CN107899888A - 一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置 - Google Patents

一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置，包括连接在涂布设备烘箱单元上的减风增浓热风装置和连接在涂布设备涂布头上的气流收集系统，气流收集系统还连接减风增浓热风装置，减风增浓热风装置还连接有蓄热焚烧装置，蓄热焚烧装置连接有余热回收装置，余热回收装置连接有排废烟囱，蓄热焚烧装置还连接排废烟囱，余热回收装置还连接减风增浓热风装置。解决了现有技术中存在的车间环境差以及涂布头废气处理能耗高的问题。

Description

一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置
技术领域
本发明属于精密涂布废气处理设备技术领域，涉及一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置。
背景技术
工业生产中产生的VOCs会在大气中经过复杂的物理化学的反应形成光化学烟雾，形成光化学烟雾是造成雾霾的重要因素。而精密涂布设备在对物料的干燥过程中，产生了大量携带VOCs的废气，在国家大气污染联防联控的总体要求下，各地方在环保部的排放标准下制定了更为严格的地方标准，随着环保督察组的不断监督，精密涂布企业感受到很大的环保压力。
目前常见的精密涂布废气的处理方法有静电吸附法、活性炭吸附法、冷凝法及焚烧法等。其中静电吸附法应用较为广泛，但面临着设备维护检修频繁和排放不达标的困境；而活性炭吸附法也面临失效快更换周期短的问题；冷凝法的设备运行费用高昂，且冷凝处理后的废气依然无法达标排放。焚烧法使用高温将有机物分解为二氧化碳和水，处理后的废气完全达到国家排放标准。然而目前精密涂布企业排放的有机废气普遍具有风量大、浓度低的特点，从而造成焚烧设备容量大、能耗高和投资较大的问题。目前国家环保部门不仅要求工厂废气排放达标，也要求企业改善车间环境，工作场合的空气也要符合环保标准。而实际上精密涂布设备存在车间涂布头附近，气味刺鼻、浓度超标，给生产作业的工人造成了严重的身心伤害。虽然现在有些企业将涂布头用房子隔离起来，安装排废系统将涂布头处废气收集起来排走，涂布头废气风量较大、浓度不够高，存在着处理起来能耗高、投资大的问题。
综上所述，现有的精密涂布废气的处理普遍存在排放不达标、设备检修维护周期短，涂布头附近环境气味刺鼻、浓度超标，涂布头废气处理能耗高、投资大，且传统的干燥热风设备能耗高，二次回风利用率较低，难以达到整体节能降耗、减排增效的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置，解决了现有技术中存在的车间环境差以及涂布头废气处理能耗高的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置，包括连接在涂布设备烘箱单元上的减风增浓热风装置和连接在涂布设备涂布头上的气流收集系统，气流收集系统还连接减风增浓热风装置，减风增浓热风装置还连接有蓄热焚烧装置，蓄热焚烧装置连接有余热回收装置，余热回收装置连接有排废烟囱，蓄热焚烧装置还连接排废烟囱，余热回收装置还连接减风增浓热风装置。
本发明的技术特征还在于，
减风增浓热风装置包括与涂布设备烘箱单元的排废管连接的整机排废总管，整机排废总管一端连接有新风管，整机排废总管另一端连接蓄热焚烧装置。
气流收集系统包括连接在涂布头上的废气收集管，废气收集管另一端连接在新风管靠近整机排废总管的一端。
蓄热焚烧装置为旋转式蓄热焚烧氧化炉，旋转式蓄热焚烧氧化炉的侧壁下方设置有废气接入口，旋转式蓄热焚烧氧化炉的顶部设置有排风口，旋转式蓄热焚烧氧化炉的底部设置有排废口，减风增浓热风装置与废气接入口连接，排风口连接余热回收装置，排废口连接排废烟囱。
