DE2335130A1 - Selbstreinigendes ventil fuer ein kuehlmittel und kuehlvorrichtung mit einem selbstreinigenden ventil - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipi.-I^g. F. Wfickmantt,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

IKIEGiIAL KiOCEöö OYSSEKS, HiC. 70 Kcrth Street, Park iorest, Illinois, V.St.A.

üelbstreinigendea Ventil für ein Kühlmittel und Kühlvorrichtung xuit. einem selbetreinigenden Ventil

Kin typisches Kältemittel für ein Kühl- oder Gefriersyetem ist flüssiges Kohlendioxid, welches nur kurz als £lüssigkeit vorliegt, wenn der Druck vermindert wird und besteht hauptsächlich aus einer Mischung aus Feststoff und Gas. Ventile, die zur Hegelung des Zuflusses des Kältemittels in einem Kühl- oder Gefrier system zur Zuwendung kommen, werden durch das feste Kältemittel vollst findig blockiert, das sich im Inneren des Ventile absetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein selbstreinigendes Ventil und eine Kühl- bzw. Gefriervorrichtung mit ein« derartigen selbstrGini&enden Ventil zu schaffen, bei dem diese Blockierung verhindert ist·

der US-PS 2 759 336 ißt bereits ein Ventil zur Steuerung des Durchflusses von flüssigem Kohlendloxid bekannt, das durch eine ächlieBwirkung über einen großen OberflSchenbereich zwischen einen bewegbaren Teil und einem festen Teil eine Selbstreinigung ernb'clicht · Gegenüber dieser bekannten Aueführungsforin ist die Erfindung im wesentlichen durch die Ausgestaltung entsprechend den beigefügten Ansprüchen gekennzeichnet und verwendet im Gegensatz zu der bekannten Ausgestaltung eine Schabwirkung durch Anordnung

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eines üchabteiles an einen der Ventilteile, wormis sich eine zuverlässigere und rascher eintretende Wirkung ergibt.

weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung; ergeben sich auß den /.nepruchen und der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung ciit der Zeichnung·

üie Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise daxgestellt. Ks zeigt:

Fig. 1 einen Horisontalschnitt durch einen isolierten Gefriertunnel einer Kälteanlage;

lig. 2 einen Längsschnitt durch ein Ventil nach der Erfindung;

lit;. 3 ein eehematisches ilieBdiagrasua zur Zuführung von flüssigem Kohlendioxid su drei parallel geschalteten Ventilen entsprechend iigur 2; und

Jt ig. 4 ein vergrößerter Teilschnitt aus iig. 2.

Iiie Kälteanlage 10 gemäß Jfic 1, die für flüceigee Kohlendioxid oder ein ähnliches Kältemittel ausgelegt ist, das in wesentlichen bei vermindertem Druck als ieetkörper oder in lorn eines Gases vorliegt, umfaßt einen Tunnel 11 mit isolierten Wänden 12. Der Tunnel hat einen Eingang 13 und einen Ausgang 14, durch welchen Gegenstände, die mit 15 bezeichnet sind, wahrend der Kühlung hindurchgeführt werden, wie dies beispielsweise beim Gefrieren von Nahrungsmitteln der iall ist. Die Förderung wird durch einen endlosen Bandförderer 16 übernommen, der kontinuierlich in Sichtung des Pf eil es 17 von Eingang 13 sum Ausgang 14 bewegt wird, wobei die Gegenstände 15 eingefrieren.

Das gasförmig· Kältemittel, das durch Verdampfung des flüssigen Kältemittels und durch Sublimation des festen Kältemittels entsteht, wird über die Gegenstände durch ein Gebläse 18 ucgewälet,

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das über eine UelIe 19 angetrieben wird, wobei dos umgewälzte Kohlendioxidgas von unterhalb des hinteren Endes 20 einer Uawrilzleitvorriehtung 21, durch einen Kanalabschnitt 22 entspre-κ chend den Pfeilen 23 in die Eintritteöffnung 24 des Gebläses 18 gesaugt.

