CN107273332A - 一种最佳入炉煤热值测算系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种最佳入炉煤热值测算系统,涉及发电技术领域,包括服务器、监测信息SIS系统、SAP系统和计量刷卡系统,所述服务器分别与监测信息SIS系统、SAP系统和计量刷卡系统通信,所述SIS系统用于向服务器提供生产现场参数;所述SAP系统用于向服务器提供入厂煤炭化验信息;所述计量刷卡系统向服务器提供入厂煤炭数量参数,所述服务器根据生产现场参数、入厂煤炭化验信息和入厂煤炭数量参数计算出最佳入炉煤热值。服务器通过从监测信息SIS系统、SAP系统和计量刷卡系统中获取计算所需要的数据,根据植入的内部算法计算出最佳入炉煤热值和对应的最低综合供电成本。
Description
技术领域
本发明涉及煤电技术领域,具体涉及一种最佳入炉煤热值测算系统。
背景技术
火力发电中煤是主要的发电燃料,煤的综合成本是影响火力发电厂生产经营状况的关键问题。影响燃煤综合成本有两个主要因素,一是机组供电煤耗,供电煤耗上升将影响供电成本增加;二是燃煤的采购价格,标煤单价上升将影响供电成本增加。以上两个因素都直接与燃煤的热值密切相关,在发电机组运行状况一定的情况下,入炉煤热值提高机组效率提高,供电煤耗降低,供电成本下降,但燃煤采购成本上升;入炉煤热值降低机组效率下降,供电煤耗上升,但燃煤采购成本下降。如何找到入炉煤热值的最佳点,其对应的供电煤耗和采购成本变化对综合供电成本的影响相互抵消平衡,使综合供电成本达到最低成为各火电发电厂商考虑的核心问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明提供最佳入炉煤热值测算系统,自动、准确计算出入炉煤热值的最佳值,使火电发电厂的综合供电成本达到最低,降低供电成本。
第一方面,本发明提供的最佳入炉煤热值测算系统,包括服务器、监测信息SIS系统、SAP系统和计量刷卡系统,所述服务器分别与监测信息SIS系统、SAP系统和计量刷卡系统通信,所述SIS系统用于向服务器提供生产现场参数;所述SAP系统用于向服务器提供入厂煤炭化验信息;所述计量刷卡系统向服务器提供入厂煤炭数量参数,所述服务器根据生产现场参数、入厂煤炭化验信息和入厂煤炭数量参数计算出最佳入炉煤热值。
可选地,所述生产现场参数包括供电煤耗、入炉煤数量和总入炉煤数量;入厂煤炭化验信息包括入厂煤热值、入炉煤热值和到厂价格,所述入厂煤炭数量参数包括矿名和原煤采购量。
可选地,所述服务器被配置为根据各负荷段入炉煤热值和供电煤耗分别为X坐标、Y坐标绘制成点线图,利用最小二乘法将各负荷段散点拟合为趋势线并找出对应的回归方程式。
可选地,服务器被配置为根据对应的回归方程式计算出各负荷段所占时间的权重进行加权平均得出平均负荷下入炉煤热值与供电煤耗的平均值方程y=A-Bx+Cx2(1),其中,y为供电煤耗,x为入炉煤热值,A、B、C均为正数。
可选地,服务器被配置为采用规划求解的方法得到入厂煤热值与标煤单价的关系。
可选地,服务器被配置为采用规划求解的方法得到入厂煤热值与标煤单价的关系的具体步骤包括:设定约束条件:1)、各矿点原煤采购量之和等于月度实际入炉煤量减去因入炉煤热值增加供电煤耗降低节约的煤量;2)、各矿点采购量满足实际热值要求;3)、设置各矿点限制采购量,令各矿点原煤采购量为xn,n=1,2,.....m,Dmin最低标煤单价;d为实际标煤单价;Y0为当月入炉煤平均热值;Y1表示实际入炉煤热值;Z代表当月实际入炉煤量;L表示由于入炉煤热值变化后由于供电煤耗变化增加或减少的煤量;r为入厂煤热值;p为当月的实际发电量,按月份规划求解公式: 选取5个矿点原煤采购量代入方程(2)、(3)、(4)中,求得L=[(A-BY0+CY0 2)-(A-BY1+CY1 2)]*p,进而计算出Y0、Y1、Z的值;由于采购的煤的入厂煤热值不连续,设定入厂煤热值为连续值,根据连续的入厂煤热值代入(2)、(3)、(4),分别计算出对应的Dmin;根据所述连续的入厂煤热值与对应的标煤单价拟合趋势线图,找出当月入厂煤热值与对应的标煤单价的对应关系。
