合成氨装置工艺流程与经济性分析
风光发制氢合成氨工艺
风光发制氢合成氨工艺介绍风光发制氢合成氨工艺是一种利用可再生能源风能来制备氢气，并利用氢气合成氨的可持续工艺。
本文将对该工艺进行全面、详细、完整以及深入的探讨。
二级标题1三级标题1制氢过程的原理以下是风光发制氢合成氨工艺的制氢过程的原理：1.风能捕捉：利用风能发电设备（如风力发电机）将风能转化为电能。
2.电解水：使用电力将水分解为氢气和氧气。
3.氢气采集：收集产生的氢气，并对其进行净化和储存。
4.氨的制备：将制得的氢气与氮气进行合成，生成氨气。
三级标题2工艺特点风光发制氢合成氨工艺具有以下特点：1.可再生能源利用：该工艺使用风能来进行氢气的制备，不依赖于有限的化石燃料资源，充分利用可再生能源。
2.无污染排放：制氢过程中，只有氧气和氨气作为副产物，不会产生任何污染物，对环境友好。
3.碳中和效应：使用可再生能源制氢，可以实现碳中和效应，降低温室气体的排放。
4.储存与运输便利：氢气是一种易于储存和运输的能源，能够满足不同领域的需求。
二级标题2三级标题1制氢过程的技术细节以下是风光发制氢合成氨工艺制氢过程的技术细节：1.风能捕捉：选址优化、风力发电机选择与配置、电网接入等。
2.电解水：使用电解槽将水进行电解，产生氢气和氧气。
3.氢气采集：氢气通过氢气管道或储氢罐进行采集、净化和储存。
4.氨的制备：使用合成气制氢工艺，将氢气与氮气在合成气反应器中合成氨气。
5.氢气与氨气的分离：通过分离装置将氨气和氢气分离，实现氨气的纯度提高。
三级标题2工艺优势风光发制氢合成氨工艺具有以下优势：1.能源可持续性：利用可再生能源风能，制氢工艺的能源来源得以持续。
2.环境友好：无污染排放，降低温室气体排放，对环境友好。
3.资源节约：有效利用可再生能源及天然气资源，提高能源利用效率。
4.多领域应用：氢气作为清洁能源，可应用于交通、能源储存等多个领域。
二级标题3三级标题1工艺挑战和解决方案风光发制氢合成氨工艺在实施过程中面临一些挑战，以下是其中几个主要挑战以及解决方案：1.储氢技术：氢气的储存技术仍然是一个挑战，需要进一步发展高效、安全、廉价的氢气储存技术。
煤制合成氨工艺
煤制合成氨工艺
煤制合成氨工艺简介
煤制合成氨工艺是一种以煤为原料进行氨的制备的工艺，也是使用煤制氨最主流的工艺。
本工艺采用氧化反应原理，将煤中的碳氧合成成氨的氮，主要由部分氧化煤气反应炉、气化炉、煤气洗涤等组成的系统完成，并且可以进行多次循环使用，节约原材料，降低消耗。
煤制合成氨工艺主要采用的原料是碳，依据原料的不同，分为煤和沥青两种。
煤中含有大量的碳，可以酸性氧化反应，将煤中的碳氧化失去氢氧化物，形成碳氧和水，再将水挥发，形成氨气，即可得到氨气。
沥青含有烯烃类，其烯烃的氧化需要氧化反应，可得到氧化后的烯烃，即加氢产物，然后受热分解产生比较高温气温的氢气，再经过重新循环调和，可得到相对较低温的氢气。
最后，将氢气和空气反应，则可得到高浓度的合成氨。
煤制合成氨工艺的优点是节约能源，可以重复利用原材料，大大减少原材料的消耗，降低工艺经济消耗；另外，吃反应特点稳定，可以得到稳定的高质量氨；同时，流程简单，操作方便，可以有效提高经济效益。
但是煤制合成氨工艺也有一定的缺点，其中最主要的是污染非常严重。
煤制合成氨过程中大量的烟气和废气产生，污染物会污染空气和水源，影响周围的生态系统；另外，这种工艺会产生大量的固体废弃物，会对环境造成严重污染，是一种不可持续的工艺。
总的来说，煤制合成氨工艺有其特殊的优势，由于技术不断发展，随着净化技术的进步，该工艺也有很大改进空间，有望取得更好的可持续发展。
合成氨
5、循环时间及分配
