DE2513478A1

DE2513478A1 - Vorrichtung zum zerbrechen von feststoffen in einer fluessigkeit

Info

Publication number: DE2513478A1
Application number: DE19752513478
Authority: DE
Inventors: Eston Farrell Petry; Ronald William Umphrey
Original assignee: Continental Oil Co
Current assignee: ConocoPhillips Co
Priority date: 1974-06-05
Filing date: 1975-03-26
Publication date: 1975-12-18
Also published as: FR2273592A1; AU473164B2; AU7924775A; FR2273592B1; DE2513478C3; CA1064880A; US3931936A; GB1468781A; DE2513478B2; ZA751813B

Description

•PATENTANWil.TE DR. ING. ERNBT SOMMERFELD

DR. DIETER V. BEZOLD DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER D-8 MUENCHEN 86 telefon Ο8θ/47ββοβ MARIA-THERESIA-BTRASSB 32 47681» POSTFACH 80OS SS TELEX 032638 TELEGRAMM SOMBEZ

9604-75

Continental Oil Company Ponca City, Oklahoma, Ver.St.A.

Vorrichtung zum Zerbrechen von Feststoffen in einer Flüssigkeit

Die Erfindung enthält eine aus Seitenwänden, Endwänden und einem abfallenden Boden gebildete Wanne. Die Wanne weist am seichten Ende einen Wassereinlass und am tiefen Ende einen Pumpenauslass auf. Etwa parallel zur Wasseroberfläche der Wanne ist eine Vielzahl von zylindrischen Brechelementen gelagert, die im wesentlichen aus zylindrischen Walzen bestehen, an derem äusseren Zylinderumfang Brechelemente befestigt sind, so dass das zwischen zwei sich gegeneinander drehenden zylindrischen Brecheleinenten hindurchtretende Produkt von den am Umfang befestigten Zähnen ergriffen und auf eine Abmessung zerkleinert oder zerbrochen wird, die sich für eine Förderung zu einer Suspensionsleitung eignet. Die Brechelemente sind so angebracht, dass das Wasserniveau weder höher als die obere Fläche des zylindrischen Elements noch niedriger als dessen untere Fläche ist, sondern vorzugsweise etwa an der Mittellinie der zylindrischen Elemente gehalten wird.

Die in der Flüssigkeit gelagerten Brechelemente bewirken nicht nur eine wesentliche Verminderung des beim Brechen auftretenden Lärms, sondern auch eine wesentliche Verminderung in der Bildung von Staub, der immer erzeugt wird, wenn Materia-

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lien, wie Kohle, zum Zerkleinern gebrochen werden. Die Verminderung des Staubs in einem Bergwerk ergibt einen wesentlichen Sicherheitsfaktor bei der Handhabung des Kohlenmaterials.·Die Erfindung beabsichtigt entweder ein einziges oder ein doppeltes Paar von Brechelementen mit geeigneten Ablenkplatten, die das Produkt zwischen die sich entgegengesetzt drehenden Paare der Brechelemente so leiten, dass das Material beim Brechen in die Wanne zum richtigen Mischen mit der Flüssigkeit vorwärtsgetrieben wird.

Die US-PSen 1 619 004, 1 620 838, 1 785 544 und 3 596 841 beziehen sich auf die vorliegende Erfindung.

Die US-PSen 1 619 004, 1 785 544 und 3 596 841 beziehen sich auf Brecher, die in einer Flüssigkeit zum Zerkleinern oder Verarbeiten von Holzbrei verwendet werden. Kein Brecher weist am Umfang befestigte Zerkleinerungselemente auf. Kein Brechereiement .· arbeitet mit einer Suspensionswanne zusammen, im das Produkt zu dessen Zerkleinerung mit einer Flüssigkeit zu mischen, so dass es durch eine Suspensxonsleitung gefördert x-zerden kann.

