CN102155620B - 压缩天然气供气站的系统及其调压供气方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压缩天然气供气站的系统，该系统包含中央控制模块，以及分别与该中央控制模块电路连接的高压调压系统、中压调压系统和加臭系统；高压调压系统、中压调压系统和加臭系统的出气口连接在一起，其出气口还共同连接有总输出管道；该总输出管道的出气口连接外接的天然气管网系统。本发明设有中央控制模块，使现在远端控制室内统一实时监控若干个高压调压系统、中压调压系统和加臭系统，减少人工对各个调压系统进行实时监控所造成的人工耗费，同时也方便工作人员同时监测若干系统的工作状况，减少遗漏监查的情况发生，提高了天然气调压工序和天然气供应的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于天然气供气领域的调压技术，具体涉及一种压缩天然气供气站的系统及其调压供气方法。
背景技术
目前，天然气的输气管网尚未覆盖到所有区域，例如城市周边的郊区城镇和外来人口居住集中区等一些非管网地区，需要采用压缩天然气的技术，将天然气压缩后通过特种运输车运输到非管网区域的天然气供气站，再将天然气进行减压处理，使天然气的气压和温度达到符合管网标准后传输给各用户使用。在天然气供气站中通常设有若干套不同的天然气减压系统，以适用于不同的天然气解压要求，对于该若干套不同的天然气减压系统，在具体生产工作中容易在管理上产生混乱，同时其运行时为保证系统运作正常，需工作人员人工对各个系统实时检测并根据检测结果进行实时控制，耗费大量人力，也不能实时确保系统正常工作。
发明内容
本发明提供一种压缩天然气供气站的系统及其调压供气方法，统一实时监控若干个天然气减压系统，确保若干个天然气减压系统正常运行。
为实现上述目的，本发明提供一种压缩天然气供气站的系统的调压供气方法，该压缩天然气供气站的系统包含中央控制模块，以及分别与该中央控制模块电路连接的高压调压系统、中压调压系统和加臭系统；
上述的高压调压系统、中压调压系统和加臭系统的出气口连接在一起，其出气口还共同连接有总输出管道；该总输出管道的出气口连接外接的天然气管网系统；
其特点是，该调压供气方法包含以下步骤：
步骤1：中央控制模块启动高压调压系统、中压调压系统和加臭系统；
步骤2：高压调压系统对高压压缩天然气进行调压；
步骤2.1：运输车将高压压缩天然气通过卸气柱输入高压调压系统，根据运输车内高压压缩天然气的气压控制高压球阀开关，若高压压缩天然气气压高于高压调压系统的阈值气压，则执行步骤2.2至步骤2.5，若高压压缩天然气气压不低于高压调压系统的阈值气压，则执行步骤2.6至步骤2.7；
步骤2.2：高压压缩天然气进入高压主调压系统，同时中央控制模块通过检测装置对高压压缩天然气进行监控；
步骤2.3：高压加热组件对高压压缩天然气进行加温，探测装置检测高压压缩天然气加热后的气体状态并传输至中央控制模块；
步骤2.4：中央控制模块根据上述探测装置的检测结果控制高压加热组件；
步骤2.5：高压主调压组件对高压压缩天然气进行调压，并将其传输至总输出管道；
步骤2.6：高压压缩天然气进入高压旁通调压系统；
步骤2.7：高压旁通调压系统对高压压缩天然气进行气压调整，并将其传输至总输出管道；
步骤3：中压调压系统对中压压缩天然气进行调压；
步骤3.1：运输车将中压压缩天然气通过卸气柱输入中压调压系统，根据运输车内中压压缩天然气的气压控制中压球阀开关，若中压压缩天然气气压高于中压调压系统的阈值气压，则执行步骤3.2至步骤3.3，若中压压缩天然气气压低于中压调压系统的阈值气压，则执行步骤3.4至步骤3.5；
步骤3.2：中压压缩天然气进入中压主调压系统，同时中央控制模块通过检测装置对中压压缩天然气进行监控；
