CN110030488A - 一种lng船舶与lng罐箱（或槽车）之间的输液系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LNG船舶与LNG罐箱(或槽车)之间的输液系统，所述输液系统用于连接罐箱和船体，所述输液系统包括快速接头‑紧急脱离装置、低温复合软管、控制计量橇块以及柔性臂(或鹤管)，其中快速接头‑紧急脱离装置的快速接头端与船上法兰连接，快速接头‑紧急脱离装置的紧急脱离端与低温复合软管连接，所述低温复合软管的另一端与控制计量橇块的入口法兰连接，控制计量橇块的出口法兰与柔性臂(或鹤管)连接，柔性臂(或鹤管)的前端的干式快速接头直接与罐箱连接；该技术方案所述的柔性臂(或鹤管)和LNG罐箱(或槽车)的连接是通过低温干式快速接头连接，使用低温干式快速接头连接比使用法兰连接有安全、高效、环保等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种输液装置，具体涉及一种LNG船舶与LNG罐箱(或槽车)之间的输液系统，属于输送结构部件技术领域。
背景技术
LNG作为清洁能源，在我国能源结构中的占比逐年增高，我国对LNG的需求量逐年增高，我国LNG主要以进口LNG为主，LNG的运输主要是通过大型LNG运输船将LNG运至沿海各LNG接收站并将LNG从船上卸入LNG储罐内，然后在通过LNG槽车将LNG运送至各使用终端。近年，国内LNG的运输也呈多元化发展，主要有LNG汽化后入管网、陆路运输(包含汽车、火车)和船舶运输。而对于陆路运输和船舶运输最为方便高效的存储载体就是LNG罐箱(或槽车)。目前LNG罐箱(或槽车)在国内也得到了迅速发展。
同时，国际海事组织新的限硫令要求国际航行船舶燃料油的最大硫含量不得超过0.5％m/m(部分海域不得超过0.1％m/m)。这也使得LNG作为船用燃料在未来几年内会有一个迅速发展阶段。LNG动力船、LNG加注船等都会被一定规模的建造投用。届时将对LNG的集散和传输提出更高效的要求。尤其是在LNG船舶和LNG罐箱(或槽车)之间的传输。如果小型LNG运输船可直接对LNG罐箱(或槽车)批量充装，之后通过汽车、火车或集装箱船运输至全国各地；批量的LNG罐箱(或槽车)也可直接给LNG动力船舶、LNG加注船进行补给，这样将大大提高LNG的集散效率和节约LNG存储、运输成本，带来非常可观的经济效益。同样也可以通过LNG罐箱(或槽车)存储LNG用集装箱船运输方式对LNG进口和出口。
以上LNG介质无论是从LNG船舶充装至LNG罐箱(或槽车)还是通过LNG罐箱(或槽车)对LNG船舶进行补给，都需要一套安全高效的LNG输液系统，这样才能充分利用LNG罐箱(或槽车)高效便捷的特点。本发明旨在提供一套能够在LNG船舶和LNG罐箱(或槽车)之间进行LNG液体安全高效的输送系统。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种LNG船舶与LNG罐箱(或槽车)之间的输液系统，该技术方案所述的柔性臂(或鹤管)和LNG罐箱(或槽车)的连接是通过低温干式快速接头连接，使用低温干式快速接头连接比使用法兰连接有安全、高效、环保等优点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种LNG船舶与LNG罐箱(或槽车)之间的输液系统，其特征在于，所述输液系统一端连接连接罐箱或者槽车，另一端连接船体，所述输液系统包括快速接头-紧急脱离装置(QCDC-ERC)、低温复合软管、控制计量橇块以及柔性臂(或鹤管)，其中快速接头-紧急脱离装置的快速接头端与船上法兰连接，快速接头-紧急脱离装置的紧急脱离端与低温复合软管连接，所述低温复合软管的另一端与控制计量橇块的入口法兰连接，控制计量橇块的出口法兰与柔性臂(或鹤管)连接，柔性臂(或鹤管)的前端的干式快速接头直接与罐箱连接。
