DE2656959A1 - Verankerbare schwimmplattform - Google Patents

Description

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HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DlPL-INC.

Karlskronavarvet Aktiebolag ox-kk-10

!^2.1976

Verankerbare Schwimmplattform

Vorliegende Erfindung betrifft eine verankerbare Schwimmplattform, die dazu bestimmt ist, bei der Gewinnung von öl und Gas vom Boden des Meeres benutzt zu werden, d.h. auf dem Gebiet der Ingenieurtechnik für küstennahe Gebiete. Die Plattform gemäß der Erfindung ist insbesondere für die Gewinnung von Naturgas und die Umwandlung dieses Gases in elektrischen Strom für die Übertragung über elektrische Leitungen zu Küsten-Kraftwerkstationen bestimmt. Die Plattform besteht aus einem oberen Teil, der eine Lage oberhalb der Wasseroberfläche einnehmen soll, einem unteren Teil, der wenigstens größtenteils unterhalb der Wasseroberfläche zu liegen kommen soll, und einer geschlossenen Säule, die den bberen Teil mit dem unteren Teil verbindet und so gebaut ist, daß sie die Beförderung von Personen zwischen diesen Teilen ohne Durchgang durch die Wasseroberfläche gestattet.

Es ist bereits bekannt gewesen, in küstennahen Gewässern Kraftwerkstationen an der Stelle zu bauen, an der sich die Förderstelle für die Lagerstätten befindet, und das gewonnene Naturgas direkt an der Gewinnungsstelle zu verbrauchen, anstelle es über Rohrleitungen zur Küste zu transportieren. Zu diesem Zweck werden teilweise getauchte Schwimmplattformen benutzt und diese auf einem konstanten Niveau über Grund mittels einer Anzahl vertikaler Trossen gehalten, die direkt mit dem Grund des Meeres oder einer Reihe von besonderen Ankern verbunden sind. Es ist jedoch schwierig und zeitraubend, solche Plattformen so zu verankern und zu stabilisieren, daß die Arbeiten ausgeführt werden können, die notwendig sind, um die Plattform

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an die Kabel und Rohre anzuschließen, so daß diese Arbeit schnell vonstatten geht und das kleinstmögliche Risiko für die Arbeiter besteht, die diese Arbeitsgänge durchzuführen haben. Diese Arbeitsgänge enthalten schwierige Verrichtungen, die von Tauchern durchgeführt werden müssen, um Rohre, Leitungen und Kabel an der Plattform und am Grund des Meeres zu befestigen und anzuschließen. Wenn die Taucher in das Wasser von Taucherschiffen oder Plattformen aus eintauchen müssen, laufen sie, insbesondere bei schwerer See, Gefahr, sich an den Seiten der Schiffe oder Plattformen zu verletzen. Außerdem isc es dann, wenn die Plattformen nicht fest in Bezug auf den Meeresgrund verankert sind, schwierig und gefährlich, Gasleitungen und Rohre vom Grunde des Meeres sowie elektrische Kabel an die Kupplungen oder Anschlußstücke der Plattformen anzuschließen.

Es ist in erster Linie Aufgabe der Erfindung, eine stabile und leicht verankerbare Plattform der eingangs genannten Art zu schaffen, die die obengenannten Gefahren und Unbequemlichkeiten ausschaltet oder zumindest in einem starken Ausmaß reduziert.

Die notwendige Stabilität der Plattform wurde gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Ballasttanks sich bis unterhalb des Bodens des unteren Plattform-Teils erstrecken, so daß ein schüsseiförmiger Raum geschaffen wird, sowie dadurch, daß die Ankertrossen den Ring der Ballasttanks in deren äußerem Teil passieren und die Ballasttanks und folglich auch den unteren Teil der Plattform festhalten.

Aufgrund der Tatsache, daß die Säule zwischen dem oberen Teil der Plattform und dem unteren Teil der Plattform so gebaut ist, daß eine Beförderung von Personen gestattet ist, ist es möglich, eine Tauchzentrale vorzusehen, die im unteren Teil unter der Wasseroberfläche eine Schleuse aufweist, so daß

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die Taucher in das Wasser ohne Schwierigkeiten oder Gefahr auch im Falle hohen Seegangs gelangen. Außerdem ist es deshalb, weil der Boden des unteren Teils der Plattform aufgrund der sich nach unten erstreckenden Ballasttanks schüsseiförmig ist, möglich, Druckluft zu benutzen, um das Wasser aus diesem Raum zu verdrängen, so daß die Taucher in ein Luftkissen eintreten können und auch die notwendigen Verbindungsarbeitsverrichturigen in diesem Luftpolster durchführen können, was die Arbeit der Taucher in hohem Grad leichter und weniger zeitraubend macht. Wegen des Luftpolsters ist es auch leichter, eine Beleuchtung des Arbeitsbereichs durch Flutlichtprojektoren zu erzielen, die am Boden des unteren Plattformteils angebracht sind.

