CN116062825A - 一种高盐废水提盐装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种高盐废水提盐装置，涉及无机盐蒸发分离技术领域，其包括依次连通的蒸发器、分离器和蒸汽压缩机，蒸发器上设置有用于供废水进入的进料口、用于容纳废水的容置腔、用于交换热量的换热腔和用于收集浓缩液的收集腔，换热腔位于容置腔和收集腔之间，容置腔内设置有多个冷凝管和用于将进入蒸发器顶部的废水进行分离的布液器，蒸汽压缩机通过蒸汽输送管将蒸汽输送至换热腔，并通过分热组件将蒸汽对每一冷凝管内的废水进行升温，分热组件包括多个传热管，每一传热管与每一冷凝管紧密抵接，用以延长蒸汽与冷凝管的接触时间，且传热管与冷凝管一一对应。本申请具有减少冷凝管受热不均匀的情况，进而提升蒸发器导热效率的效果。

Description

一种高盐废水提盐装置

技术领域

本申请涉及无机盐蒸发分离技术领域，尤其是涉及一种高盐废水提盐装置。

背景技术

高盐废水是指总含盐质量分数至少1%的废水，其主要来自化工厂及石油和天然气的采集加工等。这种废水含有多种物质(包括盐、油、有机重金属和放射性物质)。含盐废水的产生途径广泛，水量也逐年增加。去除含盐废水中的有机污染物对环境造成的影响至关重要。

工业废水处理技术的发展，使废水MVR蒸发器一直受到了众多企业的青睐，废水MVR蒸发器用于处理高盐废水，是目前常见的处理工艺。废水MVR蒸发器工作原理是通过蒸汽压缩机压缩低温蒸汽，使温度和压力升高，热焓上升，然后进入蒸发器冷凝，从而可以充分利用蒸汽的潜热。废水MVR蒸发器在运行过程中不需要补充蒸汽，***内所产生的所有高温冷凝水都被用于废水物料预热，这样可以充分利用废蒸汽，回收潜热，提高热效率。蒸发器析出的浓缩液进入稠厚器进行增稠，当达到预定浓度时，外排至离心机离心，从而分离出固体盐。离心母液通过加热器进行加热回前段蒸发结晶***继续处理。

由于蒸发器中分布有多个冷凝管，目前蒸发器中输送蒸汽的管道直接将蒸汽排放至穿设有多个冷凝管的密闭空间，蒸汽遇到冷凝管液化放热，进而使得冷凝管内的废水温度升高并对废水进行蒸发，从而可以提升冷凝管流出废水的浓度，但目前蒸发器中不同位置的冷凝管的受热情况不同，其中靠近蒸汽管道的冷凝管的液化效果好于远离蒸汽管道的冷凝管的液化效果，因此存在冷凝管受热不均匀的问题，进而可能会降低蒸发器的导热效率。

发明内容

为了减少冷凝管受热不均匀的可能性，进而提升蒸发器的导热效率，本申请提供一种高盐废水提盐装置。

本申请提供的一种高盐废水提盐装置，采用如下的技术方案：

一种高盐废水提盐装置，包括依次连通的蒸发器、分离器和蒸汽压缩机，所述蒸发器上设置有用于供废水进入的进料口、用于容纳废水的容置腔、用于交换热量的换热腔和用于收集浓缩液的收集腔，所述换热腔位于所述容置腔和所述收集腔之间，所述容置腔内设置有多个冷凝管和用于将进入所述蒸发器顶部的废水进行分离的布液器，所述布液器固设于所述容置腔的侧壁上，所述容置腔、所述冷凝管和所述收集腔依次连通，所述蒸汽压缩机通过蒸汽输送管将蒸汽输送至所述换热腔，并通过分热组件将蒸汽对每一所述冷凝管内的废水进行升温，所述分热组件包括多个传热管，每一所述传热管与每一所述冷凝管紧密抵接，用以延长蒸汽与所述冷凝管的接触时间，且所述传热管与所述冷凝管一一对应。