余热回收装置为换热器，换热器的顶部设置有进风口，蓄热焚烧装置连接进风口，换热器的底部设置有出风口，出风口与排废烟囱连接，换热器一侧还设置有热介质输送进口，换热器上远离热介质输送进口的一侧还设置有热介质输送出口，热介质输送出口连接减风增浓热风装置，进风口处还设置有电动风阀c。
减风增浓热风装置包括前置烘箱单元和设置在前置烘箱单元后方的后置烘箱单元，前置烘箱单元包括多个并列设置的烘箱单元a，每个烘箱单元a均设置有一个排废风管a，多个烘箱单元a的排废风管a均连接烘箱排废总管a，烘箱排废总管a一端封口，另一端连接整机排废总管，后置烘箱单元包括多个并列设置的烘箱单元b，每个烘箱单元b均设置有一个排废风管b和一个烘箱取风管，每个排废风管b和烘箱取风管均连接烘箱排废总管b，烘箱排废总管b靠近前置烘箱单元的一端连接整机排废总管，烘箱排废总管b另一端连接有新风管，新风管上设置有新风调节阀，废气收集管连接在新风管靠近烘箱排废总管b的一端。
废气收集管上设置有电动风阀a，整机排废总管上设置有电动风阀d。
排风口还通过管道连接排废烟囱，管道靠近排废烟囱的一端还设置有电动风阀b。
烘箱排废总管a上靠近整机排废总管的一端设置有LEL传感器a、负压传感器a和变频排废风机a；
烘箱排废总管b上靠近整机排废总管的一端设置有LEL传感器b、负压传感器b和变频排废风机b。
烘箱单元a包括烘箱a，烘箱a上方设置有混风箱a，混风箱a上设置有新风管a，混风箱a远离新风管a的一侧设置有烘箱风机a，混风箱a下方通过二次回风弯管a与烘箱a连接，排废风管a设置在烘箱a上；
烘箱单元b包括烘箱b，烘箱b上方设置有混风箱b，烘箱取风管连接在混风箱b上方，混风箱b下方通过二次回风弯管b与烘箱b连接，混风箱b一侧设置有烘箱风机b，排废风管b连接在烘箱b上。
本发明的有益效果是：
(1)气流收集系统安装于涂布头装置上方，可以收集涂布头附近高浓度的有机废气，改善车间环境。
(2)减风增浓热风装置充分利用二次回风，并利用从涂布头收集的气流作为新风，能实现减风增浓和节能减排。
(3)蓄热式焚烧装置采用旋转式蓄热焚烧氧化装置，有机废气去除率高、设备整体能耗低及占地面积和投资小。
附图说明
图1是本发明VOCs处理装置的结构示意图；
图2是本发明VOCs处理装置各部件的连接关系图；
图3是本发明减风增浓热风装置的结构示意图；
图4是本发明烘箱单元a的结构示意图；
图5是本发明烘箱单元b的结构示意图。
图中，1.废气收集管，2.新风调节阀，3.新风管，4.整机排废总管，5.废气接入口，6.排风口，7.排废口，8.进风口，9.出风口，10.热介质输送进口，11.热介质输送出口，12.电动风阀a，13.电动风阀b，14.电动风阀c，15.气流收集系统，16.减风增浓热风装置，17.蓄热焚烧装置，18.余热回收装置，19.排废烟囱，20.烘箱单元a，21.烘箱排废总管b，22.烘箱取风管，23.排废风管b，24.LEL传感器b，25.负压传感器b，26.变频排废风机b，27.排废风管a，28.烘箱排废总管a，29.LEL传感器a，30.负压传感器a，31.变频排废风机a，32.排废风机，33.电动风阀d，34，烘箱单元b；
20-1.烘箱a，20-2.混风箱a，20-3.新风管a，20-4.烘箱风机a，20-5.二次回风弯管a；
34-1.烘箱b，34-2.混风箱b，34-3.二次回风弯管b，34-4.烘箱风机b。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置，如图1所示，包括连接在涂布设备烘箱单元上的减风增浓热风装置16和连接在涂布设备涂布头上的气流收集系统15，气流收集系统15还连接减风增浓热风装置16，减风增浓热风装置16还连接有蓄热焚烧装置17，蓄热焚烧装置17连接有余热回收装置18，余热回收装置18连接有排废烟囱19，蓄热焚烧装置17还连接排废烟囱19，余热回收装置18还连接减风增浓热风装置16。
