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海洋平臺(tái)本質(zhì)安全及事故預(yù)防關(guān)鍵技術(shù)

文檔作者：崔厚璽楊治華于曉紅周怡瀟文檔來源：中國石油集團(tuán)海洋工程有限公司工程設(shè)計(jì)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月26日
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42
石油工程建設(shè)
2011年11月
海洋平臺(tái)本質(zhì)安全及事故預(yù)防關(guān)鍵技術(shù)
崔厚璽,楊治華,于曉紅,周怡瀟
(中國石油集團(tuán)海洋工程有限公司工程設(shè)計(jì)院,北京100028
摘要,通過分析平臺(tái)長周期安全運(yùn)行的主要影響因素研究本質(zhì)安全設(shè)計(jì)及事故預(yù)防技術(shù)在平臺(tái)安
全運(yùn)行中的應(yīng)用本質(zhì)安全要求在設(shè)計(jì)源頭減少或消除不安全隱患設(shè)法降低事故發(fā)生的可能性和嚴(yán)
重程度以增強(qiáng)平臺(tái)運(yùn)行的穩(wěn)定性事故預(yù)防技術(shù)則是通過檢測和診斷等方法對(duì)平臺(tái)可靠性進(jìn)行分析
對(duì)其固有或潛在的危險(xiǎn)及嚴(yán)重程度進(jìn)行評(píng)估,并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)大小提出相應(yīng)的安全措施本文以NP1-5平
臺(tái)為例,分析本質(zhì)安全及事故預(yù)防技術(shù)應(yīng)用的成功經(jīng)驗(yàn),為今后工程提供借鑒
關(guān)鍵詞海洋平臺(tái)本質(zhì)安全事故預(yù)防關(guān)鍵技術(shù)
中圖分類號(hào):TE951文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B號(hào)101-2620002-03
0引言
(8)檢修及維護(hù)的質(zhì)量不高等
海洋油氣勘探與開發(fā)的安全性一直受到高度關(guān)
為此本文從事故預(yù)防和過程監(jiān)控兩個(gè)方面研
注也是值得深入探討的重要課題海洋平臺(tái)設(shè)施究平臺(tái)安全運(yùn)行的技術(shù)及保障措施分析本質(zhì)安全
能否長周期安全運(yùn)行直接影響到海洋油氣勘探與開和事故預(yù)防技術(shù)在平臺(tái)運(yùn)行中的應(yīng)用以NP1-5
發(fā)的可行性和經(jīng)濟(jì)性與陸地石油開發(fā)相比海洋平臺(tái)為例進(jìn)行分析總結(jié)安全運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)查找缺陷
平臺(tái)有其自身的特殊性是一個(gè)能獨(dú)立生產(chǎn)處理并通過補(bǔ)救措施盡可能保障平臺(tái)設(shè)施長周期安全
的自給系統(tǒng)空間較小維修不便生產(chǎn)環(huán)境惡運(yùn)行延長安全運(yùn)行周期
劣系統(tǒng)緊湊復(fù)雜諸多因素均對(duì)平臺(tái)設(shè)備的長周1海洋平臺(tái)本質(zhì)安全設(shè)計(jì)
期安全運(yùn)行產(chǎn)生影響,主要影響因素包括
本質(zhì)安全是指通過設(shè)計(jì)等手段使生產(chǎn)設(shè)備或生
(1)海洋平臺(tái)所處的環(huán)境十分復(fù)雜風(fēng)海產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性即使在誤操作或發(fā)生故障
浪海流海冰和潮汐時(shí)時(shí)作用于結(jié)構(gòu)同時(shí)還受的情況下也不會(huì)造成事故的功能具體包括失誤
到地震作用的威脅在此環(huán)境條件下環(huán)境腐蝕安全誤操作不會(huì)導(dǎo)致事故發(fā)生或自動(dòng)阻止誤操
海生物附著基泥沖刷和基礎(chǔ)動(dòng)力軟化材料老作故障安全功能設(shè)備工藝發(fā)生故障時(shí)還