Die US-PS 1 620 838 gibt zwei eingetauchte Walzen und eine Kohlenbrechvorrichtung an. Die dort gegebene Lehre betrifft jedoch das Verhindern einer Beschädigung der Kohle auf Grund des Herabfallens nach dem Brechen und nicht das Verarbeiten für eine Einführung in eine Suspensionsleitung. Die US-PS 1 620 838 zeigt ferner keine Probleme bei der Anordnung der zum Brechen des Produkts verwendeten Walzen.

Die Erfindung betrifft kurz zusammengefasst eine Vorrichtung zum Brechen Von Feststoffen in einer Flüssigkeit mit einem oder zwei Paaren von drehbar in den Seitenwänden der flüssigkeitsgefüllt en Wanne drehbar gelagerten zylindrischen Gliedern. Die zylindrischen Glieder weisen Breehelemente auf, die fest auf der Oberfläche der zylindrischen Glieder vorgesehen sind. Das zu brechende Material wird mit der Lösung in der in

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der Wanne enthaltenen Flüssigkeit gemischt und vom Boden der Wanne hinaus in eine Suspensionsleitung gepumpt.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht einer tragbaren Brecher-Wannenanordnung mit den zum Betreiben des Fahrzeugs erforderlichen Pumpen und Motoren;

Fig. 2 eine entlang den Linien 2-2 teilweise -geschnittene Seitenansicht des tragbaren Brecher-Suspensionswannensystems von Fig. 1;

Fig. 3 eine Schrägansicht der Wanne und der darin angeordneten Brechelemente;

Fig. 4 eine Endansicht der in Fig. 3 dargestellten Suspensionswanne ;

Fig. 5 eine Teilansicht der in Fig. 3 dargestellten Wellenfortsätze unter Hinzufügung eines Getriebes; Fig. 6 einen Schnitt des in Fig. 3 dargestellten Wannensystems mit den Veränderungen der Wasserlinie bezüglich dem Brecherelement im Suspensionswannensystem.

Gemäss Fig. 1 und 2 ist an einem Rahmen 10 eine Suspensionswanne 11 mit Seitenwänden 12, einer Endwand 13, einer zweiten Endwand 14 und einem Boden 15 befestigt. Wasser wird durch ein Einlassrohr 16 zu einem Ventil 17 und durch ein Rohr 18 zu einem Verteiler 19 zugeführt, der das Wasser in die Suspensionswanne und entlang der Bodenfläche verteilt. Ein Pumpenauslass 20 ist im unteren Ende der Wanne 11 angeordnet und an ein Rohr 21 angeschlossen, das an eine Pumpe 22 angeschlossen ist. Der Auslass der Pumpe 22 verläuft über ein Rohr 23 zu einem Ventil 24 und einem Rohr 25· Das hier beschriebene Suspensionswannensystem ist in der DOS 2 351 884 mit dem Titel "Suspensions-Behältersystem" ganz beschrieben.

