CN113942985A - 一种黄磷气化燃烧炉 - Google Patents

Abstract

本发明属于燃烧炉技术领域，具体的说是一种黄磷气化燃烧炉，包括炉体、安装腔、燃烧腔、空气输送管、黄磷输送管、送气环和燃烧头；利用空气输送管螺旋缠绕于黄磷输送管上对黄磷进行加热、利用送气环提高黄磷和空气混合程度、利用燃烧网使黄磷燃烧充分反应，从而达到提高燃烧效率和产品质量的目的。

Description

一种黄磷气化燃烧炉

技术领域

本发明属于燃烧炉技术领域，具体的说是一种黄磷气化燃烧炉。

背景技术

磷酸是化学工业重要的组成部分，是重要的基础化工原料。磷酸的生产方法有热法磷酸和湿法磷酸两种。热法磷酸是以磷矿石为原料，加工成元素磷，再用元素磷加工而成磷酸；湿法磷酸是以磷矿石和无机酸为原料，直接加工而成的磷酸。热法磷酸具有产品浓度高、杂质少等优点，可用于生产食品及工业级磷酸盐产品。热法磷酸的生产方式主要由以下三种：方法一是以含磷炉气直接燃烧后用水吸收制磷酸的完全燃烧法；方法二是将含磷炉气与适量空气混合，使磷蒸汽和磷化氢气体被氧化，然后将气体氧化产物五氧化二磷用稀磷酸吸收制得磷酸；方法三是将含磷炉气中的磷冷凝成液态磷，与空气燃烧生成五氧化二磷，然后用水或稀磷酸吸收制得磷酸的液态磷燃烧法。

在现有技术中，多采用液态磷燃烧法生产热法磷酸。即用高压泵或压缩空气将高位融磷槽中的融磷输送到高位槽后，以高压雾化进入燃烧炉燃烧。该法中黄磷设置多个空气喷嘴，一定程度上加大了空气与黄磷的混合程度。但是空气喷嘴喷出的空气极易形成气幕，使得通过高压雾化的黄磷中心部分难以与空气接触，从而使得燃烧不充分，增加燃烧产物内的杂质，降低了产品质量；难以控制经过高压雾化的黄磷燃烧过程，燃烧过程稳定性和安全性降低。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决空气喷嘴喷出的空气极易形成气幕，使得通过高压雾化的黄磷中心部分难以与空气接触，从而使得燃烧不充分，增加燃烧产物内的杂质，降低了产品质量；难以控制经过高压雾化的黄磷燃烧过程，燃烧过程稳定性和安全性降低的问题，本发明提出一种黄磷气化燃烧炉。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述一种黄磷气化燃烧炉，其特征在：包括：

炉体，所述炉体内部有安装板，所述炉体内部空间由下到上被安装板分割为安装腔和燃烧腔，所述炉体上设置有燃烧产物输出口，所述燃烧产物输出口连通到燃烧腔上方；

输送机构，所述输送机构位于所述炉体内的安装腔中，所述输送机构用于将外置的黄磷供给设备提供的熔磷和外置的气泵提供的空气输送到炉体内部；

燃烧头，所述燃烧头位于所述炉体内的燃烧腔中，所述燃烧头与所述输送机构相互连通，所述燃烧头以所述输送机构供给的黄磷作为燃料进行燃烧。

优选的，所述输送机构包括：

空气输送管，所述空气输送管从炉体外部经燃烧腔至穿入到安装腔内，所述空气输送管与外置的气泵相互连通；

黄磷输送管，所述黄磷输送管位于安装腔内，所述黄磷输送管上安装有送气环；

所述送气环位于所述黄磷输送管上的出气口外侧，所述黄磷输送管出气口呈锥形，所述送气环与所述黄磷输送管之间相互连通且连通位处位于所述黄磷输送管出气口上方；

所述空气输送管出气口与所述送气环之间相互连通；

所述空气输送管位于安装腔内的部分螺旋缠绕在所述黄磷输送管上。

优选的，所述空气输送管横截面是矩形。

优选的，所述燃烧腔内空气输送管位于在燃烧头上方；所述燃烧腔内空气输送管呈螺旋形状。

优选的，所述黄磷输送管出气口处有金属网。

优选的，所述金属网由导热性好的材料制成，所述金属网边缘延伸并紧贴所述黄磷输送管的内壁，所述金属网延伸的边缘位于所述空气输送管在所述黄磷输送管上缠绕的区域内。

优选的，所述燃烧头包括燃烧网和燃烧气体喷出管，所述燃烧网固定安装在所述燃烧气体喷出管上，所述燃烧网将所述燃烧气体喷出管的出口处包裹，所述燃烧气体喷出管与所述空气喷出管相互连通。

