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HAZOP分析


HAZOP分析

徐王娟 2012.9

一、什么是HAZOP

HAZOP分析方法是英帝国化学工业公司(ICI) 为解决除草剂制造过程中的危害,于1964年 发展起来的一套以引导词(Guide Words) 为主体的危害分析方法,用来检查设计的安 全以及危害的因果来源。1974年,该方法正 式对外发表。
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br /> 一、什 么 是 HAZOP
? HAZOP--- Hazard and Operability Study ? Hazard-- 危险 ? Operability- 可操作性 ? Study-分析,研究

? HAZOP -- 危险与可操作性分析/研究

一、什 么 是 HAZOP 定义
HAZOP:定性的工艺危害分析方法,1970年代由 帝国化学公司(ICI) 提出 HAZOP 采用一系列“引导词”(Guide Word) 来完成对工艺系统的风险分析; HAZOP 的主要目的:挖掘工艺系统中潜在的危害, 并提出控制措施,以消除工艺安全事故。

一、什么是HAZOP 定义

?HAZOP分析是一个详细的危险与可 操作性问题的辨识过程,由一个小组执 行。HAZOP处理对设计目的的潜在偏 离的辨识,对偏离原因的检查和对偏离 后果的评估。
——摘自《IEC61882 危险与可操作性分析应用指南》

一、什 么 是 HAZOP 定义
?HAZOP分析是一种用于辨识设计缺陷、工艺过程危 害及操作性问题的结构化分析方法,方法的本质就是通 过系列的会议对工艺图纸和操作规程进行分析。在这个 过程中,由各专业人员组成的分析组通过分析一组引导 词(比如高流量、低流量、高压、低压、高液位、低液 位等)系统的研究每一个单元(即分析节点),来全面 和系统地辨识工艺装置设计和运行中可能存在导致安全 或操作问题的缺陷,分析偏离设计工艺条件的偏差所导 致的危险和可操作性问题。 使用引导词的一个目的就是为了保证对所有工艺参数 都进行分析。 ?因而,HAZOP也被定义为:对生产工艺系统危险性 与可操作性的严格检查。

HAZOP分析的基本思路

为什么要进行HAZOP分析?
? 安全管理分为职业安全管理和工艺安全管理。

? 一次严重的工艺安全事故:
? ? ? ? 损毁整个工艺装置 使工厂业主破产 对员工或公众造成严重伤亡 对环境形成长期的损坏

HAZOP分析的意义

? 通过HAZOP分析,能够发现装置中存在

的 危险,根据危险带来的后果明确系统 中的主 要危害。
? ? 通过HAZOP分析,对于在装置的工艺过

程 及设备中存在的危险及应采取的措施 会有透 彻的认识。

HAZOP分析的重要作用
? 通过结构化和系统化的方式识别潜在的危险与可操 ? ? ? ? ?

作性问题,分析结果有助于确定合适的补救措施。 1、系统识别装置存在的风险 2、为规程或作业法的修订提供依据 3、为操作人员的培训提供教材 4、为隐患治理提供依据 5、完善工艺安全信息

三、H A Z O P 术 语
分析节点 即工艺单元,指具有确定边界的设备单元,

对单元内共有参数的偏差进行分析。
引导词 用于定性或定量涉及工艺指标的简单术 语,引导识别工艺过程的危险。

三、H A Z O P 术 语
工艺参数
与过程有关的物理和化学特性,包括概念性的项

目,如反应、混合、浓度、PH值等,及具体的如温
度、压力、流量等。

工艺指标
确定装置如何按照希望进行操作而不发生偏差, 即工艺过程的正常操作条件

三、H A Z O P 术 语
偏差
分析小组使用引导词系统的对节点工艺参数进行 分析发现的系列偏离工艺指标的情况;偏差的形式 通常为“引导词+工艺参数”

