2025年, 第35卷, 第5期　刊出日期：2025-05-15

  

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综述
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  烧结烟气脱硫脱硝技术现状及展望

  毛瑞, 张涛, 邵久刚

  中国冶金. 2025, 35(5): 1-9.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20240773

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  烧结工序是高炉炼铁工艺中的一个重要环节，同时也伴随着大量污染物的产生。在超低排放背景下，钢铁企业亟须对脱硫脱硝工艺进行升级改造，以应对现有脱硫脱硝工艺在实际应用中存在的问题。结合目前钢铁企业烧结工艺烟气脱硫脱硝的总体情况，介绍了国内烧结烟气治理领域应用的主流脱硫脱硝工艺技术，并对各种组合的技术路线根据不同烟气特性及应用场景进行对比分析，同时对目前钢铁企业应用较为广泛的烧结烟气中二氧化硫和氮氧化物的脱除技术进行了展望。按照烟气特性选择技术成熟的脱硫脱硝工艺将成为钢铁行业完成超低排放改造的主要路径，半干法脱硫技术需积极研发脱硫灰的无害化和资源化技术，同时将自动化、智能化技术应用其中，以应对工况变化条件下的脱硫效率不稳定的问题；SCR脱硝方面的研究重点是低温SCR技术，尤其是开发具有抗水抗硫中毒能力的低温催化剂；活性焦同时脱硫脱硝工艺应在预防结晶堵塞、系统腐蚀以及标准化操作方面进行深入研究。
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  铁水预脱磷技术及其自动化模型研究进展

  冯梦龙, 林路, 史亚彤, 胡砚斌, 何赛, 黄芳

  中国冶金. 2025, 35(5): 10-21.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20240782

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  铁水预处理脱磷工艺是提高钢材产品质量、扩大冶炼品种的重要措施。国内外相继发展了不同的工艺方法，归纳分析形成生产力的铁水预处理脱磷工艺特点及关键技术，可为解决目前工艺模式技术细节难题及开发新的工艺提供参考。概述了铁水预处理脱磷工艺及其自动控制技术的国内外发展状况，对国内外铁水预处理常用脱磷工艺的工艺特点进行了梳理和分析，着重总结了上述技术的应用情况和优缺点，铁水包脱磷更适配于不锈钢生产产线，脱磷转炉仍存在着技术细节攻关；阐述了铁水预处理脱磷过程实现自动控制的研究进展及发展趋势，合理利用工业数据建立工艺控制模型将是重要方向。展望了铁水预处理脱磷工艺及其自动化发展途径及前景，可为后续铁水预处理脱磷过程实现自动化精准控制、工艺流程智能化提供参考。
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  中国电炉钢生产力布局现状分析与展望

  李新宇, 林严, 苏步新

  中国冶金. 2025, 35(5): 22-32,74.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20240759

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  “双碳”时代背景下，电炉短流程炼钢工艺被视为一种有效的降碳技术路线，全球范围内已开始进一步扩大电炉炼钢产能。对全球电炉钢生产力布局进行研究发现，根据主要国家电炉钢产量高低，可划分为5个梯队；生产力布局受到贸易流通、能源条件、经济发展、技术创新、环保政策和市场需求6个因素影响。对中国现有210余家具有电炉装备的企业进行分析发现，接近200家企业布局在“胡焕庸线”东侧，生产力布局主要呈现资源供给、能源依托、绿色导向和集团模式4个特点，存在同一区域内短流程企业与长流程企业相比成本竞争力弱、区域内企业产品同质化严重、绿色环保优势不足等问题。基于中国电炉钢生产力布局现状，提出对现有生产力布局的4个优化方向，给出未来生产力布局的2个发展趋势，从区位、产能和时间对电炉钢生产力布局进行了展望，需做好存量和增量电炉钢的管理，充分发挥电炉钢在钢铁行业绿色低碳转型发展过程中的关键作用。建议适度发展电炉短流程炼钢时，不能孤立地做决策，需综合判断不同时期发展电炉钢生产力布局的策略。
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  国内贝氏体耐磨钢热处理工艺及微观组织研究现状

  田智文, 孙东云, 杨志南, 冯晓勇, 张福成

  中国冶金. 2025, 35(5): 33-44.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20240743

