CPR6400-BXXACFDEMHAMA雷达液位计供应商
导波雷达液位计在检测液位时采用的是时域反射(TDR)原理,信号的传输介质是同轴电缆和导波杆,可以认为导波雷达液位计进行液位检测是基于传输线的特性的。以下简要介绍 TDR 的原理。
同轴电缆和导波杆是比较常用的信号传输线,我们可以把它等效为理想的双导线传输线,由相同的很多小的部分组成,每个小的部分又由很多的电阻 R、电容C、电感 L 和电导 G 等元件一起组成,并且同轴电缆和同轴导波杆的特性阻抗在每处都是一样的。
同轴电缆等效传输线原理图如图 2-1 所示。
图 2-1 同轴电缆等效传输线原理图
由上图知道,如果同轴电缆与其他介质相接触,由于介电常数(这里用rε 来表示)是不同的,会使相接触部分的等效阻抗发生一定变化。当同轴电缆的某一端发射出脉冲信号时,脉冲信号会沿电缆进行传输。如果传输中没有与其他介质的接触时,那么对应的负载阻抗和电缆的特征阻抗相等,那么脉冲会被吸收因此没有回波信号产生;如果发生与其他介质的接触时,那么对应的负载阻抗就会发生变化,使之和特征阻抗不相等,就会产生回波信号。
这里定义一个反射系数为 ρ ,它是反射信号与发射信号的幅度的比值,我们用它来用来表示负载阻抗和特性阻抗的关系。
其中:tZ 表示任意一点的阻抗,cZ 表示特性阻抗。因此,在各种情况时阻抗和反射系数的不同如下所示:1.当同轴电缆传输正常时,那么t cZ =Z
, ρ =0 ,发射脉冲会被吸收,没有回其中:tZ 表示任意一点的阻抗,cZ 表示特性阻抗。因此,在各种情况时阻抗和反射系数的不同如下所示:
1.当同轴电缆传输正常时,那么t cZ =Z , ρ =0 ,发射脉冲会被吸收,没有回
图 2-2 断路回波信号示意图
3.当同轴电缆传输短路(即为与其他介质接触时)时,那么tZ =0 , ρ = −1,同样产生全反射,但是短路回波信号和发射信号具有相反的性,短路回波示意图如图 2-3 所示。
图 2-3 短路回波信号示意图
当脉冲信号在导波杆上传输时,如果碰上其他介质就会使该点的阻抗变化,从而反射系数也会发生变化,会产生回波信号。我们可以进一步计算发射脉冲和回波脉冲的时间差就能计算出发射电路到该介质接触点的距离。
导波雷达测量系统原理:
导波雷达液位计就是时域反射原理来进行测量的,测量过程我们分为信号传播和整个测量系统来作介绍。
导波雷达信号传播示意图如图2-4所示。
在机械机构上,仪表的表头内部的收发电路会通过同轴射频接插件和同轴电缆相连。同轴电缆的另一端将会在法兰的位置与同轴导波杆连接。导波杆则是直接插入到罐体的介质内,导波杆的末端与罐底底部则是有一段距离的。
根据左图可以看到,电路板输出的脉冲信号会通过同轴电缆,再在同轴导波杆上进行传播。由2.1节的介绍,在同轴电缆和导波杆的连接处会首先发生断路,进而一部分信号会产生一个顶部回波信号,但是仍有一部分信号还会继续沿导波杆传播。当信号与被测液体表面接触时,其阻抗特性会发生变化,其一部分也会被反射,会再产生一个真正的液位回波信号。也会有另外一部分信号仍然会继续向下传播,***终会损耗在不断发射中。液位计可以判断出液位回波和顶部回波之间的时间差,根据这个时间差,我们用单片机进行计算就可以得到液位的高度。
根据右图所示,在罐体为空的时候,没有液位就不会发生液位回波信号,但是仍然会有顶部回波信号,而且在导波杆的底部会断路而产生一个的底部回波信号‘。
假如罐体内有两种不同的介质,由于密度不同这两种介质会分别存在于液体的上部和下部。如果这两种介质的介电常数大不相同,那么就可以通过回波的不同来判断两种介质的分界面,进而也可以得出这两种介质的不同高度。由于脉冲信号是通过导波杆传播,导波杆上的空气、气态的凝结不会影响性能,因此可以长时间测量低介电常数的产品。一般情况下被测液体的介电常数越大回波信号也就越强,也就更容易检测出液位,比如水比丁烷更容易测量。
