JPH058053B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、担持された水添変換触媒(特に、改
善された水添脱窒(HDN)活性を有するもの)
の製造法に関する。 解決しようとする問題点及び解決手段等 供給物を大量に水添処理する第1段階の水添分
解及び接触分解に適用するための、新規で、コス
ト的に有効で、高活性である水添変換触媒を開発
して商業化するための研究がかなりなされてい
る。これらのプロセスに供給する炭化水素供給物
中に有意量の535℃+の残留成分(分解された供給
原料を含めて)が含まれていると、上記の適用に
おいて現在商業的に用いられている触媒にとつて
は、活性及び安定性について厳しい問題点が生じ
ていた。かかる品質の劣る供給原料の品質を向上
させるための新規な触媒についての要求の増大に
より、担持された触媒上に追加的な触媒活性金属
を添加するための特別な技法によつて改善された
触媒が見出された。 本発明にとつての適した出発点であるところの
担持された水添金属触媒の製造法は周知である。
例えば、米国特許明細書第3629146号には、安定
化された溶液から一回の水性含浸で、触媒金属を
高濃度で含有する担持された触媒を製造する方法
が開示されている。モリブデンカルボニルをアル
ミナと結合させてオレフインの複分解用触媒を製
造することも知られている(「ジエイ・モル・カ
タリシス(J.Mol.Catalysis)、1(1975/76)、
77〜84」参照)。驚くべきことに、商業用水添処
理触媒の水添脱窒活性が、少量のモリブデン及
び/又はタングステンのカルボニルを昇華により
該触媒に添加することにより、大いに改善され得
る、ということを今搬見出した。 従つて、本発明は、適当な担体に組込まれた第
族及び/又は第族の金属を触媒活性量含有す
る触媒に、約0.5ないし15%wtのモリブデン及
び/又はタングステンのカルボニルを、高められ
た温度にて昇華によつて添加し、その金属カルボ
ニル含浸触媒を乾燥しそして〓焼することからな
る、改善された水添脱窒活性を持つ担持された水
添変換触媒の製造法に関する。本発明はさらに、
このようにして製造された改善された水添脱窒活
性を持つ担持された水添変換触媒に関する。 本発明は、担体に組込まれた周期律表の第族
及び/又は第B族の金属を含有する、担持され
た水添変換触媒に適用できる。典型的には、かか
る触媒は、第族金属としてニツケル及び/又は
コバルトを約1ないし5%wt並びに第B族金
属としてモリブデン又はタングステンを約5ない
し15%wtを含有しよう。 通常の触媒担体のいずれも、本発明による方法
に用いるのに適合し得る、と考えられる。本発明
による触媒用の適当な担体には、アルミナ、シリ
カ及びそれらの混合物の如き耐火性酸化物があ
る。アルミノシリケート、鉄シリケート、ガリウ
ムシリケート及びそれらの混合物の如き結晶性合
成ゼオライトもまた担体として用いられ得、これ
らは好ましくは耐火性酸化物担体と組合わせて用
いられる。特に好ましい担体は、1%wt未満の
シリカを含有するガンマ−アルミナである。 モリブデン及びタングステンの金属カルボニル
は、これらの金属に関する限り0価である。公知
の金属カルボニルにはM(CO)6に加えてXM
(CO)3(ここで、Xはベンゼン、トルエン、シク
ロヘブタトリエン、等であり得る。)があり、こ
れらのカルボニルはすべて、本発明にとつて等し
く適合し得るはずである。しかしながら、すべて
の金属カルボニルが等しく有効であるとは、必ず
しも認められない。本発明による方法によつて触
媒に添加されたモリブデン及びタングステンのカ
ルボニルはHDN活性を改善するのに対し、同じ
方法によつて添加されたクロムカルボニルは
HDN活性を減少する。それ故、本発明は、モリ
ブデン及びタングステンのカルボニルの使用に限
られる。 MoO3の形態で追加的モリブデンを組込むこと
により触媒のHDN活性を改善させる以前の努力
は、不成功であつた。担体上における低酸化状態
の金属と触媒金属との相互作用により、独特の金
属−金属相互作用及び恐らく添加金属の高分散が
もたらされ得る、ということが望まれた。金属カ
ルボニルとアルミナ、シリカ及びゼオライトの担
体との相互作用は、最近、文献(エイ・ブレナー
(A.Brenner)及びデイー・エイ・ハカル(D.A.
