DD201914A5 - METHOD FOR OPERATING COAL DUST FIRES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zum Betrieb von Kohle-Staubfeuerungen, insbesondere fuer Braunkohle mit niedrigem Wassergehalt, wobei zur Entschwefelung der Rauchgase Additive in den Feuerraum eingebracht werden. Waehrend das Ziel in einer Verringerung der Umweltbelastung und einer Erhoehung der Wirtschaftlichkeit zu sehen ist, besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren vorstehend genannter Art zu schaffen,bei dem die Konzentration von Schwefelverbindungen im Rauchgas niedrig gehalten und die Ausnutzung der Additive verbessert wird. Um optimale Temperaturbedingungen fuer die Reaktion des Additivs mit dem im Rauchgas enthaltenen Schwefel bzw. entsprechender Schwefelverbindungen zu erzielen, wird dem Feuerraum Kaltgas, also Rauchgas nach Abgabe der verfuegbaren Waerme, zugefuehrt.The invention relates to a new method for operating coal dust firing, in particular for lignite with a low water content, wherein for the desulfurization of the flue gases additives are introduced into the furnace. While the aim is to reduce environmental impact and increase economic efficiency, the object is to provide a method of the above-mentioned type in which the concentration of sulfur compounds in the flue gas is kept low and the utilization of the additives is improved. In order to achieve optimal temperature conditions for the reaction of the additive with the sulfur contained in the flue gas or corresponding sulfur compounds, the furnace is cold gas, ie flue gas after delivery of the available heat supplied.
Description
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Verfahren zum Betrieb von Kohle-StaubfeuerungenMethod for operating coal dust firing
Anwendungsgebiet der Erfindung Field of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Kohle-Staubfeuerungen, insbesondere für Braunkohle mit niedrigem Wassergehalts wobei zur Entschwefelung der Rauchgase Additive in den Feuerraum eingebracht werden. Die genannten Kohle-Staubfeuerungen werden zj B, in Dampferzeugern für Dampfturbinen eingesetzt»The invention relates to a method for operating coal dust firing, in particular for lignite with a low water content, wherein additives for desulfurizing the flue gases are introduced into the furnace. The coal dust firing systems mentioned are used for example in steam generators for steam turbines »
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Characteristic of the well-known technical solutions
Um die Schwefelemission schon in der Feuerung zu reduzieren, ist es'bereits bekannt, den Schwefel durch Einbringung von Additiven in den Feuerraum..so weit wie möglich chemisch zu binden. Hier ist insbesondere das Einblasen von feinkörnigem Calciumoxid in den Feuerungsraum zu nennen, Bei Kohle-Staubfeuerungen mit Mahl--Trocknungskreislauf wird das Calciumoxid der Kohle schon vor der Kohlemühle beigegeben» Beide Bestandteile gelangen gemeinsam über die Kohlenstaubbrenner in den Feuerraum,,In order to reduce sulfur emissions already in the furnace, it is already known to bind the sulfur as chemically as possible by introducing additives into the furnace. Here, in particular, the injection of fine-grained calcium oxide in the firebox to call, in coal dust firing with grinding - drying cycle, the calcium oxide of the coal before the coal mill added »Both components go together on the pulverized coal burner in the firebox ,,
Dieses Verfahren ist allerdings nicht unter allen Bedingungen anwendbar und hängt unter anderem von der Art der.eingesetzten Kohle ab. Es zeigte sich, daß bei manchen Braunkohlearten die Entschwefelung ungenügend war, da es offensichtlich infolge zu hoher Feuerraurntemperatüren zu einem Totbrennen des eingesetzten Calciumoxids kam»However, this method is not applicable under all conditions and depends inter alia on the type of coal used. It was found that in some lignite types the desulfurization was insufficient, as it obviously came to a deadburn of the calcium oxide used due to high Feuerraurntemperaturen »
21.0EI1931*97926O21.0EI1931 * 97926O
15* 12. 1981 AP P 23 C./ 232 978 59 736 26 - 2 -15 * 12. 1981 AP P 23 C. / 232 978 59 736 26 - 2 -
