JP2007330837A - Denitration device and denitration method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アンモニア水または尿素水を還元剤として用いつつ、排ガス中の窒素酸化物の還元を図る脱硝装置と脱硝方法とに関するものである。特に、還元剤の必要噴出量が微量であっても、安定した噴霧が可能な脱硝装置と脱硝方法とに関するものである。 The present invention relates to a denitration apparatus and a denitration method for reducing nitrogen oxides in exhaust gas while using ammonia water or urea water as a reducing agent. In particular, the present invention relates to a denitration apparatus and a denitration method that enable stable spraying even when the required amount of the reducing agent is small.
下記特許文献1に開示されるように、尿素水などの還元剤を注入ノズルにより排ガスへ噴出させ、そのようにして還元剤が混合された排ガスを触媒反応器に通すことで、排ガス中の窒素酸化物の還元を図る脱硝装置が知られている。
しかしながら、窒素酸化物の排出源である燃焼機器(エンジン)が比較的小型であったり、低脱硝率であったりした場合、還元剤の必要流量は微量(たとえば数ml/min)となる。このような場合、注入ノズルによる還元剤の注入流量が不安定となり、脱硝率も安定しない。また、そもそも還元剤流量が微量となると、還元剤注入ノズル部において、安定した噴霧が不可能であった。 However, when the combustion equipment (engine), which is a nitrogen oxide emission source, is relatively small or has a low NOx removal rate, the required flow rate of the reducing agent is very small (for example, several ml / min). In such a case, the flow rate of the reducing agent injected by the injection nozzle becomes unstable and the denitration rate is not stable. In the first place, when the flow rate of the reducing agent was very small, stable spraying was impossible at the reducing agent injection nozzle.
本発明が解決しようとする課題は、還元剤の必要量が微量であっても、安定した噴霧が可能で、ひいては安定した所望の脱硝性能を達成できる脱硝装置と脱硝方法とを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a denitration apparatus and a denitration method that can achieve stable spraying and achieve a stable desired denitration performance even if the necessary amount of the reducing agent is very small. is there.
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、排ガスに窒素酸化物の還元剤を注入する還元剤注入器と、この還元剤注入器により還元剤が注入された排ガスが通され、その排ガス中の窒素酸化物の還元を図る脱硝触媒を有する脱硝反応器と、前記還元剤注入器による流入流量を所定以上とするよう前記還元剤へ希釈水を供給する希釈水供給手段とを備えることを特徴とする脱硝装置である。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. The invention according to claim 1 is directed to a reducing agent injector for injecting a nitrogen oxide reducing agent into exhaust gas, and the reducing agent injector using the reducing agent injector. A denitration reactor having a denitration catalyst for reducing nitrogen oxides in the exhaust gas, and diluting water to the reducing agent so that the inflow rate by the reducing agent injector is not less than a predetermined amount. A denitration apparatus comprising a dilution water supply means for supplying.
請求項1に記載の発明によれば、還元剤の必要量が所定より少ない場合には、希釈水供給手段により還元剤へ希釈水を混ぜ合わせることで、還元剤注入器による流入流量は所定以上に維持される。これにより、排ガスへの還元剤の安定した注入が可能で、安定した所望の脱硝性能を達成することができる。 According to the first aspect of the present invention, when the required amount of the reducing agent is less than the predetermined amount, the inflow flow rate by the reducing agent injector is not less than the predetermined amount by mixing the dilution water into the reducing agent by the dilution water supply means. Maintained. Thereby, the stable injection | pouring of the reducing agent to waste gas is possible, and the stable desired denitration performance can be achieved.