步骤3.3：中压主调压组件对中压压缩天然气进行调压，并将其传输至总输出管道；
步骤3.4：中压压缩天然气进入中压旁通调压系统；
步骤3.5：中压旁通调压系统对中压压缩天然气进行气压调整，并将其传输至总输出管道；
步骤4：加臭系统对经过调压的天然气加臭；
步骤4.1：加臭系统中产出加臭气体；
步骤4.2：加臭系统通过管路将加臭气体输入总输出管道；
步骤4.3：加臭气体在总输出管道中与调压后的天然气进行混合；
步骤5：经过调压和加臭的天然气输送入天然气管网系统。
本发明压缩天然气供气站的系统及其调压供气方法和现有技术相比，其优点在于，本发明设有中央控制模块，使现在远端控制室内统一实时监控若干个高压调压系统、中压调压系统和加臭系统，减少人工对各个调压系统进行实时监控所造成的人工耗费，同时也方便工作人员同时监测若干系统的工作状况，减少遗漏监查的情况发生，提高了天然气调压工序和天然气供应的安全性；
本发明分别设有高压调压系统和中压调压系统，分别根据不同气压的压缩天然气进行调压，扩大了天然气调压系统的适用范围，方便天然气的供应；
本发明设有高压旁通调压系统和中压调压系统，可在特种运输车压缩天然气气罐内的气压过小而无法充分利用天然气时，利用旁通调压系统对气压较小的天然气进行调压，充分利用特种运输车压缩天然气气罐内的天然气，使气罐内的天然气得到充分利用，不会因为未放尽而导致将运输到供气站的一定量的天然气再运回压缩天然气的出产地，充分利用了交通运输的资源，同时也提高了天然气调压和供应的效率。
附图说明
图1为本发明压缩天然气供气站的系统的总体系统模块图；
图2为本发明压缩天然气供气站的系统的高压调压系统的结构示意图；
图3为本发明压缩天然气供气站的系统的中压调压系统的结构示意图；
图4为本发明压缩天然气供气站的系统的总输出管道与加臭系统的结构示意图；
图5为本发明压缩天然气供气站的系统的调压供气方法的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明说明一种压缩天然气供气站的系统，该系统包含中央控制模块1，以及分别与该中央控制模块1电路连接的高压调压系统2、中压调压系统3和加臭系统4。高压调压系统2和中压调压系统3的出气口连接在一起，该出气口还连接有总输出管道5。总输出管道5的出气口连接外接的天然气管网系统，加臭系统4还通过管路与总输出管道5连接。中央控制模块1采用PLC系统，同时监控若干系统中天然气各阶段的温度、气压、流量的探测信息，便于工作人员管理压缩天然气供气站内天然气的供应情况。
如图2所示，高压调压系统2包含两条并行连接的相同的高压主调压系统21，以及一条高压旁通调压系统22。该高压主调压系统21和高压旁通调压系统22的进气口都管路连接外接的卸气柱6，同时，高压主调压系统21和高压旁通调压系统22的出气口共同管路连接总输出管道5。该卸气柱6设置在压缩天然气供气站内，若干个卸气柱6可与特种运输车的压缩天然气气罐建立连接，可同时满足若干辆特种运输车通过卸气柱6进行卸气，将压缩天然气输入高压调压系统2。在卸气柱6与高压调压系统2之间的管路上设有高压球阀开关23，根据特种气罐运输车内压缩天然气的气压，判断是由高压主调压系统21对压缩天然气进行调压供气，还是由高压旁通调压系统22对压缩天然气进行调压供气。根据高压主调压系统21中天然气顺利传输所需要的进出口的气压差，计算得出有高压调压系统2的阈值气压，该阈值电压为2.5兆帕。当高压压缩天然气的气压高于2.5兆帕，则控制高压球阀开关23，使高压压缩天然气输入高压主调压系统21。当高压压缩天然气的气压低于2.5兆帕，则控制高压球阀开关23，使高压压缩天然气输入高压旁通调压系统22。