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb von Kohle-Staubfeuerungen, wobei zur Entschwefelung der Rauchgase Additive in den Feuerraum eingebracht v/erden, so auszubilden, daß neben einer Senkung des apparativen Aufwandes auch eine geringere Umweltbelastung erreicht wird.The aim of the invention is to provide a method for operating coal dust firing, wherein introduced for desulfurization of the flue gases additives in the furnace v / earth, so as to form that in addition to a reduction in the equipment expense and a lower environmental impact is achieved.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the Essence of the Invention
Beim Betrieb von großen Feuerungsanlagen, wie z# B, bei Dampferzeugern für Dampfturbinen, muß in gesteigertem Ausmaß auf den Umweltschutz Rücksicht genommen, werden. Dabei sind insbesondere die Emissionswerte der Feuerungsanlagen an Schadstoffen so gering wie möglich zu halten. Demgegenüber steht ein steigendes Bedürfnis aus preislichen und volkswirtschaftlichen Gründen, Kohle mit geringerer Qualität, insbesondere heimische Braunkohle, einzusetzen, die beim Verbrennen einen relativ hohen Anteil an Schadstoffen erzeugt» Dabei ist besonders auf die Konzentration des Schwefels in Form von Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid in den Rauchgasen zu achten. Bei einer Entfernung des Schwefels bzw. von Schwefelverbindungen aus den Abgasen von Kraftwerksanlagen ist in besonderer Weise auf die Wirtschaftlichkeit Bedacht zu nehmen, da Anlagen zur Abgasentschwefelung· einen hohen apparativen Aufwand und damit hohe Investitionen erfordern.In the operation of large combustion plants, such as steam generators for steam turbines, environmental protection must be taken into account to an increased extent. In particular, the emission values of the combustion plants for pollutants are to be kept as low as possible. In contrast, there is an increasing need for price and economic reasons, lower-quality coal, especially domestic lignite, use, which generates a relatively high proportion of pollutants when burning »It is particularly on the concentration of sulfur in the form of sulfur dioxide and sulfur trioxide in the flue gases to pay attention. With a removal of the sulfur or sulfur compounds from the exhaust gases of power plants is to take into account in a special way on the economy, since systems for flue gas desulphurisation · require a high expenditure on equipment and thus high investment.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb von Kohle-Staubfeuerungen vorzusehen, bei dem die Konzentration von Schwefelverbindungen im Rauchgas niedrig gehalten und die Ausnutzung der Additive verbessert wird* Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem Feuerraum Kaltgas zugeführt wird,, um optimale Temperaturbedingungen fürThe invention has for its object to provide a method for operating coal dust firing, in which the concentration of sulfur compounds in the flue gas kept low and the utilization of the additives is improved * This object is achieved in that the firebox is supplied to the cold gas optimal temperature conditions for
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die Reaktion des Additivs mit den im Rauchgas enthaltenen Schwefel bzw, entsprechender Schwefelverbindungen zu erzielen«. Weiterhin ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß bei Feuerungen mit Mahl-Trocknungskreislauf das Kaltgas über die Kohlemühle mit dem Kohlestaub und dem Additiv in den Feuerraum eingeblasen wird. Ein weiteres Merkmal besteht auch darin, daß das Kaltgas dem zur Kohlemühle rückgeführten heißen Rauchgas beigemischt wird. Weiterhin kann das Kaltgas auch über Kaltgaseinblasschlitze direkt in den Feuerraum eingeblasen werden«, Als Additiv wird gemäß der vorliegenden Erfindung in bevorzugter Weise CaCO.. der Kohle- vor der Kohlemühle zugemischt.the reaction of the additive with the sulfur contained in the flue gas or to achieve corresponding sulfur compounds «. Furthermore, the method is characterized in that in firing with grinding-drying circuit, the cold gas is blown over the coal mill with the coal dust and the additive in the furnace. Another feature is also that the cold gas is added to the recirculated to the coal mill hot flue gas. Furthermore, the cold gas can also be injected via Kaltgaseinblasschlitze directly into the furnace «, As an additive according to the present invention preferably CaCO .. the coal before the coal mill admixed.
