CN109945268B - 一种燃气-蒸汽联合循环热电厂的供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于热电联产技术领域，公开了一种燃气‑蒸汽联合循环热电厂的供热系统，该系统包括三个换热器，具有三种并联的供热模式，第一种供热模式是将部分蒸汽引入其中一个换热器，第二种供热模式是三个换热器依次引入部分蒸汽，第三种供热模式是将蒸汽依次全部引入三个换热器。本发明可通过调节燃气‑蒸汽联合循环热电厂汽轮机进汽实现三种供热运行模式的灵活切换，从而满足供热负荷的变化；能有效解决燃气‑蒸汽联合循环热电厂热、电负荷不匹配的问题，实现热电解耦。

Description

一种燃气-蒸汽联合循环热电厂的供热系统

技术领域

本发明属于热电联产技术领域，特别涉及一种燃气-蒸汽联合循环热电厂的供热系统。

背景技术

燃气-蒸汽联合循环热电厂具有整体循环效率高、对环境污染小、调峰性能好等优点，随着国家能源结构调整和环保要求的日益严苛，其在城市供热领域发挥着越来越重要的作用。目前，燃气-蒸汽联合循环热电厂的常规供热措施主要有汽轮机中压缸抽汽供热和高背压供热等两种。在额定天然气量条件下，燃气-蒸汽联合循环热电厂供热能力能够满足尖峰供热负荷的要求。但是，由于近年天然气用量爆发式的增长和供热需求的不断扩大，我国北方地区的冬季城市容易出现“气荒”，导致在实际生产中上述供热措施已无法满足尖峰供热负荷的需求。因此，如何在气荒条件下使得供热能力最大化，进而满足尖峰供热负荷需求，是当前燃气-蒸汽联合循环热电厂在供热领域面临的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种燃气-蒸汽联合循环热电厂的供热系统，解决因供热负荷变化引起的热、电负荷不匹配问题，实现热电解耦。

本发明采用如下技术方案：

一种燃气-蒸汽联合循环热电厂的供热系统，其特征在于，该系统包括三个换热器，具有三种并联的供热模式， 第一种供热模式是将部分蒸汽引入其中一个换热器，第二种供热模式是三个换热器依次引入部分蒸汽，第三种供热模式是将蒸汽依次全部引入三个换热器。

该系统包括高压给水泵、中压给水泵、低压汽包、中压汽包、高压汽包、低压省煤器、低压过热器、中压过热器、高压过热器、再热器、第一蒸汽流量调节阀、第二蒸汽流量调节阀、第三蒸汽流量调节阀、第四蒸汽流量调节阀、第五蒸汽流量调节阀、第六蒸汽流量调节阀、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第一电磁调节阀、第二电磁调节阀、低压缸、中压缸、高压缸、高压旁路减压阀、中压旁路减压阀、第一换热器、第二换热器、第三换热器、凝汽器和凝结水泵；高压过热器出口经第一电磁调节阀与高压缸入口连接，高压缸出口经第一蒸汽流量调节阀与中压过热器出口连接，中压过热器出口与再热器入口连接；高压过热器出口经第四蒸汽流量调节阀连接高压旁路减压阀，高压旁路减压阀连接第一换热器蒸汽入口，第一换热器蒸汽出口经第三蒸汽流量调节阀与中压过热器出口连接；再热器出口经第二电磁调节阀与中压缸入口连接，中压缸出口经第五蒸汽流量调节阀和第六蒸汽流量调节阀与低压缸入口连接，低压过热器出口经第六蒸汽流量调节阀与低压缸入口连接，低压缸出口与凝汽器入口连接，凝汽器出口与凝结水泵入口连接，凝结水泵出口与低压省煤器入口连接；再热器出口经第二蒸汽流量调节阀与中压旁路减压阀连接，中压旁路减压阀与第二换热器蒸汽入口连接，第二换热器蒸汽出口与第一换热器蒸汽出口连接；第三换热器蒸汽入口分别与低压过热器出口和中压缸出口连接，第三换热器蒸汽出口与凝结水泵出口连接；第三换热器进水口与热网循环水进水口连接，第三换热器出水口经第三截止阀与热网循环水出水口连接，第三换热器出水口经第二截止阀与第二换热器进水口连接，第二换热器出水口与第一换热器进水口连接，第一换热器出水口经第一截止阀与热网循环水出水口连接。