如图2所示，减风增浓热风装置16包括与涂布设备烘箱单元的排废管连接的整机排废总管4，整机排废总管4一端连接有新风管3，整机排废总管4另一端连接蓄热焚烧装置17。
气流收集系统15包括连接在涂布头上的废气收集管1，废气收集管1另一端连接在新风管3靠近整机排废总管4的一端。
蓄热焚烧装置17为旋转式蓄热焚烧氧化炉，旋转式蓄热焚烧氧化炉的侧壁下方设置有废气接入口5，旋转式蓄热焚烧氧化炉的顶部设置有排风口6，旋转式蓄热焚烧氧化炉的底部设置有排废口7，减风增浓热风装置16与废气接入口5连接，排风口6连接余热回收装置18，排废口7连接排废烟囱19。
余热回收装置18为换热器，换热器的顶部设置有进风口8，蓄热焚烧装置17连接进风口8，换热器的底部设置有出风口9，出风口9与排废烟囱19连接，换热器一侧还设置有热介质输送进口10，换热器上远离热介质输送进口10的一侧还设置有热介质输送出口11，热介质输送出口11连接减风增浓热风装置16，进风口8处还设置有电动风阀c14，热介质输送出口11连接烘箱单元，给烘箱单元供热。
如图3所示，减风增浓热风装置16包括前置烘箱单元和设置在前置烘箱单元后方的后置烘箱单元，前置烘箱单元包括多个并列设置的烘箱单元a20，每个烘箱单元a20均设置有一个排废风管a27，多个烘箱单元a的排废风管a27均连接烘箱排废总管a28，烘箱排废总管a28一端封口，另一端连接整机排废总管4，后置烘箱单元包括多个并列设置的烘箱单元b34，每个烘箱单元b34均设置有一个排废风管b23和一个烘箱取风管22，每个排废风管b23和烘箱取风管22均连接烘箱排废总管b21，烘箱排废总管b21靠近前置烘箱单元的一端连接整机排废总管4，烘箱排废总管b21另一端连接有新风管3，新风管3上设置有新风调节阀2，废气收集管1连接在新风管3靠近烘箱排废总管b21的一端。
废气收集管1上设置有电动风阀a12，整机排废总管4上设置有电动风阀d33，废气收集管1上还设置有排废风机32。
排风口6还通过管道连接排废烟囱19，管道靠近排废烟囱19的一端还设置有电动风阀b13。
烘箱排废总管a28上靠近整机排废总管4的一端设置有LEL传感器a29、负压传感器a30和变频排废风机a31；
烘箱排废总管b21上靠近整机排废总管4的一端设置有LEL传感器b24、负压传感器b25和变频排废风机b26。
如图4所示，烘箱单元a20包括烘箱a20-1，烘箱a20上方设置有混风箱a20-2，混风箱a20-2上设置有新风管a20-3，混风箱a20-2远离新风管a20-3的一侧设置有烘箱风机a20-4，混风箱a20-2下方通过二次回风弯管a20-5与烘箱a20-1连接，排废风管a27设置在烘箱a20-1上；
如图5所示，烘箱单元b34包括烘箱b34-1，烘箱b34-1上方设置有混风箱b34-2，烘箱取风管22连接在混风箱b34-2上方，混风箱b34-2下方通过二次回风弯管b34-3与烘箱b34-1连接，混风箱b34-2一侧设置有烘箱风机b34-4，排废风管b23连接在烘箱b34-1上。
本发明配置气流收集系统15用于改善车间环境；配置减风增浓热风装置16实现减少废气流量和增加废气浓度；配置蓄热焚烧装置17，实现有机成分的彻底分解；配置余热回收装置18实现多余热量的回收利用，并给热风装置提供热源。
本发明的气流收集系统15连接在涂布头上方，可以收集涂布头附近高浓度的有机废气，改善车间环境；电动风阀a12的设置，是用于调节涂布头附近废气收集管1的排废量，维持烘箱始终工作在微负压状态下；减风增浓热风装置16充分利用二次回风，并利用气流收集系统15的气流作为新风，能实现减风增浓和节能减排。
