一、概述
ACT作業(yè)者集團(tuán)是世界領(lǐng)先的專業(yè)的海上鉆井采油作業(yè)集團(tuán)，CACT公司是由ACT作業(yè)者集團(tuán)與中國(guó)海洋石油公司合資組建的專業(yè)采油公司，該公司在惠州灣海域擁有HZ261、HZ323等5個(gè)海上鉆井采油平臺(tái)和1條海上鉆井采油船。
CACT公司于1999年即開(kāi)始利用RA-ENTEK的DataPAC1500離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)海上鉆井采油平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械設(shè)備展開(kāi)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷，并際此成功實(shí)施了預(yù)測(cè)維修工作模式，取得了良好的效果。
但是，CACT公司所屬的主要設(shè)備分布在數(shù)個(gè)海上鉆井采油平臺(tái)上，采用離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使得設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工程師不得不頻繁地奔波于各個(gè)平臺(tái)之間，將大部分時(shí)間和精力用于數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中，而對(duì)于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中最為重要的數(shù)據(jù)分析和判斷工作所用的時(shí)間卻大大減少了。隨著CACT公司海上鉆井采油平臺(tái)上的機(jī)器設(shè)備使用時(shí)間的延長(zhǎng)而帶來(lái)的機(jī)器狀態(tài)劣化，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作顯得越來(lái)越重要，并且需要監(jiān)測(cè)的次數(shù)也必將越來(lái)越頻繁。
所以，CACT公司又于2002年8月計(jì)劃，于2003年6月實(shí)施，在其HZ261和HZ323鉆井采油平臺(tái)的關(guān)鍵設(shè)備－－－－輸油管線泵上安裝了RA-ENTEK的Enwatch巡檢式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。并且系統(tǒng)剛剛運(yùn)行，即發(fā)現(xiàn)并解決了HZ261平臺(tái)上管線泵B的Yarway閥故障，消除了潛在生產(chǎn)事故的發(fā)生。這一成功案例，充分體現(xiàn)了在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在生產(chǎn)實(shí)踐中的巨大作用。
在Enwatch巡檢式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施前的2002年10月，CACT公司所屬的HZ261鉆井采油平臺(tái)曾發(fā)生由于輸油管線泵故障，造成原油泄漏著火的重大生產(chǎn)事故，其中的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失超億元。為防止類似事件再次發(fā)生，CACT不得不聘請(qǐng)專人對(duì)這些管線泵實(shí)行24小時(shí)人工監(jiān)視，但是專人監(jiān)視的巨大費(fèi)用和人員監(jiān)測(cè)的不可靠性使得CACT公司決心在現(xiàn)有Enwatch巡檢式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引進(jìn)羅克韋爾自動(dòng)化RA-ENTEK的最新的XM實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與保護(hù)系統(tǒng)。
本文通過(guò)CACT公司狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作由離線－－－－巡檢式在線－－－－實(shí)時(shí)在線和保護(hù)的發(fā)展過(guò)程，說(shuō)明RA-ENTEK的集成化狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在生產(chǎn)實(shí)踐中所發(fā)揮的巨大作用。
二、RA-ENTEK設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹
RA-ENTEK狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以EMONITOR Odyssey或Enshare設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)檢修集成系統(tǒng)軟件為平臺(tái)，以其作為設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，兼容離線監(jiān)測(cè)（dataPAC1500）、巡檢式在線監(jiān)測(cè)（Enwatch）、保護(hù)表在線（6600系列）等技術(shù)和數(shù)據(jù)，向維修管理和執(zhí)行部門提供診斷信息和檢修建議，并跟蹤檢修工作的進(jìn)展和驗(yàn)證檢修結(jié)果。他可通過(guò)工廠局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息共享，將來(lái)自離線數(shù)據(jù)采集器（dataPAC1500）和在線數(shù)據(jù)采集模塊（Enwatch或6600系列）的數(shù)據(jù)集成到一個(gè)公共的數(shù)據(jù)庫(kù)。這個(gè)系統(tǒng)的突出特點(diǎn)是集成了最廣泛應(yīng)用的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化在線監(jiān)測(cè)分析功能、提供工廠機(jī)器狀況的完整信息。