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  中国工业的快速发展对铁路轨道高速重载、机械轴承稳定安全、矿山开采高效环保，都提出了更高的要求。同时，也导致相应领域材料在磨损失效方面的消耗量迅速增加，造成了巨大的经济损失。贝氏体耐磨钢作为一种重要的工程材料，可通过添加低成本合金元素配合简单的热处理工艺获得优异的强韧性和耐磨性，在矿山、铁路、机械等领域有着广泛的应用前景。从成分设计、热处理工艺、微观组织对耐磨性的影响等方面综述了国内贝氏体耐磨钢的研究成果，以期通过分析总结各方面的研究现状，为贝氏体耐磨钢的设计、制备和应用提供参考。最后结合现阶段研究成果，探讨了贝氏体耐磨钢的发展趋势和未来需要关注的研究方向。
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  析出强化铝合金氢脆行为研究进展

  张力文, 边天军, 龚小涛

  中国冶金. 2025, 35(5): 45-54.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20240793

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  氢脆是材料科学与工程中的一种复杂现象，会导致高强度时效强化铝合金的力学性能下降，严重影响铝合金产品的服役寿命。首先介绍了氢进入材料的形式，包括制造过程引入的吸氢、氢气暴露、腐蚀引起的吸氢以及人工充氢；其次综述了氢与微观组织的相互作用，重点关注不同时效状态合金内部析出相、位错和晶界状态对氢脆的影响；最后探讨了氢脆的相关机理，包括氢增强脱粘机制、氢增强局部塑性机制、吸附诱导位错发射机制以及混合机制，并对未来该领域研究工作进行了展望，以期为抗氢脆铝合金以及储氢铝合金设计提供理论参考。
冶金英才特约
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  直接还原铁生产用铁矿石及还原气的分析与思考

  青格勒, 王桂林, 许佳, 王凯, 王伟, 李劲松, 宋晓然

  中国冶金. 2025, 35(5): 55-64.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20250092

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  直接还原铁(DRI)是实现深度脱碳的重要工艺产品，可用于电炉炼钢、转炉或者电熔炉。直接还原铁的化学成分及质量和所用燃料还原剂对下道工序的应用和碳减排具有重要影响。概述了直接还原铁的生产现状，剖析了直接还原铁的应用及对直接还原铁的质量需求、直接还原用还原气现状及发展，分析和思考了直接还原铁生产用铁矿石的处理和应用及直接还原用还原气的准备。电炉和转炉冶炼需要高品位、低脉石和高金属化率的直接还原铁，电熔炉则可以应用相对低品位和高脉石含量的直接还原铁。目前电炉工艺产能大，技术成熟，电熔炉工艺在研发阶段。另外从碳减排角度考虑，低品位、高脉石直接还原铁无论对电炉工艺还是熔炼炉工艺的电耗和碳排放影响都很大，因此，用于直接还原铁生产的铁矿石尽可能在源头采选阶段减少脉石含量、提高品位，以生产高品质直接还原铁。传统的直接还原铁生产主要采用天然气作为能源和还原剂，而天然气属于化石燃料，且中国天然气资源紧缺价格，因此，应用焦炉煤气或CO₂转化后的CO+H₂混合还原气体，既可以保证铁矿石的还原速率，又可以在提高直接还原铁C含量的同时降低碳排放。
专题研究
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  面向综合炉料性能与高炉技术指标的炉料方案决策优化

  马方清, 张非, 孔亚东, 管振列, 张建良, 刘征建, 王耀祖

  中国冶金. 2025, 35(5): 65-74.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20240750

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  合理的高炉炉料结构是高炉优质冶炼的基础性因素，其对于保证高炉顺行、提高冶炼效率、降低能耗和减少成本具有十分重要的意义。针对中天钢铁高炉入炉炉料条件，开展了综合炉料软化熔滴性能试验，同时搭建了基于能质平衡的高炉综合技术指标计算模型，采用熵权法计算每组炉料方案的评价指标权重，进而得到方案综合评价值并排序获得最优方案。研究结果表明，综合A-1方案(烧结矿、宝钢球团矿、南通球团矿、PB块矿质量比为76∶5∶6∶13)综合评价值最高，与基准方案相比，铁水成本降低6.97元/t，铁水碳排放降低6.36 kg/t，批铁总量提高0.29 t；同时，软化开始温度为1 245℃，滴落温度为1 462℃，熔滴特性值为1 121.46 kPa·℃，软化熔滴性能较佳。综上，所搭建的面向综合炉料性能与高炉技术指标的炉料方案决策方法，能够为钢铁企业高炉冶炼过程炉料结构的优化起到一定的指导作用。
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  基于组合式电磁搅拌的42CrMo大圆坯均质性优化

