CN112344094A - 一种垂直管道续接装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种垂直管道续接装置及其方法，其中，一种垂直管道续接装置。包括固定在竖井井口的支撑组件和管件组，管件组位于竖井井口处，并垂直向下安装在支撑组件上。管件组包括固定连接于支撑组件上的伸缩管件以及与伸缩管件下端可拆卸连接的加长管件。垂直管道续接装置工作时，伸缩管件伸长，以依次使加长管件向下移动，加长管件的下端与井下设备的接头管件为可拆卸连接。伸缩管件、加长管件以及接头管件的管径均大于500mm。该装置占用空间小、夹持小车上的加长管件在轨道上运行与伸缩管件对接方式便捷、续接效率高、加长管件的上下两端分别与伸缩管件和接头管件通过法兰连接快速，形成管径在500mm以上的管路通道，极大提高了排渣系统的出渣能力。

Description

一种垂直管道续接装置及其方法

技术领域

本发明涉及竖井盾构机技术领域，尤其涉及一种垂直管道续接装置及其方法。

背景技术

随着市场对大直径竖井盾构机的需求的增加，目前的现有的竖井排渣系统大多数采用井下半水淹式排渣，由于排渣系统的渣浆泵需要随着盾构机等设备一同到井下，而且排渣系统的配套设备相对较多且复杂，因此限制了的渣浆泵的大小，从而渣浆泵的吸渣管口的管径大小受到限制，导致只能采用小口径管路连接排渣，因此，出渣能力受到极大限制。

上述问题亟需解决。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种垂直管道续接装置及其方法，其解决了垂直管路口径的限制，进一步简化了设备复杂程度、降低设备制造成本，提高使用可靠性和安全性的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一方面，本发明实施例提出的一种垂直管道续接装置，用于与竖井内部的井下设备形成管道连接；包括固定在竖井井口的支撑组件和管件组，管件组位于竖井井口处，并垂直向下安装在支撑组件上；

管件组包括固定连接于支撑组件上的伸缩管件以及与伸缩管件下端可拆卸连接的加长管件；

垂直管道续接装置工作时，伸缩管件伸长，以依次使加长管件向下移动，实现与井下设备的管道连接；加长管件的下端与井下设备的接头管件为可拆卸连接，且接头管件位于与伸缩管件同轴处；

伸缩管件、加长管件以及接头管件的管径均大于500mm。

可选地，伸缩管件包括内管和套接在内管外部，且可伸缩的外管；

内管的上端固定连接于支撑组件上；

外管沿内管轴向上下移动进行伸缩，外管的下端设置牙嵌式法兰，以可拆卸地与加长管件的上端连接。

可选地，支撑组件包括连接件以及与连接件相固定安装的框架，框架用于将管件组固定在井口处；

在框架一侧从上至下依次平行设置有第一支撑架、第二支撑架；

第一支撑架呈梯形框架结构，由第一边框、第二边框、第三边框和第四边框围成；第二边框与框架固定，在第四边框与第二边框平行设置，且二者之间平行间隔设置有两个安装架，两个安装架之间可拆卸安装有管板，管板上开设有第一通孔，伸缩管件的内管的上端穿过第一通孔固定连接于管板上；

第二支撑架为梯形板状结构件，第二支撑架上在平行于高线的方向上开设有贯通前后两端的矩形通槽，矩形通槽内侧壁设置有供加长管件运动的轨道，轨道上滑行有夹持小车，夹持小车用于夹持加长管件，且将加长管件运送至与伸缩管件同轴处。