請求項2に記載の発明は、排ガスに窒素酸化物の還元剤を注入する還元剤注入器と、この還元剤注入器により還元剤が注入された排ガスが通され、その排ガス中の窒素酸化物の還元を図る脱硝触媒を有する脱硝反応器と、前記還元剤注入器の噴出部への還元剤に希釈水を混入可能な希釈水供給手段と、前記還元剤注入器による還元剤の注入流量が所定未満の場合、還元剤注入器による流入流量を所定以上とするよう前記希釈水供給手段による希釈水の混入量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする脱硝装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a reducing agent injector for injecting a nitrogen oxide reducing agent into exhaust gas, and an exhaust gas into which the reducing agent is injected by the reducing agent injector, and the nitrogen oxide in the exhaust gas. A denitration reactor having a denitration catalyst for reducing the amount, a diluting water supply means capable of mixing dilution water into the reducing agent to the ejection part of the reducing agent injector, and an injection flow rate of the reducing agent by the reducing agent injector And a control means for controlling the amount of dilution water mixed by the dilution water supply means so that the inflow rate by the reducing agent injector is not less than a predetermined value.
請求項2に記載の発明によれば、制御手段により還元剤への希釈水の混入量を制御することで、還元剤注入器による流入流量は常に所定以上に維持される。これにより、排ガスへの還元剤の安定した注入が可能で、安定した所望の脱硝性能を達成することができる。 According to the second aspect of the present invention, the inflow flow rate by the reducing agent injector is always maintained at a predetermined level or more by controlling the amount of dilution water mixed into the reducing agent by the control means. Thereby, the stable injection | pouring of the reducing agent to waste gas is possible, and the stable desired denitration performance can be achieved.
さらに、請求項3に記載の発明は、排ガス中に還元剤を注入しつつ、脱硝触媒にて排ガス中の窒素酸化物を還元する方法であって、前記還元剤の注入量が所定未満となる場合、還元剤注入器による流入流量を所定以上とするよう希釈水を混ぜ合わせて注入することを特徴とする脱硝方法である。 Furthermore, the invention described in claim 3 is a method of reducing nitrogen oxide in exhaust gas with a denitration catalyst while injecting a reducing agent into exhaust gas, and the injection amount of the reducing agent is less than a predetermined amount. In this case, the denitration method is characterized in that the diluting water is mixed and injected so that the inflow rate by the reducing agent injector is not less than a predetermined value.
請求項3に記載の発明によれば、還元剤の必要量が所定より少ない場合には、還元剤へ希釈水を混ぜ合わせることで、還元剤の注入流量は所定以上に維持される。これにより、排ガスへの還元剤の安定した注入が可能で、安定した所望の脱硝性能を達成することができる。 According to the third aspect of the present invention, when the required amount of the reducing agent is less than the predetermined amount, the reducing agent injection flow rate is maintained at a predetermined level or more by mixing the reducing water with the reducing agent. Thereby, the stable injection | pouring of the reducing agent to waste gas is possible, and the stable desired denitration performance can be achieved.
本発明の脱硝装置および脱硝方法によれば、還元剤の必要量が微量であっても、希釈水を混ぜ合わせて最低流量は確保することで、安定した噴霧が可能となり、ひいては安定した所望の脱硝性能を達成することができる。 According to the denitration apparatus and the denitration method of the present invention, even if the necessary amount of the reducing agent is a very small amount, it is possible to achieve stable spraying by mixing the dilution water and ensuring the minimum flow rate, and thus the stable desired amount. Denitration performance can be achieved.
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。
本実施形態の脱硝装置および脱硝方法は、排ガスから窒素酸化物(以下、NOxという)を除去するのに使用される。特に、本実施形態の脱硝装置および脱硝方法は、燃焼機器を有する発電機と、前記燃焼機器から排出される排ガスの排熱を回収する排ガスボイラとを備えるコジェネレーションシステムに好適に適用される。
Next, an embodiment of the present invention will be described.
The denitration apparatus and denitration method of this embodiment are used to remove nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) from exhaust gas. In particular, the denitration apparatus and the denitration method of the present embodiment are suitably applied to a cogeneration system including a generator having combustion equipment and an exhaust gas boiler that recovers exhaust heat of exhaust gas discharged from the combustion equipment.
