WO2008145522A1 - Process and plant for producing cement - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method and a plant for the production of cement by blending of hydraulic clinker and a latent hydraulic mineral mixture.
  • DE-C2-33 10 129 a process for the preparation of different hydraulic binders from common raw materials in a firing process operated, wherein a partial flow of the gas / solid stream is branched off in the region of the calciner.
  • a binder composition is known in the deacidified cement raw meal with a latent hydraulic hardening substance, such as
  • Blast furnace slag in particular blastfurnace slag, is mixed.
  • a fast-curing hydraulic binder is also known from DE-T2-693 15 078, which is formed by a mixture of natural cement with natural or artificial pozzolans, such as industrial waste, in particular silica fumes.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method and a plant for the production of cement, which allow a saving of heat energy and a reduction of the CO 2 emission even in such cases.
  • the raw materials of the latent hydraulic mineral mixture will be composed so that the latent hydraulic mineral mixture has a component of 30 to 40% by weight of CaO and the latent hydraulic mineral mixture is prepared by subsequently firing or melting these raw materials and cooling.
  • industrial waste is not resorted to, but the latent hydraulic mineral mixture is prepared by purposefully assembling desired raw materials and then firing or melting these raw materials and cooling.
  • At least one furnace for burning the hydraulic clinker and the latent hydraulic mineral mixture means for combining the hydraulic clinker and the latent hydraulic mineral mixture separately prepared therefrom and a milling device for the common grinding of the mixture of hydraulic clinker and latent hydraulic Mineral mixture provided.
  • the hydraulic clinker and the latent hydraulic mineral mixture are mixed together such that the proportion of hydraulic clinker in the range of 3 to 40 wt.%, Preferably in the range of 20 to 30 wt.% Is.
  • the raw materials of the hydraulic clinker are preferably composed to have a component of 60 to 70% by weight of CaO.
  • the drawing shows a block diagram of a plant for the production of cement by blending of hydraulic clinker and a latent hydraulic mineral mixture.
  • the plant consists essentially of a first process strand 1 for producing a hydraulic clinker 2 and a second process strand 3 for producing a latent hydraulic mineral mixture 4.
  • the first process strand 1 comprises in particular an oven 5 and a downstream cooler 6. The for the production of the hydraulic Clinker 2 required
  • Raw materials 7 are supplied to the furnace 5 in a suitable form. Before the actual firing process, the raw materials are preheated in the usual manner and / or precalcined.
  • Also in the second process strand 3 is a furnace 8 with a downstream
  • Cooler 9 is provided to produce the latent hydraulic mineral mixtures 4 by assembling desired raw materials 10, then firing or melting of these raw materials and subsequent cooling.
  • means 11 for merging the hydraulic clinker 2 and the latent hydraulic mineral mixture 4 are provided. These means can be formed for example by dosing belt cars. The ratio of the two components can thereby be adapted to the corresponding requirements. Preferably, the proportion of the hydraulic clinker is in the range of 3 to 40 wt.%, Preferably in the range of 20 to 30 wt.%.
  • the resulting mixture 12 is ground, optionally with the addition of further ingredients 13, such as gypsum and other additives in a grinder 14 to cement 15.
  • the latent hydraulic mineral mixture has a component of 30 to 40 wt.% CaO, while the corresponding constituent of CaO in the hydraulic clinker is preferably between 60 to 70 wt.%.
  • the heat requirement can be reduced by about 30% compared with a cement made from pure hydraulic clinker.
  • the emission of CO 2 from CaCO 3 and CO 2 from fuel combustion is reduced even more. This results in great benefits for the heat industry and a significantly reduced environmental impact.

Abstract

In the process of the invention for producing cement by blending of hydraulic clinker and a latently hydraulic mineral mixture, the hydraulic clinker is fired separately from the latently hydraulic mineral mixture. The raw materials of the latently hydraulic mineral mixture are put together so that the latently hydraulic mineral mixture has a proportion of from 30 to 40% by weight of CaO and the latently hydraulic mineral mixture is produced by subsequent firing or fusion of these raw materials and cooling.

