JPH0555187B2 - - Google Patents

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JPH0555187B2
JPH0555187B2 JP86160668A JP16066886A JPH0555187B2 JP H0555187 B2 JPH0555187 B2 JP H0555187B2 JP 86160668 A JP86160668 A JP 86160668A JP 16066886 A JP16066886 A JP 16066886A JP H0555187 B2 JPH0555187 B2 JP H0555187B2
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Eru Morarusu Arufuretsudo
Ei Sarazaaru Guiren Josu
Emu Deagudero Magudarena
Pii Maruchinesu Neruson
Aaru Karasukeru Enjeru
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Petroleos de Venezuela SA
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/02Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing
    • C10G45/04Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used
    • C10G45/06Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used containing nickel or cobalt metal, or compounds thereof
    • C10G45/08Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used containing nickel or cobalt metal, or compounds thereof in combination with chromium, molybdenum, or tungsten metals, or compounds thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/186Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J27/188Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G47/00Cracking of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen- generating compounds, to obtain lower boiling fractions
    • C10G47/02Cracking of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen- generating compounds, to obtain lower boiling fractions characterised by the catalyst used
    • C10G47/10Cracking of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen- generating compounds, to obtain lower boiling fractions characterised by the catalyst used with catalysts deposited on a carrier
    • C10G47/12Inorganic carriers

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
[発明の背景] 本発明は減圧軽油(370℃+留分)の脱硫およ
び脱窒素反応、ならびに中間留分への転化反応に
用いる触媒の製法に関する。具体的には、本発明
は重量減圧軽油のマイルド水素化分解に用いる触
媒、および該触媒の最高効率を達成するための運
転条件に関する。 [従来の技術とその課題] マイルド水素比分解(MHC)は、高濃度の硫