原因
发生偏差的原因。这些原因可能是设备故障、 人为失误、不可预料的工艺状态、外界干扰等。

三、H A Z O P 术 语
后果
偏差所造成的结果。后果分析时假定发生偏差时 已有的安全保护系统全部失效;不考虑细小与安全

无关的后果。

安全(保护)措施 指设计的工程系统或调节控制系统,用以避免
或减轻偏差发生时所造成的后果(如:报警、

连锁、操作规程、在线监测仪表等)。

三、H A Z O P 术 语
补充措施 修改设计、操作规程,或者进一步进行分析研 究(如增加压力报警、改变操作步骤的顺序等 )的建议。

四、 HAZOP分析方法基本步骤

? 1、组建分析小组 ? 分析组人数一般5~7人,小装置最少4人。 ? 我们结合企业实际情

况,安排如下专业人 员参加:工艺、设备 仪表、电气、安全、 维修、班组长、熟练 操作工

记录

操作

安全

组长

设计

仪表与控制

工艺

小组成员分工
? HAZOP主持人/组长 ? 1、将工艺设计分解成若干节点,确保工艺装

置、辅助设施、储运设施、公用工程、其他服 务设施和设备的每一部分、每一方面都被覆盖 到,不被遗漏。根据每段的具体情况和重要性 的大小给予不同的重视。 ? 2、做好HAZOP分析会议前的准备工作:包括 组员的分工及要求、会议的时间、程序及工作 制度、会议资料等。 ? 3、组织分析会议,调动各专业人员积极提出 审查意见。 ? 4、做好会后工作,保证秘书整理出准确、恰 当、全面的记录。

小组成员分工
? 记录员 ? 1、进行会议记录;记录识别出的危险和

问题、提出的建议以及进行后续跟踪的 行动; ? 2、协助分析组长编制计划,履行管理职 责;某些情况下,分析组长可兼任记录 员。

小组成员分工
? 工艺技术人员

? 1、对每一个需要分析的系统进行简单的
?

?
?

?
?

说明。 2、对每个系统的设计意图提供信息。 3、对设计和运行条件提供信息。 4、对工艺过程/运行危险提供信息。 5、工艺偏差原因、后果、采取措施等。 6、水、电、汽的影响等

小组成员分工
? 设备、电气、仪表、维修人员: ? 1、提供控制细节和联锁装置基本原理。 ? 2、提供控制和联锁装置硬件和软件信息。

? 3、提供硬件可靠性和故障模式信息。
? 4、提供控制系统、控制状态、安全性能信息。 ? 5、提供测试要求、维护要求方面的信息。

? 6、提供设备腐蚀或误动作的影响等。

小组成员分工
? 安全工程师

? 1、确保设计符合公司安全和标准要求。
? 2、确保所有重要的安全问题都已经考虑

到。 ? 3、确定风险等级的容许程度。

小组成员分工
? 分析小组责任

? 1、熟悉工艺安全情况。
? 2、识别可能导致安全和操作问题偏差的所有原

?
?

? ?

因。 3、对事故后果按照安全、环境或可操作性事项 进行分类。 4、通过分析判断、发现可能频繁发生且产生重 大后果影响的事故,提出消除或减轻其后果影 响的建议措施。 5、确保提出的建议能消除严重的事故后果。 6、对提出的问题达成一致意见,并记录在案。

收集必要的资料
? PFD图、PID图、设计说明书、操作规程以及

其他图纸。其中PID图最重要。并将这些图纸 资料事先发给每人一份。
? PID:工艺管道仪表流程图。

? PFD:工艺流程图,可以说是简化版的 PID。

“节点” (Node) 的定义
? 将工艺系统划分为若干个“局部”,每

个局部称为一个“节点”。
? P&ID图: 用不同的颜色加以区别。

划分节点的原因: ? 使 HAZOP 工作容易开展 ? 使 HAZOP 小组成员注意力更加集中

划分节点步骤和技巧
定义:
节点划分:为了便于对目标装置进行工艺危害分析,
按照一定的原则,假想把装置分为若干个小的单元,其中 每个单元就是一个节点。

划分节点的目的:
通过节点的单元划分,将复杂的工艺流程进行分解 ,目的使讨论者关注点集中,便于分析和判断。

划分节点的目的:

划分节点步骤和技巧
划分节点原则:
? 依据PID图,按照工艺流程划分节点,从PID的进入管线开始,直至 设计意图的下个改变,直至工艺条件的重大变化或下个设备。

? 所有设备,管线都要化到节点内, 同一台设备要化在同一节
点内,如: 换热器,反应罐,塔等。 ? 要同时考虑流程图中无法显示的部分,如设备距离,围堰,探 头,按钮位置,排放口位置,是否方便取样,阀门位置,等 ? 1-2台主设备+附属管线,仪表,管件, 同一节点尽量在一张 流程图内。

