油气集输金属复合管

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油气集输金属复合管|全球工程与招采用货一站式解决方案

(适用于陆上与海上油气集输、含硫含二氧化碳介质、注水与回注、伴热及深水海底管线等场景)

 

一、产品定位与适应范围

1. 产品定义:金属复合管指以碳钢基体承担强度与外压,内衬或内覆耐蚀合金层作为耐蚀屏障的复合结构管。常见形式包括冶金复合管(内衬合金与基体金属冶金结合)与机械内衬管(内衬合金套筒经机械胀形或减径实现过盈结合)。

2. 适应范围:适用于油气集输中含硫化氢、二氧化碳、有机酸、氯化物、注水含氧等腐蚀性介质,覆盖陆上长输、海上平台与海底管线、井口至陆地终端等工况。

3. 与实心耐蚀合金管的边界:当介质极端苛刻或温度压力超出复合体系窗时,采用全耐蚀合金实心管。常规含硫含二氧化碳与海水侧管线优先考虑金属复合方案以平衡全寿命成本。

 

二、标准矩阵(全球主流与跨规范对接)

1. 基础与主体:API 5L(输送钢管)与 ISO 3183;海底管线设计参照 DNV-ST-F101

2. 复合与内衬:API 5LD(耐蚀合金复合或内衬钢管)用于冶金复合与机械内衬;全耐蚀合金实心管可参照 API 5LC(耐蚀合金管)。

3. 材料适配:耐蚀合金层不锈钢参考 ASTM A240(板)与 ASTM A312(管),双相不锈钢参考 ASTM A790,镍基合金参考 ASTM B444ASTM B423 等;母材碳钢与低合金钢参考 API 5LASTM A516ASTM A36 等项目选用。

4. 涂层与外防腐:ISO 21809 系列(外防腐与现场接头涂层),常见体系包括三层聚乙烯与三层聚丙烯。

5. 腐蚀与耐硫:NACE MR0175ISO 15156(油气含硫环境合规),NACE MR0103(炼厂含硫场景)。

6. 制造与焊接:NORSOK M-601(焊接与制造要求),NORSOK M-650(材料制造商资格,一般用于双相与镍基),项目可辅以 IOGP JIP33 API 5LISO 3183 的补充条款。

7. 管线规范对接:陆上系统参照 ASME B31.4 ASME B31.8,海工系统参照 DNV-ST-F101 与相关推荐做法。

8. 质量通用:EN 10204(材质证明),EN ISO 9712EN ISO 17635(无损检测人员与方法类条款,项目化采用)。

 

三、场景—材料—标准—尺寸映射(文字化速查)

1. 含硫化氢与二氧化碳的陆上集输:母材碳钢按 API 5L PSL2,内衬 316L 317L,标准采用 API 5LD NACE MR0175,常见口径 DN 100DN 600,内衬名义厚度 35 毫米。

2. 海水注水与回注系统:母材碳钢按 API 5L PSL2,内衬双相 2205 或超级双相 2507,标准采用 API 5LD NORSOK M-650,海工设计参照 DNV-ST-F101,常见口径 DN 150DN 600,内衬厚度 36 毫米。

3. 深水海底长输(高外压与自由跨越):机械内衬或冶金复合方案,内衬合金 625 825,标准采用 API 5LD,加做外压稳定性与屈曲校核,设计参照 DNV-ST-F101,常见口径 DN 200DN 500,外径壁厚按线路力学计算确定。

4. 含氯化物与有机酸的含水多相流输送:内衬 904L6MoS31254)或合金 825,标准采用 API 5LD NACE MR0175,常见口径 DN 100DN 400,内衬厚度 34 毫米。

5. 高温含硫富气与凝析油支路:内衬合金 625,标准采用 API 5LD NACE MR0175,必要时过渡环与对接焊采同系镍基焊材,常见口径 DN 50DN 300

6. 全耐蚀合金优先场景:极端酸性气、超长免维护周期或内衬无法覆盖细节部位时,采用 API 5LC 实心耐蚀合金管(如 825625C-276),口径范围与壁厚按项目确定。

 

四、规格范围与公差(典型工程窗口)

