科研楼消防监控系统设计.docx
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科研楼消防监控系统设计
第一章绪论
1.1设计课题的背景
火灾是现代社会危害较大,发生较频繁的灾害,据近年统计资料显示,我国几乎每年都会发生群死群伤火灾事故。
近年来,我国高等院校科研楼频发火灾,所带来的损失巨大,其中不仅有众多实验室及设备仪器,还包括许多珍贵资料,其经济损失无法估量。
2007年3月28日,兰州理工大学一实验室发生火灾并引发爆炸;2008年3月13日,东南大学四牌楼校区动力楼因电线短路发生特大火灾;2008年11月26日,中国农业大学食品科学与营养工程学院大楼顶层一个简易的实验室因酒精洒落起火。
尽管相比生活区火灾,科研场所发生火灾的频率相对较低,但是危害却非常大。
因此,科研楼消防工作显得尤为重要。
随着我国现代化建设的迅速发展及消防工作的不断加强,高层建筑、大规模的公共建筑日益增多,对防火、灭火的要求也越来越高,火灾自动报警系统作为一种火灾预报警系统,在防火中扮演着愈来愈重要的角色,产品的生产和应用都得到了较大发展。
根据《中华人民共和国消防法》、GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》和GB50045-95《高层民用建筑防火规范》等法规要求,国家、省、市消防系统对火灾自动报警系统的应用作了统一要求和详细规定,使其成为预防火灾发生的有力保障措施之一。
1.2设计的目的及意义
本设计目的在于采用现代消防监控系统对本校的一号科研楼进行火灾监控。
当探测器发现火灾时,立即报告给火灾报警控制器,从而利用联动控制控制联动设备动作,使得人们迅速发现火灾,进行人员疏散,并且自动喷水系统自动开启进行喷淋灭火,从而实现减少人员伤亡和财产损失的目的。
随着我国科学技术的发展及消防事业的发展,特别是计算机和现代通讯技术的引入,使得消防设施的自动化、智能化水平不断提高,满足了不同层次消防工作的需要,做到了火情早发现、早预防,努力将火灾消灭在萌芽状态。
因此,在科研楼中安装消防监控系统具有重要的意义。
1.3火灾探测器
简介
它是消防火灾自动报警系统中,对现场进行探查,发现火灾的设备.火灾探测器是系统的“感觉器官”,它的作用是监视环境中有没有火灾的发生。
一旦有了火情,就将火灾的特征物理量,如温度、烟雾、气体和辐射光强等转换成电信号,并立即动作向火灾报警控制器发送报警信号。
图1-1
简要分类
1.按对现场的信息采集类型分为:
感烟探测器,感温探测器,火焰探测器,特殊气体探测器.
2.按设备对现场信息采集原理分为:
离子型探测器,光电型探测器,线性探测器.
3.按设备在现场的安装方式分为:
点式探测器,缆式探测器,红外光束探测器.
4.按探测器与控制器的接线方式分:
总线制,多线制;其中总线制又分编码的和非编码的;而编码的又分电子编码和拨码开关编码,拨码开关编码的又叫拨码编码,它又分为:
二进制编码,三进制编码
感烟火灾探测器
感烟火灾探测器是一种响应燃烧或热解产生的固体或液体微粒的火灾探测器,是使用量最大的一种火灾探测器。
因为它能探测物质燃烧初期所产生的气溶胶或烟雾粒子浓度,因此,有的国家称感烟火灾探测器为“早期发现”探测器。
常见的感烟火灾探测器有离子型、光电型等几种。
离子感烟探测器由内外两个电离室为主构成。
外电离室(即检测室)有孔与外界相通,烟雾可以从该孔进入传感器内;内电离室(即补偿室)是密封的,烟雾不会进入。
火灾发生时,烟雾粒子窜进外电离室,干扰了带电粒子的正常运行,使电流、电压有所改变,破坏了内外电离室之间的平衡,探测器就会产生感应而发出报警信号。
光电感烟探测器内部有一个发光元件和一个光敏元件,平常由发光元件发出的光,通过透镜射到光敏元件上,电路维持正常,如有烟雾从中阻隔,到达光敏元件上的光就会显著减弱,于是光敏元件就把光强的变化转换成电流的变化,通过放大电路发出报警信号。
