CN112055539A - 蒸发器装置和用于生产冰淇淋的机器 - Google Patents

Abstract

可用于冷却回路(20)的蒸发器装置，该蒸发器装置包括支撑壳体(26)和盘管(27)，载热流体可在盘管(27)内部流动，盘管(27)缠绕支撑壳体(26)。支撑壳体(26)包括侧壁(28)，侧壁(28)设置有在侧壁(28)的厚度中制成的螺旋槽(36)，螺旋槽(36)的形状和尺寸与盘管(27)的形状和尺寸相关。

Description

蒸发器装置和用于生产冰淇淋的机器

技术领域

本文描述的实施方式涉及用于冷却回路的蒸发器装置，该蒸发器装置例如适用于生产家庭和/或专业冰淇淋的机器、用于制备奶油的机器、用于食品的冷却器、或更通常地用于冷却或多或少的稠密液体或含乳脂产品。

本文描述的实施方式还涉及用于生产冰淇淋的机器，该机器包括该蒸发器装置。

背景技术

在家庭和/或专业环境中用于生产冰淇淋的基本上是自动的机器是已知的。

已知的机器通常包括用于制备冰淇淋所必需的配料的容器或桶，该容器或桶通常沿轴向穿孔，在其内部放置有混合装置，该混合装置的轴向轴通过电动驱动机构旋转以在冰淇淋生产过程期间混合配料。

该机器还包括支撑体，该支撑体限定了容纳室，容器插入该容纳室中。

支撑体通常在内部包含冷却回路的至少一部分，通过该冷却回路，使容器的壁以及因此容器内部的配料达到适于制造冰淇淋的温度。

生产冰淇淋所必需的混合物和/或配料、以及液体，例如水、牛奶或其他，放置在容器内部。

配料一旦被添加，就开始冷却，并通过混合装置进行混合和均质化。

机器还可以包括定时机构，该定时机构根据制备类型所需的方法来设置和/或预先存储获得冰淇淋的生产所需的混合时间。

混合物和液体的混合，再加上冷却壁引起的低温，促进了反应以制造冰淇淋，直到可以食用为止。

冷却回路通常包括蒸发器装置、冷凝器、压缩机和膨胀阀，载热流体流过该冷却回路，用来循环地冷凝和蒸发。

通常，蒸发器装置从外部围绕用于生产冰淇淋的配料的容器的壁，以便从其中吸取热量并确定热量传递，通过该热量传递将配料的温度降低到期望值。

在家用领域的应用中，考虑到部件的尺寸小，蒸发器必须具有高冷却能力。

在这种情况下，已知有盘管式蒸发器，换热流体、例如冷却气体在其内部循环。这些已知的盘管式蒸发器通常限定用于容器的定位座，该容器具有待生产的冰淇淋的配料。

例如，已知蒸发器包括：支撑壳体，该支撑壳体适于容纳用于冰淇淋的容器；和盘管，载热流体在盘管中流动。盘管通常以螺旋缠绕在支撑壳体的外表面上，并通过焊接或钎焊附接到其上。

然而，钎焊过程涉及一些关键因素，这些因素会损害冷却剂和要冷却的化合物之间的热交换；因此，降低了机器的性能，不可避免地延长了冰淇淋的制备时间。

实际上，由于钎焊操作，可能存在盘管的变形以及使冷却剂的通过截面变窄，因此具有阻塞的危险。

此外，由于通常在焊接/钎焊过程中达到高温，因此在支撑壳体中也可能发生变形，因此，可能有必要丢弃产品并再次制造产品，从而造成经济和时间上的损失。实际上，这些变形可能损害盘管与支撑壳体之间、以及支撑壳体与用于配料的容器之间的热交换，导致蒸发器效率低下。

