CN113005247A - 一种高炉降料线到风口的零放散全回收煤气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种高炉降料线到风口的零放散全回收煤气的方法,属于高炉冶炼技术领域,方法包括:在降料线过程中,控制O2的体积浓度小于2%;在降料线过程中,控制高炉炉顶温度为300℃‑430℃;降料面到达高炉的炉腰下沿时,控制煤气在高炉内的行程时间在12s以上;通过,控制O2浓度,从而切断煤气爆炸条件,安全全部回收煤气,有效的防止煤气爆炸,避免爆震,提高安全保障;最大程度回收煤气,不仅节能,而且减少排放,改善环境。因此本方法安全,节能,环保。具有显著的经济与社会效益。
Description
技术领域
本发明属于高炉冶炼技术领域,特别涉及一种高炉降料线到风口的零放散全回收煤气的方法。
背景技术
高炉是竖炉型逆流式反应器。自炉顶加入的原燃料(烧结+球团+块矿+焦炭),受到逆流而上的高温还原气体的作用(该还原气体由鼓风机鼓入的空气,经过热风炉升温经风口进入高炉,与高炉的焦炭发生燃烧反应生成煤气)。不断被加热、分解、还原、软化、熔融、滴落、渗碳并最终形成渣铁融体而分离。高炉生产过程是连续进行的,在炉顶不断上料下面铁口不断出铁。高炉容积从几百到数千m3。在高炉需要检修或其它原因需要长时间停炉时需要对高炉进行空料线。高炉空料线的方法是:在高炉内大幅降低矿石及燃料的比例,停止上料,高炉继续送风。使得高炉下部焦炭逐步烧掉,矿石在下降的过程中逐步融化,高炉炉料逐步下移,高炉空间至上而下逐步空出,从而腾出高炉风口以上整个空间。
降料线过程中须做到:安全、环保、快速。安全方面:①防止煤气爆炸,避免爆震。②防止煤气温度高,烧坏炉顶设备。③无管道、悬料。④环保与节能方面:减排:减少放散或0放散,减少煤气及灰尘排放。节能:尽量或全部回收煤气。快速:在安全、环保的前提下,最大程度将料线控制到风口以下,为检修创造条件,同时尽量缩短停炉时间。
申请人在发明过程中发现:降料线过程中存在很多难点:①不能上料,炉顶温度高,烧坏炉顶及其它设备。②煤气:H2高(10-16%),CO高(20-30%)、CO2低,热值高(4.5MJ/m3)。其中H2远高出4%的爆炸浓度。③煤气温度在炉顶通过打水控制在400℃左右,但在料面上方高达1000℃以上,远高煤气着火点。煤气爆炸的三个必备条件:煤气浓度、O2浓度及着火点。主要控制O2浓度同时适当控制H2浓度。高炉煤气爆炸是因为煤气中的H2和CO与O2剧烈反应放出大量热量,从而爆炸,反应式如下:
C0+1/2O2=CO2+283.4kJmol-1
H2+1/2O2=H2O(气)+242kJmol-1。
发明内容
鉴于上述问题,提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的高炉降料线到风口的零放散全回收煤气的方法。
本发明实施例提供了一种高炉降料线到风口的零放散全回收煤气的方法,所述方法包括:
在降料线过程中,控制高炉内O2的体积浓度小于2%;
在降料线过程中,控制高炉炉顶温度为300℃-430℃;
降料面到达高炉的炉腰下沿时,控制煤气在高炉内的行程时间在12s以上。
可选的,所述在降料线过程中,控制O2的体积浓度小于2%,具体包括,在降料线过程中,控制O2的体积浓度小于1%。
可选的,在降料线过程中,控制高炉炉顶温度为300℃-430℃,具体包括,在降料线过程中,高炉采用干法布袋除尘时,控制高炉炉顶温度为300℃-330℃。
可选的,在降料线过程中,控制高炉炉顶温度为300℃-430℃,具体包括,在降料线过程中,高炉采用湿法布袋除尘时,控制高炉炉顶温度为300℃-430℃。
可选的,在降料线过程中,控制高炉炉顶温度为300℃-430℃,具体包括,在降料线过程中,采用炉顶雾化打水控制高炉炉顶温度为300℃-430℃。
可选的,所述降料面到达高炉的炉腰下沿时,控制煤气在高炉内的行程时间在12s以上,具体包括,降料面到达高炉的炉腰下沿时,控制煤气在高炉内的行程时间为15s-20s。
可选的,所述降料面到达高炉的炉腰下沿时,控制煤气在高炉内的行程时间在12s以上,具体包括,降料面到达高炉的炉腰下沿时,调节高炉的风量、煤气炉、炉顶压力和热风压力以控制煤气在高炉内的行程时间在12s以上。
