CN218392274U - 一种磷酸铁锂单效蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磷酸铁锂单效蒸发器，涉及蒸汽设备技术领域，具体包括蒸发系统、机封冷却水系统和应急处理系统，蒸发系统包括原料罐、分离器、立式管壳式换热器、冷凝水暂存罐，成品暂存罐、冷凝器、蒸发水泵和真空泵，真空泵的出口端连接在机封冷却水系统中的真空系统机封水系统上，机封冷却水系统还包括流程泵机封循环水系统。本实用新型通过采用高真空状态下进行物料的蒸发处理，能够降低物料蒸发温度，加快蒸发速度，降低单效蒸发设备对蒸汽的温度压力的要求，有效降低蒸发设备的运行成本和能耗，达到节能目的。

Description

一种磷酸铁锂单效蒸发器

技术领域

本实用新型涉及蒸汽设备技术领域，具体为一种磷酸铁锂单效蒸发器。

背景技术

因为磷酸铁锂这种材料的特殊性，在蒸发浓缩过程中会出现溶液浑浊的现象，浊度较高的物料是无法达到回用的标准。

目前磷酸铁锂回收处理的蒸发器，为了使得磷酸铁锂溶液回收处理达标，为保证溶液能够顺利蒸发处理，基本都是采用高压高温蒸发处理，对温度压力要求较高，而这种单效蒸发设备，能耗以及运行成本较高。

因此我们提出一种低温蒸发磷酸铁锂的单效蒸发器。

实用新型内容

针对上述背景技术中提出关于磷酸铁锂回收用蒸发器，对蒸发温度压力要求高，能耗及运行成本高的问题，本实用新型提供一种磷酸铁锂单效蒸发器。

为了使得磷酸铁锂回收用蒸发器在对物料进行蒸发处理时的环境达到真空状态，以此降低蒸发器对蒸发温度和压力的要求，实现降低能耗及运行成本的目的。

本实用新型公开的一种磷酸铁锂单效蒸发器，包括蒸发系统、机封冷却水系统和应急处理系统，所述蒸发系统包括原料罐、分离器、立式管壳式换热器、冷凝水暂存罐，成品暂存罐、冷凝器、蒸发水泵和真空泵。

所述原料罐和立式管壳式换热器的出料端与分离器顶部的两个入料法兰之间通过管路A连通；所述原料罐与分离器之间连通的管路A上安装有进料泵；通过进料泵配合管道A将原料罐中的物料泵入分离器中，所述立式管壳式换热器底端入料口与分离器中部的出料口之间通过管路B连通，该管路B 的中部安装有强制循环泵，为了确保强制循环泵能够正常将分离器中的物料泵入立式管壳式换热器中进行循环加热蒸发，同时确保分离器内部的物料储量充足，在所述分离器的中部还安装有双法兰液位计，以便于对分离器中的物料数量进行检测。

所述分离器的外部还通过管道C配合出料循环泵在分离器外侧构成出料循环管路，所述立式管壳式换热器蒸汽接入端连接在外置的生蒸汽交接供给设备上，其立式管壳式换热器的蒸汽排出端与冷凝水暂存罐的进料口连通，生蒸汽在立式管壳式换热器内部完成热交换冷凝下来后进入冷凝水暂存罐中临时储存。

所述冷凝水暂存罐与成品暂存罐外侧设置的导热螺旋管一端通过管道E 连通，且管道E的中部安装有蒸汽水外排泵，所述导热螺旋管的另一端与外置蒸汽供给设备的蒸发室加水端口连通；通过蒸汽水外排泵将暂存在蒸汽水暂存罐内部冷凝下来的高温蒸汽水输送至成品暂存罐外侧的导热螺旋管内，对成品暂存罐内部站村的物料实施保温，避免物料冷却结晶，确保高物料的透光度，而且，采用蒸汽冷凝水作为保温介质，能够最大限度的将热能利用起来，实现节能的目的，所述成品暂存罐的出料口通过管道F配合出料泵与成品储存容器连通，出料泵的设计主要是将成品暂存罐内部的成品物料泵入到成品储存容器中。

