生物質(zhì)選擇性熱解液化的研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-11 15:09
生物質(zhì)快速熱解液化是一種高效的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用技術(shù),獲得了廣泛的關(guān)注,但目前還沒有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用：此外生物質(zhì)熱解液化技術(shù)的推廣應(yīng)用還面臨著一大難題：常規(guī)生物油沒有成熟的應(yīng)用市場,作為液體燃料使用時(shí),品質(zhì)較差,作為化工原料使用時(shí),分離提取困難�；诖吮尘�,本文的研究內(nèi)容包括以下兩個(gè)方面：1.生物質(zhì)選擇性熱解液化制備高品位液體燃料以及高附加值化學(xué)品的初步研究通過Py-GC/MS實(shí)驗(yàn),研究了生物質(zhì)的快速熱解反應(yīng)途徑和機(jī)理。纖維素快速熱解的反應(yīng)途徑主要包括：解聚形成左旋葡聚糖和脫水低聚糖等產(chǎn)物、解聚并脫水形成多種脫水糖衍生物、吡喃環(huán)開環(huán)而后縮醛形成呋喃類產(chǎn)物、吡喃環(huán)開裂形成小分子物質(zhì)；木聚糖和纖維素具有較為相似的熱解機(jī)理,但具體的熱解反應(yīng)途徑則有很大的差別；生物質(zhì)快速熱解的產(chǎn)物分布受其化學(xué)組成以及灰分催化的影響。以生物質(zhì)常規(guī)熱解產(chǎn)物在線催化裂解獲得高品位液體燃料為目標(biāo),通過Py-GC/MS實(shí)驗(yàn)考察了多種催化劑的催化效果,成功篩選出了Pd／Ce02-TiO2（金紅石型）催化劑。該催化劑能夠促進(jìn)木質(zhì)素?zé)峤獾途畚锏亩瘟呀舛纬蓳]發(fā)性酚類產(chǎn)物,同時(shí)降低醛類和糖類產(chǎn)物,增加酮類和環(huán)戊酮類產(chǎn)物,但卻略微增...
【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：253 頁
【學(xué)位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 生物質(zhì)熱解液化技術(shù)以及生物油的綜述
1.1 生物質(zhì)能
1.2 生物質(zhì)熱解液化技術(shù)
1.3 生物質(zhì)熱解液化反應(yīng)器
1.3.1 流化床式熱解反應(yīng)器
1.3.2 非流化床式熱解反應(yīng)器
1.4 生物質(zhì)熱解液化的技術(shù)要求
1.4.1 原料預(yù)處理
1.4.2 進(jìn)料
1.4.3 熱解氣固產(chǎn)物分離
1.4.4 熱解氣冷凝與生物油收集
1.4.5 自熱式生物質(zhì)熱解液化
1.5 生物油的化學(xué)組成與理化特性
1.5.1 生物油的化學(xué)組成
1.5.2 生物油的理化特性
1.6 生物油的精制
1.6.1 物理精制方法
1.6.2 化學(xué)精制方法
1.7 生物油的應(yīng)用
1.7.1 生物油的化工應(yīng)用
1.7.2 生物油的燃燒應(yīng)用
1.8 本文研究內(nèi)容
參考文獻(xiàn)
第2章 生物質(zhì)熱解反應(yīng)途徑和機(jī)理的研究
2.1 引言
2.1.1 生物質(zhì)的化學(xué)組成
2.1.2 纖維素?zé)峤鈾C(jī)理綜述
2.1.3 半纖維素?zé)峤鈾C(jī)理綜述
2.1.4 木質(zhì)素?zé)峤鈾C(jī)理綜述
2.1.5 本章研究內(nèi)容
2.2 實(shí)驗(yàn)部分
2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
2.2.2 Py-GC/MS實(shí)驗(yàn)
2.3 纖維素?zé)峤夥磻?yīng)途徑和機(jī)理的研究
2.3.1 微晶纖維素快速熱解的產(chǎn)物分布
