DE3522839C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abkühlung und wei
teren Behandlung von heißem Weißzement-Klinker, der nach
Verlassen des Klinkerbrennofens mit Wasser besprüht wird,
wonach der weiße Zementklinker unter Kontakt mit einem Gas
strom getrocknet wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei allen Verfahren zur Herstellung von Zementklinker unter
Verwendung eines Drehrohrofens hat der Zementklinker beim
Austritt aus den Drehrohrofen eine Temperatur von nahezu
1400°C und er muß für seine weitere Verwendung auf unterhalb
200°C abgekühlt werden, wobei die Abkühlung norma
lerweise mit kalter Kühlluft vorgenommen wird. Bei der Her
stellung von Weißzement-Klinker darf als Kühlmittel Luft
nicht verwendet werden, da der in ihr enthaltene Sauerstoff
insbesondere die metallischen Bestandteile des Klinkers oxi
diert und gerade dieser Oxidationszustand ist es, der die
Färbung des Zementklinkers, zum Beispiel Graufärbung in ver
schiedener Tönung hervorruft, wobei die Verfärbung des Ze
mentklinkers von der Menge und Beschaffenheit der im Klinker
vorhandenen metallischen Bestandteile abhängig ist.
Zum Schutz vor unerwünschten Oxidationserscheinungen ist es
bekannt, heißen Weißzement-Klinker bei seiner Abkühlung vor
Sauerstoffzutritt zu schützen (DE-PS 25 44 343). Dazu wird
der heiße gebrannte Weißzement-Klinker beim Austritt aus dem
Drehrohrofen zunächst mit einem Reduktionsmittel wie zum
Beispiel Öl besprüht und anschließend nach Verlassen des
Drehrohrofens in ein Wasserbad geworfen, welches in Zellen
einer rotierenden Trommel enthalten ist, wobei der im Was
serbad abgeschreckte Weißzement-Klinker von oben noch mit
Kühlwasser besprüht wird. Aufgrund der Wasserbadkühlung hat
der abgeschreckte Weißzement-Klinker einen Wassergehalt von
10 bis 16% oder noch höher, wenn der Klinker feinkörnig
ist; dieser hohe Wassergehalt führt zu einer Reduzierung der
Festigkeitswerte des aus derartigem Weißzement-Klinker
hergestellten Zementes, da eine gewisse Hydratisierung nicht
zu vermeiden ist, insbesondere bei feinkörnigen Klinkerteil
chen. Beim bekannten Verfahren wird dann der abgeschreckte
hoch wasserhaltige Weißzement-Klinker unter Zuhilfenahme
eines Kühlluftstromes und unter Aufwand vergleichsweise
hoher Wärmeenergie getrocknet, bevor der Klinker vermahlen
werden kann. Bei dem bekannten Verfahren ist außerdem die
Gefahr nicht ausgeschlossen, daß ein Teil der aus dem Kühl
wasser erzeugten Wasserdämpfe beziehungsweise Brüden in den
Drehrohrofen eintritt und dort die Flammentemperatur und
Sintertemperatur herabsetzt, wodurch im Endergebnis die
Energiebilanz verschlechtert, der Energiebedarf im Drehrohr
ofen erhöht, die Wirtschaftlichkeit des bekannten Verfahrens
vermindert und insgesamt infolgedessen das Endprodukt, nämlich
Weißzement, verteuert wird.
Aus FR-PS 15 84 754 ist eine Vorrichtung zur Abkühlung von
Zement-Klinker bekannt, die aus einem Drehrohr besteht, in
dem der Klinker im Gegenstrom zur Kühlluft geführt wird und
die Kühlluft getrennt vom Klinker abgezogen wird. Aus DE-AS
20 41 834 kennt man eine Vorrichtung zur Herstellung von
Weißzement, bei der der Klinker nach dem Zerkleinern und
Brennen in reduzierender Atmosphäre mit Wasser abgeschreckt
wird. Außerdem wird die Wasserzufuhr in Abhängigkeit von der
Temperatur des beim Versprühen gebildeten Dampfes geregelt.
