CN101858684A - 空分冷箱分层扒砂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管道内介质的扒除方法，特别指一种空分冷箱分层扒砂方法。本发明方法具体包括以下步骤：A、扒砂前冷箱前期处理，包括冷箱停车排液和冷箱内加温；B、选择扒砂场地，并制作、安装扒砂用工具卸料口甩头、导料管、接料架及放料布袋等。C、从冷箱最上层卸料口逐级选择性分层扒砂。D、逐级扒砂直至冷箱内珠光砂卸到安全的料位高度，打开冷箱底部人孔，进入冷箱内部进行冷箱内扒砂。E、最后检验扒出的珠光砂的质量，合格后包装、存放，等待运输即可。本发明方法大大提高了扒砂施工的安全性，既保护了冷箱内设备和管道，也有力地保障了施工作业人员的生命安全。
Description
技术领域
本发明涉及管道内介质的扒除方法，特别指一种空分冷箱分层扒砂方法。
背景技术
空分装置冷箱设备管道内的介质一般为液氧或液氮，均是在超低温的工作状态下进行运行。因此，为了保证冷箱内设备和管道的正常工作，必须在冷箱内填充保冷材料，目前，冷箱内用于保冷用的的材料主要是珠光砂（膨胀珍珠岩），珠光砂是一种白色、颗粒状松散材料，具有良好的保温隔热性能，珠光砂的密度较小，正常情况下，珠光砂松散密度为35～55Kg/m3，流动性好。一旦冷箱内的管道或设备在使用过程中出现故障，首先需要将冷箱内的珠光砂全部卸出（扒砂），才能进行冷箱内设备管道的检修作业。一般来说，大型空分主冷箱高度较大，随着无氢制氩技术的应用与空分设备规模不断提高，空分主冷箱高度有的可达60米以上，这就使得大型空分主冷箱扒砂施工的作业难度及作业风险大大提高。
大型空分主冷箱扒砂的常用施工方法及其弊端：
a、直接打开冷箱底部珠光砂卸料口或人孔，在卸料口处铺设帆布作为卸料场，通过卸料口将珠光砂直接卸到卸料场上，然后再通过人力在卸料场装包。此种施工方法在安全方面主要有三大弊端，其一是在卸出珠光砂之前，还不了解冷箱内部故障情况，将珠光砂全部从底部卸料口卸出时，如冷箱内还存在大块的结冰等，可能会导致大块结冰砸伤冷箱内部设备管道；其二是直接从底部卸料口卸出时，流淌速度过快，易产生砂爆，引发安全事故；其三是在卸料场大面积装包作业，难以控制珠光砂随风飘扬，污染环境。
b、从上到下分层进行扒砂，采用钢管将珠光砂引到地面，再进行装包，这种方法相对较为安全，但工装材料成本高，而且由于珠光砂比重小，钢管本体较重、摩擦系数大，不利于钢管安装和珠光砂的流动，需要动用大型吊车吊装，费时费力。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种特别适用于大型空分主冷箱的空分冷箱分层扒砂方法。
本发明方法具体包括以下步骤：
A、扒砂前冷箱前期处理，包括冷箱停车排液和冷箱内加温；
a、停车排液：在排液过程中要缓慢操作，防止低温液体冻伤和氧气、氮气、氩气浓度的聚集，防爆防窒息，排放液体按先后顺序对液空、液氧、液氮、液氩进行高空排放，排放时，冷箱周围严禁动火和有明火；
b、加温：时间不少于36小时，加温时冷箱内密封气的量要适当控制，不得加大。
B、选择扒砂场地，并制作、安装扒砂用工具卸料口甩头、导料管、接料架及放料布袋等。
C、从冷箱最上层卸料口逐级选择性分层扒砂，具体操作如下：
a、首先在冷箱顶部安排专人对冷箱内珠光砂的下降高度进行跟踪测量；
b、在冷箱卸料口安装作业人员，通过控制冷箱卸料口本体上安装的挡板阀的开启和关闭来控制珠光砂的流出，并及时处理卸料口的堵塞，而且冷箱顶部、上部作业人员需与地面作业人员保持联系；
