坡度隧道火灾烟气自由蔓延沉降接地长度研究 被引量：1

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作者 姜学鹏 张琦 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第5期1691-1699,共9页

在数值建模研究中,建模长度过长会浪费计算资源,过短则无法完整展现烟气蔓延特性。为了最大化节省研究资源,定量化研究烟气自由蔓延沉降接地长度,给学者提供不同隧道因素下的数值建模长度依据。定义坡度隧道下烟气蔓延沉降到地面的长度... 在数值建模研究中,建模长度过长会浪费计算资源,过短则无法完整展现烟气蔓延特性。为了最大化节省研究资源,定量化研究烟气自由蔓延沉降接地长度,给学者提供不同隧道因素下的数值建模长度依据。定义坡度隧道下烟气蔓延沉降到地面的长度为“坡度隧道烟气自由蔓延沉降接地长度”。通过理论分析,采用数值模拟与缩尺寸隧道试验方法,耦合不同火源功率、隧道坡度、隧道长度及隧道宽度等因素,构建坡度隧道火灾烟气自由蔓延沉降接地长度理论模型。结果表明:隧道坡度一定时火源下游烟气自由蔓延沉降接地长度与火源功率及隧道高度成正比关系,火源上游则与之相反,且隧道高度变化比隧道宽度对烟气蔓延长度的影响更为显著;随着隧道坡度逐渐增大,烟气自由蔓延沉降接地长度逐渐减小,火源上游烟气蔓延长度规律也与之相同;坡度对烟气自由蔓延沉降接地长度的影响较大。耦合多种因素给定量纲一烟气自由蔓延沉降接地长度模型,与量纲一隧道尺寸的0.53次方、量纲一火源功率的0.32次方、隧道倾斜的角度的0.44次方存在指数关系。 展开更多

关键词 安全工程 隧道火灾 烟气自由蔓延沉降接地长度 隧道坡度 数值模拟 缩尺寸试验 量纲一分析

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典型输煤栈桥钢壁面防火保护范围研究

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作者 姜学鹏 张永清 李彦林 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第4期1319-1329,共11页

为分析典型截面积和坡度输煤栈桥火灾发生后顶棚烟气/钢壁面温度场变化规律和防火保护范围,提出最佳排烟口间距与尺寸设计方法,基于火灾动力学仿真研究在相同火源功率条件下,截面、坡度和排烟道尺寸对顶棚钢壁面温度高于260℃区域范围... 为分析典型截面积和坡度输煤栈桥火灾发生后顶棚烟气/钢壁面温度场变化规律和防火保护范围,提出最佳排烟口间距与尺寸设计方法,基于火灾动力学仿真研究在相同火源功率条件下,截面、坡度和排烟道尺寸对顶棚钢壁面温度高于260℃区域范围分布的影响,进而得到栈桥顶棚钢壁面防火保护范围。结果表明:截面相对坡度对栈桥防火保护范围影响较小,3种截面栈桥顶棚钢壁面均超260℃;坡度对钢壁面超260℃区域范围影响较大;2 MW下,当坡度从6°增加到17°时,不同截面栈桥顶棚最高温度均逐渐降低,且顶棚钢壁面超260℃范围分别缩短0.5 m、1.0 m、1.6 m,烟气温度超120℃区域分别缩短34.2 m、37.4 m、31.4 m;通过改变排烟口参数得出,排烟口间距为30 m、尺寸(长×宽)为1 m×1.5 m时可以最大程度降低壁面温度,缩短壁面防火保护范围。 展开更多

关键词 安全工程 输煤栈桥 坡度 防火保护范围

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长距离隧道通风接力风管安装位置研究——以合武高铁隧道为例

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作者 姜学鹏 郭元俊 +1 位作者 张晓宁 管鸿浩 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第5期955-963,共9页

为提高长距离施工隧道独头压入式通风中风管漏风计算精度,进而确定接力风机安装位置,保证通风效率,首先,根据理论推导出风管沿程各单元段漏风率、漏风量的计算公式,并使用Python开发风管沿程漏风率计算程序;然后,与常规漏风计算公式对比... 为提高长距离施工隧道独头压入式通风中风管漏风计算精度,进而确定接力风机安装位置,保证通风效率,首先,根据理论推导出风管沿程各单元段漏风率、漏风量的计算公式,并使用Python开发风管沿程漏风率计算程序;然后,与常规漏风计算公式对比,验证本文提出的理论计算公式的先进性;接着,提出风管漏风条件下长距离压入式通风接力风机安装位置的确定方法,并以合武高铁隧道斜井工区大里程侧为例,根据工程实际情况进行接力风机选型,使用该方法得到其使用不同管径的风管进行通风时,能够满足施工隧道通风要求的接力风机安装位置,即通过理论计算公式确定的风管内风压最小值处;最后,运用CFD软件进行通风模拟,验证该理论计算公式的准确性以及接力风机安装位置确定方法的合理性。研究结果表明:1)合武高铁隧道斜井工区大里程侧使用管径1.5 m的风管时,风管出口处风速最接近推荐值;2)在2 200 m处加装SDF(A)-2-No4.0型接力风机进行通风效果最好。 展开更多