所述分离器顶端的排气口与冷凝器进口端连通，所述冷凝器的底部设有冷凝液缓存室，所述冷凝液缓存室的侧边呈上、下位设有两个外接端口，两个外接端口以上、下位区分均通过管路分别连接在真空泵和蒸发水泵的入口端上，所述真空泵的出口端连接在机封冷却水系统中的真空系统机封水系统上，采用上、下位的外接端口设计，能够将从分离器顶部输送过来的二次蒸汽经过热交换后的蒸发水和不凝汽分别进行处理，蒸发水通过蒸发水泵输送到下述的指定设备容器中，而不凝汽则通过真空泵抽走送入下述的真空机封水罐内部，以此保持系统内部低压环境。

进一步的，为了能够对分离器中的物料密度变化实时进行检测，在所述换热器和分离器之间还设有密度测量罐，该密度测量罐的底端与强制循环泵出口端连接的管道B连通，所述密度测量罐的顶端与强制循环泵入口端连接的管道B连通，所述密度测量罐的中部安装有密度计，以密度测量罐的检测数据为依据，来控制出料阀门的开度以及出料速度，所述管道B上安装有温度传感器，用来实时监控物料温度。

进一步的，为了防止蒸发过程中出现液沫夹带导致跑料，以及为了使得高浓度料液积存时，清液能够继续在上部循环蒸发，在所述分离器内侧的顶端设置有鲍尔环填料，并在其底端连接有析晶腿。

进一步的，所述管道C有两段，分别安装在出料循环泵的进、出端，且出料循环泵进料端上安装的管道C与分离器底部的出料口连通；出料循环泵的出料端上安装的管道C与分离器外侧靠近顶部的进料接口连通，且该段管道C的中部通过三通阀安装有一根与成品暂存罐的入料口连通的管道D，出料循环泵能够使得高浓料液在分离器中进行循环的同时出料进入成品暂存罐中临时保存。

进一步的，所述蒸发水泵的出口端通过管路与外置蒸汽供给设备的蒸发室加水端口连通。

进一步的，所述真空系统机封水系统包括与真空泵出口端连通的真空机封水罐，以及与真空泵和真空机封水罐上自带的冷却管路相连通的真空系统板式换热器；所述真空机封水罐的出口端通过管路安装有真空水箱排水泵，用于将真空机封水罐内部冷凝的液化蒸发水排往外置蒸汽供给设备的蒸发室内，所述真空系统板式换热器的进水和回水接口分别与外置冷却水供给设备上的进、出接口连通。

所述机封冷却水系统还包括流程泵机封循环水系统，所述流程泵机封循环水系统包括机封水板式换热器和机封水储存罐；所述机封水板式换热器与机封水储存罐之间通过管道G连通，管道G上安装有机封水泵，所述机封水板式换热器的进水和回水接口同样与外置冷却水供给设备上的进、出接口连通，所述机封水储存罐的冷却水输出管路以及机封水板式换热器的热水回路管路分别通过外接的管线与进料泵、蒸汽水外排泵、强制循环泵、出料循环泵、出料泵和蒸发水泵上自带的冷却系统中连通构成冷却回路。

外置的冷却水供给设备有两套，真空系统板式换热器和机封水板式换热器各用一套且对应连接的管路之间互不串流。

真空系统机封水系统和流程泵机封循环水系统的相互之间互不干涉，独立运行，能够最大限度的防止不凝汽中存留的少量硝酸污染流程泵机封循环水系统，以防硝酸腐蚀流程泵机封循环水系统的管路。

进一步的，为了满足后期设备的清洗，在所述分离器的外侧靠近顶端设有清洗水接口，所述清洗水接口通过管路与外置清洗水供给设备连通，且该管路中部还分接有两根连接管并分别与真空机封水罐和机封水储存罐连通。