Description

Verfahren und Anlage zur Herstellung von Zement Process and plant for the production of cement
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Zement durch Verschnitt von hydraulischem Klinker und einem latent hydraulischen Mineralgemisch.The invention relates to a method and a plant for the production of cement by blending of hydraulic clinker and a latent hydraulic mineral mixture.
Die Herstellung von Zementen durch Verschnitt von hydraulischem Klinker mit latent hydraulischen Stoffen aus der Stahlindustrie, wie Hochofenschlacke, Hüttensand, Trass oder Ölschieferasche, ist eine bekannte Technik die im Vergleich zur Herstellung von Zementen aus reinem Portland-Zementklinker eine deutlicheThe production of cements by blending hydraulic clinker with latent hydraulic materials from the steel industry, such as blast furnace slag, blastfurnace slag, trass or oil shale ash, is a well-known technique which is a distinct one compared to the production of pure Portland cement clinker cements
Einsparung von Wärmeenergie und eine Verminderung der Cθ2-Emission bewirkt.Saving of heat energy and a reduction of the CO 2 emission causes.
In der EP-A2-1 741 683 wird zur Herstellung von Zementklinker zunächst eine Kalkkomponente mit Konverterschlacke und/oder Elektrostahlwerkschlacke und gegebenenfalls weiteren Inhaltsstoffen vermischt, um so dann die so erhalteneIn EP-A2-1 741 683, for the production of cement clinker, a lime component is first mixed with converter slag and / or electro-steelworks slag and, if appropriate, further ingredients, in order then to obtain the so obtained
Mischung zu brennen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass die Schlacke noch einmal unter Energieaufwand gebrannt wird, obwohl sie bereits ohne Brennen latent hydraulisch ist.Burn mixture. However, this method has the disadvantage that the slag is burned again with energy expenditure, although it is already latently hydraulic without burning.
Dennoch ist dieses Verfahren gegenüber einer Herstellung aus reinem Portland-Nevertheless, this process is compared to production from pure Portland
Zementklinker unter energetischen Gesichtspunkten wesentlich günstiger.Cement clinker from an energetic point of view much cheaper.
Um eine weitere Energieeinsparung zu erreichen, ist es weiterhin bekannt, die Hochofenschlacke bzw. einen anderen latent hydraulischen Stoff erst nach dem Brennen des hydraulischen Klinkers zuzugeben und gemeinsam zu vermählen. Auf diese Weise kann eine weitere Energieeinsparung und eine verminderte CO2- Emission erreicht werden.In order to achieve a further energy saving, it is also known to add the blast furnace slag or another latent hydraulic material only after the burning of the hydraulic clinker and to ground together. In this way, a further energy saving and a reduced CO 2 - emission can be achieved.
In der DE-C2-33 10 129 wird ein Verfahren zur Herstellung von unterschiedlichen hydraulischen Bindemitteln aus gemeinsamen Rohmaterialien in einem Brennprozeß betrieben, wobei ein Teilstrom des Gas/Feststoff- Stroms im Bereich des Calcinator abgezweigt wird.In DE-C2-33 10 129 a process for the preparation of different hydraulic binders from common raw materials in a firing process operated, wherein a partial flow of the gas / solid stream is branched off in the region of the calciner.
Aus der DE-Al-34 12 357 ist eine Bindemittelzusammensetzung bekannt, bei der entsäuertes Zementrohmehl mit einem latent hydraulisch erhärtenden Stoff, wieFrom DE-Al-34 12 357 a binder composition is known in the deacidified cement raw meal with a latent hydraulic hardening substance, such as
Hochofenschlacke, insbesondere Hüttensand, vermischt wird.Blast furnace slag, in particular blastfurnace slag, is mixed.
