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Impianti d'osmosi inversa Equipaghjamentu di prucessu Sistema industriale di trattamentu di l'acqua
Introduzione di u prughjettu
Principiu di u sistema di osmosi inversa
À una certa temperatura, una membrana semi-permeable hè aduprata per separà l'acqua fresca da a salina. L'acqua fresca si move à a salina attraversu a membrana semi-permeable. Quandu u nivellu di u liquidu in u latu salinu di u ventriculu dirittu s'alza, una certa pressione hè generata per impedisce chì l'acqua fresca da u ventriculu manca si move à u latu salinu, è infine l'equilibriu hè righjuntu. A pressione di equilibriu in questu tempu hè chjamata pressione osmotica di a suluzione, è stu fenomenu hè chjamatu osmosi. Se una pressione esterna chì supera a pressione osmotica hè appiicata à u latu salinu di u ventriculu dirittu, l'acqua in a suluzione di u salinu di u ventriculu dirittu si move à l'acqua fresca di u ventriculu sinistru attraversu a membrana semi-permeable, cusì chì u frescu. l'acqua pò esse separata da l'acqua salata. Stu fenominu hè u cuntrariu di u fenomenu di permeabilità, chjamatu u fenomenu di permeabilità inversa.
Cusì, a basa di u sistema di desalinizazione d'osmosi inversa hè
(1) A permeabilità selettiva di a membrana semi-permeable, vale à dì, selettivamente lasciate l'acqua, ma ùn permettenu micca u salinu;
(2) A pressione esterna di a camera salina hè più grande chì a prissioni osmotica di a camera salina è a camera d'acqua fresca, chì furnisce a forza motrice per l'acqua per passà da a camera salina à a camera d'acqua fresca. Pressioni osmotiche tipiche per alcune suluzioni sò mostrate in a tabella sottu.
A membrana semi-permeable sopra aduprata per separà l'acqua fresca da l'acqua salata hè chjamata membrana d'osmosi inversa. A membrana d'osmosi inversa hè principalmente fatta di materiali polimerici. Attualmente, a membrana d'osmosi inversa utilizata in e centrali termali hè principalmente fatta di materiali compositi di poliamide aromaticu.
A tecnulugia di osmosi inversa RO (osmosi inversa) hè una tecnulugia di separazione è filtrazione di membrana alimentata da a differenza di pressione. A so dimensione di poru hè chjuca cum'è nanometru (1 nanometru = 10-9 metri). Sottu una certa pressione, molécule H20 pò passà per a membrana RO, sali inorganici, ioni metalli pesanti, materia urganica, colloids, batteri, virus è altre impurità in l'acqua fonte ùn pò micca passà per a membrana RO, perchè l'acqua pura chì pò passà. attraversu è l'acqua cuncintrata chì ùn pò micca passà pò esse strettamente distinta.
In l'applicazioni industriali, e piante d'osmosi inversa utilizanu un equipamentu specializatu per facilità u prucessu d'osmosi inversa. I sistemi industriali d'osmosi inversa sò pensati per trattà grandi volumi d'acqua è sò usati in diverse industrii cumprese l'agricultura, a farmaceutica è a fabricazione. L'equipaggiu utilizatu in questi sistemi hè specificamente cuncepitu per assicurà chì u prucessu d'osmosi inversa hè efficiente è efficace in a produzzione d'acqua fresca da fonti d'acqua salata.
U prucessu d'osmosi inversa hè una tecnulugia impurtante per a desalinizazione di l'acqua di mare, chì pò furnisce l'acqua fresca à i zoni induve l'acqua hè scarsa o induve e fonti d'acqua tradiziunali sò contaminati. Cum'è l'equipaggiu d'osmosi inversa è a tecnulugia avanzanu, u prucessu resta una suluzione chjave per a carenza d'acqua è i prublemi di qualità in u mondu.
E caratteristiche principali di a membrana d'osmosi inversa:
Direzzione è caratteristiche di separazione di a separazione di a membrana
A membrana pratica di l'osmosi inversa hè una membrana asimmetrica, ci sò strati di superficia è strati di supportu, hà direzzione è selettività evidenti. A direzzione chjamata hè di mette a superficia di a membrana in salamu d'alta pressione per desalting, a pressione aumenta a permeabilità di l'acqua di a membrana, a tarifa di desalting aumenta ancu; Quandu a capa di supportu di a membrana si mette in salamu d'alta pressione, a tarifa di desalinizazione hè quasi 0 cù l'aumentu di pressione, ma a permeabilità di l'acqua hè assai aumentata. A causa di sta direzzione, ùn pò micca esse usata in reverse quandu applicata.
