CN209131470U - 恒温定流输出的储热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种恒温定流输出的储热系统，储热系统包括：三通阀，三通阀包括供热工质传输的第一入口、第二入口和出口，用于调控来自第一入口和第二入口的热工质，以从出口恒流输出恒温的热工质；与第二入口连接的第二导热管路，若干条储热管路，第二导热管路可以在与主管道、与三通阀的导通和不导通状态之间切换，储热管路可以在与主管道、与三通阀的导通和不导通状态之间切换，第二导热管路和储热管路在常态下，均与主管道、与三通阀不导通。解决了现有技术中为每个储热模块配套一组输出调节装置，成本高、充放热温度的局限性较大的问题。
Description
【技术领域】
本实用新型属于储热技术领域，具体涉及恒温定流输出的储热系统。
【背景技术】
目前国家电网的电价是分时段划分的，不同时段的电价不同，如果可以将低价位时间的电能在高价位的时间出售电厂效益就可以得到很大提高。储热技术可以起到这样的调峰作用，它可以将低电价时段发电所需的热能通过充热储存起来，在高电价时段通过放热将储存的热能释放出来用于发电，提高高电价时段的发电量，从而提高电厂的发电效益。
热能的存储可以通过储热模块来实现，但是充放热过程中储热装置的输出端热工质的温度和流量如果不加以控制变化的幅度会非常大，从而对后端发电装置产生不良的影响，如果储热装置的输出相对恒定，那么供给后端的热能会是一个稳定的量，发电装置就可以稳定运转而不会因为输入的不对变化持续波动。
储热装置输出端的控制目前大多应用的调节方式一般为每个储热模块配套一组输出调节装置以确保输出的恒定性；这样投资大，而且储热模块充放热温度的局限性较大。
【实用新型内容】
本实用新型的目的是提供一种恒温定流输出储热系统，以解决现有技术中为每个储热模块配套一组输出调节装置，成本高、充放热温度的局限性较大的问题。
本实用新型采用以下技术方案：恒温定流输出储热系统，储热系统包括：
三通阀，三通阀包括供热工质传输的第一入口、第二入口和出口，用于调控来自第一入口和第二入口的热工质，以从出口恒流输出恒温的热工质；
与第二入口连接的第二导热管路，第二导热管路为从主管道上分流出的支路管道，用于将主管道上的热工质直接导入三通阀；
N条储热管路，N＞3，储热管路为从主管道上分流出的、且连接有储热模块的支路管道，用于将热工质经储热模块的充热或放热处理后，再导入三通阀的第一入口或第二入口；
第二导热管路可以在与主管道、与三通阀的导通和不导通状态之间切换，储热管路可以在与主管道、与三通阀的导通和不导通状态之间切换，第二导热管路和储热管路在常态下，均与主管道、与三通阀不导通。
进一步的，主管道与第一入口之间设置有第一导热管路，第一导热管路为从主管道上分流出的支路管道，用于将主管道上的热工质直接导入三通阀。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：采用本实用新型的控制方式，不限制储热模块数量，而且数量多在输入源温度范围内，对热能的利用更加充分，并且只需一组调节系统就可实现多个模块顺序放热的流量温度恒定输出调节，节省了阀门、仪表数量，配套的控制系统也会减少与之对应的配置需求，配套电缆及施工的费用也会相应降低，以此节省成本投资。
【附图说明】
图1为本实用新型恒温定流输出储热系统的结构示意图；
图2为本实用新型恒温定流输出储热系统只包含一个储热模块时的结构示意图；
图3为本实用新型恒温定流输出储热系统只包含二个储热模块时的结构示意图；
图4为本实用新型恒温定流输出储热系统只包含三个储热模块时的结构示意图。
其中：1.主管道，2.储热管路，3.储热模块，41.第一导热管路，42.第二导热管路，5.三通阀，6.第一入口，7.第二入口，8.出口，21.第一储热管路，22.第二储热管路，23.第三储热管路，31.第一储热模块，32.第二储热模块，33.第三储热模块。
【具体实施方式】
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