1. 外径范围:约 601422 毫米,海底长输常见 168.3508 毫米。

2. 壁厚范围:母材碳钢按强度与稳定性设计计算,常见 640 毫米;内衬/复合层名义厚度 2.56 毫米。

3. 长度:单根 612 米,海工常用 12 米。

4. 公差与几何:外径、壁厚、椭圆度与直线度遵循 API 5LISO 3183;冶金复合层厚度与结合质量遵循 API 5LD。机械内衬的内衬起皱、波浪与端部锁口以 API 5LD 与项目补充条款量化。

5. 端部:坡口按 ASME B16.25,机械内衬管端部设合金锁口或内衬环,保证现场对接焊时耐蚀屏障连续。

 

五、制造流程与关键控制

1. 冶金复合管路线:复合板材(不锈钢或镍基合金与碳钢板经爆炸复合或轧制复合)→ 成型(UOE JCOE)→ 纵缝焊接 → 热处理/整形 → 内外无损检测 → 内衬合金层结合剪切试验与弯曲/压扁验证 → 水压试验与尺寸检验。

2. 机械内衬管路线:碳钢母管制造(API 5L)→ 薄壁耐蚀合金内衬管装配 → 机械胀形或减径形成过盈 → 端部合金锁口或合金环焊 → 室温或低温循环稳定 → 内衬起皱与滑移控制 → 水压与几何检测。

3. 焊接与对接:冶金复合纵缝焊接采用匹配焊材;现场对接焊对内衬合金实施同系合金焊接或内壁焊覆,确保耐蚀层连续。

4. 外防腐与保温:埋地或水下段外防腐按 ISO 21809 系列,必要时配置混凝土加重层;海底管线可配置防浮与坚固层,具体按 DNV-ST-F101 配置。

5. 追溯与标识:按 EN 10204 提供 3.13.2 材质证明,热号与内衬合金批次全程追溯。

 

六、质量检验与文件(ITP 主线)

1. 化学与力学:母材碳钢与内衬合金按相应标准检验,含硫环境按 NACE MR0175 做硬度与微观控制。

2. 结合与衬层完整性:冶金复合实施剪切强度、弯曲与压扁试验;机械内衬实施起皱高度、剥离与滑移检查,端部锁口尺寸复核。

3. 无损与压力:母材与焊缝 UTRT,内外目检与测厚;逐支水压试验。

4. 外防腐与现场接头:涂层厚度、附着力与假孔检测,现场接头按 ISO 21809 第三部分验证。

5. 文件包:材质证明、热处理与扩管记录、焊接与无损报告、水压记录、涂层质检、第三方见证与偏差处置闭环。

 

七、供货形态与包装

1. 供货形态:直管供货,配套供应防腐、现场接头材料、对接焊材与对口内衬环。

2. 包装与防护:端部保护、内衬防划伤护环、外表面防腐保护层、海运防潮与捆扎固定,随附吊装与堆码指南。

 

八、订货要点(可直接写入项目技术条款)

1. 体系与版次:API 5LDAPI 5LISO 3183,海工按 DNV-ST-F101;外防腐按 ISO 21809;含硫按 NACE MR0175

2. 材料与规格:母材等级、外径×壁厚×长度、内衬合金牌号与名义厚度、端部型式与锁口方案。

3. 焊接与检验:对接焊合金焊材、无损覆盖率、复合层剪切强度与起皱限值、水压等级。

4. 涂层与配套:外防腐体系与厚度、现场接头工艺、混凝土加重或保温需要。

5. 文件与见证:EN 10204 3.13.2、第三方见证点、制造程序与偏差管理、运输与储存要求。

 

九、选材指南(文字化)

1. 经济耐蚀优先:介质中等腐蚀,选内衬 316L317L

2. 氯化物与注水:选内衬双相 2205/超级双相 2507

3. 强腐蚀与高温富气:选内衬镍基 625825,或转全耐蚀合金管。

4. 深水海底外压控制:优先机械内衬或冶金复合并按 DNV-ST-F101 做稳定性与屈曲校核。

5. 全寿命成本优先:综合介质、温压、焊接可达性与维护窗口,在冶金复合、机械内衬与实心合金之间择优。

 