2.3.2 熱解時(shí)間和溫度對微晶纖維素主要熱解產(chǎn)物的影響
2.3.3 不同纖維素?zé)峤猱a(chǎn)物分布的差別
2.3.4 左旋葡聚糖的二次裂解特性
2.3.5 纖維素快速熱解機(jī)理的分析
2.4 木聚糖熱解反應(yīng)途徑和機(jī)理的研究
2.4.1 樺木木聚糖快速熱解的產(chǎn)物分布
2.4.2 不同木聚糖熱解產(chǎn)物分布的差別
2.4.3 木聚糖快速熱解機(jī)理的初步探討
2.5 不同來源的木質(zhì)素快速熱解的產(chǎn)物分布
2.6 生物質(zhì)的熱解
2.6.1 不同生物質(zhì)原料快速熱解的產(chǎn)物分布差別
2.6.2 熱解溫度和時(shí)間對楊木快速熱解產(chǎn)物分布的影響
2.7 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第3章 傳統(tǒng)催化劑在線催化裂解生物質(zhì)熱解產(chǎn)物的研究
3.1 引言
3.2 催化劑
3.3 實(shí)驗(yàn)原料及Py-GC/MS實(shí)驗(yàn)
3.4 各催化劑的催化裂解效果
3.4.1 HZSM-5、HY和M/HZSM-5的催化效果
3.4.2 納米金屬氧化物的催化效果
2和ZrO2/TiO2及其改性催化劑的催化效果"> 3.4.3 納米TiO2和ZrO2/TiO2及其改性催化劑的催化效果
3.4.4 其他催化劑的催化效果
3.5 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第4章 SBA-15介孔分子篩在線催化裂解生物質(zhì)熱解產(chǎn)物的研究
4.1 引言
4.2 SBA-15的合成、改性與表征
4.2.1 SBA-15的合成
4.2.2 SBA-15的改性
4.2.3 SBA-15的表征
4.3 實(shí)驗(yàn)原料及Py-GC/MS實(shí)驗(yàn)
4.4 催化劑的表征結(jié)果
4.4.1 SBA-15和Al/SBA-15的表征結(jié)果
4.4.2 Pd/SBA-15的表征結(jié)果
4.5 各催化劑的催化裂解效果
4.5.1 SBA-15和Al/SBA-15的催化效果
4.5.2 M/SBA-15的催化效果
4.5.3 Pd/SBA-15的催化效果
4.5.4 SBA-15其他改性催化劑的催化效果
4.6 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第5章 氯化鋅催化熱解生物質(zhì)聯(lián)產(chǎn)制備糠醛和活性炭
5.1 引言
5.2 實(shí)驗(yàn)部分
5.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及浸漬氯化鋅預(yù)處理
5.2.2 Py-GC/MS實(shí)驗(yàn)
5.2.3 小型熱解裝置實(shí)驗(yàn)
5.3 氯化鋅催化熱解生物質(zhì)形成糠醛的研究
5.3.1 浸漬氯化鋅的生物質(zhì)原料快速熱解的產(chǎn)物分布
5.3.2 浸漬氯化鋅的纖維素和木聚糖快速熱解的產(chǎn)物分布
5.3.3 兩種氯化鋅催化方式的比較
5.3.4 一次熱解產(chǎn)物在氯化鋅作用下的二次裂解特性
5.3.5 糠醛形成機(jī)理的探討和總結(jié)
5.4 氯化鋅催化熱解生物質(zhì)制備糠醛和活性炭的定量實(shí)驗(yàn)
5.4.1 溫度以及氯化鋅負(fù)載量對玉米芯催化熱解產(chǎn)物分布的影響
5.4.2 三種催化方式制備糠醛的比較
5.4.3 不同生物質(zhì)原料熱解制備糠醛的比較
5.4.4 活性炭的制備和表征
5.5 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第6章 生物質(zhì)選擇性熱解制備其他化學(xué)品的初步研究
6.1 引言
6.2 固體超強(qiáng)酸催化熱解纖維素/生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮
6.2.1 左旋葡萄糖酮
6.2.2 固體超強(qiáng)酸的制備