E caratteristiche di separazione di l'osmosi inversa per i ioni è a materia urganica in l'acqua ùn sò micca listessi, chì ponu esse riassunte cum'è seguita
(1) A materia urganica hè più faciule da separà cà a materia inorganica
(2) L'elettroliti sò più faciuli di separà cà i non-elettroliti. L'elettroliti cù carichi elevati sò più faciuli di separà, è i so tassi di rimozione sò generalmente in l'ordine seguente. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - per l'elettrolitu, più grande hè a molécula, più faciule da sguassà.
(3) A rata di rimozione di ioni inorganici hè ligata à l'idratu è u raghju di ioni idratati in u statu di idratazione ionica. U più grande u raghju di l'ione idratatu hè più faciule da esse eliminata. L'ordine di a tarifa di rimozione hè u seguitu:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Reguli di separazione di materia urganica polare:
Aldeide > Alcohol > Ammina > Acidu, ammina terziaria > Ammina secundaria > Ammina primaria, acidu citricu > Acidu tartaricu > Acidu malicu > Acidu latticu > Acitu aceticu
Avanzamenti recenti in u trattamentu di i gasi residuali rapprisentanu un prugressu significativu in affruntà e sfide ambientali mentre furnisce ancu opportunità per l'imprese per prosperà in una manera sustenibile è ecologica. Sta suluzione innovativa hè ligata à avè un impattu pusitivu in i campi di u trattamentu di gasi residuali è a prutezzione di l'ambiente cù a so prumessa di alta efficienza, bassi costi operativi è zero contaminazione secundaria.
(5) Coppie isomeri: tert-> Differenti (iso-)> Zhong (sec-)> Originale (pri-)
(6) A prestazione di separazione di u salinu di sodiu di a materia urganica hè bona, mentri l'organismi di fila di fenoli è fenoli mostranu una separazione negativa. Quandu e suluzione aquosa di soluti organici polari o non polari, dissociati o non dissociati sò separati da a membrana, e forze d'interazzione trà solute, solvente è membrana determinanu a permeabilità selettiva di a membrana. Questi effetti includenu forza elettrostatica, forza di legame di l'idrogenu, idrofobicità è trasferimentu di elettroni.
(7) In generale, i soluti anu pocu influenza nantu à e proprietà fisiche o proprietà di trasferimentu di a membrana. Solu u fenolu o alcuni composti organici di pesu molekulari bassu facenu chì l'acetate di cellulosa si espansione in una soluzione acquosa. L'esistenza di sti cumpunenti in generale farà u flussu di l'acqua di a membrana diminuite, qualchì volta assai.
(8) L'effettu di rimuzione di nitrate, perchlorate, cianur è tiocianatu ùn hè micca bonu cum'è chloride, è l'effettu di rimuzione di u sal di ammoniu ùn hè micca bonu cum'è u sal di sodiu.
(9) A maiò parte di i cumpunenti cù una massa moleculare relativa più grande di 150, sia elettroliti o non-elettroliti, ponu esse eliminati bè.
Inoltre, a membrana di osmosi inversa per l'idrocarburi aromatichi, cicloalcani, alcani è l'ordine di separazione di cloru di sodiu hè diversu.
(2) Pompa à alta pressione
In u funziunamentu di a membrana d'osmosi inversa, l'acqua deve esse mandata à a pressione specifica da a pompa d'alta pressione per compie u prucessu di desaling. Attualmente, a pompa d'alta pressione usata in a centrale termica hà centrifuga, pistone è viti è altre forme, frà i quali, a pompa centrifuga multi-stadi hè a più largamente usata. Questu pò ghjunghje à più di 90% è risparmià u cunsumu d'energia. Stu tipu di pompa hè carattarizatu da alta efficienza.