本发明在减风增浓热风装置16和蓄热焚烧装置17之间安装有LEL传感器，实时监测浓，方便调试人员设定排废管道负压和电动风阀a12的开度，使得排废浓度始终低于25％LEL，并合理控制精密涂布设备的排废流量；蓄热焚烧装置17采用旋转式蓄热焚烧氧化炉，有机废气去除率高、设备整体能耗低及占地面积和投资小等；蓄热焚烧装置17的排风口6和烟囱19之间安装有电动风阀b13，该风阀为能耐高温达900℃的耐高温风阀，其主要作用在于蓄热焚烧装置17高温报警后作为紧急排废旁通；蓄热焚烧装置17的排风口6和余热回收装置18的进风口8处之间设置电动风阀c14，该风阀为能耐高温达900℃以上的耐高温风阀，用于可以控制该股气流的流量，以控制余热回收的热源总量；另外蓄热焚烧装置17本身配备有天然气燃烧机，可以作为加热系统给整个设备提供热源。
本发明一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置的工作原理为：
(1)气流收集系统
气流收集系统15通过排废风机32将废气收集到废气收集管1中，废气废气收集管1与新风管3靠近烘箱排废总管b21的一端相连，两者之间安装电动风阀a12，电动风阀a12用来调节涂布头废气的排废量，控制涂布头周围的浓度；各涂布烘箱既从烘箱排废总管b21取带浓度的热风，又将干燥后热风排入烘箱排废总管b21，可以收集涂布头附近的高浓度的有机废气，改善车间环境。
(2)减风增浓热风装置
前置烘箱单元的多个烘箱单元a20废气浓度高VOCs浓度较高，将涂布设备前几个烘箱单元a20排废采用并联形式排废，达到减风浓缩的目的，通过烘箱排废总管a28、LEL传感器a29、负压传感器a30、变频排废风机a31，根据负压传感器a30的压力值来调节变频排废风机a31的频率使烘箱达到微负压状态，通过LEL传感器a29的检测结果，配合调节个管道的流量，将前置烘箱单元的多个烘箱单元a20在烘箱排废总管a28内的排废总浓度控制在25％LEL以下，保证生产安全。
由于涂布设备的后置烘箱单元废气VOCs浓度较低，将涂布设备后置烘箱单元的烘箱单元b34改造为排废及进风串并联式的热风，即就是排废风管b23和烘箱取风管22均连接烘箱排废总管b21，再通过安装LEL传感器b24、负压传感器b25、变频排废风机b26，涂布烘箱热风的进排风口均接入烘箱排废总管b21，涂布烘箱既从烘箱排废总管b21取带浓度的热风，又将干燥后热风排入烘箱排废总管b21，达到减风增浓的目的；根据负压传感器b125检测的压力来调节变频排废风机b26的频率，使烘箱达到微负压状态；通过LEL传感器b24的检测结果，通过调节电动风阀a12和新风调节阀2分别调节排废量、新风量的大小，将后置烘箱单元的多个烘箱单元b34的排废总浓度始终控制在25％LEL以下，保证生产安全。
在新风管3上设置有新风调节阀2，用来控制后置烘箱单元总的新风量，根据工艺实际情况调节后置烘箱单元新风量的大小，避免吸入新风过多、稀释了废气浓度并；避免吸入新风过少，废气浓度过高；在整机排废总管(4)上设置有电动风阀d33并与涂布设备主机联动，涂布设备开机时电动风阀d33打开，涂布设备关机时电动风阀d33关闭，避免该涂布设备未开机时，该涂布设备没有浓度的VOCs废气稀释其他涂布设备VOCs废气的浓度，从而造成废气进入VOCs处理设备时浓度过低。
减风增浓热风装置16通过前置和后置烘箱单元的设置，在不降低精密涂布设备干燥性能和不影响精密涂布制品溶剂残留量的前提下，可以显著地减少精密涂布机的总排废量；在涂布量和精密涂布工艺不变的情况下，即有机溶剂消耗量不变的情况下，显著提升排废浓度，降低排废总风量。当排废浓度达到1.5～2g/m3，蓄热焚烧装置17即可维持自运行状态，不再需要额外消耗天然气。而排废量的减少即意味着带温度的气体总量的减少，也就意味着整机能耗的减少，从而达到节能目的。
(3)蓄热焚烧装置