可选的,所述方法还包括:降料面到达高炉的炉腹时,停止增加热风压力。
可选的,所述方法还包括:降料面到达高炉的炉腹时,单次增加热风压力不得超过3Kpa。
可选的,所述方法还包括:降料面到达高炉的炉腹时,单次增加热风压力不得超过2Kpa。
本发明实施例中的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
本发明实施例提供的高炉降料线到风口的零放散全回收煤气的方法,方法包括:在降料线过程中,控制O2的体积浓度小于2%;在降料线过程中,控制高炉炉顶温度为300℃-430℃;降料面到达高炉的炉腰下沿时,控制煤气在高炉内的行程时间在12s以上;通过,控制O2浓度,从而切断煤气爆炸条件,安全全部回收煤气,有效的防止煤气爆炸,避免爆震,提高安全保障;最大程度回收煤气,不仅节能,而且减少排放,改善环境。因此本方法安全,节能,环保。具有显著的经济与社会效益。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的方法的示意图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例,具体阐述本发明,本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解,这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明,而非限制本发明。
在整个说明书中,除非另有特别说明,本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此,除非另有定义,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾,本说明书优先。
除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等,均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题,总体思路如下:
高炉煤气爆炸是因为煤气中的H2和CO与O2剧烈反应放出大量热量,从而爆炸,反应如下:
C0+1/2O2=CO2+283.4kJmol-1
H2+1/2O2=H2O(气)+242kJmol-1
当混合煤气中的O2浓度在2%以下时候,煤气不会发生爆炸。本实施提供的方法就是通过控制高炉煤气中O2含量。更优化的,控制高炉煤气中O2含量≤1%,使其具有1倍以上保险系数。
当混合煤气中的O2浓度在2%以下时候,煤气不会发生爆炸。在具体实施时,包括:(1)降料线过程中全程以控制O2成分≦1%为主要目标。(2)当降料面到达炉腰下沿时必须采取措施:①通过控制高炉的风量,煤气量,炉顶压力和热风压力,使得煤气在高炉内的行程时间达到12s以上,尽量控制在15-20s;控制煤气在高炉内的行程时间在12s以上的原因是使得煤气中的O2在高炉内充分燃烧,防止O2进入煤气主网;②高炉操作必须平稳,料面进入炉腹后一般不得增加热风压力,如万一需要加热风压力,每次不得超过3KPa,优选的,单次增加热风压力不超过2KPa。③控制合适的炉顶煤气温度,即不能高也不能低。干法布袋除尘控制炉顶温度300-330℃,湿法布袋除尘控制炉顶温度300-430℃。该温度取值过大的不利影响是温度过高会损害炉顶及除尘布袋,过小的不利影响是则布袋结露,堵塞布袋,而且温度过低可能导致炉内渣铁温度低。④在保证煤气流速的前提下,使用炉顶雾化打水调节炉顶温度,使炉顶温度控制在以上范围。
当料面在炉腰以上,料层有一定厚度时候。鼓风进入的O2能与炽热的焦炭发生燃烧反应(2C+O2=2CO),因焦炭过量,因而O2被消耗,进入炉顶煤气的O2量很少。
当料面降低到炉腹时候,料层越来越薄,料面接近风口时候,风口前面料层空出,但焦炭仍然大量存在.此时部分O2能与炽热的焦炭发生燃烧反应(2C+O2=2CO),同时炉顶打水使得水煤气反应仍在发生(H2O+C=H2+CO)。因为鼓风与炉顶贯通,鼓风带入的部分O2不能与焦炭发生燃烧反应而消耗。其消耗的方式就是在上升过程中,与具有一定温度的煤气中的CO和H2继续进行燃烧反应,从而消耗掉(O2+CO=2CO2。或O2+2H2=2H2O).
