發布時間：2021-12-18所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要: 根據我國宏觀經濟形勢和現行的產業政策及業內外相關技術、市
摘 要: 根據我國宏觀經濟形勢和現行的產業政策及業內外相關技術、市場、產品的發展趨勢，在總結回顧工業鍋爐行業“十二五”發展的同時，提出了“十三五”期間工業鍋爐行業在結構調整轉型升級、產品技術發展等方面的措施和建議。
關鍵詞: 工業鍋爐; “十二五”; 回顧; “十三五”; 展望; 發展建議
0 前言
工業鍋爐是重要的熱能動力設備，廣泛應用于工廠動力、建筑采暖、人民生活等各個領域。改革開放以來，特別是進入新世紀后，我國工業鍋爐制造業隨著國民經濟的蓬勃發展取得了長足的進步，到 2014 年底，全國持有各級別鍋爐制造許可證的企業有 1 392 家，工業鍋爐年產量超過 50 萬蒸噸/時，我國已成為當今世界上工業鍋爐生產和使用最多的國家。
“十二五”期間，我國工業鍋爐企業在面臨的宏觀經濟下行壓力較大、節能減排力度空前提升、結構調整陣痛顯現的形勢下，主動適應市場和經濟形勢發展，不斷調整產品結構、加大新產品的科研投入力度和開發速度、轉變經營方式，大型燃煤鍋爐、燃氣鍋爐、生物質鍋爐、煤粉工業鍋爐、余熱鍋爐發展提速，工業鍋爐產量、銷售量、新產品產值、利潤都保持穩中有升，產品技術、標準、質量、制造工藝等也已取得新的進步。盡管如此，工業鍋爐年產量增幅、研究試驗和新產品科研投入在波動中有下降趨勢，工業鍋爐基礎技術的研究力度還不夠，工業鍋爐的技術水平也沒有本質的提升。
“十三五”期間，我國將面臨工業轉型升級( 從 “中國制造”走向“中國智造”) 、城鎮化轉型升級 ( 從規模城鎮化走向人口城鎮化) 、消費結構轉型升級( 從物質型消費走向服務型消費) 三大趨勢，在結構升級的基礎上形成 7% 左右的經濟增長新常態，實現全面建成小康社會的總目標。工業鍋爐行業如何努力在節能減排硬指標的約束下，通過兩化融合、轉型升級，努力使我國工業鍋爐行業由制造大國向制造強國邁進，對整個行業來說既是挑戰也是機遇。
1 工業鍋爐行業“十二五”回顧
1. 1 行業規模與企業資質情況
到 2014 年 底，全國有鍋爐制造許可證企業1 392家，其 中 C 級及以上鍋爐制造許可證企業 1 188家。與 2011 年底相比首次出現生產企業總數下降的跡象，但 A 級、B 級企業數顯著上升。華東地區的鍋爐制造企業占全國總數的 40% 強，華北、東北和華中南地區分別約占 20% 、20% 、15% 。
2010 年共有 68 家企業( 包括哈鍋、東鍋、上鍋、武鍋、北京巴威) 取得 ASME “S”或“U”鋼印，其中 64 家具有鍋爐鋼印( 63 家“S”+ 1 家“H1”) ; 截至 2014 年底，鍋爐行業共有 108 家企業( 包括哈鍋、東鍋、上鍋、武鍋、北京巴威) 取得 ASME “S”或“U”、 “H1”等鋼印，其中 102 家具有鍋爐鋼印( 101 家“S” + 1 家“H1”) ; 四年間新增取證企業 44 家，而取證企業最多的省份為江蘇，43 家; 其次為山東、浙江。
1. 2 歷年產量與主要產品生產情況
“十二 五”期 間，工業鍋爐年產量逐年增長， 2010 年全國工業鍋爐產量為 33. 63 萬蒸噸/時，增長率為 15. 1% ; 2011 年全國工業鍋爐產量為 41. 33 萬蒸噸/時，增長率為 22. 89% ; 2012 年全國工業鍋爐產量為 43. 93 萬蒸噸/時，增長率為 6. 3% ; 2013 年全國工業鍋爐產量為 51. 27 萬蒸噸/時，增長率為 16. 7% ; 2014 年全國工業鍋爐產量為 55. 81 萬蒸噸/時，增長率為 8. 9% 。但從圖 1 可以看到，2012 年始增長趨緩。