Beide vorgenannten Literaturstellen nehmen die Erfindung
nicht vorweg.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Abkühlung und weiteren Behandlung von
heißem Weißzement-Klinker zu schaffen, bei dem beziehungs
weise bei der die nachteiligen Folgen des Abschreckens des
Klinkers im Wasserbad vermieden sind. Außerdem sollen eine
Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit des Klinkerbrenn
ofens durch Wasserdampf (Brüden) vermieden sowie weitere
Vorteile erreicht werden. Schließlich soll der erfindungsge
mäß behandelte Weißzement-Klinker einen hohen Weißgrad und
der daraus hergestellte Zement hohe Festigkeitswerte aufwei
sen und trotzdem wirtschaftlich herstellbar sein.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Verfahren
und mit einer Vorrichtung gelöst, die mit vorteilhaften Aus
gestaltungen in den Ansprüchen 1 bis 16 gekennzeichnet sind.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der weiße Zementklin
ker in einer sauerstofffreien Atmosphäre mit Wasser besprüht
und anschließend im Gegenstrom zu einem warmen Trocknungs
gasstrom geführt, der zusammen mit den aus dem Zementklinker
aufgenommenen Brüden getrennt vom abgekühlten getrockneten
weißen Zementklinker abgezogen wird. Der warme Trocknungs
gasstrom, dessen Hauptaufgabe im Abtransport der sich aus
dem besprühten heißen Klinker ständig entwickelnden Brüden
besteht, kann sich bis zur Erreichung der Sättigungsgrenze
hoch mit Wasserdampf anreichern. Der mit etwa 1400°C den
Klinkerbrennofen wie zum Beispiel Drehrohrofen verlassende
heiße Zementklinker wird in einer Vorkühlstufe mit einer so
großen Wassermenge besprüht, daß der Zementklinker schock
artig auf eine Temperatur von 500 bis 800°C abgekühlt
wird, aber einen Feuchtigkeitsgehalt von doch nur
3 bis 9% aufweist. Danach wird der so vorbehandelte
Zementklinker in einer Endkühlstufe/Trocknungszone mit dem
warmen Trocknungsgasstrom in der Weise behandelt, daß der
diese Zone verlassende trockene Zementklinker eine Tempera
tur von 60 bis 100°C sowie eine Restfeuchte kleiner
0,5% aufweist. Durch den vergleichsweise niedrigen Feuch
tigkeitsgehalt des in der Vorkühlstufe vorbehandelten Ze
mentklinkers von 3 bis 9%, z.B. 6% und durch den
kurzen Weg, den der Zementklinker zwischen der Vorkühlstufe
und der Endkühlstufe/Trocknungszone zurücklegt, sind die
Gefahr der unerwünschten Hydratation des Klinkers sowie der
Wärmeaufwand zur Trocknung des Klinkers minimiert, so daß
sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Weißzement-Klinker
einerseits mit hoher Produktqualität und andererseits den
noch vergleichsweise wirtschaftlich herstellen läßt.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird der den
Klinkerbrennofen wie Drehrohrofen verlassende heiße Weißze
ment-Klinker in der Vorkühlstufe nach der Wasserbesprühung
zur innigen Vermischung des Klinkers untereinander und mit
den Brüden sowie mit gegebenenfalls vorhandenem Wasserrück
stand unter Abschluß von der Außenatmosphäre umgewälzt und
gemischt, wodurch das eingesetzte Kühlwasser möglichst
gleichmäßig verteilt an alle Klinkerteilchen herangebracht
und die im abgeschreckten Klinker verbleibende Restwärme für
die Verdampfungskühlung und gleichzeitige Trocknung des
Klinkers möglichst vollständig ausgenutzt wird, was zur
Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erheb
lich beiträgt.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Ver
fahrens ist gekennzeichnet durch einen Drehrohrkühler, der in eine
Gleichstrom-Vorkühlstufe mit Eintrittsöffnung für wasserbe
sprühten Weißzement-Klinker und in eine anschließende Gegen
strom-Endkühlstufe/Trocknungszone mit Ausfallgehäuse für
abgekühlten trockenen Klinker unterteilt ist.
Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile wer
den anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Aus
führungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abkühlung und
weiteren Behandlung von heißem Weißzement-Klinker,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 1
und
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 1.
Fig. 1 zeigt das Klinkeraustragsende eines Drehrohrofens 10
zum Brennen von Weißzement-Klinker, der den Ofen über das
nicht mitrotierende Klinkerausfallgehäuse 11 mit einer Tem
peratur von etwa 1400°C nach unten verläßt. Mit 12 ist die
Brennerlanze des Drehrohrofens 10 angezeigt. Der Zementklin
ker fällt nach unten in eine Klinkerförderleitung 13, deren
Unterseite als schräg zur Horizontalen geneigte Rutsche aus
gebildet ist und deren Oberseite Wassersprühdüsen 14 auf
weist, die an eine Kühlwasserzuleitung 15 angeschlossen
sind, in welcher ein Durchflußmengenmeßgerät 16 sowie ein
motorisches Stellventil 17 angeordnet sind. Der in der Klin
kerförderleitung 13 in sauerstofffreier Atmosphäre schock
artig abgekühlte Klinker rutscht durch eine zentrale stirn
seitige Eintrittsöffnung 18 in ein kegelstumpfförmiges Gehäuse,
dessen größerer Durchmesser an dem die Klinkereintrittsöffnung
18 liegenden Ende liegt und mit dessen kleineren Durchmesser
ein Drehrohrkühler mit Drehantrieb 21 und Lagerungen 22 fest
verbunden ist.