第一换热器、第二换热器和第三换热器均为表面式换热器。

第一电磁调节阀和第二电磁调节阀的开度相互关联，实现蒸汽流量的合理调配，使汽轮机高压缸、中压缸产生的轴向推力最小。

所述第一种供热模式、第二种供热模式下，通过调节第六蒸汽流量调节阀的开度，满足低压缸最小进汽量的要求。

该系统的三种供热模式的切换控制过程如下：

1）当热负荷和电负荷均为基本负荷时，系统采用第一种供热模式：打开第三截止阀、第一蒸汽流量调节阀、第五蒸汽流量调节阀、第一电磁调节阀和第二电磁调节阀，关闭第二蒸汽流量调节阀、第三蒸汽流量调节阀、第四蒸汽流量调节阀、第一截止阀和第二截止阀；高压过热器出口蒸汽引入高压缸膨胀做功，高压缸出口蒸汽和中压过热器出口蒸汽混合后引入再热器再热，再热蒸汽引入中压缸膨胀做功；中压缸出口蒸汽和低压过热器出口蒸汽混合，通过调节第六蒸汽流量调节阀的开度，使一部分混合蒸汽引入低压缸膨胀做功，做功后的乏汽引入凝汽器中凝结成水，通过凝结水泵引入低压省煤器；另一部分混合蒸汽引入第三换热器与热网循环水换热，换热后蒸汽凝结成水，并引入低压省煤器；热网循环水仅通过第三换热器，且在第三换热器中与中压缸出口和低压过热器出口的混合蒸汽换热；

2）当热负荷较高而电负荷较低时，系统采用第二种供热模式：打开第一蒸汽流量调节阀、第二蒸汽流量调节阀、第三蒸汽流量调节阀、第四蒸汽流量调节阀、第五蒸汽流量调节阀、第一截止阀和第二截止阀，关闭第三截止阀，通过调节第一电磁阀的开度，使高压过热器出口的一部分蒸汽引入高压缸膨胀做功，高压缸出口蒸汽和中压过热器出口蒸汽混合后引入再热器再热；另一部分蒸汽经高压旁路减压阀减压，减压后的蒸汽引入第一换热器与热网循环水换热，换热后的蒸汽与中压过热器出口蒸汽混合后引入再热器再热；通过调节第二电磁阀的开度，使一部分再热蒸汽引入中压缸膨胀做功，另一部分再热蒸汽经中压旁路减压阀减压，减压后的蒸汽引入第二换热器与热网循环水换热，换热后的蒸汽与中压过热器出口蒸汽混合后引入再热器再热；中压缸出口蒸汽和低压过热器出口蒸汽混合，通过调节第六蒸汽流量调节阀的开度，使一部分混合蒸汽引入低压缸膨胀做功，做功后的乏汽引入凝汽器中凝结成水，通过凝结水泵引入低压省煤器；另一部分混合蒸汽引入第三换热器与热网循环水换热，换热后蒸汽凝结成水，并引入低压省煤器；热网循环水依次通过第三换热器、第二换热器和第一换热器，在第三换热器中与中压缸出口和低压过热器出口的混合蒸汽换热，在第二换热器中与再热器出口蒸汽换热，在第一换热器中与高压过热器出口蒸汽换热；

3）当热负荷为尖峰负荷而无电负荷时，系统采用第三种供热模式：关闭第三截止阀、第一蒸汽流量调节阀、第五蒸汽流量调节阀、第六蒸汽流量调节阀、第一电磁调节阀和第二电磁调节阀，打开第二蒸汽流量调节阀、第三蒸汽流量调节阀、第四蒸汽流量调节阀、第一截止阀和第二截止阀；高压过热器出口蒸汽经高压旁路减压阀减压，减压后的蒸汽引入第一换热器与热网循环水换热，换热后的蒸汽与中压过热器出口蒸汽混合后引入再热器再热；再热蒸汽经中压旁路减压阀减压，减压后的蒸汽引入第二换热器与热网循环水换热，换热后的蒸汽与中压过热器出口蒸汽混合后引入再热器再热；低压过热器出口蒸汽引入第三换热器中与热网循环水换热，换热后的蒸汽凝结成水，并引入低压省煤器；热网循环水依次通过第三换热器、第二换热器和第一换热器，在第三换热器中与低压过热器出口蒸汽换热，在第二换热器中与再热器出口蒸汽换热，在第一换热器中与高压过热器出口蒸汽换热。