Es ist auch oft erwünscht, daß eine Arbeitsplattform dieser Art leicht und schnell von einem Ankerplatz abgebaut und in eine andere Lage bewegt wird. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Plattform in oder nahe arktischen Gewässern benutzt wird, wo große Eisberge erscheinen können, und, wenn diese auf die Plattform treffen, die Plattform unter die Wasseroberfläche drücken oder die Ankertrossen und die öl- und/oder Gasgewinnungsleitungen oder -rohre zerreißen können, die mit dem Meeresgrund verbunden sind. Abgesehen von den Schäden an der Plattform und der Gefahr für das Personal an Bord der Plattform, können große ölmengen austreten und schwerwiegende Gefahren und Nachteile in Bezug auf die Umwelt verursachen. Es ist auch manchmal notwendig, eine Plattform durch eine andere zu ersetzen, z.B. wenn kompliziertere Servicearbeitsgänge durchgeführt werden müssen, die nur in einem Hafen möglich sind oder die eine Unterbrechung der Arbeit über eine lange Zeitspanne erfordern. Überdies macht eine leicht bewegliche Plattform es möglich, kleinere Gas- oder andere Lagerstätten nutzbar zu machen, die mit der herkömmlichen Technik nicht gewinnbringend verwertet werden können. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird diese Beweglichkeit insbesondere dadurch begünstigt, daß offene Einschnitte für die Ankertrossen in den

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Ballasttanks vorgesehen sind.

Ein weiterer Vorteil der Plattform gemäß der Erfindung besteht darin, daß ihr Aufbau verhältnismäßig einfach und deshalb weniger teuer als bisherige Bauformen ist.

In der nachfolgenden Beschreibung werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Plattform gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer etwas abgeänderten Plattform gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf den unteren Teil der Plattform der Fig.2.

Die in Fig.l gezeigte Plattform besteht aus einem oberen Teil 1 , der ein Maschinenhaus mit Turbinen, Generatoren , Filtern und weiteren (nicht gezeigten) Einrichtungen beinhaltet und auf einem Deck in sicherer Höhe über der Wasseroberfläche aufgebaut ist. Das Dach des Maschinenhauses kann als Hubschrauberlandeplatz ausgeführt sein. Unter dem oberen Teil 1 befindet sich in das Wasser eingetaucht ein unterer Teil 2, der ein Maschinenhaus mit einer Einrichtung 2a zum Erzeugen und Einblasen verdichteter Luft (einen Luftkompressor) und mit Transformatoren mit den zugehörigen (nicht gezeigten) Einrichtungen zur Übertragung des Stromes, z.B. hochgespannten Gleichstroms, über ein Kabel zum Land, beinhaltet. Der obere Teil 1 und der untere Teil 2 der Plattform sind mittels einer vertikalen Säule 3 verbunden, die als hohler Zylinder ausgeführt ist und die Beförderung von Personen innerhalb des Zylinders zwischen den zwei Teilen 1 und 2 , das sind im Beispiel der Fig.l die beiden Maschinenhäuser, gestattet.

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In ihrer Betriebslage befinden sich der untere Teil 2 land etwa die Hälfte der Säule 3 eingetaucht im Wasser, wie dies durch die gestrichelte Wasseroberfläche L in Pig.l angedeutet ist.

Der untere Teil 2 der Plattform wird von einem Ring von Ballasttanks 4 umgeben, die sich bis unterhalb des Bodens des Teils erstrecken, so daß ein schüsselförmiger Raum 5 zwischen den Seiten der Ballasttanks 4 und dem Boden des unteren Teils der Plattform entsteht. Dieser Raum wird dazu benutzt, ein Luftkissen durch Einblasen von Druckluft durch eine nicht gezeigte Leitung aus der Einrichtung 2a in den genannten schüsseiförmigen Raum zu erzeugen. Das Luftkissen macht die Tauchoperationen leichter, wie bereits oben erwähnt wurde, und ist auch ein Mittel zum Ausgleich der Veränderung des Tiefgangs und der Gleichgewichtslage der Plattform und erleichtert auf diese Weise die Stabilisierung der Plattform. Das Luftkissen wird mittels Trennwänden oder Schotten in Unterabschnitte geteilt, was die Stabilität der Plattform verbessert. Außerdem ist unterhalb des unteren Teils 2 der Plattform eine Tauchzentrale 7 vorgesehen, von der aus eine Schleuse 7a in den schüsseiförmigen Raum führt.