高压主调压系统21包含通过管路连接卸气柱6的高压加热组件211，以及通过管路与高压加热组件211连接的高压主调压组件212。高压加热组件211与中央控制模块1电路连接，由中央控制模块1控制高压加热组件211的工作功率，将高压压缩天然气由常温加热到40~50℃。在高压加热组件211与卸气柱6之间的管路上，自卸气柱6起还依次设有主路球阀、过滤器、气压表24和紧急切断阀门25，该气压表24和紧急切断阀门25分别与中央控制模块1电路连接，气压表24将经调压和加热前压缩天然气的气压传输至中央控制模块1统一监控管理。在高压调压系统2箱体内还设有一个天然气探测器，该探测器与中央控制模块1电路连接，当高压调压系统2内发生天然气泄漏，天然气探测器则发送信号至中央控制模块1。紧急切断阀门25接收来自中央控制模块1的命令，当高压调压系统2内的气压表24和天然气探测器探测到天然气气压超高或超低或天然气泄漏，则中央控制模块1向紧急切断阀门25发送断开命令，切断高压主调压系统21的输气管路，保证高压主调压系统21的设备不受破坏，也防止天然气发生泄漏。
高压加热组件211的输出端连接高压主调压组件212，该高压主调压组件212包含依次连接有两个调压装置：一级调压装置和二级调压装置。该一级调压装置和二级调压装置依次对高压天然气进行分级调压，将20兆帕的高压压缩天然气降压到0.3兆帕符合管网要求的天然气。在一级调压装置和二级调压装置的出口后各设有一个安全阀，该安全阀连接有一个伸展到高空的排气管，一级调压装置后的安全阀28的阀值气压为1.8兆帕，二级调压装置后的安全阀29的阀值气压为0.45兆帕，当通过该两个安全阀28或29的天然气气压超过其阀值气压，则会打开安全阀，通过排气管将天然气排放到高空，防止过压的天然气对后续设备和天然气管网造成损坏。
在一级调压装置的进口前设有一个温度计27，该温度计27与中央控制模块1电路连接，实时监控经高压加热组件加热后高压压缩天然气的温度。在一级调压装置出口后设有一个气压表26，该气压表26与中央控制模块1电路连接，实时监控经一级调压装置调压后的天然气气压。在二级调压装置的出口后还设有一个气压表28和一个温度计29，该气压表28和温度计29都分别与中央控制模块1电路连接，实时监控经过高压主调压组件212调压后的天然气的温度和气压，监控该输送去总输出管道5的天然气时候符合天然气管网的标准。
高压旁通调压系统22包含管路连接在卸气柱6和总输出管道5之间的高压旁通调压组件221，高压旁通调压组件221用于将2.5兆帕的压缩天然气降压至0.3兆帕，经过高压旁通调压组件221调压的天然气同样输入总输出管道5。
如图3所示，本发明的中压调压系统3包含两条并行连接的中压主调压系统31，以及一条中压旁通调压系统32。
该中压主调压系统31和中压旁通调压系统32的进气口都管路连接外接的卸气柱6，同时，中压主调压系统31和中压旁通调压系统32的出气口共同管路连接总输出管道5。该卸气柱6设置在压缩天然气供气站内，若干个卸气柱6可与特种运输车的压缩天然气气罐建立连接，可同时满足若干辆特种运输车通过卸气柱6进行卸气，将中压压缩天然气输入中压调压系统3。在卸气柱6与中压调压系统3之间的管路上设有中压球阀开关33，根据特种气罐车内压缩天然气的气体压力，判断是由中压主调压系统31进行调压供气，还是由中压旁通调压系统32进行调压供气。根据中压主调压系统31中天然气顺利传输所需要的进出口的气压差，计算得出有中压调压系统3的阈值气压，该阈值电压为0.6兆帕。当中压压缩天然气的气压高于0.6兆帕，则控制中压球阀开关33，使中压压缩天然气输入中压主调压系统31。当中压压缩天然气的气压低于0.6兆帕，则控制中压球阀开关33，使中压压缩天然气输入中压旁通调压系统32。
中压主调压系统31包含通过管路连接在卸气柱6与总输出管道5之间的中压主调压组件311。该中压主调压组件311与卸气柱6之间，自卸气柱6起沿管路依次设有主路球阀、过滤器和气压表33，主路球阀用于手动开关中压主调压系统31的气路，过滤器用于对输入中压主调压系统31的中压压缩天然气进行过滤，气压表33与中央控制模块1电路连接，气压表33将经调压前压缩天然气的气压传输至中央控制模块1统一监控管理。中压主调压组件311采用一个调压阀，可将4兆帕的中压压缩天然气调压至0.3兆帕的天然气，通过管路输出。
