一、 儲罐內(nèi)部惰性氮氣氮封系統(tǒng)操作應(yīng)用案例什么是氮封？
氮封，顧名思義，就是用氮氣在儲罐內(nèi)部的氣相空間（即液體上方的空間）形成一層隔絕性的保護氣罩，并維持一個恒定的微正壓。它不是一個一次性的動作，而是一套連續(xù)、自動運行的壓力控制系統(tǒng)。
氮封系統(tǒng)或其他惰性氣體保護措施，是保障儲罐安全的重要防線，能夠有效預(yù)防火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。然而，在實際應(yīng)用中，一些企業(yè)，特別是精細(xì)化工領(lǐng)域的企業(yè)，在儲罐氮封系統(tǒng)的設(shè)置和管理方面，還存在著不少亟待解決的問題。在化工廠、油庫的罐區(qū)，矗立著無數(shù)巨大的儲罐，它們儲存著各類揮發(fā)性、易燃性或易氧化的液體。在這些儲罐的內(nèi)部，活躍著一位看不見的“守護神”——氮封系統(tǒng)。它無聲無息，卻是保障儲罐安全、減少產(chǎn)品損耗、防止環(huán)境污染的關(guān)鍵技術(shù)。
011.儲罐內(nèi)部惰性氮氣氮封系統(tǒng)操作應(yīng)用案例氮封系統(tǒng)的重要性
目前儲罐氮封系統(tǒng)存在諸多問題，包括未安裝系統(tǒng)、設(shè)計不當(dāng)、壓力控制不良和未設(shè)置報警裝置等，這些均構(gòu)成安全隱患。首先，一些應(yīng)采用氮封的儲罐卻未配備相應(yīng)的氮封系統(tǒng)。其次，后期增設(shè)的氮封系統(tǒng)往往未經(jīng)專業(yè)設(shè)計，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常使用。此外，氮封系統(tǒng)的壓力控制也是一個突出問題。例如，進儲罐前的氮氣管線缺乏自力式調(diào)節(jié)閥和壓力表，或者壓力表選型過大，僅依靠手動閥門調(diào)節(jié)進氣量，無法有效監(jiān)控氮封壓力。同時，氮封氣源未采用壓力分程控制，或自力式調(diào)節(jié)閥選型不當(dāng)，造成氮封壓力過高或過低，影響系統(tǒng)正常使用。另外，氮氣管線或儲罐上未設(shè)置壓力遠(yuǎn)傳和報警裝置，也使得壓力控制變得困難。此外，氮氣管線上的安全設(shè)施不足，如缺乏止回閥，以及儲罐頂部未設(shè)置緊急泄放人孔或緊急泄放閥等保護措施，都是潛在的安全隱患。最后，由于氮封壓力的不穩(wěn)定或出于節(jié)約成本考慮，有時會將氮氣管線閥門關(guān)閉，導(dǎo)致氮封系統(tǒng)未投用，從而無法發(fā)揮其應(yīng)有的安全保障作用。
國家標(biāo)準(zhǔn)明確了需設(shè)置氮氣保護系統(tǒng)的儲罐類型，確保儲罐的安全儲存。例如，《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)（2018年版）》（GB50160-2008）就明確指出，當(dāng)單罐容積小于或等于5000m3的內(nèi)浮頂儲罐采用易熔材料制作的浮盤時，應(yīng)設(shè)置氮氣保護等安全措施。此外，對于儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐，同樣需要設(shè)置氮氣保護。《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51283-2020）也規(guī)定了氮氣保護的應(yīng)用場景，當(dāng)采用固定頂罐或低壓罐（單罐容積不小于100m3）儲存甲B、乙A類液體時，應(yīng)采用氮氣或惰性氣體密封措施。《石油庫設(shè)計規(guī)范 》（GB 50074-2014）也詳細(xì)列出了需要設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng)的場景。
022.儲罐內(nèi)部惰性氮氣氮封系統(tǒng)操作應(yīng)用案例氮封系統(tǒng)設(shè)置指南