Nach einem weiteren Merkmal wird das Kaltgas über die Kohlemühle und direkt über Kaltgaseinblasschlitze eingeblasen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß das Kaitgas dem Rauchgasstrom der Kohle-Staubfeuerung nach der Rauchgasfilterung als Reingas entnommen wird.According to another feature, the cold gas is injected via the coal mill and directly via cold gas injection slots. But there is also the possibility that the Kaitgas the flue gas stream of coal dust firing after the flue gas filtration is removed as pure gas.
Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß als Additiv Kalksteinmehl verwendet wird, das einen Feinanteil von mindestens 50 Masse-% kleiner"20 ,um enthält. Ferner zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, daß das Kaltgas in einer Menge von 10 bis 25 %,' insbesondere um 20 %, über die Kohlemühle und zusätzlich 5 bis 20 %, insbesondere 10 %, über die Kaltgaseinblasschlitze direkt in den Feuerraum eingeblasen wird, bzw, daß das Kaltgas nur über die Kaltgaseinblasschlitze in einer Menge von 10 bis 40 %, insbesondere etwa 25 %, eingeblasen wird, wobei die Prozentangaben auf die gesamte Rauchgasmenge der Feuerung bezogen sind»A further feature is that the additive used is limestone flour which contains a fines content of at least 50% by mass smaller than 20. Furthermore, the process is characterized in that the cold gas is present in an amount of from 10 to 25 %. in particular by 20 %, over the coal mill and additionally 5 to 20%, in particular 10 %, is blown through the Kaltgaseinblasschlitze directly into the furnace, or that the cold gas only over the Kaltgaseinblasschlitze in an amount of 10 to 40%, in particular about 25 %, wherein the percentages are based on the total flue gas volume of the furnace »
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß das Kaltgas vor der Ascheabscheidung entnommen wird und mit Asche beladen dem Feuerraum zugeführt wird* Schließlich zeichnet sich das Verfahren auch dadurch aus, daß der Kaltgasstrom eineAnother possibility is that the cold gas is removed before the ash separation and loaded with ash fed to the combustion chamber * Finally, the method is also characterized by the fact that the cold gas flow a
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größere Ascheabladung aufweist als d.ef übrige Rauchgasstrom». Ausführungsbeispielhas greater ash load than the rest of the flue gas stream. Execution example
Das erfindungsgemäße Verfahren sei im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise näher beschrieben. In der Zeichnung ist rein schematised, eine Kesselanlage mit Kohle-Staubfeuerung dargestellt» Dabei sin.d alle für die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht notwendigen Teile einer solchen Anlage fortgelassen worden, insbesondere trifft dies auf die Rohrschlangen in der gesamten Kesselanlage 1 zu.The inventive method will be described in more detail below with reference to the drawing, for example. In the drawing, purely schematised, a boiler system with coal dust firing is shown »Here sin.d all unnecessary for the description of the method according to the invention parts of such a system have been omitted, in particular applies to the coils in the entire boiler system 1.
