资源描述
1屏障的完整性屏障的完整性核电厂设有三道屏障：燃料包壳，一回核电厂设有三道屏障：燃料包壳，一回路系统和安全壳。水化学主要影响（路系统和安全壳。水化学主要影响（）。）。在燃料包壳破损率很小或无破损的正常在燃料包壳破损率很小或无破损的正常运行工况下，堆芯以外的辐射场运行工况下，堆芯以外的辐射场90%放射性强度是由（）放射性强度是由（）所贡献。所贡献。前二道屏障前二道屏障活化了的腐蚀产物活化了的腐蚀产物2水的辐射分解过程水的辐射分解过程(p26)辐射能量（）阶段辐射能量（）阶段,10-15秒秒H2OH2O+e-H2OH2O*建立（）阶段，建立（）阶段，10-11秒秒 初级辐解产物互相作用生成次级辐解产物；初级辐解产物互相作用生成次级辐解产物；同时辐射产物向水体扩散，并相互反应，并渐渐达同时辐射产物向水体扩散，并相互反应，并渐渐达到平衡。到平衡。传递传递热平衡热平衡化学化学3水的辐射分解产额水的辐射分解产额定义定义每吸收（每吸收（）的辐射能，产生）的辐射能，产生(+)或消或消失失(-)的（）数目，常用的（）数目，常用G表示。表示。例例G-H2O=4.1，每吸收，每吸收()的辐射能，会有的辐射能，会有4.1个水分子（）。个水分子（）。GH2=0.41，每吸收，每吸收()的辐射能，将的辐射能，将有有0.41个氢分子（）。个氢分子（）。分解分解产生产生辐解产物辐解产物100eV100eV100eV4水的主要辐射分解产物水的主要辐射分解产物（）产物（）产物水合电子，水合电子，e水合水合-氢原子，氢原子，H氢分子，氢分子，H2（）产物（）产物氢氧自由基，氢氧自由基，OH二氧化氢，二氧化氢，HO2过氧化氢，过氧化氢，H2O2氧分子，氧分子，O2还原性还原性氧化性氧化性不利于材料的完整性不利于材料的完整性5纯水在反应堆中的分解和合成纯水在反应堆中的分解和合成水的（）过程水的（）过程水的（）过程水的（）过程分解分解复合复合6加氢抑制水的辐射分解加氢抑制水的辐射分解加氢能有效（）水的辐射分解；加氢能有效（）水的辐射分解；消除水中游离（）；消除水中游离（）；降低水中（降低水中（)辐解产物浓度；辐解产物浓度；从而减少冷却剂对结构材料的（）。从而减少冷却剂对结构材料的（）。氧氧氧化性氧化性腐蚀腐蚀抑制抑制7加氢抑制水的辐射分解加氢抑制水的辐射分解向向PWR水中加入水中加入14ml/kg H2O的氢即可的氢即可抑制含硼水的辐射分解；抑制含硼水的辐射分解；通常氢浓度控制在（通常氢浓度控制在（）,相相当于室温下氢分压当于室温下氢分压1-2大气压时氢在水中大气压时氢在水中溶解度；溶解度；在在()系统的容积控制箱中实系统的容积控制箱中实现。现。25-40ml/kg H2O化学和容积控制化学和容积控制8可溶性中子吸收剂可溶性中子吸收剂定义定义强烈吸收（），且（）溶于冷却剂强烈吸收（），且（）溶于冷却剂(水水)的物质，它与控制棒相配合使用，能够的物质，它与控制棒相配合使用，能够对反应堆的（）进行控制对反应堆的（）进行控制。中子中子易易反应性反应性9硼的优点硼的优点它可以水合物（硼酸）的形式存在，（）它可以水合物（硼酸）的形式存在，（）其它核素，且有较高的溶解度。其它核素，且有较高的溶解度。天然硼同位素中，天然硼同位素中，10B的（的（n,）反应生成稳）反应生成稳定的定的7Li，11B的活化几率很低。的活化几率很低。硼酸已在工业上大规模生产，价格（）。硼酸已在工业上大规模生产，价格（）。