化構(gòu)件缺陷和機(jī)械損傷以及疲勞和損傷累積等不能暫時(shí)正常工作或自動(dòng)轉(zhuǎn)變安全狀態(tài)本質(zhì)安全
利因素都將導(dǎo)致平臺(tái)結(jié)構(gòu)構(gòu)件和整體抗力的衰減設(shè)計(jì)是保障安全運(yùn)行的源頭為此需要在設(shè)計(jì)中消
影響結(jié)構(gòu)的服役安全度和耐久性
除危險(xiǎn)源及事故隱患海洋平臺(tái)的運(yùn)行環(huán)境與自身
(2)平臺(tái)多數(shù)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間較長
特點(diǎn)要求每個(gè)設(shè)備系統(tǒng)必須具備較高的可靠性甚
(3)多相油流,雜質(zhì)較多,易結(jié)垢堵塞管口至必須具有強(qiáng)大的故障自診斷與安全保護(hù)或者自我
(4)振動(dòng)導(dǎo)致連接部件松動(dòng)或者斷裂零部件修復(fù)及自愈性能
的加速磨損管道裂紋泄漏
海洋平臺(tái)的設(shè)計(jì)選型應(yīng)以優(yōu)先考慮長周期運(yùn)行
(5)單個(gè)設(shè)備管道或系統(tǒng)的自身故障
可靠性兼顧機(jī)組效率為原則在對(duì)過程系統(tǒng)的設(shè)
(6)生產(chǎn)工藝改變及設(shè)備更新導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮使系統(tǒng)具有一定的柔性即系統(tǒng)不僅能
警限值設(shè)置的不合理
適應(yīng)于特定的正常操作狀態(tài)也適應(yīng)于一定范圍的
(7)操作人員技術(shù)水平經(jīng)驗(yàn)不足操作不變化即不確定參數(shù)的可能變化區(qū)域情況可靠
當(dāng)管理不當(dāng)?shù)热藶橐蛩?
度不足的設(shè)備應(yīng)考慮冗余設(shè)計(jì)冗余設(shè)計(jì)可以是在
第37卷增刊
崔厚等海洋平臺(tái)本質(zhì)安全及事故預(yù)防關(guān)鍵技術(shù)
43
線冗余設(shè)備發(fā)生故障后,人工或自動(dòng)切換到備用2.2關(guān)鍵裝置風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)
設(shè)備,也可以是快裝結(jié)構(gòu)在庫冗余一旦設(shè)備發(fā)生
海洋平臺(tái)上機(jī)械設(shè)備高度集中存在大量易燃
故障可以用備用設(shè)備很快更換
易爆物質(zhì)及油氣存儲(chǔ)設(shè)備輸送管道法蘭閥門
海洋平臺(tái)生產(chǎn)工藝設(shè)備與設(shè)施應(yīng)設(shè)置互相獨(dú)等油氣泄漏源且裝置大都處于長期連續(xù)運(yùn)行狀
立分別由不同安全裝置完成的一級(jí)及二級(jí)安全保態(tài)稍有不慎就會(huì)造成重大惡性事故因此對(duì)關(guān)
護(hù)系統(tǒng)以確保對(duì)每個(gè)過程參數(shù)的監(jiān)控及預(yù)警必鍵裝置進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估并預(yù)知危險(xiǎn)源對(duì)預(yù)防災(zāi)害的
要時(shí)啟動(dòng)糾錯(cuò)報(bào)警及關(guān)斷功能平臺(tái)上的安全保發(fā)生意義重大風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是以將事故率和損失程度
護(hù)系統(tǒng)主要包括壓力安全保護(hù)系統(tǒng)溫度安全保減少到最低為目的對(duì)系統(tǒng)或作業(yè)中固有的或潛在
護(hù)系統(tǒng)液位安全保護(hù)系統(tǒng)流動(dòng)安全保護(hù)系統(tǒng)的危險(xiǎn)及其嚴(yán)重程度所進(jìn)行的分析和評(píng)估并以既
探測報(bào)警系統(tǒng)和應(yīng)急關(guān)斷系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)當(dāng)設(shè)置定指數(shù)等級(jí)或概率等形式做出定量的表示根據(jù)