可选地,所述入厂煤热值与对应的标煤单价拟合趋势线图由2条线段组成,其中一条线段的斜率比另一条线段的斜率小。
可选地,服务器被配置为将所述入厂煤热值与对应的标煤单价拟合趋势线图选择斜率小的线段为有效数据段,得到入厂煤热值与对应的标煤单价的拟合趋势线的线性方程式y’=J+Kx’,其中,y’为标煤单价,x’为入厂煤热值,J、K均为正数。
可选地,服务器被配置为根据所述最佳入炉煤热值计算出月度平均供电煤耗和标煤单价。
本发明的有益效果:
本发明的一种最佳入炉煤热值测算系统,服务器通过从监测信息SIS系统、SAP系统和计量刷卡系统中获取计算所需要的数据,根据植入的内部算法计算出最佳入炉煤热值和对应的最低综合供电成本。本发明用于协调火力发电厂经营管理和生产管理之间的关系,使电厂燃煤成本达到最合理的水平。
服务器被配置为将入厂煤热值与对应标煤单价拟合趋势线,每月的标煤单价与入厂煤热值关系是由两条线段组成的,现有技术用多项式拟合趋势线误差较大,因此改用线性拟合,减小拟合趋势线的误差,使计算更准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本发明一实施例所提供的原理框图;
图2示出了本发明另一实施例所提供的入炉煤低位热值与供电煤耗的拟合曲线图;
图3示出了本发明另一实施例所提供的入炉煤低位热值与机组负荷的等高图;
图4示出了本发明另一实施例所提供的入炉煤热值与标煤单价拟合曲线图;
图5示出了本发明另一实施例所提供的入炉煤热值与标煤单价拟合线性图;
图6示出了本发明另一实施例所提供的入炉煤热值与供电成本的曲线图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,因此只是作为示例,而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是,除非另有说明,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1所示,本发明提供的一种最佳入炉煤热值测算系统,包括服务器1、监测信息SIS系统2、SAP系统3和计量刷卡系统4,所述服务器1分别与监测信息SIS系统2、SAP系统3和计量刷卡系统4通信,所述监测信息SIS系统2用于向服务器1提供生产现场参数;所述SAP系统3用于向服务器1提供入厂煤炭化验信息;所述计量刷卡系统4向服务器1提供入厂煤炭数量参数,所述服务器1根据生产现场参数、入厂煤炭化验信息和入厂煤炭数量参数计算出最佳入炉煤热值。生产现场参数包括供电煤耗、入炉煤数量和总入炉煤数量;入厂煤炭化验信息包括入厂煤热值、入炉煤热值和到厂价格,所述入厂煤炭数量参数包括矿名和原煤采购量。服务器通过从监测信息SIS系统、SAP系统和计量刷卡系统中获取计算所需要的数据,根据植入的内部算法计算出最佳入炉煤热值和对应的最低综合供电成本。本发明用于协调火力发电厂经营管理和生产管理之间的关系,使电厂燃煤成本达到最合理的水平。
服务器1被配置为根据各负荷段入炉煤热值和供电煤耗分别为X坐标、Y坐标绘制成点线图,利用最小二乘法将各负荷段散点拟合为趋势线并找出对应的回归方程式。服务器根据对应的回归方程式计算出各负荷段所占时间的权重进行加权平均得出平均负荷下入炉煤热值与供电煤耗的平均值方程y=A-Bx+Cx2(1),其中,y为供电煤耗,x为入炉煤热值,A、B、C均为正数。
服务器1被配置为采用规划求解的方法得到入厂煤热值与标煤单价的关系。