一般一个循环时间为2.5~3min。 工作循环时间取决于燃料的性质和各阶段的操作要求。不同燃料循环时 间分配百分比例如表所示。
吸收
22
燃料种类 吹风 无烟煤，粒度 25~75mm 无烟煤，粒度 15~25mm 焦 炭，粒度 15~50mm 炭化煤球 6、气体成分 24.5~25.5 25.5~26.5 22.5~23.5 27.5~29.5
吸收
11
工业煤气的组成如下表：
煤气名称 H2 CO 气体组成，体积% CO2 N2 CH4 O2 H2S
空气煤气
水煤气 混合煤气 半水煤气
0.9
50.0 11.0 37.0
33.4
37.3 27.5 33.3
0.6
6.5 6.0 6.6
64.4
5.5 55.0 22.4
0.5
0.3 0.3 0.3
半水煤气，并经
废热锅炉、洗涤 塔后送入气柜。
吸收
3、下吹造气：
上吹后炉层温度降 低，但上层温度尚 高，仍可利用热能， 故改为下吹造气。
先从炉顶向下吹几
秒水蒸气，防止直 接吹空气与煤气相 遇爆炸。得半水煤 气从炉底导出，并
送至气柜。
吸收
4、二次上吹：
自炉底吹水蒸气， 将炉中水煤气排出，
为重新进行空气吹风
做准备，同时回收炉 内残存的半水煤气，
防止直接送入空气引
起爆炸。 持续时间很短。
吸收
5、空气吹净：
将空气从炉底吹
入，把炉内残存的
半水煤气和含氮吹
风气一起吹出并送
入气柜。持续时间
更短。
吸收
五个阶段为一个循环，每个循环需3~4min。生产 出的半水煤气中： H2%=38~42%; N2%=19~22%;
年产20万吨合成氨项目可行性研究报告
合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农业、化工、医药等领域。
本项目拟建一座年产20万吨的合成氨生产装置，以满足市场需求。
本报告将对该项目的可行性进行研究，包括市场需求、技术可行性、经济可行性等方面的分析。
一、市场需求：目前，合成氨市场需求量大，市场前景广阔。
合成氨广泛应用于制造尿素、硝酸铵等化肥，以及合成氨基酸、合成纤维素等化工产品。
随着农业和化工行业的发展，合成氨的需求量持续增长，有稳定可靠的市场基础。
二、技术可行性：合成氨的生产通常采用哈柏法或诺里特法，这两种方法均经过长期实践验证，技术可行且成熟。
本项目拟采用先进的诺里特法，以提高生产效率和产品质量。
三、经济可行性：1.投资分析：本项目总投资约为5000万元，其中包括设备购置、厂房建设、原材料储运等。
预计设备和厂房的使用寿命为20年，年折旧费用为250万元。
2.生产成本分析：以年产20万吨合成氨为基准，预计每吨合成氨的生产成本约为1500元，包括原材料、能耗、人工、管理费用等。
预计年销售收入为3亿元，净利润约为8000万元。
3.运营分析：项目正常运营下，每年将产生5000万元的纳税收入，对地方经济发展具有积极贡献。
四、环境可行性：1.项目将采用现代化环保技术，对环境的影响较小。
设备排放符合国家标准，废气经过脱硫和脱硝处理后排放，废水经过处理后回用或排放。
2.加强环境保护意识，合规经营，定期开展环境评估和监测，确保项目的环保达标。
综上所述，该项目可行性较高。
市场需求大、技术可行、有较好的经济效益和环保性，能为当地经济发展带来积极影响。
同时，项目运营过程中需加强环保工作，确保对环境的最小影响。
合成氨工艺的现状及发展
［ 键 词 ］ 成 氨 关 合 中 图 分 类 号 ：ｓ ２
