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SYSTEME DE SEPARATION D'EAU.ET-DE VAPEUR.
Dans les installations à vapeur il se produit,, après arrêt de la vapeur., et pour autant qu'il s'agisse d'installations dans lesquelles la vapeur est., dans les échangeurs de chaleur., précipitée en eau de condensa- tione une dépression lors du brusque retrait de chaleur,, à la faveur de la- quelle de l'air est aspiré dans le système.
L'oxygène de l'air provoque ce- pendant surtout en combinaison avec de l'eau de condensation qui vient de se former une forte corrosion des appareils et des conduites., surtout des con- duites de l'eau séparée de la vapeuro Pour éviter ces dégradations on a dé- jà proposé d'amener à la vapeurcontinuellement,, respectivement à des inter- valles de temps réguliers., un agent protecteur contre la corrosion, par ex- emple de l'huile qui se précipite sur les parois des conduites et des ap- pareils.
Par ce procéder on diminue efficacement, à vrai dire, l'attaque de la corrosionmais on a facilement l'inconvénient que par l'amenée continuel- le d'huile celle-ci dépose en grandes passes sur les surfaces de chauffe,, ce qui peut diminuer sensiblement le rendemento D'ailleurs l'eau de la vapeur devient facilement si riche en huile qu'on ne peut la réemployer sans plus pour 1-'alimentation de la chaudière ou dans d'autres butso
Pour éviter cet inconvénient.,, on propose à présent un système de séparation de vapeur et d'eau de condensation de la vapeur,, dans lequel;
, au point ou aux points de départ de l'eau de condensation quittant le système de conduites, et en d'autres points de liaison.,, existant éventuellement avec l'extérieur, se trouve disposé chaque fois un organe d'évacuation à disposi- tif d'arrêt, qui, lors de la formation d'une dépression dans le système, iso- le celui-ci de l'air extérieur. Afin que dans une installation se trouvant en marche c'est-à-dire tant que se produit de l'eau de condensation de la vapeur, la conduite d'évacuation ne soit pas en partie remplie d'eau de la vapeur,,, tandis que par l'organe d'échappement à dispositif d'arrêt ouverte par l'eau de la vapeurde l'air peut pénétrer au-dessus du niveau d'eau .
dans la partie supérieure de la conduite d'évacuation d'eau de la vapeur, on
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propose en outre que le ou les organes d'évacuation à dispositif d'arrêt soient chargés par des moyens connus tels que poids., ressorts ou analogues, de façon telle que, lorsque se produit de l'eau de vapeur, il se:produise une pression dynamique telle, dans la conduite derrière le ou les séparateurs d' eau de vapeur, que cette conduite soit pleine d'eau de vapeur et éventuelle- ment de vapeur se produisant par post-vaporisation.
Commepar ces mesures, on n'est que difficilement sûr dans tous les cas que malgré cela de l'air ne pénètre encore dans le système ou des points où l'étanchéité fait défaut.9 par suite de la formation d'une dépres- sion dans celui-ci, on a prévu en outre un ou plusieurs organes d'entrée à dispositif d'arrêt, par lesquels pénètre, lors de la formation d'une dépres- sion dans le système, un gaz ne provoquant pas de corrosion ou un mélange d' air et d'un agent protégeant contre la corrosion,, ces organes d'entrée à dis- positif d'arrêt pouvant être réunis en une unité constructive avec les orga- nes, d'évacuation à dispositif d'arrêt qui servent à arrêter l'air extérieur.
A la figure 1, on a représenté schématiquement un système de ce genre : A est la conduite d'amenée de vapeur qui, dans le serpentin B d'un échangeur de chaleur quelconque C, par exemple d'un appareil de cuisson,, est condensée en eau de vapeur. Celle-ci, après traversée du système décrit plus en détails ci-après., s'écoule par la manche d'évacuation D qui est en communication avec l'air extérieur., dans le réservoir à eau de vapeur E.
F est l'organe d'échappement à dispositif d'arrêt proposé avant le point d'évacua- tion D de l'eau de vapeur., lequel organedans l'exemple dessiné, est chargé par le poids G dans le sens de la fermeture de manière telle que la partie de l'installation qui se trouve derrière les séparateurs d'eau et de vapeur H1, H2 et H3, reste toujours remplie d'eau de vapeur,, respectivement de va- peur formée par post-vaporisation.
