CN110314563A - 一种恒浓度溶液配制与输送系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种恒浓度溶液配制与输送系统，用来配制脱除锅炉烟气SO3成分的碱或碱性盐溶液，能保证溶液具有较高浓度且保证浓度基本恒定，能适应溶质种类变换、控制溶液温度范围和调节喷入溶液量等需要，系统包括配制与输送控制器、恒浓度溶液配制装置、储液装置、溶液输送装置。其中，恒浓度溶液配制装置中，第一液位传感器用于检测制备筒内的第一溶液液位，溶剂控制单元用于根据第一溶液液位，控制溶剂添加器对制备筒进行溶剂的添加，溶质控制单元用于根据溶剂添加器每次溶剂的加入量和第一溶液温度对应的溶质溶解度，控制溶质添加器对制备筒进行溶质的控量添加，以维持溶液的浓度恒定。本发明具有恒浓度、恒温度、配制高效可持续的技术特点。
Description
技术领域
本发明属于溶液配制技术领域，尤其涉及一种恒浓度溶液配制与输送系统。
背景技术
向烟气中添加碱或碱性盐(如纯碱、碳酸氢钠、天然碱、氢氧化镁等等，下文简称溶质)来与烟气中的三氧化硫(SO3)成分反应，能起到减少硫酸氢铵生成量、降低烟气中硫酸露点、使锅炉尾部设备(如空气预热器)腐蚀减轻和减轻空预器堵灰的作用。为控制溶液喷入后烟气温度降低幅度，喷入的溶液浓度不宜过低，以免大量水分进入烟气后温度降低过低，导致后方换热器的吸热量减少过多(会降低锅炉效率)，需保证喷入溶液尽量接近饱和浓度。
溶液的喷入量控制一般根据烟气中SO3浓度和烟气流量来确定，为减少系统控制参数个数，溶液浓度需要基本保持不变，以简化控制系统逻辑。实际使用时，考虑经济运行需要，用来脱除SO3的碱或碱性盐往往需要因地制宜，有时需根据市场价格情况变换碱或碱性盐的种类。由于烟气中SO3浓度较低(几到几十个ppm)，碱或碱性盐的耗用总量相比脱硫系统加入的石灰浆液和脱硝SCR系统喷入的氨气量要少得多，如一台300MW机组每小时耗用碱或碱性盐量为数百公斤，溶液量也仅为几个立方，且大部分机组为改造加装，故溶液制备和输送系统应尽量简化，快速安装，减少设备造价和运行费用。
而目前针对除去烟气中的三氧化硫的溶液配制设备存在着以下缺陷：配制的溶液浓度不恒定；配制的溶液量受限，无法持续配制；配制的溶液温度不恒定，影响烟气温度。
发明内容
本发明的技术目的是提供一种恒浓度溶液配制与输送系统，具有恒浓度、恒温度、配制高效可持续的技术特点。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种恒浓度溶液配制与输送系统，包括：配制与输送控制器、恒浓度溶液配制装置；
所述恒浓度溶液配制装置包括：制备筒、溶质添加器、溶剂添加器、第一温度传感器、第一加热器、第一液位传感器，所述配制与输送控制器包括温度控制单元、溶剂控制单元、溶质控制单元、输出控制单元，所述制备筒设有溶液输出口，所述溶液输出口设有出液控制阀；其中，
所述第一温度传感器用于检测所述制备筒内的第一溶液温度，所述温度控制单元用于根据所述第一溶液温度，控制所述第一加热器对所述第一溶液温度进行调节，以维持温度恒定；
所述第一液位传感器用于检测所述制备筒内的第一溶液液位，所述溶剂控制单元用于根据所述第一溶液液位，控制所述溶剂添加器对所述制备筒进行溶剂的添加；
所述溶质控制单元用于根据所述溶剂添加器每次所述溶剂的加入量和所述第一溶液温度对应的溶质溶解度，控制所述溶质添加器对所述制备筒进行溶质的控量添加，以维持溶液的浓度恒定；
所述输出控制单元用于控制所述出液控制阀进行溶液的输出控制。