本实用新型提供了一种恒温定流输出储热系统，如图1所示，包括：
三通阀5，三通阀5包括供热工质传输的第一入口6、第二入口7和出口8，用于调控来自第一入口6和第二入口7的热工质，以从出口8恒流输出恒温的热工质。若温度较高的热工质经第一入口6流入，温度较低的热工质经第二入口7 流入，可通过三通混流调节阀调节冷热油的通过比率使得输出温度相对恒定，然后通过调节阀的开度大小调节流量，使得输出流量相对恒定，从而实现输出恒温恒流量。其中，热工质可以是高温导热油。
还包括，与第一入口6连接的第一导热管路41，与第二入口7连接的第二导热管路42，第一导热管路41和第二导热管路42为从主管道1上分流出的支路管道，用于将主管道上的热工质直接导入三通阀5；
若干条储热管路2，储热管路为从主管道1上分流出的、且连接有储热模块 3的支路管道，用于将热工质经储热模块3的充热或放热处理后，再导入三通阀 5的第一入口6或第二入口7；
第一导热管路41可以在与主管道1、与三通阀5的导通和不导通状态之间切换，第二导热管路42可以在与主管道1、与三通阀5的导通和不导通状态之间切换，储热管路2可以在与主管道1、与三通阀5的导通和不导通状态之间切换，每条第一导热管路41、第二导热管路42和储热管路2在常态下，均与主管道1 不导通、与三通阀5不导通。
本实用新型还提供了上述这种恒温定流输出储热系统的控制方法，分为充热和放热两种。
一、储热模块3的充热方法：
设主管道1上的热工质温度为T始，设三通阀出口处的热工质温度为T目标，每个储热模块需充热达到的温度为T充，T充<T始，每条储热管路的输出温度为Tx出，每个储热模块的实时温度为tx，x代表储热模块的序号， x＝1、2、…、n、…；
当T始＞T目标时，启动未充热的第n个储热模块进行充热，并将其所在的第n 条储热管路连通至三通阀的一个入口，同时连通一条导热管路至三通阀的另一个入口，调节三通阀5以使得其出口8恒流输出热工质温度达到T目标；
其中，第n条储热管路的输出温度为Tn出，
当Tn出＜T目标时，保持第n个储热模块的充热状态；
当Tn出≥T目标时，则启动还未进行充热的第n+1个储热模块进行充热，并将其所在的第n+1条储热管路连通至三通阀，并断开导热管路与三通阀5的连通；其中，第n条储热管路和第n+1条储热管路分别连通三通阀5不同的入口；
当Tn+1出＜T目标时，保持第n+1个储热模块的充热状态；
当Tn+1出≥T目标时，则启动还未进行充热的第n+2个储热模块进行充热，并将其所在的第n+2条储热管路连通至三通阀；其中，第n+1条储热管路和第n+2 条储热管路分别连通三通阀5不同的入口；
依照上述逻辑，依次对每个储热模块进行充热；
在上述控制过程中，当某个储热模块的温度达到T充时，则停止对这个储热模块进行充热，并断开其所在储热管路与主管道1、以及与三通阀5的连通状态。
当最后一个位于三通阀5一侧的储热模块充热至出口温度≥T目标时，可继续充热，再将三通阀5另一侧的导热管路连通热能消耗后的管路连接至三通阀5的另一入口，用于调节输出热工质温度达到T目标。热能消耗后的管路可以是换热器。
1、如图2所示，当恒温定流输出的储热系统包括与第二入口7连接的第二导热管路42，以及与第一入口6连接且设置有第一储热模块的第一储热管路，第一储热模块的实时温度为t1；
则该恒温定流输出的储热系统的控制方法为：
当T始＞T目标时，将第二导热管路42与三通阀5的第二入口7连通，再启动第一储热模块31的充热模式，并将第一储热管路21连通至三通阀的第一入口6；
调节三通阀5来使得其恒流输出热工质的温度达到T目标。
2、如图3所示，当恒温定流输出的储热系统包括，与第一入口6连接的且设置有第一储热模块31的第一储热管路21，与第二入口7连接的且设置有第二储热模块32的第二储热管路22，还包括与第二入口7连接的第二导热管路42，令第一储热模块31的实时温度为t1，第二储热模块32的实时温度为t2；
则该恒温定流输出的储热系统的控制方法为：
