Descrizione
Compressore di azoto LW-25/10 – Booster di N2 ad alta pressione senza olio per applicazioni industriali a 1,00 MPa
Progettato per erogare 25 m³/min a una pressione di scarico di 1,00 MPa, il LW-25/10 è un compressore di azoto a pistoni oil-free a due stadi e due file, specificamente costruito per l'iniezione di azoto ad alta pressione, il potenziamento delle condotte e le applicazioni di processo petrolchimiche più esigenti. È progettato per un funzionamento continuo, senza contaminazione da lubrificante, ed è ottimizzato per un funzionamento industriale 24 ore su 24, 7 giorni su 7, ad alta pressione.
Panoramica del prodotto
IL Compressore di azoto LW-25/10 rappresenta una soluzione specializzata ad alta pressione all'interno del nostro portafoglio di compressori a pistoni senza olio, progettata per applicazioni in cui sia un flusso sostanziale che un'elevata pressione di scarico sono requisiti imprescindibili. Con una capacità nominale di 25 m³/min e un eccezionale Pressione di scarico di 1,00 MPaQuesta unità occupa una posizione unica all'incrocio tra la compressione di azoto ad alto flusso e ad alta pressione.
Ciò che distingue l'LW-25/10 dalle alternative convenzionali ad alta pressione è il suo meccanismo di compressione completamente senza olio. Gli anelli del pistone e le fasce di scorrimento sono realizzati con materiali compositi PTFE autolubrificanti avanzati che funzionano senza lubrificanti a base di idrocarburi, garantendo che il flusso di azoto rimanga completamente privo di contaminazione da olio. Questa caratteristica intrinseca senza olio offre Certificazione ISO 8573-1 Classe 0 In modo nativo, rendendo l'unità immediatamente idonea alle applicazioni più esigenti, tra cui azoto per uso alimentare, gas per processi farmaceutici, fabbricazione di semiconduttori e inertizzazione di reattori petrolchimici senza necessità di ulteriore purificazione a valle.
Il compressore utilizza un due stadi, due file (二列二级) configurazione che gestisce con cura l'elevato rapporto di pressione richiesto per lo scarico a 1,00 MPa. Dividendo il lavoro di compressione su due cilindri con una pressione interstadio ottimizzata, l'LW-25/10 mantiene la stabilità termica e preserva l'integrità degli elementi di tenuta in PTFE anche in caso di funzionamento prolungato a carico massimo. Il robusto telaio in ghisa e l'albero motore in acciaio forgiato bilanciato con precisione sono progettati per una durata minima di servizio di 120.000 ore secondo i protocolli di manutenzione standard.
Specifiche tecniche – LW-25/10
| Parametro | Valore | Unità |
|---|---|---|
| Modello | LW-25/10 | – |
| Modello | Due stadi, due file (二列二级) | – |
| Capacità | 25 | m³/min |
| Pressione di scarico | 1.00 | MPa |
| Dimensioni del compressore (L × P × A) | 2500 × 1600 × 2700 | mm |
| Peso | 4.50 | T |
| Energia | 200 | kW |
| Voltaggio | 380 / 6k o 10k | V |
| Gas medio | Azoto (N₂) | – |
| Lubrificazione | Senza olio | – |
* Tutte le specifiche sono valutate in condizioni di riferimento standard (ISO 1217, Allegato C). Le prestazioni effettive possono variare in base all'altitudine del sito, alla temperatura ambiente e alle condizioni di ingresso.
Caratteristiche principali e vantaggi ingegneristici
1. Tecnologia di sigillatura in PTFE senza olio per alte temperature
L'LW-25/10 utilizza un sistema proprietario Gruppo di fasce elastiche e anelli di scorrimento autolubrificanti Realizzato con compositi in PTFE ad alte prestazioni rinforzati con fibra di vetro e particelle di bronzo, specificamente formulato per il servizio ad alta pressione. Questo materiale raggiunge un coefficiente di attrito inferiore a 0,06 senza alcuna lubrificazione esterna a base di idrocarburi, eliminando completamente il trascinamento di vapori d'olio nel flusso di prodotto azoto. Gli anelli sono progettati per le elevate temperature di scarico associate al funzionamento a 1,00 MPa, mantenendo la stabilità dimensionale e l'integrità della tenuta fino a 190 °C. Per gli operatori nei settori regolamentati, questo offre Conformità nativa alla norma ISO 8573-1 Classe 0 senza i costi di capitale, gli oneri di manutenzione o il dispendio energetico dei sistemi di filtrazione dell'olio a valle.
