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锅炉的自然循环和强制循环
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锅炉的自然循环和强制循环
锅炉的自然循环和强制循环都是什么含义？两者各有什么优缺点、适用什么情况？
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锅炉按照水或水蒸气循环的动力的不同分为：自然循环锅炉，直流锅炉和强制循环锅炉。
自然循环锅炉依靠炉外下降管和炉内上升管间工质密度差而 推动水循环的锅筒锅炉。循环回路由锅筒、下降管、联 箱、上升管、汽水引人管等部件组成。锅水由炉外下降管下行进人水冷壁下联箱，然后 经炉膛水冷壁(即上升管)被加热成汽水混合物(含汽 率为5%~25%)，再通过汽水引人管进人锅筒进行汽 水分离，饱和蒸汽被送往过热器，锅水仍返回下降管继 续循环。 自然循环锅炉的主要特点为:①限于在亚临界以 下的压力下工作。燕汽参数为16，6~18.2 MPa、锅筒 工作压力达18.6~20.6 MPa的自然循环锅炉应用甚 广，表明在亚临界压力下，采用自然循环仍具有足够的 水循环推动力，以实现安全可靠的运行。②具有固定的 燕发段终点。锅筒将蒸发、过热两段截然分开，且作为 锅炉的蓄热器与蓄水器。③在设计正确、能维持适当的 循环水流量或循环倍率(指进入上升管的循环水量与 其产汽量之比)的正常运行条件下，具有良好的自补偿 能力，即当回路的吸热量增大时循环水流量亦自动随 之增加。④亚临界压力下水冷壁常采用内螺纹管，以保 证足够的防止管内工质偏离核态沸腾(DNB)的能力。⑤可通过锅筒内的连续排污保持锅水 含盐浓度和燕汽品质，对给水品质要求可低于直流锅 炉，可降低化学水处理部分的费用。⑥汽水系统阻力 小，给水压力不高，可降低给水泵电耗。⑦锅筒为厚壁 件，造价高，且存在上下及内外壁温差问题，延长了起、 停时间。 从自然循环的基本原理得知，由汽、水密度差所产 生的循环推动力完全用于克服循环回路中工质流动的 各项阻力损失.因此，为了维持良好的水循环，要求选 择适当的回路高度(通常不小于12m)、上升与下降管 直径及截面比，采用较大的锅筒内径和低阻、高效的汽水分离装置，并简化循环回 路，使下降管不带汽，维持适当的循环倍率或循环水流 量使上升管内有较高的含汽率。为防止热偏差还应注 意使炉膛热流分布均匀和水冷壁管内的流量分配均 匀。 自然循环是超高压及亚临界压力锅炉的主要循环 方式。但锅炉容量的发展受到炉膛尺寸和锅筒制造、运 输条件的限制。
强制循环锅炉中水或水蒸气不仅以水与水蒸气的密度差为动力，而且需要一定的泵功来在加热管道中循环，所以称之为强制循环锅炉。强制循环炉由于良好的水循环，对上水速度要求很低。强制循环锅炉的工作压力一般比较大，锅炉管的材质及管壁要求较高。强制循环锅炉的锅筒不再是必需的，可以有锅筒，可以没有锅筒。要求水泵扬程较高，耗电也较多。当水泵停止运行时，锅内的水流动也停止了。需要有可靠的办法防止锅水汽化水击。
如果用户这边经常停电，自来水压力又经常不足，就只有选自然循环的。
如果用户希望锅炉体积小，价格低，电力负荷能保证，对耗电量又不是很敏感（运行费用），能解决停炉保护问题，就可以选强制循环的。
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自然循环锅炉：锅炉水冷壁在炉内受热，而下降管在炉墙外不受热，受热的水不断变成汽水混合物，密度轻于不受热的水，形成一个压差。在压差的条件下，水不断自下降管流向水冷壁，压差越大，水在循环回路中的流速越高，水冷壁也就不容易烧坏。这种利用密度差形成水流动的循环，称为自然循环。
& & 强制循环：依靠水泵的推动作用强迫锅炉水的循环称为强制循环。
& & 一般蒸汽锅炉的水循环为自然循环。而热水锅炉水循环大多为强制循环。
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锅炉按照水或水蒸气循环的动力的不同分为：自然循环锅炉，直流锅炉和强制循环锅炉。
而自然循环锅炉中加热管道中的水或水蒸气是依靠管道中水与水蒸气的密度差在管道中循环，而无需其他动力，所以称为自然循环锅炉。
