3热工测量及仪表.docx
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3热工测量及仪表
第三章热工测量及仪表
第一节热工仪表基础知识
1.什么是测量？
什么是热工测量？
什么是热工测量仪表？
答：
测量就是通过实验的方法，把被测量与其所采用的单位标准量进行比较，得出被测量数值的过程。
热工测量就是在火力发电厂热力生产过程中对各种热工参数（如温度、压力、流量、液位等）进行的测量方法和过程。
热工测量仪表是指用来测量热工参数（如温度、压力、流量、液位等）的仪表。
2.热工仪表是由那几部分组成的？
答：
热工测量仪表是由传感器、变换器、显示器三大部分组成。
传感器是指将被测量的某种物理量按照一定的规律转换成能够被仪表检测出来的物理量的一类测量设备。
也称感受件，一次仪表。
变换器的作用是将传感器输出的信号传送给显示器。
也称连接件，中间件。
显示器的作用是反映被测参数在数量上的变化。
也称显示件，二次仪表。
3.按显示功能热工仪表分为那几类？
答：
按结构形式热工仪表分为：
（1）指示仪表；是通过仪表的标尺和指针或液面、光点等的相对位置来显示被测参数瞬时值的显示仪表。
（2）记录仪表；能把被测量的瞬时值记录下来的仪表。
（3）信号仪表；能把被测参数是否超越允许值进行灯光、音响报警的仪表。
（4）调节仪表；除显示被测参数外，还可以进行调节参数的仪表。
（5）累积仪表；是对被测量进行累积叠加的仪表。
4.什么是示值的绝对误差？
示值的相对误差？
示值的引用误差？
答：
示值的绝对误差是指仪表的指示值（被校仪表的读数值）x与被测量的真实值（标准仪表的读数值）x0之间的代数差。
示值的绝对误差＝x－x0
示值的相对误差是指示值的绝对误差与被测量的实际值之比。
示值的相对误差＝
示值的引用误差是指示值的绝对误差与该仪表量程范围之比。
以百分数表示。
示值的引用误差＝
5.什么是仪表的基本误差？
什么是仪表的测量误差？
答：
在规定的技术条件下，将仪表的示值和标准表的示值相比较，在被测量平稳地增加和减少的过程中，在仪表全量程取得的诸示值的引用误差中的最大者，称为仪表的基本误差。
仪表的基本误差＝
仪表的测量误差是指测量结果与测量真实值之间的差值。
测量误差有大小、正负和单位。
6.什么是仪表的主要质量指标？
答：
仪表的质量指标，是评价仪表质量的标准。
常见的仪表质量指标有精确度（准确度）等级、回程误差（变差）、灵敏度、指示值稳定性、动态特性（分辨力）等。
7.什么是仪表的精确度等级？
什么是仪表的回程误差（变差）？
答：
仪表的精确度是用来反映测量结果与被测量真值的偏离程度。
它的数值等于引用误差去掉百分号以后的绝对值，并将此值作为精确度等级指标。
一般工业仪表的精确度等级有0.1、0.2、0.5、1.0
1.5、2.5、4.0等。
仪表的回程误差（变差）是指在规定的条件下，用同一仪表对被测量进行正、反行程的测量，对某一测量点所得到的正、反行程两次示值之差称为该测量点上的示值变差。
在整个仪表量程范围内，各校验点的最大示值变差称为该仪表的变差。
合格的仪表，其变差不得超过仪表的允许误差。
仪表的变差一般以引用相对误差的形式来表示：
8.什么是仪表的灵敏度？
什么是仪表的稳定性？
答：
灵敏度是反映仪表对被测量的反应能力，通常指仪表输出信号的变化量△l和引起这个输出变化量的被测量变化量△x的比值。
灵敏度
仪表的稳定性是指仪表指示值在相同的工作条件下的稳定程度；也就是仪表在规定的时间内，其性能保持不变的能力。
9.什么是仪表的分辨力？
什么是仪表的修正值？
答：
仪表的分辨力也叫鉴别力，表明仪表响应输入量微小变化的能力。
分辨力不足将引起分辨误差，既在被测量变化某一定值时，示值仍然不变，这个误差叫不灵敏区或叫死区。
为了消除系统误差对测量值加的附加值，叫修正值。