2. Progettazione termodinamica ottimizzata a due stadi ad alta pressione
IL architettura di compressione a due stadi Il compressore LW-25/10 è termodinamicamente ottimizzato per l'esigente pressione di scarico target di 1,00 MPa. Suddividendo attentamente il rapporto di pressione tra un cilindro a bassa pressione e un cilindro ad alta pressione con una pressione interstadio ottimizzata, il compressore raggiunge una temperatura media effettiva per stadio significativamente inferiore rispetto ai modelli monostadio. Un intercooler a fascio tubiero ad alta efficienza tra gli stadi rimuove il calore di compressione, mantenendo le temperature di scarico al di sotto di 160 °C anche al massimo carico continuo. Questa gestione termica avanzata è essenziale per preservare l'integrità dell'anello in PTFE ad alti rapporti di pressione e prolunga la durata utile della piastra della valvola di circa 45% rispetto alle alternative monostadio.
3. Telaio in ghisa rinforzata con sistema di bilanciamento delle forze
La struttura principale è realizzata in fusione Ghisa grigia GG25 (equivalente alla classe ASTM A48 30B) con sezioni di parete rinforzate e passaggi dell'acqua di raffreddamento integrati. disposizione a due file di cilindri contrapposti Fornisce una naturale cancellazione della forza di primo ordine, riducendo le forze di inerzia sbilanciate trasmesse alle fondamenta di oltre 80% rispetto ai modelli a fila singola. Questo vantaggio meccanico è particolarmente prezioso per l'LW-25/10, dato il suo funzionamento ad alta pressione, dove le forze di moto alternato sono sostanzialmente superiori rispetto agli equivalenti a bassa pressione. La ridotta trasmissione delle vibrazioni consente l'installazione su un blocco inerziale in cemento armato più leggero (minimo 8 tonnellate contro oltre 12 tonnellate per gli equivalenti ad alta pressione a fila singola), riducendo i costi di ingegneria civile.
4. Configurazione flessibile della tensione per l'integrazione industriale
Il LW-25/10 è azionato da un Motore a induzione da 200 kW Disponibile nelle configurazioni a 380 V, 6 kV o 10 kV, conforme alla classe di efficienza IE3 della norma IEC 60034-1. Le opzioni di tensione flessibili consentono l'integrazione diretta in diverse infrastrutture elettriche industriali: la configurazione a 380 V è adatta agli impianti con distribuzione a bassa tensione esistente, mentre le opzioni a 6 kV e 10 kV eliminano la necessità di trasformatori di riduzione in grandi impianti industriali con sistemi di distribuzione a media tensione. Questa versatilità elettrica riduce i costi infrastrutturali e migliora l'efficienza energetica complessiva minimizzando le perdite di trasformazione.
Scenari applicativi
Iniezione di azoto ad alta pressione per reattori petrolchimici
Nelle operazioni petrolchimiche e di raffinazione, l'LW-25/10 fornisce azoto ad alta pressione per inertizzazione del reattore, preservazione del letto catalitico, iniezione di azoto di emergenza e spurgo del recipiente di processoLa pressione di scarico di 1,00 MPa è sufficiente a superare le pressioni operative dei tipici reattori a letto fisso, delle unità di cracking catalitico a letto fluido e dei sistemi di idrocracking, consentendo l'iniezione diretta di azoto senza necessità di sovralimentazione intermedia. La classificazione per il funzionamento continuo garantisce una disponibilità ininterrotta di azoto durante le lunghe campagne di fermo impianto. La certificazione oil-free è obbligatoria per le applicazioni petrolchimiche in cui l'azoto entra in contatto con i letti catalitici o entra nei flussi di processo che devono rimanere completamente privi di idrocarburi per prevenire l'avvelenamento del catalizzatore o la contaminazione del prodotto.
