CN109174463B - 用于氧化煤煤泥浮选的捕收剂以及制备方法、浮选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于氧化煤煤泥浮选的捕收剂以及制备方法、浮选方法，属于煤泥浮选技术领域，解决了氧化煤煤泥浮选的药剂消耗和浮选成本高、分选效率低的问题。捕收剂包括C10～C22烃类油和促进剂，促进剂包括环氧二乙烷和C7～C9芳香醚；组成按质量百分比为C10～C22烃类油75‑80％、环氧二乙烷5‑12％、C7～C9芳香醚8‑20％。制备方法为将C10～C22烃类油、环氧二乙烷和C7～C9芳香醚混合均匀得到氧化煤煤泥浮选捕收剂。浮选方法为将氧化煤煤泥配制成浮选矿浆，依次将捕收剂和起泡剂加入到浮选矿浆中进行搅拌，然后浮选分离，得到浮选精煤和浮选尾煤。上述氧化煤煤泥浮选捕收剂以及制备方法、浮选方法用于氧化煤煤泥浮选。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤泥浮选技术，具体涉及一种用于氧化煤煤泥浮选的捕收剂以及制备方法、浮选方法。
背景技术
氧化煤是在特定的环境条下，从煤吸附氧使得表面性质发生变化煤发生自然发火生成二氧化碳的一系列过程中的任何一段过程生成的煤。浮选是对氧化煤煤泥进行降灰提质的有效方法之一。采用浮选的常规烃类油(如柴油、煤油等)作为捕收剂对氧化煤煤泥进行浮选，存在药剂消耗高、浮选成本高等问题，从而导致大部分氧化煤处于长期废置状态，造成煤炭资源严重浪费和严重环境污染等众多问题。
中国发明专利申请CN106799310A公开了一种低阶煤煤泥浮选捕收剂及其应用，其捕收剂包括烃类油和促进剂，烃类油为C10～C16烃类油60-75％；促进剂为C6～C8酸8-15％、C10～C18酯4-8％、C5～C7酮6-12％以及C5～C9醛7-13％。该捕收剂相比于烃类油类捕收剂用于低阶煤煤泥浮选时，药剂用量减小，浮选成本有所降低。
但是，煤氧化后所得的氧化煤与原煤无论在化学组成、物理性质和化学性质等方面都有明显的不同，尤其是-0.5mm细粒氧化煤煤泥煤挥发分较高，固定碳含量出现大幅下降，氧元素的含量比一些低阶煤中的氧含量更高，亲水性更强，更难分选。因此，采用上述低阶煤煤泥浮选捕收剂对氧化煤进行浮选，仍然存在药剂消耗和浮选成本高的问题，无法实现氧化煤的高效浮选。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种用于氧化煤煤泥浮选的捕收剂以及制备方法、浮选方法，解决了现有技术中氧化煤煤泥浮选的药剂消耗和浮选成本高、分选效率低的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种用于氧化煤煤泥浮选的捕收剂，包括C10～C22烃类油和促进剂，促进剂包括环氧二乙烷和C7～C9芳香醚；捕收剂的组成按质量百分比为：C10～C22烃类油75-80％、环氧二乙烷5-12％、C7～C9芳香醚8-20％。
进一步地，C7～C9芳香醚为苯甲醚、苯乙醚和苯丙醚中的一种或至少两种任意比例混合。
本发明还提供了一种用于氧化煤煤泥浮选的捕收剂的制备方法，用于制备上述氧化煤煤泥浮选捕收剂；
将C10～C22烃类油、环氧二乙烷和C7～C9芳香醚混合均匀，得到捕收剂。
进一步地，包括如下步骤：
将环氧二乙烷和C7～C9芳香醚加入到烃类油中，搅拌15min以上，混合均匀后，得到捕收剂。
本发明还提供了一种氧化煤煤泥浮选方法，采用上述氧化煤煤泥浮选捕收剂；