不均匀的钎焊还可能导致形成盘管的与容器的壁的接触比其他点少的点，从而降低了热交换方面的性能。

此外，由于一个螺旋/壁接触点与相邻的螺旋/壁接触点之间形成了空的空间，因此在螺旋和支撑壳体之间不可避免地出现不连续的接触，这会产生大量的热分散。

为了试图减少这种热分散问题，已知的解决方案是提供给螺旋扁平的形状，以增加接触表面和/或在相邻的螺旋之间插入具有高导热系数的填充材料以填充空的空间。

然而，这些已知的解决方案需要多个操作和工作步骤，并不总是完全令人满意的。

这些问题导致需要尽可能地优化在蒸发器与放置在桶中的容器之间发生的热交换的效率，特别是对于用于生产冰淇淋的家用型机器。

还应注意的是，为了优化热交换性能，这种蒸发器通常由铝或类似材料制成，这尤其在多个螺旋的焊接和/或生产步骤中引起问题。

WO 2016/092486描述了一种用于生产冰淇淋的机器，该机器包括支撑壳体，在该支撑壳体的光滑外壁上缠绕有盘绕的蒸发器元件，该盘绕的蒸发器元件的螺旋具有扁平的截面。在应用盘管后，一个螺旋和另一个螺旋之间的空的空间用填充材料来填充。

WO 2015/181711描述了一种用于生产冰淇淋的机器，其中，支撑壳体具有螺旋槽，该螺旋槽限定了用于冷却流体的循环通道。

本发明的一个目的是生产一种蒸发器装置，该蒸发器装置克服了已知的蒸发器的缺点，并且允许有效地增加螺旋中流动的载热流体与待冷却配料之间的热交换。

本发明的另一个目的是生产一种蒸发器装置，该蒸发器装置允许载热流体和待冷却配料之间的均匀的热交换。

本发明的另一个目的是生产一种蒸发器装置，该蒸发器装置是经济的且易于生产，并且不需要特定和复杂的工作步骤。

本发明的另一个目的是生产一种用于生产冰淇淋的机器，与已知解决方案的机器相比，该机器具有高效率并且减少了冰淇淋的制备时间。

申请人已经设计、测试和实施了本发明，以克服现有技术的缺点并得到这些以及其他目的和优点。

发明内容

在独立权利要求中阐述和表征了本发明，而从属权利要求描述了本发明的其他特征或主要发明构思的变型。

本文描述的实施方式涉及用于冷却回路的蒸发器装置，该蒸发器装置例如可用于用于生产冰淇淋的机器、用于制备奶油的机器、用于食品的冷却器、或更通常地用于冷却或多或少的稠密液体或含乳脂产品。

根据上述目的，根据本发明的蒸发器装置包括支撑壳体和盘管，载热流体在盘管内流动，盘管以螺旋缠绕支撑壳体。

根据一些实施方式，支撑壳体包括侧壁，侧壁由底边缘和上边缘限定。

根据一些实施方式，底边缘和上边缘是圆形形状。此外，支撑壳体可具有圆柱形的截面形状、或具有或多或少突出的锥度的截锥形状。

根据本发明的一个方面，支撑壳体在其外表面上设有在侧壁的厚度中制成的螺旋槽，该螺旋槽适于在其中容纳盘管的至少一部分，以便在无需执行焊接或钎焊操作的情况下，将盘管以精确的方式定位在围绕支撑壳体限定的所期望的位置中。

根据一些实施方式，槽具有一定形状和尺寸，以在其中容纳盘管的至少一个横向部分，从而确保盘管的外表面与支撑壳体之间的良好粘附。

根据一些实施方式，槽限定了多个容纳座，容纳座相继连续地发展，每个容纳座适于在其中容纳盘管的螺旋。

根据一些实施方式，槽在支撑壳体的壁中以螺旋形状发展，以便允许使螺旋在其中定位，而不会在螺旋本身中产生张力或变形。

根据一些实施方式，蒸发器装置包括夹持件，夹持件配置为使盘管与支撑壳体相对于彼此被稳定地夹持和附接。

根据一些实施方式，夹持件优选地是可移除类型的。

这样，螺旋保持紧密地缠绕支撑壳体，并且避免了螺旋的可能的松动，这种松动可能导致蒸发器的热交换效率的降低。

根据一些实施方式，设置两个附接件，该两个附接件对应于或邻近于支撑壳体的底边缘和上边缘定位，每个附接件适于夹持盘管的一端，即，在第一个螺旋的开始和最后一个螺旋的结束，以免干扰螺旋相对于支撑壳体的定位，并确保螺旋和支撑壳体之间的最大可能接触。

