乙二胺可行性研究报告330.docx

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乙二胺可行性研究报告330

一、总论

本报告是针对乙二胺投资可行性研究咨询服务的专项研究报告,此报告为常州山峰化工有限公司个性化定制服务报告为企业项目立项、上马、融资提供全程指引服务。

该可行性研究报告是在制定乙二胺建设或科研项目之前,对该项目实施的可能性、有效性、技术方案及技术政策进行具体、深入、细致的技术论证和经济评价,以求确定一个在技术上合理、经济上合算的最优方案和最佳时机而写的书面报告。

该报告对整个可行性研究提出综合分析评价,指出优缺点和建议。

本报告对拟建项目进行全面技术经济分析论证的科学方法,在投资管理中,可行性研究是指对拟建项目有关的自然、社会、经济、技术等进行调研、分析比较以及预测建成后的社会经济效益。

在此基础上,综合论证项目建设的必要性,财务的盈利性,经济上的合理性,技术上的先进性和适应性以及建设条件的可能性和可行性。

二、乙二胺需求预测

2.1生产现状

乙二胺的生产主要集中在西方发达国家和地区,2003年全球乙二胺的生产能力约为447kt/a,产量约为350kt左右,开工率约为78.3%。

表1为世界乙二胺主要生产公司及生产能力。

表1世界乙二胺主要生产公司及生产能力kt/a

生产厂家

装置地址

生产能力

美国

陶氏化学公司

Freeport,TX

80

联合碳化公司

Tccft,LA

120

西欧

巴斯夫公司

安特卫普,比利时

35

拜耳公司

LeverKvscn,德国

20

DelamineBV

Dlfzuel,荷兰

35

阿克苏诺贝尔

Stenungsund,瑞典

45

陶氏化学

Tcneuzen,荷兰

27

东欧

ChlorvinilProduct

Sterliamak,俄罗斯

10

ChlorvinilProduct

Kalush,乌克兰

10

日本

Tosoh公司

Yokoma,日本

45

其他

20

合计447

乙二胺生产发展呈现以下几大特点,一是世界乙二胺生产主要集中在美国、西欧、日本等几家大公司,上述3个国家和地区生产能力约占世界总生产能力的90%,而且产量约占93%,如美国陶氏化学、联合碳化、巴斯夫、阿克苏诺贝尔公司生产能力约占世界总生产能力的69%,这些公司控制和主宰着世界乙二胺工业的命运和未来发展趋势;二是乙二胺在西方发达国家和地区生产与消费比较成熟的产品,因此这些国家和地区生产、消费变化幅度不大,相对其他产品来说市场比较平稳;三是生产工艺逐渐趋于乙醇胺或者环氧乙烷路线,,进行向上游原料或下游产品一体化的联合,尤其是与原料环氧乙烷装置建在一起,主要考虑原料供应和产品运输方便,保证原料供应与降低成本,增加装置的竞争力。

我国乙二胺生产起步较晚,20世纪80年代末期开始由于国内下游市场,尤其是医药、农药等领域的需求,国内建设多套中小型乙二胺生产装置,最多时候达到30余家,年产量多为数百吨的小装置,由于生产规模小、生产技术水平低、原材料及能耗比较高,导致生产成本高,难以与国外产品竞争,因此多数企业处于停产或半停产状态。

我国乙二胺主要生产企业与产能见表2。

表2我国主要乙二胺生产企业及产能t/a

生产厂家生产能力

常州东南化工集团公司3000

常州三峰化工有限公司3000

湖南南天实业有限公司500

湘潭精细化工厂500

济南清河化工一厂300

上海染化公司400

江苏丹阳化肥厂200

合计7900

2004年我国乙二胺生产能力约为7900t/a,年产量约为5500t,远远不能满足国内市场需求,而且产品质量和成本无法同国外产品相抗衡,因此国内需求主要依赖进口。