Innerhalb der Suspensionswanne 11 sind die Brechelemente ange-

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ordnet, die aus zylindrischen Walzen 30 und 31 bestehen, die über Wellen 32 bzw. 33 gelagert und an Treibscheiben 34- bzw. -35 angeschlossen sind. Motore 36 und 37 sind über Treibscheiben 38 bzw. 39 an Riemen oder Ketten 40 bzw. 4-1 angeschlossen. Die Motoren 36 und 37 können übliche, z. B. elektrische oder hydraulische, Motoren sein, die sich zum Antreiben der Brechereinheiten eignen. Schwungräder 4-2 können an Jeder Walze angeordnet sein und beim Brechen des Produktsunterstützen, wenn dieses zwischen den Walzen 30 und 31 hindurchtritt. Auf jeder Walze 30 und 31 befindet sich eine Vielzahl von Zähnen 43, die von jeder geeigneten Art sein können und Produkte, etwa Kohle, ergreifen und brechen. Es sind Dichtungen dargestellt, die jedoch nicht beschrieben werden, da sie von irgendeiner üblichen Bauart sein können, die das Wasser am Austreten vom Innenraum der Wanne 11 um die Welle 33 bzw. 32 hindert. Die gestrichelten Linien 56 stellen die ■ Einstellungen dar, die beim Positionieren der Walzen 31 ausgeführt werden können, um das Produkt auf unterschiedliche gewünschte Grossen zu brechen. Unter den übrigen am Rahmen 10 angebrachten-Elementen befindet sich ein Motor 4-5, der über eine Treibscheibe 46, einen Riemen 4-7 und eine Riemenscheibe 48 an eine zur Pumpe 22 führende Welle 49 angeschlossen ist. Der Motor 4-5 ist auch über eine Welle 50 an eine hydraulische Pumpe 51 angeschlossen, die zum Bewegen des Fahrzeugs verwendet wird, das mehr ins einzelne gehend in Fig. 2 beschrieben wird. Es werden Steuerungen 53 verwendet, die z. B. die Bewegung des beweglichen Rahmens 10, den Betrieb der Pumpe und die verschiedenen Motoren 36 und 37 steuern. Die Steuerungen sind handbetätigt dargestellt, können jedoch offensichtlich auch bei Bedarf ferngesteuert werden.

Fig. 2 zeigt 'eine teilweise geschnittene Seitenansicht von Fig. 1 und insbesondere eine Gleiskette 54- für den Vortrieb der auf dem Rahmen 10 angeordneten Vorrichtung. Für den Antrieb der Gleiskette 54- in beliebiger Richtung können Hydraulikmotoren 55 verwendet werden, die über nicht dargestellte Leitungen an eine Hydraulikpumpe 51 angeschlossen sind. Eine

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Wasserniveau-Steuereinrichtung 60 ist an der Suspensionswanne 11 angebracht und steht über ein Element 61 mit der Innenseite der Suspensionswanne 11 in Verbindung. Die auf diese Weise mitgeteilte Information wird über einen elektrischen Kreis 62 zu einem elektrischen Steuersystem 63 übertragen, das seinerseits über eine elektrische Leitung 64 mit dem Ventil 17 in Verbindung steht. Ein Hiveausensor 60 kann von Schwimmerbauart oder ein ausserhalb der Wanne durch die Seitenwände 12 hindurch angebrachtes Rohr sein, so dass der innere Wasserdruck in der Wanne 11 über das Rohr auf eine Membran übertragen wird, die an dem aussen befestigten Rohr angebracht ist. Der Druck auf der Membran ist eine Anzeige für den Druck in der Suspensionswanne, der ein Mass für das Wasserniveau in der Suspensionswanne 11 ist.

Das in das Rohr 16 eintretende Wasser wird vom Ventil I7 gesteuert. Wenn das Ventil offen ist, strömt das Wasser durch das Rohr 18 in den Verteiler 19» wo es über die ganze Wanne 11 verteilt wird. Wasser und gebrochene Produkte werden aus der Wanne 11 durch den Auslass 20, das Rohr 21 und die Pumpe 22 entfernt, die die Suspensionsmischung unter Druck setzt und sie aus dem Rohr 23 heraus, durch das Steuerventil 24, in das Rohr 25 und zu dem hier nicht angegebenen Suspensionsfördersystem drückt. Das Ventil 24 kann bei Bedarf zum Abschliessen der Suspensionsleitungen an der Pumpe verwendet

,automatisch oder , _Tr und an den Handsteuerungen 53,/ an anderswo entfernt vom Ventil 24 angebrachten Fernsteuerungen gesteuert werden. Der Motor dreht die Welle 49 durch Drehung der Treibscheibe 46, die eine Bewegung auf den Riemen 47 und die an der Welle 49 befestigte Treibscheibe 48 überträgt. Ein handbetätigter Lösehebel 66 ist bei 67 angelenkt und bei 68 an einer Verschiebekupplung 69 befestigt. Ein Handgriff 70 kann den Hebel in Pfeilrichtung 7I bewegen, um die Drehung der Treibscheibe an die Welle 49 anzukuppeln, oder in Pfeilrichtung 72 bewegt werden, wenn die Kupplung 69 von der Welle 49 gelöst werden soll. Wenn das Produkt in den Zwischenraum zwischen den Walzen 30 und 3Ί fällt, werden diese Walzen von den Motoren 36