强制循环是借助外力实现循环，一般为介质原料在加热后密度比重变化不大，或自身动力流不能实现循环。自然循环是借助介质自身由于温度差引起的比重差来完成介质循环，一般为比重密度受影响比较大。另外，由于温度的提升容易形成一些不必要因素的，如接胶时，需采用强制循环。
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锅炉的水循环分为自然循环和强制循环两种。依靠工质(汽、水)的密度差进行循环流动的称为自然循环；借助水泵的压力使工质流动的称为强制循环。工业蒸汽锅炉基本上都采用自然循环，而工业热水锅炉中有不少采用强制循环的。
[ 本帖最后由 jshhaqb 于
11:30 编辑 ]
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锅炉的水循环分为自然循环和强制循环两种。依靠工质(汽、水)的密度差进行循环流动的称为自然循环；借助水泵的压力使工质流动的称为强制循环。工业蒸汽锅炉基本上都采用自然循环，而工业热水锅炉中有不少采用强制循环的。
锅炉蒸发受热面能否安全连续工作，取决于是否有足够量的水冷却受热面，吸收热量，使受热面温度低于金属所能承受的最高温度。由于受热面中汽水两相的比例是随受热量的增加而变化的，因而工质流速沿受热面也是变化的。但总的说来，进入上升管入口的水量越多，水的流速越高，上升管中汽水混合物的流速也越高，对管壁的对流放热也越强，冷却效果也越好。因此常用循环流速来表示水循环的可靠程度。循环流速用公式表示为：
Wo——循环流速，m／s；
G——进入上升管的循环水量，kg／h；
V-——锅炉工作压力下水的比容，m3／kg；
fs——上升管的流动截面积，m2。
　　在一般条件下，循环流速大于0．2m／s即可维持水循环的安全进行。一般自然循环水管锅炉的循环流速在0．1～0．2m／s的范围内。
　　水循环回路中，进入上升管的循环水量与上升管出口蒸汽量之比称为循环倍率。
　　在自然循环锅炉中，进入上升管的水在流过上升管时并没有全部变成蒸汽，通常只有少部分变为蒸汽，而大部分水回到锅筒后再次参加循环。
　　锅炉工作压力越高，水、汽重度越接近，流动压头就越小，从而使循环倍率降低。锅炉的负荷升高时，上升管内含汽量增大，也会使循环倍率降低。所以，在实际上高压大容量锅炉的循环倍率要比中低压小容量锅炉为低。
　　为了保证上升管不致过热以及防止水中溶解盐沉积在管壁上，除了要求有足够的循环流速外，还应保持一定的循环倍率。
　　水循环对锅炉的安全运行非常重要，常见的水循环故障有：循环停滞、出现自由水面、循环倒流、汽水分层、下降管带汽等。
　　水循环停滞指蒸发受热面上升管中工质流速极低，进入上升管中的水量等于其出口产生的蒸汽量的现象。
　　停滞现象通常是在同一回路并联各上升管受热不均的情况下，发生在受热弱的管子中。在同一回路中，各上升管共用同一或同样的下降管，有基本相同的回路高度。由于各上升管受热不同，受热强的上升管相对于下降管即产生较大的运动压头，而受热弱的上升管相对该下降管则产生较小的运动压头。运动压头克服了共同下降管的阻力后(受热弱的上升管中用以克服自身阻力)，使工质沿上升管流动的压头较弱，管内工质的流速相应较小。当受热弱上升管中产生的运动压头刚刚等于共同下降管的阻力时，该管中即没有任何富裕压力来克服自身的流阻，即出现停滞现象。
　　出现循环停滞时，上升管内进水量很少，特别是出口段含水量更少，这样的上升管虽然受热较弱，但冷却条件很差，往往导致管壁超温爆破。特别是在弯管段，因易积存蒸汽，更易发生爆管事故。
　　导致上升管受热不均的原因很多，大体上有结构设计及运行管理两个方面。
　　从结构设计上说，由于上升管(水冷壁)是沿炉膛四周壁面布置的，而炉膛中火焰的温度分布是不均匀的。因而不同壁面之间、同一壁面不同位置之间受热面与火焰的辐射换热强度是不均匀的。一般说来，壁面中间部位比炉膛四角的辐射换热要强烈。如果在设计中不充分考虑这一点，把靠近炉膛四角的上升管与壁面中间的上升管放在同一循环回路中，则靠近炉膛四角的上升管即可能产生停滞。
　　从运行管理上说，水冷壁上结渣、积灰或炉墙脱落、开裂，往往会减弱上升管的吸热，甚至成为出现停滞的原因。