即第一种供热运行模式为关闭第二、第三和第四蒸汽流量调节阀，关闭第一、第二截止阀，打开第一、第二电磁调节阀，打开第一、第五蒸汽流量调节阀，打开第三截止阀，调节第六蒸汽流量调节阀的开度，将低压过热器出口与中压缸出口混合后的部分蒸汽引入第三换热器；第二种供热运行模式为打开第一、第二、第三、第四和第五蒸汽流量调节阀，打开第一、第二截止阀，关闭第三截止阀，调节第一电磁阀开度，将高压过热器出口部分蒸汽引入第一换热器，调节第二电磁阀的开度，将再热器出口部分蒸汽引入第二换热器，调节第六蒸汽流量调节阀开度，将低压过热器出口与中压缸出口混合后的部分蒸汽引入第三换热器；第三种供热运行模式为关闭第一、第五和第六蒸汽流量调节阀，关闭第一、第二电磁调节阀，关闭第三截止阀，打开第二、第三和第四蒸汽流量调节阀，打开第一、第二截止阀，将高压过热器出口蒸汽全部引入第一换热器，将再热器出口蒸汽全部引入第二换热器，将低压过热器出口蒸汽全部引入第三换热器。

所述系统不改变原有燃气-蒸汽联合循环热电厂的其它设备及运行模式，具有切换回原有运行模式的功能。

本发明的有益效果是：本发明可通过调节燃气-蒸汽联合循环热电厂汽轮机进汽实现三种供热运行模式的灵活切换，从而满足供热负荷的变化；能有效解决燃气-蒸汽联合循环热电厂热、电负荷不匹配的问题，实现热电解耦。

附图说明

图1一种燃气-蒸汽联合循环热电厂的供热系统的示意图；

图中：1、高压给水泵；2、中压给水泵；3、低压汽包；4、中压汽包；5、高压汽包；6、低压省煤器；7、低压过热器；8、中压过热器；9、高压过热器；10、再热器；11、第一蒸汽流量调节阀；12第二蒸汽流量调节阀；13、高压缸；14、第一电磁调节阀；15、第三蒸汽流量调节阀；16、第四蒸汽流量调节阀；17第二电磁调节阀；18、中压缸；19、第五蒸汽流量调节阀；20、低压缸；21、第六蒸汽流量调节阀；22、高压旁路减压阀；23、中压旁路减压阀；24、热网循环水出水口；25、第一截止阀；26、第一换热器；27、第二换热器；28、第二截止阀；29、第三截止阀30、第三换热器；31、热网循环水进水口；32、凝汽器；33、凝结水泵。

具体实施方式

如图1所示，本发明的具体实施方式如下：

本发明包括高压给水泵1、中压给水泵2、低压汽包3、中压汽包4、高压汽包5、低压省煤器6、低压过热器7、中压过热器8、高压过热器9、再热器10、第一蒸汽流量调节阀11、第二蒸汽流量调节阀12、高压缸13、第一电磁调节阀14、第三蒸汽流量调节阀15、第四蒸汽流量调节阀16、第二电磁调节阀17、中压缸18、第五蒸汽流量调节阀19、低压缸20、第六蒸汽流量调节阀21、高压旁路减压阀22、中压旁路减压阀23、第一截止阀25、第一换热器26、第二换热器27、第二截止阀28、第三截止阀29、第三换热器30、凝汽器32、凝结水泵33等设备。高压过热器9出口经第一电磁调节阀14与高压缸入口13连接，高压缸13出口经第一蒸汽流量调节阀11与中压过热器8出口连接，中压过热器8出口与再热器10入口连接；高压过热器9出口经第四蒸汽流量调节阀16连接高压旁路减压阀22，高压旁路减压阀22连接第一换热器蒸汽26入口，第一换热器26蒸汽出口经第三蒸汽流量调节阀15与中压过热器8出口连接；再热器10出口经第二电磁调节阀17与中压缸18入口连接，中压缸18出口经第五蒸汽流量调节阀19和第六蒸汽流量调节阀21与低压缸20入口连接，低压过热器7出口经第六蒸汽流量调节阀21与低压缸20入口连接，低压缸20出口与凝汽器32入口连接，凝汽器32出口与凝结水泵33入口连接，凝结水泵33出口与低压省煤器6入口连接；再热器10出口经第二蒸汽流量调节阀12与中压旁路减压阀23连接，中压旁路减压阀23与第二换热器27蒸汽入口连接，第二换热器27蒸汽出口与第一换热器26蒸汽出口连接；第三换热器30蒸汽入口分别与低压过热器7出口和中压缸18出口连接，第三换热器30蒸汽出口与凝结水泵33出口连接；第三换热器30进水口与热网循环水进水口31连接，第三换热器30出水口经第三截止阀29与热网循环水出水口24连接，第三换热器30出水口经第二截止阀28与第二换热器27进水口连接，第二换热器27出水口与第一换热器26进水口连接，第一换热器26出水口经第一截止阀25与热网循环水出水口24连接。

