DE102006026234A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Kühlen von Schüttgut - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Kühlen von Schüttgut, insbesondere Zementklinker, welches auf einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden aufgegeben, transportiert und dabei gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium ein nicht oxidierendes Kühlmedium, insbesondere Wasser in seinen unterschiedlichsten Aggregatzuständen, verwendet wird und das erhitzte, nicht oxidierende Kühlmedium anschließend abgeleitet und thermisch behandelt wird.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Kühlen von Schüttgut, insbesondere Zementklinker, welches auf einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden eines Kühlers aufgegeben, transportiert und dabei gekühlt wird.
- Bei Verwendung eines gasförmigen Kühlmittels, insbesondere Luft, sind für die Förderung des Schüttgutes verschiedene Möglichkeiten bekannt. Beim sogenannten Schubrostkühler erfolgt der Transport des Schüttgutes durch bewegbare Rostreihen, die sich in Transportrichtung mit feststehenden Kühlrostreihen abwechseln. Außerdem sind Systeme bekannt, wo ein feststehender, von Kühlgas durchströmter Rost zur Aufnahme des Schüttgutes vorgesehen ist, wobei oberhalb des Rostes Förderelemente zum Transport des Schüttgutes vorgesehen sind. Diese Förderelemente können dabei hin- und herbeweglich oder umlaufend ausgebildet sein. Weiterhin sind Systeme bekannt, in denen die Förderung des Schüttguts nach dem sogenannten Walking-Floor-Prinzip erfolgt.
- Diese Systeme haben sich in der Industrie bewährt und haben insbesondere die Vorteile einer hohen Verfügbarkeit, einer hohen Kühleffizienz und einer hohen Durchsatzleistung von bis zu 10.000 Tagestonnen für bestimmte Schüttgüter. Außerdem wird die erhitzte Kühlluft als Verbrennungsluft im vorgeschalteten Drehrohrofen oder als Tertiärluft im Calcinator verwendet.
- Schüttgüter, die durch Oxidation Schaden nehmen oder an Qualität verlieren, müssen unter nicht oxidierender Atmosphäre gekühlt werden. Für die Abkühlung von solchen Schüttgütern, wie beispielsweise Weißzementklinker, dessen Weiße durch Oxidation niedriger werden würde, werden andere Kühlvorrichtungen eingesetzt, in denen Wasser als Kühlmittel benutzt wird.
- Bekannt sind beispielsweise Systeme, in denen das Schüttgut in einem Wasserbad abgeschreckt wird. Derartige Systeme haben aber eine schlechte oder gar keine Wärmerekuperation. Außerdem verlässt das Schüttgut die Kühlvorrichtung oft mit einer hohen Feuchte.
- Weiterhin sind Systeme bekannt, die aus einem Trommelkühler bestehen, in dem Wasser versprüht wird. Derartige Systeme zeichnen sich gegenüber reinen Wasserbädern durch einen geringeren Wärmeverbrauch und einen geringeren Wasserverbrauch aus. Außerdem verlässt das Schüttgut die Kühlvorrichtung in der Regel im trockenen Zustand.
- Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Kühlung von Schüttgütern, die durch Oxidation Schaden nehmen, weiter zu verbessern.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1, 12 und 13 gelöst.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut, insbesondere Zementklinker, besteht im Wesentlichen aus einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden, auf dem das Schüttgut transportiert und dabei gekühlt wird, Mitteln zum Zuführen eines nicht oxidierenden Kühlmediums, insbesondere Wasser in seinen unterschiedlichsten Aggregatzuständen, Mitteln zum Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums sowie Mitteln zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums.
- Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Kühlen von Schüttgut, insbesondere Zementklinker, wird das Schüttgut auf einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden aufgegeben, transportiert und dabei gekühlt, wobei als Kühlmedium ein nicht oxidierendes Kühlmedium, insbesondere Wasser in seinen unterschiedlichsten Aggregatzuständen, verwendet wird und das erhitzte, nicht oxidierende Kühlmedium anschließend abgeleitet und thermisch behandelt wird.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht ferner die Möglichkeit, die Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut ferner mit Mitteln zum Zuführen eines oxidierenden Kühlmediums, insbesondere Luft, zu versehen. Die Mittel zum Zuführen der beiden Kühlmedien können dann derart angeschlossen werden, dass dem gesamten Boden oder bestimmten Abschnitten des Bodens wahlweise das nicht oxidierende Kühlmedium oder das oxidierende Kühlmedium zugeführt werden kann. Dadurch ergibt sich der weitere Vorteil, dass in ein und demselben Kühler wahlweise Schüttgut mit einem oxidierenden und/oder nicht oxidierenden Kühlmittel gekühlt werden kann.
- Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Kühlen von Schüttgut, welches auf einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden eines Kühlers aufgegeben, transportiert und dabei gekühlt wird, sind daher folgende Verfahrensschritte vorgesehen:
- a) Bereitstellen eines oxidierenden Kühlmediums, insbesondere Luft, und eines nicht oxidierenden Kühlmediums, insbesondere Wasser in seinen unterschiedlichsten Aggregatzuständen,
- b) Auswahl wenigstens eines der beiden Kühlmedien,
- c) Zuführen des ausgewählten Kühlmediums in wenigstens einem Abschnitt des Kühlers, um dort wahlweise eine oxidierende, teilweise oxidierende oder nicht oxidierende Atmosphäre einzustellen, um Oxidationsreaktionen im Schüttgut zu ermöglichen oder zu verhindern.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Mittel zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums wenigstens einen Wärmetauscher auf. Neben der energetischen Nutzung der abgeführten Wärme besteht darüber hinaus die Möglichkeit, das abgeführte, erhitzte Kühlmedium nach seiner Abkühlung wenigstens teilweise wieder zum Kühlen des Schüttguts zurückzuführen.
- Weiterhin kann vorgesehen werden, dass die Mittel zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten Kühlmediums ein Aggregat zur Erzeugung von Heißgasen umfassen, welches indirekt über einen Wärmetauscher oder direkt mit dem abgeführten, erhitzten Kühlmedium beaufschlagt wird.
- In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind Mittel zur Erzeugung einer vertikalen Durchmischung der Schüttung vorgesehen. Diese können beispielsweise dadurch gebildet werden, dass als Kühlmedium ein gasförmiges Kühlmedium mit derartigem Druck zugeführt wird, dass es zu einer Durchmischung des Schüttguts kommt.
- Die Vorrichtung kann außerdem wenigstens einen ersten und einen zweiten Kühlerabschnitt aufweisen, wobei zwischen beiden Kühlerabschnitten Mittel zum Trennen der in beiden Kühlerabschnitten zugeführten und durch das Schüttgut erhitzten Kühlmedien vorgesehen sind. Diese Trennmittel können beispielsweise durch eine oberhalb des Schüttguts angeordnete Trennwand gebildet werden. Es ist auch denkbar, dass es sich bei den Trennmitteln um einen zwischen den beiden Kühlerabschnitten angeordneten Brecher handelt.
- Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
- In der Zeichnung zeigen
-
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und -
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. - Die in
1 dargestellte Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut1 besteht im Wesentlichen aus einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden2 , auf dem das Schüttgut transportiert und dabei gekühlt wird, Mitteln3 zum Zuführen eines nicht oxidierenden Kühlmediums, insbesondere Wasser in seinen unterschiedlichsten Aggregatzuständen, Mitteln4 zum Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums sowie Mitteln5 zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums. - Das Schüttgut
1 wird beispielsweise durch Zementklinker gebildet, der zuvor in einem Drehrohrofen6 mit Hilfe eines Brenners7 gebrannt worden ist. Der von einem Kühlmedium durchströmbare Boden2 wird entweder durch einen an sich bekannten Schubrost mit abwechselnd bewegbaren sowie feststehenden Kühlrostreihen oder aus einem feststehenden, vom Kühlmedium durchströmbaren Rost gebildet, der oberhalb des Belüftungsbodens Förderelemente aufweist, die hin- und her oder umlaufend bewegbar sind. Es ist auch denkbar, dass der Boden2 nach dem sogenannten Walking-Floor-Prinzip ausgebildet ist. Der Anfangsabschnitt des von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden2 kann, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, als starrer, geneigter Rost2a ausgebildet sein. - Der Kühler ist zweckmäßigerweise unterhalb seines Bodens
2 in ein oder mehrere, separat mit einem Kühlmedium beaufschlagbare Abschnitte8a –8c aufgeteilt. Die Mittel3 zum Zuführen eines nicht oxidierenden Kühlmediums sind an wenigstens einen, vorzugsweise an alle Abschnitte8a –8c angeschlossen, um dadurch den zugehörigen Abschnitt des Bodens2 mit einem nicht oxidierenden Kühlmedium9 beaufschlagen zu können. Als nicht oxidierendes Kühlmedium9 wird vorzugsweise Wasserdampf verwendet. - Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind an wenigstens einen, vorzugsweise alle Abschitte
8a –8c ferner Mittel10 zum Zuführen eines oxidierenden Kühlmediums11 angeschlossen. Die Mittel3 und die Mittel10 zum Zuführen des nicht oxidierenden bzw. oxidierenden Kühlmediums sind jeweils mit Regulierorganen12 ,13 , Schiebern oder dergleichen ausgestattet, um die Menge und/oder Art des Kühlmediums für jeden Abschnitt8a –8c einzustellen. - Die Mittel
5 zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmittels werden im dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Wärmetauscher5a gebildet, der beispielsweise Luft erhitzt. Weiterhin können die Mittel5 zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten Kühlmediums ein Aggregat5b zur Erzeugung von Heißgasen umfassen, welches indirekt über den Wärmetauscher5a oder direkt mit dem abgeführten, erhitzten Kühlmedium beaufschlagt werden kann. Die erzeugten Heißgase werden beispielsweise als Tertiärluft14 einem vorgeschalteten Calcinator und/oder als Verbrennungsluft15 im Brenner7 des Drehrohrofens6 verwendet. Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch denkbar, die gewonnene Wärme zumindest teilweise für die Strom-, Energieerzeugung oder die Energiespeicherung zu nutzen. - Das im Wärmetauscher
5a thermisch behandelte nicht oxidierende Kühlmedium wird anschließend einem Aggregat16 zur Entstaubung oder Abscheidung von Feststoffen17 zugeführt. Das im Wärmetauscher5a abgekühlte und im Aggregat16 entstaubte nicht oxidierende Kühlmedium9 kann dann wenigstens teilweise über die Mittel3 dem Boden2 zur Kühlung des Schüttgutes zugeführt werden. - Weiterhin können oberhalb des Schüttguts
1 zusätzliche Mittel18 zum Aufbringen eines nicht oxidierenden, flüssigen Kühlmediums auf das Schüttgut vorgesehen werden. Als flüssiges, nicht oxidierendes Kühlmittel, welches über die Mittel18 auf das Schüttgut1 aufgebracht wird, kommt insbesondere Wasser in Betracht. Dieses flüssige Kühlmedium wird dabei zumindest teilweise verdampfen und kann dann im gasförmigen Zustand zusammen mit dem durch das Schüttgut strömenden nicht oxidierenden Kühlmedium9 über die Mittel4 abgeführt werden. - Die Vorrichtung kann außerdem in wenigstens einen ersten und einen zweiten Kühlerabschnitt
20a ,20b aufgeteilt sein, wobei zwischen beiden Kühlerabschnitten Mittel zum Trennen der in beiden Kühlerabschnitten zugeführten und durch das Schüttgut erhitzten Kühlmedien vorgesehen sind. Diese Trennmittel werden inl durch eine gestrichelt dargestellte, oberhalb des Schüttguts angeordnete Trennwand22 gebildet. - Jeder Kühlerabschnitt
20 ,20b weist Mittel zum Zuführen von ein oder zwei Kühlmedien sowie Mittel4 ,4' zum Abführen der erhitzten Kühlmedien auf. Die Trennmittel ermöglichen somit ein separates Abführen der Kühlmedien, was insbesondere dann sinnvoll ist, wenn in den beiden Kühlerabschnitten mit unterschiedlichen Kühlmedien gearbeitet wird. - Durch das Vorsehen von Mitteln
