DE2149859A1 - Fuel nozzle - Google Patents

Fuel nozzle

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DE2149859A1 DE19712149859 DE2149859A DE2149859A1 DE 2149859 A1 DE2149859 A1 DE 2149859A1 DE 19712149859 DE19712149859 DE 19712149859 DE 2149859 A DE2149859 A DE 2149859A DE 2149859 A1 DE2149859 A1 DE 2149859A1
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American Air Filter Co Inc
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
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Description

DIPL. ING. WALTER MEISSNER DIPL. ING. HERBERT TISCHERDIPL. ING. WALTER MEISSNER DIPL. ING. HERBERT TISCHER DIPL. ING. PETER E. MEISSNER MÖNCHENDIPL. ING. PETER E. MEISSNER MÖNCHEN

DIPL. ING. H.-JOACHIM PRESTING BERLINDIPL. ING. H. JOACHIM PRESTING BERLIN

1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), den 1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), on

HERBERTSTRASSE 22HERBERTSTRASSE 22

Mjr/Hk Bk - 24701Mjr / Hk Bk - 24701

American Air Filter Company Inc., 215 Central Avenue, Louisville, Kentucky 20 401 / USAAmerican Air Filter Company Inc., 215 Central Avenue, Louisville, Kentucky 20 401 / USA

"Brennstoffdüse""Fuel nozzle"

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffdüse.The invention relates to a fuel nozzle.

In den letzten Jahren erfolgten umfangreiche Versuche mit Düsen und Brennereinheiten, die für eine Anzahl von Brennstoffen verwendet werden können.In recent years there has been extensive experimentation with nozzles and burner units used for a number of fuels can be.

Insbesondere wurden umfangreiche Versuche bei der Gestaltung von Düsen für Heizöl vorgenommen. Die meisten der früheren Brennstoffdüsenanordnungen sind in Hinblick auf eine einwandfreie Funktion bei speziellen Brennstoffen und speziellen Temperaturen gestaltet worden.In particular, extensive attempts have been made in the design of nozzles for heating oil. Most of the earlier fuel nozzle assemblies are with regard to a perfect function with special fuels and special temperatures been designed.

Da aber die Heizöle geringe Flüchtigkeit aufweisen und vorwiegend eine Mischung aus Komponenten mit unterschiedlichen Brenneigenschaften darstellen, arbeiten die bekannten Düsenanordnungen in einem weiten Bereich von Brennstoffen nicht zufriedenstellend. But since the heating oils have low volatility and are mainly a mixture of components with different burning properties represent, the known nozzle arrangements do not work satisfactorily in a wide range of fuels.

209852/0524209852/0524

Ein bekannter ölbrenner für Heizöl weist eine ölbrennereinheit auf, bei der es notwendig ist, daß die Verbrennungsprodukte zurückgeführt werden, um die Wärme zum Verdampfen des Brennstoffes zu erzeugen.A known oil burner for heating oil has an oil burner unit where it is necessary that the products of combustion are recycled to use the heat to evaporate the To produce fuel.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Brennstoffdüse für Heizölbrenner zu schaffen.The object of the invention is therefore to provide a fuel nozzle for heating oil burners.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Düse so auszubilden, daß sowohl hochflüchtige wie auch niedrigflüchtige Brennstoffe wirksam verbrannt werden können, ohne daß w eine Zurückführung der Verbrennungsprodukte erforderlich ist«A further object of the invention is to design the nozzle such that both highly volatile and low volatile fuels can be burned effectively without w a recycle of the combustion products is required "