本実施形態の脱硝装置は、燃焼機器を有する発電機と、前記燃焼機器から排出される排ガスへ還元剤を注入する還元剤注入器と、この還元剤注入器の下流側に設けられる脱硝反応器とを備える。また、前記還元剤注入器の噴出部への還元剤に希釈水を混入する希釈水供給手段と、前記還元剤注入器の噴出部における流量を所定以上確保するように希釈水の混入量を制御する制御器とを備える。ところで、脱硝装置の下流側には、前記燃焼機器から排出される排ガスの排熱を回収する排ガスボイラを設けることができる。 The denitration apparatus of the present embodiment includes a generator having combustion equipment, a reducing agent injector for injecting a reducing agent into exhaust gas discharged from the combustion equipment, and a denitration reactor provided on the downstream side of the reducing agent injector. With. Further, dilution water supply means for mixing dilution water into the reducing agent to the ejection part of the reducing agent injector, and the amount of dilution water mixed so as to ensure a predetermined flow rate at the ejection part of the reducing agent injector And a controller. By the way, an exhaust gas boiler for recovering exhaust heat of exhaust gas discharged from the combustion equipment can be provided on the downstream side of the denitration apparatus.
本実施形態において、前記発電機は、ガスエンジン、ガスタービンおよびディーゼルエンジンなどの燃焼機器を有する。 In the present embodiment, the generator includes combustion equipment such as a gas engine, a gas turbine, and a diesel engine.
また、前記排ガスボイラは、蒸気ボイラ、温水ボイラのいずれであっても良く、前記燃焼機器から排出される排ガスの熱を回収するものであれば、種類、形式を問わない。 The exhaust gas boiler may be either a steam boiler or a hot water boiler, and may be of any type and form as long as it recovers the heat of the exhaust gas discharged from the combustion equipment.
また、前記脱硝反応器は、尿素水、アンモニア水などの液状還元剤と排ガス中のNOxとの反応を促進させるものであれば種類を問わない。前記脱硝反応器の設置位置は、前記燃焼機器と前記排ガスボイラとの間の排ガス通路中、前記排ガスボイラの中に形成される排ガス通路中、前記排ガスボイラから排出される排ガスが流通する排ガス通路中のいずれであってもよい。この場合、前記脱硝反応器の設置位置に応じて排ガス温度が異なるので、その排ガス温度に適したNOx分解触媒を用いて処理可能な触媒量を用いる。 The denitration reactor may be of any type as long as it promotes the reaction between a liquid reducing agent such as urea water or ammonia water and NOx in the exhaust gas. The installation position of the denitration reactor is in the exhaust gas passage between the combustion device and the exhaust gas boiler, in the exhaust gas passage formed in the exhaust gas boiler, and in the exhaust gas passage through which the exhaust gas discharged from the exhaust gas boiler flows. Any of them may be used. In this case, since the exhaust gas temperature varies depending on the installation position of the denitration reactor, the amount of catalyst that can be treated using the NOx decomposition catalyst suitable for the exhaust gas temperature is used.
また、前記還元剤注入器は、少なくとも還元剤を前記脱硝反応器の上流側に注入する噴出部となるノズルと、このノズルへ還元剤を供給する還元剤供給手段とを含む。本実施形態では、還元剤を供給する還元剤供給手段として、第一ポンプが使用される。前記還元剤注入器による還元剤の注入量の制御は、前記第一ポンプのストローク数制御によって実施される。 In addition, the reducing agent injector includes at least a nozzle serving as a jetting portion for injecting the reducing agent to the upstream side of the denitration reactor, and a reducing agent supply means for supplying the reducing agent to the nozzle. In the present embodiment, the first pump is used as the reducing agent supply means for supplying the reducing agent. Control of the amount of reducing agent injected by the reducing agent injector is performed by controlling the number of strokes of the first pump.
前記希釈水供給手段は、前記還元剤注入器の第一ポンプより下流側において、希釈水を還元剤へ混入させる。希釈水を供給する手段は、各種手段が適用可能であるが、本実施形態では、希釈水供給手段として、第二ポンプが使用される。 The dilution water supply means mixes the dilution water into the reducing agent on the downstream side of the first pump of the reducing agent injector. Various means can be applied as the means for supplying the dilution water, but in the present embodiment, the second pump is used as the dilution water supply means.
本実施形態においては、前記ノズル、前記第一ポンプおよび前記第二ポンプは、特定の構成のものに限定されるものではない。 In the present embodiment, the nozzle, the first pump, and the second pump are not limited to those having a specific configuration.