中压旁通调压系统32包含通过管路连接在卸气柱6与总输出管道5之间的中压旁通调压组件321。该中压旁通调压组件321采用一个调压阀，可将0.6兆帕的压缩天然气调压至0.3兆帕的符合天然气管网标准的天然气。
中压调压系统3的中压主调压系统31和中压旁通调压系统32的输出口共同连接总输出管道5，在中压调压系统3与总输出管道5之间，自中压调压系统3起依次设有压力表34，温度计35和安全阀，压力表34和温度计45与中央控制模块1电路连接，将经过中压调压系统3降压的天然气的压力和温度发送给中央控制模块1统一监控。该安全阀的阀值气压设定为0.45兆帕，同时安全阀连接有一个排气管通向高空，当通过中压调压系统3调压的天然气气压超过安全阀的阀值气压，则安全阀会打开，通过排气管将天然气排放到高空，防止过压的天然气对后续设备和天然气管网造成损坏，若天然气气压不超过阈值气压，则安全阀保持关闭，使调压后天然气通入总输出管道5。
如图4所示，总输出管道5中设有两路并行连接的流量指示仪表51，并在流量指示仪表51两侧分别设有一个球阀，对流量指示仪表51进行保护。流量指示仪表51与中央控制模块1电路连接，实时检测流经总输出管道5的天然气的流量，并发送至中央控制模块1统一实时监控。
加臭系统4采用加臭机，产生以四氢噻吩THT为主要成分的加臭气体，并通过管路传输至总输出管道5，在总输出管道5中加臭气体与经过中压调压系统3和高压调压系统2的天然气进行混合，产出完全符合民用和工业用天然气标准的天然气输入天然气管网，通过管网将天然气输送给各用户。
以下结合图5具体说明本发明一种压缩天然气供气站的系统的调压供气方法，该方法包含以下步骤：
步骤1 中央控制模块1启动高压调压系统2、中压调压系统3和加臭系统4。
步骤2 高压调压系统2对高压压缩天然气进行调压。
步骤2.1若干辆运输车通过高压软管将其气罐与相应数量的卸气柱6连接，将气罐内的高压压缩天然气通过卸气柱6输入高压调压系统2。高压压缩天然气在进入高压调压系统2前，需根据运输车内高压压缩天然气的气压控制高压球阀开关23，若高压压缩天然气的气压高于2.5兆帕，高于高压调压系统2的阈值气压，则跳转到步骤2.2，若高压压缩天然气气压低于2.5兆帕，低于高压调压系统2的阈值气压，则跳转到步骤2.6。
步骤2.2 通过控制高压球阀开关23，高压压缩天然气经由管路进入高压主调压系统21，同时，中央控制模块1通过检测装置对高压压缩天然气进行监控。
高压压缩天然气依次通过主路球阀、过滤器、气压表24和紧急切断阀门25，过滤器对高压压缩天然气进行过滤，除去气体中的悬浮物质。
步骤2.2.1 气压表24实时检测进入高压调压系统2的天然气气压，并传输至中央控制模块1。中央控制模块1判断管路中高压压缩天然气的气压是否超高或超低，若是，则中央控制模块1发送命令控制紧急切断阀门25关断，保护后续设备，若否，则中央控制模块1不发送控制命令。
步骤2.2.2 天然气探测器实时检测高压调压系统2内是否有天然气泄漏，若是，则天然气探测器发送漏气信号至中央控制模块1，并跳转到步骤2.2.3，若否，则不发送漏气信号，并跳转到步骤2.3。
步骤2.2.3 中央控制模块1发出信号控制紧急切断阀门25关闭气路，防止大量压缩天然气泄漏到工作环境中。
步骤2.2.4 工作人员在中央控制模块1接收到漏气告警后，则对高压调压系统2的管路进行检查，找到漏气电后对高压调压系统2的管路进行维修，维修后跳转到步骤2.2.2，再检测系统内是否有漏气。
步骤2.3 高压加热组件211对高压压缩天然气进行加温，将压缩天然气加温到40~50℃。
