CN211551764U - 石墨烯电热膜节能供暖系列设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种石墨烯电热膜节能供暖系列设备，属供热技术领域。方案包括供热管、上下连通管，气体对流通道，其特征是：在单体石墨烯电锅炉内胆中安装石墨烯电热膜A，散热柱管外部两侧安装石墨烯电热膜C1，下连通管内安装石墨烯电热膜C2，气水双热暖气内胆中安装石墨烯电热膜E，对流热气出口内安装石墨烯电热膜D1，对流冷气进口内安装石墨烯电热膜D2，大锅炉真空管下半部安装石墨烯电热膜F2，大锅炉下连通管内安装石墨烯电热膜F1，构成石墨烯电热膜节能供暖系列设备。有益效果是，节约能源，解决北方寒冷地区煤改电供暖，在城乡市场前景广阔。

Description

石墨烯电热膜节能供暖系列设备

技术领域

一种石墨烯电热膜节能供暖系列设备，属采暖供热技术领域。

背景技术

目前，市场上清洁供暖形式主要有：电供暖、燃油供暖、燃气供暖等。电供暖加热方式有：电热丝加热体、陶瓷加热体、卤素管加热体、PTC加热体、厚膜加热体等。加热介质有：水、导热油、防冻液、超导液等。常见水暖分为地暖和暖气片。地暖是地面整体发热，发热均匀，舒适性好；暖气片终端散热，带动室温，室内温度不均匀，舒适性要较差一些。真空超导暖气和免真空超导暖气，利用真空技术和遇热气化材料相结合，热源使超导介质受热蒸发后通过暖气片散热，有一定的节能效果。石墨烯出现后，新增加了石墨烯电热膜式产品，如石墨烯电热膜画、石墨烯电热膜地暖、石墨烯电热膜墙暖等。以上供暖技术，在室内保温效果好的情况下，基本都是1KW的耗电对应10平米左右的取暖面积，室内保温效果差一些，1KW的耗电对应基本在8平米左右的取暖面积。在中国北方的冬季，使每个15m²大小面积的三个普通房间，达到18℃的起码要求，功率要在5000w左右。动辄几千瓦的耗电量，使电力紧张的我国供电系统不堪重负。匮乏的电力资源，让我国南方冬季供暖受到限制，北方煤改电受到阻碍。使大规模、大范围煤改电计划很难实现。改变这种状况，必须在电热材料上有所突破，在电热材料应用上有新的发展，才能在节能的前提下实现我国煤改电计划。

石墨烯的出现，使大幅节约电力的设想成为可能。石墨烯是目前发现的世界上导电率、导热率最高最好的材料。超强导热性的石墨烯发热源，发热快，效率高，制热均匀。电热转化率99％以上，几乎没有机械能、光能及化学能等形式的能量损失，比传统电热材料电能转化提高45％以上。只所以石墨烯的卓越功能并没有在电加热供暖方面发挥出来，主要原因是电热膜产品在应用上的缺陷，只注重平面使用，忽视了立体功能，只注重单独使用，忽视了结合功能。利用石墨烯电热膜设计适合多领域供暖设备，把石墨烯电热膜与水暖和超导暖结合起来，利用石墨烯低耗电供暖技术，生产新的石墨烯电热产品，耗电比现有的电热产品低，热量比现有的电热产品高，在室内、野外、洗浴、生产领域可应用，在汽车、火车、轮船、军舰、飞机、航天飞船也能应用，实现多领域低耗电供暖，这是本发明的目的。

