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下進(jìn)風(fēng)袋式除塵器內(nèi)部流場的數(shù)值模擬

采用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent，通過數(shù)值模擬的方法對(duì)下進(jìn)風(fēng)袋式除塵器的內(nèi)部流場進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)方案存在氣流分布不均勻、設(shè)備阻力過大等問題，提出了在進(jìn)氣通道內(nèi)添加導(dǎo)流板的改進(jìn)措施．結(jié)果表明在四種不同的工況下，改進(jìn)后的袋室除塵器內(nèi)部氣流分布更均勻，進(jìn)出口壓力差減小，除塵器各部分均能起到良好的除塵作用，從而有效地減少了濾袋的磨損，提高了除塵效率和運(yùn)行的穩(wěn)定，為袋式除塵器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

在我國，電力行業(yè)是煤炭消耗的大部門，也是工業(yè)粉塵的主要排放部門。隨著環(huán)保治理力度不斷加大，對(duì)火電廠煙囪出口煙塵排放濃度要求日益提高，要求治理整改的期限也越發(fā)緊迫。作為電力行業(yè)應(yīng)用廣泛的的除塵設(shè)備之一，對(duì)袋式除塵器進(jìn)行優(yōu)化改造，提高袋式除塵的除塵效率，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

袋式是袋式除塵器的執(zhí)行部分，袋的氣流分布直接影響到除塵器的工作能和使用壽命，氣流不均易造成袋的布袋的破損，影響到袋其他濾袋的除塵效率。袋式除塵設(shè)備內(nèi)部氣固兩相流動(dòng)十分復(fù)雜，直接對(duì)袋式除塵器流場測試非常困難，因而一般選取CFD技術(shù)作為數(shù)值模擬的主要分析手段。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)這方面進(jìn)行了許多研究。FraunhoferITWM［20］提出計(jì)算流體力學(xué)模擬過濾過程的算法。

Croom［20］提出了一些對(duì)進(jìn)氣口和導(dǎo)流板進(jìn)行優(yōu)化的改進(jìn)措施，有一定的借鑒意義。德國INTENSIVFILTER［23，24］擁有自己專門的CFD部門利用CFX軟件對(duì)方案前期預(yù)估以及袋式除塵器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，在除塵器進(jìn)口段通過加導(dǎo)流片改善內(nèi)部氣流組織，得到良好效果。

徐文亮等［11］分析了擋板除塵器流場狀況，主要分析了前擋板長度和除塵器入口速度兩因素對(duì)除塵能的影響，提出了佳擋板長度，并說明了降低入口速度對(duì)除塵器能優(yōu)化是有利的。鄭輝等［13］用數(shù)值模擬軟件對(duì)除塵設(shè)備進(jìn)氣煙箱放置氣流分布板前后氣固多相流的分布情況進(jìn)行了數(shù)值模擬，提出了放置氣流分布板后的氣流分布情況明顯優(yōu)于未放置之前，氣流分布較為均勻。

國內(nèi)外一些袋式除塵企業(yè)已開始采用CFD技術(shù)，對(duì)除塵系統(tǒng)中流場進(jìn)行定研究，掌握流場分布規(guī)律，比較各種模型的優(yōu)點(diǎn)和不足，了解各種袋室結(jié)構(gòu)因素對(duì)氣流分配的影響。筆者通過采用Fluent軟件對(duì)改造前后袋的氣流分布情況進(jìn)行了對(duì)比分析，得到了改善氣流分布的方案。

研究選取的是下進(jìn)風(fēng)袋式除塵器，1幾何模型分為上箱體、中箱體、下箱體(灰倉)、進(jìn)氣口、排氣口等幾個(gè)部分。

模型基本參數(shù)為上箱體的長1600mm、寬2200mm、高6000mm，進(jìn)風(fēng)管位于上箱體底面位置，灰倉是高1200mm的倒四棱錐，灰斗側(cè)面與水平面呈60°，濾袋直徑130mm、長6000mm，濾袋為10排7列，間距是200mm×200mm，共70個(gè)濾袋，除塵器總過濾面積1807m2。