进一步的，所述冷凝器两端的进、出端还连接有一套冷却水供给设备，单独的冷却水供给设备，能够有效提高冷凝器的换热冷凝效率和效果。

进一步的，所述应急处理系统包括应急罐和应急隔膜泵，所述应急罐的进料口通过管道H分别与强制循环泵入口端连接的管道B、出料循环泵出口端连接的管道C以及出料泵入口端连接的管道F连通，所述管道H和管道B、管道C和管道F连通处均安装有控制阀；所述应急隔膜泵一端与应急罐的出料口连通，另一端与原料罐的入料口连通。

进一步的，为了使得整个设备能够有效进行运转，在整个蒸发器的各个管路、管道或者管线上均安装有控制其管路通断的电磁阀，而且为了提高设备使用寿命以及防腐能力，设备与物料直接接触的部分全部采用钛金属构成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型与现有的磷酸铁锂回收用蒸发器相比较，整个物料的蒸发环境在高真空状态下进行，高真空环境的状态下，能够降低物料蒸发温度，加快蒸发速度，并使其物料在低温条件下还能够保持浓缩过后的物料性状不变，不会发生结晶和浑浊现象，从而有效降低单效蒸发设备对蒸汽的温度压力的要求，有效降低蒸发设备的运行成本和能耗，达到节能目的。

而且采用两套机封水系统还能对大限度的避免磷酸铁锂物料蒸发过程中硝酸挥发溶于机封水中对机封水管路造成腐蚀。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型结构示意图。

图中：1、原料罐；2、立式管壳式换热器；3、分离器；4、冷凝器；5、真空水箱排水泵；6、真空机封水罐；7、真空系统板式换热器；8、真空泵； 9、蒸发水泵；10、出料泵；11、成品暂存罐；12、出料循环泵；13、应急罐； 14、应急隔膜泵；15、密度测量罐；16、强制循环泵；17、冷凝水暂存罐； 18、蒸汽水外排泵；19、进料泵；20、机封水储存罐；21、机封水泵；22、机封水板式换热器；23、导热螺旋管。

具体实施方式

以下将以图示揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实物上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实物上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实物上的细节是非必要的。此外，为简化图示起见，一些习知惯用的结构与组件在图示中将以简单的示意的方式绘示之。

请参阅图1，本实用新型公开的一种磷酸铁锂单效蒸发器，包括蒸发系统、机封冷却水系统和应急处理系统，蒸发系统包括原料罐1、分离器3、立式管壳式换热器2、冷凝水暂存罐17，成品暂存罐11、冷凝器4、蒸发水泵9和真空泵8。

原料罐1和立式管壳式换热器2的出料端与分离器3顶部的两个入料法兰之间通过管路A连通；原料罐1与分离器3之间连通的管路A上安装有进料泵19；通过进料泵19配合管道A将原料罐1中的物料泵入分离器3中，立式管壳式换热器2底端入料口与分离器3中部的出料口之间通过管路B连通，该管路B的中部安装有强制循环泵16，为了确保强制循环泵16能够正常将分离器3中的物料泵入立式管壳式换热器2中进行循环加热蒸发，同时确保分离器3内部的物料储量充足，在分离器3的中部还安装有双法兰液位计，以便于对分离器3中的物料数量进行检测。

分离器3的外部还通过管道C配合出料循环泵12在分离器3外侧构成出料循环管路，立式管壳式换热器2蒸汽接入端连接在外置的生蒸汽交接供给设备上，其立式管壳式换热器2的蒸汽排出端与冷凝水暂存罐17的进料口连通，生蒸汽在立式管壳式换热器2内部完成热交换冷凝下来后进入冷凝水暂存罐17中临时储存。

冷凝水暂存罐17与成品暂存罐11外侧设置的导热螺旋管23一端通过管道E连通，且管道E的中部安装有蒸汽水外排泵18，导热螺旋管23的另一端与外置蒸汽供给设备的蒸发室加水端口连通；通过蒸汽水外排泵18将暂存在蒸汽水暂存罐内部冷凝下来的高温蒸汽水输送至成品暂存罐11外侧的导热螺旋管23内，对成品暂存罐11内部站村的物料实施保温，避免物料冷却结晶，确保高物料的透光度，而且，采用蒸汽冷凝水作为保温介质，能够最大限度的将热能利用起来，实现节能的目的，成品暂存罐11的出料口通过管道F配合出料泵10与成品储存容器连通，出料泵10的设计主要是将成品暂存罐11 内部的成品物料泵入到成品储存容器中。