羅克韋爾自動(dòng)化恩泰克狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成如下圖所示：
該系統(tǒng)要解決的問(wèn)題是：了解全廠關(guān)鍵設(shè)備和重點(diǎn)設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀況、判斷被監(jiān)測(cè)機(jī)器的狀態(tài)變化趨勢(shì)、診斷被監(jiān)測(cè)機(jī)器故障的發(fā)生部位和故障的嚴(yán)重程度，以及檢查和驗(yàn)收大修或臨時(shí)維修的效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障早知道、早預(yù)報(bào)、早診斷，把故障消滅在萌芽之中。其目的是提高設(shè)備運(yùn)行完好率、減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間及降低維修成本。
1、EMONITOR Odyssey設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)軟件
該系統(tǒng)的軟件EMONITOR Odyssey可在Windows95/98、NT、2000環(huán)境下運(yùn)行，支持MS-SQL
Serve、ORACLE和CENTURA等數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。EMONITOR Odyssey軟件作為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和分析診斷的核心，它集成了最廣泛應(yīng)用的預(yù)測(cè)維修技術(shù)，集離線監(jiān)測(cè)和在線監(jiān)測(cè)于一身，它可完成建立機(jī)器測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)、安排巡檢路徑及裝入到數(shù)據(jù)采集器中、現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)并回放到客戶機(jī)中、分析及診斷設(shè)備狀態(tài)和故障等工作。它既可提供設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷全面的方法和手段，又可為管理和決策人員提供全廠設(shè)備狀態(tài)的信息。利用在線系統(tǒng)提供的Enlive?軟件和Enwatch系統(tǒng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)診斷，任一Enwatch上的某個(gè)通道的頻譜，時(shí)域波形、趨勢(shì)、三維譜圖和極坐標(biāo)圖均可在裝有奧德賽軟件的系統(tǒng)中實(shí)時(shí)顯示、檢測(cè)、包括通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和診斷。其組成和擴(kuò)展功能的示意如下圖所示：
2、Enwatch巡檢式在線系統(tǒng)
Enwatch巡檢式在線系統(tǒng)作為RA-ENTEK狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一部分，其基本部件Enwatch是16通道網(wǎng)絡(luò)化在線采集模塊，每個(gè)采集模塊均配有標(biāo)準(zhǔn)的RJ-45以太網(wǎng)接口，其外形小巧，機(jī)箱滿足IP66工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可直接安裝在被監(jiān)測(cè)設(shè)備附近，可用于人員無(wú)法接近或危險(xiǎn)區(qū)域的設(shè)備的監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)采集回放的周期也比人工數(shù)采方式快得多，其采集的數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)定期回放到數(shù)據(jù)庫(kù)中與離線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集成在一起使用。下圖是Enwatch系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)安裝的示意和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖：
目前的Enwatch有三種型號(hào)：基本型、CSA型和PX型。基本型可適用于振動(dòng)（加速度傳感器、速度傳感器）和工藝量的監(jiān)測(cè)；CSA型的應(yīng)用功能和基本型完全一樣, 但它是設(shè)計(jì)并得到認(rèn)證可用于Class1 Div.2危險(xiǎn)區(qū)域的（Class1區(qū)域是指該區(qū)域存在可燃性氣體或蒸汽, 當(dāng)存在空氣時(shí)可產(chǎn)生引起爆炸或火花的混合氣體。Div.2指此區(qū)域中危險(xiǎn)氣體在正常情況下不存在, 而只在異常情況下存在）；PX型可同時(shí)采集兩個(gè)通道的數(shù)據(jù)，一個(gè)Enwatch(tm) PX可最多接8對(duì)雙通道信號(hào)，對(duì)來(lái)自8對(duì)電渦流傳感器的任一對(duì)數(shù)據(jù)，還可以顯示軸心軌跡和軸中心位置圖。 RA-ENTEK狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用于對(duì)關(guān)鍵機(jī)組和相應(yīng)輔機(jī)進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)、分析和診斷，以確定設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)。目標(biāo)是為了預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的失效以及在這種失效發(fā)生以前找出其原因并及時(shí)通知設(shè)備維修部門。