吸气式感烟探测器
吸气式感烟探测器一改传统感烟探测器等待烟雾飘散到探测器被动进行探测的方式,而是采用新的理念,即主动对空气进行采样探测,当保护区内的空气样品被吸气式感烟探测器内部的吸气泵吸入采样管道,送到探测器进行分析,如果发现烟雾颗粒,即发出报警。
优点
无论那家生产的探测器,都可以探测到火灾的发生,并且有比较高的灵敏度。
在安装中都比较简单。
缺点
各家生产的设备不可通用,独立感烟火灾探测器
感烟火灾探测器是一种响应燃烧或热解产生的固体或液体微粒的火灾探测器,是使用量最大的一种火灾探测器。
因为它能探测物质燃烧初期所产生的气溶胶或烟雾粒子浓度,因此,有的国家称感烟火灾探测器为“早期发现”探测器。
常见的感烟火灾探测器有离子型、光电型等几种。
离子感烟探测器由内外两个电离室为主构成。
外电离室(即检测室)有孔与外界相通,烟雾可以从该孔进入传感器内;内电离室(即补偿室)是密封的,烟雾不会进入。
火灾发生时,烟雾粒子窜进外电离室,干扰了带电粒子的正常运行,使电流、电压有所改变,破坏了内外电离室之间的平衡,探测器就会产生感应而发出报警信号。
光电感烟探测器内部有一个发光元件和一个光敏元件,平常由发光元件发出的光,通过透镜射到光敏元件上,电路维持正常,如有烟雾从中阻隔,到达光敏元件上的光就会显著减弱,于是光敏元件就把光强的变化转换成电流的变化,通过放大电路发出报警信号。
编辑本段<吸气式感烟探测器>
吸气式感烟探测器一改传统感烟探测器等待烟雾飘散到探测器被动进行探测的方式,而是采用新的理念,即主动对空气进行采样探测,当保护区内的空气样品被吸气式感烟探测器内部的吸气泵吸入采样管道,送到探测器进行分析,如果发现烟雾颗粒,即发出报警。
编辑本段优点
无论那家生产的探测器,都可以探测到火灾的发生,并且有比较高的灵敏度。
在安装中都比较简单。
编辑本段缺点
各家生产的设备不可通用,独立为正,不但不可彼此互相代替。
而且不可以互相通讯。
编辑本段探测器构造
敏感元件:
敏感元件作为火灾探测器构造的一部分可将火灾燃烧的特征物理量转换成电信号。
电路:
将敏感元件转换所得的电信号进行放大并处理成火灾报警控制器所需的信号。
1.转换电路
它将敏感元件输出的电信号变换成具有一定幅值并符合火灾报警控制器要求的报警信号。
它通常包括匹配电路、放大电路和阈值电路。
具体电路组成形式取决于报警系统所采用的信号种类,如电压或电流阶跃信号、脉冲信号、载频信号和数码信号等。
2.抗干扰电路
由于外界环境条件,如温度、风速、强电磁场、人工光等因素,会对不同类型的探测器正常工作受到影响,或者造成假信号使探测器误报。
因此,探测器要配置抗干扰电路来提高它的可靠性。
常用的有滤波器、延时电路、积分电路、补偿电路等。
3.保护电路
用来监视探测器和传输线路的故障。
检查试验自身电路和元件、部件是否完好,监视探测器工作是否正常;检查传输线路是否正常(如探测器与火灾报警控制器之间连接导线是否通)。
它由监视电路和检查电路组成。
4.指示电路
用以指示探测器是否动作。
探测器动作后,自身应给出显示信号。
这种自身动作显示通常在探测器上设置动作信号灯,称作确认灯。
5.接口电路
用以完成火灾探测器和火灾报警控制器问的电气连接,信号的输入和输出,保护探测器不致因安装错误而损坏等作用。
为正,不但不可彼此互相代替。
而且不可以互相通讯。
1.4消防监控系统的火灾自动报警系统原理图
火灾自动报警系统是由触发装置、火灾报警装置、火灾警报装置以及具有其它辅助功能装置组成的,它具有能在火灾初期,将燃烧产生的烟雾、热量、火焰等物理量,通过火灾探测器变成电信号,传输到火灾报警控制器,并同时显示出火灾发生的部位、时间等,使人们能够及时发现火灾,并及时采取有效措施,扑灭初期火灾,最大限度的减少因火灾造成的生命和财产的损失,是人们同火灾做斗争的有力工具。