Der Drehrohrkühler ist in eine Gleichstrom-Vorkühlstufe 19 mit der
Eintrittsöffnung 18 für den wasserbesprühten Klinker und in
eine anschließende Gegenstrom-Endkühlstufe/Trocknungszone 20
mit Ausfallgehäuse 23 für den abgekühlten trockenen Klinker
unterteilt. Die kegelstumpfförmige Gleichstrom-Vorkühlstufe
19 des Drehrohrkühlers weist an der Innenwandung besonders
auch in Fig. 2 zu sehende Einbauten 24 wie spiralförmige
Rührwerkzeuge oder dergleichen zum Umwälzen und Mischen des
Klinkers untereinander und mit den Brüden sowie mit
vorhandenem Wasserrückstand auf, der in der Klin
kerförderleitung 13 nicht verdampft sein sollte. Die durch
die Wassersprühdüsen 14 eingedüste Wassermenge ist jedoch
so gering dosiert, daß sich im Sumpf beziehungsweise Syphon
am linken unteren Ende des kegelstumpfförmigen Gehäuses der Gleichstrom-Vorkühlstufe 19
kein sichtbares Wasserbad bildet. Im Gehäuse der Gleichstrom-Vorkühlstufe 19 werden ober
flächenfeuchte Klinkerstücke mit Klinkerstücken, die in der
Förderleitung 13 eventuell nicht genügend Sprühwasser erhal
ten haben sollten, sowie mit im Sumpf des Gehäuses
vorübergehend gebildetem Wasserrückstand innig
miteinander vermischt. Im Gehäuse der Gleichstrom-Vorkühlstufe 19 sind im wesentlichen
keine rotglühenden Klinkerstücke, sondern nur noch dunkel
erscheinende Klinkerstücke vorhanden, von denen immer eine
bestimmte Menge von einem Rückhaltering 25 aufgestaut wird,
der am Übergang zwischen dem kegelstumpfförmigen Gehäuse der Gleichstrom-Vorkühlstufe 19
und dem zylindrischen Teil der Gegenstrom-Endkühlstufe/Trocknungszone 20 des Drehrohrkühlers von der Gehäu
seinnenwandung etwas vorspringt, wie insbesondere auch in
Fig. 3 zu sehen. Der Rückhaltering 25 hält nicht nur die
Klinkermasse gleichförmig, sondern er würde auch einen men
genmäßig überschießenden Wasseranteil zurückstauen und am
Eintritt in die Endkühlstufe/Trocknungszone 20 des Drehrohrkühlers
hindern. Durch die rasche Dampfentwicklung im kegel
stumpfförmigen Gehäuse entsteht ein leichter Überdruck,
der die Gefahr des Eintretens von Falschluft an der Dichtung
der Klinkerförderleitung 13 und der zentralen Eintrittsöffnung 18 des
kegelstumpfförmigen Gehäuses minimiert.
Der abgeschreckte Weißzement-Klinker tritt mit einer Tempe
ratur von 650 bis 750°C und mit einem Feuch
tigkeitsgehalt von kleiner 6% in eine Übergangszone 26 ein,
die zwischen der Gleichstrom-Vorkühlstufe und der Gegen
strom-Endkühlstufe/ Trocknungszone angeordnet ist. In der
Übergangszone 26, an dessen Innenwandung insbesondere in
Fig. 3 zu sehende schaufelartige Hubelemente 27 angeordnet
sind, wird die Verdampfungskühlung des Zementklinkers sta
bilisiert. Danach tritt der vorgekühlte Zementklinker in die
Gegenstrom-Endkühlstufe/Trocknungszone 20 des Drehrohrkühlers
ein, der zur Horizontalen leicht nach unten geneigt ist und
mit einer Umfangsgeschwindigkeit von zum Beispiel 30 Meter
pro Minute betrieben wird. In die Gegenstrom-Endkühlstufe/
Trocknungszone 20 des Drehrohrkühlers ragt vom Klinkerausfallgehäuse
23 her ein konzentrisch angeordnetes Rohr 28 hinein. Der
Ringraum zwischen Drehrohrkühler und mitdrehendem konzen
trischen Innenrohr 28 ist, wie insbesondere in Fig. 4 zu
sehen ist, in sektorale, gegebenenfalls mit Hubelementen 29
ausgestattete Kammern 30 unterteilt, in welchen nach Art
eines Satellitenkühlers der abkühlende Klinker parallel zur
Drehachse des Drehrohrkühlers zum Klinkerausfallgehäuse 23
fließt im Gegenstrom zu einem warmen Trocknungsgas 31, das
von einem nicht dargestellten externen Heißlufterzeuger oder
von einem Wärmeübertrager kommt und mit einer Temperatur von
250 bis 300°C über Leitung 32 in das drehfeste Klinkeraus
fallgehäuse 23 einströmt und nach Durchströmung der sektora
len Kammern 30 beladen mit Brüden über das konzentrische In
nenrohr 28 abgezogen wird.