将氧化煤煤泥配制成浮选矿浆，依次将捕收剂和起泡剂加入到浮选矿浆中进行搅拌，然后浮选分离，得到浮选精煤和浮选尾煤。
进一步地，包括如下步骤：
步骤S1：将氧化煤的干煤泥与水混合，制得浮选矿浆；
步骤S2：将捕收剂加入到浮选矿浆中搅拌，得到含有捕收剂的浮选矿浆；
步骤S3：将起泡剂加入到含有捕收剂的浮选矿浆中搅拌，得到含有捕收剂和起泡剂的浮选矿浆；
步骤S4：将空气通入含有捕收剂和起泡剂的浮选矿浆中，进行刮泡，得到浮选精煤和浮选尾煤。
进一步地，包括如下步骤：
步骤S1：将氧化煤的干煤泥与水混合，制得浮选矿浆；
步骤S2：将促进剂加入到浮选矿浆中搅拌，得到含有促进剂的浮选矿浆；
步骤S3：将起泡剂加入到含有促进剂的浮选矿浆中搅拌，得到含有促进剂和起泡剂的浮选矿浆；
步骤S4：对C10～C22烃类油进行汽化，将汽化后的C10～C22烃类油和空气一起通入含有促进剂和起泡剂的浮选矿浆中，进行刮泡，得到浮选精煤和浮选尾煤。
进一步地，汽化后的C10～C22烃类油的温度为40-60℃。
进一步地，浮选矿浆的矿浆浓度为60-100g/L。
进一步地，捕收剂用量为0.5-2.6kg/t；起泡剂用量为0.1-0.5kg/t，起泡剂和捕收剂的用量均以每吨干煤泥用量计算。
与现有技术相比，本发明有益效果如下：
1)本发明提供的用于氧化煤煤泥浮选的捕收剂，采用环氧二乙烷和C7～C9芳香醚作为促进剂，一方面通过C7～C9芳香醚类有机物的芳香基与煤粒表面疏水性区域π键键合，另一方面通过C7～C9芳香醚和环氧二乙烷强极性氧原子与氧化煤煤泥表面的主要含氧官能团(C-O、C＝O和COO-等)作用，极大地改善了氧化煤煤粒的疏水性。在促进剂的协同作用下，C10～C22烃类油可以高效地在氧化煤煤粒表面进行铺展，从而显著提高了浮选效率，降低了药剂消耗。
2)本发明提供的用于氧化煤煤泥浮选的捕收剂中所采用的C10～C22烃类油是常见的煤化工副产品，价格低廉且来源广泛，而添加的促进剂(环氧二乙烷和C7～C9芳香醚)为常见化工产品，交易市场成熟、快捷易得。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书和权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。
具体实施方式
下面具体描述本发明的优选实施例。
本发明提供了一种用于氧化煤煤泥浮选的捕收剂，上述捕收剂包括C10～C22烃类油和促进剂，该促进剂包括环氧二乙烷和C7～C9芳香醚，上述捕收剂的组成按质量百分比为：C10～C22烃类油75-80％、环氧二乙烷5-12％、C7～C9芳香醚8-20％。
需要说明的是，上述用于氧化煤煤泥浮选的捕收剂可以是C10～C22烃类油和促进剂复配的完整体系，C10～C22烃类油和促进剂也可以分别分装。
与现有技术相比，本发明提供的用于氧化煤煤泥浮选的捕收剂，采用环氧二乙烷和C7～C9芳香醚作为促进剂，一方面通过C7～C9芳香醚类有机物的芳香基与煤粒表面疏水性区域π键键合，另一方面通过C7～C9芳香醚和环氧二乙烷强极性氧原子与氧化煤煤泥表面的主要含氧官能团(C-O、C＝O和COO-等)作用，极大地改善了氧化煤煤粒的疏水性。在促进剂的协同作用下，C10～C22烃类油可以高效地在氧化煤煤粒表面进行铺展，从而显著提高了浮选效率，降低了药剂消耗。
此外，上述捕收剂中所采用的C10～C22烃类油是常见的煤化工副产品，价格低廉且来源广泛，而添加的促进剂(环氧二乙烷和C7～C9芳香醚)为常见化工产品，交易市场成熟、快捷易得。
