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全自动燃烧生物质颗粒供热机组可行性研究报告 一、项目申请的必要性 1、项目申请概述 主要内容：本项目主要开发生产国内首创的高效燃烧压缩成颗粒的农林废弃物的环保热能设备。各种农林废弃物（如秸秆、木材下脚料）等低品位生物质通过挤压成密度较大的生物质颗粒燃料，在全自动生物质颗粒燃烧炉内，采用我们专门开发的生物质颗粒燃烧器，运用半气化、多级配风、旋转燃烧等技术，使生物质颗粒高效燃烧释放热量，提供工艺用热，运行过程清洁卫生，既实现了废弃能源的高效利用，又满足对环境无污染排放的要求，符合国家的能源和环保政策。 主要用途：是传统的燃油、燃煤锅炉最佳替代产品，可广泛应用于区域采暖、热水供应、蒸汽供应；大棚种植、养殖供热及各种烘干场所。 2、项目的重要意义 ①可持续发展对能源的需要。采用秸秆挤压成型和高效燃烧设备，合理利用多余作物秸秆提供生活生产能源，为生物质能的规模化、工业化使用提供了适合的途径，可有效替代燃煤、燃油锅炉的使用，有利于减少化石能源的消耗，符合我国的能源发展战略。 ②环境保护的需要。本项目将废弃能源转化为优质商品燃料，减轻了化石能源消耗对环境的污染，并能够有效避免秸秆随地焚烧所引起的空气质量恶化事件，促进了环保事业的发展。 ③降低能源使用者的消费支出。随着我国环境保护的日益深入，低效率高污染下使用燃煤燃料的限制已越来越严格，许多城市已禁止使用燃煤锅炉，而过高的燃油和燃气使用成本又严重增加了用户的燃料费用支出，制约了企业的发展，本项目开发的全自动燃烧生物质颗粒供热机组，既能满足环保要求，而且燃料成本仅为燃油的40%，可大大降低使用者的燃料费用。 ④提高农民生活收入。本项目使随意丢弃或焚烧的秸秆成为了商品能源，给农民带来直接增收，以每户农民耕种5亩地，每亩耕地产秸秆1吨，每吨秸秆销售100元计算，每户年可增加收入500元，有利于提高农村地区人民生活水平。 3、项目与合肥市重点发展技术领域的符合程度 本项目是农林废弃物资源的合理利用项目，本项目开发的产品由于使用废弃生物质压缩成型的颗粒燃料，可替代燃煤燃油锅炉的使用，有利于节约能源，CO2温室气体零排放，具有环保性，而废弃生物质转化为商品能源，可有效遏止秸秆随地焚烧现象。项目产品本身具有很高的热转化效率和高度的环保性， 与2004年合肥市重点发展技术领域完全相符，既是环保项目，又属于新能源项目。 4、技术的先进性与创新性 主要创新点：本项目的创新主要是结构上的创新。依据生物质颗粒燃料的特性，运用半气化、多级配风和旋转燃烧等技术，设计出专门的生物质颗粒燃烧器，使燃烧设备结构更紧凑、燃烧更彻底、更符合环保要求；引入依据设备负荷自动改变供料量、自动调节燃烧风量、根据炉膛压力自动调整引风机风门大小和自动出渣的全自动设计，使生物质颗粒燃料的燃烧实现自动化控制；全密封进料、燃烧室内振动式出渣机构和封闭式移动灰仓，始终保持机组运行过程的清洁卫生。 技术水平：国内领先，国际先进。 5、项目研究技术在本领域的关键程度 社会的可持续发展需要持续的能源供应和对环境的保护，经济愈发展，造成化石能源消费过早过快，而化石能源具有不可再生性，过度的消费影响着经济的长期稳定发展，同时造成严重的大气污染，引发温室效应、酸雨等环境灾难，大力开发使用可再生能源已成为世界范围的共识。生物质能是最简单、最直接、最可靠、应用成本最低的可再生能源，而且年产量巨大，我国每年仅秸秆产量就有约7亿吨，折合约3.5亿吨标准煤，但长期以来，秸秆一直作为农村的生活能源在低效率、高污染上利用，还有相当部分作为废弃物被丢弃或焚烧，能源浪费巨大。