據中國電器工業協會工業鍋爐分會的統計， 2010 ～ 2014 年連續五年上報資料的 35 家企業主要經濟指標變化趨勢如圖 2，從中可以看出，2012 年起行業的主要經濟指標開始下降，2014 年較 2013 年產量( 蒸噸/時數) 降幅達 17. 1% 、產值降幅達 6% 。
從地區來看: ( 1) 我國工業鍋爐的生產仍以華東、華南及中西南地區為主，但華東地區增長更為強勁，與“十一五”時期相比，華北地區在全行業中的比重下降，西南地區在全行業的比重有所增加; ( 2) 江蘇、山東、河南、四川仍保持鍋爐制造大省的地位，但山東、四川等省份的工業鍋爐產量在 2013 年、 2014 年 大 幅 下 滑，江 蘇、遼 寧 等 省 份 在 2013 年、 2014 年出現了成倍的增長; ( 3) 在
“十二五”期間，山西、遼寧、安徽、廣西等省份保持持續增長，浙江、湖南等省份則出現了持續的下滑。 “十二五”期間，隨著我國節能減排、可再生能源利用、“煤改氣”等政策的推行，工業鍋爐的產品結構、燃燒方式也發生了不同程度的變化，燃油氣鍋爐、生物質鍋爐、余熱鍋爐等得到了較快發展。燃煤鍋爐的產量呈下降趨勢，燃油氣鍋爐、燃生物質鍋爐呈上升趨勢; 鏈條爐排鍋爐穩中有降，流化床鍋爐逐年下降; 壓力 1. 25 MPa 及以下鍋爐產量呈上升趨勢，1. 25 MPa 以上鍋爐穩中趨降; 水管鍋爐總體趨降，鍋殼鍋爐總體趨升; 1 t /h 和小于 1 t /h 的工業鍋爐繼續減少，1 t /h 以上至 10 t /h 容量鍋爐穩中趨升 ( 按臺數) ，10 t /h 以上至 35 t /h 容量鍋爐穩中趨降，35 t /h 以上大容量工業鍋爐持續上升( 容量合計上升至少 10 個百分點) ; 鋼鐵、建材行業用余熱鍋爐有逐年減少的趨勢。
1. 3 產品、技術發展情況
1. 3. 1 燃煤工業鍋爐
( 1) 燃煤層燃鍋爐
我國燃煤鏈條爐排鍋爐通過采用膜式壁、螺紋管、H 型翅片管、螺旋翅片管、分層給煤、等壓風室、優化拱形以及二次風和飛灰回燃等技術使煤質適應性更廣，總體技術水平已達到國際先進水平。目前大中型鏈條爐排鍋爐在燃燒原煤的條件下，鍋爐熱效率已達 80% ～ 85% ，最大容量已達 200 t /h。主流燃煤工業鍋爐( 燃用Ⅱ、Ⅲ類煙煤) 的設計效率( 因燃料國情差別) 一般在 75% ～ 85% 之間。由于實際使用與設計煤種有一定的偏差以及司爐人員操作水平等原因，運行效率比設計效率低 5 個百分點以上。
( 2) 煤粉工業鍋爐和水煤漿鍋爐
我國煤粉工業鍋爐技術產品的研究始于 20 世紀。煤炭科學研究總院借助“十一五”科技部支撐計劃項目，完成了 4 ～ 35 t /h 煤粉工業鍋爐工藝系統的開發工作，建成 20 t /h 及以下示范系統 20 余套，系統平均熱效率 90. 2%。“十二五”以來，開發了 30 ～ 100 t /h 蒸汽鍋爐、29 ～ 70 MW 熱水鍋爐和250 ～ 1 500 萬 kcal /h 有機熱載體鍋爐共三個系列 16 個產品，其中 80 t /h 及以下容量產品已全面進入市場，在 11 個省、市共計建成系統上百套。