通过采用上述技术方案，当高盐废水从进料口流入蒸发器中后，高盐废水首先会进入容置腔内，然后高盐废水通过布液器分配到每个冷凝管中，并且沿着冷凝管的内壁形成均匀的液体膜，同时蒸汽从蒸汽输送管道进入多个传热管，并在传热管的导向作用下向换热腔的底部流动，此时传热管内的蒸汽在遇到温度较低的冷凝管时会发生液化并放出热量，冷凝管内的液体膜在向下流动的过程中会吸收这些液化产生的热量，从而使得液体膜的温度升高，使得液体膜在向下流动的过程中沸腾并蒸发，当高盐废水从冷凝管的底部流出并进入收集腔后，高盐废水中的水分部分蒸发形成二次蒸汽，并且使得高盐废水中的盐离子浓度上升而变成浓缩液，浓缩液由收集腔的底部排出，二次蒸汽经由分离器的分离作用将其中携带的部分液体去除，并将纯净的二次蒸汽输入蒸汽压缩机内，然后通过蒸汽压缩机对二次蒸汽进行压缩升温，随后升温后的二次蒸汽经由蒸汽输送管道进入传热管内，重新对冷凝管内的高盐废水进行加热，从而可以充分发挥二次蒸汽的潜热。

而且在蒸发器作业时，蒸汽可以均匀地从传热管内流出，从而可以对每个冷凝管的高盐废水进行均匀加热，减少了因冷凝管所处位置的不同导致冷凝管受热不均的问题，从而可以提升蒸发器的导热效率。

可选的，每一所述传热管均螺旋盘绕在每一所述冷凝管的外壁上，且所述传热管的底部与所述换热腔的底部连通。

通过采用上述技术方案，螺旋设置的传热管不仅可以大幅增加蒸汽流经冷凝管的路径长度，从而增加蒸汽与冷凝管的接触面积，而且可以延长蒸汽与冷凝管的接触时间，从而使得传热管内的蒸汽与冷凝管的外壁充分接触，提升蒸汽的液化效率。

可选的，所述分热组件还包括多个隔热罩，每一所述隔热罩分别套设于每一所述冷凝管上，且所述隔热罩的内径大于所述传热管的外径，所述隔热罩的顶部开口、底部设置有供冷凝液流出的排水口。

通过采用上述技术方案，在冷凝管上套设的隔热罩可以使得从传热管底部流出的蒸汽始终包围在冷凝管的周围，从而进一步增强蒸汽的使用效率，进而可以增强蒸汽的液化效率。

可选的，所述分热组件还包括设置于所述传热管和所述冷凝管之间的热板，所述热板套设于所述冷凝管上且所述热板的一侧固设于所述冷凝管的外壁上、另一侧与所述传热管固定连接。

通过采用上述技术方案，由于热板中的毛细结构及虹吸效应，热板可以将蒸汽中的热量快速的传递给冷凝管，从而可以提升蒸汽与冷凝管之间的导热效率。

可选的，所述传热管内螺旋设置有导热鳍片，所述导热鳍片的一侧与所述热板固定连接。

通过采用上述技术方案，在热板上螺旋设置的导热鳍片可以进一步增大蒸汽与热板的接触面积，从而可以进一步提升蒸汽与热板之间的导热效率。

可选的，所述传热管为可伸缩传热管，用于在所述传热管内蒸汽温度高于预设温度时受热膨胀并抵紧于所述隔热罩内侧。

通过采用上述技术方案，由于传热管内蒸汽液化会放出热量，从而使得传热管内的温度升高，当传热管内的温度高于预设温度时，传热管受热后会发生膨胀，从而可以增大传热管与冷凝管之间的接触面积，进而使得传热管内的蒸汽可以充分与冷凝管接触并提升蒸汽的液化效率。

可选的，所述隔热罩内壁设置有多个温度传感器和多个压力传感器，所述蒸发器外壁上设置有控制器和显示屏，所述温度传感器、所述压力传感器均与所述控制器电性连接，且均通过所述显示屏实时显示所述压力传感器、所述温度传感器测得的数据，所述控制器与所述蒸汽压缩机电性连接。