Stazioni di potenziamento dell'azoto VPSA ad alta pressione
Per i generatori di azoto VPSA che producono azoto ad alta purezza a pressione quasi atmosferica, il Booster di azoto ad alta pressione LW-25/10 Comprime il prodotto a bassa pressione fino a 1,00 MPa per applicazioni di distribuzione esigenti. L'elevata pressione di scarico è particolarmente utile per gli impianti VPSA che servono utenze di processo ad alta pressione, reti di gasdotti a lunga distanza con significative perdite per attrito o impianti che richiedono azoto in pressione per l'iniezione diretta nei recipienti di processo. Il percorso di compressione senza olio è assolutamente essenziale perché la contaminazione da idrocarburi avvelenerebbe in modo permanente l'adsorbente a setaccio molecolare di carbonio, degradando l'efficienza di separazione e richiedendo costose sostituzioni dell'adsorbente.
Aumento della pressione e mantenimento della pressione dell'azoto nella condotta
Le reti di distribuzione di gas industriali, che si estendono per diversi chilometri, richiedono azoto ad alta pressione per superare le perdite di carico dovute all'attrito nelle condotte e mantenere un flusso adeguato presso gli utenti remoti. La pressione di scarico di 1,00 MPa dell'LW-25/10 fornisce una prevalenza sufficiente per la distribuzione su distanze fino a 5 km attraverso condotte DN200, rendendolo adatto all'approvvigionamento centralizzato di azoto per grandi complessi industriali, parchi chimici e impianti di produzione integrati. La capacità di 25 m³/min supporta simultaneamente più utenti ad alta pressione, tra cui sistemi di inertizzazione di reattori, stazioni di inertizzazione di serbatoi e punti di iniezione di azoto di emergenza.
Confezionamento alimentare ad alta pressione e sistemi ad atmosfera modificata
Gli impianti di confezionamento alimentare su larga scala con linee MAP (Modified Atmosphere Packaging) ad alta velocità richiedono azoto ad alta pressione per ottenere un rapido spostamento del gas nelle camere di confezionamento. La pressione di scarico di 1,00 MPa del compressore LW-25/10 consente un'iniezione rapida di azoto, riducendo i tempi di ciclo e aumentando la produttività della linea di confezionamento. La certificazione "senza olio" garantisce la conformità con la normativa FDA 21 CFR 173.310 e con il Regolamento UE 231/2012 per l'azoto alimentare. L'assenza di contaminazione da olio elimina i rischi di alterazioni del sapore, irrancidimento o scolorimento del prodotto che possono verificarsi con i compressori lubrificati nelle applicazioni a contatto con gli alimenti.
Materiali e costruzione
Il modello LW-25/10 è realizzato con materiali di prima qualità selezionati per la loro compatibilità con l'azoto ad alta pressione, la resistenza termica e la lunga durata operativa:
| Componente | Materiale | Specifiche |
|---|---|---|
| Blocco cilindri | Ghisa grigia | GG25 / HT250, pareti rinforzate, camicie di raffreddamento integrate |
| Albero motore | acciaio legato forgiato | 42CrMo4, Q&T, ISO 1940 G2.5 bilanciato dinamicamente |
| Fasce elastiche del pistone | Composito PTFE-vetro-bronzo | Autolubrificante, resistente alle alte temperature fino a 190 °C. |
| Fasce dei cavalieri | Composito in PTFE | Guida del pistone, anti-abrasione, tasso di usura <0,04 mm/1000h |
| Piastre delle valvole | acciaio inossidabile | Acciaio inox SS316, design con anelli concentrici a molla ad alta pressione |
| Bielle | Acciaio forgiato con cuscinetti in metallo bianco | Testa di biella lavorata con precisione e lubrificata a olio. |
| Intercooler | Guscio in acciaio al carbonio / Tubi in acciaio inox SS316 | ASME VIII Div.1, prova idrostatica 1,5×, mantenimento per 30 minuti |
| Postrefrigeratore | Guscio in acciaio al carbonio / Tubi in acciaio inox SS316 | Tubo alettato ad alta efficienza, temperatura nominale dell'acqua di raffreddamento 32 °C |
| Tubazioni ad alta pressione | acciaio al carbonio senza saldatura | ASTM A106 Grado B, Tabella 80 |
Tutti i componenti portanti sono progettati e fabbricati in stretta conformità con ASME BPVC Sezione VIII Divisione 1 o secondo gli standard cinesi GB 150. Ogni giunto saldato viene sottoposto a ispezione radiografica 100% (RT) secondo la sezione V, articolo 2 dell'ASME, e ogni recipiente a pressione completato viene sottoposto a una prova di pressione idrostatica a 1,5 volte la pressione massima di esercizio consentita (MAWP) per un periodo di mantenimento minimo di 30 minuti.