v硼酸就成了得天独厚的（）中子吸收剂硼酸就成了得天独厚的（）中子吸收剂 可溶性可溶性不贵不贵不引进不引进10硼酸在反应性控制中的作用硼酸在反应性控制中的作用对反应性的控制是通过向回路注入（对反应性的控制是通过向回路注入（）或（），以（）或（）硼）或（），以（）或（）硼的浓度来实现的，对反应性的调节速度较的浓度来实现的，对反应性的调节速度较（）（）,故仅适宜于控制较故仅适宜于控制较()()的反应的反应性变化。性变化。引进了（）温度系数。引进了（）温度系数。正反应性正反应性慢慢减少减少增加增加浓硼酸浓硼酸纯水纯水慢慢11硼酸在反应性控制中的弱点硼酸在反应性控制中的弱点非化控堆的反应性温度效应表现在，温度升高非化控堆的反应性温度效应表现在，温度升高引起水的密度（），慢化性能（），引起水的密度（），慢化性能（），导致反应性（）。导致反应性（）。硼的添加引入了正反应性温度系数的原因硼的添加引入了正反应性温度系数的原因向冷却剂引入硼酸后，温度升高引起冷却剂向冷却剂引入硼酸后，温度升高引起冷却剂体积（），硼浓度相应（），使体积（），硼浓度相应（），使冷却剂吸收中子能力（），反应性（冷却剂吸收中子能力（），反应性（）。）。浓度越高，正反应性温度系数越（）。浓度越高，正反应性温度系数越（）。降低降低减少减少降低降低下降下降膨胀膨胀下降下降上升上升大大12硼酸浓度调节硼酸浓度调节冷却剂硼酸浓度的调节系由（）控冷却剂硼酸浓度的调节系由（）控制系统完成。制系统完成。提高冷却剂硼酸浓度（），可将硼酸注提高冷却剂硼酸浓度（），可将硼酸注入主回路；入主回路；减硼，可注入（减硼，可注入（）；）；加硼或减硼速度需满足（）控制要求；加硼或减硼速度需满足（）控制要求；堆芯运行后期，因要求硼浓度较低，可用（堆芯运行后期，因要求硼浓度较低，可用（）减硼。）减硼。OH型阴离子交换树脂型阴离子交换树脂反应性反应性化学和容积化学和容积加硼加硼纯水纯水13冷却剂的冷却剂的pH值值冷却剂的冷却剂的pHpH主要是由（）决定的，主要是由（）决定的，与硼的浓度关系不大。与硼的浓度关系不大。运行时，随着硼的浓度逐渐减少，冷却剂运行时，随着硼的浓度逐渐减少，冷却剂pHpH值变值变化化()()，基本上保持（）。，基本上保持（）。停堆时，因为冷却剂的温度降低，硼浓度增高，停堆时，因为冷却剂的温度降低，硼浓度增高，pHpH值比高温时（）很多，对材料有腐蚀作值比高温时（）很多，对材料有腐蚀作用。用。碱性添加物碱性添加物恒恒定定低低不显著不显著14腐蚀对压水堆的危害腐蚀对压水堆的危害回路完整性（）；回路完整性（）；产生的腐蚀产物，沉积在一回路的燃料元件上和二回产生的腐蚀产物，沉积在一回路的燃料元件上和二回路的蒸汽发生器管束上，将会出现热传导（），路的蒸汽发生器管束上，将会出现热传导（），燃料元件上积垢部位容易出现（）；燃料元件上积垢部位容易出现（）；腐蚀产物的（），产生需要防护的放射源。腐蚀产物的（），产生需要防护的放射源。失效失效不良不良过热过热活化活化15腐蚀的分类腐蚀的分类形态形态（）腐蚀（均匀腐蚀）（）腐蚀（均匀腐蚀）（）腐蚀（）腐蚀（）作用下的腐蚀（）作用下的腐蚀全面全面局部局部应力应力对材料的腐蚀对材料的腐蚀危害较大危害较大16腐蚀电池腐蚀电池腐蚀电池仅是一个能进行氧化还原反应腐蚀电池仅是一个能进行氧化还原反应的电极体系，电极反应的结果导致（的电极体系，电极反应的结果导致（）极金属氧化溶解而发生腐蚀。）极金属氧化溶解而发生腐蚀。阳阳17腐蚀电池的电极过程腐蚀电池的电极过程阳极过程阳极过程电位较负的金属为（电位较负的金属为（），发生（）反应。），发生（）反应。