Ein schnell härtendes hydraulisches Bindemittel ist ferner aus der DE-T2-693 15 078 bekannt, das durch eine Mischung aus natürlichem Zement mit natürlichen oder künstlichen Puzzolanen, wie Industrieabfällen, insbesondere Kieselsäuredämpfe, gebildet wird.A fast-curing hydraulic binder is also known from DE-T2-693 15 078, which is formed by a mixture of natural cement with natural or artificial pozzolans, such as industrial waste, in particular silica fumes.
Es stehen aber leider nicht überall ausreichend große Mengen an latent hydraulischen Stoffen zur Verfügung, die es gestatten, solche Zemente herzustellen.However, unfortunately, there are not everywhere sufficiently large quantities of latent hydraulic substances available, which make it possible to produce such cements.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Zement anzugeben, die auch in solchen Fällen eine Einsparung von Wärmeenergie und eine Verminderung der Cθ2-Emission ermöglichen.The invention is therefore based on the object of specifying a method and a plant for the production of cement, which allow a saving of heat energy and a reduction of the CO 2 emission even in such cases.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst.According to the invention, this object is solved by the features of claims 1 and 8.
Beim erfmdungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Zement durch Verschnitt von hydraulischem Klinker und einem latent hydraulischen Mineralgemisch, wird der hydraulische Klinker separat vom latent hydraulischen Mineralgemisch gebrannt.When erfmdungsgemäßen method for the production of cement by cutting of hydraulic clinker and a latent hydraulic mineral mixture, the hydraulic clinker is fired separately from the latent hydraulic mineral mixture.
Die Rohmaterialien des latent hydraulischen Mineralgemisches werden so zusammengestellt werden, dass das latent hydraulische Mineralgemisch einen Bestandteil von 30 bis 40 Gew.% CaO aufweist und das latent hydraulische Mineralgemisch durch anschließendes Brennen bzw. Schmelzen dieser Rohmaterialien und Kühlen hergestellt wird. Erfindungsgemäß wird somit nicht auf Industrieabfälle zurückgegriffen, sondern das latent hydraulische Mineralgemisch wird durch gezielte Zusammenstellung gewünschter Rohmaterialien und anschließendes Brennen bzw. Schmelzen dieser Rohmaterialien und Kühlen hergestellt.The raw materials of the latent hydraulic mineral mixture will be composed so that the latent hydraulic mineral mixture has a component of 30 to 40% by weight of CaO and the latent hydraulic mineral mixture is prepared by subsequently firing or melting these raw materials and cooling. Thus, according to the present invention, industrial waste is not resorted to, but the latent hydraulic mineral mixture is prepared by purposefully assembling desired raw materials and then firing or melting these raw materials and cooling.
Da für das Brennen des latent hydraulischen Mineralgemisches erheblich weniger Wärmeenergie eingesetzt werden muss als beim Brennen von reinem Portland- Zementklinker, kann auf diese Weise eine Senkung des Energiebedarfs und eine Verminderung der Cθ2-Emission auch dann erreicht werden, wenn keine Hochofenschlacke oder andere latent hydraulischen Stoffe vorliegen.Since significantly less heat energy must be used for firing the latent hydraulic mineral mixture than when firing pure Portland cement clinker, can be achieved in this way, a reduction in energy consumption and a reduction in CO 2 emission, even if no blast furnace slag or other latent hydraulic substances are present.
Bei der Anlage zur Herstellung von Zement ist wenigstens ein Ofen zum Brennen des hydraulischen Klinkers und des latent hydraulischen Mineralgemisches, Mittel zum Zusammenführen des hydraulischen Klinkers und des separat davon hergestellten latent hydraulischen Mineralgemisches sowie eine Mahleinrichtung zum gemeinsamen Vermählen des Gemisches aus hydraulischem Klinker und latent hydraulischem Mineralgemisch vorgesehen.In the plant for producing cement, at least one furnace for burning the hydraulic clinker and the latent hydraulic mineral mixture, means for combining the hydraulic clinker and the latent hydraulic mineral mixture separately prepared therefrom and a milling device for the common grinding of the mixture of hydraulic clinker and latent hydraulic Mineral mixture provided.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter anspräche.Further embodiments of the invention are the subject of the subclaims.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden der hydraulische Klinker und das latent hydraulische Mineralgemisch derart miteinander vermischt, dass der Anteil des hydraulischen Klinkers im Bereich von 3 bis 40 Gew.%, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 30 Gew.% liegt.According to a preferred embodiment, the hydraulic clinker and the latent hydraulic mineral mixture are mixed together such that the proportion of hydraulic clinker in the range of 3 to 40 wt.%, Preferably in the range of 20 to 30 wt.% Is.