　　自由水面指停滞现象的一种特例。当发生停滞的上升管接入锅筒的蒸汽空间时，此时停滞管的上部会出现一个水面，即为自由水面。
　　当上升管接入锅筒的蒸汽空间时，上升管中汽水混合物上升的高度大于下降管液柱的高度。此高出部分没有相应的水柱与之形成压差，对于形成自然循环的运动压头不起作用，相反将汽水混合物提升这个高度还需要消耗一部分运动压头，这部分消耗叫提升损失。显然，提升损失的存在将减弱上升管中工质的流速，使受热弱的管子出现停滞的时间提前。从水循环可靠性方面说，不希望把上升管引入锅筒的蒸汽空间。
　　自由水面是因上升管中缺少足够的运动压头提升汽水混合物而形成的。出现自由水面时，水面以上部位的管段中全部是蒸汽，如果此管段受热，就可能因超温而较快损坏；水面附近管壁因交替接触水或蒸汽，温度时常波动，易产生疲劳损坏；水面以下的管壁也会因附着汽泡而过热。
　　倒流指蒸发受热面上升管中工质自上而下流动的现象。
　　倒流可以说明水循环被破坏，很快就会发生缺水事故。
　　倒流发生在受热弱的上升管的运动压头小于下降管阻力的情况下，此时运动压头不足以克服下降管的阻力，该上升管中必须有一个反向流阻，才能维持运动压头与上升管、下降管阻力的平衡，或者说此上升管内的工质必须倒流。
　　从另一个角度看，受热弱的上升管比起正常受热的上升管来，前者汽水混合物的重度大于后者。这两个受热不同上升管间工质的重度差造成了两上升管之间的压差，如果沿此受热弱的管子向下流动的流阻小于沿原下降管流动的流阻，则水即沿此受热弱的上升管下流，使之变为下降管，使它和受热强的上升管之间形成了循环。
　　倒流产生的条件可以概括为：
　　上升管受热弱，其运动压头小于下降管阻力；上升管连接于锅筒的水空间或上集箱上，如果上升管连接于锅筒的蒸汽空间，则不会发生倒流，水沿该上升管下降流动的流阻小于原下降管流阻。
　　通常认为，倒流是一种水循环故障。
　　倒流管不同于一般正常下降管，由于受热，水在倒流时汽化，因而倒流管中存在工质的两相流动。在倒流管中有可能形成“汽塞”，因为水带动蒸汽向下流动，而蒸汽因重度小要向上浮动，当蒸汽向下流动及向上浮动的速度相等时，蒸汽就会滞留在管内某一部位，造成该部位沉盐结垢或过热破坏。另外，倒流往往和停滞同时发生。
　　汽水分层指汽水混合物在水平或倾角较小的管内流动，流速较低时，水在下部，汽在上部分层流动的现象。
　　发生汽水分层现象时，汽水两相间有时会出现明显的分界面。
　　汽水分层流动时，管子下部有水冷却不致超温，管子上部没有水膜冷却，可能导致超温破坏；在汽水两相交界面处，壁温经常波动，会导致金属疲劳破坏。
　　实践证明，只有不使上升管与水平面的倾角过小或工质流速过低，就可以避免汽水分层现象。设计时，要求上升管倾斜斜度大于15°，或者设法提高循环流速以防止汽水分层现象的产生。
　　下降管带汽是由于锅筒的水位离下降管人口太近，在人口处形成旋涡漏斗，将蒸汽空间的蒸汽一起带入下降管。下降管离上升管太近时，也会把上升管送人的汽水混合物再抽到下降管。另外，当锅筒内水容积中蒸汽上浮速度小于水的下降速度时，进入下降管的水中也要带汽。下降管带汽，增加了流动阻力。由于上升管与下降管中工质的重度差减小，致使运动压头减小而不利于水循环。
　　为避免发生下降管带汽，应使下降管与最低水位之间有一定的高度差；对于大管径的，可在下降管入口处装格栅或十字板，防止产生大旋涡；下降管与上升管的管口应有一定的距离；此外，下降管应避免受热，锅炉给水尽量布置在下降管进口处，以降低下降管的进口水温。
[ 本帖最后由 lyhh9024 于
13:00 编辑 ]
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学习了，很好，谢啦
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谢谢楼主交流技术问题
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qdxhlgz 发表于
谢谢楼主交流技术问题
共同学习 一起提高
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lyhh9024 发表于
锅炉的水循环分为自然循环和强制循环两种。依靠工质(汽、水)的密度差进行循环流动的称为自然循环；借助水泵 ...