Hucul)の「ジエイ・アム・ケム・ソク(J.Am.
Chem.Soc),102,2484(1980)」)に論議されて
いるけれども、担体上における金属と金属との相
互作用は新規であると信じられる。 初期の調査研究により、米国のシエル・ケミカ
ル社によつて製造されかつ販売されている商業用
水添処理触媒上へのMo及びWのカルボニルの昇
華は触媒活性に顕著な効果を奏する、ということ
が示された。約1.5%wtのMoを触媒に添加する
ことにより、HDN活性が、ベース触媒に対して
16%増大された。本発明による方法によつて添加
された約0.5%wtから約15%wtまでの金属カルボ
ニルが良好な結果をもたらした。しかしながら、
約1%wtないし約5%wtを本発明による方法に
より添加することが好ましい。 商業用触媒に対して水添脱窒(HDN)活性の
実質的増大が、新規な水添変換触媒を商業化する
のに要求される。かかる改善された触媒を開発す
る際、多くの実験用触媒が製造され、HDN活性
について試験された。試験プログラムに用いられ
るHDN活性試験は、温度、圧力、ガス流量及び
液体流量を含む標準的条件を用いて、各触媒につ
いて脱窒を測定するようにされる。標準的な商業
用触媒は、実験用触媒と同じ条件下で試験され
る。標準的な触媒の一次脱窒速度定数は1.00と定
められ、そしてすべての実験用触媒はこの標準に
対して測定された活性を有する。この方法が、本
明細書の実施例に示されたHDNの改善を測定す
るのに用いられた。 本発明による改善された触媒を用いる方法に適
した水添変換条件に関して、温度は350〜420℃、
全圧は75〜200バール、水素分圧は60〜200バー
ル、空間速度は0.4〜1.5Kg油/触媒/時、水素
供給速度は250〜2500N/Kg油供給物である。
本方法による重油供給物の水添脱窒は好ましく
は、次の条件下で行なわれる:温度は360〜410
℃、全圧は100〜150バール、水素分圧は80〜150
バール、空間速度は0.4〜1.0Kg油/触媒/時、
水素供給速度は500〜1500Nl/Kg油供給物であ
る。 適用される水素は、純粋な水素又は水素含有ガ
ス(好ましくは、70%より多い水素を含むもの)
であり得る。該水素含有ガスは、約10%までの硫
化水素を含有していてもよい。 炭化水素油供給物流は、バナジウム及びニツケ
ルを一緒にして3ppmw未満最も好ましくは
1ppmw未満含有する、ことが好ましい。ある場
合には、これらのレベルを達成するためには、炭
化水素油供給物を脱金属予備処理に付すことが必
要であり得る。 脱金属予備処理に用いられる好ましい触媒は、
1〜5%wtのニツケル及び5〜15%wtのモリブ
デン(百分率は両方とも、全触媒に基づく。)を
含む。モリブデン対ニツケルの好ましい重量比
は、3:1ないし6:1である。これらの金属
は、当該技術で知られたいずれかの方法により、
例えば、関係金属の1種又は2種以上の塩を含む
水溶液でアルミナを1段階又は2段階以上にて含
浸することにより、触媒に組込まれ得る。脱金属
予備処理を行なうために適した条件に関して、温
度は370〜420℃、全圧は65〜220バール、水素分
圧は60〜200バール、空間速度は0.2〜2Kg油/
触媒/時、水素供給速度は250〜2500N/Kg油
供給物である。 予備処理された炭化水素油及び変換された炭化
水素油の両方から分離されたガス流、並びに得ら
れた残留留分及び生成物はすべて、部分的に又は
完全に再循環され得る。 実施例 本発明を次の例により説明する。 例 1 出発材料として商業用のNi/Mo/Al2O3水添
処理触媒を用いて、6種の触媒試料を製造した。
出発材料は、直径1.6mmの押出し物である触媒試
料を480℃にて2時間最初に乾燥し、次いでそれ
を窒素下にて30分間冷却することにより調製し
た。次いで、押出し物を量り採り、特定量のモリ
ブデン、タングステン又はクロムのカルボニルと
ともに丸底スラスコ中に置き、それにつて所望の
追加的触媒金属含有量を、商業用触媒上に昇華に