通过采用上述技术方案，温度传感器可以准确的识别隔热罩内的温度，在传热管受热膨胀并抵紧于隔热罩的内壁时，压力传感器会准确识别隔热罩受到的压力，温度传感器和压力传感器可以将其检测到的温度数据和压力数据实时通过显示屏显示，从而使得工作人员可以直观的观察到蒸发器内的工作状态，当压力传感器检测到隔热罩受到的压力过大时，工作人员可以通过控制器控制蒸汽压缩机的转速来控制蒸汽的温度，减少传热管过度受热膨胀导致传热管受损的情况，从而可以提升传热管的使用寿命。

可选的，所述传热管为半圆形，且所述传热管上下的间距小于所述传热管的直径。

通过采用上述技术方案，通过半圆状的传热管可以增大与冷凝管之间的接触面积，而且传热管的下降率较小，蒸汽可以充分与冷凝管的外壁接触，从而可以提升传热管与冷凝管之间的导热效率。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.当高盐废水从进料口流入蒸发器中后，高盐废水首先会进入容置腔内，然后高盐废水通过布液器分配到每个冷凝管中，并且沿着冷凝管的内壁形成均匀的液体膜，同时蒸汽从蒸汽输送管道进入多个传热管，并在传热管的导向作用下向换热腔的底部流动，此时传热管内的蒸汽在遇到温度较低的冷凝管时会发生液化并放出热量，冷凝管内的液体膜在向下流动的过程中会吸收这些液化产生的热量，从而使得液体膜的温度升高，使得液体膜在向下流动的过程中沸腾并蒸发，当高盐废水从冷凝管的底部流出并进入收集腔后，高盐废水中的水分部分蒸发形成二次蒸汽，并且使得高盐废水中的盐离子浓度上升而变成浓缩液，浓缩液由收集腔的底部排出，二次蒸汽经由分离器的分离作用将其中携带的部分液体去除，并将纯净的二次蒸汽输入蒸汽压缩机内，然后通过蒸汽压缩机对二次蒸汽进行压缩升温，随后升温后的二次蒸汽经由蒸汽输送管道进入传热管内，重新对冷凝管内的高盐废水进行加热，从而可以充分发挥二次蒸汽的潜热。而且在蒸发器作业时，蒸汽可以均匀地从传热管内流出，从而可以对每个冷凝管的高盐废水进行均匀加热，减少了因冷凝管所处位置的不同导致冷凝管受热不均的问题，从而可以提升蒸发器的导热效率；

2.螺旋设置的传热管不仅可以大幅增加蒸汽流经冷凝管的路径长度，从而增加蒸汽与冷凝管的接触面积，而且可以延长蒸汽与冷凝管的接触时间，从而使得传热管内的蒸汽与冷凝管的外壁充分接触，提升蒸汽的液化效率；

3.由于传热管内蒸汽液化会放出热量，从而使得传热管内的温度升高，当传热管内的温度高于预设温度时，传热管受热后会发生膨胀，从而可以增大传热管与冷凝管之间的接触面积，进而使得传热管内的蒸汽可以充分与冷凝管接触并提升蒸汽的液化效率。

附图说明

图1是本申请实施例的结构示意图；

图2是本实施蒸发器的剖视图；

图3是本实施例图2中A处的局部放大示意图。

附图标记说明：1、蒸发器；11、进料口；12、容置腔；13、换热腔；14、收集腔；15、冷凝管；16、布液器；17、蒸汽输送管；18、排水管；19、分配腔；2、分离器；3、蒸汽压缩机；4、分热组件；41、传热管；42、隔热罩；421、排水口；43、热板；44、导热鳍片；5、温度传感器；6、压力传感器；7、控制器；8、显示屏。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种高盐废水提盐装置。参照图1和图2，高盐废水提盐装置包括蒸发器1、分离器2、蒸汽压缩机3和分热组件4，其中蒸发器1、分离器2和蒸汽压缩机3依次连通，蒸发器1上设置有用于供废水进入的进料口11、用于容纳废水的容置腔12、用于交换热量的换热腔13和用于收集浓缩液的收集腔14，换热腔13位于容置腔12和收集腔14之间。容置腔12内设置有多个冷凝管15和用于将进入蒸汽顶部的废水进行分离的布液器16，布液器16固设于容置腔12的侧壁上，容置腔12、冷凝管15和收集腔14依次连通，蒸汽压缩机3通过蒸汽输送管17将蒸汽输送至换热腔13，并通过分热组件4将蒸汽对每一冷凝管15内的废水进行升温。