感谢分享&&谢谢啦
这个泵上的软管是啥子。。。干吗用的安全漫画（8.22） 书到用时方恨少这种阀门的执行部位怎么拆跳车后透平的调速阀和抽气阀如何关闭安全生产十大怪现象，是不是这样？
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出口压力：
超临界压力
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燃烧方式：
河北省 石家庄市
质量管理咨询
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QXX高速外循环流化床锅炉
额定功率：
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河南省 郑州市
有机玻璃，工程塑料，金属材料，模型专业材料等
产品类型：
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湖南省 长沙市
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50000.00/个
YYL60YYL120
出口压力：
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燃料耗量：
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锅炉用途：
安装方式：
循环方式：
辅助循环锅炉
浙江省 金华市
质量管理咨询
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公司类型：
有限责任公司
质量管理咨询
咨询范围：
经营范围：
公司类型：
有限责任公司
质量管理咨询
经营范围：
咨询范围：
江苏省 南京市
广东省 东莞市
9999.00/套
安装方式：
结构形式：
燃烧方式：
循环方式：
锅炉用途：
山东省 青岛市
1800.00/台
包装说明：
产品规格：
产品类型：
控温范围：
山东省 德州市
3800.00/台
安装方式：
出口压力：
结构形式：
CLHS/CWNS燃气热水锅炉
燃料耗量：
4-6kg/h kg/h
适用范围：
企事业单位，机关食堂，学校食堂，饭店，宾馆，工地，洗浴中心等
山东省 滨州市
10000.00/台
循环方式：
安装方式：
燃烧方式：
出口压力：
加工定制：
河南省 郑州市
7980.00/个
出口压力：
出水温度：
额定功率：
结构形式：
广东省 中山市
8500.00/台
安装方式：
出口压力：
额定功率：
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结构形式：
强制循环锅炉
CLHS/CWNS燃气热水锅炉
广东省 中山市
WNS2.8-0.7/95/70-Q
安装方式：
出口压力：
结构形式：
燃烧方式：
适用范围：
工厂、小区等
河北省 保定市
98000.00/套
YLW-7000MA
出口压力：
额定热功率：
接管口径：
介质比重：
介质温度：
河北省 石家庄市
WDR1.0-0.7
安装方式：
出口压力：
额定功率：
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输入功率：
河南省 周口市
出口压力：
结构形式：
采用三次配风
燃烧方式：
微正压室燃
循环方式：
锅炉用途：
取暖 热水供给
河北省 保定市
75000.00/吨
安装方式：
出口压力：
额定工作压力：
额定功率：
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0.5-100 kg/h
河北省 张家口市
82000.00/台
安装方式：
出口压力：
额定功率：
加热方式：
结构形式：
河南省 周口市
DZH2-1.25-AII 2吨
安装方式：
出口压力：
额定功率：
三回程水火管式
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河南省 周口市
安装方式：
出口压力：
额定功率：
230KW～14000KW w
结构形式：
山东省 临沂市
25000.00/台
出口压力：
额定功率：
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燃料耗量：
燃烧方式：
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河南省 周口市
24000.00/个
安装方式：
出口压力：
结构形式：
燃料耗量：
适用范围：
采暖，升温，加热
辽宁省 沈阳市
28000.00/个
江苏省 盐城市
15800.00/台
2--90万大卡
出口压力：
结构形式：
燃烧方式：
循环方式：
山东省 聊城市
4800.00/台
安装方式：
散热片，地暖或风机
出口压力：
0.3千瓦小时
加热方式：
结构形式：
河北省 沧州市
2000.00/台
出口压力：
额定热功率：
详情可咨询 MW