合 成 氨 装 量 的 结 构 调 整 （ ）“油 改气 ”天然 气 制 氨装 置 一 般采 用 蒸 汽 转 化技 术 ，但 一 采用此技术来 改造基于部分氧 化工艺 的重 油气化装置 ，则远不如采 用 天然气部分氧化 技术更为合 理 。采用天然气 部分氧化 技术，不仅可 以 利 用现 有 的气 化 炉 调 整 操 作 ，改 造烧 嘴 ，而 且 投 资 少 ，改造 难 度 小 ，改 造 周期短 ，总体 经济性好 ，另外，天然气 部分氧化技术 易于实现大 型 化，逐渐 为行业所公认 。 （ 二）“ 油改煤 ”煤气 化技术 的成 功商业化为合成氨 装置 的原料 结 构调整奠定 了坚 实的技术基础 。相关 的改造 内部包括 ：新建煤气化 部 分和 新建 合 成气 净化 部 分 。 （ ） 三 ”煤气化 ” 。成熟且有竞争力 的煤气化工 艺主要 为水煤气浆气 化煤煤气化 工艺，这两类煤气化工艺均是成熟 的，都有大 型专利 工厂。 水 煤 浆 气 化 工 艺 生 产 的 粗 合 成 气 己用 于 循 环 联 合 发 电 。 化 肥 ， 甲醇 等 生产 ， 粉 煤 气 化 工 艺 仅 用 于 循 环 联 合 发 电 ， 两 者 各 具 特 色 。 （ ） 合 成 气 净 化 ” 本 部 分 的 关 键 问 题 在 于 确 定 Ｃ０ 变 换 ， 四 ” 。 酸性气体脱 除，气 体精 制等工序的合理流程组合形式 。其 中 ｃ ０变换 工 艺 的选 择 是 合 成 气 净 化 工 艺 技 术 选 择 的 问 题 ，ｃ Ｏ变 换 工 艺 技 术 全 为 非 耐 硫 挛 我 和 耐 硫 变 换 ２种 ，而 这 ２种 变 换 工 艺 的 选 择 将 直接 影 响 后 续 酸性气 体脱除工序 ，气 体精制工序 的流程组 合。煤气化 的变 换气具有 硫 ，Ｃ０ 含 量 高，分 压大 的特 点 ，根 据变 换气 的工 艺条 件 ，采用物 理 吸 收 法 比较 有 利 。 ＝ ．合 成 氨 的 工 艺 流 程 （ ）原料 气 制备 。将 煤 和天 然气 等 原料 制 成含 氢 和氮 的粗 原 一 料 气 ，对 于 固 体 原 料 煤 和 焦 炭 ，通 常 采 用 气 化 的 方 法 制 取 合 成 气 ，渣 油可 采用非 催化部分 氧化 的方法获 得合成 气，对气 态烃类 和石脑 油 ， 工 业 中利 用 二 段 蒸 汽 转 化 法 制 取 合 成 氮 。 （ ） 净 化 。 对 粗 原 料 进 行 净 化 处 理 ， 除 去 氢 气 和 氮 气 以 外 二 的 杂 质 ， 主 要 包 括 变 换 过 程 ， 脱 硫 脱 碳 过 程 以及 气 体 精 制 过 程 。 （１） 一 氧 化 碳 变 换 过 程 。 在 合 成 氨 生 产 中 ， 各 种 方 法 制 取 的 原 料 气 都 含 有 Ｃ ０ ，其 体 积 分 数 一 般 为 ｌ ２％ 一 ４ ０％ ，合 成 氮 需 要 的两种 组分 是 Ｈ。 Ｎ。 和 ，因此 需 要除 去合 成 气 中的 Ｃ ０。 （２）脱硫 脱碳 过 程 。 各种 原 料 制取 的 粗 原 料 气 ， 都 含 有 一 些硫 和 碳 的 氧 化 物 ， 为 防 止 合 成 氨 生 产 过 程 催 化 剂 的 中毒 ， 必 须 在 氨 合 成 工 序前加以脱 除，以天然气 为原料 的蒸汽转化法 ，第一道工序是脱疏，用 以 保 护 转 化 催 化 剂 ， 以重 油和 煤 为 原 料 的 部 分 氧 化 法 ， 根 据 一 氧 化 碳 变换是否彩和 耐硫的催化剂 而确定脱硫 的位置 ，工业 脱硫方法种类 很 多，通常是采用 物理或化 学吸收的方法 ，常用的低温 甲醇洗法 ，聚 乙 二 醇 二 甲醚 法 等 。 （ 气 体 精 制 过 程 。 