十、采购施工与运行维护风险提示

1. 将复合管当作普通碳钢管处理,忽略内衬焊接连续性与锁口要求,易形成腐蚀短路。

2. 机械内衬起皱控制与弯管半径未量化,现场成形引发内衬失稳。

3. 含硫场景未做硬度与组织控制,诱发硫化物应力开裂。

4. 外防腐与阴极保护不匹配,海底段早期腐蚀。

5. 现场接头涂层与合金层保护缺失,形成点蚀与缝隙腐蚀源。

6. 未按项目水压与外压工况复核,导致系统安全裕度不足。

 

十一、代表性规格行(可直接用于招采)

1. 陆上含硫含二氧化碳集输:

“金属复合管,API 5LDAPI 5L PSL2,外径 323.9 毫米×壁厚 12.7 毫米×长度 12 米;内衬 316L,名义厚度 3.5 毫米;端部合金锁口;无损 UTRT,剪切强度与压扁试验合格;外防腐 ISO 21809 三层聚乙烯;NACE MR0175 合规;材质证明 EN 10204 3.2。”

2. 海水注水干线(平台—井口):

“金属复合管,API 5LDDNV-ST-F101,外径 406.4 毫米×壁厚 19.1 毫米×长度 12 米;内衬 2205,名义厚度 4.0 毫米;对接焊双相匹配焊材;外防腐三层聚丙烯;现场接头按 ISO 21809 第三部分;文件包含水压记录与第三方见证。”

3. 深水海底长输:

“机械内衬管,API 5LD,外径 273.1 毫米×壁厚 22.2 毫米×长度 12 米;内衬合金 625,名义厚度 3.0 毫米,端部合金环焊;按 DNV-ST-F101 完成外压稳定与屈曲校核;外包混凝土加重;材质与焊接文件齐全。”

 

十二、全球代表性生产商(按字母序,示例)

1. BUTTING(德国):机械内衬与冶金复合管解决方案,覆盖陆上与海工项目。

2. EEW Group(德国/马来西亚/韩国):长焊缝复合管与海工管线。

3. JFE Steel(日本):复合板与复合管整体方案。

4. Nippon Steel(日本):复合板与管线体系,含耐蚀合金材料。

5. Tenaris(全球):复合与内衬管、海工管线综合供货与技术服务。

6. Cladtek(印尼/巴西/沙特):耐蚀合金焊覆与复合部件解决方案(管件与接头配套)。

7. Proclad(英国/中东):耐蚀合金焊覆与复合件制造。

8. 中国优选渠道:宝武体系复合板与配套管线企业、国内大型长焊缝管厂与项目化成套单位。

(以上名单为代表性资源,具体以项目资质、产线能力与合规证书为准。)

 

 

 

油气集输金属复合管|技术版说明

 

1. 产品定义与适用范围

定义:以碳钢基层承担承压与结构强度,内侧通过CRA 复层/衬层或堆焊覆层实现耐蚀的复合构造管材与配件系统,含直管、弯管、三通、异径、阀腔/短节等。

适用:湿气/多相/CO/HS 介质,注水/海水回注,高 Cl⁻,含固体冲刷,深水/外压环境,长寿命与全生命周期成本优化项目。

 

2. 标准矩阵(从“产品”到“设计/运行”)

产品与材料:API 5LDClad/MLP),API 5LC(全 CRA 线管,若采用),ASME/ASTM(焊材与基材牌号配套),NORSOK M-630(海工 MDS 材料表可选)。

设计与校核:DNV-ST-F101(海底);ASME B31.3/B31.4/B31.8(工艺/液体/天然气);MLP 衬里稳定性按 DNV-RP-F104;新工艺按 DNV-RP-A203 做技术资格。

焊接与覆层:ASME IX(含 QW-214)、API RP 582;异材焊常用 ERNiCrMo-3Alloy 625)等体系。

防腐与材料选择:ISO 21809(外防腐)、ISO 21457(材料选择)、ISO 15156/NACE MR0175 + TM0177/TM0284(酸性环境)。

质量与文件:EN 10204 3.1/3.2(材证与见证),项目 ITP/ITR 全流程记录。

 

3. 结构类型与制造路线(三路线一览)

冶金复合(Clad Pipe):爆炸复合/热轧复合板 → LSAWUOE/JCOE)或 SAW 成管 → 热处理 → 精整。特点:界面为冶金结合,剪切强度高,适合高压/深水/重腐蚀主干线。