Ao Ausgang 25 dee Gebläses 18 sind parallele Leitbleche 26, 27 und 28 vorgesehen, die als Leitvorrichtung wirken und mit Abstand zueinander angeordnet ciiid. wobei die inneren i&den 29 voneinander entfernt sind, üb eine iiehrsahl von Strömungswegen 30, im dargestellten falle drei, su bilden, die sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Tunnels 11 erstrecken, um das Kältemittel über die volle Breite su verteilen.

Um frisches Kältemittel in die Anlage 10 zu bringen, sind die inneren Enden der iitrÖKungsbahnen 30 zwischen den Leitblochen 29 in der Bähe des Gebläses 18 mit einer Vielzahl von Keltemittelventilen 31 versehen, wie aus Hg. 1 ersichtlich, ist jede btröcungsbabn 30 an ihrem Eintritt, der dem Gebläse 18 zugewandt ist, mit einem eigenen Ventil 31 versehen« Es ist auch möglich, ein einziges Ventil 31 mit einem Verteilungstrichter zu versehm, der die Strömung über den gesamten Tunnelquerschnitt 11 verteilt.

dieser Anordnung wird das Kältemittel, welches fließfähige, verdampfbare 1eststoffteile und gasförmige Teile umfaßt, wenn das Kältemittel Kohlendioxid oder ein ähnliches Kältemittel ist, in den Tunnel oder die Kaamer 11 an einem Zwischenabechnitt zwischen dec Lingang 13 und dem Ausgang 14 eingeführt. Wegen der Anordnung der Ventile 31 wird das Kältemittel zu Anfang quer in die Kammer 11 eingeführt und dann um 90° durch die Leitvorrichtung 26-28 umgelenkt, so daß an den Ausgängen der ßtrSaungsbahnen 30 das Kältemittel entgegen der Bewegungsrichtung 17 der Gegenstände 15 strömt, wie dies durch die Richtungspfeile 32 angedeutet ist. Auf diese Weise erzeugt der mit den Ventilen ent-

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sprechend der I>erstellune in üg. 1 ausgerüstete Anlage einen Verteilungseffekt, durch den dae Kältemittel in den Bewegungabahnen 30 über den gesagten ^uerachnitt des Tunnels 11 und oberhalb dee inickführleitbleches 21 verteilt wird.

i»ie Zuflüsse des kältend ttels au den drei Ventilen 31 bei der dargestellten Misführungßform sind schenatisch in liß· 3 dargestellt. Ιϋ|Οΐ wird da» flüssige Kohlendioxid durch ein Zuführungaventil ßg" und eine Leitung 33 zn den drei parallel angeordneten Ventilen J-1 geleitet. Die J)urchströming dieser drei Ventile 51 verursacht einen plötzlichen !druckabfall bei der. flüssigen Kohlendioxid, so ash daa austretende Kältemittel, das durch die Pfeile 5^ angedeutet ißt, in Form einer Mischung von festem Kohlendioxid und gasförmigem Kohlendioxid vorliegt* das sowohl durch die Verdampfung von flüssigem als auch von festem Kohlendioxid entsteht. Die Ventile 31 sind bei der dargestellten j.usführungsforBi in erster Linie außerhalb der Äam-11 angeordnet.

Der -i.ufbaudDE Ventilee t'^ht aus den fig· 2 und 4 hervor. Entsprechend dieser Larstellung umfaßt das Ventil einen Ventilkörper 25», in dem ein in Längsrichtung bewegbarer Ventilteil 36 enthalten ist, welcher an seinem vorderen lade eine Ventilschließflache 37 ^ X'oxin eines iCägelstumpfes aufweist, dessen verjüngtes tnde iait den Ventilschaft 30 verbunden und dessen erweitertes Lnde in dex· *ähe des Ausganj ec 39 des Venti!körpers 35 gelegen ist.