乙二胺系列产品中主要消费是乙二胺(其他多烯多胺产品进口较少,海关没有单独统计数据)表3为我国乙二胺进出口情况。

表3近年来我国乙二胺进出口情况统计

年份

进口量/t

进口额/万美元

出口量/t

出口额/万美元

1999

11519.0

1593.464

82.7

12.012

2000

13636.2

1912.036

203.4

21.702

2001

13854.7

2032.812

78.7

12.973

2002

20902.0

2925.155

68.4

2.559

2003

24034.8

3677.569

200.6

48.674

2004

31776.0

5936.513

94.1

17.905

另外我国每年还进口一定数量的乙二胺盐和其他乙二胺产品,2004年乙二胺盐进口量约为2877.5t,其他多烯多胺和哌嗪进口量约为5800t,因此2004年我国乙二胺总进口量约为40000t,近年来进口量快速增长,年均增长率高达20%,远远高于其他有机中间体产品,出口量极少。

2.2市场分析

国际市场分析近年来美国、西欧和日本的乙二胺的消费稳步上升,但是增长率不高,全球年均增长率约为3.5%左右,而且三大地区乙二胺的消费结构也不尽相同。

美国是全球最大的乙二胺消费国,2002年消费量约为127kt,其中以多烯多胺为主,而乙二胺的消费量仅占总消费量的约23%左右,美国乙二胺主要用于生产螯合剂、聚酰胺树脂,多烯多胺则主要用于润滑油添加剂、环氧树脂固化剂和纸张湿强增强剂等,美国是全球乙二胺最主要的出口国,其中35%的产品用于出口,美国对乙二胺的需求呈现缓慢增长速度,预计未来几年美国乙二胺的消费年均增长速度约为1.8%,预计2006年美国乙二胺的消费量约为136kt。

20世纪90年代西欧乙二胺的需求增长速度较快,年均增长率约为4%,2002年消费量约为126kt,与美国不同的是西欧乙二胺消费中主要为乙二胺,约占总消费量的65%,西欧乙二胺主要用于生产螯合剂、杀菌剂和四乙酰乙二胺等,多烯多胺则与美国消费结构相似,随着发展中国家杀菌剂的快速发展,在洗涤剂新配方中将越来越减少四乙酰乙二胺使用量,因此未来几年西欧乙二胺增长速度将变缓,但是多烯多胺的消费增长速度将保持一定增长速度,预计未来几年西欧乙二胺的消费年均增长速度约为2.5%,将超过美国成为世界上最大消费地区,2006年消费量将达到139kt左右。

2002年日本乙二胺消费量约为19kt,其中乙二胺占总消费量的47.4%左右,日本的消费结构与西欧消费结构相近,日本目前也有一定数量乙二胺出口,去向主要是中国、韩国等周边的亚洲国家和地区。

日本未来年均增长率约为2%,2006年将达到20.5kt。

尽管西方发达国家和地区乙二胺的消费增长缓慢,但是发展中国家尤其是中国、印度和东南亚一些国家需求增长速度较快,20世纪90年代末期东亚地区由于经济动荡,因此对乙二胺需求增长速度有所下降,进入21世纪后东亚地区乙二胺的需求快速增长,因此西方发达国家和地区不少生产厂家扩大生产能力,因此未来几年亚太地区将成为全球乙二胺市场增长的主要拉动者,而且许多乙二胺下游产品也逐渐向东亚地区一些国家转移。

表4为美国、西欧和日本乙醇胺消费情况及预测。

表4美国、西欧和日本乙醇胺消费情况及预测

消费领域

美国

西欧

日本

2002年

2006年

2002年

2006年

2002年

2006年

消费/kt

比例,%

消费/kt

比例,%

消费/kt

比例,%

消费/kt

比例,%

消费/kt

比例,%

消费/kt

比例,%

螯合剂

14.1

11.