本実施形態では、前記燃焼機器から排出される排ガスに対して前記還元剤注入器から還元剤が注入される。そして、この還元剤が前記脱硝反応器において排ガス中のNOxと反応して、NOxが窒素と水に分解される。前記還元剤の注入流量は、前記発電機の発電量に応じて定められたり、あるいはNOxセンサで検出されるNOx濃度に応じて定められる。 In the present embodiment, the reducing agent is injected from the reducing agent injector with respect to the exhaust gas discharged from the combustion device. This reducing agent reacts with NOx in the exhaust gas in the denitration reactor, and NOx is decomposed into nitrogen and water. The injection flow rate of the reducing agent is determined according to the amount of power generated by the generator, or determined according to the NOx concentration detected by the NOx sensor.
還元剤の注入流量を前記発電機の発電量に応じて定める場合、前記制御器に前記発電機の発電量の信号が入力される。そして、制御器は、前記還元剤注入器による還元剤の注入流量を前記発電機の発電量に応じた注入流量として制御する。この注入流量は、前記発電量の関数として関数発生器にて導出するか、前記発電量に対する注入流量をテーブルとして前記制御器のメモリに記憶して、利用する。 When the injection flow rate of the reducing agent is determined according to the power generation amount of the generator, a signal of the power generation amount of the generator is input to the controller. The controller controls the injection flow rate of the reducing agent by the reducing agent injector as an injection flow rate according to the power generation amount of the generator. The injection flow rate is derived by a function generator as a function of the power generation amount, or the injection flow rate for the power generation amount is stored as a table in the memory of the controller for use.
また、前記制御器は、還元剤の注入流量が微量で、還元剤をノズルから噴霧すると注入流量が所定流量未満となる場合に、流入流量が所定流量または所定流量以上となるように、前記希釈水供給手段により希釈水を還元剤に混入させる。前記所定流量は、場合に応じて種々設定可能であるが、本実施形態ではノズルから安定して噴霧できる最低流量に設定されている。 In addition, when the injection flow rate of the reducing agent is very small and the injection flow rate is less than the predetermined flow rate when the reducing agent is sprayed from the nozzle, the controller controls the dilution flow so that the inflow flow rate becomes a predetermined flow rate or a predetermined flow rate or higher. Diluted water is mixed into the reducing agent by the water supply means. The predetermined flow rate can be variously set according to circumstances, but in the present embodiment, the predetermined flow rate is set to a minimum flow rate that can be stably sprayed from the nozzle.
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の脱硝装置の一実施例を示す概略構造図である。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic structural view showing an embodiment of the denitration apparatus of the present invention.
この図に示すように、本実施例の脱硝装置は、発電機1と、この発電機1の排ガスの通路へ還元剤を注入する還元剤注入器2と、還元剤を用いて発電機1の排ガス中のNOxを分解する脱硝反応器3と、還元剤注入器2による還元剤の注入流量が所定流量未満の場合、流入流量を所定流量以上とするように還元剤に希釈水を混入する希釈水供給手段4と、排ガスから排熱を回収する排ガスボイラ5とを主要部に備える。
As shown in this figure, the denitration apparatus of this embodiment includes a generator 1, a reducing
発電機1は、燃焼機器としてのガスエンジン6と発電部7を有する。このガスエンジン6は、吸気通路8を備える。ガスエンジン6と排ガスボイラ5とは、第一排ガス通路9で接続されており、ガスエンジン6から排出される排ガスは、第一排ガス通路9を介して排ガスボイラ5へ送られる。また、排ガスボイラ5は、熱回収後の排ガスを大気へ放出するための第二排ガス通路10を有している。
The generator 1 includes a gas engine 6 and a
還元剤注入器2は、第一排ガス通路9内に還元剤を噴霧する注入ノズル11と、この注入ノズル11に還元剤流路12で接続された還元剤貯留タンク13と、還元剤流路12の中途に設けられ、還元剤貯留タンク13から注入ノズル11へ還元剤を供給する第一ポンプ14とを備える。本実施例では、還元剤として尿素水が使用される。