本发明三种供热工作模式描述如下：

当热负荷和电负荷均为基本负荷时，系统采用第一种供热模式，打开第一蒸汽流量调节阀11、第五蒸汽流量调节阀19、第一电磁调节阀14、第二电磁调节阀 17和第三截止阀29，关闭第二蒸汽流量调节阀12、第三蒸汽流量调节阀15、第四蒸汽流量调节阀16、第一截止阀25和第二截止阀28；高压过热器9出口蒸汽引入高压缸13膨胀做功，高压缸13出口蒸汽和中压过热器8出口蒸汽混合后引入再热器10再热，再热蒸汽引入中压缸18膨胀做功；中压缸18出口蒸汽和低压过热器7出口蒸汽混合，通过调节第六蒸汽流量调节阀21的开度，使一部分混合蒸汽引入低压缸20膨胀做功，做功后的乏汽引入凝汽器32中凝结成水，通过凝结水泵33引入低压省煤器6；另一部分混合蒸汽引入第三换热器30与热网循环水换热，换热后蒸汽凝结成水，并引入低压省煤器6；热网循环水仅通过第三换热器30，且在第三换热器30中与中压缸18出口和低压过热器7出口的混合蒸汽换热。

当热负荷较高而电负荷较低时，系统采用第二种供热模式，打开第一蒸汽流量调节阀11、第二蒸汽流量调节阀12、第三蒸汽流量调节阀15、第四蒸汽流量调节阀16、第五蒸汽流量调节阀19、第一截止阀25和第二截止阀28，关闭第三截止阀29，通过调节第一电磁阀14的开度，使高压过热器9出口的一部分蒸汽引入高压缸13膨胀做功，高压缸13出口蒸汽和中压过热器8出口蒸汽混合后引入再热器10再热；另一部分蒸汽经高压旁路减压阀22减压，减压后的蒸汽引入第一换热器26与热网循环水换热，换热后的蒸汽与中压过热器8出口蒸汽混合后引入再热器10再热；通过调节第二电磁阀17的开度，使一部分再热蒸汽引入中压缸18膨胀做功，另一部分再热蒸汽经中压旁路减压阀23减压，减压后的蒸汽引入第二换热器27与热网循环水换热，换热后的蒸汽与中压过热器8出口蒸汽混合后引入再热器10再热；中压缸18出口蒸汽和低压过热器7出口蒸汽混合，通过调节第六蒸汽流量调节阀21的开度，使一部分混合蒸汽引入低压缸20膨胀做功，做功后的乏汽引入凝汽器32中凝结成水，通过凝结水泵33引入低压省煤器6；另一部分混合蒸汽引入第三换热器30与热网循环水换热，换热后蒸汽凝结成水，并引入低压省煤器6；热网循环水依次通过第三换热器30、第二换热器27和第一换热器26，在第三换热器30中与中压缸18出口和低压过热器7出口的混合蒸汽换热，在第二换热器27中与再热器10出口蒸汽换热，在第一换热器26中与高压过热器9出口蒸汽换热。