Der abgekühlte und trockene Klinker tritt über das Klinker
ausfallgehäuse 23 und über eine gewichtsbelastete Pendel
klappe 33 mit einer Temperatur von 60 bis 100°C, zum
Beispiel 80°C und mit einer Restfeuchte kleiner 0,5% aus
und fällt auf einen Bandförderer 34. Mit 35 ist eine Dich
tungsmuffe angezeigt, über die das rotierende Innenrohr 28
an eine Abzugsleitung 36 zum Abzug des brüden- und staubhal
tigen Trocknungsgases angeschlossen ist, welches in einer
Zyklongruppe 37 von Klinkerstaub befreit wird, der über eine
Pendelklappe 38 ebenfalls dem Bandförderer 34 aufgegeben
wird. Das von Klinkerstaub befreite brüdenhaltige Trock
nungsgas 39 verläßt die Zyklongruppe 37 mit einer Austritts
temperatur von etwa 160°C, bei welcher der Taupunkt noch
nicht unterschritten ist; dieses Gas wird von einem nicht
dargestellten Saugzuggebläse abgesaugt. Die Temperatur des
Abgases 39 wird von einem Temperaturmeßwertgeber 40 ermit
telt, der über eine Signalleitung 41 mit dem Regelventil 17
verbunden ist, so daß die Menge des auf den heißen Zement
klinker gesprühten Wassers in Abhängigkeit der Temperatur
des die Endkühlstufe/Trocknungszone verlassenden Trocknungs
gasstromes 39 geregelt werden kann.
Die Erfahrung bei der Erprobung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat gezeigt,
daß der Weißzement-Klinker auf seinem Weg durch die Vorkühl
stufe und die Endkühlstufe/Trocknungszone autogen zerklei
nert wird, das heißt die Körnung des auf dem Bandförderer
34 abtransportierten Weißzement-Klinkers ist deutlich klei
ner als die Körnung des Klinkers, der den Drehrohrofen 10
verläßt, wodurch auch Klinkermahlenergie gespart wird.
Die Wärmebilanz ergibt, daß die vom heißen Klinker in das
erfindungsgemäße System eingeführte Wärme nahezu ausreichend
ist, um das Kühlwasser völlig zu verdampfen. Jedoch ist es
im praktischen Betrieb zur Vorbeugung vor möglichen Gleich
gewichtsstörungen des Verfahrens (Klinkerlawinen, Unregel
mäßigkeiten im Betrieb des Klinkerbrennofens) angebracht,
mit einer Trocknungsluft zu arbeiten, die vorgewärmt ist.
Die Einsparung des spezifischen Gesamtwärmeverbrauches bei
der Weißzement-Klinkerherstellung nach dem erfindungsgemäßen
System im Vergleich zur Weißzement-Klinkerherstellung nach
dem bisherigen Wasserbad-Kühlverfahren beträgt in jedem Fall
mehr als 12%.
