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1、輸入,左到右實(shí)際上是假設(shè)輸入猜值去計(jì)算輸出與已知輸出進(jìn)行比較再調(diào)整猜值進(jìn)行計(jì)算 O只能單項(xiàng)求解,從化工過(guò)程分析與合成考點(diǎn)1、什么叫過(guò)程:(1)客觀事物從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移?!具^(guò)程】(2)在工藝生產(chǎn)上,對(duì)物料流進(jìn)行物理或化學(xué)的加工工藝稱作過(guò)程工藝?!具^(guò)程工藝】(3)以天然物料為原料經(jīng)過(guò)物理或化學(xué)的加工制成產(chǎn)品的過(guò)程?;み^(guò)程包括:原料制備、化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)品分離(4)由被處理的物料流聯(lián)接起來(lái),構(gòu)成化工過(guò)程生產(chǎn)工藝流程。(5)【最重要的單元過(guò)程】化學(xué)反應(yīng)過(guò)程、換熱過(guò)程、分離過(guò)程、輸送過(guò)程、催化反應(yīng)過(guò)程(6)【化學(xué)反應(yīng)過(guò)程舉例】熱裂解反應(yīng)過(guò)程、電解質(zhì)溶液離子反應(yīng)過(guò)程生化反應(yīng)過(guò)程、分散控制(7)【
2、過(guò)程控制技術(shù)發(fā)展歷程】計(jì)算機(jī)集中控制、集散控制(我國(guó)多)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制第二章、化工過(guò)程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析【模塊】模型和算法,一是要建模,二是這個(gè)模型的算法,兩者組一起才能算作模塊?!締卧P皖愋汀坷碚撃P?、經(jīng)驗(yàn)?zāi)P?、半?jīng)驗(yàn)?zāi)P??!臼裁唇蟹€(wěn)態(tài)(化工過(guò)程穩(wěn)態(tài)模擬)】各個(gè)工藝參數(shù)狀態(tài)量不隨時(shí)間而發(fā)生變化的叫做穩(wěn)態(tài)。【么叫模擬】對(duì)過(guò)程系統(tǒng)模型進(jìn)行求解就叫模擬?!具^(guò)程系統(tǒng)模擬可以解決哪些問(wèn)題(會(huì)畫(huà)圖)(1)過(guò)程系統(tǒng)模擬分析問(wèn)題;(2)過(guò)程系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題;(3)過(guò)程系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題。過(guò)程系統(tǒng)模擬分析問(wèn)題:已知決策變量輸入,已知過(guò)程參數(shù),求輸出,是一個(gè)正向求解問(wèn)題,最簡(jiǎn)單的模型。參已知數(shù)建立模型,并求解圖 2
3、7過(guò)程系統(tǒng)的模擬分析)過(guò)程系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題:已知輸出設(shè)計(jì)結(jié)果,已知過(guò)程參數(shù),求決策變量輸入;看起來(lái)是已知輸出求流策室|過(guò)程系統(tǒng)模型知狀態(tài)變量3)過(guò)程系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題:過(guò)程系統(tǒng)模型與最優(yōu)化模型聯(lián)立求解,得到一組使工況目標(biāo)函數(shù)最佳的決策變量,從而實(shí)施最佳工況。【過(guò)程系統(tǒng)模擬三種基本方法,及其優(yōu)缺點(diǎn)】(1)序貫?zāi)K法(不適于解算設(shè)計(jì)、優(yōu)化問(wèn)題,只適于模擬問(wèn)題(2)面向方程法(3)聯(lián)立模塊法(同時(shí)有(1)、(2)的優(yōu)點(diǎn))【單元模塊】是依據(jù)相應(yīng)過(guò)程單元的數(shù)學(xué)模型和求解算法編制而成的子程序。具有單向性特點(diǎn)【斷裂】通過(guò)迭代把高維方程組降階為低維方程組的辦法。它適用于不可分割子系統(tǒng);【不可分割子系統(tǒng)】過(guò)程系統(tǒng)中,