  王波波, 张华, 谭雷红, 王家辉, 王健豪, 方庆

  中国冶金. 2025, 35(5): 75-83.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20240794

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  组合式电磁搅拌技术是提升连铸坯均质性的关键手段之一。为解决φ600 mm 42CrMo大圆坯的低倍白亮带和碳偏析波动大的问题，开展了基于组合式电磁搅拌的大圆坯均质性优化研究。在现有连铸工艺条件下，试验了多种组合电磁搅拌工艺参数，通过对比试验结果，深入分析了M-EMS、S-EMS、F-EMS 3段电磁搅拌协同作用对42CrMo低倍组织与碳偏析的影响。结果显示，M-EMS在较低的搅拌强度下可解决大圆坯皮下负偏析问题，S-EMS能显著改善CET (柱状晶铸坯组织向等轴晶转变)区的正偏析现象，F-EMS交替搅拌模式可成功消除等轴晶区域的电磁搅拌痕迹。M-EMS和S-EMS均有助于提高大圆坯等轴晶率，且等轴晶率随着电磁搅拌电流增大而上升。φ600 mm 42CrMo大圆坯最优组合电磁搅拌参数为150 A、1.5 Hz (M-EMS)，70 A、6 Hz (S-EMS)，950 A、6 Hz (50 s-3 s-50 s)(F-EMS)。综合而言，合理的组合式电磁搅拌可有效提升42CrMo大圆坯均质性，显著改善低倍组织和碳偏析状况。研究结果为大规格圆坯合理选择电磁搅拌参数提供了实践参考。
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  连铸中间包单双两用结构优化物理和数学模拟

  余晋水, 王迎春, 江中块, 彭世恒, 周小宾

  中国冶金. 2025, 35(5): 84-95.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20240754

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  某厂对现有双流连铸机进行升级改造，要求中间包具有单、双流浇注两用功能并保证等离子加热的正常使用，以实现单流高拉速浇注。通过物理模型，设计不同湍流控制器和控流装置并研究其对中间包流场的影响，进而对钢液的流动进行优化。研究结果表明，双流中间包的湍流控制器不适于进行单流浇注。当采用新的湍流控制器和适当的单流改造墙后，流场各项指标显著优化，钢液平均停留时间由383.7 s增加至436.5 s，提高13.8%；响应时间由36 s延长至54 s，延长50.0%；峰值时间增加130.1%；峰值无量纲浓度降低44.6%。中间包单流浇注的工业试验结果显示，单流浇注过程中，中间包堵流侧与浇注侧的温差由原方案的16℃下降至6.5℃；中间包余钢9.35 t，与原方案余钢15 t相比下降5.65 t。新的控流装置组合改善了钢液的流动特性，有利于质热交换、成分均匀化和夹杂物的上浮去除。这一过程不仅提升了浇注质量，还为提高钢铁生产过程中的材料性能和最终产品质量提供了技术支撑，同时对今后改造中间包使其具备灵活应对生产需求的功能以及等离子加热的应用有重要的参考意义。
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  涟钢1580mm热连轧线国产化探索与实践

  王学强, 陈振民, 严立新, 汪净, 李辉, 沈昊, 周志宇, 王孝朋

  中国冶金. 2025, 35(5): 96-105,129.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20240784

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  为了进一步突破国外品牌在常规热连轧自动化数学模型和主传动变频领域长期的技术封锁，从生产工艺、设备特点、智能化以及质量指标等方面介绍了涟钢1 580 mm热连轧线。该生产线从选址到后期建设均由中国自行设计和建造，过程自动化数学模型、基础自动化数学模型、中压传动系统及主电机均由中国自主研发，控制模型准确可靠，传动系统高效稳定，达到国际一流、国内先进水平，是中国首条全国产1 580 mm热连轧线。该生产线以先进钢铁材料为导向，生产的硅钢质量指标优异，为打造国家先进制造业高地提供坚实的材料保障。
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  Ce对AH36钢海洋环境中腐蚀行为的影响