Die ßchließflache 37 umgibt ein ringförmiger Ventilsitz 40, der eine Dichtfläche 41 aufweist, die mit der üchließflache 37 susaBuaenwirkt, wenn der Ventilteil 36 sich in der Schließlage befindet, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Eine der !lachen 37 und 41 ist mit einem Schabt eil versehen, der mit der anderen Fläche zusammenwirkt, so daß bei der Bewegung des bewegbaren Teiles 36 während des Cffnena und Schließene des

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Ventils festes Kühlmittel, das innerhalb des Ventilts abgelagert ist, durch den Schaftteil von der aperen flache abgeschabt wird. Bei der dargestellten Aueitihrungsform ist der Schabteil in Form eines riesserrandes 42 an dem Sitzteil 40 vorgesehen., um mit der Schließfiaehe 57 des bewegbaren Teiles 56 zusammenzuwirken. Die Folge ist, daß beim Bewegen des Ventilteiles 56 aus der in Fig. 2 dargestellten üchlieBlage in die Cffnungslage oder nach rechts in Fig. 2 der uchabteil das abgelagerte feste Kohlendioxid wegschabt, so daß es aus dem Inneren des rohrförmigen Korpers 55 durch den btron des Kühlmittels herausgetragen werden kann, wie dies durch den Pfeil 45 angedeutet ist, der die ütröi&ung in und durch das Ventil hindurch kannseichnet.

Ler üchabteil auf dem Sitzteil 40 erstreckt »ich uns die gesamte bewegbare Ventilteilfläche 57ι da er eine ringförmige *οηα aufweist, um den gesamten Umfang der Fläche 57 au erfassen.

Bas Ventil wird in der in i'ig. 2 dargestellten geschlossenen Stellung durch eine Schraubenfeder 45 gehalten, die um das verringerte hintere liide 46 des Ventilschaftes 58 angeordnet ist und sich mit einem I&de gegen eine Büchse 44, innerhalb der der Ventilschaft verschiebbar gehalten ist ,und mit dem anderen Ende gegen eine eineteilbare iSitter 47 abstütst.

ler bewegbare Seil 56 des Ventiles wird in die geöffnete oder die rechte btelluiit *** Jig- 2 bewegt, wenn flüssiges Kohlendioxid, entsprechend dem Pfeil 45, unter einem Lruck in das Ventil einfließen kann, der großer ist als der ursprüngliche Liniendruck des Ventiles. £&s Ventil ist auf einen bestirnten Öffnungsdruck durch Linst ellung der flutter 47 eingestellt, wobei die Jeder 45 auf eine gewisse Vorspannung vorbelastet ist. die auf den Ventilschaft 56 übex'tragen wird. Ide Vorbelastung

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ist ßO ausgewählt, daß das Ventil bei einen track oberhalb des iTriple-Iunkteö von Xdhlendio.-.ad d.h. 5,2^ nt (75 M5Ir), oder bei einem Druck öffnet.

Kohlendioxid wird im flüssigen Zustand unter einen Druck von 21,5 at (305 HiIG) und einer !Temperatur von -18°C (0° *) aufbewahrt tmd bleibt in deir. fluss ig-en Zuctand unter einen I ruck im Bereich von 4,2 et (60 i'JIü) bin 7% 5 at (1051 FM) md einer Temperatur ir. Bereich vcn -21°C bis *1°C (-69,9°! bi£? 87,8°F). Ua flüseifefs Kohlendioxid slf: ein kontinuierlich überwachtes iluid zu verwenden, d.h. vz. die LtrÖ£tin£F£;eschvindi-^rkeit zu regeln, cüscen die Ventilenr.rUstuEr und dir ^tciureinrichtuncen dec Kohlendioxid inncrhcJ.b dieser Grenzen ««rhrlten. Un diese kichtlinien zu verwirklichen wurde das Ventil cit der /bscheröffnunt entwickelt.