服务器1被配置为采用规划求解的方法得到入厂煤热值与标煤单价的关系的具体步骤包括:设定约束条件:1)、各矿点原煤采购量之和等于月度实际入炉煤量减去因入炉热值增加供电煤耗降低节约的煤量;2)、各矿点采购量满足实际热值要求;3)、设置各矿点限制采购量,令各矿点原煤采购量为xn,n=1,2,.....m,Dmin最低标煤单价;d为实际标煤单价;Y0为当月入炉煤平均热值;Y1表示实际入炉煤热值;Z代表当月实际入炉煤量;L表示由于入炉煤热值变化后由于供电煤耗变化增加或减少的煤量;r为入厂煤热值;p为当月的实际发电量,按月份规划求解公式: 选取5个矿点原煤采购量代入方程(2)、(3)、(4)中,求得L=[(A-BY0+CY0 2)-(A-BY1+CY1 2)]*p,进而计算出Y0、Y1、Z的值;由于采购的煤的入厂煤热值不连续,设定入厂煤热值为连续值,根据连续的入厂煤热值代入(2)、(3)、(4),分别计算出对应的Dmin;根据所述连续的入厂煤热值与对应的标煤单价拟合趋势线图,找出当月入厂煤热值与对应的标煤单价的对应关系。入厂煤热值与对应的标煤单价拟合趋势线图由2条线段组成,其中一条线段的斜率比另一条线段的斜率小。服务器1将所述入厂煤热值与对应的标煤单价拟合趋势线图选择斜率小的线段为有效数据段,得到入厂煤热值与对应的标煤单价的拟合趋势线的线性方程式y’=J+Kx’,其中,y’为标煤单价,x’为入厂煤热值,J、K均为正数。服务器设定煤场热值损失为零,此时,入厂煤热值等于入炉煤热值,即x=x’,得到y”=y*y’,其中,y”为包括机组损失和燃料采购在内的综合供电总成本,y为供电煤耗,y’为标煤单价,求极小值,得到最佳入炉煤热值和最低单位综合供电成本值。服务器被配置为根据所述最佳入炉煤热值计算出对应的月度平均供电煤耗和标煤单价。
例如:某火电厂3月、4月、5月和6月的燃煤采购价格表如表1、表2、表3、表4所示:
表1 3月份燃煤采购价格
表2 4月份燃煤采购价格
表3 5月份燃煤采购价格
山西潞安环保能源开发股份有限公司 | x1 | 21.77 | 618.00 | 717.18 |
冀中能源集团有限责任公司营销分公司(万年矿) | x2 | 18.84 | 472.00 | 632.95 |
冀中能源集团有限责任公司营销分公司(邯郸局) | x3 | 15.91 | 475.00 | 754.31 |
阳泉煤业(集团)股份有限公司(阳泉站)(新景矿) | x4 | 22.19 | 670.00 | 762.85 |
阳泉煤业(集团)股份有限公司(平定站)(五矿) | x5 | 20.52 | 662.00 | 815.27 |
山西潞安煤炭经销有限责任公司(微子镇) | x6 | 23.03 | 841.50 | 923.28 |
山西煤炭运销集团晋中有限公司(泊里站)(长沟矿) | X7 | 20.93 | 640.00 | 772.41 |
山西煤炭运销集团晋中有限公司(会理站)(长沟矿) | x7 | 20.93 | 640.00 | 772.41 |
昔阳大寨发运站有限责任公司(昔阳站)(川口矿) | x8 | 21.35 | 689.00 | 815.25 |
黎城县国新能源煤炭运销有限公司(水洋站)(马军峪矿) | x9 | 22.40 | 724.50 | 817.19 |
长治市明华煤业有限公司(水洋站)(曙光煤矿) | X9 | 22.40 | 724.50 | 817.19 |
涉县电煤储运站(涉县储运站)(混煤) | x10 | 21.35 | 696.00 | 823.53 |
太原海晋能源有限公司(皇后园站)(长沟矿) | x11 | 20.93 | 689.00 | 831.55 |
邯郸市庚辰物资有限公司(潞城站)(石圪节矿) | x12 | 21.35 | 692.00 | 818.80 |
山西煤炭运销集团长治有限公司(王家裕)(东庄矿) | x13 | 21.35 | 720.00 | 851.93 |
万合集团邯郸华翔运业有限公司(安锐矿) | X14 | 21.98 | 719.00 | 826.44 |
表4 6月份燃煤采购价格