根据本发明一实施例，所述溶质添加器包括溶质称重传感器和溶质输出控制阀，所述溶质称重传感器用于检测所述溶质添加器内的溶质质量变化，以获得每次所述溶质的加入量，所述溶质输出控制阀用于控制所述溶质的添加开与关。
根据本发明一实施例，所述第一液位传感器包括最高液位传感器和最低液位传感器，所述最高液位传感器用于检测所述第一溶液液位是否高于上限值，所述最低液位传感器用于检测所述第一溶液液位是否低于下限值，所述上限值大于所述下限值；其中，
在所述第一溶液液位低于或等于所述下限值的状态下，所述溶剂控制单元控制所述溶剂添加器进行所述溶剂的添加，以将所述第一溶液液位升至所述上限值，在所述第一溶液液位高于或等于所述上限值的状态下，所述溶剂控制单元控制所述溶剂添加器停止所述溶剂的添加，以实现所述溶剂的定量添加，所述溶剂添加器为设有溶剂控制阀门的溶剂供应管路。
根据本发明一实施例，还包括储液装置，所述储液装置包括：储备筒、第二液位传感器、第二温度传感器、第二加热器；
所述储备筒的进液口经所述出液控制阀与所述制备筒的所述溶液输出口连接；
所述第二温度传感器用于检测所述储备筒内的第二溶液温度，所述温度控制单元还用于根据所述第二溶液温度，控制所述第二加热器对所述第二溶液温度进行调节，以维持温度恒定；
所述第二液位传感器用于检测所述储备筒内的第二溶液液位，所述输出控制单元具体用于根据所述第二溶液液位，控制所述出液控制阀对所述储备筒进行所述溶液的补液。
根据本发明一实施例，所述第二液位传感器包括缺液传感器，所述缺液传感器用于检测所述第二溶液液位是否低于预设补液线；其中，
在所述第二溶液液位低于或等于所述预设补液线状态下，所述输出控制单元控制所述出液控制阀对所述储备筒进行所述溶液的补液。
根据本发明一实施例，所述制备筒和/或所述储备筒设有搅拌器，所述搅拌器用于搅拌所述溶液，以加快所述溶质溶于所述溶剂并保证所述溶质的充分溶解。
根据本发明一实施例，还包括溶液输送装置，所述溶液输送装置包括依次连接的增压泵组件、压力表、流量调节控制阀、流量计、输出接口；
所述增压泵组件的入口与所述储备筒的出口连接，所述增压泵组件用于对所述溶液进行增压，所述压力表用于检测增压后的溶液压力，所述流量调节控制阀用于所述溶液的输出流量调节，所述流量计用于所述溶液的输出流量检测，所述输出接口用于与烟道内的喷头栅格网连接，以均匀喷洒所述溶液。
根据本发明一实施例，所述增压泵组件包括依次连接的泵前关断阀、增压泵、单向阀、泵后关断阀。
根据本发明一实施例，所述溶液输送装置的输送管道和/或所述制备筒和/或所述储备筒设有用于所述溶液排液放空的放空管道，所述放空管道设有用于控制所述放空管道开与关的放空阀。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
(1)本发明设置恒浓度溶液配制装置，通过在恒温环境下，通过定量添加的溶剂和控量添加的溶质，配制恒浓度的溶液，其中，溶剂的添加根据第一液位传感器来感知控制，溶质的添加根据每次加入的溶剂量和当前温度对应的溶质溶解度计算溶质的加入量，以得到恒浓度的溶液，并且通过第一温度传感器和第一加热器维持溶液的温度恒定，此外，液位传感器可控制溶液的配制量和制备筒内容的存放量，若溶液使用到一定液位，即溶液过少时，则可以启动进行恒浓度配制，既可以持续高效配制，整体上达到了恒浓度、恒温度、配制高效可持续的技术效果；
(2)本发明设置储液装置，通过在恒浓度溶液配制装置之后增加一个储液装置，首先可以增加配制后的储液容量，其次，可以不间断地使用配制得到的溶液，起到缓冲的作用，在配制溶液的同时使用配制好的溶液，通过第二温度传感器和第二加热器还可以恒浓度和恒温度储存，防止温度降低而溶溶质析出，达到了恒温度、恒浓度、配制高效可持续、使用无间断的技术效果；