划分节点步骤和技巧
注意事项:
? 会议开始前, 组长先在A0号图上画好将要讨论的节点;参加人员用 笔在自己的A3流程图上,也画好相应的节点

? 节点划分没有错与对,只有大与小的问题。 ? 用不同颜色的笔把节点先画出来,并标注节点号。 ? 含有节点号的流程图要扫描后存档。 ? PHA报告中要附含节点号和不同颜色笔标记的工艺流程图( P &ID图)原图。

划分节点步骤和技巧
常见节点类型表
序号

节点类型 管线 泵

序 号

节点类型 热交换器 软管

1 2

10 11

3
4 5 6 7 8

间歇式反应器
连续式反应器 罐、槽、容器 塔 压缩机 鼓风机

12
13 14

操作步骤
公用工程和服务设施 其他

9

炉子

HAZOP参数、引导词和偏差
? 对于每一节点,HAZOP分析组以正常操

作运行的工艺参数为标准值,分析运行 过程中工艺参数的变动(即偏差),这 些偏差通过引导词和工艺参数引出。
? 偏差=引导词+工艺参数

引导词
引导词 NONE(空白) 定义 无,应该有但没有;例如“无流量”

MORE(过量)
LESS(减量) Reverse相逆 Part of(部分)

多、高。较所要求的任何相关物理参数在量上的增加; 例如“流速(速率、量)过多”、“压力过高”
少、低;MORE的反义词 逻辑相反 质的减少。只完成既定功能的一部分,系统组成不同 于应该的成分。

As Well As(伴随) 质的增加,在完成既定功能的同时,伴随多余事件的 发生,例如“多余成分——杂质”

Other Than (异常)

操作、设备等其他参数总代用词(正常运行以外需要 发生的);例如启动、停机、维护、工作故障的预防 措施、所需的备用设备和省略的设备

常用的HAZOP分析工艺参数
? 流量、温度、时间、PH值、频率、电压、混

合、分离、压力、液位、组成、速度、黏度、 信号、添加剂、反应

偏差的构成
? 偏差为引导词与工艺参数的组合,一般表示如下:

? 引导词+工艺参数=偏差
? 例如:流量与引导词组成的偏差 ? 空白——无流量 ? 过量——流量高 ? 减量——流量低 ? 部分——只输送一种组分 ? 伴随——有多余组分发生 ? 相逆——倒流 ? 异常——其他与设计不同的事或物

?

并非每个工艺参数或操作程序都能找出七个偏差, 有些组合可能不存在。

偏差矩阵
引导词 设计参数 流量 温度 压力 液位 腐蚀量 时间 组成 流量过高 温度过高 压力过高 液位过高 腐蚀量过大 太长时间 高浓度 太短时间 低浓度 未执行 浓度错误 杂质 错误物料 流量过低 温度过低 压力过低 液位过低 直排大气 无液位 真空 无流量 回流 偏大MORE 偏小LESS 无NONE 相逆Reverse 部分Part of 伴随 As Well As 异常Other Than


反应 振动 PH 步骤/程序

额外相
反应快 高振动 酸性 执行多于或 早于要求步 骤 速度太快 过度混合 动作少于或晚 于要求步骤 速度太慢 混合效果差 反应慢

相缺失
不反应 逆反应 部分反应 副反应 共振 碱性 未完成步骤 步骤倒反 遗漏操作 执行了额外行 动

错误相
错误反应

采取了错误动 作

速度 混合 开停车 公用工程 电压

停止运行 未混合

反向运转 相分离 开停车不完全 混合中断 起泡 不正确开停车 公用工程污染 静电或谐波 按错电源

公用工程多 高电压

公用配套不足 低电压

无公用工程 停电

偏差原因的推测逻辑(可信的假设)
正确的原因假设 有操作指南或控制程序的情况 下,发生一起人为错误 在有或者没有操作指南的情况 下,同时发生两起人为错误 举例 一次操作顺序错误;开或关错一次阀门; 一次操作,将物料装入错误的容器。