6.2.3 實(shí)驗(yàn)原料及Py-GC/MS實(shí)驗(yàn)
6.2.4 固體超強(qiáng)酸催化熱解纖維素制備左旋葡萄糖酮
6.2.5 固體超強(qiáng)酸催化熱解生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮
6.3 堿或堿土金屬鹽催化熱解纖維素制備羥基乙醛和羥基丙酮
6.3.1 羥基乙醛和羥基丙酮
6.3.2 實(shí)驗(yàn)部分
6.3.3 堿和堿土金屬的催化對纖維素?zé)峤猱a(chǎn)物的影響
6.4 固體超強(qiáng)酸催化裂解纖維素?zé)峤鈿庵苽溥秽?-甲基糠醛
6.4.1 呋喃和5-甲基糠醛
6.4.2 實(shí)驗(yàn)部分
6.4.3 固體超強(qiáng)酸的催化裂解對熱解產(chǎn)物的影響
6.5 其他高附加值化學(xué)品的制備
6.5.1 玉米秸稈低溫快速熱解制備5-羥甲基糠醛
6.5.2 左旋葡聚糖的制備
6.5.3 乙酸的制備
6.5.4 其他物質(zhì)
6.6 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第7章 自熱式生物質(zhì)熱解液化裝置的研制
7.1 引言
7.2 生物質(zhì)冷態(tài)流化特性的研究
7.2.1 試驗(yàn)部分
7.2.2 生物質(zhì)的流化特性
7.3 生物質(zhì)熱解液化小試裝置的研制
7.3.1 小試裝置的設(shè)計(jì)
7.3.2 熱解液化試驗(yàn)
7.3.3 小試裝置的熱源改造
7.4 自熱式生物質(zhì)熱解液化中試裝置的研制
7.4.1 裝置結(jié)構(gòu)
7.4.2 熱解液化試驗(yàn)
7.5 生物質(zhì)熱解液化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性分析
7.5.1 生物質(zhì)熱解液化裝置規(guī)模以及生物油生產(chǎn)成本
7.5.2 生物質(zhì)熱解液化產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性分析
7.5.3 前景展望
7.6 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第8章 生物油的性質(zhì)分析與應(yīng)用研究
8.1 引言
8.2 稻殼生物油的組成與性質(zhì)分析
8.2.1 實(shí)驗(yàn)部分
8.2.2 生物油的元素組成與化學(xué)組成
8.2.3 生物油的基本理化特性
8.2.4 生物油及其添加甲醇后的安定性分析
8.3 生物油及其與柴油乳化油的腐蝕性分析
8.3.1 實(shí)驗(yàn)部分
8.3.2 腐蝕性分析
8.4 生物油基油品的潤滑性分析
8.4.1 實(shí)驗(yàn)部分
8.4.2 四球機(jī)測試生物油潤滑性能的可行性分析
8.4.3 不同生物油試樣及其添加助劑后的潤滑性分析
8.4.4 生物油及其與柴油乳化油的潤滑性分析
8.5 利用生物油制備緩釋氮肥
8.5.1 生物油和氨基物質(zhì)制備緩釋氮肥的可行性分析
8.5.2 實(shí)驗(yàn)部分
8.5.3 緩釋氮肥的特點(diǎn)
8.6 生物油的燃燒應(yīng)用
8.6.1 實(shí)驗(yàn)部分
8.6.2 生物油的熱重特性
8.6.3 生物油霧化燃燒特性
8.6.4 生物油窯爐燃燒試驗(yàn)
8.6.5 燃燒污染物排放特性
8.7 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
總結(jié)與展望
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]生物質(zhì)主要組分低溫?zé)峤庋芯縖J]. 吳逸民,趙增立,李海濱,何方. 燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2009(04)