当T始＞T目标时，将第二导热管路42与三通阀5的第二入口7连通，并断开第二导热管路42与三通阀5的连通，启动第一储热模块31的充热模式，再将第一储热管路21连通至三通阀5的第一入口6；
当T1出≥T目标时，则启动第二储热模块32的充热模式，将第二储热管路22 与三通阀5的第二入口7连通；
当t1＝T充时，则断开第一储热管路21与第一入口6的连通，并停止对第一储热模块31充热；
当t2＝T充时，则断开第二储热管路22与第二入口7的连通，并停止对第二储热模块32充热；
调节三通阀5来使得其出口8恒流输出热工质的温度达到T目标。
3.如图4所示，当恒温定流输出的储热系统包括，与第一入口6连接的且设置有第一储热模块31的第一储热管路21，与第二入口7连接的且设置有第二储热模块32的第二储热管路22，与第一入口6连接的且设置有第三储热模块33 的第三储热管路23，还包括与第二入口7连接的第二导热管路42，令第一储热模块的实时温度为t1，第二储热模块的实时温度为t2，第三储热模块的实时温度为t3；则该恒温定流输出的储热系统的控制方法为：
当T始＞T目标时，将第二导热管路42与第二入口7连通，启动第一储热模块 31的充热模式，再将第一储热管路21连通至第一入口6；
当T1出≥T目标时，则启动第二储热模块32的充热模式，将第二储热管路22 与第二入口7连通，并断开第二导热管路42与三通阀5的连通；
当T2出≥T目标时，则启动第三储热模块的充热模式，将第三储热管路23与第一入口6连通；
当t1＝T充时，则断开第一储热管路21与第一入口6的连通，并停止对第一储热模块31充热；
当t2＝T充时，则断开第二储热管路22与第二入口7的连通，并停止对第二储热模块32充热；
当t3＝T充时，则断开第三储热管路23与第一入口6的连通，并停止对第三储热模块33充热；
调节三通阀5来使得其出口8恒流输出热工质的温度达到T目标。
实施例
1、当恒温定流输出的储热系统包括与第一入口6连接的且设置有第一储热模块31的第一储热管路21，与第二入口7连接的且设置有第二储热模块32的第二储热管路22，第一入口6连接的第一导热管路41，还包括与第二入口7连接的第二导热管路42，令第一储热模块31的实时温度为t1，第二储热模块32的实时温度为t2；
当T2出＜T目标，且t1＝T充，t2<T充时，停止给第一储热模块31充热，保持第二储热模块32的充热状态，第一导热管路41与第一入口6的连通，通过控制三通阀5来调节其恒流输出热工质的温度达到T始。
2、当恒温定流输出的储热系统包括，与第一入口6连接的且设置有第一储热模块31的第一储热管路21，与第二入口7连接的且设置有第二储热模块32 的第二储热管路22，与第一入口6连接的且设置有第三储热模块33的第三储热管路23，还包括与第二入口7连接的第二导热管路42，令第一储热模块的实时温度为t1，第二储热模块的实时温度为t2，第三储热模块的实时温度为t3；
当T2出＝T目标，且t1<T充，t2<T充时，则保持第一储热模块31和第二储热模块 32的充热状态，同时启动第三储热模块33的充热模式，将第三储热管路23与第一入口6连通，通过控制三通阀5来调节其出口8恒流输出热工质的温度达到T 始。
3、当恒温定流输出的储热系统包括，与第一入口6连接的且设置有第一储热模块31的第一储热管路21，与第二入口7连接的且设置有第二储热模块32 的第二储热管路22，与第一入口6连接的且设置有第三储热模块33的第三储热管路23，还包括与第二入口7连接的第二导热管路42，令第一储热模块31的实时温度为t1，第二储热模块32的实时温度为t2，第三储热模块33的实时温度为 t3；
当T3出＜T目标，且t1＝T充，t2＝T充时，停止给第二储热模块32充热，同时将第二导热管路42连通至第二入口7；同时将经第三储热模块33吸热后的热工质持续输送至第一入口6；通过控制三通阀5来调节其出口8输出热工质的温度达到T目标。
二、储热模块3的放热方法：