假设电磁信号在介质中传输无损耗,则信号在其中的传播速度可以表示为:
其中:c为电磁波在真空中的传播速度(3×10八立方米m/s)。
Y为介质的相对介电常数,
从为同轴电缆的相对磁导率(大多数液体其近似等于l}o
我们可以得到:
若电磁波在同轴导波杆上的传播距离为L,那么回波信号的传播时间为:根据这个实际传播速度结合时间就可以计算出液位[[19]。因此,的深度:
L可以表示为液位因罐体高度为H,***后得到的液位高度为:
h=H一L导波雷达测量系统示意图如图2-5所示。
图中为整个导波雷达测量系统,导波雷达液位计发送的是窄脉冲信号,对刚性杆***大测量范围为6.1 m,柔性杆为***大范围则为30m。在实际测量中,在量程的上部和下部都会存在一段死区,分别为上部死区和下部死区,其长度分别为Lz和L,,这两个死区的特性是非线性的,所以造成测量误差会偏大。我们把上部死区的较低点定义为上参考点,用它来代表液位的满点(***高可测点)和20mA输出电流。下部死区的***高点则定义为下参考点,用它来代表液位的零点(较低可测。
点)和4mA输出电流。在导波杆末端到罐底的距离为L。
由此,在实际应用时,液位的计算需要考虑到上部死区和下部死区的因素。在液位显示时需要加上杆末端距离罐底的距离L。和下部死区的高度L1 [21] o
一般液位测量时只需要测量一定范围内的高度,即有效量程为两个死区之间的高度,也叫线性区。
在罐体内实际显示的液位高度(即以下参考点作为零点)为:
hD = h一L。一L, 这里L+L、是液位的整体迁移量。
本章主要是对导波雷达液位计进行了理论分析,首先介绍了导波雷达液位计测量所需要的时域反射原理,接着详细讲述了导波雷达测量系统的原理,***后则概括了本课题所设计的导波雷达液位计所要实现的功能和特点。
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测量原理 通过浸入过程介质的导波杆引导低功率、纳秒级微波脉冲,进行液位物位测量。当微波脉冲抵达具有不同介电常数的介质时,部分能量被反射回变送器。 变送器利用次反射的余波测量界面位置。在上层产品表面未被反射的部分微波继续向下直达下层产品表面然后也被反射回来。其波速取决于上层产品的介电常数。发射脉冲与反射脉冲之间的时间差被换算成距离,由此计算出总体液位或界面位置。反射强度取决于被测产品的介电常数。介电常数值越高,反射强度越大。
导波雷达技术的优势高度、的直接液位测量,无需对变化的过程条件(如密度、导电性、粘度、pH、温度和压力)进行补偿。无活动部件、无需重新标定,将维护工作减到少适用于蒸汽、粉尘、湍流和泡沫工况适用于几何形状复杂或存在干扰物的小型储罐,而且不受旁通管机械设计的影响由上而下的安装方式可大程度地降低泄漏风险
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设计坚固,性高无与伦比的重型导波杆解决方案具有多层保护,可用于端温度和端压力;回波逻辑和智能软件功能具有更佳的能力,可跟踪表面,检测整个容器的状况;防溢罐保护和集成系统 SIL3 适用性均经过第三方认;电子部件和电缆连接位于单独的隔室中,操作更,并且更能受潮;带有验反射器,可轻松验变送器,检测高液位条件;
技术规格液体和半液体液位,和/ 或液体/ 液体界面,或固体物位;5301 型用于液位或全浸没界面测量;5302 型用于液位和界面测量;5303 型用于固体物位测量;微波输出功率额定 300 μW,大 45 mW;湿度0 - 100% 相对湿度;启动时间小于 40 秒;输出:两线制, 4—20 mA。将数字过程变量叠加在 4-20 mA 信号上,符合 HART 协议的主机都可调用。HART 信号可用于多站模式。
