CN102305341B - 一种aps启动中检测汽机轴承润滑油泵联锁功能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种APS启动中检测汽机轴承润滑油泵联锁功能的方法，将“轴承油压低II值时直流润滑油泵的DCS联锁试验”步序纳入汽机润滑油泵投运步序和盘车投运步序之间；将“轴承油压低II值时直流润滑油泵电气联锁试验”步序纳入盘车投运步序和汽机挂闸冲转步序之间；将“轴承油压低I值时交流润滑油泵的DCS联锁试验”步序纳入汽机定速主油泵切换步序和自动准同期步序之间。本发明实现了APS启动中带主油泵-射油器的轴承润滑油泵的联锁功能在线检测，并具备自动化、针对性、适用性、安全性的优点，是一种即发挥APS启动系统的优势特点，又遵循带主油泵-射油器的轴承润滑油系统工作特点的方法；填补了机组APS启动中检测汽机轴承润滑油泵联锁的方法空白，对机组APS系统设计和发展有很强的指导和借鉴意义。

Description

一种APS启动中检测汽机轴承润滑油泵联锁功能的方法

技术领域：

本发明涉及基于机组APS(Automatic Plant Start-up And Shut-down System，机组自启停系统)启动系统检测汽机轴承润滑油泵油压联锁的方法，具体地说是一种机组APS启动系统对汽轮机轴承润滑油泵油压重要联锁功能的程控检测和保障方法。

背景技术：

汽轮机轴承润滑油系统是大型汽轮机组最重要的系统之一。从以往事故案例看，在汽机主轴转动期间一旦中断轴承润滑油，将很可能造成汽机轴承断油烧瓦的重大事故。

为了避免此类故障的发生，汽机轴承润滑油系统通常设置以下三项重要联锁：①在控制系统(DCS)中设计“轴承润滑油压低I值(常设置为0.07MPa)，联启交流润滑油泵”的软件联锁；②在控制系统(DCS)中设计“轴承润滑油压低II值(常设置为0.065MPa)，联启直流润滑油泵”的软件联锁；③在直流润滑油泵电气回路中设计“轴承润滑油压低II值(常设置为0.06MPa)油压开关接点接入直流润滑油泵启动回路”的联锁。鉴于此“三项联锁”功能的重要性，一般将其设为机组启动的必试验内容。

国产大型汽轮机大多采用带主油泵-射油器的轴承润滑油系统，该润滑油系统对汽机轴承供油分为两阶段。一阶段为机组启动和停机工况时，机组各轴承润滑油由交流润滑油泵提供；二阶段为汽机转速达到额定转速且进行主油泵切换(停止交流润滑油泵)后，机组各轴承润滑油由主油泵-射油器提供。

随着国产大型汽轮机组的控制设备的可控性不断提高，及机组APS(Automatic PlantStart-up And Shut-down System，机组自启停系统，俗称“一键启停”)方式在“节能降耗”、“低碳产业”方面的优势特点，目前国产大型汽轮机组已有不少实现APS启动功能，并且APS启动系统也成为今后国产大型汽轮机组的主流发展方向和首选启动方式。从国内外机组APS启动系统的应用看，机组在APS启动方式下具备在线检测重要联锁保护试验功能，是保证机组APS启动安全性和反事故性的最重要方法和途径，也是完善的APS启动系统最重要的组成部分。

如前所述，带主油泵-射油器的轴承润滑油系统的国产汽轮机组，要保障的APS启动中的安全，就有必要在机组APS启动中在线检测轴承润滑油系统的“三项联锁”功能。

但现有针对APS启动方式的国产汽机带主油泵-射油器的轴承润滑油系统的“三项联锁”检测方法，在适用性和效果性不是十分理想。

现有的检测方法大致分为三种：

第一种：在机组APS启动前，通过人为控制方式模拟(逻辑强制模拟、操作压力开关的泄油电磁阀等)各种汽机轴承润滑油压低工况，检测联锁功能。

不足之处：此方法适用于机组未启动前逻辑功能检查试验，不能代替机组APS启动中在线检测试验，且试验结果受人为因素的影响较多。

第二种：在机组APS启动中，人为暂停APS启动模式后，人为在线控制和模拟(逻辑强制模拟、操作压力开关的泄油电磁阀等)各种汽机轴承润滑油压低工况，检测联锁功能。

不足之处：此方法人为参与方式与机组APS启动方式和理念(自动化、一键启动)相左，发挥不出APS启动系统的优势作用，并且在APS启动中人为在线控制和操作有破坏或影响APS功能的风险。