(3)本发明设置溶液输送装置，利用增压组件对其进行增压输出，同时利用压力表、流量调节控制阀、流量计等对输出进行控制与监控，让配制好的溶液输出更加精准，从而有效去除烟气中的三氧化硫的同时，节省溶液和减小对烟气温度的影响，达到了输送可控精度高、节约资源成本低的技术效果。
附图说明
图1为本发明的一种恒浓度溶液配制与输送系统的结构示意图；
图2为本发明的一种恒浓度溶液配制与输送系统的配制控制示意图。
附图标记说明：
1：制备筒；2：溶质添加器；3：溶剂供应管路；4：溶剂控制阀门；5：第一加热器；6：第一加热器开关；7：最高液位传感器；8：最低液位传感器；9：第一搅拌器；10：第一温度传感器；11：第一放空阀；12：溶质输出控制阀；13：溶质上料控制阀；14：溶质称重传感器；15：储备筒；16：第二搅拌器；17：第二加热器；18：第二加热器开关；19：缺液传感器；20：第二温度传感器；21：第二放空阀；22：流动输送管道；23：出液控制阀；24：增压泵；25：泵前/泵后关断阀；26：单向阀；27：输出管道；28：流量计；29：流量调节控制阀；30：烟道；31：喷头格栅网；32：入口管路接口；33：第一压力表；34：第二压力表；35：第三放空阀。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种恒浓度溶液配制与输送系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
参看图1，本实施例提供一种恒浓度溶液配制与输送系统，包括：配制与输送控制器、恒浓度溶液配制装置；
恒浓度溶液配制装置包括：制备筒1、溶质添加器2、溶剂添加器、第一温度传感器10、第一加热器5、第一液位传感器，配制与输送控制器包括温度控制单元、溶剂控制单元、溶质控制单元、输出控制单元，制备筒1设有溶液输出口，溶液输出口设有出液控制阀23；其中，
第一温度传感器10用于检测制备筒1内的第一溶液温度，温度控制单元用于根据第一溶液温度，控制第一加热器5对第一溶液温度进行调节，以维持温度恒定；
第一液位传感器用于检测制备筒1内的第一溶液液位，溶剂控制单元用于根据第一溶液液位，控制溶剂添加器对制备筒1进行溶剂的添加；
溶质控制单元用于根据溶剂添加器每次溶剂的加入量和第一溶液温度对应的溶质溶解度，控制溶质添加器2对制备筒1进行溶质的控量添加，以维持溶液的浓度恒定；
输出控制单元用于控制出液控制阀23进行溶液的输出控制。
1)现具体地对本实施例进行说明：
本实施例的恒浓度溶液配制与输送系统用来配制脱除锅炉烟气三氧化硫(SO3)成分的碱或碱性盐溶液，能保证溶液具有较高浓度且保证浓度基本恒定，涉及锅炉尾部设备保护和烟气污染物达标排放控制等领域。
具体地，参看图1，溶质添加器2包括溶质称重传感器14和溶质输出控制阀12，溶质称重传感器14用于检测溶质添加器2内的溶质质量变化，以获得每次溶质的加入量，溶质输出控制阀12用于控制溶质的添加开与关。
具体地，参看图1，第一液位传感器包括最高液位传感器7和最低液位传感器8，最高液位传感器7用于检测第一溶液液位是否高于上限值，最低液位传感器8用于检测第一溶液液位是否低于下限值，上限值大于下限值；其中，在第一溶液液位低于或等于下限值的状态下，溶剂控制单元控制溶剂添加器进行溶剂的添加，以将第一溶液液位升至上限值，在第一溶液液位高于或等于上限值的状态下，溶剂控制单元控制溶剂添加器停止溶剂的添加，以实现溶剂的定量添加，溶剂添加器为设有溶剂控制阀门4的溶剂供应管路3。同样地，还可以使用实时检测液位的确切位置的传感器作为第一液位传感器，对应地溶液控制单元可根据液位的确切变化值进行溶剂的添加管理。