Die Braunkohle 2 und das Additiv CaCO- 3 gelangen in einem steuerbaren Mengenverhältnis zueinander über Förderanlagen einem Zuteiler 4 in den Fallschacht 5» Der Fallschach't führt in die.Kohlemühle 6, v/obei heiße Rauchgase 7 aus dem Feuerraum 8 in den Fallschacht 5 geleitet werden und ebenfalls'in die Ko.hlem.uhle 6 gelangen. In der Kohlemühle 6 wird die Kohle auf die notwendige Korngröße vermählen und durch die heißen Rauchgase gleichzeitig getrocknet. Das staubförmige Verbrennungsgemisch gelangt über Sichter 9 in die Kohlenstaubbrenner 10 und von dort in den Feuerraum 8, wo die Kohle zu Rauchgas und Asche verbrennt. Ein kleiner Teil dieses Rauchgases wirds wie gesagt, über den Fallschacht 5 rückgeführt, der größere Teil 11 durchströmt die Kesselanlage 1 und gibt seine Wärme an entsprechende Heizflächen und Rohrschlangen ab. Das RaLich™ gas durchströmt in der Folge bereits abgekühlt einen Ascheabscheider 12, Saugzugventilatoren 13« Danach gelangt das Rauchgas als Reingas 15 durch einen Schornstein 16 in die Atmosphäre *The lignite 2 and the additive CaCO 3 arrive in a controllable ratio to each other via conveyors an allocator 4 in the chute 5 "The Fallschach't leads in die.Kohlemühle 6, v / obei hot flue gases 7 from the combustion chamber 8 in the chute 5 be routed and also 'go to the Ko.hlem.uhle 6. In coal mill 6, the coal will be ground to the required grain size and dried simultaneously by the hot flue gases. The dust-like combustion mixture passes through classifier 9 in the pulverized coal burner 10 and from there into the combustion chamber 8, where the coal burns to flue gas and ash. A small part of the flue gas s as said recycled via the chute 5, the major portion 11 flows through the boiler 1 and gives off its heat to respective heating surfaces and coils from. As a result, the RaLich ™ gas already flows through an ash separator 12, suction draft fans 13 «. Afterwards, the flue gas enters the atmosphere as clean gas 15 through a chimney 16 *
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist entweder vor oder nach den Saugzugventilatoren 13 eine Kaltgasabzweigung 17 oder 18 vorgesehen. Gegebenenfalls können auch beide AbzweigungenAccording to the present invention, a cold gas branch 17 or 18 is provided either before or after the induced draft fans 13. Optionally, both branches can
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gleichzeitig an einer Anlage vorgesehen sein. Das Kaltgas gelangt über die Leitung 19 alternativ oder gleichzeitig über zwei Wege in den Feuerraum 8, Der eine Weg führt über den Stutzen 20 in den Fallschacht 5, wo sich das Kaltgas mit dem heißen Rauchgas vermischt und nach Durchströmen der Kohlemühle 6 und der Sichter 9 über die Kohlenstaubbrenner 10 in den Feuerraum 8 gelangt, Auf diesem Weg ist allerdings die zugeführte Kaltgasmenge insoweit beschränkt, als die Rauchgastemperatur für die Kohlemühle 6 einen gewissen Wert nicht unterschreiten darf» Andernfalls würde die Funktion der Mühle und der nachgeschalteten Sichter gestört v/erden.be provided simultaneously on a system. The cold gas passes via the line 19 alternatively or simultaneously via two paths in the combustion chamber 8, the one way leads via the nozzle 20 in the chute 5, where the cold gas mixed with the hot flue gas and after flowing through the coal mill 6 and the classifier. 9 In this way, however, the amount of cold gas supplied is limited insofar as the flue gas temperature for the coal mill 6 may not fall below a certain value. Otherwise, the function of the mill and the downstream classifier would be disturbed.
Der zweite Weg führt über die Leitung 21 zu Kaltgaseinblas™ .schlitzen 22, von-wo das Kaltgas direkt in den Feuerraum strömt. Die über diesen zweiten 'Weg zugeführte Kaltgasmenge ist praktisch unbeschränkt,-'The second path leads via the line 21 to Kaltgaseinblas ™. Slots 22, from where the cold gas flows directly into the furnace. The amount of cold gas supplied via this second path is practically unlimited,
Das Einblasen des Kaltgases über die Kaltgaseinblasschlitze 22 ist von verfahrenstechnischem Standpunkt her bevorzugt., da dabei der Kohle-Trockenmahlkreislauf nicht beeinflußt wird. Andererseits ist unter Umständen der apparative Aufwand für das Einblasen des Kaltgases über die Kohlemühle geringer, . The injection of the cold gas via the cold gas injection slots 22 is preferred from a procedural point of view, since it does not affect the coal dry grinding cycle. On the other hand, under certain circumstances, the apparatus required for the injection of cold gas through the coal mill is lower,.