第三种：将“三项联锁”检测试验在DCS中组态成一个程控步序，纳入APS启动系统中润滑油泵投运步序和盘车投运步序之间，在APS启动中进行程控在线检测。

不足之处：此方法虽实现APS启动中在线检测，但未考虑带主油泵-射油泵轴承润滑油系统工作特点，对主油泵切换完成后轴承润滑油压低的工况模拟效果不理想；且在一个步序中实现三项联锁检测试验的控制过程过于复杂，也不便于对故障诱因的分析。

综上所述，针对APS启动方式中的带主油泵-射油器的轴承润滑油泵的联锁功能检测，目前需要采用一种即发挥APS启动系统的优势特点(减少人为参与)，又遵循带主油泵-射油器的轴承润滑油系统工作特点的新方法，来弥补现有检测方法的不足。

发明内容：

本发明的目的是针对现有测试技术不足之处，对以APS启动方式为主的带主油泵-射油器的轴承润滑油系统的国产汽轮机组，提出一种APS启动中检测汽机轴承润滑油泵联锁功能的方法，解决和保证了机组APS启动中汽机轴承润滑油系统的可靠性和反事故性。

本发明采用的技术方案为：

一种APS启动中检测汽机轴承润滑油泵联锁功能的方法，包括步骤如下：

a.进行汽机轴承润滑油泵投运步序，APS启动系统中汽机轴承润滑油泵投运步序完成后进入下一步；

b.进行“轴承油压低II值时直流润滑油泵的DCS联锁试验”步序，若检测结果为“联锁功能不正常”(直流润滑油泵联锁启动失败)则在DCS上报警并暂停APS启动系统，检测结果为“联锁功能正常”(直流润滑油泵联锁启动成功)进入下一步；

c.进行APS启动系统中盘车投运步序，完成后进入下一步；

d.进行“轴承油压低II值时直流润滑油泵电气联锁试验”步序，若检测结果为“联锁功能不正常”(直流润滑油泵联锁启动失败)则在DCS上报警并暂停APS启动系统，检测结果为“联锁功能正常”(直流润滑油泵联锁启动成功)则进行下一步；

e.进行APS启动系统汽机挂闸步序；

f.进行APS启动系统中汽轮机定速时主油泵切换步序，完成后进入下一步；

g.进行“轴承油压低I值时交流润滑油泵的DCS联锁试验”步序，若检测结果为“联锁功能不正常”(交流润滑油泵联锁启动失败)则在DCS上报警并暂停APS启动系统，检测结果为“联锁功能正常”(交流润滑油泵联锁启动成功)则进入下一步；

h.APS启动系统的自动准同期步序。

所述步骤a中的汽机轴承润滑油泵投运步序已完成的判断依据：交流润滑油泵运行，直流润滑油泵处于正常备用状态，并且轴承润滑油压力正常(轴承润滑油母管的低I值压力开关和低II值压力开关均建立油压)。

所述步骤b中的检测试验步序是将现有技术程控化，通过APS启动系统程控“轴承润滑油压低II值压力开关(涉及DCS联锁)的泄油试验电磁阀”来实现模拟“轴承润滑油压低II值”工况。

所述步骤c中的盘车投运步序已完成的判断依据：盘车运行，并且汽机转速大于零转速。

所述步骤d中的检测试验步序是将现有技术程控化，通过APS启动系统程控“轴承润滑油压低II值压力开关(涉及电气联锁)的泄油试验电磁阀”来模拟“轴承润滑油压低II值”工况。

所述步骤e中汽机挂闸步序为现有技术。

所述步骤f中的汽轮机定速主油泵切换步序已完成的判断依据：汽轮机转速大于2950rpm，交直流润滑油泵均处于备用状态，并且轴承润滑油压力正常。

所述步骤g中的检测试验步序是将现有技术程控化，通过APS启动系统程控“轴承润滑油压低I值压力开关(涉及DCS联锁)的泄油试验电磁阀”来模拟“轴承润滑油压低I值”工况。