优选的，所属燃烧网的内壁与所述燃烧气体喷穿的出口之间存在间隙。

优选的，所述燃烧网材质为金属纤维网或陶瓷纤维网中的任意一种。

优选的，所述安装腔内空气输送管外侧安装有保温隔热材料。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述一种黄磷气化燃烧炉，通过设置空气输送管经燃烧腔至安装腔并螺旋缠绕于在黄磷输送管上，空气在通过燃烧腔内的空气输送管时被均匀加热，再通过安装腔内的空气输送管，对黄磷输送管内的黄磷进行加热，使得黄磷在黄磷运输管内受热气化，既保证了黄磷参与生产时所需要的状态，又对生产过程中产生的热能进行了利用。

2.本发明所述一种黄磷气化燃烧炉，通过设置燃烧网，扩大了气化黄磷燃烧接触面，使得黄磷燃烧更加充分，增加燃烧效率；通过设置送气环连接黄磷输送管和空气输送管，可以使得磷与空气混合程度增加；通过设置黄磷输送管出气口处的金属网，可以使黄磷液滴更小，进一步增加了黄磷与空气的混合程度，提高了黄磷燃烧效率和产品质量。

3.本发明所述一种黄磷气化燃烧炉，通过设置金属网下方黄磷输送管出气口宽口直径变小，使黄磷输送管出口处的黄磷输送速度变大，由伯努利原理可知，流体流速越大，气压越小，则黄磷输送管出口处的气压小，送气环中的空气就可以在气压的作用下向黄磷流动，使得磷与空气混合程度增加。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的主视图；

图2是图1中A处局部放大图；

图中：1、炉体；11、安装板；12、安装腔；13、燃烧腔；14、燃烧产物输出口；2、燃烧头；21、燃烧气体喷出管；22、燃烧网；3、空气输送管；31、空气输送管进气口；32、空气输送管出气口；4、黄磷输送管；41、黄磷输送管进气口；42、黄磷输送管出气口；43、金属网；5、送气环；51、送气孔。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1、图2所示，本发明所述一种黄磷气化燃烧炉，包括：

炉体1，所述炉体1内部有安装板11，所述炉体1内部空间由下到上被安装板11分割为安装腔12和燃烧腔13，所述炉体1上设置有燃烧产物输出口14，所述燃烧产物输出口14连通到燃烧腔13上方；

输送机构，所述输送机构位于所述炉体1内的安装腔12中，所述输送机构用于将外置的黄磷供给设备提供的熔磷和外置的气泵提供的空气输送到炉体1内部；

燃烧头2，所述燃烧头2位于所述炉体1内的燃烧腔13中，所述燃烧头2与所述输送机构相互连通，所述燃烧头2以所述输送机构供给的黄磷作为燃料进行燃烧。

工作时，安装板11放置在炉体1内，将炉体1内部空间分割为两个完全分离的空间，安装板11下部空间为安装腔12，上部空间为燃烧腔13，可根据生产时的需求，通过调节安装板11的位置，重新分布炉体1内部安装腔12和燃烧腔13的空间，炉体1上部有一燃烧产物输出口14,燃烧产物输出口14连通到燃烧腔13的上方，在黄磷燃烧后，第一时间通过燃烧产物输出口14排出炉外并进行产品收集工序，避免燃烧腔13内压力过高，使生产过程出现危险；通过输送机构将融磷和空气输送进炉内，可以在燃烧炉生产时依据实时燃烧腔13内压力大小，控制融磷和空气的输送量，进而保证生产过程的安全性；融磷与空气的混合气体在燃烧头2处进行燃烧反应，使得燃烧充分，不会发生融磷中心部分不参与燃烧反应的情况，进而减少了燃烧过程中杂质的产生，提高了产品质量。