山西藍天集團已具備一定規模，也獲得了較多專利技術，但核心技術主要來自電站煤粉鍋爐; 上海題橋自行研發的煤粉工業鍋爐固液態排渣雙旋流煤粉燃燒器已經成熟、定型，并先后申請了 8 項發明專利，5 項實用新型專利; 福建永恒能源公司也申請了多項煤粉工業鍋爐專利技術，并研發成功了底吹式煤粉工業鍋爐。煤粉工業鍋爐系統以其燃燒高效率、低能耗、低排放的顯著特點，目前應用已達 500 臺套，約 1 萬蒸噸/時。水煤漿鍋爐制造企業由原來 5 ～ 6 家發展到現在的 10 ～ 15 家。水煤漿鍋爐逐步向大容量方向發展，產品涵蓋蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、有機熱載體鍋爐。
( 3) 循環流化床鍋爐
我國循環流化床鍋爐發展研究與世界幾乎同步，并在不斷創新和充分發展，其中 130 t /h 及以下容量的循環流化床燃燒技術已相當成熟，燃用劣質燃料時鍋爐熱效率就可達 85% 。但①現有的《工業鍋爐設計計算方法》不能用于循環流化床爐膛的傳熱計算; ②爐膛下部讓管部分仍然存在嚴重磨損問題，每年都要噴涂，運行成本增加; ③循環流化床鍋爐成套技術在很多方面和國外相比，還存在一定的技術差距。
1. 3. 2 燃油燃氣工業鍋爐
我國臥式鍋爐主要以三回程為主，部分冷凝的臥式鍋爐采用二回程加節能器和冷凝器，結構設計已經很成熟，制造水平已不亞于國外企業。水管鍋爐設計已經達到較高水平，主要有雙鍋筒“D”型、 “O”型，三鍋筒“A”型，單鍋筒“π”型、強制循環“π” 型管架結構等均有成熟設計，目前國內市場引進芬蘭諾威特為水管爐膛和煙管對流組合式爐型、頂置燃燒器; 法國阿爾斯通為前置爐膛加旗式管對流的模塊組裝爐型。但是，國內生產燃油燃氣鍋爐企業眾多，技術研發力量不均衡，多數基于模仿，產品性能相差較大; 僅少數制造廠家具備廠內測試的能力; 產品與歐洲產品相比，制造細節、表觀質量上還存在很大差距; 國內冷凝式鍋爐技術、低氮排放等技術還需進一步研究和提高，特別是冷凝鍋爐的傳熱機理、低氮燃燒、強化傳熱、防腐耐蝕及使用材料方面; 相關技術標準和規范還需完善和提高，如熱力計算與煙風阻力計算、性能試驗與評價等方面。
從結構和容量上講，整裝鍋殼式鍋爐已突破單臺容量 20 t /h( 14 MW) 的局限，單爐膽結構的 25 t /h( 17. 5 MW) 鍋爐已投放市場，雙爐膽結構鍋爐單臺最大容量已設計到 55 t /h 的容量。采用整裝雙鍋筒水管鍋爐 60 t /h，實現了 65 t /h( 46 MW) 、75 t /h( 58 MW) 模塊組裝出廠技術的突破; 從節能技術上來講，燃氣鍋爐通過增加尾部節能器和冷凝器逐步降低排煙溫度，并向部分冷凝方向發展，有的已實現全冷凝、常溫排煙; 從減排技術上來講，燃氣鍋爐利用低氮燃燒技術與鍋爐本體進行匹配應用，NOx 排放達到≤100 mg /m3 ; NOx 排放≤60 mg /m3 或 30 mg /m3 的產品已有應用示范。
1. 3. 3 生物質鍋爐
我國的生物質燃燒技術和研究相對于德國、瑞典、丹麥、日本等國還處于起步階段，需要對生物質等的預處理、燃燒機理、鍋爐設計、防腐、減排等系列關鍵技術進行研究并取得突破，才能減少對煤炭、石油的依賴，推動相關產品的發展。國家對生物質鍋爐發展的政策不明朗，各地對生物質鍋爐污染物排放要求也不同，造成生物質鍋爐的發展速度存在差異。目前鍋爐燃燒方式大多采用鏈條爐排、往復爐排或者采用循環流化床方式進行燃燒，鍋爐系統設計理念、技術還不夠先進，還需不斷研發鍋爐產品先進技術特別是燃燒技術，優化產品的設計性能; 環保排放指標還需嚴格控制及不斷提高。
