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1、火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督及鍋爐壓力容器安全監(jiān)察及鍋爐壓力容器安全監(jiān)察吉林省電力科學(xué)研究院吉林省電力科學(xué)研究院劉鐵軍劉鐵軍20102010年年1 1金屬監(jiān)督及鍋爐監(jiān)察金屬監(jiān)督及鍋爐監(jiān)察全過程、全方位管理全過程、全方位管理1.1重要性重要性電力行業(yè)初期開展四項技術(shù)監(jiān)督專業(yè)之一;目前9項監(jiān)督(金屬)、5項管理(鍋爐監(jiān)察)。受監(jiān)金屬部件損傷破壞事故率占發(fā)電機組事故率70%。原電力部長史大楨說過:“不重視電站鍋爐壓力容器安全,將廠無寧日!”。 全國發(fā)電企業(yè)前全國發(fā)電企業(yè)前5050年發(fā)電機組年發(fā)電機組非停非停事故率公認(rèn)統(tǒng)計數(shù)據(jù):事故率公認(rèn)統(tǒng)計數(shù)據(jù): 電站鍋爐事故率占機組事故率60%;其
2、中: 焊接質(zhì)量事故率占鍋爐事故率40%;占機組事故率24%; 鍋爐受熱面爆漏事故率占鍋爐事故率60%,占機組事故率36%; 其他金屬部件損傷事故率占機組事故率10; 受監(jiān)金屬部件損傷破壞事故率占機組事故率24+36+10=7070%。 火力發(fā)電廠主專業(yè)-機、爐、電。 金屬專業(yè)作為輔助專業(yè),因金屬設(shè)備事故率高、對機組安全、穩(wěn)定運行影響很大,2/3以上機組非停都與金屬受監(jiān)部件失效有關(guān)。金屬監(jiān)督工作已經(jīng)引起各發(fā)電集團公司、發(fā)電廠各級領(lǐng)導(dǎo)及監(jiān)督、檢修和運行專業(yè)人員的高度重視。 金屬監(jiān)督的重要性不言而喻。 技術(shù)監(jiān)督主干規(guī)程技術(shù)監(jiān)督主干規(guī)程火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程(監(jiān)規(guī))DL/T438-2009電力工業(yè)
3、鍋爐壓力容器監(jiān)察規(guī)程(鍋規(guī))-DL612-1996電站鍋爐壓力容器檢驗規(guī)程(檢規(guī))-DL647-2004監(jiān)督工作必須依據(jù)規(guī)程,杜絕習(xí)慣性違章、以經(jīng)驗替代規(guī)程;強制性規(guī)程必須熟練掌握并運用;及時更新使用有效版本,防止使用過期作廢規(guī)程。1.2受監(jiān)金屬部件失效特點受監(jiān)金屬部件失效特點 火電廠受監(jiān)金屬部件材質(zhì)不同、工作環(huán)境不同,損傷失效特征也不同。 金屬固有特性決定不同金屬部件的使用壽命不同。運行工況發(fā)生變化(如溫度、應(yīng)力、腐蝕、磨損等)或金屬部件存在原始缺陷,都將加劇金屬部件損傷速度而最終提前失效破壞。 1.2受監(jiān)金屬部件失效特點受監(jiān)金屬部件失效特點 受監(jiān)金屬部件損傷破壞不可避免,任何金屬材料都有設(shè)