(3) Ontologia di osmosi inversa
U corpu di l'osmosi inversa hè una unità di trattamentu d'acqua cumminata chì combina è cunnetta i cumpunenti di a membrana d'osmosi inversa cù tubi in un certu arrangement. Una sola membrana d'osmosi inversa hè chjamata elementu di membrana. Un numeru di sensazione di cumpunenti di a membrana d'osmosi inversa sò cunnessi in serie secondu certi requisiti tecnichi è assemblati cù una sola capa di membrana d'osmosi inversa per furmà un cumpunente di membrana.
1. Elementu di a membrana
Elementu di membrana d'osmosi inversa Una unità basica fatta di membrana d'osmosi inversa è materiale di supportu cù funzione d'usu industriale. Attualmente, l'elementi di a membrana di a bobina sò usati principarmenti in e centrali termali.
Attualmente, parechji pruduttori di membrana produci una varietà di cumpunenti di membrana per diversi utilizatori di l'industria. Elementi di a membrana applicata in e centrali termali pò esse divisu in modu grossu in: elementi di membrana di l'osmosi inversa di desalinizazione di l'acqua di mare à alta pressione; Bassa pressione è ultra-bassa pressione acqua salmastra desaling elementi di membrana inversa; Elementu di membrana anti-fouling.
I requisiti basi per l'elementi di membrana sò:
A. densità di imballaggio Film u più altu pussibule.
B. Micca facile à polarization cuncentrazione
C. Forte capacità anti-pollution
D. Hè cunvenutu per pulizziari è rimpiazzà a membrana
E. U prezzu hè prezzu
2.Conchiglia di membrana
U bastimentu di prissioni usatu pi carichi l 'elementu membrana osmosis inversa in u dispusitivu corpu osmosi inversa hè chjamatu cunchiglia membrana, canusciutu macari comu unità di fabricazione "navi di prissioni" hè energia Haide, ogni bastimentu pressure hè circa 7 metri long.
A cunchiglia di a film hè generalmente fatta di tela di plastica rinfurzata cù fibra di vetru epossidica, è a spazzola esterna hè pittura epossidica. Ci hè ancu alcuni pruduttori di prudutti per a film in acciaio inox. A causa di a forte resistenza à a corrosione di FRP, a maiò parte di e centrali termiche sceglienu un film FRP. U materiale di u vasu di pressione hè FRP.
I fatturi chì affettanu u rendiment di u sistema di trattamentu di l'acqua à osmosi inversa:
Per e cundizioni specifichi di u sistema, u flussu di l'acqua è u tassu di desalting sò e caratteristiche di a membrana d'osmosi inversa, è ci sò parechji fatturi chì influenzanu u flussu di l'acqua è u tassu di desalting di u corpu di l'osmosi inversa, cumpresa principalmente a pressione, a temperatura, a freccia di ricuperazione, a salinità influente è u valore di pH.
(1) Effettu di pressione
A pressione di ingressu di a membrana d'osmosi inversa affetta direttamente u flussu di a membrana è u tassu di desalatura di a membrana d'osmosi inversa. L'aumentu di u flussu di a membrana hà una relazione lineale cù a pressione d'ingressu di l'osmosi inversa. A tarifa di desalinizazione hà una relazione lineale cù a pressione di l'influente, ma quandu a pressione righjunghji un certu valore, a curva di cambiamentu di a tarifa di desalinizazione tende à esse flat è a tarifa di desalinizazione ùn aumenta più.
(2) Effettu di temperatura
Le taux de dessalage diminue avec l'augmentation de la température d'entrée de l'osmose inverse. Tuttavia, u flussu di rendiment di l'acqua aumenta quasi linearmente. U mutivu principale hè chì quandu a temperatura aumenta, a viscosità di molécule d'acqua diminuisce è a capacità di diffusione hè forte, cusì u flussu di l'acqua aumenta. Cù l'aumentu di a temperatura, a tarifa di u salinu chì passa per a membrana di l'osmosi inversa serà accelerata, cusì a tarifa di desalinizazione serà ridutta. A temperatura di l'acqua cruda hè un indice di riferimentu impurtante per u disignu di u sistema di osmosi inversa. Per esempiu, quandu una centrale elettrica hè sottumessu à a trasfurmazioni tecniche di l'ingegneria d'osmosi inversa, a temperatura di l'acqua di l'acqua cruda in u disignu hè calculata secondu 25 ℃, è a pressione di ingressu calculata hè 1.6MPa. Tuttavia, a temperatura di l'acqua in u funziunamentu propiu di u sistema hè solu 8 ℃, è a pressione di l'ingressu deve esse aumentata à 2.0MPa per assicurà u flussu di cuncepimentu di l'acqua fresca. In u risultatu, u cunsumu d'energia di u funziunamentu di u sistema aumenta, a vita di l'anellu di sigillatura internu di u cumpunente di membrana di u dispusitivu di osmosi inversa hè accurtata, è a quantità di mantenimentu di l'equipaggiu hè aumentata.