火灾自动报警系统原理图在网上并不多见,下图就是国内常见的树形布线火灾自动报警系统原理图:
图1-2
第二章系统总体方案设计
2.1消防监控系统的初步设计
消防监控系统选用海湾公司GSTCRT2001彩色显示系统。
该系统是海湾安全技术有限公司最新一代消防控制中心火警监控、管理系统,它用于火灾报警及消防联动设备的管理与控制以及设备的图形化显示。
可与海湾安全技术有限公司所生产的GST200、GST500、GST5000、GST9000等系列火灾报警控制器(联动型)组成功能完备的图形化消防中心监控系统,并且CRT之间可以通过局域网、普通电话线(通过调制解调器)RS-232等方式进行联网,接收、发送、显示设备的异常信息及主机信息,从而实现了火灾报警系统的远程中央监控。
具体系统示意图和总的系统示意图如图2-1、图2-2。
图2-1
图2-2
2.2火灾自动报警系统的组成
火灾自动报警系统由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置、电源以及具有其他辅助控制功能的装置所组成。
它能在火灾初期,将燃烧产生的烟雾、热量、光辐射及变化的空气组分等物理量,通过感温、感烟、感光及气体浓度等火灾探测器变成电信号,传输给火灾报警控制器,并同时显示出火灾发生的部位,记录火灾发生的时间。
一般火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统、室内消火栓系统、防烟排烟系统、通风系统、空调系统、防火门、防火卷帘门、挡烟垂壁等相关系统联动,通过自动或手动方式发出指令,控制外围联动装置的启停并接收其反馈信号。
系统示意图如下:
图2-3火灾自动报警系统的组成
第三章硬件系统设备选型
3.1报警装置的选用
火灾报警控制器选用JB-QG-GST200型火灾报警控制器(联动型),该型火灾报警控制器是海湾公司推出的新一代火灾报警控制器。
为适应工程设计的需要,控制器兼有联动控制功能,可与海湾公司的其它产品配套使用组成配置灵活的报警联动一体化控制系统,具有较高的性能价格比,特别适合中小型火灾报警及消防联动一体化控制系统的应用。
JB-QG-GST200型火灾报警控制器(联动型)采用柜式结构,主要指标如下:
(1)控制器最大容量为242个地址编码点,本项目中用到点数:
①点型复合式感烟感温火灾探测器:
66*1=66,编码地址:
1-66
②消火栓按钮:
每层一个,5*1=15,编码地址:
67-71
③火灾声光警报器:
每层一个,5*1=5,编码地址:
72-76
④总线制固定式消防电话分机:
每层一个,5*1=5,编码地址:
77-81
⑤广播分配盘:
每个广播分配盘占用20个地址编码点,编码地址:
82-101
⑥多线制控制盘:
共有14路,每路占有一个编码地址,14*1=14,编码地址:
102-115
(2)控制器最大可外接64台火灾显示盘,本项目中火灾显示盘个数:
火灾显示盘:
每层一个,5*1=5
(3)控制器最大可配置14个多线制控制点,本项目中多线制控制点个数:
①消防水泵:
1个
②电磁阀:
每层一个,5*1=5
(4)接线
①控制器与探测器间采用无极性信号二总线连接
②多线制控制点与模块(GST-LD-8302C)之间采用有极性二总线连接
③控制器与各类编码模块采用四总线连接(无极性信号二总线、无极性DC24V电源线)
④控制器与火灾显示盘采用四总线连接(有极性通讯二总线、无极性DC24V电源线)
⑤与彩色CRT系统通过RS-232标准接口连接,最大连接线长度不宜超过15m
(5)电源:
主电:
交流220V;控制器备电:
直流12V/10Ah密封铅电池;联动备电:
直流24V/24Ah密封铅电池
火灾显示盘选用ZF-GST8903型火灾显示盘,该盘是一种用于楼层内的火灾报警显示装置。