Bas Ventil nit der jbscheroffmuif; wird in Verbindung init pneuiaatißch betätigten üadel-Kcgelventil verwendet, das in 3 ffiit 32 bezeichnet ist. ><enn daß Nadelventil die ü schwindigkeit enteprechend ßi^-nalon verändert, die von einem I/jMJmforEer und He^eleysteju übertrag:en werden. ciBstouei-t moduliert daß Ventil mit der ibscheroffminc. .^enn dsr T ade 1 ventil die ötroaungegeßchwindigkeit auceteuert bzw. nodrliert, verändert sich der Druckabfall durch daß Ventil tind daß Ventil m.t der iiböcheröfXnunt; stellt diece I^ruck»chwan1n;nf*en foi>t und moduliert.

Obgleich das System so eingestellt ist, daß es Kohlendioxid innerhalb der Grenzen dtas flüöoi^en .iuatinder orh'llt. bilden sich dennoch bei geringen Gpnchwindi_f'^koitm "ind beir ■-; cvron festes Kohlendioxid, ^n wird nuch ra,;f*aioir.ion „ ä.nZ bein treten des iLohlondioxids} aus der I/ü.ne 48 ao.r sit dor ? br eheröffnung versehenen Ventilen ("3ercicL »siner hohon Cei keit und eines gevingei- Iruckos, die -.-est.itoffteile

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der ... itzi*l:icfc.t '+1 zuruckschlage-n. l&b üät del· Shm vcr.'ieLenc Ventil. i:it deü. Xeaserrand schabt die i^ebi

-.;;tctofftöilc at uiid reinigt sich selbst, i;odurch des Ventil cTf. η gehalten, vird and einen freien LurcltfluC ermöglicht.

(iii. öaU des flüssige Kohlendioxid durch einen >. in dm wi-atilköxper y-j ι-. i»i»trö.at \iad im rech- : ; i irJi^l umdenkt wird, u:: ia ciuea i^iat^kaüal oder einer

Ie h'c nnch allen τα nlr".--t:>:· _t <li^ z\;±sc'h<Ai del ilricnc \? \md df v libelle ^i ^bildet i:it·- .icrdirch 'in rcechei I-rücksb-

■11 nui- uö£;i,n*r Zj dew V:.;itili> eintritt, (?xitsteht ewr- den: &..Jßtr;:t"cx^den ivniil::iit^-³,i_t άαζ in - i^. " ^-it ~-i: tind li·^. " r it ^ΊΑ bL2cich^rit-t ii.:tj tijic- Iliücku/ig i..un foLteu and ^a^foiiu^cL. aioiilendioxid, wobei i^ wesentlichen ein flüssiger iuiteil vollst&n-

öcr beK^^Li-r-j '<zil % in di^ »Jchlit^.laee fcf-^iöJ 1 ie;. 2 zu-

uX't, ncit^f* das featu Kohlendioxid zur /*blei$emn£i in· Inneren dos Vcntilkör£>er« ?5 wnd teilweise xe< liereich us die Ventiliicblit ::fl ^CiIv: Jv. >ci t-iiiÄJt. gewöhnliclien Ventil wüid*" dieses ft-£·£■·; .MoLIf idioxid die innere x.urch»orö«öi:inun£ d«Ä Veatiles blockieren, so da.i Lei der darauf folgenden ^f fnung des Ventilen ise'ar wcnit, oder überhaupt kein Xvühli-iiitol hindurchXliei en

-Jei dom celbstreinigsnden Ventil nrch der vorliegenden irfin- &VLTI& wird wegsn der Anordnung der Gchabflache, die aifc ^2 be~ soicliiiet ist, bei der nachfolgenden ÜJXmaigsbewegung dcse bev:ocbaren leileö 3«j in der durch den irfcil 53 angezeigten üiclxiunr. dor Hesserrand 42 die· festen iiUhliaittelteile von der Hache j7 fibachaboii. no da^ die* eutfernteii o.eilchon des festen Kühlmittels durcL äo.u i-jusgaug 39 durch da« XüliliBittel hiiieuB-getra(;en vu-rdou. v;elches n»in frei du2'ch dfin Ventilköri'cr «trömen kann.