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摘 要: 液位测量是核电站自动控制系统中的重要组成部分。导波雷达液位计基于电磁波时域反射( TDR) 原理,具有受环境影响小、测量精度高等特点。导波雷达液位计作为一种新型的液位测量手段,已经在核电领域有了广泛的应用,但是在其应用过程中也遇到了一定的问题。针对福清核电汽水分离再热系统疏水箱液位计频繁出现的支撑件破碎、密封失效以及蒸汽补偿漂移等问题,进行了原因分析并给出了解决措施。通过对导波雷达液位计的改造,使得导波雷达液位计在核电高温蒸汽系统中得到了应用,提高了汽水分离再热疏水液位测量的性,保障了机组运行。该研究对推动导波雷达液位计在蒸汽系统中应用提供有力支持,对导波雷达这种新型液位计未来在更多测量环境中的应用起到了积作用。wfP压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
引言
导波雷达液位计作为一种新兴的液位测量仪表,克服了传统仪表的不足,在核电厂的应用逐渐增多。但导波雷达液位计在高温高压蒸汽系统使用时,还存在一些不足,导致系统液位测量失真[1]。汽水分离再热系统是核电厂汽轮机的重要辅助系统,主要应用于汽轮机运行期间,通过控制进入二级再
热管束的蒸汽量,对高压缸排气进行和再热,使进入低压缸的蒸汽有一定的过热度。其应用改善了汽轮机低压缸的工作条件,提高了汽轮机的相对内效率,减少了湿蒸汽对汽轮机零部件的刷蚀。在福清 1 ~ 4 号机组调试及运行期间,汽水分离再热系统二级疏水箱液位计多次出现故障,如液位计探杆泄漏、测量失效等。针对二级疏水箱液位计问题,采用新型测量方案,对汽水分析再热系统二级疏水液位测量作优化改进。
1 导波雷达物位计测量原理及特点
( 1) 导波雷达液位计的工作原理。
导波雷达液位计基于电磁波时域反射原理[2],由电磁波发生器发射一个电磁脉冲信号发射到导波体上,以导波体作为信号的传输载体。当遇到被测介质表面时,部分信号被反射形成回波并沿相同路径返回脉冲发射装置。发射装置与被测介质表面的距离同脉冲在其间的传播时间成正比,测量发射与反射脉冲[3]。导波雷达液位计测量原理如图 1 所示。
导波雷达液位计测量原理图
( 2) 导波雷达液位计的测量特点。
①电磁波信号沿导波杆传输可消除假回波信号,减少信号丢失。
②整个测量装置无活动部件,无机械磨损。
③安装调试方便。
④不受介质 密度变 化 的 影 响 ( 但 是 需 要 单 一 介质) 。
⑤使用与高温、高压的物位测量。
2 现有设计缺陷导致测量不稳定的原因分析
核电厂二回路液位控制是核电厂重要的控制系统之一,其测量环境需考虑真空、高温、泡沫等多方面因素。传统液位仪表因其固有原理,无法通过自身技术的改进来消除误差。故本文采用了导波雷达液位计[4]。但在机组运行过程中,汽水分离再热系统原有导波雷达液位计导波杆的支撑件会破碎,支撑件碎片会进入到二回路系统中,形成异物,危及机组[5]。同时,导波杆内支撑件破碎后,因振动、冲击等因素会导致导波杆触碰到水位测量筒,使液位测量产生跳变,存在汽水分离再热系统二级隔离风险。受制于现场使用条件,汽水分离再热器二级疏水箱内充满饱和蒸汽。蒸汽是性气体,即蒸汽的介电常数会根据环境的压力、温度而改变。介电常数的变化会影响电磁波的传播速度。波速度公式为&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
由式( 1) 可见,当介质的介电常数变化,则波速度会随之变化。由于电磁波在不同介质中的传输速度不同,比如在空气中的传输速度比在蒸汽中传输速度大,因此 汽 水 分 离 再 热 系 统 ( gas-liquid seperate system,GSS) 二级疏水箱液位计选用的都是蒸汽型导波雷达液位计[7]。
经统计,在功率运行期间,汽水分离再热系统二级液位计共计出现缺陷 91 项。其中,导波雷达液位计漏汽缺陷共计 38 项,二级疏水箱液位计偏差大共计 46项,因仪表故障导致通道测量不可用共计 7 项。
