CN107467481A - 节能型高频脉冲磁场杀菌设备及其杀菌工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了节能型高频脉冲磁场杀菌设备及其杀菌工艺，包括有机架以及设置在机架的内部的杀菌单元，机架的左侧分别设置有与杀菌单元连通的待杀菌储料罐和成品储料罐，杀菌单元包括有安装壳体以及分别设置在安装壳体的内部的板式节能回收降温器和杀菌磁感体。工作过程中，常温液体经过板式节能回收降温器后从预热液体入口管流入到杀菌磁感体内，杀菌完成后从高温液体出口管流出到板式节能回收降温器中，在板式节能回收降温器中就可以将高温液体的温度瞬间吸收降到适合灌装的范围，顺便利用余热对常温液体进行预热；通过采用多根杀菌磁感体串联式逐级杀菌，可以适合液体流量较大的设备上，大大提高了生产效率和对细菌的灭杀率。
Description
技术领域
本发明涉及液体杀菌设备技术领域，尤其是涉及节能型高频脉冲磁场杀菌设备及其杀菌工艺。
背景技术
高频脉冲磁场杀菌装置是一种利用高频脉冲电流经过高频电磁线圈、与在相应的线圈中间的磁素体之间产生的高频脉冲磁场的装置，在液体流过磁场中间，利用高频脉冲磁场杀死液体中的微生物细菌。该装置通过电路将50/60Hz的低频交流电直接转换成20－50kHz的高频脉冲电流，当高速变化的脉冲电流流过电磁线圈时与中置的磁素体之间产生高速变化的强磁场，进而通过产生的强磁场对液体进行杀菌。目前，现有技术中的电磁杀菌装置，通常包括有：中空圆筒状的外壳、中空圆筒状的内胆、设置在所述内胆的外壁上侧与所述外壳的内壁之间的电磁铁，所述电磁铁包括导磁金属体、及螺旋缠绕在导磁金属体外侧的电磁线圈；所述内胆的两端分别连接有进液口和出液口，从而当电路中电流高速变化时能够与所述电磁铁产生高频脉冲磁场，以对下腔室的内胆中的液体进行杀菌。但是现有的电磁杀菌装置大多存在如下几个问题：一是现有的杀菌磁感体的进液口和出液口均设置在同一端，液体是先从进液口进入，在杀菌腔室进行杀菌，之后折返到杀菌管的内部流出，这样液体需要在杀菌管内来回折返，采用这种方式通液量较小，液体流动的阻力比较大，不能适用于对通液量比较大的场合；二是该装置的进液口和出液口结构复杂，模具制造成本高，安装和拆卸时，需要使用多个螺栓进行固定，维护清理较麻烦；三是由于绝缘支撑管体外壁设置有高电流的线圈，这就对密封性要求较高，而该装置中的骨架与进液口、出液口的密封性较差，在大流量的阻力下，会导致该装置的腔室内部压力增高，极易发生泄露，具有较大的工作隐患；四是现有的电磁杀菌装置大多是采用单根杀菌管进行杀菌，不能适应用液体流量较大的设备上，同时磁化能力弱，杀菌不彻底；四是不适用于高温液体的杀菌，因为低温液体会随着温度的升高气化，同时也会发生膨胀，会进一步加剧液体流动的阻力，减少液体的流量；五是在对液体进行消毒和杀菌的过程中，在完成消毒和杀菌后，并不需要液体的温度太高，现有技术中都是等排出液体后进行自然冷却，这样就会造成大量的耗功热量浪费。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种结构简单、制造成本低、液体流量大、安装拆卸方便、密封性好、磁化能力强、杀菌效果好和节能环保的节能型高频脉冲磁场杀菌设备。