Linee guida per l'installazione e la manutenzione
Requisiti strutturali e di fondazione
La LW-25/10 ha un peso a secco di 4,50 tonnellate e un centro di gravità a circa 950 mm sopra la piastra di base. Grazie al design a due file di cilindri contrapposti, le forze di squilibrio sono significativamente ridotte nonostante il funzionamento ad alta pressione, consentendo l'installazione su un blocco inerziale in cemento armato da 8–10 tonnellateIl blocco deve essere montato su isolatori di vibrazioni elastomerici (frequenza naturale 6-8 Hz) per impedire la trasmissione delle vibrazioni. Requisiti minimi di spazio libero: 1,5 m sul lato non azionato per l'accesso alla valvola, 1,2 m sul lato azionato per la manutenzione del motore e 2,0 m in altezza per l'accesso con gru durante le revisioni principali.
Progettazione del sistema di raffreddamento ad acqua
La richiesta di acqua di raffreddamento è approssimativamente 28 m³/h con una temperatura di ingresso non superiore a 32 °C. Il circuito di distribuzione dell'acqua alimenta le camicie dei cilindri, l'intercooler e il post-refrigeratore tramite diramazioni parallele. Specifiche di qualità dell'acqua: pH 6,5–8,5, solidi disciolti totali < 500 mg/L, contenuto di cloruri < 50 mg/L (per prevenire la corrosione dei tubi in acciaio inox 316), solidi sospesi < 30 mg/L e durezza totale < 300 mg/L come CaCO₃. Per i siti con qualità dell'acqua marginale, si raccomanda vivamente una torre di raffreddamento a circuito chiuso con filtrazione laterale e trattamento chimico per prevenire la formazione di incrostazioni e la corrosione nei circuiti di raffreddamento ad alta pressione.
Programma di manutenzione preventiva
| Intervallo | Articolo di servizio | Azione richiesta |
|---|---|---|
| Quotidiano | Ispezione operativa | Verificare i livelli di vibrazione, la presenza di rumori anomali, il flusso dell'acqua di raffreddamento, la temperatura e la pressione di scarico. |
| 250 ore | Ispezione della piastra delle valvole | Rimuovere e ispezionare le valvole di aspirazione/scarico per verificare la presenza di depositi carboniosi, affaticamento delle molle o crepe. |
| 1.000 ore | Valutazione dell'usura delle fasce elastiche del pistone | Misurare il gioco della scanalatura delle fasce elastiche; sostituire le fasce se il gioco supera 0,20 mm. |
| 4.000 ore | Revisione intermedia | Sostituire tutte le fasce elastiche del pistone, le fasce di scorrimento e i gruppi della piastra delle valvole. |
| 8.000 ore | Revisione completa | Ispezionare i perni dell'albero motore, misurare il gioco dei cuscinetti principali, sostituire i cuscinetti se >0,08 mm |
Il design senza olio dell'LW-25/10 riduce drasticamente la complessità della manutenzione rispetto alle alternative lubrificate. Non ci sono cambi d'olio da programmare, campioni di olio lubrificante da analizzare, elementi del filtro dell'olio da sostituire e cartucce del separatore d'olio da monitorare. I principali elementi di usura consumabili sono i Fasce elastiche e anelli di scorrimento in PTFEche in genere raggiungono una durata di servizio di 4.000-6.000 ore in condizioni di azoto pulito. Questa semplificazione della manutenzione si traduce in minori costi di manodopera, minori scorte di pezzi di ricambio e maggiore disponibilità delle apparecchiature.