当消防控制中心的主机接收到建筑物内发生的火灾后,产生报警,同时把报警信号传输到发生火警区域的火灾显示盘上,火灾显示盘将产生报警的探测器的位置显示出来并发出报警声响,以通知发生相关人员。
火灾显示盘与火灾报警控制器间采用有极性二总线连接,另需两根DC24V电源供电线(不分极性)。
3.2探测器的选用
由于监控场所为实验室,而且有自动联动灭火系统,应该把感烟、感温、火焰探测器结合使用。
综合考虑,选用JTF-GOM-GST601型点型复合式感烟感温火灾探测器,既可以减少探测器的个数,又可以减少误报率,降低误报损失。
该型火灾探测器是由烟雾传感器件和半导体温度传感器件从工艺结构和电路结构上共同构成的多元复合探测器。
它不仅具有点型光电感烟火灾探测器的性能,而且兼有点型定温、差定温感温火灾探测器的性能。
正是由于感烟与感温的复合技术,使得该款复合探测器能够可靠响应国家标准试验火SH3(聚氨酯塑料火)和SH4(正庚烷火);同时,该款复合探测器也能对酒精燃烧等有明显温升的明火探测报警,扩大了点型光电感烟火灾探测器的应用范围。
探测器为无极性信号二总线制,可接入海湾公司生产的各类火灾报警控制器的报警总线。
而且本探测器与海湾公司生产的其他探测器完全兼容,可混合安装在同一总线上。
编码方式采用十进制电子编码。
手动报警按钮的选用LD-8403型消火栓按钮,该按钮为编码型,可直接接入控制器总线。
它采用拔插式结构,安装简单方便;可电子编码,可现场改写;采用微处理器实现信号处理,用数字信号与控制器进行通信,工作稳定可靠,对电磁干扰有良好的抑制能力;带有一对常开输出控制触点,可用来做直接启泵开关;有机玻璃片在按下后可用专用工具复位。
3.3警报装置的选用
在每层走廊布置一个GST-HX-M8501火灾声光警报器,该警报器具有两种报警模式(模式Ⅰ、模式Ⅱ),可用于区分预警状态和火警状态。
光显示采用多只超高亮红色发光二极管作为光源,显示醒目、寿命长、功耗低。
可通过短路外控端子启动警报器,不受信号总线掉电的影响。
与信号总线及电源总线分别采用无极性二总线连接,接线方便;具有电源总线掉电检测功能,若电源总线掉电,可将故障信息传到控制器。
在每个实验室门口布置一个GST-LD-8314型火灾探测器门灯。
该门灯可与对应的探测器并联使用,并与该探测器编码一致。
当探测器报警时,门灯上的指示灯闪亮,在不进入室内的情况下就可知道室内的探测器已触发报警。
3.4消防电话的选用
消防电话系统选用的主要设备如下:
GST-TS-Z01A智能型总线制消防电话主机,GST-TS-100A总线制固定式消防电话分机和GST-LD-8304总线制编码消防电话专用模块。
通过这个系统可搭建一种消防专用的通讯系统,实现对火灾的人工确认,并可及时掌握火灾现场情况及进行其它必要的通讯联络,便于指挥灭火及恢复工作。
3.5消防广播的选用
消防广播选用GST-LD-GBFP-200型广播分配盘,该盘为标准盘式结构,可与火灾报警控制器组装在同一柜中,完成对多路消防广播的切换控制,广播分配盘最多可控制20路消防广播,可根据需要进行选择手动控制消防广播切换,联动控制消防广播切换。
3.6消防监控系统设备清单
表3-1消防监控系统设备清单
序号
类别
设备
型号
数量
备注
1
触发装置
点型复合式感烟感温火灾探测器
JTF-GOM-GST601
66
每个实验室一个
2
消防栓按钮
LD-8403
5*1=5
每层楼一个
3
报警装置
火灾显示盘
ZF-GST8903
5*1=5
每层楼一个
4
火灾报警控制器(联动型)
JB-QG-GST200
1
第一层消防控制室
5
警报装置
火灾声光警报器
GST-HX-M8501/2
5*1=5
每层楼走廊一个
6
火灾探测器门灯
GST-LD-8314
66
每个实验室门口一个
7
消防电话
智能型总线制消防电话主机
GST-TS-Z01A
1
安装在火灾报警控制器上
8
总线制编码消防电话专用模块
