CN104895777A - 一种确定压缩机动态机械效率的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种确定压缩机动态机械效率的方法及装置,所述方法包括:根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的压力比εc、多变效率ηpoc、轴功率Nc;根据公式hpoc=(εc-1)RTs计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变能头hpoc;根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变功率Npoc;根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的总耗功率Ntoc;根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的机械效率ηm;其中,所述c的取值为自然数,所述m的取值为自然数,所述ρ为所述进气流量Qc的密度;如此,可以使得所述压缩机的机械效率由定值转变为动态值,减小所述压缩机变工况的轴功率的误差,进而确保可以更加精确地对压缩机的运行状态进行调整,使所述压缩机达到最大功耗。
Description
技术领域
本发明属于油气生产技术领域,尤其涉及一种确定压缩机动态机械效率的方法及装置。
背景技术
由于油气田天然气生产的特性,天然气管网的压力和温度经常发生变化,使得压缩机经常处于变工况的运行状态。当现场工况变化时需要进行变工况计算,进而对压缩机的运行状态进行调整,以使压缩机可以达到最大功效,降低能耗。
在对压缩机进行变工况计算中,机械效率是影响压缩机消耗功率的重要参数之一。现有技术中,在工况发生变化后的轴功率换算时,通常是根据压缩机的传动方式、轴承、轴端密封形式以及其它机械因素先选取压缩机的机械效率值,在该机械效率值的基础上对轴功率进行换算。但该方式中得到的机械效率值只考虑了压缩机的机械损失而没有考虑流动损失、内部泄露损失与轮阻损失等内部损失,使得轴功率的计算产生误差,并间接影响到排气温度的计算。
同时因为原始及运行资料有限,不同工况性能的计算中,在根据多变能头确定所述压缩机的轴功率时,往往选取在压缩机设计条件下的压力和温度来计算机械效率,并以此机械效率进行变工况轴功率的计算。而由于不同工况下压缩机的负荷不同,机械效率也会有所差别,因此,这种在机械效率为定值的基础上进行变工况轴功率的计算也是不精确的。
因此,目前亟需一种压缩机动态机械效率的确定方法确定所述压缩机在不同工况下的机械效率,使得变工况轴功率的计算更加精确,进而确保所述压缩机在工作时可以达到最大功耗。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种确定压缩机动态机械效率的方法及装置,用于解决现有技术中,在对所述压缩机进行变工况计算时,以机械效率为定值的基础上进行变工况轴功率的计算,导致轴功率不精确的技术问题。
本发明提供一种确定压缩机动态机械效率的方法,所述方法包括:
根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的压力比εc、多变效率ηpoc、轴功率Nc;
根据公式hpoc=(εc-1)RTs计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变能头hpoc;
根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变功率Npoc;
根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的总耗功率Ntoc;
根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的机械效率ηm;其中,所述c的取值为自然数,所述m的取值为自然数,所述ρ为所述进气流量Qc的密度。
上述方案中,所述压缩机的原始性能曲线包括:第一性能曲线,第二性能曲线及第三性能曲线;其中,
所述第一性能曲线为所述压缩机进气流量Qc与所述压力比εc之间的第一坐标关系曲线;
所述第二性能曲线为所述压缩机进气流量Qc与所述多变效率ηpoc之间的第二坐标关系曲线;
所述第三性能曲线为所述压缩机进气流量Qc与所述轴功率Nc之间的第三坐标关系曲线。
上述方案中,根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的压力比εc包括:
根据所述第一坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的压力比εc的值。
上述方案中,根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的多变效率ηpoc包括:
根据所述第二坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的多变效率ηpoc的值。
上述方案中,根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的轴功率Nc包括:
根据所述第三坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的轴功率Nc的值。
本发明还提供了一种确定压缩机动态机械效率的装置,所述装置包括:
第一确定模块,所述第一确定模块用于根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的压力比εc;