根据一些实施方式，支撑壳体的侧壁可以在至少在不受槽影响的部分中沿着其发展具有恒定的厚度。

根据一些实施方式，槽在侧壁中沿着其发展以恒定的深度发展。

根据其他实施方式，槽的截面为半圆形的形状，其尺寸与盘管的直径相关，以确保盘管与支撑壳体之间的高表面接触。

根据一些实施方式，盘管的截面的半径和槽的弯曲的半径基本相同，使得盘管尽可能紧密地粘附至支撑壳体的侧壁。

根据可能的解决方案，槽的深度相当于管的横截面的尺寸的约一半。这样，与现有技术的解决方案不同(其中在盘管与支撑壳体、或容器之间仅存在单个接触点，或者在任何情况下都限于盘管的外表面的减小部分)，本发明得到了热交换表面，该热交换表面相当于管的可用的横向外表面的约一半，从而大大提高了管与支撑壳体之间的传热效率。

根据一个变型，槽的半径略小于盘管的半径，从而通过利用盘管的材料的变形而在发生机械干扰的情况下对盘管进行定位。

根据一些实施方式，相邻的容纳座分别由侧壁的部分限定和隔开，该侧壁的部分限定朝着外部延伸的峰部，并且峰部的形状与盘的形状相匹配。

这样，不仅确保了使螺旋相对于支撑壳体进行精确定位，增加了螺旋与支撑壳体之间的接触表面，也避免了空的空间的形成，以及因此避免了在其中插入填充材料的需要。

根据其他实施方式，支撑壳体可以具有截锥形状，适于与具有截锥形状的配合容器相耦合，从而确保了增加热交换效率的相同形状的耦合。

与已知的蒸发器装置相比，根据本发明的蒸发器装置由于其构造而允许大大提高热交换效率，从而允许大大减少冰淇淋的制备时间，与已知解决方案允许的冰淇淋的制备时间相比减少了一半。

此外，可以以简单的方式来制造蒸发器装置，只需将管楔入槽中，可能使管略微变形，以使管尽可能紧密地粘附在支撑壳体的壁上，而无需执行钎焊和焊接操作，避免了这些带来的不便。

本文描述的实施方式还涉及用于生产冰淇淋的机器，该机器包括根据本发明的蒸发器装置。

附图说明

参考附图，通过作为非限制性实例给出的一些实施方式的以下描述，本发明的这些和其他特征将变得显而易见，其中：

-图1是根据本文描述的实施方式的用于生产冰淇淋的机器的示意图；

-图2是根据本发明的一些实施方式的可用于图1的机器中的蒸发器装置的三维视图；

-图3是图2的蒸发器装置的剖视图；

-图4是图3的详细视图。

为了便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记来标识附图中的相同的共同元件。应当理解，一个实施方式的元件和特征可以方便地并入其他实施方式中而无需进一步说明。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的各个实施方式，其中一个或多个实施例在附图中示出。每个实施例通过举例说明本发明的方式而被提供，不应被理解为是对本发明的限制。例如，由于它们是一个实施方式的一部分，所示出或描述的特性可以在其他实施方式上采用或者与其他实施方式相结合，以产生另一实施方式。应当理解的是，本发明将包括所有这种修改和变型。

本文描述的实施方式涉及用于冷却回路20的蒸发器装置10，蒸发器装置10例如可用于在图1中示例性示出的用于生产冰淇淋的机器50、或用于制备奶油的机器、用于食品的冷却器、或更通常地用于冷却或多或少的稠密液体或含乳脂产品。

