2)如图2、图3所示，卧式滚动悬浮煅烧装置3具有倾斜设置且沿周向回转滚动的筒体301，筒体301的高端为进料端，低端为出料端，筒体301内沿物料流动方向分为导流段、煅烧段及冷却段，导流段、煅烧段及靠近煅烧段的冷却段筒体301内壁上沿周向及纵向设有多个螺旋扬料板308，煅烧段的筒体301内设中心筒309，中心筒309的外壁设有多个正螺旋扰流板310和多个反螺旋扰流板311；脱水干燥后的粉体物料在进料端竖直下落形成瀑布料流，通过水平加压吹送的高温烟气带入筒体301内，粉体物料与热风垂直交叉接触，快速传导、传质、传热，分解生成轻质活性氧化镁；高温烟气的温度为1000±50℃，菱镁矿粉体悬浮受热，在820±20℃时达到热量平衡，逸出氧化镁和二氧化碳气体；
3)随着筒体301的滚动，由螺旋扬料板308将进入筒体301后的粉体物料扬起并向出料端流动，当经过煅烧段时，螺旋扬料板308与正螺旋扰流板310、反螺旋扰流板311之间形成不规则流动的气流，对粉体物料产生击扬、扰动作用，在悬浮流动中实现充分煅烧；煅烧后生成的高活性氧化镁在冷却段自然冷却，自筒体301的出料端出料时通过冷空气进行冷却，降温至80～100℃后通过气固分离收集器6收集，然后用螺旋输送机7送入氧化镁产品槽8；
4)煅烧后夹带2％～5％粉尘的烟气温度为850±20℃，其中一部分烟气与冷却氧化镁后的150～200℃热气混合，温度降至350～500℃后送去振动流化干燥装置2参与菱镁矿粉体的脱水干燥过程；另一部分烟气进入废热锅炉生产工业用蒸汽；剩余5％以下***不能消化的烟气与振动流化干燥装置2、废热锅炉排出的烟气一同进入陶瓷膜除尘装置9，除尘分离到含尘量小于5mg/Nm3后，由引风机10引至烟囱11排放。
如图1所示，本发明所述一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧***，包括振动流化干燥装置2、卧式滚动悬浮煅烧装置3、空气鼓风机4、热风生成装置5、气固分离收集器6、陶瓷膜除尘装置9、引风机10及烟囱11；所述振动流化干燥装置2的物料进口通过气力输送管道连接菱镁矿粉体的原料槽1，振动流化干燥装置2的干燥后物料出口通过气力输送管道连接卧式滚动悬浮煅烧装置3的进料端；卧式滚动悬浮煅烧装置2的出风口分别通过管道连接振动流化干燥装置2的干燥风入口及废热锅炉的高温气体入口；振动流化干燥装置2的干燥风出口及废热锅炉的低温气体出口分别通过管道连接陶瓷膜除尘装置9的烟气入口，陶瓷膜除尘装置9的净烟气出口通过引风机10连接烟囱11；卧式滚动悬浮煅烧装置3的出料端通过气力输送管道连接气固分离收集器6的入口，气固分离收集器6的出口通过螺旋输送机7连接氧化镁产品槽8。
如图2、图3所示，所述卧式滚动悬浮煅烧装置3由筒体301、回转支撑机构、回转驱动机构306、进料端封闭箱302及出料端封闭箱303组成，所述回转支撑机构由滚圈304及托轮305组成，所述回转驱动装置306由电机、减速机、齿轮及齿圈组成，筒体301通过至少2个滚圈304架设在对应的托轮305上，筒体301上设齿圈，电机通过减速机驱动齿轮转动，齿轮与齿圈啮合带动筒体301绕中心轴线回转；筒体301倾斜设置；所述筒体301的高端为进料端，进料端伸入进料端封闭箱302内，进料端封闭箱302的顶部设进料口，进料端封闭箱302与筒体301进料端相对的一端通过热风进风口与热风沉降室307相连；筒体301的低端为出料端，出料端伸入出料端封闭箱303内，出料端封闭箱303的顶部设出风口，底部设出料口，与筒体301出料端相对的出料端封闭箱303上设冷空气入口，冷空气入口通过冷空气管道连接空气风机；进料端封闭箱302、出料端封闭箱303与筒体301之间均为密封连接；所述筒体301沿物料流动方向分为导流段、煅烧段及冷却段，所述导流段、煅烧段及靠近煅烧段的冷却段筒体301内壁上沿周向及纵向设有多个螺旋扬料板308，所述煅烧段的筒体301内设中心筒309，中心筒309的外壁设有多个正螺旋扰流板310和反螺旋扰流板311；筒体301内壁设有保温层。