它的大小同误差的绝对值相等，方向与误差相反。
10.测量正确度、精密度、准确度的含义是什么？
答：
测量正确度表示测量结果中系统误差大小的程度。
它反映了在规定条间下测量结果中所有系统误差的综合。
测量精密度表示测量结果中随机误差大小的程度。
它表示在规定条间下对被测量进行多次测量时各测得值之间的符合程度。
测量准确度表示测量结果与被测量值的真值之间的一致程度。
它反映了测量结果中系统误差和随机误差的综合。
测量准确度又称精确度。
11.造成测量误差的原因主要有哪些方面？
答：
造成测量误差的原因主要有：
（1）测量方法引起的误差；
（2）测量工具、仪器引起的误差；
（3）环境条件变化所引起的误差；
（4）测量人员水平与观察能力引起的误差；
（5）被测对象本身变化所引起的误差。
12.常用哪些方法消除系统误差？
答：
在同一条件下，多次测量同一被测量时，绝对值和符号保持不变或按某种确定规律变化的误差称作为系统误差。
测量误差中系统误差起着重要作用，它决定测量的正确程度，系统误差有一定的规律性，要针对这些规律来采取不同的实验手段加以消除，常用的方法有：
（1）消除已定系统误差的方法有：
①引入修正值；②消除产生误差的因素，如环境条件等；③替代法；④换位法；⑤正负误差补偿法。
（2）消除线性变化的系统误差的方法有：
对称观测法。
13.数字显示仪表由那几部分组成的？
智能仪表有什么特点？
答：
数字显示仪表通常由前置放大、模/数（A/D）转换、非线性补偿、标度变换及计数显示等五部分组成。
智能仪表有以下特点：
（1）具有体积小、可靠性高、功能强及使用灵活等优点；
（2）不仅增强了仪表的功能，还提高了仪表的性能指标；
（3）可操作自动化；
（4）具有自测试和自诊断的功能，简化和加快了仪表的检修工作。
14.热工仪表检修、校验周期、校验条件有何规定？
答：
运行中的热工仪表的检修，一般应随机组大、小修进行。
拆卸时不影响主设备安全运行的仪表，可以用备用的仪表进行轮换检修。
主要仪表校验周期不得大于半年。
一般仪表校验周期不得大于一年。
校验条件的规定：
（1）校验室内应清洁、光亮、无强振动、无强电磁场。
环境温度范围：
20±5℃，相对湿度应小于85％。
（2）校验室内仪表用的交流电源要求：
～220±10％V，50±0.5Hz。
（3）校验前标准仪器、被校表及装置在校验室内存放的时间：
标准仪器不得小于二小时，被校表及装置不得小于半小时。
（4）被校表及装置在校前的预热时间不得小于半小时。
15.热工仪表校验对标准仪器选用有何规定？
热工仪表校验点如何确定？
答：
标准仪器选用规定：
（1）标准仪器必须具有有效期合格证书。
（2）标准仪器测量上限应为被校表测量上限的1.2～1.6倍，特殊情况下，其测量上限也不应低于被校表的测量上限。
（3）标准仪器的允许误差绝对值应小于或等于被校表允许误差绝对值的1/3。
热工仪表校验点确定：
（1）0.5级以下至2.5级以上的仪表及变送器的校验点（包括上、下限及常用点）应不少于5点，流量测量仪表应不少于7点。
（2）0.5级及2.5级以下的仪表及变送器的校验点应不少于3点。
16.热工仪表检修质量的一般要求有哪些？
答：
外观要求：
（1）仪表的外观应完整无损，铭牌与各种标志应齐全、清楚。
（2）仪表内部应清洁，元部件与联线应排列整齐。
固定各元部件的螺丝、螺帽与垫圈应齐全牢固。
运动部件应灵活可靠。
焊点应光滑、无虚焊。
接插件应接触良好，牢固可靠。
指针要求：
（1）仪表指针不应有歪斜、卡涩与跳动现象，针尖部分应有明显的颜色。
（2）针尖部的长度应能盖住最短分度线的1/4至3/4。
（3）针尖的宽度应不超过最小分度间距的1/5。
（4）指针距刻度间距离：
一般工业表为1.5～3mm；0.5级表为0.5～1.5mm；远距离读数表为1.5～5mm。
记录表要求：