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1/anit dieses abgeschabte Kühlmittel seinerseits den frischen Strom blockiert, ist der Ventilsits 40 des Ventile ringförmig um die Vlache 37 angeordnet und erstreckt sich in einer der Bewegung £' dos bewegbaren Teiles entgegengesetzten dichtung und bildet eine ringförmige usümelt asche 5*1 für die ieetteile zwischen des kegelförmigen üitzteil 40 und den angrenzenden Bereichen des /entilkörpers 55. **enn dann der btrosi des flüssiges Kühlmittele wieder einsetzt, wird das vorübergehend in der Tasche 54 auTgenommene feste Külilmittel ait dec austretenden üünlioittel ⁷A herausg;et ragen.

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Claims (1)

1. ir a t e a t a a β ο r ü c h

   fcSelbstreinigendezs Ventil für ein flüssiges £ühlüdttel, auch .In foster iarsa vorliest, gekennzeichnet durch cinan bewegbaren Ventilteil (36) mit einer Schließfläche O7>, «i~ nen rinirförinif;ea Sitzteil (40) nit einer Idcktflache (41;» die dichtend mit der Schließfläche (57) aueamaenwirkt, weiterhin ,rekennauichnet durch einen Bchabteil (42) sn einer dieser i?lächön (57, ^1), der sit der ssnderea Fläche zusammenwirkt ;jnd ^eksmiisichnet durch aiae Einrichtung zum Bewegen, des "bewegbare?n Teiles (36) relati"»· %vm £>itzteil (40), wodurch beim Offnen land Schließen des Ventiles gleichzeitig da» feste Kühlmittel durch a<sn Schabteil (42) -von der anderen Fläche abgeschabt wird.

   2. Ventil nach Einspruch i, dadurch gekennzeichnet, daii der Schabt eil einen Hesserrand (42) aufweist und dali eine Einrichtung (44) zur Hfilteruac des bewegbaren Teiles (56) für eine is relativ sam iSitsteil (40) vorgesehen ist.

   ?. Ventil nach 'Jisprach 1 oder 2, dadurc'a gskennzeichnce, daß der beverbare Seil (36) filr das '.-ffnen des Ventils hi einer Richtung bevei?b«r ist «nd d:iß dor bitzteil (40) rintiförcig den bewegbaren Seil (36) angeordnet ist tmd sich in der ent

   erstreckt.

   4. Ventil nach iiißpruch Z% dadurch gekennzeichnet, daß der rdtzteil (40) sich über ^60° erstreckt und einen iiesEerx*ßnd-toil (42) in der HPhB des engen riTi£f?5rj.iipen Toilets aufweist, der den bewegbaren Seil (^6) bein ßc}ili«£en den VentilvJß berfihrt.

   5* Ventil nach iitapruch 1 oder 2, dadurch gekennzeiclinet, &zdi eine Einrichtung (44) zur Lagerung dee bewegbaren Teiles

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   (5b/ für eine CfinunfaSbfcw*oin£ in *ii...i , ichtv.r,£, vr^^r«'.... ist und dai» dor -chabteil (^, idL dc:. L. .„vrbrcr. Γ,ίΐΐ ('·-;

   und üich in eüt^e^enc-aetzt :.r >, ic Lt-uv/ i;ivtrcckt

   6. Ventil nach Anspruch 5» dadurch ^ekonnzoichact,, de«, di*.- üchlie&f lache '_ν>7; des bewegbaren iciloo (%, z'.in-^foi'raii:; ko niscli ausgebildet ict und dau. der ich.ibfciil (<&} ^litrxfall ig iK»d kouxicJ. hierzu i.asiy.bildit ist -uul iiit dv-v iifc CJ?y in ->in^rifr >»,MJit, vjnri das Y?nfcil _; t ußen ist.