当热负荷为尖峰负荷而无电负荷时，系统采用第三种供热模式，关闭第一蒸汽流量调节阀11、第五蒸汽流量调节阀19、第六蒸汽流量调节阀21、第一电磁调节阀14、第二电磁调节阀17和第三截止阀29，打开第二蒸汽流量调节阀12、第三蒸汽流量调节阀15、第四蒸汽流量调节阀16、第一截止阀25和第二截止阀28；高压过热器9出口蒸汽经高压旁路减压阀22减压，减压后的蒸汽引入第一换热器26与热网循环水换热，换热后的蒸汽与中压过热器8出口蒸汽混合后引入再热器10再热；再热蒸汽经中压旁路减压阀23减压，减压后的蒸汽引入第二换热器27与热网循环水换热，换热后的蒸汽与中压过热器8出口蒸汽混合后引入再热器10再热；低压过热器7出口蒸汽引入第三换热器30中与热网循环水换热，换热后的蒸汽凝结成水，并引入低压省煤器6；热网循环水依次通过第三换热器30、第二换热器27和第一换热器26，在第三换热器30中与低压过热器7出口蒸汽换热，在第二换热器27中与再热器10出口蒸汽换热，在第一换热器26中与高压过热器9出口蒸汽换热。

下表为图1中的图例含义：

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Claims (5)

1.一种燃气-蒸汽联合循环热电厂的供热系统，其特征在于，该系统包括三个换热器，具有三种并联的供热模式， 第一种供热模式是将部分蒸汽引入其中一个换热器，第二种供热模式是三个换热器依次引入部分蒸汽，第三种供热模式是将蒸汽依次全部引入三个换热器；

该系统包括高压给水泵、中压给水泵、低压汽包、中压汽包、高压汽包、低压省煤器、低压过热器、中压过热器、高压过热器、再热器、第一蒸汽流量调节阀、第二蒸汽流量调节阀、第三蒸汽流量调节阀、第四蒸汽流量调节阀、第五蒸汽流量调节阀、第六蒸汽流量调节阀、第一电磁调节阀、第二电磁调节阀、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、低压缸、中压缸、高压缸、高压旁路减压阀、中压旁路减压阀、第一换热器、第二换热器、第三换热器、凝汽器和凝结水泵；高压过热器出口经第一电磁调节阀与高压缸入口连接，高压缸出口经第一蒸汽流量调节阀与中压过热器出口连接，中压过热器出口与再热器入口连接；高压过热器出口经第四蒸汽流量调节阀连接高压旁路减压阀，高压旁路减压阀连接第一换热器蒸汽入口，第一换热器蒸汽出口经第三蒸汽流量调节阀与中压过热器出口连接；再热器出口经第二电磁调节阀与中压缸入口连接，中压缸出口经第五蒸汽流量调节阀和第六蒸汽流量调节阀与低压缸入口连接，低压过热器出口经第六蒸汽流量调节阀与低压缸入口连接，低压缸出口与凝汽器入口连接，凝汽器出口与凝结水泵入口连接，凝结水泵出口与低压省煤器入口连接；再热器出口经第二蒸汽流量调节阀与中压旁路减压阀连接，中压旁路减压阀与第二换热器蒸汽入口连接，第二换热器蒸汽出口与第一换热器蒸汽出口连接；第三换热器蒸汽入口分别与低压过热器出口和中压缸出口连接，第三换热器蒸汽出口与凝结水泵出口连接；第三换热器进水口与热网循环水进水口连接，第三换热器出水口经第三截止阀与热网循环水出水口连接，第三换热器出水口经第二截止阀与第二换热器进水口连接，第二换热器出水口与第一换热器进水口连接，第一换热器出水口经第一截止阀与热网循环水出水口连接。

2.根据权利要求1所述的一种燃气-蒸汽联合循环热电厂的供热系统，其特征在于，第一换热器、第二换热器和第三换热器均为表面式换热器。

3.根据权利要求2所述的一种燃气-蒸汽联合循环热电厂的供热系统，其特征在于，第一电磁调节阀和第二电磁调节阀的开度相互关联，使汽轮机高压缸、中压缸产生的轴向推力最小。

4.根据权利要求3所述的一种燃气-蒸汽联合循环热电厂的供热系统，其特征在于，所述第一种供热模式、第二种供热模式下，通过调节第六蒸汽流量调节阀的开度，满足低压缸最小进汽量的要求。