由于該除塵器是軸對(duì)稱形，因此在Fluent中可采用對(duì)稱邊界條件，建模只取其中一半作計(jì)算區(qū)域。模型的網(wǎng)格劃分采用上箱體的上表面和濾袋出口面的面網(wǎng)格采用三角形網(wǎng)格，濾袋及上箱體的體網(wǎng)格采用三角棱柱形網(wǎng)格，中箱體的體網(wǎng)格采用三棱柱形網(wǎng)格，除塵器的入口采用正六面體網(wǎng)格，下箱體的體網(wǎng)格采用四棱柱臺(tái)形網(wǎng)格，見2。

按順序?qū)V袋編號(hào)，靠近對(duì)稱面的濾袋編為第1排，遠(yuǎn)離對(duì)稱面的濾袋編為第5排，中間2排濾袋依次為第2排、第3排和第4排，每排濾袋在遠(yuǎn)離進(jìn)風(fēng)口側(cè)的編為第1列，依次往后，共分7列，見3。

假定袋部流體是等溫不可壓縮、作定長流動(dòng)，模擬計(jì)算選用標(biāo)準(zhǔn)k－ε雙方程模型控制方程為

由于袋式除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為利于建立模型及計(jì)算方便，做如下假設(shè)

(1)將進(jìn)入袋細(xì)小顆粒和氣體的混合物看作是一種均勻介質(zhì)。

(2)分別在一定的粉塵厚度的情況下，對(duì)內(nèi)部氣流的分配作近似的模擬分析。

(3)建立模型時(shí)，只考慮袋室入口袋式除塵器的花板處為止，不計(jì)其他部件的影響。

(4)由于袋式除塵器中濾袋數(shù)量龐大，因此，只取袋式除塵器中有限數(shù)量的濾袋進(jìn)行模擬。

(5)由于模型的幾何結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱，因此在模擬中可以取整個(gè)模型的一半作為計(jì)算區(qū)域。

由以上假設(shè)，本文采用標(biāo)準(zhǔn)的k－ε方程湍流模型、穩(wěn)態(tài)分離隱式解算器，壓力－速度耦合采用SIMPLE算法，對(duì)流項(xiàng)選取二階迎風(fēng)離散格式，在近壁區(qū)采用壁面函數(shù)法。濾袋采用多孔跳躍模型，在連續(xù)相的動(dòng)量方程中加入附加的黏損失項(xiàng)，流體穿過介質(zhì)的壓力降滿足Darcy公式

本模型是下進(jìn)風(fēng)式袋式除塵器，灰斗沒有任何的氣流均布裝置，進(jìn)氣口面積較小，進(jìn)氣速度較高。

4為入口風(fēng)速7．11m/s，過濾速度1m/min工況的下進(jìn)風(fēng)式袋式除塵器流場速度云。由4中(a)—(e)中可以看到在氣流進(jìn)入除塵器灰倉后，一小部分氣流沿著除塵器上箱體前端墻體高速上升，造成這部分空間間歇速度過大，對(duì)靠近墻體濾袋的下部帶來沖刷。

又由于在除塵器中被過濾下來的顆粒物向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)顆粒物下降到氣流射流處，又會(huì)被射流重新帶回到上箱體，這樣不僅加重了濾袋的負(fù)荷，而且以較大的速度沖刷濾袋，同時(shí)也使在靠近墻體的濾袋的氣流量較大，靠近對(duì)稱面的濾袋的氣流量較小。

4下進(jìn)風(fēng)式袋式除塵器Y軸方向不同截面的速度云

5下進(jìn)風(fēng)式袋式除塵器Z軸方向不同截面的速度云

從5中可以看出在布袋的底部附近(Z=0mm面)氣流極不均勻，靠近墻體濾袋附近的氣流流量比較大，不僅氣流間歇速度過大，超過了設(shè)計(jì)值，而且氣流的含塵體積濃度也很高，對(duì)濾袋造成嚴(yán)重沖刷，這樣必然會(huì)降低濾袋的使用壽命。

