CN107892931B - 移动式热解制备生物炭的装置和方法 - Google Patents

移动式热解制备生物炭的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动式热解制备生物炭的装置和方法，该装置包括收集与前端处理系统、热解及产物分离收集系统、热解气处理系统、集成式电子控制系统、移动式车载系统。该方法包括将未经破碎生物质加入收集与前端处理系统，进行收集、改性、干燥，然后将其送入热解及产物分离收集系统进行热解、分离、粉碎，得到生物炭；将产生的热解气送入热解气处理系统进行冷凝处理得到生物油，生物油送入收集与前端处理系统中对生物质进行改性，剩余的不可冷凝气体返回到热解及产物分离收集系统中燃烧供热，实现循环利用。本发明提供的装置结构紧凑，易于移动，且加热速率高，传热快，对生物质处理能力强，可以开到田间地头，实现对秸秆等生物质的就地处理。

Description

移动式热解制备生物炭的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种移动式热解制备生物炭的装置和方法，特别涉及一种移动式热解未粉碎的生物质制备生物炭的装置和方法。
背景技术
秸秆等生物质具有资源分布广、产量大，转化方式多种多样等优势。它具有可再生性，生物质通过植物的光合作用可以再生，资源丰富，可保证能源的永续利用。据统计，每年的秸秆约有30％用作生活燃料，25％用作饲料，3％用于副业生产，6％直接还田，还有35％以上秸秆未得到任何利用。这些秸秆造成环境污染和火灾隐患，或被农民在田间一烧了之，而这种焚烧既造成大气污染，对人身体造成危害又严重影响铁路、公路、民航等正常的交通运输，给国民经济造成损失严重。
利用秸秆热解制备生物炭，是目前可行的处理方法之一。生物炭具有羧基、酚羟基、羟基、脂族双键以及芳香化等典型结构特征，有着较强的吸附能力和抗氧化能力。生物炭具有含碳率高、孔隙结构丰富、比表面积大、理化性质稳定的特点，其碎料的孔洞结构十分容易聚集营养物质和有益微生物，从而使土壤变得肥沃，利于植物生长，实现增产的同时让农业更具持续性，在土壤改良、提高农作物产量等农业领域有着广泛应用；同时因在制备生物炭过程中可较好保留其固有原生质的细微孔隙结构而拥有发达的比表面积，生物炭具备成为优良吸附材料与催化剂载体的潜质。
然而，秸秆等生物质具有能量密度低，收获季节性强，收集、运输和改性处理的成本较高等弊端。而农业又以家庭精耕细作为主，人均种植面积少，造成秸秆分布非常分散。若要运输到指定地点集中处理，将会带来极高的运输成本；同时，秸秆结构较为柔韧，不易粉碎。若依照传统，对秸秆进行“先粉碎，再热解”的处理，会带来较高的破碎成本。因此，设计一种移动式热解制备生物炭装置，将秸秆就地转化为高价值的生物炭及各种副产品，实现秸秆的变废为宝，是亟待我们解决的问题。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种移动式热解制备生物炭的装置，该装置结构紧凑，易于移动，且加热速率高，传热快，对生物质的处理能力强，可以开到田间地头，实现对秸秆等生物质的就地处理。
本发明的另一个目的是提供一种移动式热解制备生物炭的方法。
技术方案：本发明所述的移动式热解制备生物炭的装置，包括用于对生物质进行热解，分离，粉碎，得到生物炭的热解及产物分离收集系统；以及用于对热解及产物分离收集系统产生的热解气进行冷凝处理得到生物油，不可冷凝气体返回到热解及产物分离收集系统中的热解气处理系统；其中，所述的热解及产物分离收集系统包括热解反应器、卧式旋风分离器、振动筛沙炭分离器、生物炭粉碎器、成品炭储存箱；热解气处理系统包括冷凝器、生物油储存罐。
所述的热解反应器包括热解室、包围在热解室外部的燃烧室，以及空气进口、不可冷凝气进口、低温沙进口、烟气出口、高温沙出口、进料口和出料口，其中，空气进口、低温沙进口、烟气出口和高温沙出口分别与燃烧室相通，进料口、出料口分别与热解室相通。