4、計使用壽命。 定期進行鍋爐和壓力容器外部和內(nèi)部質(zhì)量檢驗,開展全方位、全過程的技術(shù)監(jiān)督管理,可以及時發(fā)現(xiàn)受監(jiān)金屬部件缺陷,通過消缺處理及時消除事故隱患,將事故率降低到最低限度。2 金屬監(jiān)督與相關(guān)專業(yè)關(guān)系金屬監(jiān)督與相關(guān)專業(yè)關(guān)系 全方位金屬監(jiān)督幾乎涵蓋火電廠各個專業(yè)及部門: 鍋爐、汽機、化學(xué)、熱工、檢修、物資等部門; 金屬、焊接、本體、管閥等班組。 金屬損傷和失效暴露的是現(xiàn)象,其本質(zhì)涉及到各相關(guān)專業(yè)運行和檢修過程監(jiān)督管理中存在的問題。 治標(biāo)必須治本。2.1鍋爐專業(yè)鍋爐專業(yè) 鍋爐燃燒方式調(diào)整不當(dāng),火焰中心偏斜或上移,導(dǎo)致受熱面管壁溫度升高超溫過熱爆漏; 受熱面管外壁結(jié)焦、內(nèi)壁結(jié)垢導(dǎo)致傳熱性能下降,汽水
5、循環(huán)不暢將導(dǎo)致冷卻作用降低,將引起受熱面管壁超溫過熱爆漏; 啟爐期間管系膨脹受阻,支吊架失載和超載,焊接殘余應(yīng)力,彎管塑性變形等引起的附加應(yīng)力作用,將會產(chǎn)生局部應(yīng)力集中。長期運行將加速管材蠕變、疲勞損傷破壞。2.1鍋爐專業(yè)鍋爐專業(yè)運行中監(jiān)控受熱面管壁不超溫,主蒸汽和再熱蒸汽不超溫超壓。高溫承壓部件溫度越高、應(yīng)力越大、運行時間越長,蠕變損傷破壞速度越快。檢修期間檢查膨脹指示器完好,啟爐期間檢查膨脹指示器位移值在設(shè)計范圍。管道支吊架檢查每年全面檢查一次并記錄存檔。檢查發(fā)現(xiàn)鍋爐運行記錄“只記不看” 。異常數(shù)據(jù)無審核、分析、處理、反措。(有受熱面壁溫超溫達(dá)40-50,竟無人發(fā)現(xiàn)并上報分析處理)。存在問
6、題:異常不記錄、記錄不分析、分析無措施、措施無閉環(huán)。 2.2汽機專業(yè)汽機專業(yè) 重要受監(jiān)部件:大型鑄件-汽缸、高速轉(zhuǎn)動部件-轉(zhuǎn)子、葉片、螺栓等。 螺栓-緊固件:承受高溫和預(yù)緊力作用,長期運行后會發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象。 a 預(yù)緊力過小會導(dǎo)致汽缸密封面泄漏; b 預(yù)緊力過大會引起螺栓內(nèi)應(yīng)力增加,在高溫下長期運行會發(fā)生蠕變現(xiàn)象。將導(dǎo)致金相組織提前發(fā)生變化(如網(wǎng)狀組織)而發(fā)生脆性斷裂。 2.2汽機專業(yè)汽機專業(yè)檢修注意事項檢修注意事項使用大錘拆裝螺栓無法控制預(yù)緊力,沖擊力易造成螺栓損傷甚至斷裂。使用火焰直接加熱拆卸螺栓無法控制溫度,易發(fā)生螺栓金屬組織過熱、過燒,甚至局部燒熔。DL/T439-2006火力發(fā)電廠
7、高溫緊固件技術(shù)導(dǎo)則4.3.2條款規(guī)定:螺栓中心孔局部燒傷溶化應(yīng)作報廢處理。松花江電廠2007年、2008年連續(xù)2年發(fā)生螺栓孔局部火焰加熱燒熔事件,專門下發(fā)監(jiān)督意見單要求報廢處理,造成很大經(jīng)濟損失。檢修建議使用液壓緊力扳手拆裝螺栓,根據(jù)規(guī)定控制螺栓預(yù)緊力在設(shè)計值內(nèi)。2.3 熱工專業(yè)熱工專業(yè) 各類溫度、壓力等計量表計,監(jiān)測承壓部件正常運行。 熱電偶布設(shè)焊接緊密牢固,補償導(dǎo)線設(shè)計合理,測點位置顯示準(zhǔn)確,計量表計定期校驗。任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯,都會影響受監(jiān)金屬部件運行溫度、壓力的準(zhǔn)確性。 依據(jù)運行規(guī)程要求,監(jiān)控主蒸汽管道、受熱面管壁溫度、壓力在規(guī)定參數(shù)內(nèi)運行。如果表計出現(xiàn)誤差,全部監(jiān)控過程將流于形式。2.