J est l'organe d'entrée à dispositif d' arrêt proposée par lequel, lors de la formation d'une dépression dans le sys- tème c'est-à-dire après fermeture de l'organe d'évacuation à organe d'arrêt F pénètre dans le système ou bien.: par exemple, venant d'une bouteille à gaz non-dessinée, avec détendeur de type connu., un gaz ne provoquant pas de corrosion comme par exemple de l'azote, ou bien de l'aire qui avantageuse- ment, aura été préalablement filtré dans un filtre à air K et peut être mé- langé 'intimement à un agent protecteur de la corrosion.
On propose alors d' adjoindre à l'organe d'entrée à dispositif d'arrêt J, un appareil à jet L, par lequel,,, lors de l'entrée d'air un agent de protection contre la corro- sion est aspirée éventuellement d'un réservoir M et est mélangé de manière turbulente à l'aira On obtient par là que l'agent de protection contre la corrosion n'est amené au système que lorsqu'il doit être effectivement uti- lisé., savoir lorsque l'air pénètre dans le système avec l'oxygène nuisible.
Un surdosage en huile diminuant la transmission de la chaleur au niveau des surfaces d'échange peut par suite être évité de la manière la plus facile.
On a en plus alors le grand avantage connu qu'un très faible mouillage par l'hui- le des surfaces d'échange améliore notablement la transmission de la chaleur à leur niveau,,par le fait que l'eau de la vapeur s'écoule non plus comme un film uniforme., gênant de son côté la transmission de la chaleur par la surface de chauffe mais ne s'écoule que suivant des trajets de gouttes sé- paréso Cet avantage peut encore être augmenté si en même temps qu'un agent protecteur contre la corrosion,,, on aspire dans le système un antimouillant par exemple un silicone.
L'organe d'échappement à dispositif d'arrêt F peut, comme on 1' a déjà dit et comme on l'a représenté à la figure 1. être réuni à l'organe d' entrée à dispositif d'arrêt J, et à l'appareil à jet L, en une unité construc- tive. Les organes d'arrêt F et J peuvent cependant être construits et montés aussi séparés l'un de l'autre.,, en particulier lorsque, dans des installations très étendues, on peut admettre que sans cela l'agent protecteur de la corro- sion ne s'étendrait pas dans toute l'installation, ou même s'écoulerait de nouveau dans le réservoir E, avec l'eau de vapeur, en restant plus ou moins sans effet.
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Pour assurer le plus largement possible l'effet visé savoir que,: notamment lors de la formation d'une dépression,, ne soit aspiré qu'un gaz ne provoquant pas la corrosion ou de l'air mélangé à un agent protec- teur contre la corrosion, il convient de limiter le plus possible le nom- bre des points en communication avec l'extérieurtels que les points d'aé- ration et de dégagement d'air ainsi que les points d'échappement de vapeur de toute l'installation.
Pour cela on propose d'abord d'amener l'eau de va- peur de tous les engins consommant de la vapeur dans un collecteur d'eau de vapeur pourvu seulement d'une ouverture d'écoulement, où de grouper autant que possible d'engins consommant de la vapeur pour en conduire l'eau à un tel collecteur, Dans l'exemple dessiné (figure 1) l'eau de condensation ve- nant de trois engins consommant de la vapeur différents dont un seul C, est représentée débouche dans le collecteur d'eau de vapeur commun N, qui ne pos- sède qu'une seule ouverture d'écoulement commune D. Pour la même raison, il convient de ne pas employer des séparateurs d'eau de vapeur (purgeurs) qui possèdent des organes d'évacuation menant vers l'extérieur, comme c'est sou- vent le cas par exemple pour des purgeurs à flotteur.
