CN110104670A - 一种脱硫副产物高效利用系统及方法 - Google Patents

一种脱硫副产物高效利用系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种脱硫副产物高效利用系统，包括脱硫除尘装置、废灰储存罐、石膏制备罐以及石膏成品储存装置，烟气经主烟道进入脱硫除尘装置，脱硫除尘装置产生的尾气经风机二抽吸最终由烟囱排放，脱硫除尘装置产生的废灰通过管道输送至废灰储存罐，废灰储存罐通过管道与石膏制备罐顶部连通，在石膏制备罐底部连通有空气输送管道，主烟道通过旁通烟道与空气输送管道连通，石膏制备罐内部设置有搅拌装置，石膏制备罐的顶部设置有出气口和加水管，石膏制备罐通过排料管与石膏成品储存装置连通，在排料管上设置有浆液输送泵和脱水装置；本发明真正实现对脱硫副产物的高效利用，能够有效解决脱硫副产物处理难度大的问题，同时提高经济效益，节能环保。

Description

一种脱硫副产物高效利用系统及方法
技术领域
本发明涉及一种脱硫副产物高效利用系统及方法，属于烟气干法/半干法脱硫副产物处理技术领域。
背景技术
自20世纪90年代以来工业迅速发展，煤炭的消耗量也逐年增加，二氧化硫作为煤炭燃烧产生的主要污染物，其排放总量相当巨大；由于二氧化硫的大量排放，造成环境出现大面积的酸雨，并有不断增大的趋势，酸雨会造成粮食、蔬菜和水果大量减产，甚至整块农田绝收；使森林树木受到危害，材积量锐减，甚至成片的林木死亡；酸雨还会使金属和建筑材料被腐蚀，土壤和水体酸化；空气中的二氧化硫还会导致人体呼吸系统疾病，造成人类死亡率逐年上升；二氧化硫成为制约经济和社会发展的重要因素；目前社会高度重视生态环境保护工作，现有主要的脱硫技术包括干法脱硫，湿法脱硫以及半干法脱硫，其中，湿法脱硫工艺目前多用于燃煤电厂，但其系统复杂、运行费用高且脱硫废水处理难度大；干法与半干法脱硫工艺脱硫效率较高，建设投资少，占地面积小，具有良好的发展前景，适用于中小机组和老机组的脱硫改造，但是由干法或半干法脱硫工艺产生的脱硫副产物不稳定且处理难度较大，脱硫副产物是一种脱硫废灰，一般按照固废统一处理，耗费相当大的人财资源，导致干法与半干法脱硫工艺未被广泛应用。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种脱硫副产物高效利用系统及方法，本发明的主要目的是将现有的干法/半干法脱硫塔及除尘器收集的废灰副产物进行高效利用，在废灰收集后增加了脱硫副产物制备石膏的一系列工序，实现对干法/半干法脱硫副产物进行处理，生成可再利用的石膏产品，制成的石膏产品纯度好、品质高，便于销售，真正实现对脱硫副产物的高效利用，系统组成简单，工艺技术可靠性高，一次投资成本及运行成本低，能够有效解决脱硫副产物处理难度大的问题，同时提高经济效益，节能环保，适合推广应用。
本发明所采用的技术方案为：
一种脱硫副产物高效利用系统，包括脱硫除尘装置、废灰储存罐、石膏制备罐以及石膏成品储存装置，烟气经主烟道进入脱硫除尘装置，所述脱硫除尘装置产生的尾气经风机二抽吸最终由烟囱排放，所述脱硫除尘装置产生的废灰通过管道输送至废灰储存罐，所述废灰储存罐通过管道与石膏制备罐顶部连通，在石膏制备罐底部连通有空气输送管道，所述主烟道通过旁通烟道与空气输送管道连通，所述石膏制备罐内部设置有搅拌装置，所述石膏制备罐的顶部设置有出气口和加水管，所述石膏制备罐通过排料管与石膏成品储存装置连通，在排料管上设置有浆液输送泵和脱水装置。