设主管道1上的热工质温度为T始，设三通阀出口8的热工质温度为T目标，每个储热模块需放热达到的温度为T放，T放<T目标，每条储热管路的输出温度为 Tx出，每个储热模块的实时温度为tx，x代表储热模块的序号， x＝1、2、…、n、…；
首先启动未放热的第n个储热模块进行放热，并将其所在的第n条储热管路连通至三通阀的一个入口，另一端导热管路至三通阀的另一个入口，调节三通阀 5以使得其出口8恒流输出热工质温度达到T目标；
其中，第n条储热管路的输出温度为Tn出，
当Tn出＞T目标时，保持第n个储热模块的放热状态；
当Tn出≤T目标时，则启动还未进行放热的第n+1个储热模块进行放热，并将其所在的第n+1条储热管路连通至第二入口7，并断开导热管路与三通阀5的连通；其中，第n条储热管路和第n+1条储热管路分别连通三通阀5不同的入口；
当Tn+1出＞T目标时，保持第n+1个储热模块的放热状态；
当Tn+1出≤T目标时，则启动还未进行放热的第n+2个储热模块进行充热，并将其所在的第n+2条储热管路连通至三通阀；其中，第n+1条储热管路和第n+2 条储热管路分别连通三通阀5不同的入口；
依照上述逻辑，依次对每个储热模块进行放热；
在上述控制过程中，当某个储热模块的温度达到T放时，则停止对这个储热模块进行放热，并断开其所在储热管路与主管道1、以及与三通阀的连通状态。
本实用新型的放热方法中，需要交替引入与两个不同入口连接的储热管路，以交替的对位于三通阀两侧的储热模块进行放热，这样的好处是：放热时储热模块出口温度≤T目标可以继续放热，可将储热模块温度放热至放热开始温度以下任意温度点。
1、如图2所示，当恒温定流输出的储热系统包括与第二入口7连接的第二导热管路42，与第一入口6连接的且设置有第一储热模块31的第一储热管路21，令第一储热模块31的实时温度为t1；则该恒温定流输出的储热系统的控制方法为：
当T始＜T目标时，将第二导热管路42与第二入口7连通，启动第一储热模块 31的放热模式，再将第一储热管路21连通至第一入口6；
调节三通阀5来使得其出口8恒流输出热工质的温度达到T目标。
2、如图3所示，当恒温定流输出的储热系统包括与第一入口6连接的且设置有第一储热模块31的第一储热管路21，与第二入口7连接的且设置有第二储热模块32的第二储热管路22，还包括与第二入口7连接的第二导热管路42，令第一储热模块31的实时温度为t1，第二储热模块32的实时温度为t2；则该恒温定流输出的储热系统的控制方法为：
当T始＜T目标时，将第二导热管路42与第二入口7连通，启动第一储热模块 31的放热模式，再将第一储热管路21连通至第一入口6；
当T1出≤T目标时，则启动第二储热模块32的放热模式，将第二储热管路22 与第二入口7连通；
当t1＝T放时，则断开第一储热管路21与第一入口6的连通，并停止对第一储热模块31放热；
当t2＝T放时，则断开第二储热管路22与第二入口7的连通，并停止对第二储热模块32放热；
调节三通阀5来使得其出口8恒流输出热工质的温度达到T目标。
3、如图4所示，当恒温定流输出的储热系统包括与第一入口6连接的且设置有第一储热模块31的第一储热管路21，与第二入口7连接的且设置有第二储热模块32的第二储热管路22，与第一入口6连接的且设置有第三储热模块33 的第三储热管路23，还包括与第二入口7连接的第二导热管路42，令第一储热模块的实时温度为t1，第二储热模块的实时温度为t2，第三储热模块的实时温度为t3；则该恒温定流输出的储热系统的控制方法为：
当T始＜T目标时，将第二导热管路42与第二入口7连通，启动第一储热模块 31的放热模式，再将第一储热管路21连通至第一入口6；
当T1出≤T目标时，则启动第二储热模块32的放热模式，将第二储热管路22 与第二入口7连通；
当T2出≤T目标时，则启动第三储热模块33的放热模式，将第三储热管路23 与第一入口6连通；
当t1＝T放时，则断开第一储热管路21与第一入口6的连通，并停止对第一储热模块31放热；
当t2＝T放时，则断开第二储热管路22与第二入口7的连通，并停止对第二储热模块32放热；
当t3＝T放时，则断开第三储热管路23与第一入口6的连通，并停止对第三储热模块33放热；