8、4 化學(xué)專業(yè)化學(xué)專業(yè) 控制汽水品質(zhì)符合規(guī)程各項指標(biāo),避免結(jié)垢、腐蝕、積鹽。 定期汽水品質(zhì)化驗分析,發(fā)現(xiàn)超標(biāo)異常數(shù)據(jù)應(yīng)及時分析、查找原因。 水冷壁管內(nèi)壁發(fā)生垢下腐蝕,甚至氫脆爆管,與定期汽水品質(zhì)監(jiān)控質(zhì)量有關(guān)。2.4 化學(xué)專業(yè)化學(xué)專業(yè) 案例案例: 某電廠過熱器頻繁爆管,爆漏位置無規(guī)律。割管取樣檢驗,金相組織嚴(yán)重球化,證明管壁長期超溫過熱。 全部更換過熱器后不久,又相繼發(fā)生無規(guī)律爆管。多次割管取樣檢驗,金相組織短期內(nèi)再次發(fā)生嚴(yán)重球化,表明管壁仍存在長期超溫過熱現(xiàn)象。 頻繁爆管迫使電廠堵管處理。一次搶修中無意發(fā)現(xiàn)聯(lián)箱短接管內(nèi)嚴(yán)重結(jié)垢,擴大檢查發(fā)現(xiàn),因沒有更換該聯(lián)箱,聯(lián)箱短接管內(nèi)全部嚴(yán)重結(jié)垢,蒸汽通流面
9、積縮小嚴(yán)重降低了蒸汽對管外高溫?zé)煔獾睦鋮s作用,致使管壁長期超溫過熱最終導(dǎo)致頻繁爆管。2.5物資供應(yīng)物資供應(yīng) 火電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程2000版新增監(jiān)督項目。 受監(jiān)金屬部件儲運監(jiān)督管理除執(zhí)行物資管理有關(guān)規(guī)定外,還應(yīng)執(zhí)行金屬監(jiān)督要求的相關(guān)技術(shù)條件。 受監(jiān)金屬部件、鋼材、焊材必須附質(zhì)保單、合格證;健全入庫前金屬檢驗委托制度;金屬檢驗合格后分類標(biāo)識存放,避免錯收錯發(fā);焊接材料應(yīng)上架擺放、有效期1-2年(超期作工藝評定),庫房濕度控制 60%;鋼材存儲防銹蝕、不銹鋼禁止直接接觸碳鋼架等。2.5物資供應(yīng)物資供應(yīng)全省發(fā)電企業(yè)每年都會發(fā)現(xiàn)錯用鋼材事件。受熱面管錯用低等級材質(zhì),將在短期內(nèi)發(fā)生爆管事故,造成機組非停
10、。案例案例 2010年6月,電科院在松原油田熱電廠監(jiān)督檢查發(fā)現(xiàn),汽機側(cè)主蒸汽母管一個三通錯用碳鋼材質(zhì)(原設(shè)計材質(zhì)12Cr1MoV,運行溫度535/壓力8.8MPa,累計運行時間49617小時)。下發(fā)監(jiān)督預(yù)警單更換后檢驗發(fā)現(xiàn),金屬組織發(fā)生嚴(yán)重球化、嚴(yán)重石墨化和局部蠕變裂紋。該三通已處于即將爆破的臨界狀態(tài)。 究竟在哪一環(huán)節(jié)發(fā)生錯用已無法考證,表明該廠金屬監(jiān)督工作不到位。2.6 試樣加工試樣加工要求:要求:執(zhí)行規(guī)程正確、提供加工圖紙規(guī)范、試樣標(biāo)記無誤、驗收合格送檢。注意事項:注意事項:試樣加工尺寸符合圖紙要求;火焊切割預(yù)留機械加工區(qū)段,防止金屬過熱發(fā)生組織變化;小徑管條形試樣兩側(cè)平行、表面光潔度符合