氮封系統(tǒng)的設(shè)計需專業(yè)計算，確保壓力穩(wěn)定并配備必要的監(jiān)控與保護裝置。采用氮封的儲罐通常為常壓或低壓罐，因此確保儲罐氮氣壓力穩(wěn)定至關(guān)重要。在化工標(biāo)準(zhǔn)《氣封的設(shè)置》（HG/T 20570.16-1995）中，明確規(guī)定了氮氣供氣量的計算方法。然而，規(guī)范中提供的補氣量僅為經(jīng)驗值，實際工作中需結(jié)合具體情況進行精確計算，以確定合適的氮氣管徑和氮封閥型號。此外，《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》（SH/T 3007-2014）也給出了氮氣保護儲罐的操作壓力建議，范圍為0.2Kpa至0.5Kpa。
企業(yè)需制定詳細(xì)操作規(guī)程，強化人員培訓(xùn)與設(shè)備檢查，確保氮封系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。為確保氮封系統(tǒng)的持續(xù)有效運行，企業(yè)需采取一系列管理措施。首先，在操作規(guī)程中詳細(xì)制定氮封系統(tǒng)的操作流程和安全規(guī)范，明確壓力控制范圍、報警閾值，以及偏離正常工況時的應(yīng)對措施。同時，對相關(guān)操作人員進行專業(yè)培訓(xùn)，確保他們熟悉并能夠正確執(zhí)行這些規(guī)程。此外，日常巡檢也是的一環(huán)，必須將氮封系統(tǒng)的各項運行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)納入巡檢范圍，確保任何問題都能得到及時發(fā)現(xiàn)和處理。最后，企業(yè)還需定期對呼吸閥、壓力表等關(guān)鍵設(shè)備進行檢查和檢驗。通過這些措施，可以進一步保障氮封系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
為什么是氮氣？
因為氮氣是惰性氣體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。它既不支持燃燒，也不會與儲存的介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用，是理想的“保護神”。
二、儲罐內(nèi)部惰性氮氣氮封系統(tǒng)操作應(yīng)用案例 氮封系統(tǒng)的核心工作原理：動態(tài)平衡
氮封系統(tǒng)的工作原理可以概括為 “呼吸”與“補償” 的動態(tài)平衡過程，其核心組件是氮封閥和呼吸閥。下圖清晰地展示了這一自動控制流程：
這個過程自動進行，無需人工干預(yù)，確保了儲罐在任何工況下都能與外界空氣隔絕。
工作原理：
供氮裝置（見圖1），將設(shè)在罐頂?shù)娜狐c的介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)壓管引入檢測機構(gòu)(7)，介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與與彈簧(8)、預(yù)緊力相平衡。 當(dāng)罐內(nèi)壓力降低至低于供氮裝置壓力設(shè)定點時，平衡破壞，使指揮器閥芯(6)，打開，使閥前氣體經(jīng)減壓閥(5)，節(jié)流閥(4)、進入主閥執(zhí)行機構(gòu)(3)上、下膜室，打開主閥閥芯(2)，向罐內(nèi)充注氮氣；當(dāng)罐內(nèi)壓力升至供氮裝置壓力設(shè)定點，由于預(yù)設(shè)彈簧力，關(guān)閉指揮器閥芯(6)、由于主閥執(zhí)行機構(gòu)中的 彈簧作用，關(guān)閉主閥，停止供氮。