3、XM實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)系統(tǒng)
XM系統(tǒng)是ENTEK并入羅克韋爾自動(dòng)化后推出的新一代的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)系統(tǒng)，它是世界上第一個(gè)基于DeviceNET總線的在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的集中式儀表系統(tǒng)相比，它具有分布式、模塊化、可集成、易維修、可擴(kuò)展等其他現(xiàn)有保護(hù)系統(tǒng)所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。
該系統(tǒng)目前推出的模塊有：XM120振動(dòng)信號(hào)模塊，XM320位置信號(hào)模塊，XM441擴(kuò)展繼電器模塊，XM440主繼電器模塊，XM500DeviceNET與以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換接口模塊等。這些模塊可單獨(dú)組成監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)，也可與PLC控制系統(tǒng)聯(lián)合組成控制系統(tǒng)。如下圖所示：
三、RA-ENTEK的離線和巡檢式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在CACT的應(yīng)用
1、離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用及其局限性
CACT公司于1999年購(gòu)買了RA-ENTEK的DataPAC1500離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并設(shè)立專門的狀態(tài)監(jiān)測(cè)工程師崗位，建立起了設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)維修的工作模式。通過(guò)RA-ENTEK的技術(shù)培訓(xùn)和支持，加上CACT公司設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工程師自身的努力和艱苦細(xì)致的實(shí)踐工作，已能良好的應(yīng)用DataPAC1500離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)海上平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)設(shè)備進(jìn)行定期或不定期的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷，并取得了一定的成績(jī)，完成許多成功的診斷案例。僅對(duì)平臺(tái)上的輸油管線泵，被及時(shí)發(fā)現(xiàn)的故障類型就包括：管線泵電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡、聯(lián)軸節(jié)對(duì)中不好、葉輪摩擦、各種各樣的軸承故障等。
與此同時(shí)，離線系統(tǒng)的局限性，也使CACT公司的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工程師深感不便，由于CACT公司的被監(jiān)測(cè)設(shè)備分布于五個(gè)海上平臺(tái)和一個(gè)采油船上，岸上基地與平臺(tái)之間的交通需要利用直升飛機(jī)或拖船，而CACT公司作為世界領(lǐng)先的鉆井采油專業(yè)作業(yè)集團(tuán)，對(duì)工程師的工作效率要求很高，不可能在每一個(gè)平臺(tái)上設(shè)置專門的工程師進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和分析。這些因素使得設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工程師不得不頻繁地奔波于各個(gè)平臺(tái)之間，將大部分時(shí)間和精力用于數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中，而對(duì)于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中最為重要的數(shù)據(jù)分析和判斷工作所用的時(shí)間卻大大減少了。即使這樣，數(shù)據(jù)采集密度仍顯不足，為此使許多本應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并加以排除的故障漏過(guò)最好的處理時(shí)間，造成一定的損失。所以，CACT公司認(rèn)為，僅有離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已無(wú)法滿足預(yù)測(cè)維修工作的需求。
2、Enwatch在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方案確定和實(shí)施
為了將CACT公司的設(shè)備維護(hù)工程師從繁重的數(shù)據(jù)采集工作中解放出來(lái)，從而使其有足夠的精力用于數(shù)據(jù)分析、設(shè)備狀態(tài)判斷和故障診斷等工作，羅克韋爾自動(dòng)化公司于2002年8月向CACT公司推薦在現(xiàn)有的離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加Enwatch巡檢式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從而組成離線和在線巡檢集成的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。Enwatch系統(tǒng)是基于以太網(wǎng)的自動(dòng)巡檢系統(tǒng)。設(shè)備維護(hù)工程師不需到現(xiàn)場(chǎng)，只需在任意一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上，即可對(duì)安裝在現(xiàn)場(chǎng)的Enwatch（需與網(wǎng)絡(luò)連接）采集模塊發(fā)出指令，令其定期采集和回收數(shù)據(jù)。這些過(guò)程均通過(guò)Odyssey軟件的在線模塊進(jìn)行控制。由于CACT已擁有RA-ENTEK離線版的Odyssey軟件，所以只需在該軟件基礎(chǔ)上增加Online模塊，另增加Enwatch和在線傳感器，即可進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)工作。同時(shí)，也不會(huì)影響離線系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)工作。