热解反应器的出料口与卧式旋风分离器的进口相连，卧式旋风分离器的下出口与振动筛沙炭分离器的进口相连；振动筛沙炭分离器的上出口与生物炭粉碎器和成品炭储存箱依次相连；振动筛沙炭分离器的下出口与热解反应器的低温沙进口相连；热解反应器的高温沙出口与热解反应器进料口相连。
卧式旋风分离器的气体出口与冷凝器的进口相连，冷凝器的出口与生物油储存罐的进口相连，生物油储存罐的气体出口与热解反应器的不可冷凝气进口相连。
所述的热解反应器为内外套筒式结构，内筒为热解室，外筒为燃烧室，热解室为下降床，燃烧室为流化床；燃烧室为热解室提供热量，物料在热解室内进行热解反应；采用内外套筒加热方式，实现了装置的小型化，为移动性提供了便利。
所述热解反应器的热解室的内壁固连有凸起，呈错位分布；热解反应器内壁的凸起能够使得生物质与沙充分混合。
所述振动筛沙炭分离器下出口与热解反应器低温沙进口相连，由第一气体压缩机驱动；所述热解反应器高温沙出口与热解反应器进料口相连，由第二气体压缩机驱动。本发明运用气体压缩机压缩热解气使高温沙与热解气分离并进入热解反应器，保持了沙的温度，同时避免了空气进入参与反应。
还包括用于收集、改性、干燥生物质，并将生物质送入热解及产物分离收集系统中的收集与前端处理系统；用于控制收集与前端处理系统、热解及产物分离收集系统及热解气处理系统的集成式电子控制系统；用于搭载收集与前端处理系统、热解及产物分离收集系统及热解气处理系统的移动式车载系统。
所述的收集与前端处理系统包括斜板式收集器、缓冲储存箱和干燥箱，其中，斜板式收集器的出口与缓冲储存箱的进口相连，生物油储存罐液体出口与缓冲储存箱相连，缓冲储存箱出口与干燥箱的物料进口相连，干燥箱的出口与热解反应器的进料口相连，热解反应器的烟气出口与干燥箱的气体进口相连。
所述的集成式电子控制系统包括集成式电子控制器，斜板式收集器、干燥箱、振动筛沙炭分离器、生物炭粉碎器、冷凝器分别与集成式电子控制器相连。
集成式电子控制器监控斜板式收集器的板体伸缩、干燥箱的温度与压强、振动筛沙炭分离器的电机转速、生物炭粉碎器的电机开关及转速、冷凝器的温度，实现整个过程的自动化；集成式电子控制器通过控制冷凝器的温度控制进入热解反应器的小分子油的量，进而控制热解反应器热解反应的温度；集成式电子控制器通过控制烟气进入干燥箱的量控制干燥温度。
所述的移动式车载系统包括：车轮、轴、底盘、外接车辆挂接口和动力装置，其中车轮、轴和底盘组装成移动小车，与外接车辆挂接口及动力装置相连；移动式车载系统用于承载整个热解装置，使装置具有良好的机动性，能够移动到田间地头。
本发明还提供了利用所述的装置制备生物炭的方法，包括以下步骤：
(1)沙在热解及产物分离收集系统中的热解反应器的燃烧室内进行加热，加热结束后得到的高温沙从热解反应器的高温沙出口取出，与生物质一起从热解反应器的进料口加入热解室进行热解；
(2)热解结束后的产物从热解反应器的出料口取出，先进入卧式旋风分离器进行气固分离，热解气从卧式旋风分离器气体出口导出，生物炭与沙的混合物从卧式旋风分离器下出口取出，进入振动筛沙炭分离器进行固固分离，分离之后的生物炭经生物炭粉碎器粉碎之后收集到成品炭储存箱中；
(3)从振动筛沙炭分离器下出口取出的沙进入热解反应器的低温沙进口，实现循环利用；小颗粒生物炭随低温沙一起进入热解反应器，燃烧提供热量；
(4)从卧式旋风分离器的气体出口排出的热解气，进入冷凝器，冷凝得到的生物油由生物油储存罐收集起来，不可冷凝的气体从生物油储存罐的气体出口排出，通过不可冷凝气进口进入热解反应器，燃烧提供热量。
步骤(1)中，将未经破碎的生物质加入收集与前端处理系统中，进行收集、生物油改性、烟气干燥；然后将其送入热解及产物分离收集系统中的热解反应器的热解室；燃烧室内加热产生的烟气从热解反应器的烟气出口排出，通过干燥箱的气体进口进入干燥箱，用于干燥改性后的生物质；
