DE3031936A1 - METHOD FOR OPERATING A COOLING SYSTEM - Google Patents
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Description
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Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Kühlanlage und auf ein Verfahren zum Betrieb einer Kühlanlage von der Art, welche einen Mehrfachzylinder-Kompressor oder Mehrfachkompressoren beinhaltet, insbesondere auf ein Verfahren zur Regelung des Betriebes einer Kühlanlage bei Umgebungstemperaturen, welche die ArAagetemperatur des Systems überschreiten.The invention relates generally to a cooling system and to a method of operating a cooling system of the type which includes a multiple cylinder compressor or multiple compressors, in particular to a method for regulation the operation of a cooling system at ambient temperatures which exceed the system temperature.
Beim Betrieb einer Kühlanlage erhöhen sich Temperatur und Druck innerhalb des Kondensators, wenn die Umgebungstemperatur des Kondensators und Verdampfers über vorgegebene Grenzen hinaus erhöht werden. Eei einem Anstieg vier Umgebungstemperatur über den für die Anlage festgelegten Temperaturbereich hinaus kann die Hochdruckseite oder der Kondensatordruck die Betriebsgrenzen überschreiten und ein Stillsetzen der Kühlanlage veranlassen. Es ist jedoch wünschenswert, den Betrieb der Kühlanlage aufrecht zu erhalten und noch eine gewisse Kühlung während der Zeit vorzusehen, während der die Umgebungstemperatur die Anlagetemperatur überschreitet.When operating a cooling system, the temperature and pressure inside the condenser increase when the ambient temperature of the condenser and evaporator can be increased beyond specified limits. In the event of an increase, four ambient temperature Beyond the temperature range specified for the system, the high pressure side or the condenser pressure can reach the operating limits and cause the cooling system to be shut down. However, it is desirable to operate the refrigeration system to maintain and still provide a certain cooling during the time during which the ambient temperature exceeds the system temperature.
Bei bekannten Kühlanlagen mit zwei oder mehr Kompressoren oder zwei oder mehr Zylindern innerhalb eines Kompressors hat man die Kapazität des Kompressors verändert, um mit Veränderungen in der Last Schritt zu halten, welche auftreten, wenn die Kühlanlage Veränderungen in der Umgebungstemperatur unterworfen wird. Es hat sich in bekannten Anlagen als wünschenswert erwiesen, die Kompressorkapazität der Kühlanlage zu reduzieren, wenn die Last der Anlage abfällt, oder die Kompressorkapazität zu erhöhen, wennIn known refrigeration systems with two or more compressors or two or more cylinders within one compressor, one has the capacity of the compressor is changed to keep pace with changes in load that occur when the refrigeration system is used Is subject to changes in the ambient temperature. It has proven desirable in known systems that Reduce the compressor capacity of the refrigeration system when the load on the system drops or increase the compressor capacity when
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die Last der Anlage zunimmt. Bei ungewöhnlich heißem Wetter nimmt die Last- oder Kühlanforderung der Kühlanlage zu. Um diese Anforderung zu befriedigen, war es bisher erforderlich, einen größeren Motor zum Betrieb des Kompressors oder ei^ Mehrfachkompressorsystem zu verwenden. Kühlanlagen mit veränderlicher Kapazität, welche zwei oder mehr Kompressoren oder einen Kompressor mit zwei oder mehr Zylindern in Parallelschaltung aufweisen, sind mit Einrichtungen zum Belasten und Entlasten der Zylinder versehen, um die Kapazität der Anlage entsprechend der Kühlanforderung zu verändern. Bei diesen Anlagen wird der Kompressor entlastet, sowie die Kühllast abfällt, und wird der Kompressor belastet, sowie die Kühllast zunimmt. Dies läßt sich durchführen durch eine Bypass-Verbindung der Abgabeseite des Kompressors mit der Saugseite innerhalb des Kompressors oder durch Blockieren der Saug-seite zum Kompressorzylinder innerhalb des Kompressors oder durch Absperren eines oder mehrerer der Mehrfachkompressoren. Bei einem Bypass-Kapazitätsentlastungssystem werden allgemein Solenoidventile in Bypass-Leitungen angeordnet, die sich zwischen Förderleitungen der einzelnen Kompressorzylinder und der Kompressorsaugleitung erstrecken. Durch Öffnen des Ventils fließt ein Teil des komprimierten Gases unmittelbar von der Förderleitung zur Saugleitung des Kompressors, ohne durch den Kondensator oder Verdampfer hindurchzuströmen, wodurch die Menge des Kälteträgerflusses durch die Anlage reduziert und die Last des Kompressormotors begrenzt wird. Zur Erhöhung der Kapa-the load on the system increases. In unusually hot weather, the load or cooling requirement of the cooling system increases. Around To meet this requirement, it was previously necessary to use a larger motor to operate the compressor or ei ^ To use multiple compressor system. Refrigeration systems with variable Capacity which has two or more compressors or a compressor with two or more cylinders in parallel have, are provided with devices for loading and unloading the cylinder to the capacity of the To change the system according to the cooling requirement. In these systems, the compressor is relieved, as is the cooling load drops, and the compressor is loaded as the cooling load increases. This can be done through a bypass connection the discharge side of the compressor with the suction side inside the compressor or by blocking the suction side to the compressor cylinder inside the compressor or by shutting off one or more of the multiple compressors. With a bypass capacity relief system Solenoid valves are generally arranged in bypass lines, which are located between the delivery lines of the individual compressor cylinders and the compressor suction line. By opening of the valve, part of the compressed gas flows directly from the delivery line to the suction line of the compressor without passing through to flow through the condenser or evaporator, which reduces the amount of refrigerant flow through the system and the Load of the compressor motor is limited. To increase the capacity