经 Ｃ 变 换 和 Ｃ０ 脱 除 去 的 原 料 气 中 尚 含 ３） ０ 少量残余 的 Ｃ ０和 Ｃ 为 了 防 止 对 氨 合 成 催 化 剂 的毒 害 ，规 定 Ｃ ０， ０ 和 Ｃ 总 量 不 得 大 于 １ Ｃ （ 积 分 数 ） 因 此 ， 原 料 气 在 进 入 ０ Ｍｓ ａ 体 ０ ／Ｍ 。 合成 工 序 前 ， 必 须 进 行 原 料 和 原 料 气 的 最 终 净 化 ， 即 精 制 过 程 。 （ ）氨 合 成 。 将 纯 净 的 氢 ，氮 混合 气 压 缩 到 高压 ，在 催 化 三 剂 的作用 下 合成氨 。氨 的合 成是 提供 液氮产 品工序 ，是 整个合 成氨 生产 过 程 的 核 心 部 分 ， 氨 合 成 反 应 在 较 高 压 力 和 催 化 剂 存 在 的 条 件 下 进 行 ，由于反应 后气 体 中氨含 量不 高 ，一般只 有 １０ ％一２ ０％，故采 用 未 反应氢 氮 气循 环 的流 程 。 三 ．合 成 氯 的 值化 机 理 热 学 力计 算 表 明 ，低 温 ，高压 对 合 成 氨 反应 是 有 利 的 ，但 无 催化剂 时，反应 的活化 能很 高，反应几乎不发生，当采用铁催化剂 时， 由于 改变了反应历程 ，降低 了反应 的活化能 ，使 反应 以显 著的速率进
合成氨装置增产提效改造措施分析
合成氨装置增产提效改造措施分析发布时间：2023-01-04T06:13:00.484Z 来源：《中国科技信息》2023年17期作者：樊龙飞[导读] 伴随着经济的发展和科学的进步，我国化学工业发展迅速。
为了在激烈的市场竞争中取得足够的市场份额，提高企业竞争力，我国化工企业高度重视提高合成氨氨装置。
但是，由于受装置技术限制，其生产率仍有可能提高。
樊龙飞陕西黄陵煤化工有限责任公司陕西延安 727307摘要：伴随着经济的发展和科学的进步，我国化学工业发展迅速。
为了在激烈的市场竞争中取得足够的市场份额，提高企业竞争力，我国化工企业高度重视提高合成氨氨装置。
但是，由于受装置技术限制，其生产率仍有可能提高。
因此，在改造合成氨装置条件的基础上，对合成氨的具体工艺进行了简要分析。
关键词：合成氨装置；增产提效；改造随着我国化学工业的发展，合成氨装置明显改善。
合成氨装置的生产量为每天1000吨，正在取得重大进展。
但是，随着科学的发展，合合成氨装置仍需改进。
提高合成氨系统的生产率和效率可以提高我国化工行业的生产率、企业市场份额和企业经济性。
因此，必须采取改造措施提高合成氨装置的效率和效益，因为合成氨对我国化学工业的发展起着重要作用。
一、合成氨增产提效条件1.二段炉优化的可能性。
甲烷转化及燃烧操作反应，因此燃烧氢在二段炉中转化为空气，消耗来自上层的氧气。
在这种情况下，温度上升到最高值。
到达催化剂层时，甲烷开始转化热吸收，二段炉出口处的气体温度下降，过程空气的增加导致氢含量的线性增加。
甲烷的转化率随着气体温度的升高而上升。
当甲烷转化率达到极限时，出口甲烷含量下降，转化为甲烷的氢含量逐渐下降。
我国合成氨生产中，合成氨改造工艺尚不成熟，因此有必要研究发达国家的合成氨技术。
基于美国先进的硝酸铵改造技术，包括两二段炉类燃料和转化。
它加速了甲烷的转化率，是增加合成氨装置的重要引擎。
因此，优化二段炉会增加富氧，从而提高氨生产效率。
此外，我国还介绍了最新的热优化技术和技术改进，可用于二段炉的优化改造、氨装置预热器的高效改造和氨负荷的合理分配，提高合成氨的性能和效率。
合成氨反应器及工艺流程的模拟计算
合成氨反应器及工艺流程的模拟计算合成氨是一种重要的工业原料，广泛应用于化肥、化工和农药等行业。
合成氨的生产需要通过反应器及工艺流程进行模拟计算，以确保生产效率和产品质量。
本文将介绍合成氨反应器及相关工艺流程的模拟计算。
