DE29617141U1 - Dryer with steam conditioning - Google Patents
Dryer with steam conditioningInfo
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Description
Meine Akte: H 82/3 5My file: H 82/3 5
Trockenvorrichtung mit DampfaufbereitungDrying device with steam preparation
Die Erfindung bezieht sich auf eine Trockenvorrichtung mit Dampfaufbereitung von in einem Trockenschrank angeordneten feuchten Gut und zum Aufbereiten von dabei entstehendem Dampf.The invention relates to a drying device with steam preparation of moist goods arranged in a drying cabinet and for the preparation of steam generated thereby.
Bei derartigen, allgemein bekannten Trockenvorrichtungen {Trockenschränken) wird der entstehende Dampf in einem dem Trockenschrank nachgeschalteten Abscheider kondensiert. In der einfachsten Ausführungsform weisen derartige Vorrichtungen einen luftgekühlten Abscheider auf. Der Einsatz von leitungswassergekühlten Abscheidern bewirkt bereits eine geringe Verbesserung der Dampfkondensation, jedoch werden umweltschädliche Lösungsmittelbestandteile des Dampfes schlecht abgeschieden, da die Kühlleistung im Abscheider nicht ausreichend ist.In such well-known drying devices (drying cabinets), the steam produced is condensed in a separator connected downstream of the drying cabinet. In the simplest embodiment, such devices have an air-cooled separator. The use of tap water-cooled separators already brings about a slight improvement in steam condensation, but environmentally harmful solvent components of the steam are poorly separated because the cooling capacity in the separator is insufficient.
Ferner wirkt sich der hohe Leitungswasserbedarf ungünstig auf die Betriebskosten der Anlage aus und stellt eine Verschwendung natürlicher Ressourcen dar. Sowohl die Effektivität von luftgekühlten als auch leitungswassergekühlten Abscheidern unterliegen jahreszeitlichen Schwankungen, da sie von der Temperatur des Kühlmittels abhängig sind, wobei für Luft die Jahresmitteltemperatur für Europa bei ungefähr 15° C liegt, und für Leitungswasser bei 12° C. Es ist jedoch zu berücksichtigen, daß gerade in Laboratorien weitaus höhere Raumtemperaturen auftreten.Furthermore, the high demand for tap water has a negative impact on the operating costs of the system and represents a waste of natural resources. The effectiveness of both air-cooled and tap water-cooled separators is subject to seasonal fluctuations, as they depend on the temperature of the coolant, with the annual average temperature for air in Europe being around 15° C, and for tap water 12° C. However, it must be taken into account that much higher room temperatures occur in laboratories in particular.
Bei den bekannten Vorrichtungen ist eine Anpassung der Kühlflüssigkeitstemperatur an die vorgegebenen Bedingungen, wie Dampfart, Siede- bzw. Taupunkttemperatüren, unmöglich, so daß die Vorlauftemperatur des Kühlmittels zu hoch, seltener zu niedrig, ist.With the known devices, it is impossible to adapt the coolant temperature to the given conditions, such as type of steam, boiling or dew point temperatures, so that the flow temperature of the coolant is too high, or more rarely too low.
Mit steigender Einsatzdauer lagert sich bei wassergekühlten Abscheidern in den Kühlelementen Kalk ab und/oder kommt es zur Algenbildung, was den Zusatz von unerwünschten Chemikalien zur Kühlflüssigkeit oder eine zeitintensive Reinigung erfordert.As the service life of water-cooled separators increases, limescale builds up in the cooling elements and/or algae forms, which requires the addition of undesirable chemicals to the coolant or time-consuming cleaning.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Trockenvorrichtung mit Dampfaufbereitung zu offenbaren, in der insbesondere temperaturempfindliches Gut schonend getrocknet und dabei gebildeter Dampf bei geringem Kühlmittelbedarf zu einem schadstofffreien Abdampf aufbereitet wird, wobei dieselbe bei einfachem und kostengünstigen Aufbau und kompakter Bauweise ohne den Einsatz von Leitungswasser eine optimale Kühlung mit niedriger Kondensationstemperatur ermöglicht.The object of the invention is to disclose a drying device with steam preparation in which, in particular, temperature-sensitive goods are gently dried and the steam formed is processed into pollutant-free exhaust steam with little coolant requirement, whereby the same enables optimal cooling with a low condensation temperature with a simple and cost-effective structure and compact design without the use of tap water.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Patentanspruch 1 gelöst. Die sich an den Patentanspruch 1 anschließenden Unteransprüche beinhalten Gestaltungsmerkmale, die vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen der Aufgabenlösung darstellen.This object is solved according to the invention by patent claim 1. The subclaims following patent claim 1 contain design features that represent advantageous and beneficial further developments of the solution to the problem.