所述步骤h中自动准同期步序为现有技术，其内容：启动自动准同期装置来调节机端电压、频率，及相位捕捉的并网控制过程。

本发明的原理为：将“三项联锁”的检测试验划分为三项检测试验：轴承油压低II值时直流润滑油泵的DCS联锁试验，轴承油压低II值时直流润滑油泵电气联锁试验，轴承油压低I值时交流润滑油泵的DCS联锁试验；根据国产汽轮机组带主油泵-射油器的轴承润滑油系统的工作特点、及机组不同工况对轴承润滑油的要求，以三个步序的形式分别的纳入机组APS启动系统(DCS实现)。具体为：将“轴承油压低II值时直流润滑油泵的DCS联锁试验”步序纳入汽机润滑油泵投运步序和盘车投运步序之间；将“轴承油压低II值时直流润滑油泵电气联锁试验”步序纳入盘车投运步序和汽机挂闸冲转步序之间；将“轴承油压低I值时交流润滑油泵的DCS联锁试验”步序纳入汽机定速主油泵切换步序和自动准同期步序之间。

本发明的APS启动中汽机轴承润滑油泵联锁功能的检测方法有以下优点：

①本发明通过DCS的组态逻辑来程控现有技术的检测仪表和试验设备，实现上具简易性和经济性特点。

②本发明将检测内容分三个步序纳入APS启动系统进行，较好的利用机组APS启动系统的程控特点。

③本发明将“轴承油压低II值时直流润滑油泵的DCS联锁试验”步序纳入汽机润滑油泵投运步序和盘车投运步序之间，较好的保证了盘车启动时直流润滑油泵备用联锁功能的可靠；将“轴承油压低II值时直流润滑油泵电气联锁试验”步序纳入盘车投运步序和汽机挂闸冲转步序之间，较好的保证了汽机挂闸前轴承润滑油系统已具备应对DCS故障工况反事故功能；将“轴承油压低I值时交流润滑油泵的DCS联锁试验”步序纳入汽机定速主油泵切换步序和自动准同期步序之间，较好的解决了现有技术“对主油泵切换完成后轴承润滑油压低的工况模拟效果不理想”的难题；这些优化设置较好的遵循和利用了带主油泵-射油器的轴承润滑油系统工作特点。

④本发明在检测步序中都设有“对检测结果异常时报警及自动暂停APS启动系统”的完善故障处理设计，保障了机组APS启动系统检测时的可控性和安全性。

综上所述，本发明实现了APS启动中带主油泵-射油器的轴承润滑油泵的联锁功能在线检测，并具备自动化、针对性、适用性、安全性的优点，是一种即发挥APS启动系统的优势特点(减少人员参与)，又遵循带主油泵-射油器的轴承润滑油系统工作特点的方法；填补了机组APS启动中检测汽机轴承润滑油泵联锁的方法空白，对机组APS系统设计和发展有很强的指导和借鉴意义。同时，对其他系统在机组APS启动过程中的功能检测也有一定的参考价值。

附图说明：

图1为国产汽轮机主油泵-射油器轴承润滑油系统简图；

图2为本发明方法步序结构流程示意图；

图3为实施例1方案流程图；

其中：1为主油泵；2为轴承润滑油母管；3为润滑油箱；4为滤网；5为冷油器；6为射油器；7为交流润滑油泵；8为交流润滑油泵出口压力开关(PSA)；9为直流润滑油泵；10为直流润滑油泵出口压力开关(PSB)；11为轴承润滑油压低II值开关(PS01，涉及DCS联锁)；12为PS01的泄油试验电磁阀(SV01)；13为轴承润滑油压低II值开关(PS02，涉及电气联锁)；14为PS02的泄油试验电磁阀(SV02)；15为轴承润滑油压低I值开关(PS03，涉及DCS联锁)；16为PS03泄油试验电磁阀(SV03)；17为APS启动系统的润滑油泵投运步序；TEST1为“轴承油压低II值时直流润滑油泵的DCS联锁试验”步序；18为APS启动系统的盘车投运步序；TEST2为“轴承油压低II值时直流润滑油泵电气联锁试验”步序；19为APS启动系统的汽机挂闸冲转步序；20为APS启动系统的定速时主油泵切换步序；TEST3为“轴承油压低I值时交流润滑油泵的DCS联锁试验”步序；21为APS启动系统的自动准同期步序，22为轴承。