Gelöst werden diese Aufgaben erfindungsgemäß dadurch, daß die Brennstoffdüse einen ersten Teil, einen zweiten Teil und einen dritten Teil aufweist, wobei der zweite Teil axial ausgerichtet und im Abstand von dem ersten Teil, und der dritte Teil axial ausgerichtet und im Abstand von dem zweiten Teil angeordnet ist, daß eine erste Leitung für ein erstes Medium durch den ersten Teil geführt ist, wobei das erste Medium durch den ersten Teil und dann radial nach außen strömt, daß eine zweite Leitung für ein zweites Medium durch den ersten und den zweiten Teil geführt ist, wobei das zweite Medium durch den zweiten . Teil und dann radial nach außen strömt, und daß der zweite und der dritte Teil derart geformt sind, daß das erste Medium in Strömungsrichtung der. Kontur, dieser Ausbildung folgt, sich mit dem zweiten Medium mischt und weiter entlang der Kontun strömt«,These objects are achieved according to the invention in that the fuel nozzle has a first part, a second part and a third part, the second part being axially aligned and spaced from the first part, and the third part axially aligned and arranged at a distance from the second part that a first conduit for a first medium through the first part is guided, wherein the first medium flows through the first part and then radially outward that a second Line for a second medium is passed through the first and the second part, the second medium through the second . Part and then flows radially outward, and that the second and third parts are shaped such that the first medium in Direction of flow of the. Contour, follows this training, mixes with the second medium and continues to flow along the contour «,

Erfindungsgemäss wird so eine Brennstoffdüse geschaffen, die sich für hoch- und niedrigflüchtige Brennstoffe eignet. Durch die erfindungsgemässe Brennstoffdüse wird der Brennstoff und die Luft so zerstäubt, daß sie mit erheblich besserem Wirkungsgrad verbrannt werden können·According to the invention, a fuel nozzle is created that is suitable for high and low volatile fuels. The fuel nozzle according to the invention, the fuel and the air is atomized in such a way that it can be burned with considerably better efficiency

Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen näher erläutert werden· Dabei zeigt:The invention is to be explained in more detail with reference to the drawings.

—· ^s — 209852/OSn - ^ s - 209852 / OSn

_3- 21A9B59_ 3 - 21A9B59

Fig» 1 eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Brennerdüse, 1 shows a plan view of the burner nozzle according to the invention,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1, Figo 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 1,Fig. 2 is a cross-section along line 2-2 of Fig. 1; 3 shows a cross section along the line 3-3 of FIG. 1,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Brennerdüse gemäß Fig. 1 und4 shows a longitudinal section through the burner nozzle according to FIGS. 1 and

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Brennerdüse anderer Ausführung.5 shows a longitudinal section through a burner nozzle of a different design.

Die Brennerdüse gemäß den Figuren 1-4 weist ein Gehäuse 9 auf, das einen ersten Teil der Düse bildet. Ein aufwärts gewölbter Teil 13 bildet einen zweiten Teil der Düse und der dritte Teil der Düse wird durch einen abwärts gewölbten Teil 16 gebildet.The burner nozzle according to FIGS. 1-4 has a housing 9 which forms a first part of the nozzle. An upwards Arched part 13 forms a second part of the nozzle and the third part of the nozzle is formed by a downwardly arched part 16 formed.

Das Gehäuse 9 weist eine zentrale Öffnung 11 (Fig. 3) zur Aufnahme einer Luft -Auslaß - Leitung 8 auf.The housing 9 has a central opening 11 (Fig. 3) Including an air outlet line 8 on.

Der aufwärts gewölbte Teil 13 ist mit einer zentralen öffnung 10 (Fig. 2 und 3) zur Aufnahme einer Brennstoff-Auslaß-Leitung 7 versehen. Die zentrale Öffnung 10 in dem Teil 13 ist axial ausgerichtet zu der Öffnung 11 des Gehäuses 9 angeordnet und im Durchmesser etwas kleiner als diese, um die Brennstoffleitung 7, die ebenfalls durch den Teil 9 verläuft, im Abstand von der Luft-Leitung 8 aufzunehmen.The upwardly curved part 13 has a central opening 10 (Fig. 2 and 3) for receiving a fuel outlet line 7 provided. The central opening 10 in the part 13 is arranged axially aligned with the opening 11 of the housing 9 and slightly smaller in diameter than this, around the fuel line 7, which also runs through the part 9, at a distance of the air line 8 to record.