同上
某机泵故障停运;某控制阀故障卡死; 某设备或某条管线泄漏;丧失流量;仪 表故障;管道破裂;冷却水中断 某气压机氮气密封系统中的氮气突然中 断
由于仪表指示或报警故障导致操作 员判断失误而操作错误;

单台设备故障或丧失机械完整 性 辅助系统失效
一起仪表或设备发生故障伴随 着一起人为错误

不可信的假设
不可信的假设


举例
冷却中断及TSH/PSV同时出现故障

同时发生两起仪表或设备故 温度计和压力计同时出现故障; 安装在设备上的两个安全装 PSH出现故障并且PSV在达到整定压力 置都未能按照设计要求起作 时不起跳或被堵塞 用 工艺介质的状态立即发生转 排放气体中的H2S含量在一天内从5ppm 变 外来事件造成巨大的影响 增加到500ppm 飞机撞向工艺装置(假如工厂不在机场 附近)

推测可能引起偏差的原因
偏差
无流量

可能的原因
机 泵、机故障停/误停,阀故障关或误关,仪表误读数,下游压力升高, 管线堵塞或破裂,上游无物料,

少流量

管线/过滤器部分堵塞,阀芯脱落,泵汽蚀,操作失误,仪表虚高,下游 压力高,压缩机/泵回流阀开,
泵入口压力增大,回流量减少,阀门开度读数虚低,多台机/泵同时运行, 下游接受罐压力减低,其他管线物料流入 泵/机故障停,虹吸,下游接受罐压力升高, 释放阀失效,机/泵下游关闭或堵塞,静压高, 沸腾, 热膨胀, 满罐, 高压系统物料泄露到低压系统, 反应释放气体, 系统堵塞或关闭, 回流开, 系统物料去错误管线, 泄露, 节流, 静压 低, 冷凝, 机/泵入口阀门关,系统抽空, 换热器冷媒不足,热介质流量大, 环境温度高, 介质死循环

多流量 反流量 压力高 压力低 温度高

温度低

换热器冷媒过量,热介质流量小, 环境温度低, 伴热不足,

偏差的原因推测举例
泄露 液位/界 位高 液位/界 位低 温度高 软管, 膨胀节,腐蚀介质的管线, 换热器芯子, 阀门内 漏,没有装盲板, 进料大于出料, 液位指示虚低, 液位控制阀/泵失效, 出料口堵塞, 错误进料, 进料小于出料, 液位指示虚高, 液位控制阀/泵失效, 进料口堵塞, 错误出料, 反应放热, 热媒过量, 温控失效, 热物料过多, 环境 温度高,

温度低
混合/搅 拌不足

热媒不足, 温控失效, 热物料过少,反应吸热,环境温 度低,
搅拌器失效, 时间不足,物料过多, 粘稠,沉淀,分层

压力高、 释放阀/呼吸阀失效,抽空, 压力控制阀失效, 低

偏差原因分析原则

? 原因是引起偏差发生的原因 ? 偏差可能出现的位置在本节点内找 ? 原因可能是设备故障、人为失误、不可预见的工艺 状态(组分变化)及外部的干扰等(停电)等。

偏差后果的分析原则
? 偏差可能导致的工艺危害后果应考虑全局(在不考虑任何

保护措施前提下)。
? 后果重点在节点内, 特殊情况下,可以扩展到本节点前后 的2-3台设备。 ? 在写偏差导致的后果时, 注意要把后果的逻辑关系描述清 楚,例如: “罐D-101汽油液位过高溢出,遇点火源可能

导致着火爆炸”, 不要只是在结果内只写着火爆炸

安全保障
? ? ?

消除或减轻危害的途径和措施;

根据偏离来设想可能导致的后果时,假设安全保障不存在;
如果某个控制回路发生故障是造成工艺系统偏离正常状态的 原因,从该控制回路获得信号的指示仪表或报警不能视为安 全保障; 通常不将消防系统或应急救援系统视为安全保障; 如果没有正式的书面材料,口头阐述的安全保障是不可靠的; 每个安全保障都宜单独列出; 安全保障栏目中的项目,需要确保在项目执行阶段加以落实。

? ? ? ?