黄、芳香族炭化水素、オレフイン分および飽和炭
化水素、ならびに370℃以上で留出する留分を多
量に含有する装入原料を水素の存在下、特定の圧
力、温度および空間速度で触媒と接触させて、硫
黄分をH2Sに、窒素分をNH3に変化させ、370℃
+留分を250乃至370℃で留出する中間留分に転化
させる方法である。 周期律表第B族および同第族の水素添加金
属から成り、γ−アルミナ上に支持された典型的
な水素化処理用触媒はマイルド水素化分解
(MHC)用には使用できるが、触媒寿命が短く、
一般に12乃至18ケ月の寿命であり、したがつて触
媒の取り替えが頻繁で操業コストが高くなる。 石油の各種留分を水素化脱硫(HDS)および
水素化脱窒素(HDN)する際に使用する触媒の
活性および選択性を向上させる目的で、種々の方
法が提案されているが、370℃+の減圧軽油留分
を水素化転化して中間留分を生成させるための水
素化処理用触媒の製法、使用法分析法および触媒
寿命の向上法については従来開示がない。米国特
許第3232887号および同第3287280号公報には、周
期律表第B族および同第族の金属から構成さ
れた水素化処理用触媒が開示されている。この触
媒は石油系原料のHDSおよびHDN反応に対する
活性は高いが、マイルド水素化分解反応には適用
できない。米国特許第3287280号公報は、燐成分
を含むモリブデン−ニツケル触媒を調製するため
の含浸用溶液を開示しているが、石油系重質留分
を水素化転化して高い活性で中間留分を取得でき
る最終触媒に要求される“金属対燐”の最適比に
ついては研究がなされていない。 米国特許第3755150号公報は、このような装入
原料の水素化脱硫に好適な触媒を開示しており、
この触媒はP/MoO3比が0.1乃至0.25、PHが1乃
至2を示す含浸溶液を用いて調製する。ここでは
優れたHDSおよびHDN用触媒を得るためには
P/Mo比が大きいことが必要であることを言及
しているが、決定的な要因である表面金属濃度に
ついての分析は行なつていない。本発明の出願人
はP/(Mo+Ni)比が0.7乃至1.1である場合に
限り、優れた安定性と高い活性とが触媒に付与さ
れることを見いだした。 米国特許第4396500号公報は、予め740℃におい
てか焼したγ−アルミナ型支持体上に析出させた
モリブデン、ニツケルおよび燐から成る触媒を開
示している。この触媒組成はモリブデン12乃至30
重量%、NiO2乃至6重量%、燐2乃至6重量%
(Pとして計算)を含有している。この触媒は周
期律表第族金属に対して化学量論的量の燐が含
有されているのは明らかであるが、この触媒組成
では本発明の目的には適用できない。その理由は
本発明の場合、周期律表第B族および同第族
の両金属に対して燐が化学量論的量で存在する場
合に限り最高効率を与え、かつ優れた触媒活性を
有する触媒組成が得られるからである。 減圧軽油の370℃+留分を水素化転化して中間
留分を取得する反応に対する安定で活性な触媒で
あつて、かつHDSおよびHDNに対しても優れた
活性を有する水素処理用触媒の製法については、
これまでに開示がない。触媒表面上の高い金属濃
度および高度の硬化能は、従来触媒に較べた本発
明触媒の重要な特徴の一つである。さらに、本発
明の新触媒は従来の触媒に較べてコーク生成が少
なく、したがつて触媒寿命が長く、長期の操業が
できる(従来の14カ月に較べて26カ月)。 第1図は、水素化脱硫および水素化脱窒素反応
のそれぞれに対して、370℃+留分を用いて水素
化転化条件下で操業した場合の本発明の触媒寿命
を公知触媒と対比して説明したグラフである。 [課題を解決するための手段] 本発明の方法によれば、予めペレツト状または
球状に成型した直径1/8乃至1/40インチ、好まし
くは1/16乃至1/32インチのγ−アルミナ支持体で
あつて;表面積130乃至300m2/g、好ましくは
140乃至250m2/g;全細孔容積0.4乃至0.8c.c./
g、好ましくは0.45乃至0.75c.c./g;かつ該全容
積の60乃至100%が直径20乃至500Å、好ましくは
該全容積の70乃至90%が直径30乃至300Åの細孔
で占められるγ−アルミナ支持体を選択・準備す
る。 上記γ−アルミナ支持体を1乃至60分、好まし
くは5乃至50分間、次の(a)乃至(c)成分を含む水性
溶液と接触させる: (a) 最終触媒の乾燥重量基準で5乃至30重量%
(酸化物として)の周期律表第B族金属を含
む組成がγ−アルミナ支持体上に得られる量の
周期律表第B族金属元素の可溶性塩、 (b) 最終触媒の乾燥重量基準で1乃至8重量%
(酸化物として)の周期律表第族金属を含む
組成がγ−アルミナ支持体上に得られる量の周