根据一些实施方式，用于生产冰淇淋的机器50可包括支撑体12，支撑体12内部中空并限定适于包含容器11或桶的容纳室13，以在其制备过程中包含配料或冰淇淋。

支撑体12可以具有圆柱形或圆锥形的盒状形状，并且可以由隔热材料制成。

支撑体12设置有可基本上限制其横向尺寸的外壁14，以及底壁15。

根据一些实施方式，用于生产冰淇淋的机器50还可以包括覆盖元件16，覆盖元件16与支撑体12相关联并且适于在制备冰淇淋期间覆盖支撑体12和容器11。

根据一些实施方式，用于生产冰淇淋的机器50还包括混合装置18，混合装置18配置为在冰淇淋制备过程中混合配料，在使用期间放置在容器11内。

根据一些实施方式，底壁15可具有孔，该孔用于连接至驱动件19的驱动轴17通过，以使混合装置18旋转。

根据一些实施方式，支撑体12可以设置有绝缘壳体22，绝缘壳体22适于相对于支撑体12使容纳室13绝缘。

绝缘壳体22可具有与容纳室13的形状匹配的形状。

根据一些实施方式，制备冰淇淋的机器包括冷却回路20，冷却回路20至少部分地放置在支撑体12内部并且配置为冷却放置在容纳室13中的容器11中的冰淇淋。

冷却回路20可以是，例如制冷机，其以已知的方式利用源自在其内部发生的载热流体的相变的热交换。

冷却回路20可以包括冷凝器21、压缩机23、膨胀件(在附图中未示出)、以及根据本发明的蒸发器10。

冷却回路20可以是已知的类型，并且其构造和结构与本发明无关，除了以下将参考图1-4详细描述的方面。

根据一些实施方式，冷却回路20的至少一部分与容纳室13配合。

根据一些实施方式，在使用期间，蒸发器10放置在容纳室13内部，在支撑体12和用于配料的容器11之间。

根据一些实施方式，蒸发器10包括支撑壳体26和盘管27，载热流体在盘管27中流动，盘管27缠绕支撑壳体26。

根据一些实施方式，支撑壳体26包括侧壁28，侧壁28在底边缘29和上边缘30之间发展。

根据一些实施方式，侧壁28具有环形形状并且限定容纳座33，在使用过程中，容器11定位在容纳座33中。

侧壁28包括内表面31和外表面32，在使用过程中内表面31面向容器11的外表面，以及在使用过程中，外表面32面向容纳室13的侧壁。

根据一些实施方式，侧壁28的内表面31是光滑的并且基本上没有间断，并且具有与待冷却的容器11的外表面相匹配的形状。

根据一些实施方式，容器11和蒸发器10的彼此面对的侧表面以确保它们之间的最大相互接触的方式而制成。

根据可能的解决方案，在使用期间，底边缘29可以搁置在容纳室13的底壁上，或相对于其悬挂。

根据可能的实施方式，在使用期间，上边缘30可以插入到容纳室13内部，或相对于其突出。

根据变型实施方式，上边缘30可设置有环形突出部34，环形突出部34朝向外部延伸并且适于搁置在容纳室13的边缘上。

根据其他实施方式，环形突出部34可具有通孔35，支撑壳体26可通过通孔35通过已知的附接件(例如，螺钉、销等等)附接到支撑体12。

根据一些实施方式，底边缘29和上边缘30具有圆形形状。

根据一些实施方式，支撑壳体26可以具有截锥形状。提供具有匹配的截锥形状的用于配料的容器11的使用允许得到在两个元件之间的更好的耦合以及在各个侧壁之间的更好的接触，因此提高了热交换效率。根据这些实施方式，底边缘29的直径小于上边缘30的直径。

根据可能的变型，支撑壳体26可以具有圆柱形形状。根据这些实施方式，底边缘29和上边缘30具有基本上相同的直径。

根据一些实施方式，支撑壳体26在其外表面32上设置有槽36，槽36制成于侧壁28的厚度中，具有与盘管27的形状和尺寸相关的形状和尺寸。

槽36特别地配置为容纳管27的至少一个横向部分，以便在围绕支撑壳体26的期望和限定的位置中将容纳管27精确地定位成与侧壁32接触，而无需执行焊接或钎焊操作。

根据一些实施方式，槽36在支撑壳体26的侧壁28中以螺旋形式发展，以便在螺旋38中不产生张力或变形的情况下帮助螺旋38的缠绕和定位。

根据一些实施方式，槽36沿着其发展可具有恒定的螺距。

根据可能的变型，槽36可以替代地具有从底边缘29朝着上边缘30的可变的螺距，保持其形状和横向尺寸不变。

根据一些实施方式，支撑壳体26的侧壁28可以在至少在不受槽36影响的其部分中具有沿着其发展的恒定的厚度。

根据一些实施方式，槽36限定了多个相邻且连续的容纳座37，容纳座37相继连续地发展，每个容纳座37适于在其中容纳盘管27的螺旋38。

槽36特别地在对应于或邻近于底边缘29定位的下部区域和对应于或邻近上边缘30定位的上部区域之间发展，使得容纳座37沿着下边缘29和上边缘30之间的侧壁28的发展，至少部分地基本上相互平行放置。