(3) Effettu di cuntenutu sali
A cuncentrazione di u salinu in l'acqua hè un indice impurtante chì afecta a pressione osmotica di a membrana, è a pressione osmotica di a membrana aumenta cù l'aumentu di u cuntenutu di u salinu. Sutta a cundizione chì a pressione di l'inlet di l'osmosi inversa resta invariata, u cuntenutu di u salinu di l'acqua di l'inlet aumenta. Perchè l'aumentu di a pressione osmotica compensa una parte di a forza di ingressu, u flussu diminuite è a tarifa di desalinizazione ancu diminuite.
(4) L'influenza di a tarifa di ricuperazione
L'aumentu di u ritmu di ricuperazione di u sistema di osmosi inversa porta à un cuntenutu sali più altu di l'acqua di l'ingressu di l'elementu di a membrana longu à a direzzione di u flussu, risultatu in un aumentu di a pressione osmotica. Questu compensà l'effettu di guida di a pressione di l'acqua di l'ingressu di l'osmosi inversa, riducendu cusì u flussu di rendiment d'acqua. L'aumentu di u cuntenutu di u salinu in l'acqua d'ingressu di l'elementu di a membrana porta à l'aumentu di u cuntenutu di u salinu in l'acqua fresca, riducendu cusì a tarifa di desalinizazione. In u disignu di u sistema, a tarifa massima di ricuperazione di u sistema d'osmosi inversa ùn dipende micca da a limitazione di a pressione osmotica, ma spessu dipende da a cumpusizioni è u cuntenutu di u sali in l'acqua cruda, perchè cù a migliione di a rata di ricuperazione, i sali micro-soluble. cum'è u carbonate di calcium, u sulfate di calcium è u siliciu scalarà in u prucessu di cuncentrazione.
(5) L'influenza di u valore pH
A gamma di pH applicabile à diversi tipi di elementi di membrana varieghja assai. Per esempiu, u flussu di l'acqua è u tassu di desalinizazione di a membrana acetate tendenu à esse stabile in a gamma di u valore di pH 4-8, è sò assai affettati in a gamma di u valore di pH sottu à 4 o più altu di 8. Attualmente, a maiò parte di u valore di u pH. I materiali di membrana utilizati in u trattamentu di l'acqua industriale sò materiali cumposti, chì si adattanu à una larga gamma di valori di pH (u valore di pH pò esse cuntrullatu in u intervalu di 3 ~ 10 in u funziunamentu cuntinuu, è u flussu di membrana è u tassu di desalinizazione in questa gamma sò relativamente stabili. .
Metudu di pretrattamentu di membrana à osmosi inversa:
A filtrazione di a membrana di l'osmosi inversa hè sfarente da a filtrazione di u filtru di u lettu di u filtru, u lettu di u filtru hè una filtrazione completa, vale à dì, l'acqua cruda in tutta a capa di filtru. A filtrazione di a membrana d'osmosi inversa hè un metudu di filtrazione di flussu incruciatu, vale à dì, una parte di l'acqua in l'acqua cruda passa per a membrana in a direzzione verticale cù a membrana. À questu tempu, i sali è i diversi contaminanti sò interceptati da a membrana, è realizatu da a parte restante di l'acqua cruda chì scorri parallella à a superficia di a membrana, ma i contaminanti ùn ponu micca esse eliminati completamente. Quandu u tempu passa, i contaminanti residuali facenu a contaminazione di l'elementu di a membrana più seria. È più altu hè u polu di l'acqua cruda è u tassu di ricuperazione, più veloce a contaminazione di a membrana.