关键词 隧道 接力风机 风管漏风率 漏风量 理论计算公式

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储能舱热失控可燃气体爆炸及泄压特性研究

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作者 姜学鹏 李卓容 +1 位作者 陈兆琪 黄昊 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第6期12-19,共8页

为探究可燃气体体积分数及泄压板设置对火焰传播和爆炸的影响,采用改变储能舱内气体体积分数、泄压板开启压力、位置和面积的方式,研究舱内压力及火焰传播速度的变化规律。研究结果表明:在爆炸极限范围内,冲击波的压力峰值和超压增长率... 为探究可燃气体体积分数及泄压板设置对火焰传播和爆炸的影响,采用改变储能舱内气体体积分数、泄压板开启压力、位置和面积的方式,研究舱内压力及火焰传播速度的变化规律。研究结果表明:在爆炸极限范围内,冲击波的压力峰值和超压增长率随着可燃气体体积分数的升高呈先升后减趋势,体积分数为20%时爆炸风险最大;泄压板的开启压力越大,压力峰值越高;顶部泄压优于侧部,分散式布置优于集中式分布;点火点与泄压板距离之和越小,爆炸危险性越低。研究结果可为储能舱热失控下的泄爆设计提供理论参考。 展开更多

关键词 磷酸铁锂电池 储能集装箱 热失控 泄压板 FLACS软件

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城市浅埋隧道自然排烟竖井临界间距研究 被引量：2

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作者 王洁 王璐 姜学鹏 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2024年第1期65-69,共5页

竖井间距会改变竖井内外压差,当竖井内外压差为0时,隧道火灾烟气将无法排出,此时竖井对应位置为竖井临界间距。由竖井内外口压差理论分析,给出竖井临界间距理论模型,再采用FDS模拟进行仿真验证。结果表明:设置竖井可明显降低隧道温度,... 竖井间距会改变竖井内外压差,当竖井内外压差为0时,隧道火灾烟气将无法排出,此时竖井对应位置为竖井临界间距。由竖井内外口压差理论分析,给出竖井临界间距理论模型,再采用FDS模拟进行仿真验证。结果表明:设置竖井可明显降低隧道温度,竖井间距为临界间距时,温度下降幅度接近150℃,人员疏散路径温度低于60℃,竖井排烟效率在55%~80%,可有效进行竖井排烟;当竖井间距大于竖井临界间距时,隧道内烟气压强小于竖井出口处风压,竖井排烟效率低于50%。 展开更多

关键词 城市浅埋隧道 竖井排烟 竖井临界间距模型 自然排烟

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坡度、疲劳和能见度对隧道火灾人员疏散速度耦合影响研究 被引量：2

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作者 姜学鹏 彭义 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期93-99,共7页

为探究隧道火灾复杂环境对人员疏散速度的耦合影响规律,首先对坡度、人体疲劳及能见度3种因素开展疏散试验,获得各单因素对疏散速度的影响规律,并拟合出疏散速度变化公式;其次基于各单因素下速度变化公式,提出多因素耦合影响下隧道火灾... 为探究隧道火灾复杂环境对人员疏散速度的耦合影响规律,首先对坡度、人体疲劳及能见度3种因素开展疏散试验,获得各单因素对疏散速度的影响规律,并拟合出疏散速度变化公式;其次基于各单因素下速度变化公式,提出多因素耦合影响下隧道火灾人员疏散速度计算方法。研究结果表明:人员上坡疏散速度与坡度线性负相关,下坡疏散速度规律性较弱;长距离疏散时因疲劳导致速度逐渐衰减,在2 km疏散过程中速度衰减峰值达47%,疲劳导致的速度衰减比例与疏散距离线性正相关;能见度较高时其对疏散速度的影响效果不显著,能见度降低至10 m内后开始对疏散速度产生负面作用。研究结果可为隧道疏散设施设计、相关标准规范制定等提供参考,同时为传统疏散速度取值方法提供1个新思路。 展开更多