造成上述情况的原因，既有秸秆原料分布分散、堆积密度小，收集、运输、使用困难，也因为我国在生物质能源利用技术上研究重视不够，特别是秸秆发热值低、焦油等挥发份含量高、原料含水率难以控制，使得规模化利用困难重重。本项目采用秸秆压缩成型再在专门开发的生物质颗粒燃烧器内进行高效燃烧，使规模化利用生物质能变得可行，而且实现了高效和环保，克服了以往直接燃烧生物质效率低、污染大、设备容量小等种种弊端，为有效消耗农村多余秸秆、减少随地焚烧现象提供了一条可靠、可行的途径。 6、对相关领域技术进步的推动作用 本项目技术发展，拓宽了现有燃料的范围，并由于项目与传统化石燃料在环保和使用价格上的优越的竞争性而得到迅速的应用和推广，它将促进作为能源的速生林和农作物品种的研究，以及速生林的规模化种植。特别是生物质颗粒燃料加工业的技术进步，现有的颗粒饲料加工企业也将由于颗粒燃料的巨大市场需求，而大大扩展了生产范围，并且围绕提高设备的生产能力和设备的使用寿命进行技术革新和创造。 二、承担单位情况 1、承担单位基本情况 本项目承担单位为合肥天焱绿色能源开发有限公司，成立于1999年，为有限责任公司，企业注册资金为600万元人民币，2002年末，企业总资产1216万元。股东有两人：刘勇，占公司资本的70%；李欣，占公司资本的30%。现有职工87人，其中大专以上人员33人，技术人员22人。 2、研究开发能力 项目承担单位合肥天焱绿色能源开发有限公司研发人员有22人，其中14人具有大学本科以上文化程度，并长期与中国科技大学和合肥工业大学等高等院所专 公司成立伊始，即致力于绿色能源的研究开发和设备制造，拥有十多项专利技术，并拥有自主知识产权。目前主要开发生产秸秆、木屑等生物质废弃能源的无污染高效利用设备，如生物质气化集中供气、供热、发电等，积累了丰富的设备设计及制造经验，2001年通过了ISO9001质量管理体系的认证。生物质气化机组获得2002年度国家级重点新产品、2002年安徽省高新技术产品；生物质气化供热机组获得2002年度国家中小企业创新资金资助并列入2003年度国家火炬计划；2002年公司被评为安徽省高新技术企业。 本项目已完成了家用全自动燃烧生物质颗粒锅炉和用于集中供热的0.35MW全自动燃烧生物质颗粒热水炉的设计、制造和试验，并不断进行改进试验，获得了大量的运行数据，现已申报了项目的核心技术即生物质颗粒燃烧器的专利，并拥有完全自主的知识产权。经过不断完善，技术上已达到产业化生产的要求。 公司占地12000多平方米，厂房面积近 项目负责人和主要承担人员简介： 顾朝光，项目领导，男，35岁，大学学历，1989 年上海理工大学工程热物理专业毕业，高级工程师，本公司副总经理兼质量技术部主任，曾担任合肥锅炉总厂技术科科长，获得多项省市科技进步奖，2000年初进入本公司，作为多项专利第一发明人，一直从事与热能和本项目相关的技术开发和设计，组织领导本项目的开发设计。 三、项目技术方案可行性分析 1、国内外有关该项目研究现状及趋势分析 在上世纪70年代，受石油危机的影响和社会可持续发展对能源和环境保护的要求，世界范围内兴起了对可再生能源的研究和应用。作为可再生能源重要部分的生物质能的研究和利用，也得到了迅速发展，各种生物质能应用技术和设备应运而生。为解决生物质资源的分散性和松散性给资源的收集、运输、使用带来的诸多困难，生物质压缩成型技术在发达国家得到普遍使用，随之出现了各种颗粒燃烧技术及供热设备，经过不断完善，技术已日趋成熟。 如今，在欧美等发达国家，生物质能已获得大规模的利用，像欧洲，生物质能已成为冬季采暖最主要的燃料，其中大部分都使用压缩成型的生物质颗粒，而且自动化程度相当高。