粉煤加压气化工艺管道施工方案培训资料.docx
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粉煤加压气化工艺管道施工方案培训资料
粉煤加压气化工艺管道施工方案培训资料
-----------------------作者:
-----------------------日期:
内蒙古华星新能源有限公司
40亿m³/年煤制天然气项目
气化标段
工艺管道施工方案
编制:
审核:
批准:
HSE会签:
中国化学工程第十四建设有限公司
2015年3月7日
第一章工程概况
1.1工程施工概况
1.1.1内蒙古华星新能源有限公司40亿m³/年煤制天然气项目,气化标段包括加压气化、变换冷却、除氧站、气化排渣、煤锁气压缩、煤气水分离、酚氨回收、气化循环水等单元工程。
本方案为气化装置工艺管道施工方案,主要描述管道的预制及安装作业程序,用以指导现场安装施工,确保安全、优质、快速完成工艺安装工作。
1.1.2工程特点:
(1)工艺管道预制、安装工作量较大,材质有20#、L245、L245NB、20G、OCr18Ni9、15GrMo、15GrMoG等多种材质,施工工艺较为复杂,施工具有一定难度;
(2)工艺系统有粗煤气、煤气水、燃料气等工艺介质,多数介质存在潜在危险性,易燃、易爆、有毒介质多,管道条件复杂,防泄漏要求高;
(3)内蒙地区冬季时间较长,冬季气温低,冬季施工难度大;
(4)施工工期紧,立体交叉作业多,因此对安全管理工作提出更高的要求。
1.1.3气化装置各单元工程工艺管道主要工程量(具体以设计提供为准):
序号
单元工程(单套)
工作量
单位
备注
1
加压气化
80000
DIN
2
变换冷却
22000
DIN
3
除氧站
5500
DIN
4
气化排渣
2000
DIN
5
煤锁气压缩
28000
DIN
6
煤气水分离
186000
DIN
7
酚氨回收
55000
DIN
合计
378500
DIN
1.2编制依据
1.2.1施工图纸及相关技术文件
1.2.2施工及验收规范标准
(1)GB50235-2010《工业金属管道工程施工规范》
(2)GB50236-2011《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》
(3)GB/T20801-2006《压力管道规范工业管道》
(4)GB50184-2011《工业金属管道工程施工质量验收规范》
(5)HG20202-2000《脱脂工程施工及验收规范》
(6)HG/T21629-1999《管架标准图》
(7)SH3501-2011《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》
(8)SH3503-2007《石油化工建设工程项目交工技术文件规定》
(9)GB50484-2008《石油化工建设工程施工安全技术规范》
(10)TSGD0001-2009《压力管道安全技术监察规程-工业管道》
(11)JGJ46-2005《施工现场临时用电安全技术规范》
(12)JGJ80-91《建筑施工高处作业安全技术规范》
1.2.3施工组织设计及现场实际情况
第二章管道施工工艺流程
第三章施工准备
3.1预制场地准备
结合施工条件要求,需在施工现场设置集中预制场地,其包括预制厂棚、临时仓库、材料堆场、预制半成品堆场、废料堆场、工具房、焊条存放烘烤房等。
根据现场实际情况,选择施工区域附近闲置的场地作为集中预制场地。
由于场地都是较为松散的沙土,根据现场实际情况,需要对预制场地进行硬化处理。
首先平整场地,其次在场地上铺垫15cm厚碎砾石,然后进行碾压密实,最后对预制场地铺设不小于10cm厚的混凝土封面进行硬化处理。
在预制场周围用彩钢瓦设置1.5m高的围墙,并在预制场内用彩钢瓦及型钢搭设预制厂棚和临时仓库。
