CN112345588A - 一种正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置及方法，涉及粉尘防爆技术领域，其中，正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置包括风机、软膜管、第一管道、隔爆翻板阀、第二管道、爆炸仓、第三管道以及滤尘部件，风机的出口端连接软膜管的一端，第一管道的一端为入流口并与软膜管的另一端连接，第一管道的另一端连接隔爆翻板阀，隔爆翻板阀通过第二管道连接爆炸仓，爆炸仓通过第三管道连接滤尘部件，入流口处设有检测部件，第一管道靠近隔爆翻板阀处设有输粉机，第三管道设有双向隔爆阀，爆炸仓内设有点火头。本发明能模拟实际生产中正压环境下粉尘爆炸的环境，对爆炸防护产品的防爆性能进行测试，使防爆产品的性能检测结果更真实有效。
Description
技术领域
本发明涉及粉尘防爆技术领域，特别涉及一种正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置，还涉及一种防爆性能测试方法。
背景技术
涉粉爆企业的可燃爆粉尘，特别是金属粉尘，遇明火一旦发生粉尘爆炸，通常具有极强的破坏性，波及范围广，造成极大的人员伤亡和经济损失，不仅如此，可燃爆粉尘也更容易产生二次爆炸，破坏性更强。然而，由于我国缺乏符合实际生产工艺，特别是正压通风除尘条件下的典型爆炸防护产品的粉尘爆炸防护性能的检验检测系统，致使我国的爆炸防护产品的防爆性能普遍较低，防爆减灾性能不稳定，对社会影响较大的粉尘爆炸灾害事故仍时有发生。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明实施例提供一种正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置，通过模拟实际生产工况中正压通风除尘环境下粉尘爆炸的环境，来对爆炸防护产品的防爆性能进行测试，使防爆产品的性能检测的结果更加真实有效。
本发明实施例还提供一种防爆性能测方法。通过该方法能模拟出真实的正压生产环境，并对爆炸防护产品进行防爆性能的测试，进一步提供准确的防爆性能数据。
根据本发明第一方面实施例的正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置，包括风机、软膜管、第一管道、隔爆翻板阀、第二管道、爆炸仓、第三管道以及滤尘部件，所述风机的出口端连接所述软膜管的一端，所述第一管道的一端为入流口并与所述软膜管的另一端连接，所述第一管道的另一端连接所述隔爆翻板阀，所述隔爆翻板阀通过所述第二管道连接所述爆炸仓，所述爆炸仓通过所述第三管道连接所述滤尘部件，其中，所述入流口处设置有检测部件，所述第一管道上靠近所述隔爆翻板阀处设置有输粉机，所述第三管道上设有双向隔爆阀，所述爆炸仓内设有点火头。
根据本发明第一方面的实施例，所述爆炸仓上设置有粉尘分散组件，所述粉尘分散组件包括储粉罐、气粉两相电磁阀和分散头，所述分散头设在所述爆炸仓内，所述气粉两相电磁阀的一端连通所述分散头，所述气粉两相电磁阀的另一端连通所述储粉罐。
根据本发明第一方面的实施例，所述爆炸仓上还设置有透明视窗和用于调压的泄爆口。
根据本发明第一方面的实施例，所述第二管道包括若干个短管，若干个所述短管首尾依次连接，各个所述短管上均设有火焰传感器，与所述隔爆翻板阀连接的所述短管上还设有压力传感器。
根据本发明第一方面的实施例，所述检测部件包括间隔设置的若干个所述自由场压力传感器、以及用于记录所述隔爆翻板阀和所述第一管道外的自由场在爆炸测试过程中的温度热力学和火焰动力学演化的记录组件，所述记录组件包括红外温度摄像机和运动摄像机。
根据本发明第一方面的实施例，所述第三管道上还设有用于喷出抑制剂抑制爆炸火焰传播的抑爆部件。
根据本发明第一方面的实施例，所述滤尘部件包括旋风除尘组件、第四管道及滤筒除尘组件，所述旋风除尘组件连接所述第三管道，所述旋风除尘组件通过所述第四管道连通所述滤筒除尘组件，所述第四管道设有热沉降管组。
根据本发明第一方面的实施例，所述旋风除尘组件包括旋风除尘主体、第一旋转卸料阀和第一粉尘收纳腔，所述旋风除尘主体通过所述第一旋转卸料阀连接所述第一粉尘收纳腔，所述旋风除尘主体设有第一无焰泄爆器。