c、在导料管底端设置专人控制帆布管放料，另外递袋、接料、缝包及装车按照流水作业安排，各司其职；
d、灌装，每根导料管的底部直接与接料架上的钢管连接，在接料架钢管底部则绑扎帆布管，通过将帆布管握紧及松开来实施珠光砂的装袋。
D、逐级扒砂直至冷箱内珠光砂卸到安全的料位高度，打开冷箱底部人孔，进入冷箱内部进行冷箱内扒砂。
E、最后检验扒出的珠光砂的质量，合格后包装、存放，等待运输即可。
本发明所述的卸料口甩头采用薄钢板制作，大小与卸料口法兰配套，长度可根据现场情况确定。所述的导料管上端与卸料口甩头连接，下端连接接料架，导料管采用PVC管，可以先将2-3根PVC管连接好再一起安装，PVC管道之间的连接处采用PVC直接或90度弯头，并可根据现场情况设置管道支架；导料管通过设置在冷箱顶部靠卸料口侧的单轨滑轮将其吊装到卸料口位置与卸料口甩头连接。所述的接料架采用型钢制作，放置在地面用于作业人员在地面接料，接料架安装在冷箱旁靠卸料口侧，而且须固定在地面上，防止移动。
本发明的工艺原理：
1、珠光砂虽然为固态物质，但是它的流动性特别好，打开冷箱侧面的卸料口，珠光砂即可从卸料口流出，通过从冷箱顶部人孔处定时测量珠光砂的下降高度，可以掌握分层扒砂法中换层的时间，并且在卸料口发生堵塞时，也可及时发现，并采取措施。
2、分层扒砂法，需要对导砂管道进行安装及移动好几次，而导砂管道采用PVC管道，重量较轻，管道之间的连接相对简单，便于安装及移动。
3、单层的扒砂高度控制在不超过20米高度较妥，采取导料管道，从冷箱的高层处将珠光砂引至地面再进行灌装。
4、珠光砂相对较轻，同时容易受潮，一旦受潮，则不能使用，因此在扒砂过程中，要严格控制珠光砂的质量。
5、因珠光砂重量很轻，在导料管的末端，采用帆布管通过人力控制珠光砂的流动灌装，简单易行，加快了灌装的速度，减轻了作业人员的劳动强度，另外在冷箱本体卸料口处有挡料板，可以有效控制珠光砂流量。
本发明的优点及有益效果：
1、采用分层扒砂法，大大提高了扒砂施工的安全性，既保护了冷箱内设备和管道，也有力地保障了施工作业人员的生命安全。
2、考虑到珠光砂密度小，重量较轻，导料管道选用重量较轻的PVC管道，选用PVC管有如下几点有利之处：1）重量很轻，便于管子的上下安装及移动，大大缩短了工装准备时间，节省了工期；2）降低了安装成本和材料成本，有较好的经济效益；3）PVC管内壁很光滑，便于珠光砂在管内的流动，保证了扒砂过程的顺畅；4）PVC管有一定的刚性，不会产生因管壁变形而使珠光砂无法流动的情况；5）PVC管道之间的连接很方便简单，可采用一个PVC直接将两根管道连接并在管道接口端涂以胶水即可，作为珠光砂的导流，对接头的密封性要求不高，使用PVC管很合适。
3、在导料管的末端直接装包，并在导料管末端装上用防水帆布制作的布管，通过人手的握住及松开即可控制珠光砂在管内的流淌，形同安装了一台简易阀门。采用这一控制手段的实际好处是：1）极大地缩小了施工场地；2）采用帆布管控制珠光砂的流出，非常方便操作，减轻了作业工人的劳动强度；3）帆布管要选用防水帆布制作，使得珠光砂不致从帆布管孔里漏出，污染环境，同时，在施工过程中遇到阴雨天等潮湿气候，将帆布管扎紧后，还可以防止珠光砂受潮；4）采用帆布管作控制阀简单、易行，而且成本低廉。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
具体实施例：
1、扒砂前冷箱前期处理：冷箱前期处理工作包括冷箱停车排液和冷箱内加温：