The reducing
還元剤流路12の中途には、第一ポンプ14より下流側に、希釈水流路15の一端部が接続されている。この希釈水流路15の他端部には、希釈水貯留タンク16が設けられている。また、希釈水流路15の中途には、希釈水貯留タンク16から還元剤流路12へ希釈水を供給する第二ポンプ17が設けられている。
In the middle of the reducing
本実施例では、第一ポンプ14および第二ポンプ17は、容量式定量ポンプとしての電磁式ポンプがそれぞれ使用される。また、第一ポンプ14および第二ポンプ17は、制御器18により制御される。
In the present embodiment, the
脱硝反応器3は、還元剤注入器2より下流側の第一排ガス通路9に設けられる。脱硝反応器3は、脱硝触媒を有し、約400℃〜450℃の排ガス温度領域において、尿素水とNOxの反応を促進し、NOxを窒素と水とに分解する機能を有する。
The denitration reactor 3 is provided in the first
このような構成の本実施例の脱硝装置は、ガスエンジン6から排出された排ガスが、第一排ガス通路9を介して脱硝反応器3へ送られる。この際、還元剤注入器2の注入ノズル11から第一排ガス通路9内へ尿素水が噴霧される。注入ノズル11には、コンプレッサー(図示省略)からエアーが供給されており、このエアーの作用で尿素水を噴霧している。そして、脱硝反応器3において、尿素水が用いられて排ガス中のNOxが窒素と水に分解される。さらに、排ガスは、第一排ガス通路9を介して排ガスボイラ5に送られる。
In the denitration apparatus of this embodiment having such a configuration, the exhaust gas discharged from the gas engine 6 is sent to the denitration reactor 3 via the first
本実施例では、尿素水の注入流量は、発電機1の発電量に応じて定められており、制御器18が、エンジン6の出力信号に基づいて制御している。具体的には、図2に示すように、エンジン6の出力信号に対応して還元剤の注入流量が予め決められている。制御器18は、第一ポンプ14を作動させて、エンジン6の出力信号に応じた所定の注入流量で尿素水を注入する。
In this embodiment, the urea water injection flow rate is determined according to the power generation amount of the generator 1, and the
そして、還元剤の注入流量が所定流量に満たない場合、希釈水が還元剤に混入される。本実施例では、この所定流量は、注入ノズル11から安定して噴霧される最低流量に設定されている。
And when the injection | pouring flow rate of a reducing agent is less than a predetermined flow rate, dilution water is mixed in a reducing agent. In this embodiment, the predetermined flow rate is set to the lowest flow rate that is stably sprayed from the
エンジン6の出力信号に応じた還元剤の注入流量が、所定流量より少なくなった場合、制御器18は、第二ポンプ17を作動させて希釈水を還元剤に混入させる。そして、尿素水と希釈水の混合液の流量を所定流量として、注入ノズル11から噴霧する。
When the injection flow rate of the reducing agent according to the output signal of the engine 6 becomes less than the predetermined flow rate, the
つまり、本実施例では、エンジン6の出力信号に応じた還元剤の注入流量が所定流量より少ない場合には、尿素水と希釈水の混合液の流入流量が所定流量で一定となるように、制御器18が希釈水の混入量を制御している。そして、エンジン6の出力信号に応じた還元剤の注入流量が所定流量以上となると、制御器18は、第二ポンプ17を停止させて希釈水の供給を停止し、還元剤のみが噴霧される。
That is, in this embodiment, when the reducing agent injection flow rate according to the output signal of the engine 6 is less than the predetermined flow rate, the inflow flow rate of the mixed solution of urea water and dilution water is constant at the predetermined flow rate. The
このように、制御器18は、エンジン6の出力信号を取得して、この出力信号に対応した還元剤の注入流量を決定する。次に、制御器18は、この決定した注入流量が所定流量以上かどうかを判定し、所定流量以上である場合には、第一ポンプ14を作動させてその流量で還元剤を注入する。一方、還元剤の注入流量が所定流量未満の場合には、第一ポンプ14を作動させて前記決定した流量で還元剤を注入すると共に、前記所定流量と前記決定した還元剤の注入流量との差の分の希釈水を、第二ポンプ17を作動させて還元剤に混入させ流入流量を注入する。そして、制御器18は、再びエンジン6の出力信号を取得して、同様の工程を繰り返す。
In this way, the
このように、本実施例では、還元剤の注入流量が所定流量に満たない場合には、還元剤に希釈水を混入させて、注入ノズルから噴霧される混合液の流入流量を所定流量とすることで、注入ノズル11から安定して噴霧が可能とされる共に、安定した脱硝が行なわれる。
As described above, in this embodiment, when the injection flow rate of the reducing agent is less than the predetermined flow rate, dilution water is mixed into the reducing agent, and the inflow flow rate of the mixed liquid sprayed from the injection nozzle is set to the predetermined flow rate. Thus, it is possible to stably spray from the