阴极过程阴极过程指电解质溶液中的氧化剂与金属阳极溶解后释放出指电解质溶液中的氧化剂与金属阳极溶解后释放出来并转移到阴极区的电子相结合的反应过程。来并转移到阴极区的电子相结合的反应过程。电流的流动电流的流动 电流的流动在金属中是依靠电子从电流的流动在金属中是依靠电子从()极流向极流向()极；极；在溶液中则是依靠在溶液中则是依靠(离子离子 )的迁移，即阳离子从阳极的迁移，即阳离子从阳极区移向阴极区，阴离子从阴极区移向阳极区。区移向阴极区，阴离子从阴极区移向阳极区。阳极阳极氧化氧化阳阳阴阴18极化作用极化作用极化的原因极化的原因电子迁移速度比阴阳两电极的反应速度电子迁移速度比阴阳两电极的反应速度()电极上生成的钝化膜所造成的。电极上生成的钝化膜所造成的。电极极化可使阴阳极间的电位差明显电极极化可使阴阳极间的电位差明显()，随着腐蚀电流也急剧，随着腐蚀电流也急剧()，从而能，从而能()腐蚀速度。腐蚀速度。大大减小减小降低降低降低降低19一回路结构材料一回路结构材料系统特点系统特点（）强（）强系统要求系统要求防止包壳破裂使放射性进入（）；防止包壳破裂使放射性进入（）；防止一回路压力边界破裂使放射性进入环境。防止一回路压力边界破裂使放射性进入环境。严格要求材料的意义严格要求材料的意义减少腐蚀意味着减少（）和放射性检减少腐蚀意味着减少（）和放射性检修工作量；修工作量；直接关系到反应堆的（）。直接关系到反应堆的（）。放射性放射性冷却剂冷却剂腐蚀产物腐蚀产物安全运行安全运行20锆合金的腐蚀特点锆合金的腐蚀特点在转折点前腐蚀速度较（）在转折点前腐蚀速度较（）,表面为表面为（）的黑色氧化膜，结构是（）的黑色氧化膜，结构是ZrO2-n(n0.05)。转折点后腐蚀速度（）转折点后腐蚀速度（）,表面为表面为()的灰白色氧化膜，组成为的灰白色氧化膜，组成为ZrO2。慢慢致密致密加快加快疏松疏松21LiOH对锆合金腐蚀的影响对锆合金腐蚀的影响转折点（）；转折点（）；（）转折点后的腐蚀速率；（）转折点后的腐蚀速率；硼酸的存在可（）腐蚀速率。硼酸的存在可（）腐蚀速率。提前提前加速加速抑制抑制22应力腐蚀应力腐蚀金属材料在特定（）和（金属材料在特定（）和（）应力（残余应力，热应力，工作应）应力（残余应力，热应力，工作应力等）共同作用下发生的（）力等）共同作用下发生的（）断裂。断裂。发生的三个因素发生的三个因素（）（）（）（）（）（）敏感材料敏感材料特定腐蚀介质特定腐蚀介质拉伸应力拉伸应力腐蚀介质腐蚀介质拉拉脆性脆性23 锆合金的氢脆锆合金的氢脆水中溶解少量氢对锆合金的腐蚀没有什么影响。水中溶解少量氢对锆合金的腐蚀没有什么影响。氢脆现象氢脆现象锆合金跟锆合金跟()反应，生成（），一部分能穿过反应，生成（），一部分能穿过氧化物膜扩散到锆合金中而被吸收。被吸收的氢通过热氧化物膜扩散到锆合金中而被吸收。被吸收的氢通过热扩散在金属中的（）温处（通常是燃料包壳表面）扩散在金属中的（）温处（通常是燃料包壳表面）浓集；浓集；若局部浓集超过氢在锆中的（）时，就会在晶若局部浓集超过氢在锆中的（）时，就会在晶界或晶面上析出（），氢化锆的形成改变了金界或晶面上析出（），氢化锆的形成改变了金属的机械性质，引起锆合金的腐蚀加快。属的机械性质，引起锆合金的腐蚀加快。燃料包壳材料因为锆与水的反应燃料包壳材料因为锆与水的反应,在运行中发生了破裂，在运行中发生了破裂，通常称它为通常称它为()破裂；按发生位置不同可分为破裂；按发生位置不同可分为()破裂和破裂和()破裂。破裂。