Die erfindungsgemäße Trockenvorrichtung mit Dampfaufbereitung ist als eine Trockenvorrichtung mit einer zweistufigen Dampfkondensation in einem ersten Kondensator als Vorkondensator und einem zweiten Kondensator als Nachkondensator ausgestaltet, wobei der Vorkondensator ein luftgekühlter Kühler, und der Nachkondensator ein Umlaufkühler mit einem separaten, geschlossenen Kühlkreislauf als primärem Kühlkreislauf ist.The drying device with steam preparation according to the invention is designed as a drying device with a two-stage steam condensation in a first condenser as a pre-condenser and a second condenser as a post-condenser, wherein the pre-condenser is an air-cooled cooler and the post-condenser is a circulating cooler with a separate, closed cooling circuit as the primary cooling circuit.
Eine derartige Trockenvorrichtung mit einer zweistufigen Dampfaufbereitung in einem Trockenschrank in Reihe nachgeschalteten Kondensatoren stellt eine Kombination der Vorteile von luftgekühlten Kondensatoren und wassergekühlten Kondensatoren dar.Such a drying device with a two-stage steam preparation in a drying cabinet with condensers connected in series represents a combination of the advantages of air-cooled condensers and water-cooled condensers.
In der ersten Stufe der Kondensation des beim Trocknen entstehenden Dampfes in dem Luftkühler (Vorkondensator) wird nahezu der gesamte, in dem Dampf enthaltene Wasserdampf abgeschieden, so daß bereits hier das Dampfvolumen erheblich reduziert wird. An dieser Stelle kommt die Luftkühlung als kostengünstigste Kühlung zum Einsatz.In the first stage of condensation of the steam produced during drying in the air cooler (pre-condenser), almost all of the water vapor contained in the steam is separated, so that the steam volume is already reduced considerably at this point. At this point, air cooling is used as the most cost-effective cooling method.
In der zweiten Stufe wird zur Nachkondensation nicht abgeschiedener Dampfbestandteile die Umlaufkühlung in einem mit einem Kühlaggregat verbundenen Umlaufkühler (Nachkondensator) verwendet, da hier die Kühl temperatur in Abhängigkeit von der Siede- bzw. Taupunktstemperatur der Dampfbestandteile im Kondensator definiert eingestellt werden muß, um sicherzustellen, daß eine Totalkondensation des Restdampfes erreicht wird.In the second stage, circulation cooling in a circulation cooler (post-condenser) connected to a cooling unit is used for the post-condensation of non-separated steam components, since the cooling temperature here must be set in a defined manner depending on the boiling or dew point temperature of the steam components in the condenser in order to ensure that total condensation of the residual steam is achieved.
Das im Primärkühlkreis des Nachkondensators umlaufende Kühlmittel wird kontinuierlich aus einem in dem Kreislauf angeordneten Vorlagebehälter entnommen, in welchem auch die Abkühlung des Rücklaufes durch einen sekundären Kühlkreislauf des Kälteaggregates vorgenommen wird. Zur Temperierung der primären Kühlflüssigkeit in dem Vorlagebehälter sind Kühlelemente, wie Kühlschlangen, angeordnet. Bei einem Einsatz von vorgekühltem Kühlwasser im Primärkühlkreislauf ist im Nachkondensator eine Temperatur von bis zu - 5° C einstellbar, so daß auch niedrigsiedende Bestandteile, wie Lösungsmittel, aus dem Dampf entfernt werden.The coolant circulating in the primary cooling circuit of the secondary condenser is continuously taken from a storage tank arranged in the circuit, in which the cooling of the return flow is also carried out by a secondary cooling circuit of the refrigeration unit. Cooling elements such as cooling coils are arranged in the storage tank to control the temperature of the primary coolant. When using pre-cooled cooling water in the primary cooling circuit, a temperature of up to - 5° C can be set in the secondary condenser, so that low-boiling components such as solvents are also removed from the steam.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist dem Nachkondensator ein Adsorber, wie beispielsweise ein Aktivkohlefilter,In a further embodiment, the post-condenser is provided with an adsorber, such as an activated carbon filter,
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nachgeschaltet, um die Schadstofffreiheit des Abdampfes zu gewährleisten.downstream to ensure that the exhaust steam is free from pollutants.