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：节能型高频脉冲磁场杀菌设备，包括有机架以及设置在所述机架的内部的杀菌单元，所述机架的左侧分别设置有与所述杀菌单元连通的待杀菌储料罐和成品储料罐，所述待杀菌储料罐的右侧设置有计量泵，所述杀菌单元包括有安装壳体以及分别设置在所述安装壳体的内部的板式节能回收降温器和与所述板式节能回收降温器连通的若干根杀菌磁感体，所述板式节能回收降温器包括有分别设置在左右两边的左挡板和右挡板，所述左挡板与所述右挡板之间设置有换热板，所述换热板被折弯成S型，所述换热板的内部设置有隔板，所述隔板的上下两端分别设置有高温液体通道和常温液体通道，所述常温液体通道的两端分别与常温液体入口管和预热液体入口管连通，所述高温液体通道的两端分别与杀菌液体出口管和高温液体出口管连通，相邻的所述杀菌磁感体之间通过串联连接管进行串联式连接，所述杀菌磁感体与所述串联连接管通过卡接装置可拆卸连接。
优选地，上述的节能型高频脉冲磁场杀菌设备，其中所述待杀菌储料罐与所述常温液体入口管之间通过进料管连通，所述计量泵设置在所述进料管上，所述成品储料罐与所述杀菌液体出口管之间通过出料管连通。
优选地，上述的节能型高频脉冲磁场杀菌设备，其中右端的所述杀菌磁感体的顶部通过第二连接管与所述预热液体入口管连通，左端的所述杀菌磁感体的顶部通过第一连接管与所述高温液体出口管连通。
优选地，上述的节能型高频脉冲磁场杀菌设备，其中所述安装壳体的内部分别设置有前定位板和后定位板，所述前定位板上分别设置有两个通孔，所述第一连接管、第二连接管均从所述通孔中穿出。
优选地，上述的节能型高频脉冲磁场杀菌设备，其中所述杀菌单元的顶部设置有控制箱，所述控制箱内设置有散热板以及分别设置在所述散热板上的主控制板、脉冲控制板和 IGBT模块。
本发明还公开了节能型高频脉冲磁场杀菌设备的杀菌工艺，其工艺步骤如下：
步骤1：预消毒，将高温蒸汽通入到所述待杀菌储料罐、杀菌单元、成品储料罐内，快速吹扫内部25-50分钟，将所述待杀菌储料罐、杀菌单元、成品储料罐内的空气排出，并且通过高温对待杀菌储料罐、杀菌单元、成品储料罐进行预消毒；
步骤2：杀菌，将需要进行杀菌的液体物料装入到所述待杀菌储料罐中，之后打开所述计量泵，控制所述计量泵的流量为0.5-2.0吨/小时，将待杀菌储料罐内的液体物料送入到所述杀菌磁感体中，之后给杀菌磁感体提供20-50KHz逐级加强的高频脉冲电流进行杀菌,如此由始至末，逐级重复消毒，完成杀菌过程；
步骤3：成品收集：在杀菌磁感体杀菌的过程中，由于杀菌磁感体会做功产生热能，液体温度会产生一定温升，同时通过温升进行双重杀菌，杀菌后的液体物料进入到板式节能回收降温器中，将温度降至适合灌装的温度，之后进入到所述成品储料罐。
本发明具有的优点和有益效果是：包括有机架以及设置在机架的内部的杀菌单元，机架的左侧分别设置有与杀菌单元连通的待杀菌储料罐和成品储料罐，待杀菌储料罐的右侧设置有计量泵，杀菌单元包括有安装壳体以及分别设置在安装壳体的内部的板式节能回收降温器和与板式节能回收降温器相互连通的若干根杀菌磁感体。工作过程中，常温液体先从常温液体入口管处通入，经过板式节能回收降温器后从预热液体入口管流入到杀菌磁感体内，在不同的杀菌磁感体内逐级连续杀菌，杀菌完成后从高温液体出口管流出到板式节能回收降温器中，在板式节能回收降温器中就可以将高温液体的温度瞬间吸收降到适合灌装的范围，顺便利用余热对进入的常温液体进行预热，可节省较多的电能，节能环保；通过采用多根杀菌磁感体串联式杀菌，可以适合液体流量较大的设备上，并且在杀菌和杀菌的过程中，液体会在不同的杀菌磁感体内重复逐级进行磁化，磁化能力强，从而达到高效节能和杀菌彻底的目的；杀菌磁感体上的中间金属磁素体的两端的内壁上设置有内螺纹，进出液体组件与杀菌磁感体上的中间金属磁素体通过外螺纹、内螺纹可拆卸连接，便于后期进行清理和维护；不同的杀菌磁感体之间是通过卡接装置进行可拆卸连接，安装和拆卸较方便。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明中机架的结构示意图；