根据现场液位计缺陷情况来看,目前汽水分离再热系统二级液位计主要存在以下故障。
①液位计探杆支撑杆破碎。经分析,原汽水分离再热系统二级液位计所用的高温型导波雷达液位计,其探杆支撑件采用聚醚醚酮( PEEK) [8]高分子合成材料。在运行过程中,该支撑件会逐渐脆化,在系统冲击工况下破裂。处理方式: 在测量系统改进前,机组只能通过每次大修期间,对探杆进行定期更换。
②液位计探杆密封失效。液位计探杆内部密封件采用 PEEK 材料进行隔热,靠近连接部位采用 2 个 O型圈进行密封。O 型圈耐温范围为 150 ℃ 。因汽水分离再热系统二级疏水箱内部温度达 280 ℃ ,探杆隔热材料失效,进而使 O 型圈失效,探杆密封泄漏,测量闪发质量位。处理方式: 目前出现探杆密封失效后,无法进行更换。
③液位计冷热态工况,液位测量出现偏差。液位计大修冷态调试时,3 支液位计偏差小于 20 mm。但汽轮机冲转并网后,因系统温度上升,3 支液位计偏差会达到 100 mm。在机组运行时间长后,液位计偏差也会逐渐增加,导致偏差超过 100 mm。处理方式: 目前只能在热态后,对偏差大液位计进行修正。机组功率运行后,每周定期巡检方式,检查液位计偏差,并及时进行修正。
3 改进方案
3. 1 导波雷达液位计支撑件改进
原汽水分离再热系统二级导波雷达液位计采用PEEK 支撑件,同时也作为探杆隔热材料。PEEK 是芳香族结晶型热塑性高分子材料。PEEK 玻璃化转变温度为 143 ℃ ,其熔点为 334 ℃ 。这种材料耐抗有机和水环境,具有优良的化学性、热稳定性和抗氧化性。目前,应用汽水分离再热系统二级疏水箱实际运行温度为 280 ℃ ,仪表的设计温度为350 ℃ ,而 PEEK 物理特性耐温只有 250 ℃ ,因此运行时间过长会产生变形或碎裂。
为应对导波雷达液位计支撑件破碎及密封失效情况,此次支撑件设计采用 99. 7% 纯度的 Al2 O3 陶瓷材料[8]。该材料具有硬度大、耐磨性能好、质量轻等特点。其熔点在 2 000 ℃ 以上,具有良好的导热性、缘性以及透光性,介电常数为 9. 0 左右,适用于高温蒸汽型导波雷达液位计测量原理。Al2 O3 陶瓷的物理和力学特性如表 1 所示。
改进后探杆内部结构精密。蒸汽部分主元件采用氧化铝陶瓷,不会因为温度增高而变形、渗漏。密封元件采用耐高温的石墨密封 Graphite,是目前仪表产品在高温蒸汽方面的理想材料。其物理性能远远优于以前使用的 PF128、PEEK、铝矾土等材质,十分稳定。该结构整体密封结合紧密,可杜蒸汽进入。
3. 2 导波雷达液位计高温补偿改进
原汽水分离再热系统二级导波雷达液位计采用点补偿方式,补偿点到电磁波发射口距离为 125 mm。如果测量点以上或者测量点位置有凝露或者误差,会放大传导到下方实际液位测量。为了地说明上述结论,定义系数 K。
导波雷达液位计与其他雷达液位计相比,具有不同的工作原理,也有自己的优势和不足。用户尤其是采购人员了解这些信息,对于正确的选型重要。下面,就导波雷达液位计的原理和优缺点具体介绍如下。
一、导波雷达液位计的工作原理
导波雷达液位计的工作原理是基于时间行程原理的测量仪表,雷达波以光速运行,运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。探头发出高频脉冲并沿缆式探头传播,当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收,并将距离信号转化为物位信号。
而普通雷达液位计的工作原理是****—反射—接收。具体说来就是,雷达传感器的天线以波束的形式****电磁波信号,****波在被测物料表面产生反射,反射回来的回波信号仍由天线接收。****及反射波束中的每一点都采用超声采样的方法进行采集。信号经智能处理器处理后得出介质与探头之间的距离,送终端显示器进行显示、报警、操作等。