In der Figur 1 ist ein ringförmiger Spalt 22 zu erkennen, der durch den Abstand zwischen dem Profilbauch 24 des Gehäuses 9 und dem Profilrücken 25 des gewölbten Teiles 13 gebildet wird«,In FIG. 1, an annular gap 22 can be seen, which is created by the distance between the profile bulge 24 of the housing 9 and the profile back 25 of the curved part 13 is formed «,

Der gewölbte Teil 13 weist ferner eine Nase 23 und eine äußere Oberfläche 18 auf. Die Nase 23 ist so ausgebildet, daß sie eine Stufe zwischen dem gewölbten Teil 13 und dem Spalt 22 bildet. Die Gestaltung der Nase 23 und der äußeren Oberfläche 18 ist so,The curved part 13 also has a nose 23 and an outer surface 18. The nose 23 is formed so that they have a Step between the curved part 13 and the gap 22 forms. The design of the nose 23 and the outer surface 18 is so

- 4 -209852/0524- 4 -209852/0524

2U98592U9859

daß aus dem Spalt 22 austretende Luft an der Nase und der äußeren Oberfläche dicht entlang strömt, anstatt in radialer Richtung aus dem Spalt 22 zu strömen,, In der beschriebenen vorzugsweisen Ausführungsform verläuft die äußere Oberfläche der Nase 23 im wesentlichen parallel zu der Längsachse der Düse. Die äußere Oberfläche 18 steht in Verbindung mit dem in Strömungsrichtung verlaufenden Teil der äußeren Oberfläche der Nase 23 und erstreckt sich in Strömungsrichtung nach außen.that from the gap 22 exiting air flows along the nose and the outer surface tightly instead of in a radial direction Direction to flow out of the gap 22 ,, In the described In a preferred embodiment, the outer surface runs the nose 23 substantially parallel to the longitudinal axis of the nozzle. The outer surface 18 is in communication with the running in the direction of flow part of the outer surface of the nose 23 and extends in the direction of flow Outside.

Der abwärts gewölbte Teil weist einen Raum 14 auf, der zentral im Teil 16 angeordnet und zur Öffnung 10 axial ausgerichtet ist.The downwardly curved part has a space 14 which is arranged centrally in part 16 and is axially aligned with opening 10 is.

Der Durchmesser des Raumes 14 ist größer als der Durchmesser der öffnung 10. Ferner weist der gewölbte Teil 16 einen Profilrücken 27, eine äußere Oberfläche 19 und eine Begrenzungskante 17 auf. Die äußere Oberfläche 19 fluchtet mit der äußeren Oberfläche 18, wobei sich die Oberfläche 19 erst nach außen, dann nach innen erstreckt, so daß die Flüssigkeit, die an der äußeren Oberfläche 18 entlang fließt in Strömungsrichtung weiter entlang der Oberfläche'19 strömt. Ein ringförmiger Spalt 15, der durch den Abstand zwischen dem Profilbauch 26 des Teiles und dem Profilrücken 27 des Teiles 16 gebildet wird, ermöglicht einen Brennstoffluß von der Öffnung 10 radial nach außen.The diameter of the space 14 is larger than the diameter of the opening 10. Furthermore, the curved part 16 has a profile back 27, an outer surface 19 and a delimiting edge 17. The outer surface 19 is flush with the outer surface 18, wherein the surface 19 extends first outward, then inward, so that the liquid that is on the outer Flows along surface 18 in the direction of flow further along surface 19. An annular gap 15, which is formed by the distance between the profile belly 26 of the part and the profile back 27 of the part 16, enables a flow of fuel from the opening 10 radially outward.