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bzw. 37 über deren Treibscheiben 38 bzw. 39, Riemen 40 bzw. 41 und Treibscheiben 34 bzw. 35 gedreht. Wenn sich die Treibscheiben 34- und 35 drehen, drehen sich die Wellen 32 bzw.33. Jeder Riemen ist so ausgelegt, dass er sich in der Richtung des über dem Riemen angegebenen Heils bewegt. Wenn das Produkt zwischen die Brechelemente fällt, brechen es die Zähne 43 auf eine vorgegebene maximale Grosse, bei der es herabfällt und mit dem Wasser in der Suspensionswanne 11 gemischt wird. Ist einmal das Produkt gemischt, so wird es, wie oben beschrieben, kontinuierlich von der Pumpe 22 entfernt. Die gesamte am Rahmen 10 angebrachte Vorrichtung kann entlang der Bodenfläche entweder innerhalb oder ausserhalb eines Bergwerks bewegt werden, z. B. durch die an die Motoren 55 hydraulisch gekuppelte Hydraulikpumpe 51, die eine Bewegung der Gleiskette 54 in der gewünschten Richtung entweder vorwärts oder rückwärts je nach der Einstellung der Handsteuerungen 53 bewirkt.

In Fig. 3, 4 und 5 ist eine Suspensionswanne dargestellt, die si<h grundlegend von der in Pig«, 1 und 2 dargestellten Suspensionswanne durch Einbau von zwei sich entgegengesetzt drehenden Druckwal,zenelementen unterscheidet. Bei dieser Ausfuhrungsform ist Jedes Paar der Brecherwalzenelemente 30 und 3I über seine entsprechenden Wellen 32 bzw=, 33 in. Lagern 75 bzw. 76 gelagert, die 8Ji der Endwand 14 befestigt sind. Eine Abstützungsanordnung 77 ist an der Endwand 14 befestigt und trägt die Lager 75 und -76. Eine i'm allgemeinen A-förmige Ablenkvorrichtung 78 ist zwischen den zusammenarbeitenden Paaren von zylindrischen Walzen 3I angeordnet. Die Ablenkvorrichtung 78 weist einen ersten Ablenker 79 und einen zweiten Ablenker 80 auf. Jeder Ablenker hat einen ausgeschnittenen Teil 81, der den Durchtritt der Zähne 43 durch den Ablenker gestattet. In ähnlicher Weise ist an jeder Seitenwand 12 eine Ablenkplatte 79 befestigt, die darin ähnliche Ausschnitte 81 aufweist, die in ähnlicher Weise den Durchtritt der Zähne 43 gestatten»· Endplatten 82 sind von den Endwänden 13 und 14 abgewinkelt und sind bestrebt, das Material am Umgehen des Endes der beiden

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Paare von zylindrischen Walzen 50 und 51 im Bereich der Wellen 32 und 35 zu hindern.

In Fig. 4 ist ein Getriebe 90 dargestellt. Dieses Getriebe 90 weist verlängerte Arme 91 und 92 auf, die ein unmittelbar antreibendes Getriebe enthalten,' das an die Wellen 32 bzw. 33 angeschlossen ist. Somit erfolgt die Drehung der Welle 3? über die Zähne in den Verlängerungen 91 und 92 zur Welle 35» wodurch der Gleichlauf der beiden Wellen aufrechterhalten wird und diese unmittelbar angetrieben werden. Die Arme 91 und 92 sind in gleicher Weise im Hinblick auf den Abstand zwischen den Wellen 32 und 33 einstellbar, wodurch eine Einstellung des Abstands zwischen den zylindrischen Walzen 30 und 31 ermöglicht wird, vgl. Fig. 1. Die Platten 94- und 95 wirken als Dichtungen für die Wellen 33 bzw. 32. Die Platte 95 ist breiter als die Platte 94·* um die Bewegung der Welle 32 aufzunehmen und doch eine Dichtung zwischen der Innen- und Aussenseite der Wanne 11 an der Endwand 13 aufrechtzuerhalten.