低低氢气氢气溶解度溶解度氢化锆氢化锆水水外氢脆外氢脆内氢脆内氢脆氢脆氢脆24燃料包壳上杂质的影响燃料包壳上杂质的影响腐蚀产物易于在燃料包壳表面沉积腐蚀产物易于在燃料包壳表面沉积热传递表面上倾向于聚集沉积物热传递表面上倾向于聚集沉积物辐射能有增加沉积的可能性辐射能有增加沉积的可能性低流速区域沉积物堆积较高低流速区域沉积物堆积较高对锆合金作用明显的杂质有：碱，卤素对锆合金作用明显的杂质有：碱，卤素离子，溶解氧。离子，溶解氧。25不锈钢腐蚀的特点不锈钢腐蚀的特点当不锈钢暴露在高温高压的除气水中当不锈钢暴露在高温高压的除气水中,最最初腐蚀速度较（）初腐蚀速度较（）,但以后则逐渐（但以后则逐渐（）,最后达到一个较低的恒定值。最后达到一个较低的恒定值。大大降低降低26不锈钢的应力腐蚀不锈钢的应力腐蚀引起引起SCC的环境因素的环境因素80以上高浓度氯化物溶液以上高浓度氯化物溶液硫化物溶液硫化物溶液浓热碱溶液浓热碱溶液高温高压水高温高压水(150-350)不锈钢材料发生应力腐蚀的主要因素是不锈钢材料发生应力腐蚀的主要因素是()和介质中和介质中()、()的作用而的作用而引起的。引起的。拉应力拉应力氯离子氯离子溶解氧溶解氧27氯离子含量氯离子含量Cl-在有在有O2时使奥氏体不锈钢时使奥氏体不锈钢SCC加剧；不锈钢加剧；不锈钢的的SCC是引起设备损坏的重要原因之一。是引起设备损坏的重要原因之一。不锈钢不锈钢SCC的几率正比于的几率正比于Cl-和游离和游离O2含量的乘含量的乘积；积；为防止为防止SCC，除了严格限制，除了严格限制O2含量外，含量外，Cl-浓度浓度不宜穿过不宜穿过0.1ppm；Cl-能促进非保护性的磁性氧化铁的生成，所以能促进非保护性的磁性氧化铁的生成，所以在提升功率前，在提升功率前，SG炉水中的炉水中的Cl-浓度应降到浓度应降到100ppb以下；以下；冷却剂中冷却剂中Cl-的主要来源是密封填料。化学添加的主要来源是密封填料。化学添加剂、离子交换树脂等外来物质。剂、离子交换树脂等外来物质。28如何控制反应堆冷却剂中的氧如何控制反应堆冷却剂中的氧含量含量用热力除气的方法排掉补给水中的氧气；用热力除气的方法排掉补给水中的氧气；在一回路升温期间（在一回路升温期间（OH-时，溶液呈时，溶液呈()；H+Al3+Ca2+Na+对阴离子：对阴离子：PO43-SO42-NO3-高浓度水溶液中，选择性差别（）；高浓度水溶液中，选择性差别（）；高浓度的低价离子往往具有较高的交换高浓度的低价离子往往具有较高的交换“势势”，这就是树脂的再生原理，这就是树脂的再生原理。大大缩小缩小68离子交换树脂的选择性离子交换树脂的选择性离子半径与水合作用离子半径与水合作用 低浓度水溶液中，相同电荷的离子，水合半低浓度水溶液中，相同电荷的离子，水合半径越（），或离子的水合能越（），径越（），或离子的水合能越（），就越容易被交换吸附就越容易被交换吸附。原子序数越大，水合能越小原子序数越大，水合能越小。Cs+Rb+K+Na+Li+Ra2+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+Be2+I-Br-Cl-F-小小小小69离子交换树脂的选择性离子交换树脂的选择性欲分离的溶液浓度不宜（），但欲分离的溶液浓度不宜（），但树脂再生溶液的浓度却应（）。树脂再生溶液的浓度却应（）。对强型树脂，氢离子和氢氧根离子往往对强型树脂，氢离子和氢氧根离子往往排在（）位置，它们均以离子键排在（）位置，它们均以离子键和交换基团结合，因其电势比其它同类和交换基团结合，因其电势比其它同类离子的小，所以排在选择性顺序的最后离子的小，所以排在选择性顺序的最后位置。