Weiterhin werden die Rohmaterialien des hydraulischen Klinkers vorzugsweise so zusammengestellt, dass er einen Bestandteil von 60 bis 70 Gew.% CaO aufweist.Further, the raw materials of the hydraulic clinker are preferably composed to have a component of 60 to 70% by weight of CaO.
Für das Brennen des hydraulischen Klinkers bzw. das Schmelzen des latent hydraulischen Mineralgemisches werden in einer bevorzugten Ausführungsform separate Brennöfen verwendet, um den Brennvorgang optimal auf das zu brennende Gut abstimmen zu können.For the burning of the hydraulic clinker or the melting of the latent hydraulic mineral mixture are in a preferred embodiment separate furnaces used to tune the burning process optimally to the burning good.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutet.Further advantages and embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the description and the drawing.
Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild eine Anlage zur Herstellung von Zement durch Verschnitt von hydraulischem Klinker und einem latent hydraulischen Mineralgemisch.The drawing shows a block diagram of a plant for the production of cement by blending of hydraulic clinker and a latent hydraulic mineral mixture.
Die Anlage besteht im Wesentlichen aus einem ersten Verfahrensstrang 1 zur Herstellung eines hydraulischen Klinkers 2 und einem zweiten Verfahrensstrang 3 zur Herstellung eines latent hydraulischen Mineralgemisches 4. Der erste Verfahrensstrang 1 umfasst insbesondere einen Ofen 5 sowie einen nachgeschalteten Kühler 6. Die für die Herstellung des hydraulischen Klinkers 2 erforderlichenThe plant consists essentially of a first process strand 1 for producing a hydraulic clinker 2 and a second process strand 3 for producing a latent hydraulic mineral mixture 4. The first process strand 1 comprises in particular an oven 5 and a downstream cooler 6. The for the production of the hydraulic Clinker 2 required
Rohmaterialien 7 werden dem Ofen 5 in geeigneter Form zugeführt. Vor dem eigentlichen Brennvorgang werden die Rohmaterialien in üblicher Art und Weise vorgewärmt und/oder vorcaliciniert.Raw materials 7 are supplied to the furnace 5 in a suitable form. Before the actual firing process, the raw materials are preheated in the usual manner and / or precalcined.
Auch beim zweiten Verfahrensstrang 3 ist ein Ofen 8 mit einem nachgeschaltetenAlso in the second process strand 3 is a furnace 8 with a downstream
Kühler 9 vorgesehen, um durch Zusammenstellung gewünschter Rohmaterialien 10, anschließendem Brennen bzw. Schmelzen dieser Rohmaterialien und nachfolgendem Kühlen das latent hydraulische Mineralgemische 4 herzustellen.Cooler 9 is provided to produce the latent hydraulic mineral mixtures 4 by assembling desired raw materials 10, then firing or melting of these raw materials and subsequent cooling.
Weiterhin sind Mittel 11 zum Zusammenführen des hydraulischen Klinkers 2 und des latent hydraulischen Mineralgemisches 4 vorgesehen. Diese Mittel können beispielsweise durch Dosierbandwagen gebildet werden. Das Verhältnis der beiden Komponenten kann dadurch den entsprechenden Anforderungen angepasst werden. Vorzugsweise liegt der Anteil des hydraulischen Klinkers im Bereich von 3 bis 40 Gew.%, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 30 Gew.%. Das entstehende Gemisch 12 wird, gegebenenfalls unter Zugabe weitere Bestandteile 13, wie Gips und anderen Additiven, in einer Mahleinrichtung 14 zu Zement 15 vermählen.Furthermore, means 11 for merging the hydraulic clinker 2 and the latent hydraulic mineral mixture 4 are provided. These means can be formed for example by dosing belt cars. The ratio of the two components can thereby be adapted to the corresponding requirements. Preferably, the proportion of the hydraulic clinker is in the range of 3 to 40 wt.%, Preferably in the range of 20 to 30 wt.%. The resulting mixture 12 is ground, optionally with the addition of further ingredients 13, such as gypsum and other additives in a grinder 14 to cement 15.