可选地，外管包括管体和密封法兰；

管体沿内管轴向进行上下移动，管体下端通过牙嵌式法兰与加长管件可拆卸地连接；

密封法兰设置在管体的上方，用于防止管体泄漏。

可选地，夹持小车包括车架、车轮和定位销；

车架为“U”型槽结构件，且车架的开口朝向前端；

车轮共有四个，四个车轮均匀分布在车架两端，且车轮与车架通过车轮轴固定连接，车轮在轨道上滑行；

定位销设置于车架的上方后端，用于固定车架。

可选地，加长管件的下端通过牙嵌式法兰与所述接头管件上端可拆卸连接。

可选地，支撑组件还包括第三支撑架，第三支撑架为梯形板状结构件，在第三支撑架上开设有第二通孔，为加长管件与接头管件的连接提供通道。

另一方面，一种基于垂直管道续接装置的垂直管道续接方法，包括如下步骤：

S10、连接伸缩管件下端与加长管件上端；

S20、伸长伸缩管件，以实现加长管件的下移，以及伸缩管件与井下设备的接头管件连接；

S30、解除伸缩管件下端与加长管件上端的连接，并缩回伸缩管件；

重复步骤S10-S30，直至完成井下设备的管道连接。

可选地，S10包括如下步骤：

S11、夹取加长管件后水平移动加长管件以使其位于伸缩管件下方同轴位置处；

S12、伸长并转动伸缩管件，以对接并锁定伸缩管件下端的牙嵌式法兰和加长管件上端的牙嵌式法兰；

其中，S20包括如下步骤：

S21、将伸缩管件继续带动与之相连接的加长管件向下移动至井下设备的接头管件的上方同轴位置处；

S22、转动加长管，以对接并锁定加长管件下端的牙嵌式法兰和接头管件上端的牙嵌式法兰。

可选地，S30包括如下步骤：

S31、在伸缩管件向下运动至极限位置，将伸缩管件下端与加长管件上端连接处解除锁定，同时旋转牙嵌式法兰断开连接；

S32、将伸缩管件向上提起至初始状态准备下一次续接。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的一种垂直管道续接装置及其方法，由于采用连接件将支撑组件固定在竖井井口处，垂直管道续接装置工作时，伸缩管件伸长，以依次使加长管件向下移动，实现与井下设备的管道连接；加长管件的下端与井下设备的接头管件为可拆卸连接，形成完整的管路通道。且管路通道的直径大于500mm，相对于现有技术而言，该装置占用空间小、夹持小车上的加长管件在轨道上运行与伸缩管件对接方式便捷、续接效率高、加长管件的上下两端分别与伸缩管件和接头管件通过法兰连接快速，形成管径在500mm以上的管路通道，极大提高了排渣系统的出渣能力。

附图说明

图1为本发明的垂直管道续接装置的立体示意图；

图2为图1中的垂直管道续接装置在圈出A处的细节放大结构示意图；

图3为本发明的垂直管道续接装置的伸缩管件的主视剖面示意图；

图4为本发明的垂直管道续接装置的伸缩管件的立体结构示意图；

图5为图4中的垂直管道续接装置在圈出B处的细节放大结构示意图；

图6为本发明的垂直管道续接装置的夹持小车主视剖面结构示意图。

【附图标记说明】

10：支撑组件；

11：连接件；111：连接杆

12：框架；

13：第一支撑架；131：第一边框；132：第二边框；133：第三边框；134：第四边框；135：安装架；136：管板；

14：第二支撑架；141：矩形通槽；

15：第三支撑架；

20：吸渣管件组；

21：伸缩管件；211：内管；212：外管；212-1：管体；212-2：密封法兰；212-3：第一法兰；

22：加长管件；221：第二法兰；

23：接头管件；

30：轨道；

40：夹持小车；41：车架；42：车轮；43：定位销；

50：齿槽；

60：锯齿；

70：自动销；

80：倾斜加固杆。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”、“前”和“后”等方位名词以图1的定向为参照。其中以框架12与吸渣管件组20相连的一侧作为前端。

一方面，本发明实施例提出的一种垂直管道续接装置，可以用于竖井的排渣系统。其中，排渣系统采用全水淹式地面排渣形式。即将排渣系统的渣浆泵设置在井口的地面上，渣浆泵通过本发明提供的垂直管道续接装置来抽吸竖井内的泥渣。其中该续接装置包括固定在竖井井口的、往下在竖井内延伸的支撑组件10和位于竖井内的，用于抽吸竖井内残渣的管件组20，管组件20垂直向下安装在支撑组件10上，以为排渣系统的渣浆泵在抽吸过程中提供良好管路通道。

管件组20包括固定连接于支撑组件10上的伸缩管件21以及与伸缩管件21下端可拆卸连接的加长管件22。

垂直管道续接装置工作时，伸缩管件21伸长，以依次使加长管件22向下移动，实现与井下设备的管道连接。加长管件22的下端与井下设备盾构机的接头管件23为可拆卸连接，且接头管件23位于与伸缩管件21同轴处。其中，井下设备盾构机的接头管件23下方进口与渣浆相连通。

伸缩管件21、加长管件22以及接头管件23的管径均大于500mm。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参照图1和图2，一种垂直管道续接装置，用于与竖井内部的井下设备形成管道连接。包括固定在竖井井口的支撑组件10和管件组20，管件组20位于竖井井口处，并垂直向下安装在支撑组件10上。