合成氨反应器是合成氨工艺中的核心设备，用于将氮气和氢气在一定的温度和压力下进行反应生成氨气。
反应器的设计和操作参数对合成氨的产率和选择性有着重要影响。
为了有效模拟合成氨反应器的性能，需要考虑以下几个方面的因素。
反应器的热力学模型是模拟计算的基础。
该模型基于反应物的物理性质和反应动力学参数，描述了反应过程中能量的转化和热平衡。
通过对反应器的热力学模型进行建模，可以预测反应物的转化率、产物的选择性以及反应过程中的能量变化。
反应器的动力学模型也是模拟计算的重要组成部分。
动力学模型描述了反应速率和反应物浓度之间的关系，可以通过实验数据拟合得到。
在模拟计算中，动力学模型可以用来预测反应器中反应物的浓度变化，并计算出反应速率和反应物的转化率。
除了热力学和动力学模型，反应器的传质模型也是模拟计算的关键。
传质模型描述了反应物在反应器中的传质过程，包括质量传递、热传递和动量传递等。
传质模型可以用来预测反应物的分布和浓度梯度，为反应过程的优化提供依据。
在进行合成氨反应器的模拟计算时，还需要考虑反应器的操作参数，如温度、压力和催化剂的选择等。
这些操作参数对反应器的性能和产物质量具有重要影响。
通过模拟计算，可以优化操作参数，提高合成氨的产率和选择性。
在合成氨的工艺流程中，还包括气体的压缩、氨气的分离和循环等环节。
这些环节需要考虑能量消耗、设备的设计和操作参数等因素。
通过模拟计算，可以评估工艺流程的能耗和经济性，并优化操作参数，提高生产效率和产品质量。
合成氨反应器及工艺流程的模拟计算是提高生产效率和产品质量的重要手段。
通过建立热力学、动力学和传质模型，以及考虑操作参数和工艺流程的影响，可以预测和优化反应器的性能。
第三章(2)合成氨-1
—到十九世纪末叶，物理化学得到蓬勃发展，建立了 化学热力学、反应动力学的概念，大力开展基础 理论研究后，才使氨的合成在正确的理论指导下 进行。
—1901年，吕·查得利第一个提出氨的合成条件是高压、 高温，并采用适当的催化剂。
—1904—1905年，哈伯研究氨的合成和分解，并且计 算了不同压力和温度下的氨平衡含量。
—首先在原料构成上，由于以气体、液体燃料为原料 生产合成氨不论从工程投资、能量消 耗、生产 成本来看，都有着明显优越性。因此，很快得到 各国的重视；
—开始由固体燃料转移到以气体和液体燃料为主；
—其中天然气所占的比重不断上升；
—随着石脑油蒸汽转化催化剂试制成功；在这期间、 缺乏天然气的国家发展了以石脑油为原料生产合 成氨的方法；
(5 )
主反应是我们所希望的，副反应是需抑制的。这
就要从热力学和动力学出发，寻求生产上所需的最
佳工艺条件。
（1）烃类蒸汽转化是吸热可逆反应、在
高温下进行反应有利。但即使在1000℃的反应速 率也很慢，必须用催化剂来加快反应。
烃类蒸汽转化催化剂要求：
——耐高温性能好； ——活性高； ——强度好； ——抗析碳性能优。
30
目前工业转化催化剂都采用镍催化剂，镍是其唯 一的活性组分。
在制备好的镍催化剂中．镍是以NiO状态存在， 含量以4％～30％为宜。一般镍含量高的催化剂活性 也愈高。
为使镍晶体尽量分散、达到较大的比表面积及阻 止镍晶体的熔结，常用A12O3、MgO、CaO等作为载 体，这些组分同时还有助催化剂作用，可进一步改善 催化剂的性能。
——氨溶解时放出大量的热； ——氨的水溶液是弱碱性，易挥发； ——液氨或干燥的氨气对大部分物质没有腐蚀性，但在
有水的条件下，对铜、银、锌等金属有腐蚀作用； ——氨自燃点为630℃，在空气中燃烧分解为氮气和水；
合成氨“双甲”工艺在原料气净化中的优势分析