初始的推薦方案是采用一個(gè)Enwatch模塊對(duì)一個(gè)采油平臺(tái)（HZ261）上的四臺(tái)立式多級(jí)離心泵進(jìn)行巡檢式在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)，將在線振動(dòng)傳感器和Enwatch模塊布置在平臺(tái)上，Enwatch模塊的輸出接入平臺(tái)的局域網(wǎng)，而控制并接收Enwatch模塊數(shù)據(jù)采集的Odyssey軟件則裝在岸上基地的計(jì)算機(jī)服務(wù)器上，其設(shè)計(jì)安裝方案如下圖所示。
項(xiàng)目經(jīng)過(guò)多方論證，獲得通過(guò)，并且CACT公司決定將HZ323平臺(tái)上的3臺(tái)管線泵也納入在線監(jiān)測(cè)的范圍內(nèi)。最終的訂貨信息如下：
 在項(xiàng)目論證過(guò)程中，充分考慮了CACT公司現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)狀況。其海上平臺(tái)之間利用光纖組成局域網(wǎng)，陸上基地也形成局域網(wǎng)，而兩個(gè)局域網(wǎng)之間是通過(guò)衛(wèi)星通訊的，這成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊的瓶頸。所以，最終決定將數(shù)據(jù)采集回放站和保存數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù)器計(jì)算機(jī)放在HZ261平臺(tái)上，岸上狀態(tài)監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)另建新的數(shù)據(jù)庫(kù)，利用RA-ENTEK的data mover軟件定期從平臺(tái)上的服務(wù)器中取得更新的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，形成服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)的備份數(shù)據(jù)庫(kù)。這樣，既減少了利用衛(wèi)星通訊進(jìn)行的數(shù)據(jù)通訊量，又大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴Ｔ擁?xiàng)目于2003年5月開(kāi)始工程實(shí)施，6月完成調(diào)試，目前運(yùn)行正常。下圖為已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的Enwatch遠(yuǎn)程自動(dòng)巡檢式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
3、Enwatch在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在CACT公司的成功應(yīng)用
羅克韋爾自動(dòng)化公司為CACT公司提供的Enwatch巡檢式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于2003年6月初開(kāi)始調(diào)試，在其HZ261和HZ323鉆井采油平臺(tái)的關(guān)鍵設(shè)備－－－－輸油管線泵上安裝了該系統(tǒng)。并且系統(tǒng)剛剛運(yùn)行，即發(fā)現(xiàn)并解決了HZ261平臺(tái)上管線泵B的Yarway閥故障，消除了潛在生產(chǎn)事故的發(fā)生。這一成功案例，充分體現(xiàn)了在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在生產(chǎn)實(shí)踐中的巨大作用。
以下是從Enwatch巡檢式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)下載的有關(guān)診斷依據(jù)。
根據(jù)上述依據(jù)，可十分確切的認(rèn)為B泵Yarway閥的故障會(huì)對(duì)C泵的振動(dòng)狀態(tài)造成很大的影響，是一個(gè)明顯的生產(chǎn)隱患。
下面是CACT公司的狀態(tài)監(jiān)測(cè)工程師陳先生關(guān)于此事向基地和平臺(tái)上的設(shè)備管理和維修工程師發(fā)出的電子郵件內(nèi)容。
Dear Sirs,
After the Enwatch P/L pump vibration monitor system was put into service on 2003-06-06, we found the Yarway valve of pump B can impact pump C badly, which has been proved running in poor condition by operator, see detail plots in attachment, so, I suggest it is better we replace it with a new one, otherwise, the mechanical seal and thrust bearings of pump C will wear out soon.We see the system works.
