CN213813024U - 一种烟道或容器内烟气多点分析取样装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种烟道或容器内烟气多点分析取样装置,安装在烟道或容器内,包括汇流管,所述汇流管一端分支连接有多个取样管,汇流管另一端连接有位于烟道或容器外的烟气分析仪,烟气分析仪的探头伸入汇流管内,所述汇流管下侧端连接有排气管;所述取样管和排气管内安装有防堵组件;本实用新型可以使直接测量式分析仪同时测量烟道内多个点位烟气成分,检测数据多样性,保证测量数据比较准确,同时通过第一搅动棒、第二搅动棒和第三搅动棒搅动汇流管和排气管,可以避免长期运行时积灰堵塞汇流管和排气管。
Description
技术领域
本实用新型涉及烟道或容器内取样分析设备的技术领域,特别涉及一种烟道或容器内烟气多点分析取样装置。
背景技术
目前最新版的国标《HJ76-2017》明确环保烟气排放检测装置的测量方式有三种型式,抽取式、稀释式、直接测量式;抽取式和稀释式把烟道内的气体抽取到烟道外部进行处理分析;直接测量式分析仪的探头直接插入烟道,直接采集烟气的成分进行分析。特别是近年来环保部门增加了烟气中的氨气的检测,氨气的检测最准确的方法是在烟道内完成分析测量,氨气检测只能采用直接测量型式。氨气如果采用抽取式分析,当烟道外部的抽气管路温度低于300℃时,烟气中NH3、SO3和H2O反应生成NH4HSO4;管线表面有较强的吸附能力,且吸附量与当前氨气浓度有关;抽取过程中氨气浓度已经发生改变,测量结果不代表真实情况。
环保直接测量式分析仪的多点取样装置必须全部在烟道内,机组运行时维护人员无法进入高温烟道维护多点取样装置,鉴于直接测量式分析仪的多点取样装置及技术的复杂性及难度,多年来一直没有可行的方案及技术,烟道内多点取样装置及技术是困扰直接测量型式分析仪的技术瓶颈,到目前为止,直接测量式分析仪的烟道内多点取样技术一直没有突破,目前直接测量式分析仪只能插入烟道的一个点位,测量结果不能代表整个烟道,不能真实反应真实情况,在环保对比检测时,直接测量分析仪的检测结果与环保取样检测结果不一致,对比检测超差频率高,目前国内、外直接测量式烟气(NOX\SO2)分析仪正逐渐被放弃,直接测量式烟气(NOX\SO2)分析仪正面临被淘汰的局面。
多年来,抽取式和稀释式分析仪的多点取样装置及技术很成熟,具体型式是:多根取样探头从烟道外部得插入到烟道内的不同区域,各个取样探头连接到烟道外部的导气管上,取样探头把烟气抽到烟道外部后,汇集导气管内,进行处理后,再送到抽取式和稀释式分析仪;烟气中的烟尘较大,多点取样装置逐个关闭烟道外部的取样探头的取样阀门,使取样探头与分析仪隔离后,用压缩空气吹扫取样探头,避免高压力的压缩空气进入分析仪,损坏分析仪;烟气中的烟尘堵塞取样探头时,维护人员从烟道外部把取样探头抽出,清除灰尘后在插入到烟道内。因为目前现有各种型式的多点取样装置的取样探头需从把烟气抽到烟道外部,只能用于抽取式和稀释式,不能用于直接测量式分析仪。环保直接测量式分析仪的探头须直接插入烟道,直接测量烟气成分;如果把现有的抽取式和稀释式分析仪的的多点取样装置全部放入烟道内部,机组运行中烟气中的烟尘会堵塞取样探头,维护人员无法从烟道外部抽出取样探头,抽出清灰;也无法像像现有的抽取式和稀释式分析仪的多点取样装置一样,逐个关闭烟道外部的取样探头的取样阀门,使取样探头与分析仪隔离后,用压缩空气吹扫取样探头,避免高压力的压缩空气进入分析仪,损坏分析仪;如果把抽取式和稀释式分析仪的的多点取样装置全部放入烟道内部,烟气中的烟尘堵塞取样探头,机组运行时维护人员无法进入高温烟道维护,多点取样装置无法正常工作,环保直接测量式分析仪不能检测出烟气中的各种气体含量。
多年来用于直接测量型式分析仪的烟道内分区测量技术一直没有突破,没有很好的技术方案解决长期运行条件下的烟尘堵塞等问题。