Par suite il est avan- tageux pour le présent but d'employer par exemple des purgeurs à pièces in- ternes automatiquement non mobiles c'est-à-dire à section de sortie automa- tiquement invariable. Correspondant à cela;, on a représenté schématiquement au dessin.,, à titre d'exemple les purgeurs H1, H2, H3 comme des séparateurs à trois tuyères montées l'une derrière l'autre. Il est important en outre que des points de non-étanchéité apparaissant dans le système., suivant les circonstances par lesquels de l'air peut être aspirée soient découverts à temps et rapidement réparéso De telles sources de troubles sont présentées particulièrement par les armatures avec leurs nombreux assemblages à brides et à presse-étoupes.
On a donc prévu qu'autant que possible toutes les arma- tures telles que soupapes d'arrêt, purgeurs et leurs appareils de contrôle et analogues soient groupées ensemble dans un poste de contrôleo Correspon- dant à cela on a représenté au dessin (figure 1) la soupape d'arrêt P qui se-trouve dans la conduite d'amenée de vapeur A, les trois purgeurs d'eau .03 vapeur H1, H2 et H3 ainsi que leurs appareils de contrôle O1 O2 et O3 réunis en un poste de contrôle au-dessus du collecteur d'eau de vapeur N, ce qui per- met de vérifier d'un seul coup d'oeil toutes les armatures non seulement au point de vue de défauts d'étanchéités mais en même temps aussi en ce qui concerne leur fonctionnement correct.
Afin que l'agent de protection contre la corrosion aspiré avec l'air soit répandu autant que possible dans tout le systèmeil est avan- tageux que dans toutes les parties de l'installation se trouvent en marche normale des écoulements d'eau et de vapeur vive. Ceci est, sauf dispositions spéciales,,, à peine le cas;, surtout dans les échangeurs de chaleur abstrac- tion faite de la première partie des surfaces de chauffe.
Il est donc avan- tageux d'équiper le ou les échangeurs de chaleur C avec des dispositifs de mi- se en turbulence de la vapeur R connus en soi à l'aide desquels la vapeur fraîche pénétrant dans le serpentin de chauffage aspire de la vapeur du bout du serpentin qui a¯été purgée dans le séparateur d'eau S de l'eau de conden- sation qui s'y est déjà forméeo De ce fait on a en même temps l'avantage con- nu de la meilleure utilisation des surfaces d'échange des échangeurs de cha- leur de l'empêchement de la formation de nids d'air de l'accélération des processus de fabrication et par suite d'une amélioration du rendement d'ensem- ble.
Pour diminuer les attaques de la corrosion;, il est avantageux en outre d'empêcher une post-vaporisation trop active derrière les purgeurs.,avec la chute des bulles de vapeur consécutive. Pour cela on peut prévoir que l'eau de condensation qui ne s'est pas encore détendue soit refroidie dans les au- tres échangeurs de chaleur;, par exemple dans des préchauffeurs, des disposi- tifs connus pour l'utilisation du contenu calorifique de l'eau de vapeur avant sa détente étant employés.
Dans l'exemple dessiné., (figure 1) l'eau de vapeur:, après qu'elle a été sé- parée de la vapeur dans le séparateur d'eau S, est amenée par le tuyau plon- geur T dans un échangeur de chaleur U;, dans lequel par exemple la matière à
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cuire dans l'échangeur de chaleur C peut être préchauffée.Par de telles mesures non seulement on obtient que, comme prescrite la post-vaporisa- tion soit empêchée,mais on a en outre encore l'avantage connu que la gran- de quantité de chaleur du liquide contenue dans l'eau de vapeur non encore dé- tendue soit mise en oeuvre de manière utile.
Cette proposition suppose que de manière générale on ait encore un autre besoin de chaleur, pour la satisfaction duquel on a installé ledit autre échangeur de chaleur. Cette circonstance ne se présente cependant pas abso- lument dans chaque cas. Pour un tel cason fait cette autre proposition que derrière le ou les purgeurs, soit prévu un séparateur d'eau connu en soi séparant l'eau de vapeur de la vapeur née de la post-vaporisation, appareil derrière lequel la vapeur est comprimée et introduite dans la partie côté vapeur de l'installation.
La figure 2 représente comme exemple de forme de réalisation la partie montrant cette autre proposition, d'une installation à vapeur èt eau de condensation a est la conduite principale de vapeur provenant de -La chaudière à vapeur non représentée b est un détendeur monté dans l'embran- chement de conduite c, qui délivre de la vapeur vive à plus basse pression pour l'échangeur de chaleur., par exemple un appareil de cuisson d.