Certificazioni di conformità e sicurezza
Il compressore di azoto LW-25/10 è progettato, fabbricato e testato per soddisfare o superare i seguenti standard e quadri normativi internazionali:
ASME BPVC Sezione VIII Div.1, GB 150-2011, PED 2014/68/UE Modulo A
IEC 60034-1 (efficienza IE3), IEC 60204-1, sicurezza macchinari ISO 12100
ISO 8573-1 Classe 0 (Contenuto di olio), testato in modo indipendente da TÜV Rheinland
ISO 9001:2015 (Gestione della Qualità), ISO 14001:2015 (Gestione Ambientale)
L'azoto è classificato come un semplice gas asfissiante. Tutti gli impianti LW-25/10 devono prevedere un monitoraggio continuo della carenza di ossigeno nella sala compressori e in tutte le aree adiacenti in cui potrebbero accumularsi perdite di azoto. I sistemi di ventilazione devono essere progettati per mantenere concentrazioni di ossigeno ambientale superiori a 19,5 lTP3T volume secondo la norma OSHA 29 CFR 1910.146 (Spazi confinati che richiedono un permesso). I dispositivi di interblocco per l'arresto di emergenza devono attivarsi a 19,5 lTP3T O₂ (allarme) e innescare l'isolamento automatico del compressore a 18,0% O₂ (arresto completo). Le procedure di accesso del personale alle sale compressori chiuse devono includere monitor portatili per l'ossigeno e un protocollo di sicurezza a coppie. Inoltre, la pressione di scarico di 1,00 MPa richiede che tutte le tubazioni e i recipienti a valle siano dimensionati per la pressione massima di esercizio con appositi dispositivi di sicurezza.
Analisi delle prestazioni e dell'efficienza
L'LW-25/10 raggiunge un consumo energetico specifico di circa 8,00 kW per m³/min di azoto erogato a una pressione di scarico di 1,00 MPa. Questo parametro di efficienza è rispettabile per un compressore a pistoni senza olio che opera ad un elevato rapporto di compressione, riflettendo le sfide termodinamiche della compressione dell'azoto a 1,00 MPa. Per confronto, i compressori a vite lubrificati a olio in applicazioni simili ad alta pressione consumano in genere 8,5-9,5 kW/m³/min, mentre i compressori a membrana (spesso scelti per il servizio ad alta pressione senza olio) possono superare i 12 kW/m³/min.
Nel corso di un programma operativo annuale standard di 8.000 ore, il vantaggio di efficienza dell'LW-25/10 genera circa Risparmio energetico annuo compreso tra 40.000 e 100.000 kWh rispetto ad alternative meno efficienti. Con una tariffa elettrica industriale media di $0,08/kWh, ciò rappresenta una riduzione dei costi operativi diretti pari a $3.200–$8.000 all'anno. Tuttavia, il principale fattore economico determinante per la selezione di LW-25/10 è in genere il eliminazione dei materiali di consumo legati al petrolio e delle apparecchiature di purificazione a valle piuttosto che risparmi energetici marginali.
IL costo totale di proprietà per la compressione di azoto ad alta pressione La perdita di carico è significativamente ridotta dall'assenza di olio nel percorso di compressione. Un tipico compressore lubrificato ad olio di questa pressione nominale richiede filtri coalescenti, adsorbitori a carbone attivo, strumentazione per il monitoraggio dell'olio e cambi periodici dell'olio che, complessivamente, aggiungono dai 8.000 ai 15.000 euro di costi operativi annuali. Il design senza olio dell'LW-25/10 elimina completamente queste spese, eliminando al contempo la penalità energetica di 3-51 euro associata alle apparecchiature di rimozione dell'olio a valle.
Capacità di personalizzazione e produzione OEM
Offriamo opzioni di personalizzazione complete per adattare il modello LW-25/10 alle specifiche condizioni del sito, ai requisiti di integrazione e alle esigenze dell'utente finale:
- Pacchetti chiavi in mano con montaggio su skid: Il compressore, il motore, l'intercooler, il post-refrigeratore, la strumentazione ad alta pressione e il pannello di controllo sono preassemblati su una base in acciaio strutturale con occhielli di sollevamento integrati e dime per bulloni di ancoraggio. Il pre-test in fabbrica di tutti i sistemi riduce i tempi di messa in servizio in loco di circa 60% e minimizza i rischi di avviamento.
- Configurazioni delle aree pericolose: Sono disponibili custodie per motori e apparecchiature elettriche conformi alle normative ATEX Zona 2 e IECEx per installazioni in impianti petrolchimici dove occasionalmente possono essere presenti atmosfere esplosive. Il sistema di controllo può includere interblocchi per il rilevamento di gas e la ventilazione automatica.
