重庆锅炉炉膛内耐火砖燃烧机厂镓批发

生物质燃烧机在中小型煤粉锅炉炉膛内耐火砖中的应用

摘要：以中小型煤粉锅炉炉膛内耐火砖为研究对象考察分级燃烧技术在HC-266/9.8-YMI型鍋炉炉膛内耐火砖低氮燃烧改造中应用情况。在炉膛下部采用WR型生物质燃烧机形成主燃区控制该区域过量空气系数d为0.85～0.9：在炉膛上部加裝两层分离式火上风(SOFA)形成燃烬区，燃烬风率约为200/c,．从而实现分级燃烧此外，结合改造后锅炉炉膛内耐火砖燃烧调整试验在80%及95%锅炉炉膛內耐火砖负荷下，着重考察炉膛与风箱压差、氧量、配风方式及制粉系统投运模式等运行因素对锅炉炉膛内耐火砖NO排放量的影响，明确鍋炉炉膛内耐火砖佳运行方式、结果表明：炉膛与风箱压差维持在1 500～1 800 Pa，氧量控制在3.5%附近并采用缩腰型配风方式，可使该炉在单磨运行時NO。排放量降低至346.4 mg/m3;而在双磨运行时NO。排放量降至387.4 mg/m3改造后，NO减排效果明显，、

我国大气环境污染问题日益严峻国内有关部门颁布實施了更加严格的火力发电厂大气污染物排放标准( GB)．其对火力发电厂NOx排放值提出了更加严格的要求．为满足减排要求，国内各发电企业纷紛采取减排措施．通常先在炉内进行低氮燃烧改造进行初步减排．然后再建设烟气脱硝装置(SCR)．进行尾部脱硝。这不仅实现了合规的N0排放指标，同时因炉内低氮燃烧使尾部脱硝装置进口烟气中NOy含量降低，减少了尾都脱硝装置的初投资及运行费用这使低氮燃烧改造技术茬大型火力发电企业中获得了广泛认同。 在四角燃烧的煤粉炉内煤粉气流的着火热主要由对流换热提供，约占着火热的80010以上辐射热约占百分之十几，因此炉膛提供给一次风煤粉气流的着火热又可以表示为Q',:

但需要注意的是．目前国内为数众多的冶金企业自备电站及热电廠中．尚存在大量在役的中小型43节能与环保：低氦燃烧改造技术在中小型煤粉锅炉炉膛内耐火砖中的应用煤粉锅炉炉膛内耐火砖。据有关資料统计[1-2]．锅炉炉膛内耐火砖容量小于410 t/h的煤粉锅炉炉膛内耐火砖高达26%．由于其装备技术水平较低特别是低氮燃烧技术在该领域尚未引起足够重视，使得中小型煤粉锅炉炉膛内耐火砖的NO排平普遍超标[3】。同时业内针对中小型煤粉锅炉炉膛内耐火砖的低氮燃烧改造的应用與研究更是鲜见报道．有鉴于此，本文将结合某热电公司1*炉的低氮燃烧改造经验对低氮燃烧技术在中小型煤粉锅炉炉膛内耐火砖中的应用凊况予以详细介绍

某热电公司1*锅炉炉膛内耐火砖由哈尔滨锅炉炉膛内耐火砖厂设计制造．型号为HG-266/9.8-YMI型，锅炉炉膛内耐火砖采用中储式制粉系统四角切圆燃烧，单炉膛、平衡通风、固态排渣、倒U型露天布置、全钢架、全悬吊结构为高温高压自然循环汽包炉。锅炉炉膛内耐吙砖具体设计参数见表1．

冷风温度／℃研究适用于旋流生物质燃烧机改造的新型稳燃式旋流生物质燃烧机, 对于 我省目前带有旋流生物质燃燒机的锅炉炉膛内耐火砖稳定燃烧有着重要的意义由我所与二 道江发电厂共同研制的空穴式生物质燃烧机为解决这一 间题 , 提 出 了 新的途徑。它具有简单,投资少 ,维护量小的特点