[2]復(fù)配乳化劑乳化生物油/柴油技術(shù)[J]. 張健,李文志,陸強(qiáng),朱錫鋒. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2009(02)
[3]流化床生物質(zhì)快速熱裂解試驗(yàn)及生物油分析[J]. 柳善建,易維明,柏雪源,王麗紅,殷哲,吳娟. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2009(01)
[4]從稻草中分離乙二醇木質(zhì)素的研究[J]. 羅淵,李云雁,甘濟(jì)勇. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué). 2009(01)
[5]無機(jī)礦物質(zhì)鹽對生物質(zhì)熱解特性的影響[J]. 王賢華,陳漢平,王靜,辛芬,楊海平. 燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2008(06)
[6]Corrosion properties of bio-oil and its emulsions with diesel[J]. LU Qiang, ZHANG Jian & ZHU XiFeng Key Laboratory for Biomass Clean Energy of Anhui Province, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China. Chinese Science Bulletin. 2008(23)
[7]5-羥甲基糠醛制備及應(yīng)用的研究進(jìn)展[J]. 王軍,張春鵬,歐陽平凱. 化工進(jìn)展. 2008(05)
[8]生物質(zhì)裂解機(jī)理和模型(Ⅰ)——生物質(zhì)裂解機(jī)理和工藝模式[J]. 許潔,顏涌捷,李文志,王君,陳明強(qiáng). 化學(xué)與生物工程. 2007(12)
[9]纖維素?zé)峤膺^程中活性纖維素的生成研究[J]. 劉倩,王琦,王健,王樹榮,駱仲泱,岑可法. 工程熱物理學(xué)報(bào). 2007(05)
[10]生物熱解油精制改性研究進(jìn)展[J]. 徐俊明,蔣劍春,盧言菊. 現(xiàn)代化工. 2007(07)
本文編號：2910751
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【學(xué)位級別】：博士
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摘要
ABSTRACT
第1章 生物質(zhì)熱解液化技術(shù)以及生物油的綜述
1.1 生物質(zhì)能
1.2 生物質(zhì)熱解液化技術(shù)
1.3 生物質(zhì)熱解液化反應(yīng)器
1.3.1 流化床式熱解反應(yīng)器
1.3.2 非流化床式熱解反應(yīng)器
1.4 生物質(zhì)熱解液化的技術(shù)要求
1.4.1 原料預(yù)處理
1.4.2 進(jìn)料
1.4.3 熱解氣固產(chǎn)物分離
1.4.4 熱解氣冷凝與生物油收集
1.4.5 自熱式生物質(zhì)熱解液化
1.5 生物油的化學(xué)組成與理化特性
1.5.1 生物油的化學(xué)組成
1.5.2 生物油的理化特性
1.6 生物油的精制
1.6.1 物理精制方法
1.6.2 化學(xué)精制方法
1.7 生物油的應(yīng)用
1.7.1 生物油的化工應(yīng)用
1.7.2 生物油的燃燒應(yīng)用
1.8 本文研究內(nèi)容
參考文獻(xiàn)
第2章 生物質(zhì)熱解反應(yīng)途徑和機(jī)理的研究
2.1 引言
2.1.1 生物質(zhì)的化學(xué)組成
2.1.2 纖維素?zé)峤鈾C(jī)理綜述
2.1.3 半纖維素?zé)峤鈾C(jī)理綜述
2.1.4 木質(zhì)素?zé)峤鈾C(jī)理綜述
2.1.5 本章研究內(nèi)容
2.2 實(shí)驗(yàn)部分
2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