合成氨“双甲”工艺在原料气净化中的优势分析摘要：合成氨原料气净化工序在工业生产领域具有相当重要的地位，其中超高的原料气微量必然会引起氨催化剂中毒，同时会影响净化工序的正常运行。
其次，原料气净化的经济性对合成氨的经济效益具有决定性的作用。
基于此，“双甲”（甲醇化-甲烷化）工艺应运而生，该新型净化工艺研发的基础为深度低变甲烷化工艺，其凭借着自身独特的优越性而被广泛应用。
本文结合实际案例，就合成氨“双甲”工艺在原料气净化中的优势展开讨论。
关键词：合成氨原料气“双甲”工艺经济性一、研究背景我厂年产合成氨约18万t、年产尿素约30万t。
我厂原料净化变换工段为全低变工艺，由于该净化工艺采用全低变工艺蒸汽消耗大、变换气指标要求低造成触媒更换频繁。
其次，由于采用3.3mpa 甲烷化没有甲醇化造成精制气中甲烷在2.0%、合成氨塔后放空气量在16000～17000m3/h，合成氨产量665t/天（640t/天），有效气体成份浪费较多。
针对变化工段净化工艺的诸多弊端，其一方面造成了大量资源浪费，用时也对经济效益的增长造成了不良的影响。
基于此，我厂决定将现有甲烷化工段净化工艺改为“双甲”净化工艺，其中净化变换工段工艺基本不变，由脱碳出口直接进合成气压缩机提压至7.1mpa，经过双甲工段副产粗甲醇1万吨/年，同时甲烷化工段蒸汽（5.0mpa）使用以后送变换工段进行二次使用。
我厂双甲工段由上海国际化建设计，中国化学工程第十六化建设有限责任公司2012年10月安装结束，同年10月30日满负荷生产，运行至今达到了设计要求和效果，满足了工艺要求。
二、“双甲”净化工艺的化学反应机理与工艺流程1.“双甲”净化工艺的化学反应机理2.1来自造气的半水煤气进入洗涤塔除去部分灰尘和冷却降温之后，半水煤气再通过入口水封流至脱硫塔底部，然后半水煤气经塔内填料与钠碱液逆流接触，除去半水煤气内富含的大部分硫化氢，此时需把出口气内的硫化氢质量浓度控制到≤100mg/m3以内，而硫化氢再通过气柜进入电滤器除尘岗位。
可再生能源合成绿氨研究进展及氢-氨储运经济性分析
可再生能源合成绿氨研究进展及氢-氨储运经济性分析
曾悦;王月;张学瑞;宋玺文;夏博文;陈梓颀
【期刊名称】《化工进展》
【年(卷),期】2024(43)1
【摘要】可再生能源和氢能产业快速发展,氨作为储氢介质,因其能发挥长时储氢和长距离运氢的作用,受到广泛关注。
化石燃料制氢合成氨工艺成熟,但二氧化碳排放强度大。
绿氨以可再生能源电解制氢作为氢源,具有减少合成氨产业碳排放、消纳风光等可再生能源、充当储氢载体易于储运等优势,在碳达峰碳中和的目标下,开发绿氨合成工艺具有重要意义。
本文总结了工业Haber-Bosch法合成氨、电化学、光催化、等离子体和化学链合成氨取得的研究进展及面临的挑战,阐述了可再生能源电解制氢合成氨工艺的技术路线和发展现状,对比了煤制灰氨和可再生能源制绿氨工艺的技术经济可行性,分析了电价、电解制氢能耗等因素对电解制氢合成氨成本的影响,论述了分别以氨为载体储氢和储存液氢的成本构成,研究了分别以氨为载体运氢和运输气氢的成本,提出了对绿氢合成绿氨、以绿氨为载体储运氢产业发展的思考。
【总页数】14页(P376-389)
【作者】曾悦;王月;张学瑞;宋玺文;夏博文;陈梓颀
【作者单位】中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TK91
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2.氢能储运技术经济性分析及建立绿氨储运基地设想
3.不同应用场景下新能源制氢合成绿氨经济性分析
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