中国实用新型一种用于锅炉烟道内烟气取样装置,公告号为CN 210347254 U,公告日为2020.04.17,涉及燃煤电厂锅炉烟道内烟气污染物检测技术领域,具体涉及一种用于锅炉烟道内烟气取样装置,包括取样管,所述取样管垂直插入烟气管道内,且在烟气管道内同一截面上均匀设置多根,每根取样管沿轴向均匀设置有多个漏斗形取样嘴,每个取样嘴都背向烟气流向设置;所述取样装置还包括取样母管、泵、收集罐以及烟气分析仪。本新型装置结构简单、制作成本低、易于推广,其通过在烟气管道内合理布置多个网状取样孔,解决了单点取样无法准确反映整个管道内烟气化学成分的含量问题,使检测结果准确,从而控制脱硝所需合理的喷氨量,提高脱硝氮氧化物排放控制品质,满足环保排放指标要求。上述技术方案解决了单点取样无法准确反映整个管道内烟气化学成分的含量问题,但是没有解决本申请中的烟尘堵塞等问题,且上述技术方案中的装置是按常规的方式把烟气抽出到烟道外,只能用于抽取式分析仪,不能用于直接安装到烟道上的直接测量式烟气分析仪。
中国实用新型一种多点矩阵式防堵烟气取样装置,公告号为CN 209727552 U,公告日为2019.12.03,公开了一种多点矩阵式防堵烟气取样装置,设于烟气管道侧壁上,包括母管、集灰管和若干取样管道。集灰管每隔一段距离连接有一根取样管道,取样管道表面设有若干与烟气管道侧壁连通的取样嘴,形成阵列分布;母管和/或取样管道上设有吹扫装置,将烟气吹送至母管内,通过高温采样器分析烟气成分。该装置采用阵列分布的采样口,解决了对烟气成份测量单点采样代表性不强问题,保证测量数据更能表征脱硝SCR反应器断面情况,更加接近NOx的实际排放浓度,对全截面的烟气混合后进行测量,达到更准确的反应脱硝情况,使喷氨自动调节更稳定,避免氨逃逸太大堵塞空预器,节约喷氨量,提高经济效益。
上述技术方案解决了对烟气成份测量单点采样代表性不强问题,但是没有解决本申请中的烟尘堵塞等问题,同时该技术方案仍然是按常规的方式把烟气抽出到烟道外,只能用于抽取式分析仪,该技术方案在烟道外部取样管道上安装依靠外部动力的震动器和自动吹扫装置,吹扫清灰时段取样装置不能正常取样,该装置只能间断、而不能连续工作,震动器和自动吹扫装置只能在常温的烟道外部环境下工作,震动器和自动吹扫装置在烟道内的高温下就被烧毁,该实用新型把烟气抽出到烟道外只能用于抽取式分析仪,不能用于直接安装到烟道上的直接测量式烟气分析仪。
实用新型内容
本实用新型目的是为解决上述问题所采取的技术方案是:
一种烟道或容器内烟气多点分析取样装置,安装在烟道或容器内,其特征在于,包括汇流管,所述汇流管一端分支连接有多个取样管,汇流管另一端连接有位于烟道或容器外的烟气分析仪,烟气分析仪的探头伸入汇流管内,所述汇流管下侧端连接有排气管;所述取样管和排气管内安装有防堵组件。
进一步,所述取样管包括竖直部和倾斜部,所述竖直部和倾斜部之间通过弯曲部连接,所述倾斜部自由端连接有水平部,所述水平部与汇流管连接。
进一步,所述竖直部的自由端设有管形或漏斗形取样嘴,取样嘴的开口方向正对烟气流动方向。
进一步,所述漏斗形取样嘴上端中部且位于竖直部的正上方设有挡板,漏斗形取样嘴下端的锥面上开设有多个出灰口,所述漏斗形取样嘴内插装有扰动棒,扰动棒从漏斗形的取样嘴上端进口处插入,从出灰口伸出;
进一步,所述倾斜部下侧开设有排灰口,所述排灰口靠近水平部一端向内设有堵板,所述堵板上端连接有沿着倾斜部轴向布置的隔板,隔板将倾斜部隔离分成上、下腔。
进一步,所述弯曲部的半径r小于5m。
进一步,所述防堵组件包括第一搅动棒、第二搅动棒和第三搅动棒,第一搅动棒从对应取样管的取样嘴插入,从排灰口伸出;第二搅动棒从对应取样管的取样嘴插入,从取样管与汇流管的连接处伸出;第三搅动棒从排气管的出口插入,从排气管与汇流管的连接处伸出。
进一步,所述汇流管另一端与烟气分析仪之间通过连接管连接。
进一步,所述汇流管与连接管连接处安装有连接法兰。
进一步,所述汇流管的截面面积减去烟气分析仪探头的截面积之差不小于伸入汇流管内的多个取样管的截面面积之和。
本实用新型所具有的有益效果为:
1.本实用新型为一种烟道或容器内烟气多点分析取样装置,完全安装在烟道内部,可以使直接测量式分析仪同时测量烟道内多个点位烟气成分,检测数据多样性,保证测量数据比较准确,同时通过第一搅动棒、第二搅动棒和第三搅动棒依靠烟气流动的能量产生晃动,搅动汇流管和排气管,可以避免长期运行时积灰堵塞汇流管和排气管,这样设置最少的清灰元件,利用烟气的能量,清除取样管和汇流管中的积灰搅动棒是免维护的,能保证烟道或容器内烟气多点分析取样装置长期在烟道内稳定、可靠工作。
2.本实用新型通过设计取样管结构,设置竖直部、倾斜部和弯曲部,使得烟气内的飞灰颗粒在离心力的作用下分离到弯曲部中心线的外侧经过隔板下腔的排灰口排出,洁净的烟气经隔板的上腔进入汇流管内,实现烟气的气固分离。