图3是本发明中散热板的结构示意图；
图4是本发明中杀菌单元的立体图；
图5是本发明中杀菌单元的爆炸图；
图6是本发明中若干个电磁发热管装置的结构示意图；
图7是本发明中板式节能回收降温器的立体图；
图8是本发明中换热板的截面结构示意图；
图9是本发明中杀菌磁感体的爆炸图；
图10是本发明中进出液体组件的结构示意图。
图中：1、安装壳体；2、开口；3、串联连接管；31、U型管；32、第一卡座；4、卡接装置；41、左箍体；42、右箍体；43、调节螺杆；44、卡槽；5、杀菌磁感体；51、高频电磁线圈；52、绝缘支撑管体；53、进出液体组件；531、第二卡座；532、导流管体；533、支撑管卡座；534、连接头；535、外螺纹；536、进出水孔；537、支撑板；54、磁感金属管体；55、密封胶圈；7、前定位板；8、后定位板；9、板式节能回收降温器；91、左挡板；92、右挡板；93、换热板；94、拉杆；95、常温液体入口管；96、高温液体出口管；97、杀菌液体出口管；98、预热液体入口管；99、隔板；910、高温液体通道；911、常温液体通道；10、通孔；11、机架；12、待杀菌储料罐；13、成品储料罐；14、计量泵；15、散热板；16、脉冲控制板；17、IGBT模块；18、主控制板；19、进料管；20、出料管；21、第一连接管；22、第二连接管；23、流量计。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，节能型高频脉冲磁场杀菌设备，包括有机架11以及设置在机架11的内部的杀菌单元，机架11的左侧分别设置有与杀菌单元连通的待杀菌储料罐12和成品储料罐13，待杀菌储料罐12的右侧设置有计量泵14，起动计量泵14工作，可以将待杀菌储料罐12内待杀菌的液体抽入到杀菌单元进行杀菌处理。
如图1和图3所示，杀菌单元的顶部设置有控制箱，控制箱内设置有散热板15以及分别设置在散热板15上的主控制板18、脉冲控制板16和IGBT模块17，其中主控制板18与脉冲控制板16电性连接，普通的交流电经过脉冲控制板16和IGBT模块17之后，就会变成 20－50kHz的高频交流脉冲电流。
如图4、图5、图6、图7和图8所示，杀菌单元包括有安装壳体1以及分别设置在安装壳体1的内部的板式节能回收降温器9和与板式节能回收降温器9相互连通的若干根杀菌磁感体5，板式节能回收降温器9包括有分别设置在左右两边的左挡板91和右挡板92，左挡板91和右挡板92是通过拉杆94进行固定，左挡板91与右挡板92之间设置有换热板93，换热板93被折弯成S型，换热板93的内部设置有隔板99，隔板99的上下两端分别设置有高温液体通道910和常温液体通道911，常温液体通道911的两端分别与常温液体入口管95和预热液体入口管98连通，高温液体通道910的两端分别与杀菌液体出口管97和高温液体出口管96连通，其中常温液体入口管95、预热液体入口管98、杀菌液体出口管97、高温液体出口管96均嵌入在右挡板92上，右端的杀菌磁感体5的顶部通过第二连接管22与预热液体入口管98连通，左端的杀菌磁感体5的顶部通过第一连接管21与高温液体出口管96连通，安装壳体1的内部分别设置有前定位板7和后定位板8，前定位板7上分别设置有两个通孔 10，其中第一连接管21、第二连接管22均从通孔10中穿出。