较优地，参看图1，还包括储液装置，储液装置包括：储备筒15、第二液位传感器、第二温度传感器20、第二加热器17；储备筒15的进液口经出液控制阀23与制备筒1的溶液输出口连接；第二温度传感器20用于检测储备筒15内的第二溶液温度，温度控制单元还用于根据第二溶液温度，控制第二加热器17对第二溶液温度进行调节，以维持温度恒定；第二液位传感器用于检测储备筒15内的第二溶液液位，输出控制单元具体用于根据第二溶液液位，控制出液控制阀23对储备筒15进行溶液的补液。
具体地，第一加热器5和第二加热器17均可以为电加热器、热水传导式加热器、蒸汽传导式加热器，对应的第一加热器开关6与第二加热器开关18可以为电开关、液体控制阀、气体控制阀。
具体地，参看图1，第二液位传感器包括缺液传感器19，缺液传感器19用于检测第二溶液液位是否低于预设补液线；其中，在第二溶液液位低于或等于预设补液线状态下，输出控制单元控制出液控制阀23对储备筒15进行溶液的补液。进一步地，在第一溶液液位低于或等于下限值状态下，输出控制单元控制出液控制阀23关闭，停止对储备筒15的补液。
较优地，参看图1，制备筒1和/或储备筒15设有搅拌器，搅拌器用于搅拌溶液，以加快溶质溶于溶剂并保证所述溶质的充分溶解，制备筒1对应的为第一搅拌器9，储备筒15对应的为第二搅拌器16。
较优地，参看图1，还包括溶液输送装置，溶液输送装置包括依次连接的增压泵、压力表、流量调节控制阀29、流量计28、输出接口；增压泵的入口与储备筒15的出口连接，增压泵用于对溶液进行增压，压力表用于检测增压后的溶液压力，流量调节控制阀29用于溶液的输出流量调节，流量计28用于溶液的输出流量检测，输出接口用于与烟道30内的喷头栅格网连接，以均匀喷洒溶液。
具体地，参看图1，增压泵包括依次连接的泵前关断阀25、增压泵24、单向阀26、泵后关断阀25。
较优地，参看图1，溶液输送装置的输送管道和/或制备筒1和/或储液筒设有用于溶液排液放空的放空管道，放空管道设有用于控制放空管道开与关的放空阀。具体地，放空阀包括制备筒的第一放空阀、储备筒的第二放空阀21、溶液输送装置的输送管道的第三放空阀35。
2)现结合运行过程对本实施例进行说明：
如图1所示，制备筒1的容积根据给定时间(如1h)锅炉机组最大耗用溶液量确定，还需核算溶液最长制备和输入储备筒15时间，应短于溶液储备筒15最短溶液耗尽时间，并留有足够裕量。
本实施例采用的溶剂为水，每次制备加入的水量为最高和最低设定液位之间的添加水量，每次加入的溶质量根据加入的水量和工作温度下溶质的溶解度计算得到。第一加热器5用来保持溶液的温度在设定的温度，这个设定温度值一般略低于选定溶质有最大溶解度时的温度或规定的上限温度。第一放空阀11用来在清洗等阶段排除制备筒1内积液(适当处理后排入废水沟)。水量控制阀门(溶剂控制阀)在制备筒1内液位达到最高液位传感器7发出信号后关闭，随后溶质添加器2运行加入规定量溶质后关闭其出口门，并继而启动溶质上料控制阀13，向溶质添加器2中添入规定量溶质(由溶质称重量传感器控制)。对于制备筒1温度的控制，若第一温度传感器10测得温度低于设定值，启动第一加热器5，启动电动搅拌器，保证溶质全部溶解。进一步地，溶液储备筒15的体积和制备筒1的体积基本相同，储备筒15的最高液面位置需低于制备筒1的最低设定液面，以便于溶液因重力而可以从制备筒1流向储备筒15。
制备筒1和储备筒15之间设置依靠溶液重力的流动输送管道22及出液控制阀23，当储备筒15缺液传感器19发出信号后，打开出液控制阀23，将制备筒1内已制妥的溶液补充到储备筒15内。在制备筒1最低液位传感器8发出信号时，关闭出液控制阀23，制备筒1开始制作下一筒溶液备用。流动输送管路的管径宜大一些，以缩短溶液从制备筒1流入储备筒15的时间。