为了能够进一步提高C10～C22烃类油在氧化煤煤泥表面的铺展，示例性地，上述C7～C9芳香醚可以为苯甲醚、苯乙醚和苯丙醚中的一种或至少两种任意比例混合。
本发明还提供了一种用于氧化煤煤泥浮选的捕收剂的制备方法，将C10～C22烃类油、环氧二乙烷和C7～C9芳香醚混合均匀，得到上述氧化煤煤泥浮选捕收剂。
与现有技术相比，本发明提供的用于氧化煤煤泥浮选的捕收剂的制备方法的有益效果与上述用于氧化煤煤泥浮选的捕收剂的有益效果基本相同，在此不一一赘述。
具体来说，上述制备方法包括如下步骤：
依次将环氧二乙烷和C7～C9芳香醚加入到烃类油中，搅拌15min以上(例如，15-25min)，混合均匀后，得到上述氧化煤煤泥浮选捕收剂。
本发明还提供了一种氧化煤煤泥浮选方法，将氧化煤煤泥配制成浮选矿浆，将上述捕收剂和起泡剂加入到浮选矿浆中进行搅拌，然后浮选分离，得到浮选精煤和浮选尾煤。
与现有技术相比，本发明提供的氧化煤煤泥浮选方法的有益效果与上述氧化煤煤泥浮选捕收剂的有益效果基本相同，在此不一一赘述。
由于氧化煤煤泥浮选捕收剂可以是C10～C22烃类油和促进剂复配的完整体系，C10～C22烃类油和促进剂也可以分别分装。相应地，在浮选过程中，捕收剂的加入方式也可以分为一步加入的方式和分步加入的方式。
具体来说，当捕收剂采用一步加入的方式时，上述氧化煤煤泥浮选的浮选方法包括如下步骤：
步骤S1：将氧化煤的干煤泥与水混合，制得浮选矿浆，该浮选矿浆的矿浆浓度为60-100g/L；
步骤S2：将上述捕收剂加入到浮选矿浆中搅拌，搅拌1-5min(例如，3min)，得到含有捕收剂的浮选矿浆，捕收剂用量为0.5-2.6kg/t，需要说明的是，捕收剂的用量以每吨干煤泥用量计算；
步骤S3：将起泡剂(例如，仲辛醇或杂醇)加入到含有捕收剂的浮选矿浆中，搅拌10-50s(例如，30s)，得到含有捕收剂和起泡剂的浮选矿浆，起泡剂用量为0.1-0.5kg/t，需要说明的是，起泡剂的用量以每吨干煤泥用量计算；
步骤S4：将空气通入含有捕收剂和起泡剂的浮选矿浆中，进行刮泡，刮得的泡沫为浮选精煤，刮泡后的残留物为浮选尾煤，其中，浮选机的充气量为0.6-1.5cm/s(例如，0.8cm/s)，刮泡时间为1-5min(例如，3min)。
采用一步加入的方式，可以简化操作步骤，减少浮选时间。
需要说明的是，采用一步加入的方式，可以先将C10～C22烃类油和促进剂混合以后，得到完整捕收剂，然后加入到浮选矿浆中；也可以先将C10～C22烃类油先加入到浮选矿浆中，然后再将促进剂加入到浮选矿浆中；当然，也可以先将促进剂加入到浮选矿浆中，然后再将C10～C22烃类油先加入到浮选矿浆中，在此不一一限定。当然考虑到操作和存储的简便性，可以选择第一种加入方式。
当捕收剂采用分步加入的方式时，上述氧化煤煤泥浮选的浮选方法包括如下步骤：
步骤S1：将氧化煤的干煤泥与水混合，制得浮选矿浆；
步骤S2：将促进剂加入到浮选矿浆中搅拌，得到含有促进剂的浮选矿浆；
步骤S3：将起泡剂加入到含有促进剂的浮选矿浆中搅拌，得到含有促进剂和起泡剂的浮选矿浆；
步骤S4：对C10～C22烃类油进行汽化，将汽化后的C10～C22烃类油和空气一起通入含有促进剂和起泡剂的浮选矿浆中，进行刮泡，刮得的泡沫为浮选精煤，刮泡后的残留物为浮选尾煤。
采用分步加入的方式，通过将C10～C22烃类油汽化后再和空气一起通入到起含有促进剂和起泡剂的浮选矿浆中，可以提高气泡与氧化煤煤泥的接触机率，从而进一步提高精矿的回收率。