相邻的杀菌磁感体5之间通过串联连接管3进行串联式连接，杀菌磁感体5与串联连接管3通过卡接装置4可拆卸连接。待杀菌储料罐12与常温液体入口管95之间通过进料管19连通，为了对流量进行监控，进料管19上还设置有流量计23，成品储料罐13与杀菌液体出口管97之间通过出料管20连通如图9所示，杀菌磁感体5包括有绝缘支撑管体52以及设置在绝缘支撑管体52的外壁上的高频电磁线圈51，高频电磁线圈51由导电性能好的铜丝制成，高频电磁线圈51呈螺旋状缠绕在绝缘支撑管体52上，绝缘支撑管体52由石英玻璃或陶瓷等绝缘材料制成，绝缘支撑管体52的内部设置有磁感金属管体54，磁感金属管体54由磁介质制成，磁感金属管体54与绝缘支撑管体52之间就形成了加热腔室，使用时给高频电磁线圈51的两端加上20－50kHz的高频交流脉冲电流，当高速变化的电流流过高频电磁线圈51时会产生高速变化的磁场。
如图9和图10所示，绝缘支撑管体52的上下两端均连接有进出液体组件53，进出液体组件53包括有导流管体532以及分别设置在导流管体532的两端的支撑管卡座533和第二卡座531，绝缘支撑管体532的两端分别卡入在支撑管卡座533内，绝缘支撑管体52与进出液体组件53的连接处设置有密封胶圈55，导流管体532的内部设置有支撑板537，支撑板537上焊接有连接头534，支撑板537位于连接头534的周围设置有若干个进出水孔536，常温液体在加热腔室中加热后，直接通过进出水孔536流出，这样水的阻力较小，适用于加热和杀菌的液体流量较大的场合。由于磁感金属管体54和绝缘支撑管体52在使用一定时间后，表面上会产生污物，可随时拆卸进行清理，连接头534的外壁上设置有外螺纹535，磁感金属管体54的两端的内壁上设置有内螺纹，进出液体组件53与磁感金属管体54通过外螺纹535、内螺纹可拆卸连接，这样在需要清理维护时，只需将进出液体组件53和磁感金属管体54旋开即可，拆卸较方便。第二卡座531的连接处设置有密封胶圈55，通过密封胶圈55，可大幅提高绝缘支撑管体52与进出液体组件53之间的密封性，防止液体漏出，安全性更高。
工作过程中，起动计量泵14工作，常温液体先从常温液体入口管95处通入，经过板式节能回收降温器9后从预热液体入口管98流入到杀菌磁感体5内，在不同的杀菌磁感体5连续逐级进行杀菌，菌完成后从高温液体出口管96流出到板式节能回收降温器9中，在板式节能回收降温器9中就可以将高温液体的温度降到合适的范围，顺便利用余热对常温液体进行预热，可节省较多的电能，节能环保；通过采用多根杀菌磁感体5串联式逐级杀菌，可以适合液体流量较大的设备上，并且在杀菌的过程中，液体会在不同的杀菌磁感体5内反复进行磁化，磁化能力强，从而达到高效节能和杀菌彻底的目的。
本发明还公开了高频脉冲磁场杀菌设备的杀菌工艺，其工艺步骤如下：
步骤1：预消毒，将高温蒸汽通入到所述待杀菌储料罐12、杀菌单元、成品储料罐13内，快速吹扫内部25-50分钟，将所述待杀菌储料罐12、杀菌单元、成品储料罐13内的空气排出，并且通过高温对待杀菌储料罐12、杀菌单元、成品储料罐13进行预消毒；