通过以上措施,经过高炉的行程,到达炉顶的煤气中O2浓度≤1%。可安全进入煤气管网。直至料面降低到风口。
采用以上设计,能够有效的防止煤气爆炸,避免爆震,提高安全保障,同时能最大程度回收煤气,不仅节能,而且减少排放,改善环境。因此,本方法安全,节能,环保。具有显著的经济与社会效益。
具体而言,整个高炉降料线的具体操作包括:
1、做好空料线前的准备工作
1)提前6-8小时适当减少中心加焦量。
2)安装一套炉顶雾化打水装置,保证足够的打水量。
3)炉身静压管道孔准备通N2。
4)准备可探到风口的探尺1根,并在链条上作好标志。
5)停炉前保持炉况顺行,炉温充足,并提前1天加锰矿洗炉。
6)停炉料负荷O/C2.6-2.8,停炉料焦比580-640kg/t.p.炉渣碱度降至1.0-1.05。炉渣Al2O3控制在15%以下;MgO8-10%。按照矿石层炉候厚度400-450mm,焦炭层炉候厚度450-500m。该配料结构料层填充高炉风口以上,料线以下所有区域。
7)上最后一批料,其焦炭层增加35-50%重量。相应负荷O/C降低35-50%,焦比增加35-50%。矿石按照正常批重量,分布在炉候边缘80-85%。中间15-20%保持为焦炭区域,以便透气。
8)该炉料下降到风口区域时候,停止上料。高炉继续送风,开始降料线。
2、降料线至休风。
1)高炉送风降料线操作。由高压阀组控制顶压,停止富氧量。开始降料面时应将炉顶、除尘器氮汽打开,停止上料,继续回收煤气,控制顶温干法布袋除尘控制炉顶温度300-350℃,湿法布袋除尘控制炉顶温度300-430℃。降料面过程中采取从炉喉到炉腰以上2米的范围内,力求最大风量,通过炉顶打水的办法控制炉顶温度。料线降至炉身下部时应逐步控制风量操作,防止产生管道煤气流。如料线未达炉身下部而顶温过高,打水控制不了或炉内频繁出现爆震时,可提前减少风量、适当降顶压进行控制。
2)当降料面到达炉腰下沿时必须采取措施:(1)通过控制高炉的风量,煤气量,炉顶压力和热风压力,使得煤气在高炉内的行程时间达到12s以上,尽量控制在15-20s;(2)高炉操作必须平稳,料面进入炉腹后一般不得增加热风压力,如万一需要加热风压力,每次不得超过3KPa.(3)控制合适的炉顶煤气温度,即不能高也不能低。干法布袋除尘控制炉顶温度300-350℃,湿法布袋除尘控制炉顶温度300-430℃。(4)在保证煤气流速的前提下,使用炉顶雾化打水调节炉顶温度,使炉顶温度控制在以上范围。
3)当具体降料面过程中炉顶温度控制参考下表:
4)严格控制好风量水平,随着料线降低,压差降低风量不断上升时,及时查看风量、风压曲线,把风量减至合适风量水平,严格控制因压差过高导致管道产生,根据料线情况减风并适当退顶压。
5)在冷却水流量有保证,炉顶温度能控制在合理范围的前提下,如炉内风压曲线平稳,煤气成分(特别是O2≤1%)在安全范围内,应尽可能保持大风量,加快降料线速度。
6)料线降到炉身以下时,如炉顶压力频繁出现高压尖锋,应主动减少风量并适当减少打水量。
7)当降料面期间出现悬料、滑料或炉顶氢气含量超过12%或O2接近1%时需强制减风。
8)降料面初期使用机械探尺、雷达探尺以及通过鼓风量消化的焦炭量为料面深度依据。
料面进入炉腰后可参照煤气成分进行判断。