在線自動(dòng)監(jiān)測裝置必要時(shí)可設(shè)置專家系統(tǒng)以確形成事故的風(fēng)險(xiǎn)大小提出相應(yīng)的安全措施
定故障的部位原因趨勢并提出對(duì)策海洋平
運(yùn)行裝置所面臨的風(fēng)險(xiǎn)主要是在事故狀態(tài)下發(fā)
臺(tái)設(shè)備及管道系統(tǒng)的腐蝕防護(hù)措施一定要有效生爆炸著火泄漏中毒及其設(shè)備損壞等目前
2海洋平臺(tái)設(shè)施長周期安全運(yùn)行及事故預(yù)防關(guān)鍵確定設(shè)備失效率的方法用的最多的是基于風(fēng)險(xiǎn)的檢
技術(shù)
測(risk based inspection,RB)方法RB追求
21可靠性分析與故障診斷技術(shù)
系統(tǒng)安全性與經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)一對(duì)系統(tǒng)中固有的或潛在
海洋平臺(tái)承受多種隨時(shí)間和空間變化的載荷的危險(xiǎn)的可能性與后果進(jìn)行科學(xué)分析給出風(fēng)險(xiǎn)排
平臺(tái)結(jié)構(gòu)極易產(chǎn)生疲勞破壞甚至出現(xiàn)裂紋腐蝕序找出薄弱環(huán)節(jié)以確保安全和減少運(yùn)行費(fèi)用
等損傷嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的承載能力從而降低系統(tǒng)從而優(yōu)化檢驗(yàn)策略海洋平臺(tái)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)包括
的可靠性因此對(duì)其進(jìn)行全壽命周期內(nèi)可靠性分析設(shè)計(jì)階段( HAZOP PHA)施工階段(SC
非常重要目前對(duì)平臺(tái)可靠性分析的研究成果主LEC)開車階段運(yùn)行階段工藝變更等各階段
要集中在通過建立疲勞模型進(jìn)行分析3-9文獻(xiàn)還的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估近年來相關(guān)研究開始針對(duì)海洋平臺(tái)
提出了平臺(tái)壽命周期內(nèi)動(dòng)態(tài)可靠性分析的概念并的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行研究6-17以更直觀地量化危
研究了多種失效模式下的可靠性評(píng)估問題取得了險(xiǎn)源及風(fēng)險(xiǎn)程度取得了顯著成效
較好的效果對(duì)海洋平臺(tái)的損傷診斷已越來越受到2.3災(zāi)害事故仿真培訓(xùn)系統(tǒng)
重視,相關(guān)研究也較多,大都采用 ANSYS模擬仿
預(yù)防為主是安全生產(chǎn)的原則然而無論預(yù)
真對(duì)損傷識(shí)別及定位也有基于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特防措施如何周密事故和災(zāi)害總是難以根本杜絕
性變化的損傷診斷
為了避免或減少事故和災(zāi)害所造成的損失必須高
故障診斷技術(shù)主要是針對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行中存在的非度重視應(yīng)急預(yù)案的制訂但目前的應(yīng)急演練主要是
正常狀態(tài)采取的一系列措施非正常狀態(tài)包括幾個(gè)照本宣科這種方式花費(fèi)較大不可能進(jìn)行多次重
階段過渡異常事故災(zāi)難等故障診斷與過復(fù)演練更不能對(duì)比多種救援方案的后果因此
程監(jiān)測技術(shù)是石油石化行業(yè)連續(xù)穩(wěn)定安全生產(chǎn)的有開發(fā)災(zāi)害事故仿真系統(tǒng)軟件很有必要
力保障手段之一文獻(xiàn)對(duì)石油石化安全生產(chǎn)
結(jié)合現(xiàn)有專家經(jīng)驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及仿真技
深入研究后將目前診斷技術(shù)分為定量模型方術(shù)將裝置設(shè)備和生產(chǎn)現(xiàn)場事故現(xiàn)場以3D方