关键词 疏散速度试验 坡度 人体疲劳 能见度 多因素耦合

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隧道单向大间距点式排烟设计方法研究 被引量：2

7

作者 姜学鹏 张子迪 陈玉远 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2220-2229,共10页

排烟口间距≤60 m、开启数量不少于3处的重点排烟模式已在隧道中广泛应用。针对其存在因间距小而排烟口数量多、漏风量大问题,提出了火源上游侧纵向通风+下游侧精准开启1处排烟口(含多个排烟阀)的新型单向大间距点式排烟模式。考虑参数... 排烟口间距≤60 m、开启数量不少于3处的重点排烟模式已在隧道中广泛应用。针对其存在因间距小而排烟口数量多、漏风量大问题,提出了火源上游侧纵向通风+下游侧精准开启1处排烟口(含多个排烟阀)的新型单向大间距点式排烟模式。考虑参数间相互关联性,基于特殊消防设计思路,构建了单向大间距点式排烟模式有效性评估模型,并提出了优化设计方法。依托实际隧道工程,通过数值模拟对新型点式排烟模式进行了研究,探讨了不同排烟阀个数、纵向风速、排烟口间距及坡度对烟控效果的影响,结果表明:考虑隧道火灾最不利情况火源功率50 MW下,推荐纵向风速3.67 m/s、1处排烟口(含12个排烟阀)、排烟口间距300 m的通风排烟方案。并采用缩尺寸模型试验,验证了新型点式排烟设计的合理性。 展开更多

关键词 安全工程 隧道火灾 单向大间距 点式排烟 设计方法 评估模型

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热位差对隧道掌子面热空气蔓延特性影响研究 被引量：1

8

作者 卢颖 张晓宁 +1 位作者 管鸿浩 姜学鹏 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期111-117,共7页

为解决深埋高铁隧道内热空气对作业人员造成的热害问题,根据能量守恒定律推导热空气在隧道内蔓延时其前锋温度随距离变化的理论模型,运用CFD软件模拟某深埋高铁隧道不同工况下沿程空气温度变化情况。研究结果表明:不通风时,热空气蔓延... 为解决深埋高铁隧道内热空气对作业人员造成的热害问题,根据能量守恒定律推导热空气在隧道内蔓延时其前锋温度随距离变化的理论模型,运用CFD软件模拟某深埋高铁隧道不同工况下沿程空气温度变化情况。研究结果表明:不通风时,热空气蔓延前锋的温度变化呈现2个明显阶段,即T>297 K时的下降极快阶段和T<297 K时的逐渐平稳阶段;及时通风能够快速降低隧道温度,推荐大小里程侧风管出口距掌子面均为45 m,通风风速分别取20,15 m/s。研究结果可为进一步优化高铁隧道通风降温方式提供参考。 展开更多

关键词 热位差 高铁隧道 热空气 预测方程 CFD软件模拟

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侧部双点排烟模式排热效率研究 被引量：2

9

作者 姜学鹏 姜金妍 刘婵 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1855-1863,共9页

为探究隧道火灾侧部排烟口排热效率的表达公式,采用理论分析推导出排热效率与火灾热释放速率、排烟风速、排烟口距地面高度、排烟口间距4个影响参数的量纲一关系式,通过FDS数值模拟研究不同因素影响下的烟流特征并对数据进行拟合,确定... 为探究隧道火灾侧部排烟口排热效率的表达公式,采用理论分析推导出排热效率与火灾热释放速率、排烟风速、排烟口距地面高度、排烟口间距4个影响参数的量纲一关系式,通过FDS数值模拟研究不同因素影响下的烟流特征并对数据进行拟合,确定了排热效率与这4个影响参数的关系。结果表明,在侧部双点排烟模式下,排热效率随火灾热释放速率增大呈-0.33次方减小关系,与排烟口排烟风速呈0.23次方增长关系,与排烟口距地面高度呈1.25次方增长关系,与排烟口间距呈-0.57次方减小关系,最终通过线性拟合建立了考虑吸穿影响的侧部双点排烟模式下排烟口处排热效率的模型。研究结果可为隧道侧部排烟系统的设计提供参考。 展开更多

关键词 安全工程 排热效率 侧部双点排烟 量纲分析 数值模拟

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特长跨海公路隧道竖井组协同风量与防排烟设计研究 被引量：1

10

作者 姜学鹏 屈裕坤 袁丁 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4598-4607,共10页