1）停车排液：在排液过程中，操作一定要缓慢，防止低温液体冻伤和氧气、氮气、氩气浓度的聚集，防爆防窒息。排放液体时，按先后顺序对液空、液氧、液氮、液氩进行高空排放，排放时，冷箱周围25米严禁动火和有明火。
2）加温：分馏塔进行加温，严格执行设备操作规程，特别是冷箱内漏液体时，更要高度重视，加温时间要确保，一般不少于36h。加温时，冷箱内密封气的量要适当控制，不得加大。如某钢厂的3200空分设备就是在加温时，冷箱密封气量开得过大，冷箱内液体急剧气化，冷箱出现“液爆与砂爆”，造成冷箱鼓胀，严重受损的重大事故。
(1)加温前，打开冷箱顶部所有的人孔盖和冷箱上的防爆板。
(2)关闭所有的排液阀。
(3)先通少量分子筛后的空气进入冷箱内设备、管道。
(4)视冷箱密封气压力和冷箱所开人孔喷砂情况决定通入冷箱设备、管道内空气量。
(5)通气一段时间后，视情况缓慢通入冷箱密封气，加温珠光砂。
(6)当塔内所有设备、管道上的检测温度及出冷箱人孔密封气温度达到常温时，加温结束。
(7)加温过程中，应密切注意冷箱的密封气压力，冷箱是否有珠光砂流出，视具体情况调整加温气源压力和加温气流量。
(8)加温时操作人员在操作阀门时应缓慢进行，防止操作过快导致加温气量和操作压力过大。
(9)加温期间，操作人员应密切注视冷箱内的声音是否正常。
(10)测量冷箱内气体含量，其含量应小于20%氧含量，加温结束后，关闭冷箱的密封气，直至冷箱密封气压力指示为零。
2、扒砂用工装器具制作安装及扒砂场地准备：
1）在进行扒砂作业前，需提前制作下面几件扒砂用的工器具：
(1)卸料口甩头。在大型空分冷箱侧面，一般分层设计有卸料口，甩头法兰采用6～8mm厚的薄钢板制作，大小与卸料口法兰配套，钢管选用DN150薄壁钢管，长度根据现场的具体情况确定，一般不超过1.5米长，与甩头法兰焊接连接，准备3～4件。
(2)接料架。接料架采用角钢等型钢制作，放置在地面用于作业人员在地面接料，接料架可以考虑与地面接料必需的防风防雨棚成为整体，接料架上焊接一根DN150薄壁钢管，用于珠光砂接至地面时的装包，接料口的高度同作业人员的身高相近为宜，准备2件。
(3)放料布袋，采用结实帆布制作几个布管，用于接料管末端接料装袋，长度在1米左右，布管的一端绑牢在接料口钢管上。
2）导料管的安装：
(1)导料管因为采用DN150的PVC管，重量很轻，在地面可以先将2～3根PVC管道连接好再一起安装，PVC管道之间的连接处采用PVC直接或90度弯头，并根据现场情况设置管道支架。
(2)在冷箱顶部靠卸料口侧安装1个0.5吨单轨滑轮，导料管在地面连接好后，采用麻绳通过单轨滑轮将导料管吊装到卸料口位置与卸料口甩头连接，与钢管连接处采用3mm橡胶板用铁丝包扎连接。
（3）导料管采用铁丝与上冷箱的爬梯固定在一起，在冷箱爬梯的每一层休息平台处固定，固定需牢靠，以免因大风吹刮而掉落。
3）接料架的安装：
(1)接料架的安装位置应在冷箱旁靠卸料口侧，最好是比较空旷的地方，便于珠光砂的灌包、缝包及装车运输等作业的铺开。
(2)接料架须固定在地面上，防止移动。
4）扒砂场地准备：
（1）在空分冷箱卸料口侧靠近冷箱处找一块较空旷的场地，场地面积不少于100m2。
（2）扒砂场地应利于运输货车的进出。
（3）扒砂场地根据扒砂的工作规划成几块功能区：灌装区、缝包区、现场临时存放区、装车区、作业人员临时休息区等。
（4）在扒砂场所采用钢管脚手架搭设防护棚，用作防雨防风之用，防护棚高度在2.2米左右为宜。
（5）防护棚地面首先满铺枕木，作为隔离层，然后在枕木上铺上防雨帆布或彩条布加以隔潮。
3、分层扒砂：