其中，采用一步加入的方式和分步加入的方式，矿浆浓度、搅拌时间、捕收剂用量以及起泡剂用量基本相同，在此不一一赘述。
考虑到高温会导致促进剂的体系不稳定，尤其是对于环氧二乙烷，其汽化温度在101.3℃左右，因此，汽化后的C10～C22烃类油的温度应该低于101.3℃，可以控制在40-70℃之间，从而能够避免汽化后的C10～C22烃类油温度过高影响促进剂体系的稳定性。
示例性地，C10～C22烃类油的汽化方式可以选择为降压汽化。相比与增温汽化的方式，降压汽化可以在保证C10～C22烃类油的温度不变的前提下，使得C10～C22烃类油汽化，从而能够避免汽化后的C10～C22烃类油温度过高而影响促进剂体系稳定性的问题。
当然，单纯采用降压汽化，对汽化装置的要求较高，因此，C10～C22烃类油的汽化方式可以选择为降压汽化和增温汽化两种方式相结合，也就是说，通过对C10～C22烃类油同时进行降压和增温，使得C10～C22烃类油汽化。
下面通过具体实施例来说明本发明所述煤泥浮选捕收剂及其制备方法和应用。
下述实施例中，所用材料和设备的信息如表1所示：
表1材料或设备信息表
| 材料/设备 | 厂家 | 型号/性质 |
| 氧化煤(1) | 内蒙古某矿区露天储煤场 | 深度氧化煤 |
| 氧化煤(2) | 宁夏某矿区露天储煤场 | 中度氧化煤 |
| 氧化煤(3) | 山西某矿区露天储煤场 | 轻度氧化煤 |
| 柴油 | 中国石化 | 0号柴油 |
| 浮选机 | 吉林探矿机械厂 | 1.5L XFD型挂槽浮选机 |
实施例1
煤泥性质：该深度氧化煤煤样来源于内蒙古某矿区露天储煤场，煤泥入料灰分30％。煤样粒度较细，-0.074mm粒级煤泥占煤样60％。
操作条件：采用1.5L XFD型挂槽浮选机，主轴转速是2000rpm。称取120g干煤泥倒入盛有自来水的浮选槽中配制成浮选矿浆(矿浆浓度80g/L)，加入捕收剂搅拌3min，加入起泡剂仲辛醇搅拌30s后，通入气体(浮选机充气量Jg 0.8cm/s)后进行刮泡3min，刮出的泡沫和槽底的残留物即为浮选精煤和浮选尾煤，分别过滤、烘干和称重，计算得到产品可燃体回收率。本发明药剂与普通捕收剂柴油以及中国发明专利申请CN106799310A所公开的低阶煤煤泥浮选捕收剂配方的浮选对比结果如表2所示。
实施例1-1
实施例1-1中，按质量分数计，浮选捕收剂配比为柴油75％，环氧二乙烷5％，苯甲醚、苯乙醚和苯丙醚混合物20％。制备过程如下：将柴油，环氧二乙烷，苯甲醚、苯乙醚和苯丙醚混合物按比例混合后，以1000rpm的速度搅拌15min，得到所述浮选捕收剂。
实施例1-2
实施例1-2与实施例1-1类似，区别仅在于，捕收剂配比为：柴油65％，环氧二乙烷20％，苯甲醚、苯乙醚和苯丙醚混合物15％。
实施例1-3
实施例1-3与实施例1-1类似，区别仅在于，捕收剂配比为：柴油80％，环氧二乙烷12％，苯甲醚8％。
实施例1-4
实施例1-4与实施例1-1类似，区别仅在于，捕收剂配比为：柴油80％，环氧二乙烷10％，苯丙醚10％。
实施例1-5
实施例1-5捕收剂组成为中国发明专利申请CN106799310A所公开的低阶煤煤泥浮选捕收剂配方，捕收剂的组成为：柴油70％、正辛酸8％、苯甲酸丁酯6％、二异丁基酮8％、正戊醛8％。
表2实施例1捕收剂与普通柴油浮选指标对比