根据本发明第一方面的实施例，所述滤筒除尘组件包括滤筒除尘主体、第二旋转卸料阀和第二粉尘收纳腔，所述滤筒除尘主体通过所述第二旋转卸料阀连接所述第二粉尘收纳腔，所述滤筒除尘主体设有第二无焰泄爆器。
根据本发明第二方面实施例的防爆性能测试方法，使用上述正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置进行测试，包括如下步骤：
步骤一、开启所述风机使装置内形成正压环境，确保所述隔爆翻板阀处于开启状态，启动所述检测部件；
步骤二、向所述第一管道投喂粉尘，使装置内形成正压运输条件下可燃爆粉尘云环境；
步骤三、给所述点火头电信号进行点火，粉尘云在所述爆炸仓内爆炸，所述检测部件对爆炸过程中产生的相关数据进行记录和保存。
基于上述技术方案，本发明实施例至少具有以下有益效果：通过软膜管或管道依次连接的风机、隔爆翻板阀、爆炸仓、双向隔爆阀及滤尘部件形成一个测试装置，通过控制系统协调装置中各个部件的工作，工作时，隔爆翻板阀作为爆炸防护产品的其中一种，在风机工作产生正压风压的情况下，隔爆翻板阀内的隔爆翻板打开，稳定后，输粉机定量向管道中投送粉尘，正压风压使粉尘在装置内形成粉尘云，双向隔爆阀打开后，滤尘部件连通外界并向外界释放无尘空气，以此形成实际生产中正压运输条件下可燃爆粉尘云环境。待检测到装置内各个位置的粉尘云浓度稳定后，即可启动点火头点燃粉尘进行爆炸产品防爆性能检测，通过对检测部件和设于特定位置的传感器采集到的相关数据进行分析，以确认爆炸防护产品隔爆翻板阀的各项指标是否符合。使用该装置进行粉尘爆炸测试，能够筛选测试出性能稳定、指标符合的爆炸防护产品，以确保所生产的爆炸防护产品达到防爆减灾的效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例中滤尘部件的结构示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1，正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置包括风机3、软膜管45、第一管道41、隔爆翻板阀6、第二管道42、爆炸仓10、第三管道44以及滤尘部件9，风机3的出口端连接软膜管45的一端，第一管道41的一端为入流口并与软膜管45的另一端连接，第一管道41的另一端连接隔爆翻板阀6，隔爆翻板阀6通过第二管道42连接爆炸仓10，爆炸仓10通过第三管道44连接滤尘部件9，其中，入流口处设置有检测部件，检测部件用于检测和记录爆炸防护产品防爆性能测试的各项数据，第一管道41上靠近隔爆翻板阀6处设置有输粉机81，在输粉机81和隔爆翻板阀6之间还设有火焰传感器54，用于判断爆炸时是否有爆炸火焰经隔爆翻板阀6逃逸至第一管道41内，第三管道44上设有双向隔爆阀7，爆炸仓10内设有点火头12。本实施例中，点火头12设置在爆炸仓10的中心处，点火头12为能产生10000J能量的球形化学式点火头，并通过点火电极连通爆炸仓10外，与点火电路相通，为测量爆炸仓10内的可燃爆粉尘爆炸温度、爆炸温度上升速率、爆炸压力和爆炸压力上升速率，爆炸仓10的壁面设置有温度传感器56和压力传感器55。将该测试装置连接完成后，通过控制系统控制各个部件的启动工作。
其中，风机3用于形成测试装置的正压环境，通过入风口抽入外界空气形成正压气流，技术合格的隔爆翻板阀6在正压气流的作用下能够确保隔爆翻板阀6内的隔爆翻板处于开启的状态，正压气流流经装置内的各个管道和部件，最后从滤尘部件9中流出，当正压环境稳定后，检测部件和设置在装置的中的各个传感器处于待触发状态，开启输粉机81，向第一管道41内输送粉尘，粉尘在正压气流的带动下分散至装置内，在爆炸仓10内形成正压输送条件下可燃爆粉尘云环境，当运行至装置内的各个位置的粉尘浓度稳定后，给点火头12信号，并同步触发检测部件和传感器对爆炸的数据进行采集。爆炸过程中，因双向隔爆阀7的内部设置有碟形阀芯，在爆炸产生的冲击波接触到碟形阀芯时，将其推向双向隔爆阀7的爆炸下游一侧并锁止，从而阻断了爆炸火焰在第三管道44传播，防止滤尘部件9内产生二次爆炸。