步骤(4)中，生物油储存罐收集到的生物油被引至缓冲储存箱，用于对生物质的改性处理。
所述的生物质为秸秆、园林废弃物、中药渣、纤维酒精残渣中的一种或几种，优选为秸秆；未经破碎的秸秆直接热解，制成生物炭之后再进行粉碎加工，降低粉碎处理成本。
步骤(1)中，热解温度为400～700℃，优选为500～600℃，热解压力为常压。
有益效果：本发明的装置和方法具有如下的特色及优点：
(1)本发明的装置先将生物质制成生物炭，然后再对生物炭进行粉碎加工，这样提高了粉碎效果，且降低了能耗，降低粉碎处理成本；
(2)本发明提供的热解反应器采用内外套筒加热方式，内筒为下降床，外筒为流化床，结构紧凑，传热效率高，为其移动性带来了便利，搭载在移动式车载系统上后，可以就地进行热解处理，有效降低了运输成本；
(3)本发明利用制得的生物油来对生物质进行改性处理，生物油中含有各种轻质油，它们呈酸性，对于生物质中的灰分与碱金属元素有着良好的去除作用，用改性处理后的生物质热解制备得到的生物炭比表面积更大，性能更好；
(4)本发明热解反应器热解室内壁固连有凸起，其呈错位分布，这使得进入的生物质与沙能够充分混合，提高了热解效率；
(5)本发明运用气体压缩机压缩热解气使高温沙与热解气分离并进入热解反应器，保持了沙的温度，同时避免了空气进入参与反应；
(6)进入热解反应器的小分子油的量可由冷凝器控制，进而控制热解反应器热解反应的温度；
(7)本发明利用燃烧产生的烟气来干燥生物质，利用小颗粒炭和不可冷凝气燃烧提供热量，节约能源。
附图说明
图1是本发明移动式热解制备生物炭的装置结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种热解制备生物炭的装置，如图1所示，包括：用于收集、改性、干燥生物质，并将生物质送入热解及产物分离收集系统II中的收集与前端处理系统I。所述的收集与前端处理系统I包括：斜板式收集器1、缓冲储存箱2和干燥箱3，其中，斜板式收集器1的出口与缓冲储存箱2的进口相连，缓冲储存箱2出口与干燥箱3的物料进口相连。
还包括用于对收集与前端处理系统I送入的生物质进行热解，分离，粉碎，得到高品质的生物炭，并将产生的热解气送入热解气处理系统III的热解及产物分离收集系统II。所述的热解及产物分离收集系统II包括：热解反应器4、卧式旋风分离器5、振动筛沙炭分离器6、生物炭粉碎器7和成品炭储存箱8；所述的热解反应器4包括热解室、包围在热解室外部的燃烧室，以及空气进口①、不可冷凝气进口②、低温沙进口③、烟气出口④、高温沙出口⑤、进料口⑥和出料口⑦，所述的热解反应器4为内外套筒式结构，内筒为热解室，外筒为燃烧室，热解室为下降床，燃烧室为流化床，燃烧室为热解室提供热量，物料在热解室内进行热解反应；所述热解反应器4的热解室的内壁固连有凸起14，呈错位分布；空气进口①、不可冷凝气进口②、低温沙进口③、烟气出口④和高温沙出口⑤分别与燃烧室相通，进料口⑥、出料口⑦分别与热解室相通；其中，热解反应器4的进料口⑥与干燥箱3的出口相连，热解反应器4的出料口⑦与卧式旋风分离器5的进口相连，卧式旋风分离器5的下出口与振动筛沙炭分离器6的进口相连；振动筛沙炭分离器6的上出口与生物炭粉碎器7的进口相连，生物炭粉碎器7的出口与成品炭储存箱8的进口相连；振动筛沙炭分离器6的下出口与热解反应器4的低温沙进口③相连，由第一气体压缩机9提供动力；热解反应器4的高温沙出口⑤与热解反应器4进料口⑥相连，由第二气体压缩机10提供动力；热解反应器4烟气出口④与干燥箱3的气体进口相连。
还包括用于对热解及产物分离收集系统II产生的热解气进行冷凝处理得到生物油，不可冷凝气体返回到热解及产物分离收集系统II中的热解气处理系统III。所述的热解气处理系统III包括：冷凝器11、生物油储存罐12；其中，卧式旋风分离器5的气体出口与冷凝器11的进口相连，冷凝器11的出口与生物油储存罐12进口相连，生物油储存罐12气体出口与热解反应器4不可冷凝气进口②相连，生物油储存罐12液体出口与缓冲储存箱2相连。