1）冷箱卸料口本体已经安装有简易挡料板，可通过开启和关闭挡料板控制珠光砂的流出，扒砂时，必须安排两人在卸料口处，负责卸料口挡料板的开关及处理卸料口的堵塞。
2）在冷箱顶部必须安排专人对冷箱内珠光砂的下降高度进行测量，测量采用吊绳进行测量。
3）冷箱上部的作业人员通过对讲机与地面保持联系。
4）导料管管端部设置专人控制帆布管放料，另外递袋、接料、缝包及装车按照流水作业安排，各司其职。
冷箱上卸料口的分布为35米处2个、26米处1个、20米处1个、14米处1个、2米处3个，扒砂从35米处开始，分层进行，直至2米处卸料口，最后打开冷箱底部人孔，进入冷箱内部扒砂。
扒砂流量控制主要是通过卸料口处的挡板阀来实施，一般在空分冷箱的每个卸料口处都已经设置了一道挡板阀，挡板阀的形式类似一台简易蝶阀，阀门的开关就通过阀杆横向、竖向的人工扳动进行控制，卸料口挡板阀的规格一般为DN150mm，每个卸料口处应安排2人进行控制较妥，一人负责控制阀门的开关，另一人进行指挥，通过使用对讲机与地面作业人员进行信息的传递，在流量过快，地面装包作业无法应付时，可适当关小挡板阀阀板的角度，使珠光砂流量减小，乃至地面停止作业时可关闭阀门，停止珠光砂的流出。每次可安装两根导料管同时进行作业，当某一高度只有一个卸料口时，可与相邻高度的卸料口同时进行扒砂，因为相邻层卸料口分布高度差一般不会超过10米，比如26米层与20米层的卸料口则可同时进行扒砂。
5）灌装控制，每根导料管的底部直接与接料架上的钢管连接，在接料架钢管底部则绑扎帆布管，帆布管的口径做成DN250mm，长度为600mm，每根导料管底部灌装由3人进行，1人专门负责控制帆布管，通过将帆布管握紧及松开来实施珠光砂的装袋，另2人轮流进行撑袋灌装，灌装程序是整个扒砂作业进度控制的关键点，必需选拔手脚灵活、反应敏捷的工人师傅进行作业，考虑到灌装人员体力消耗较大，而又不能影响灌装的进度，同时应准备充分的候补人员，约1小时换班1次，以保证灌装工作的连贯进行。
4、冷箱内扒砂施工：
1）进入冷箱内部前准备工作及条件：
(1)冷箱的人孔已经打开，冷箱内的珠光砂已经卸到安全的料位高度。
(2)扒砂人员已经在人孔的外面无法进一步进行扒砂工作，必须进入冷箱内进行扒砂。
(3)已经使用洁净的工厂风对冷箱内部进行了吹扫，使冷箱内部附着在设备及管道上部的珠光砂能够落到冷箱底部。
(4)在进入冷箱内作业前，须对冷箱内部的情况进行检查及作内部气体检测合格后方可进入。
(5)在进入冷箱前准备好足够扒砂的工器具。
(6)对需进入受限空间的作业人员进行受限空间内作业安全教育，将冷箱内扒砂的各种作业风险告之所有参与施工作业人员，并保证在受限空间内各项安全作业措施落实到位。
(7)在进入冷箱内扒砂前，须打开顶部及侧面的人孔利于冷箱内通风作业。
2）进入冷箱内扒砂施工程序：
(1)在冷箱内部的扒砂作业须从人孔处开始，逐渐向内推进，不宜一次性进入过多的作业人员，一则造成扒砂的作业空间拥挤，二则增加不安全作业因素。
(2)在冷箱内部的作业人员应分工有序，分为耙砂、铲砂、灌袋及递出等，缝包和装车在冷箱外部进行。
(3)在冷箱内作业过程中，应始终保持出入冷箱人孔的道路畅通，并且在冷箱内设置专人进行监护，以便发现危险情况时及时通知作业人员尽快逃出冷箱。
(4)在冷箱内扒砂时，应使冷箱内部的珠光砂始终保持平缓的坡度，不致于出现砂堆突然坍塌的情况。
(5)在冷箱内部扒砂的工具全部采用木制或铝制工具，以免损伤冷箱内部设备及管道。
5、包装袋准备：
包装袋采用内覆膜编织袋，以达到防潮和防泄漏的目的。
6、珠光砂质量检验：