4、若含有再循環(huán)物流,則構(gòu)成不可分割子系統(tǒng)。【斷裂基本原則】1)切割流線總數(shù)最少、2)切割流線所含變量數(shù)最少、3)切割流線的總權(quán)重最小、4)環(huán)路切割的總次數(shù)最少【簡(jiǎn)單回路】包含兩個(gè)以上流股,且其中的任何單元只被通過(guò)一次。矩陣:行-回路;列-物流?!具m合于收斂單元應(yīng)滿足要求:】(1)對(duì)初值的要求不高、(2)數(shù)值穩(wěn)定性好、(3)收斂速度快、(4)占用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間少【面向方程法(適用于線性化,非線性方程組先線性化)】第四章、化工過(guò)程系統(tǒng)的優(yōu)化【最優(yōu)化問(wèn)題包括要素(內(nèi)容)】(1)目標(biāo)函數(shù)(2)優(yōu)化變量(3)約束條件(4)可行域【可行域】滿足約束條件的方案集合,構(gòu)成了最優(yōu)化問(wèn)題的可行域?!咀顑?yōu)解】過(guò)程系統(tǒng)
5、最優(yōu)化問(wèn)題是在可行域中尋求使目標(biāo)函數(shù)取最小值的點(diǎn)。【最優(yōu)化問(wèn)題的建模方法】機(jī)理模型、黑箱模型、混合模型【系統(tǒng)最優(yōu)化方法的分類】無(wú)約束最優(yōu)化與有約束最優(yōu)化、線性規(guī)劃 LP(目標(biāo)函數(shù)約束條件全部都為線性函數(shù)稱為線性規(guī)劃,剩一個(gè)為非線性函數(shù)為非線性規(guī)劃、單維最優(yōu)化和多維最優(yōu)化、解析法與數(shù)值法、可行路徑法與不可行路徑法【標(biāo)準(zhǔn)型】目標(biāo)函數(shù)值一定是最小值、約束條件中沒(méi)有不等式約束,全是等式約束、所有的變量全是非負(fù)條件第七章、換熱網(wǎng)絡(luò)合成【換熱網(wǎng)絡(luò)合成】通俗地講就是將物流匹配在一起,充分利用熱物流去加熱冷物流,提高系統(tǒng)的熱回收,以便盡可能地減少輔助加熱與輔助冷卻負(fù)荷?!緭Q熱網(wǎng)絡(luò)合成目的】讓某一個(gè)物料從初始溫
6、度到目標(biāo)溫度(一定要達(dá)成)、盡可能的回收余熱、盡可能的減少換熱設(shè)備數(shù)?!緶囟葏^(qū)間求夾點(diǎn)(會(huì)畫(huà)溫度區(qū)間表)】將熱物流的起始溫度與目標(biāo)溫度減去最小允許溫差Tmin,然后與冷物流的起始、目標(biāo)溫度一起按從大到小排序,構(gòu)成溫度區(qū)間?!緤A點(diǎn)】在溫度區(qū)間中,高溫度區(qū)間向低溫度區(qū)間傳遞的熱量為零的點(diǎn),不是接受熱量為零的點(diǎn)(判斷)對(duì)于熱公用工程是 260C,對(duì)于冷公用工程是 250C。物理意義:溫焰圖上組合曲線垂直距離最低的點(diǎn)?!緤A點(diǎn)的三個(gè)特性】能量特性、位置特性、傳熱特性【夾點(diǎn)設(shè)計(jì)的三原則】(1)避免夾點(diǎn)之上熱物流與夾點(diǎn)之下冷物流間的匹配、(3)夾點(diǎn)之下禁用加熱器【匹配的可行性原則】(1)總物流數(shù)可行性原則:
7、夾點(diǎn)一側(cè) N).山 N_入流出流入(2)FCp(熱熔流率)可行性原則夾點(diǎn)一側(cè)FCpFCp.入就出驪入【換熱網(wǎng)絡(luò)合成中的實(shí)際問(wèn)題】熱物流所作線性的逼近不能高于熱物流線,對(duì)冷物流所作的線性逼近不能低于冷物流線?!荆ㄎ锪鳎┙蛊ヅ渑c強(qiáng)制匹配適用范圍】考慮到腐蝕、操作安全、設(shè)備布置、管線鋪設(shè)、操作方便等問(wèn)題,可能會(huì)禁止某些物流間的匹配或強(qiáng)制進(jìn)行某些物流間的匹配。老廠改造時(shí)應(yīng)充分利用原有設(shè)備,就屬于強(qiáng)制匹配。第八章、分離塔序列的綜合【分離序列綜合的目的】選擇最合理的分離方法,確定最優(yōu)的分離序列,以降低其各項(xiàng)費(fèi)用?!荆ǚ蛛x序列中)什么叫簡(jiǎn)單塔】一個(gè)進(jìn)料分離為兩個(gè)產(chǎn)品、每一個(gè)組分只出現(xiàn)在一個(gè)產(chǎn)品中,即銳分離
8、、塔底采用再沸器,塔頂采用全凝器【經(jīng)驗(yàn)規(guī)則(抽考)】(1)優(yōu)先采用使用能量分離劑,使用質(zhì)量分離劑的塔后馬上分離出去;只有用它可以顯著增加揮發(fā)度,用它可以直接得到產(chǎn)品時(shí)使用質(zhì)量分離劑。(2)高溫高壓分離。(3)元素最少的分離序列(4)首先應(yīng)移除腐蝕性和危險(xiǎn)性的組分(5)相對(duì)揮發(fā)度接近于 1 的最后分離(6)首先移除含量最多的組分(7)等摩爾分割(8)CES(分離度系數(shù))最大的首先分割【分離塔的最優(yōu)分離序列應(yīng)該如何尋找?有哪些方法?(名字知道)】窮舉法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、分離度系數(shù)大的優(yōu)先分離的方法、相對(duì)費(fèi)用函數(shù)的方法F(1f)2.732.41T0.31換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)步驟有哪些?先找t,判斷是夾點(diǎn)問(wèn)題還是
9、非夾點(diǎn)問(wèn)題;(2)如果是非加點(diǎn)問(wèn)題,必須當(dāng)t 大于t 域值的時(shí)候才能尋找最優(yōu)的換熱網(wǎng)絡(luò)。(3)如果是夾點(diǎn)問(wèn)題,先找最小傳熱溫差,然后溫度區(qū)間法尋找?jiàn)A點(diǎn);尋找?jiàn)A點(diǎn)之后進(jìn)行夾點(diǎn)兩個(gè)可行性的匹配,如果不可行進(jìn)行流股分割;匹配完了之后得到能量最優(yōu)的換熱網(wǎng)絡(luò)。再看有沒(méi)有獨(dú)立的熱負(fù)荷回路,如果有用能量松弛法合并該回路得到減少換熱單元。最后在能量最優(yōu)和換熱單元最少之間找到一個(gè)折中。P14 過(guò)程系統(tǒng)模擬的三種基本方法:序貫?zāi)K法、面向方程法、聯(lián)立模塊法。P16 序貫?zāi)K法的基本思想(簡(jiǎn)答)從系統(tǒng)入口物流開(kāi)始,經(jīng)過(guò)接受該物流變量的單元模塊的計(jì)算得到輸出物流變量,作為下一個(gè)相鄰單元的輸入物流變量。依此逐個(gè)的計(jì)算過(guò)
10、程系統(tǒng)中的各個(gè)單元,最終計(jì)算出系統(tǒng)的輸出物流。計(jì)算得出過(guò)程系統(tǒng)中所有的物流變量值,也即狀態(tài)變量值。P16 什么叫結(jié)構(gòu)單元圖?利用結(jié)點(diǎn)和邊的結(jié)合對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述,構(gòu)成結(jié)構(gòu)單元圖或簡(jiǎn)稱“圖”。圖可以分成無(wú)向圖和有向圖。(2)夾點(diǎn)之上禁用冷卻器、(1)結(jié)構(gòu)單元圖由結(jié)構(gòu)單元與流股構(gòu)成。結(jié)構(gòu)單元也稱為結(jié)點(diǎn),可以是一個(gè)單元設(shè)備,也可以是一個(gè)虛擬單元。