由5分析可以看出入口處氣流流速比較大，氣流間歇速度過大，含塵體積濃度也很高，靠近墻體濾袋附近的氣流流量比較大，一部分煙氣進(jìn)入袋室沿濾袋高度上升，煙氣在遇到濾袋的阻擋后，一部分煙氣沿濾袋間隙上升，一部分直接進(jìn)入濾袋過濾。濾袋出口端速度較大且氣流極不均勻，對(duì)濾袋造成沖刷，使濾袋內(nèi)部所受壓力不均，極易導(dǎo)致濾袋破碎。

針對(duì)現(xiàn)有的袋室進(jìn)氣口區(qū)域氣流不均導(dǎo)致濾袋易破損的缺點(diǎn)，對(duì)袋式除塵器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在除塵器的入口處安裝了幾塊逐漸下降的導(dǎo)流板，以改變氣體流動(dòng)方向，得到幾乎均勻的上升氣流。

導(dǎo)流板排列形式不同，除塵器內(nèi)氣流分布也不同。根據(jù)除塵器濾袋的列數(shù)(n)，如6所示，在除塵器的入口處安裝了7塊導(dǎo)流板。

為平分進(jìn)氣口的氣流，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式(7)可得導(dǎo)流板板高

式中Hi為第i個(gè)導(dǎo)流板的高度，m;i=1，…，6;H為進(jìn)氣口的高度;n為濾袋的列數(shù)。

7、8為添加導(dǎo)流板后過濾速度為1m/min時(shí)除塵器不同截面的速度分布結(jié)果．由5可以看出，在進(jìn)風(fēng)口截面添加導(dǎo)流板后，除塵器袋的回流區(qū)域進(jìn)一步縮小，流場也更趨于均勻，尤其是袋室前后兩部氣流分布有了明顯的改善．

7改進(jìn)后下進(jìn)風(fēng)式袋式除塵器Y軸方向不同截面的速度云

8改進(jìn)后下進(jìn)風(fēng)式袋式除塵器Z軸方向不同截面的速度云

為了能更加直觀地顯示袋式除塵器改進(jìn)后流場的改善程度，在袋不同位置取面積相等的截面，分別計(jì)算這些截面改進(jìn)前后的平均速度，結(jié)果示于9。

9為除塵器內(nèi)部氣流各濾袋不同工況條件下的改進(jìn)模型前后氣流平均速度分布對(duì)比，從中可以看出總體上，隨著過濾速度的提高，除塵器內(nèi)部各濾袋平均氣流速度的不均勻程度呈增大的趨勢。

(a)－(d)．為過濾速度為0．5m/min，1m/min，1．5m/min和2m/min4種工況的除塵器內(nèi)部氣流分布平均速度改進(jìn)前后對(duì)比，由(a)(d)可知，在除塵器入口附近加導(dǎo)流板后，高速氣流進(jìn)入袋式除塵器后，氣流受導(dǎo)流板的影響，氣流的主流方向下移，在導(dǎo)流板的作用下分7股氣流均勻地進(jìn)入上箱體。

分流后氣流速度相對(duì)較小，氣流在進(jìn)入除塵器后不會(huì)對(duì)濾袋帶來嚴(yán)重沖刷，并且除塵器內(nèi)氣流分布也比較均勻。由于氣流被分流，氣流對(duì)后墻體的沖擊變小，氣流一直貼著除塵器下箱體的后墻體運(yùn)動(dòng)，回流速度也比原型的速度小，使得除塵器下箱體內(nèi)氣流分布均勻。在除塵器的不同截面，除塵器上箱體中氣流間歇速度都小于設(shè)計(jì)值，沒有對(duì)濾袋帶來沖刷，整個(gè)除塵器內(nèi)氣流分布均勻。