Statt der Verwendung von zwei Öfen 5, 8, wäre es natürlich auch denkbar, einen Ofen für das Brennen bzw. Schmelzen der beiden Komponenten zu verwenden. Das Vorsehen von zwei Öfen hat jedoch den Vorteil, dass diese an das zu brennende Gut angepasst werden können. So ist insbesondere der Energieaufwand zum Brennen der Rohmaterialien 10 für das latent hydraulische Mineralgemisch sehr viel geringer als beim Brennen der Rohmaterialien des hydraulischen Klinkers 2, da für die Entsäuerung der kalkärmeren Rohmaterialien 10 weniger Wärmeaufwand erforderlich ist. Das latent hydraulische Mineralgemisch weist einen Bestandteil von 30 bis 40 Gew.% CaO auf, während der entsprechende Bestandteil an CaO beim hydraulischen Klinker vorzugsweise zwischen 60 bis 70 Gew.% beträgt.Of course, instead of using two ovens 5, 8, it would also be conceivable to use an oven for firing or melting the two components. However, the provision of two ovens has the advantage that they can be adapted to the material to be fired. In particular, the energy required to burn the raw materials 10 for the latent-hydraulic mineral mixture is much lower than when burning the raw materials of the hydraulic clinker 2, since less heat is required for the deacidification of the lime-less raw materials 10. The latent hydraulic mineral mixture has a component of 30 to 40 wt.% CaO, while the corresponding constituent of CaO in the hydraulic clinker is preferably between 60 to 70 wt.%.
Werden der hydraulische Klinker 2 und das latent hydraulische Mineralgemisch 4 in einem Verhältnis von 1 :3 miteinander vermischt, kann der Wärmebedarf gegenüber einem aus reinem hydraulischen Klinker hergestellten Zement um ca. 30% reduziert werden. Noch stärker wird dabei die Emission von CO2 aus CaCO3 und CO2 aus der Brennstoffverbrennung reduziert. Dadurch ergeben sich große Vorteile für die Wärmewirtschaft und eine deutlich reduzierte Umweltbelastung.If the hydraulic clinker 2 and the latent hydraulic mineral mixture 4 are mixed together in a ratio of 1: 3, the heat requirement can be reduced by about 30% compared with a cement made from pure hydraulic clinker. The emission of CO 2 from CaCO 3 and CO 2 from fuel combustion is reduced even more. This results in great benefits for the heat industry and a significantly reduced environmental impact.
Aus der nachfolgend angeführten Tabelle lässt sich beispielhaft eine mögliche Zusammensetzung der Rohmaterialien für den hydraulischen Klinker 2 bzw. das latent hydraulische Mineralgemisch entnehmen:The following table shows an example of a possible composition of the raw materials for the hydraulic clinker 2 or the latent hydraulic mineral mixture:
Figure imgf000007_0001
Figure imgf000007_0001
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001
Durch das obenbeschriebene Verfahren ist es möglich, einen Zement durch Verschnitt von hydraulischem Klinker mit einem latent hydraulischem Mineralgemisch auch dann herzustellen, wenn kein latent hydraulischer Mineralstoff, wie beispielsweise Hochofenschlacke, zur Verfügung steht. By the method described above, it is possible to produce a cement by blending hydraulic clinker with a latent hydraulic mineral mixture even when no latent hydraulic mineral such as blast furnace slag is available.