作为本发明的一种改进，所述的柔性臂(或鹤管)位于控制计量橇块端部两侧，柔性臂(或鹤管)与LNG罐箱(或槽车)均采用低温干式快速接头连接并安装有低温安全拉断阀。
作为本发明的一种改进，所述控制计量橇块包括框架、所述框架内设置有批量控制器、流量计、调节阀、安全阀、紧急关断阀、温度变送器、压力变送器、停靠架吹扫器、静电报警器，所述框架上方设置有红报警灯、绿指示灯以及吊耳，其中控制计量橇块内流量计、调节阀、安全阀、紧急关断阀、温度变送器、压力变送器通过管道依次连接起来，控制计量橇块流量计、调节阀、紧急关断阀、温度变送器、压力变送器、静电报警器、红色报警灯、绿色指示灯、急停按钮用防爆阻燃铠装电缆将通讯、电源接入防爆接线箱，防爆接线箱通过防爆挠性管与批量控制器连接；对罐箱充装时批量控制器控制控制计量橇块内的调节阀的开度、紧急关断阀的开/关、同时累计流过流量计的介质质量、同时采集管道内介质的温度和压力，达到安全高效、定量充装的功能；当完成预设充装量时，控制计量橇块会自动停止充装，同时绿色指示灯会发出声光提示本罐箱已充装完成，可更换下一罐箱继续充装；当给罐箱充装时，静电接地不良、控制计量橇块内压力、温度异常时，红色的报警灯会发出声光报警提示充装作业不能正常启动，同时在批量控制器的显示屏上会显示何种原因导致报警，按照批量控制器的提示处理完成后即可启动充装罐箱程序；控制计量橇块上设有急停按钮，方便出现紧急情况时及时停车。
作为本发明的一种改进，所述批量控制器留有与现场DCS通讯的接口，以便将控制计量橇块与DCS系统建立通讯，所述控制计量橇块的一端连接接船系统，另外一段连接柔性臂(或鹤管)。
作为本发明的一种改进，所述快速接头-紧急脱离装置(QCDC-ERC)包括快速接头和紧急脱离两部分，所述快速接头可保证快速接头-紧急脱离装置(QCDC-ERC)与船舶快速连接，当有紧急情况发生时快速接头-紧急脱离装置(QCDC-ERC)的紧急脱离可以将船舶与岸端系统快速分离且自动封闭断开的两个端部防止介质泄漏。
作为本发明的一种改进，所述柔性臂(或鹤管)的两端分别连接低温拉断阀和低温干式快速接头，其中柔性臂(或鹤管)的入口法兰和控制计量橇块的出口法兰连接，通过管件与低温拉断阀连接，低温拉断阀与低温复合软管连接，低温复合软管另一端与低温干式快速接头连接，低温干式快速接头与罐箱连接。低温拉断阀可以保证罐箱充装的过程中发生意外时断开罐箱与控制计量橇块的连接同时在断开处两端自动封闭，防止介质泄漏。低温干式快速接头可以快速的与罐箱连接和脱开，对罐箱进行装卸液体时都无需对柔性臂(或鹤管)进行氮气吹扫，可以大大提高罐箱的装卸斜率和作业安全。
作为本发明的一种改进，所述控制计量橇块上设置有急停按钮。
作为本发明的一种改进，所述控制计量橇块的数量至少为一个。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)该技术方案实现了LNG船舶通过该系统对LNG罐箱(或槽车)或槽车充装，LNG罐箱(或槽车)或槽车通过该系统对LNG燃料船进行加注，该方案中设置的控制计量橇块，对罐箱充装时批量控制器控制控制计量橇块内的调节阀的开度、紧急关断阀的开/关、同时累计流过流量计的介质质量、同时采集管道内介质的温度和压力，达到安全高效、定量充装的功能；当完成预设充装量时，控制计量橇块会自动停止充装，同时绿色指示灯会发出声光提示本罐箱已充装完成，可更换下一罐箱继续充装；当给罐箱充装时，静电接地不良、控制计量橇块内压力、温度异