第二确定模块,所述第二确定模块用于根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的多变效率ηpoc;
第三确定模块,所述第三确定模块用于根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的轴功率Nc;
第一计算模块,所述第一计算模块用于根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变能头hpoc;
第二计算模块,所述第二计算模块用于根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变功率Npoc;
第三计算模块,所述第三计算模块用于根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的总耗功率Ntoc;
第四计算模块,所述第四计算模块用于根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的机械效率ηm;其中,所述c的取值为自然数,所述m的取值为自然数,所述ρ为所述进气流量Qc的密度。
上述方案中,所述压缩机的原始性能曲线包括:第一性能曲线,第二性能曲线及第三性能曲线;其中,
所述第一性能曲线为所述压缩机进气流量Qc与所述压力比εc之间的第一坐标关系曲线;
所述第二性能曲线为所述压缩机进气流量Qc与所述多变效率ηpoc之间的第二坐标关系曲线;
所述第三性能曲线为所述压缩机进气流量Qc与所述轴功率Nc之间的第三坐标关系曲线。
上述方案中,所述第一确定模块具体用于:
根据所述第一坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的压力比εc的值。
上述方案中,所述第二确定模块具体用于:
根据所述第二坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的多变效率ηpoc的值。
上述方案中,所述第三确定模块具体用于:
根据所述第三坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的轴功率Nc的值。
本发明提供了一种压缩机动态机械效率的确定方法及装置,所述方法包括:根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的压力比εc、多变效率ηpoc、轴功率Nc;根据公式hpoc=(εc-1)RTs计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变能头hpoc;根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变功率Npoc;根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的总耗功率Ntoc;根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的机械效率ηm;其中,所述c的取值为自然数,所述m的取值为自然数,所述ρ为所述进气流量Qc的密度;如此,可以利用所述压缩机原始性能曲线中的数据,在不同的工况条件下确定不同的机械效率,使得所述压缩机的机械效率由定值转变为动态值,减小所述压缩机变工况的轴功率的误差,进而确保可以更加精确地对压缩机的运行状态进行调整,使所述压缩机达到最大功耗。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的确定压缩机动态机械效率的方法流程示意图;
图2为本发明实施例二提供的确定压缩机动态机械效率的装置结构示意图。
具体实施方式
为了可以在不同的工况条件下确定不同的机械效率,使得所述压缩机的机械效率由定值转变为动态值,减小所述压缩机变工况的轴功率的误差,使所述压缩机达到最大功耗;本发明提供了一种确定压缩机动态机械效率的方法及装置,所述方法包括:根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的压力比εc、多变效率ηpoc、轴功率Nc;根据公式hpoc=(εc-1)RTs计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变能头hpoc;根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变功率Npoc;根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的总耗功率Ntoc;根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的机械效率ηm;其中,所述c的取值为自然数,所述m的取值为自然数,所述ρ为所述进气流量Qc的密度。
下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
实施例一
本实施例提供一种确定压缩机动态机械效率的方法,如图1所示,所述方法包括以下几个步骤:
步骤110,根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的压力比εc、多变效率ηpoc、轴功率Nc。
本步骤中,所述压缩机的原始性能曲线包括:第一性能曲线,第二性能曲线及第三性能曲线;其中,
所述第一性能曲线为在进气状态一定、转速不变的情况下所述压缩机进气流量Qc与所述压力比εc之间的第一坐标关系曲线;当进气流量Qc已知时,可以通过第一坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的所述压力比εc的值。