经过高压加热组件211的高压压缩天然气，由电压表26和温度计27检测加热后的高压压缩天然气的气压和温度，并传输至中央控制模块1。
步骤2.4 中央控制模块1接收电压表26和温度计27的检测结果，并根据检测结果控制高压加热组件211的工作功率，使经过加热后的高压压缩天然气能稳定在40~50℃。
步骤2.5 高压主调压组件212对高压压缩天然气进行调压。一级调压装置将20兆帕的高压压缩天然气降压至1.8兆帕。
在一级调压装置调压后天然气需通过一个安全阀。若天然气气压过高，超过1.8兆帕，则天然气把安全阀自动顶开，适量天然气通过排气管排出到高空，当排出一定量的天然气后，天然气的气压下降到正常压力。低于1.8兆帕时天然气无法打开安全阀，安全阀即自动关闭。若天然气气压正常不过高，低于1.8兆帕天然气无法打开安全阀，则安全阀保持密封关闭不排出天然气。
然后，再由二级调压装置将1.8兆帕的压缩天然气降压至符合天然气管网要求的0.3兆帕，最终将完成调压的天然气传输至总输出管道5。
在一级调压装置调压后天然气也需通过一个安全阀。若天然气气压过高，超过0.45兆帕，则天然气把安全阀自动顶开，适量天然气通过排气管排出到高空，当排出一定量的天然气后，天然气的气压下降到正常压力。低于0.45兆帕时天然气无法打开安全阀，安全阀即自动关闭。若天然气气压正常不过高，低于0.45兆帕天然气无法打开安全阀，则安全阀保持密封关闭不排出天然气。
同时，经过高压主调压组件212调压的天然气，由电压表29和温度计28检测其经过调压得温度和气压，并传输给中央控制模块1统一实时监控。
步骤2.6 当开始所卸的高压压缩天然气的气压即为高压调压系统2的阈值气压2.5兆帕，或经过一段时间的卸气，高压压缩天然气的气压下降直至2.5兆帕时，通过控制高压球阀开关23，高压压缩天然气由管路进入高压旁通调压系统22。
步骤2.7 高压旁通调压组件221对高压压缩天然气进行气压调整，将2.5兆帕的天然气降压至0.3兆帕，并将其传输至总输出管道5。
步骤3 中压调压系统3对中压压缩天然气进行调压。
步骤3.1 若干辆运输车通过软管将其气罐与相应数量若干个的卸气柱6连接，运输车将其气罐中的中压压缩天然气通过卸气柱6输入中压调压系统3。中压压缩天然气在进入中压调压系统3前，需根据运输车内中压压缩天然气的气压控制中压球阀开关33，若中压压缩天然气气压高于0.6兆帕，高于中压调压系统3的阈值气压，则跳转到步骤3.2，若中压压缩天然气气压低于0.6兆帕，低于中压调压系统3的阈值气压，则跳转到步骤3.4。
步骤3.2 通过控制中压球阀开关33，中压压缩天然气进入中压主调压系统31，同时中央控制模块1通过检测装置对中压压缩天然气进行监控。
中压压缩天然气通过过滤器，由过滤器对中压压缩天然气进行过滤，除去气体中的悬浮物质。
气压表33实时检测进入中压主调压系统31的天然气气压，并将其传输至中央控制模块1，由中央控制模块1对中压压缩天然气调压前的气压进行实时监控。
步骤3.3 中压主调压组件311对中压压缩天然气进行调压，将中压压缩天然气由4兆帕降压至0.3兆帕，并将其传输至总输出管道5。
步骤3.4 当开始所卸中压压缩天然气的气压为设定的中压调压系统3的阈值气压，即为0.6兆帕，或经过一段时间的卸气，随着中压压缩天然气的气量减少，其气压逐渐下降至0.6兆帕时，通过控制中压球阀开关33，中压压缩天然气进入中压旁通调压系统32。
步骤3.5 中压旁通调压系统32对中压压缩天然气进行气压调整，并将其传输至总输出管道5。
经过中压调压系统3调压后的天然气由气压表34和温度计35实时检测，将调压后的天然气的温度和气压传输至中央控制模块1，由中央控制模块1统一监控。