Zur Regelung der Sichtertemperatur sind bei einem Dampfkraftwerk in Vo.itsberg/Steiermark Kaltgasmengen von etwa bis 10 % des gesamten Rauchgasvolumens eingesetzt worden. Bei diesem Betriebszustand war die Ausnützung des Additivs unbefriedigend* Eine Verbesserung gelang erst durch eine Anhebung der Kaltgasmenge bis zu 25 %? insbesondere 20 %, Durch direktes Einblasen von Kaltgas in den Feuerraum kön- nen zusätzlich noch bis zu 20 %t insbesondere 10 %, eingebracht werden. Dabei wurde eine Entschwefelung der Rauchgase von mehr als 60 % erzielt. Versuchsweise wurden auch 78 % erreicht« Es ist auch .möglich, wie gesagt, die gesamte,To regulate the classifier temperature of a steam power plant in Vo.itsberg / Styria cold gas quantities of about 10 % of the total volume of flue gas have been used. In this operating state, the utilization of the additive was unsatisfactory * An improvement was achieved only by increasing the amount of cold gas up to 25% ? In particular, 20 %, by directly blowing cold gas into the combustion chamber can additionally be introduced up to 20 % t, in particular 10%. Here, a desulfurization of the flue gases of more than 60% was achieved. As a trial, 78 % were achieved. "It is also, as I said, the whole,
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zur Absenkung der Feuerraumtemperatur dienende Kaltgasmenge (40 %) direkt über die Kaltgaseinblasschlitze in den Feuerraum einzublasen und der Kohlemühle nur die zur Regelung der Sichtertemperatur unbedingt erforderliche KaItgasmenge zuzuführen«to reduce the cold gas volume (40 %) used for lowering the combustion chamber temperature directly into the combustion chamber via the cold gas injection slots and to supply the coal mill with only the amount of refrigerant gas absolutely necessary for regulating the classifier temperature «
Bei den Versuchen zeigte sich, daß der Verbrennungsvorgang und die Wirkung des Additivs in starkem Maß von der eingesetzten Kohle abhängt. Das erfindungsgemäße Verfahren dürfte vor allem für Braunkohle mit niedrigem Wassergehalt von Vorteil sein. Bei Braunkohle mit hohem Wassergehalt wird offensichtlich aufgrund dieses 'ffassergehaltes eine niedrigere Feuerraumtemperatur von selbst erreicht.The experiments showed that the combustion process and the effect of the additive to a large extent on the coal used depends. The process according to the invention should be advantageous, above all, for lignite with a low water content. Lignite with a high water content obviously achieves a lower furnace temperature on its own due to this content of the fuel.
Neben der Feuerraumtemperatur war für die Entschwefelung auch die Menge des zugesetzten Kalks und dessen Korngröße maßgebend. Allgemein kann gesagt werden, daß bei größerer Kaltgasmenge weniger Additiv erforderlich ist, um einen gleichen Entschwefelungsgrad zu erreichen. Dies infolge der besseren Ausnutzung des Additivs, Für besondere Fälle kann es vorteilhaft sein, das Kaltgas schon vor der Ascheabscheidung zu entnehmen und dem Feuerraum wieder, "zuzuführen. In vorteilhafter Weise, kann diese Entnahme mit einer zumindest partiellen Ascheabscheidung kombiniert sein, so daß mit diesem Kaltgasstrom wenigstens ein Teil des noch nicht ausgenutzten Additivs rezirkuliert -wird. Dabei kann auch eine Anreicherung des Kaltgases mit Asche erfolgen, welche einen großen Anteil nichtausgenützten Additivs enthält.In addition to the furnace temperature, the amount of lime added and its particle size were decisive for the desulfurization. Generally, it can be said that with larger amounts of cold gas, less additive is required to achieve the same level of desulfurization. This is due to the better utilization of the additive, For special cases, it may be advantageous to remove the cold gas before the ash separation and again "to feed the furnace., In an advantageous manner, this withdrawal can be combined with an at least partial ash deposition, so that with At least part of the unused additive is recirculated in the cold gas stream, whereby enrichment of the cold gas with ash, which contains a large proportion of unused additive, can also take place.