作为本发明一种实施方式,所述输送机构包括：

空气输送管3，所述空气输送管3从炉体1外部经燃烧腔13至穿入到安装腔12内，所述空气输送管3与外置的气泵相互连通；

黄磷输送管4，所述黄磷输送管4位于安装腔12内，所述黄磷输送管4上安装有送气环5；

所述送气环5位于所述黄磷输送管出气口42外侧，所述黄磷输送管出气口42呈锥形，所述送气环5与所述黄磷输送管4之间相互连通且连通位于所述黄磷输送管出气口42上方；

所述空气输送管出气口32与所述送气环5之间相互连通；

所述空气输送管3位于安装腔12内的部分螺旋缠绕在所述黄磷输送管4上。

工作时，空气被气泵压入空气输送管3内，由于黄磷燃烧时会释放大量的热能，燃烧腔13内的温度会比空气温度高，所以当空气经过燃烧腔13内的空气输送管3后，会大量吸收燃烧腔13内的热能，使空气温度增高，当空气进入安装腔12内的空气输送管3后，由于安装腔12内温度要低于空气温度，则空气在安装腔12内向黄磷输送管4传递热能；空气输送管3位于安装腔12的部分螺旋缠绕在黄磷输送管4上，那么空气释放的热能就会被黄磷输送管4内的融磷吸收，融磷在吸收热量后发生气化，便于后续过程中黄磷在燃烧头2处的燃烧，使燃烧更充分；送气环5位于黄磷输送管出气口42的外侧，空气输送管出气口32和黄磷输送管4均与送气环5相连，空气和黄磷通过送气环5进行混合，同时，由于黄磷输送管出气口42呈锥形，黄磷出黄磷输送管出气口42速度要比黄磷在黄磷输送管4内输送速度要快，由伯努利原理可知，流体速度越大，气压越小，所以黄磷在通过黄磷输送管出气口42时的气压小于其在黄磷输送管4内部的气压，且空气被气泵压入空气输送管3并经过加热，气压较大，所以当黄磷流出黄磷输送管出气口42时，空气会在气压的作用下冲入到黄磷输送管4的内部，对黄磷产生冲击与击散，进而使空气与黄磷充分混合，最终使黄磷在燃烧头2处的燃烧更加充分。

作为本发明一种实施方式，所述空气输送管3横截面是矩形。

工作时，设置横截面为矩形的空气输送管3，可以使空气输送管3紧密贴合在黄磷输送管4外壁上，使得黄磷受热均匀稳定，同时，使用矩形截面的空气输送管3，能够提升空气输送管3与黄磷输送管4之间的接触面积，使空气输送管3内的热量更好的传递到黄磷输送管4内部。

作为本发明一种实施方式，所述燃烧腔13内空气输送管3放置在燃烧头2上方；所述燃烧腔13内的所述空气输送管3呈螺旋形状。

工作时，燃烧腔13内的空气输送管3螺旋放置在燃烧头2的上方，一方面增加了空气在燃烧腔13内的滞留时间，可以让空气吸收更多的热能；另一方面，使得空气在燃烧腔13内均匀受热，提高了空气运输的稳定性。

作为本发明一种实施方式，所述黄磷输送管出气口42处设置有金属网43。

工作时，通过在黄磷输送管出气口42处设置金属网43，当黄磷输送管4内的熔磷从黄磷输送管出气口42处冲出时，熔磷会被金属网43分割成小液滴，使熔磷分散、细化，提升熔磷气化效果以及气化后的黄磷与空气的混合程度，从而使黄磷燃烧更加充分。

作为本发明一种实施方式，所述金属网43由导热性好的材料制成，所述金属网43边缘延伸并紧贴所述黄磷输送管4的内壁，所述金属网43延伸的边缘位于所述空气输送管3在所述黄磷输送管4上缠绕的区域内。