所述第二性能曲线为在进气状态一定、转速不变的情况下所述压缩机进气流量Qc与所述多变效率ηpoc之间的第二坐标关系曲线;当进气流量Qc已知时,可以通过第二坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的多变效率ηpoc的值。
所述第三性能曲线为在进气状态一定、转速不变的情况下所述压缩机进气流量Qc与所述轴功率Nc之间的第三坐标关系曲线。当进气流量Qc已知时,可以通过第三坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的轴功率Nc的值。
这里,所述c的取值为自然数。
当c的取值为1时,即可确定所述压缩机进气流量Q1下对应的第一压力比ε1的值,第一多变效率ηpo1的值以及第一轴功率N1的值。同样地,当c的取值为2~n时,按照同样的方法可分别确定出第二压缩机进气流量Q2下对应的第二压力比ε2以及第n压缩机进气流量Qn下对应的第n压力比εn;确定出第二压缩机进气流量Q2下对应的第二多变效率ηpo2的值以及第n压缩机进气流量Qn下对应的第n多变效率ηpon的值;确定出第二压缩机进气流量Q2下对应的第二轴功率N2的值以及第n压缩机进气流量Qn下对应的第n轴功率Nn的值。
步骤111,根据公式hpoc=(εc-1)RTs计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变能头hpoc。
本步骤中,当确定出所述压缩机进气流量Qc下对应的压力比εc的值后,根据公式(1)计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变能头hpoc。
hpoc=(εc-1)RTs (1)
其中,所述R为气体常数,所述Ts为所述压缩机的进气温度。
这里,比如c的取值为1时,即可根据公式(2)计算第一压缩机进气流量Q1下对应的第一多变能头hpo1。
hpo1=(ε1-1)RTs (2)
同样地,当c的取值为2~n时,按照同样的方法可分别计算出第二压缩机进气流量Q2下对应的第二多变能头hpo2;以及第n压缩机进气流量Qn下对应的第n多变能头hpon。其中,n为自然数。
步骤112,根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变功率Npoc。
本步骤中,当根据公式(1)确定出所述压缩机进气流量Qc下对应的多变能头hpoc的值后,根据公式(3)计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变功率Npoc。
其中,所述ρ为所述进气流量Qc的密度。
这里,比如c的取值为1时,可根据公式(4)计算第一进气流量Q1下的第一多变功率Npo1。
同样地,当c的取值为2~n时,按照同样的方法可分别计算出第二压缩机进气流量Q2下对应的第二多变功率Npo2;以及第n压缩机进气流量Qn下对应的第n多变功率Npon。
步骤113,根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的总耗功率Ntoc。
本步骤中,当根据公式(3)计算出压缩机对应进气流量Qc下的多变功率Npoc后,可根据公式(5)计算压缩机对应进气流量Qc下的总耗功率Ntoc。
这里,比如c的取值为1时,可根据公式(6)计算第一进气流量Q1下的第一总耗功率Nto1。
同样地,当c的取值为2~n时,按照同样的方法可分别计算出第二压缩机进气流量Q2下对应的第二总耗功率Nto2;以及第n压缩机进气流量Qn下对应的第n总耗功率Nton。
步骤114,根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的机械效率ηm。
本步骤中,当根据公式(5)计算出压缩机对应进气流量Qc下的总耗功率Ntoc后,可根据公式(7)计算出所述压缩机对应进气流量Qc下的机械效率ηm。
这里,所述m为自然数,比如当c的取值为1时,可根据公式(8)计算第一进气流量Q1下的第一机械效率η1。
同样地,当c的取值为2~n时,按照同样的方法可分别计算出第二压缩机进气流量Q2下对应的第二机械效率η2;以及第n压缩机进气流量Qn下对应的第n机械效率ηn。
这样,在不同的进气流量Qc下就有不同的机械效率ηm,因此在工况变化导致多变功率Npoc变化时,也可以得到随多变功率Npoc变化的机械效率ηm,所述机械效率ηm由定值变为动态值,进而使得变工况轴功率的计算更加精确。
本实施例提供的压缩机动态机械效率的确定方法,避免了传统的压缩机进行变工况计算时,利用多变效率代替整机效率以及以定值机械效率作为不同工况下的机械效率所导致的轴功率计算误差大的问题,进而不能精确地根据工况变化对压缩机性能进行调整,使压缩机达到最大功耗。
实施例二
相应于实施例一,本实施例还提供了一种确定压缩机动态机械效率的装置,如图2所示,所述装置包括:第一确定模块21、第二确定模块22、第三确定模块23、第一计算模块24、第二计算模块25、第三计算模块26以及第四计算模块27;其中,
所述第一确定模块21用于根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的压力比εc;所述第二确定模块22用于根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的多变效率ηpoc;所述第三确定模块23用于根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的轴功率Nc.