青岛第二海底隧道首创性地在两管隧道排烟道上纵向间隔设置联络烟道,将南北线烟道联通,以提高通风效率。因此,亟须明确不同竖井组协同风量对联络烟道风量的影响规律,确定最佳的南北线风量配比和两线竖井风量配比。对比不同风量配比对联... 青岛第二海底隧道首创性地在两管隧道排烟道上纵向间隔设置联络烟道,将南北线烟道联通,以提高通风效率。因此,亟须明确不同竖井组协同风量对联络烟道风量的影响规律,确定最佳的南北线风量配比和两线竖井风量配比。对比不同风量配比对联络烟道风速、利用率的影响,结果表明,南北线风量配比的变化对联络烟道风速的影响较小,但能一定程度上缓解南北两线隧道因两侧风量相同而相互抽吸导致的隧道中心位置风速过低的情况。两线的风量配比对联络烟道风速有较大影响,当两线竖井风量配比由5∶5逐渐变化到2∶8时,联络烟道中间排烟道平均风速由0.89 m/s提升到1.18 m/s,提升幅度约为32.58%,联络烟道利用率由41.18%提升到54.75%,推荐使用不均衡的两线竖井风量配比模式,两线竖井风量配比为2∶8时具有最高的联络烟道利用率。并采用缩尺寸模型试验,验证了该风量配比设计的合理性。 展开更多

关键词 安全工程 联络烟道 协同风量 风量配比 联络烟道利用率 防排烟设计

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悬挂式轨道列车区间疏散模式安全性研究

11

作者 王美娜 姜学鹏 +2 位作者 王启睿 蒲婷 彭义 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期163-171,共9页

为探究悬挂式轨道列车火灾时不同疏散模式对人员安全性的影响,首先基于竖向疏散模式的特性,构造人员下行速度与楼梯高度、坡度的耦合关系式;然后采用Pathfinder软件,分析不同疏散模式下疏散设施参数与人员必需安全疏散时间(t_(R))的关... 为探究悬挂式轨道列车火灾时不同疏散模式对人员安全性的影响,首先基于竖向疏散模式的特性,构造人员下行速度与楼梯高度、坡度的耦合关系式;然后采用Pathfinder软件,分析不同疏散模式下疏散设施参数与人员必需安全疏散时间(t_(R))的关系。结果表明:采用竖向设施的疏散方式,t_(R)与列车距地面的高度呈正相关关系,独立楼梯、充气滑梯均满足安全疏散要求;采用双充气滑梯的疏散方式,t_(R)比采用单个充气滑梯的t_(R)减小约35.6%;独立楼梯坡度设计宜为30~35°、宽度不小于1.3 m;横渡板宽度优选1.5 m,疏散平台宽度不小于1.3 m;疏散平台+楼梯组合疏散,楼梯间距为200 m时,列车在区间任意位置的t_(R)约等于415 s,小于900 s,满足安全疏散要求。从经济性和可持续性角度,推荐采用独立楼梯为主、其他设施为辅的疏散方式。 展开更多

关键词 悬挂式轨道列车 疏散模式 安全性 必需安全疏散时间 仿真计算

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屏障影响下慢行道隧道防止烟气倒灌策略研究

12

作者 姜学鹏 朱盼 刘家平 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2023年第10期1334-1338,1343,共6页

因事故隧道火灾烟气蔓延至隧道洞口时,在环境风作用下会倒灌至相邻非事故隧道。通过数值模拟研究不同环境风速下设慢行道交通隧道洞口烟气倒灌特性,探究封闭声屏障设置自然开口协同防烟倒灌最优方案。结果表明:非事故孔洞不采取防烟措施... 因事故隧道火灾烟气蔓延至隧道洞口时,在环境风作用下会倒灌至相邻非事故隧道。通过数值模拟研究不同环境风速下设慢行道交通隧道洞口烟气倒灌特性,探究封闭声屏障设置自然开口协同防烟倒灌最优方案。结果表明:非事故孔洞不采取防烟措施时,火灾烟气倒灌侵入率随着环境风速的增加而增加;慢行道发生火灾时,车行道防止烟气倒灌的防烟风速随着环境风速增加而增加,并呈现线性变化;车行道发生火灾时,慢行道维持正常的运营风速0.5 m/s即可防止烟气倒灌侵入慢行道;在封闭声屏障自然排烟口开口率设置为10%时,连续开口和挡烟垂壁的自然排烟协同方案最佳,火灾烟气对非事故孔洞的侵入率最低。 展开更多

关键词 隧道 慢行道 烟气倒灌 协同防烟 封闭声屏障

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基于区段的地下空间环路通风排烟设计方法 被引量：2

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作者 王洁 赵炳欣 姜学鹏 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期155-162,共8页