工作时，金属网43边缘延伸并紧贴黄磷输送管4的内壁，延伸边缘位于空气输送管3在黄磷输送管4上缠绕的区域，由于金属网43是由导热性好的材料制成，会吸收空气输送管3传递到黄磷输送管4内的热量，提高自身温度，在黄磷通过金属网43时，未气化的黄磷小液滴在接触金属网43时吸收金属网43的热能，发生气化，提高空气与黄磷的混合程度，提升燃烧效果，避免在黄磷输送管4内靠近管壁部分的熔磷气化后，形成气化层对远离管壁部分的液态熔磷产生隔离效果，导致黄磷输送管4内远离管壁部分的液态熔磷不能充分吸收热量发生气化，最终导致熔磷气化效果不佳，不能充分与空气进行混合，影响到黄磷的充分燃烧。

作为本发明一种实施方式，所述燃烧头2包括燃烧网22和燃烧气体喷出管21，所述燃烧网22固定安装在所述燃烧气体喷出管21上，所述燃烧网22将所述燃烧气体喷出管21的出口处包裹，所述燃烧气体喷出管21与所述空气输送管3相互连通。

工作时，燃烧头2包括燃烧网22和燃烧气体喷出管21，黄磷和空气的混合气体由燃烧气体喷出管21喷出，燃烧网22提供了透气性很强的均匀介质，使得黄磷在燃烧时十分稳定和温度分布均匀，没有局部高温的存在，由于空气供应充足，燃烧充分，减少燃烧产物杂质；由于燃烧网22将燃烧气体喷出管21的出口包裹，黄磷不会喷溅到炉体1内壁，且燃烧网22还具有良好的抗机械冲击性能、逆火安全性能和快速冷却性能，保证了燃烧过程的稳定性和安全性；燃烧气体喷出管21与空气输送管3相互连通，保证了燃烧时空气的供应，确保燃烧完全。

作为本发明一种实施方式，所述燃烧网22的内壁与所述燃烧气体喷出管21的出口之间存在空隙。

工作时，黄磷与空气的混合气体从燃烧气体喷出管21喷出时，由于燃烧网22的内壁与燃烧气体喷出管21之间存在一定空隙，混合气体再被喷出后得到缓冲，进一步加大黄磷和空气的混合程度，避免燃烧网22紧贴在燃烧气体喷出管21的出口处，导致混合后的气化黄磷和空气在喷出时的冲击力作用下，直接穿过燃烧网22，喷出到燃烧腔13内部，缩短了空气和黄磷混合气体在燃烧网22内停留时间，影响到燃烧效果。

作为本发明一种实施方式，所述燃烧网22材质为金属纤维网或陶瓷纤维网中的任意一种。

工作时，由于黄磷燃烧时火焰温度高，而金属和陶瓷均耐高温，使用金属或陶瓷其中任意一种作为燃烧网22材料可以有效延长使用寿命。

作为本发明一种实施方式，所述安装腔12内空气输送管3外侧安装有保温隔热材料。

工作时，安装腔12内空气输送管3外侧安装的保温隔热材料，对空气输送管3内的空气进行保温，减少空气在安装腔12内释放的热能，提高空气对黄磷输送管4内黄磷的热传递效果。