记录纸转动平稳记录笔划线应均匀流畅，记录线宽度不应超过0.6mm。
多点记录仪表的印点应清晰，其印点号码或颜色应与切换开关相对应。
绝缘要求：
（1）动力回路及信号电触点对外壳的绝缘，在试验室用250V兆欧表的测试条件下，不得低于20MΩ。
（2）测量回路对地及测量回路与动力回路之间的绝缘，除特殊要求外在试验室内用250V兆欧表的测试条件下，不得低于10MΩ。
17.热工仪表安装工艺质量有什么要求？
答：
热工仪表安装工艺质量要求做到以下几个方面：
（1）灵活；传动结构灵活。
（2）可靠；设备固定可靠，管路连接可靠，电气回路连接可靠。
（3）整齐；设备布置整齐，电缆敷设整齐，管路敷设整齐。
（4）准确；位置准确，接线准确，指示准确。
（5）不漏；不发生渗漏、泄漏现象。
热工仪表及控制装置的安装，应注意避免振动、高温、低温、灰尘、潮湿、爆炸等。
检修施工中，做好检修施工记录与验收工作，不断提高检修施工质量。
18.热工仪表校验前应做哪些检查？
答：
热工仪表校验前应做下列检查：
（1）仪表的外观应完整无损，铭牌、端子、接头、附件等应齐全完整。
（2）电气部分绝缘应符合检修质量要求。
（3）校验的连接线路、管路应正确可靠。
（4）电源和气源应满足被校表的要求。
（5）差压仪表的受压部分应进行1.25倍工作压力的严密性试验，应无渗漏现象。
19.热工仪表校验后应达到哪些基本要求？
答：
仪表校验后，应达到下列要求，否则应进行调整：
（1）基本误差不应超过该仪表的允许误差；
（2）变差不应超过该仪表的精确度等级值的1／2；
（3）应保证始点正确，偏移值不超过基本误差的1／2；
（4）指针在整个行程中应无抖动、摩擦、跳跃等现象；
（5）电位器或调节螺丝等可调装置，在调校后应留有余地；
（6）仪表附有电气接点装置时，其控制接点动作应正确。
仪表校验后应加封印。
20.热工仪表和热工测点安装的基本要求？
答：
热工仪表和热工测点安装的基本要求：
（1）测点（包括检测元件，以下类同）和就地仪表，不应安装在有喷汽危险的人孔、看火孔和防爆门附近，以及有严重振动和晃动的地方或设备上。
（2）测点和就地仪表，应安装在便于检修人员作现场校验、维护方便的地方；便于值班人员监视和操作，不妨碍通行，并符合安全规程规定的要求。
（3）测点和管道焊缝之间，以及两个测点之间的距离，一般应大于管道直径值，不小于200mm。
（4）测点和就地仪表，应安装在便于导压管（取样管）、电缆和导线敷衍的地方，并尽可能使线路最短。
（5）就地仪表，应安装在周围清洁和没有腐蚀性介质的地方，环境温度在5—50℃范围内，相对湿度不大于80﹪（有特殊要求的除外）。
（6）微弱信号的仪表，不应安装在电磁场影响较大的地方。
（7）禁止将无防爆措施的电气装置安装在有爆炸性危险的车间或地区，如氢冷发电机真空净油装置附近、氢气发生站内等。
第二节热工计量标准
21.什么是计量器具？
什么是计量标准？
什么是计量检定？
答：
凡能用以直接或间接测出被测量对象量值的装置、仪器仪表、量具和用于量值的标准物质，包括计量基准、计量标准、工作计量器具统称为计量器具。
计量标准是按国家规定的准确度等级，作为检定依据用的计量器具或物质。
计量检定是指评定计量器具的计量性能，确定其是否合格所进行的全部工作。
22.什么是计量装置？
什么是量值传递？
什么是计量认证？
答：
计量装置是为确定被测量值所必须的计量器具和辅助设备的总体。
量值传递是通过检定，将国家基准所复现的计量单位量值通过标准逐级传递到工作计量器具范围，以保证被测量值的准确和一致性。
计量认证是政府计量部门对有关技术机构计量检定、测试能力和可靠性进行考核和证明。
来保证准确和一致的量值传递。
23.计量标准器具的使用应具备什么条件？
答：
计量标准器具的使用应具备下列条件：
（1）计量标准器具经有关部门检定合格，并有合格证书；
（2）具有计量标准器具正常工作所需要的环境条件；