常时，红色的报警灯会发出声光报警提示充装作业不能正常启动，同时在批量控制器的显示屏上会显示何种原因导致报警，按照批量控制器的提示处理完成后即可启动充装罐箱程序；控制计量橇块上设有急停按钮，方便出现紧急情况时及时停车；2)该技术方案中的低温拉断阀可以保证罐箱充装的过程中发生意外时断开罐箱与控制计量橇块的连接同时在断开处两端自动封闭，防止介质泄漏，3)该方案中设置的低温干式快速接头可以快速的与罐箱连接和脱开，对罐箱进行装卸液体时都无需对柔性臂(或鹤管)进行氮气吹扫，可以大大提高罐箱的装卸斜率和作业安全。
附图说明
图1为本发明整体系统俯视结构示意图；
图2为本发明整体结构示意图；
图3为控制计量橇块结构示意图；
图4为干式快速接头结构示意图；
图5为控制计量橇块俯视图；
图6为流量调节阀用来控制流过管路LNG的流量控制充装流量过程示意图；
图7为括快速接头-紧急脱离装结构示意图；
图8为本发明整体工艺流程图(仅绘出一个控制计量撬块的流程，当实际工况需多个控制计量撬块时，依据此流程图拓展即可)。
图中：1、快速接头-紧急脱离装置(QCDC-ERC)，2、低温复合软管，3、控制计量橇块，4、柔性臂(或鹤管)，5、拉断阀，6、柔性臂(或鹤管)包络线，7、罐箱/槽车，8、干式快速接头，9、气相臂，10、液相臂，11、快速接头端，12、紧急脱离端，13、接船舶的法兰端，14、接低温复合软管端。
31、框架，32、控制器，33、流量计,34、调节阀，35、安全阀，36、紧急关断阀，37、温度变送器，3,8、压力变送器，39、停靠架吹扫器，,40、静电报警器，41、红报警灯，42、绿指示灯，43、吊耳，44、急停按钮。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
实施例1：参见图1-图8，一种LNG船舶与LNG罐箱(或槽车)之间的输液系统，所述输液系统一端连接连接罐箱或者槽车，另一端连接船体，所述输液系统包括快速接头-紧急脱离装置(QCDC-ERC)1、低温复合软管2、控制计量橇块3以及柔性臂(或鹤管)4，其中快速接头-紧急脱离装置的快速接头端与船上法兰连接，快速接头-紧急脱离装置的紧急脱离端与低温复合软管连接，所述低温复合软管的另一端与控制计量橇块的入口法兰连接，控制计量橇块的出口法兰与柔性臂(或鹤管)连接，柔性臂(或鹤管)的前端的干式快速接头直接与罐箱连接。参见图1-图3，一套可移动(码头有专门的区域安放也可固定安装)船-罐箱输液系统，该系统通过快速接头-紧急脱离装置(QCDC-ERC)(QCDC-ERC具有快速连接和紧急脱开的功能，如图7所示)一端连接LNG船舶法兰另一端与低温复合软管2连接；低温复合软管2另一端与控制计量橇块3(根据需要控制计量橇块可以是一个或多个，系统中预留了液相和气相拓展接口，本方案以两个控制计量橇块为列)连接；控制计量橇块(如图3所示)端部两侧均有与LNG罐箱(或槽车)连接的柔性臂(或鹤管)，柔性臂(或鹤管)与LNG罐箱(或槽车)均采用低温干式快速接头(如图4所示)连接并安装有低温安全拉断阀，参见图3，所述控制计量橇块包括框架31、所述框架内设置有批量控制器32、流量计33、调节阀34、安全阀35、紧急关断阀36、温度变送器37、压力变送器38、停靠架吹扫器39、静电报警器40，所述框架上方设置有红报警灯41、绿指示灯42以及吊耳43，其中控制计量橇块内流量计33、调节阀34、安全阀35、紧急关断阀36、温度变送器37、压力变送器38通过管道依次连接起来，控制计量橇块流量计、调节阀、紧急关断阀、温度变送器、压力变送器、静电报警器、红色报警灯、绿色指示灯、急停按钮用防爆阻燃铠装电缆将通讯、电源接入防爆接线箱，