作为本发明的进一步优选，所述的脱硫除尘装置是干法脱硫除尘装置，干法脱硫除尘装置包括石灰仓、喷吹系统、干法脱硫塔以及陶瓷滤管除尘器，所述烟气经主烟道进入干法脱硫塔，石灰仓中的石灰经喷吹系统吹入干法脱硫塔，干法脱硫塔采用烟气下进上出的方式，干法脱硫塔内部中间呈文丘里状，利用烟气流速的变化使石灰与烟气更加充分的混合接触反应；经干法脱硫塔脱硫后的烟气进入陶瓷滤管除尘器进行除尘过滤，陶瓷滤管除尘器产生的尾气经风机二抽吸最终由烟囱排放，陶瓷滤管除尘器及干法脱硫塔产生的废灰通过管道输送至废灰储存罐；废灰储存罐还通过废灰循环管道与石灰仓连通，在废灰循环管道上设置有输灰装置。
作为本发明的进一步优选，所述的脱硫除尘装置是半干法脱硫除尘装置，半干法脱硫除尘装置包括制浆系统、旋转雾化器、半干法脱硫塔以及布袋除尘器，所述烟气经主烟道进入半干法脱硫塔，旋转雾化器安装在半干法脱硫塔顶部，制浆系统制备的石灰脱硫剂浆液经过旋转雾化器离心雾化喷射到半干法脱硫塔中与烟气充分接触并发生反应；经半干法脱硫塔脱硫后的烟气进入布袋除尘器进行除尘过滤，布袋除尘器产生的尾气经风机二抽吸最终由烟囱排放，布袋除尘器及半干法脱硫塔产生的废灰通过管道输送至废灰储存罐；废灰储存罐还通过废灰循环管道与制浆系统连通，在废灰循环管道上设置有输灰装置。
作为本发明的进一步优选，废灰储存罐与石膏制备罐连通的管道上设置有闸板；闸板用于控制向石膏制备罐中添加废灰的添加量，可待石膏制备罐内亚硫酸钙完全氧化并经浆液输送泵输送完成后再进行下灰，避免了氧化后的硫酸钙与废灰分离不清的问题，提高了制备石膏成品的纯度。
作为本发明的进一步优选，所述的旁通烟道上设置有风机一，风机一可以调整旁通烟道中烟气的流速。
作为本发明的进一步优选，在石膏制备罐的内底部设置有曝气设备，所述的空气输送管道与石膏制备罐内底部设置的曝气设备连通；曝气设备可以实现致密均匀的曝气工作。
作为本发明的进一步优选，所述的脱水装置产生的水通过管道与加水管连通；实现水资源的再次利用，避免排放造成污染。
作为本发明的进一步优选，搅拌装置位于石膏制备罐内部的搅拌轴及搅拌叶片由耐酸碱腐蚀材料制成，在耐酸碱腐蚀材料制成的搅拌轴及搅拌叶片表面涂覆有玻璃陶瓷涂层；有效延长搅拌装置的使用寿命。
一种脱硫副产物高效利用方法，包括以下步骤：
（1）首先烟气经主烟道进入脱硫除尘装置，脱硫除尘装置对烟气进行脱硫除尘处理，脱硫除尘装置产生的尾气经风机二抽吸最终由烟囱排放，脱硫除尘装置产生的废灰通过管道输送至废灰储存罐；
（2）然后将废灰储存罐中的废灰定量送入石膏制备罐中，并向石膏制备罐中加水，同时将主烟道中的部分烟气引出后与空气混合，将烟气与空气的混合气输入至石膏制备罐中，使石膏制备罐内部的pH值维持在4～6范围内，含氧量维持在18%以上；石膏制备罐内部的搅拌装置对废灰和水进行搅拌，制得石膏浆液；
（3）通过浆液输送泵将石膏制备罐内部的石膏浆液输送至脱水装置进行脱水干燥处理；
（4）经脱水装置脱水干燥后的石膏成品被输送至石膏成品储存装置中储存。
其中，步骤（3）中脱水装置产生的水通过管道重新输入至石膏制备罐中。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明能够真正实现干法/半干法脱硫副产物的高经济效益利用，除尘器捕集下来的脱硫废灰一方面作循环灰利用，另一方面用于石膏的制备，实现脱硫副产物的高效利用；