为实现多匝道、多地块、内部空间复杂的地下空间环路烟气控制,提出一种区段式排烟方法:将地下空间环路与地块通过防火门分隔,形成独立的构筑物,结合隧道结构,确定风机房位置,划分区段,使烟气在一定区域内排出。以滨江地下环路为例,在隧... 为实现多匝道、多地块、内部空间复杂的地下空间环路烟气控制,提出一种区段式排烟方法:将地下空间环路与地块通过防火门分隔,形成独立的构筑物,结合隧道结构,确定风机房位置,划分区段,使烟气在一定区域内排出。以滨江地下环路为例,在隧道主线上均匀布置6个排烟风机房,并以此为节点,将隧道划分为8个区段。当火灾发生时,开启所在区段两端的风机进行排烟。由于各区段不设置固定分隔,整个风道是贯通的,因而各个风机房里的风机可互相作为备用排烟风机,以降低成本。采用数值模拟软件建立模型,对排烟口开启数量和间距进行模拟,确定排烟量为90 m^(3)/s、排烟口间距为30 m、开启8个排烟口的排烟方案。从人员疏散环境以及排烟效率对典型区段进行分析,结果表明:烟气控制在一定的范围内,人员疏散环境安全,排烟效率达到90%,证明方案合理可行。 展开更多

关键词 火灾烟气控制 地下空间环路 通风排烟设计方法 区段划分

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隧道防火门分流对端部临界送风风速的影响

14

作者 胡威东 姜学鹏 +1 位作者 王美娜 赵炳欣 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期95-101,共7页

在单洞双线轨道交通隧道发生火灾时,人员从火源上游防火门疏散,防火门的分流作用将影响端部送风风速。采用理论计算与数值模拟相结合的方法探究其影响关系,首先通过理论分析推导出了端部临界送风风速公式;随后,利用PyroSim软件建立了全... 在单洞双线轨道交通隧道发生火灾时,人员从火源上游防火门疏散,防火门的分流作用将影响端部送风风速。采用理论计算与数值模拟相结合的方法探究其影响关系,首先通过理论分析推导出了端部临界送风风速公式;随后,利用PyroSim软件建立了全尺寸模型,并针对不同数量防火门、火源热释放速率、隧道高度的分流情况进行了研究。结果表明:在相同火源热释放速率下,防火门的分流流速随着防火门开启数量的增多而减少;相同位置防火门的分流流速随火源热释放速率的增大呈指数增长的关系;防火门总分流量随防火门开启数量与热释放速率的0.3次方之积呈线性增长的关系,而受隧道高度的影响较小;结合理论推导,建立了端部临界送风风速的数学模型。研究结果为隧道火灾情况下的人员疏散和通风设计提供了科学依据。 展开更多

关键词 防火门分流 端部临界送风风速 纵向通风 轨道交通隧道

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防火涂料局部损伤的牛腿-衬砌结构温度场有限元分析 被引量：2

15

作者 王洁 聂锦涛 +1 位作者 姜学鹏 许奇琦 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2023年第11期1543-1548,共6页

为研究防火涂料局部损伤的牛腿-衬砌构件在高温后的性能,采用ABAQUS软件建立三面受火的牛腿-衬砌构件仿真模型,分析高温后不同涂料热工参数和局部损伤下构件的温度场,基于模拟结果建立了考虑温度变化段长度和影响高度的计算模型,为同类... 为研究防火涂料局部损伤的牛腿-衬砌构件在高温后的性能,采用ABAQUS软件建立三面受火的牛腿-衬砌构件仿真模型,分析高温后不同涂料热工参数和局部损伤下构件的温度场,基于模拟结果建立了考虑温度变化段长度和影响高度的计算模型,为同类型构件的抗火设计提供参考。分析结果显示:对于较为常见的隧道防火涂料,涂料越厚,牛腿底面温度越低;涂料导热系数越大,牛腿底面温度越高;涂料的比热容和密度对温度场基本没有影响。牛腿底面防火涂料局部脱落长度越大,温度变化段的长度越小,影响高度越大。牛腿底面防火涂料局部剥离厚度越大,温度变化段长度越大,影响高度越大。牛腿-衬砌连接缝处涂料局部损伤对温度变化段长度和影响高度的变化基本无影响,温度变化段的长度大致为74 mm,影响高度大致为43 mm。 展开更多

关键词 防火涂料 局部损伤 牛腿-衬砌结构 高温 温度场 有限元 脱落 剥离

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