防爆接线箱通过防爆挠性管与批量控制器连接；对罐箱充装时批量控制器控制控制计量橇块内的调节阀的开度、紧急关断阀的开/关、同时累计流过流量计的介质质量、同时采集管道内介质的温度和压力，达到安全高效、定量充装的功能；当完成预设充装量时，控制计量橇块会自动停止充装，同时绿色指示灯会发出声光提示本罐箱已充装完成，可更换下一罐箱继续充装；当给罐箱充装时，静电接地不良、控制计量橇块内压力、温度异常时，红色的报警灯会发出声光报警提示充装作业不能正常启动，同时在批量控制器的显示屏上会显示何种原因导致报警，按照批量控制器的提示处理完成后即可启动充装罐箱程序；控制计量橇块上设有急停按钮，方便出现紧急情况时及时停车，所述批量控制器留有与现场DCS通讯的接口，以便将控制计量橇块与DCS系统建立通讯，所述控制计量橇块的一端连接接船系统，另外一段连接柔性臂(或鹤管)，所述快速接头-紧急脱离装置(QCDC-ERC)包括快速接头和紧急脱离两部分，所述快速接头可保证快速接头-紧急脱离装置(QCDC-ERC)与船舶快速连接，当有紧急情况发生时快速接头-紧急脱离装置(QCDC-ERC)的紧急脱离可以将船舶与岸端系统快速分离且自动封闭断开的两个端部防止介质泄漏；所述柔性臂(或鹤管)的两端分别连接低温拉断阀5和低温干式快速接头8，其中柔性臂(或鹤管)的入口法兰和控制计量橇块的出口法兰连接，通过管件与低温拉断阀连接，低温拉断阀与低温复合软管连接，低温复合软管另一端与低温干式快速接头连接，低温干式快速接头与罐箱连接。低温拉断阀可以保证罐箱充装的过程中发生意外时断开罐箱与控制计量橇块的连接同时在断开处两端自动封闭，防止介质泄漏。低温干式快速接头可以快速的与罐箱连接和脱开，对罐箱进行装卸液体时都无需对柔性臂(或鹤管)进行氮气吹扫，可以大大提高罐箱的装卸斜率和作业安全。
工作原理：参图1-图8，具体工作过程如下：
工艺描述1：参见图8，LNG从船至罐箱(或槽车)的充装：
LNG船舶靠泊并完成卸液准备工作后，建立好LNG船舶或码头控制室和控制计量橇块的通讯，如果采用移动式船-罐箱输液系统首先应将系统在开阔区域水平固定好同时连接好系统静电接地、氮气源、仪表风和电源等。然后将快速接头-紧急脱离装置(QCDC-ERC)分别与LNG船舶的液相法兰、气相法兰和液相回流法兰连接，快速接头-紧急脱离装置(QCDC-ERC)通过低温复合软管与各控制计量橇块的液相和气相接口连接，各控制计量橇块两侧的柔性臂(或鹤管)分别与LNG罐箱(或槽车)的气相、液相干式接头公头连接。在连接LNG罐箱(或槽车)前，必须将控制计量橇块上的防静电报警器的静电夹与LNG罐箱(或槽车)连接完成，释放LNG罐箱(或槽车)静电防止LNG罐箱(或槽车)静电积累，保证充装安全；柔性臂(或鹤管)和LNG罐箱(或槽车)的连接是通过低温干式快速接头连接，使用低温干式快速接头连接比使用法兰连接有安全、高效、环保等优点。
首次充装LNG罐箱(或槽车)需要用氮气对船-罐箱输液系统的所有管路进行置换，置换完毕后即可对罐箱进行LNG充装。首先在批量控制器上选择罐箱充装模式，依据LNG罐箱(或槽车)的容积通过控制计量橇块上对应的批量控制器设定充装量，设置完毕后启动充装，此时LNG船舶上的变频泵也同时启动(此时LNG船舶上对应的管线阀需要打开)，变频泵依据同时需要充装LNG罐箱(或槽车)数量调节至合适的频率保证高效充装，同时充装的多个LNG罐箱(或槽车)依次被充装完成，充装完成的罐箱对应的管路会自动停止充装同时绿色声光提示灯会提示作业完成，此充装位号可更换罐箱进行下一次充装，由于LNG罐箱(或槽车)和柔性臂(或鹤管)的连接是通过低温干式快速接头连接，所以更换LNG罐箱(或槽车)再次充装时无需繁琐的拆卸法兰和氮气吹扫工作，直接取下低温干式快速接头连接至更换待充的罐箱上即可进行充装；如果在充装过程中静电接地不良或出现其他故障，对应位号充装会停止，同时对应位号红色的声光报警灯会提示工作人员处理故障，待故障处理后继续充装即可，如果充装过程中出现紧急情况，每个控制计量橇块两侧都设有急停按钮方便工作人员对系统紧急停车，可最大限度保证整个充装作业安全。