L'eau de condensation naissant dans son serpentin de chauffage e s'écoule dans le séparateur d'eau de vapeur f1, dans l'exemple dessiné, c'est de nouveau un purgeur à plusieurs tuyères montées l'une derrière l'autre., et se rassemble dans le collecteur d'eau de vapeur avec l'eau de vapeur qui par exemple est amenée de deux autres échangeurs de chaleur, non montrés, par les purgeurs f2 et f . On obtient un agencement simple, aisé à surveil- ler et empêchant très efficacement la chute nuisible des bulles de vapeur nées de la post-vaporisation, en montant directement le séparateur d'eau h sur le ou les collecteurs d'eau de condensation g, ou en les y reliant di- rectement. Dans cet agencement,
le séparateur d'eau h peut posséder de maniè- re connue en soi des aubes déflectrices i qui peuvent être interrompues par des fentes k pour laisser passer les gouttes d'eau, et un corps déflecteur 1 par lequel les gouttes d'eau éventuellement encore entraînées peuvent être précipitées vers l'extérieur, de sorte qu'elles peuvent s'écouler vers le bas le long des parois du séparateur. L'aspiration de la vapeur qui est née par la post-vaporisation d'une partie de l'eau de condensation venant du col- lecteur g, se fait par un appareil à jet m agencé au-dessus du séparateur d' eau h.
Cet appareil est actionné dans l'exemple représentée par l'intermé- diaire de la conduite de dérivation n, par de la vapeur non réduite s'écoulant dans la conduite de vapeur principale a, et il comprime la vapeur aspirée du séparateur d'eau h jusqu'à la pression réduite régnant dans la conduite c qui va à l'échangeur de chaleur d. De ce fait., la vapeur née par. post-vapori- sation est ramenée dans le processus de vaporisation.
C'est-à-dire que même sans l'agencement d'un échangeur de chaleur supplémen- taire, la perte de la chaleur contenue dans l'eau de vapeur est évitée.
Toutes les propositions servent au même but, savoir empêcher les corrosions des conduites et des appareils., et les pertes de vapeur. Il est clair qu'on peut déjà obtenir d'importants résultats partiels même si quel- ques unes des mesures proposées manquent dans un seul et même appareil, par exemple les organes proposés plus haut pour empêcher l'entrée d'aira pour l'introduction d'agents protecteurs contre la corrosion et/ou pour mettre la vapeur en turbulence dans les échangeurs de chaleur.
REVENDICATIONS.
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WATER AND STEAM SEPARATION SYSTEM.
In steam installations it occurs, after stopping the steam., And insofar as these are installations in which the steam is., In the heat exchangers., Precipitated in condensed water a depression during the sudden withdrawal of heat, by means of which air is drawn into the system.
The oxygen in the air, however, causes above all in combination with the water of condensation which has just formed a strong corrosion of the devices and the pipes., Especially of the pipes of the water separated from the steam. to avoid these degradations it has already been proposed to steam continuously, respectively at regular intervals of time., a protective agent against corrosion, for example oil which precipitates on the walls of the pipes. pipes and apparatus.
By this process we effectively reduce the attack of corrosion, but we easily have the disadvantage that by the continual supply of oil it deposits in large passes on the heating surfaces, which can appreciably decrease the output. Besides, the water of the steam becomes easily so rich in oil that it cannot be reused without more for 1-'feeding the boiler or in other butso
To avoid this drawback. ,, we now propose a system for separating steam and water from condensation of the steam ,, in which;
, at the point or points of departure of the condensation water leaving the pipe system, and at other points of connection. ,, possibly existing with the outside, is arranged each time an evacuation device available. - shut-off valve, which, when a vacuum forms in the system, isolates it from the outside air. So that in an installation which is in operation, that is to say as long as there is condensation water from the steam, the discharge pipe is not partially filled with water from the steam ,,, while through the shut-off exhaust member opened by water vapor air can penetrate above the water level.
in the upper part of the steam water discharge pipe,
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further proposes that the shut-off discharge member (s) be loaded by known means such as weights, springs or the like, such that when steam water occurs, there is: a dynamic pressure such, in the pipe behind the water vapor separator (s), that this pipe is full of vapor water and possibly vapor produced by post-vaporization.