3. 本实用新型通过设漏斗形的取样嘴结构,通过设置挡板、出灰口和扰动棒,设置取样嘴上端与距竖直部上端口的距离为a,挡板的外边与距竖直部的沿径向距离为b,,使得烟气内的飞灰颗粒在烟气转向时被分离出来,扰动棒依靠烟气流动的能量产生晃动,搅动漏斗形取样嘴,排除取样嘴内的被分离出来的飞回颗粒,漏斗形取样嘴对烟尘进行初级分离。
4.本实用新型通过设置汇流管的截面面积减去烟气分析仪探头的截面积之差不小于伸入汇流管内的多个取样管的截面面积之和,从结构设计上对探头周围的压力的变化进行自动压力补偿,使单点测量位改为多点位测量后分析仪力周围的压力基本没有变化。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图;
图2为本实用新型的取样管结构示意图;
图3为本实用新型使用示意图;
图4为使用漏斗形取样嘴的本实用新型结构示意图;
图5为使用漏斗形取样嘴的结构立体图;
图6为使用漏斗形取样嘴的结构主视图;
图7为连接有弯管的本实用新型结构示意图。
具体实施方式
本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制,凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均属于本实用新型技术方案的保护范围。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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,仅是为便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作,因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话,本领域技术人员应该知晓:“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,如没有另外声明,上述词语并没有特殊的含义。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,但这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
下面结合附图对本实用新型进一步描述。
如图1-3所示,一种烟道6或容器内烟气多点分析取样装置,安装在烟道6或容器内,包括汇流管2,所述汇流管2一端分支连接有多个取样管1,可根据需要在烟道6的不同区域设置取样管1,来搜集不同的烟气样本,本实施例中,取样管1设置有三组,三组取样管1设置在烟道6或容器内三个不同的区域,汇流管2另一端连接有位于烟道6或容器外的烟气分析仪3,烟气分析仪3的探头伸入汇流管2内,所述汇流管2下侧端连接有排气管4,工作时,烟气从三个不同的区域的取样管1进入汇流管2,然后烟气经排气管4排出,进入汇流管2内的烟气通过分析仪进行取样分析;所述取样管1和排气管4内安装有防堵组件5,通过防堵组件5搅动取样管1和排气管4内沉积的飞灰,使得飞灰颗粒排出。
如图1-4所示,为了实现对烟道6或容器内不同区域内烟气进行采集,所述取样管1包括竖直部11和倾斜部13,所述竖直部11和倾斜部13之间通过弯曲部12连接,所述倾斜部13自由端连接有水平部14,所述水平部14与汇流管2连接;优选地,本实施例中,所述竖直部11的自由端设有管形或漏斗形的取样嘴111,工作时,取样嘴111的开口方向正对烟气流动方向,保证烟气快速进入烟气多点分析取样装置内进行取样分析。
本实施例中,烟气是气固两相流,含义气体和飞灰,飞灰的密度在 / 气体的密度 / 飞灰密度大远远大于气体密度,相同体积、形状的烟尘的质量是空气质量倍数K=800/1.225=653,烟道6内烟气的设计流速为15m/s,初步设计把取样管1设计成弯管型式,让烟气在取样管1内旋转流动,飞灰在离心力的作用下分离到弯曲部12中心线的外侧。离心力F=m ,所以在气流速度一定时,弯曲部12的半径设计得越小离心力越大;相同体积、烟气中可净烟气、和飞灰的流速可以认为基本一致。相同体积、形状的烟尘的产生的离心力是相同体积、形状的空气离心力的653倍。
1 的飞灰颗在弯曲部12处离心力方向的加速度 ,根据工程经验烟气流速为15m/s,烟尘颗粒在弯曲部12处离心力方向的加速度 时,烟尘中的较大颗粒可以被分离到弯曲部12内部的最外侧,所以本实用新型要求弯曲部12的半径r小于5m。