In den Figuren 1 und 4 ist eine Brennstoff-Einlaß-Leitung 2 dargestellt, die eine Öffnung 2 aufweist und die Luft-Einlaß-Leitung 4 ist mit einer Öffnung 5 versehen,, Die Leitung 2 .steht mit der Leitung 7 und einem Brennstoffvorrat (nicht dargestellt) in Verbindung. Die Leitung 4 ist einerseits mit einem nicht dargestellten Luftvorrat und andererseits mit der Leitung 8 verbunden. In Figures 1 and 4, a fuel inlet line 2 is shown, which has an opening 2 and the air inlet line 4 is provided with an opening 5, the line 2 .stands with the line 7 and a fuel supply (not shown) in connection. The line 4 is on the one hand with a not air supply shown and on the other hand connected to the line 8.

Abschlußwände 20, 21 verschließen die Leitungen 7 bzw. 8. Zentrisch in dem Gehäuse, dem Teil 13 und dem Teil 16 ist einEnd walls 20, 21 close the lines 7 and 8, respectively, centrally in the housing, the part 13 and the part 16 is a

209852/0524 - 5 -209852/0524 - 5 -

2H98592H9859

Bolzen 12 mit dem Bolzenkopf 6 und zwar mit Abstand innerhalb der Brennstoff-Auslaß-Leitung 7 angeordnet» Das Gewindeende des Bolzens 12 ist in dem abwärts gewölbten Teil 16 befestigt.The bolt 12 with the bolt head 6 is arranged at a distance within the fuel outlet line 7 »the end of the thread of the bolt 12 is fastened in the downwardly curved part 16.

In der Fig. 5 ist eine abgewandelte Ausführung gemäß der Erfindung dargestellt, wobei die Brennstoff-Auslaß-Leitung 7 von dem abwärts gewölbten Teil 16 aufgenommen wird. Die Leitung 7 weist ferner Öffnungen 28 in der Wand auf und zwar axial ausgerichtet zu dem ringförmigen Schlitz 15<> Weiterhin ist in der Figur 5 ein Heizelement 30 in einer Öffnung 29 in dem Teil 16 dargestellt. Das Heizelement 30 ist in der Längsachse der Düse angeordnet, so daß eine gleichmäßige Wärme entlang der Oberfläche 19 und der Begrenzungskante 17, also über die Oberflächen, die mit dem Luft-Brennstoff-Gemisch in Berührung kommen, verteilt wird.In Fig. 5 a modified embodiment according to the invention is shown, wherein the fuel outlet line 7 is received by the downwardly curved part 16. The line 7 also has openings 28 in the wall, namely axially aligned with the annular slot 15 <> Furthermore, a heating element 30 is shown in an opening 29 in the part 16 in FIG. The heating element 30 is in the Arranged longitudinal axis of the nozzle, so that a uniform heat along the surface 19 and the boundary edge 17, that is, it is distributed over the surfaces that come into contact with the air-fuel mixture.

Nach Maßgabe der Erfindung wird Luft mit hoher Geschwindigkeit, im allgemeinen mit mehr als Schallgeschwindigkeit, durch die Einlaß-Leitung 4 in die Büse eingeführt. Die Luft strömt durch die Öffnung 11 und wird durch das Auftreffen auf den ProfilrUcken 25 radial nach außen verteilt. Der ringförmige Spalt 22 sorgt dabei dafür, daß die Luft in dieser Richtung strömt. Die Öffnung des ringförmigen Spaltes ist eng, so daß die hindurchtretende Luft die hohe Geschwindigkeit beibehält. Nach dem Austritt aus dem Spalt 22 folgt die Luft der Kontur der Nase 23, anstatt in radialer Richtung weiter zu strömen.In accordance with the invention, air passes through at high speed, generally at more than the speed of sound the inlet line 4 is introduced into the sleeve. The air flows through the opening 11 and is due to the impact on the Profile back 25 distributed radially outward. The annular gap 22 ensures that the air in this direction flows. The opening of the annular gap is narrow so that the air passing through maintains the high speed. After exiting the gap 22, the air follows the contour of the nose 23 instead of continuing to flow in the radial direction.