“十二五”期間，我國以生物質為燃料的鏈條爐排鍋爐、往復爐排鍋爐、循環流化床( CFB) 鍋爐的發展處于快速發展階段，完成了生物質燃料的鏈條爐排鍋爐、往復爐排鍋爐、流化床流化特性的研究; 具有自主技術的生物質流化床鍋爐已發展到 220 t /h， 75 t /h 純燒秸桿流化床鍋爐被評為“國家重點新產品”; 以合同能源管理為商業模式的生物質成型燃料鍋爐的研制和推廣得到較快發展。
1. 3. 4 余熱鍋爐
隨著建材行業節能技改工程的實施，我國余熱鍋爐系列化產品得到研發并推廣應用。完成了最大等級 10 000 t /d 水泥生產線和 800 t /d 玻璃生產線純低溫余熱發電鍋爐系列產品的研發，并提出了主蒸汽參數為 2. 29 MPa /370 ℃、冷卻機采用雙取風方式、汽輪機采用補汽式汽輪機組的第二代純低溫余熱發電技術; 余熱鍋爐品種在鋼鐵、冶煉等領域不斷擴大而逐漸增多，如第四代干熄焦余熱鍋爐、QC38 / 650—10. 5—2. 45 型水冷燃盡沉降室臥式氧化鋅余熱鍋爐，燒結環冷余熱利用技術、碳素窯余熱發電技術、硅冶煉余熱發電技術等; 在現有余熱鍋爐產品的基礎上，向高溫、高壓和高余熱回收利用率( 深度利用，中、低溫余熱鍋爐) 的方向發展。如 NG—400 / 13. 7—Q 型高溫超高壓帶再熱系統全燃高爐煤氣鍋爐，高溫、高壓自然循環干熄焦余熱鍋爐等。
1. 3. 5 燃燒設備
我國燃燒器技術發展僅有十五年左右時間，盡管從仿制國外產品開始但起點較高，“十二五”期間更是進入了發展上升期，目前已基本擺脫了完全仿制的模式。常規燃料( 液化氣、天然氣和礦物燃油) 機械比例調節燃燒器已由具有節能先進性電子空燃比例調節燃燒器取代; 非常規燃燒器逐步形成了具有自主知識產權的產品，除引入了電子空燃比例調節功能外，在燃料類型上也有了很大發展，出現了焦爐煤氣、煤層氣、沼氣、發生爐煤氣、高爐煤氣和具有可燃成分的化工廢氣等特種燃燒器。然而不可否認，國內的燃燒器與國外品牌存在一定的實力差距，主要體現在: ①一體機常規燃料燃燒器產品質量穩定; 大功率分體燃燒器產品技術性能與國外產品有一定的差距; ②在低氮燃燒與低氮排放方面，國內企業才剛開始涉及; ③油氣燃燒器研發能力和手段方面缺乏; ④燃燒器產品生產批量小，營銷力度和手段弱。
對于層狀燃燒設備，在大容量鍋爐爐排、燃生物質爐排、燃垃圾爐排方面取得進展，已開發并投用 200 t /h 鏈條爐排，形成了生物質、垃圾鍋爐爐排( 鏈條爐排、往復爐排和振動爐排) 的初步設計能力。
1. 3. 6 控制技術與設備
目前，我國工業鍋爐控制的自動化程度大幅提高，簡易型和儀表手動型鍋爐控制設備的占比逐漸減少，運用以微處理器為核心的專用控制器、PLC 或 DCS 作為核心部件的控制功能比較完善的集中控制型設備占比大幅提高。鍋爐系統節能運行控制技術得到較大發展，目前已得到普遍應用的鍋爐系統節能運行控制技術有氣候補償節能運行技術、按需供熱節能運行技術、鍋爐燃燒運行節能技術等。變頻節能控制技術也得到廣泛應用。多臺鍋爐群控、網絡技術開始在部分鍋爐上得到應用，目前鍋爐控制裝置已能夠自動地協調多臺鍋爐的運行，以提高整個熱能系統的運行效率為目標，實現全自動群控功能; 越來越多的鍋爐控制裝置應用了現場總線技術，具有計算機通訊接口，能夠實現鍋爐各控制節點的實時信息共享。人機界面的友好性大大提升: 從過去令人眼花繚亂的指針式、數字式表盤、指示燈、開關、按鈕，進化為彩色液晶圖形顯示和觸摸屏或鍵盤操作的現代人機交互界面，人機界面的友好性大大提升。