发明内容

本实用新型提供了一种石墨烯电热膜节能供暖系列设备，将石墨烯电热膜的用法加以创新，把水暖气和超导暖气与石墨烯电热膜相结合，把单片石墨烯电热膜和多层石墨烯电热膜组相结合，充分发挥石墨烯电热膜导电导热性能强又节能优势，组成多种石墨烯供暖设备，包括石墨烯电热水暖气、石墨烯电热地暖气、石墨烯电热超导暖气、石墨烯电热气水双热暖气、石墨烯电热集中供暖电锅炉等，既可利用新的高效散热设施，也能利用原水暖设施，如原有暖气片，原有地热管等设施加以改造利用，可单户供暖，也可集中供暖。石墨烯电热膜节能供暖系列设备体积可大可小，能够在多种领域发挥作用。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种石墨烯电热膜节能供暖系列设备，包括螺栓、回水管、进水管、供热管、循环泵，上连通管、散热柱管、下连通管，气体对流通道，石墨烯电热大锅炉外壳、大锅炉冷水管，正极片、负极片，其特征在于：在单体石墨烯电锅炉外壳中安装单体石墨烯电锅炉内胆，在单体石墨烯电锅炉内胆内安装石墨烯电热膜A，供热管上装有多项阀门，供热管连接石墨烯散热片，组成单体式石墨烯电热水暖气，供热管连接石墨烯地暖管，组成单体式石墨烯电热地暖气，石墨烯地暖管连接石墨烯电热膜B1和石墨烯电热膜B2，组成连续加热式石墨烯地暖气，在散热柱管内放置超导液，在散热柱管外部的两侧安装石墨烯电热膜C1，在下连通管内安装石墨烯电热膜C2，石墨烯电热膜C1和石墨烯电热膜C2共同发热，激发超导液，构成石墨烯电热真空超导式暖气，气水双热暖气内胆安装在气水双热暖气外壳中，气水双热暖气内胆内安装石墨烯电热膜E用来水加热，在对流热气出口内安装石墨烯电热膜D1，在对流冷气进口内安装石墨烯电热膜D2用来气加热，构成石墨烯电热气水双热暖气，石墨烯电热大锅炉外壳内安装大锅炉上连通管，安装大锅炉下连通管，在大锅炉上连通管和大锅炉下连通管之间安装大锅炉真空管，在大锅炉真空管下半部安装石墨烯电热膜F2，大锅炉下连通管内安装石墨烯电热膜F1，构成石墨烯集中供热电锅炉。石墨烯电热膜设有正极片，设有负极片，石墨烯电热膜由铝箔覆盖包层封闭处理，石墨烯电热膜组件由多层石墨烯电热膜构成。石墨烯电热膜A、石墨烯电热膜B1、石墨烯电热膜B2、石墨烯电热膜C1、石墨烯电热膜C2、石墨烯电热膜D1、石墨烯电热膜D2、石墨烯电热膜E、石墨烯电热膜F1、石墨烯电热膜F2，为石墨烯电热膜组件或曲别针形石墨烯电热膜组件。

所述在单体石墨烯电锅炉外壳中安装单体石墨烯电锅炉内胆，在单体石墨烯电锅炉内胆内安装石墨烯电热膜A，供热管上装有多项阀门，供热管连接石墨烯散热片，组成单体式石墨烯电热水暖气。石墨烯电热膜A为石墨烯电热膜组件，石墨烯电热膜A用螺栓固定在单体石墨烯电锅炉内胆中，介质在石墨烯电热膜A的间隙内，石墨烯电热膜A发热，传导介质发热，发热介质通过供热管进入石墨烯散热片。所述石墨烯散热片是在传统的暖气片表面喷涂石墨烯散热涂料，以提高散热功能。石墨烯散热材料，是一种全新的导热散热材料，具有独特的晶粒取向，沿两个方向均匀导热，平面内具有150-1500W/m-K范围内的超高导热性能。利用石墨烯研制生产的柔性石墨烯散热薄膜已利用在笔记本电脑、智能手机、LED显示屏等，大大提升了散热性能。把石墨烯高效的传热能力利用在暖气片上，导热系数比铜、铝、铁等金属都要高，会加快暖气片散热速度，取到事半功倍的效果。

所述供热管连接石墨烯地暖管，组成单体式石墨烯电热地暖气。地暖气散热面积大，不占用室内空间，在北方取暖设施中占有很大比例。目前地热供暖主要是集中供暖，热量损耗大。连接石墨烯地暖管的供热管热源同样是石墨烯电热膜A，用螺栓把石墨烯电热膜A安装固定在单体石墨烯电锅炉内胆内，石墨烯电热膜A发热传导介质发热，带动单体式石墨烯电热地暖气供暖。所述石墨烯电热地暖气，是把石墨烯散热涂料喷涂在地暖管外侧，涂料结构可很好地适应任何表面，与各种不规则形状相结合，改进和提高地暖管的散热性能。石墨烯具有良好的导热性能，仅次于热管，但石墨烯没有像热管那样的工质、吸液芯等，不但加快散热速度，又对地暖管起到保护作用。