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zität des Kompressors werden eines oder mehrere. Ventile in den Bypass-Leitungen geschlossen. Diese Anlagen sind zum Betrieb innerhalb spezifizierter UmgebungsLamperaturbereiche ausgelegt.speed of the compressor will be one or more. Valves in the bypass lines are closed. These systems are designed to operate within specified ambient temperature ranges designed.
Die Aufgabe de1.··: Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Kühlanlagenbetriebes, wenn die Umgebungstemperatur über vorgegebene Grenzen hinaus ansteigt.The task of the 1. ··: The invention consists in creating an improved operation of the cooling system when the ambient temperature rises above predetermined limits.
Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung von Steuereinrichtung«^;*, welche in Abhängigkeit von einer Erhöhung in der Umgebungstemperatur oder des Druckes auf der Hochdruckseite über vorgegebene Grenzen hinaus in Funktion treten, um die Kühlanlage unter Bedingungen hoher Umgebungstemperaturen im Betrieb zu halten.A special feature of the invention consists in the creation of control device «^; *, which as a function of an increase in function in the ambient temperature or the pressure on the high pressure side beyond specified limits step to the refrigeration system under high ambient temperature conditions keep in operation.
Die Kühlanlage gemäß der Erfindung besitzt einfache, zuverlässige, voll automatische Mittel, die es der Anlage ermöglichen, unter Umgebungstemperaturen über einen vorgegebenen Wert hinaus zu arbeiten.The cooling system according to the invention has simple, reliable, fully automatic means that allow the system to operate at ambient temperatures above a predetermined value to work.
Diese und weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung werden erreicht durch das Messen der Umgebungstemperatur oder des Kälteträgers auf der Hochdruckseite und durch Entlastung des Kompressors in Abhängigkeit von einer maximalen Umgebungstemperatur oder einen Hochdruckseitendruck, wodurch die Kälteträgerflußgeschwindigkeit durch den Kondensator hindurch reduziert und der Druck in dem Kondensator vermindert wird. Dies ermöglicht es der Anlage, bei relativ reduzierterThese and other features and advantages of the invention are achieved by measuring the ambient temperature or the Coolant on the high pressure side and by relieving the compressor depending on a maximum ambient temperature or a high pressure side pressure, thereby increasing the coolant flow rate through the condenser and the pressure in the condenser is reduced. This enables the facility to operate at a relatively reduced rate
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Geschwindigkeit während Zeitspannen hoher Umgebungstemperatur zu arbeiten.Speed to work during periods of high ambient temperature.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine schematische DarsteU^ng einer Kühlanlage zur Erläuterung einer Ausführ^ngsform der Erfindung, bei welcher das Entlasten des Kompressors durch Einrichtungen vorgesehen ist, die auf den Druck auf der Hochdruckseite des Systems ansprechen, Fig. 1 is a schematic representation of a cooling system to explain an embodiment of the invention in which unloading of the compressor is provided by means that respond to the pressure on the high pressure side of the system,
Fig. 2 eine teilweise schematische Darstellung eines wahlweise möglichen Stromkreises, bei welchem die Entlastung der Kühlanlage durch Einrichtungen vorgesehen ist, die auf die Umgebungstemperatur ansprechen,Fig. 2 is a partially schematic representation of an optionally possible circuit in which the discharge the cooling system is provided by devices that respond to the ambient temperature,
Fig. 3 eine Teildarstellung eines elektrischen Schaltschemas, welches die Verbindung zwischen einem Hochdruckschalter und Entlastereinrichtungen für die Kühlanlage zeigt, einschließlich einer Anzahl Zylinderreihen gemäß der ErfindungFig. 3 is a partial representation of an electrical circuit diagram showing the connection between a high pressure switch and shows relief devices for the refrigeration system including a number of rows of cylinders according to the invention
Es wird nunmehr auf die Zeichnungen Bezug genommen. Fig. 1 zeigt die Kühlanlage mit einem Mehrfachzylinder-Kompressor 10, welcher zwei Zylinder 11 und 12 enthält. Die Zylinder und 12 weisen sich von ihnen fort erstreckende Förderleitungen 13 bzw. 14 auf, welche den Durchfluß komprimierten gasförmigenReference is now made to the drawings. Fig. 1 shows the cooling system with a multi-cylinder compressor 10, which contains two cylinders 11 and 12. The cylinders and 12 point conveyor lines extending therefrom 13 and 14, respectively, which flow through the compressed gaseous
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Kälteträgers von dem Kompressor 10 zu einem Kondensator 15 gestatten.Coolant from the compressor 10 to a condenser 15 allow.