调节三通阀5来使得其出口8恒流输出热工质的温度达到T目标。
实施例
1、当恒温定流输出的储热系统包括与第一入口6连接的且设置有第一储热模块31的第一储热管路21，与第二入口7连接的且设置有第二储热模块32的第二储热管路22，还包括与第二入口7连接的第二导热管路42，令第一储热模块 31的实时温度为t1，第二储热模块32的实时温度为t2；
若T2出达到T目标时，t1>T放，继续给第一、二储热模块放热，同时给第三储热模块33放热，同时将经第三储热模块33加热后的热工质持续输送至三通阀5 第一入口6；
将经第二储热模块32加热后的热工质持续输送至第二入口7；
通过控制三通阀5来调节其输出热工质的温度达到T目标。
2、当恒温定流输出的储热系统包括，与第一入口6连接的且设置有第一储热模块31的第一储热管路21，与第二入口7连接的且设置有第二储热模块32 的第二储热管路22，与第一入口6连接的且设置有第三储热模块33的第三储热管路23，第一入口6连接的第一导热管路41，还包括与第二入口7连接的第二导热管路42，令第一储热模块的实时温度为t1，第二储热模块的实时温度为t2，第三储热模块的实时温度为t3；
若t1＝T放时，T2出仍未达到T目标时，停止给第一储热模块31放热，同时将第一导热管路41连通至第一入口6，同时将经第二储热模块32加热后的热工质持续输送至第二入口7；通过控制三通阀来调节其输出热工质的温度达到T始。
3、当恒温定流输出的储热系统包括，与第一入口6连接的且设置有第一储热模块31的第一储热管路21，与第二入口7连接的且设置有第二储热模块32 的第二储热管路22，与第一入口6连接的且设置有第三储热模块33的第三储热管路23，还包括与第二入口7连接的第二导热管路42，令第一储热模块的实时温度为t1，第二储热模块的实时温度为t2，第三储热模块的实时温度为t3；
当T2出达到T目标时，开始给第三储热模块33放热，同时将经第三储热模块 33吸热后的热工质持续输送至第一入口6；
将经第二储热模块32加热后的热工质持续输送至第二入口7；
通过控制三通阀5来调节其输出热工质的温度达到T目标。
4、当恒温定流输出的储热系统包括，与第一入口6连接的且设置有第一储热模块31的第一储热管路21，与第二入口7连接的且设置有第二储热模块32 的第二储热管路22，与第一入口6连接的且设置有第三储热模块33的第三储热管路23，还包括与第二入口7连接的第二导热管路42，令第一储热模块的实时温度为t1，第二储热模块的实时温度为t2，第三储热模块的实时温度为t3；
若T3出达到T目标时，t2＞T放，继续给第二、三储热模块放热，同时给第四储热模块放热，同时将经第三储热模块33加热后的热工质持续输送至第一入口6；
将经第四储热模块加热后的热工质持续输送至第二入口7；
通过控制三通阀5来调节其输出热工质的温度达到T目标。
5、当恒温定流输出的储热系统包括，与第一入口6连接的且设置有第一储热模块31的第一储热管路21，与第二入口7连接的且设置有第二储热模块32 的第二储热管路22，与第一入口6连接的且设置有第三储热模块33的第三储热管路23，还包括与第二入口7连接的第二导热管路42，令第一储热模块的实时温度为t1，第二储热模块的实时温度为t2，第三储热模块的实时温度为t3；
若t2＝T放时，T3出出仍未达到T目标时，停止给第二储热模块32放热，同时将第二导热管路42连通至第二入口7；
同时将经第三储热模块33加热后的热工质持续输送至第一入口6；
通过控制三通阀5来调节其输出热工质的温度达到T目标。
6、当恒温定流输出的储热系统包括，与第一入口6连接的且设置有第一储热模块31的第一储热管路21，与第二入口7连接的且设置有第二储热模块32 的第二储热管路22，与第一入口6连接的且设置有第三储热模块33的第三储热管路23，与第二入口7连接的且设置有第四储热模块的第四储热管路，还包括与第二入口7连接的第二导热管路42，令第一储热模块的实时温度为t1，第二储热模块的实时温度为t2，第三储热模块的实时温度为t3，第四储热模块的实时温度为t4；