所述石墨烯地暖管连接石墨烯电热膜B1和石墨烯电热膜B2，组成连续加热式石墨烯地暖气，这是石墨烯地暖气的另一种形式。由于地暖管铺设面积较大，需要连续加热才能保证供暖效果，设计石墨烯电热膜B1和石墨烯电热膜B2两组电热膜连续加热，如果供暖需要还可以增加更多组石墨烯电热膜，进行连续加热。通过石墨烯电热膜B1和石墨烯电热膜B2或者更多的石墨烯电热膜连续加热，就能保证较大面积的房间供暖效果。由多层石墨烯电热膜组成石墨烯电热膜组件，加上石墨烯散热片、石墨烯地暖管的有效组合，可利用原暖气片、地暖管进行改造，在节能的前提下，来解决中国北方寒冷气温环境中煤改电冬季取暖问题，包括煤改电老大难的我国东北地区、内蒙古地区等最寒冷区域。

所述在散热柱管内放置超导液，在散热柱管外部的两侧安装石墨烯电热膜C1，在下连通管内安装石墨烯电热膜C2，石墨烯电热膜C1和石墨烯电热膜C2共同发热，激发超导液，构成石墨烯电热真空超导式暖气。真空超导暖气已有近20年的历史，是世界公认的高效导热换热技术。超导暖气片不同传统意义上的暖气片，片内不用水，而是注入超导材料，片内处于真空状态下，具有启动温度低、传导快，温度高，由于超导散热器内没有水，超导液在零下30℃不会冻结，温度40℃时就能汽化，节能效果显著。把石墨烯电热膜与超导技术结合，利用石墨烯的优势和超导技术的优势，打造石墨烯真空超导暖气。在散热柱管外部的两侧安装石墨烯电热膜C1，将石墨烯电热膜C1用螺栓加以固定；在下连通管内安装石墨烯电热膜C2，将石墨烯电热膜C2用螺栓加以固定。散热柱管中的超导液接受底部石墨烯电热膜C2热量和外部两侧石墨烯电热膜C1热量而被激活，激活的超导液蒸发高温气体通过散热柱管表面向外辐射散热。散热后气体冷凝而流回到散热柱管底部再次被激活蒸发。如此反复工作达到供热取暖的目的。石墨烯电热膜发热温度能达到150℃以上，超导液受热汽化温度高，供热快。石墨烯电热真空超导式暖气用途不仅仅局限于住宅取暖，可以进入更广阔的领域，例如能够做成12V、24V电压的石墨烯电热膜超导暖气，体积小，热量大，可以在野外供暖，可以给移动设施供暖。比如电动汽车供暖耗电力过大，影响运行距离。用石墨烯电热膜超导暖气，用原电量三分之一的电力，就可解决这一难题。

所述气水双热暖气内胆安装在气水双热暖气外壳中，气水双热暖气内胆内安装石墨烯电热膜E用来水加热，在对流热气出口内安装石墨烯电热膜D1，在对流冷气进口内安装石墨烯电热膜D2用来气加热，构成石墨烯电热气水双热暖气。在气水双热暖气内胆和气水双热暖气外壳之间设有气体对流通道，气体对流通道下端设有对流冷气进口，上端设有对流热气出口。石墨烯电热膜D2安装在对流冷气进口内，用螺栓固定，对气体加热；石墨烯电热膜D1安装在对流热气出口内，用螺栓固定，对气体加热；石墨烯电热膜E安装在气水双热暖气内胆，用螺栓固定，用来进行水加热。石墨烯电热膜D1、石墨烯电热膜D2、石墨烯电热膜E产生的热量，经过气体对流通道由对流热气出口散发。石墨烯电热膜D1、石墨烯电热膜D2对气体加热，补充了石墨烯电热膜E进行水加热缓慢的不足，能快速产生热量。