Zur Steuerung der Anlage und Kontrolle des Trocknungsvorganges ist an dem Trockenschrank ein Manometer angeordnet, das an einer Steuer- und Regeleinheit angeschlossen ist, welche beim Ende des Trocknungsvorganges ein in der Ableitung aus dem Trockenschrank zum Vorkondensator angeordnetes Ventil, vorzugsweise ein Magnetventil, schließt und den Trockenschrank sowie das Kälteaggregat ausschaltet. Ein optischer Sensor an einem Abscheidegefäß des Nachkondensators signalisiert das Ende des Kondensiervorganges.To control the system and monitor the drying process, a pressure gauge is installed on the drying cabinet, which is connected to a control and regulation unit, which closes a valve, preferably a solenoid valve, in the outlet from the drying cabinet to the pre-condenser at the end of the drying process and switches off the drying cabinet and the refrigeration unit. An optical sensor on a separating vessel of the post-condenser signals the end of the condensing process.
Um eine besonders effektive und schonende Trocknung vorzunehmen, ist die Anlage als eine Vakuumvorrichtung ausgebildet, so daß entsprechend ein Vakuumtrockenschrank mit einem Vakuum-Manometer und eine Vakuum-Pumpe verwendet werden und die eingesetzten Aufbereitungseinheiten, d.h. der Vorkondensator und der Nachkondensator sowie diverse Abscheidegefäße, vakuumbeständig ausgeführt sind, wobei die Verbindungsstellen der Zu- und Ableitungen an diesen Aufbereitungseinheiten abgedichtet ausgeführt sind. Das Vakuum-Manometer arbeitet vorzugsweise im unteren Druckbereich nach dem Pirani-Prinzip und im oberen Vakuum-Druckbereich nach dem Piezo-Prinzip.In order to carry out particularly effective and gentle drying, the system is designed as a vacuum device, so that a vacuum drying cabinet with a vacuum manometer and a vacuum pump are used and the processing units used, i.e. the pre-condenser and the post-condenser as well as various separating vessels, are designed to be vacuum-resistant, with the connection points of the supply and discharge lines on these processing units being sealed. The vacuum manometer works preferably in the lower pressure range according to the Pirani principle and in the upper vacuum pressure range according to the piezo principle.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt, welches nachfolgend erläutert wird. Es zeigt:A preferred embodiment of the invention is shown in Figs. 1 and 2, which is explained below. It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Trockenvorrichtung mit nachgeschalteter Dampfaufbereitung,Fig. 1 is a schematic representation of a drying device with downstream steam preparation,
Fig. 2 eine Detaildarstellung eines Nachkondensators gemäß Fig. 1.Fig. 2 is a detailed view of a post-condenser according to Fig. 1.
Die in Fig. 1 dargestellte Trockenvorrichtung {1) mit nachgeschalteter Dampfaufbereitung (2) dient zum Trocknen von in einem Trockenschrank (11) befindlichen, feuchtem Gut (S), insbesondere hitzeempfindlichen Feststoffen, und zum Kondensieren des bei der Trocknung entstehenden Dampfes (G).The drying device (1) shown in Fig. 1 with downstream steam preparation (2) serves to dry moist material (S), in particular heat-sensitive solids, located in a drying cabinet (11), and to condense the steam (G) generated during drying.