在有向圖中,射入一個(gè)結(jié)點(diǎn)的邊的數(shù)目稱為該結(jié)點(diǎn)的入度,由一個(gè)結(jié)點(diǎn)射出的邊數(shù)稱為該結(jié)點(diǎn)的出度,而結(jié)點(diǎn)的入度與出度之和為該結(jié)點(diǎn)的度數(shù)。重要的子圖有以下幾種:(1)路:路是圖中任意兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間,由其他結(jié)點(diǎn)和相互順序連接的邊構(gòu)成的交替序列。(2)通路:圖中兩個(gè)結(jié)點(diǎn)
11、之間按有向邊方向與其他結(jié)點(diǎn)連接的點(diǎn)、邊交替序列。(3)回路:起始結(jié)點(diǎn)和終止結(jié)點(diǎn)為同一結(jié)點(diǎn)時(shí)的通路,即封閉的通路。(4)環(huán)路:除起始點(diǎn)外其余結(jié)點(diǎn)均僅通過(guò)一次的回路稱為環(huán)路。環(huán)路是網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)特征,這種環(huán)路的存在與過(guò)程系統(tǒng)中再循環(huán)反饋直接有關(guān)。(5)相互連接的圖:當(dāng)圖中任意一對(duì)結(jié)點(diǎn)均可通過(guò)路來(lái)連接時(shí),稱該圖為相互連接的圖。(6)整體:是子圖的一種特別重要的概念一一不可再分塊(整體),通常是由多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的環(huán)路組成,這些環(huán)路具有至少一個(gè)公共結(jié)點(diǎn)。(7)樹(shù):由根、枝組成,往下生長(zhǎng),構(gòu)成數(shù)學(xué)上的“樹(shù)”。P29EOM(面向方程法)的基本思想:描述整個(gè)過(guò)程系統(tǒng)的數(shù)學(xué)方程式聯(lián)立求解,從而得出模擬計(jì)算結(jié)果。把描述
12、過(guò)程系統(tǒng)的所有數(shù)學(xué)模型匯集到一起,形成一個(gè)非線性方程組進(jìn)行求解P30 面向方程法的核心問(wèn)題是求解超大型非線性方程組,求解方法大致分為兩類為:將為求解法;聯(lián)立求解法P31 方程組的分解方法有回路搜索法和矩陣法兩大類。P54 化工過(guò)程系統(tǒng)通過(guò)一系列物理化學(xué)分離和化學(xué)反應(yīng)(包括催化、電化與生化)改變?cè)蠣顟B(tài)、微觀結(jié)構(gòu)和/或化學(xué)組成的加工技術(shù)。動(dòng)態(tài)特性是化工過(guò)程系統(tǒng)最基本的特性之一。模型化是現(xiàn)代化學(xué)工程方法論的重要組成部分,尤其是過(guò)程動(dòng)態(tài)學(xué)的核心。根據(jù)過(guò)程系統(tǒng)中狀態(tài)變量分布特性的不同,一般把數(shù)學(xué)模型分為:集中參數(shù)模型、分布參數(shù)模型、多級(jí)集中參數(shù)模型根據(jù)建立模型的不同方法,一般可將數(shù)學(xué)模型分為:統(tǒng)計(jì)模型
13、(經(jīng)驗(yàn)?zāi)P停ê谙淠P停?、確定性模型(又稱機(jī)理模型)、介于兩者之間的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)P蚉55 確定性動(dòng)態(tài)模型的數(shù)學(xué)處理(1)正問(wèn)題、(2)逆問(wèn)題、(3)過(guò)程系統(tǒng)的定性分析P57 連續(xù)攪拌反應(yīng)器的動(dòng)態(tài)特性-一集中參數(shù)模型代表P63 精微塔的動(dòng)態(tài)特性一多級(jí)集中參數(shù)模型P68 變壓吸附過(guò)程-分布參數(shù)動(dòng)態(tài)模型P76 化工過(guò)程優(yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化(設(shè)計(jì)參數(shù)、操作參數(shù))、參數(shù)優(yōu)化、管理優(yōu)化P77 求解做優(yōu)化問(wèn)題就是要找到一組是的目標(biāo)函數(shù) J 達(dá)到最大或最小的決策變量。