法定性模型方法和過程歷史方法滿永奎教授針式真實(shí)地再現(xiàn)于電腦上模擬化工系統(tǒng)災(zāi)難事
對(duì)鉆井平臺(tái)發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)實(shí)故發(fā)生發(fā)展過程為災(zāi)難應(yīng)急預(yù)案的研究制訂
現(xiàn)了陸地工作人員對(duì)平臺(tái)發(fā)電機(jī)組的故障診斷和遠(yuǎn)和演練工作提供基礎(chǔ)平臺(tái)使應(yīng)急演練科學(xué)化
程維護(hù)文獻(xiàn)3對(duì)海洋平臺(tái)外輸泵的故障診智能化虛擬化從而訓(xùn)練各級(jí)決策與指揮人員
斷標(biāo)準(zhǔn)問題進(jìn)行了研究提高了診斷的可信度也事故處置人員發(fā)現(xiàn)應(yīng)急處置過程中存在的問題
有較多文獻(xiàn)針對(duì)平臺(tái)設(shè)施的腐蝕進(jìn)行研究14并檢驗(yàn)和評(píng)估應(yīng)急預(yù)案可操作性和實(shí)用性提高應(yīng)
提出了許多有針對(duì)性的長效的腐蝕防護(hù)方法和技急能力為安全運(yùn)行培養(yǎng)更多具有專業(yè)技能的人
術(shù)保障了海洋平臺(tái)的長周期安全運(yùn)行
才
6
4
石油工程建設(shè)
2011年11月
3實(shí)例分析
NP1-5平臺(tái)上的應(yīng)用為今后類似工程提供了借鑒
以冀東南堡油田NP1均造設(shè)計(jì)水深6.1m,1楊國安郭乃明應(yīng)用于海洋平臺(tái)安全保障系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)管理
1-5平臺(tái)為例,見圖1。參考文獻(xiàn)
該平臺(tái)位于南堡油田號(hào)構(gòu)造
工程主要包括兩個(gè)井口平臺(tái)和三個(gè)生產(chǎn)平臺(tái)
中國海洋平臺(tái)209,(3)93-96
2韓建宇高金吉陳國華石油化工生產(chǎn)裝置長周期運(yùn)行設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)
評(píng)價(jià)壓力容器023(8:45-47
3王浪艾志久李旭志等基干的海洋平臺(tái)疲勞可靠性分
析石油礦場機(jī)械
4)奧培林杜訓(xùn)柏基裂力學(xué)的老齡化自升式平臺(tái)可靠性分析
江蘇科技大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版)2092(5)383-386.
 [5] Gang. ZHANG Dayong, YUE Qianjin, ete. Efficient Approximate
 Method of Global Reliability Analysis for Offshore Platforms in the
圖1NP1-5平臺(tái)
 Iee Zone[. China Ocean Engineering, 2008,22 (2): 303-311.
陳國明考慮斷裂和腐蝕失效的海洋平臺(tái)動(dòng)態(tài)可靠性研
在該項(xiàng)目實(shí)施之初公司就將安全生產(chǎn)放在第
究20930:32-135
一位從設(shè)計(jì)源頭強(qiáng)調(diào)工程的本質(zhì)安全采取的主春艷陳明璐基小波變換與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)損傷
要安全對(duì)策和措施如下(1)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案保證別位06
系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)科學(xué)合理
平2085)23-25.
型優(yōu)先采用技術(shù)成熟可靠先進(jìn)的設(shè)備:(39蓋會(huì)明楊國安海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別新方法仿真研究中國
可能發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)置火氣探測監(jiān)控
海洋平臺(tái),2007.22(6):21-24.