在儲罐上設(shè)置氮封系統(tǒng)裝置，用于維持罐內(nèi)氣相空間壓力。假設(shè)：供氮閥壓力是 1.2KPa（可根據(jù)實際工 況需求選擇壓力設(shè)定點），當(dāng)氣相空間壓力高于 1.4KPa 時，供氮閥關(guān)閉，停止氮氣供應(yīng)；當(dāng)氣相空間壓 力低于 0.8KPa 時，氮封閥開啟，開始補充氮氣。假設(shè)：泄氮閥壓力設(shè)定點是 3KPa（可根據(jù)實際工況需求 選擇壓力設(shè)定點）,當(dāng)氣相空間壓力高于 3KPa 時，泄氮閥開啟，泄放罐內(nèi)壓力至 3KPa 以內(nèi)。氮封系統(tǒng)裝 置主要起保證儲罐在正常運行過程中不吸進空氣，防止形成爆炸性氣體作用。 儲罐氮封系統(tǒng)裝置使用的氮氣純度不宜低于 99.96%，可根據(jù)實際現(xiàn)場工況及用途選擇合適氮封系統(tǒng)裝置。
供氮閥：
指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥，是一種無須外來能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身的壓力變化達(dá)到自動調(diào)節(jié) 和穩(wěn)定閥后壓力為設(shè)定值的節(jié)能型壓力調(diào)節(jié)閥。
該閥壓力設(shè)定在指揮器上實現(xiàn)，方便、快捷，壓力設(shè)定值在運行中也可隨意調(diào)整；控制精度高，可比一般 ZZY 型直接操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥高一倍，適合于控制精度要求高的場合。
泄氮閥：
◇ 一般供氮氣壓力在 3×10^5-10×10^5Pa 之間
◇ 罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導(dǎo)致罐內(nèi)壓力過高或過低時，起到安全作用，在正常情 況下不工作
◇ 泄氮閥安裝在罐頂，口徑一般與進液閥口徑一致
◇ 一般泄氮閥的壓力設(shè)定點略大于供氮閥的壓力設(shè)定點，以免供、泄氮裝置頻繁工作，浪費氮氣、影 響設(shè)備的使用壽命。
◇ 該裝置廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金、電力、輕紡等工業(yè)部門中用作生產(chǎn)過程的自動調(diào)節(jié)。
泄氮裝置（見圖2），該裝置采用內(nèi)反饋結(jié)構(gòu)，介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進入檢測機構(gòu)(2)，介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與預(yù)設(shè)彈簧(3)預(yù)緊力相平 衡。當(dāng)罐內(nèi)壓力升高至高于泄氮裝置壓力設(shè)定點時，平衡被破壞，使閥芯(1)上移，打開閥門，向外界泄放氮氣；當(dāng)罐內(nèi)壓力降至泄氮裝置壓力設(shè)定點，由于預(yù)設(shè)彈簧力作用，關(guān)閉閥門。
三、 儲罐內(nèi)部惰性氮氣氮封系統(tǒng)操作應(yīng)用案例為何要使用氮封？四大核心作用
安全保障（首要目的）
防爆阻燃：對于儲存苯、汽油、丙酮、醇類等易燃易爆液體的儲罐，其揮發(fā)出的氣體與空氣混合后，極易形成爆炸性環(huán)境。氮封系統(tǒng)將空氣（氧氣）隔絕在外，使氣相空間始終處于惰性環(huán)境，從根本上消除了爆炸和火災(zāi)的風(fēng)險。
減少產(chǎn)品損耗（經(jīng)濟效益）
儲罐會因晝夜溫差變化而產(chǎn)生“小呼吸”（靜止儲存損耗），以及因進出料而產(chǎn)生“大呼吸”（工作損耗）。這些呼吸過程會將揮發(fā)的有機物料排入大氣，造成經(jīng)濟損失和環(huán)境污染。氮封系統(tǒng)通過注入氮氣來補償壓力，大大減少了物料的呼吸排放。
保證產(chǎn)品質(zhì)量
對于易氧化的化學(xué)品或原料（如某些食用油、化工中間體），接觸氧氣會導(dǎo)致產(chǎn)品變質(zhì)、聚合或產(chǎn)生雜質(zhì)。氮封系統(tǒng)提供了一個無氧的儲存環(huán)境，有效保證了物料的品質(zhì)穩(wěn)定。