より含浸させた。この押出し物を2mmHgの圧力
下でロートバツプ(rotovap)上に置き、そして
80℃にて75分間加熱した。次いで、乾燥しそして
480℃にて2時間空気中で〓焼して、最終触媒試
料を得た。昇華による金属添加後の触媒試料の、
金属含有量の重量パーセント増分を表1に示す。
添加された金属は、各自の触媒の〓焼後MoO3、
CrO3及びWO3になつていると思われた。 触媒A及びEは、商業用水添処理触媒の第1試
料50グラムを用いて、乾燥触媒上に金属ヘキサカ
ルボニルを昇華させることにより製造された。触
媒Bは、商業用水添処理触媒の第2試料300グラ
ムを用いて製造された。触媒C,D及びFは、商
業用水添処理触媒の第2試料50グラムを用いて製
造された。 これらの6種の添加された金属触媒及び商業用
水添処理触媒が、表1に示された供給物の性質を
持つ、接触分解された重質ガス油の試料を水添処
理するのに用いられた。そられの触媒はすべて、
水添処理試験の開始前に、高められた温度(371
℃)にて2時間、H2/H2S(5%vのH2S)の
ガス状混合物で処理することにより硫化された。 おおよそ1.5%wtの追加的Moを含有していた
触媒Aは、商業用触媒の第1試料に対して、16%
のHDN活性の増大を示した。商業用触媒の第2
試料の比較的多量のバツチから製造されかつ3.3
%wtの追加的Moを含有していた触媒Bは、商業
用触媒の第1試料とおおよそ等しいHDN活性で
あつた。触媒Aと同じようにして製造されたがし
かし触媒Bと同じ3.3%wtのMo含有量を有して
いた触媒Cは、商業用触媒に対して約12%の
HDN活性の増大を示した。触媒Dは、触媒Aと
同じように製造されたが、硫化及び試験の前に〓
焼されなかつた。この触媒は、商業用触媒に対し
て8%のHDN活性の増大を示した。 触媒E及びFは、商業用触媒の第2試料の50グ
ラム試料から出発して製造された。クロムを含有
していた触媒Eは、水素添加、水添脱窒及び水添
脱硫について、商業用触媒よりも有意的に活性が
劣つていた。タングステンを含有していた触媒F
は、商業用触媒よりも9%のHDN活性の増大を
示した。 【表】
善された水添脱窒(HDN)活性を有するもの)
の製造法に関する。 解決しようとする問題点及び解決手段等 供給物を大量に水添処理する第1段階の水添分
解及び接触分解に適用するための、新規で、コス
ト的に有効で、高活性である水添変換触媒を開発
して商業化するための研究がかなりなされてい
る。これらのプロセスに供給する炭化水素供給物
中に有意量の535℃+の残留成分(分解された供給
原料を含めて)が含まれていると、上記の適用に
おいて現在商業的に用いられている触媒にとつて
は、活性及び安定性について厳しい問題点が生じ
ていた。かかる品質の劣る供給原料の品質を向上
させるための新規な触媒についての要求の増大に
より、担持された触媒上に追加的な触媒活性金属
を添加するための特別な技法によつて改善された
触媒が見出された。 本発明にとつての適した出発点であるところの
担持された水添金属触媒の製造法は周知である。
例えば、米国特許明細書第3629146号には、安定
化された溶液から一回の水性含浸で、触媒金属を
高濃度で含有する担持された触媒を製造する方法
が開示されている。モリブデンカルボニルをアル
ミナと結合させてオレフインの複分解用触媒を製
造することも知られている(「ジエイ・モル・カ
タリシス(J.Mol.Catalysis)、1(1975/76)、
77〜84」参照)。驚くべきことに、商業用水添処
理触媒の水添脱窒活性が、少量のモリブデン及
び/又はタングステンのカルボニルを昇華により
該触媒に添加することにより、大いに改善され得
る、ということを今搬見出した。 従つて、本発明は、適当な担体に組込まれた第
族及び/又は第族の金属を触媒活性量含有す
る触媒に、約0.5ないし15%wtのモリブデン及
び/又はタングステンのカルボニルを、高められ
た温度にて昇華によつて添加し、その金属カルボ