通風(fēng)和消防設(shè)施其用電設(shè)備和照明均采用防爆型,尹曉芷塔娜基振動(dòng)試的海洋平臺(tái)損傷診斷研究浙江水
利水電?？茖W(xué)校學(xué)2009
2002(2:96-9
和計(jì)量電加熱器系統(tǒng)設(shè)有溫度控制裝置以及超溫度周華李秀喜錢宇石油化過程安全技術(shù)研究進(jìn)展化工進(jìn)展
報(bào)警自動(dòng)關(guān)斷裝置,確保安全運(yùn)行;(5)設(shè)置過程
2008.27(10):1498-1504.
控制系統(tǒng)緊急關(guān)斷系統(tǒng)和火氣探測系統(tǒng)對(duì)主要【12)滿永趙蘇沈輝等鉆井平臺(tái)發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
控制工程200,15(9):15-167.
裝置自動(dòng)控制保護(hù)設(shè)備人員的安全(6)配置13陳海聯(lián)殼K8-1平臺(tái)外輸泵動(dòng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的制訂石油
應(yīng)急發(fā)電機(jī)組以隨時(shí)應(yīng)對(duì)主電源的失電保證平
2536:3-4
臺(tái)電源供應(yīng):(7)通過增加壁厚選擇合適的材料14胡津石明偉海洋平臺(tái)的腐蝕及防腐技術(shù)中國海洋平臺(tái)
以及進(jìn)行涂層等辦法對(duì)平臺(tái)管道進(jìn)行防腐處理
200823(6):40-43
;15張春茂龍嬡媛劉超等海洋平臺(tái)腐蝕檢測與延壽評(píng)估方案設(shè)
對(duì)于海底管道采用犧牲陽極的防腐蝕措施
計(jì)石油化工腐蝕與防護(hù)20096):62-64
另外在工程建造安裝生產(chǎn)等各階段加強(qiáng)16尹群孫杰李良碧油氣泄漏災(zāi)害下海洋平臺(tái)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及安全
安全管理提高員工的安全意識(shí)嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和
措施研究江蘇科技大學(xué)學(xué)報(bào)自然版2824
規(guī)范的要求注重細(xì)節(jié)強(qiáng)化危險(xiǎn)源的識(shí)別與防 YancangSUO Juanjuan Safety Assessment of Platform Loadout
控制訂科學(xué)合理的維修與改造計(jì)劃保障平臺(tái)設(shè)
 Procedures Based on Unascertained Measures. Chinese Journal d
施的長周期安全運(yùn)行
 Oceanology and Limnology,23(4):354-358.
18宋會(huì)會(huì)張禮敬培育化工事故應(yīng)急救援仿真演練系統(tǒng)的實(shí)施
4結(jié)束語
子20095(1)99-102
海洋平臺(tái)設(shè)施長周期安全運(yùn)行是一個(gè)系統(tǒng)工9易濤李元元蘇洋基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的災(zāi)難事故仿真系統(tǒng)
程影響因素較多如工況環(huán)境運(yùn)行時(shí)間設(shè)
計(jì)算機(jī)與應(yīng)用學(xué)2968)96-970
備本身的可靠性及管理水平等本文主要研究了本20)張志石化罐區(qū)應(yīng)急預(yù)案仿真演練系統(tǒng)石油教育209622
質(zhì)安全及事故預(yù)防技術(shù)在平臺(tái)運(yùn)行中的應(yīng)用本質(zhì)
23.
