DE102011001367A1 - New catalyst comprising many honeycomb catalyst elements, which are mounted on a supporting structure, useful for exhaust gas treatment in a plant for the thermal treatment of mineral raw materials - Google Patents

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Abstract

Catalyst comprising many honeycomb catalyst elements (1), which are mounted on a supporting structure (2), where the catalyst elements contain clamp fastening elements (3) that are held on the supporting structure, is new.

Description

Die Erfindung betrifft einen Katalysator für die Rauchgasbehandlung in einer Anlage zur thermischen Behandlung mineralischer Grundstoffe mit einer Vielzahl von wabenförmigen Katalysatorelementen, die in einer Tragstruktur gehaltert sind.The invention relates to a catalyst for the flue gas treatment in a plant for the thermal treatment of mineral raw materials with a plurality of honeycomb catalyst elements, which are supported in a support structure.

Wabenförmige Katalysatorelemente sind üblicherweise quaderförmig ausgebildet und bestehen beispielsweise aus 13 × 13 Kanälen mit einer Länge von wenigstens 300 mm. Aus der Praxis ist es bekannt, mehrere dieser Katalysatorelemente in Modulkisten anzuordnen, wobei beispielsweise 6 × 12 Katalysatorelemente in einer aus Stahlblech hergestellten Kiste auf einem Rost aufgestellt werden. In Querrichtung stützten sich die Elemente untereinander und an den Seitenwänden der Kiste ab. Da die keramischen Katalysatorelemente gewisse Toleranzen aufweisen, werden Streifen von Hochtemperatur-Glasfasermatten zwischen die Elemente eingelegt. Die entstehende Packung wird verpresst, sodass die Streifen die Toleranzen ausgleichen und eine dichte Packung der Katalysatorelemente entsteht. Außerdem verhindern die Streifen, dass es bei den bruchempfindlichen Katalysatorelementen zu Beschädigungen, beispielsweise durch Kantentragen, kommt.Honeycomb-shaped catalyst elements are usually cuboid and consist for example of 13 × 13 channels with a length of at least 300 mm. From practice it is known to arrange several of these catalyst elements in modular boxes, for example, 6 × 12 catalyst elements are placed in a crate made of sheet steel on a grid. In the transverse direction, the elements supported each other and on the side walls of the box. Since the ceramic catalyst elements have certain tolerances, strips of high temperature glass fiber mats are inserted between the elements. The resulting package is pressed so that the strips compensate for the tolerances and a dense packing of the catalyst elements is formed. In addition, the strips prevent damage to the break-sensitive catalyst elements, for example due to edge wear.

Diese Art der Fertigung der Modulkisten ist relativ aufwendig und führt beim Verpressen der Katalysatorelemente auch immer wieder zum Bruch von einzelnen Elementen.This type of production of modular boxes is relatively expensive and leads to the compression of the catalyst elements again and again to the breakage of individual elements.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde die Anordnung und Halterung der Katalysatorelemente zu verbessern.The invention is therefore based on the object to improve the arrangement and mounting of the catalyst elements.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is solved by the features of claim 1.

Der erfindungsgemäße Katalysator für die Rauchgasbehandlung in einer Anlage zur thermischen Behandlung mineralischer Grundstoffe weist eine Vielzahl von wabenförmigen Katalysatorelementen auf, die mit Klemmbefestigungselementen an einer Tragstruktur gehaltert sind.The inventive catalyst for the flue gas treatment in a plant for the thermal treatment of mineral raw materials has a plurality of honeycomb-shaped catalyst elements, which are supported with clamping fastening elements on a support structure.