所述螺旋扬料板308的设置角度、长度、宽度、旋转半径、螺距各不相同(图中未具体示出)。
所述正螺旋扰流板310、反螺旋扰流板311的螺旋方向相反，两者在中心筒309外壁上呈不规则设置；且正螺旋扰流板310的设置角度、长度、宽度、旋转半径、螺距各不相同，反螺旋扰流板311的设置角度、长度、宽度、旋转半径、螺距各不相同(图中未具体示出)。
所述螺旋扬料板308、正螺旋扰流板310、反螺旋扰流板311均由不锈钢金属板带呈螺旋型绕制而成。
所述筒体301的倾斜度为1.5°～3.5°。
所述保温层由自内向外依次设置的耐火砖层、耐热浇注料层及纳米微孔隔热层组成。
所述热风生成装置5由石油焦粉燃烧器、稳燃室及热风沉降室307组成，热风沉降室307靠近卧式滚动悬浮煅烧装置3的进料端设置，热风沉降室307的外侧设稳燃室，稳燃室在与热风沉降室307相对的一端设石油焦粉燃烧器，稳燃室的底部设进风口通过进风管道连接空气鼓风机4。
所述振动流化干燥装置2为振动流化床干燥机。
本发明所述一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧***中，首先采用振动流化干燥装置2对菱镁矿粉体进行脱水干燥，然后采用卧式滚动悬浮煅烧装置3对脱水干燥后的菱镁矿粉体进行煅烧；卧式滚动悬浮煅烧装置3中，热介质气流沿着水平方向冲破呈自由落体的菱镁矿粉体瀑布流，两者之间交叉接触，热介质气流的热量快速传递给分散落下菱镁矿粉体，进入筒体301后，随着倾斜筒体的转动，在螺旋扬料板308的扬起作用，菱镁矿粉体在悬浮状态下向出料端移动；经过煅烧段时又受到螺旋扬料板308与正螺旋扰流板310、反螺旋扰流板311的扰动、击扬作用，产生规则和无规律的悬浮运动，最终完成煅烧过程。
菱镁矿粉体和氧化镁粉体的气力输送采用吸气式、压气式混合的输送形式。混合式气力输送装置在风机的吸气管道和压气管道都进行粉体物料的输送。当风机工作时，物料由吸嘴随气流沿吸气管道进入卸料器，使物料与空气分离。从卸料器分离出来的空气沿风管进入风机，并从压气管道排出。从卸料器分离出来的物料，经关风器排出后，也进入压气管道，在这里与空气重新混合，然后沿压气管道送至卸料器，经关风器排出。空气则经布筒过滤器净化后排入大气。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)采用振动流化干燥装置对菱镁矿粉体进行脱水干燥，干燥温度300～400℃，脱水干燥后的粉体物料经具备定量给料功能的密封卸料阀进入卧式滚动悬浮煅烧装置；
2)卧式滚动悬浮煅烧装置具有倾斜设置且沿周向回转滚动的筒体，筒体的高端为进料端，低端为出料端，筒体内沿物料流动方向分为导流段、煅烧段及冷却段，导流段、煅烧段及靠近煅烧段的冷却段筒体内壁上沿周向及纵向设有多个螺旋扬料板，煅烧段的筒体内设中心筒，中心筒的外壁设有多个正螺旋扰流板和多个反螺旋扰流板；所述螺旋扬料板的设置角度、长度、宽度、旋转半径、螺距各不相同；所述正螺旋扰流板、反螺旋扰流板的螺旋方向相反，两者在中心筒外壁上呈不规则设置；且正螺旋扰流板的设置角度、长度、宽度、旋转半径、螺距各不相同，反螺旋扰流板的设置角度、长度、宽度、旋转半径、螺距各不相同；脱水干燥后的粉体物料在进料端竖直下落形成瀑布料流，通过水平加压吹送的高温烟气带入筒体内，粉体物料与热风垂直交叉接触，快速传导、传质、传热，分解生成轻质活性氧化镁；高温烟气的温度为1000±50℃，菱镁矿粉体悬浮受热，在820±20℃时达到热量平衡，逸出氧化镁和二氧化碳气体；
3)随着筒体的滚动，由螺旋扬料板将进入筒体后的粉体物料扬起并向出料端流动，当经过煅烧段时，螺旋扬料板与正螺旋扰流板、反螺旋扰流板之间形成不规则流动的气流，对粉体物料产生击扬、扰动作用，在悬浮流动中实现充分煅烧；煅烧后生成的高活性氧化镁在冷却段自然冷却，自筒体的出料端出料时通过冷空气进行冷却，降温至80～100℃后通过气固分离收集器收集，然后用螺旋输送机送入氧化镁产品槽；