Neben dem Trockenschrank (11) besteht die Vorrichtung (1) im wesentlichen aus in Dampfs trömungsr ich tung dem Trockenschrank (11) nachgeordneten Aufbereitungseinheiten (21, 25) in Form eines Vorkondensators (21) und eines Nachkondensators (25) mit jeweils einem dazugehörigen bodenseitigen Abscheide- oder Auffanggefäß (23, 28) und aus einem Kühlaggregat (31) für die Abkühlung des Nachkondensators mit in seinem primären Kühlmittelkreislaufes (26) umströmenden Kühlmittels (KF).In addition to the drying cabinet (11), the device (1) essentially consists of processing units (21, 25) arranged downstream of the drying cabinet (11) in the direction of steam flow in the form of a pre-condenser (21) and a post-condenser (25), each with an associated bottom-side separating or collecting vessel (23, 28) and of a cooling unit (31) for cooling the post-condenser with coolant (KF) flowing around in its primary coolant circuit (26).
Der Vorkondensator (21) ist ein Luftkühler (21), dessen Kondensationsleistung durch eine schlangenartige Ausbildung (21a) und eine durch einen Ventilator (22) erzeugte Luftströmung erhöht ist.The pre-condenser (21) is an air cooler (21) whose condensation capacity is increased by a snake-like formation (21a) and an air flow generated by a fan (22).
Der Nachkondensator (25) ist ein Umlaufkühler (25) mit einem separaten, geschlossenen Kühlmittelkreis (26). In diesem primären Kühlkreislauf (26) wird mit einer Kühlmittel förderpumpe (27) die Kühlflüssigkeit (KFl),The secondary condenser (25) is a circulation cooler (25) with a separate, closed coolant circuit (26). In this primary cooling circuit (26), the coolant (KFl) is pumped by a coolant feed pump (27).
vorzugsweise Kühlwasser, umgepumpt, das mittels eines Kälteaggregates (31) auf eine Kühlmitteltemperatur TM bis - 5° C abgekühlt wird. Selbstverständlich können abhängig von der Kühlleistung des Kälteaggregates (31) andere Kühlmittel (KFl) zum Erreichen tieferer Kühlmitteltemperaturen TM bei Kondensation im Umlaufkühler (25) eingesetzt werden.preferably cooling water, which is cooled by means of a refrigeration unit (31) to a coolant temperature T M of up to - 5° C. Of course, depending on the cooling capacity of the refrigeration unit (31), other coolants (KFl) can be used to achieve lower coolant temperatures T M during condensation in the circulation cooler (25).
Die Kühlflüssigkeit (KF) wird über eine Vorlaufleitung (63) einem Vorlagebehälter (30) entnommen und nach einem Durchlauf über eine Rücklaufleitung (64) wieder eingeleitet. Die Temperatur in dem Vorlagebehälter (30) ist entsprechend einer erforderlichen, extern vorgegebenen Kühlmitteltemperatur TM variabel einstellbar.The cooling liquid (KF) is taken from a storage tank (30) via a feed line (63) and, after passing through, is fed back in via a return line (64). The temperature in the storage tank (30) can be variably adjusted according to a required, externally specified coolant temperature T M .
Die Kühlflüssigkeit (KF) wird in dem Vorlagebehälter (30) durch einen sekundären Kühlkreis (32) des Kälteaggregats (31) temperiert. Hierzu ist in dem Behälter (30) mindestens eine Kühlschlange (33) angeordnet.The cooling liquid (KF) is tempered in the storage tank (30) by a secondary cooling circuit (32) of the refrigeration unit (31). For this purpose, at least one cooling coil (33) is arranged in the tank (30).
Der erzeugte Dampf (G) wird entweder von Wasserdampf oder einem Lösungsmittel-Wasserdampfgemisch gebildet, welcher sich als kondensierte Flüssigkeit (Cl, C2) während der Abkühlung bei der entsprechenden Siede- bzw. Taupunkttemperatur in der Dampfaufbereitung (2) abscheidet. Hierzu wird der Dampf (G) aus dem Trockenschrank (11) über eine zwischen dem Trockenschrank (11) und dem unmittelbar nachgeschalteten Vorkondensator (21) verlaufenden Dampfleitung (61) in den Vorkondensator (21) geleitet.The steam (G) produced is formed either from water vapor or a solvent-water vapor mixture, which separates out as a condensed liquid (Cl, C2) during cooling at the corresponding boiling or dew point temperature in the steam preparation (2). For this purpose, the steam (G) is led from the drying cabinet (11) into the pre-condenser (21) via a steam line (61) running between the drying cabinet (11) and the immediately downstream pre-condenser (21).