机械衬里(MLP):碳钢母管 + 薄壁 CRA 衬管,液压/滚压胀形并端部机械锁固,关注外压/弯曲/敷设工况下的衬里稳定性(按 DNV-RP-F104 资格)。特点:成本优,适合大口径/长距离与成本敏感项目。

内焊堆焊覆层(Weld Overlay/Cladding):在母材内表面堆焊 625/316L/2507 等;常用 GTAW-HW/GMAW-P/SAW/PTA;控制稀释与 Fe%、有效厚度、硬度与铁素体(ASME IX + API RP 582)。特点:适合管件/阀腔/三通/弯头/局部补强与“黄油层”过渡。

 

4. 材料体系与牌号(示例)

基层(Strength Layer):API 5L Gr.B / X52 / X60 / X65 / X70 / X80PSL2 建议)。

CRA 复层/衬层(Corrosion-Resistant Alloy):

不锈钢:304L / 316L / 317L / 904LCO/中氯/有机酸等)。

双相/超级双相:2205S32205/2507S32750)(高 Cl⁻ 注水/海水回注,抗点蚀/SCC)。

镍基:Alloy 625 / 825 / C-276(高 HS + 高温/深海/强腐蚀)。

覆层焊材:ERNiCrMo-3625 系),309/312 过渡 + 316L/625 终层等。

选材原则:遵循 ISO 21457;酸性环境按 ISO 15156/NACE MR0175 的材料族/硬度/温区与介质窗口,必要时做 SSC/HIC 试验(TM0177/TM0284)。

 

5. 规格能力与公差(典型工程区间,最终以标准/图纸为准)

外径:约 4″–48″(1141219 mm),海工项目可更大。

总壁厚:约 840 mm(按压力/外压/稳定性校核);CRA 层常见约 26 mm(项目需明确最小值与负偏差控制方法)。

长度:6 m / 12 m;海底长输常用 12.2 m40 ft),亦见 1824 mMLP 常 ≤12 m

端部与坡口:按 ASME B16.25MLP 采用端部锁固/翻边结构并按工艺图明确几何。

几何公差:OD/WT/椭圆度/直线度/端面垂直度按 API 5LD/项目;弯管半径与 D/t MLP 及覆层/复层限制(需资格覆盖)。

 

6. 工况-材料-标准快速映射(工程指引,文字化)

甜到微酸多相湿气(CO₂ 居多,Cl⁻ 中等,T 120 °C,陆上/海上):316L Clad 316L-MLP;标准引 API 5LD + B31.4/31.8(陆上)或 DNV-ST-F101(海底),外防腐 ISO 21809

注水/海水回注(高 Cl⁻,缝隙/沉积风险,T 90 °C):2205/2507 Clad/MLP;焊口/三通处可加Weld Overlay 625/2507;材料选择按 ISO 21457PSL2 基层。

-重度酸性(HS + CO₂,Cl⁻ 中-高,T -高,含砂冲刷):Alloy 625 Clad 主选;Weld Overlay 625用于阀腔/局部;酸性适用按 ISO 15156,必要做 SSC/HIC

深水/高外压 + 高温(HPHT+ 海底敷设:优先Clad(强界面/全寿命);若选 MLP 必须按 DNV-RP-F104完成抗塌陷与端部锁固资格,铺管应力/弯矩/外压组合通过 DNV-ST-F101

成本敏感 + 中等腐蚀(CO₂ 为主,HS 低):MLP-316L/2205 经济优选;限定敷设弯曲半径与外压窗口;对现场焊口与补口提出专用程序。

局部极端腐蚀与冲刷(三通/弯头/限流/阀腔):Weld Overlay 625 / C-276;过渡到碳钢/双相采用黄油层与过渡层,按 ASME IX + API RP 582 控制稀释与硬度。

若项目转用“全 CRA 管”(非复合构造):采用 API 5LC + 对应 ASTM/ASME 材标,并按 B31.3/B31.8 DNV-ST-F101 重新校核。

 

7. 设计与计算要点(概述)