保护措施分析
? 安全措施:只设计的工程系统或调节控制系统,用以

避免或减轻偏差产生时所造成的后果,分为: ? 硬件控制措施,如报警、联锁、安全阀、爆破片等。 ? 软控制措施(取样分析、巡检、作业许可等)
? 建议措施:修改设计、操作规程,或者进一步进行分

析研究(如增加压力报警、改变操作步骤的顺序)的 建议。
? 备注:1、现有安全措施应作为能预防事故发生的措

施,而不是减灾措施。 ? 2、已经发生故障的东西不能作为现有安全措施。 ? 3、事故发生后的应急措施和管理措施都不能作为现 有安全措施。

保护措施分析
? 保护措施是指设计的工程安全设施、调

节控制系统或规定的操作步骤等。分为 两个方面:即防止事故发生的措施和减 轻事故后果的措施。
? 分析现有的安全保护措施能否有效地遏

制该偏差到事故的延变,以识别出工艺 设计或操作程序方面存在的漏洞和隐患, 以便及时予以改正或采取补救措施。这 也是HAZOP设计审查的主要目的。

例如:
?
参数 组分

不正确的现有措施分析:
偏差 高水分 低水分 原因 分离罐液位低,停留时间短,水分离效果 差 无影响 LIC控制失效或LV阀失效全开进料量大 LV阀旁路阀误开或内漏导致进料量大 LIC液位假指示,实高虚低,LV阀开大或 全开 无严重影响 无严重影响 累计导致分离罐满 罐造成物料泄漏或 火灾爆炸 LIC液位指示 LIC液位指示 无 2、增加在线液位高 报 同11行措施 3、增加现场液位计 后果 影响二聚反应 现有安全措施 LIC液位控制 建议 1、增加低液位报警

液位

高液位

正确的现有措施分析
参数 组分 偏差 高水分 原因 液位传感器失效,导致输出高,导致控制 阀开度小,实际流入量低,致使分离罐液 位低,停留时间短,水分离效果差 无影响 LIC控制失效或LV阀失效全开,导致进料 量大 LV阀旁路阀误开或内漏导致进料量大 累计导致分离罐满 罐,造成物料泄漏 或火灾爆炸 无严重影响 无 后果 影响二聚反应,无 严重后果 现有安全措施 无 建议 1、增加低液位报警

低水分 液位 高液位

2、增加现场液位计, 定期抄表比对

LIC液位指示

改进措施的提出
?

危害评价报告(Hazard Review Report)的重要组成部 分;
审查小组成员需要对提出的改进措施达成一致意见; 尽量准确描述提出的改进措施; 提出的改进措施未必一定要解决审查中发现的问题;

? ? ?

?

避免将注意力和精力放在细小的安全危害上(如摔到、 坠落和滑到等);
改进措施要有优先等级或次序。

?

改进措施的提出
建议措施的提出应从几方面考虑:

? 消除原因,建议举例:“建议原油进入常减压装置前进行 脱酸处理”

? 预防和监测.建议举例:“建议增加减二线的在线腐蚀监
测,以指导减二线高温缓蚀剂注入量。” ? 控制和降低危害后果,建议举例:“建议车间编写减压事 故应急处理预案时,将减压塔底打开吹汽当做减压塔大量 漏入空气时应急处理的有效手段。”

改进措施的提出
? 什么时候提出建议?
? 1、识别出重大危险或问题。 ? 2、认为现有的安全措施不够。 ? 3、已经识别出一个有效的办法来消除或

减少危险或它的潜在影响。 ? 4、小组相信还需要进一步研究缓解。

建议措施的提出
? 建议必须写得清晰,准确,不含糊,相

关性并可执行。

? 建议的记录(4W):

? What——做什么
? Where——在哪里

? Why——为什么做
? Who——谁需要做

建议措施的提出
? 对设计进行更改 ? 增加指示计(如温度计、

? 对设计本身进行详细审查 ? 增加可以隔离系统的措施 ? 改进防火或防爆措施 ? 改进应急反应程序 ? 建议更详细的评估(定量)