GST-LD-8304
5*1=5
每层楼走廊一个
9
总线制固定式消防电话分机
GST-TS-100A
5*1=5
每层楼走廊一个
10
消防广播
广播分配盘
GST-LD-GBFP-200
1
安装在火灾报警控制器上
11
⑴播音话筒
⑵录音机卡
⑶喇叭
市售适当型号
各1个
第一层消防控制室
12
多线制控制
多线制控制卡
KZK-100
7
安装在LD-KZC-100卡上
13
多线制CPU控制卡
LD-KZC-100
1
安装在火灾报警控制器上
14
多线制转换接口模块
GST-LD-8302C
14
第一层消防控制室
15
喷淋控制
消防水泵
适当型号
1
最高层楼顶
16
水箱
适当型号
1
最高层楼顶
17
电磁阀
适当型号
5*1=5
每层楼一个
18
喷淋头
适当型号
66
每个实验室一个
19
计算机监控系统
监控系统
GSTCRT2001彩色显示系统
1
第一层消防控制室
20
RS-232接口卡
NNET-01RS-232
1
火灾报警控制器与GSTCRT2001彩色显示系统连接
21
其他
导线
适当型号
若干
22
管线
适当型号
若干
23
其他相关材料
第四章:
监控系统详细设计
4.1火灾探测报警模块
科研楼内共每个房间都有一个感烟感温火灾探测器,每层楼走廊中都有一个消火栓按钮和一个火灾声光警报器,这三类设备都有一个电子编码地址,全部串在一条无极性二总线上接入火灾报警控制器(联动型)。
各个楼层的火灾显示盘也都串在一条有极性二总线上接入火灾报警控制器,唯一不同的是还有伴有两根电源线。
发现火灾有两种情况,一是各个房间感烟感温火灾探测器检测到,这时与之相接的门灯会自行点亮,二是各层大厅中的消火栓按钮被人为按下。
火灾报警控制器在检测到任一种报警信号后,由报警设备的电子编码地址就会知道火灾发生的位置,然后火灾报警控制器按照预定联动控制程序的触发全部或任意几个(由联动控制程序决定)火灾声光警报器进行报警。
由同时各楼层或该楼层(由联动控制程序决定)的火灾显示盘就会显示火灾发生的准确位置,便于人们选择正确的逃生路线。
4.2消防电话模块
消防电话系统十分必要,它对能否及时报警,消防指挥系统是否畅通起着关键作用。
它是一种消防专用的通讯系统,通过这个系统可迅速实现对火灾的人工确认,并可及时掌握火灾现场情况及进行其它必要的通讯联络,便于指挥灭火及恢复工作。
系统在每一层走廊都设有一个消防电话分机,由于消防电话分机和消防电话主机通过火灾报警控制器相接,所以主机可通过火灾报警控制器呼叫固定分机;分机摘机即直接呼叫主机,这时,主机振铃直至主机摘机;分机与分机之间不能通信。
主机分机在通话开始时,主机上请求录音灯闪烁提示录音,按放音/录音键后开始录音,并自动记下录音时的时间;录音最多可分两段,总录音时间长度200秒钟;放音时自动显示所放录音段的录制时间,放音结束自动恢复显示实时时间。
录音段最长保存时间为3天,超过保存时间的录音段将被自动抹去以备下次录音。
抹音期间,录音指示灯常亮。
另外主机设有音频输出插孔,供外部保存录音使用。
4.3消防广播模块
消防广播有正常广播和紧急广播两路信号。
正常广播信号由录放机、碟机等设备产生,例如播放轻音乐、通知、新闻等。
紧急广播信号由话筒或警报器播放火警或个人喊话等。
两路信号都接入广播分配盘,未启动广播分配盘时,正常广播输入与输出相连。
启动后广播分配盘将输出切换到紧急广播输入。
广播分配盘有一路正常广播输入信号和五路紧急广播输入信号,有二十路输出信号。
广播分配盘切换方式除手动控制外,还具有联动控制方式,广播分配盘接收火灾报警控制器发出的动作命令,发出切换命令。
系统有自动和手动两种方式。
(1)手动控制广播分配盘可“手动”控制,直接切换消防广播。
①按下1~20路控制按键,可直接切换相对应路的广播输出。
②按下通播键,1~20路广播同时切换。
③按下邻层键后,按下1~20路控制按键,可同时切换本路及相邻两路的广播。