ニル含浸触媒を乾燥しそして〓焼することからな
る、改善された水添脱窒活性を持つ担持された水
添変換触媒の製造法に関する。本発明はさらに、
このようにして製造された改善された水添脱窒活
性を持つ担持された水添変換触媒に関する。 本発明は、担体に組込まれた周期律表の第族
及び/又は第B族の金属を含有する、担持され
た水添変換触媒に適用できる。典型的には、かか
る触媒は、第族金属としてニツケル及び/又は
コバルトを約1ないし5%wt並びに第B族金
属としてモリブデン又はタングステンを約5ない
し15%wtを含有しよう。 通常の触媒担体のいずれも、本発明による方法
に用いるのに適合し得る、と考えられる。本発明
による触媒用の適当な担体には、アルミナ、シリ
カ及びそれらの混合物の如き耐火性酸化物があ
る。アルミノシリケート、鉄シリケート、ガリウ
ムシリケート及びそれらの混合物の如き結晶性合
成ゼオライトもまた担体として用いられ得、これ
らは好ましくは耐火性酸化物担体と組合わせて用
いられる。特に好ましい担体は、1%wt未満の
シリカを含有するガンマ−アルミナである。 モリブデン及びタングステンの金属カルボニル
は、これらの金属に関する限り0価である。公知
の金属カルボニルにはM(CO)6に加えてXM
(CO)3(ここで、Xはベンゼン、トルエン、シク
ロヘブタトリエン、等であり得る。)があり、こ
れらのカルボニルはすべて、本発明にとつて等し
く適合し得るはずである。しかしながら、すべて
の金属カルボニルが等しく有効であるとは、必ず
しも認められない。本発明による方法によつて触
媒に添加されたモリブデン及びタングステンのカ
ルボニルはHDN活性を改善するのに対し、同じ
方法によつて添加されたクロムカルボニルは
HDN活性を減少する。それ故、本発明は、モリ
ブデン及びタングステンのカルボニルの使用に限
られる。 MoO3の形態で追加的モリブデンを組込むこと
により触媒のHDN活性を改善させる以前の努力
は、不成功であつた。担体上における低酸化状態
の金属と触媒金属との相互作用により、独特の金
属−金属相互作用及び恐らく添加金属の高分散が
もたらされ得る、ということが望まれた。金属カ
ルボニルとアルミナ、シリカ及びゼオライトの担
体との相互作用は、最近、文献(エイ・ブレナー
(A.Brenner)及びデイー・エイ・ハカル(D.A.
Hucul)の「ジエイ・アム・ケム・ソク(J.Am.
Chem.Soc),102,2484(1980)」)に論議されて
いるけれども、担体上における金属と金属との相
互作用は新規であると信じられる。 初期の調査研究により、米国のシエル・ケミカ
ル社によつて製造されかつ販売されている商業用
水添処理触媒上へのMo及びWのカルボニルの昇
華は触媒活性に顕著な効果を奏する、ということ
が示された。約1.5%wtのMoを触媒に添加する
ことにより、HDN活性が、ベース触媒に対して
16%増大された。本発明による方法によつて添加
された約0.5%wtから約15%wtまでの金属カルボ
ニルが良好な結果をもたらした。しかしながら、
約1%wtないし約5%wtを本発明による方法に
より添加することが好ましい。 商業用触媒に対して水添脱窒(HDN)活性の
実質的増大が、新規な水添変換触媒を商業化する
のに要求される。かかる改善された触媒を開発す
る際、多くの実験用触媒が製造され、HDN活性
について試験された。試験プログラムに用いられ
るHDN活性試験は、温度、圧力、ガス流量及び
液体流量を含む標準的条件を用いて、各触媒につ
いて脱窒を測定するようにされる。標準的な商業
用触媒は、実験用触媒と同じ条件下で試験され
る。標準的な触媒の一次脱窒速度定数は1.00と定
められ、そしてすべての実験用触媒はこの標準に
対して測定された活性を有する。この方法が、本
明細書の実施例に示されたHDNの改善を測定す
るのに用いられた。 本発明による改善された触媒を用いる方法に適
した水添変換条件に関して、温度は350〜420℃、