Durch diese Art der Halterung kann auf das aufwendige Verpressen der Katalysatorelemente verzichtet werden. Auch der Toleranzausgleich zwischen den Elementen kann durch die Klemmbefestigungselemente ausgeglichen werden. Es werden außerdem keine Streifen aus Hochtemperatur-Glasfasermatten benötigt. Durch den Wegfall des Rostes können die Flächen quer zur Strömungsrichtung des Rauchgases, an denen sich im Betrieb sonst Staub ablegen kann, minimiert werden, sodass den Betrieb gefährdende Verstopfungen vermieden werden.By this type of holder can be dispensed with the costly pressing of the catalyst elements. The tolerance compensation between the elements can be compensated by the clamp fasteners. In addition, no strips of high-temperature glass fiber mats are needed. Due to the omission of the grate, the surfaces can be minimized transversely to the flow direction of the flue gas, which can otherwise deposit dust during operation, so that blockages endangering the operation are avoided.

Die bekannten, auf dem Rost aufstehenden Katalysatorelemente werden immer von oben nach unten vom Rauchgas durchströmt. Bei den mit Klemmbefestigungselementen gehalterten Katalysatorelementen gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch eine Anströmung und Abreinigung von unten in Betracht kommen, wodurch die Verstopfungsgefahr weiter gesenkt werden kann.The known, upstanding on the rust catalyst elements are always flowed through from top to bottom of the flue gas. In the case of the catalyst elements supported by clamp fasteners according to the present invention, it is also possible to use flow and cleaning from below, whereby the risk of clogging can be further reduced.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird jedes Katalysatorelement einzeln über wenigstens ein Klemmbefestigungselement an der Tragstruktur gehaltert. Die Klemmbefestigungselemente können insbesondere federelastisch ausgebildet sein und sind vorzugsweise an der Tragstruktur befestigt und werden beispielsweise durch abgewinkelte Klemmlaschen gebildet. Der Winkel zwischen der Einschubrichtung des Katalysatorelements in die Tragstruktur und der abgewinkelten Klemmlasche beträgt vorzugsweise 45° < α < 90°.In a preferred embodiment of the invention, each catalyst element is individually supported on the support structure via at least one clamp fastening element. The clamping fastening elements can be designed in particular resiliently and are preferably attached to the support structure and are formed for example by angled clamping tabs. The angle between the insertion direction of the catalyst element in the support structure and the angled clamping plate is preferably 45 ° <α <90 °.

Die Katalysatorelemente weisen Seitenwände, zwei Stirnflächen und eine Vielzahl von wabenartig angeordneten Kanälen auf, die in den Stirnflächen münden. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird jedes Katalysatorelement mit mehreren Klemmbefestigungselementen gehaltert, die an mindestens zwei gegenüberliegenden Seitenwänden der Katalysatorelemente mit diesem in Klemmkontakt kommen und die Stirnflächen an keiner Stelle durch die Tragstruktur verdeckt werden. Dadurch wird eine freie Zugänglichkeit der Katalysatorelemente sowohl von oben als auch von unten und dadurch eine absolute Flexibilität in der Anordnung der Elemente gewährleistet.The catalyst elements have side walls, two end faces and a plurality of honeycombed channels, which open in the end faces. According to one embodiment of the invention, each catalyst element is supported with a plurality of clamping fastening elements, which come into clamping contact on at least two opposite side walls of the catalyst elements and the end faces are not covered at any point by the support structure. Thereby, a free accessibility of the catalyst elements is ensured both from above and from below and thereby an absolute flexibility in the arrangement of the elements.

Die Klemmbefestigungselemente können derart ausgebildet sein, dass die Katalysatorelemente lediglich in einer Richtung in die Tragstruktur einschiebbar sind, während die mit den Katalysatorelementen in Klemmkontakt stehenden Klemmbefestigungselemente ein Herausziehen in der anderen Richtung blockieren. Um einen besonders sicheren Halt zu gewährleisten kann jedes Katalysatorelement mit wenigstens zwei in Längsrichtung des Katalysatorelements beabstandeten Klemmbefestigungselementen in Klemmkontakt stehen.The clamping fastening elements can be designed in such a way that the catalyst elements can be pushed into the support structure only in one direction, while the clamping fastening elements which are in clamping contact with the catalyst elements block a withdrawal in the other direction. In order to ensure a particularly secure hold, each catalyst element may be in clamping contact with at least two clamping fastening elements spaced apart in the longitudinal direction of the catalyst element.