9)停炉过程中,为准确判断料面下降煤气成分,除参考炉顶煤气分析仪器外,每半小时取煤气样一次进行分析。进入炉腰后20分钟取样一次,到炉腹后15分钟取样一次。
10)料面降至风口,同时最后一次铁出完,高炉休风。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的高炉降料线到风口的零放散全回收煤气的方法进行详细说明。
实施例1
某1800m3高炉生产,该高炉使用干法布袋除尘。8年后须空料线进行停炉检修。为了保证停炉过程中的安全环保,0放散全回收煤气停炉,其停炉方法如下。
1、做好空料线前的准备工作
1)提前8小时适当减少中心加焦量。
2)安装一套炉顶雾化打水装置,保证足够的打水量。
3)炉身静压管道孔准备通N2。
4)准备可探到风口的探尺1根,并在链条上作好标志。
5)停炉前保持炉况顺行,炉温充足,并提前1天加锰矿洗炉。
6)停炉料负荷O/C2.7,停炉料焦比600kg/t.p.炉渣碱度降至1.0-1.05。炉渣Al2O3控制在14%以下;MgO9%。按照矿石层炉候厚度450mm,焦炭层炉候厚度500m。该配料结构料层填充高炉风口以上,料线以下所有区域。
7)上最后一批料,其焦炭层增加40%重量。相应负荷O/C降低40%,焦比增加40%。矿石按照正常批重量,分布在炉候边缘85%。中间15%保持为焦炭区域,以便透气。
8)该炉料下降到风口区域时候,停止上料。高炉继续送风,开始降料线。
2、降料线至休风。
1)高炉送风降料线操作。由高压阀组控制顶压,停止富氧量。开始降料面时应将炉顶、除尘器氮汽打开,停止上料,继续回收煤气,控制顶温干法布袋除尘控制炉顶温度300-350℃。降料面过程中采取从炉喉到炉腰以上2米的范围内,力求最大风量,通过炉顶打水的办法控制炉顶温度。料线降至炉身下部时应逐步控制风量操作,防止产生管道煤气流。如料线未达炉身下部而顶温过高,打水控制不了或炉内频繁出现爆震时,可提前减少风量、适当降顶压进行控制。
2)当降料面到达炉腰下沿时必须采取措施:(1)通过控制高炉的风量,煤气量,炉顶压力和热风压力,使得煤气在高炉内的行程时间达到12s以上,尽量控制在15-20s;(2)高炉操作必须平稳,料面进入炉腹后一般不得增加热风压力,如万一需要加热风压力,每次不得超过3KPa.(3)控制合适的炉顶煤气温度,即不能高也不能低。干法布袋除尘控制炉顶温度300-350℃,湿法布袋除尘控制炉顶温度300-430℃。(4)在保证煤气流速的前提下,使用炉顶雾化打水调节炉顶温度,使炉顶温度控制在以上范围。
3)当具体降料面过程中炉顶温度控制参考下表:
4)严格控制好风量水平,随着料线降低,压差降低风量不断上升时,及时查看风量、风压曲线,把风量减至合适风量水平,严格控制因压差过高导致管道产生,根据料线情况减风并适当退顶压。
5)在冷却水流量有保证,炉顶温度能控制在合理范围的前提下,如炉内风压曲线平稳,煤气成分(特别是O2≤1%)在安全范围内,尽可能保持大风量,加快降料线速度。
6)料线降到炉身以下时,如炉顶压力频繁出现高压尖锋,应主动减少风量并适当减少打水量。
7)当降料面期间出现悬料、滑料或炉顶氢气含量超过12%或O2接近1%时需强制减风。
8)降料面初期使用机械探尺、雷达探尺以及通过鼓风量消化的焦炭量为料面深度依据。料面进入炉腰后可参照煤气成分进行判断。