而隔爆翻板阀6作为要测试的爆炸防护产品，在装置中模拟实际生产环境的爆炸产生时，其内的隔爆翻板用于阻隔爆炸仓10内的爆炸火焰通过第二管道42冲到第一管道41，在装置内设定好实际生产中爆炸的爆炸温度和爆炸压力下，符合指标的隔爆翻板阀6能够成功的抵挡爆炸的威力，防止火焰蔓延至第一管道41。当在测试隔爆翻板阀6的性能极限时，有可能隔爆翻板阀6的性能指标不及预期，爆炸火焰能在爆炸压力的突破下，突破隔爆翻板阀6蔓延至第一管道41中，因软膜管45为弱性软膜管，虽具有一定的耐正压强度，但是不抗高温，在爆炸火焰的作用下即刻融化破损，以确保经隔爆翻板阀6逃逸的火焰能够沿第一管道41的轴线方向逃逸出入流口，并在入流口外无约束的空间自由传播，以使检测部件顺利记录此时爆炸防护产品及爆炸防护产品性能测试时的自由场外的压力、火焰和温度的变化范围和变化过程，完成对爆炸防护产品性能指标的记录及测试。
在其中的一个实施例中，爆炸仓10上设置有粉尘分散组件2，其中，粉尘分散组件2包括储粉罐21、气粉两相电磁阀22和分散头23，储粉罐21内的粉尘与输粉机81内的粉尘相同，都是同质可燃爆粉尘，具体地，分散头23设在爆炸仓10内，气粉两相电磁阀22的一端连通分散头23，气粉两相电磁阀22的另一端连通储粉罐21，通过气粉两相电磁阀22，能把储粉罐21内的粉尘均匀分散至爆炸仓10内，完成对爆炸仓10内粉尘云的浓度调节，模拟不同实际生产工况下的粉尘环境，如图1所示，本实施例中，粉尘分散组件2设置有两个，能对爆炸仓10内粉尘云的质量浓度进行快速的调节。
具体的，分散头23包括内半球和外半球，内半球和外半球上均设有若干个通孔，其中，内半球的通孔孔径较大，外半球的通孔孔径较小，且外半球的通孔从半球顶部至底部的孔径逐渐增大分布，此结构设计能在调节粉尘云质量浓度时，使喷射到爆炸仓10内的粉尘更加分散和均匀，模拟的粉尘云环境更接近实际生产工况。
在其中的一些实施例中，爆炸仓10上还设置有透明视窗11和用于调压的泄爆口13，透明视窗11用于实时观察和测量可燃爆炸粉尘的爆炸过程，爆炸仓10上设置的泄爆口13通过控制泄爆口13的泄压开启压力来调节爆炸仓10内的粉尘云爆炸压力，使得粉尘云爆炸时，传播至隔爆翻板阀6或其他的爆炸防护产品的爆炸压力与隔爆翻板阀6或其他的爆炸防护产品的标称压力一致。
优选的，第二管道42包括若干个短管，若干个短管首尾依次连接，各个短管上均设有火焰传感器54，与隔爆翻板阀6连接的短管上还设有压力传感器55。第二管道42的长度可以由短管的个数进行控制，将第二管道42调节不同的长度，用于测试隔爆翻板阀6或其他的爆炸防护产品的合适安装距离。在与隔爆翻板阀6连接的短管上设置的压力传感器55，主要用于标定爆炸仓10内粉尘云爆炸传播至隔爆翻板阀6附近的爆炸压力，使得隔爆翻板阀6附近的压力与隔爆翻板阀6的标称压力相一致。各个短管上布置火焰传感器54，可以判读并确保粉尘爆炸测试时，爆炸火焰可以顺利抵达隔爆翻板阀6内，再者，通过各个火焰传感器54上的数据，可以通过采用算术平均等方法计算出爆炸仓10内粉尘云爆炸火焰在第二管道42中的传播速度。
本实施例中，检测部件包括间隔设置的若干个自由场压力传感器51、以及用于记录隔爆翻板阀6和第一管道41外的自由场在爆炸测试过程中的温度热力学和火焰动力学演化的记录组件，记录组件包括红外温度摄像机53和运动摄像机52，具体的，若干个自由场压力传感器51间隔排成一条直线，第一管道41的入流口的轴线与该直线共线，该自由场压力传感器51为笔式自由场压力传感器，各个笔式自由场压力传感器的尖端朝向第一管道41的入流口的方向，覆盖了粉尘爆炸逃逸至第一管道41外的自由场的火焰范围。红外温度摄像机53的拍摄范围包括粉尘爆炸经爆炸防护产品隔爆翻板阀6逃逸的火焰范围及隔爆翻板阀6，用于记录爆炸防护产品性能测试时的自由场以及隔爆翻板阀6的温度变化过程，运动摄像机52为超高速摄像机，其拍摄范围为粉尘爆炸经爆炸防护产品隔爆翻板阀6逃逸的火焰范围以及隔爆翻板阀6，用于记录爆炸防护产品性能测试时逃逸至自由场爆炸火焰演化过程和隔爆翻板阀6的结构力学响应过程。
优选的，第三管道44上还设有用于喷出抑制剂抑制爆炸火焰的抑爆部件82，具体的，抑爆部件82处于双向隔爆阀7和滤尘部件9之间，双向隔爆阀7与抑爆部件82之间的第三管道44上还设有压力传感器55和火焰传感器54，用于判断是否有火焰从双向隔爆阀7处发生部分逃逸，一旦逃逸出来的火焰触发火焰传感器54或者压力传感器55的阀值报警系统，抑爆部件82立即发生动作，即刻喷出抑制剂对部分发生逃逸的火焰进行抑制扑灭。