（2）本发明中制备石膏所需的酸性环境无需通过外加酸液方式获得，可直接利用旁通烟道酸性烟气直通方式获得；同时，采用烟气混合空气进入石膏制备罐，很好的实现了热烟气降温工作，避免了过热烟气对石膏制备罐内浆液的蒸发作用；
（3）本发明中通入石膏制备罐的烟气中含有二氧化硫，会与脱硫废灰中未完全反应的氢氧化钙发生酸碱中和反应并放出热量，使亚硫酸钙氧化速率加快，提高石膏的获取效率；
（4）本发明中制备好的石膏浆液经过脱水装置后脱除下来的水继续回用到石膏制备罐中，从而避免了脱硫副产物利用过程的废水排放，同时减少工艺消耗的水量；
（5）本发明中废灰储存罐与石膏制备罐之间的连通管道上设置闸板，闸板用于控制向石膏制备罐中添加废灰的添加量，可待石膏制备罐内亚硫酸钙完全氧化并经浆液输送泵输送完成后再进行下灰，避免了氧化后的硫酸钙与废灰分离不清的问题，提高了制备石膏成品的纯度；
本发明的主要目的是将现有的干法/半干法脱硫塔及除尘器收集的废灰副产物进行高效利用，在废灰收集后增加了脱硫副产物制备石膏的一系列工序，实现对干法/半干法脱硫副产物进行处理，生成可再利用的石膏产品，制成的石膏产品纯度好、品质高，便于销售，真正实现对脱硫副产物的高效利用，系统组成简单，工艺技术可靠性高，一次投资成本及运行成本低，能够有效解决脱硫副产物处理难度大的问题，同时提高经济效益，节能环保，适合推广应用。
附图说明
图1为本发明实施例一结构示意图；
图2为本发明实施例二结构示意图；
图中主要附图标记含义如下：
1a-石灰仓，2a-喷吹系统，3a-干法脱硫塔，4a-陶瓷滤管除尘器，1b-制浆系统，2b-旋转雾化器，3b-半干法脱硫塔， 4b-布袋除尘器，5-废灰储存罐，6-闸板，7-石膏制备罐，71-搅拌装置，72-出气口，73-加水管，8-浆液输送泵，9-脱水装置，10-石膏成品储存装置，11-输灰装置，12-风机一，13-风机二，14-烟囱，15-旁通烟道，16-主烟道，17-废灰循环管道，18-空气输送管道，19-排料管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做具体的介绍。
实施例一
如图1所示：本实施例是一种脱硫副产物高效利用系统，包括脱硫除尘装置、废灰储存罐5、石膏制备罐7以及石膏成品储存装置10，烟气经主烟道16进入脱硫除尘装置，脱硫除尘装置产生的尾气经风机二13抽吸最终由烟囱14排放，脱硫除尘装置产生的废灰通过管道输送至废灰储存罐5，废灰储存罐5通过管道与石膏制备罐7顶部连通，在石膏制备罐7底部连通有空气输送管道18，主烟道16通过旁通烟道15与空气输送管道18连通，石膏制备罐7内部设置有搅拌装置71，搅拌装置71的转动速度可调，石膏制备罐7的顶部设置有出气口72和加水管73，石膏制备罐7通过排料管19与石膏成品储存装置10连通，在排料管19上设置有浆液输送泵8和脱水装置9。
本实施例中的脱硫除尘装置是干法脱硫除尘装置，干法脱硫除尘装置包括石灰仓1a、喷吹系统2a、干法脱硫塔3a以及陶瓷滤管除尘器4a，烟气经主烟道16进入干法脱硫塔3a，石灰仓1a中的石灰经喷吹系统2a吹入干法脱硫塔3a，干法脱硫塔3a采用烟气下进上出的方式，干法脱硫塔3a内部中间呈文丘里状，利用烟气流速的变化使石灰与烟气更加充分的混合接触反应；经干法脱硫塔3a脱硫后的烟气进入陶瓷滤管除尘器4a进行除尘过滤，陶瓷滤管除尘器4a产生的尾气经风机二13抽吸最终由烟囱14排放，陶瓷滤管除尘器4a及干法脱硫塔3a产生的废灰通过管道输送至废灰储存罐5；废灰储存罐5还通过废灰循环管道17与石灰仓1a连通，在废灰循环管道17上设置有输灰装置11；将部分废灰输送至石灰仓1a，实现脱硫废灰循环利用。