(1)在原型中，氣流高速?zèng)_刷灰斗墻體，一部分氣流在灰斗內(nèi)流動(dòng)形成回流，使沉積的粉塵再次卷入氣流進(jìn)入袋室，從而加重了濾袋負(fù)荷;另一部分氣流沿除塵器后墻體高速上升，沖刷濾袋，造成袋室后端的濾袋容易破損;

(2)在進(jìn)口處添加導(dǎo)流板，可以對(duì)除塵器入口處的射流分流，使袋氣流分布更均勻，有效減少對(duì)部分濾袋的集中沖擊，從而提高了濾袋的使用壽命及除塵效率;

(3)采用計(jì)算機(jī)模擬方法能夠很好地反映出除塵器內(nèi)部氣流的流動(dòng)狀況，為袋式除塵器氣流分布、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

電除塵技術(shù)論文

電除塵是利用高壓電源產(chǎn)生的強(qiáng)電場發(fā)生電暈放電，使懸浮塵粒在電場力的作用下，將懸浮塵粒從氣體中分離出來的技術(shù)。下面是我精心的電除塵技術(shù)論文，希望你能有所感觸!

【】本文從電除塵器技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、減排節(jié)能電除塵新技術(shù)，以及其他技術(shù)這三個(gè)方面對(duì)減排節(jié)能電除塵新技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵詞】減排節(jié)能;電除塵技術(shù);應(yīng)用;研究

中分類號(hào)： TE08文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，為了更好的進(jìn)行節(jié)能減排，并且減少污染物的排放，節(jié)能減排電除塵新技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。

我國全面系統(tǒng)地對(duì)電除塵器技術(shù)進(jìn)行研究和開發(fā)始于上個(gè)世紀(jì)60年代。在1980以前，我國在國際電除塵器領(lǐng)域還處于非常落后的地位。改革開放以來，我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)不斷地高速增長，環(huán)境保護(hù)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展顯得愈來愈重要。受市場經(jīng)濟(jì)下的利益驅(qū)動(dòng)，國內(nèi)許多大、中型環(huán)保產(chǎn)業(yè)對(duì)電除塵器進(jìn)行技術(shù)研究和開發(fā)方面的投入不斷加大，電除塵器的應(yīng)用得到了長足的發(fā)展。更是將高效電除塵器技術(shù)列入“七五”攻關(guān)項(xiàng)目。通過對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化、吸收和合理借鑒，到上世紀(jì)90年代末，我國電除塵器技術(shù)水平基本上趕上國際同期水平。

進(jìn)入21世紀(jì)以后，我國把“大力推進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，加強(qiáng)環(huán)境科學(xué)研究，積極發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)”作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要相關(guān)政策，環(huán)保產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步得到重視。隨著對(duì)污染控制要求的不斷提高，對(duì)粉塵排放的要求也大幅提高。電除塵器作為控制大氣污染、解決環(huán)保與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾的主要設(shè)備之一，其應(yīng)用技術(shù)進(jìn)一步得到飛速發(fā)展。

目前，電除塵器已廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電、鋼鐵、有色冶金、化工、建材、機(jī)械、電子等眾多行業(yè)。我國作為世界電除塵器大國立足于國際舞臺(tái)，不僅在數(shù)量上，而且在技術(shù)水平上都已進(jìn)入國際行列。電除塵器技術(shù)從設(shè)備本體到計(jì)算機(jī)控制的高低壓電源，以及絕緣配件、振打裝置、極板極線等已全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，并且已有部分產(chǎn)品出口到30多個(gè)和地區(qū)。