压力表)
? 增加报警 ? 增加联锁 ? 编制或修订操作规程 ? 编制预防性维修程序

建议措施的提出
? 例: 不完整地记录
在过滤器上安装一 个压力表 需要进一步研究

完整地记录
在过滤器11F1107上安装一个压力表以显示其中的压力,以便操作人 员在打开过滤器之前可以检查是否泄压,以避免人员伤害;更新图 纸,在操作程序中进行说明 专利商提供溶剂的MSDS,以确定15D1011可能发生腐蚀的信息。 如果腐蚀可能性存在,则要提供保护设备方法、检查程序和检查时 间方面的信息。 确认是否根据周围着火条件计算储罐V-102上安全阀PSV-11的尺寸 修改操作程序X-123, 要求每天确认溢流罐T-105的液位在25%以内 修改维修计划Q-50, 将引擎QM350A/B的润滑油更换周期从两个月一 次改为每月一次 现场确认掉电后ESD阀门V-5是否处于关闭状态 在15-T-1002塔底和15-P-1009A/B泵之间的管线(200-P-1510113A1J-H),提供一个温度指示,并在DCS上有读数显示。这将有助 于操作人员消除塔的故障问题。设计院更新图纸。

确认安全阀的尺寸 检查溢流罐的液位 增加对工艺单元的 维修 检查确认该阀门为 “故障关” 增加一个液位计

改进措施的执行和跟踪
? 在改进措施落实以前,HAZOP工作还不算完成 ? 改进措施的落实计划及跟踪 ? 否决或替代改进措施需要书面的理由 ? 可能立即造成安全、健康或环保危险时,相关

的改进措施要尽快优先履行
? 在开车前安全审查(PSSR)时,确认改进措

施已经妥善履行

典型风险矩阵 – 生产阶段
严重性(Severity )

可能性 (Likelihood)

1. 非常严重:多人死 亡,赔偿或补救措施 耗费2000万到1亿美 元,或环境影响超过 10年才能恢复

2. 严重:1人死亡, 赔偿或补救措施耗 费1000-2000万美 元,或环境影响需 要5-10年才能恢 复

3.中等:数人重伤, 赔偿或补救措施 耗费100-1000 万美元,或环境 影响需要1-5年 恢复

4.较小:重伤,赔 偿或补救措施耗 费2-100万美元, 或环境影响在短 期内能够恢复

5. 轻微:轻伤, 赔偿或补救措施 耗费2万美元

1. 太多:每年超过一 起事故 2. 中等:每10年发生 1至10起事故 3. 少量:每100年发 生1至10起事故 4. 可能:每1000年发 生1至10起事故 5. 基 本 不 可 能 : 每 10,000 年 发 生 1 至10 起事故 6. 不 太 可 能 : 每 100,000年发生1至10 起事故 7. 不 可 能 : 每 1,000,000年发生1至 10起事故

报告编制
? HAZOP分析记录表

建议措施的提出
? 原因到原因分析法 ? HAZOP原因分析表

偏差

原因

后果

保护措施

偏差1 原因1

后果1 后果2
后果1 后果2

原因2 原因3

保护措施1 保护措施2 保护措施3 保护措施1


建议措 施 不需要

措施1 措施2

建议措施的提出
? 偏差到偏差分析法

? HAZOP偏差分析表

偏差

原因

后果 后果1 后果2

安全措施 安全保护 1 安全保护 2 安全保护 3

建议措 施 措施1 措施2

偏差1 原因1 原因2 原因3

报告编制
项目 A B C 内容 标题或封面(公司名称,名称,报告编号,修订,保密 声明) 目录 HAZOP过程描述

D
E

HAZOP小组成员
会议地点、日期和持续时间

F
G H

装置/流程描述(容器仪表和控制,安全仪表系统,正常 的操作参数和使用的设计规范)
节点列表和描述 HAZOP分析工作表(日期、节点描述、图编号、参数、 过程目的、引导词、偏差、原因、后果、保护措施、建 议措施等) 行动方案的落实 其他参考资料

I J

HAZOP分析示例
? 氨与磷酸混合反应生成磷酸氢二铵

(DAP)HAZOP分析
节点2 节点3

磷酸贮槽

B

液氨贮槽

节点1

DAP反应器

(DAP)贮槽 DAP工艺流程简图

常见节点类型HAZOP分析表
? 通过查找资料,将我公司涉及到的一些塔类、

压缩机、热交换器、泵、槽/罐/容器、公用工 程等常见设备HAZOP分析的偏差、原因、后 果和安全措施进行了汇总。

HAZOP分析案例

?谢谢大家!

祝大家安全每一天!


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