对于储备筒15温度的控制，若第二温度传感器20测得温度低于设定值(同制备筒1的温度设定值)，启动第二加热器17，将溶液温度保持在设定范围内。
溶液输送装置包括：增压泵、，流量计28，流量调节控制阀29，溶液输送管路和烟道30内喷头格栅网31的入口管路接口32相连，管路上泵后设置第一压力表33和第二压力表34，管路最低点设置第三放空阀35。锅炉机组工作时，根据实测烟气量和烟气SO3浓度(或根据燃烧煤量和燃料硫分含量推算的SO3生成量)以及反应摩尔比、溶液浓度等采集参数计算碱溶液耗用流量设定值，对比流量计28实测数据，由输出控制单元控制流量调节控制阀29的开度。
如图2所示，对于本实施的恒浓度控制，本实施例的输送量以一个控制量指令和一个浓度指令以及一组预设量为基准计算溶质和溶剂的投入量从而控制外围设备阀门开度、泵的转速等；搅拌1(制备筒)预设浓度c1，c1>c2，搅拌2(储备筒)出口溶液浓度为控制量指令浓度c2，而进入搅拌2的浓度c1溶液由溶剂进行稀释，通过搅拌达到均匀，出口溶液浓度平均为c2；流量控制，以浓度和控制量指令为基本计算条件，计算出流量Q，从而控制外部设备阀门开度、泵的转速等；工作模式，搅拌1具有连续进料、出液和间断进料、出液两个模式，并且进出流量自动控制；搅拌2为连续进、出液方式，进出流量自动控制。
本发明实施时，图1中虚线框内构件(溶液恒浓度制备装置、储液装置、溶液输送装置)可集成为一个封闭设备站(房)，组合于一个公用底座上，可方便地运至锅炉设备地面或用户指定位置，实现现场快速安装。设备站接入电源、热源(如采用热水或蒸汽加热)、水源和溶质输入设备，连上烟道内喷头格栅网的入口管路接口后即可使用。
本实施例具有以下技术优势：
(1)本实施例设置恒浓度溶液配制装置，通过在恒温环境下，通过定量添加的溶剂和控量添加的溶质，配制恒浓度的溶液，其中，溶剂的添加根据第一液位传感器来感知控制，溶质的添加根据每次加入的溶剂量和当前温度对应的溶质溶解度计算溶质的加入量，以得到恒浓度的溶液，并且通过第一温度传感器和第一加热器维持溶液的温度恒定，此外，液位传感器可控制溶液的配制量和制备筒内容的存放量，若溶液使用到一定液位，即溶液过少时，则可以启动进行恒浓度配制，既可以持续高效配制，整体上达到了恒浓度、恒温度、配制高效可持续的技术效果；
(2)本实施例设置储液装置，通过在恒浓度溶液配制装置之后增加一个储液装置，首先可以增加配制后的储液容量，其次，可以不间断地使用配制得到的溶液，起到缓冲的作用，在配制溶液的同时使用配制好的溶液，通过第二温度传感器和第二加热器还可以恒浓度和恒温度储存，防止温度降低而溶溶质析出，达到了恒温度、恒浓度、配制高效可持续、使用无间断的技术效果；
(3)本实施例设置溶液输送装置，利用增压组件对其进行增压输出，同时利用压力表、流量调节控制阀、流量计等对输出进行控制与监控，让配制好的溶液输出更加精准，从而有效去除烟气中的三氧化硫的同时，节省溶液和减小对烟气温度的影响，达到了输送可控精度高、节约资源成本低的技术效果。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种恒浓度溶液配制与输送系统，其特征在于，包括：配制与输送控制器、恒浓度溶液配制装置；
所述恒浓度溶液配制装置包括：制备筒、溶质添加器、溶剂添加器、第一温度传感器、第一加热器、第一液位传感器，所述配制与输送控制器包括温度控制单元、溶剂控制单元、溶质控制单元、输出控制单元，所述制备筒设有溶液输出口，所述溶液输出口设有出液控制阀；其中，
所述第一温度传感器用于检测所述制备筒内的第一溶液温度，所述温度控制单元用于根据所述第一溶液温度，控制所述第一加热器对所述第一溶液温度进行调节，以维持温度恒定；