3.2技术准备
3.2.1施工管道、焊接等有关专业技术人员会同设计、业主代表及监理进行图纸会审,会审时做好图纸会审记录,把图纸会审中提出的问题解决在开工之前。
3.2.2施工前由技术人员编制管道安装、管道焊接技术措施和管道安装的质量检验计划,上报业主及监理审批。
3.3.3对本标段中所有的管道按设计单位提供的图纸进行施工。
3.3.4焊接工艺评定、焊工培训、焊工考试
(1)对于管道使用的所有材质,施焊前必须进行焊接工艺试验与评定。
试验与评定工作按GB50236-2011《现场设备、工业管道焊接工程及验收规范》中的有关规定执行。
工艺评定应经现场监理及甲方认可批准。
(2)对于参加本工程管道焊接的焊工,施工前需进行有针对性的培训、考试,合格后才允许参加施焊。
3.3.5压力管道安装报审
(1)管道安装前,根据施工合同规定,由总包项目经理部向当地压力管道安全监察部门和压力管道检验单位递交压力管道安装申请报告及监检申请,经批准后我单位才可施工。
(2)向公司质量部门报批包括经批准的监检申请报告(复印件)、各专业质控工程师的资格情况、施工现场施工设备及施工文件准备情况,经批准后准予施工,并存档备查。
3.3.6由技术人员对施工班组进行现场施工技术交底,交清工程内容、工程量、施工方案、关键技术、特殊工艺要求、安全措施、质量标准、工序交接要求及其它注意事项。
3.3机具准备
按施工一览表计划、结合本公司设备管理各项规定,保证进场设备数量、规格、完好率100%。
3.4材料的检验与管理
3.4.1一般规定
(1)所有材料必须符合设计文件的要求,必须具有制造厂的质量证明书,使用前应对质量证明文件进行审查,并与实物核对,报监理工程师批准后方可使用。
(2)对于设计文件上有特殊要求的材料,如要求进行无损检测、晶间腐蚀试验、超声波检验、固熔处理、稳定化处理的材料,必须提供相应的检测报告和合格证书。
(3)工程中使用的相同规格相同材质的材料标准牌号有可能不同,若到货管子、管件的标识与所提材料计划或质量证明文件不符,不得使用。
(4)凡按规定作抽样检查或检验的样品中,若有一件不合格,必须按原规定数加倍抽检,若仍有不合格,则该批管道组成件不得使用。
(5)管道组成件应分区存放,不锈钢管道组成件不得与非合金钢、低合金钢接触。
3.4.2管子检验
(1)内外表面不得有裂纹、折叠、发纹、扎批、离层、结疤等缺陷,不得有裂纹、重皮等缺陷。
(2)锈蚀、凹陷、刮痕及其他机械损伤的深度不应超过产品标准允许的厚度负偏差。
(3)有符合产品规定的标识,进入现场的合格材料应涂刷标识,并做好移植。
3.4.3阀门检验
(1)合金钢阀门安装前,应按设计文件中的“阀门规格书”,对阀门的阀体、密封面及有特殊要求的垫片和填料的材质进行抽检,每批至少一件;合金钢阀门的阀体应逐个进行光谱分析。
内件材质是合金钢的阀门其内件材质应进行光谱分析抽查,每批(同制造厂、同规格、同型号、同时到货)抽查数量不得少于1只。
(2)阀门表面不得有裂纹、氧化皮、粘砂、疏松等影响强度的缺陷。
(3)下列管道的阀门要逐个进行壳体压力试验和密封性试验。
不合格者,不得使用。
①输送剧毒流体、有毒流体、可燃流体管道的阀门;
②输送设计压力大于1MPa或设计压力小于等于1MPa且设计温度小于-29℃或大于186℃的非可燃流体、无毒流体管道的阀门;
③输送设计压力小于等于1MPa且设计温度为-29℃-186℃非可燃流体、无毒流体管道的阀门,应从每批中抽查10%,且不得少于1个进行壳体试验密封性试验,当不合格时应加倍抽查,仍不合格时,该批阀门不得使用;
(4)阀门的壳体试验压力不得小于公称压力的1.5倍,试验时间不得少于5min,以壳体无渗漏为合格,密封试验宜以公称压力进行,以阀瓣密封面不漏为合格;
(5)试验合格的阀门应及时排尽内部积水,并吹干。