As with these measures, it is difficult to be sure in any case that despite this air does not still enter the system or the points where the tightness is lacking. 9 owing to the formation of a vacuum. therein, there is further provided one or more inlet members with shut-off device, through which penetrates, during the formation of a vacuum in the system, a gas which does not cause corrosion or a gas. mixture of air and an agent protecting against corrosion, these inlet components with shut-off device being able to be united in a constructive unit with the evacuation members with shut-off device which serve to stop the outside air.
In Figure 1, there is schematically shown a system of this type: A is the steam supply pipe which, in the coil B of any heat exchanger C, for example of a cooking appliance, is condensed into steam water. This, after passing through the system described in more detail below., Flows through the evacuation sleeve D which is in communication with the outside air., Into the steam water tank E.
F is the exhaust device with shut-off device proposed before the point of evacuation D of the steam water., Which device in the example drawn is loaded by the weight G in the closing direction in such a way that the part of the installation which is located behind the water and vapor separators H1, H2 and H3, always remains filled with vapor water, respectively with vapor formed by post-vaporization.
J is the input member with shut-off device proposed by which, upon the formation of a vacuum in the system, that is to say after closing of the discharge member with shut-off member. stop F enters the system or: for example, coming from a non-illustrated gas cylinder, with a pressure reducer of known type., a gas which does not cause corrosion such as nitrogen, for example, or This area will advantageously have been previously filtered in a K air filter and can be intimately mixed with a corrosion protection agent.
It is therefore proposed to add to the inlet member with stopper device J, a jet apparatus L, by which, during the entry of air, an agent for protection against corrosion is sucked in. optionally from a reservoir M and is mixed in a turbulent manner with the air A. This results in the corrosion protection agent being supplied to the system only when it is to be effectively used. air enters the system with harmful oxygen.
An overdose of oil reducing the transmission of heat to the exchange surfaces can therefore be avoided in the easiest way.
In addition, there is then the great known advantage that a very low wetting by oil of the exchange surfaces considerably improves the transmission of heat at their level, by the fact that the water of the steam s' no longer flows like a uniform film., for its part hampering the transmission of heat through the heating surface but only flows along separate droplet paths This advantage can be further increased if at the same time a protective agent against corrosion ,,, an anti-wetting agent, for example a silicone, is sucked into the system.
The exhaust member with stop device F can, as has already been said and as shown in FIG. 1, be joined to the inlet member with stop device J, and to the L jet apparatus, in a construction unit. The shut-off devices F and J can however be constructed and mounted also separate from each other. ,, in particular when, in very large installations, it can be assumed that without this the corrosion protective agent. Zion would not extend throughout the installation, or even would flow back into tank E, with the steam water, remaining more or less ineffective.
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To ensure as widely as possible the desired effect, know that: in particular when a vacuum is formed, only a gas which does not cause corrosion or air mixed with a protective agent against corrosion is sucked in. corrosion, it is advisable to limit as much as possible the number of points in communication with the outside, such as the ventilation and air release points as well as the steam exhaust points of the entire installation. .
For this it is first proposed to bring the steam water from all the devices consuming steam into a steam water collector provided only with a flow opening, where to group as much as possible d 'devices consuming steam to lead the water to such a collector, In the example drawn (figure 1) the condensation water coming from three different devices consuming steam, of which only one C, is shown opens out in the common steam water collector N, which has only one common drain opening D. For the same reason, steam separators (traps) which have evacuation units leading outwards, as is often the case, for example, for float traps.
Consequently, it is advantageous for the present object to use, for example, traps with internal parts which are not automatically movable, that is to say with an automatically invariable outlet section. Corresponding to this ;, there is shown schematically in the drawing. ,, by way of example the traps H1, H2, H3 as separators with three nozzles mounted one behind the other. It is also important that points of leakage appearing in the system., Depending on the circumstances by which air can be sucked in, be discovered in time and quickly repaired. Such sources of troubles are presented particularly by the fittings with their many flange and cable gland assemblies.