   7. Ventil mxca eiüc^i der vöx'2ieiv;'.;h.cxidori. .'τιερΓχ:^. -']-,υ:ΐ-zeicimet durc-i tinon Γοί^Γϊ'πιχ^,οι-. /^ifcilkciv.:;r i,yj._% ir. dc^. der in Läng^rich-torio bewegbare -i'oil {>Cv zassmunsn ύ; seiner Scbliöüflache (3?) anG-ordiiei; ist irnd n^cj'nzoichn.et di?rch die Anordnung des iütsteilec (^0) r^lt eeinor Dichtfläche C-1) innerhalb des Voiitilkorpors (3>^-

   8. Ventil nach ,Anspruch '/■» dadurca £<ike:\uz<*icLn«_t, d?ii: der rc&rföraige Vantilkürper ^JS^¹ -it einc-ii Λ-uBtrittnmd«: C'9 Γί*Γ das Xühliaittol veraehtin ix:« und dau. doi- ».ifcaücil v'^/f0> Ia d^ :* &ähe dieses Äustrittsendes angeardaet ist ma aicx- ,lr.c'i inu.-m erstreckt, uj eia^ ringfönsioC oau-icltauche vi^. f«i tl--t CiM,-stoffe zwischen den üitzteil (40_y und do?:; Vcntilkörper \Z>^rjj z.* bilden.

   9. Vorrichtung zum jiQjLen oder gefrieren von Gey^art jcit eine« selbstreinisenden Ventil ntch cir.ea. der .· os^rC 1 bis 8, gekconseichnct durch i.in·: thürsiecii it-oil rtt Ir,-tier (11) sit einen. *.ingai2g (14^ md ein . ύε^ε;.^ _V1^, ?- HindurchTüürcn von ütfcCnstl^idc-n d-rcb. tli«; .»ü-.iaer, * ir.·.. i\ richtunß (18, 31, 2G, 27, 2ö_t 2j) i,i., .infü^ren eine? ::"1^ ■ mittels, dec verdiuipibare Tictt IuilcKui luid ^acfSri-i-j..-. " liehen aufweist und cit den ae£;enständea an oiu

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   - It -

   d'r λλ:.^:γ ' ι: JTVJrO¹U-Tj c? '."iijpani. ^nd £cr·.- .',nr5;-;siiG während dee 1-: rch? w ~cn öicf-er Cf;;--nrt^::nd': in /eiOmmr* kosast, wobei die rinrielitim;: nu?: 'inführen des K^Mritteli- eine Leitvcrrich»

   (26 bie ?9) TiDf aßt_: die sich über dio {reefUEte Breite des g;riTic<rs für die iiegeruätande *>rstz"eckt und eine Vielzahl Vt.-η :-".trf*>:-iJngKl>f>hii'--r (⁷0> tür. ^lcächaJ'^i^cn. V^rox*teileri den iiält< fiiifl- -"bi>r die- ive&rcgtt Breite *:i-.Tp.l;t und gektiiinsseichnet d rrcl dir. "iicrdntinp d&s KolLs-treirii.'ender« vcntiles C*i) Laui-r-L ill; dc ν vtixin'rijrKbiibner= (TO.-.

   Ι¹",. ν err j cLt-.:n.r u»-cl-. r^pi-.ic*-. 3, dadu'ch ^feJcerinzeicJiavt. dai! dl- .iuricliiuii,- zu;: .-.'inf;;xii*e-i d» r i.riti.-i-jittc?!;? c-ii* -flebl =F-e (18y r: iiiici ;--f-it· nil »iritir "ui.tri'.tr.ricLt'.ir!^ quer zur t'.iYic der· ütar.!.ier (I'¹) «xiTnft la^l da.³" eine L^iteinric 2?·? vor. -.-iner seitlichf-n ^!iic!it:w.i &ιτ- Lrnpsrichinin?· in BezuR e-?f die ilaarncr geboren ir.t \-nd dadurcb *?ino Yort-eil-anc das cintrötenden ilnids "brρ die f.esartii Brcilr der äajSRer t;nd eine ^'i.-jrichtuac dff" iluids in Lung3X±ch1;>jn^ der Kamaer erzielt wird u:id dci:- die selb: treiiiigundcnVenu.ile iir, we&ejitlicliOii

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   BAD ÖRlatNÄL

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