除需要脱脂的阀门外,密封面上应涂防锈油,关闭阀门,关闭阀门,封闭出入口,做出明显标记;
(6)公称压力小于1MPa,且公称压力大于或等于600mm的闸阀,可不单独进行壳体压力试验和闸板密封试验,壳体试验应在系统试压时按管道系统试验压力进行试验,闸板密封性试验可采用色印等方法进行检验,接合面上的色印应连续;
(7)安全阀应按设计文件规定的开启压力进行调试,调试压力应稳定,每个安全阀启闭试验不得少于3次;
(8)检验、试验合格的阀门,应作出标识,并填写阀门试验记录。
3.4.4其他管道组成件检验
(1)管件的表面不得有裂纹,外观应光滑、无氧化皮、焊接管件的焊缝应成型良好,不得有裂纹、未熔合、未焊透、咬边等缺陷。
(2)大口径不锈钢和合金钢管道及管件的外观尺寸检查以及厚壁管道的管口椭圆度非常关键,现场对口时无法矫正,因此应严格按照国家规范检查,不合格要及时退货。
(3)合金钢材质的管道及组成件(法兰、弯头、管件)必须进行100%光谱分析;合金钢螺栓、螺母应进行快速光谱分析抽查,每批(同制造厂、同规格、同型号、同时到货)抽查数量不得少于1只,若有不合格,须加倍检查,若有不合格则应逐只检查。
3.4.5焊接材料的检验及管理
(1)检查焊接材料采用的标准、牌号和规格是否符合设计文件的要求;
(2)对于封闭包装的焊条,应按同牌号、同规格盒数的2%进行检查,而简易包装的焊条应逐盒检查,应无受潮、锈蚀药皮剥落等缺陷。
(3)焊接材料必须具有质量证明书或产品合格证,自检合格后报监理方。
(4)设立专门的焊材库,焊材库内配置除湿机和加温设备并进行干湿度监控和记录。
现场焊条库内温度不小于5℃,相对湿度应小于60%;
(5)焊接材料进行统一采购和发放管理,我公司领用焊条由焊工本人凭技术员签发的焊条领用卡到焊条库发料;建立烘干和发放、回收记录。
焊条烘干温度及烘干时间应符合焊条使用说明的要求。
(6)按规定温度烘干后,焊条应存放于恒温箱内备用;从恒温箱内取出后应放在焊条保温筒内且不得超过4h,否则必须重新烘干后方可使用,焊条重复烘干次数不宜超过两次。
烘烤温度及时间如下表
母材材质
焊条
烘烤温度
烘烤时间
恒温温度
Q235B/L245/20#/20G
J427
350~400℃
1h
150℃
304
A102
250~300℃
1h
150℃
316
A202
250~300℃
1h
150℃
15CrMo/15CrMoG
R307
350~400℃
1h
150℃
(7)施焊人员下班前,必须将未用完的焊条连同焊条筒一并退回焊材库,保管员应将其分别摆放、烘烤,下次使用时优先领用。
3.4.6材料的保管及标识
(1)经检验合格的管材、阀门、管件、紧固件应按现场平面布置进行摆放、分开;
(2)材料的标示应易于追溯材料的材质、批号、用途等特性,并易于识别、保存和移植,标示应有唯一性,以便于对材料或施工的质量及检验实验状态实现追溯。
(3)标识应清晰、牢固,标识位置不能掩盖其他标识,碳钢、低合金钢等材料的涂色、喷码等标识,应在除锈、刷完底漆后进行。
(4)材料标识在库房或场内存放时,要求实体标识与质量证明文件上的相符,主要以区域标识和挂标签牌为主,标识包括材质、货号、标准、炉批号等,可保持原标识。
(5)安装之前不得将管材、管件与阀门开口端的盖帽拆除,以免进入杂物,阀门试压合格后,应排尽积水,并及时盖上盖帽;
(6)气化装置工艺管道材料种类多、数量大、材质多,施工周期长,标识工作相当重要,并要采用通长标识,一般进行色标如下(具体色标以总包单位下发的现场防腐涂漆文件规定为准):
材料类别
材料
材料标记
区别颜色
碳钢
20GB/T8163
20
-
碳钢
20GB3087
20
天蓝色
碳钢
20GB9949
20
白色+黑色
碳钢
20GGB5310
20G
深绿色
直缝焊管