Es ist zu beachten, daß der Kompressor 10 nicht auf zwei Zylinder begrenzt ist, sondern eine Anzahl von Zylinder enthalten kann, die an den Kondensator 15 in derselben Weise angeschlossen sind wie aJ.e Zylinder 11 und 12. Eine Anzahl einzelner Kompressoren kann ebenso an Stelle der Zylinder in dem Kompressor 10 treten.It should be noted that the compressor 10 is not based on two cylinders is limited, but may include a number of cylinders connected to the capacitor 15 in the same way like aJ.e cylinders 11 and 12. A number of individual compressors can also take the place of the cylinders in the compressor 10.
Der heiße gasförmige Kälteträger von dem Kompressor 10.wird in dem Kondensator 15 ir eine Flüssigkeit umgewandelt, durch Hindurchführen des gasförmigen Kälteträgers in wärmeaustauschender Beziehung mit der Umgebungsluft oder irgendeinem anderen Kühlmedium. Der flüssige Kälteträger strömt dann durch eine Verdampfungsvorrichtung 16 zu einem Verdampfer 1.7. In dem Verdampfer verdampft der flüssige Kälteträger und absorbiert Wärme von dem zu kühlenden Medium. Die Kälteträgerdämpfe fließen dann zu dem Kompressor durch eine Saualeitunq 19. In der Leitung 14 ist ein Rückschlagventil 18 angeordnet, um den Durchfluß des Kälteträgers von dem Zylinder 12 durch die Förderleitung 14 in die Kondensatorschlange 15 zu gestatten und den Fluß von Kälteträger aus der Förderleitung 13 in die Leitung 14 zu verhindern. In eine Bypass-Leitung 22, welche die Förderleitung 14 mit der Saugseite des Kompressors verbindet, ist ein Entlastungsventil 20 eingeschaltet. Es kann ein herkömmliches Solenoidventil als Entlastungs-The hot gaseous refrigerant from the compressor 10 is transferred to the condenser 15 is converted into a liquid by passing the gaseous refrigerant into a heat exchanger Relationship with the ambient air or any other cooling medium. The liquid coolant then flows through an evaporation device 16 to an evaporator 1.7. In the vaporizer the liquid coolant evaporates and absorbs heat from the medium to be cooled. The secondary vapors flow then to the compressor through a Saualeitunq 19. In the line 14, a check valve 18 is arranged to prevent the flow of the refrigerant from cylinder 12 through delivery line 14 into the condenser coil 15 to allow and to prevent the flow of refrigerant from the delivery line 13 into the line 14. In a Bypass line 22, which connects the delivery line 14 to the suction side of the compressor, a relief valve 20 is switched on. A conventional solenoid valve can be used as a relief
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ventil 20 benutzt werden. Im allgemeinen schließt der Tauchkolben des Ventils die Leitung, wenn die Solenoidspule des Ventils 20 nicht erregt ist, und es wird kein Fördergas in der Leitung 14 im Bypass zur Saugseite des Kompressors zurückgeführt. Beide Kompressorzylinder laufen, und die Anlage ist im Ftande, bei voller Kapazität zu arbeiten. Die Solenoidschlange des Ventils 20 kann wahlweise durch einen elektrischen Stromkreis 21 erregt werden, der in der Fig. 1 gezeigt ist, und der einen geeigneten Relaisschalter 23 und eine elektrische Energiequelle 24 enthält. Der elektrische Stromkreis zur Erregung des Entxastungsventils kann einen Teil des elektrischen Stromkreises sein, der für die gesamte Kühlanlage verwendet wird. Der Schalter 23 ist ein normalerweise offener elektrischer Schalter und mit einer Hochdrucksteuerung, wie beispielsweise einem druckbetätigten Gebläse 25 verbunden. Ein Ende des Gebläses 25 ist durch ein Gestänge mit dem elektrischen Kontakt des Schalters 23 verbunden. Das gegenüberliegende Ende des Gebläses 25 ist an die Förderleitung 14 des Kompressors durch eine Leitung 26 angeschlossen, welche die Druckforderleitung "K überwacht. Ein Anstieg im Druck in der Leitung 14 verursacht eine Ausdehnung des Gebläses 25, und bei Erreichen eines vorgegebenen Druckes schließt das Gebläse den Schalter 23. Das Gebläse 25 ist voreingestellt zum Schließen des Schalters bei einem höchstzulässigen Druckwert auf der Hochdruckseite der Kühlanlage.valve 20 can be used. Generally, the valve's plunger closes the line when the solenoid of the Valve 