最小值的點(diǎn)位最優(yōu)解。過(guò)程變量向量主要由兩部分組成,即決策變量和狀態(tài)變量。P78 變量 y 的取值范圍一般都要給以一定的限制,稱為約束條件。等式約束條件由等
14、式設(shè)計(jì)規(guī)定要求和尺寸成本關(guān)系式兩部分組成滿足約束條件的方案集合,構(gòu)成了最優(yōu)化問(wèn)題的可行域。P90 無(wú)約束條件最優(yōu)化問(wèn)題的經(jīng)典求解方法一階導(dǎo)數(shù)為零、二階導(dǎo)數(shù)大于等于零P107 多變量問(wèn)題的搜索中有約束問(wèn)題的求解是以無(wú)約束問(wèn)題的求解為基礎(chǔ)的多變量問(wèn)題的求解是以單位變量搜索為基礎(chǔ)的單變量問(wèn)題的搜索又是以解析解法中的相關(guān)頂哦里和結(jié)論為基礎(chǔ)的。多變量非線性規(guī)劃問(wèn)題的求解思路總體上可歸結(jié)為搜搜方向和搜索步長(zhǎng)的確定,即xk1xkkskP115 求解(OPT1)最優(yōu)化問(wèn)題的優(yōu)化方法視其約束條件的方式分為兩大類:可行路徑型和不可行路徑P126 過(guò)程系統(tǒng)的最優(yōu)化模型分為機(jī)理模型、黑箱模型、混合模型機(jī)理模型法、(統(tǒng)
15、計(jì)模型法、智能模型法)P159 按最終產(chǎn)品的輸出形式,工業(yè)加工過(guò)程可分為:連續(xù)、離散和間歇過(guò)程動(dòng)態(tài)性P160 間歇化工的特點(diǎn):技術(shù)密集性、多樣性、柔韌性、不確定性間歇過(guò)程與連續(xù)過(guò)程的比較動(dòng)態(tài)特性是間歇過(guò)程的本質(zhì),而連續(xù)過(guò)程的本質(zhì)是穩(wěn)態(tài)操作在間歇過(guò)程中,原料必須按配方規(guī)定的加工任務(wù)和順序,在合適的設(shè)備中進(jìn)行加工。在連續(xù)過(guò)程中,原料連續(xù)加入,各加工任務(wù)同時(shí)進(jìn)行通過(guò)詳細(xì)的系統(tǒng)分析,可找到連續(xù)過(guò)程的瓶頸問(wèn)題,而間歇過(guò)程的瓶頸問(wèn)題隨產(chǎn)品及操作策略而改變。間歇過(guò)程中的設(shè)備尺寸的設(shè)計(jì)并不是很精確的(能夠用來(lái)生產(chǎn)多個(gè)產(chǎn)品)。連續(xù)過(guò)程中的安全系統(tǒng),主要是降低系統(tǒng)的停車時(shí)間。間歇過(guò)程不需要。間歇過(guò)程通常為小批量、
16、高附加值的化學(xué)品而設(shè)計(jì)的,一個(gè)生產(chǎn)周期只能生產(chǎn)一批產(chǎn)品。連續(xù)過(guò)程通常是為需求量很大的特定產(chǎn)品而設(shè)計(jì)的,原料連續(xù)加入,產(chǎn)品連續(xù)排出。間歇過(guò)程必須對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程,進(jìn)行有效的排序或進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)間表安排。由于間歇過(guò)程的柔韌性和彈性,它適合于市場(chǎng)供求不穩(wěn)定的產(chǎn)品的生產(chǎn)。連續(xù)過(guò)程則適合于市場(chǎng)供求穩(wěn)定的產(chǎn)品的生產(chǎn)。對(duì)于市場(chǎng)需求量很大的產(chǎn)品,其初始階段一般也是用間歇過(guò)程生產(chǎn)的P161 間歇過(guò)程的設(shè)備:?jiǎn)渭兊拈g歇設(shè)備、半連續(xù)設(shè)備、中間存貯設(shè)備P162 間歇過(guò)程的分類單產(chǎn)品廠、多產(chǎn)品廠、多裝置廠、多目的廠。P164 在間歇 j 獨(dú)立操作過(guò)程中,某臺(tái)設(shè)備加工兩批物料的時(shí)間間隔稱為“該設(shè)備的循環(huán)時(shí)間”:整個(gè)間歇級(jí)加工兩