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Verfahren zur Herstellung von Zement (15) durch Verschnitt von hydraulischem Klinker (2) und einem latent hydraulischen Mineralgemisch (4), wobei der hydraulische Klinker separat vom latent hydraulischen Mineralgemisch gebrannt wird,A method of producing cement (15) by blending of hydraulic clinker (2) and a latent hydraulic mineral mixture (4), wherein the hydraulic clinker is fired separately from the latent hydraulic mineral mixture,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rohmaterialien (10) des latent hydraulischen Mineralgemisches (4) so zusammengestellt werden, dass das latent hydraulischecharacterized in that the raw materials (10) of the latent hydraulic mineral mixture (4) are assembled so that the latent hydraulic
Mineralgemisch (4) einen Bestandteil von 30 bis 40 Gew.% CaO aufweist und das latent hydraulische Mineralgemisch (4) durch anschließendes Brennen bzw. Schmelzen dieser Rohmaterialien und Kühlen hergestellt wird.Mineral mixture (4) has a component of 30 to 40 wt.% CaO and the latent hydraulic mineral mixture (4) is produced by subsequent firing or melting of these raw materials and cooling.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohmaterialien2. The method according to claim 1, characterized in that the raw materials
(7) des hydraulischen Klinkers (2) so zusammengestellt werden, dass der hydraulische Klinker (2) einen Bestandteil von 60 bis 70 Gew.% CaO aufweist.(7) of the hydraulic clinker (2) are assembled so that the hydraulic clinker (2) has a component of 60 to 70 wt.% CaO.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Klinker (2) und das latent hydraulische Mineralgemisch (4) miteinander vermischt und anschließend gemeinsam zu Zement (10) vermählen werden.3. The method according to claim 1, characterized in that the hydraulic clinker (2) and the latent hydraulic mineral mixture (4) are mixed together and then ground together to cement (10).
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Klinker (2) und das latent hydraulische Mineralgemisch (4) derart miteinander vermischt werden, dass der Anteil des hydraulischen Klinkers (2) im Bereich von4. The method according to claim 1, characterized in that the hydraulic clinker (2) and the latent hydraulic mineral mixture (4) are mixed together such that the proportion of the hydraulic clinker (2) in the range of
3 bis 40 Gew.%, liegt.3 to 40% by weight.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Klinker (2) und das latent hydraulische Mineralgemisch (4) derart miteinander vermischt werden, dass der Anteil des hydraulischen Klinkers (2) im Bereich von5. The method according to claim 1, characterized in that the hydraulic clinker (2) and the latent hydraulic mineral mixture (4) are mixed together such that the proportion of the hydraulic clinker (2) in the range of
20 bis 30 Gew.%, liegt. 20 to 30% by weight.
6. Anlage zur Herstellung vom Zement (15) gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, wenigstens ein Ofen (5, 8) zum Brennen des hydraulischen Klinkers (2) und des latent hydraulischen Mineralgemisches (4), Mittel (11) zum Zusammenführen des hydraulischen Klinkers (2) und des separat davon hergestellten latent hydraulischen Mineralgemisches (4) sowie einer Mahleinrichtung (14) zum gemeinsamen Vermählen des Gemisches aus hydraulischem Klinker und latent hydraulischem Mineralgemisch.6. Plant for the production of cement (15) according to the method of claim 1, characterized by, at least one furnace (5, 8) for firing the hydraulic clinker (2) and the latent hydraulic mineral mixture (4), means (11) for Merging the hydraulic clinker (2) and the separately prepared latent hydraulic mineral mixture (4) and a grinder (14) for the common grinding of the mixture of hydraulic clinker and latent hydraulic mineral mixture.
7. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Ofen (5) zum7. Plant according to claim 7, characterized in that a first oven (5) for
Brennen des hydraulischen Klinkers (2) und ein zweiter Ofen (8) zum Brennen des latent hydraulischen Mineralgemisches (4) vorgesehen ist. Firing the hydraulic clinker (2) and a second furnace (8) for firing the latent hydraulic mineral mixture (4) is provided.
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