在本实施例中，蒸发器1的底部设置有稠厚器，稠厚器与收集腔14的底部连通，以对收集腔14底部的浓缩液进行增稠。进料口11竖向设置于蒸发器1的顶部且与容置腔12连通，换热腔13不与容置腔12、收集腔14连通，换热腔13的底部设置有用于供冷凝液流出的排水管18。

需要说明的是，本实施例不对冷凝管15的数量和孔径作具体限制，相关人员可以根据实际所需处理的废水量来对冷凝管15的数量和孔径进行调整，以满足高盐废水的处理要求。值得注意的时，进入容置腔12内的高盐废水在布液器16的作用下分流并进入各个冷凝管15内，进而在冷凝管15的内壁上形成均匀的液体膜，使得蒸汽可以及时对冷凝管15侧壁上的液体膜进行加热，并使液体膜中的水分蒸发，减少冷凝管15内的废水在未被充分加热前就从冷凝管15的底部进入收集腔14内的可能性，从而可以减缓冷凝管15内废水的流动速率并提升蒸汽对废水的蒸发效率。

当高盐废水从蒸发器1顶部的进料口11进入容置腔12后，并经由布液器16被均匀分流至各个冷凝管15内，同时在冷凝管15内形成均匀的液体膜，蒸汽输送管17内的蒸汽进入换热腔13内后，会与冷凝管15的外壁接触，当温度较高的蒸汽遇到温度较低的冷凝管15外壁时，蒸汽会遇冷并发生液化产生冷凝水，在蒸汽液化的过程中会放出热量，冷凝管15的外壁吸收这些蒸汽液化产生的热量，并将这些热量传递给冷凝管15内壁上流动的液体膜，液体膜吸收来自冷凝管15的热量后温度升高，从而使得液体膜中的部分水分蒸发。

在液体膜向下流动的过程中，水分会不断蒸发变成二次蒸汽，进而使得液体膜中的水分不断减少，当高盐废水从冷凝管15的底部流入收集腔14时，混合有少量液体分子的二次蒸汽停留在收集腔14的顶部，此时浓度和粘度较高的浓缩液流入收集腔14的底部，这些浓缩液经由稠厚器的增稠作用并进入后续的分离设备对浓缩液中的盐分进行分离。

漂浮在收集腔14顶部的二次蒸汽会通过管道进入分离器2中，并通过分离器2对二次蒸汽中的液体进行进一步吸收并进行气液分离，从而对二次蒸汽进行提纯。经过提纯后的二次蒸汽通过分离器2顶部的管道流出，并进入蒸汽压缩机3中进行压缩，通过蒸汽压缩机3的压缩，二次蒸汽的温度和压力升高，这些升温后的二次蒸汽通过蒸汽输送管17输入蒸发器1内，从而对蒸发器1内流动的液体膜进行蒸发，进而产生新的二次蒸汽，从而实现了二次蒸汽潜热的充分利用。

参照图1、图2和图3，分热组件4包括传热管41、隔热罩42、热板43和导热鳍片44，其中，传热管41、隔热罩42、热板43和导热鳍片44均设置有多个，每一传热管41均螺旋盘绕在每一冷凝管15的外壁上且与每一冷凝管15紧密抵接，传热管41与冷凝管15一一对应且用以延长蒸汽与冷凝管15的接触时间，传热管41的底部与换热腔13的底部连通。传热管41为半圆形，且传热管41上下的间距小于传热管41的直径。

在本实施例中，每一传热管41的顶部均通过管道与蒸汽输送管17连通、底部延伸至换热腔13的底部，蒸汽从蒸汽输送管17进入蒸发器1内后，会分流至每一传热管41中，从而使得蒸汽可以均匀的对每一冷凝管15进行升温，减少了靠近蒸汽输送管17区域的冷凝管15与远离蒸汽输送管17区域的冷凝管15的受热不均匀的问题，从而可以提升蒸汽在蒸发器1中的使用效率。需要说明的是，每一传热管41的顶部通过分配腔19与蒸汽输送管17连通。