具体实施方式：

下面结合附图1和附图2对本发明的APS启动中汽机轴承润滑油泵联锁功能的检测方法作详细的说明。

①用带主油泵-射油器的汽机润滑油系统的涉及联锁的轴承润滑母管油压开关11，13，15及其泄油试验电磁阀12，14，16进行模拟轴承润滑油压低工况，用交直流润滑油泵的出口油压开关8，10判断交直流润滑油泵的运行出力工况。

②以带主油泵-射油器的汽机轴承润滑油系统的工作特点及机组启动中不同阶段对轴承润滑油系统的联锁要求等为依据，将APS启动系统对轴承润滑油系统联锁检测分为三个试验步序(TEST1-TEST3)，并依次纳入APS启动系统。如图2所示，将TEST1步序纳入汽机润滑油泵投运步序17和盘车投运步序18之间，将TEST2步序纳入盘车投运步序18和汽机挂闸冲转步序19之间，将TEST3步序纳入汽机定速时主油泵1切换步序20和自动准同期步序21之间。

③在DCS中APS启动系统设计以下步序控制功能：

a.判断APS启动系统汽机轴承润滑油泵投运步序17已完成。

判断依据：交流润滑油泵7已运行且PSA8建立油压，直流润滑油泵9停止且PSB未建立油压，PS01和PS03建立油压。

b.进行TEST1步序。

TEST1步序内容：SV01励磁25S后失磁→检测直流润滑油泵联锁→停止直流润滑油泵。

c.判断轴承润滑油系统满足盘车投运步序18要求。

所述的盘车投运步序为现有技术，主要涉及“自动投运盘车”的控制过程。

其步序内容：启动顶轴油泵→盘车自动啮合电磁阀励磁→在啮合位后盘车电机运行→盘车自动啮合电磁阀失磁。

判断依据：TEST1步序检测结果为直流润滑油泵具备“轴承润滑压力低II值时，DCS联锁功能”。

d.判断APS启动系统盘车投运步序(18)已完成。

其已完成的判断依据：盘车运行且汽机转速大于零转速。

e.进行TEST2步序。

TEST2步序内容：SV02励磁25S后失磁→检测直流润滑油泵联锁→停止直流润滑油泵。

f.判断轴承润滑油系统满足汽机挂闸冲转步序19要求。

所述的汽轮机挂闸冲转步序为现有技术，主要涉及“汽轮机挂闸开门进汽、暖机、冲转到3000rpm”的控制过程。

其步序内容：汽机挂闸(危急遮断电磁阀复位，安全油压建立)→升速暖机→阀切换→定速3000rpm。

其已完成的判断依据：TEST2步序检测结果为直流润滑油泵具备“轴承润滑压力低II值时，电气联锁功能”。

g.判断APS启动系统主油泵切换步序20已完成。

所述的主油泵切换步序为现有技术，主要指涉及“停止交流润滑油泵切换为主油泵提供轴承润滑油”的控制过程。

其步序内容：汽机定速(3000rpm)→停止交流润滑油泵→自动投入交流润滑油泵联锁。

其已完成的判断依据：汽机转速大于2950rpm，交直流润滑油泵均停止且PS01和PS03均建立油压。

h.进行TEST2步序。

TEST2步序内容：SV03励磁25S后失磁→检测交流润滑油泵联锁→停止交流润滑油泵。

i.判断轴承润滑油系统满足自动准同期步序21要求。

判断依据：TEST3步序检测结果为交流润滑油泵具备“轴承润滑压力低I值时，DCS联启功能”。

④在DCS中设置以下故障处理方案：

a.TEST1检测结果为不具备“轴承油压低II值时，DCS联启直流润滑油泵的功能”时立刻报警，并暂停APS启动系统。

b.TEST2检测结果为不具备“轴承油压低II值时，电气回路联启直流润滑油泵的功能”时立刻报警，并暂停APS启动系统。

c.TEST3检测结果为不具备“轴承油压低I值时，DCS联启交流润滑油泵的功能”时立刻报警，并暂停APS启动系统。

实施例1

某600MW机组按本发明实施技术方案(图3)的进行检测，检测过程方法如下：

机组采用APS方式启动过程中，进行汽机轴承润滑油泵投运步序；

当DCS采集到交流润滑油泵运行且达到出力工况(＞0.9MPa，PSA接点闭合)，直流润滑油泵处于备用状态，且APS启动系统非暂停状态信号时，则开始TEST1检测；