计为Rada-21高频脉冲雷达液位计
二、导波雷达液位计的优缺点
1、导波雷达液位计的不足
(1)不适合用于测量腐蚀性和粘附性液体,也不适合用于食品等级要求较高的场合
从两种雷达液位计的不同工作原理,可知雷达液位计是非接触式测量,导波雷达液位计为接触式测量。所以,需要考虑介质的腐蚀性和粘附性,在食品等级要求较高的场合,也一般不用导波雷达液位计。
(2)导波雷达液位计的安装和维护不便
导波雷达液位计在测量时,过长的导波杆(缆)为安装和维护增加了不少困难。而且相比能够互换使用的普通雷达液位计,导波雷达液位计的导波杆(缆)的长度根据工况固定,一般不能互换使用。所以,一般来说,导波雷达液位计要比普通雷达液位计的选型和维护要繁琐的多。
(3)导波雷达液位计的测量距离受限
导波雷达液位计的测量距离不会很长,而普通雷达液位计在30~40m的罐体上应用比较常见,甚至可测到60m。
2、导波雷达液位计的优势:
(1)对波动较大介质的测量更稳定
在罐内有搅拌,介质波动较大的工况下,用底部固定的导波雷达液位计比普通雷达液位计更为稳定,优势也更为明显。
(2)更适于对小罐体内物料的测量
在测量小罐体内的物位时,由于安装测量空间小(或罐内干扰物较多),一般普通雷达的液位计不适用,而导波雷达液位计则不受限。
(3)导波雷达液位计不受介电常数高低的限制
普通雷达液位计和导波雷达液位计的测量原理都是基于介质介电常数的差别进行测量的,由于普通雷达液位计****的波是发散的,当介质介电常数过低时,信号太弱测量就会不稳定,而导波雷达液位计****的波是沿导波杆传播的,信号相对稳定。
此外,导波雷达液位计一般还有底部探测功能,可以根据底部回波信号的测量值加以修正,使信号更为稳定准确。
CPR6400-BXXACFDEMHAMA雷达液位计供应商
德尔信DX-DB 杆式液位变送器0-25m 0.2不锈钢 四氟乙烯 24v4-20(mA) 各种液体 导波雷达连续物位仪表,产品适用于大多数应用场合的连续测量。仪表广泛用于工业和民用现场化工、石油等,无论室内和户外,本仪表相对其他形式仪表,对现场安装条件均无要求,可测液位、界位油水分离等。仪表由一个电路单元,一套防爆外壳和杆式或缆式传感器组成,传感器可选多种材质,可整体或分体式安装。
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性能 传感器材质:
电源: 316SS-316不锈钢
两线制标准24VDC TFE-特氟隆
(11.5~36VDC) PFA-聚氟代丙烯酸酯
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24VDC@625Ω 两线制的电子单元
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标准:20毫秒 在1区Ⅰ级A、B、C、D组为防爆型(分体式)
可选:0~30秒可调 在1区Ⅱ级E、F、G组和Ⅲ级为防粉尘燃烧型
: 在2区Ⅰ级A、B、C、D组为非燃烧型。
标准条件下±0.5% 传感器安装:
负载影响: NPT螺纹(标准)
0-负载变化0.2% 公制法兰及ANSI法兰(可选)
由发送器将脉冲发生器生成的一串脉冲信号通过天线发出,经液面反射后由接收器接收,再将信号传给计时器,从计时器得到脉冲的往返时间t。用这种方法测量的大难点在于地测量时间t,这是由于雷达波的传播速度快,还有对液位测量精度的要求造成的。通过公式(1)可知,液位变化1mm,微波运行时间变化6ps。微波脉冲法通过采样处理将测量时间延伸至us级,由此来测量微波运行时间。
微波脉冲法制造成本低,精度相对较低,多应用于工业级雷达液位计。