目前，在使用生物质颗粒燃料领域水平领先的国家有瑞典、芬兰和德国等，主要用于热电联产，也有用于小型区域供暖和家庭采暖，还有用于提供工业生产能源，热效率可达到80%-90%。 而在我国，燃用生物质颗粒的热能设备至今还没有得到足够的重视，研究和应用开展得较少。国内目前开展该研究的主要是北京的一家企业和几所高等院校，这些研究基本是依据传统的下饲式燃煤锅炉结构进行变型设计，侧重于家用采暖炉的研究，它还没有完全按照生物质燃料高挥发份、高焦油含量等独有的特性，从生物质燃烧机理上进行更深入的研究和试验，也难以适合在较大规模设备上应用，因此，还有着较大的局限性。 传统的直接燃烧方法，热效率低下，对环境的污染也较重。随着秸秆随地焚烧现象屡禁不绝，化石能源对环境污染日益严重，生物质压缩颗粒燃烧技术将会得到较快的发展。我国农、林废弃资源丰富，仅每年的秸秆量就有7亿吨，其中有相当部分在低效率下使用，还有相当部分作为废弃物被丢弃或焚烧，能源浪费巨大。而以生物质（秸秆、木屑）颗粒为燃料的供热设备，运行成本仅为燃油锅炉的40%，可大大降低使用者的燃料费用支出节约能源，杜绝秸秆随地焚烧现象，还可以给农民带来增收，同时减轻了燃烧化石能源对环境的破坏。 本项目开发生产的具有高度自动化的生物质颗粒燃烧供热设备，结构紧凑、占地小、使用过程清洁卫生，设备维护简单，特别适合于单位以及城镇居民小区的集中供暖和分散家庭采暖，也可用于工业生产，市场潜力广阔。随着技术的不断进步，将来向容量更大、控制更精确、自动化更高、环保更彻底的方向发展。 2、项目目标、研究范围和主要内容、技术水平 （1）项目目标 ①项目完成后向市场投放两种产品：家用全自动燃烧生物质颗粒锅炉和用于集中供热的全自动燃烧生物质颗粒热水炉，并形成产品系列，通过市科技局组织的成果鉴定； ②获得项目核心技术——生物质颗粒燃料类似于燃油、燃气方式燃烧的生物质颗粒燃烧器的不同结构的多种专利技术； ③主要技术指标：设备热效率达到80%以上、烟尘排放达到国家Ⅰ类地区的环保要求、设备实现全自动化运行； ④经济效益：2005年产品销售1180 万元、利税400 万元，以后3年逐年递增30%以上； ⑤社会效益：公司内部每年可为社会提供100个就业机会、带动生物质颗粒成型加工及收集运输业的发展，每年可为社会新增 200 多个就业机会、农民生活收入得到提高；可减少秸秆随地焚烧现象、减少CO2 温室气体的净排放，可减少低效直接燃用生物质对植被的破坏。 （2）研究范围和主要内容 本项目主要开发生产国内首创的生物质颗粒燃烧器高效燃烧压缩成颗粒的农林废弃物的环保热能设备。各种农林废弃物（如秸秆、木材下脚料）等低品位生物质能源通过挤压成型，转变为密度较大的生物质颗粒燃料，在全自动生物质颗粒燃烧炉内，采用特殊开发的燃烧器，运用半气化、多级配风、旋转燃烧等技术，使生物质颗粒高效燃烧释放热量，提供工艺用热，而且使用过程清洁卫生，既实现废弃能源的高效利用，又能满足对环境无污染排放的要求，符合国家的能源和环保政策。 （3）技术水平 达到欧洲同类产品先进水平，国内领先。 3、项目的技术方案 （1）主要技术内容及基础原理、工艺流程 秸秆、木屑等生物质是由碳、氢、氧等元素组成的，在颗粒燃料加工厂，经过粉碎的生物质，通过挤压成型为颗粒燃料，再运输到用户，送入贮料仓内。贮料仓内的颗粒燃料由精确控制送入量的一级螺旋加料机送往燃烧器前的二级螺旋输送机，并用旋转阀隔绝。再由二级螺旋输送机送进燃烧器内燃烧，相继完成干燥、干馏、燃烧、灰渣由热烟气携带出燃烧器的过程。燃烧器采用连续鼓风配风、二次风和燃烬室的设计，配风量与燃料供应量相匹配，燃烧器同时进行轴向旋转运动，燃烧器内均匀布置的刮板不断将颗粒燃料带起，与进入燃烧器内的空气进行充分接触着火燃烧。