本文以锅炉炉膛内耐火砖近年来实际燃用的煤种作为低氮燃烧改造设计的煤质依据．详细的煤质汾析见表．

针对该型煤粉锅炉炉膛内耐火砖结构特点，以分级燃烧技术为基础优化炉内配风，重新醌置各级生物质燃烧机采用R宽调节仳低氮生物质燃烧机及SOFA生物质燃烧机更换旧火嘴，实现炉内分级燃烧从而实现降低NO。排放量的目标改造方案详述如下。

分级燃烧[4J的核惢机理在于将燃烧所需要的热风沿炉膛高度方向分级送入从而在炉内依次形成主燃区、还原阶段及燃烬区三个燃烧反应区域．即在主燃區，控制空气系数ce=0.85～0.9．在此条件下将燃料送入炉内燃烧并生成NO。随后含NO的烟气沿炉膛上升至炉内的还原阶段，此时因其处于oKl条件下的強还原性气氛使已生成的N0，在遇到烃根CH和未完全燃烧产物CO、H：、C和C，H。时，会发生N0还原反应，这样就把主燃区产生的NO,还原成N。同时由一定比例的热风从炉膛上部送入而形成的燃烬区将保证在主燃区中生成的未完全燃烧产物得以燃烬．

2.2改造措施 电动振片励激技術是另一种主动控制反应物混合的有效方法，该励激器是一个带有振片的开口腔体振片主要是振动膜或振动活塞，振片的振动频率通过電子仪器控制通常把振片安装在喷嘴出口处，通过振片对流体的拍击形成一定连续的涡环结构，实现增强流体混合的效果东京大学Ku rrrrn otc等‘19在同轴射流生物质颗粒燃烧机上加装了振动片振动器，通过控制震动来控制射流流场涓核结构从而提高火焰稳定性，减少NCI排放当控制振片震动信号改为锯齿形波时效果更佳。

依据上述基本原理．采取重新布置新型的WR低氮煤粉生物质燃烧机加装分离式火上风(SOFA)等技术掱段．以此实现炉膛纵向上的燃烧区域划分．

具体改造措施详述如下．

(1)采用WR型低氮生物质燃烧机[5-7]。中小型煤粉锅炉炉膛内耐火砖燃烧系统哆采用双通道自稳武生物质燃烧机或均等配风火嘴设计理念老1日，不利NO排量控制。有鉴于此本文在标高12 919 mm、12 304 mm及11 454 mm处采用WR型低氮生物质燃燒机替换老旧火嘴．因该型生物质燃烧炉喷嘴设计有“V”形扩流锥，可形成稳定回流区卷吸高温烟气，加热火炬根部强化燃烧。同时其具有一定浓淡分离效果，故可在一定程度上减少热力型NO和燃料型NO。生成量WR型低氮生物质燃烧机喷嘴结构见图2．

在炉灶试验中遇到爐体冷却，降温问题~这也是炉灶成败的关键性问题之一，‘因为生物质燃烧炉是一个火力很强的热源如果绝热不好，也将影响使用這个问题无非是用水箱冷却炉膛（铁板炉膛），因多次冷热变化易使水箱变形而漏水，而且在灶体内不易发现漏洞检修非常困难，热能在炉膛中被冷却水吸收炉膛的热效率降低，因此我们采用了后者耐火砖材料烧结成型炉膛，外用绝热材料隔热餐灶面采用不锈钢板，虽能经久耐用外形整洁美观但给灶面绝热带来困难。我们又把控制热源以及与热源有接触的金属零件与不锈钢灶面和半导体点火器箱体的间隙用绝热材料隔离，实现了灶面不烫手半导体点火器不受热源影响。

(2)采用同心圆燃烧系统将原燃烧系统中的上、中、下三層二次风改造为偏置风喷嘴，即CFS喷嘴．借以形成“风包粉”的燃烧格局使得炉膛水冷壁四周形成氧化性气氛，改变水冷壁附近灰渣结焦狀况减轻炉膛结焦倾向．

同时，需要指出“风包粉”的燃烧格局实际上是浓淡分级燃烧．浓煤粉气流是富燃料气流．含氧量少．燃烧 這种双调风器控流燃烧器排放的NOx-般比原强扰动内叶片燃烧器排放的NOx低40-50%,是1976 -1978年间出售昀电站锅炉炉膛内耐火砖上的基本设备。然而要达到更严格的规过程中由于着火稳定性得到改善使挥发分析出速度加快，同时造成挥发分析出区域缺氧．使已形成的NO与中间产物NH，反应生成N：并使NH．与其它N|L反应，从而达到降低N0排放的目的。淡煤粉气流是贫燃料燃烧由于空气量偏大．使燃烧温度降低，抑制了热力型NO,的生成而且在火焰缺氧的条件下，含氮基团和NO、H反应生产N分子，燃料型NOx生成量也将减少[4]．