作为可选或者优选的实施例中，如图2所示，滤尘部件9包括旋风除尘组件91、第四管道46及滤筒除尘组件92，旋风除尘组件91连接第三管道44，旋风除尘组件91通过第四管道46连通滤筒除尘组件92，第四管道46设有热沉降管组47。其中，形成粉尘云气流过程中，粉尘云气流在旋风除尘组件91进行初步除尘，粉尘云气流在滤筒除尘组件92进行进一步的除尘，以使从第五管道48流出的空气气流为接近无尘。当发生火焰蔓延至旋风除尘组件91中发生粉尘爆炸的情况时，热沉降管组47能阻止逃逸进第四管道46中的火焰进一步的进入滤筒除尘组件92中，防止再次发生粉尘爆炸。
具体的，旋风除尘组件91包括旋风除尘主体911、第一旋转卸料阀913和第一粉尘收纳腔914，旋风除尘主体911通过第一旋转卸料阀913连接第一粉尘收纳腔914，旋风除尘主体911设有第一无焰泄爆器912，初步粉尘除尘过程主要在旋风除尘主体911进行，并且粉尘会收集在旋风除尘主体911中，第一旋转卸料阀913能将旋风除尘主体911中的粉尘释放到第一粉尘收纳腔914中，可实现快速回收和储存，设置的第一无焰泄爆器912，用于极小概率中旋风除尘主体911内发生粉尘爆炸时进行泄爆，保护旋风除尘主体911。
具体的，滤筒除尘组件92包括滤筒除尘主体921、第二旋转卸料阀923和第二粉尘收纳腔924，滤筒除尘主体921通过第二旋转卸料阀923连接第二粉尘收纳腔924，滤筒除尘主体921设有第二无焰泄爆器922。其中，粉尘的进一步除尘过程主要在滤筒除尘主体921进行，并且粉尘会收集在滤筒除尘主体921中，第二旋转卸料阀923能将滤筒除尘主体921中的粉尘释放到第二粉尘收纳腔924中，可实现快速回收和储存，设置的第二无焰泄爆器922，用于极小概率中滤筒除尘主体921内发生粉尘爆炸时进行泄爆，保护滤筒除尘主体921。
本实施例中，还提供一种使用上述装置的防爆性能测试方法，包括如下步骤：
步骤一、开启风机3使装置内形成正压环境，确保隔爆翻板阀6处于开启状态，启动检测部件；
步骤二、向第一管道41投喂粉尘，使装置内形成正压运输条件下可燃爆粉尘云环境；
步骤三、给点火头12电信号进行点火，粉尘云在爆炸仓10内爆炸，检测部件对爆炸过程中产生的相关数据进行记录和保存。
具体的，确认试验现场无人后，在远离设备现场的庇护场所内检验控制系统，将泄爆口13调至适当的泄压开启压力，在输粉机81和储粉罐21内加入调节爆炸仓10内质量浓度的所需可燃爆粉量，打开气源阀门，给气粉两相电磁阀22提供阀门驱动压力0.7MPa和粉尘喷射压力2MPa后，启动风机3，在装置内形成正压环境，同时确保隔爆翻板阀6处于开启状态，使红外温度摄像机53、运动摄像机52、自由场压力传感器51、火焰传感器54等检测部件处于待触发采集数据状态，并把第一旋转卸料阀913和第二旋转卸料阀923开启，完成以上工作后，开启输粉机81，向装置内输送粉尘，形成正压运输条件下可燃爆粉尘云环境，运行至检测到系统各个位置的粉尘云质量浓度稳定后，开启气粉两相电磁阀22，向爆炸仓10内分散适量粉尘，对爆炸仓10内的粉尘云浓度进行调节，一切就绪后，给点火头12点火信号，并同时触发检测部件及传感器，对爆炸产生的相关数据进行采集、梳理和保存。爆炸测试完成后，关闭点火头12、风机3和输粉机81等部件，将装置内的气压调节至常压后，开始对装置进行功能性的检查、维护，并对残余的沉降粉尘进行清扫，最后根据采集到的相关数据进行分析得到爆炸防护产品隔爆翻板阀6的爆炸阻力、火焰传播和功能性关键指标是否符合标称指标，记录并完成此次爆炸测试检验报告，完成一次测试。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置，其特征在于：包括风机(3)、软膜管(45)、第一管道(41)、隔爆翻板阀(6)、第二管道(42)、爆炸仓(10)、第三管道(44)以及滤尘部件(9)，所述风机(3)的出口端连接所述软膜管(45)的一端，所述第一管道(41)的一端为入流口并与所述软膜管(45)的另一端连接，所述第一管道(41)的另一端连接所述隔爆翻板阀(6)，所述隔爆翻板阀(6)通过所述第二管道(42)连接所述爆炸仓(10)，所述爆炸仓(10)通过所述第三管道(44)连接所述滤尘部件(9)，其中，所述入流口处设置有检测部件，所述第一管道(41)上靠近所述隔爆翻板阀(6)处设置有输粉机(81)，所述第三管道(44)上设有双向隔爆阀(7)，所述爆炸仓(10)内设有点火头(12)。