安全設(shè)計(jì)是安全運(yùn)行的源頭也是平臺(tái)長周期安全作者簡介崔厚璽(1982-)男河南商丘人,工程師
運(yùn)行的關(guān)鍵事故預(yù)防是本質(zhì)安全設(shè)計(jì)的有效補(bǔ)2009年畢于中國石油大學(xué)北京,現(xiàn)從事海洋平臺(tái)設(shè)備
充強(qiáng)化對(duì)平臺(tái)設(shè)計(jì)過程監(jiān)控及可靠性分析才及壓力容器設(shè)計(jì)工作
能確保平臺(tái)安全運(yùn)行本質(zhì)安全及事故預(yù)防技術(shù)在收稿日期:2011-08-10
 Abstract: ABB frequency converter possessing principal and subordinate communication capability can
 be used to construct variable frequency speed-control synchronization system with double electric motors even
 multi electric motors. Such synchronization system has the advantages of simplified configuration and low cost.
 This paper discusses the basie requirements of synchronization control system with double electrie motors for
 hardware and the implementation method of drawworks principal and subordinate control of variable frequency
 ine, analyzes further the synchronization speed-control method for drawworks double electric
 forward the matters needing attention in field application, and summarizes the elimination method
 Key words: variable frequeney drilling machine; principal and subordinate control synchronization
 ENGINEERING DESIGN
 (34)Towing Stability Calculation and Analysis of CPOE 62 Jack-up Platform
 YANG Han-ting (Engineering Design Institute of China National Petroleum Offshore Engineering Co.
 td., Beijing 100028, China), LIU Zhong-yan
 Abstract: Jack-up platform as one of movable offshore drilling equipment is a kind of basic drilling
 equipment in offshore petroleum exploration. In this paper, the CPOE 62 platform is taken as an example for
 calculating and analyzing the towing intact stability and damaged stability of jack-up platform based on the
 platform computation model established by software MOSES, the critical overturn axis direction and damaged
 compartment position are obtained. The results show that the platform towing stability meets the requirements
 of related criterion.
P
 (38) Simplified FEM Fatigue Analysis Method for Non-tubular Joint of Jacket Platform
 BAO Qing -hua (China National Petroleum Offshore Engineering Co., Lid., Beijing 100028, China )
 FENG Heng
 Abstract: Taking an in-service jacket platform as an example, this paper studies the simplified fatigue
 analysis method for the skirt pile sleeve(which is a complex non-tubular joint structure of a jacket platform
 subjected to wave load. SACS software was used for global structural analysis for the jacket platform under
 multi-directional wave loads, the load case set and loads and boundary conditions needed in the simplified
 FEM fatigue analysis were chosen, then ALGOR software was used to build a finite element model and perform
 finite element analysis. After stress output post-processing, the fatigue analysis results were obtained. This
 simplified fatigue analysis method and its analytical results were recognized by DNV, that means the simplified
 an
 fatigue analysis method is effective and can be used in fatigue design for the non-tubular joint structure of an
 offshore jacket.
 Key words: offshore jacket; skirt pile sleeve; EFM; fatigue assessment
 (42)Intrinsic Safety and Fault Prevention Technology for Offshore Platforms
 CUI Hou-xi (Engineering Design Institute of China National Petroleum Offshore Engineering Co.. Lid.,
 Beijing 100028, China), YANG Zhi-hua, YU Xiao-hong, et al
 Abstract: Based on analyzing factors affecting long-term operation of offshore platform, the intrinsic safe-
 ty design and fault prevention technique are studied in this paper. Intrinsic safety means reducing or eliminat-
 the potential safety hazard in design phase and taking measures to reduce accident possibility and severity
 atform operational stability. Fault prevention technique provides safety measures for
 o anal
 ion and diagnosis to analyze platform reliability and assess intrinsic or potential risks.
 NPI-5 platform for example to analyze the successful experience of applying the intrinsie
 technology and it offers reference for future projects.
 safety; accident prevention; key technology
 de Oil Tank Protection from Lightning
 ianjin Branch of China National Petroleum Ofshore Engineering Co., Lid., Tianjin
 300451, China), LI Guang, RU Miao
 Abstract: This paper discusses the basic types of lightning strikes and the calculation of lightning rod
 the checking calculation for the lightning protection device of an
 offshore crude oil tank
 The calculation results indicate that some accessories including breather valve are beyond the protection range

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03-11