11、標(biāo)準(zhǔn)要求;試樣追蹤標(biāo)記,向火與背火、沖擊試樣開口位置、取樣位置等杜絕錯位。錯位。斷口表面避免人為二次損傷。任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯都會使試驗數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真,導(dǎo)致分析結(jié)論失誤。3 鍋爐受熱面監(jiān)督管理鍋爐受熱面監(jiān)督管理嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn) DL/T939-2005火力發(fā)電廠鍋爐受熱面管監(jiān)督檢驗技術(shù)導(dǎo)則 DL/T4382009 火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程9.受熱面管子金屬監(jiān)督建立鍋爐受熱面管監(jiān)督數(shù)據(jù)庫(包括歷年受熱面管泄漏試驗分析結(jié)論、檢修割管取樣金屬檢驗結(jié)果、鍋爐運行異常工況等)。發(fā)生受熱面管泄漏時及時提供相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù),配合金屬檢驗結(jié)果綜合統(tǒng)計分析,可以更準(zhǔn)確的查找出泄漏原因,并因此制定科學(xué)的防范措施,實現(xiàn)受
12、熱面管預(yù)防監(jiān)督目的。 3.1 受熱面管泄漏特點受熱面管泄漏特點過熱器:過熱器: 管外壁承受高溫?zé)煔饧訜幔軆?nèi)承受高溫、高壓過熱蒸汽作用。金屬壁溫處于鋼材蠕變溫度下,接近管材極限許用溫度。 主要失效類型:長時超溫過熱。其次結(jié)垢、腐蝕、蠕脹、磨損、短時超溫過熱。3.1 受熱面管泄漏特點受熱面管泄漏特點水冷壁水冷壁: 位于爐膛內(nèi)壁四周,直接吸收爐膛高溫火焰輻射,把水加熱變成飽和水的汽水混合物。 運行中如果水冷壁聯(lián)箱有異物堵塞、汽包水位偏低、集中下降管帶汽或受熱不均等都可能造成超溫過熱。 主要失效類型:短時超溫過熱。其次結(jié)垢、腐蝕、磨損、長時超溫過熱等。 3.1 受熱面管泄漏特點受熱面管泄漏特點再熱器
13、再熱器: 管外壁承受高溫?zé)煔饧訜?,管?nèi)流動密度較小的中壓蒸汽。 金屬壁溫處于鋼材蠕變溫度下,常接近管材極限許用溫度。 主要失效形式:長時超溫過熱、蠕脹、磨損和腐蝕。 3.1 受熱面管泄漏特點受熱面管泄漏特點省煤器:省煤器: 位于煙氣溫度較低區(qū)域,一般不會發(fā)生過熱。 主要失效形式為煙氣磨損,積灰和腐蝕也會引起失效。3.1 受熱面管泄漏特點受熱面管泄漏特點 分析鍋爐受熱面管泄漏原因時,應(yīng)綜合分析診斷。 借鑒以上統(tǒng)計數(shù)據(jù),對泄漏頻繁的部件調(diào)查分析,查找原因。 協(xié)調(diào)多專業(yè)綜合治理,達(dá)到標(biāo)本兼治目的。3.2建立受熱面管監(jiān)督數(shù)據(jù)庫建立受熱面管監(jiān)督數(shù)據(jù)庫 目前部分電廠在爆管后,現(xiàn)場割管取樣,委托金相檢驗、光
14、譜分析、機械性能常規(guī)試驗等。收到金屬檢驗分析報告(如長時超溫、短時超溫、疲勞、腐蝕等)后,報告歸檔,工作宣告完成。 鍋爐受熱面管失效首先應(yīng)由金屬檢驗后做出分析結(jié)論。而具有指導(dǎo)意義的工作應(yīng)利用金屬失效結(jié)論,繼續(xù)分析查找引起金屬失效的相關(guān)專業(yè)的運行、檢修原因,完成監(jiān)督閉環(huán)監(jiān)控。3.2建立受熱面管監(jiān)督數(shù)據(jù)庫建立受熱面管監(jiān)督數(shù)據(jù)庫 將歷年受熱面管泄漏試驗分析結(jié)論、割管取樣檢驗結(jié)果和鍋爐運行異常工況進行數(shù)據(jù)錄入。 通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,可以從中查找出受熱面管泄漏規(guī)律性,甚至達(dá)到區(qū)域性防范的目的。 統(tǒng)計數(shù)據(jù)越多,分析結(jié)論越準(zhǔn)確。 有的電廠在同一部位連續(xù)發(fā)生幾次同類型泄漏,歷次檢驗報告都在檔案中束之高閣,沒有發(fā)