14.2

10.4

15.3

12.2

16.5

11.9

2.5

13.1

2.5

12.2

聚酰胺

8.8

6.9

9.0

6.6

6.3

5.0

7.1

5.1

乙二双硬脂酰胺

2.9

2.3

2.7

2.0

0.7

3.7

0.8

3.9

杀菌剂

3.3

2.6

1.5

1.1

16.1

12.8

14.5

10.4

1.1

5.8

1.0

4.9

润滑油添加剂

45.0

35.4

48.0

35.3

10.1

8.0

13.0

9.4

0.4

2.1

0.6

2.9

环氧树脂固化剂

13.0

10.2

14.5

10.7

9.1

7.2

12.0

8.6

3.8

20.0

4.0

19.5

纸张湿增强剂

15.4

12.1

16.5

12.1

4.5

3.6

5.5

4.0

4.1

21.6

4.2

20.5

表面活性剂

10.0

7.9

12.0

8.8

2.6

2.0

3.5

2.5

2.3

12.1

2.5

12.2

油田化学品

6.8

5.4

7.5

5.5

-

-

-

-

织物柔软剂

2.5

2.0

3.0

2.1

四乙酰乙二胺

29.0

23.0

27.5

19.8

其他

7.7

6.1

10.1

7.5

30.5

24.2

36.4

26.2

4.1

21.6

4.9

23.9

合计

127.0

100.0

136.0

100.0

126.0

100.0

139.0

100.0

19.0

100.0

20.5

100.0

国内市场分析我国乙二胺近年来消费增长速度迅速,消费结构与西方发达国家和地区不同,主要用于环氧树脂固化剂、农药、医药、低分子量聚酰胺树脂等领域。

环氧树脂固化剂,环氧树脂是国民经济、国防建设不可缺少的精细高分子材料之一,我国近年来环氧树脂的需求量增长很快,年均增长速度一直保持在两位数,2003年净进口量达到163kt,由于国内市场需求强劲,近年来国内掀起环氧树脂建设热潮,2000年国内生产能力为120kt/a,2004年增至300kt/a,近期仍有数套较大规模装置计划或正在建设中,预计2006年将增至400kt/a,乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等均是性能优良的胺类固化剂,预计2006年环氧树脂固化剂将消耗乙二胺类系列产品约10kt。

低分子量聚酰胺树脂,乙二胺系列产品中乙二胺和高碳乙二胺均可以生产低分子量的聚酰胺树脂,低分子量聚酰胺主脂是以二聚酸与二元胺或乙烯多胺缩聚而成,分为反应型和非反应型两大类,前者主要用于表面涂料和粘合剂的固化剂,广泛应用于造船、汽车、土木建筑等领域;后者主要用作热熔粘合剂和油墨,主要应用于塑料印刷、电子电气和纺织印染等领域。

上述领域均属我国发展较快的领域,因此低分子量聚酰胺树脂将是乙二胺消费中增加最快领域之一,预计2006年该领域将消耗乙二胺约8kt。

农药,乙二胺在农药中主要用于生产二硫代氨基甲酸盐类杀菌剂,主要品种有代森锰、代森锰锌、代森锌等品种,由于这些农药用途广、药效好,已经成为我国目前非内吸性的保护杀菌剂的主要品种,而且已经向国外大量出口,尽管国外已经对此类产品生产不感兴趣,但是在我国却是主导而且仍在发展的产品,预计2006年该类农药将消耗乙二胺约为6.5kt。

医药,乙二胺系列产品中的乙二胺和高碳乙二胺均可以用于医药生产,可以生产医药品种约20余种,主要有氨茶碱、甲硝羟基唑等,多为传统药物,尽管这些药物发展前景并不看好,但是随着全国医疗制度改革全面启动,许多疗效好的传统药物还是有相当市场,而且出口前景也看好,2004年医药行业消耗乙二胺约3.5kt,预计今后将保持较快的增长速度,到2006年消费量将达到4.8kt左右。

螯合剂,乙二胺及多乙烯多胺均可作为生产螯合剂的原料,乙二胺类螯合剂是最重要的螯合剂,包括乙二胺四乙酸及盐(EDTA)、羟乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)和乙二胺四甲基次膦酸及盐(EDTPA)等,广泛用于影像业、橡胶加工业、食品、医药、卫生用品、水处理、造纸和纺织工业,由于应用领域广泛,故在未来几年中,国内对螯合剂的需求量将以较快速度增长,2004年螯合剂消耗的乙二胺约1.8kt,预计2006年乙二胺的消耗量将达到2.3kt左右。

表面活性剂,乙二胺或其他多乙烯多胺与脂肪酸可以制成各种阳离子表面活性剂,应用于香波、纺织柔软剂和其他工业领域;乙二胺类羟乙基咪唑啉可以转化为两性表面活性剂,这是一种刺激性毒性极小的高级表面活性剂,国外用量很大,国内市场也开始启动;用二乙烯三胺和脂肪酸缩合而成的表面活性剂可以做沥青乳化剂、油田缓蚀剂及环氧树脂固化剂;尤其是以多乙烯多胺为原料生产的油田用的破乳剂增长速度较快,随着我国许多油田处于三次采油期、采出和进口原油含硫量增加,该类表面活性剂的需求将呈年均两位数的高速率增加。