（3）具有称职的保存、维护、使用人员；
（4）具有完善的管理制度。
24.由电力部门自行强制检定的电测、热工专业工作计量器具有哪些？
答：
流量计；压力表；测振仪；火焰光度计；热量计；电能表；测量互感器；接地电阻；绝缘电阻测量仪。
25.计量检定人员的职责是什么？
计量检定人员应具备哪些条件？
答：
计量检定人员的职责：
（1）正确使用计量基准和计量标准，并负责维护和保养，使其保持良好的技术状况；
（2）执行计量技术法规，进行计量检定工作；
（3）保证计量检定的原始数据和有关技术资料完整；
（4）承办政府计量行政部门委托的有关任务。
计量检定人员应具备的条件：
（1）具有中专（高中）或相当于中专（高中）以上文化程度；
（2）熟悉计量法律、法规；
（3）能熟练地掌握所从事检定项目的操作技能。
26.我国法定计量单位包括哪些内容？
答：
（1）国际单位制的基本单位；
（2）国际单位制中具有专门名称的导出单位；
（3）国家选定的非国际单位制单位；
（4）由以上单位构成的组合形式的单位；
（5）由词头和以上单位所构成的十进倍数和分数单位。
27.什么是法定计量单位？
我国法定计量单位的构成原则是什么？
答：
由国家以法令形式明确规定要在全国采用的单位称为法定计量单位。
我国法定计量单位是由国际单位制单位和国家选定的其他计量单位构成的。
28.法定计量单位中，国际单位制的基本单位有那几个？
标出它们的名称和符号？
答：
国际单位制的基本单位有7个。
它们是：
序号
量的名称
单位名称
单位符号
1
长度
米
m
2
质量
千克（公斤）
Kg
3
时间
秒
s
4
电流
安〔培〕
A
5
热力学温度
开〔尔文〕
K
6
物质的量
摩〔尔〕
mol
7
发光强度
坎〔德拉〕
cd
29.国际单位制单位与SI单位、法定计量单位有何区别？
答：
国际单位制单位包括SI单位、SI词头（20个）和SI单位的十进倍数单位和分数单位。
SI单位包括SI基本单位（7个）、SI导出单位〔SI辅助单位（2个）；具有专门名称的导出单位（19个）；组合形式的导出单位〕。
法定计量单位包括国际单位制单位和由国家选定的非国际单位制单位。
30.组合单位的中文名称的书写原则是什么？
答：
组合单位的中文名称的书写原则是：
（1）名称与其符号表示的顺序一致，符号中的乘号没有对应名称；除号的对应名称为“每”；无论分母中有几个单位，“每”字只出现一次。
如：
煤耗单位g/（Kw·h），读作“克每千瓦特小时”或简称为“克每千瓦时”。
（2）乘方形式的单位名称，顺序为指数名称在前，单位名称在后，相应的指数名称由数字加次方。
如：
加速度单位m/s2，读作“米每二次方秒”。
（3）长度单位除表示面积和体积，可用“平方”、“立方”外，其余都用“次方”表示。
如：
体积单位m3，读作“立方米”；而不应当读作“三次方米”。
断面系数的单位m3，读作“三次方米”；而不应当读作“立方米”。
（4）书写单位名称时不加任何乘或除的符号或者其它符号。
如：
电阻率单位Ω·m，读作“欧姆米”或“欧米”，而不应写作““欧姆·米”、“欧·米”，更不应读作“欧姆乘米”。
31.什么是部门最高计量标准？
计量授权有哪些形式？
答：
部门最高计量标准是指国务院各主管部门，根据本部门的专业特点或生产上使用的特殊情况建立的，在部门内开展计量检定，作为统一本部门量值的依据的各项计量标准。
计量授权有以下四种形式：
（1）授权专业性或区域性计量检定机构为法定计量机构；
（2）授权建立社会公用计量标准；
（3）授权某一部门或某一单位的计量检定机构，对其部门使用的强制检定计量器具执行强制检定；
（4）授权有关技术机构，承当法律规定的其它检定测试任务。
32.什么是计量检定规程？
.什么是国家计量检定系统表？
答：
计量检定规程是指对计量器具的计量性能、检定项目、检定条件、检定周期和检定数据等所作的技术规定。