In Fig. 5 ist ein Getriebe 90 dargestellt, das ein unmittelbar antreibendes Getriebe sein kann, wenn der Abstand der Wellen 33 und 32 gleich bleibt, oder das, ein einstellbares, in Fig. 4 dargestelltes Getriebe sein kann, wenn die Wellen, wie oben beschrieben, bewegt werden sollen. Pfeile 100 geben die richtige Eichtung zum Drehen jeder Welle 32 und 35 sin. In Fig. 5 wurde keine Antriebseinrichtung dargestellt, da sie im wesentlichen identisch mit der in Fig. 1 dargestellten ist.

Der Betrieb der in Fig. 5 bis 5 dargestellten Brecher-Wannenvorrichtung ist im wesentlichen identisch mit dem in Fig. 1 und 2 dargestellten und hierzu beschriebenen Betrieb. Das Material, etwa Kohle, das in die teilweise mit Wasser aus dem Rohr 18 gefüllte Wanne fällt, fällt zwischen die Walzen 50 und 5Ί und wird von den Zähnen 4-5 auf eine vorgegebene Maximalgrösse gebrochen. Jegliche in das Wannensystem fallende Kohle tritt entweder in den Bereich 110 oder in den Bereich 111 ein. Eine mit zwei Walzenpaaren versehene Zerkleinerungsvorrichtung weist jedoch Vorteile gegenüber einer mit einem einzigen WaI-

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zenpaar versehenen Zerkleinerungsvorrichtung auf. Venn z. B. in den Bereich 110 fallendes Material zusammenbacken und nicht unmittelbar in den Brecher fallen sollte, so wird das Material automatisch in den Bereich 111 überlaufen. Der Bereich 111 nimmt die Maximalbelastung für die Zeitdauer auf, in der der Bereich 110 keine zusätzliche Belastung aufnehmen kann oder aus irgendeinem Grund kurzzeitig blockiert ist, z. B. durch den Durchgang eines grossen Materialstücks, und unter normalen Bedingungen eine Situation erzeugen könnte, in der der Brecher die gewünschte Maximalmenge des Materials nicht verarbeiten könnte. Pur den Fall eines einzigen Paars von Brechelementen würde somit die Wanne augenblicklich vollständig blockiert sein und das Material zum Auffüllen der Wanne und zum Überlaufen über die Seiten veranlassen, wenn z. B. ein grosses Kohlenstück zwischen die Rollen 30 und J1 fällt. Wenn dies jedoch bei einem zweiten Wannenteil für den Bereich 111 auftreten sollte, so läuft das Material automatisch über in die andere Wanne, die eine ausreichende Kapazität zum kurzzeitigen Verarbeiten der Gesamtbelastung aufweist. In Hinblick auf das Obige ist es natürlich offensichtlich, dass zwei Paare von Brechelementen und eine in zwei Abschnitte unterteilte Wanne bestimmte Vorteile und eine Überlegenheit über eine Wanne mit einem einzigen Paar Brechelementen hat.

In Fig. 6 ist eine Wasserniveausteuerung dargestellt. Es hat sich im Versuch herausgestellt, dass eine kritische Wasserniveauesteuerung in der Wannenanordnung jeder Zeit aufrechterhalten werden muss, wenn die Vorrichtung einen maximalen •Durchsatz aufrechterhalten soll. Das bevorzugte Wasserniveau ist mit B bezeichnet, d. h. das Wasser verläuft durch die Drehachse jeder der vier Walzen. Unter diesen Bedingungen wird ein maximaler Produkteingang zusammen mit einer maximalen Lärmunterdrückung und minimalen Kavitation erzielt. Die Staubunterdrückung ist bei diesem Wasserniveau ebenfalls angemessen. Wenn das Wasserniveau die mit A bezeichnete Stellung erreicht, wird der Durchsatz der Brechereinheit wesentlich vermindert. Wenn das Wasserniveau auf C fallen sollte, ergibt sich eine bedeutende Kavitation, was eine Verminderung des

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Durchsatzes und eine Zunahme der Lärm- und Stauberzeugung bewirkt .