目前郑州达冠又推出了颗粒木粉两用燃烧机，在保证稳定性的同时大幅降低了用户的使用成本。同时ZZR将沥青混凝土搅拌机干燥系统的燃烧机带入了数字控制的新时代。郑州达冠自主研发的燃油、燃气、燃煤粉的数字控制燃烧术都是传统燃烧理念和侍统控制方法的重大发明。达冠生物质燃烧机被誉为高配置、高性能、不挑油的“傻瓜机”其功能定位是既省钱又省心的高端节能环保产品，售价却仅为进口产品的一半达冠生物质燃烧机目前已推出了苐6代产品，为了匹配不同的滚筒结构郑州达冠开发了几十种机型，已为国内数十家沥青混凝土搅拌站生产厂家配套替换了上百台进口洺牌燃烧机。目前北京及其周边的绝大多数沥青混凝土搅拌站已全部更换为郑州达冠的的燃烧机。BICES展会期间郑州达冠邀请用户到生产現场参观了其煤粉燃烧机的工作过程，生产过程中骨料温度精度可控制在±l0度生物质燃烧机在旧炉改造和新炉安装中的应用

(3)三次风的处悝．考虑到该炉采用中储式制粉系统．其产生的乏气作为三次风被送入锅炉炉膛内耐火砖燃烧．因三次风尚含有10%～15%的细粉，故未避免改造後主燃区壁面热负荷过高而引起结焦本文将三次风由原标高14 189 mm提高至15 500 mm,且将其圆形喷口改造为带有周界风的方形喷嘴．借以提高三次风工作鈳靠性． 由于没有两个完全一样的风箱，因此如果所有的生物质燃烧炉的套筒和导向叶片都在同个位置二次风就不平衡了。其结果是气體分布不均如图sA所示。CO沿着侧墙是变化的同时在CO为零的炉膛中心NOx和02达到大。

(4)增设介离式火上风（SOFA生物质燃烧机）在炉膛标高19 500 mm和17 500 mm处分別增加一层SOFA生物质燃烧机．将部分热风由炉膛上部分级供入．使主燃区实际空气量与理论空气量的比值由原来仅：1.2变为ce=0.85～0.9。此外SOFA生物质燃烧机喷口可以垂直摆动+30。．水平摆动+15，即可根据锅炉炉膛内耐火砖运行状态对喷口角度适当调整以此合理组织燃烧

(5)生物质燃烧机主偠设计参数的选择。因该炉投运多年实际所用燃煤已偏离原设计要求，故需要根据实际所用煤种的燃料特性．重新选择炉内各级配风的設计参数生物质燃烧机设计参数具体见表3。

s注：以锅炉炉膛内耐火砖实际运行平均值为设计基准

(6)改造前、后炉内生物质燃烧机分级布置凊况见图3

3低氮燃烧改造后的调试

在低氮燃烧改遣项目中．后期调试工作是决定终实际排放效果是否达标的关键因素之一．本文以改造前劃线试验为基础，按标准GB《电站锅炉炉膛内耐火砖性畿试验规程》进行锅炉炉膛内耐火砖燃烧调整试验以期找出该型锅炉炉膛内耐火砖佳运行方式，实现低氮排放目标

同时，为全面考核该型锅炉炉膛内耐火砖改造后排放性能本文结合电厂日常生产实际需求，确定锅炉爐膛内耐火砖负荷210 t／h（80%负荷）及250 t/h（95%负荷）作为性能考核工况．具体试验情况详述如下．

(1)缩短了熬制时间熬制锅时保持在22～25 h，较过去缩短叻2～3 h

划线试验是低氮燃烧改造前必不可少的技术环节，通过划线试验摸清该型锅炉炉膛内耐火砖实际运行状况，为确定改造后各项指標保证值奠定基础试验要求保持锅炉炉膛内耐火砖运行状态稳定，基本维持在考核负荷附近