本实施例中，废灰储存罐5与石膏制备罐7连通的管道上设置有闸板6；闸板6用于控制向石膏制备罐7中添加废灰的添加量，可待石膏制备罐7内亚硫酸钙完全氧化并经浆液输送泵8输送完成后再进行下灰，避免了氧化后的硫酸钙与废灰分离不清的问题，提高了制备石膏成品的纯度。
本实施例在旁通烟道15上设置有风机一12，风机一12可以调整旁通烟道15中烟气的流速。
本实施例在石膏制备罐7的内底部设置有曝气设备，空气输送管道18与石膏制备罐7内底部设置的曝气设备连通；曝气设备可以实现致密均匀的曝气工作。
本实施例中，脱水装置9产生的水通过管道与加水管73连通；脱水装置9产生的水采用回流方式与新注入的水一同进入石膏制备罐7中，避免脱水装置9产生的水外排，同时节约副产物利用所消耗的水量，增加经济效益，实现水资源的再次利用，避免排放造成污染。
本实施例中，为避免搅拌装置71腐蚀严重，搅拌装置71位于石膏制备罐7内部的搅拌轴及搅拌叶片由耐酸碱腐蚀材料制成，在耐酸碱腐蚀材料制成的搅拌轴及搅拌叶片表面涂覆有玻璃陶瓷涂层；有效延长搅拌装置71的使用寿命。
实施例二
如图2所示：本实施例与实施例一结构相似，其区别仅在于，本实施例中的脱硫除尘装置是半干法脱硫除尘装置，半干法脱硫除尘装置包括制浆系统1b、旋转雾化器2b、半干法脱硫塔3b以及布袋除尘器4b，烟气经主烟道16进入半干法脱硫塔3b，旋转雾化器2b安装在半干法脱硫塔3b顶部，制浆系统1b制备的石灰脱硫剂浆液经过旋转雾化器2b离心雾化喷射到半干法脱硫塔3b中与烟气充分接触并发生反应；经半干法脱硫塔3b脱硫后的烟气进入布袋除尘器4b进行除尘过滤，布袋除尘器4b产生的尾气经风机二13抽吸最终由烟囱14排放，布袋除尘器4b及半干法脱硫塔3b产生的废灰通过管道输送至废灰储存罐5；废灰储存罐5还通过废灰循环管道17与制浆系统1b连通，在废灰循环管道17上设置有输灰装置11；由于脱硫用钙硫比往往较大，反应后的副产物中还含有部分Ca(OH)2，因此部分副产物经输灰装置11输送至制浆系统1b中回用，将部分废灰输送至制浆系统1b，制浆系统1b将水与废灰混合并搅拌均匀，制得石灰脱硫剂浆液，实现脱硫废灰循环利用。
一种脱硫副产物高效利用方法，包括以下步骤：
（1）首先烟气经主烟道16进入脱硫除尘装置，脱硫除尘装置对烟气进行脱硫除尘处理，脱硫除尘装置产生的尾气经风机二13抽吸最终由烟囱14排放，脱硫除尘装置产生的废灰通过管道输送至废灰储存罐5；
（2）然后将废灰储存罐5中的废灰定量送入石膏制备罐7中，并向石膏制备罐7中加水，同时将主烟道16中的部分烟气引出后与空气混合，将烟气与空气的混合气输入至石膏制备罐7中，使石膏制备罐7内部的pH值维持在4～6范围内，含氧量维持在18%以上；石膏制备罐7内部的搅拌装置71对废灰和水进行搅拌，制得石膏浆液；在石膏制备罐7内部酸性及曝气富氧环境下，并在加水搅拌的作用下，加速CaSO3氧化反应生成石膏（CaSO4）；
（3）通过浆液输送泵8将石膏制备罐7内部的石膏浆液输送至脱水装置9进行脱水干燥处理；
（4）经脱水装置9脱水干燥后的石膏成品被输送至石膏成品储存装置10中储存。
其中，步骤（3）中脱水装置9产生的水通过管道重新输入至石膏制备罐7中。