環(huán)境保護
減少揮發(fā)性有機化合物（VOCs）的排放，符合日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求。
四、 儲罐內(nèi)部惰性氮氣氮封系統(tǒng)操作應(yīng)用案例氮封系統(tǒng)的關(guān)鍵組件
一個完整的氮封系統(tǒng)通常包括：
氮封閥（供氮閥）：如上所述，當(dāng)壓力低于設(shè)定值時自動開啟，補充氮氣。
呼吸閥（泄壓閥）：當(dāng)壓力高于設(shè)定值時自動開啟，排出氣體。
阻火器：通常安裝在呼吸閥的出口，防止外部火焰回竄至罐內(nèi)。
壓力變送器/現(xiàn)場壓力表：用于監(jiān)控罐內(nèi)壓力。
供氮管路：提供穩(wěn)定、潔凈且壓力合適的氮氣源。
儲罐內(nèi)部惰性氮氣氮封系統(tǒng)操作應(yīng)用案例
| 序號 | 品 名 | 型 號 及 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)量 |
| 1 | 氮封閥 | 氮封閥ZZYVP-16P DN20 PN16 進口壓力 0.3-0.6 MPA, 出口壓力1 KPA，泄露等級：0 泄露 法蘭尺寸HG/T20592-2009 對角螺絲孔中心距75MM 4個螺絲孔，螺絲孔大小14MM | 臺 | 19 |
| 2 | 泄氮閥 | 泄氮閥ZZVP-16P DN50 PN16起跳壓力2.5KPA 泄露等級：0 泄露，起跳壓力以下零泄漏 法蘭尺寸HG/T20592-2009 對角螺絲孔中心距125MM 4個螺絲孔，螺絲孔大小18MM | 臺 | 19 |
技術(shù)參數(shù)和性能：
閥體：
| 公 稱 通 徑 | DN25、32、40、50、65、80、100mm | |
| 公 稱 壓 力 | PN1.0M Pa JB/T79.1-94、79.2-94等 | |
| 法 蘭 標(biāo) 準(zhǔn) | ||
| 閥 體 材 料 | 鑄鐵（HT200）、鑄鋼（ZG230-450）、鑄不銹鋼（ZG 1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti） | |
| 閥芯材料 | 硬 密 封 | 不銹鋼（1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti） 不銹鋼鑲嵌橡膠圈 |
| 軟 密 封 | ||
| 閥 桿 材 料 | 不銹鋼（1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti） | |
| 流 量 特 性 | ||
| 使 用 溫 度 | ||
執(zhí)行器：
| 壓力設(shè)定范圍(KPa) | 0.4～0.5 5～10 9～14 13～19 18～24 22～28 27～33 36～44 42～51 49～58 56～66 |
| 膜蓋材料 | A3、A4鋼板涂四氟乙烯 |
| 膜片材料 | 丁晴橡膠、乙炳橡膠、氟橡膠、耐油橡膠 |
性能：
| 設(shè)定值偏差±5% | 允許泄露量 | |
| 允許泄露量 | 標(biāo)準(zhǔn)型 | IV級（符合GB/T4312-92標(biāo)準(zhǔn)） |
| 嚴(yán)密型 | VI級（符合GB/T4312-92標(biāo)準(zhǔn)） | |
額定流量系數(shù)、額定行程、性能：
ZZDG供氮裝置：
| 公稱通徑DN | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | ||||||||
| 閥座通徑Dn | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | 12 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 120 | 100 |