Blockleistung; Brennstoff: Heizv/ert H2O: Äsche: Flüchtiges;' Schwefel:Block performance; Fuel: Heating H 2 O: Grayling: Volatile; ' Sulfur:
Additiv: .Additive:.
Verhältnis:Relationship:
Rauchgasmengenerhöhung durch Kaltgaszufuhr: Add.it.ivau siiu t zung: Entschwefelungsgrad: Feuerraumtemperatür mit Thermoelement gemessenIncrease in flue gas volume due to cold gas supply: Add.it.ivau tion: Desulphurisation degree: Combustion chamber temperature measured with thermocouple
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60 MW60 MW
Braunkohle 9817 kJ/kg 31,68 Masse-% 24,79 Masse-% 24,86 Masse-% 1,24 Masse-%Brown coal 9817 kJ / kg 31.68% by mass 24.79% by mass 24.86% by mass 1.24% by mass
Kalksteinstaub, 96,87 % CaCO3 mit einer Korngrößer 50 % kleiner 20 ,umLimestone dust, 96.87 % CaCO 3 with a grain size of 50 % less than 20 μm
100 Braunkohle / 14 Teile Additiv100 lignite / 14 parts additive
17,3 % des Rauchgasvolumens 12,6 % 64 % 17.3 % of the flue gas volume 12.6 % 64 %
1053 °c1053 ° c
Bei normalem Rauchgasstrom beträgt dagegen die Additivaus- ' nutzung 9,45 % und der Entschwefelungsgrad geht auf 48 % zurück. Die zugehörige Feuerraumtemperatur beträgt dabei 1160 "By contrast, with normal flue gas flow, the additive utilization is 9.45 % and the degree of desulfurization drops to 48 % . The associated combustion chamber temperature is 1160 "
Eine Entnahme des Kaltgases vor der Ascheabscheidung würde bei der Anlage gemäß Zeichnung an der Entnahmestelle 100 erfolgen. Soll der Kaltgasstrom eine größere Aschebeladung aufweisen als der übrige Rauchgasstrom, so kann z» B. durch Entnahme an der Entnahmestelle 101 noch Asche dem Strom zugemisc.ht werden. Unter Kaltgas wird hier jenes Verbrennungsgas (Abgas) verstanden, welches seine Wärme in der Kesselanlage bereits abgegeben hat und üblicherweise durch den Schornstein ins Freie entweicht» Hinsichtlich eines Verbrennungsvorgangs ist dieses Kaltgas inert.A removal of the cold gas before the ash separation would take place at the plant according to the drawing at the sampling point 100. If the cold gas stream is to have a greater ash charge than the rest of the flue gas stream, ash may still be added to the stream by removal at the removal point 101. Cold gas is understood here to mean that combustion gas (exhaust gas) which has already given off its heat in the boiler system and usually escapes through the chimney into the open air. With regard to a combustion process, this cold gas is inert.
Claims (11)
der Kohlemühle zugemischt wird.characterized in that as additive CaCO, -, Kohls before
the coal mill is mixed.
kleiner 20 ,van. enthält,8, Method according to one of the preceding points, characterized in that / is used as an additive limestone powder, which has a Peinanteil of at least 50% by mass
less than 20 , van. contains
etwa 25 %, eingeblasen wird, wobei die Prozentangaben
auf die gesamte Rauchgasmenge der Feuerung bezogen sind,9. The method according to any one of the preceding points, characterized in that the cold gas in an amount of 10 to 25 %, in particular by 20 %, on the coal mill and additionally 5 to 20 %, in particular 10 %, via the Kaltgaseinblasschlitze directly into the furnace is injected, or that the cold gas only over the Kaltgaseinblasschlitze in an amount of 10 to 40 '%, in particular
about 25 %, is blown, the percentages
are related to the entire amount of flue gas of the furnace,
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