从减风增浓热风装置排出的废气后进入蓄热焚烧装置，蓄热焚烧装置(RTO)即利用热力氧化作用，进行废气处理，将燃烧室温度提高到800℃左右，VOCs废气的有机分子经过1s的滞留时间被完全氧化为水和二氧化碳。所谓蓄热式燃烧是指VOCs废气在进入燃烧室前，经过吸热后的蓄热砖升温到700℃左右；700℃的废气进入800℃的燃烧室进一步升温后高温氧化，氧化释放热进一步维持燃烧室的能量平衡；焚烧后800℃的净化废气再经过冷却后的蓄热砖进行放热，最终排废温度比进RTO前的废气温度高20℃左右。蓄热砖周期性的进行吸热和放热的作用完成废气的预热和降温作用，相应的气体分配阀周期性的切换处理前和处理后的废气以及吹扫气体的通道。目前蓄热焚烧装置分为2室、3室和旋转式RTO，综合占地面积、管道压力波动、热效率、有机废气处理效率及设备投资和运营成本，旋转式RTO具有压倒性的优势，本发明采用旋转式蓄热焚烧氧化炉。
旋转式蓄热焚烧装置核心结构由燃烧室、蓄热室以及气体分配室和旋转阀组成。RTO炉体上部燃烧室装有天然气燃烧机，VOCs废气在燃烧室内完成进一步升温并氧化；RTO炉体中间部分为蓄热室，蓄热室由蜂窝状的蓄热陶瓷砖垒砌而成，使用隔板将圆柱状的蓄热室分为12个扇面，各个扇面形成独立气体通道；RTO炉体下部为气体分配室和旋转阀，气体分配室为圆锥体，通过隔板将其分为12个气体通道并作为定子保持不动，分配室的12个气体通道与蓄热室的12个扇面相连接；而旋转阀为5区气体分配室提供处理前废气、1区气体分配室提供吹扫气体、5区气体分配室提供处理后废气，以及1区静止区。气体分配室的12个区交替工作在进气状态、吹扫状态、排气状态和静止状态；12个蓄热扇面交替工作在放热状态、吹扫状态、蓄热状态和静止状态，一个周期内每个区在4个工作状态下的工作时间比为5:1:5:1。由于各个状态始终处于连续的切换状态，因此车间排废管道的压力波动只有±25Pa，此外旋转式蓄热焚烧RTO设备还具有结构紧凑、占地面积小、能耗低、有机废气处理效率高等优点。
(4)余热回收装置
经过蓄热焚烧装置废气处理气体进入余热回收装置进行余热回收，回收的余热又传递给蓄热焚烧装置，其中余热回收的方式有气-水换热器提供热水、气-气换热器提供热风、气-导热油换热器提供导热油以及蒸汽发生器提供蒸汽，具体余热回收方式根据精密涂布厂家工艺而定。

Claims (10)

1.一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置，其特征在于，包括连接在涂布设备烘箱单元上的减风增浓热风装置(16)和连接在涂布设备涂布头上的气流收集系统(15)，所述气流收集系统(15)还连接所述减风增浓热风装置(16)，所述减风增浓热风装置(16)还连接有蓄热焚烧装置(17)，所述蓄热焚烧装置(17)连接有余热回收装置(18)，所述余热回收装置(18)连接有排废烟囱(19)，所述蓄热焚烧装置(17)还连接所述排废烟囱(19)，所述余热回收装置(18)还连接所述减风增浓热风装置(16)。
2.根据权利要求1所述的一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置，其特征在于，所述减风增浓热风装置(16)包括与涂布设备烘箱单元的排废管连接的整机排废总管(4)，所述整机排废总管(4)一端连接有新风管(3)，所述整机排废总管(4)另一端连接所述蓄热焚烧装置(17)。
3.根据权利要求2所述的一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置，其特征在于，所述气流收集系统(15)包括连接在涂布头上的废气收集管(1)，所述废气收集管(1)另一端连接在新风管(3)靠近整机排废总管(4)的一端。
4.根据权利要求1所述的一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置，其特征在于，所述蓄热焚烧装置(17)为旋转式蓄热焚烧氧化炉，所述旋转式蓄热焚烧氧化炉的侧壁下方设置有废气接入口(5)，旋转式蓄热焚烧氧化炉的顶部设置有排风口(6)，所述旋转式蓄热焚烧氧化炉的底部设置有排废口(7)，所述减风增浓热风装置(16)与废气接入口(5)连接，所述排风口(6)连接余热回收装置(18)，所述排废口(7)连接所述排废烟囱(19)。