| 流量系數(shù)Kv | 0.2 | 0.32 | 0.5 | 0.8 | 1.8 | 2.8 | 4.4 | 6.9 | 11 | 20 | 30 | 48 | 75 | 120 | 190 |
| 額定行程L | 8 | 10 | 14 | 20 | 25 | ||||||||||
ZZDX泄氮裝置：
| 公稱通徑DN | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 |
| 閥座通徑Dn | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 |
| 流量系數(shù)Kv | 6.9 | 11 | 20 | 30 | 48 | 75 | 120 | 190 |
| 額定行程L | 8 | 10 | 14 | 20 | 25 | |||
外形尺寸：
供氮裝置外形尺寸：
| 公稱通徑DN(mm) | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 |
| L | 160 | 180 | 200 | 230 | 290 | 310 | 350 |
| A | 308 | 308 | 308 | 308 | 394 | 394 | 394 |
| H2 | 415 | 415 | 415 | 115 | 415 | 415 | 415 |
| H1 | 60 | 75 | 80 | 85 | 95 | 105 | 120 |
| H | 720 | 730 | 730 | 750 | 790 | 840 | 890 |
泄氮裝置外形尺寸：
| 公稱通徑DN(mm) | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 |
| L | 160 | 180 | 200 | 230 | 290 | 310 | 350 |
| A | 308 | 308 | 308 | 308 | 394 | 394 | 394 |
| H1 | 60 | 75 | 80 | 85 | 95 | 105 | 120 |
| H | 380 | 400 | 420 | 430 | 550 | 560 | 570 |
氮封裝置地面安裝示意圖：
五、儲罐內(nèi)部惰性氮氣氮封系統(tǒng)操作應(yīng)用案例 應(yīng)用場景
氮封系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于：
儲存閃點低于60℃的易燃液體的固定頂儲罐。
儲存易氧化、易聚合或?qū)λ置舾?/strong>的物料的儲罐。
在精細(xì)化工、石油化工、制藥、食品工業(yè)等領(lǐng)域。
儲罐內(nèi)部惰性氮氣氮封系統(tǒng)操作應(yīng)用案例總結(jié)：
儲罐氮封系統(tǒng)，是現(xiàn)代工業(yè)儲運中一項集安全、環(huán)保、節(jié)能于一體的關(guān)鍵技術(shù)。它雖然隱藏在儲罐之后，不為人所見，卻日夜不停地執(zhí)行著至關(guān)重要的守護任務(wù)。對于企業(yè)而言，投資和維護一套可靠的氮封系統(tǒng)，不僅是法規(guī)的強制要求，更是履行安全主體責(zé)任、實現(xiàn)降本增效的明智之舉。
儲罐內(nèi)部惰性氮氣氮封系統(tǒng)操作應(yīng)用案例安裝、維護與調(diào)試
1、安裝
（1） 檢查整機零件是否缺損與松動，對使用有害人體健康的介質(zhì)，必須進行強度、密封、泄漏 與精度測試。
（2） 在安裝前，對管道進行清洗（否則由于焊渣等管道垃圾，損壞閥芯密封面，導(dǎo)致閥門不能 正常工作），閥門入口處要有足夠的直管段，并配有過濾器。閥體與管道的法蘭連接，要 注意同軸度。
（3） 安裝場地應(yīng)考慮到人員與設(shè)備的安全，即便于操作，又有利于拆裝與維修。 （4） 閥門應(yīng)正立垂直安裝在水平管道上，導(dǎo)壓管必須安裝在距離閥出口至少六倍于公稱通徑的 閥后管道上。閥自重較大與有振動的場合，要用支撐架，盡量避免水平安裝。