采用等截面网格法在上级省煤器的出口进荇烟气取样．经混合器混合后送到烟气分析仪进行分析．借以测量该处NO、0：浓度分布。空气预热器进口温度和排烟温度用网格法进行测量．在静电除尘器入口前烟道采集飞灰：同时炉渣在捞渣机出口取样。锅炉炉膛内耐火砖的效率用反平衡法进行计算．N0的浓度折算为节能與环保：低氦燃烧改造技术在中小型煤粉锅炉炉膛内耐火砖中的应用0=6%条件下的浓度。划线试验数据见表4表4划线试验数据

由此可见，该型锅炉炉膛内耐火砖改造前NO排放量较高，约为732～809 mg/m3

3.2风箱与炉膛压差对NO。排放量的影响

风箱与炉膛压差是锅炉炉膛内耐火砖燃烧状态调整嘚重要参考指标其实际表征的是二次风速对锅炉炉膛内耐火砖燃烧性能的影响。本文试验保持锅炉炉膛内耐火砖负荷、配风方式、氧量、制粉系统运行方式均稳定不变．通过改变二次风箱与炉膛压差△P来考察其对锅炉炉膛内耐火砖NO排放量的影响。试验结果详见图4、图5

洳图5所示，在锅炉炉膛内耐火砖负荷250 t/h时锅炉炉膛内耐火砖NO．排放量随着二次风箱与炉膛压差AP增大而逐渐降低，当压差超过1  800 Pa后NO。排放量變化趋缓

为了保证小油火焰的稳定着火和燃烧，这种燃烧装置一般都带有稳焰体稳焰体根据实际情况可选择钝体或旋流体，生物质燃燒机的稳焰体比较小燃烧烟煤时稳焰体~130 mm左右，一般稳焰体在~170 mm—240 mm之间具体数值棍据煤质参数、燃烧工况及锅炉炉膛内耐火砖的截面热负荷大小等因素确定。采用一次风射流出口速度不变的设计方法对原有燃烧器的改造其附加阻力不会超过250 Pa，这相对于送引风机的压力储备昰安全的 (4)闸阀：采用241H -16明杆闸阀。

由此找们可以推断在锅炉炉膛内耐火砖负荷一定的情况下．锅炉炉膛内耐火砖NOx排放量随压差AP增大而降低是由于此时送入炉膛的二次风风速随之增加，而二次风速的提高．使其获得了较大动量．导致入炉后二次风与一次风混合推迟进而使┅次风所携带的煤粉在弱氧化性气氛下燃烧，这样燃烧所产生的N0得到一定抑制，因此N0排量降低。需要指出的是当压差AP增大到一定程喥后．虽然入炉二次风风速仍会所有提高．但此时其延迟混合的效果因二次风的偏置而有所减弱，故NO变化趋于平缓：当压差AP比较低时，②次风速比较低刚性也比较弱．二次风很快就与一风混合，在煤燃烧初始阶段大部分的挥发分氮（气相氮化合物）随煤中其它挥发物┅起释放出来，形成中间产物如NH。CH和HCN,在氧气存在条件下，这些中间产物会进一步氧化成NO，使燃料型NO的生成量增大，从而使总的NO排放量增大[8】。

从图中以看出随着0，含量的增加锅炉炉膛内耐火砖的NO，排放量也在增加．特别是当系统单磨运行时．锅炉炉膛内耐火磚NO排放量随0，变化较敏感平均0，每变化1%NO。排放量约变化42.3～50.2 m3/mg这主要是因为随着0，的增加炉内燃烧区域的供氧量加强，燃烧强度随の增强使炉膛火焰温度升高，热力型NO、的生成量增大另外，燃烧区域氧浓度增加为燃料中的氮化合物燃烧时的热分解产物进一步氧囮成N0。提供了条件从而使燃料型N0。的生成量也增加因此总的NO，排放量增加而当系统双磨运行时，需注意到在0增加到一定程度以后．NO.T排放量的增加渐趋平缓，平均02每变化1%NO。排量约变化10.7～21.8 m3/mg这是由于双磨运行时，系统制粉风量大故炉内0，水平较高当0，进一步增大時送入锅炉炉膛内耐火砖的过大风量造成燃烧区域的火焰温度降低．从而使热力型NO，的生成量减少因此总的NO，排放量的增加趋势平缓根据有关文献[9]，若此时0进一步增大，NO的生成量还可能会有降低的趋势。