步骤2：杀菌，将需要进行杀菌的液体物料装入到所述待杀菌储料罐12中，之后打开所述计量泵14，控制所述计量泵14的流量为0.5-2.0吨/小时，将待杀菌储料罐12内的液体物料送入到所述杀菌磁感体5中，之后给杀菌磁感体5提供20-50KHz逐级加强的高频脉冲电流进行杀菌,如此由始至末，逐级重复消毒，完成杀菌过程；
步骤3：成品收集：在杀菌磁感体5杀菌的过程中，由于杀菌磁感体5会做功产生热能，液体温度会产生一定温升，同时通过温升进行双重杀菌，杀菌后的液体物料进入到板式节能回收降温器9中，将温度降至适合灌装的温度，一般为30－40℃左右，之后进入到所述成品储料罐13。
脉冲磁场杀菌设备具有功率消耗低、杀菌时间短对微生物杀灭力强、效率高等特点，并且磁场的产生和中止易于控制；由于脉冲磁场对食品有较强的穿透力,能深入食品内部,并可通过物料流动,强化料液的搅拌传质效果,致使灭菌无死角,杀菌彻底脉冲磁场杀菌脉冲磁场杀菌是利用高强度磁场发生器向螺旋线圈发出强脉冲磁场,将食品放置于螺旋线圈内部的磁场当中,微生物受到强脉冲磁场的作用会导致死亡。磁场的感应电流效应，生物体对于磁场是可透过性的,微生物细胞在磁场下运动时,如果细胞所做运动是切割磁力线的运动,就会导致其中磁通量变化并激起感应电流,这个电流的大小、方向和形式是对细胞产生生物效应的主要原因。因此感应电流越大,生物效应越明显。当细胞处于脉冲场时,由于磁场的瞬间出现和消失,必然在细胞内产生瞬变的磁通量，瞬变的磁通在细胞内激起感应电流,此感应电流与磁场相互作用的力密度可破坏细胞正常的生理功能。
在磁场作用下,细胞中的带电粒子如电子和离子,受到洛仑兹力的影响,其运动轨迹常被限制在一定半径范围之内,磁场强度越大,这种半径就越小，根据磁场强度大小的不同,带电粒子的运动轨迹大体会出现以下3种情况：①场强较小时,拉默半径大于细胞的大小,微生物细胞内的带电粒子运动自如,不但没有约束,反而可能使其更加定向、同步地向反应中心聚集,更加促进了细胞的生长和分裂；②场强中等时,拉默半径与细胞的大小相当,则磁场的影响不明显；③场强较大时,洛仑兹力加大,拉默半径小于细胞的大小,导致了细胞内的电子和离子不能正常传递,从而影响了细胞正常的生理功能。磁场的振荡效应。研究表明,生物体内的大多数分子和原子具有极性和磁性,外加磁场必会对生物产生作用，不同强度分布的外加磁场对不同生物的影响程度是不同的,而且振荡磁场还能松弛离子和蛋白质间的化学键,键的松弛可能影响细胞的代谢活动而使微生物失活。由于脉冲磁场是变化的,在极短的时间内,磁场的频率和强度都会发生极大变化,在细胞膜上产生振荡效应。激烈的振荡效应能使组胞膜破裂,这种破裂会导致细胞结构紊乱,从而达到杀死细胞的目的,进而杀死细胞。磁场的电离效应，在磁场的作用下, 食品中的带电粒子将产生高速运动,撞击食品分子,使食品分子分解,产生阴、阳离子,这些阴、阳离子在强磁场的作用下极为活跃,可穿过细胞膜,与微生物内的生命物质如蛋白质、RNA作用,而阻断细胞内正常生化反应和新陈代谢的进行,导致细胞死亡,进而杀死细菌。热过程中高频强磁场和密集的环形磁力线具有很好的杀菌效果和磁化能力，经本实施例的杀菌设备后的液体的杀菌率大于99.8％，可达到无菌级别，本发明适应于饮料、饮品、果汁、液态调料、牛奶、酒类和直饮水等食品饮料领域。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.