国家计量检定系统表是指从计量基准到各级计量标准，直至工作计量器具的检定程序所作的技术规定，它由文字和框图构成。
33.A类计量器具包括哪些？
对A类计量器具的管理办法如何规定？
答：
A类计量器具：
（1）企业最高标准和用于量值传递的计量器具，国家列入强检目录的工作计量器具。
（2）企业用于工艺控制，质量检测，生产关键部位参数检测，能源及经营管理对计量数据要求高的关键计量器具。
（3）准确度高和使用频繁，而量值可靠性差的计量器具。
（4）使用频率高、在环境恶劣条件下以下的计量器具。
A类计量器具的管理办法：
（1）凡属强检计量器具，按强检管理办法执行强检。
（2）企业制定严格管理办法，企业制定检定周期及检定机构制定周检计划。
检定周期不能超过检定规程规定的最长周期。
（3）严格执行国家检定规程，无检定规程的应自行制定校准方法，报有关部门备案。
（4）应根据需要设专、兼职人员。
34.B类计量器具包括哪些？
对B类计量器具的管理办法如何规定？
答：
B类计量器具：
（1）企业生产中，工艺控制、质量检测有计量数据要求的计量器具。
（2）用于企业内部核算的能源、物资管理用计量器具。
（3）固定在生产线或装置上，计量数据要求较高，但平时不允许拆装，实际检定周期必须和设备检修同步进行的计量器具。
（4）对计量数据准确可靠有一定要求，计量性能稳定，量值不易改变，而使用不频繁的计量器具。
（5）专用计量器具，限定使用范围或固定指示点使用的计量器具。
B类计量器具的管理办法：
（1）检定周期原则上不能超过检定规程规定的最长周期。
（2）对于生产运行中拆装不便的计量器具，可根据有关检定规程和可靠性数据资料，按设备检修周期同步检定，但必须严格监督。
（3）对要求准确度不高，性能稳定，使用不频繁的计量器具，可适当延长检定周期，延长时间的长短，以保证计量器具可靠为依据。
（4）通用计量器具作专用计量器具，按实际使用需要，根据检定规程要求，可适当减少检定项目或只作部分检定，但检定证书应注明准用量值范围和使用地点，根据使用要求，允许适当提高检定准确度。
35.C类计量器具包括哪些？
对C类计量器具的管理办法如何规定？
答：
C类计量器具：
（1）企业生产运行中，无严格准确度要求的指示用计量器具。
（2）计量器具性能很稳定，可靠性高使用又不频繁，量值不易改变的计量器具。
（3）国家计量行政部门明令允许一次性使用或实行有效期管理的计量器具。
（4）使用环境恶劣、寿命短，低值易耗计量器具，以及温度、湿度无严格要求的在用的计量器具。
（5）国家没有检定和校验要求，企业可自行制定校验方法的计量器具。
C类计量器具的管理办法：
（1）可按国家有关规定实行一次性检定或有效期管理。
（2）除国家规定的一次性检定计量器具外，部门可以统一规定，对一些准确度无严格要求，性能不易变化，低值易耗的计量器具实行一次性检定。
（3）非生产关键部位的指示用计量器具，和在运行设备上固定安装的表盘计量器具，可进行有效期管理或延长检定周期，一般控制在2～4周期时间内。
（4）国家没有检定和校验要求，企业可自行制定校验方法。
第三节温度测量
36.火力发电厂中温度测量有什么意义？
答：
在电厂热力生产过程中，温度是保证安全、经济发电的一个重要参数。
如过热蒸汽温度控制的不好，会产生受热面爆管现象；汽轮机本体设备温度控制的不好，将产生热应力；排烟温度控制的不好，将产生排烟热损失增大，导致锅炉效率降低，影响发电厂的经济效益。
因此，准确地测量温度并加以控制，对保证发电厂的经济效益是十分重要的。
37.温度、温标的定义是什么？
答：
温度是表示物体的冷热程度，它反映物体内部分子热运动的状况。
分子热运动越快，物体越热，温度就越高。
反之温度就越低。
温标是衡量温度高低的标尺，它是描述温度数值的统一表示方法（或定义方法）。
它明确了温度的单位、定义固定点的数值，内插标准仪器和标准的插补公式。