1. Scale cuntrollu
Quandu i sali insolubili in l'acqua cruda sò cuncentrati continuamente in l'elementu di a membrana è superanu u so limitu di solubilità, precipitanu nantu à a superficia di a membrana d'osmosi inversa, chì hè chjamata "scaling". Quandu a fonte di l'acqua hè determinata, cum'è a rata di ricuperazione di u sistema di osmosi inversa aumenta, u risicu di scaling aumenta. Attualmente, hè abitudine di aumentà i tassi di riciclamentu per via di a carenza d'acqua o di l'impatti ambientali di a scaricamentu di l'acqua. In questu casu, e misure di cuntrollu di scala pensativa sò particularmente impurtanti. In u sistema di osmosi inversa, i sali refrattari cumuni sò CaCO3, CaSO4 è Si02, è altri composti chì ponu pruduce scala sò CaF2, BaS04, SrS04 è Ca3(PO4)2. U metudu cumuni di l'inhibizione di scala hè di aghjunghje un inhibitore di scala. L'inhibitori di scala utilizati in u mo attellu sò Nalco PC191 è l'Europa è l'America NP200.
2.Control di cuntaminazione di particella coloidal è solidu
L'incrustazioni di coloidi è di particelle ponu affettà seriamente u funziunamentu di elementi di membrana d'osmosi inversa, cum'è una riduzione significativa di a pruduzzioni d'acqua fresca, à volte riduce ancu a rata di desalinizazione, u sintumu iniziale di l'incrustazione di colloidi è di particelle hè l'aumentu di a differenza di pressione trà l'inlet è uscita di cumpunenti di a membrana d'osmosi inversa.
A manera più cumuna di ghjudicà l'acqua colloid è particeddi in l'elementi di a membrana d'osmosi inversa hè di misurà u valore SDI di l'acqua, qualchì volta chjamatu valore F (indice di contaminazione), chì hè unu di l'indicatori impurtanti per monitorà u funziunamentu di u sistema di pretrattamentu d'osmosi inversa. .
SDI (indice di densità di limo) hè u cambiamentu di a velocità di filtrazione di l'acqua per unità di tempu per indicà a contaminazione di a qualità di l'acqua. A quantità di colloidi è particulate in l'acqua influenzerà a dimensione SDI. U valore SDI pò esse determinatu da un strumentu SDI.
3. Controlu di a contaminazione microbiana di a membrana
I microorganismi in l'acqua cruda includenu principalmente battìri, alghe, fungi, virus è altri organismi superiori. In u prucessu di l'osmosi inversa, i microorganismi è i nutrienti dissoluti in l'acqua seranu continuamente cuncentrati è arricchiti in l'elementu di a membrana, chì diventa l'ambiente ideale è u prucessu per a furmazione di biofilm. A contaminazione biologica di i cumpunenti di a membrana d'osmosi inversa affetterà seriamente a prestazione di u sistema di osmosi inversa. A diferenza di pressione trà l'ingressu è l'outlet di i cumpunenti di l'osmosi inversa aumenta rapidamente, risultatu in a diminuzione di u rendiment d'acqua di i cumpunenti di a membrana. Calchì volta, a contaminazione biologica averà da u latu di a produzzione di l'acqua, risultatu in a contaminazione di l'acqua di u produttu. Per esempiu, in u mantenimentu di i dispositi d'osmosi inversa in certi centrali termali, u muscu verde si trova nantu à l'elementi di a membrana è i tubi d'acqua fresca, chì hè una contaminazione microbiana tipica.
Quandu l'elementu di a membrana hè contaminatu da i microorganismi è pruduce biofilm, a pulizia di l'elementu di a membrana hè assai difficiule. Inoltre, i biofilms chì ùn sò micca sguassati cumplettamente pruvucanu una crescita rapida di i microorganisimi. Dunque, u cuntrollu di i microorganismi hè ancu unu di i travaglii più impurtanti di pretrattamentu, in particulare per i sistemi di pretrattamentu d'osmosi inversa chì utilizanu l'acqua di mare, l'acqua di a superficia è l'acqua residuale cum'è fonti d'acqua.