分离器3顶端的排气口与冷凝器4进口端连通，冷凝器4的底部设有冷凝液缓存室，冷凝液缓存室的侧边呈上、下位设有两个外接端口，两个外接端口以上、下位区分均通过管路分别连接在真空泵8和蒸发水泵9的入口端上，真空泵8的出口端连接在机封冷却水系统中的真空系统机封水系统上，采用上、下位的外接端口设计，能够将从分离器3顶部输送过来的二次蒸汽经过热交换后的蒸发水和不凝汽分别进行处理，蒸发水通过蒸发水泵9输送到下述的指定设备容器中，而不凝汽则通过真空泵8抽走送入下述的真空机封水罐6内部，以此保持系统内部低压环境。

该实施例中：为了能够对分离器3中的物料密度变化实时进行检测，在换热器和分离器3之间还设有密度测量罐15，该密度测量罐15的底端与强制循环泵16出口端连接的管道B连通，密度测量罐15的顶端与强制循环泵16 入口端连接的管道B连通，密度测量罐15的中部安装有密度计，以密度测量罐15的检测数据为依据，来控制出料阀门的开度以及出料速度，管道B上安装有温度传感器，用来实时监控物料温度。

该实施例中：为了防止蒸发过程中出现液沫夹带导致跑料，以及为了使得高浓度料液积存时，清液能够继续在上部循环蒸发，在分离器3内侧的顶端设置有鲍尔环填料，并在其底端连接有析晶腿。

该实施例中：管道C有两段，分别安装在出料循环泵12的进、出端，且出料循环泵12进料端上安装的管道C与分离器3底部的出料口连通；出料循环泵12的出料端上安装的管道C与分离器3外侧靠近顶部的进料接口连通，且该段管道C的中部通过三通阀安装有一根与成品暂存罐11的入料口连通的管道D，出料循环泵12能够使得高浓料液在分离器3中进行循环的同时出料进入成品暂存罐11中临时保存。

该实施例中：蒸发水泵9的出口端通过管路与外置蒸汽供给设备的蒸发室加水端口连通。

该实施例中：真空系统机封水系统包括与真空泵8出口端连通的真空机封水罐6，以及与真空泵8和真空机封水罐6上自带的冷却管路相连通的真空系统板式换热器7；真空机封水罐6的出口端通过管路安装有真空水箱排水泵 5，用于将真空机封水罐6内部冷凝的液化蒸发水排往外置蒸汽供给设备的蒸发室内，真空系统板式换热器7的进水和回水接口分别与外置冷却水供给设备上的进、出接口连通。

该实施例中：机封冷却水系统还包括流程泵机封循环水系统，流程泵机封循环水系统包括机封水板式换热器22和机封水储存罐20；机封水板式换热器22与机封水储存罐20之间通过管道G连通，管道G上安装有机封水泵21，机封水板式换热器22的进水和回水接口同样与外置冷却水供给设备上的进、出接口连通，机封水储存罐20的冷却水输出管路以及机封水板式换热器22 的热水回路管路分别通过外接的管线与进料泵19、蒸汽水外排泵18、强制循环泵16、出料循环泵12、出料泵10和蒸发水泵9上自带的冷却系统中连通构成冷却回路。

外置的冷却水供给设备有两套，真空系统板式换热器7和机封水板式换热器22各用一套且对应连接的管路之间互不串流。

真空系统机封水系统和流程泵机封循环水系统的相互之间互不干涉，独立运行，能够最大限度的防止不凝汽中存留的少量硝酸污染流程泵机封循环水系统，以防硝酸腐蚀流程泵机封循环水系统的管路。

该实施例中：为了满足后期设备的清洗，在分离器3的外侧靠近顶端设有清洗水接口，清洗水接口通过管路与外置清洗水供给设备连通，且该管路中部还分接有两根连接管并分别与真空机封水罐6和机封水储存罐20连通。