如图5-6所示,为了实现对进入取样管1的飞灰进行初次分离,本实施例中,所述漏斗形取样嘴上端中部且位于竖直部11的正上方设有挡板112,烟气只能从挡板112的两侧垂直进入取样嘴,漏斗形取样嘴下端的锥面上开设有多个出灰口113,所述漏斗形取样嘴内插装有扰动棒,扰动棒从漏斗形的取样嘴上端进口处插入,从出灰口113伸出;
当烟气从挡板112两侧进入时,烟气内的飞灰颗粒在烟气转向时被分离出来,同时扰动棒依靠烟气流动的能量产生晃动,搅动漏斗形取样嘴,排除取样嘴内的被分离出来的飞回颗粒,漏斗形取样嘴对烟尘进行初级分离。
如图1-3所示,为了实现将取样管1内沉积的飞灰排出,实现飞灰在离心力的作用下分离到管内中心线的外侧,所述倾斜部13下侧开设有排灰口,所述排灰口靠近水平部14一端向内设有堵板15,所述堵板15上端连接有沿着倾斜部13轴向布置的隔板16,隔板16将倾斜部13隔离分成上、下腔,烟气中的飞灰颗粒在离心力的作用下分离到弯曲部12中心线的外侧经过隔板16下腔的排灰口排出,洁净的烟气经隔板16的上腔进入汇流管2内;
如图7所示,为了便于烟灰排出,本实施例中,隔板16自由端与排灰口背离水平部14一端形成流通口,所述流通口处连接弯管17,弯管17下端伸出排灰口外。
如图1-7所示,为了实现将取样管1和排气管4内沉积的飞灰排出,避免长时间工作时汇流管2和排气管4内进行积灰,影响分析取样效果,所述防堵组件5包括第一搅动棒51、第二搅动棒52和第三搅动棒53,第一搅动棒51、第二搅动棒52分别设置有多个,第一搅动棒51从取样管1的取样嘴111插入,从排灰口伸出;第二搅动棒52从取样管1的取样嘴111插入,从取样管1与汇流管2的连接处伸出;第三搅动棒53从排气管4的出口插入,从排气管4与汇流管2的连接处伸出;工作时,在烟气吹动下,排气管4会产生轻微的晃动,利用晃动的能量使得第一搅动棒51、第二搅动棒52和第三搅动棒53分别搅动对应管内沉积的飞灰,飞灰在烟气流和搅动作用下一部分从取样管1的排灰口排出,另一部分流到排气管4的外部,避免长期运行时积灰堵塞汇流管2和排气管4。
如图1-7所示,本实施例中,为了实现汇流管2与烟气分析仪3连接,本实施例中,所述汇流管2另一端与烟气分析仪3之间通过连接管31连接;优选地,本实施例中,所述连接管31与烟气分析仪3进口端的连接处安装有过滤器;所述汇流管2与连接管31连接处安装有连接法兰32;安装时,连接法兰32固定在烟道6壁上,烟气分析仪3进口端通过连接管31与连接法兰32连接,连接法兰32上设有通孔,烟气分析仪3的探头穿过通孔进入汇流管2内。
如图1-7所示,本实施例中,烟气分析仪3探头只能平行于介质流动方向,烟气分析仪3前端过滤器受到压力只有静压,过滤器受到的压力过小介质不易透过过滤器进入分析室;需要提高探头处的静压,所述汇流管2的截面面积减去烟气分析仪3探头的截面积之差不小于伸入汇流管2内的多个取样管1的截面面积之和;本实施例中,设置有三个取样管1,汇流管2的截面内面积为 ,烟气分析仪3探头的截面积 ,通流面积为 ;取样管1与汇流管2连通的端面截面的内面积分别为 、 、 ,为了增加汇流管2内的静压, ≥ ,汇流管2内的烟气透过烟气分析仪3探头的过滤器进入烟气分析仪3,烟气分析仪3对烟气的成分进行分析。
本实用新型的工作过程为:
在烟道6的不同区域内设置三组取样管1,也可根据需要在烟道6的其他区域的设置取样管1,保证取样管1的取样嘴111开口方向正对烟气流动方向,保证烟气快速进入烟气多点分析取样装置内进行取样分析;
工作时,烟气从取样嘴111进入取样管1内,飞灰颗粒在离心力的作用下分离到取样管1的弯曲部12内中心线的外侧,实现飞灰颗粒自动聚集在弯曲部12内部的外侧,飞灰颗粒经过隔板16下腔的排灰口排出,同时洁净的烟气经隔板16的上腔进入汇流管2内;三组取样管1一致,均实现烟尘颗粒通过排灰口排出从而进入烟道6,相对洁净的烟气进入汇流管2;烟气分析仪3的探头穿过通孔进入汇流管2内对进入汇流管2的烟气进行取样分析,同时汇流管2与排气管4连接,汇流管25内的烟气通过排气管4排出回到烟道6内。
工作时,在烟气吹动下,管道和搅动棒会产生轻微的晃动,利用晃动的能量使得第一搅动棒51、第二搅动棒52和第三搅动棒53分别搅动对应管内沉积的飞灰,飞灰在烟气流和搅动作用下一部分从取样管1的排灰口排出,另一部分流到排气管4的外部,通过设置第一搅动棒51、第二搅动棒52和第三搅动棒53搅动汇流管2和排气管4,可以避免长期运行时积灰堵塞汇流管2和排气管4。