3月、4月、5月、6月的电量、煤量和入炉煤平均热值情况如表5所示:
表5电量、煤量和入炉煤平均热值情况
服务器根据从SIS系统获取无烟煤比例、锅炉反平衡效率、厂用电、汽机效率、发电煤煤耗和供电煤耗,从SAP系统中获取入炉煤低位热值,获取参数具体如表6:
表6试验数据表
服务器1被配置为根据获取的入炉热值与供电煤耗关系拟合趋势线得到图2,根据图2得到各负荷段入炉煤热值与供电煤耗数学关系,图2中,a号线代表350MW的趋势线,b号线代表450MW的趋势线,c号线代表550MW的趋势线,d号线代表660MW的趋势线,v号线代表平均趋势线,各趋势线的方程如下:
负荷为660MW时,y=962.85971-59.17266*x+1.34508*x2 (5);
负荷为550MW时:y=695.94318-31.09483*x+0.61585*x2 (6);
负荷为450MW时:y=1119.91968-75.69961*x+1.79089*x2 (7);
负荷为350MW时:y=12739.90961-1153.40496*x+26.78879*x2 (8);
选取典型负荷段的运行时间及其比例数据,如表7所示,
表7
根据各负荷段所占时间的权重进行加权平均得出平均负荷下入炉煤热值与供电煤耗数学关系:y=4530.5506-390.6488*x+9.0552*x2(9),服务器根据各负荷段、不同入炉煤热值下对应供电煤耗拟合等高线图如图3所示。
服务器被配置为利用规划求解的办法求入厂煤热值与标煤单价的关系的具体步骤包括:设定各矿点原煤采购量为xn,n=1、2、3....15;Y0代表当月入炉煤平均热值;Y1表示实际入炉煤热值;Z代表当月实际入炉煤量;L表示由于入炉煤热值变化后由于供电煤耗变化增加或减少的煤量。根据实际入炉煤热值为Y1时,计算出最低标煤单价Dmin。设定约束条件:①各矿点原煤采购总量之和等于月度实际入炉煤量减去因入炉煤热值增加供电煤耗降低节约的煤量。②各矿点采购量满足实际热值要求。③计划内矿点限制采购量:潞安煤每月4万吨,万年煤每月2.5万吨,阳泉煤最多4万吨;④典型计划外矿点设置采购量限制4万吨。
3月份的数据规划求解公式模型:
MODEL:
x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8+x9+x10+x11+x12+x13+x14+x15=(Z-L) (11);
x1=40000、x2=25000、x5=40000、x9=40000、x10=40000;
L=((4530.5506-390.6488*y0+9.0552*y0 2)-(4530.5506-390.6488*y1+9.00552*y1 2))*711.19(13);
Y0=19.524;
Y1=21.3;
Z=346988;
End
4月份的数据规划求解公式模型:
MODEL:
x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8+x9+x10+x11+x12+x13+x14+x15=(Z-L) (15);
x1=40000、x2=25000、x5=40000、x9=40000、x10=40000;
L=((4530.5506-390.6488*y0+9.0552*y0 2)-(4530.5506-390.6488*y1+9.00552*y1 2))*616.27
(17);
Y0=20.06;
Y1=21.7;
Z=294426;
End
5月份规划求解公式模型:
MODEL:
x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8+x9+x10+x11+x12+x13+x14+x15=(Z-L) (19);
x1=40000、x2=25000、x5=40000、x9=40000、x10=40000;