9)停炉过程中,为准确判断料面下降煤气成分,除参考炉顶煤气分析仪器外,每半小时取煤气样一次进行分析。进入炉腰后20分钟取样一次,到炉腹后15分钟取样一次。
10)料面降至风口,同时最后一次铁出完,高炉休风。休风后料面降低到风口中心线下500mm,停炉过程中安全,节能环保,0放散。
实施例2
某3200m3高炉,湿法除尘。生产13年后虚空料线进行停炉检修。为了保证停炉过程中的安全环保,0放散全回收煤气停炉,其停炉方法如下。
1、做好空料线前的准备工作
1)提前7小时适当减少中心加焦量。
2)安装一套炉顶雾化打水装置,保证足够的打水量。
3)炉身静压管道孔准备通N2。
4)准备可探到风口的探尺1根,并在链条上作好标志。
5)停炉前保持炉况顺行,炉温充足,并提前1天加锰矿洗炉。
6)停炉料负荷O/C2.6,停炉料焦比640kg/t.p.炉渣碱度降至1.05。炉渣Al2O3控制在15%;MgO控制在8%。按照矿石层炉候厚度400mm,焦炭层炉候厚度450m。该配料结构料层填充高炉风口以上,料线以下所有区域。
7)上最后一批料,其焦炭层增加35%重量。相应负荷O/C降低35%,焦比增加35%。矿石按照正常批重量,分布在炉候边缘80%。中间20%保持为焦炭区域,以便透气。
8)该炉料下降到风口区域时候,停止上料。高炉继续送风,开始降料线。
2、降料线至休风。
1)高炉送风降料线操作。由高压阀组控制顶压,停止富氧量。开始降料面时应将炉顶、除尘器氮汽打开,停止上料,继续回收煤气。湿法布袋除尘控制炉顶温度300-430℃。降料面过程中采取从炉喉到炉腰以上2米的范围内,力求最大风量,通过炉顶打水的办法控制炉顶温度。料线降至炉身下部时应逐步控制风量操作,防止产生管道煤气流。如料线未达炉身下部而顶温过高,打水控制不了或炉内频繁出现爆震时,可提前减少风量、适当降顶压进行控制。
2)当降料面到达炉腰下沿时必须采取措施:(1)通过控制高炉的风量,煤气量,炉顶压力和热风压力,使得煤气在高炉内的行程时间达到12s以上,尽量控制在15-20s;(2)高炉操作必须平稳,料面进入炉腹后一般不得增加热风压力,如万一需要加热风压力,每次不得超过3KPa.(3)控制合适的炉顶煤气温度,即不能高也不能低。干法布袋除尘控制炉顶温度300-350℃,湿法布袋除尘控制炉顶温度300-430℃。(4)在保证煤气流速的前提下,使用炉顶雾化打水调节炉顶温度,使炉顶温度控制在以上范围。
3)当具体降料面过程中炉顶温度控制参考下表:
4)严格控制好风量水平,随着料线降低,压差降低风量不断上升时,及时查看风量、风压曲线,把风量减至合适风量水平,严格控制因压差过高导致管道产生,根据料线情况减风并适当退顶压。
5)在冷却水流量有保证,炉顶温度能控制在合理范围的前提下,如炉内风压曲线平稳,煤气成分(特别是O2≤1%)在安全范围内,应尽可能保持大风量,加快降料线速度。
6)料线降到炉身以下时,如炉顶压力频繁出现高压尖锋,应主动减少风量并适当减少打水量。
7)当降料面期间出现悬料、滑料或炉顶氢气含量超过12%或O2接近1%时需强制减风。
8)降料面初期使用机械探尺、雷达探尺以及通过鼓风量消化的焦炭量为料面深度依据。料面进入炉腰后可参照煤气成分进行判断。