In dem Vorkondensator (21) wird hauptsächlich der im Dampf (G) enthaltene Wasserdampf aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen Dampf (G) und Umgebungsluft unter Abgabe der Kondensationswärme (Ql) an die Umgebung kondensiert. Das Kondensat (Cl) wird in einem unterhalb bzw. bodenseitig zum Vorkondensator (21) angeordneten Abscheidegefäß (23) aufgefangen und kann nach Öffnen eines Ablaßhahnes (24)In the pre-condenser (21), the water vapor contained in the steam (G) is mainly condensed due to the temperature difference between steam (G) and ambient air, releasing the condensation heat (Ql) to the environment. The condensate (Cl) is collected in a separating vessel (23) located below or on the bottom of the pre-condenser (21) and can be drained off after opening a drain valve (24).
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entfernt werden. Nichtkondensierter Dampf (G') wird über eine weitere Dampfzuleitung {62), welche das Abscheidegefäß (23) mit dem Nachkondensator (25) verbindet, diesem zugeführt.removed. Uncondensed steam (G') is fed to the secondary condenser (25) via a further steam feed line (62) which connects the separating vessel (23) to the secondary condenser (25).
Da der Nachkondensator (25) mit einer tiefgekühlten Kühlflüssigkeit (KF), vorzugsweise Kühlwasser, betrieben wird, besteht zwischen der Dampftemperatur und der Kondensatortemperatur ein größeres Temperaturgefälle als in dem Vorkondensator (21), da die Kühlflüssigkeit (KF) eine gegenüber Luft erhöhte Wärmeleitfähigkeit aufweist, so daß sich der im luftgekühlten Vorkondensator (21) nicht kondensierte Dampf (G') hier niederschlägt. Das Kondensat (C2) wird in dem bodenseitig am Nachkondensator (25) festgelegten Auffanggefäß (28) gesammelt, um es zu einem späteren Zeitpunkt abzulassen.Since the post-condenser (25) is operated with a deep-frozen cooling liquid (KF), preferably cooling water, there is a greater temperature gradient between the steam temperature and the condenser temperature than in the pre-condenser (21), since the cooling liquid (KF) has a higher thermal conductivity than air, so that the steam (G') that has not condensed in the air-cooled pre-condenser (21) condenses here. The condensate (C2) is collected in the collecting vessel (28) attached to the bottom of the post-condenser (25) in order to drain it off at a later time.
Unter Umständen kann nach dem Durchströmen des Nachkondensators (25) der Dampf (G'1) noch einen geringen Anteil nicht kondensierter Bestandteile enthalten. Ein dem Nachkondensator (25) in der Abgasleitung (65) nachgeordneter Absorber (51) reinigt den Dampf (G''), um darin eventuell vorhandene Lösungsmittel zu entfernen und eine Abgabe in die Umgebung zu verhindern.Under certain circumstances, the steam (G' 1 ) may still contain a small proportion of uncondensed components after flowing through the secondary condenser (25). An absorber (51) arranged downstream of the secondary condenser (25) in the exhaust line (65) cleans the steam (G'') in order to remove any solvents that may be present and to prevent them from being released into the environment.