冷凝器4两端的进、出端还连接有一套冷却水供给设备，单独的冷却水供给设备，能够有效提高冷凝器的换热冷凝效率和效果。

该实施例中：应急处理系统包括应急罐13和应急隔膜泵14，应急罐13 的进料口通过管道H分别与强制循环泵16入口端连接的管道B、出料循环泵12 出口端连接的管道C以及出料泵10入口端连接的管道F连通，管道H和管道 B、管道C和管道F连通处均安装有控制阀；应急隔膜泵14一端与应急罐13 的出料口连通，另一端与原料罐1的入料口连通。

为了使得整个设备能够有效进行运转，在整个蒸发器的各个管路、管道或者管线上均安装有控制其管路通断的电磁阀，而且为了提高设备使用寿命以及防腐能力，设备与物料直接接触的部分全部采用钛金属构成。

设备启动运行前，流程泵机封循环水系统中的机封水泵21启动，为所有机泵设备提供压力值不小于0.15Mpa的机封冷却水，将原料导入原料罐1中，进料泵19将物料送往分离器3中，在进料的同时启动真空泵8，将设备内部压强降到设计压力值，同时可以使物料中的低沸点物质提前挥发，避免对后续加热造成爆沸现象，当液位到达设定数值时(双法兰液位计的设定值)，启动强制循环泵16，让物料在立式管壳式换热器2和分离器3之间循环加热蒸发，而管道B上安装的温度传感器实时监控物料温度；

启动出料循环泵12，关闭对应管道上电磁阀门(即出料阀门)。当强制循环泵16启动之后，开启对应管道上电磁阀门(即蒸汽调节阀)，开始对设备进行加热。

通入蒸汽，冷凝下来的蒸汽水进入冷凝水暂存罐17中，在冷凝水暂存罐 17上对液位进行监控，液位过高，通过蒸汽水外排泵18经过成品暂存罐11 后去往经过成品暂存罐11后去往用户回用接口。

物料在负压状态下，低温沸腾蒸发，二次蒸汽进入冷凝器4中被循环冷却水降温冷凝，液态水通过蒸发水泵9排出系统，设备中未被冷凝的气体通过真空泵8进入真空机封水罐6，罐中液位受到监控，液位过高则启动真空水箱排水泵5降低罐中水位。

物料正常蒸发之后，通过强制循环的管道B之间的密度测量罐15对物料的蒸发情况进行监测，物料浓度达到所需状态时，打开出料阀门，将物料排往成品暂存罐11，随即在出料泵10的作用下循环，通过对成品暂存罐11液位控制来出料阀门开度。

如遇设备停机清洗，可将设备内的高浓物料排往应急罐13，通过应急隔膜泵14将原料送回原料罐1。

以上所述仅为本实用新型的实施方式而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理以内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种磷酸铁锂单效蒸发器，包括蒸发系统、机封冷却水系统和应急处理系统，其特征在于：所述蒸发系统包括原料罐(1)、分离器(3)、立式管壳式换热器(2)、冷凝水暂存罐(17)，成品暂存罐(11)、冷凝器(4)、蒸发水泵(9)和真空泵(8)；所述原料罐(1)和立式管壳式换热器(2)的出料端与分离器(3)顶部的两个入料法兰之间通过管路A连通；所述原料罐(1)与分离器(3)之间连通的管路A上安装有进料泵(19)；所述立式管壳式换热器(2)底端入料口与分离器(3)中部的出料口之间通过管路B连通，该管路B的中部安装有强制循环泵(16)；所述分离器(3)的外部还通过管道C配合出料循环泵(12)在分离器(3)外侧构成出料循环管路，所述立式管壳式换热器(2)蒸汽接入端连接在外置的生蒸汽交接供给设备上，其立式管壳式换热器(2)的蒸汽排出端与冷凝水暂存罐(17)的进料口连通；所述冷凝水暂存罐(17)与成品暂存罐(11)外侧设置的导热螺旋管(23)一端通过管道E连通，且管道E的中部安装有蒸汽水外排泵(18)，所述导热螺旋管(23)的另一端与外置蒸汽供给设备的蒸发室加水端口连通；所述成品暂存罐(11)的出料口通过管道F配合出料泵(10)与成品储存容器连通；所述分离器(3)顶端的排气口与冷凝器(4)进口端连通，所述冷凝器(4)的底部设有冷凝液缓存室，所述冷凝液缓存室的侧边呈上下位设有两个外接端口，两个外接端口以上、下位区分均通过管路分别连接在真空泵(8)和蒸发水泵(9)的入口端上，所述真空泵(8)的出口端连接在机封冷却水系统中的真空系统机封水系统上。