2.2.2 Py-GC/MS實(shí)驗(yàn)
2.3 纖維素?zé)峤夥磻?yīng)途徑和機(jī)理的研究
2.3.1 微晶纖維素快速熱解的產(chǎn)物分布
2.3.2 熱解時(shí)間和溫度對微晶纖維素主要熱解產(chǎn)物的影響
2.3.3 不同纖維素?zé)峤猱a(chǎn)物分布的差別
2.3.4 左旋葡聚糖的二次裂解特性
2.3.5 纖維素快速熱解機(jī)理的分析
2.4 木聚糖熱解反應(yīng)途徑和機(jī)理的研究
2.4.1 樺木木聚糖快速熱解的產(chǎn)物分布
2.4.2 不同木聚糖熱解產(chǎn)物分布的差別
2.4.3 木聚糖快速熱解機(jī)理的初步探討
2.5 不同來源的木質(zhì)素快速熱解的產(chǎn)物分布
2.6 生物質(zhì)的熱解
2.6.1 不同生物質(zhì)原料快速熱解的產(chǎn)物分布差別
2.6.2 熱解溫度和時(shí)間對楊木快速熱解產(chǎn)物分布的影響
2.7 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第3章 傳統(tǒng)催化劑在線催化裂解生物質(zhì)熱解產(chǎn)物的研究
3.1 引言
3.2 催化劑
3.3 實(shí)驗(yàn)原料及Py-GC/MS實(shí)驗(yàn)
3.4 各催化劑的催化裂解效果
3.4.1 HZSM-5、HY和M/HZSM-5的催化效果
3.4.2 納米金屬氧化物的催化效果
2和ZrO2/TiO2及其改性催化劑的催化效果"> 3.4.3 納米TiO2和ZrO2/TiO2及其改性催化劑的催化效果
3.4.4 其他催化劑的催化效果
3.5 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第4章 SBA-15介孔分子篩在線催化裂解生物質(zhì)熱解產(chǎn)物的研究
4.1 引言
4.2 SBA-15的合成、改性與表征
4.2.1 SBA-15的合成
4.2.2 SBA-15的改性
4.2.3 SBA-15的表征
4.3 實(shí)驗(yàn)原料及Py-GC/MS實(shí)驗(yàn)
4.4 催化劑的表征結(jié)果
4.4.1 SBA-15和Al/SBA-15的表征結(jié)果
4.4.2 Pd/SBA-15的表征結(jié)果
4.5 各催化劑的催化裂解效果
4.5.1 SBA-15和Al/SBA-15的催化效果
4.5.2 M/SBA-15的催化效果
4.5.3 Pd/SBA-15的催化效果
4.5.4 SBA-15其他改性催化劑的催化效果
4.6 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第5章 氯化鋅催化熱解生物質(zhì)聯(lián)產(chǎn)制備糠醛和活性炭
5.1 引言
5.2 實(shí)驗(yàn)部分
5.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及浸漬氯化鋅預(yù)處理
5.2.2 Py-GC/MS實(shí)驗(yàn)
5.2.3 小型熱解裝置實(shí)驗(yàn)
5.3 氯化鋅催化熱解生物質(zhì)形成糠醛的研究
5.3.1 浸漬氯化鋅的生物質(zhì)原料快速熱解的產(chǎn)物分布
5.3.2 浸漬氯化鋅的纖維素和木聚糖快速熱解的產(chǎn)物分布
5.3.3 兩種氯化鋅催化方式的比較
5.3.4 一次熱解產(chǎn)物在氯化鋅作用下的二次裂解特性
5.3.5 糠醛形成機(jī)理的探討和總結(jié)
5.4 氯化鋅催化熱解生物質(zhì)制備糠醛和活性炭的定量實(shí)驗(yàn)
5.4.1 溫度以及氯化鋅負(fù)載量對玉米芯催化熱解產(chǎn)物分布的影響
5.4.2 三種催化方式制備糠醛的比較
5.4.3 不同生物質(zhì)原料熱解制備糠醛的比較
5.4.4 活性炭的制備和表征
5.5 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第6章 生物質(zhì)選擇性熱解制備其他化學(xué)品的初步研究
6.1 引言