與國外相比，我國主要存在以下差距: ①燃燒控制技術特別是燃煤鍋爐的燃燒控制技術發展緩慢; ②用于鍋爐燃燒控制的在線監測傳感器技術與發達國家相比存在較大差距; ③鍋爐燃燒控制的傳感器、執行器和控制設備的可靠性與發達國家相比存在較大差距; ④重硬件輕軟件的取向對鍋爐控制技術的發展存在負面影響; ⑤遠程運行與控制、監測系統還停留在初級階段，離推廣應用還有較大距離; ⑥多數控制設備還停留在基于鍋爐安全的運行控制水平，基于系統的兼顧鍋爐節能、環保性能控制的控制設備為數寥寥。
1. 4 行業發展存在主要問題與原因分析
1. 4. 1 行業管理與市場發展和技術創新的要求有一定差距
工業鍋爐涉及產業、安全、節能、環保方面的管理分屬多個不同部門，行業發展缺乏綜合規劃的引領，造成重復建設、資源利用效率不高。
一方面，行業準入門檻降低導致鍋爐制造企業數量的激增，產能嚴重過剩，原本就不足的行業技術資源進一步稀釋。2014 年全國工業鍋爐的產量為 55. 81 萬蒸噸，到 2014 年底全國擁有 B 級及以上制造許可的鍋爐制造企業 770 家，平均分配到每家 B 級( 及以上) 鍋爐廠( 不含專業的電站鍋爐廠家) 的產量也只有 700 蒸噸/時左右。這意味著，全國工業鍋爐的產能已經超過需求的至少 30% ～ 50% ( 況且還有 600 多家 C、D 級鍋爐廠的產能還未考慮在內) ，工業鍋爐產業已經發展到一個充分競爭的階段，產品技術已不足于成為制造廠家的核心競爭力。另外，根據中國電器工業協會工業鍋爐分會的歷年統計，2010 ～ 2014 年行業產品產量分別位列行業前 20 名的企業的產量占全國總產量的比例為 31% ～ 16% ，其中五年來一直位列行業前 20 名的 10 家企業產量占全國總產量的比例在 10% ～ 17% ，可見行業生產集中度不高且有逐年降低的趨勢。
另一方面，行業管理協調的職能弱化，行業發展中許多原本希望借助市場加以解決的問題( 如規�？刂�、競爭規范等) 非但沒有解決，反而更加嚴重; 行業的共性和關鍵技術未能組織有效的攻關和創新，政策、法規、標準等缺乏協調和相對統一的歸口。目前我國工業鍋爐制造行業在鍋爐的生產、安全、環保和節能監督管理職能分離，盡管事前、事中、事后都有監管，但對作為主體責任的企業來講，可能顯得監管過多，況且也不是免費的。從目前日趨強化企業的主體責任和市場經濟發展的要求來看，我國從 20 世紀 80 年代初期建立的鍋爐行業管理體制已顯得越來越不適應經濟發展和企業轉型與創新發展的需要，如鍋爐新產品的安全與節能審查可能對企業的核心技術知識產權的保護和技術創新產生潛在的影響; 與鍋爐相關的行政許可涉及制造、安裝、維修等諸多方面，鍋爐企業要開展相關業務須分別取得許可，這同樣既增加企業負擔，又不利于鍋爐企業業務的拓展和向制造服務業轉型; 等等。
再一方面，工業鍋爐制造準入門檻較低，產業鏈上其他相關環節( 包括原材料供應，產品安裝、運行、維修、改造，燃料供應，輔機配套，銷售服務等) 的準入條件和門檻更低。相關環節之間發展極不均衡、延伸也不易，技術更新緩慢，輔機技術更是與主機技術進步不同步，沒有形成良性的配套、協調機制，已影響行業總體技術水平和質量水平的普遍提升和產業的協調、持續、健康發展。
1. 4. 2 產品技術研發和創新能力不足
國外發達國家工業鍋爐以燃氣鍋爐為主，燃煤為輔，但我國工業鍋爐以用煤為主，與先進國家缺乏可比性，且在相當一段時間內，以煤為主的能源供應國情還會延續。“十二五”期間，工業鍋爐行業設計研發能力有了進一步提升，規模以上企業多數建立了技術中心，技術力量得到充實，產品節能指標和環保指標進一步優化: 目前常規油氣鍋爐設計效率達到 85% ～ 92% ，甚至更高，接近或達到發達國家水平; 冷凝式鍋爐取得長足發展并得到推廣應用; 煤粉工業鍋爐技術日臻完善，推廣應用方興未艾; 生物質鍋爐由發電向民用供熱領域發展; 燃燒設備、鍋爐控制技術和裝置等技術和使用性能不斷提高; 互聯網技術逐步應用和提升; 等等。