這應(yīng)該是對(duì)RA-ENTEK設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的最佳褒獎(jiǎng)。
四、XM實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)系統(tǒng)的方案確定
在Enwatch巡檢式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施前的2002年10月，CACT公司所屬的HZ261鉆井采油平臺(tái)曾發(fā)生由于輸油管線泵故障，造成原油泄漏著火的重大生產(chǎn)事故，其中的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失超億元。為防止類似事件再次發(fā)生，CACT不得不聘請(qǐng)專人對(duì)這些管線泵實(shí)行24小時(shí)人工監(jiān)視，但是專人監(jiān)視的巨大費(fèi)用和人員監(jiān)測(cè)的不可靠性使得CACT公司決心安裝實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與保護(hù)系統(tǒng)。
羅克韋爾自動(dòng)化公司的XM系統(tǒng)作為世界上第一個(gè)基于DeviceNET總線的在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)系統(tǒng)。其分布式、模塊化、可集成、易維修、可擴(kuò)展性等功能是目前其他保護(hù)系統(tǒng)所無(wú)法比擬的。針對(duì)CACT管線泵的具體情況，羅克韋爾自動(dòng)化公司向其推薦在現(xiàn)有Enwatch巡檢式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加裝XM實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)系統(tǒng)。其中用到的XM模塊包括XM120振動(dòng)信號(hào)模塊，XM441擴(kuò)展繼電器模塊，XM500DeviceNET與以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換接口模塊。方案組成如下：
由于CACT現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)安裝了9200在線加速度傳感器和Enwatch在線采集模塊，所以只需在9200和Enwatch之間安裝XM模塊即可由XM單獨(dú)組成監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)，其本身既具有繼電輸出（控制報(bào)警輸出、停車控制輸出），又有數(shù)據(jù)顯示輸出（通過(guò)XM500）。XM系統(tǒng)的加入不會(huì)影響已有的Enwatch巡檢式在線系統(tǒng)的運(yùn)行。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)分析，只需將各個(gè)管線泵的止推軸承上的軸向和徑向信號(hào)引入XM120模塊（每個(gè)XM120模塊可進(jìn)入2路振動(dòng)信號(hào)），XM120上的緩沖輸出端子可將傳感器的原始模擬信號(hào)輸出到Enwatch模塊上。每一個(gè)XM120后接一個(gè)XM441模塊，XM441上的繼電保護(hù)輸出信號(hào)可送往泵的連鎖停車和報(bào)警系統(tǒng)中。每個(gè)平臺(tái)上配置1個(gè)XM500模塊，該模塊上的RJ45輸出可將XM120的振動(dòng)數(shù)字信號(hào)輸出到監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)屏幕上，以便現(xiàn)場(chǎng)人員實(shí)時(shí)觀察。
根據(jù)上述方案，最終的訂貨信息如下：
五、總結(jié)
RA-ENTEK的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在CACT公司的不斷升級(jí)說(shuō)明，生產(chǎn)實(shí)踐單位的用戶確實(shí)需要設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，而RA-ENTEK的系統(tǒng)又確實(shí)能夠滿足用戶的要求，為其提供可靠實(shí)用的監(jiān)測(cè)和保護(hù)。關(guān)鍵是深入了解用戶要求，以及雙方技術(shù)人員的深入溝通和交流，使系統(tǒng)發(fā)揮其最大作用。
文章來(lái)源： CACT作業(yè)者集團(tuán) 陳立新
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