还包括用于控制收集与前端处理系统I、热解及产物分离收集系统II及热解气处理系统III的集成式电子控制系统IV。所述的集成式电子控制系统IV包括集成式电子控制器13，斜板式收集器1、干燥箱3、振动筛沙炭分离器6、生物炭粉碎器7和冷凝器11分别与集成式电子控制器13相连。
还包括用于搭载收集与前端处理系统I、热解及产物分离收集系统II热解气处理系统III的移动式车载系统V。所述的移动式车载系统V包括：车轮、轴、底盘、外接车辆挂接口、动力装置，其中车轮、轴和底盘组装成移动小车，与外接车辆挂接口及动力装置相连。
本发明利用所述的装置制备生物炭的方法，具体包括如下步骤：
(1)将未经破碎的生物质加入收集与前端处理系统I中，进行收集、生物油改性、烟气干燥；处理后的生物质从热解反应器4的进料口加入热解反应器4的热解室；同时，沙在热解反应器4的燃烧室内进行加热，加热结束后得到的高温沙从热解反应器4的高温沙出口取出，由第二气体压缩机10提供动力，利用卧式旋风分离器5气体出口取出的热解气升向高处，与生物质一起从顶部进料口加入热解反应器4的热解室在常压、温度400～700℃下进行热解。燃烧室内加热产生的烟气从热解反应器(4)的烟气出口排出，通过干燥箱(3)的气体进口进入干燥箱(3)，用于干燥改性后的生物质；
(2)热解结束后的产物从热解反应器4的出料口取出，先进入卧式旋风分离器5进行气固分离，热解气从卧式旋风分离器5气体出口导出，生物炭与沙的混合物从卧式旋风分离器5下出口取出，进入振动筛沙炭分离器6进行固固分离，分离之后的生物炭经生物炭粉碎器7粉碎之后收集到成品炭储存箱8中；从振动筛沙炭分离器6下出口取出的沙由第一气体压缩机9提供动力与空气同时进入热解反应器4的低温沙进口，实现循环利用；同时，小颗粒生物炭随低温沙一起进入热解反应器4，燃烧提供热量。
(3)热解产生的热解气从卧式旋风分离器5的气体出口排出，进入冷凝器11，冷凝得到的生物油由生物油储存罐12收集起来，不可冷凝的气体(例如CO、CO2、CH4、小分子油等)从生物油储存罐12上的气体出口排出，通过不可冷凝气进口进入热解反应器4，燃烧提供热量；收集到的生物油将被引致缓冲储存箱2，用于对生物质的改性处理，提高制得的生物炭的品质。
(4)集成式电子控制器13与斜板式收集器1、干燥箱3、振动筛沙炭分离器6、生物炭粉碎器7、冷凝器11相连，实现整个过程的自动化：斜板式收集器1的板体伸缩、干燥箱3的温度与压强、振动筛沙炭分离器6的电机转速、生物炭粉碎器7的电机开关及转速、冷凝器11的温度均由集成式电子控制器13所监控；集成式电子控制器13通过控制冷凝器11的温度控制进入热解反应器4的小分子油的量，进而控制热解反应器4热解反应的温度；集成式电子控制器13通过控制烟气进入干燥箱3的量控制干燥温度。

Claims (9)

1.一种移动式热解制备生物炭的装置，其特征在于，包括用于对生物质进行热解，分离，粉碎，得到生物炭的热解及产物分离收集系统(II)；以及用于对热解及产物分离收集系统(II)产生的热解气进行冷凝处理得到生物油，不可冷凝气体返回到热解及产物分离收集系统(II)中的热解气处理系统(III)；其中，所述的热解及产物分离收集系统(II)包括热解反应器(4)、卧式旋风分离器(5)、振动筛沙炭分离器(6)、生物炭粉碎器(7)和成品炭储存箱(8)；热解气处理系统(III)包括冷凝器(11)和生物油储存罐(12)；
所述的热解反应器(4)包括热解室、包围在热解室外部的燃烧室，以及空气进口、不可冷凝气进口、低温沙进口、烟气出口、高温沙出口、进料口和出料口，其中，空气进口、低温沙进口、烟气出口和高温沙出口分别与燃烧室相通，进料口、出料口分别与热解室相通；