管件组20包括固定连接于支撑组件10上的伸缩管件21以及与伸缩管件21下端可拆卸连接的加长管件22。

垂直管道续接装置工作时，伸缩管件21伸长，以依次使加长管件22向下移动，实现与井下设备的管道连接。加长管件22的下端与井下设备的接头管件23为可拆卸连接，且接头管件23位于与伸缩管件21同轴处。伸缩管件21、加长管件22以及接头管件23的管径均大于500mm。

支撑组件10上设置有加固组件，用于增强支撑组件的稳定性能。

进一步地，伸缩管件21包括内管211和套接在内管211外部，且可伸缩的外管212。

内管211的上端固定连接于支撑组件10上。

外管212沿内管211轴向上下移动进行伸缩，外管212的下端设置牙嵌式法兰，以可拆卸地与加长管件22的上端连接。

进一步地，支撑组件10包括连接件11以及与连接件11相固定安装的框架12，框架12用于将管件组20固定在井口处。

在框架12一侧从上至下依次平行设置有第一支撑架13、第二支撑架14。

第一支撑架13呈梯形框架结构，由第一边框131、第二边框132、第三边框133和第四边框134围成。第二边框132与框架12固定，在第四边框134与第二边框132平行设置，且二者之间平行间隔设置有两个安装架135，两个安装架135之间通过螺栓螺接有管板136。管板136上开设有第一通孔，伸缩管件21的内管211的上端穿过第一通孔通过螺栓螺接于管板136上。

第二支撑架14为等腰梯形板状结构件，第二支撑架14中部上在平行于高线的方向上开设有贯通前后两端的矩形通槽141。其中，高线为第二支撑架14等腰梯形的高h。矩形通槽141内侧壁设置有供加长管件22运动的轨道30。轨道30上滑行有夹持小车40。夹持小车40用于夹持加长管件22，且将加长管件22运送至与伸缩管件21同轴处。进一步地，外管212包括管体212-1和密封法兰212-2。

管体212-1沿内管211轴向进行上下移动，管体212-1下端通过牙嵌式法兰与加长管件22可拆卸地连接。

本发明的实施例提供的牙嵌式法兰的连接方式具体为设置在外管212管体212-1下端的第一法兰212-3上等间距设置有八个齿槽50。设置在加长管件22上端的第二法兰221上与齿槽50对应设置有锯齿60，且齿槽50与锯齿60通过旋转相配合卡接。旋转到位后自动销70将两法兰锁死，即完成上下两法兰的对接。设置在加长管件22下端的法兰与设置在井下设备盾构机的接头管件23的法兰的连接方式与第一法兰212-3和第二法兰221的连接方式相同。此安装方式快速便捷。

密封法兰212-2设置在管体212-1的上方，与设置在管体212-1上的密封槽相配合连接用于防止管体212-1泄漏。

进一步地，夹持小车40包括车架41、车轮42和定位销43。

车架41为“U”型槽结构件，且车架41的开口朝向前端。“U”型槽结构件的设计便于将加长管件22放置进入至车架41上，提高加长管件22的安装效率。

车轮42共有四个，四个车轮42均匀分布在车架41两端，且车轮42与车架41通过车轮轴固定连接，车轮42在轨道30上滑行。四个车轮42便于车架41的受力平衡，进而便于夹持小车40的平稳行驶。

定位销43设置于车架41的上方后端，用于固定车架41。通过定位销43便于控制车架41的启停。

进一步地，加固组件包括设置在连接件11和第一支撑板13之间的倾斜加固杆80，与连接件11和第一支撑板13之间以形成三角形固定面。三角形的稳定性能强。

进一步地，加长管件22的下端通过牙嵌式法兰与接头管件23上端可拆卸连接。其连接方式与加长管件22的上端连接方式相同，均是通过旋转相配合卡接相连接。安装方便快捷。

进一步地，支撑组件10还包括第三支撑架15。第三支撑架15为梯形板状结构件。在第三支撑架15上开设有第二通孔，为加长管件22与接头管件23的连接提供通道，为向下的管道提供良好的导向。

另一方面，一种基于的垂直管道续接装置的垂直管道续接方法，包括如下步骤：

其中，在S10前需要做准备工作，即支撑组件10通过连接件11安装在竖井井口。连接件11包括四根水平方向互相平行的连接杆111，连接杆111与地面上的管路固定装置相焊接。

首先处于初始状态，在初始状态下，伸缩管件21的外管212为完全缩回的状态，夹持小车40通过定位销43将车架41固定在第二支撑架14的最前端。然后在车架41的“U”型槽内放置有加长管件22。