Die Klemmbefestigungselemente sollen durch ihren vorhanden Wirkbereich in der Lage sein, Toleranzen in den Abmessungen der Katalysatorelemente und unterschiedliche thermische Dehnungen zwischen der Tragstruktur und dem Katalysatorelement aufzunehmen. Weiterhin können die Klemmbefestigungselemente scharfkantig ausgebildet sein, damit sie sich in die Seitenwand des Katalysatorelementes einarbeiten und so ein lokaler Formschluss zwischen den Katalysatorelementen und den Klemmbefestigungselementen entsteht.Due to their existing effective range, the clamping fastening elements should be able to accommodate tolerances in the dimensions of the catalyst elements and different thermal expansions between the supporting structure and the catalyst element. Furthermore, the clamping elements can be formed sharp-edged so that they work into the side wall of the catalyst element and so a local positive connection arises between the catalyst elements and the clamp fasteners.

Die erfindungsgemäße Halterung der Katalysatorelemente mittels der Klemmbefestigungselemente zeichnet sich vor allem durch die freie Anströmmöglichkeit der Stirnflächen der Katalysatorelemente sowohl von unten als auch von oben aus. Weiterhin können die Katalysatorelemente selbst im eingebauten Zustand einzeln herausgeschoben werden. Dies ist in der Praxis, beispielsweise für das Ziehen eines Probeelementes, an dem physikalische und chemische Untersuchungen durchgeführt werden sollen, sehr vorteilhaft.The holding of the catalyst elements according to the invention by means of the clamping fastening elements is characterized above all by the possibility of free passage of the end faces of the catalyst elements both from below and from above. Furthermore, the catalyst elements can be pushed out individually even when installed. This is very advantageous in practice, for example for drawing a sample element at which physical and chemical investigations are to be carried out.

Auch die Herstellung/Montage der Katalysatorelemente in einen Stahlrahmen hinein ist im Vergleich zur derzeitigen Praxis deutlich einfacher. Jedes Katalysatorelement kann von unten in das bereits vollständig gefertigte Stahlgehäuse hineingeschoben werden.Also, the manufacture / assembly of the catalyst elements into a steel frame is much easier compared to current practice. Each catalyst element can be pushed from below into the already completely manufactured steel housing.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung und der Beschreibung näher erläutert.Further advantages and embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing and the description.

In der Zeichnung zeigenIn the drawing show

1 dreidimensionale Darstellung eines Abschnitts eines Katalysatorelements mit erfindungsgemäßen Klemmbefestigungselementen, 1 three-dimensional representation of a section of a catalyst element with clamping fasteners according to the invention,

2 schematische Schnittdarstellung eines Katalysatorelements mit erfindungsgemäßen Klemmbefestigungselementen, 2 schematic sectional view of a catalyst element with clamping fasteners according to the invention,

3 dreidimensionale Darstellung einer Tragstruktur für eine Vielzahl von Katalysatorelementen, 3 three-dimensional representation of a support structure for a plurality of catalyst elements,

4 eine mit den Katalysatorelementen bestückten Tragstruktur gemäß 3 und 4 a equipped with the catalyst elements supporting structure according to 3 and

5 eine Draufsicht eines Abschnitts der bestückten Tragstruktur gemäß 4. 5 a plan view of a portion of the assembled support structure according to 4 ,

Das in den 1, 2 und 5 dargestellte Katalysatorelement 1 ist Bestandteil eines Katalysators der für die Rauchgasbehandlung in einer Anlage zur thermischen Behandlung mineralischer Grundstoffe, beispielsweise einer Anlage zur Zementherstellung, eingesetzt wird. Derartige Anlagen zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Staubbeladung im Rauchgas von insbesondere mehr als 50 g/Nm3 aus. Die Katalysatorelemente 1 weisen Seitenwände 1b, 1c, 1d und 1e, zwei Stirnflächen 1f, 1g und eine Vielzahl von wabenartig angeordneten Kanälen 1a auf, die in den Stirnflächen 1f, 1g münden.That in the 1 . 2 and 5 illustrated catalyst element 1 is part of a catalyst which is used for the flue gas treatment in a plant for the thermal treatment of mineral raw materials, such as a plant for cement production. Such systems are characterized in particular by a high dust load in the flue gas of more than 50 g / Nm 3 in particular. The catalyst elements 1 have side walls 1b . 1c . 1d and 1e , two faces 1f . 1g and a plurality of honeycombed channels 1a on, in the frontal areas 1f . 1g lead.