多个罐箱同时充装，充装完成有先有后；或者更换罐箱时；或者LNG船舶上的变频泵最小输出流量大于同时充装多个罐箱所需流量时，为保证充装压力的稳定，系统设置LNG回流管线，并通过流量调节阀和压力变送器连锁，自动依据船-罐箱输液系统工作时液相管路的压力控制流量调节阀的开度，保证船-罐箱输液系统工作时管路内工作压力稳定，进而保证充装作业的安全。
以一个罐箱充装为列描述充装流程，LNG经船上变频泵泵出至快速接头-紧急脱离装置(QCDC-ERC)流过低温复合软管，流至控制计量橇块液相管入口，流过质量流量计后流过流量调节阀，再流过气动关断球阀后最后流经柔性臂(或鹤管)与罐箱连接的低温干式快速接头进入LNG罐箱(或槽车)内，LNG在从船舶储罐流至LNG罐箱(或槽车)这一过程中，管路上设计有质量流量计用来累计计量流过LNG的质量；流量调节阀用来控制流过管路LNG的流量控制充装流量(如图6所示)，保证充装安全高效；气动关断球阀可在紧急情况下停止充装作业，保证船-罐箱输液系统应对紧急情况；同时管路上设有温度变送器和压力变送器对船-罐箱输液系统充装管路的温度监测和压力监测，保证船-罐箱输液系统安全高效作业。LNG罐箱(或槽车)内的NG气体通过罐箱气相低温干式快速接头流经柔性臂(或鹤管)后进入气相返回管路返回至LNG船舶上储罐内，气相返回管路上设有温度变送器、压力变送器、气动关断球阀和止回阀，温度、压力变送器用于监测气相返回管路的温度和压力信号；气动关断球阀用于紧急情况关断管路作用；止回阀使得返回气仅能由罐箱流至船舶储罐。在液相管路和气相管路之间设置有安全阀。以上液相管路和气相管路上所有信号以及静电接地信号都输送至批量控制器，批量控制器实时监控船-罐箱输液系统的工作状态并通过批量控制器显示屏、静电报警器、绿色声光提示器和红色声光报警器反馈给作业人员。让作业人员时刻了解船-罐箱输液系统的工作状态。
在船-罐箱输液系统工作过程中，如遇到LNG船舶漂移、脱缆、随风浪起伏摆动等状况，快速接头-紧急脱离装置(QCDC-ERC)会被触发断开船舶与船-罐箱输液系统的连接，同时船端和船-罐箱输液系统端管路都瞬间自动关闭，保证充装作业安全及保护船舶和船-罐箱输液系统等设备不被损坏。
所有LNG罐箱(或槽车)充装完成后将柔性臂(或鹤管)复位，用氮气将管道内的LNG吹扫至LNG船舶内，并将船-罐箱输液系统内所有管路用氮气置换，解除船-罐箱输液系统与LNG船舶的连接，将船-罐箱输液系统移至原来位置等待下次作业。
工艺描述2：LNG从罐箱(或槽车)至船的充装
LNG通过本输液系统从罐箱至船舶主要应用在LNG船舶的燃料补给以及LNG加注船的LNG补给。在LNG补给前，先检查静电接地、系统的状态、船舶及罐箱等设备的连接是否安全可靠，充分做好LNG补给前的准备工作。
通过控制计量橇块两侧的柔性臂(或鹤管)与罐箱连接，低温软管端部的快速接头-紧急脱离装置(QCDC-ERC)与LNG加注船连接(当给LNG燃料船补给燃料时可通过低温干式快速接头与LNG燃料船舶接液口连接)，控制计量橇块上预留增压接口对罐箱进行增压，对控制计量橇块的批量控制器操作，启动补给程序，将LNG从罐箱补给至LNG燃料船或LNG加注船的储罐中去。
在LNG补给的整个过程中，通过柔性臂(或鹤管)前端的干式快速接头可以方便快捷的更换满载LNG的罐箱；同时批量控制器可以累积所有补给的LNG。