内压与壁厚:按 B31.3/B31.4/B31.8 DNV-ST-F101;多数项目不计入CRA 层厚度承压(视项目规程),由碳钢基层承担结构强度。

外压/屈曲/稳定性:海底段按 DNV-ST-F101MLP 衬里抗塌陷按 DNV-RP-F104 的限定曲线(含温度/外压/弯曲)。

裂纹与延性破坏:长输可选 CVN/DWTT CTOD 体系(按项目要求);焊接接头韧性需覆盖安装工况。

弯管/感应弯:需在复合/衬里构造上完成工艺资格试验(弯后衬层完整性/覆层开裂/结合面无分层)。

接头与异材焊:建议 625 体系过渡;热输入、层间温度、硬度与铁素体受控;根部保护/背封气按 WPS

 

8. 制造流程与工艺控制(分路线)

Clad:复合板(爆炸/热轧)→ 成管(UOE/JCOE/SAW)→ 热处理 → 界面 UT/剪切/弯曲/剥离 → 焊缝 100% UT/RT → 压力试验 → 几何/尺寸/标识。

MLP:母管 + CRA 衬管 → 胀形/滚压 → 端部锁固/翻边 → 衬层完整性检查(内窥/假止口)→ 抗塌陷/端部资格试验(型式)→ 压力试验。

Weld OverlayWPS/PQRASME IX QW-214)→ 多层/多道控制稀释 → 化学(Fe%/Ni%/Mo%)与硬度/铁素体 → 必要时 ASTM G48/G28 腐蚀试验 → 几何与 NDE

外防腐:工厂涂层 FBE/3LPE/3LPPISO 21809-1);深水可叠加混凝土涂重;现场补口按 21809-3 配套体系与工艺。

 

9. 质量控制与验证(要点清单)

化学/力学:基层(API 5L PSL2)与 CRA 层化学/力学(必要时低温);覆层层间化学与硬度/铁素体。

结合界面:Clad 做剪切/弯曲/剥离;界面 UT 覆盖;MLP 做端部锁固/抗塌陷型式试验。

NDE:焊缝 100% UT/RT(海底/关键);复层/衬层厚度映射与最小值控制;弯后/成型后再检。

腐蚀:按 ISO 21457/项目,常用 ASTM G48(点蚀/缝隙)、G28(合金耐蚀),酸性做 SSC/HIC

压力与致密性:逐支水压或等效;海底段可追加气密/压力循环。

文件:EN 10204 3.1/3.2ITP/ITRWPS/PQR/WPQNDE/压力/腐蚀/资格报告、外防腐/补口记录、追溯(热号/炉批/管号)。

 

10. 交付与包装

端部:ASME B16.25 坡口,MLP 端部锁固几何防损;螺纹/密封面防护罩(若与法兰/管件配套)。

防护:内外干燥防锈;外表涂层完好与端部封堵;海运捆装与防滚/防冲击。

标识:标准与牌号、尺寸、CRA 层厚(标称与最小值)、批次/追溯码、外防腐体系/厚度、检验状态。

 

11. 订货(RFQ/PO)要点(可直接复用)

1. 结构路线:Clad / MLP / Weld Overlay(可混合:主线 Clad/MLP + 管件覆层)。

2. 尺寸:OD × 总 WT × 长度;CRA 层(或覆层)标称厚度与允许负偏差;MLP 端部锁固型式。

3. 材料与等级:基层(API 5L 等级/PSL2)、CRA 牌号(316L/2205/2507/625/825/C-276 等),酸性适用性(ISO 15156 材料族/硬度)。

4. 设计/工况:设计规范(B31.* DNV-ST-F101)、P/T、外压/水深、pHS/ pCO/Cl/pH/含水率/固体、寿命与腐蚀裕量。

5. 检验与资格:Clad 界面与焊缝 NDE 与剪切/弯曲;MLP 端部/抗塌陷资格(DNV-RP-F104);覆层 WPS/PQR + 化学/硬度/腐蚀;压力/致密性。

6. 外防腐与补口:ISO 21809 体系、总厚/胶粘层、现场补口材料与工艺,假口/补口试验项。

7. 弯管与安装:是否涉及感应弯/现场冷弯;弯后衬层/复层完整性再检;铺管方式(S-lay/J-lay/Reel-lay)约束。

8. 文件:MTC 3.1/3.2ITP/ITRNDE/压力/腐蚀/资格报告、外防腐/补口记录、第三方/船级社见证计划。

9. 新方案:若采用新型锁固/新覆层工艺,按 DNV-RP-A203 提前做技术资格路线(TQ)。

 