全圧は75〜200バール、水素分圧は60〜200バー
ル、空間速度は0.4〜1.5Kg油/触媒/時、水素
供給速度は250〜2500N/Kg油供給物である。
本方法による重油供給物の水添脱窒は好ましく
は、次の条件下で行なわれる:温度は360〜410
℃、全圧は100〜150バール、水素分圧は80〜150
バール、空間速度は0.4〜1.0Kg油/触媒/時、
水素供給速度は500〜1500Nl/Kg油供給物であ
る。 適用される水素は、純粋な水素又は水素含有ガ
ス(好ましくは、70%より多い水素を含むもの)
であり得る。該水素含有ガスは、約10%までの硫
化水素を含有していてもよい。 炭化水素油供給物流は、バナジウム及びニツケ
ルを一緒にして3ppmw未満最も好ましくは
1ppmw未満含有する、ことが好ましい。ある場
合には、これらのレベルを達成するためには、炭
化水素油供給物を脱金属予備処理に付すことが必
要であり得る。 脱金属予備処理に用いられる好ましい触媒は、
1〜5%wtのニツケル及び5〜15%wtのモリブ
デン(百分率は両方とも、全触媒に基づく。)を
含む。モリブデン対ニツケルの好ましい重量比
は、3:1ないし6:1である。これらの金属
は、当該技術で知られたいずれかの方法により、
例えば、関係金属の1種又は2種以上の塩を含む
水溶液でアルミナを1段階又は2段階以上にて含
浸することにより、触媒に組込まれ得る。脱金属
予備処理を行なうために適した条件に関して、温
度は370〜420℃、全圧は65〜220バール、水素分
圧は60〜200バール、空間速度は0.2〜2Kg油/
触媒/時、水素供給速度は250〜2500N/Kg油
供給物である。 予備処理された炭化水素油及び変換された炭化
水素油の両方から分離されたガス流、並びに得ら
れた残留留分及び生成物はすべて、部分的に又は
完全に再循環され得る。 実施例 本発明を次の例により説明する。 例 1 出発材料として商業用のNi/Mo/Al2O3水添
処理触媒を用いて、6種の触媒試料を製造した。
出発材料は、直径1.6mmの押出し物である触媒試
料を480℃にて2時間最初に乾燥し、次いでそれ
を窒素下にて30分間冷却することにより調製し
た。次いで、押出し物を量り採り、特定量のモリ
ブデン、タングステン又はクロムのカルボニルと
ともに丸底スラスコ中に置き、それにつて所望の
追加的触媒金属含有量を、商業用触媒上に昇華に
より含浸させた。この押出し物を2mmHgの圧力
下でロートバツプ(rotovap)上に置き、そして
80℃にて75分間加熱した。次いで、乾燥しそして
480℃にて2時間空気中で〓焼して、最終触媒試
料を得た。昇華による金属添加後の触媒試料の、
金属含有量の重量パーセント増分を表1に示す。
添加された金属は、各自の触媒の〓焼後MoO3、
CrO3及びWO3になつていると思われた。 触媒A及びEは、商業用水添処理触媒の第1試
料50グラムを用いて、乾燥触媒上に金属ヘキサカ
ルボニルを昇華させることにより製造された。触
媒Bは、商業用水添処理触媒の第2試料300グラ
ムを用いて製造された。触媒C,D及びFは、商
業用水添処理触媒の第2試料50グラムを用いて製
造された。 これらの6種の添加された金属触媒及び商業用
水添処理触媒が、表1に示された供給物の性質を
持つ、接触分解された重質ガス油の試料を水添処
理するのに用いられた。そられの触媒はすべて、
水添処理試験の開始前に、高められた温度(371
℃)にて2時間、H2/H2S(5%vのH2S)の
ガス状混合物で処理することにより硫化された。 おおよそ1.5%wtの追加的Moを含有していた
触媒Aは、商業用触媒の第1試料に対して、16%
のHDN活性の増大を示した。商業用触媒の第2
試料の比較的多量のバツチから製造されかつ3.3
%wtの追加的Moを含有していた触媒Bは、商業
用触媒の第1試料とおおよそ等しいHDN活性で
あつた。触媒Aと同じようにして製造されたがし
かし触媒Bと同じ3.3%wtのMo含有量を有して
いた触媒Cは、商業用触媒に対して約12%の