I metudi principali per prevene i microorganismi di a membrana sò: u cloru, u trattamentu di microfiltrazione o ultrafiltrazione, l'ossidazione di l'ozone, a sterilizazione ultravioletta, l'aghjunghje bisulfite di sodiu. I metudi cumunimenti usati in u sistema di trattamentu di l'acqua di a centrale termale sò a sterilizazione di clorazione è a tecnulugia di trattamentu di l'acqua di ultrafiltrazione prima di l'osmosi inversa.
Cum'è un agenti sterilizzante, u cloru hè capaci di inattivà rapidamente parechji microorganismi patogeni. L'efficienza di u cloru dipende da a cuncentrazione di u cloru, u pH di l'acqua è u tempu di cuntattu. In l'applicazioni ingegneria, u cloru residuale in l'acqua hè generalmente cuntrullatu à più di 0.5 ~ 1.0mg, è u tempu di reazione hè cuntrullatu à 20 ~ 30min. A dosa di u cloru deve esse determinata da debugging, perchè a materia urganica in l'acqua cunsumerà ancu u cloru. U cloru hè utilizatu per a sterilizazione, è u megliu valore di pH praticu hè 4 ~ 6.
L'usu di a clorazione in i sistemi di l'acqua di mare hè diversu da quellu in l'acqua salmastra. Di solitu ci hè circa 65mg di bromu in acqua di mare. Quandu l'acqua di mare hè trattata chimicamente cù l'idrogenu, prima reagisce cù l'acidu ipocloroso per furmà l'acidu ipobromosu, perchè u so effettu battericida hè l'acidu ipomutu piuttostu cà l'acidu ipocloroso, è l'acidu ipobromosu ùn si decompone à un valore di pH più altu. Dunque, l'effettu di a clorazione hè megliu cà in acqua salmastra.
Perchè l'elementu di a membrana di materiale compositu hà certe esigenze nantu à u cloru residuale in l'acqua, hè necessariu di fà u trattamentu di riduzzione di dechlorazione dopu a sterilizazione di cloru.
4. Controlu di a contaminazione urgànica
L'adsorption di materia urganica nantu à a superficia di a membrana pruvucarà a diminuzione di u flussu di a membrana, è in i casi severi, pruvucarà a perdita irreversibile di u flussu di a membrana è affetta a vita pratica di a membrana.
Per l'acqua di a superficia, a maiò parte di l'acqua sò prudutti naturali, attraversu a clarificazione di coagulazione, a filtrazione di coagulazione DC è u prucessu di trattamentu cumminatu di filtrazione di carbone attivatu, ponu riduce assai a materia urganica in l'acqua, per risponde à i bisogni di l'acqua d'osmosi inversa.
5. Cuntrolu di polarizazione di cuncentrazione
In u prucessu di l'osmosi inversa, ci hè qualchì volta un gradiente di cuncentrazione alta trà l'acqua cuncentrata nantu à a superficia di a membrana è l'acqua influente, chì hè chjamata polarizazione di cuncentrazione. Quandu stu fenominu accade, una capa di cuncentrazione relativamente alta è relativamente stabile cusì chjamata "layer critica" serà furmatu nantu à a superficia di a membrana, chì impedisce l'implementazione efficace di u prucessu d'osmosi inversa. Questu hè chì a polarizazione di a cuncentrazione aumenterà a pressione permeable di a suluzione nantu à a superficia di a membrana, è a forza motrice di u prucessu d'osmosi inversa serà ridutta, risultatu in a riduzzione di u rendiment di l'acqua è a tarifa di desalinizazione. Quandu a polarizazione di cuncentrazione hè seria, alcuni salti ligeramente dissoluti precipitanu è scalanu nantu à a superficia di a membrana. Per evitari a polarizazione di cuncentrazione, u metudu efficae hè di fà u flussu di l'acqua cuncentrata mantene sempre un statu turbulente, vale à dì, aumentendu u flussu di u flussu di l'ingressu per aumentà u flussu di l'acqua cuncentrata, in modu chì a cuncentrazione di micro-dissolved. u salinu nantu à a superficia di a membrana hè ridutta à u valore più bassu; Inoltre, dopu chì u dispusitivu di trattamentu di l'osmosi inversa hè chjusu, l'acqua cuncentrata à u latu di l'acqua cuncentrata rimpiazzata deve esse lavata in u tempu.
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