15、揮監(jiān)督數(shù)據(jù)庫的有效作用。4檢修焊接技術(shù)監(jiān)督檢修焊接技術(shù)監(jiān)督 4.1焊接技術(shù)監(jiān)督現(xiàn)況焊接技術(shù)監(jiān)督現(xiàn)況 影響焊接質(zhì)量因素:焊工實際操作技能、焊接培訓(xùn)質(zhì)量、焊接技術(shù)管理、焊接材料儲運管理、焊接工藝評定、焊接工藝作業(yè)規(guī)范、焊接質(zhì)量驗收等。 存在問題:監(jiān)控措施可操作性差、管理工作不到位。部分專工甚至將焊接監(jiān)督推給焊接班負(fù)責(zé),沒有實現(xiàn)對焊接質(zhì)量二級監(jiān)控職能作用。4.2焊工持證上崗動態(tài)監(jiān)督管理焊工持證上崗動態(tài)監(jiān)督管理國務(wù)院第373號令特種設(shè)備安全監(jiān)察條例明確要求特種設(shè)備作業(yè)人員必須持證上崗。電力焊工技術(shù)考核規(guī)程規(guī)定:未取得合格證、合格項目過期、從事合格證非合格項目焊接均視為無證上崗。電力行業(yè)焊工技術(shù)考核一直
16、同時執(zhí)行兩部規(guī)程:鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規(guī)則 國家質(zhì)檢總局焊工技術(shù)考核規(guī)程DL/T679-1999 電力行業(yè)。 目前兩部考規(guī)都在修編中,電力考規(guī)與國家考規(guī)力求一致,項目代號正與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌。4.2焊工持證上崗動態(tài)監(jiān)督管理焊工持證上崗動態(tài)監(jiān)督管理比較兩部規(guī)程,電力標(biāo)準(zhǔn)對培訓(xùn)考核項目劃分較細(xì),考核標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格,實用性強。鑒于電力行業(yè)高溫高壓承壓部件的特殊性和重要性,發(fā)電企業(yè)焊工一直同時考取國家和電力行業(yè)分別頒發(fā)的焊工合格證。監(jiān)督專工應(yīng)了解兩部焊工考核規(guī)程,熟悉焊接考核項目及其代號,焊接檢驗項目及其評定標(biāo)準(zhǔn),各類焊工適用工作范圍等規(guī)定。建立焊工持證合格項目管理臺帳。保證焊接檢修動態(tài)監(jiān)控過程中
17、,焊工持證合格項目不超期、不超項。4.3焊接培訓(xùn)管理焊接培訓(xùn)管理檢修焊接工程質(zhì)量取決于焊工實際操作技能,焊工技能取決于焊接培訓(xùn)教育質(zhì)量。電廠應(yīng)安排焊工定期進行持證合格項目的實際操作練習(xí)考核。批量和重要受監(jiān)金屬部件焊接時,應(yīng)組織焊前練習(xí)和允許性模擬考試。檢修焊接作業(yè)實現(xiàn)對焊工持證上崗動態(tài)監(jiān)控管理。焊工上崗持證上崗持證必須,但持證并不代表水平必須,但持證并不代表水平。近年各類焊工比賽、調(diào)考活動存在一定弊端。檢修焊接工作由焊工群體完成,而非個別選手所能勝任。焊接培目的應(yīng)是推進焊工全員的實操水平的提高。4.4焊接材料儲運監(jiān)督管理焊接材料儲運監(jiān)督管理實現(xiàn)焊接工程質(zhì)量監(jiān)控的一項重要環(huán)節(jié)。焊接材料進入檢修環(huán)