2.根据权利要求1所述的正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置，其特征在于：所述爆炸仓(10)上设置有粉尘分散组件(2)，所述粉尘分散组件(2)包括储粉罐(21)、气粉两相电磁阀(22)和分散头(23)，所述分散头(23)设在所述爆炸仓(10)内，所述气粉两相电磁阀(22)的一端连通所述分散头(23)，所述气粉两相电磁阀(22)的另一端连通所述储粉罐(21)。
3.根据权利要求1所述的正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置，其特征在于：所述爆炸仓(10)上还设置有透明视窗(11)和用于调压的泄爆口(13)。
4.根据权利要求1所述的正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置，其特征在于：所述第二管道(42)包括若干个短管，若干个所述短管首尾依次连接，各个所述短管上均设有火焰传感器(54)，与所述隔爆翻板阀(6)连接的所述短管上还设有压力传感器(55)。
5.根据权利要求1所述的正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置，其特征在于：所述检测部件包括间隔设置的若干个所述自由场压力传感器(51)、以及用于记录所述隔爆翻板阀(6)和所述第一管道(41)外的自由场在爆炸测试过程中的温度热力学和火焰动力学演化的记录组件，所述记录组件包括红外温度摄像机(53)和运动摄像机(52)。
6.根据权利要求1所述的正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置，其特征在于：所述第三管道(44)上还设有用于喷出抑制剂抑制爆炸火焰传播的抑爆部件(82)。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置，其特征在于：所述滤尘部件(9)包括旋风除尘组件(91)、第四管道(46)及滤筒除尘组件(92)，所述旋风除尘组件(91)连接所述第三管道(44)，所述旋风除尘组件(91)通过所述第四管道(46)连通所述滤筒除尘组件(92)，所述第四管道(46)设有热沉降管组(47)。
8.根据权利要求7所述的正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置，其特征在于：所述旋风除尘组件(91)包括旋风除尘主体(911)、第一旋转卸料阀(913)和第一粉尘收纳腔(914)，所述旋风除尘主体(911)通过所述第一旋转卸料阀(913)连接所述第一粉尘收纳腔(914)，所述旋风除尘主体(911)设有第一无焰泄爆器(912)。
9.根据权利要求7所述的正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置，其特征在于：所述滤筒除尘组件(92)包括滤筒除尘主体(921)、第二旋转卸料阀(923)和第二粉尘收纳腔(924)，所述滤筒除尘主体(921)通过所述第二旋转卸料阀(923)连接所述第二粉尘收纳腔(924)，所述滤筒除尘主体(921)设有第二无焰泄爆器(922)。
10.一种防爆性能测试方法，其特征在于，使用权利要求1至9任意一项所述的正压环境爆炸防护产品防爆性能测试装置进行测试，包括如下步骤：
步骤一、开启所述风机(3)使装置内形成正压环境，确保所述隔爆翻板阀(6)处于开启状态，启动所述检测部件；
步骤二、向所述第一管道(41)投喂粉尘，使装置内形成正压运输条件下可燃爆粉尘云环境；
步骤三、给所述点火头(12)电信号进行点火，粉尘云在所述爆炸仓(10)内爆炸，所述检测部件对爆炸过程中产生的相关数据进行记录和保存。
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