在1980年以前，我國電除塵器的規(guī)模絕大多數(shù)都在100m2以下，而其行業(yè)占有量為有色冶金行業(yè)32%，鋼鐵行業(yè)30%，建材行業(yè)18%，電力行業(yè)8%，化工行業(yè)5%，輕工行業(yè)4%，其他行業(yè)0%。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，尤其是電力、建材水泥行業(yè)的發(fā)展達(dá)到水平，到上世紀(jì)90年代中期，電除塵器行業(yè)占有量的格局已改變?yōu)椋弘娏π袠I(yè)72%，建材水泥行業(yè)17%，鋼鐵行業(yè)5%，有色冶金行業(yè)3%，其他行業(yè)3%。目前火力發(fā)電行業(yè)的電除塵器用量已占全國總量的75%以上，648m2的電除塵器已在100MW的火電廠中成功運(yùn)行。在化工行業(yè)，由于受國際硫磺的影響，從上世紀(jì)90年代中期采用硫磺制酸工藝取代硫鐵礦制酸工藝的企業(yè)急劇上升，使得電除塵器的行業(yè)占有量也隨之大幅下降，直到近兩年才有觸底反彈的跡象。

在火力發(fā)電中，由于煤粉變粗、煤的含水量過多等因素很容易造成鍋爐排放的煙霧溫度過高，很大程度地降低了電除塵器的工作效率。煤煙溫度的過高對(duì)電除塵器的影響主要表現(xiàn)在：

1)高溫?zé)熿F會(huì)增加煙氣量，同時(shí)使得電場的風(fēng)速增加，造成煙塵經(jīng)過電除塵器的處理時(shí)間變短，降低除塵效率。

2)高溫?zé)熿F也會(huì)降低電場的擊穿電壓，增加了氣體分子間的間隙，不利于電子與之碰撞，從而造成電離效應(yīng)增加，降低除塵效率。

3)容易形成反電暈(除塵器極板上高比電阻塵產(chǎn)生的局部放電)，早晨塵粉二次飛揚(yáng)，降低除塵效率。

火電廠使用的電源主要為工頻段在50Hz的常規(guī)電源，而高頻電源對(duì)電子和微電子等技術(shù)的應(yīng)用，利用波形轉(zhuǎn)換可以滿足電除塵電力要求的同時(shí)，有很多優(yōu)點(diǎn)：

1)提高效率。如果給電除塵器使用高頻電源，利用高頻電源的電氣特以及放電的能，可以將電除塵的效率提高很多倍，同時(shí)還能降低煙氣的排放量。

2)節(jié)能。同樣利用高頻電源的一些特，可以將電除塵的效率因數(shù)提高0.9，更加的節(jié)省能源消耗。

3)體積小，使用便捷。普通的電源在制作中由于工藝的局限，很難在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上將體積進(jìn)一步縮小。而高頻電源則因使用的變壓器與控制系統(tǒng)集成的技術(shù)，體積很小，在安裝中可以考慮安裝在電除塵器的頂部。集成化的特點(diǎn)也決定了其可以使用更少的電纜，也更加節(jié)省空間。

4)綠色環(huán)保。高頻電源采用了三相電源供電的方法，使用起來對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的影響小，其大的特點(diǎn)還是無缺相的損耗以及無污染，同時(shí)在電路的設(shè)計(jì)中增加了短路、開路、超溫保護(hù)等功能，完全可以在十分惡劣的條件下使用。

三氧化硫是火電廠煙氣的主要污染物之一，所以在電除塵技術(shù)中如果能減少三氧化硫的排放量，或者能進(jìn)一步減小排放的三氧化硫?qū)Νh(huán)境的污染，才能達(dá)到減排的要求。三氧化硫煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)可以將一定量的三氧化硫與煙氣中的少量水分通過一定手段結(jié)合成酸氣溶膠，這種溶膠在通過除塵器的時(shí)候能夠輕易地吸附于粉塵表面，從而達(dá)到電除塵的效率。

低二次揚(yáng)塵技術(shù)主要是為了解決在電除塵過程中煙氣在電風(fēng)作用下產(chǎn)生的二次揚(yáng)塵帶來的除塵效率低的問題。低二次煙塵技術(shù)主要有以下幾種措施：