- Controllo avanzato dei processi: PLC Siemens S7-1200 o Allen-Bradley CompactLogix opzionali con touchscreen HMI da 10 pollici, monitoraggio remoto tramite Modbus TCP/IP o OPC-UA e perfetta integrazione con i sistemi DCS/SCADA dell'impianto. Il controllo automatico del carico/scarico e la compatibilità con gli azionamenti a frequenza variabile (VFD) ottimizzano l'efficienza a carico parziale.
- Opzioni del pacchetto ad alta pressione: Come parte di un pacchetto di sistema completo, è possibile fornire serbatoi di accumulo ad alta pressione integrati, skid di regolazione della pressione e collettori di distribuzione dell'azoto. Tutti i componenti ad alta pressione sono progettati e testati secondo gli standard ASME BPVC.
- Programmi OEM e di private label: Per i distributori di apparecchiature a gas e gli integratori di sistemi sono disponibili colori di vernice personalizzati, targhette con il marchio e pacchetti di documentazione localizzati. Manuali tecnici, elenchi di ricambi e procedure di manutenzione possono essere forniti in diverse lingue.
Le configurazioni personalizzate sono disponibili da Quantità minima d'ordine: 1 unitàLa revisione tecnica e la generazione della proposta richiedono in genere 5-7 giorni lavorativi. I tempi di consegna standard sono di 12-14 settimane; gli ordini successivi vengono consegnati in 8-10 settimane dalla conferma dell'ordine.
Caso di studio: Sistema di iniezione di azoto in un reattore petrolchimico
Cliente: Un importante complesso petrolchimico in Medio Oriente che gestisce unità di produzione di polietilene e polipropilene.
Sfida: Il compressore di azoto lubrificato ad olio del cliente (marca americana, in servizio da 12 anni) presentava un progressivo trascinamento di olio nel sistema di iniezione di azoto utilizzato per l'inertizzazione del reattore e la conservazione del letto catalitico. I livelli di contaminazione da olio avevano raggiunto i 3,5 mg/m³, superando il limite di 0,1 mg/m³ specificato dal fornitore del catalizzatore. L'olio disattivava il catalizzatore Ziegler-Natta, riducendo la resa del polimero di 2,81 TP3T e rendendo necessaria la sostituzione anticipata del catalizzatore, con un costo di 1 TP4T180.000 per campagna. Inoltre, la pressione di scarico del compressore di 0,70 MPa era insufficiente per i nuovi progetti di reattori ad alta pressione che richiedono azoto a 0,95 MPa.
Soluzione: Abbiamo fornito un Compressore di azoto senza olio LW-25/10 Come sostituzione diretta, è stato installato su uno skid personalizzato con intercooler integrato, post-refrigeratore, serbatoio di accumulo ad alta pressione e un pannello di controllo PLC Siemens S7-1200 con integrazione DCS. La pressione di scarico di 1,00 MPa soddisfaceva ampiamente i requisiti del nuovo reattore, mentre il design senza olio eliminava la contaminazione del catalizzatore. A monte è stato installato un serbatoio di accumulo da 3 m³ per compensare le fluttuazioni della domanda provenienti da più unità di reattore.
Risultati quantificabili dopo 18 mesi:
- Contenuto di azoto nell'olio: Ridotto da 3,5 mg/m³ a <0,01 mg/m³, ottenendo la certificazione ISO 8573-1 Classe 0
- Incidenti di disattivazione del catalizzatore: Eliminato completamente, ripristinando la resa del polimero alle specifiche di progetto
- Frequenza di sostituzione del catalizzatore: Prolungato da 12 mesi a 24 mesi, risparmiando $180.000 per ciclo
- Costo annuale di manutenzione: Ridotto di 48% attraverso l'eliminazione delle riparazioni legate all'olio e delle revisioni dei separatori
- Interruzioni non pianificate: Zero eventi in 18 mesi di funzionamento continuo
“Il reattore LW-25/10 ha risolto definitivamente il nostro problema di contaminazione del catalizzatore. La pressione di 1,00 MPa ci offre il margine necessario per la progettazione di nuovi reattori, e il design senza olio ha eliminato il nostro problema operativo più persistente. Il ritorno sull'investimento è stato inferiore a 14 mesi.” — Responsabile dell'ingegneria di processo, complesso petrolchimico
Domande frequenti e guida alla selezione
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