对干法脱硫工艺来说，烟气经气体分布器均匀进入干法脱硫塔，脱硫剂Ca(OH)2经过压缩空气或罗茨风机喷吹进入干法脱硫塔后，与烟气中的SO2反应生成副产物CaSO3与CaSO4，由于钙硫比的设置，过量的Ca(OH)2与脱硫副产物CaSO3以及CaSO4被陶瓷滤管除尘器拦截下来；对半干法脱硫工艺来说，烟气经气体分布器均匀进入半干法脱硫塔，脱硫剂石灰浆液经旋转雾化器高速离心形成细小雾滴，脱硫剂Ca(OH)2石灰浆液在半干法脱硫塔内与烟气中SO2污染物反应生成副产物CaSO3与CaSO4，由于塔内高温环境作用，脱硫副产物中水分被迅速蒸发，即经高温烟气蒸发成干燥的粉状颗粒物，过量的Ca(OH)2与脱硫副产物CaSO3以及CaSO4被布袋除尘器拦截下来；干法/半干法脱硫工艺中除尘器截留下来的脱硫副产物被输进石膏制备罐中，分流少量含硫烟气与石膏制备罐内Ca(OH)2发生反应同时保证石膏制备罐内酸性环境，利用搅拌与鼓入过量空气的方法使CaSO3充分氧化进而得到高纯度石膏CaSO4，使脱硫副产物得以最佳利用，减少固体污染物输出，提高经济效益。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明能够真正实现干法/半干法脱硫副产物的高经济效益利用，除尘器捕集下来的脱硫废灰一方面作循环灰利用，另一方面用于石膏的制备，实现脱硫副产物的高效利用；
（2）本发明中制备石膏所需的酸性环境无需通过外加酸液方式获得，可直接利用旁通烟道酸性烟气直通方式获得；同时，采用烟气混合空气进入石膏制备罐，很好的实现了热烟气降温工作，避免了过热烟气对石膏制备罐内浆液的蒸发作用；
（3）本发明中通入石膏制备罐的烟气中含有二氧化硫，会与脱硫废灰中未完全反应的氢氧化钙发生酸碱中和反应并放出热量，使亚硫酸钙氧化速率加快，提高石膏的获取效率；
（4）本发明中制备好的石膏浆液经过脱水装置后脱除下来的水继续回用到石膏制备罐中，从而避免了脱硫副产物利用过程的废水排放，同时减少工艺消耗的水量；
（5）本发明中废灰储存罐与石膏制备罐之间的连通管道上设置闸板，闸板用于控制向石膏制备罐中添加废灰的添加量，可待石膏制备罐内亚硫酸钙完全氧化并经浆液输送泵输送完成后再进行下灰，避免了氧化后的硫酸钙与废灰分离不清的问题，提高了制备石膏成品的纯度。
目前，烟气治理的主流工艺还是脱硝、脱硫、除尘；本发明的主要目的是将现有的干法/半干法脱硫塔及除尘器收集的废灰副产物进行高效利用，在废灰收集后增加了脱硫副产物制备石膏的一系列工序，实现对干法/半干法脱硫副产物进行处理，生成可再利用的石膏产品，制成的石膏产品纯度好、品质高，便于销售，真正实现对脱硫副产物的高效利用，系统组成简单，工艺技术可靠性高，一次投资成本及运行成本低，能够有效解决脱硫副产物处理难度大的问题，同时提高经济效益，节能环保，适合推广应用。
以上所述仅是本发明专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明专利原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种脱硫副产物高效利用系统，其特征在于：包括脱硫除尘装置、废灰储存罐、石膏制备罐以及石膏成品储存装置，烟气经主烟道进入脱硫除尘装置，所述脱硫除尘装置产生的尾气经风机二抽吸最终由烟囱排放，所述脱硫除尘装置产生的废灰通过管道输送至废灰储存罐，所述废灰储存罐通过管道与石膏制备罐顶部连通，在石膏制备罐底部连通有空气输送管道，所述主烟道通过旁通烟道与空气输送管道连通，所述石膏制备罐内部设置有搅拌装置，所述石膏制备罐的顶部设置有出气口和加水管，所述石膏制备罐通过排料管与石膏成品储存装置连通，在排料管上设置有浆液输送泵和脱水装置。