传热管41螺旋设置可以延长蒸汽流动的路径长度，从而可以延长蒸汽在换热腔13内停留的时间，进而使得蒸汽与冷凝管15充分接触，因此可以提升蒸汽对冷凝管15内液体膜的蒸发效果。蒸汽在传热管41内向下移动的过程中会不断与冷凝管15的外壁接触而不断液化并放出热量，液化产生的冷凝液会沿着传热管41的底部流动，并从传热管41的底部开口处流入换热腔13的底部，最后由蒸发器1侧壁上的排水管18排出。

隔热罩42、热板43均与冷凝管15一一对应，每一隔热罩42分别套设于每一冷凝管15上，且隔热罩42的内径大于传热管41的外径，隔热罩42的顶部开口、底部设置有供冷凝液流出的排水口421。热板43设置于传热管41和冷凝管15之间，热板43套设于冷凝管15上且热板43的一侧固设于冷凝管15的外壁上、另一侧与传热管41固定连接。导热鳍片44螺旋设置于传热管41内，且导热鳍片44的一侧与热板43固定连接。传热管41为可伸缩传热管41，用于在传热管41内蒸汽温度高于预设温度时受热膨胀并抵紧于隔热罩42内侧。

在本实施例中，热板43的内部真空且具有毛细结构，具有良好的导热效率；当传热管41内的蒸汽温度低于预设温度时，隔热罩42与传热管41之间存在间隙。

当蒸汽与热板43远离冷凝管15的一侧接触时，热板43内的冷却液受热会汽化进而使得热板43内的气态冷却剂不断填充热板43内部的腔体，当热板43内的气态冷却剂移动至靠近冷凝管15的一侧时，由于传热管41一侧的温度较低，因此气态冷却剂遇冷液化并释放热量，这些热量会传递给冷凝管15内壁流动的液体膜，从而使得液体膜的温度升高并使其内部的水分蒸发。通过热板43可以增强蒸汽与冷凝管15之间的热量交换速率，从而可以提升蒸汽对冷凝管15内液体膜的蒸发效果。在热板43上螺旋设置的导热鳍片44可以进一步增大蒸汽与热板43的接触面积，从而可以进一步提升蒸汽与热板43之间的导热效率。

从传热管41底部流出的蒸汽虽然温度降低，但其温度仍高于换热腔13内的环境温度，由于这些蒸汽的密度较轻，因此会沿着隔热罩42的内壁、传热管41的外壁及热板43的外壁向上流动，从而使得这些蒸汽再次与热板43接触并液化放热，从而提升了蒸汽的使用效率。

隔热罩42内壁设置有多个温度传感器5和多个压力传感器6，蒸发器1外壁上设置有控制器7和显示屏8，温度传感器5、压力传感器6均与控制器7电性连接，且均通过显示屏8实时显示压力传感器6、温度传感器5测得的数据，控制器7与蒸汽压缩机3电性连接。

在本实施例中，每一隔热罩42内均设置有温度传感器5和压力传感器6，温度传感器5用于实时监测隔热罩42内的温度，压力传感器6用于监测传热管41膨胀时对隔热罩42产生的压力，在压力传感器6监测的数据高于预设的数值时，向控制器7发出告警信号，控制器7控制蒸汽压缩机3，从而使得蒸汽输送管17内的蒸汽温度降低，从而减少因传热管41过度膨胀导致传热管41损坏甚至破裂的情况，从而提升了传热管41的使用寿命。温度传感器5和压力传感器6可以将其检测到的温度数据和压力数据实时通过显示屏8显示，从而使得工作人员可以直观的观察到蒸发器1内的工作状态。

本申请实施例一种高盐废水提盐装置的实施原理为：当高盐废水从进料口11流入蒸发器1中后，高盐废水首先会进入容置腔12内，然后高盐废水通过布液器16分配到每个冷凝管15中，并且沿着冷凝管15的内壁形成均匀的液体膜，同时蒸汽从蒸汽输送管17道进入多个传热管41，并在传热管41的导向作用下向换热腔13的底部流动，此时传热管41内的蒸汽在遇到温度较低的冷凝管15时会发生液化并放出热量，冷凝管15内的液体膜在向下流动的过程中会吸收这些液化产生的热量，从而使得液体膜的温度升高，使得液体膜在向下流动的过程中沸腾并蒸发。