具体地,所述压缩机的原始性能曲线包括:第一性能曲线,第二性能曲线及第三性能曲线;所述第一性能曲线为在进气状态一定、转速不变的情况下所述压缩机进气流量Qc与所述压力比εc之间的第一坐标关系曲线;当进气流量Qc已知时,所述第一确定模块21可以通过第一坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的所述压力比εc的值。
所述第二性能曲线为在进气状态一定、转速不变的情况下所述压缩机进气流量Qc与所述多变效率ηpoc之间的第二坐标关系曲线;当进气流量Qc已知时,所述第二确定模块22可以通过第二坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的多变效率ηpoc的值。
所述第三性能曲线为在进气状态一定、转速不变的情况下所述压缩机进气流量Qc与所述轴功率Nc之间的第三坐标关系曲线。当进气流量Qc已知时,所述第三确定模块23可以通过第三坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的轴功率Nc的值。
这里,所述c的取值为自然数。
当c的取值为1时,所述第一确定模块21即可确定所述压缩机进气流量Q1下对应的第一压力比ε1的值。同样地,当c的取值为2~n时,所述第一确定模块21可分别确定出第二压缩机进气流量Q2下对应的第二压力比ε2以及第n压缩机进气流量Qn下对应的第n压力比εn。
同样,当c的取值为1时,所述第二确定模块22即可确定所述压缩机进气流量Q1下对应的第一多变效率ηpo1的值;当c的取值为2~n时,所述第二确定模块22可分别确定出第二压缩机进气流量Q2下对应的第二多变效率ηpo2的值以及第n压缩机进气流量Qn下对应的第n多变效率ηpon的值。
同样,当c的取值为1时,所述第三确定模块23即可确定所述压缩机进气流量Q1下对应的第一轴功率N1的值;当c的取值为2~n时,所述第三确定模块23可分别确定出第二压缩机进气流量Q2下对应的第二轴功率N2的值以及第n压缩机进气流量Qn下对应的第n轴功率Nn的值。
这里,当第一确定模块21确定出所述压缩机进气流量Qc下对应的压力比εc的值后,所述第一计算模块24用于根据公式(1)计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变能头hpoc;
hpoc=(εc-1)RTs (1)
其中,所述R为气体常数,所述Ts为所述压缩机的进气温度。
这里,比如c的取值为1时,所述第一计算模块24即可根据公式(2)计算第一压缩机进气流量Q1下对应的第一多变能头hpo1。
hpo1=(ε1-1)RTs (2)
同样地,当c的取值为2~n时,所述第一计算模块24可分别计算出第二压缩机进气流量Q2下对应的第二多变能头hpo2;以及第n压缩机进气流量Qn下对应的第n多变能头hpon。其中,n为自然数。
进一步地,当所述第一计算模块24计算出所述压缩机进气流量Qc下对应的多变能头hpoc的值后,第二计算模块25用于根据公式(3)计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变功率Npoc。
其中,所述ρ为所述进气流量Qc的密度。
这里,比如c的取值为1时,第二计算模块25可根据公式(4)计算第一进气流量Q1下的第一多变功率Npo1。
同样地,当c的取值为2~n时,第二计算模块25可分别计算出第二压缩机进气流量Q2下对应的第二多变功率Npo2;以及第n压缩机进气流量Qn下对应的第n多变功率Npon。
当所述第二计算模块25计算出所述压缩机对应进气流量Qc下的多变功率Npoc后,所述第三计算模块26用于根据公式(5)计算所述压缩机对应进气流量Qc下的总耗功率Ntoc;
这里,比如c的取值为1时,所述第三计算模块26可根据公式(6)计算第一进气流量Q1下的第一总耗功率Nto1。
同样地,当c的取值为2~n时,所述第三计算模块26可分别计算出第二压缩机进气流量Q2下对应的第二总耗功率Nto2;以及第n压缩机进气流量Qn下对应的第n总耗功率Nton。
当所述第三计算模块26所述压缩机对应进气流量Qc下的总耗功率Ntoc后;所述第四计算模块27用于根据公式(7)计算所述压缩机对应进气流量Qc下的机械效率ηm;
这里,所述m的取值为自然数,比如c的取值为1时,所述第四计算模块27可根据公式(8)计算第一进气流量Q1下的第一机械效率η1。
同样地,当c的取值为2~n时,所述第四计算模块27可分别计算出第二压缩机进气流量Q2下对应的第二机械效率η2;以及第n压缩机进气流量Qn下对应的第n机械效率ηn。
这样,在不同的进气流量Qc下就可计算出不同的机械效率ηm,因此在工况变化导致多变功率Npoc变化时,也可以得到随多变功率Npoc变化的机械效率ηm,所述机械效率ηm由定值变为动态值,进而使得变工况轴功率的计算更加精确。
实际应用时,所述第一确定模块21、第二确定模块22、第三确定模块23、第一计算模块24、第二计算模块25、第三计算模块26以及第四计算模块27可由该装置中的中央处理器(CPU,Central Processing Unit)、数字信号处理器(DSP,Digtal Signal Processor)、可编程逻辑阵列(FPGA,Field ProgrammableGate Array)实现。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种确定压缩机动态机械效率的方法,其特征在于,所述方法包括:
根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的压力比εc、多变效率ηpoc、轴功率Nc;
根据公式hpoc=(εc-1)RTs计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变能头hpoc;
根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变功率Npoc;
根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的总耗功率Ntoc;
根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的机械效率ηm;其中,所述c的取值为自然数,所述m的取值为自然数,所述ρ为所述进气流量Qc的密度。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述压缩机的原始性能曲线包括:第一性能曲线,第二性能曲线及第三性能曲线;其中,
所述第一性能曲线为所述压缩机进气流量Qc与所述压力比εc之间的第一坐标关系曲线;
所述第二性能曲线为所述压缩机进气流量Qc与所述多变效率ηpoc之间的第二坐标关系曲线;
所述第三性能曲线为所述压缩机进气流量Qc与所述轴功率Nc之间的第三坐标关系曲线。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的压力比εc包括:
根据所述第一坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的压力比εc的值。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的多变效率ηpoc包括:
根据所述第二坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的多变效率ηpoc的值。
5.如权利要求2所述的方法,其特征在于,根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的轴功率Nc包括:
根据所述第三坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的轴功率Nc的值。
6.一种确定压缩机动态机械效率的装置,其特征在于,所述装置包括:
第一确定模块,所述第一确定模块用于根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的压力比εc;
第二确定模块,所述第二确定模块用于根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的多变效率ηpoc;
第三确定模块,所述第三确定模块用于根据所述压缩机的原始性能曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的轴功率Nc;
第一计算模块,所述第一计算模块用于根据公式hpoc=(εc-1)RTs计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变能头hpoc;
第二计算模块,所述第二计算模块用于根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的多变功率Npoc;
第三计算模块,所述第三计算模块用于根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的总耗功率Ntoc;
第四计算模块,所述第四计算模块用于根据公式计算所述压缩机对应进气流量Qc下的机械效率ηm;其中,所述c的取值为自然数,所述m的取值为自然数,所述ρ为所述进气流量Qc的密度。
7.如权利要求6所述的装置,其特征在于,所述压缩机的原始性能曲线包括:第一性能曲线,第二性能曲线及第三性能曲线;其中,
所述第一性能曲线为所述压缩机进气流量Qc与所述压力比εc之间的第一坐标关系曲线;
所述第二性能曲线为所述压缩机进气流量Qc与所述多变效率ηpoc之间的第二坐标关系曲线;
所述第三性能曲线为所述压缩机进气流量Qc与所述轴功率Nc之间的第三坐标关系曲线。
8.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述第一确定模块具体用于:
根据所述第一坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的压力比εc的值。
9.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述第二确定模块具体用于:
根据所述第二坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的多变效率ηpoc的值。
10.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述第三确定模块具体用于:
根据所述第三坐标关系曲线确定所述压缩机进气流量Qc下对应的轴功率Nc的值。
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2015
- 2015-05-11 CN CN201510236528.3A patent/CN104895777B/zh active Active
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