结构形式：
燃料耗量：
详情可咨询 kg/h
燃烧方式：
河北省 石家庄市
YLW-1400MA
工作压力：
YLW-1400MA
结构形式：
燃烧方式：
额定热功率：
山东省 菏泽市
47000.00/台
YYW-360-YQ
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燃料耗量：
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Third Edition 13 CHAPTER 强制流动锅炉 锅炉的分类 按照工质在蒸发区域内流动的主要推动力 自然循环锅炉 强制循环锅炉 蒸发受热面内工质的流动靠汽水密度差实现 蒸发受热面内工质的流动借助水泵的压力 强制循环锅炉 直流锅炉 控制循环锅炉 复合循环锅炉 无汽包，工质在水冷壁中一次蒸发成蒸汽 有汽包，又称多次强制循环锅炉 在低负荷时，部分工质在水冷壁内循环，高负荷时转入直流运行方式 低倍率循环锅炉 水冷壁在全负荷范围内均有部分工质循环 第一节 直流锅炉的工作原理及水冷壁形式 一、工作原理 　　
在给水泵压头作用下，工质一次性通过省煤器、水冷壁、过热器，在加热、蒸发、过热受热面之间没有固定的分界线。 二、工作过程 １．直流锅炉循环倍率K=G/D=1 ２．没有汽包，所以没有固定的受热面，在工况变化时，受热面长度发生变化． ３．工作过程中的参数变化． 工质焓值，沿受热面长度不断增加． 压力由于克服流动阻力不断下降． 温度，预热段温度不断上升，蒸发段由于压力降低有所降低，过热段温度不断上升． 比容不断上升． 第一节 直流锅炉的工作原理及水冷壁形式 三、直流锅炉的特点 不设汽包，工质一次流过各级受热面，热水段、蒸发段和过热段之间没有固定的分界线。 不受压力限制。 水冷壁内工质阻力大，用给水泵的压头来克服流动阻力。 没有自补偿能力，即受热强的管子，流动速度小． 水动力特性呈多值性． 存在脉动现象． 直流锅炉的工质质量含汽率X由0-1，一定会出现第二类传热恶化。 锅炉蓄热小，控制调节复杂； 对给水品质要求高； 启停过程为保证管子的冷却，需配备启动旁路系统，汽水损失大。
节约钢材；蒸发受热面管子布置比较自由；启动时间短。 四
现代直流锅炉蒸发受热面的主要型式 1.垂直管屏水冷壁
该型式锅炉的压力既适用于亚临界,又适用于超临界.不适合变压运行 3.螺旋管圈水冷壁
该型式特别适用于滑压运行 第一节 直流锅炉的工作原理及水冷壁形式 分隔屏 后屏 末级过热器 高温再热器 低温再热器 低温过热器 省煤器 （一）冷灰斗结构 螺旋管圈水冷壁主要组件的结构 （二）下部螺旋管圈向上部垂直管屏的过渡区 第二节 直流锅炉的水动力多值性 一、水动力特性
是指一定热负荷下，强制流动受热面管屏中工质流量qm与流动压降Δp之间的关系，也可用函数形式表示: Δp=? f (qm ) 二、直流锅炉水动力不稳定性
流量和压差的关系不是单值的，而是多值的，即一个压差对应两个甚至三个流量。在并联工作的各个管子中，虽然两端压差相同但流量可以不同。
使并联各管出口的工质状态和参数发生不均匀，有些管子出口是汽水混合物，有些则是水或过热蒸汽；对某一根管子由于流量的非周期性变化使其出口的工质状态也随时间而变化。这些都是不安全工况。 3
水动力多值性产生的原因
强制流动水冷壁水动力多值性出现得根本原因是：由于热水段和蒸发段共存，且由于蒸发段中由于扰动使工质比容变化较大引起的。
第二节 直流锅炉的水动力多值性 三、影响水动力多值性的因素 （1）压力p
发生水动力多值性的最根本的原因是汽水密度不同。 当p增加时，（
）下降，因此水动力特性趋向稳定。 （2）质量流速 质量流速小，工质流量分配越不均匀，易发生水动力多值性。 （3）工质进口欠焓。 进口欠焓越小，水动力越稳定； （4） 热负荷 Q增加，使
长度减小，如果没有热水段，一定不出现多值性，故热水段长度减小，水动力特性趋向稳定。
第二节 直流锅炉的水动力多值性 第二节 直流锅炉的水动力多值性 （5） 热水段阻力。
增加热水段阻力，可以使水动力特性稳定。蒸发段阻力变小对影响小，趋于稳定。
（6） 锅炉负荷
低负荷，压力低，质量流速小，进口工质欠焓大，热负荷降低，热偏差大，此时在多种不利因素下，水动力不稳定性增大。
五、解决水动力稳定性的方法
提高质量流速
。既可以避免水动力多值性，又可防止停滞、倒流。 减小
。 加装节流圈。增加热水段阻力。 提高压力P。启动过程、低负荷压力不要太低。 减小热偏差。 控制下辐射区水冷壁出口温度。 控制水冷壁热负荷。
第二节 直流锅炉的水动力多值性 第三节
亚临界压力下蒸发管的脉动性流动 一、定义：在管屏两端压差相同，当给水量和流出量基本不变的情况下，管屏里管子流量随时间作周期性波动的现象，叫脉动现象。 二、脉动种类
1.管间脉动 并联工作的管子之间，某些管子的进口水流量时大时小。 对于一根管子，进口的水量最大时，出口蒸汽量最小； 一部分管子的水流量增大时，另一部分水流量却在减小；与此同时，出口蒸汽量也在进行周期性变化。 整个管
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