L245GB/T9711.1
L245
黄色
直缝焊管或螺旋缝焊管
L245NBGB/T9711.2
L245NB
深蓝色
Cr-Mo钢
15CrMoGB5310
15CrMo
橙色
Cr-Mo钢
15CrMoGGB9948
15CrMoG
红色+绿色
SS304
0Cr18Ni9
304
-
SS316
OCr17Ni12Mo2
316
绿色
注:
管件、法兰中就材料标识中未明确的(如Q235B、A105)用文字进行标识界定
3.4.7材料的发放与回收
(1)现场材料的发放,做到用多少,领多少,如用不完的要及时退库;
(2)材料管理人员要认真做好材料的入库、发放、退库等各项台帐,经常进行已完工程量,未完工程的库存量盘点,以保证施工的需要。
所有材料经检验合格后及时入库并挂牌标识,不合格品不得入库,原则上作出书面说明告之相关方处理;
(3)凡施工剩余材料必须及时组织退料,是现场材料管理的最终环节,包括班组退料和现场退料;
(4)班组退料应执行谁使用谁退料,谁发的谁收回办法。
班组完成施工任务后,剩余材料必须及时退库,并办理退料手续。
第四章施工方法
4.1管道预制
4.1.1施工管段图的准备
(1)施工前管道预制工程师应熟悉图纸,对整个装置的管道配置应十分清晰,熟记在胸。
了解现场的土建构件及钢结构条件,设备的到场计划,制造质量及就位情况对管道的单线图进行分析,综合各种因素对单线图进行适当分段预制。
(2)单线图的预制管段划分应以减少高空焊口及现场焊口为原则。
预制管段图的焊口在完成后应及时标明焊工号及拍片合格号。
(3)材料的组织、领料及发放:
按照施工预算进行领取,各管段预制小组依据管段图中材料数量分批限额领料,妥善保管,按各种材料要求合理存放。
4.1.2管道切割下料
(1)对于现场作业,下料前应核对管子的标记,确认无误后方可开始切割下料工作,做到用料正确、尺寸准确。
切割完成后做好标记的移植。
(2)碳钢管采用机械切割(大口径钢管可用火焰切割);不锈钢管亦可采用等离子切割,如用等离子切割,切割后需用砂轮机修磨。
合金钢管道采用机械方法。
当采用火焰切割时,应清楚熔渣、氧化皮,并打磨出去影响焊接质量的淬硬层,且不得有裂纹、分层和夹渣等缺陷,坡口加工采用专用的坡口加攻击。
(3)管子切口端表面须平整、无裂纹、重皮、毛刺、凹凸、缩口、熔渣、氧化物、铁屑等,切口端面倾斜偏差不大于管子外径的1%,且不超过3mm。
4.1.3管段预制
(1)管道预制应考虑运输和安装的方便,尽可能加大预制深度减少固定口的焊接;
(2)预制完毕的管段,应将内部清理干净,及时封闭管口,保持管内清洁;
(3)因管道均为空中组对,且多与设备相连,为保证安装的准确性,在组装前应进行现场实测检查总体尺寸和局部尺寸,确定预制深度,留出合适的固定口焊接位置;
(4)管段组对
①管段组对工艺流程如下:
检查管子对口接头尺寸→清扫管道→配管→第一次管道调直→找对口间隙尺寸→对口错口找平→第二次管道找直→点焊
②采用人工组对的方法.组对时应将坡口表面及坡口边缘内外侧10毫米以上范围内的油漆、污垢、锈及毛刺清除干净。
点固焊及固定卡具的焊接,其焊条的选用及工艺措施应与正式焊接一致。
③管道对接焊口的组对应做到内壁齐平,内壁错边量不宜超过壁厚的10%,且不大于2mm。
④管子对口时应在距接口中心200mm处测量平直度(如下图),当管子公称直径小于100mm时,允许偏差为1mm;当管子公称直径大于或等于100mm时,允许偏差为2mm。
但全长允许偏差均为10mm。
(5)管道组对坡口型式见下表
(6)预制管段的组合尺寸允许偏差见下表(GB50235):
项目
允许偏差(mm)
自由管段
封闭管段
长度允许偏差
±10
±1.5
法兰面与管子中心垂直度
DN<100
0.5
0.5
100≤DN≤300
1.0
1.0
DN>300