期律表第VIII族金属元素の可溶性塩、および
(c))最終触媒の乾燥重量基準で6乃至38重量%
(P2O5として)の燐成分を含む組成がγ−アル
ミナ支持体上に得られる量であつて、周期律表
第B族および同第族の両金属に対して化学
量論的量の燐酸もしくは燐塩。 特定の浸漬時間が経過したら、活性成分すなわ
ち周期律表第B族金属、同第族金属および燐
を含浸させたr−アルミナ支持体を濾過し、循環
空気中で5乃至30時間、好ましくは8乃至24時
間、25乃至180℃、好ましくは60乃至150℃で乾燥
し、最後に400乃至700℃、好ましくは450乃至650
℃で 0.5乃至24時間、好ましくは1乃至12時間、乾燥
空気を用いてか焼する。 γ−アルミナ型耐火性酸化物支持体上に支持さ
れた第B族および第T族の水素転化金属の分
散状態が破壊されるのを避ける目的で、酸化物状
態の該触媒を制御条件下で予備硫化する。これら
の水素添加金属類に対して化学量論的量で添加し
た燐成分は触媒の予備硫化期間中、金属類の表面
分散を維持するために重要な役割を演ずる。予備
硫化の好ましい条件は次のようである:反応圧力
200乃至600psig、好ましい温度は230乃至360℃、
昇温速度18乃至20℃/hr;空気速度1乃至3m3
m3hr、但し硫黄含有量0.1乃至5重量%(CS2とし
て)の常圧軽油を使用した場合。 予備硫化時間は8乃至11時間が好ましい。この
予備硫化では、0.1乃至5重量%の硫黄分を含む
常圧軽油の代わりにH2/H2S混合物(好ましく
は10乃至15容積%のH2S)で代替してもよい。こ
の場合、空間速度および温度条件は上記に従い、
圧力は常圧で行うのが好ましい。 本発明の触媒は物理的性状と化学的性状が併合
された特性を有し、このために本発明の触媒は
MHC条件下での操業が可能で、公知触媒では達
成できなかつた長期の運転を可能にする。 物理的性状: 表面積130乃至300m2/g、好ましくは140乃至
250m2/g;全細孔容積0.4乃至0.8、好ましくは
0.45乃至0.75c.c./g;細孔直径20乃至500Åの細
孔が全細孔容積の60乃至100%を占め、好ましく
は直径30乃至300Åの細孔が全細孔容積の70乃至
90%を占める。球状またはペレツト状の押し出し
成形物の大きさは直径1/16乃至1/32インチ、好ま
しい長さは1乃至3mm、触媒の好ましい床強度は
8乃至19/cm2。 化学的性状: この新触媒はX線光電子分光法(XPS法)に
おいてシグナルを示す。これらのシグナルから触
媒表面に存在する金属類の量を測定・計算するこ
とができるが、この触媒が有する触媒活性は該表
面金属量に起因している。XPS法はX線で材料
分子を励起して放出される電子のエネルギースペ
クトルを測定する技術である。電子が放出される
運動エネルギーは、触媒表面に極めて近い(100
Å以下)電子のみが放出・検知されるうる程度の
エネルギーである。本発明では商品名「Leybold
LHS−10」として市販される表面分析装置を次
の条件下で使用した:hι=1253.6eV、但し300ワ
ツトのMgカソードおよび50eVのステツプエネル
ギーを使用。金属類の表面分散値は、モリブデン
(3d、3/2−5/2)、ニツケル(2p)の二重
線の補正面積ピークおよび燐(2p)に該当する
補正面積ピークを測定し、それぞれを[アルミニ
ウム(2p)に該当する面積ピーク]に[所望金
属の面積ピーク]を加えた面積ピークで割ること
により算出する。面積補正は表面原子百分率を求
めることができる感度フアクターを用いて行な
う。触媒表面に存在する金属分散値は100を乗ず
る。 酸化状態で分析した本発明の新触媒の金属分散
値はそれぞれ次の値を示す:Ni/Ni+Alの値は
0.7乃至6.0;Mo+Alの値は3.0乃至9.7;および
P/P+Alの値は6.0乃至11.0。 上記の表面金属分散値は、本発明の好ましい予
備硫化条件下での予備硫化によつても変動しない
ことが重要な点である。この場合、触媒のP/
(Mo+Ni)比は常に0.7乃至1.1の範囲にある。 触媒の性状: 本発明の新触媒がマイルド水素化分解
(MHC)において示す活性を調べる為に、硫黄、
窒素、オレフイン類、芳香族炭化水素および飽和
炭化水素を多量に含み、かつ370℃以上で留出す
る留分を多量に含む装入原料を用いて試験した。
減圧軽油と呼称する該装入原料油を、本発明の触
媒が充填された固定床式反応器中で次の条件下で
マイルド水素化分解に処した:反応温度360乃至
420℃、水素分圧600乃至800psig、LHSV0.1乃至
5m3/m3hr、水素/装入油比200乃至500Nm3
m3。これらの条件下では触媒が最高効率を発揮す