所述石墨烯电热大锅炉外壳内安装大锅炉上连通管，安装大锅炉下连通管，在大锅炉上连通管和大锅炉下连通管之间安装大锅炉真空管，在大锅炉真空管下半部安装石墨烯电热膜F2，大锅炉下连通管内安装石墨烯电热膜F1，构成石墨烯集中供热电锅炉。在石墨烯电热大锅炉外壳中安装大锅炉真空管，大锅炉真空管中注入大锅炉超导液，大锅炉真空管由大锅炉上连通管、大锅炉下连通管联成一体，在大锅炉下连通管内安装石墨烯电热膜F1，用螺栓固定；在大锅炉真空管下半部安装石墨烯电热膜F2，用螺栓固定。在石墨烯电热大锅炉外壳内注水。石墨烯电热膜F1、石墨烯电热膜F2共同加热大锅炉超导液，大锅炉超导液热量传导到水中供暖。电供暖系统，上个世纪三十年代起源于北欧芬兰，现在世界60多个国家得到应用。我国电供暖系统起步较晚，至今没有形成规模。主要原因一是电力供应不足，二是电采暖运行费用高。石墨烯电热锅炉集中供暖，可解决节约电力资源，降低运行费用两个问题，完全替代传统集中供暖方案。省略传统集中供暖二次管网，换热站，高层二次加压程序，可对应一个小区、一所学校、一幢楼盘等集中供暖，设备间很小，不占用土地，既适合北方集中供暖，也适合南方集中供暖。

所述石墨烯电热膜设有正极片，设有负极片，石墨烯电热膜由铝箔覆盖包层封闭处理，石墨烯电热膜组件由多层石墨烯电热膜构成。石墨烯电热膜组件是将石墨烯电热膜由铝箔覆盖包层封闭处理后，再把石墨烯电热膜按一定的间隔进行叠加、旋卷，或用其它形式使石墨烯电热膜形成夹层，采取并联或串联方式，使多层石墨烯电热膜组成石墨烯电热膜组件，形成高热量的高效电暖气发热体。石墨烯电热膜之间的间隙越小，热量越高；石墨烯电热膜层数越多，发热量越大。同等的功率，双层石墨烯电热膜之间的温度远远高于单层石墨烯电热膜的表面温度，最高可达一倍以上。使两层以上石墨烯电热膜形成夹层，既节能又可大幅提高石墨烯电热膜的发热量，利用这种多层石墨烯电热膜组成的石墨烯电热膜组件可形成多种家用电器设备，不仅仅限于电暖气。

所述石墨烯电热膜A、石墨烯电热膜B1、石墨烯电热膜B2、石墨烯电热膜C1、石墨烯电热膜C2、石墨烯电热膜D1、石墨烯电热膜D2、石墨烯电热膜E、石墨烯电热膜F1、石墨烯电热膜F2，为石墨烯电热膜组件或曲别针形石墨烯电热膜组件。石墨烯电热膜组件根据需要，可以做成方形、圆柱形、曲别针形、螺旋形和其它形状，多层石墨烯电热膜根据需要可以做成2层至多层。