在柔性臂(或鹤管)上装有低温安全拉断阀，可以防止罐箱更换时事故的发生；同时在接船端也有紧急脱开装置快速接头-紧急脱离装置(QCDC-ERC)(或低温安全拉断阀)防止船舶漂移或脱缆等情况发生造成的事故。
LNG补给完成后将输液系统内的LNG吹扫至船舶储罐内或接入现场排空管路。取下船舶与输液系统的连接，至此完成了一次LNG船舶的LNG补给。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的简化、等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。
Claims (8)
1.一种LNG船舶与LNG罐箱(或槽车)之间的输液系统，其特征在于，所述输液系统一端连接连接罐箱或者槽车，另一端连接船体，所述输液系统包括快速接头-紧急脱离装置、低温复合软管、控制计量橇块以及柔性臂(或鹤管)，其中快速接头-紧急脱离装置的快速接头端与船上法兰连接，快速接头-紧急脱离装置的紧急脱离端与低温复合软管连接，所述低温复合软管的另一端与控制计量橇块的入口法兰连接，控制计量橇块的出口法兰与柔性臂(或鹤管)连接，柔性臂(或鹤管)的前端的干式快速接头直接与罐箱连接。
2.根据权利要求1所述的LNG船舶与LNG罐箱(或槽车)之间的输液系统，其特征在于，所述的柔性臂(或鹤管)位于控制计量橇块端部两侧，柔性臂(或鹤管)与LNG罐箱(或槽车)均采用低温干式快速接头连接并安装有低温安全拉断阀。
3.根据权利要求2所述的LNG船舶与LNG罐箱(或槽车)之间的输液系统，其特征在于，所述控制计量橇块包括框架、所述框架内设置有批量控制器、流量计、调节阀、安全阀、紧急关断阀、温度变送器、压力变送器、停靠架吹扫器、静电报警器，所述框架上方设置有红报警灯、绿指示灯以及吊耳，其中控制计量橇块内流量计、调节阀、安全阀、紧急关断阀、温度变送器、压力变送器通过管道依次连接起来，控制计量橇块流量计、调节阀、紧急关断阀、温度变送器、压力变送器、静电报警器、红色报警灯、绿色指示灯、急停按钮用防爆阻燃铠装电缆将通讯、电源接入防爆接线箱，防爆接线箱通过防爆挠性管与批量控制器连接。
4.根据权利要求3所述的LNG船舶与LNG罐箱(或槽车)之间的输液系统，其特征在于，所述批量控制器留有与现场DCS通讯的接口，以便将控制计量橇块与DCS系统建立通讯，所述控制计量橇块的一端连接接船系统，另外一段连接柔性臂(或鹤管)。
5.根据权利要求3或4所述的LNG船舶与LNG罐箱(或槽车)之间的输液系统，其特征在于，所述快速接头-紧急脱离装置包括快速接头端和紧急脱离端两部分，所述快速接头可保证快速接头-紧急脱离装置与船舶快速连接，当有紧急情况发生时快速接头-紧急脱离装置的紧急脱离端将船舶与岸端系统快速分离且自动封闭断开的两个端部防止介质泄漏。
6.根据权利要求5所述的LNG船舶与LNG罐箱(或槽车)之间的输液系统，其特征在于，所述柔性臂(或鹤管)的两端分别连接低温安全拉断阀和低温干式快速接头，其中柔性臂(或鹤管)的入口法兰和控制计量橇块的出口法兰连接，通过管件与低温拉断阀连接，低温拉断阀与低温复合软管连接，低温复合软管另一端与低温干式快速接头连接，低温干式快速接头与罐箱连接。
7.根据权利要求6所述的LNG船舶与LNG罐箱(或槽车)之间的输液系统，其特征在于，所述控制计量橇块上设置有急停按钮。
8.根据权利要求7所述的LNG船舶与LNG罐箱(或槽车)之间的输液系统，其特征在于，所述控制计量橇块的数量至少为一个。
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