我国目前采用的是1990年国际温标，代号为ITS—90，简称90温标。
它包括以下主要内容：
（1）规定了17个定义固定点的温度数值；
（2）规定了4种温标的内插标准仪器，它们是蒸汽压温度计、气体温度计、铂电阻温度计、和光学（光电）温度计；
（3）在定义固定点之间的温度值，由定义的温标内插标准仪器的示值按温标规定的一系列相应的插补公式计算。
38.1990年国际温标定义了几种温度？
它们的关系是什么？
答：
1990年国际温标定义了两种温度，即国际开尔文温度和国际摄氏温度，它们的符号分别为T90和t90。
T90的单位为开尔文，符号是K，t90的单位是摄氏度，符号为℃。
它们的换算关系为：
t90（℃）＝T90（K）－273.15
由上式可知：
两种温度的实质是一样的，都是热力学温度，只是计算温度的起点不同，国际开尔文温度的起点是“绝对零度”，而国际摄氏温度则是以水的三相点温度（0℃）为起点的，它们彼此只相差一个参数273.15。
39.什么是温度场？
什么是温度梯度？
答：
温度场是指某一瞬间，在某一空间的一切的温度分布。
场内任何点温度不随时间变化的称为稳定温度场，随时间变化的称为不稳定温度场。
温度梯度是指在稳定降低（或增高）的方向上，单位距离内温度降低（或增高）的数值。
40.温度计如何分类的？
答：
温度计的分类：
温度计的分类
工作原理
常用测温范围（℃）
主要特点
接触式仪表
膨胀式温度计：
（1）液体膨胀式
（2）固体膨胀式
利用液体（水银、酒精等）或固体（金属片）受热时产生热偏差的特性
－200～700
结构简单，价格低廉，一般用作就地测温。
压力式温度计：
（1）气体式
（2）液体式
（3）蒸汽式
利用封闭在一定容积中的气体、液体或某些液体的饱和蒸汽受热时其体积或压力变化的性质
0～300
结构简单，具有防爆性，不怕振动，可作远距离传示，准确度低，滞后性较大。
热电阻温度计
利用导体或半导体受热后电阻值变化的性质
－200～650
准确度高，能远距离传送，适于低、中温测量；测点温较困难。
热电偶温度计
利用物质的热电特性
0～1600
测温范围广，能远距离传送，适于高、中温测量；需进行冷端温度补偿；低温段测量准确度较低。
非接触式仪表
辐射式温度计：
（1）光学式
（2）比色式
（3）红外式
利用物体辐射能随温度变化的性质
600～2000
测温范围广，能远距离传送，适于高温测量且不能直接测温的场合，准确度受环境影响较大，对结果需进行修正
41.玻璃液体温度计的测温原理是什么？
它的误差来源主要有哪些？
答：
玻璃液体温度计的测温原理：
当感温包内的液体（水银、酒精、煤油等）受热膨胀（冷缩），就沿毛细管上升（下降），其上升（下降）的高度和感温包所感受的温度相对应，在刻度标尺上可读出温度数值。
误差来源主要有：
①读数误差；②标尺位移；③弯月面顶部位移；④修正的误差；⑤零点位移；⑥露出液柱的存在；⑦顶部压力的影响；⑧测量变动温度时示值的停留（热惰性）；⑨温度计本身的温度失真。
42.玻璃液体温度计有哪些优点和缺点？
答：
玻璃液体温度计与其它测温仪表相比较有以下优点：
（1）结构简单，价格便宜，制造容易；
（2）具有较高的精确度；
（3）直接读数，使用方便。
玻璃液体温度计与其它测温仪表相比较有以下缺点：
易损坏且无法修理，玻璃水银温度计生产时易产生汞害，损坏时污染环境。
43.双金属温度计的测温原理是什么？
它的结构如何？
答：
双金属温度计的测温原理：
利用两种不同线膨胀系数的双金属片叠焊在一起作为感温元件，当温度变化时，因两种金属的线膨胀系数不同而使双金属片弯曲，利用弯曲程度与温度高低成比例的性质来测量温度。
双金属温度计由螺旋形双金属感温元件、支撑双金属感温元件的细
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