4)煅烧后夹带2％～5％粉尘的烟气温度为850±20℃，其中一部分烟气与冷却氧化镁后的150～200℃热气混合，温度降至350～500℃后送去振动流化干燥装置参与菱镁矿粉体的脱水干燥过程；另一部分烟气进入废热锅炉生产工业用蒸汽；剩余5％以下***不能消化的烟气与振动流化干燥装置、废热锅炉排出的烟气一同进入陶瓷膜除尘装置，除尘分离到含尘量小于5mg/Nm3后，由引风机引至烟囱排放。
2.用于实现权利要求1所述工艺的一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧***，其特征在于，包括振动流化干燥装置、卧式滚动悬浮煅烧装置、空气鼓风机、热风生成装置、气固分离收集器、陶瓷膜除尘装置、引风机及烟囱；所述振动流化干燥装置的物料进口通过气力输送管道连接菱镁矿粉体的原料槽，振动流化干燥装置的干燥后物料出口通过气力输送管道连接卧式滚动悬浮煅烧装置的进料端；卧式滚动悬浮煅烧装置的出风口分别通过管道连接振动流化干燥装置的干燥风入口及废热锅炉的高温气体入口；振动流化干燥装置的干燥风出口及废热锅炉的低温气体出口分别通过管道连接陶瓷膜除尘装置的烟气入口，陶瓷膜除尘装置的净烟气出口通过引风机连接烟囱；卧式滚动悬浮煅烧装置的出料端通过气力输送管道连接气固分离收集器的入口，气固分离收集器的出口通过螺旋输送机连接氧化镁产品槽。
3.根据权利要求2所述的一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧***，其特征在于，所述卧式滚动悬浮煅烧装置由筒体、回转支撑机构、回转驱动机构、进料端封闭箱及出料端封闭箱组成，所述回转支撑机构由滚圈及托轮组成，所述回转驱动装置由电机、减速机、齿轮及齿圈组成，筒体通过至少2个滚圈架设在对应的托轮上，筒体上设齿圈，电机通过减速机驱动齿轮转动，齿轮与齿圈啮合带动筒体绕中心轴线回转；筒体倾斜设置；所述筒体的高端为进料端，进料端伸入进料端封闭箱内，进料端封闭箱的顶部设进料口，进料端封闭箱与筒体进料端相对的一端通过热风进风口与热风沉降室相连；筒体的低端为出料端，出料端伸入出料端封闭箱内，出料端封闭箱的顶部设出风口，底部设出料口，与筒体出料端相对的出料端封闭箱上设冷空气入口，冷空气入口通过冷空气管道连接空气风机；进料端封闭箱、出料端封闭箱与筒体之间均为密封连接；所述筒体沿物料流动方向分为导流段、煅烧段及冷却段，所述导流段、煅烧段及靠近煅烧段的冷却段筒体内壁上沿周向及纵向设有多个螺旋扬料板，所述煅烧段的筒体内设中心筒，中心筒的外壁设有多个正螺旋扰流板和反螺旋扰流板；筒体内壁设有保温层。
4.根据权利要求3所述的一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧***，其特征在于，所述螺旋扬料板、正螺旋扰流板、反螺旋扰流板均由不锈钢金属板带呈螺旋型绕制而成。
5.根据权利要求3所述的一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧***，其特征在于，所述筒体的倾斜度为1.5°～3.5°。
6.根据权利要求3所述的一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧***，其特征在于，所述保温层由自内向外依次设置的耐火砖层、耐热浇注料层及纳米微孔隔热层组成。
7.根据权利要求2所述的一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧***，其特征在于，所述热风生成装置由石油焦粉燃烧器、稳燃室及热风沉降室组成，热风沉降室靠近卧式滚动悬浮煅烧装置的进料端设置，热风沉降室的外侧设稳燃室，稳燃室在与热风沉降室相对的一端设石油焦粉燃烧器，稳燃室的底部设进风口通过进风管道连接空气鼓风机。
8.根据权利要求2所述的一种粉体物料高温悬浮流化快速煅烧***，其特征在于，所述振动流化干燥装置为振动流化床干燥机。
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