表面活性领域目前消耗乙二胺约1.5kt,预计2006年将达到2.4kt左右。

润滑油添加剂,由四乙烯五胺、三乙烯四胺和其他精馏塔底物与聚异丁烯琥珀酸酐反应可生成聚异丁烯酰亚胺,可以作为汽车用油中的无灰分散洗涤剂添加剂,目前国内已有多家石化企业生产无灰分散剂,随着我国汽车工业的快速发展,该类产品增长速度非常快,目前消耗乙二胺约为1.6kt,预计2006年将达到1.9kt左右。

造纸湿强剂,二乙烯三胺或聚酰胺与环氧氯丙烷为原料可以生产聚酰胺-环氧氯丙烷树脂(PPE)是重要的造纸用的湿强剂,湿增强剂就是帮助纸张遇见水或在潮湿环境中提高起强度,聚酰胺-环氧氯丙烷树脂是一种性能优异多样的湿强剂,主要用于瓦楞纸箱板、餐巾纸、卫生纸、婴儿纸尿布、医院用多种一次性服装和被褥等。

根据我国纸业“十五”发展规划,我国2005年纸业产量将比2000年增长23%左右,而且造纸化学品的自给率也要大大提高,并且随着经济发展,各种简单方便一次性纸制品的消费将快速增长,因此纸张湿强剂对乙二胺的需求的也将呈现一个非常高的速率。

目前乙二胺用于纸业的湿强剂的量为800t,预计2006年将消耗乙二胺1300t。

其他方面,乙二胺还可以用于有机合成、合成橡胶促进剂、土壤改良剂,以及用作有机合成、金属的鉴定与测定等方面,这些领域2004年消耗乙二胺约为2.8kt,预计2006年其他方面乙二胺消耗量将达到5kt左右。

综上所述,我国2006年乙二胺国内的保守总需求量约为42.2kt左右,目前国内消耗量90%依赖进口,而且我国乙二胺系列产品的许多消费领域正处于成长期,不仅主导产品乙二胺市场快速增长,而且其他产品如二乙烯三胺和哌嗪等,国内市场十分紧俏,因此乙二胺发展前景广阔,因此国内许多企业将乙二胺做为一个可以发展的石油化工中间体进行考虑,但是由于国内合成技术不成熟,而且由于该产品受国外冲击严重,因此国内投资一定要谨慎从事。

2.3发展建议

我国乙二胺的市场潜力巨大,市场需求强劲是勿容置疑的,但是作为基础的石油化工原料,国外无论生产技术和市场需求已经非常化工成熟,因此专家分析今后5年内,世界乙二胺系列产品中乙二胺将放慢增长速度,今后年均增长率将在2%~3%,而且其他乙二胺产品需求将呈现快速增长的势头,因此国外也将不断扩大生产规模,目前国外已经有许多国家出现供过于求的局面,随着全球经济一体化进程深入,国外许多著名乙二胺生产企业绝不会轻易放弃我国如此巨大的市场,他们将依靠装置规模和成熟的技术,向中国市场提供优质低价的产品,因此国内企业不能轻易建设小规模的生产装置。

有条件的企业可以与外商合资合作,或引进国外的技术与设备,建设规模化的生产装置,以满足国内市场需求。

装置规模应在20~30kt/a为宜,技术应考虑联合碳化、巴斯夫、拜耳或者阿克苏诺贝尔公司技术。

另外国内现有装置企业应尽快与国内大型石油化工企业联手,利用这些企业资金、原料和技术优势,进行企业重组兼并,扩大现有装置规模,完善其合成技术,依靠规模和技术的提升与国外产品相抗衡。

2009年虽然乙二胺市场价格有涨有跌,但从2009年全年乙二胺市场来看乙二胺的价格还是增长的。

上半年价格持续上涨,价格一度飙升至36500元/吨,下半年随着各大有机胺厂家提高开工率以及油价反复震荡的影响价格小幅下跌,8月份价格曾一度跌至27160元/吨,自10月份以来随着全球市场持续回暖,国内市场成交活跃的拉动,乙二胺价格稳步上扬。