SV01励磁25后失磁；检测直流润滑油泵运行情况；若直流润滑油泵运行且达到出力工况(＞0.85MPa PSB接点闭合)，则延时10秒后停止直流润滑油泵，并给出TEST1检测完成和轴承润滑油系统满足盘车启动要求的判断；否则，立刻向运行人员报警并暂停APS启动系统，待处理好故障诱因，运行人员复位APS启动系统的暂停状态，TEST1检测将重新开始。

待机组APS启动系统进行盘车投运步序；

当DCS采集到交流润滑油泵运行且达到出力工况(＞0.9MPa，PSA接点闭合)，直流润滑油泵处于备用状态，顶轴油系统运行正常信号，盘车运行和TSI零转速信号消失信号时，且APS启动系统未出现暂停，则开始TEST2检测；

SV02励磁25后失磁；检测直流润滑油泵运行情况；若直流润滑油泵运行且达到出力工况(＞0.85MPa，PSB接点闭合)，则延时10秒后停止直流润滑油泵，并给出TEST2检测完成和轴承润滑油系统满足汽机挂闸要求的判断；否则，立刻向运行人员报警并暂停APS启动系统，待处理好故障诱因，运行人员复位APS启动系统的暂停状态，TEST2检测将重新开始。

待机组APS启动系统进行汽机定速时主油泵切换步序；

当DCS采集到交流润滑油泵停止，交直流润滑油泵处于备用状态，汽机转速大于2950rpm信号，且APS启动系统非暂停状态，则开始TEST3检测；

SV03励磁25后失磁；检测直流润滑油泵运行情况；若交流润滑油泵运行且达到出力工况(＞0.9MPa，PSA接点闭合)，则延时10秒后停止交流润滑油泵，并给出TEST3检测完成和轴承润滑油系统满足自动准同期要求的判断；否则，立刻向运行人员报警并暂停APS启动系统，待处理好故障诱因，运行人员复位APS启动系统的暂停状态，TEST3检测将重新开始。

待TEST3检测完成，则APS启动系统汽机轴承润滑油泵联锁功能检测完成，并表明轴承润滑油泵的低油压联锁功能正常，可以进行下一步的同期并网带负荷工作。

下面结合本发明方法在检测轴承润滑油泵联锁故障隐患的成功案例进行阐述。

案例1-“直流润滑油泵动力电源相序接反”为危险源

机组APS启动进行完润滑油泵投运步序，开始TEST1步序，SV01励磁25秒后失磁，直流润滑油泵运行但不出力(出口油压＜0.85MPa，PSB接点未闭合)，DCS立刻报警，并自动暂停APS启动进行。相关人员查找故障诱因，发现直流润滑油泵动力电源相序接反导致直流润滑油泵不出力。待故障消缺完成，运行人员复位APS启动系统的暂停状态，继续开始TEST1步序，SV01励磁25秒后失磁，直流润滑油泵运行且达到出力工况(＞0.85MPa，PSB接点闭合)，10秒后自动停止直流润滑油泵，TEST1检测试验完成，判断出轴承润滑油系统满足盘车投运要求。

有益效果：本发明方法成功的检测出“直流润滑油泵运行但不出力”的故障工况，立刻报警，且自动暂停APS启动系统的故障处理设计，保障了机组设备的安全，使相关人员及时掌握存在故障信息，并给查找故障诱因和消缺工作带来了时机和方便；其中，TEST1检测试验合格为盘车投运允许的必要条件设计，保障了汽机盘车时直流润滑油泵备用的可靠性。

案例2-“串接油压开关接点的直流润滑油泵电气启动回路断线”为危险源

机组APS启动进行完盘车投运步序，开始TEST2步序，SV02励磁25秒后失磁，直流润滑油泵不运行，DCS立刻报警，并自动暂停APS启动进行。相关人员查找故障诱因，发现串接油压开关接点的直流润滑油泵电气启动回路断线导致直流润滑油泵不联启。待故障消缺完成，运行人员复位APS启动系统的暂停状态，继续开始TEST2步序，SV02励磁25秒后失磁，直流润滑油泵运行且达到出力工况(＞0.85MPa，PSB接点闭合)，10秒后自动停止直流润滑油泵，TEST2检测试验完成，判断出轴承润滑油系统满足汽机挂闸要求。