位置。最后的最后的太高太高稍高些稍高些70核级离子交换树脂核级离子交换树脂通常采用（）或（）型树脂通常采用（）或（）型树脂水质要求高水质要求高 对对pH值的变化不敏感值的变化不敏感 稳定性好稳定性好 交换容量较弱酸（碱）型树脂稍低，也不如弱碱型交换容量较弱酸（碱）型树脂稍低，也不如弱碱型容易再生容易再生 核级树脂结构上与普通工业树脂基本相同，但核级树脂结构上与普通工业树脂基本相同，但其（其（）含量，特别是可溶解的有机物含）含量，特别是可溶解的有机物含量较低，颗粒均匀度和转型率稍（）。尤其量较低，颗粒均匀度和转型率稍（）。尤其对于阴离子交换树脂，更要求具有较低的（对于阴离子交换树脂，更要求具有较低的（）。）。强酸强酸强碱强碱杂质杂质残余含氯量残余含氯量高高71一回路水处理系统的树脂床一回路水处理系统的树脂床化学和容积控制系统化学和容积控制系统(化容系统化容系统)净化床是对一回路冷却剂中的放射性物质进行处理净化床是对一回路冷却剂中的放射性物质进行处理,降低一回路冷却剂系统的放射性水平降低一回路冷却剂系统的放射性水平;（）是通过除去冷却剂中的硼来调节反应（）是通过除去冷却剂中的硼来调节反应堆的反应性能堆的反应性能;（）是除掉一回路冷却剂中的部分锂（）是除掉一回路冷却剂中的部分锂,使使锂浓度满足硼锂协调控制的要求。锂浓度满足硼锂协调控制的要求。硼回收系统硼回收系统除硼床用于除去硼回收系统蒸发产生的冷凝液中的除硼床用于除去硼回收系统蒸发产生的冷凝液中的硼硼混床的目的是根据需要对所回收的含硼水进行净化混床的目的是根据需要对所回收的含硼水进行净化除硼床除硼床除锂床除锂床72硼的热再生硼的热再生用改变通过离子交换器水流温度来调节硼浓度用改变通过离子交换器水流温度来调节硼浓度的方法，叫硼酸的热再生法。的方法，叫硼酸的热再生法。树脂对硼酸吸附的特点：吸附容量随温度而变，树脂对硼酸吸附的特点：吸附容量随温度而变，在低温下的吸附容量（在低温下的吸附容量（）高温下的吸附容）高温下的吸附容量。量。需要减硼时，（）净化流的温度，通过阴树需要减硼时，（）净化流的温度，通过阴树脂床后，硼被吸附，水中硼浓度降低。脂床后，硼被吸附，水中硼浓度降低。需加硼时，（）净化流温度，通过同一阴树需加硼时，（）净化流温度，通过同一阴树脂床，水流硼浓度提高。脂床，水流硼浓度提高。降低降低升高升高高于高于73微量放射性元素在离子交换过程微量放射性元素在离子交换过程中的行为中的行为非离子态核素的存在是离子交换系统放非离子态核素的存在是离子交换系统放射性泄漏的原因。射性泄漏的原因。某些离子态核素在树脂床流出液中的出某些离子态核素在树脂床流出液中的出现往往归因于放射性（），有时现往往归因于放射性（），有时甚至会导致树脂床流出液中某些核素的甚至会导致树脂床流出液中某些核素的放射性高于进口料液。放射性高于进口料液。衰变衰变74化学除氧化学除氧 化学除氧是采用化学方法除气，其基本原理是化学除氧是采用化学方法除气，其基本原理是利用联氨与氧的化学作用，从而达到降低冷却利用联氨与氧的化学作用，从而达到降低冷却剂中氧浓度的目的。剂中氧浓度的目的。联氨与氧的反应式为：联氨与氧的反应式为：N2H4 十十O2 N 2十十2H 2O 一回路的初装水几乎毫无例外地都用（一回路的初装水几乎毫无例外地都用（）来除氧）来除氧;在反应堆冷却过程中也常用联氨来抑制氧在反应堆冷却过程中也常用联氨来抑制氧;换料后的启动换料后的启动;一回路维修（一回路打开过）后的冷启动一回路维修（一回路打开过）后的冷启动.