Der Grund dieser Richtungsänderung ist unbekannt, aber man kann annehmen, daß es sich hierbei um ein physikalisches Phänomen handelt, das als "Coanda - Effekt" bekannt ist. Diese Theorie ist in zahlreichen US-Patenten beschrieben, beispielsweise auch in der US-PS 2 052 869. In jedem Fall folgt also die Luft der Kontur der Nase 23 und dann den Oberflächen 18, um die äußere Peripherie der gewölbten Teile 13 und 16 herum und trifft an der Begrenzungskante 17 zusammen.The reason for this change in direction is unknown, but it can be assumed that it is a physical phenomenon what is known as the "Coanda Effect". This theory is described in numerous U.S. patents, for example also in US Pat. No. 2,052,869. In any case, the air follows the contour of the nose 23 and then the surfaces 18, around the outer periphery of the domed parts 13 and 16 and meets at the delimiting edge 17.

- 6 209852/0524 - 6 209852/0524

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- O —- O -

Brennstoff, einschließlich gasförmiger oder flüssiger Art, wird mit niedriger Geschwindigkeit durch die Brennstoff-Einlaß-Leitung 2 in die Düse eingeführt. Der Brennstoff strömt durch die Öffnung 10 in den Raum 14. Wenn sich der Raum 14 füllt, strömt der Brennstoff von dem Raum 14 radial nach außen durch den Spalt 15 ο Beim Austritt aus dem Spalt wird der langsam strömende Brennstoff von der mit hoher Geschwindigkeit an dem Spalt 15 vorbeiströmenden Luft mitgerissen. Der Brennstoff wird anschließend mit der Luft vermischt und strömt dann als Gemisch um die äußere Peripherie des abwärts gewölbten Teiles 16 entlang der Oberfläche 19.Fuel, including gas or liquid, is introduced into the nozzle through the fuel inlet line 2 at low speed. The fuel flows through the opening 10 into the space 14. When the space 14 fills, the fuel flows from the space 14 radially to the outside through the gap 15 ο When exiting the gap the slowly flowing fuel is entrained by the air flowing past the gap 15 at high speed. The fuel is then mixed with the air and then flows as a mixture around the outer periphery of the downwardly curved part 16 along the surface 19.

Das Heizelement 30 ist vorgesehen, weil es bei der Verwendung von flüssigen Brennstoffen manchmal nötig ist, die Flüssigkeit zu verdampfen,wenn sie mit der Luft vermischt wird. Geschieht dies nicht, dann können Brennstofftropfen in dem Brennstoff-Luft-Gemisch mitgerissen werden, wodurch infolge des heterogenen Gemisches eine unvollständige Verbrennung erfolgt.The heating element 30 is provided because it is sometimes necessary when using liquid fuels that To evaporate liquid when mixed with air. If this does not happen, fuel droplets can occur be entrained in the fuel-air mixture, causing incomplete combustion as a result of the heterogeneous mixture he follows.

Obwohl die erfindungsgemäße Düse als Brennstoffdüse erläutert worden ist, kann sie beispielsweise auch zur Zerstäubung von Wasser-Luft-Gemischen, Dampf-Luft-Gemischen und dgl. dienen.Although the nozzle according to the invention has been explained as a fuel nozzle, it can also be used, for example, for atomization of water-air mixtures, steam-air mixtures and the like. Serve.

- Patentansprüche - 7 - - Claims - 7 -

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Claims (1)