2.根据权利要求1所述的一种脱硫副产物高效利用系统，其特征在于，所述的脱硫除尘装置是干法脱硫除尘装置，干法脱硫除尘装置包括石灰仓、喷吹系统、干法脱硫塔以及陶瓷滤管除尘器，所述烟气经主烟道进入干法脱硫塔，石灰仓中的石灰经喷吹系统吹入干法脱硫塔，干法脱硫塔采用烟气下进上出的方式，干法脱硫塔内部中间呈文丘里状，利用烟气流速的变化使石灰与烟气更加充分的混合接触反应；经干法脱硫塔脱硫后的烟气进入陶瓷滤管除尘器进行除尘过滤，陶瓷滤管除尘器产生的尾气经风机二抽吸最终由烟囱排放，陶瓷滤管除尘器及干法脱硫塔产生的废灰通过管道输送至废灰储存罐；废灰储存罐还通过废灰循环管道与石灰仓连通，在废灰循环管道上设置有输灰装置。
3.根据权利要求1所述的一种脱硫副产物高效利用系统，其特征在于，所述的脱硫除尘装置是半干法脱硫除尘装置，半干法脱硫除尘装置包括制浆系统、旋转雾化器、半干法脱硫塔以及布袋除尘器，所述烟气经主烟道进入半干法脱硫塔，旋转雾化器安装在半干法脱硫塔顶部，制浆系统制备的石灰脱硫剂浆液经过旋转雾化器离心雾化喷射到半干法脱硫塔中与烟气充分接触并发生反应；经半干法脱硫塔脱硫后的烟气进入布袋除尘器进行除尘过滤，布袋除尘器产生的尾气经风机二抽吸最终由烟囱排放，布袋除尘器及半干法脱硫塔产生的废灰通过管道输送至废灰储存罐；废灰储存罐还通过废灰循环管道与制浆系统连通，在废灰循环管道上设置有输灰装置。
4.根据权利要求1所述的一种脱硫副产物高效利用系统，其特征在于，废灰储存罐与石膏制备罐连通的管道上设置有闸板。
5.根据权利要求1所述的一种脱硫副产物高效利用系统，其特征在于，所述的旁通烟道上设置有风机一。
6.根据权利要求1所述的一种脱硫副产物高效利用系统，其特征在于，在石膏制备罐的内底部设置有曝气设备，所述的空气输送管道与石膏制备罐内底部设置的曝气设备连通。
7.根据权利要求1所述的一种脱硫副产物高效利用系统，其特征在于，所述的脱水装置产生的水通过管道与加水管连通。
8.根据权利要求1所述的一种脱硫副产物高效利用系统，其特征在于，搅拌装置位于石膏制备罐内部的搅拌轴及搅拌叶片由耐酸碱腐蚀材料制成，在耐酸碱腐蚀材料制成的搅拌轴及搅拌叶片表面涂覆有玻璃陶瓷涂层。
9.基于权利要求1所述系统的一种脱硫副产物高效利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）首先烟气经主烟道进入脱硫除尘装置，脱硫除尘装置对烟气进行脱硫除尘处理，脱硫除尘装置产生的尾气经风机二抽吸最终由烟囱排放，脱硫除尘装置产生的废灰通过管道输送至废灰储存罐；
（2）然后将废灰储存罐中的废灰定量送入石膏制备罐中，并向石膏制备罐中加水，同时将主烟道中的部分烟气引出后与空气混合，将烟气与空气的混合气输入至石膏制备罐中，使石膏制备罐内部的pH值维持在4～6范围内，含氧量维持在18%以上；石膏制备罐内部的搅拌装置对废灰和水进行搅拌，制得石膏浆液；
（3）通过浆液输送泵将石膏制备罐内部的石膏浆液输送至脱水装置进行脱水干燥处理；
（4）经脱水装置脱水干燥后的石膏成品被输送至石膏成品储存装置中储存。
10.根据权利要求9所述的一种脱硫副产物高效利用方法，其特征在于，步骤（3）所述的脱水装置产生的水通过管道重新输入至石膏制备罐中。
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