联氨联氨75化容系统流程化容系统流程有反应堆高压回路引出一股下泄流，经有反应堆高压回路引出一股下泄流，经再生和下泄热交换器冷却并降压；再生和下泄热交换器冷却并降压；顺次通过前置过滤器、混合离子交换器顺次通过前置过滤器、混合离子交换器和后过滤器；和后过滤器；经喷嘴雾化后喷入容积控制箱；经喷嘴雾化后喷入容积控制箱；经泵加压通过再生热交换器的被加热侧经泵加压通过再生热交换器的被加热侧升温补入主回路。升温补入主回路。76系统设备及其作用系统设备及其作用前置过滤器前置过滤器去除冷却剂中悬浮腐蚀产物颗粒去除冷却剂中悬浮腐蚀产物颗粒锂型和硼酸型混合离子交换器锂型和硼酸型混合离子交换器去除可溶性裂变产物和腐蚀产物去除可溶性裂变产物和腐蚀产物除锂和除硼离子交换器除锂和除硼离子交换器维持合适的冷却剂水质；维持合适的冷却剂水质；H H型用于除去多余的锂型用于除去多余的锂-7-7和硼和硼-锂混床不易吸附的锂混床不易吸附的Mo,Y,CsMo,Y,Cs等；等；OHOH型用于去除冷却剂中的硼酸型用于去除冷却剂中的硼酸 。77系统设备及其作用系统设备及其作用后置过滤器后置过滤器防止细碎树脂漏入主回路防止细碎树脂漏入主回路容积控制箱容积控制箱承担反应堆启动过程和冷停堆过程中最大升承担反应堆启动过程和冷停堆过程中最大升温（降温）速率引起的水容积的变化；温（降温）速率引起的水容积的变化；除去部分裂变气体；除去部分裂变气体；维持气相空间一定的氢分压。维持气相空间一定的氢分压。78硼回收系统的基本功能硼回收系统的基本功能贮存一回路主系统排出的冷却剂贮存一回路主系统排出的冷却剂,以及其以及其他与冷却剂放射性组分相类似的含硼放他与冷却剂放射性组分相类似的含硼放射性疏排水；射性疏排水；去除上述排水中的裂变产物去除上述排水中的裂变产物,腐蚀产物和腐蚀产物和放射性杂质；放射性杂质；为一回路主系统提供经处理后符合水质为一回路主系统提供经处理后符合水质要求的再生补给水和再生硼酸溶液。要求的再生补给水和再生硼酸溶液。79硼回收系统硼回收系统主要任务主要任务净化反应堆的（）水净化反应堆的（）水,并将其转化成合格并将其转化成合格的堆补水和浓硼酸。的堆补水和浓硼酸。处理方法处理方法离子交换离子交换过滤过滤蒸发蒸发除气除气排排80堆排水的来源堆排水的来源反应堆的停闭和启动反应堆的停闭和启动当反应堆停堆换料时，需要将冷却剂中的硼酸浓度当反应堆停堆换料时，需要将冷却剂中的硼酸浓度()，可向回路中注入（，可向回路中注入（）；）；当反应堆启动时，则需将冷却剂中的硼酸浓度当反应堆启动时，则需将冷却剂中的硼酸浓度()，可向回路中注入（，可向回路中注入（），以此来满足反应），以此来满足反应性控制的要求。性控制的要求。补偿后备反应性的降低补偿后备反应性的降低反应堆负荷变化反应堆负荷变化反应堆换料或检修排水反应堆换料或检修排水主回路系统的泄压、引漏主回路系统的泄压、引漏提高提高浓硼酸浓硼酸降低降低纯水纯水81脱盐装置脱盐装置功能：处理水中的杂质离子，经过脱盐功能：处理水中的杂质离子，经过脱盐装置出来的水是高纯水，溶解杂质很低。装置出来的水是高纯水，溶解杂质很低。典型的脱盐系统包括：阳床、脱气塔、典型的脱盐系统包括：阳床、脱气塔、阴床、混床。阴床、混床。脱盐工艺大致由三部分组成：超滤、反脱盐工艺大致由三部分组成：超滤、反渗透和离子交换。渗透和离子交换。
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