6.2 固體超強(qiáng)酸催化熱解纖維素/生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮
6.2.1 左旋葡萄糖酮
6.2.2 固體超強(qiáng)酸的制備
6.2.3 實(shí)驗(yàn)原料及Py-GC/MS實(shí)驗(yàn)
6.2.4 固體超強(qiáng)酸催化熱解纖維素制備左旋葡萄糖酮
6.2.5 固體超強(qiáng)酸催化熱解生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮
6.3 堿或堿土金屬鹽催化熱解纖維素制備羥基乙醛和羥基丙酮
6.3.1 羥基乙醛和羥基丙酮
6.3.2 實(shí)驗(yàn)部分
6.3.3 堿和堿土金屬的催化對纖維素?zé)峤猱a(chǎn)物的影響
6.4 固體超強(qiáng)酸催化裂解纖維素?zé)峤鈿庵苽溥秽?-甲基糠醛
6.4.1 呋喃和5-甲基糠醛
6.4.2 實(shí)驗(yàn)部分
6.4.3 固體超強(qiáng)酸的催化裂解對熱解產(chǎn)物的影響
6.5 其他高附加值化學(xué)品的制備
6.5.1 玉米秸稈低溫快速熱解制備5-羥甲基糠醛
6.5.2 左旋葡聚糖的制備
6.5.3 乙酸的制備
6.5.4 其他物質(zhì)
6.6 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第7章 自熱式生物質(zhì)熱解液化裝置的研制
7.1 引言
7.2 生物質(zhì)冷態(tài)流化特性的研究
7.2.1 試驗(yàn)部分
7.2.2 生物質(zhì)的流化特性
7.3 生物質(zhì)熱解液化小試裝置的研制
7.3.1 小試裝置的設(shè)計(jì)
7.3.2 熱解液化試驗(yàn)
7.3.3 小試裝置的熱源改造
7.4 自熱式生物質(zhì)熱解液化中試裝置的研制
7.4.1 裝置結(jié)構(gòu)
7.4.2 熱解液化試驗(yàn)
7.5 生物質(zhì)熱解液化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性分析
7.5.1 生物質(zhì)熱解液化裝置規(guī)模以及生物油生產(chǎn)成本
7.5.2 生物質(zhì)熱解液化產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性分析
7.5.3 前景展望
7.6 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第8章 生物油的性質(zhì)分析與應(yīng)用研究
8.1 引言
8.2 稻殼生物油的組成與性質(zhì)分析
8.2.1 實(shí)驗(yàn)部分
8.2.2 生物油的元素組成與化學(xué)組成
8.2.3 生物油的基本理化特性
8.2.4 生物油及其添加甲醇后的安定性分析
8.3 生物油及其與柴油乳化油的腐蝕性分析
8.3.1 實(shí)驗(yàn)部分
8.3.2 腐蝕性分析
8.4 生物油基油品的潤滑性分析
8.4.1 實(shí)驗(yàn)部分
8.4.2 四球機(jī)測試生物油潤滑性能的可行性分析
8.4.3 不同生物油試樣及其添加助劑后的潤滑性分析
8.4.4 生物油及其與柴油乳化油的潤滑性分析
8.5 利用生物油制備緩釋氮肥
8.5.1 生物油和氨基物質(zhì)制備緩釋氮肥的可行性分析
8.5.2 實(shí)驗(yàn)部分
8.5.3 緩釋氮肥的特點(diǎn)
8.6 生物油的燃燒應(yīng)用
8.6.1 實(shí)驗(yàn)部分
8.6.2 生物油的熱重特性
8.6.3 生物油霧化燃燒特性
8.6.4 生物油窯爐燃燒試驗(yàn)
8.6.5 燃燒污染物排放特性
8.7 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
總結(jié)與展望
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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