2U98592U9859 — V _- V _ Patentansprüche :Patent claims: (1.^Brennstoffdüse, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen ersten Teil (9)» einen zweiten Teil (13) und einen dritten Teil (16), die axial zueinander und im Abstand voneinander angeordnet sind aufweist, daß eine erste Leitung (8) für ein erstes Medium von dem ersten Teil (9) zu einem Auslaß (22) zwischen dem ersten und zweiten Teil (9, 13) vorgesehen ist, daß eine zweite Leitung (7) für ein zweites Medium mit einem Auslaß (15) zwischen dem zweiten und dritten Teil (13, 16) vorgesehen ist und daß an dem Auslaß zwischen dem ersten und zweiten Teil (9» 13) Mittel derart vorgesehen sind, daß das erste Medium der Kontur der äußeren Oberfläche der Düse folgt und sich mit dem zwischen dem zweiten und dritten Teil (13» 16) austretendem zweiten Medium mischend, der äußeren Kontur des dritten Teiles (16) folgt.(1. ^ fuel nozzle, characterized in that it has a first part (9) »a second part (13) and a third part (16) which are axially to one another and at a distance from one another are arranged has that a first line (8) for a first medium from the first part (9) to a Outlet (22) between the first and second part (9, 13) is provided that a second line (7) for a second Medium is provided with an outlet (15) between the second and third part (13, 16) and that at the outlet between the first and second part (9 »13) means are provided such that the first medium of the contour of the outer The surface of the nozzle follows and is in contact with the second medium emerging between the second and third part (13 »16) mixing, the outer contour of the third part (16) follows. 2. Brennstoffdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung (8) eine Luftleitung und die zweite Leitung (7) eine Brennstoffleitung ist.2. Fuel nozzle according to claim 1, characterized in that that the first line (8) is an air line and the second line (7) is a fuel line. 3. Brennstoffdüse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der zweiten Leitung (7) geringer ist als der Durchmesser der ersten Leitung (8).3. Fuel nozzle according to claims 1 and 2, characterized in that that the diameter of the second line (7) is smaller than the diameter of the first line (8). 4. Brennstoffdüse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung (7) konzentrisch und mit Abstand derart in der ersten Leitung (8) aigeordnet ist, daß ein ringförmiger Durchlaß gebildet wird.4. Fuel nozzle according to claims 1 to 3, characterized in that that the second line (7) is arranged concentrically and at a distance in such a way in the first line (8), that an annular passage is formed. 5ο Brennstoffdüse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel an dem Auslaß zwischen dem5ο fuel nozzle according to claims 1 to 4, characterized in that that the agent at the outlet between the 209852/0524 "8"209852/0524 " 8 " 2H98592H9859 ersten und dem zweiten Teil (9, 13) eine Nase (23) ist, die an dem zweiten Teil (13) sich im wesentlichen generell zur Düsenlängsachse erstreckend angeordnet ist,first and the second part (9, 13) is a nose (23) which on the second part (13) is substantially generally to The nozzle longitudinal axis is arranged extending, 6. Brennstoffdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (23) sich in Strömungsrichtung erstreckt und mit der äußeren Oberfläche der Düse, die sich nach außen in Strömungsrichtung erstreckt, verbunden ist, daß der dritte Teil (16) eine äußere Oberfläche (19) aufweist, die mit der äußeren Oberfläche (18) des zweiten Teiles (13) fluchtet und daß sich die äußere Oberfläche (19) des dritten Teiles in Strömungsrichtung nach außen und dann nach innen erstreckt,,6. Fuel nozzle according to claim 5, characterized in that the nose (23) extends in the direction of flow and is connected to the outer surface of the nozzle, which extends outward in the direction of flow, that the third part (16) has an outer surface (19) which is flush with the outer surface (18) of the second part (13) and that the outer surface (19) of the third part extends outwards in the direction of flow and then inwards, 7« Brennstoffdüse nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dritten Teil (16) Heizmittel (30) vorgesehen sind.7 «fuel nozzle according to claims 1 to 6, characterized in that that in the third part (16) heating means (30) are provided. 8„ Brennstoffdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmittel (30) symmetrisch zur Düsenlängsachse angeordnet sind. ·8 "Fuel nozzle according to claim 7, characterized in that the heating means (30) are arranged symmetrically to the longitudinal axis of the nozzle. · PatentanwaltPatent attorney resting tresting t 209852/0524209852/0524 LeerseiteBlank page
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