连续调频法采用线形调制的高频信号提高所发射信号的频率。由于在信号传播中延迟了时间,改变了信号的频率。返回信号的频率低于发出信号的频率,一般相差几kHz。发射波与接收波送入混频器测出频率差△f,△f与被测距离d成线性关系,这样就将雷达波的往返t转换成了可测量的频率信号△f。其基本原理如图3所示。
(雷达液位计导波雷达液位计)
不收罐壁形状影响,尤其适合狭小空间测量
不收液体密度、固体疏松程度的影响
介电常数测量能力er≥1.4
超大量程30米,精度0.1级,带现场显示模块
二线制,24vdc,回路供电
4-20ma/hart输出,信号可实现远距离传输
空高-料高通过设置可以自由切换
软件实现储罐界面集中显示,轻松完成现场调试和检测
1.狭小空间液位测量
2.高粉尘储罐料位测量
3.内浮顶油料库液位测量
4.带搅拌反应釜液位测量
5.分层界面液位测量
1.探头远离出料口和进料口,在整个量程范围内不碰壁
2.仪表应安装在料仓直径的1/4处
3.容器底部是锥形的,传感器可以安装罐顶
(雷达液位计导波雷达液位计)
±0.1%量程上限/12个月
(雷达液位计导波雷达液位计)
2、可以在真空中测量可以测量介质常数>1.8的介质,测量范围可达35m;
3、供电和输出信号通过一根两芯线缆(回路电路),采用4…20mA输出或数字型信号输出;
4、非接触式测量安装方便采用其稳定的材料牢固耐用,分辨率可达1mm;
5、不受噪音、蒸汽、粉尘、真空等工况影响;
6、不受介质密度和温度的变化,过程压力可达40bar,介质温度可达300℃;
7、安装方式有多种可以选择:顶部安装、侧面安装、旁通管安装、导波管安装;
8、调试可多种方式选择:采用编程模块调试(相当于一个分析处理仪表)、SOFT软件调试、HART手持编程器调试,调试起来方便快捷。
(雷达液位计导波雷达液位计)
13、当储罐制造材料的介电常数小于7,如纤维强化玻璃、聚乙烯、聚丙烯或无铅玻璃等,且壁厚适中时可安装于储罐外部。
14、若介质储罐为球形容器时,应采用导波管或旁通管方式安装,这样可以消除由容器形状所带来的多重回波的干扰,提高信噪比。
15、在测量介电常数较小的介质(如液化气、汽油,柴油、变压器油的等)时,因这些介质会对微波产生相对较大的衰减,为提高反射能量以确保测量精度,也应该用导波管方式安装。
16、选择好安装位置后,安装椎体天线的安装垂直偏差小于±1度。
17、安装时注意不要碰坏天线
18、安装在室外时,要给液位变送器安装保护盖,以防日照和雨淋。
(雷达液位计导波雷达液位计)
下列属于阴性植物的是()["桂花","梅花","秋海棠","都不是"]
2013年4月8日,英国前首相撒切尔夫人去世,她1979年上任后,在经济上推行新自由主义,促使英国走向市场经济。下列对新自由主义的看法正确的是()。 ①坚持市场信息和竞争市场假设 ②主张加强国家金融监管 ③强调社会保障和社会公平 ④认为私有制是市场经济的唯一基础["①②","①④","②③","②④"]
使用伺服液位计测量储罐的液位,若罐高设为16米,上停止位设为12米,bottom设为300mm,当将储罐中的料清空后,液位计显示的值为多少()["0","300mm","大于0,但小于300mm","大于300mm"]
()山谷风是指在山区,山坡和周围空气受热不同而形成的,以一天为周期随昼夜交替而改变风向的风。["焚风","季风","山谷风","海陆风"]
关于鼻用激素首过代谢率、生物利用度和性的理念正确的是()。["首过代谢率、生物利用度与性不等同","物性要经过动物试验、临床研究和大量实际应用来验","临床研究和大量实际应用表明,雷诺考特的不良反应发生率与安慰剂相似,长期使用未见全身副作用","都对"]
Saab雷达液位计导波管下面的反射板距罐底高度为300mm,因此,当显示液位值10米时,罐内实际液位为()。
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