20 is not energized and there is no conveying gas in line 14 in the bypass to the suction side of the compressor returned. Both compressor cylinders are running, and the Plant is in the state of working at full capacity. The solenoid coil of valve 20 can optionally pass through an electrical circuit 21 shown in Fig. 1 and a suitable relay switch 23 and an electrical power source 24 contains. The electrical circuit that energizes the vent valve can be part of the electrical circuit used for the entire refrigeration system. The switch 23 is on normally open electrical switch and with a high pressure control such as a pressure operated one Fan 25 connected. One end of the fan 25 is connected to the electrical contact of the switch 23 by a linkage. The opposite end of the fan 25 is connected to the delivery line 14 of the compressor by a line 26, which monitors the pressure supply line "K. An increase in the Pressure in the line 14 causes the fan 25 to expand, and this closes when a predetermined pressure is reached Blower the switch 23. The blower 25 is preset to close the switch at a maximum allowable pressure value on the high pressure side of the cooling system.
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Obwohl die Leitung 26 in Verbindung mit der Förderleitung 14 gezeigt ist, kann sie" doch für die Zwecke dieser Erfindung jedem beliebigen Punkt der Hochdruckseite der Anlage angeschlossen werden, der in der Lage ist, eine Quelle unter hohem Druck stehenden Kälteträgers zu bilden. : Although the line is shown in connection with the delivery line 14 26, it can "but any point on the high pressure side are connected to the system for purposes of this invention, which is able to provide a source at high pressure cooling medium.:
Beim Betrieb unter zunehmenden Umgebungstemperaturen bcr.teht eine Zunahme in der Kühllast der Anlage und eine entsprechende Zunahme im Kondensatorkopfdruck. Unter Bedingungen, wo die Umgebungstemperatur eine bestimmte Grenze überschreitet, reagiert das Gebläse 25 durch Schließen des elektrischen Kontaktes des Schalters 23 und schafft dadurch einen geschlossenen elektrischen Stromkreis für den Durchfluß von Elektrizität in die Spule des Solenoidventils 20 hinein. Die Erregung der Spule des Solenoidventils bewegt den Tauchkolbenkörper des Solenoidventils in eine Richtung zum Öffnen der Bypass-Leitung 22. Durch Öffnen des Solenoidventils 20 fließt em Teil des heißen geförderten Gases von der Förderleitung 14 dunh die Leitung 22 unmittelbar zu der Saugseite des Kompressors 10, ohne durch den Kondensator 15, das Expansionsventil 16 und den Verdampfer 17 hindurchzugehen, und reduziert dadurch die Rate des durch die Kühlanlage hindurchgehenden Kälteträgers. Dies reduziert die Last des Kompressors und des Kondensators. Wenn der Kälteträgerfluß zu dem Kondensator begrenzt wird, dann senkt dies den Druck in dem Kondensator. Der niedrigere Druck in dem Kondensator gestattet der Kühlanlage ein Weiterarbeiten bei verminderter Kapazität, selbst wenn die Umgebungstemperatur die in der Konstruktion festgelegten Grenzen der Gesamtanlage überschreitet. Es istWhen operating in increasing ambient temperatures an increase in the system's cooling load and a corresponding increase in condenser head pressure. Under conditions where the Ambient temperature exceeds a certain limit, the fan 25 reacts by closing the electrical contact of switch 23, thereby creating a closed electrical Circuit for the passage of electricity into the coil of the solenoid valve 20. The excitation of the coil of the solenoid valve moves the plunger body of the solenoid valve in one direction to open the bypass line 22. Through Opening the solenoid valve 20 flows em part of the hot promoted Gas from the delivery line 14 dunh the line 22 directly to the suction side of the compressor 10 without passing through the condenser 15, to pass through the expansion valve 16 and the evaporator 17, and thereby reduces the rate of refrigerant passing through the refrigeration system. This reduces the burden of the Compressor and condenser. When the secondary refrigerant flow increases the condenser is limited, then this lowers the pressure in the condenser. The lower pressure in the condenser allowed the cooling system continues to operate at reduced capacity, even if the ambient temperature is lower than that in the construction exceeds the specified limits of the overall system. It is