Aufgrund der Anwesenheit eines Luftkissens können der Tiefgang und die Gleichgewichtslage der Plattform auch mit leeren Ballasttanks eingestellt werden. Die feste Volumenverdrängung kann deshalb verringert werden, was für die Plattform ein Vorteil ist, deren unterer Teil 2 unter die Wasseroberfläche eingetaucht sein soll, während gleichzeitig erwünscht ist, während des Transports einen geringen Tiefgang zu haben.

Ein aus Beton bestehender Anker 6 ist unterhalb der Ballasttanks 4 vorgesehen und kann, wie durch die strichpunktierten Linien in Fig.l angedeutet ist, auf den Meeresgrund abgesenkt werden. Der Anker 6 ist als Ring ausgebildet, der unterhalb

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der Ballasttanks 4 an einer Anzahl vertikaler Trossen 8 hängt. Die Ankertrossen 8 laufen über Kabelrollen 9a und durch Rohrdurchführungen 9 in den Ballasttanks 4 nach oben bis zu Winden 8a,die an der Plattform unterhalb des oberen Teils 1 angeordnet sind. Diese Ankertrossen 8 können auch als Führungsmittel für eine Hebeplattform für die Taucher dienen.

Der Anker 6 hat eine doppelte Funktion. Abgesehen davon, daß er die Plattform an der rechten Stelle mittels der gespannten Trossen hält, hält er die Plattform auch unter allen Umständen in einem konstanten Abstand über Meeresgrund. Die Anpassung an die Neigung des Meeresbodens wird durch Einzelsteuerung der Winden 8a erreicht.

Das Aus führungsbeispiel der in Fig.l gezeigten Plattform hat in ihrer Betriebslage einen Tiefgang von etwa j55 m , wenn man den angehobenen Anker hinzurechnet.

Die in Fig.2 gezeigte abgewandelte Plattform enthält einen unteren Teil 10, der in der waagrechten Ebene kreisförmig ausgebildet und mit symmetrisch um seinen Umfang verteilten Ballasttanks 11 versehen ist.In der Mitte des unteren Teils befindet sich eine vertikale Säule 12, die eine Arbeitsplattform als oberen Teil 13 trägt, der sich oberhalb der Wasseroberfläche befindet und auf dem die notwendigen Einrichtungen untergebracht sind, mittels der die unterschiedlichen Arbeitsgänge durchgeführt werden können. Diese Einrichtungen können Winden, Krane und andere Maschinen enthalten, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, weil sie mit der Erfindung keinen Zusammenhang haben. Die notwendige Einrichtung kann auch innerhalb der Säule 12 oder in besonderen Räumen im unteren Teil 10 untergebracht sein, der sich unter dem Wasser befindet. Die Säule 12 ist so ausgeführt, daß sie die Beförderung von Personal in und aus dem unteren Teil 10 gestattet,

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Die Ballasttanks 11 erstrecken sich bis unterhalb den unteren Teil 10 und bilden zusammen mit diesem einen schüsseiförmigen Raum. In diesem Raum kann ein Luftkissen in der gleichen Weise wie beim vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel erzeugt werden.

Die Plattform wird mittels einer Anzahl von Ankertrossen 14 verankert, die am Meeresgrund in irgendeiner Art gehalten werden und die mittels einer Reihe von Winden odder ähnlichen Einrichtungen gespannt werden können, die sich im oberen Teil 13 der Plattform befinden.

Die Befestigungsstelle der Ankertrossen 14 an der Plattform befindet sich verhältnismäßig nahe an der Mittelachse 15 der Plattform, von wo die Ankertrossen nach auswärts und abwärts über die Außenseite des unteren Teils 10 zu den Befestigungspunkten am Meeresgrund ablaufen. Die Befestigungspunkte können Verbindungen mit einem speziellen Anker oder direkt im Meeresgrund befestigte ösen oder Ringe sein. Dort wo die Ankertrossen 14 über den unteren Teil 10 der Plattform laufen, liegen sie in im wesentlichen vertikalen, offenen Einschnitten 16, die gleichmäßig am Umfang des unteren Teils 10 der Plattform verteilt sind. In ihrem oberen Abschnitt sind die Einschnitte 16 gegen die Mittellinie 15 der Plattform zu gekrümmt, so daß die Ankertrossen 14 auf gekrümmten Bahnen an der Oberkante des unteren Teils 10 der Plattform laufen. Wie in Fig. 3 gezeigt, werden die Einschnitte 16 gegen die Mitte des Teils 1 0 schmaler, wobei die Abmessungen mit den Durchmessern der Ankertrossen so in Beziehung stehen, daß die Einschnitte 16 am äußeren Ende eine Breite haben, die größer als der Durchmesser der Trossen und am inneren Ende eine Breite haben, die kleiner als der Durchmesser der Trossen ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Ankertrossen 14 bei Zunahme der Spannung in ihnen in die Einschnitte 16 gedrückt werden und aufgrund der