L=((4530.5506-390.6488*y0+9.0552*y0 2)-(4530.5506-390.6488*y1+9.00552*y1 2))*670.53
(21)
Y0=20.08;
Y1=18.5;
Z=321195;
End
6月份规划求解公式模型:
MODEL:
x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8+x9+x10+x11+x12+x13+x14=(Z-L) (23)
x1=40000、x2=25000、x5=40000、x9=40000、x10=40000;
L=((4530.5506-390.6488*y0+9.0552*y0 2)-(4530.5506-390.6488*y1+9.00552*y1 2))*646.25(25)
Y0=20.034;
Y1=22.5;
Z=311528;
End
服务器被配置为根据以上规划求解公式,由于采购的煤的入厂煤热值不连续,设定入厂煤热值Y1为连续值求最低标煤单价,结果如表8:
表8入厂煤热值与对应的标煤单价
服务器被配置为将以上入厂煤热值与对应标煤单价拟合趋势线,找出数学关系式。每月的标煤单价与入厂煤热值关系是由两条线段组成的,用多项式拟合趋势线误差较大,因此改用线性拟合,如图4所示,y表示标煤单价;x表示入厂煤热值,3号线代表3月趋势,4号线代表4月趋势,5号线代表5月趋势,6号线代表6月趋势。
服务器被配置为将标煤单价快速上升的尾部数据去掉,选取有效数据段,如图5所示,拟合趋势线得回归方程式如下:
3月份:y'=671.36474+5.31483*x' (26);
4月份:y'=562.5556+10.46083*x' (27);
5月份:y'=598.52543+8.35341*x' (28);
6月份:y'=575.79206+9.15662*x' (29)。
假设煤场热值损失为零,入厂煤热值等于入炉煤热值,即x=x’,得到y”=y*y’,其中,y”为包括机组损失和燃料采购在内的综合供电总成本,单位为元/kwh,y为供电煤耗,y’为标煤单价,单位MJ/kg,如图6所示,根据图6所示求解出综合供电总成本的方程如下,3号线代表3月份综合供电总成本方程曲线图,4号线代表4月综合供电总成本方程曲线图,5号线代表5月综合供电总成本方程曲线图,6号线代表6月综合供电总成本方程曲线图:
3月份:
y″=(4530.5506-390.6488*x'+9.0552*x'2)*(671.36474+5.31483*x″)*10-6 (30);
4月份:
y″=(4530.5506-390.6488*x'+9.0552*x'2)*(562.5556+10.46083*x″)*10-6 (31);
5月份:
y″=(4530.5506-390.6488*x'+9.0552*x'2)*(598.52543+8.35341*x″)*10-6 (32);
6月份:
y″=(4530.5506-390.6488*x'+9.0552*x'2)*(575.79206+9.15662*x″)*10-6 (33);
对以上公式求极小值,得最佳入炉煤热值和最低单位综合供电成本:
3月份:x=21.45179MJ/kg;y=0.2493181元/kwh;
4月份:x=21.33678MJ/kg;y=0.2497266元/kwh;
5月份:x=21.38188MJ/kg;y=0.2468534元/kwh;
6月份:x=21.36217MJ/kg;y=0.2450848元/kwh。
在上述热值下对应的月度平均供电煤耗和标煤单价分别是:
3月份:317.4501g/kwh;785.3774元/吨;
4月份:317.8170g/kwh;785.7560元/吨;
5月份:317.6446g/kwh;777.1370元/吨;
6月份:317.7154g/kwh;771.3973元/吨。
通过以上计算,全月平均入炉煤热值控制在21.4MJ/kg时,单位综合供电成本最低。