11月份价格已回升至29000元/吨。

同比增长32.1%。

回顾2009年乙二胺市场成为为数不多的在全球经济危机大环境下逆市上涨的新亮点。

国际石化咨询网市场分析师预计2010年第一季度乙二胺市场将维持目前态势,价格上涨可能性不大。

第二季度随着下游需求不断活跃,价格有继续上扬的空间,但同时提醒厂家应该以稳为主,防止多期内产能过剩,导致价格持续下跌。

分析乙二胺2009年的走势,国际石化咨询网的分析师认为造成这种现象的主要原因是:

国内乙二胺产不足需。

国内乙二胺生产企业生产规模相对较小,并且乙二胺生产多联产一些其他乙二胺产品,而这些产品比乙二胺市场前景更为看好,因此,国内供需矛盾突出,需要从国外大量进口以弥补国内缺口。

同时,国际石化咨询网的分析师建议,国内中小型企业在没有可靠先进技术和原料做保证的前提下,不应盲目建设生产装置;国内现有装置企业应尽快与国内大型石油化工企业联手,利用这些企业的资金、原料和技术优势进行企业重组兼并,扩大现有装置规模,完善合成技术,依靠规模和技术的提升与国外产品相抗衡。

三、生产规模

乙二胺系列产品包括乙二胺(EDA)、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺(TEPA)、五乙烯六胺(PEHA)、氨基乙基哌嗪(AEP)、哌嗪(PIP)及高胺(HAS),它们广泛应用于环氧树酯固化剂、聚酰胺树脂、造纸加工剂、农药、医药品、石油添加剂、表面活性剂、橡胶、聚氨酯类工业、防腐蚀剂、乙烯脲树酯、螯合剂、润滑剂等各个方面。

现在,工业化的乙二胺类生产方法有二氯乙烷法(EDC法)、单乙醇胺法(MEA法)以及环氧乙烷法(EO法)等三种方法。

日本制铁化学引进一套采用EDC法合成的年产30000吨的乙二胺装置。

四、工艺技术方案

按原料路线分乙二胺生产路线主要有两条,即二氯乙烷法和乙醇胺法,经过这两种类型工艺变通成实际应用4条工艺路线,其中主要是二氯乙烷法和乙醇胺法路线,各占总生产能力的50%左右。

建议采用二氯乙烷法。

4.1二氯乙烷法

4.11反应过程

主反应

副反应

4.12中和反应

主反应

副反应

4.13乙二胺的生产工艺

乙二胺生产工艺分反应系统和精馏系统两部分。

4.1.31反应系统

在反应系统内,让原料EDC和NH3进行反应,生成乙二胺盐酸盐,然后通过回收未反应的NH3之后,用NaOH中和反应液,再单独分离乙二胺类。

4.1.32反应工程

EDC和氨水溶液先在混合槽中进行混合,待乳化状态后供给反应器。

反应器的管子必须全部被沸水浸入,通过调节蒸汽压力来控制反应温度。

反应压1.5MPa(表),反应温度为130~135"C。

4.1.33脱氨、中和工程

反应中未消耗掉的过剩N飓在第一脱氨塔中脱除,塔釜温度为10TC。

脱氨液进入中和槽,由来自抽提的60%NaOH中和。

中和过程中产生的NH3再在第二脱氨塔中脱除。

塔釜温度为llTC,整个脱氨、中和压力控制在0.04MPa(表)。

4.1.34氨水吸收工程

从脱氨塔来的NH3和H20一起进入氨水吸收系统,反应中消耗了的NH3由原料NH3气体供给,需要补充的水份由来自锅炉的纯水及有机胺回收系统的滤液补充。

4.1.35水分馏工程

水分馏分第一水分馏和第二水分馏,第一水分馏去除中和液中大量的H20和NaCl,经过离心分离后

滤液进入第二水分馏,再进一步去除一部分H20和NaCI,经过离心分离后滤液进入抽提工程,NaCI进入有机胺回收工程。

4.1.36有机胺回收工程

来自水分馏离心分离的Nacl。

进行清洗,回收NaCl中附着的少量有机胺,再作为氨水吸收工程补充

水之用。

4.1.37抽提工程

由于EDA—H20混合物是在共沸点下存在,因此在第二水分馏中不能完全去除H:

O,我们就把它送

到抽提塔中,用来自碱浓缩的70%NaOH来抽提残留的H20,抽提后得到的高浓度粗胺作为精馏系统所

用.60%NaOH作为中和工程用。

4.1.38碱浓缩工程

抽提用的70%NaOH是由原料42%NaOH在碱浓缩蒸馏罐中制得的。

4.2精馏系统

在这一系统中。

来自反应系统的粗胺经蒸馏后能精制分离出各产品。

4.21EDA蒸馏工程

这一工程,是把粗胺投入EDA蒸馏罐中,通过间歇蒸馏,EDA和PIP被精制分离,EDA中间馏份返回

反应系统抽提工程。

残留在蒸馏罐中的高沸液打入第一EPA蒸馏罐。

4.22第一EPA蒸馏工程

在这一工序中,通过间歇蒸馏分离出含有AEP的粗DETA和淡黄色的粗TETA。

粗DETA送到DETA蒸馏工程,粗TETA送到TETA脱色工程。

残留在蒸馏罐中的高沸液,再投入第二EPA蒸馏罐。

4.23第二EPA蒸馏工程

这一工程也是间歇蒸馏,在这里精制分离出TEPA和PEHA。

残留在蒸馏罐中的高沸液,是六乙烯七胺以上的多胺类混合物,统称为HAs。

4.24D盼A蒸馏工程及AEP蒸馏工程

通过在这一工序中的连续蒸馏,精制分离DETA和AEP。

4.25TETA脱色工程

在第一EPA蒸馏工程中,得到的粗TETA,色泽用APHA法分析为1008~1508。

在本工程中,添加

脱色剂,进行熟成、蒸馏,制得色泽更好的TETA。

4.3生产过程控制

要使乙二胺装置满负荷连续平稳运转,反应系统是关键。

本文主要对反应系统的生产过程控制作必要阐述。

根据笔者多年来的生产经验,在反应系统统计出了一套完整的技术数据。

4.31NH3/EtX;摩尔比要相当恒定

一般摩尔比设定在9.3,以EDC的流量作为基准(一般为850kg/h)来计算NH3·H20的流量,摩尔比变化能影响产品互相之问的比例。

4.32中和过程NaoH加入量要严格控制

中和过程NaOH加入量是否恰当,不仅给水分馏的操作带来影响,而且和各产品的色度、装置的腐蚀有关,是非常重要的。

管理方法:

首先对每天消耗的NaOH及EDC重量进行统计,使NaOH/EDC=0.82--0.83,其次测定从第二脱氨塔中段采集的中和液pH值,pH控制在125±0.2左右,也可以观察离心机甩出的盐的颜色,一般应为灰色,若呈雪白状,则表明NaOH不足。

4.33第一水分馏塔是反应系统的核心

从表1可以看出,第一水分馏塔要脱除的水量很大,如果在操作中达不到要求的话,就势必增加了第二水分馏塔和抽提塔的水负荷,使70%NaOH经抽提后的浓度低于正常值。

增加了去中和工程的NaOH量。

最终,相应增加第一水分馏塔进料量。

这是一个恶性循环,必须引起足够的重视。

4.4乙二胺生产工艺的特点

1.由于采用了有效的反应器和控制方法,所以能比较方便地调整其生产比例,而且得到的产品纯度高。

如把聚合物那样的副产品生成控制在最低限度。

2.设备内使用的工艺水,由于采用了系统内部循环方式,所以可把向系统外的排出控制在最低范围。

3.对脱水过程中析出的NaC|淤浆,因已具备了充分的对策,所以不会出现因堵塞而带来的故障。

4.考虑到经济性,反应系统采用了连续操作,精馏系统采用了间歇操作。

采用问歇操作的精馏系统,由于时间组合按排合理,因而把公用工程的最高负荷控制在最低限度。

5.为了降低能耗,采用了热压缩机,热能可有效的再利用。

6.由于流体具有强腐蚀性,因而选择了具有充分耐腐蚀性,且又经济合理的结构材料。

7.由于采用了局部吸滤设备和无泄漏泵等,因而能使操作环境保持在最佳。

五、原材料、燃料

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