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Keilwirkung gegen die Seitenwände der Einschnitte 16 gepreßt werden, so daß die Ankertrossen 14 mit Bezug auf die Ballasttanks 11 und den unteren Teil 10 der Plattform festgelegt sind. Die Einschnitte 16 sind keilförmig auch in der vertikalen Ebene, wie ebenfalls aus Fig. 3 zu ersehen ist, wobei sich der breitere Teil oben befindet. Die Keilform macht es den Einschnitten 16 möglich, mit Anschlagelementen I7 zusammen zu arbeiten, die eine entsprechende Keilform haben und mit den Ankertrossen 14 verbunden sind. Ein solches Anschlagelement I7 ist in Fig.2 gezeigt. Diese Anschlagelemente I7 sind in Bezug auf die Höhe einstellbar und so angeordnet, daß sie sich in den Einschnitten 16 verkeilen, wenn der untere Teil der Plattform sich relativ .zu den Ankertrossen 14 nach oben bewegt. Wenn die Plattform abgebaut werden soll, können die keilförmigen Anschlagelemente I7 aus den Einschnitten 16 mittels der Trossenwinden an der Plattform herausgezogen werden.

Wenn eine Plattform gemäß der Erfindung verankert werden soll, wird zunächst eine bestimmte Menge von Wasser in die Ballasttanks gefüllt, so daß die Plattform mit normalem Tiefgang schwimmt. Die Plattform wird dann an den vorgesehenen Ankerplatz verbracht, wo man, wie hier angenommen wird, bereits die Ankertrossen am Meeresgrund oder an einem am Meeresgrund liegenden Anker befestigt hat. Die Plattform wird sodann mit den Ankertrossen verbunden. Mittels Winden wird die Länge der Ankertrossen der Wassertiefe am Ankerplatz angepaßt und die Ankertrossen werden gespannt, so daß die Säule der Plattform im wesentlichen vertikal steht. Wenn alle Ankertrossen in gleicher Weise gespannt sind, wird die Spannung durch Auspumpen einer geeigneten Menge Ballastwassers verstärkt. Bei der Ausführung dieser Arbeit müssen die Ankertrossen in Bezug auf den unteren Teil der Plattform festgelegt sein.

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Auf diese Weise wird die Plattform sicher gehalten und ihre wesentlich verbesserte Stabilität rasch und leicht erhalten, vorausgesetzt daß die Spannung in *den Ankertrossen ausreicht, die Plattform auf einer bestimmten Höhe über dem Meeresgrund unter allen möglichen Wetterbedingungen zu halten.

Wenn die Plattform vom Ankerplatz wieder entfernt werden soll, wird zuerst Wasser-Ballast eingelassen, bis sich die Ankertrossen lockern. Sofern, wie im Beispiel der Pig. 2, Anschlagelemente 17 vorgesehen sind, können sie aus den Einschnitten 16 mittels Winden herausgezogen werden, worauf* die Arkertrossen selbst radial aus den Einschnitten herausgenommen werden können. Die Ankertrossen können dann von den Winden abgenommen und ihre Enden an ein oder mehreren Schwimmkörpern befestigt werden, so daß später ihre V/iede rauf findung leicht möglich ist, wenn es wiederum erwünscht sein sollte, an dieser Stelle eine Plattform zu verankern. Wenn die Enden der Anka?trossen von der Plattform entfernt worden sind, ist die Plattform frei und kann von der Stelle bewegt werden.

Nach dem Ankern wird die Plattform an Leitungen und elektrische Kabel angeschlossen, die am Meeresgrund liegen, sofern dies für die auszuführendenArbeiten notwendig ist. Bevor die Plattform wieder entfernt wird, müssen diese Leitungen und elektrischen Kabel wieder abgetrennt werden.

Abgesehen von einem leichteren und schnelleren Verankern und Entfernen der Plattform hat die Erfindung den Vorteil, daß aufgrund der Verriegelung der Ankertrossen in den Einschnitten^ die Kräfte in den Ankertrossen zu einem großen Teil von dem unteren Teil der Plattform aufgenommen werden, so daß die Winden,

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die Windenplattform und der obere Teil der Ankertrossen entlastet werden. Aus diesem Grund können diese Teile für eine geringere Beanspruchung ausgelegt werden, was in geringerem Gewicht, verbesserter Stabilität und geringeren Kosten seine Folge hat.