通过本发明的系统可自动计算出全月平均入炉煤热值最佳值,使火发电厂综合供电成本最低。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种最佳入炉煤热值测算系统,其特征在于:包括服务器、监测信息SIS系统、SAP系统和计量刷卡系统,所述服务器分别与监测信息SIS系统、SAP系统和计量刷卡系统通信,所述SIS系统用于向服务器提供生产现场参数;所述SAP系统用于向服务器提供入厂煤炭化验信息;所述计量刷卡系统向服务器提供入厂煤炭数量参数,所述服务器根据生产现场参数、入厂煤炭化验信息和入厂煤炭数量参数计算出最佳入炉煤热值。
2.如权利要求1所述的最佳入炉煤热值测算系统,其特征在于:所述生产现场参数包括供电煤耗、入炉煤数量和总入炉煤数量;入厂煤炭化验信息包括入厂煤热值、入炉煤热值和到厂价格,所述入厂煤炭数量参数包括矿名和原煤采购量。
3.如权利要求2所述的最佳入炉煤热值测算系统,其特征在于:所述服务器被配置为根据各负荷段入炉煤热值和供电煤耗分别为X坐标、Y坐标绘制成点线图,利用最小二乘法将各负荷段散点拟合为趋势线并找出对应的回归方程式。
4.如权利要求3最佳入炉煤热值测算系统,其特征在于:所述服务器被配置为根据对应的回归方程式计算出各负荷段所占时间的权重进行加权平均得出平均负荷下入炉煤热值与供电煤耗的平均值方程y=A-Bx+Cx2(1),其中,y为供电煤耗,x为入炉煤热值,A、B、C均为正数。
5.如权利要求4所述的最佳入炉煤热值测算系统,其特征在于:服务器被配置为采用规划求解的方法得到入厂煤热值与标煤单价的关系。
6.如权利要求5所述的最佳入炉煤热值测算系统,其特征在于:服务器被配置为采用规划求解的方法得到入厂煤热值与标煤单价的关系的具体步骤包括:设定约束条件:1)、各矿点原煤采购量之和等于月度实际入炉煤量减去因入炉煤热值增加供电煤耗降低节约的煤量;2)、各矿点采购量满足实际热值要求;3)、设置各矿点限制采购量,令各矿点原煤采购量为xn,n=1,2,.....m,Dmin最低标煤单价;d为实际标煤单价;Y0为当月入炉煤平均热值;Y1表示实际入炉煤热值;Z代表当月实际入炉煤量;L表示由于入炉煤热值变化后由于供电煤耗变化增加或减少的煤量;r为入厂煤热值;p为当月的实际发电量,按月份规划求解公式: 选取5个矿点原煤采购量代入方程(2)、(3)、(4)中,求得L=[(A-BY0+CY0 2)-(A-BY1+CY1 2)]*p,进而计算出Y0、Y1、Z的值;由于采购的煤的入厂煤热值不连续,设定入厂煤热值为连续值,根据连续的入厂煤热值代入(2)、(3)、(4),分别计算出对应的Dmin;根据所述连续的入厂煤热值与对应的标煤单价拟合趋势线图,找出当月入厂煤热值与对应的标煤单价的对应关系。
7.如权利要求6所述的最佳入炉煤热值测算系统,其特征在于:所述入厂煤热值与对应的标煤单价拟合趋势线图由2条相连的线段组成,其中一条线段的斜率比另一条线段的斜率小。
8.如权利要求7所述的最佳入炉煤热值测算系统,其特征在于:服务器被配置为选择所述入厂煤热值与对应的标煤单价拟合趋势线图中斜率小的线段为有效数据段,得到入厂煤热值与对应的标煤单价的拟合趋势线的线性方程式y’=J+Kx’,其中,y’为标煤单价,x’为入厂煤热值,J、K均为正数。
9.如权利要求8所述的最佳入炉煤热值测算系统,其特征在于:服务器被配置为设定煤场热值损失为零,此时,入厂煤热值等于入炉煤热值,即x=x’,得到y”=y*y’,其中,y”为包括机组损失和燃料采购在内的综合供电总成本,y为供电煤耗,y’为标煤单价,求极小值得到最佳入炉煤热值和最低综合供电成本值。
10.如权利要求9所述的最佳入炉煤热值测算系统,其特征在于:服务器被配置为根据所述最佳入炉煤热值计算出对应的月度平均供电煤耗和标煤单价。
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