根据可能的解决方案，螺旋38可以楔入容纳座37中，或者通过相同形状的耦合以稳定的方式定位在其中，以便在盘管27和支撑壳体26之间产生良好的粘附，从而确保热交换的高效率。

根据一些实施方式，槽34以恒定的深度在侧壁28中发展，使得管27的所有螺旋36与侧壁28的内表面31处于相同的距离。

根据其他实施方式，槽36的截面形状与盘管27的形状相匹配，以便确保盘管27与支撑壳体26的高表面接触。

根据一些实施方式，管27可以具有圆形形状的截面，并且槽36可以具有半圆形形状的截面，其尺寸与盘管27相关。

根据一些实施方式，管27的截面可以具有第一半径R1，并且槽36可以遵循第二弯曲的半径R2，第二弯曲的半径R2具有与第一半径R1相关的尺寸。

根据一些实施方式，第一半径R1和第二半径R2可以是基本上相同的。

根据可能的变型，可以设置第一半径R1略大于第二半径R2，例如比第二半径R2大1％至10％，并且盘管27可以略微变形以插入槽36中。

这样，可以通过干涉获得耦合，该耦合确保盘管27稳定且持久的定位在槽36中。

根据一些实施方式，槽36具有一定的尺寸和深度，以容纳盘管27的横截面的至少20％，优选地至少30％。

根据其他实施方式，槽36具有一定的尺寸和深度，以容纳盘管27的截面的约一半，即，盘管27的截面的至少40％或50％，进一步增大了盘管27与支撑壳体26之间的热交换表面。

根据可能的解决方案，可以以这样的方式制造槽36，即，在相邻的容纳座37之间存在峰部45，峰部45朝着外部延伸，并且将盘管27的相邻螺旋彼此分开。

这样，不仅保证了螺旋38相对于支撑壳体26进行精确定位并增加了螺旋38与支撑壳体26之间的接触和热交换表面，也避免了空的空间的形成，该空的空间可生成热分散，并因此需要在其中插入填充材料。

此外，由于螺旋38之间的峰部45与支撑壳体26以相同的材料制成一体，因此确保了其与在管27中流动的载热流体之间的热量的均匀分布和交换。

根据一些实施方式，蒸发器装置10包括夹持件40，夹持件40配置为使管27与支撑壳体26相对于彼此被稳定地夹持。

根据一些实施方式，夹持件40可以对应于或邻近于侧壁28的底边缘29和上边缘30定位。

这样，螺旋36保持紧密地缠绕支撑壳体26，防止了螺旋38的可能的松动，这种松动可能导致在其中流动的载热流体与支撑壳体26之间的热交换效率降低。

根据一些实施方式，设置有两个夹持件40，每个夹持件40在管27的一端27a、27b处，即，在第一个螺旋38的开始和最后一个螺旋38的结束，以便不干扰螺旋38相对于支撑壳体26进行定位，并确保螺旋38与支撑壳体26之间沿着槽36的整个发展的最大可能接触。

根据一些实施方式，夹持件40可以包括：支座销41，支座销41设置有支座表面42，支座表面42适于与管27接触；和附接件43，附接件43适于将支座销41以稳定的方式附接至支撑壳体26。

根据可能的实施方式，支座表面42可以具有与管27的外表面的形状相匹配的构造，以便确保两个元件之间的更好的相互耦合。

根据其他实施方式，夹持件40可以例如从螺钉、销、塞子、或其他类似或相当的元件中选择。

根据未示出的其他实施方式，可以设置不同类型的夹持件40，例如卡扣、或卡口、或类似物，在任何情况下都适于防止螺旋38松动并因此防止管27从支撑壳体26偏离。

本文描述的实施方式还涉及制造蒸发器装置10的方法，该方法提供：

-制造支撑壳体26，支撑壳体26具有侧壁28，侧壁28由底边缘29和上边缘30限定，并且设置有在侧壁28的厚度中制成的槽36，槽36在对应于或邻近于侧壁28的底边缘29定位的下部区域和对应于或邻近上边缘30定位的上部区域之间连续地发展。