Die Katalysatorelemente werden mit Klemmbefestigungselementen 3 an einer Tragstruktur 2 gehaltert, wobei die Klemmbefestigungselemente 3 als federelastische und abgewinkelte Klemmlaschen ausgebildet sind, die an der Tragstruktur 2 befestigt sind. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird jedes Katalysatorelement 1 mit mehreren Klemmbefestigungselementen 3 gehaltert, die an gegenüberliegenden Seitenwänden 1b, 1c der Katalysatorelemente 1 mit diesem in Klemmkontakt kommen. Um einen besonders sicheren Halt zu gewährleisten steht jedes Katalysatorelement 1 mit wenigstens zwei in Längsrichtung des Katalysatorelements 1 beabstandeten Klemmbefestigungselementen 3 in Klemmkontakt.The catalyst elements are provided with clamp fasteners 3 on a supporting structure 2 held, wherein the clamping fasteners 3 are designed as spring-elastic and angled clamping tabs on the support structure 2 are attached. According to the illustrated embodiment, each catalyst element 1 with several clamp fasteners 3 held on opposite side walls 1b . 1c the catalyst elements 1 come into clamping contact with this. To ensure a particularly secure hold is every catalyst element 1 with at least two in the longitudinal direction of the catalyst element 1 spaced clamp fasteners 3 in clamping contact.

Durch die seitliche Halterung wird eine freie Zugänglichkeit der Katalysatorelemente 1 sowohl von oben als auch von unten gewährleistet. Außerdem wird im Bereich der Stirnflächen 1f, 1g keiner der Kanäle 1a der wabenförmigen Struktur durch die Halterung verdeckt.Due to the lateral support is a free accessibility of the catalyst elements 1 guaranteed both from above and from below. Also, in the area of the faces 1f . 1g none of the channels 1a the honeycomb structure covered by the holder.

Die Klemmbefestigungselemente 3 sind derart ausgebildet, dass die Katalysatorelemente 1 lediglich in einer Einschubrichtung 4 (2) in die Tragstruktur 2 einschiebbar sind, während die mit den Katalysatorelementen 1 in Klemmkontakt stehenden Klemmbefestigungselemente 3 ein Herausziehen in der entgegengesetzten Richtung blockieren. Die Klemmbefestigungselemente 3 können dabei insbesondere scharfkantig ausgebildet sein, damit sie sich in die Seitenwände 1b, 1c des Katalysatorelements 1 einarbeiten und so ein lokaler Formschluss zwischen den Katalysatorelementen und den Klemmbefestigungselementen entsteht. Der Winkel zwischen der Einschubrichtung 4 des Katalysatorelements 1 in die Tragstruktur 2 und dem abgewinkelten Klemmbefestigungselement 3 beträgt vorzugsweise 45° < α < 90°.The clamp fasteners 3 are formed such that the catalyst elements 1 only in one insertion direction 4 ( 2 ) in the supporting structure 2 are insertable while the with the catalyst elements 1 in clamping contact clamp fasteners 3 block withdrawal in the opposite direction. The clamp fasteners 3 can in particular be sharp-edged, so that they are in the side walls 1b . 1c the catalyst element 1 incorporate and thus creates a local positive connection between the catalyst elements and the clamping fasteners. The angle between the insertion direction 4 the catalyst element 1 in the supporting structure 2 and the angled clamp fastener 3 is preferably 45 ° <α <90 °.