  李想, 刘香军, 杨昌桥, 任慧平, 刘玉宝

  中国冶金. 2025, 35(5): 106-118.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20240777

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  海洋环境下，船板钢易发生腐蚀，严重危害材料的服役安全。为了研究稀土Ce对AH36船板钢在海洋环境中耐腐蚀性能的影响，采用SEM、XRD、EPMA及电化学测试等手段分析了Ce对AH36钢中夹杂物的影响及其在模拟海洋环境下的腐蚀行为。研究结果显示，添加Ce后，钢中的Al₂O₃、MnS、TiN夹杂物转变为椭球形的Ce-O、Ce-Ti-N-O-S夹杂物，钢中夹杂物的尺寸由2.5~6.0 μm减小至1~2 μm；当Ce的质量分数为0.009％、0.034％时，试验钢中夹杂物的数量密度从49 mm^-2分别提高至54 mm^-2和72 mm^-2，尺寸小于5 μm的夹杂物所占比例从67％分别提高至82％和76％。质量分数为3.5％NaCl溶液浸泡试验结果表明，Ce可以提高α-FeOOH和Fe₃O₄在腐蚀产物中的占比；Ce的质量分数为0.009％和0.034％时，腐蚀产物中α-FeOOH和Fe₃O₄的质量分数之和与γ-FeOOH的质量分数之比(α^*/γ^*)较未添加Ce时的1.09分别增大至2.27和1.64；浸泡21 d时，Ce的质量分数为0.009％和0.034％，试验钢的腐蚀电流密度由未添加Ce时的2.652 A/cm²分别减小至2.127、2.209 A/cm²；Ce的质量分数为0.009％时AH36钢的耐蚀性较好。
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  镍基高温合金与TiN的界面润湿行为

  桂凯璇, 谷雨, 杨树峰, 李康雪

  中国冶金. 2025, 35(5): 119-129.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20240792

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  TiN作为高温合金中常见的非金属夹杂物，会对合金的疲劳寿命及力学性能产生不利影响。为了研究镍基高温合金与TiN之间润湿行为，实现镍基高温合金中TiN夹杂物的有效控制，采用座滴法高温润湿试验获得GH4169、GH4738、GH4720Li镍基高温合金与TiN基底间的表观接触角，通过SEM-EDS表征润湿界面处微观形貌特征及元素分布，并结合热力学计算对界面润湿过程进行分析。在1 450℃下，GH4169、GH4738、GH4720Li合金与TiN基底的最终接触角分别为67.75°、51.39°、106.13°，界面处均无明显反应物生成。合金液滴在毛细管力的作用下沿基底的微孔隙不断渗透进入内部，基底的平均渗透层深度分别为13.8、15.9、10.7 μm，与体系润湿性顺序一致。在表面能和密度差的影响下，合金内TiN上浮至表面形成TiN颗粒层，增加了合金液滴黏度，阻碍了合金在TiN基底上的润湿铺展，最终使GH4720Li与TiN基底表观接触角大于90°。
节能环保
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  二次铝灰、煤渣、赤泥三相焙烧处置危废副产氧化铝粉

  徐兴卫, 马宏彪, 程涌, 徐顺涛

  中国冶金. 2025, 35(5): 130-137,149.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20250006

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  随着铝冶炼、煤炭利用及矿山开采等工业活动的增加，铝灰、煤渣和赤泥等固体废物的产生量逐年攀升，严重影响了生态环境和资源的可持续利用。本研究致力于探索并评价二次铝灰、煤渣和赤泥3种工业废渣在高温焙烧过程中的协同处理效果，旨在实现废弃物资源化、无害化并副产有价值的氧化铝粉。采用高温焙烧方法，考察不同焙烧温度、保温时间、液固比因素对氧化铝粉浸出率的影响，并通过正交试验优化三相焙烧条件。结果表明，在焙烧温度、保温时间、液固比分别为1 100℃、40 min、11∶1的条件下，3种固废能够有效互相促进氧化铝的生成，且焙烧后的产物中氧化铝的回收率可达89.88%；温度过低有害物质难以挥发，过高会导致熟料出现液相，影响氧化铝回收率。在最佳工艺条件下，每消耗1 g二次铝灰、1 g煤渣、2 g赤泥，可回收89.88%的氧化铝粉。在整个工艺流程中，有害物质挥发进入废气，而浸出渣中形成了MgO、SiO₂、CaSiO₃等硅酸盐相物质，这一过程实现了将危废转变为一般固废，从而达到了以废治废的目的，为固废的资源化、减量化奠定了基础。
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  废轮胎热解炭特性及还原氧化铁能力