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Claims (1)

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   PATENTANSPRÜCHE

   ί 1. frerankerbare Schwimmplattform für die Gewinnung von ül ^— oder Gas vom Meeresgrund, mit einem oberhalb der Wasseroberfläche zu positionierenden oberen Teil, einem wenigstens größtenteils unterhalb der Wasseroberfläche zu positionierenden unteren Teil und einer geschlossenen Säule, die den oberen mit dem unteren Teil verbindet und für die Beförderung von Personen zwischen diesen Teilen ohne Durchgang durch die Wasseroberfläche geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil (2; lo) von einem Ring von Ballasttanks (4; 11) umgeben ist, deren untere Kanten sich unterhalb des Bodens des unteren Teils (2; lo) erstrecken, so daß ein schüsselförmiger Raum zwischen den Ballasttanks (4; 11) und dem Boden des unteren Teils (2; lo) besteht, und daß Ankertrossen (8; 14) so angeordnet sind, daß sie durch den Ring der Ballasttanks (4; 11) oder an diesen vorbei laufen.

   2. Plattform nach Anspruch !gekennzeichnet durch eine Einrichtung (2a)zum Einblasen von verdichteter Luft in den Raum zwischen den Ballasttanks (4) und dem.Boden des unteren Teils (2), um ein Luftkissen unter demunteren Teil (2) zu bilden.

   70982B /0 787 orig_INal inspected

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   j5. Plattform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftkissen in Unterabschnitte geteilt ist, um die Stabilität zu verbessern.

   4. Plattform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tauchzentrale (7) im unteren Teil (2) vorgesehen und mit einer Schleuse (7a) versehen ist, durch die das Wasser vom unteren Teil (2) erreichbar ist.

   5. Plattform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Teil (2) ein abwerfbarer Anker (6) zum Positionieren und Stabilisieren der Plattform vorgesehen ist.

   6. Plattform nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (6) die Gestalt eines Rings hat, der den unteren Teil (2) umgibt und der abnehmbar unter den Ballasttanks (4) befestigt ist, wobei ein Ende jeder Ankertrosse

   (8) mit dem Anker (6) verbunden und deren anderes Ende mit einer Winde (8a) verbunden ist, mittels der die Länge der Ankertrossen (8) individuell einstellbar sind.

   7. Plattform nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankertrossen (8) durch Rohrdurchführungen (9) in den Ballasttanks (4) und über Kabelrollen (9&) zu den Winden (8a) geführt sind.

   8. Plattform nach Anspruch 1, mit einer Anzahl von Ankertrossen, deren Enden mit dem Meeresgrund und deren andere Enden mit der Plattform verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Ballasttanks (11) bestehende Ring mit im wesentlichen vertikalen Einschnitten (16) für die Ankertrossen (14) entlang wenigstens einem Teil seines Außenumfangs versehen ist, wobei die Einschnitte (>16) zum Halten der Ankertrossen (14) geeignet ausgebildet sind.

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   3.

   9· Plattform nach Anspruch 1, dadurch gekennze i chne t, daß die Einschnitte (l6) an ihren oberen Enden gegen die
   Mitte des unteren Teils (lo) der Plattform zu gekrümmt sind.

   10. Plattform nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte (l6) nach innen zu schmaler werden,

   wobei die Breite des äußeren Abschnittes größer als und die
   Breite des inneren Abschnittes kleiner als der Durchmesser der Ankertrossen(14) ist, so daß diese im gespannnten Zustand in
   den Einschnitten (l6) festgeklemmt sind.

   11. Plattform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichne t_s daß die Einschnitte (l6) keilförmig in der Vertikalebene sind, wobei die breitere Abmessung des Keils sich am oberen Ende
   befindet, und daß Anschlagelemente (17) entsprechend der
   Gestalt der keilförmigen Einschnitte (16) vorgesehen sind,

   so daß die Anschlagelemente (17) in den Einschnitten (16)
   festlaufen, . wenn der untere Teil (lo) der Plattform
   sich nach oben relativ zu den Ankertrossen (14) bewegt.

   12. Plattform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß der untere Teil (lo) der Plattform eine in der waagrechten Ebene im wesentlichen runde Form hat und daß die Einschnitte (K gleichförmig über den Umfang des unteren. Teils (lo) der Plattform verteilt sind.

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