Diese Art der Halterung der Katalysatorelemente 1 mittels der Klemmbefestigungselemente 3 zeichnet sich vor allem durch die freie Anströmmöglichkeit der Stirnseiten 1f bzw. 1g der Katalysatorelemente sowohl von unten als auch von oben aus. Um einen sicheren Halt während des Betriebes zu gewährleisten wird das Katalysatorelement so eingebaut, das es entgegen seiner Einschubrichtung 4 vom Rauchgas 5 angeströmt wird.This type of mounting the catalyst elements 1 by means of the clamping fasteners 3 is characterized mainly by the free possibility of flow of the end faces 1f respectively. 1g the catalyst elements both from below and from above. In order to ensure a secure hold during operation, the catalyst element is installed so that it is against its insertion direction 4 from the flue gas 5 is flown.

3 zeigt eine Tragstruktur 2 in Form einer Modulkiste in die eine Vielzahl von Katalysatorelementen 1 in der oben aufgezeigten Art und Weise eingeschoben werden können. Sie besteht aus einer Vielzahl von Traversen 2a, die in der Mitte durch eine quer verlaufende Traverse 2b abgestützt werden. An diesen Traversen 2a sind die Klemmbefestigungselemente 3 gehaltert, wie das aus 2 hervorgeht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind in Einschubrichtung 4 jeweils zwei Traversen 2a übereinander angeordnet. Anstelle von Traversen können natürlich auch Zwischenwände vorgesehen werden, wie das in 1 angedeutet ist. Der Abstand der Traversen 2a quer zur Einschubrichtung 4 ist so bemessen, dass genau ein Katalysatorelemente 1 eingeschoben werden kann. In Richtung der Traversen können aber mehrere Katalysatorelemente 1 dicht an dicht angeordnet werden, wie das aus 5 ersichtlich wird. 3 shows a support structure 2 in the form of a modular box in the a variety of catalyst elements 1 can be inserted in the manner shown above. It consists of a variety of trusses 2a , which is in the middle by a transverse traverse 2 B be supported. At these trusses 2a are the clamp fasteners 3 Held like that 2 evident. In the illustrated embodiment are in the insertion direction 4 two traverses each 2a arranged one above the other. Instead of traverses, of course, partitions can be provided, as in 1 is indicated. The distance of the traverses 2a transverse to the insertion direction 4 is sized to be exactly one catalyst element 1 can be inserted. In the direction of the trusses can but several catalyst elements 1 arranged close together, like that 5 becomes apparent.

Insgesamt ist die Tragstruktur 2 zur Aufnahme von 6 × 12 Katalysatorelementen 1 ausgebildet (4).Overall, the support structure 2 for receiving 6 × 12 catalyst elements 1 educated ( 4 ).

Um Ablagerungen des im zu reinigenden Rauchgases 5 enthaltenden Staubes im Bereich der Klemmbefestigungselemente 3 zu vermeiden, können Abweiserbleche oberhalb der Klemmbefestigungselemente 3 vorgesehen werden. Allerdings werden sich die eher lokalen Verstopfungen ohnehin nur bedingt auf die Katalysatorelemente 1 selbst auswirken. Vielmehr übernimmt der Staub in diesem Bereich eine Dichtfunktion und verhindert damit Falschluft, die an den Katalysatorelementen 1 vorbei streichen könnte.To deposits of the flue gas to be cleaned 5 containing dust in the region of the clamping fasteners 3 To avoid, deflectors can be above the clamp fasteners 3 be provided. However, the more local blockages anyway only conditionally on the catalyst elements 1 impact yourself. Rather, the dust takes over a sealing function in this area and thus prevents false air, which at the catalyst elements 1 could cross over.