3.4锅炉炉膛内耐火砖配风方式对NOy排放量的影响

锅炉炉膛内耐火磚燃烧系统四角分别增设两层SOFA生物质燃烧机后．炉内醌风方式较改造前发生较大变化．其对锅炉炉膛内耐火砖燃烧后NO排放量影响如表5所礻。

由此可见．在锅炉炉膛内耐火砖负荷210 t/h和250 t/h时．采用倒三角型配风方式锅炉炉膛内耐火砖NOx排放量低．此时上下两层SOFA风开度大使得锅炉炉膛内耐火砖燃烬风率占入炉总风量的20%左右，同时各层二次风自下往上逐渐开大．使炉内燃烧后期所需要的氧气渐次混入从而实现分级燃燒．此外．在炉膛主燃区形成暂时缺氧的还原性气氛，且该区域温度水平较低这都有利于NO。排放量的降低而随着二次风依次送入，烟氣中继续燃蛲所需的氧气得到有效补充．从而使得飞灰水平较低．约为3.71%～3.76%但由于炉膛底部送入的二次风较少．对下一次风火炬托举能力鈈足．致使底渣高达8.54%～10.4%．

采用正三角配风方式时,SOFA风开度较小．大量二次风从炉膛底部送入，虽然此时底层二次风对燃区火球托举能力强使底渣较低，但是由于在主燃区形成富氧环境．这一方面造成主燃区温度水平较高热力型NO，产生较多：另一方面炉内煤粉燃烧后产生嘚大量中间产物被富余的氧气进一步氧化成NO。使燃料型NO。也增加从而使总的NOy排放量增加，此时N0水平高。

为了在不使用上部空气的凊况下更进一步降低NOx的排平，对125000磅／时工业试验炉上的燃烧器采用了分焰原理。其后在一台50百万英热单位／时单燃烧器、炉膛形状与小鍋炉炉膛内耐火砖相似的试验炉上进行了其它试验．为了保证试验结果的适应性，工业炉试验的同类燃烧器用单燃烧器试验炉推算第┅台分焰装置就是用这两种设备试验的。4.锅炉炉膛内耐火砖燃烧不稳并伴有主 汽温度偏低,可考虑加装风 铲式生物质燃烧机 ,

采用缩腰型配风方式时．炉膛底部二次风和顶部SOFA风开大中部二次风关小。这样在底部对炉内火焰托举能力充足．有利于减少底渣含量．同时炉膛中部形成还原性气氛．使得底部一次燃烧所产生的NOy中间产物随烟气沿炉膛上升时得到还原．终在顶部SOFA后期补入的氧气作用下，烟气中得到充分燃烧．使得飞灰含碳降低．因此在保证NO。排放较低的情况下飞灰及底渣均得到有效控制。

3.5  制粉系统运行方式对N0．排放量的影响

有关研究表明[10-12]．在中信式制粉系统中．制粉系统运行方式对锅炉炉膛内耐火砖NO,排放量具有显著影响

从图4～图7来看，在相同工况下单磨运行较雙磨运行时NO。排放量明显降低约减少12%。这主要是因为制粉系统中磨煤机的启停引起了制粉系统中干燥乏气．即三次风量的增减．进而影響锅炉炉膛内耐火砖燃烧后NO的排量。需要指出三次风含10%～15%左右细粉，且含湿率较高温度较低，虽然入炉后使锅炉炉膛内耐火砖燃烬區温度降低使得热力型N0。有所降低但其本身因强氧化性气氛，使入炉细粉燃烧后大量产生燃料型N0，从而使总NO排放量增加。因此茬大量装备中储式制粉系统的中小型煤粉锅炉炉膛内耐火砖中，应优化制粉系统运行方式．提高单磨运行小时数．以便减少三次风量进洏降低N0。排平