Abschliessend ist auszuführen, dass eine Zweiwalzen- und Vierwalzenbrecheinheit zusammen mit einer Suspensionswanne dargestellt wurden. Eine Wanne und ein Brecher, die gemäss der Lehre der vorliegenden Erfindung gebaut sind, ergeben eine wesentliche Lärm- und Staubverminderung während des Brechvorgangs und einen maximalen Durchsatz des Systems. Es wurde dargelegt, dass die Wasserniveausteuerung des vorliegenden Systems nicht über den Oberseiten der Walzen und nicht unter den Unterseiten der Walzen gehalten werden darf, sondern vorzugsweise an den Drehachse der Walzen, wenn ein maximaler Durchsatz zusammen mit Lärm- und Staubunterdrückung erzielt werden sollen.

Selbstverständlich können Änderungen der angegebenen Vorrichtung ausgeführt werden, und noch im Geist und Bereich der Erfindung gemäss der Beschreibung und den Patentansprüchen liegen. Es können z. B. zusätzliche Walzen hinzugefügt oder grössere Walzen eingesetzt werden je nach der Grosse der Wanne und der Grosse des Raums in der Wanne. Es können andere Ablenkplatten hinzugefügt werden, die die Bildung von Oberflächenwellen während des Brechvorgangs verhindern und das Entfernen des Materials nach dem Durchgang durch die Brecheinheit unterstützen. Es können zusätzliche Wasserdüsen hinzugefügt werden. Die verschiedenen Pumpenauslässe können entsprechend der besonderen verwendeten Pumpe abgeändert werden. Es wurden auch die Zähne an den zylindrischen Walzen hintereinander angeordnet dargestellt. Selbstverständlich können die Zähne bei synchronem Antrieb der Walzen um die Walzen herum versetzt angeordnet angebracht werden, so dass sie ineinander eingreifen, wenn sich die Walzen drehen.

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Claims

Patentansprüche

Produktzerkleinerungseinheit in einer Suspensionswanne mit Seitenwänden, Endwänden, einem Boden, wobei der Boden vom ersten zum zweiten Ende abfällt, mit einem Wasserauslass am ersten Ende, mit einem Pumpeneinlass am zweiten Ende und mit einer Einrichtung, die das Wasser auf einen vorgegebenen Niveau hält, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von zylindrischen Walzen, die im wesentlichen parallel zur Wasseroberfläche gelagert sind und eine Vielzahl von am Umfang über die Länge jeder Walze verteilten Zähnen aufweisen, und durch eine Einrichtung zum entgegengesetzten Drehen benachbarter Walzen-
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserniveau nicht höher als die obere Fläche und nicht tiefer als die untere Fläche der Walzen gehalten xvird.
3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ws-sserniveau an den Drehachsen der Vielzahl von Walzen oder tiefer gehalten wird»
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von zylindrischen Walzen zwei Walzen enthält.
5» Vorrichtung -nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von zylindrischen Walzen zwei Paare von zylindrischen Walzen und eine Ablenkeinrichtung enthält, die zwischen und über den Walzenpaaren und entlang der Länge der Walzen angeordnet ist»
6. Vorrichtung nach Anspruch 5* gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Aufrechterhalten des Wasserniveaus innerhalb des Durchmesers der zylindrischen Walzen«.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch-eine

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zusätzliche Ablenkeinrichtung, die an den Seiten- und Endwänden befestigt ist und sich zu den angrenzenden zy- - . lindrisehen Walzen erstreckt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserniveau im wesentlichen an der Drehachse der zylindrischen Walzen gehalten wird.

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