有益效果：本发明方法成功的检测出“直流润滑油泵不联锁启动”的故障隐患，立刻报警，且自动暂停APS启动系统的故障处理设计，使相关人员及时了解存在故障信息，保障了机组设备的安全，并给查找故障诱因和消缺工作带来了时机和方便；其中，TEST2检测合格为汽机挂闸允许的必要条件，保障了汽机挂闸进汽前轴承润滑油系统已具备对DCS故障工况反事故性。

案例3-“DCS中轴承润滑油压低I值测点被强制”为危险源

机组APS启动进行完主油泵切换步序，开始TEST3步序，SV03励磁25秒后失磁，交流润滑油泵不运行，DCS立刻报警，并自动暂停APS启动进行。相关人员查找故障诱因，发现DCS中轴承润滑油压低I值测点被强制为“0”导致交流润滑油泵不联启。待故障消缺完成，运行人员复位APS启动系统的暂停状态，继续开始TEST3步序，SV03励磁25秒后失磁，交流润滑油泵运行且达到出力工况(＞0.9MPa，PSB接点闭合)，10秒后自动停止交流润滑油泵，TEST3检测试验完成，判断出轴承润滑油系统满足自动准同期要求。

有益效果：本发明方法成功的检测出“交流润滑油泵不联锁启动”的故障工况，立刻报警，且自动暂停APS启动系统的故障处理设计，使相关人员及时掌握存在故障信息，保障了机组设备的安全，并给查找故障诱因和消缺工作带来了时机和方便；其中，TEST3检测合格为汽机自动准同期允许进行的必要条件，保障了主油泵不出力时交直流润滑油泵可靠联启的冗余性。

Claims (4)

1.一种APS启动中检测汽机轴承润滑油泵联锁功能的方法，其特征是，包括步骤如下:

a.进行汽机轴承润滑油泵投运步序,APS启动系统中汽机轴承润滑油泵投运步序完成后进入下一步；

b.进行“轴承油压低II值时直流润滑油泵的DCS联锁试验”的检测步序，若检测结果为“联锁功能不正常”即直流润滑油泵联锁启动失败，在DCS上报警并暂停APS启动系统，检测结果为“联锁功能正常”即直流润滑油泵联锁启动成功，进入下一步；

c.进行APS启动系统中盘车投运步序，完成后进入下一步；

d.进行“轴承油压低II值时直流润滑油泵电气联锁试验”的检测步序，若检测结果为“联锁功能不正常”即直流润滑油泵联锁启动失败，则在DCS上报警并暂停APS启动系统，检测结果为“联锁功能正常”即直流润滑油泵联锁启动成功则进行下一步；

e.进行APS启动系统汽机挂闸步序；

f.进行APS启动系统中汽机定速主油泵切换步序，完成后进入下一步；

g.进行“轴承油压低I值时交流润滑油泵的DCS联锁试验”的检测步序,若检测结果为“联锁功能不正常”即交流润滑油泵联锁启动失败，则在DCS上报警并暂停APS启动系统,检测结果为“联锁功能正常”即交流润滑油泵联锁启动成功则进入下一步；

h.APS启动系统的自动准同期步序。

2.根据权利要求1所述的APS启动中检测汽机轴承润滑油泵联锁功能的方法，其特征是，步骤a中的汽机轴承润滑油泵投运步序已完成的判断依据：交流润滑油泵运行，直流润滑油泵处于正常备用状态，并且轴承润滑油压力正常。

3.根据权利要求1所述的APS启动中检测汽机轴承润滑油泵联锁功能的方法，其特征是，步骤c中的盘车投运步序已完成的判断依据：盘车运行，并且汽机转速大于零转速。

4.根据权利要求1所述的APS启动中检测汽机轴承润滑油泵联锁功能的方法，其特征是，步骤f中的汽机定速主油泵切换步序已完成的判断依据：汽机转速大于2950rpm，交直流润滑油泵均处于备用状态，并且轴承润滑油压力正常。

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