1)對(duì)電除塵器內(nèi)部的振打機(jī)構(gòu)進(jìn)行一定的改進(jìn)，優(yōu)化振打工作的程序，通過合理配置振打的強(qiáng)度以及去除不必要的振打來降低二次揚(yáng)塵的濃度，讓在極板上的粉塵聚成塊狀而脫落。

2)對(duì)電場進(jìn)行改進(jìn)來克服高流速下的二次揚(yáng)塵。目前使用的對(duì)電場的改進(jìn)主要有使用高頻電源來減少電暈閉塞，增加電場的工作效率;在電場中增加變阻流格柵，減少揚(yáng)塵量;增加電場的面積來擴(kuò)大對(duì)煙氣流通的阻斷作用范圍，進(jìn)一步降低風(fēng)速。

在對(duì)火電廠電除塵技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)的時(shí)候，出了對(duì)于煙塵成分的研究，還出現(xiàn)了一種氣流分布的新技術(shù)。這種技術(shù)是考慮了在大型的電除塵器中氣流分布和濃度分布對(duì)于排放量的影響。

為了解決這種氣流分布不均帶來的影響，氣流分布技術(shù)從原始的檢測分析入手，通過對(duì)電除塵器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)以及氣道中氣流分布裝置的安裝情況進(jìn)行研究，經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)來找到影響氣流分布的原因，從而對(duì)癥下藥。這種技術(shù)主要是通過復(fù)雜的運(yùn)算來找出修正的方案，可以有效保證氣流的氣流分配均勻，大限度地提高電除塵的效率。

常規(guī)的電除塵器粉塵荷電與收塵功能是在同一個(gè)電場內(nèi)完成，電場場強(qiáng)往往受荷電電壓限制，使電除塵效果不能得到佳發(fā)揮。這里提供一種陰陽極分小區(qū)布置、復(fù)式組合的機(jī)電多復(fù)式雙區(qū)收塵電場新型產(chǎn)品技術(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可沿電場長度方向設(shè)置2~3組荷電與收塵小區(qū)并呈復(fù)式交錯(cuò)布置。

濕法電除塵器采用洗滌電極的方法，可確保電極清潔，并可有效捕集細(xì)微粉塵、去除 SO3及一些重金屬等，主要應(yīng)用在冶金環(huán)境除塵等常溫型工況場合。用在燃煤鍋爐濕法脫硫后，可捕集逃逸的 PM2.5細(xì)微粉塵等，有效解決石膏雨等問題，實(shí)現(xiàn)近似零排放。但要注意解決好設(shè)備防腐以及廢水循環(huán)處理。

全布袋除塵工藝不僅在技術(shù)上可行，且具有投資省、占地少、運(yùn)行低等優(yōu)勢，是符合我國特點(diǎn)的新技術(shù)，是典型的節(jié)能環(huán)保工程。電加袋除塵器由電除塵器改造而成，改善了電除塵器的除塵效率收粉塵“比電阻”的影響很大，除塵效率低的缺點(diǎn)。

總的來說，各種新技術(shù)的不斷被研發(fā)和應(yīng)用，極大地促進(jìn)了節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上減少了顆粒污染物的排放，促進(jìn)了生活環(huán)境的改善。

胡&65533;減排節(jié)能電除塵新技術(shù)應(yīng)用研究 [J]《城市建設(shè)理論研究(電子版)》-2013年9期-

羅如生，廖增安，陳麗艷滿足新標(biāo)準(zhǔn)采用電除塵新技術(shù)改造的應(yīng)用與分析 [J]《電力科技與環(huán)?！?2012年4期-

顧范華燃煤電廠電除塵技術(shù)的評(píng)估研究和應(yīng)用 [J]《電源技術(shù)應(yīng)用》-2013年3期-

文杰減排節(jié)能電除塵新技術(shù)的應(yīng)用分析 [J]《建筑遺產(chǎn)》-2013年17期-

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