在天然气进入总输出管道5前，还需通过安全阀。若天然气气压过高，超过0.45兆帕，则天然气把安全阀自动顶开，适量天然气通过排气管排出到高空，当排出一定量的天然气后，天然气的气压下降到正常压力。低于0.45兆帕时天然气无法打开安全阀，安全阀即自动关闭。若天然气气压正常不过高，低于0.45兆帕天然气无法打开安全阀，则安全阀保持密封关闭不排出天然气。
步骤4 加臭系统4对经过调压的天然气加臭。
步骤4.1 加臭系统4中产出加臭气体。
步骤4.2 加臭系统4通过管路将加臭气体输入总输出管道5。
步骤4.3 加臭气体在总输出管道5中与调压后的天然气进行混合，完成对天然气的加臭。
步骤5 经过调压和加臭的天然气输送入天然气管网系统，通过管网输送至用户。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (3)
1.一种压缩天然气供气站的系统的调压供气方法，该压缩天然气供气站的系统包含中央控制模块（1），以及分别与所述中央控制模块（1）电路连接的高压调压系统（2）、中压调压系统（3）和加臭系统（4）；
所述的高压调压系统（2）、中压调压系统（3）和加臭系统（4）的出气口连接在一起，其出气口还连接有总输出管道（5）；所述总输出管道（5）的出气口连接外接的天然气管网系统；
其特征在于，该调压供气方法包含以下步骤：
步骤1：中央控制模块（1）启动高压调压系统（2）、中压调压系统（3）和加臭系统（4）；
步骤2：高压调压系统（2）对高压压缩天然气进行调压；
步骤2.1：运输车将高压压缩天然气通过卸气柱（6）输入高压调压系统（2），若高压压缩天然气气压高于高压调压系统（2）的阈值气压，则执行步骤2.2至步骤2.5，若高压压缩天然气气压低于高压调压系统（2）的阈值气压，则执行步骤2.6至步骤2.7；
步骤2.2：高压压缩天然气进入高压主调压系统（21），同时中央控制模块（1）通过检测装置对高压压缩天然气进行监控；
步骤2.3：高压加热组件（211）对高压压缩天然气进行加温，探测装置检测高压压缩天然气加热后的气体状态并传输至中央控制模块（1）；
步骤2.4：中央控制模块（1）根据所述探测装置的检测结果控制高压加热组件（211）；
步骤2.5：高压主调压组件（212）对高压压缩天然气进行调压，并将其传输至总输出管道（5）；
步骤2.6：高压压缩天然气进入高压旁通调压系统（22）；
步骤2.7：高压旁通调压系统（22）对高压压缩天然气进行气压调整，并将其传输至总输出管道（5）；
步骤3：中压调压系统（3）对中压压缩天然气进行调压；
步骤4：加臭系统（4）对经过调压的天然气加臭；
步骤5：经过调压和加臭的天然气输送入天然气管网系统。
2.如权利要求1所述的压缩天然气供气站的系统的调压供气方法，其特征在于，所述的步骤3还包含以下步骤：
步骤3.1：运输车将中压压缩天然气通过卸气柱（6）输入中压调压系统（3），若中压压缩天然气气压高于中压调压系统（3）的阈值气压，则执行步骤3.2至步骤3.3，若中压压缩天然气气压低于中压调压系统（3）的阈值气压，则执行步骤3.4至步骤3.5；
步骤3.2：中压压缩天然气进入中压主调压系统（31），同时中央控制模块（1）通过检测装置对中压压缩天然气进行监控；
步骤3.3：中压主调压组件（311）对中压压缩天然气进行调压，并将其传输至总输出管道（5）；
步骤3.4：中压压缩天然气进入中压旁通调压系统（32）；
步骤3.5：中压旁通调压系统（32）对中压压缩天然气进行气压调整，并将其传输至总输出管道（5）。
3.如权利要求1所述的压缩天然气供气站的系统的调压供气方法，其特征在于，所述的步骤4还包含以下步骤：
步骤4.1：加臭系统（4）中产出加臭气体；
步骤4.2：加臭系统（4）通过管路将加臭气体输入总输出管道（5）；
步骤4.3：加臭气体在总输出管道（5）中与调压后的天然气进行混合。
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