当T3出达到T目标时，开始给第四储热模块放热，同时将经第三储热模块33 加热后的热工质持续输送至第一入口6；
将经第四储热模块加热后的热工质持续输送至第二入口7；
通过控制三通阀5来调节其输出热工质的温度达到T目标。
本实用新型的控制方法中，需要交替引入与两个不同入口连接的储热管路，以交替的对位于三通阀两侧的储热模块进行充热，这样的好处是：充热时储热模块出口温度≥T目标可以继续充热，可将储热模块温度充热至接近T始；放热时储热模块出口温度≤T目标可以继续放热，可将储热模块温度放热至放热开始温度以下任意温度点。
当有第二个储热模块被启动进行充热或放热时，则与其同侧的导热管路断开与三通阀5的连通，从而通过调控两路储热管路的流量来实现恒温定流输出。
设置两条导热管路的作用是，用于在充放热开始时或者充热即将结束时，与三通阀5连通，用于调节输出热工质温度达到T目标。
本实用新型采用的这种控制方式，充热时，可以使单组储热模块在充热出口介质温度达到或超过目标温度时，仍可继续充热，使总管路上热源侧输入的高温热工质所携带的热量充分存储到储热模块，从而理论上使储热模块在充热时，最大可能的接近于热源温度，提高充热效率，增加储热装置能量整体利用率。
放热时，每一组储热模块都得到充分放热，单模块组即便放热达到出口目标温度时仍然可以继续放热，模块温度程阶梯下降，参与调节的模块组数越多，前面放热的模块放热量越多，理论上可以放热到接近冷端输入的热工质温度。
综上，本实用新型采用的这种控制方式与传统的输出调节方式不同，传统调节方式一般为每个储热模块配套一组输出调节装置以确保输出的恒定性；这种控制方式，不限制储热模块数量，而且数量多在输入源温度范围内，充放热所能达到的更高(低)。对热能的利用更加充分，并且只需一组调节系统就可实现多个模块顺序放热的流量温度恒定输出调节，节省了阀门、仪表数量，配套的控制系统也会减少与之对应的配置需求，配套电缆及施工的费用也会相应降低，以此节省成本投资。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
Claims (2)
1.恒温定流输出的储热系统，其特征在于，所述储热系统包括：
三通阀(5)，所述三通阀(5)包括供热工质传输的第一入口(6)、第二入口(7)和出口(8)，用于调控来自第一入口(6)和第二入口(7)的热工质，以从出口(8)恒流输出恒温的热工质；
与第二入口(7)连接的第二导热管路(42)，所述第二导热管路(42)为从主管道(1)上分流出的支路管道，用于将主管道上的热工质直接导入三通阀(5)；
N条储热管路(2)，N＞3，所述储热管路为从主管道(1)上分流出的、且连接有储热模块(3)的支路管道，用于将热工质经储热模块(3)的充热或放热处理后，再导入三通阀(5)的第一入口(6)或第二入口(7)；
所述第二导热管路(42)可在与主管道(1)、与三通阀(5)的导通和不导通状态之间切换，所述储热管路(2)可以在与主管道(1)、与三通阀(5)的导通和不导通状态之间切换，所述第二导热管路(42)和所述储热管路(2)在常态下，均与主管道(1)、与三通阀(5)不导通。
2.如权利要求1所述的一种恒温定流输出的储热系统，其特征在于，所述主管道(1)与第一入口(6)之间设置有第一导热管路(41)，所述第一导热管路(41)为从主管道(1)上分流出的支路管道，用于将主管道(1)上的热工质直接导入三通阀(5)。
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2018
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| CN109253644B (zh) * | 2018-11-09 | 2023-11-21 | 思安新能源股份有限公司 | 恒温定流输出的储热系统及其充热、放热控制方法 |
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