热解反应器(4)的出料口与卧式旋风分离器(5)的进口相连，卧式旋风分离器(5)的下出口与振动筛沙炭分离器(6)的进口相连；振动筛沙炭分离器(6)的上出口与生物炭粉碎器(7)和成品炭储存箱(8)依次相连；振动筛沙炭分离器(6)的下出口与热解反应器(4)的低温沙进口相连；热解反应器(4)的高温沙出口与热解反应器(4)进料口相连；
卧式旋风分离器(5)的气体出口与冷凝器(11)的进口相连，冷凝器(11)的出口与生物油储存罐(12)的进口相连，生物油储存罐(12)的气体出口与热解反应器(4)的不可冷凝气进口相连；
所述的热解反应器(4)为内外套筒式结构，内筒为热解室，外筒为燃烧室，热解室为下降床，燃烧室为流化床。
2.根据权利要求1所述的移动式热解制备生物炭的装置，其特征在于，所述热解反应器(4)的热解室的内壁固连有凸起(14)，呈错位分布。
3.根据权利要求1所述的移动式热解制备生物炭的装置，其特征在于：所述振动筛沙炭分离器(6)下出口与热解反应器(4)低温沙进口相连，由第一气体压缩机(9)驱动；所述热解反应器(4)高温沙出口与热解反应器(4)进料口相连，由第二气体压缩机(10)驱动。
4.根据权利要求1所述的移动式热解制备生物炭的装置，其特征在于，包括用于收集、改性、干燥生物质，并将生物质送入热解及产物分离收集系统(II)中的收集与前端处理系统(I)；用于控制收集与前端处理系统(I)、热解及产物分离收集系统(II)及热解气处理系统(III)的集成式电子控制系统(IV)；用于搭载收集与前端处理系统(I)、热解及产物分离收集系统(II)及热解气处理系统(III)的移动式车载系统(V)。
5.根据权利要求4所述的移动式热解制备生物炭的装置，其特征在于，所述的收集与前端处理系统(I)包括斜板式收集器(1)、缓冲储存箱(2)和干燥箱(3)，其中，斜板式收集器(1)的出口与缓冲储存箱(2)的进口相连，生物油储存罐(12)液体出口与缓冲储存箱(2)相连，缓冲储存箱(2)出口与干燥箱(3)的物料进口相连，干燥箱(3)的出口与热解反应器(4)的进料口相连，热解反应器(4)的烟气出口与干燥箱(3)的气体进口相连；
所述的集成式电子控制系统(IV)，包括集成式电子控制器(13)，斜板式收集器(1)、干燥箱(3)、振动筛沙炭分离器(6)、生物炭粉碎器(7)和冷凝器(11)分别与集成式电子控制器(13)相连；
所述的移动式车载系统(V)，包括：车轮、轴、底盘、外接车辆挂接口和动力装置，其中车轮、轴和底盘组装成移动小车，与外接车辆挂接口及动力装置相连。
6.利用权利要求1～5任意一项所述的移动式热解制备生物炭的装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)沙在热解及产物分离收集系统(II)中的热解反应器(4)的燃烧室内进行加热，加热结束后得到的高温沙从热解反应器(4)的高温沙出口取出，与生物质一起从热解反应器(4)的进料口加入热解室进行热解；
(2)热解结束后的产物从热解反应器(4)的出料口取出，先进入卧式旋风分离器(5)进行气固分离，热解气从卧式旋风分离器(5)气体出口导出，生物炭与沙的混合物从卧式旋风分离器(5)下出口取出，进入振动筛沙炭分离器(6)进行固固分离，分离之后的生物炭经生物炭粉碎器(7)粉碎之后收集到成品炭储存箱(8)中；
(3)从振动筛沙炭分离器(6)下出口取出的沙进入热解反应器(4)的低温沙进口，实现循环利用；小颗粒生物炭随低温沙一起进入热解反应器(4)，燃烧提供热量；
(4)从卧式旋风分离器(5)的气体出口排出的热解气，进入冷凝器(11)，冷凝得到的生物油由生物油储存罐(12)收集起来，不可冷凝的气体从生物油储存罐(12)的气体出口排出，通过不可冷凝气进口进入热解反应器(4)，燃烧提供热量。
7.根据权利要求6所述的移动式热解制备生物炭的装置的方法，其特征在于：
步骤(1)中，将未经破碎的生物质加入收集与前端处理系统(I)中，进行收集、生物油改性、烟气干燥；然后将其送入热解及产物分离收集系统(II)中的热解反应器(4)的热解室；燃烧室内加热产生的烟气从热解反应器(4)的烟气出口排出，通过干燥箱(3)的气体进口进入干燥箱(3)，用于干燥改性后的生物质；