17、批物料的時(shí)間間隔稱為“間歇級(jí) j 的循環(huán)時(shí)間”。順序地從工廠得到兩批產(chǎn)品之間的時(shí)間間隔稱為“限定循環(huán)時(shí)間(LCT)”,也稱為“批間隔”P195 對(duì)于一個(gè)含有換熱物流的工藝流程,將其中的換熱物流提取出來(lái),組成了換熱網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)其中被加熱的物流稱為冷物流,被冷卻的物流稱為熱物流。P195 換熱的目的不僅是為了使物流溫度滿足工藝要求,而且也是為了回收過(guò)程余熱,減少公用工程消耗?;谶@種思想進(jìn)行的換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)稱為換熱網(wǎng)絡(luò)合成。換熱網(wǎng)絡(luò)合成的任務(wù),是確定換熱物流的合理匹配方式,從而以最小的消耗代價(jià),獲得最大的能量利用效鎘,。(1)采用夾點(diǎn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)時(shí),為保證系統(tǒng)的最大熱回收,應(yīng)避免熱物流穿越夾點(diǎn)(N
18、)(2)熱泵與系統(tǒng)熱集成時(shí),將熱泵穿越夾點(diǎn)放置是有效的熱集成。(丫)(3)兩個(gè)或兩個(gè)以上相連的循環(huán)回路一定構(gòu)成最大循環(huán)網(wǎng)。(N)(4)采用斷開(kāi)熱負(fù)荷回路的方法調(diào)優(yōu)換熱器網(wǎng)絡(luò),合并換熱器后的結(jié)構(gòu)除了需要保證每個(gè)單元設(shè)備熱負(fù)荷為非負(fù)外,還要檢驗(yàn)每個(gè)單元設(shè)備的傳熱溫差是否大于或等于最小的允許傳熱溫差。(Y)(5)R 組分簡(jiǎn)單塔精微分離序列的綜合問(wèn)題,可以看成是 R-1 階段決策問(wèn)題。(Y)(6)系統(tǒng)的自由度為系統(tǒng)變量數(shù)減去描述系統(tǒng)的所有方程數(shù)。(N)(7)能夠把全部簡(jiǎn)單回路至少斷裂一次的斷裂組定義為多余斷裂組。(N)(8)穿越夾點(diǎn)的熱流量為零,則夾點(diǎn)處的傳熱推動(dòng)力為零。(N)(9)利用能量松弛法調(diào)優(yōu)換熱器網(wǎng)絡(luò),調(diào)優(yōu)前后系統(tǒng)所需的冷、熱公用負(fù)荷不變。(N)(10)對(duì)于已給定熱交換量的情況,通過(guò)熱交換面的傳熱溫差愈小,過(guò)程的不可逆性愈小,有效能損失小。(Y)1 .間間歇過(guò)程的瓶頸問(wèn)題很容易就能找到,因此,只需要對(duì)給定的設(shè)備加工順序進(jìn)行排序,就可以得到最優(yōu)的操作方案了。答:錯(cuò)誤2 .化工過(guò)程的優(yōu)化因其所含變量太多而難以進(jìn)行, 為了簡(jiǎn)化計(jì)算的難度, 某人建議只考慮決策變量對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響,這種方式是否可行?答:對(duì)3 .非線性規(guī)劃的求解比線性規(guī)劃困難的多,因此,對(duì)于非線性規(guī)劃問(wèn)題,
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