本発明の脱硝装置および脱硝方法は、上記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。上記実施例では、還元剤の注入流量が、所定流量に満たない場合には、尿素水の注入流量が増すにつれて希釈水の混入量が減らされるように制御し、混合液の流入流量を所定流量で一定としたが、希釈水の混入量を増やして混合液を所定流量以上で噴霧するようにしても構わない。 The denitration apparatus and the denitration method of the present invention are not limited to the configuration of the above embodiment, and can be changed as appropriate. In the above embodiment, when the injection flow rate of the reducing agent is less than the predetermined flow rate, control is performed so that the mixing amount of the dilution water is reduced as the injection flow rate of the urea water increases, and the inflow flow rate of the mixed liquid is set to the predetermined flow rate. However, the mixture liquid may be sprayed at a predetermined flow rate or more by increasing the mixing amount of the dilution water.
1 発電機
2 還元剤注入器
3 脱硝反応器
4 希釈水供給手段
9 第一排ガス通路
11 注入ノズル
12 還元剤流路
15 希釈水流路
18 制御器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
この還元剤注入器により還元剤が注入された排ガスが通され、その排ガス中の窒素酸化物の還元を図る脱硝触媒を有する脱硝反応器と、
前記還元剤注入器による注入流量を所定以上とするよう前記還元剤へ希釈水を供給する希釈水供給手段と
を備えることを特徴とする脱硝装置。 A reducing agent injector for injecting a nitrogen oxide reducing agent into the exhaust gas;
A denitration reactor having a denitration catalyst through which the exhaust gas into which the reducing agent is injected is passed by the reducing agent injector and reducing nitrogen oxides in the exhaust gas;
A denitration apparatus comprising: dilution water supply means for supplying dilution water to the reducing agent so that an injection flow rate by the reducing agent injector is not less than a predetermined value.
この還元剤注入器により還元剤が注入された排ガスが通され、その排ガス中の窒素酸化物の還元を図る脱硝触媒を有する脱硝反応器と、
前記還元剤注入器の噴出部への還元剤に希釈水を混入可能な希釈水供給手段と、
前記還元剤注入器による還元剤の注入流量が所定未満の場合、還元剤注入器による流入流量を所定以上とするよう前記希釈水供給手段による希釈水の混入量を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする脱硝装置。 A reducing agent injector for injecting a nitrogen oxide reducing agent into the exhaust gas;
A denitration reactor having a denitration catalyst through which the exhaust gas into which the reducing agent is injected is passed by the reducing agent injector and reducing nitrogen oxides in the exhaust gas;
Dilution water supply means capable of mixing dilution water into the reducing agent to the ejection part of the reducing agent injector;
Control means for controlling the amount of dilution water mixed by the dilution water supply means so that the inflow flow rate by the reducing agent injector is not less than a predetermined amount when the injection flow rate of the reducing agent by the reducing agent injector is less than a predetermined value. Denitration equipment characterized by.
前記還元剤の注入量が所定未満となる場合、還元剤注入器による流入流量を所定以上とするよう希釈水を混ぜ合わせて注入する
ことを特徴とする脱硝方法。
A method of reducing nitrogen oxides in exhaust gas with a denitration catalyst while injecting a reducing agent into the exhaust gas,
When the amount of reducing agent injected is less than a predetermined amount, the denitration method is characterized by mixing and injecting dilution water so that the flow rate of the inflow by the reducing agent injector is not less than a predetermined amount.
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