步骤(4)中，生物油储存罐(12)收集到的生物油被引至缓冲储存箱(2)，用于对生物质的改性处理。
8.根据权利要求6所述的移动式热解制备生物炭的装置的方法，其特征在于，所述的生物质为秸秆、园林废弃物、中药渣、纤维酒精残渣中的一种或几种。
9.根据权利要求6所述的移动式热解制备生物炭的装置的方法，其特征在于，步骤(1)中，热解温度为400～700℃，热解压力为常压。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108774558B (zh) * 2018-05-22 2024-01-12 金华市农业科学研究院 一种生物炭制备机
CN109593537A (zh) * 2018-12-24 2019-04-09 北京洋航科贸有限公司 一种移动式农业秸秆综合处理系统与方法
DE102019118560A1 (de) * 2019-07-09 2021-01-14 Karlsruher Institut für Technologie Pyrolysereaktor und Verfahren zur chemischen Aufbereitung von Kunststoffen
CN110819368B (zh) * 2019-10-24 2021-07-27 东南大学 一种收割机装载式双翼型秸秆就地炭化还田装置与方法
CN111268881A (zh) * 2020-03-11 2020-06-12 东南大学 一种污泥减量化制炭系统
CN112694088B (zh) * 2021-01-21 2023-08-04 东南大学 一种采用生物质热解气制备储氢炭材料的装置与方法
CN113416565A (zh) * 2021-07-13 2021-09-21 华南农业大学 一种利用仿低共溶剂预处理生物质原料促进热解糖化的方法及应用
CN115433599A (zh) * 2022-08-09 2022-12-06 东南大学 一种生物质热解成型一体化制备机制炭的装置及方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102369236A (zh) * 2009-03-17 2012-03-07 T.D.E.回收技术有限公司 利用热解产物的环境清洁方法
ITUD20110095A1 (it) * 2011-06-20 2012-12-21 Toffola Daniele Della Apparecchiatura e procedimento per la decomposizione termochimica a ciclo continuo di una biomassa
CN202246074U (zh) * 2011-09-19 2012-05-30 山东科技大学 一种活性焦生产炭化炉
CN104479719B (zh) * 2014-11-18 2017-05-03 东南大学 移动式秸秆热解制备液体燃料的装置与方法
CN104629786B (zh) * 2015-02-09 2016-08-17 上海交通大学 一种利用生物质废弃物生产液体燃料的方法
CN105238432B (zh) * 2015-10-20 2017-04-12 江西金糠新材料科技有限公司 自热式酸洗‑热解‑燃烧一体化制备高品质生物油和白炭黑的方法及装置
US10174258B2 (en) * 2016-02-23 2019-01-08 Phillips 66 Company Two-stage biomass pyrolysis

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