1.本实用新型为一种烟道6或容器内烟气多点分析取样装置,完全安装在烟道6内部,可以使直接测量式分析仪同时测量烟道6内多个点位烟气成分,检测数据多样性,保证测量数据比较准确,同时通过第一搅动棒51、第二搅动棒52和第三搅动棒53搅动汇流管2和排气管4,可以避免长期运行时积灰堵塞汇流管2和排气管4。
2.本实用新型通过设计取样管1结构,设置竖直部11、倾斜部13和弯曲部12,使得烟气内的飞灰颗粒在离心力的作用下分离到弯曲部12中心线的外侧经过隔板16下腔的排灰口排出,洁净的烟气经隔板16的上腔进入汇流管2内,实现烟气的气固分离。
3本实用新型通过设置汇流管2的截面面积减去烟气分析仪3探头的截面积之差不小于伸入汇流管2内的多个取样管1的截面面积之和,从结构设计上对探头周围的压力的变化进行自动压力补偿。
本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制,凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均属于本实用新型技术方案的保护范围。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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,仅是为便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作,因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话,本领域技术人员应该知晓:“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,如没有另外声明,上述词语并没有特殊的含义。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,但这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种烟道或容器内烟气多点分析取样装置,安装在烟道或容器内,其特征在于,包括汇流管,所述汇流管一端分支连接有多个取样管,汇流管另一端连接有位于烟道或容器外的烟气分析仪,烟气分析仪的探头伸入汇流管内,所述汇流管下侧端连接有排气管;所述取样管和排气管内安装有防堵组件。
2.根据权利要求1所述的一种烟道或容器内烟气多点分析取样装置,其特征在于,所述取样管包括竖直部和倾斜部,所述竖直部和倾斜部之间通过弯曲部连接,所述倾斜部自由端连接有水平部,所述水平部与汇流管连接。
3.根据权利要求2所述的一种烟道或容器内烟气多点分析取样装置,其特征在于,所述竖直部的自由端设有管形或漏斗形取样嘴,取样嘴的开口方向正对烟气流动方向。
5.根据权利要求3或4所述的一种烟道或容器内烟气多点分析取样装置,其特征在于,所述倾斜部下侧开设有排灰口,所述排灰口靠近水平部一端向内设有堵板,所述堵板上端连接有沿着倾斜部轴向布置的隔板,隔板将倾斜部隔离分成上、下腔。
6.根据权利要求5所述的一种烟道或容器内烟气多点分析取样装置,其特征在于,所述弯曲部的半径r小于5m。
7.根据权利要求6所述的一种烟道或容器内烟气多点分析取样装置,其特征在于,所述防堵组件包括第一搅动棒、第二搅动棒和第三搅动棒,第一搅动棒从对应取样管的取样嘴插入,从排灰口伸出;第二搅动棒从对应取样管的取样嘴插入,从取样管与汇流管的连接处伸出;第三搅动棒从排气管的出口插入,从排气管与汇流管的连接处伸出。
8.根据权利要求7所述的一种烟道或容器内烟气多点分析取样装置,其特征在于,所述汇流管另一端与烟气分析仪之间通过连接管连接。
9.根据权利要求8所述的一种烟道或容器内烟气多点分析取样装置,其特征在于,所述汇流管与连接管连接处安装有连接法兰。
10.根据权利要求6至9任一所述的一种烟道或容器内烟气多点分析取样装置,其特征在于,所述汇流管的截面面积减去烟气分析仪探头的截面积之差不小于伸入汇流管内的多个取样管的截面面积之和。
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