1）珠光砂的检验是珠光砂质量控制的重要一环，对冷箱内卸出的珠光砂分批进行检验，一般每200m3要检验一批，取样时间最好放在每批珠光砂的中间时段，珠光砂要分批码放在一堆，与其它批次隔开放置，一旦发现该检验批珠光砂存在质量问题，则全批次珠光砂均应考虑废弃。
2）分批放置的珠光砂应编好批号，标明批次、取样时间、取样人等信息，方便追溯。
3）在卸砂过程中，如目测发现珠光砂有异物、颜色不对、或明显潮湿等现象，应直接将该部分珠光砂卸出废弃。
4）珠光砂卸出后及回装前均需进行质量检测，确认最终回装的珠光砂符合使用要求。
7、珠光砂存放：
1）从空分冷箱卸出的珠光砂应妥善存放，经检测无质量问题方可继续使用。
2）因从冷箱卸出的珠光砂体积庞大，其存放仓库需要2000m2，同时存放仓库需要能满足防雨，防潮，防火，通风和过滤粉尘的要求。
本发明主要施工机具设备：
| 序号 | 机具设备名称 | 型号 | 数量 | 用 途 |
| 1 | 焊机 | ZX7-350 | 1台 | 工装制作 |
| 2 | 气割设备 | 1套 | 工装制作 | |
| 3 | 机动运输车 | 3吨货车 | 9台 | 珠光砂运输 |
| 4 | 缝包机 | 手提式 | 20台 | 缝包 |
| 5 | 单轨定滑轮 | 0.5T | 1台 | 吊装 |
| 6 | 脚手架钢管 | 40吨 | 防雨防风棚 | |
| 7 | 扣件 | 6500件 | 防雨防风棚 | |
| 8 | 钢跳板 | 500块 | 防雨防风棚 | |
| 9 | 帆布 | 20张 | 防雨防风棚 | |
| 10 | 枕木 | 100条 | 防雨防风棚 | |
| 11 | 对讲机 | 5台 | 通讯 | |
| 12 | 气体探测仪 | 2台 | 气体探测 | |
| 13 | 吸尘器 | 2台 | 清扫用 |
本发明耗材计划：
| 序号 | 材料名称 | 规格型号 | 数量 | 用 途 |
| 1 | 内覆膜编织袋 | 1300*720 | 50000个 | 包装 |
| 2 | 防雨帆布 | 10米2 | 卸料管端部 | |
| 3 | U-PVC管 | DN150 | 80米 | 卸料管 |
| 4 | 橡胶板 | 厚3mm | 20米2 | 管道连接 |
| 5 | 麻绳 | 300米 | ||
| 6 | 彩条布 | 4000米2 | 珠光砂存储 | |
| 7 | 钢管 | DN200 | 4米 | 工装 |
| 8 | 钢板 | δ10 | 0.5米2 | 工装 |
| 9 | 角钢 | ∠80 | 50米 | 工装 |
| 10 | 铁丝 | 14# | 50kg | 工装 |
| 11 | 照明灯 | 3盏 | 室外照明 | |
| 12 | 接线盘 | 10个 | 缝包机用 | |
| 13 | 圆钢 | 8mm | 60m | 冷箱顶部人孔防护 |
1、扒砂前控制：
1）确认开任何人孔或出料口前，冷箱内珠光砂温度大于等于现场环境温度。
2）确认冷箱内工艺系统和冷箱壳体内通仪表风吹扫，确保冷箱内微正压。
3）确定所有可能要打开的冷箱人孔和出料口上方做好防雨棚。
4）确认天气晴朗，符合要求的临时输送管道，运输车辆和存储仓库准备就绪。
2、扒砂过程中控制：
1）遇任何程度降雨，立即停止扒砂工作，并及时封闭所有冷箱开口。
2）样品直接从输送管道中或编织袋中取并封盖后取出，每200立方米卸出珠光砂中采样10升样品，作珠光砂性能分析，记录取样批次、样品存放仓库、样品时间和位置等,立刻送实验室分析，实验室收到样品后尽快安排湿度，密度和流动性测量等。