S10、连接伸缩管件21下端与加长管件22上端。

S20、伸长伸缩管件21，以实现加长管件22的下移，以及伸缩管件21与井下设备的接头管件23连接。

S30、解除伸缩管件21下端与加长管件22上端的连接，并缩回伸缩管件22。

重复步骤S10-S30，直至完成井下设备的管道连接。

进一步地，S10包括如下步骤：

S11、夹取加长管件22后水平移动加长管件22以使其位于伸缩管件21下方同轴位置处。即运送状态，通过已经承接有加长管件22的夹持小车40沿轨道30的方向将其运送至伸缩管件20的正下方。然后，通过定位销43将车架41固定在伸缩管件20的正下方。

S12、伸长并转动伸缩管件21，以对接并锁定伸缩管件21下端的牙嵌式法兰和加长管件22上端的牙嵌式法兰。

具体地，与伸缩管件21对接状态，伸缩管件22的外管212向下移动进行对接，移动到与加长管件22合适的位置后。再通过牙嵌式法兰将伸缩管件21的外管212的下端向左旋转与加长管件22的上端相配合卡接。接着，伸缩管件21下端的第一法兰212-3固定销自动弹出并锁死。

其中，S20包括如下步骤：

S21、将伸缩管件21继续带动与之相连接的加长管件22向下移动至井下设备的接头管件23的上方同轴位置处；

S22、转动加长管22，以对接并锁定加长管件22下端的牙嵌式法兰和接头管件23上端的牙嵌式法兰。

具体地，与井下设备对接状态，夹持小车40沿轨道30移动至框架12的第二支撑架14的后端。接着，将伸缩管件21的外管212继续带动与之相连接的加长管件22向下移动至井下设备的接头管件23的位置，继续向左旋转直至加长管件22下端的法兰固定销自动弹出并锁死。

进一步地，S30包括如下步骤：

S31、在伸缩管件21向下运动至极限位置，将伸缩管件21下端与加长管件22上端连接处解除锁定，同时旋转牙嵌式法兰断开连接；

S32、将伸缩管件22向上提起至初始状态准备下一次续接。即脱开状态，在伸缩管件21向下运动至极限位置或者将加长管件22运送至接头管件23的上端，或者运送至前一次递送的加长管件22的上端。此时，伸缩管件21下端的第一法兰212-3上的固定销脱开解除锁死状态。接着，将伸缩管件21的外管212向右旋转解除卡接至脱开。然后，将外管212向上提起直至外管212提升至初始状态下的初始位置，准备下一次的续接。随着井下设备盾构机的不断掘进重复步骤S10-S30，直至完成井下设备的管道连接。

具体地，伸缩管件21带着一节加长管件22往下运送，加长管件22下端连接盾构机的接头管件23上端，盾构机往下掘进一定深度停止掘进。加长管件22上端脱开，伸缩管件21缩回至初始位置伸缩管件21再带着第二节加长管件22往下运送，第二节加长管件22的下端连接第一节加长管件22上端，盾构机继续往下掘进，如此往复循环。

其中，加长管件22上端与伸缩管件21脱开的工作，都是在井下设备盾构机停止工作的条件下进行。进而井下设备不会继续向下运动，避免出现加长管件21在续接时够不到接头管件23的现象。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而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。由此，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更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种垂直管道续接装置，用于与竖井内部的井下设备形成管道连接；其特征在于：包括固定在竖井井口的支撑组件(10)和管件组(20)，所述管件组(20)位于竖井井口处，并垂直向下安装在支撑组件(10)上；

所述管件组(20)包括固定连接于所述支撑组件(10)上的伸缩管件(21)以及与所述伸缩管件(21)下端可拆卸连接的加长管件(22)；

所述垂直管道续接装置工作时，所述伸缩管件(21)伸长，以依次使所述加长管件(22)向下移动，实现与所述井下设备的管道连接；所述加长管件(22)的下端与所述井下设备的接头管件(23)为可拆卸连接，且所述接头管件(23)位于与所述伸缩管件(21)同轴处；

所述伸缩管件(21)、加长管件(22)以及接头管件(23)的管径均大于500mm。

2.如权利要求1所述的垂直管道续接装置，其特征在于：所述伸缩管件(21)包括内管(211)和套接在所述内管(211)外部，且可伸缩的外管(212)；

所述内管(211)的上端固定连接于所述支撑组件(10)上；

所述外管(212)沿所述内管(211)轴向上下移动进行伸缩，所述外管(212)的下端设置牙嵌式法兰，以可拆卸地与所述加长管件(22)的上端连接。

3.如权利要求2所述的垂直管道续接装置，其特征在于：所述支撑组件(10)包括连接件(11)以及与所述连接件(11)相固定安装的框架(12)，所述框架(12)用于将所述管件组(20)固定在井口处；