（5） 介質(zhì)流動方向應(yīng)與閥體上的箭頭指向一致。因微壓閥屬于精密儀表，其中指揮器膜片直接 承受介質(zhì)壓力，若閥門反裝或管道有反沖壓力，則指揮器膜片由于受壓過高導(dǎo)致膜片損壞， 閥門不能工作。閥門應(yīng)在環(huán)境溫度-25～+55℃場所使用。
（6） 為使自控系統(tǒng)失靈或檢修閥門時，仍能連續(xù)生產(chǎn)，應(yīng)設(shè)置旁路閥。
注意：根據(jù)現(xiàn)場安裝經(jīng)驗，氮封閥在安裝時，應(yīng)先與管道過濾器連接。這樣可以有效的避免管道吹掃遺 留下的固體顆粒卡壞閥門內(nèi)部件，而影響正常使用。見下圖過濾器直接連接于供氮閥
（7） 罐頂安裝時，若不具備安裝支撐封系統(tǒng)裝置重量條件的情況下，可不設(shè)計或少設(shè)計安裝 截止閥等輔助型開關(guān)閥門。以減輕罐頂安裝重量。（若安裝條件允許或必須設(shè)有應(yīng)急措施 的工況，請務(wù)必按國家標(biāo)準(zhǔn)管路設(shè)計安裝施工）氮封系統(tǒng)裝置罐頂裝示意圖，見下圖
罐頂安裝方式示意圖
（8） 地面安裝，在不考慮承重的地面安裝方式中，可將管路設(shè)計的更標(biāo)準(zhǔn)化。旁通可在氮封系統(tǒng) 裝置故障時，人工應(yīng)急操作使用。關(guān)閉帶指揮器自力式調(diào)節(jié)閥前后截止閥可方便返廠維修及 更換。地面安裝方式示意圖，見以下
（9） 內(nèi)襯式氮封系統(tǒng)裝置安裝，內(nèi)襯氮封閥屬微壓式壓力調(diào)節(jié)閥，閥前壓力一般控制在 30KPa 左 右，所以主管道應(yīng)設(shè)計一級減壓閥（帶指揮器自力式調(diào)節(jié)閥），一級減壓閥不屬于微壓調(diào)節(jié) 閥，控制壓力一般遠(yuǎn)大于罐內(nèi)壓力，不存在罐內(nèi)壓力倒流現(xiàn)象，故無需閥腔襯氟。以一主多 分的管道布局形式連接各處內(nèi)襯式氮封系統(tǒng)裝置。內(nèi)襯式氮封系統(tǒng)裝置安裝方式示意圖，見以下
內(nèi)襯式氮封系統(tǒng)裝置安裝方式示意圖
2、儲罐內(nèi)部惰性氮氣氮封系統(tǒng)操作應(yīng)用案例 維護：
（1） 清洗閥門：對清洗一般介質(zhì)，只要用水洗凈就可以。但對清洗有害健康的介質(zhì)，首先要了 解其性質(zhì)，在選用相應(yīng)的清洗辦法。
（2） 閥門的拆卸：將外露表面生銹的零件先除銹，但在除銹前，要保護好閥座、閥芯、閥桿與 推桿等精密零件的加工表面。拆裝閥座時應(yīng)使用專用工具。
（3） 閥芯、閥座：二密封面有較小的銹斑與磨損，可用機械加工的方法進行修理，如損壞嚴(yán)重 必須換新。但不管修理或更換后的硬密封面，都必須進行研磨。
（4） 閥桿：表面損壞，必須換新。
（5） 壓縮彈簧：如有裂紋等影響強度的缺陷，必須換新。
（6） 易損零件：填料、密封墊片與 O 型圈，每次檢修時，全部換新。膜片必須檢查是否有預(yù) 示將來可能發(fā)生裂紋、老化與腐蝕等痕跡，根據(jù)檢驗結(jié)果，決定是否更換，但膜片使用期 一般最多 2～3 年。
（7） 閥門組裝要注意對中，螺栓要在對角線上擰緊，滑動部分要加潤滑油。組裝后應(yīng)按產(chǎn)品出 廠測試項目與方法調(diào)試，并在這期間，可更準(zhǔn)確地調(diào)整填料壓緊力與閥芯關(guān)閉位置。
3、 儲罐內(nèi)部惰性氮氣氮封系統(tǒng)操作應(yīng)用案例調(diào)試
所需要壓力值是通過對指揮器頂部的調(diào)節(jié)螺母的操作而得到調(diào)整，打開頂部的防塵蓋，用扳手 調(diào)整調(diào)節(jié)螺母。順時針方向旋轉(zhuǎn)使壓力增大，逆時針旋轉(zhuǎn)則壓力減小。安裝在壓力調(diào)節(jié)閥后的壓力 表，可使工作人員借以觀察調(diào)整后的壓力給定值。
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