It has therefore been provided that as far as possible all the fittings such as shut-off valves, traps and their control devices and the like are grouped together in a control station. Corresponding to this is shown in the drawing (figure 1 ) the shut-off valve P which is located in the steam supply line A, the three water traps .03 steam H1, H2 and H3 as well as their O1 O2 and O3 control devices combined in a check above the water vapor collector N, which allows all fittings to be checked at a glance not only for leaks but at the same time also for concerns their correct functioning.
So that the corrosion protection agent sucked in with the air is spread as far as possible throughout the system, it is advantageous that in all parts of the installation there are normal water and steam flows. lively. This is, except for special provisions ,,, hardly the case ;, especially in heat exchangers apart from the first part of the heating surfaces.
It is therefore advantageous to equip the heat exchanger (s) C with steam turbulence devices R known per se, with the aid of which the fresh steam entering the heating coil sucks steam. from the end of the coil which has been purged in the water separator S of the condensation water which has already formed there o This also gives the known advantage of the best use of exchange surfaces of the heat exchangers from the prevention of the formation of air nests the acceleration of the manufacturing processes and as a result of an improvement in the overall efficiency.
To reduce corrosion attacks, it is also advantageous to prevent overly active post-vaporization behind the traps, with the consequent fall of the vapor bubbles. For this, provision can be made for the condensation water which has not yet expanded to be cooled in the other heat exchangers;, for example in preheaters, devices known for using the calorific content of steam water before its relaxation being used.
In the example drawn., (Figure 1) the steam water :, after it has been separated from the steam in the water separator S, is brought through the immersion pipe T into an exchanger of heat U ;, in which for example the material to
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baking in the heat exchanger C can be preheated. By such measures not only is it achieved that, as prescribed, post-vaporization is prevented, but the further known advantage is that the large quantity of heat of the liquid contained in the steam water which has not yet been expanded is usefully employed.
This proposal assumes that in general there is still another heat requirement, for the satisfaction of which said further heat exchanger has been installed. This circumstance does not, however, arise in every case. For such a cason makes this proposal other than behind the trap (s), a water separator known per se is provided for separating the water from the steam from the steam born from the post-vaporization, device behind which the steam is compressed and introduced. in the steam side of the installation.
Figure 2 shows as an exemplary embodiment the part showing this alternative proposal, of a steam plant and condensed water a is the main steam pipe from the steam boiler not shown b is a pressure reducer mounted in the Line branch c, which delivers live steam at lower pressure for the heat exchanger, for example a cooking appliance d.
The condensation water emerging in its heating coil e flows into the water vapor separator f1, in the example drawn, it is again a trap with several nozzles mounted one behind the other. , and collects in the steam water collector with the steam water which for example is brought from two other heat exchangers, not shown, by the traps f2 and f. A simple arrangement is obtained, easy to monitor and very effectively preventing the harmful fall of the vapor bubbles arising from post-vaporization, by mounting the water separator h directly on the condensate water collector (s) g, or by connecting them directly. In this arrangement,
the water separator h can have, in a manner known per se, deflector vanes i which can be interrupted by slots k to allow the water drops to pass, and a deflector body 1 through which the water drops possibly still entrained can be precipitated outwards, so that they can flow downward along the walls of the separator. The suction of the vapor which is created by the post-vaporization of a part of the condensation water coming from the collector g, is carried out by a jet apparatus m arranged above the water separator h.
This apparatus is operated in the example shown through the bypass line n, by unreduced steam flowing in the main steam line a, and it compresses the vapor sucked from the water separator. h until the reduced pressure prevailing in the pipe c which goes to the heat exchanger d. Therefore, the vapor born by. post-vaporization is returned to the vaporization process.
That is, even without the arrangement of an additional heat exchanger, the loss of the heat contained in the steam water is avoided.
All the proposals serve the same purpose, namely to prevent corrosion of pipes and apparatus, and vapor losses. It is clear that one can already obtain important partial results even if some of the proposed measures are missing in one and the same apparatus, for example the organs proposed above to prevent the entry of aira for the introduction. protective agents against corrosion and / or for turbulent steam in heat exchangers.
CLAIMS.
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