燃烧产生的高温烟气在设备尾部引风机抽吸下夹带灰份进入后部锅炉炉膛，进行辐射换热，灰份也在此处沉降，由炉膛内内置的振动出渣机构运输出炉外，再由螺旋出渣机送入易拆卸的移动密封灰仓。烟气经过炉膛内辐射换热，再进入两回程烟管，进行对流换热，加热工质，再经过特殊设计的旋风除尘器由引风机排向大气。而被加热的工质送往用热场合，完成能量的转换利用过程。 旋转阀 鼓 风 颗粒燃料 贮料仓 一级加料机 二级加料机 燃 烧 器 出渣 大气 烟 囱 引风机 除尘器 热 水 炉 用热系统 循环泵 图1 全自动燃烧生物质颗粒热水炉工艺流程图 本设备由贮料仓、一级螺旋输送机、旋转阀、二级螺旋输送机、鼓风机、燃烧器、锅炉、出渣机、旋风除尘器、引风机以及循环泵、控制系统、阀门、仪表等组成。图1为本项目的工艺流程图。 本机组采用全自动化控制运行，设备的负荷根据用热量的大小自动调节，首先由温度或压力等控制信号控制燃料的供应量，同步调节燃烧配风量，由炉膛压力信号控制引风机的风门开启角度。 （2）项目创新点 ① 依据生物质颗粒燃料的特性，国内首家采用复合运用半气化、多级配风和旋转燃烧等技术，设计出专门的生物质颗粒燃烧器，使燃烧设备结构更紧凑、燃烧更彻底、更符合环保要求； ② 引入依据设备负荷自动改变供料量、自动调节燃烧风量、根据炉膛压力自动调整引风机风门大小和自动出渣的全自动设计，使生物质颗粒燃料燃烧的自动化控制水平达到新的高度； ③ 设计出燃烧室内振动式出渣机构和外部易拆接的封闭式可移动灰仓，使设备可以在任何需要洁净的环境下保持工作场合的环境卫生。 （3）主要技术指标与国内国外同类产品比较 表1 本项目产品与国内外同类产品主要技术指标的比较
4、资金筹措和使用 （1）投资估算 ① 近期完成的投资额 ② 项目执行期内计划新增投资估算 项目执行期内计划新增投资80万元，表2为新增投资估算表 表2 新增投资估算表
（2）资金筹措 新增资金主要由企业自筹、合肥市科技产业化经费两个渠道，具体见表3。 表3 新增资金投入
（3）资金使用计划 表4为根据项目实施进度和筹资方式，编制的资金使用计划。 表4 资金使用计划
5、本项目的知识产权和产学研结合情况 本项目的核心技术为合肥天焱绿色能源开发有限公司独立开发，具有自主知识产权。本公司为中国科技大学热科学与能源工程系实验基地，中国科学技术大学参与本项目开发，并对项目进行技术指导和支持。 四、经济及社会效益分析 1、项目产品在国内外市场的现状、发展趋势及市场前景 今天，随着世界各国为实现可持续发展对能源和环保的要求越来越高，寻求可再生能源替代化石燃料的消耗已成为共识，尤其是在发达国家已深入人心。生物质能是一种理想的可再生资源，为更加方便、合理、规模化利用生物质能，生物质压缩成型加工已成为一项工业，各种颗粒燃烧技术及供热设备应运而生，在欧美等发达国家，生物质能已获得大规模的利用，在欧洲，生物质能已成为冬季采暖最主要的燃料，其中大部分都是压缩成型的生物质颗粒，自动化程度相当高。 生物质颗粒燃料既有用于热电联产，也有用于小型区域供暖和家庭采暖，还有用于提供工业生产能源，热效率达到80%-90%，而且环保性很高。由于采取了征收化石能源消费税、CO2排放费等政策，使生物质能使用的成本完全达到了商业化要求，大规模的使用生物质颗粒燃料，甚至造成了原料的供不应求，需要从第三世界国家进口燃料。近年来，欧美许多国家正致力于研究寻找速生林品种，目的就是为了满足日益增长的燃料消费需求。 而在我国，长期以来，对生物质能的利用一直停留在传统的直接燃烧上，效率低、污染大，燃用生物质颗粒的热能设备至今还没有得到足够的重视，研究和应用开展得较少。国内对生物质颗粒燃料燃烧设备的研究基本是依据传统的下饲式燃煤锅炉结构进行变型设计，侧重于家用采暖炉的研究，还没有从生物质燃料自身特性上进行更深入的研究，因此，还有着较大的局限性。 