本实用新型的有益效果是：

1、节约能源；

2、有助于煤改电计划的实现；

3、用途广泛，在室内、野外、汽车、火车、轮船多个领域实现低耗电供暖；

4、北方、南方冬季供暖都适用。

附图说明

图1为本实用新型单体式石墨烯电热水暖气整体结构示意图；

图2为单体式石墨烯电热地暖气结构示意图；

图3为连续加热式石墨烯电热地暖气结构示意图；

图4为石墨烯电热真空超导式暖气示意图；

图5为石墨烯电热气水双热式暖气示意图；

图6为图5的俯视图；

图7为石墨烯电热集中供暖大锅炉示意图；

图8为图7的俯视图；

图9为石墨烯电热膜铝箔覆盖包层示意图；

图10为平板形石墨烯电热膜组件示意图；

图11为曲别针形石墨烯电热膜组件。

对各幅附图中的标示说明如下：(1)单体石墨烯电热锅炉外壳；(2)单体石墨烯电热锅炉内胆；(3)介质；(4)石墨烯电热膜A；(5)螺栓；(6)回水管；(7)进水管；(8)进水管阀门；(9)供热管；(10)多项阀门；(11)循环泵；(12)石墨烯散热片；(13)控制面板；(14)石墨烯地暖管；(15)石墨烯电热膜B1；(16)石墨烯电热膜B2；(17)上连通管；(18)散热柱管；(19)下连通管；(20)超导液；(21)石墨烯电热膜C1；(22)石墨烯电热膜C2；(23)对流热气出口(24)石墨烯电热膜D1；(25)对流冷气进口；(26)石墨烯电热膜D2；(27)移动轮；(28)气水双热暖气片外壳；(29)气水双热暖气片内胆；(30)气体对流通道；(31)水；(32)石墨烯电热膜E；(33)大锅炉供热口；(34)石墨烯电热大锅炉外壳；(35)大锅炉加热水；(36)大锅炉真空管；(37)大锅炉上连通管；(38)大锅炉冷水管；(39)大锅炉超导液；(40)大锅炉下连通管；(41)石墨烯电热膜F1；(42)石墨烯电热膜F2；(43)铝箔覆盖包层；(44)正极片；(45)负极片；(46)石墨烯电热膜；(47)石墨烯电热膜组件；(48)多层石墨烯电热膜；(49)曲别针形石墨烯电热膜组件；(50)单体石墨烯电热水暖气；(51)单体石墨烯电热地暖气；(52)连续加热式石墨烯地暖气；(53)石墨烯电热真空超导式暖气；(54)石墨烯电热气水双热暖气；(55)石墨烯集中供热电锅炉。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1、图9、图10所示，石墨烯电热膜46设有正极片44，设有负极片45，石墨烯电热膜46由铝箔覆盖包层43封闭处理，石墨烯电热膜组件48由多层石墨烯电热膜49构成。在单体石墨烯电锅炉外壳1上设有进水管7，进水管7设有进水管阀门8，在单体石墨烯电锅炉外壳1中安装单体石墨烯电锅炉内胆2，进水管7连接单体石墨烯电锅炉内胆2，向石墨烯电锅炉内胆2中注入介质3，在单体石墨烯电锅炉内胆2内安装石墨烯电热膜A4，用螺栓5固定，供热管9上安装多项阀门10，安装循环泵11，供热管9连接石墨烯散热片12，石墨烯散热片12设有回水管6，组成单体式石墨烯电热水暖气50，单体式石墨烯电热水暖气50设有控制面板13。

实施例二

在实施例一的基础上，如图4、图9、图10所示，石墨烯电热膜46设有正极片44，设有负极片45，石墨烯电热膜46由铝箔覆盖包层43封闭处理，石墨烯电热膜组件48由多层石墨烯电热膜49构成。石墨烯电热真空超导式暖气53的散热柱管18安装在上连通管17和下连通管19之间，在散热柱管18内注入超导液20，石墨烯电热膜C1 21安装在散热柱管18下部两侧，用螺栓5固定，石墨烯电热膜C2 22安装在下连通管19内，用螺栓5固定。

实施例三

在实施例一的基础上，如图5、图6、图9、图10、图11所示，石墨烯电热膜46设有正极片44，设有负极片45，石墨烯电热膜46由铝箔覆盖包层43封闭处理，石墨烯电热膜组件48由多层石墨烯电热膜49构成，石墨烯电热膜46设有正极片44，设有负极片45，石墨烯电热膜46由铝箔覆盖包层43封闭处理后，加工成曲别针形石墨烯电热膜组件49。气水双热暖气内胆29安装在气水双热暖气外壳28中，气水双热暖气内胆29与气水双热暖气外壳28之间形成气体对流通道30，气体对流通道30的上端设有对流热气出口23，下端设有对流冷气进口25，气水双热暖气内胆29内用螺栓5安装固定石墨烯电热膜E32加热水31，在对流热气出口23内用螺栓5安装固定石墨烯电热膜D1 24，在对流冷气进口25内用螺栓5安装固定石墨烯电热膜D2 26用来气加热，构成石墨烯电热气水双热暖气54。