HDN活性の増大を示した。触媒Dは、触媒Aと
同じように製造されたが、硫化及び試験の前に〓
焼されなかつた。この触媒は、商業用触媒に対し
て8%のHDN活性の増大を示した。 触媒E及びFは、商業用触媒の第2試料の50グ
ラム試料から出発して製造された。クロムを含有
していた触媒Eは、水素添加、水添脱窒及び水添
脱硫について、商業用触媒よりも有意的に活性が
劣つていた。タングステンを含有していた触媒F
は、商業用触媒よりも9%のHDN活性の増大を
示した。 【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 適当な担体に組込まれた第族及び/又は第
B族の金属を触媒活性量含有する触媒に、約
0.5ないし15%wtのモイブテン及び/又はタング
ステンのカルボニルを、高められた温度にて昇華
によつて添加し、その金属カルボニル含浸触媒を
乾燥しそして〓焼することからなる、改善された
水添脱窒活性を持つ担持された水添変換触媒の製
造法。 2 約1ないし5%wtの金属カルボニルを触媒
に添加する、特許請求の範囲第1項に記載の製造
法。 3 担体に組込まれた第族金属がニツケル及
び/又はコバルトであり、第B族金属がモリブ
デン及び/又はタングステンである、特許請求の
範囲第1項又は第2項に記載の製造法。 4 アルミナ、シリカ又はそれらの混合物からな
る群から担体が選ばれ、しかも該担体は結晶性の
シリケートゼオライトを含んでいてもよい、特許
請求の範囲第1〜3項のいずれか一項に記載の製
造法。 5 該カルボニルを添加する前に水添変換触媒を
乾燥し、そしてモリブデン及び/又はタングステ
ンのヘキサカルボニル化合物を、高められた温度
及び減圧にて触媒上に昇華させる、特許請求の範
囲第1〜4項のいずれか一項に記載の製造法。 6 金属カルボニル含浸触媒を、水添変換プロセ
スにおいて用いる前に硫化する、特許請求の範囲
第1〜5項のいずれか一項に記載の製造法。 7 水添変換触媒がアルミナ上に担持されたニツ
ケル及びモリブデンの化合物からなり、この触媒
上に約1ないし5%wtのモリブデンカルボニル
化合物(触媒基準)を、高められた温度及び減圧
にて昇華によつて組込む、特許請求の範囲第1項
に記載の製造法。 8 適当な担体に組込まれた第族及び/又は第
B族の金属を触媒活性量含有し、これらの金属
が該担体に組込まれた後乾燥されそして〓焼され
た担持された水添変換触媒の改善された水添脱窒
活性を持つ触媒であつて、上記の複合物に約0.5
ないし15%wtのモリブデン及び/又はタングス
テンを金属カルボニルとして高められた温度にて
昇華によつて含浸し、その金属カルボニル含浸触
媒を乾燥しそして〓焼したものであることを特徴
とする、改善された水添脱窒活性を持つ担持され
た水添変換触媒。 9 触媒活性の第族金属がニツケル及び/又は
コバルトであり、第B族金属がモリブデン及
び/又はタングステンである、特許請求の範囲第
8項に記載の触媒。 10 アルミナ、シリカ及びそれらの混合物から
なる群から担体が選ばれている、特許請求の範囲
第8項又は第9項に記載の触媒。 11 担持された水添変換触媒が乾燥され、次い
でこの触媒上に約1ないし5%wtのモリブデン
及び/又はタングステンのヘキサカルボニルが、
高められた温度及び減圧にて昇華によつて含浸せ
しめられている、特許請求の範囲第8〜10項の
いずれか一項に記載の触媒。 12 触媒が水添変換プロセスにおいて用いられ
る前に、該金属カルボニルが硫化物に変換せしめ
られている、特許請求の範囲第8〜11項のいず
れか一項に記載の触媒。 13 該水添変換触媒がアルミナ上に担持された
ニツケル及びモリブデンの化合物からなり、高め
られた温度及び減圧にてモリブデンヘキサカルボ
ニル化合物の昇華によつて触媒に添加されたモリ
ブデン含有量が約1ないし5%wtである、特許
請求の範囲第8項に記載の触媒。
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