2.0
2.0
法兰螺栓孔对称水平度
±1.6
±1.6
4.1.4法兰与管子组焊
(1)平焊法兰:
将法兰套入管端,使管口进入法兰密封面以内1.5倍管壁厚度,并在法兰圆周上均匀地分出四点。
(2)对焊法兰:
采用对焊与管道进行连接,法兰颈与管道中心以同一同心线焊接,螺栓孔要跨中安装。
焊接同管道焊接。
法兰找正方法和螺孔对位同平焊法兰。
①首先在圆周上方点将法兰管子点焊住,然后用90°角尺沿上下方向校正法兰位置,使其密封面垂直于管子中心线,见下图。
②再在其下方点焊接二点,用90°角尺沿左右方向校正法兰位置,合格后再焊左右第三、四点。
③经过两次检查表明点焊合格后,方可进行法兰和管子间的焊接,焊完后应将管内外焊缝清扫干净,并不得在法兰密封面上留下任何杂物。
4.1.5氧气管道预制
壁厚相同的管道组成件组对时,应使内壁平齐,其错边量不超过壁厚的10%,且不大于1mm。
壁厚不同的管道组成件组对,当管道的内壁错边量超过上述规定或外壁错边量大于3mm时,应按下图要求进行加工、组对。
4.1.6支架制作
(1)所有支、吊架均应在现场制作,对于在现场无法加工的支架,将进行外加工;
(2)因装置内的管架型号较多,所以在支架预制时,其型式、材质、加工尺寸及焊接要严格按图纸要求,认真核对,按图纸要求正确安装其位置;
(3)每个支架焊缝都要进行外观检查,不得有漏焊、欠焊、咬肉等缺陷。
制作完成的管架应作好标记,以便现场安装;
(4)现场制作后的管架形式和要求符合图纸要求;外行成型良好,切口光滑,飞溅和毛边清理干净。
4.2焊接
本装置工艺管道材质有Q235B、20#、20G、304、316、15CrMo等,其焊接工艺应严格执行PQR规定进行,焊接材料选用见下表所示。
焊接材料选用一览表:
母材材质
焊丝(GTAW)
焊条(SMAW)
备注
Q235B/L245/20#/20G
ER49-1
J427
304
ER308
E308-16
316
ER316
E316-16
15CrMo/15CrMoG
ER55-B2
E5515-B2
4.2.1焊接环境控制
(1)焊接环境温度低于下列要求时,应采取提高焊接环境温度措施。
①非合金钢焊接-20℃
②低合金钢焊接-10℃
③奥氏体不锈钢焊接-5℃
④其他合金钢焊接0℃
(2)管道施焊时,焊接环境条件不能满足下述条件时,应采取防护措施(制作可移动式小型焊接防护棚等),方可施焊。
①风速:
氩弧焊<2m/s,手工电弧焊<8m/s;
②施焊电弧1米范围内的相对湿度:
≤90%;
4.2.2焊接方法
yeee为保证施工焊接质量,对现场所有管道焊接方式均采用氩电联焊;
4.2.3焊接人员及机具要求
(1)承担本工程管道焊接的焊工正式施焊前应取得相应焊接资格证书,参加由有关人员组织的现场焊工考试并获得认可。
(2)要求焊接作业人员掌握焊接方法、程序技术要求和质量控制标准,并在焊接施焊过程中,按照焊接方法和焊接位置要求,对焊工实施持证施焊管理。
(3)焊接设备准备充分,能够满足工程施工高峰期的需要。
并应利用施工准备阶段对所有焊接设备进行检查调试,确保性能、状况良好,电流、电压和流量等的计量仪表完好,有效期内并经检定合格。
4.2.4焊接要求
(1)管道焊接应严格按PQR进行;
(2)管道施焊前,组织施焊人员进行详细的施焊施工技术交底;
(3)管道施焊前,应对管口组对质量进行检查确认;
①压力管道组对焊口的坡口型式和尺寸要求按PQR执行
②管道焊口组对做到内壁平齐,错边量不超过壁厚的10%,且≤2mm
③焊接坡口经砂轮打磨,坡口整齐光洁,坡口表面的油污、锈蚀和坡口两侧各10-15mm范围内的氧化层清理干净,清理范围内无裂纹、夹层等缺陷。
④凡是用于不锈钢打磨的砂轮机必须专用,作好颜色标记,以便与碳钢砂轮机分开。
(4)管口组对点焊质量经检验合格后,方可进行正式焊接;