具体工作流程如下：

安装板11放置在炉体1内，将炉体1内部空间分割为两个完全分离的空间，安装板11下部空间为安装腔12，上部空间为燃烧腔13，可根据生产时的需求，通过调节安装板11的位置，重新分布炉体1内部安装腔12和燃烧腔13的空间，炉体1上部有一燃烧产物输出口14,燃烧产物输出口14连通到燃烧腔13的上方，在黄磷燃烧后，第一时间通过燃烧产物输出口14排出炉外并进行产品收集工序，避免燃烧腔13内压力过高，使生产过程出现危险；通过输送机构将融磷和空气输送进炉内，可以在燃烧炉生产时依据实时燃烧腔13内压力大小，控制融磷和空气的输送量，进而保证生产过程的安全性；融磷与空气的混合气体在燃烧头2处进行燃烧反应，使得燃烧充分，不会发生融磷中心部分不参与燃烧反应的情况，进而减少了燃烧过程中杂质的产生，提高了产品质量。空气被气泵压入空气输送管3内，由于黄磷燃烧时会释放大量的热能，燃烧腔13内的温度会比空气温度高，所以当空气经过燃烧腔13内的空气输送管3后，会大量吸收燃烧腔13内的热能，使空气温度增高，当空气进入安装腔12内的空气输送管3后，由于安装腔12内温度要低于空气温度，则空气在安装腔12内向黄磷输送管4传递热能；空气输送管3位于安装腔12的部分螺旋缠绕在黄磷输送管4上，那么空气释放的热能就会被黄磷输送管4内的黄磷吸收，融磷在吸收热量后发生气化，便于后续过程中黄磷在燃烧头2处的燃烧，使燃烧更充分；送气环位于黄磷输送管出气口42的外侧，空气输送管出气口32和黄磷输送管4均与送气环5相连，空气和黄磷通过送气环5进行混合，同时，由于黄磷输送管出气口42呈锥形，黄磷出管口速度要比黄磷管内输送速度要快，由伯努利原理可知，流体速度越大，气压越小，所以黄磷在通过黄磷输送管出气口42时的气压小于其在黄磷输送管4内部的气压，且空气被气泵压入空气输送管3并经过加热，气压较大，所以当黄磷流出黄磷输送管出气口42时，空气会在气压的作用下冲入到黄磷输送管4的内部，对黄磷产生冲击与击散，进而使空气与黄磷充分混合，最终使黄磷在燃烧头2处的燃烧更加充分。设置横截面为矩形的空气输送管3，可以使空气输送管3紧密贴合在黄磷输送管4外壁上，使得黄磷受热均匀稳定，同时，使用矩形截面的空气输送管3，能够提升空气输送管3与黄磷输送管4之间的接触面积，使空气输送管3内的热量更好的传递到黄磷输送管4内部。燃烧腔13内的空气输送管3螺旋放置在燃烧头2的上方，一方面增加了空气在燃烧腔13内的滞留时间，可以让空气吸收更多的热能；另一方面，使得空气在燃烧腔13内均匀受热，提高了空气运输的稳定性。通过在黄磷输送管出气口42处设置金属网43，当黄磷输送管4内的熔磷从黄磷输送管出气口42处冲出时，熔磷会被金属网43分割成小液滴，使熔磷分散、细化，提升熔磷气化效果以及气化后的黄磷与空气的混合程度，从而使黄磷燃烧更加充分。金属网43边缘延伸并紧贴黄磷输送管4的内壁，延伸边缘位于空气输送管3在黄磷输送管4上缠绕的区域，由于金属网43是由导热性好的材料制成，会吸收空气输送管3传递到黄磷输送管4内的热量，提高自身温度，在黄磷通过金属网43时，未气化的黄磷小液滴在接触金属网43时吸收金属网43的热能，发生气化，进一步提高黄磷气化程度，提高空气与黄磷的混合程度，提升燃烧效果，避免在黄磷输送管4内靠近管壁部分的熔磷气化后，形成气化层对远离管壁部分的液态熔磷产生隔离效果，导致黄磷输送管4内远离管壁部分的液态熔磷不能充分吸收热量发生气化，最终导致熔磷气化效果不佳，不能充分与空气进行混合，影响到黄磷的充分燃烧。燃烧头2包括燃烧网22和燃烧气体喷出管21，黄磷和空气的混合气体由燃烧气体喷出管21喷出，燃烧网22提供了透气性很强的均匀介质，使得黄磷在燃烧时十分稳定和温度分布均匀，没有局部高温的存在，由于空气供应充足，燃烧充分，减少燃烧产物杂质；由于燃烧网22将燃烧气体喷出管21的出口包裹，黄磷不会喷溅到炉体1内壁，且燃烧网22还具有良好的抗机械冲击性能、逆火安全性能和快速冷却性能，保证了燃烧过程的稳定性和安全性；气体喷出管21与空气输送管3相互连通，保证了燃烧时空气的供应，确保燃烧完全。黄磷与空气的混合气体从燃烧气体喷出管21喷出时，由于燃烧网22的内壁与燃烧气体喷出管21之间存在一定空隙，混合气体再被喷出后得到缓冲，进一步加大黄磷和空气的混合程度，避免燃烧网22紧贴在燃烧气体喷出管的出口处，导致混合后的气化黄磷和空气在喷出时的冲击力作用下，直接穿过燃烧网22，喷出到燃烧腔13内部，缩短了空气和黄磷混合物在燃烧网22内停留时间，影响到燃烧效果。由于黄磷燃烧时火焰温度高，而金属和陶瓷均耐高温，使用金属或陶瓷其中任意一种作为燃烧网22材料可以有效延长使用寿命。安装腔12内空气输送管3外侧安装的保温隔热材料，对空气输送管3内的空气进行保温，减少空气在安装腔12内释放的热能，提高空气对黄磷的热传递效果。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种黄磷气化燃烧炉，其特征在于：包括：