Claims (10)

Katalysator für die Rauchgasbehandlung in einer Anlage zur thermischen Behandlung mineralischer Grundstoffe mit einer Vielzahl von wabenförmigen Katalysatorelementen (1), die in einer Tragstruktur (2) gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorelemente (1) mit Klemmbefestigungselementen (3) an der Tragstruktur (2) gehaltert sind.Catalyst for flue gas treatment in a plant for the thermal treatment of mineral raw materials with a plurality of honeycomb catalyst elements ( 1 ), which are in a supporting structure ( 2 ), characterized in that the catalyst elements ( 1 ) with clamping fasteners ( 3 ) on the supporting structure ( 2 ) are held. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Katalysatorelement (1) einzeln über wenigstens ein Klemmbefestigungselement (3) an der Tragstruktur (2) gehaltert ist.Catalyst according to claim 1, characterized in that each catalyst element ( 1 ) individually via at least one clamping element ( 3 ) on the supporting structure ( 2 ) is held. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbefestigungselemente (3) federelastisch ausgebildet sind.Catalyst according to claim 1, characterized in that the clamping elements ( 3 ) are resilient. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbefestigungselemente (3) an der Tragstruktur (2) befestigt sind.Catalyst according to claim 1, characterized in that the clamping elements ( 3 ) on the supporting structure ( 2 ) are attached. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbefestigungselemente (3) durch abgewinkelte Klemmlaschen gebildet werden.Catalyst according to claim 1, characterized in that the clamping elements ( 3 ) are formed by angled clamping straps. Katalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Einschubrichtung (4) des Katalysatorelements (1) in die Tragstruktur (2) und der abgewinkelten Klemmlasche 45° < α < 90° beträgt.Catalyst according to claim 5, characterized in that the angle between the insertion direction ( 4 ) of the catalyst element ( 1 ) in the supporting structure ( 2 ) and the angled clamping plate is 45 ° <α <90 °. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Katalysatorelement (1) mit mehreren Klemmbefestigungselementen (3) gehaltert wird, die an gegenüberliegenden Seitenwänden (1c, 1b) der Katalysatorelemente (1) mit diesem in Klemmkontakt kommen.Catalyst according to claim 1, characterized in that each catalyst element ( 1 ) with a plurality of clamping elements ( 3 ) is supported, which on opposite side walls ( 1c . 1b ) of the catalyst elements ( 1 ) come into clamping contact with this. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbefestigungselemente (1) derart ausgebildet sind, dass die Katalysatorelemente (1) lediglich in einer Richtung in die Tragstruktur (2) einschiebbar sind, während die mit den Katalysatorelementen (1) in Klemmkontakt stehenden Klemmbefestigungselemente (3) ein Herausziehen in der anderen Richtung blockieren.Catalyst according to claim 1, characterized in that the clamping elements ( 1 ) are formed such that the catalyst elements ( 1 ) only in one direction in the support structure ( 2 ) are insertable, while the with the catalyst elements ( 1 ) in clamping contact clamping elements ( 3 ) block withdrawal in the other direction. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Katalysatorelement (1) mit wenigstens zwei in Längsrichtung des Katalysatorelements (1) beabstandeten Klemmbefestigungselementen (3) in Klemmkontakt steht.Catalyst according to claim 1, characterized in that each catalyst element ( 1 ) with at least two in the longitudinal direction of the catalyst element ( 1 ) spaced clamp fasteners ( 3 ) is in clamping contact. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorelemente (1) Seitenwände (1b, 1c, 1d, 1e), zwei Stirnflächen (1f, 1g) und eine Vielzahl von wabenartig angeordneten Kanälen (1a) aufweisen, die in den Stirnflächen (1f, 1e) münden, wobei die Klemmbefestigungselemente (3) lediglich mit Seitenflächen (1b, 1c) der Katalysatorelement (1) in Wirkkontakt kommen und die Stirnflächen (1f, 1e) an keiner Stelle durch die Tragstruktur (2) verdeckt werden.Catalyst according to claim 1, characterized in that the catalyst elements ( 1 ) Side walls ( 1b . 1c . 1d . 1e ), two end faces ( 1f . 1g ) and a plurality of honeycombed channels ( 1a ), which in the end faces ( 1f . 1e ), wherein the clamping fasteners ( 3 ) only with side surfaces ( 1b . 1c ) the catalyst element ( 1 ) come into operative contact and the end faces ( 1f . 1e ) at no point by the support structure ( 2 ) are concealed.
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