5.根据权利要求4所述的一种燃气-蒸汽联合循环热电厂的供热系统，其特征在于，该系统的三种供热模式的切换控制过程如下：

1）当热负荷和电负荷均为基本负荷时，系统采用第一种供热模式：打开第一蒸汽流量调节阀、第五蒸汽流量调节阀、第一电磁调节阀、第二电磁调节阀和第三截止阀，关闭第二蒸汽流量调节阀、第三蒸汽流量调节阀、第四蒸汽流量调节阀、第一截止阀和第二截止阀；高压过热器出口蒸汽引入高压缸膨胀做功，高压缸出口蒸汽和中压过热器出口蒸汽混合后引入再热器再热，再热蒸汽引入中压缸膨胀做功；中压缸出口蒸汽和低压过热器出口蒸汽混合，通过调节第六蒸汽流量调节阀的开度，使一部分混合蒸汽引入低压缸膨胀做功，做功后的乏汽引入凝汽器中凝结成水，通过凝结水泵引入低压省煤器；另一部分混合蒸汽引入第三换热器与热网循环水换热，换热后蒸汽凝结成水，并引入低压省煤器；热网循环水仅通过第三换热器，且在第三换热器中与中压缸出口和低压过热器出口的混合蒸汽换热；

2）当热负荷较高而电负荷较低时，系统采用第二种供热模式：打开第一蒸汽流量调节阀、第二蒸汽流量调节阀、第三蒸汽流量调节阀、第四蒸汽流量调节阀、第五蒸汽流量调节阀、第一截止阀、第二截止阀，关闭第三截止阀，通过调节第一电磁阀的开度，使高压过热器出口的一部分蒸汽引入高压缸膨胀做功，高压缸出口蒸汽和中压过热器出口蒸汽混合后引入再热器再热；另一部分蒸汽经高压旁路减压阀减压，减压后的蒸汽引入第一换热器与热网循环水换热，换热后的蒸汽与中压过热器出口蒸汽混合后引入再热器再热；通过调节第二电磁阀的开度，使一部分再热蒸汽引入中压缸膨胀做功，另一部分再热蒸汽经中压旁路减压阀减压，减压后的蒸汽引入第二换热器与热网循环水换热，换热后的蒸汽与中压过热器出口蒸汽混合后引入再热器再热；中压缸出口蒸汽和低压过热器出口蒸汽混合，通过调节第六蒸汽流量调节阀的开度，使一部分混合蒸汽引入低压缸膨胀做功，做功后的乏汽引入凝汽器中凝结成水，通过凝结水泵引入低压省煤器；另一部分混合蒸汽引入第三换热器与热网循环水换热，换热后蒸汽凝结成水，并引入低压省煤器；热网循环水依次通过第三换热器、第二换热器和第一换热器，在第三换热器中与中压缸出口和低压过热器出口的混合蒸汽换热，在第二换热器中与再热器出口蒸汽换热，在第一换热器中与高压过热器出口蒸汽换热；

3）当热负荷为尖峰负荷而无电负荷时，系统采用第三种供热模式：关闭第一蒸汽流量调节阀、第五蒸汽流量调节阀、第六蒸汽流量调节阀、第一电磁调节阀、第二电磁调节阀和第三截止阀，打开第二蒸汽流量调节阀、第三蒸汽流量调节阀、第四蒸汽流量调节阀、第一截止阀和第二截止阀；高压过热器出口蒸汽经高压旁路减压阀减压，减压后的蒸汽引入第一换热器与热网循环水换热，换热后的蒸汽与中压过热器出口蒸汽混合后引入再热器再热；再热蒸汽经中压旁路减压阀减压，减压后的蒸汽引入第二换热器与热网循环水换热，换热后的蒸汽与中压过热器出口蒸汽混合后引入再热器再热；低压过热器出口蒸汽引入第三换热器中与热网循环水换热，换热后的蒸汽凝结成水，并引入低压省煤器；热网循环水依次通过第三换热器、第二换热器和第一换热器，在第三换热器中与低压过热器出口蒸汽换热，在第二换热器中与再热器出口蒸汽换热，在第一换热器中与高压过热器出口蒸汽换热。

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