炉体(1)，所述炉体(1)内部有安装板(11)，所述炉体(1)内部空间由下到上被安装板(11)分割为安装腔(12)和燃烧腔(13)，所述炉体(1)上设置有燃烧产物输出口(14)，所述燃烧产物输出口连通到燃烧腔(13)上方；

输送机构，所述输送机构位于所述炉体(1)内的安装腔(12)中，所述输送机构用于将外置的黄磷供给设备提供的熔磷和外置的气泵提供的空气输送到炉体(1)内部；

燃烧头(2)所述燃烧头(2)位于所述炉体(1)内的燃烧腔(13)中，所述燃烧头(2)与所述输送机构相互连通，所述燃烧头(2)以所述输送机构供给的黄磷作为燃料进行燃烧。

2.根据权利要求1所述的一种黄磷气化燃烧炉，其特征在于：所述输送机构包括：

空气输送管(3)，所述空气输送管(3)从炉体(1)外部经燃烧腔(13)至穿入到安装腔(12)内，所述空气输送管(3)与外置的气泵相互连通；黄磷输送管(4)，所述黄磷输送管(4)位于安装腔(12)内，所述黄磷输送管(4)上安装有送气环(5)；

所述送气环(5)位于所述黄磷输送管上出气口(42)外侧，所述黄磷输送管出气口(42)呈锥形，所述送气环(5)与所述黄磷输送管(4)之间相互连通且连通位处位于所述黄磷输送管出气口(42)上方；

所述空气输送管出气口(32)与所述送气环(5)之间相互连通；

所述空气输送管(3)位于安装腔(12)内的部分螺旋缠绕在所述黄磷输送管(4)上。

3.根据权利要求2所述的一种黄磷气化燃烧炉，其特征在于：所述空气输送管(3)是矩形管。

4.根据权利要求2所述的一种黄磷气化燃烧炉，其特征在于：所述燃烧腔(13)内空气输送管(3)位于所述燃烧头(2)上方；所述燃烧腔(13)内的所述空气输送管(3)呈螺旋形状。

5.根据权利要求2所述的一种黄磷气化燃烧炉，其特征在于：所述黄磷输送管出气口(42)处设置有金属网(43)。

6.根据权利要求6所述的一种黄磷气化燃烧炉，其特征在于：所述金属网(43)由导热性好的材料制成；

所述金属网(43)边缘延伸并紧贴所述黄磷输送管(4)的内壁；

所述金属网(43)延伸的边缘位于所述空气输送管(3)在所述黄磷输送管(4)上缠绕的区域内。

7.根据权利要求2所述的一种黄磷气化燃烧炉，其特征在于：所述燃烧头(2)包括燃烧网(22)和燃烧气体喷出管(21)，所述燃烧网(22)固定安装在所述燃烧气体喷出管(21)上，所述燃烧网(22)将所述燃烧气体喷出管(21)的出口处包裹，所述燃烧气体喷出管(21)与所述空气输送管(3)相互连通。

8.根据权利要求7所述的一种黄磷气化燃烧炉，其特征在于：所述燃烧网(22)的内壁与所述燃烧气体喷出管(21)的出口之间存在空隙。

9.根据权利要求1所述的一种黄磷气化燃烧炉，其特征在于：所述燃烧网(22)材质为金属纤维网或陶瓷纤维网中的任意一种。

10.根据权利要求2所述的一种黄磷气化燃烧炉，其特征在于：所述安装腔(12)内空气输送管(3)外侧安装有保温隔热材料。

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