由表2可知，本实施例1-1捕收剂耗量在2.0kg/t时，其精煤可燃体回收率达27.25％，精煤灰分为14.20％，浮选指标明显优于柴油耗量为10kg/t时的指标，可燃体回收率5.24％，精煤灰分19.15％。本实施例1-1捕收剂耗量在2.0kg/t时与本实施例1-3和1-4捕收剂耗量在2.0kg/t时浮选效果相当，但明显优于本实施例1-5中国发明专利申请CN106799310A所公开的低阶煤煤泥浮选捕收剂耗量在2.0kg/t时的指标。本实施例1-1捕收剂耗量在2.6kg/t时，其精煤可燃体回收率达35.26％，精煤灰分为14.67％，浮选效果进一步提升。
实施例2：
煤泥性质：该中度氧化煤煤样来源于宁夏某矿区露天储煤场，原煤灰分27％。-0.074mm粒级煤泥占煤样62％。
操作条件：采用1.5L XFD型挂槽浮选机，主轴转速是2000rpm。称取120g干煤泥倒入盛有自来水的浮选槽中配制成浮选矿浆(矿浆浓度80g/L)，加入捕收剂搅拌3min，加入起泡剂仲辛醇搅拌30s后，通入气体(充气量Jg 0.8cm/s)后进行刮泡3min，刮出的泡沫和槽底的残留物即为浮选精煤和浮选尾煤，分别过滤、烘干和称重，计算得到产品可燃体回收率。本发明药剂与普通捕收剂柴油和中国发明专利申请CN106799310A所公开的低阶煤煤泥浮选捕收剂配方的浮选对比结果如表3所示。
实施例2-1
实施例2-1中，按质量分数计，浮选捕收剂配比为柴油80％，环氧二乙烷10％，苯乙醚10％。制备过程如下：将柴油、环氧二乙烷和苯乙醚按比例混合后，以1000rpm的速度搅拌25min，得到所述浮选捕收剂。
实施例2-2
实施例2-2捕收剂组成为中国发明专利申请CN106799310A所公开的低阶煤煤泥浮选捕收剂配方，捕收剂的组成为：柴油70％、正辛酸8％、苯甲酸丁酯6％、二异丁基酮8％、正戊醛8％。
表3实施例2捕收剂与普通捕收剂柴油浮选指标对比
由表3可知，实施例2-1捕收剂耗量在2.6kg/t时，其精煤可燃体回收率达75.18％，精煤灰分为9.64％，浮选指标明显优于柴油耗量为9.0kg/t时的指标，可燃体回收率51.57％，精煤灰分13.80％。实施例2-1捕收剂耗量在1.0kg/t时，其精煤可燃体回收率达56.97％，精煤灰分为9.18％，浮选指标仍优于柴油耗量为9.0kg/t时的指标。本发明捕收剂耗量在1.0kg/t时与中国发明专利申请CN106799310A所公开的低阶煤煤泥浮选捕收剂耗量在3.0kg/t时的浮选效果相当。
实施例3：
煤泥性质：该轻度氧化煤煤样来源于山西某矿区露天储煤场，煤泥灰分22％，-0.074mm粒级占55％。
操作条件：采用1.5L XFD型挂槽浮选机，主轴转速是2000rpm。称取120g干煤泥倒入盛有自来水的浮选槽中配制成浮选矿浆(矿浆浓度80g/L)，加入捕收剂搅拌3min，加入起泡剂仲辛醇搅拌30s后，通入气体(充气量Jg 0.8cm/s)后进行刮泡3min，刮出的泡沫和槽底的残留物即为浮选精煤和浮选尾煤，分别过滤、烘干和称重，计算得到产品可燃体回收率。本发明药剂与普通捕收剂柴油的浮选对比结果如表4所示。
实施例3中，按质量分数计，浮选捕收剂配比为柴油80％，环氧二乙烷6％，苯乙醚和苯丙醚混合物14％。制备过程如下：将柴油、环氧二乙烷和苯乙醚、苯丙醚混合物按比例混合后，以1000rpm的速度搅拌25min，得到所述浮选捕收剂。
表4实施例3捕收剂与普通捕收剂柴油浮选指标对比
由表4可知，实施例3捕收剂耗量在2.6kg/t时，其精煤可燃体回收率达88.02％，精煤灰分为4.89％，浮选指标明显优于柴油耗量为8.0kg/t时指标，可燃体回收率76.45％，精煤灰分5.90％。本发明药剂可实现在低耗量下氧化煤煤泥的高效分选。