与欧美主要利用木材类生物质能不同，我国森林覆盖率低，但秸秆的产量巨大，年产量可达到7亿吨，其中相当部分在低效率下使用，相当部分作为废弃物被丢弃或焚烧，能源浪费巨大，随地焚烧也造成大气严重污染，引发飞机不能正常起飞、高速公路交通中断和城市能见度降低等恶性事件，又由于缺少有效方法，随地焚烧现象屡禁不绝。 为减轻城市空气污染，许多地市已严格禁止燃煤锅炉的使用，但无论是燃油、燃气还是电热，运行成本都将数倍增加，造成燃料使用企业生产成本急剧上升、效益滑坡，极大地影响了企业的发展。而通过分散收集秸秆加工为颗粒燃料加以使用，运行成本仅为燃油锅炉的40%，可大大降低使用者的燃料费用支出节约能源，杜绝秸秆随地焚烧现象，还可以给农民带来增收，同时减轻了燃烧化石能源对环境的破坏。 我国正在制订《可再生能源法》，将从法律上鼓励可再生能源的使用，并通过配额、税收优惠、价格补贴等措施促进可再生能源的开发使用。而生物质能作为现实的、蕴藏量大的、使用成本最低的可再生能源，在可以预期的几年内，将会得到迅速应用，而压缩成型又是解决原料收集、运输、贮藏的有效方法，本项目开发生产的具有高度自动化的生物质颗粒燃烧供热设备，结构紧凑、占地小、清洁卫生、设备维护简单、节能、环保、费用低廉，将会具有十分光明的前景。 2、经济效益分析 （1）产品成本分析 按照项目产品进入正常批量生产的情况下，年生产全自动燃烧生物质颗粒热水炉100台套、家用全自动燃烧生物质颗粒锅炉2000台，表5列出了项目产品年生产成本和期间费用。 表5 项目产品年生产成本和期间费用
注： 产品1代表全自动燃烧生物质颗粒热水炉 产品2代表家用全自动燃烧生物质颗粒锅炉 上述预测是以平均供热功率为0.7MW的全自动燃烧生物质颗粒热水炉100台套、家用全自动燃烧生物质颗粒锅炉2000台，所需要的直接生产工日分别为90工日/台、7工日/台，每个工日定额工资为30元/工日下得出人工费用测算；材料费用是参考试制样机耗费的材料费用为依据；制造费用计算了设备厂房折旧、辅助生产材料费用、动力消耗、以及其它待摊费用等；销售费用按照全自动燃烧生物质颗粒热水炉平均1.5万元/台、家用全自动燃烧生物质颗粒锅炉平均300元/台计算。 （2）产品单位售价与盈利预测 从表5可以计算出，全自动燃烧生物质颗粒热水炉的单台生产成本为14.1万元、家用全自动燃烧生物质颗粒锅炉单台生产成本为0.28万元。由于本项目产品具有环保、节能、特别是运行成本只有同等容量的燃油锅炉40%，市场需求及发展潜力广阔，销售价格参照了市场上同等容量的燃煤锅炉，预测供热功率0.7MW的全自动燃烧生物质颗粒热水炉进入市场的销售价格为22万元/台、家用全自动燃烧生物质颗粒锅炉的销售价格为4000元/台。为表6为该项目今后三年的盈利预测。 表6 项目今后三年盈利预测
（3）经济效益分析 本项目执行期为2004年1月至2005年12月，项目在市科研资金资助期限内可累计销售全自动燃烧生物质颗粒热水炉53台套、家用全自动燃烧生物质颗粒锅炉240台套，实现工业增加值1170万元、实现销售收入1262万元、缴税220万元、实现净利润300万元、实现出口创汇25万美元。 表7 为项目执行期内经济效益分析