2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂单效蒸发器，其特征在于：所述换热器和分离器(3)之间还设有密度测量罐(15)，该密度测量罐(15)的底端与强制循环泵(16)出口端连接的管道B连通，所述密度测量罐(15)的顶端与强制循环泵(16)入口端连接的管道B连通，所述密度测量罐(15)的中部安装有密度计。

3.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂单效蒸发器，其特征在于：所述分离器(3)内侧的顶端设置有鲍尔环填料，其底端连接有析晶腿。

4.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂单效蒸发器，其特征在于：所述管道C有两段，分别安装在出料循环泵(12)的进、出端，且出料循环泵(12)进料端上安装的管道C与分离器(3)底部的出料口连通；出料循环泵(12)的出料端上安装的管道C与分离器(3)外侧靠近顶部的进料接口连通，且该段管道C的中部通过三通阀安装有一根与成品暂存罐(11)的入料口连通的管道D。

5.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂单效蒸发器，其特征在于：所述蒸发水泵(9)的出口端通过管路与外置蒸汽供给设备的蒸发室加水端口连通。

6.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂单效蒸发器，其特征在于：所述真空系统机封水系统包括与真空泵(8)出口端连通的真空机封水罐(6)，以及与真空泵(8)和真空机封水罐(6)上自带的冷却管路相连通的真空系统板式换热器(7)；所述真空机封水罐(6)的出口端通过管路安装有真空水箱排水泵(5)，用于将真空机封水罐(6)内部冷凝的液化蒸发水排往外置蒸汽供给设备的蒸发室内，所述真空系统板式换热器(7)的进水和回水接口分别与外置冷却水供给设备上的进、出接口连通；所述机封冷却水系统还包括流程泵机封循环水系统，所述流程泵机封循环水系统包括机封水板式换热器(22)和机封水储存罐(20)；所述机封水板式换热器(22)与机封水储存罐(20)之间通过管道G连通，管道G上安装有机封水泵(21)，所述机封水板式换热器(22)的进水和回水接口同样与外置冷却水供给设备上的进、出接口连通，所述机封水储存罐(20)的冷却水输出管路以及机封水板式换热器(22)的热水回路管路分别通过外接的管线与进料泵(19)、蒸汽水外排泵(18)、强制循环泵(16)、出料循环泵(12)、出料泵(10)和蒸发水泵(9)上自带的冷却系统中连通构成冷却回路；外置的冷却水供给设备有两套，真空系统板式换热器(7)和机封水板式换热器(22)各用一套且对应连接的管路之间互不串流。

7.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂单效蒸发器，其特征在于：所述分离器(3)的中部还安装有双法兰液位计，以便于对分离器(3)中的物料数量进行检测，所述分离器(3)的外侧靠近顶端设有清洗水接口，所述清洗水接口通过管路与外置清洗水供给设备连通，且该管路中部还分接有两根连接管并分别与真空机封水罐(6)和机封水储存罐(20)连通。

8.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂单效蒸发器，其特征在于：所述冷凝器(4)两端的进、出端还连接有一套冷却水供给设备。

9.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂单效蒸发器，其特征在于：所述应急处理系统包括应急罐(13)和应急隔膜泵(14)，所述应急罐(13)的进料口通过管道H分别与强制循环泵(16)入口端连接的管道B、出料循环泵(12)出口端连接的管道C以及出料泵(10)入口端连接的管道F连通，所述管道H和管道B、管道C和管道F连通处均安装有控制阀；所述应急隔膜泵(14)一端与应急罐(13)的出料口连通，另一端与原料罐(1)的入料口连通。

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