实施例四

在实施例一的基础上，如图7、图8、图9、图10所示，石墨烯电热膜46设有正极片44，设有负极片45，石墨烯电热膜46由铝箔覆盖包层43封闭处理，石墨烯电热膜组件48由多层石墨烯电热膜49构成。石墨烯电热大锅炉外壳34设有大锅炉冷水管38，设有大锅炉供热口33，石墨烯电热大锅炉外壳34内安装大锅炉上连通管37，安装大锅炉下连通管40，在大锅炉上连通管37和大锅炉下连通管40之间安装大锅炉真空管36，大锅炉真空管36内注入大锅炉超导液39，在大锅炉真空管36下半部安装石墨烯电热膜F2 42，用螺栓5固定，大锅炉下连通管40内安装石墨烯电热膜F1 41，用螺栓5固定，石墨烯电热大锅炉外壳34内注入大锅炉加热水35，构成石墨烯集中供热电锅炉55。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种石墨烯电热膜节能供暖系列设备，包括螺栓(5)、回水管(6)、进水管(7)、供热管(9)、循环泵(11)，上连通管(17)、散热柱管(18)、下连通管(19)，气体对流通道(30)，石墨烯电热大锅炉外壳(34)、大锅炉冷水管(38)，正极片(44)、负极片(45)，其特征在于：在单体石墨烯电锅炉外壳(1)中安装单体石墨烯电锅炉内胆(2)，在单体石墨烯电锅炉内胆(2)内安装石墨烯电热膜A(4)，供热管(9)上装有多项阀门(10)，供热管(9)连接石墨烯散热片(12)，组成单体式石墨烯电热水暖气(50)，供热管(9)连接石墨烯地暖管(14)，组成单体式石墨烯电热地暖气(51)，石墨烯地暖管(14)连接石墨烯电热膜B1(15)和石墨烯电热膜B2(16)，组成连续加热式石墨烯地暖气(52)，在散热柱管(18)内放置超导液(20)，在散热柱管(18)外部的两侧安装石墨烯电热膜C1(21)，在下连通管(19)内安装石墨烯电热膜C2(22)，石墨烯电热膜C1(21)和石墨烯电热膜C2(22)共同发热，激发超导液(20)，构成石墨烯电热真空超导式暖气(53)，气水双热暖气内胆(29)安装在气水双热暖气外壳(28)中，气水双热暖气内胆(29)内安装石墨烯电热膜E(32)用来水加热，在对流热气出口(23)内安装石墨烯电热膜D1(24)，在对流冷气进口(25)内安装石墨烯电热膜D2(26)用来气加热，构成石墨烯电热气水双热暖气(54)，石墨烯电热大锅炉外壳(34)内安装大锅炉上连通管(37)，安装大锅炉下连通管(40)，在大锅炉上连通管(37)和大锅炉下连通管(40) 之间安装大锅炉真空管(36)，在大锅炉真空管(36)下半部安装石墨烯电热膜F2(42)，大锅炉下连通管(40)内安装石墨烯电热膜F1(41)，构成石墨烯集中供热电锅炉(55)。

2.根据权利要求1所述的石墨烯电热膜节能供暖系列设备，其特征是，石墨烯电热膜(46)设有正极片(44)，设有负极片(45)，石墨烯电热膜(46)由铝箔覆盖包层(43)封闭处理，石墨烯电热膜组件(47)由多层石墨烯电热膜(48)构成。

3.根据权利要求1所述的石墨烯电热膜节能供暖系列设备，其特征是，石墨烯电热膜A(4)、石墨烯电热膜B1(15)、石墨烯电热膜B2(16)、石墨烯电热膜C1(21)、石墨烯电热膜C2(22)、石墨烯电热膜D1(24)、石墨烯电热膜D2(26)、石墨烯电热膜E(32)、石墨烯电热膜F1(41)、石墨烯电热膜F2(42)，为石墨烯电热膜组件(47)或曲别针形石墨烯电热膜组件(49)。

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