需要说明的是，上述灰分检测所用仪器为灰分挥发分测定仪，厂家徐州威科科技有限公司，型号CTM300。
入料煤泥灰分指的是浮选原煤入料干基灰分。
精煤的可燃回收率按照《煤炭可浮选评定方法》(MT259-91)的规定，计算公式如下：
式中：Ec是浮选精煤可燃体回收率；rc是浮选精煤产率；Ad,c是浮选精煤干基灰分；Ad,f是浮选入料干基灰分。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于氧化煤煤泥浮选的捕收剂，其特征在于，所述氧化煤为深度氧化煤或中度氧化煤；所述捕收剂包括C10～C22烃类油和促进剂，所述促进剂为环氧二乙烷和C7～C9芳香醚；
所述捕收剂的组成按质量百分比为：C10～C22烃类油75-80％、环氧二乙烷5-12％、C7～C9芳香醚8-20％；
所述C7～C9芳香醚为苯甲醚、苯乙醚和苯丙醚中的一种或至少两种任意比例混合；
所述捕收剂通过C7～C9芳香醚的芳香基与煤粒表面疏水性区域π键键合，以及通过C7～C9芳香醚和环氧二乙烷强极性氧原子与氧化煤煤泥表面的C-O、C＝O和COO-官能团作用，改善氧化煤煤粒的疏水性；
所述捕收剂为C10～C22烃类油和促进剂复配的完整体系，或所述捕收剂的C10～C22烃类油和促进剂分别分装，使用时分步加入。
2.一种用于氧化煤煤泥浮选的捕收剂的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1所述的C10～C22烃类油和促进剂复配的完整体系的捕收剂；
将C10～C22烃类油、环氧二乙烷和C7～C9芳香醚混合均匀，得到所述捕收剂。
3.根据权利要求2所述的用于氧化煤煤泥浮选的捕收剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将环氧二乙烷和C7～C9芳香醚加入到烃类油中，搅拌15min以上，混合均匀后，得到所述捕收剂。
4.一种氧化煤煤泥浮选方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的C10～C22烃类油和促进剂分别分装，使用时分步加入的捕收剂；所述起泡剂为仲辛醇或杂醇；
将氧化煤煤泥配制成浮选矿浆，依次将捕收剂和起泡剂加入到浮选矿浆中进行搅拌，然后浮选分离，得到浮选精煤和浮选尾煤；
所述浮选方法包括如下步骤：
步骤S1：将氧化煤的干煤泥与水混合，制得浮选矿浆；
步骤S2：将所述促进剂加入到浮选矿浆中搅拌，得到含有促进剂的浮选矿浆；
步骤S3：将起泡剂加入到含有促进剂的浮选矿浆中搅拌，得到含有促进剂和起泡剂的浮选矿浆；
步骤S4：对所述C10～C22烃类油进行汽化，将汽化后的C10～C22烃类油和空气一起通入含有促进剂和起泡剂的浮选矿浆中，进行刮泡，得到浮选精煤和浮选尾煤；
所述汽化后的C10～C22烃类油的温度为40-60℃，所述C10～C22烃类油的汽化方式为降压汽化，或降压汽化和增温汽化两种方式相结合。
5.根据权利要求4所述的氧化煤煤泥浮选的浮选方法，其特征在于，所述浮选矿浆的矿浆浓度为60-100g/L。
6.根据权利要求4所述的氧化煤煤泥浮选的浮选方法，其特征在于，所述捕收剂用量为0.5-2.6kg/t；所述起泡剂用量为0.1-0.5kg/t，起泡剂和捕收剂的用量均以每吨干煤泥用量计算。
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