  叶程康, 范春龙, 赵贺喜, 徐湘阳, 丁龙, 钱立新, 彭程, 龙红明

  中国冶金. 2025, 35(5): 138-149.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20240756

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  在“双碳”目标的背景下，利用冶金流程资源化处理城市固废展现出广阔的应用前景。废轮胎作为典型的城市固废，含有橡胶及有价金属元素，需要进行妥善处理避免对环境产生负面影响。以废轮胎为原料，在不同温度下热解制备热解炭，分析了热解温度对热解炭产率和成分的影响，研究了热解炭的理化特性，评估了其替代转底炉用还原剂的应用潜力。结果表明，废轮胎制备热解炭的最佳温度为450℃，热解炭的固定碳质量分数达86.89%，挥发分质量分数为5.13%，灰分质量分数仅为6.63%；热解炭灰分中以ZnO为主，SiO₂和Al₂O₃质量分数远低于焦粉，碱金属质量分数低；热解炭的比表面积和孔隙结构显著优于焦粉，微观形貌复杂，表面含有丰富的官能团，综合燃烧性能更佳，在高温下具备较高的氧化还原活性。热解炭在407℃时开始还原氧化铁，开始还原温度低于焦粉，在还原过程中能够产生较多的氢气促进还原反应的进行，还原效果显著高于焦粉，使用热解炭和焦粉与铁锌尘泥制备含碳球团，热解炭还原球团的金属化率和除锌率更高。因此，热解炭具备替代焦粉作为转底炉低碳还原剂的潜力，能够减少化石燃料使用及碳排放，实现钢铁工业减碳与城市固废资源化的有效协同利用。
智能化技术
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  基于VMD-TCN-GRU组合模型的高炉透气性指数预测

  罗世华, 董力豪, 王栋, 刘俊

  中国冶金. 2025, 35(5): 150-160.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20240760

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  高炉透气性指数能够反映高炉气体流通性，是判断炉况的重要依据。实现透气性指数的提前预测，可以为高炉操作人员的生产决策提供必要支持。基于某钢铁厂智慧中心采集的高炉实时生产数据，经过数据预处理，结合专家经验和LightGBM算法初步确定透气性指数预测的关键参数，再根据相关系数法筛除冗余参数并分析参数间时滞性关系；然后针对波动较大的透气性指数时间序列，采用变分模态分解(VMD)分解为噪声更小的模态分量；之后利用时域卷积神经网络(TCN)提取时序数据的重要特征，将其输入门控循环单元(GRU)神经网络进一步捕捉高炉参数之间的长期依赖关系，成功实现提前1 h对高炉透气性指数精准预测。仿真结果显示，构建的VMD-TCN-GRU预测模型在各项评价指标的表现均显著优于XGBoost、GRU等单一模型，该组合模型在±0.5误差范围内的预测命中率为97.83%，拟合优度高达0.968，表明该模型在应对高炉透气性指数复杂波动和多时滞关联上具备更强的鲁棒性，有助于高炉操作人员根据预测结果及时采取调控措施，保证高炉稳定顺行。
冶金科技英才
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  青格勒吉日格乐

  中国冶金. 2025, 35(5): 161-161.

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  张帅

  中国冶金. 2025, 35(5): 162-162.

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冶金科学技术奖
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  冶金复杂固废质能循环利用关键技术研发与应用

  中国冶金. 2025, 35(5): 163-163.

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  转炉烟气宽温域(800 ℃到200 ℃)干式余热回收技术的开发与应用

  中国冶金. 2025, 35(5): 164-164.

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