3 zum Zuführen eines nicht oxidierenden Kühlmediums sowie Mitteln10 zum Zuführen eines oxidierenden Kühlmediums besteht die Möglichkeit, ein oder mehrere Abschnitte des durchströmbaren Bodens2 mit einem nicht oxidierenden Kühlmedium9 und ein oder mehrere andere Abschnitte des Bodens mit einem oxidierenden Kühlmedium11 zu beaufschlagen. So kann beispielsweise vorgesehen werden, dass die beiden ersten Abschnitte8a und8b , die dem ersten Kühlerbereich20a zugeordnet sind, mit dem nicht oxidierenden Kühlmedium9 und der hintere Abschnitt8c , der dem zweiten Kühlerbereich20b zugeordnet ist, mit einem oxidierenden Kühlmedium, beispielsweise Luft, beaufschlagt wird. Die Abluft des hinteren Abschnitts8c kann dann durch das erhitzte, nicht oxidierende Kühlmedium im Wärmetauscher5a weiter erhitzt werden, bevor es über die Mittel4' dem Aggregat5b zur Erzeugung von Heißgasen zugeführt wird. Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, den gesamten Kühler nur mit einem nicht oxidierenden Kühlmedium oder den gesamten Kühler mit einem oxidierenden Kühlmedium zu betreiben und so eine optimale Kühlung für das jeweilige Schüttgut1 zu bewirken. - In
2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die beiden Kühlerabschnitte20a ,20b durch einen Brecher21 , insbesondere einen Walzenbrecher, voneinander getrennt sind. Auch bei dieser Variante ist eine klare Trennung der in beiden Kühlerabschnitten zugeführten Kühlmedien möglich. Dies ist besonders bei Verwendung von unterschiedlichen Kühlmedien zweckmäßig. Im Bereich des Brechers, insbesondere zwischen Brecher und zweitem Kühlerabschnitt kann außerdem eine Einrichtung zur Entnahme einer Probe vorgesehen werden. Dadurch erhält man ein repräsentatives Kornspektrum und kann möglichst schnell eine Analyse des Klinkers durchführen, um so ggf. frühzeitig in den Herstellungsprozess eingreifen zu können. - Bei der Kühlung von Zementklinker, aber auch bei anderen Schüttgütern, ist es vorteilhaft, wenn die Prozessführung, die Konstruktion des Kühlers und die Auswahl des Kühlmediums so aufeinander abgestimmt werden, dass eine Unterschreitung des Taupunktes des Kühlmediums an irgendeiner Stelle des Kühlers verhindert wird.
- Der oben beschriebene Kühler sowie das Verfahren zum Kühlen von Schüttgut zeichnet sich durch eine besondere effiziente Kühlung bei Verwendung eines nicht oxidierenden Kühlmediums aus. Die An des Kühlers mit einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden ermöglicht im Vergleich zu Trommelkühlern einen wesentlich höheren Durchsatz.
- Durch das Vorsehen von Mitteln zum Zuführen eines nicht oxidierenden Kühlmediums und Mitteln zum Zuführen eines oxidierenden Kühlmediums lässt sich der Kühler äußerst vielfältig einsetzen, wobei die unterschiedlichsten Schüttgüter in optimaler Weise gekühlt werden können.
Claims (19)
- Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut (
1 ), insbesondere Zementklinker, mit a. einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden (2 ), auf dem das Schüttgut transportiert und dabei gekühlt wird, b. Mitteln (3 ) zum Zuführen eines nicht oxidierenden Kühlmediums (9 ), insbesondere Wasser in seinen unterschiedlichsten Aggregatzuständen, c. Mitteln (4 ) zum Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums (9 ), d. Mitteln (5 ) zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzen, nicht oxidierenden Kühlmediums. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ferner Mittel (
10 ) zum Zuführen eines oxidierenden Kühlmediums (11 ), insbesondere Luft, vorgesehen sind. - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Mittel (
3 ,10 ) zum Zuführen der beiden Kühlmedien derart angeschlossen sind, dass dem gesamten Boden (2 ) oder bestimmten Abschnitten (8a –8c ) des durchströmbaren Bodens wahlweise das nicht oxidierende Kühlmedium (9 ) oder das oxidierende Kühlmedium (11 ) zugeführt werden kann. - Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Mittel (
18 ) zum Aufbringen eines nicht oxidierenden, flüssigen Kühlmediums auf das Schüttgut (1 ) vorgesehen sind. - Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dem durchströmbaren Boden (
2 ) zugeführte Kühlmedium durch ein nicht oxidierendes, gasförmiges Kühlmedium (9 ) gebildet wird. - Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (
5 ) zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums wenigstens einen Wärmetauscher (5a ), aufweisen. - Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (
5 ) zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten Kühlmediums ein Aggregat (5b ) zur Erzeugung von Heißgasen umfassen, welches indirekt über einen Wärmetauscher (5a ) oder direkt mit dem abgeführten, erhitzten Kühlmedium beaufschlagt wird. - Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung Mittel zur Erzeugung einer vertikalen Durchmischung der Schüttung vorgesehen sind.
- Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens einen ersten und einen zweiten Kühlerabschnitt (
20a ,20b ) aufweist, wobei zwischen den beiden Kühlerabschnitten Mittel zum Trennen (22 ) der in beiden Kühlerabschnitten zugeführten und durch das Schüttgut erhitzten Kühlmedien vorgesehen sind. - Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kühlerabschnitt (
20a ,20b ) Mittel (3 ,10 ) zum Zuführen von ein oder zwei unterschiedlichen Kühlmedien sowie Mittel (4 ,4' ) zum Abführen der erhitzten Kühlmedien aufweist. - Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens einen ersten und einen zweiten Kühlerabschnitt (
20a ,20b ) aufweist, wobei zwischen beiden Kühlerabschnitten ein Brecher (21 ) angeordnet ist. - Verfahren zum Kühlen von Schüttgut (
1 ), insbesondere Zementklinker, welches auf einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden (2 ) eines Kühlers aufgegeben, transportiert und dabei gekühlt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a. Bereitstellen eines oxidierenden Kühlmediums (11 ), insbesondere Luft, und eines nicht oxidierenden Kühlmediums (9 ), insbesondere Wasser in seinen unterschiedlichsten Aggregatzuständen, b. Auswahl wenigstens eines der beiden Kühlmedien, c. Zuführen des ausgewählten Kühlmediums in wenigstens einem Abschnitt (8a –8c ) des Kühlers, um dort wahlweise eine oxidierende, teilweise oxidierende oder nicht oxidierende Atmosphäre einzustellen, um Oxidationsreaktionen im Schüttgut (1 ) zu ermöglichen oder zu verhindern. - Verfahren zum Kühlen von Schüttgut (
1 ), insbesondere Zementklinker, welches auf einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden (2 ) aufgegeben, transportiert und dabei gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium ein nicht oxidierendes Kühlmedium (9 ), insbesondere Wasser in seinen unterschiedlichsten Aggregatzuständen, verwendet wird und das erhitzte, nicht oxidierende Kühlmedium anschließend abgeleitet und thermisch behandelt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 10, dadurch gekennzeichnet, dass in ein oder mehreren Abschnitten (
8a –8c ) des durchströmbaren Bodens mit einem nicht oxidierenden Kühlmedium (9 ) und in ein oder mehreren anderen Abschnitten (8a –8c ) des Bodens mit einem oxidierenden Kühlmedium (11 ) gekühlt wird. - Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Atmosphären gleichzeitig in unterschiedlichen Bereichen des Kühlers eingestellt werden können.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das abgeführte, erhitzte Kühlmedium nach einer Abkühlung wenigstens teilweise wieder zum Kühlen des Schüttguts (
1 ) zurückgeführt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium ein gasförmiges Kühlmedium mit derartigem Druck zugeführt wird, dass es zu einer Durchmischung des Schüttguts kommt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessführung, die Konstruktion und die Auswahl des Kühlmediums so aufeinander abgestimmt werden, dass eine Unterschreitung des Taupunkts des Kühlmediums an irgendeiner Stelle des Kühlers verhindert wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der thermischen Behandlung des erhitzten Kühlmediums gewonnene Wärme zumindest teilweise für die Strom-, Energieerzeugung oder die Energiespeicherung genutzt wird.
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