节能型高频脉冲磁场杀菌设备，其特征在于：包括有机架(11)以及设置在所述机架(11)的内部的杀菌单元，所述机架(11)的左侧分别设置有与所述杀菌单元连通的待杀菌储料罐(12)和成品储料罐(13)，所述待杀菌储料罐(12)的右侧设置有计量泵(14)，所述杀菌单元包括有安装壳体(1)以及分别设置在所述安装壳体(1)的内部的板式节能回收降温器(9)和与所述板式节能回收降温器(9)连通的若干根杀菌磁感体(5)，所述板式节能回收降温器(9)包括有分别设置在左右两边的左挡板(91)和右挡板(92)，所述左挡板(91)与所述右挡板(92)之间设置有换热板(93)，所述换热板(93)被折弯成S型，所述换热板(93)的内部设置有隔板(99)，所述隔板(99)的上下两端分别设置有高温液体通道(910)和常温液体通道(911)，所述常温液体通道(911)的两端分别与常温液体入口管(95)和预热液体入口管(98)连通，所述高温液体通道(910)的两端分别与杀菌液体出口管(97)和高温液体出口管(96)连通，相邻的所述杀菌磁感体(5)之间通过串联连接管(3)进行串联式连接，所述杀菌磁感体(5)与所述串联连接管(3)通过卡接装置(4)可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的节能型高频脉冲磁场杀菌设备，其特征在于：所述待杀菌储料罐(12)与所述常温液体入口管(93)之间通过进料管(19)连通，所述计量泵(14)设置在所述进料管(19)上，所述成品储料罐(13)与所述杀菌液体出口管(94)之间通过出料管(20)连通。
3.根据权利要求1所述的节能型高频脉冲磁场杀菌设备，其特征在于：右端的所述杀菌磁感体(5)的顶部通过第二连接管(22)与所述预热液体入口管(98)连通，左端的所述杀菌磁感体(5)的顶部通过第一连接管(21)与所述高温液体出口管(96)连通。
4.根据权利要求3所述的节能型高频脉冲磁场杀菌设备，其特征在于：所述安装壳体(1)的内部分别设置有前定位板(7)和后定位板(8)，所述前定位板(7)上分别设置有两个通孔(10)，所述第一连接管(21)、第二连接管(22)均从所述通孔(10)中穿出。
5.根据权利要求1所述的节能型高频脉冲磁场杀菌设备，其特征在于：所述杀菌单元的顶部设置有控制箱，所述控制箱内设置有散热板(15)以及分别设置在所述散热板(15)上的主控制板(18)、脉冲控制板(16)和IGBT模块(17)。
6.一种如权利要求1所述的节能型高频脉冲磁场杀菌设备的杀菌工艺，其工艺步骤如下：
步骤1：预消毒，将高温蒸汽通入到所述待杀菌储料罐(12)、杀菌单元、成品储料罐(13)内，快速吹扫内部25-50分钟，将所述待杀菌储料罐(12)、杀菌单元、成品储料罐(13)内的空气排出，并且通过高温对待杀菌储料罐(12)、杀菌单元、成品储料罐(13)进行预消毒；
步骤2：杀菌，将需要进行杀菌的液体物料装入到所述待杀菌储料罐(12)中，之后打开所述计量泵(14)，控制所述计量泵(14)的流量为0.5-2.0吨/小时，将待杀菌储料罐(12)内的液体物料送入到所述杀菌磁感体(5)中，之后给杀菌磁感体(5)提供20-50KHz逐级加强的高频脉冲电流进行杀菌,如此由始至末，逐级重复消毒，完成杀菌过程；
步骤3：成品收集：在杀菌磁感体(5)杀菌的过程中，由于杀菌磁感体(5)会做功产生热能，液体温度会产生一定温升，同时通过温升进行双重杀菌，杀菌后的液体物料进入到板式节能回收降温器(9)中，将温度降至适合灌装的温度，之后进入到所述成品储料罐(13)。
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