所述第一液位传感器用于检测所述制备筒内的第一溶液液位，所述溶剂控制单元用于根据所述第一溶液液位，控制所述溶剂添加器对所述制备筒进行溶剂的添加；
所述溶质控制单元用于根据所述溶剂添加器每次所述溶剂的加入量和所述第一溶液温度对应的溶质溶解度，控制所述溶质添加器对所述制备筒进行溶质的控量添加，以维持溶液的浓度恒定；
所述输出控制单元用于控制所述出液控制阀进行所述溶液的输出控制。
2.根据权利要求1所述的恒浓度溶液配制与输送系统，其特征在于，所述溶质添加器包括溶质称重传感器和溶质输出控制阀，所述溶质称重传感器用于检测所述溶质添加器内的溶质质量变化，以获得每次所述溶质的加入量，所述溶质输出控制阀用于控制所述溶质的添加开与关。
3.根据权利要求2所述的恒浓度溶液配制与输送系统，其特征在于，所述第一液位传感器包括最高液位传感器和最低液位传感器，所述最高液位传感器用于检测所述第一溶液液位是否高于上限值，所述最低液位传感器用于检测所述第一溶液液位是否低于下限值，所述上限值大于所述下限值；其中，
在所述第一溶液液位低于或等于所述下限值的状态下，所述溶剂控制单元控制所述溶剂添加器进行所述溶剂的添加，以将所述第一溶液液位升至所述上限值，在所述第一溶液液位高于或等于所述上限值的状态下，所述溶剂控制单元控制所述溶剂添加器停止所述溶剂的添加，以实现所述溶剂的定量添加，所述溶剂添加器为设有溶剂控制阀门的溶剂供应管路。
4.根据权利要求1所述的恒浓度溶液配制与输送系统，其特征在于，还包括储液装置，所述储液装置包括：储备筒、第二液位传感器、第二温度传感器、第二加热器；
所述储备筒的进液口经所述出液控制阀与所述制备筒的所述溶液输出口连接；
所述第二温度传感器用于检测所述储备筒内的第二溶液温度，所述温度控制单元还用于根据所述第二溶液温度，控制所述第二加热器对所述第二溶液温度进行调节，以维持温度恒定；
所述第二液位传感器用于检测所述储备筒内的第二溶液液位，所述输出控制单元具体用于根据所述第二溶液液位，控制所述出液控制阀对所述储备筒进行所述溶液的补液。
5.根据权利要求4所述的恒浓度溶液配制与输送系统，其特征在于，所述第二液位传感器包括缺液传感器，所述缺液传感器用于检测所述第二溶液液位是否低于预设补液线；其中，
在所述第二溶液液位低于或等于所述预设补液线状态下，所述输出控制单元控制所述出液控制阀对所述储备筒进行所述溶液的补液。
6.根据权利要求4所述的恒浓度溶液配制与输送系统，其特征在于，所述制备筒和/或所述储备筒设有搅拌器，所述搅拌器用于搅拌所述溶液，以加快所述溶质溶于所述溶剂并保证所述溶质的充分溶解。
7.根据权利要求4所述的恒浓度溶液配制与输送系统，其特征在于，还包括溶液输送装置，所述溶液输送装置包括依次连接的增压泵组件、压力表、流量调节控制阀、流量计、输出接口；
所述增压泵组件的入口与所述储备筒的出口连接，所述增压泵组件用于对所述溶液进行增压，所述压力表用于检测增压后的溶液压力，所述流量调节控制阀用于所述溶液的输出流量调节，所述流量计用于所述溶液的输出流量检测，所述输出接口用于与烟道内的喷头栅格网连接，以均匀喷洒所述溶液。
8.根据权利要求7所述的恒浓度溶液配制与输送系统，其特征在于，所述增压泵组件包括依次连接的泵前关断阀、增压泵、单向阀、泵后关断阀。
9.根据权利要求7所述的恒浓度溶液配制与输送系统，其特征在于，所述溶液输送装置的输送管道和/或所述制备筒和/或所述储备筒设有用于所述溶液排液放空的放空管道，所述放空管道设有用于控制所述放空管道开与关的放空阀。
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