从表7可以看出，项目执行期内可实现净利润300万元，执行期第二年即可收回全部投资，并有220万元的净利润，由于本项目除了申请市科技计划项目资助外，其余资金投入是由企业自身生产利润提供的，因此，不存在偿还债务的风险。 3、社会效益分析 公司内部每年可为社会提供100个就业机会；带动生物质颗粒成型加工及收集运输业的发展，每年为社会新增 200 多个就业机会；可将9万吨农林废弃物转化为商品能源，增加农民生活收入900万元；降低能源消耗单位燃料费用支出； 4、生态效益分析 以每年销售100台0.7MW全自动燃烧生物质颗粒热水炉为例，每台设备年可替代400吨标准煤，每年可替代化石能源的消耗4万吨以上标煤；减少烟尘净排放340吨，减少 CO2 温室气体的净排放11万吨，减少SO2排放近800吨；有效消耗秸秆7万吨，减少秸秆随地焚烧现象，减少低效直接燃用生物质对植被的破坏。 5、对本地区的贡献 项目尤其对于有效消化本地区剩余秸秆，缓解日趋严重的秸秆随地焚烧对城市空气质量污染和对交通造成的影响具有现实意义；还为市区内中小型锅炉用户提供了一种既满足环保要求、燃料费用又低廉、使用卫生、操作方便的新型供热设备。 五、风险分析 1、技术风险 本项目采用的核心技术生物质颗粒燃烧器是本公司自主开发设计的，为国内首创，成果先进、技术可靠，现已申请国家发明专利，并已受理，具有自主知识产权。经过前期反复试验和测试、改进、完善，各项技术性能指标已基本达到设计开发要求。公司拥有10多名高级工程技术人员，参与产品的开发设计，此外，与中国科技大学、合肥工业大学、瑞典皇家工学院等国内外高等院校研究机构有着长期的合作关系，作为本公司的技术支持单位，给予公司开发上的技术指导和帮助，因此技术风险很小。 2、管理风险 我公司现有各类员工87人（加上自负盈亏的5家分公司，合计职工总数150多名），其中具有大专以上学历的人员就有33人，具有中高级技术职称的有10人。 公司领导班子3人，平均年龄35岁，都具有大专以上文化程度，年富力强，并具有丰富的企业管理工作经验，领导班子分工明确、责权对应，相互协作，共同配合，保证了工作步调统一。公司中层以上管理人员有14人，每个人在各自的岗位上都有大量的实践经验，并经过考核，由总经理任命负责各部门的工作。 公司制订并不断完善各项管理制度，定期对各级人员进行培训教育和考评，唯才是用，采取优胜劣汰的岗位竞争机制，使企业内部形成了良好的竞争氛围。在管理工作中，严格执行公司的管理制度，奖罚分明，以法治厂，使所有员工都能自觉遵守各项制度。 公司注重营造良好的企业文化，加强爱岗教育，提倡每位员工参与企业的管理，充分尊重和激发每个员工的积极性和创造性，努力创造宽松的工作环境。公司采取灵活的激励政策，采取科研项目责任人制、销售承包制、生产劳动定额制，调动各级员工的工作积极性和自我教育的主动性。 公司重视人才的储备和后继人员的培养，以科技开发为先导，不断充实技术力量，定期组织由公司的技术专家顾问对技术人员进行指导、交流和讲课，使科研能力不断提高，也消除了可能的人才流失对公司产品开发和各项管理工作带来的负面影响。 正是由于建立完善并认真执行了公司的各项管理制度，使得每个员工都能安心工作，在工作中积极主动完成本职工作，为企业的发展提供了可靠的人员保证。 3、市场风险 是本项目实施的主要风险。地球上年生物质能总量是总能源消耗的10倍,由于生物质能品位低、直接利用效率不高、难以满足工艺用热，目前只有1%被利用。我国生物质资源丰富,仅每年可收集的各类农作物秸秆就达7亿多吨（约合3.5亿吨标准煤），随着矿物能源日渐枯竭和环境污染日益严重，生物质能由于具有可再生性和对环境无污染性将越来越得到重视，采用压缩成型的办法成为生物质颗粒燃料，在欧美各国已证明是一种可行而有效的办法，再使用本项目开发的全自动燃烧生物质颗粒供热技术将其能量方便地应用于生产和生活，为秸秆能源的规模化利用开辟了道路，不仅无污染、而且使用成本低、还增加了农民收入。因此，市场风险很小，发展潜力巨大。 |
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