3）珠光砂通过临时导料管道直接装填进内覆膜编织袋后，现场将袋口闭合翻折约10cm后封装，并在编织袋上显眼处写明装袋批次（对应采样瓶上的批次），时间，卸料口高度，目测是否合格等信息。
4）装满珠光砂的编织袋在现场应堆码在临时雨棚下的双层塑料布上等待装车运往仓库储存。
3、珠光砂运输和存储控制：
1）运输珠光砂的车辆必需是带遮雨布的车辆，如遇下雨立刻使用遮雨布。
2）按顺序堆码入库并记录编号和数量，目测确认不能再使用的珠光砂要分区堆码。
3）珠光砂存储仓库必须足够大，需要2000m2，至少满足到防雨，防潮，防火，通风和过滤粉尘的要求。
4）确保整齐堆放，方便再次装车，禁止堵塞逃生通道。
5）珠光砂存储地上先铺彩条布隔潮，码垛好后，在顶上再铺盖彩条布加以遮挡。
本发明中珠光砂质量控制可参照下表：
| 序号 | 性质 | 质量目标 | 备注 |
| 1 | 松散密度 | 45-60 Kg/m3 | |
| 2 | 压实密度 | 55-90 Kg/m3 | 夯实容积计 |
| 3 | 含水量 | ＜1% | |
| 4 | 有机物含量 | ＜0.3% | |
| 5 | 静止角度 | 33-37° | H=100mm |
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种空分冷箱分层扒砂方法，其特征在于包括以下步骤：
A、扒砂前冷箱前期处理，包括冷箱停车排液和冷箱内加温；
a、停车排液：在排液过程中要缓慢操作，防止低温液体冻伤和氧气、氮气、氩气浓度的聚集，防爆防窒息，排放液体按先后顺序对液空、液氧、液氮、液氩进行高空排放，排放时，冷箱周围严禁动火和有明火；
b、加温：时间不少于36小时，加温时冷箱内密封气的量要适当控制，不得加大；
B、选择扒砂场地，并制作、安装扒砂用工具卸料口甩头、导料管、接料架及放料布袋等；
C、从冷箱最上层卸料口逐级选择性分层扒砂，具体操作如下：
a、首先在冷箱顶部安排专人对冷箱内珠光砂的下降高度进行跟踪测量；
b、在冷箱卸料口安装作业人员，通过控制冷箱卸料口本体上安装的挡板阀的开启和关闭来控制珠光砂的流出，并及时处理卸料口的堵塞，而且冷箱顶部、上部作业人员需与地面作业人员保持联系；
c、在导料管端部设置专人控制帆布管放料，另外递袋、接料、缝包及装车按照流水作业安排，各司其职；
d、灌装，每根导料管的底部直接与接料架上的钢管连接，在接料架钢管底部则绑扎帆布管，通过将帆布管握紧及松开来实施珠光砂的装袋；
D、逐级扒砂直至冷箱内珠光砂卸到安全的料位高度，打开冷箱底部人孔，进入冷箱内部进行冷箱内扒砂；
E、最后检验扒出的珠光砂的质量，合格后包装、存放，等待运输即可。
2.根据权利要求1所述的空分冷箱分层扒砂方法，其特征在于所述的卸料口甩头采用薄钢板制作，大小与卸料口法兰配套，长度可根据现场情况确定。
3.根据权利要求1所述的空分冷箱分层扒砂方法，其特征在于所述的导料管上端与卸料口甩头连接，下端连接接料架，导料管采用PVC管，可以先将2-3根PVC管连接好再一起安装，PVC管道之间的连接处采用PVC直接或90度弯头，并可根据现场情况设置管道支架；导料管通过设置在冷箱顶部靠卸料口侧的单轨滑轮将其吊装到卸料口位置与卸料口甩头连接。
4.根据权利要求1所述的空分冷箱分层扒砂方法，其特征在于所述的接料架采用型钢制作，放置在地面用于作业人员在地面接料，接料架安装在冷箱旁靠卸料口侧，而且须固定在地面上，防止移动。
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