5.根据权利要求1所述的一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置，其特征在于，所述余热回收装置(18)为换热器，所述换热器的顶部设置有进风口(8)，所述蓄热焚烧装置(17)连接所述进风口(8)，所述换热器的底部设置有出风口(9)，所述出风口(9)与排废烟囱(19)连接，所述换热器一侧还设置有热介质输送进口(10)，所述换热器上远离热介质输送进口(10)的一侧还设置有热介质输送出口(11)，所述热介质输送出口(11)连接减风增浓热风装置(16)，进风口(8)处还设置有电动风阀c(14)。
6.根据权利要求3所述一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置，其特征在于，所述减风增浓热风装置(16)包括前置烘箱单元和设置在前置烘箱单元后方的后置烘箱单元，所述前置烘箱单元包括多个并列设置的烘箱单元a(20)，每个烘箱单元a(20)均设置有一个排废风管a(27)，多个烘箱单元a(20)的排废风管a(27)均连接烘箱排废总管a(28)，烘箱排废总管a(28)一端封口，另一端连接整机排废总管(4)，后置烘箱单元包括多个并列设置的烘箱单元b(34)，每个烘箱单元b(34)均设置有一个排废风管b(23)和一个烘箱取风管(22)，每个排废风管b(23)和烘箱取风管(22)均连接烘箱排废总管b(21)，烘箱排废总管b(21)靠近前置烘箱单元的一端连接整机排废总管(4)，烘箱排废总管b(21)另一端连接有新风管(3)，新风管(3)上设置有新风调节阀(2)，废气收集管(1)连接在新风管(3)靠近烘箱排废总管b(21)的一端。
7.根据权利要求3所述的一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置，其特征在于，废气收集管(1)上设置有电动风阀a(12)，整机排废总管(4)上设置有电动风阀d(33)。
8.根据权利要求4所述的一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置，其特征在于，所述排风口(6)还通过管道连接所述排废烟囱(19)，所述管道靠近排废烟囱(19)的一端还设置有电动风阀b(13)。
9.根据权利要求6所述一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置，其特征在于，所述烘箱排废总管a(28)上靠近整机排废总管(4)的一端设置有LEL传感器a(29)、负压传感器a(30)和变频排废风机a(31)；
烘箱排废总管b(21)上靠近整机排废总管(4)的一端设置有LEL传感器b(24)、负压传感器b(25)和变频排废风机b(26)。
10.根据权利要求6所述的一种用于精密涂布设备的VOCs处理装置，其特征在于，所述烘箱单元a(20)包括烘箱a(20-1)，烘箱a(20)上方设置有混风箱a(20-2)，混风箱a(20-2)上设置有新风管a(20-3)，混风箱a(20-2)远离新风管a(20-3)的一侧设置有烘箱风机a(20-4)，混风箱a(20-2)下方通过二次回风弯管a(20-5)与烘箱a(20-1)连接，排废风管a(27)设置在烘箱a(20-1)上；
所述烘箱单元b(34)包括烘箱b(34-1)，烘箱b(34-1)上方设置有混风箱b(34-2)，烘箱取风管(22)连接在混风箱b(34-2)上方，混风箱b(34-2)下方通过二次回风弯管b(34-3)与烘箱b(34-1)连接，混风箱b(34-2)一侧设置有烘箱风机b(34-4)，排废风管b(23)连接在烘箱b(34-1)上。
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