-使盘管27缠绕支撑壳体26，至少将管27的横向部分插入并楔入槽36内部，在使用过程中，载热流体可在盘管27中流动；

-将盘管27夹持到支撑壳体26上，以便防止盘管27与支撑壳体26之间的相对运动并确保蒸发器装置10相对于时间的效率。

根据一些实施方式，该方法可以设置使盘管27略微变形以将其插入并楔入槽36中。

根据一些实施方式，该方法可以设置为，在将盘管27的第一端27a插入并楔入槽36的第一容纳座37中之后夹持盘管27的第一端27a，槽36的第一容纳座37对应于或邻近于底边缘29或上边缘30中的一个定位，以缠绕盘管27，将螺旋38插入并楔入相邻且连续的容纳座37中，最后将盘管27的第二端27b夹持在最后一个容纳座37中，最后一个容纳座37对应于或邻近于上边缘30或底边缘29中的另一个定位。

显然，在不脱离本发明的领域和范围的情况下，可以对前述蒸发器装置10、用于生产冰淇淋的机器50以及产生蒸发器10的方法进行部分修改和/或添加。

Claims (10)

1.用于冷却回路(20)的蒸发器装置，包括支撑壳体(26)和盘管(27)，在使用过程中，载热流体能够在所述盘管(27)内部流动，所述管(27)缠绕所述支撑壳体(26)，其特征在于，所述支撑壳体(26)包括侧壁(28)，在所述侧壁(28)的外表面(32)上设置有在所述侧壁(28)的厚度中制成的螺旋槽(36)，所述螺旋槽(36)的形状和尺寸与所述盘管(27)的形状和尺寸相关，以使所述螺旋槽(36)能够容纳与所述侧壁(28)接触的所述盘管(27)的至少一个横向部分。

2.根据权利要求1所述的蒸发器装置，其特征在于，所述槽(36)限定多个相邻且连续的容纳座(37)，所述容纳座(37)相继连续地发展，每个所述容纳座(37)适于在其中容纳所述盘管(27)的螺旋(36)。

3.根据权利要求2所述的蒸发器装置，其特征在于，相邻的所述容纳座(27)分别由所述侧壁(28)的部分限定和隔开，所述侧壁(28)的部分限定朝着外部延伸的峰部(45)，并且所述峰部(45)的形状与所述盘管(27)的形状相匹配。

4.根据前述任一权利要求中所述的蒸发器装置，其特征在于，所述盘管(27)具有圆形横截面，所述圆形横截面具有第一半径(R1)，并且所述槽(36)具有弯曲，所述弯曲具有第二半径(R2)，所述第二半径(R2)的尺寸与所述第一半径(R1)相匹配。

5.根据前述权利要求1-3中任一项所述的蒸发器装置，其特征在于，所述盘管(27)具有圆形横截面，所述圆形横截面具有第一半径(R1)，并且所述槽(36)具有弯曲，所述弯曲具有第二半径(R2)，其中所述第一半径(R1)比所述第二半径(R2)大1％至10％。

6.根据前述任一权利要求中所述的蒸发器装置，其特征在于，所述侧壁(28)中的所述槽(36)的深度相当于所述管(27)的横截面的尺寸的约一半。

7.根据前述任一权利要求中所述的蒸发器装置，其特征在于，所述支撑壳体(26)具有截锥形状。

8.根据前述任一权利要求中所述的蒸发器装置，其特征在于，所述蒸发器装置包括可移除类型的夹持件(40)，所述夹持件(40)配置为使所述盘管(27)与所述支撑壳体(26)相对于彼此被稳定地夹持和附接。

9.根据权利要求8所述的蒸发器装置，其特征在于，设置有两个夹持件(40)，所述两个夹持件(40)对应于或邻近于所述支撑壳体(26)的底边缘(29)和上边缘(30)定位，每个夹持件(40)都适于夹持所述盘管(27)的一端(27a，27b)。

10.用于生产冰淇淋或用于冷却食品的机器，包括：支撑体(12)，所述支撑体限定容纳室(13)，所述容纳室(13)适于包含容器(11)以包含用于制备待冷却的冰淇淋或食品的配料；和冷却回路(20)，所述冷却回路(20)至少部分地放置在所述支撑体(12)的内部并配置为冷却放置在所述容纳室(13)中的所述容器(11)中的配料或产品，其特征在于，所述冷却回路(20)包括如前述权利要求1-9中任一项所述的蒸发器装置(10)。

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