但與國外同行業相比，我國工業鍋爐行業的整體水平和產品性能水平等方面仍有一定差距:
( 1) 工業鍋爐企業仍然對技術研發重視不夠，企業研發手段和能力不足或欠缺。據工業鍋爐分會統計，近五年來，行業企業研發經費投入占當年主營業務收入的比重多在 3% 以內，且多以設備投入為主，可見企業研發投入普遍不足。
( 2) 產品設計技術、設計水平低，多是基于經驗積累，技術規范相對滯后; 產業共性技術的研發和產業化主體缺失，缺少深入研究和突破; 新產品研發、新技術應用不夠，行業的產品雷同度大，同質化嚴重，企業普遍缺少核心技術，真正具有產品自有知識產權的企業更少。
( 3) 工業鍋爐配套輔機，如在燃燒系統技術及設備( 包括燃油氣鍋爐燃燒器等) 的研發設計、制造方面標準化程度不高，以爐配鍋的模式制約著鍋爐燃燒設備的技術發展; 鍋爐及系統控制技術研究與集成應用方面尚需完善，鍋爐系統的集成和節能、環保技術的研究與應用尚待提高。
( 4) 盡管“十二五”期間，工業鍋爐的標準化工作取得了長足的進步，TSG G0001—2012《鍋爐安全技術監察規程》、TSG G0002—2010《鍋爐節能技術監察規程》、GB /T 16507—2013《水管鍋爐》、GB /T 16508—2013《鍋殼鍋爐》等技術法規、核心標準相繼修訂或制訂，但相關標準還需不斷補充或修訂、提高相互協調與技術水平，增強可操作性: 如工業鍋爐的設計計算方法標準的缺失，生物質鍋爐、流化床鍋爐、煤粉工業鍋爐系統設計標準需要完善; 燃油燃氣燃燒器技術標準還很不健全，已嚴重影響我國燃油氣鍋爐及燃燒器產業的發展; 工業鍋爐和部分系統配套設備的獨立能效標準雖已建立，但未能與設計規范、設備制造、系統成套和實際應用相協調。
1. 4. 3 鍋爐產品質量與制造工藝水平總體不高
“十二五”期間，行業主要企業( B 級以上) 以及經濟發達地區的工業鍋爐制造企業，針對鍋爐部件的原料加工以及關鍵部件加工制造，加大技術改造力度和制造工藝裝備的投入，新增了一批機械化、自動化專機、生產線甚至機器人設備，以有效地降低制造成本，提高生產率和產品質量。數控下料設備、數控鉆孔設備、管件( 膜式壁、蛇形管、帶擴展受熱面管子) 制造生產線等在行業主要企業得到了較好的推廣和應用，鍋爐行業的總體面貌和工藝、質量綜合水平已出現可喜的變化，但多數中小型企業至今仍停留在手工制造為主的初級階段，制造工藝水平總體不高。主要表現: 鍋爐行業技術人員及熟練技工流動頻繁且嚴重不足，缺少擁有精湛技術的技工已成為阻礙我國鍋爐企業轉型升級、提高產品質量的主要因素; 機械化、( 半) 自動化生產工藝技術和設備在鍋爐制造工藝中還未得到普遍應用; 企業普遍缺乏工藝規劃協調，生產布局混亂、工序質量總體不高，企業工藝管理、質量管理水平普遍退步; 企業信息化管理水平普遍不高，市場快速反應能力普遍不足，不能實現網絡化管理，影響企業的均衡生產; 大而全、小而全現象明顯，專業化、專門化生產欠缺; 等等�？傮w來看，我國工業鍋爐行業在制造工藝裝備水平和管理理念上仍有很大的提升空間。——論文作者：王善武1，2 ，錢風華1，2
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