Claims (16)
1. Verfahren zur Abkühlung und weiteren Behandlung von
heißem Weißzement-Klinker, der nach Verlassen des Klinker
brennofens mit Wasser besprüht wird, wonach der weiße Ze
mentklinker unter Kontakt mit einem Gasstrom getrocknet
wird, dadurch gekennzeichnet, daß der weiße Zementklinker
in einer sauerstofffreien Atmosphäre mit Wasser besprüht und
anschließend im Gegenstrom zu einem warmen Trocknungsgas
strom geführt wird, der zusammen mit den aus dem Zementklin
ker aufgenommenen Brüden getrennt vom abgekühlten getrockne
ten weißen Zementklinker abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zementklinker nach seiner Wasserbesprühung zur innigen
Vermischung des Klinkers untereinander und mit den Brüden
sowie mit vorhandenem Wasserrückstand unter
Abschluß von der Außenatmosphäre umgewälzt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der heiße Zementklinker mit einer so großen
Wassermenge besprüht wird, daß der Klinker schockartig abge
kühlt wird und daß unmittelbar danach der abgekühlte Zement
klinker mit einer so großen Menge warmen Trocknungsgases
einer Eintrittstemperatur von 250 bis 300°C in Kontakt
gebracht wird, daß der die Trocknungszone verlassende trok
kene Zementklinker eine Temperatur von 60 bis 100°C
und der die Brüden aufgenommene Trocknungsgasstrom eine Aus
trittstemperatur von 150 bis 200°C aufweisen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zementklinker nach seiner Wasserbesprühung eine Tempera
tur von 500 bis 800°C sowie einen Feuchtigkeitsgehalt
von 3 bis 9% aufweist und daß die Restfeuch
te des die Trocknungszone verlassenden Klinkers kleiner
0,5 % beträgt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zementklinker auf seinem
Weg durch die Vorkühlstufe und Endkühlstufe/Trocknungszone
autogen zerkleinert wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der die Endkühlstufe/Trocknungszone verlassen
de, die Brüden enthaltende Trocknungsgasstrom zu einem Ab
scheider zur Abscheidung mitgenommener Zementklinkerpartikel
gefördert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Menge des auf den heißen Zementklinker gesprühten Was
sers in Abhängigkeit der Temperatur des die Endkühlstufe/
Trocknungszone verlassenden Trocknungsgasstromes geregelt
wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch
einen Drehrohrkühler, der in eine Gleichstrom-Vorkühlstufe (19) mit
Eintrittsöffnung (18) für wasserbesprühten Klinker und in
eine anschließende Gegenstrom-Endkühlstufe/Trocknungszone (20)
mit Ausfallgehäuse (23) für abgekühlten trockenen Klinker
unterteilt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gleichstrom-Vorkühlstufe (19) des Drehrohrkühlers mit dem
Klinkerausfallgehäuse (11) eines Klinkerbrennofens (10) über
eine Klinkerförderleitung (13) verbunden ist, deren Obersei
te zur Erweiterung der Vorkühlstufe Wassersprühdüsen (14)
aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterseite der dem Drehrohrkühler vorgeschalteten Klinker
förderleitung (13) als schräg zur Horizontalen geneigte
Rutsche ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gleichstrom-Vorkühlstufe (19) die Gestalt eines kegel
stumpfförmigen Gehäuses aufweist, dessen größerer
Durchmesser an dem die Einlaßöffnung (18) für den wasserbe
sprühten Klinker aufnehmenden Drehrohrkühlerende liegt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die kegelstumpfförmige Gleichstrom-Vorkühlstufe (19) des
Drehrohrkühlers an der Innenwandung Einbauten (24) wie spi
ralförmige Rührwerkzeuge oder dergleichen zum Umwälzen und
Mischen des Klinkers untereinander und mit den Brüden sowie
mit gegebenenfalls vorhandenem Wasserrückstand aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß am Übergang zwischen Gleichstrom-Vorkühlstufe (19) mit kegelstumpfförmigem Gehäuse
und zylindrischem Teil der Gegenstrom-Endkühlstufe/Trocknungszone (20) des Drehrohrkühlers im Bereich des
kleinen Kegelstumpfdurchmessers ein von der Gehäuseinnenwan
dung vorspringender Rückhaltering (25) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehrohrkühler zwischen der mit Einbauten versehenen
Gleichstrom-Vorkühlstufe (19) und der Gegenstrom-Endkühl
stufe/Trocknungszone (20) eine mit Hubelementen (27) versehene
Übergangszone (26) aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß in die Gegenstrom-Endkühlstufe/Trock
nungszone (20) des Drehrohrkühlers vom Klinkerausfallgehäuse (23)
her ein konzentrisch angeordnetes Rohr (28) hineinragt zum
Abzug des Trocknungsgases zusammen mit den Brüden.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ringraum zwischen Drehrohrkühlermantel und mitdrehendem
konzentrischen Innenrohr (28) in sektorale Kammern (30)
unterteilt ist, in welchen der abkühlende Klinker im Gegen
strom zum warmen Trocknungsgas (31) parallel zur Drehachse
des Drehrohrkühlers zum Klinkerausfallgehäuse (23) fließt.
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