12. 施工与安装风控要点

MLP 衬里稳定性是首要风险:必须在实际铺管/外压/弯曲窗口内完成资格;现场严禁超规范回弯/压扁。

焊接稀释与硬度:覆层/异材焊控制稀释(Fe%)与硬度/铁素体;对根部保护/背封气与层间温度设定硬性参数。

补口与阴保:外防腐补口质量与阴极保护配置直接影响早期失效;现场按照 21809-3 做剥离/附着力/厚度抽检。

清管/投产:初期清管速度与介质切换要控制,以防冲刷/压差导致局部损伤。

追溯与段落化:每根管体/焊口/补口有序追溯;关键节点拍照与测量存档。

 

13. “不要踩的坑”(否决/警示清单)

未按 DNV-RP-F104 MLP 做衬层抗塌陷与端部锁固资格,即用于深水/外压工况(否决)。

将复层厚度计入承压(未得到项目明示允许),或未声明其最小厚度/负偏差控制方法(警示)。

以普通焊条/工艺进行 625 覆层或异材焊,未控制稀释/硬度/铁素体与腐蚀性能(否决)。

未对外防腐补口做体系兼容与现场合格性试验(警示)。

酸性环境无 SSC/HIC 试验与 ISO 15156 硬度管控(否决)。

 

14. 全球产业群与代表性单位(示例,字母序;RFQ 前核实资质/范围/证书)

德国:BUTTINGBuBi® 机械衬里/MLP;亦在中东布局)、EEW GroupLSAW/Clad 项目化制造)、Eisenbau KrämerEBK)(LSAW/Clad 项目)。

日本:Nippon Steel(含 CRA/Clad 项目)、JFE SteelCRA/Clad/LSAW 项目化)。

欧洲:VallourecCRA/Clad 项目型供货)、Tenaris EuropeCRA/Clad/Confab LSAW)、Inox TechCRA 焊接管/配件)、ProcladUK/UAE,焊接覆层与配管系统)。

北美:TenarisUS/MX/AR)、U. S. Steel Tubular(部分复合方案)、NobelClad(爆炸复合板供应,Clad 关键上游)。

印度:Jindal SAWLSAW/Clad 项目)、RatnamaniCRA 焊管/配件与覆层能力)。

中国:PCK 广州番禺(LSAW/项目)、Jiuli 久立(CRA /弯配件/覆层)、Baosteel 宝武(不锈/复合板上游)、部分海工制造商具覆层/集成能力。

中东/东南亚:Cladtek(印尼/中东,覆层/MLP/弯配件体系)、海合资管件/配管厂(项目化)。

(说明:不同企业在Clad 板来源/MLP 锁固方案/覆层工艺/尺寸上限/证书”上差异较大,RFQ 必须索取近三年同类项目证明与工艺资格。)

 

15. 典型规格行示例(可直接复制)

陆上 CO/中氯主干线(Clad):

API 5LD Clad Pipe,母材 API 5L X65 PSL2;内层 316L(标称 3.0 mm,最小值控制与映射见附录);OD 20″ × WT 22.0 mm × L 12.2 mUOE 成管,焊缝 100% UT/RT;水压逐支;外 3LPEISO 21809-1);MTC 3.2,界面剪切/弯曲合格,ASTM G48 A 抽检合格。”

海底回注水管线(MLP):

API 5LD MLP,母材 API 5L X65 PSL2;衬层 2205(标称 2.5 mm);OD 16″ × 总 WT 20.6 mm × L 12 m;端部机械锁固型式 A;按 DNV-RP-F104 完成抗塌陷/端部资格;全管水压;外 3LPP + 混凝土涂重;现场补口按 ISO 21809-3MTC 3.2 与资格报告。”

阀腔/三通(Weld Overlay):

“基材 ASTM A694 F65;内表面 Weld Overlay 625(≥ 3.0 mm 有效厚,Fe%/硬度/铁素体按 WPS/PQR/项目);NDE 合格;ASTM G48A/G28 合格;外 FBE;坡口按 B16.25;文件含 ASME IX QW-214 覆层评定与化学/硬度记录。”

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上海鑫鑫荣特钢材料有限公司
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