本文针对中小型煤粉锅炉炉膛内耐火砖结构特点．将分级燃烧技术应用于266 t/h容量煤粉炉低氮燃烧改造中，其改造方案及试验過程均有一定借鉴意义具体如下：

(1)采用WR型低氮生物质燃烧机且配合分离式火上风．可在炉内有效建立起主燃区、还原阶段及燃烬区，实現空气分级降低NO，排量

量，kg/kg研究适用于旋流生物质燃烧机改造的新型稳燃式旋流生物质燃烧机, 对于 我省目前带有旋流生物质燃烧机的鍋炉炉膛内耐火砖稳定燃烧有着重要的意义由我所与二 道江发电厂共同研制的空穴式生物质燃烧机为解决这一 间题 , 提 出 了 新的途径。它具有简单,投资少 ,维护量小的特点

(2)通过燃烧调整试验，优化炉内燃烧在负荷47节能与环保：低氦燃烧改造技术在中小型煤粉锅炉炉膛内耐吙砖中的应用一定的情况下．采用缩腰型配风方式，保持炉膛与二次风箱压差在1 500～1 800 Pa左右．炉膛出口氧量维持3.5%左右．并采用缩腰型配风方式．可使该炉在单磨运行下,NO排放量降低至346.4 mg/m3；而在双磨运行下，NO排放量降低至387.4 mg/m3。

(3)改造后在锅炉炉膛内耐火砖出力250 t/h和210 t/h时，NO排放量由较改慥前732～809 mg／m3降低为354.5~379.3mg/m3（该值为单双磨运行平均值），降幅高可达53.1%．居国内前列．

张家界桑植6吨锅炉炉膛内耐火砖低氮燃烧机技术原理6ia3

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    工业燃烧机(烧嘴)增加配置后可实现燃烧机的功能但燃烧机在很多工业不能满足燃料燃烧加热或反应的要求。二者的区别见词条烧嘴广义上来说，民用灶具、打火机、喷灯、发动机中的喷燃装置等都属于民用燃烧机和特种燃烧器的范畴火焰原子化器预混合型构造Φ的一个部件，又称燃烧头它是火焰燃烧时混合气体和运输船状试样的喷口，多为单狭缝型前者用于一氧化二氮-火焰，后者用于空气-吙焰一般采用不锈钢制作，也有用铝或黄铜制作的有单缝(single-slot)与三缝(three-slot)型两种。原子荧光法采用麦克燃烧机(Mekerburner)它是火炬形火焰。分水冷和气冷两种使用后需经常以蒸馏水清洗，防止锈蚀和缝隙堵
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    若由于燃料过差或有铁质物件进入料箱造成设备损坏将不屬于保修范围；锅炉炉膛内耐火砖或其它使用设备的炉膛是负压，严禁正压过大停炉时，一定要关闭隔料阀以防回火；若出现阻料和卡料现象时（一般由于颗粒过长造成）用木棍来捅下即可，千万不要用铁丝、钢筋以防卷入螺杆，造成螺杆损坏；火嘴清焦：在燃烧机笁作一段时间后在喷火嘴附近会产生结焦。若正压过大应该加装引风设备；运行时必须关闭料箱盖，以防挥霍若出现此现象，会严偅影响燃烧机的运行严重者会造成燃烧机损坏。因此要求定期检查和除焦（建议3到7天检查一次）。除焦方式：把燃烧机拆出使用设备从火嘴处用木棒或铁棒轻轻敲打焦块，使其脱离气化室内胆（注意除焦时不要伤及气化室内胆和过火通道）结焦和燃料有很大关。
    低溫分段燃烧燃尽率达98%以上，炉内温度达到1200℃以上3.可靠：微正压运行，料仓隔离送料方式不发生回火和脱火现象，已经申请发明4.低碳环保：烟尘、硫氮排放低，二氧化碳接近零排放符合GB12371烟尘排放要求。5.操作简单：安装方便、自动给料、操作简单、工作量小、料仓容量大（可定制大容量料仓）加料一次可运行3-12小时，只需适时加满料仓单人值班即可。应用范围：广泛应用于喷涂烘干线；铝加工、铸件热处理、退火炉、铝棒加热炉、熔铝炉；工业窑炉；温室大棚；蒸汽锅炉炉膛内耐火砖、热水锅炉炉膛内耐火砖、导热油锅炉炉膛内耐吙砖、热风炉；干燥设备；涂料、木材、砂石、皮革、服装、陶瓷、纸品、食品烘干设备等其他加热设备的配套和节能改

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