(2)自动控制
广播分配盘可以通过控制器联动控制广播切换,用控制器直接启动广播分配盘上1~20路对应的编码地址,即可切换广播输出,也可以通过联动公式联动控制广播输出。
在遇到火警时,火灾报警控制器中的联动控制程序将自动将当前消防广播正常广播信号切换到紧急广播信号。
可按联动控制程序的预设选择接通五路紧急广播信号中的哪一路。
例如,如果接通话筒,那么主控室的管理员就可以用话筒对整栋大楼通报火警以及指挥逃生。
4.4自动喷水灭火模块
楼内共安装有一套自动喷水灭火系统,包括消防水泵、电磁阀、水箱、喷淋头等。
安装在楼顶的消防水泵负责给水箱中供水,每层楼有一个电磁阀控制着该层所有房间中的喷淋头。
当该层楼的任一个感烟感温火灾探测器发出火警信号给火灾报警控制器(联动型)后,火灾报警控制器会按照预定的联动控制程序先启动消防水泵给水箱供水,同时火灾报警控制器也会打开该层的电磁阀,这时整个楼层的喷淋头都会喷水灭火。
由于消防水泵和电磁阀等设备的电气特性与二总线设备不同,所以对其控制必须通过多线制CPU控制卡、多线制控制卡、多线制转换接口模块进行转换。
4.5GSTCRT2001彩色显示系统
GSTCRT2001彩色显示系统是海湾安全技术股份有限公司设计的最新一代消防控制中心火警监控、管理系统,它用于火灾报警及消防联动设备的管理与控制。
该系统功能完备,人机界面友好,可与海湾集团公司所生产的GST200、GST5000、GST8000等系列火灾报警控制器(联动型)组成功能完备的图形化消防中心监控系统。
并且CRT之间可以通过局域网、普通电话线(通过调制解调器)、RS232等方式进行联网,接收、发送、显示设备的异常信息及主机信息,从而实现了火灾报警系统的远程中央监控。
系统可以同时管理多台不同类型的控制器。
开机时系统自动加载通信模块,自动维护系统的数据通信,且用户可以通过通讯测试功能随时测试系统数据通信状态,保证系统可靠运行。
简单、直观、完整的用户图形监控界面,可在不同监视区的设备布置图上切换显示,并通过不同的颜色显示现场设备的报警及动作、故障、隔离等异常信息,对于指挥现场灭火十分有益。
可在CRT系统上完成所有设备控制操作,提供与火灾报警控制器相同的控制方式。
完备的数据库管理功能,并具有数据备份功能,可将你的数据损失降到最低,保证你的系统安全。
提供报警辅助方案,在紧急情况下提示值班人员完成必要的应急操作。
提供辅助监视功能,您可以在辅助监视器切换大平面图,而在主监视器切换大平面图的各个区域。
提供异常信息声音提示,您只要为CRT配备好声卡、音箱,您就可更快地察觉异常信息。
实时打印报警、故障、隔离等各种异常信息;同时支持多条件查询、打印各种报警、故障等信息的历史记录。
系统提供多级密码,便于系统安全管理,防止误操作。
第五章结论
本设计采用现代消防监控系统对本校二号科研楼进行火灾监控,利用联动控制控制联动设备动作,使得人们迅速发现火灾,进行人员疏散。
并且自动喷水系统自动开启进行喷淋灭火,从而实现减少人员伤亡和财产损失的目的。
在设计过程中,合理的计算探头和喷头的布置是关键,首先需要对探测器和喷头以及其它的硬件设备进行选型,然后还要对超市的平面布局进行分析,结合科研楼的实际情况进行设计。
设计中采用了海湾公司GSTCRT2001彩色显示系统。
该系统是海湾安全技术有限公司最新一代消防控制中心火警监控,管理系统,它用于火灾报警及消防联动设备的管理与控制以及设备的图形化显示。
GSTCRT2001彩色显示系统可与海湾安全技术有限公司所生产的GST200,GST500,GST5000,GST9000等系列火灾报警控制器(联动型)组成功能完备的图形化消防中心控制系统,并且CRT之间可以通过局域网,普通电话线(通过调制解
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