(5)氩弧焊打底焊接后,及时进行打底焊缝的检查,确认打底焊缝合格后方可进行次层焊缝的焊接,以防产生打底焊接缺陷;
(6)压力管道焊接时,严禁在被焊工件表面引燃电弧、试验电流;施焊过程中,电弧长度应尽量小,注意接头和收弧的质量,收弧时将溶池填满,多层焊的焊接接头错开;
(7)合金钢管道的焊接要求
①根据设计文件及规范GB50236-2011相关规定,对合金钢15CrMo材质要求焊前预热及热处理,工艺条件如下:
(采用电加热板加热)
材质
焊前预热
焊后热处理
15CrMo
壁厚(mm)
温度(℃)
壁厚(mm)
温度(℃)
≥10mm
150~250
>10
650~700
②焊前预热的加热范围,应以焊缝中心为基准,每侧不小于焊件厚度的3倍,焊后热处理的加热范围,每侧不小于焊件宽度的3倍,加热带以外部分进行保温;
③因焊后不能及时进行热处理工作,后热温度为200~300℃,并进行保温缓冷,其加热范围应与焊后热处理要求相同;
④热处理过程中对400℃以下不控制,当温度升至400℃以上时,加热速率不应大于(205*25/δ)℃/h,且不得大于330℃/h,恒温时间每毫米壁厚恒温时间3分钟,且不少于30min;
⑤恒温后冷确速率(60*25/δ)℃/h,且不得大于260℃/h,400℃以下可自然冷却;
⑥热处理后应测量焊缝及热影响区的硬度值,其硬度值不宜大于母材硬度的125%,检验数量不少于热处理焊口总数的10%;
⑦热处理在无损检测合格后进行;
(8)不锈钢管道焊接要求
①保证管口背面焊接成型质量,不锈钢管道焊接全部采用氩电联焊打底,打底焊接时,管道内必须充氩气保护;
②管道焊接时采用整体充氩,充氩时管子两端进行封堵,焊口处用胶布密封;
③充氩时,将管口内部的空气置换干净,待坡口处有氩气均匀流出时方可进行焊接;
④奥氏体不锈钢管道焊接过程中,应尽量减少横向摆动,焊道不宜过宽,焊接连续一次完成,不得中断;
⑤不锈钢管道焊接完毕及时对焊缝表面溶渣、飞溅物清除干净,并作好焊缝表面酸洗钝化处理,酸洗钝化后的管道达到焊缝表面光亮;
(9)对工夹具的要求
①管子组对一般使用组对卡具,若使用需焊接在管子上的组对卡具时,卡具与管子接触部分的材质应与管材成分相同或同一类别号。
工卡具焊接(焊材和工艺)与正式焊接相同(手工焊)
②卡具的拆除应用砂轮,不得用敲打、掰扭的方法。
拆除工夹具不应损伤母材,焊疤应打磨修整。
4.2.5焊接
(1)起弧时,氩弧焊把应提前送气,不允许在焊件上引弧。
熄弧时焊工应先切断电流,保持接头处于气体保护之下。
(2)焊接过程中,焊丝熔化端应始终处于氩气的保护之下。
熄弧后,焊丝不得立即暴露在大气中,应在焊缝脱离保护时取出。
焊接时管内应提前充氩气,排净空气,并保持微弱正压和呈现流动状态。
氩气纯度应不小于99.96%。
(3)焊接过程中若发生夹钨现象,应立即停止焊接,更换或修磨钨极,并将缺陷磨掉。
(4)根部氩弧焊打底完成后,对内壁进行外观检查,要成型匀称,不得有未焊透、超标焊瘤等表面缺陷。
(5)管道焊接完成后,及时清理和检查焊缝表面;
4.2.6焊接检验
(1)焊接完毕后,应进行外观检查:
①焊缝表面不得低于管道表面,焊缝余高△h:
对于100%射线检测焊接接头,△h≤1+0.1b1(b1为焊接接头组对后坡口的最大宽度mm)且不大于2mm,其余的焊接接头,△h≤1+0.2b1且不大于3mm。
②焊缝表面不允许有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、飞溅存在。
③设计温度低于-29℃的管道,不锈钢和淬硬倾向较大的合金钢管道焊缝表面,不得有咬边现象。
其他材质管道焊缝咬边深度应不应大于0.5mm,连续
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