Als Absorber (51) eignet sich insbesondere ein Aktivkohlefilter (51), dessen Substanz nach Verbrauch einfach ausgetauscht und einer Entsorgung oder Regenerierung zugeführt wird. Der Trocknungsvorgang wird von einem Manometer bzw. Vakuum-Manometer (41) überwacht, welches den in dem Trockenschrank (11) herrschenden Dampfdruck mißt. Wenn dem zu trocknenden Gut (S) die gesamte Feuchtigkeit entzogen ist, fällt der Dampfdruck auf den Vakuumdruck bei der vorgegebenen Trocknungstemperatur ab. Das Manometer (41) zeigt das Ende des Trocknungsvorganges an. Eine mit dem Manometer (41) verbundene Steuer- und Regeleinheit (42) bewirkt, daß ein in der Dampfleitung (61) angeordnetes Magnetventil (43) geschlossenAn activated carbon filter (51) is particularly suitable as an absorber (51), the substance of which is simply replaced after use and disposed of or regenerated. The drying process is monitored by a manometer or vacuum manometer (41), which measures the steam pressure prevailing in the drying cabinet (11). When all the moisture has been removed from the material to be dried (S), the steam pressure drops to the vacuum pressure at the specified drying temperature. The manometer (41) indicates the end of the drying process. A control and regulating unit (42) connected to the manometer (41) causes a solenoid valve (43) arranged in the steam line (61) to be closed.
und der Trockenschrank (11) und das Kühlaggregat (31) abgeschaltet wird.and the drying cabinet (11) and the cooling unit (31) are switched off.
An dem Auffanggefäß (28) des Nachkondensators (25) ist ein optischer Sensor (24) angebracht, der kontrolliert, ob sich in dem Gefäß (28) kondensierte Flüssigkeit (C2) bildet. Somit wird das Ende des Dampfaufbereitungsprozesses registriert und die Vorrichtung (1) kann abgeschaltet werden.An optical sensor (24) is attached to the collecting vessel (28) of the secondary condenser (25) and checks whether condensed liquid (C2) is forming in the vessel (28). This registers the end of the steam preparation process and the device (1) can be switched off.
Fig. 2 zeigt eine Detailansicht des Nachkondensators (25) mit dem bodenseitigen Auffanggefäß (28) für anfallendes Kondensat, wobei der Kondensator (25) und das Auffanggefäß (28) doppelkammerartig aufgebaut sind. Nachfolgend wird das Funktionsprinzip erläutert. Der Umlaufkühler (23) arbeitet mit dem Gegenstromprinzip und weist die Form eines Schlangenkühlers (25) auf. Der zu kondensierende Dampf (G1) strömt obenseitig in ein wendelartig ausgebildetes Innenrohr(25a) ein. Das Kondensat (C2) tropft in das Auffanggefäß (28) und der nicht kondensierte Restdampf (G'') wird obenseitig über eine Pumpe (20) abgezogen. Der Anschluß (62a) der Dampfzuleitung (62) ist unterhalb des Anschlusses (65a) der Gasableitung (65) angeordnet, um eine Vermischung von Dampf (G') und Abdampf (G' ') zu verhindern.Fig. 2 shows a detailed view of the post-condenser (25) with the bottom-side collecting vessel (28) for accumulating condensate, whereby the condenser (25) and the collecting vessel (28) are constructed in a double-chamber manner. The operating principle is explained below. The circulation cooler (23) works on the countercurrent principle and has the shape of a coil cooler (25). The steam to be condensed (G 1 ) flows into a spiral-shaped inner tube (25a) at the top. The condensate (C2) drips into the collecting vessel (28) and the uncondensed residual steam (G'') is drawn off at the top via a pump (20). The connection (62a) of the steam supply line (62) is arranged below the connection (65a) of the gas discharge line (65) in order to prevent mixing of steam (G') and exhaust steam (G'').
Die Kühlflüssigkeit (KF) wird über die Vorlauf leitung (63) bodenseitig der außenseitigen Kammer (28a) des Auffanggefäßes zugeführt und über eine Verbindungsleitung (66) in einen außenseitigen Zwischenraum (25b) zwischen Kondensatormantel (25c) eingebracht, um anschließend oberseitig über den Rücklauf (64) zurück in den Kühlflüssigkeitsbehälter (30) zu fließen.The cooling liquid (KF) is fed via the flow line (63) to the bottom of the external chamber (28a) of the collecting vessel and introduced via a connecting line (66) into an external space (25b) between the condenser shell (25c) in order to then flow back into the cooling liquid container (30) via the return line (64) on the top.
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DE (1) | DE29617141U1 (en) |
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1996
- 1996-09-24 DE DE29617141U patent/DE29617141U1/en not_active Expired - Lifetime
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