9)停炉过程中,为准确判断料面下降煤气成分,除参考炉顶煤气分析仪器外,每半小时取煤气样一次进行分析。进入炉腰后20分钟取样一次,到炉腹后15分钟取样一次。
10)料面降至风口,同时最后一次铁出完,高炉休风。
停炉过程中安全,节能环保,0放散。料面降低到风口以下。
本发明实施例中的一个或多个技术方案,至少还具有如下技术效果或优点:
(1)本发明实施例提供的方法能够有效的防止煤气爆炸,避免爆震,提高安全保障;
(2)本发明实施例提供的方法能够最大程度回收煤气,不仅节能,而且减少排放,改善环境;
(3)本发明实施例提供的方法安全、节能、环保;具有显著的经济与社会效益。
最后,还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种高炉降料线到风口的零放散全回收煤气的方法,其特征在于,所述方法包括:
在降料线过程中,控制高炉内O2的体积浓度小于2%;
在降料线过程中,控制高炉炉顶温度为300℃-430℃;
降料面到达高炉的炉腰下沿时,控制煤气在高炉内的行程时间在12s以上。
2.根据权利要求1所述的高炉降料线到风口的零放散全回收煤气的方法,其特征在于,所述在降料线过程中,控制O2的体积浓度小于2%,具体包括,在降料线过程中,控制O2的体积浓度小于1%。
3.根据权利要求1所述的高炉降料线到风口的零放散全回收煤气的方法,其特征在于,在降料线过程中,控制高炉炉顶温度为300℃-430℃,具体包括,在降料线过程中,高炉采用干法布袋除尘时,控制高炉炉顶温度为300℃-330℃。
4.根据权利要求1所述的高炉降料线到风口的零放散全回收煤气的方法,其特征在于,在降料线过程中,控制高炉炉顶温度为300℃-430℃,具体包括,在降料线过程中,高炉采用湿法布袋除尘时,控制高炉炉顶温度为300℃-430℃。
5.根据权利要求1所述的高炉降料线到风口的零放散全回收煤气的方法,其特征在于,在降料线过程中,控制高炉炉顶温度为300℃-430℃,具体包括,在降料线过程中,采用炉顶雾化打水控制高炉炉顶温度为300℃-430℃。
6.根据权利要求1所述的高炉降料线到风口的零放散全回收煤气的方法,其特征在于,所述降料面到达高炉的炉腰下沿时,控制煤气在高炉内的行程时间在12s以上,具体包括,降料面到达高炉的炉腰下沿时,控制煤气在高炉内的行程时间为15s-20s。
7.根据权利要求1所述的高炉降料线到风口的零放散全回收煤气的方法,其特征在于,所述降料面到达高炉的炉腰下沿时,控制煤气在高炉内的行程时间在12s以上,具体包括,降料面到达高炉的炉腰下沿时,调节高炉的风量、煤气炉、炉顶压力和热风压力以控制煤气在高炉内的行程时间在12s以上。
8.根据权利要求1所述的高炉降料线到风口的零放散全回收煤气的方法,其特征在于,所述方法还包括:降料面到达高炉的炉腹时,停止增加热风压力。
9.根据权利要求1所述的高炉降料线到风口的零放散全回收煤气的方法,其特征在于,所述方法还包括:降料面到达高炉的炉腹时,单次增加热风压力不得超过3Kpa。
10.根据权利要求9所述的高炉降料线到风口的零放散全回收煤气的方法,其特征在于,所述方法还包括:降料面到达高炉的炉腹时,单次增加热风压力不得超过2Kpa。
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