るので好ましい。 次の実施例の記載からも明らかなように、上記
のような好ましい触媒調製条件および使用条件下
での本発明触媒はHDS、HDNおよび減圧軽油
370℃+留分の転化反応において、優れた安定性
と、長期の活性寿命を有することが分かる。 実施例 1 この実施例は、公知触媒と較べた本発明触媒の
有効性を実証するためのものである。本発明に従
つて調製した触媒(A)を公知触媒(B)および(C)のそれ
ぞれと比較した。触媒(C)は組成中に燐成分を含ま
ない典型的な公知水素化処理用触媒である。これ
ら3種の触媒の性状を第1表に示す。
【表】 触媒活性の比較は減圧軽油を使用して行なつた
が、その性状を第2表に示す。
【表】 HDS、HDNおよび370℃+留分の転化反応に
おいて得られた結果を第3表に示す。
【表】 触媒(A)の活性は公知触媒を使用して得られた触
媒活性よりも優れていることが分かる。同様に第
4表から、得られる生成油の性状が改善されるこ
とが分かる。
【表】 実施例 2 この実施例は、次の操業条件下での本発明の触
媒(A)が触媒(B)および(C)それぞれに較べて24日の運
転期間後でも触媒表面にコークの生成が少ないこ
とを示している。MHC条件:T=380℃、P=
750psig、LHSV=1m3/m3hr、およびH2/減圧
軽油比=300Nm3/m3。 得られた結果(第5表)から明らかなように、
本発明に従つて調製した新触媒は、公知2種の触
媒が有する水素添加能よりも遥かに優れた能力を
有することが明らかである。 第5表 触媒上へのコークの析出 触媒 コーク(重量%) (A) 8.3 (B) 12.5 (C) 14.3 条件:T=380℃、P=750psig、LHSV=1
m3/m3hr 実施例 3 この実施例は、本発明の触媒P/(Mo+Ni)
比がHDNおよび減圧軽油370℃+留分の中間留
分への転化反応に対して重要な影響を及ぼすこと
を立証するものである。得られた結果(第6表)
から明らかなように、P/(Mo+Ni)比が0.7
乃至1.1の最適値にある場合には、硫黄および窒
素の除去能力および370℃以上で留出する留分の、
中間留分での転化能力が最高になることが分か
る。
【表】 により測定した値
実施例 4 この実施例は、触媒の表面金属分散値を見い出
すためにXPS法を用いて測定したP/(Mo+
Ni)比が、硫黄および窒素除去能力ならびに370
℃+留分の転化能力に及ぼす著しい影響を実証す
るものである。 得られた結果(第7表)から明らかなように、
触媒表面におけるモリブデンおよびニツケルに関
して燐が化学量論的に存在するならば、その際の
触媒が最も有効であることが分かる。
【表】 実施例 5 この実施例の目的は、MHC条件下での触媒(A)
および(B)の寿命を明らかにすることである。実験
条件は次のようであつた:T=380乃至410℃;P
=750psig、LHSV=0.70m3/m3hr;およびH2
減圧軽油比=300Nm3/m3。 触媒(A)は触媒(B)に較べて遥かに長時間の運転が
可能であり、しかも370℃+留分の転化率20%を
常時維持しながら水素化脱硫および水素化脱窒素
に対する高度の活性も維持し、これによりデイー
ゼル燃料としての硫黄や窒素の規制値をクリヤー
できる。 上記の実施例は本発明の触媒が公知の触媒の代
替として貴重であり、性能的にも競合できること
を示している。
【図面の簡単な説明】
第1図は、水素化脱硫および水素化脱窒素反応
のそれぞれに対して、370℃+留分を用いて水素
化転化条件下で操業した場合の本発明の触媒寿命
を公知触媒と対比して説明したグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 多量の流黄、窒素、芳香族炭化水素、飽和炭
    化水素、オレフイン分を含み、かつ370℃+で留
    出する留分を多量に含む重質減圧軽油のマイルド
    水素化分解反応に作用するための触媒であつて、
    周期律表第B族の金属元素から選択した成分、
    周期律表第族の金属元素から選択した成分、お
    よび燐酸化物成分を含有する水性溶液中にアルミ
    ナ担体を含浸させることにより調製した触媒にお
    いて、P/(B族金属+族金属)比が0.7乃
    至1.1を満足するようにB族および族の両金
    属に関して実質的に化学量論的量の該燐酸化物が
    添加されて成り、かつ表面積130乃至130m2/g、
    全細孔容積0.4乃至0.8c.c./g、該全細孔容積の60
    乃至100%が直径20乃至500Åの細孔から成る触
    媒。 2 X線電子分光法により測定した該触媒の化学