在所述框架(12)一侧从上至下依次平行设置有第一支撑架(13)、第二支撑架(14)；

所述第一支撑架(13)呈梯形框架结构，由第一边框(131)、第二边框(132)、第三边框(133)和第四边框(134)围成；所述第二边框(132)与所述框架(12)固定，在所述第四边框(134)与所述第二边框(132)平行设置，且二者之间平行间隔设置有两个安装架(135)，两个所述安装架(135)之间可拆卸安装有管板(136)，所述管板(136)上开设有第一通孔，所述伸缩管件(21)的内管(211)的上端穿过所述第一通孔固定连接于所述管板(136)上；

所述第二支撑架(14)为梯形板状结构件，所述第二支撑架(14)上在平行于高线的方向上开设有贯通前后两端的矩形通槽(141)，所述矩形通槽(141)内侧壁设置有供所述加长管件(22)运动的轨道(30)，所述轨道(30)上滑行有夹持小车(40)，所述夹持小车(40)用于夹持所述加长管件(22)，且将所述加长管件(22)运送至与所述伸缩管件(21)同轴处。

4.如权利要求2所述的垂直管道续接装置，其特征在于：所述外管(212)包括管体(212-1)和密封法兰(212-2)；

所述管体(212-1)沿所述内管(211)轴向进行上下移动，所述管体(212-1)下端通过牙嵌式法兰与所述加长管件(22)可拆卸地连接；所述密封法兰(212-2)设置在所述管体(212-1)的上方，用于防止管体(212-1)泄漏。

5.如权利要求3所述的垂直管道续接装置，其特征在于：所述夹持小车(40)包括车架(41)、车轮(42)和定位销(43)；

所述车架(41)为“U”型槽结构件，且所述车架(41)的开口朝向前端；

所述车轮(42)共有四个，四个所述车轮(42)均匀分布在所述车架(41)两端，且所述车轮(42)与所述车架(41)通过车轮轴固定连接，所述车轮(42)在所述轨道(30)上滑行；

所述定位销(43)设置于所述车架(41)的上方后端，用于固定所述车架(41)。

6.如权利要求4所述的垂直管道续接装置，其特征在于：所述加长管件(22)的下端通过牙嵌式法兰与所述接头管件(23)上端可拆卸连接。

7.如权利要求3所述的垂直管道续接装置，其特征在于：所述支撑组件(10)还包括第三支撑架(15)，所述第三支撑架(15)为梯形板状结构件，在所述第三支撑架(15)上开设有第二通孔，为所述加长管件(22)与所述接头管件(23)的连接提供通道。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的垂直管道续接装置的垂直管道续接方法，其特征在于：包括如下步骤：

S10、连接所述伸缩管件(21)下端与所述加长管件(22)上端；

S20、伸长所述伸缩管件(21)，以实现所述加长管件(22)的下移，以及所述伸缩管件(21)与所述井下设备的接头管件(23)连接；

S30、解除所述伸缩管件(21)下端与所述加长管件(22)上端的连接，并缩回所述伸缩管件(22)；

重复步骤S10-S30，直至完成所述井下设备的管道连接。

9.如权利要求8所述的垂直管道续接方法，其特征在于：S10包括如下步骤：

S11、夹取所述加长管件(22)后水平移动所述加长管件(22)以使其位于所述伸缩管件(21)下方同轴位置处；

S12、伸长并转动所述伸缩管件，以对接并锁定所述伸缩管件(21)下端的牙嵌式法兰和所述加长管件(22)上端的牙嵌式法兰；

其中，S20包括如下步骤：

S21、将所述伸缩管件(21)继续带动与之相连接的所述加长管件(22)向下移动至井下设备的所述接头管件(23)的上方同轴位置处；

S22、转动所述加长管(22)，以对接并锁定所述加长管件(22)下端的牙嵌式法兰和所述接头管件(23)上端的牙嵌式法兰。

10.如权利要求8所述的垂直管道续接方法，其特征在于：S30包括如下步骤：

S31、在伸缩管件(21)向下运动至极限位置，将所述伸缩管件(21)下端与加长管件(22)上端连接处解除锁定，同时旋转牙嵌式法兰断开连接；

S32、将所述伸缩管件(22)向上提起至初始状态准备下一次续接。

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