当高盐废水从冷凝管15的底部流出并进入收集腔14后，高盐废水中的水分部分蒸发形成二次蒸汽，并且使得高盐废水中的盐离子浓度上升而变成浓缩液，浓缩液由收集腔14的底部排出，二次蒸汽经由分离器2的分离作用将其中携带的部分液体去除，并将纯净的二次蒸汽输入蒸汽压缩机3内，然后通过蒸汽压缩机3对二次蒸汽进行压缩升温，随后升温后的二次蒸汽经由蒸汽输送管17道进入传热管41内，重新对冷凝管15内的高盐废水进行加热，从而可以充分发挥二次蒸汽的潜热。

而且在蒸发器1作业时，蒸汽可以均匀地从传热管41内流出，从而可以对每个冷凝管15的高盐废水进行均匀加热，减少了因冷凝管15所处位置的不同导致冷凝管15受热不均的问题，从而可以提升蒸发器1的导热效率。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高盐废水提盐装置，其特征在于：包括依次连通的蒸发器（1）、分离器（2）和蒸汽压缩机（3），所述蒸发器（1）上设置有用于供废水进入的进料口（11）、用于容纳废水的容置腔（12）、用于交换热量的换热腔（13）和用于收集浓缩液的收集腔（14），所述换热腔（13）位于所述容置腔（12）和所述收集腔（14）之间，所述容置腔（12）内设置有多个冷凝管（15）和用于将进入所述蒸发器（1）顶部的废水进行分离的布液器（16），所述布液器（16）固设于所述容置腔（12）的侧壁上，所述容置腔（12）、所述冷凝管（15）和所述收集腔（14）依次连通，所述蒸汽压缩机（3）通过蒸汽输送管（17）将蒸汽输送至所述换热腔（13），并通过分热组件（4）将蒸汽对每一所述冷凝管（15）内的废水进行升温，所述分热组件（4）包括多个传热管（41），每一所述传热管（41）与每一所述冷凝管（15）紧密抵接，用以延长蒸汽与所述冷凝管（15）的接触时间，且所述传热管（41）与所述冷凝管（15）一一对应。

2.根据权利要求1所述的高盐废水提盐装置，其特征在于：每一所述传热管（41）均螺旋盘绕在每一所述冷凝管（15）的外壁上，且所述传热管（41）的底部与所述换热腔（13）的底部连通。

3.根据权利要求2所述的高盐废水提盐装置，其特征在于：所述分热组件（4）还包括多个隔热罩（42），每一所述隔热罩（42）分别套设于每一所述冷凝管（15）上，且所述隔热罩（42）的内径大于所述传热管（41）的外径，所述隔热罩（42）的顶部开口、底部设置有供冷凝液流出的排水口（421）。

4.根据权利要求3所述的高盐废水提盐装置，其特征在于：所述分热组件（4）还包括设置于所述传热管（41）和所述冷凝管（15）之间的热板（43），所述热板（43）套设于所述冷凝管（15）上且所述热板（43）的一侧固设于所述冷凝管（15）的外壁上、另一侧与所述传热管（41）固定连接。

5.根据权利要求4所述的高盐废水提盐装置，其特征在于：所述传热管（41）内螺旋设置有导热鳍片（44），所述导热鳍片（44）的一侧与所述热板（43）固定连接。

6.根据权利要求3所述的高盐废水提盐装置，其特征在于：所述传热管（41）为可伸缩传热管（41），用于在所述传热管（41）内蒸汽温度高于预设温度时受热膨胀并抵紧于所述隔热罩（42）内侧。

7.根据权利要求6所述的高盐废水提盐装置，其特征在于：所述隔热罩（42）内壁设置有多个温度传感器（5）和多个压力传感器（6），所述蒸发器（1）外壁上设置有控制器（7）和显示屏（8），所述温度传感器（5）、所述压力传感器（6）均与所述控制器（7）电性连接，且均通过所述显示屏（8）实时显示所述压力传感器（6）、所述温度传感器（5）测得的数据，所述控制器（7）与所述蒸汽压缩机（3）电性连接。

8.根据权利要求2所述的高盐废水提盐装置，其特征在于：所述传热管（41）为半圆形，且所述传热管（41）上下的间距小于所述传热管（41）的直径。

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