    的表面組成が、B族金属/(B族金属+Al)
    比として表わして0.3乃至9.7、族金属/(族
    金属+Al)比として表わして0.7乃至6.0、 P/(P+Al)比として表わして6.0乃至11.0
    の範囲内にある特許請求の範囲第1項に記載の触
    媒。 3 多量の硫黄、窒素、芳香族炭化水素、飽和炭
    化水素、オレヒイン分を含み、かつ370℃+で留
    出する留分を多量に含む重質減圧軽油のマイルド
    水素化分解触媒の製法において該製法が: 表面積130乃至300m2/g、全細孔容積0.4乃至
    0.8c.c./g、該全細孔容積の60乃至100%が直径20
    乃至500Åの細孔から成るアルミナ担体を準備す
    る工程と; 該触媒上に最終触媒の乾燥重量基準で5乃至30
    重量%(酸化物として)の金属が担持されるよう
    に周期率表第B族金属元素から選択した少なく
    とも一種の水素添加金属成分(a)を該アルミナ担体
    に含浸させ、かつ該触媒上に1乃至8重量%(酸
    化物として)の金属が担持されるように周期律表
    第族金属元素から選択した少なくとも一種の水
    素添加金属成分(b)を該アルミナ担体に共含浸させ
    ると同時に、該触媒上に6乃至38重量%の燐酸化
    物が担持されるように燐酸化物成分(c)を該アルミ
    ナ担体に共含浸させ、この際P/(B族金属+
    族金属)比が0.7乃至1.1を満足するようにB
    族および族金属元素に対して実質的に化学量論
    的量の該燐酸化物を添加して成る工程;とから成
    る製法。 4 含浸済みアルミナ担体を60乃至150℃、8乃
    至24時間乾燥し、かつ乾燥済みの含浸アルミナ担
    体を450乃至650℃で1乃至12時間、乾燥空気でか
    焼する工程を包含して成る特許請求の範囲第3項
    に記載の製法。 5 表面積140乃至250m2/g、全細孔容積0.45乃
    至0.75c.c./g、該全細孔容積の70乃至90%が直径
    30乃至300Åの細孔から成るアルミナ担体を準備
    する工程を包含して成る特許請求の範囲第3項に
    記載の製法。 6 周期律表第B族の金属元素を硫化物の形態
    で使用して成る特許請求の範囲第3項に記載の製
    法。 7 周期律表第族の金属元素を硫化物の形態で
    使用して成る特許請求の範囲第3項に記載の製
    法。 8 多量の硫黄、窒素、芳香族炭化水素、飽和炭
    化水素、オレフイン分を含み、かつ370℃+で留
    出する留分を多量に含む重質減圧軽油のマイルド
    水素化分解方法であつて、該重質減圧軽油を水素
    の存在下で アルミナ担体;周期律表第B族の金属元素か
    ら選択した成分;周期律表第族の金属元素から
    選択した成分;および燐酸化物から成る触媒であ
    つて該燐酸化物が P/(B族金属+族金属)比=0.7乃至1.1 を満足するように添加されて成り、かつ表面積
    130乃至300m2/g、全細孔容積0.4乃至0.8c.c./g
    を有し、該全細孔容積の60乃至100%が直径20乃
    至500Åの細孔から成る触媒 と水素化処理装置中で接触させて該減圧軽油の
    370℃+留分を転化させることから成る方法。 9 該水素化処理装置を360乃至420℃、水素分圧
    500乃至800psig、液時空間速度0.1乃至0.5m3/m3
    hr、およびH2/装入油比200乃至500Nm3/m3
    条件下で運転して成る特許請求の範囲第8項に記
    載の方法。 10 該重質減圧軽油が、硫黄1重量%以上、窒
    素200ppm以上、芳香族炭化水素15重量%以上、
    370℃以上の留出分が50容量%以上を占め、かつ
    臭素価が1以上である特許請求の範囲第9項に記
    載の方法。 11 X線電子分光法により測定した該触媒の化
    学的表面組成が、 B族金属/(B族金属+Al)比として表わ
    して0.3乃至9.7、 族金属/(族金属+Al)比として表わし
    て0.7乃至6.0P/(P+Al)比として表わして6.0
    乃至11.0である特許請求の範囲第8項に記載の方
    法。
JP61160668A 1985-07-08 1986-07-08 重質減圧軽油のマイルド水素化分解用触媒、その製法、およびマイルド水素化分解方法 Granted JPS6249948A (ja)

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