18、節(jié)前,歷經(jīng)采購、運輸、存儲、收發(fā)過程。任何一個過程管理失控,都會出現(xiàn)焊接材料變質(zhì)、生銹、甚至錯用材料。存在問題:焊接材料入庫無質(zhì)保書,對分供方無評價選擇,驗收管理制度不健全,庫房存放條件不符合要求,無溫度、濕度監(jiān)控管理措施,存放超期變質(zhì)銹蝕等。焊接班組焊接材料重復(fù)烘干次數(shù)和返庫焊材回收再使用監(jiān)督管理失控。保證不使用超期變質(zhì)焊材、不錯用焊材是焊接材料儲運管理的一項重要監(jiān)控目標(biāo)。4.5焊接工藝作業(yè)規(guī)范監(jiān)控焊接工藝作業(yè)規(guī)范監(jiān)控 現(xiàn)代理念:焊工不但要熟練的掌握焊接技藝,同時要焊工不但要熟練的掌握焊接技藝,同時要嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)范。嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)范。 焊接質(zhì)量不僅要求焊縫內(nèi)部無缺陷、外表成形好,而
19、且要求嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝。 大部分焊工對焊接作業(yè)執(zhí)行焊接工藝規(guī)范認(rèn)識不足,甚至認(rèn)為是走形式。 首先解決焊工思想意識問題,克服習(xí)慣性違章作業(yè),建立并認(rèn)真執(zhí)行正確的焊接工藝規(guī)范。4.5焊接工藝作業(yè)規(guī)范監(jiān)控焊接工藝作業(yè)規(guī)范監(jiān)控案例:某電廠在制作省煤器管排中,在既無焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書,又未專項培訓(xùn)情況下,為趕進度而擅自采用全氬一次成型焊接工藝焊接作業(yè),結(jié)果造成大量焊口返修。不但影響了焊接工程質(zhì)量,同時也影響了焊接工程進度。焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書,便于焊工作業(yè)前正確選擇焊接材料和工藝參數(shù),避免焊接質(zhì)量事故。同時也便于監(jiān)督專工依據(jù)焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書規(guī)定的工藝參數(shù)(焊件坡口角度、對口間隙、焊接材料、焊接電流、熱處
20、理工藝規(guī)范等),抽查焊接工藝的執(zhí)行情況,準(zhǔn)確實施現(xiàn)場焊接技術(shù)監(jiān)控。4.6焊接質(zhì)量驗收技術(shù)監(jiān)控焊接質(zhì)量驗收技術(shù)監(jiān)控焊接技術(shù)監(jiān)控的關(guān)鍵環(huán)節(jié),對受監(jiān)金屬焊接部件安全運行起著至關(guān)重要的作用。焊接質(zhì)量檢查和檢驗實行三級檢查驗收制度,采用自檢與專業(yè)檢驗相結(jié)合方法進行驗評。焊接質(zhì)量檢查包括焊接前、焊接過程中和焊接結(jié)束后三個階段。金屬監(jiān)督專工依據(jù)相關(guān)規(guī)程要求,對焊接質(zhì)量進行過程監(jiān)控。包括焊接熱處理、焊縫外觀自檢、硬度檢驗、光譜檢驗、無損探傷等項焊接質(zhì)量驗收。重要部件焊接應(yīng)進行旁站式監(jiān)督。根據(jù)焊接檢驗結(jié)果,統(tǒng)計出焊口一次檢驗合格率指標(biāo),對整個焊接工程質(zhì)量進行總體評價 。4.7金屬無損探傷驗收金屬無損探傷驗收檢修焊接質(zhì)量驗收最后一道程序,焊接質(zhì)量過程監(jiān)控重點。焊接接頭質(zhì)量檢驗程序、檢驗方法、范圍、數(shù)量及質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)定。焊縫質(zhì)量檢驗根據(jù)受監(jiān)金屬設(shè)備不同,執(zhí)行焊接接頭質(zhì)量驗收無損檢驗標(biāo)準(zhǔn)也不同。鋼
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