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s ist zu beachten, daß der Kompressor durch den Förderdruckchalter 25 entlastet oder abgeschaltet wird, wenn sich die nlage dem maximalen Betriebsdruck nähert. Das Differential ieses Schalters ist weit genug, so daß die Reduktion des ruckes, diejvon der Entlastung oder der Abschaltung des ompressors verursacht wird, den Schalter nicht zurückstellt nd den Kompressor wieder anläßt oder belastet. Da zwischen er Außentemperatur und dem Förderdruck eine direkte Beziehung esteht, ist eine Herabsetzung in der Außentemperatur erforder ich, bevor der Schalter sich zurückstellt und den Kompressor elastet oder anläßt. Bei dieser herabgesetzten Umgebungstemeratur arbeitet die Einheit mit vollständig belastetem Komressor. Das oben beschriebene Verfahren zum Entlasten des ompressors bei Annäherung des Kopfdruckes an die maximal ugelassene Grenze für den Betrieb der Einheit gestattet der inheit ein Verbleiben im Betriebszustand bei reduzierter apazität, jedoch bei einer höheren Umgebungstemperatur.It should be noted that the compressor is controlled by the delivery pressure switch 25 is relieved or switched off when the system approaches the maximum operating pressure. The differential This switch is far enough so that the reduction of the jerk, the relief or the disconnection of the ompressors is caused, the switch does not reset and the compressor starts again or is loaded. Between If there is a direct relationship between the outside temperature and the delivery pressure, a reduction in the outside temperature is necessary, before the switch resets itself and elastic or starts the compressor. At this reduced ambient temperature the unit works with the compressor fully loaded. The procedure described above to relieve the ompressors when the head pressure approaches the maximum permitted limit for the operation of the unit unit remains in the operating state with reduced capacity, but at a higher ambient temperature.
s ist zu beachten, daß, obwohl eine AuJSenanordnung des Soenoidventils in einer Bypass-Leitung in der bevorzugten Ausührungsform gezeigt ist, die Innenanordnung des Ventils η einer Bypass-Leitung von der Förderseite zur Saugseite inneralb eines Kompressorgehäuses in der Anlage ebenso benutzt werden ann.It should be noted that although the solenoid valve is arranged externally is shown in a bypass line in the preferred embodiment, the internal arrangement of the valve η of a bypass line from the delivery side to the suction side inside a compressor housing in the system can also be used.
ig. 2 zeigt eine Teilansicht des Kreislaufs ähnlich dem in ig. 1 gezeigten, in welchem ein normalerweise offener Schalterig. Fig. 2 shows a partial view of the circuit similar to that in ig. 1, in which a normally open switch
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23 an eine Umgebungstemperatursteuerung oder eine Meßvorrich— tung 30 angeschlossen ist. Die Entlastung des Kompressors findet statt in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, die von der Temperatursteuerung 30 gemessen wird, welche so eingestellt ist, daß sie den Schalterkontakt 23 bei einem vorgegebenen Höchstwert der Umgebungstempertur schl:e:ßt.23 to an ambient temperature control or a measuring device device 30 is connected. The compressor is unloaded depending on the ambient temperature, which is from the temperature control 30 is measured, which is set so that the switch contact 23 at a predetermined Maximum value of the ambient temperature schl: e: ß.
Fig. 3 zeigt ein elektrisches Schema zur Darstellung einer Verbindung zwischen dem elektrischen Schalter 23 und dem Entlastungsventil 20 in einem Falle, wo ein Kompressor mit einer Anzahl Zylinderreihen oder eine Anzahl Kompressoren Ir. der Einheit zur Anwendung kommen. Fig. 3 zeigt beispielsweise einen Vier-Zylinder-Kompressor. Sowie der Kopfdruck bis auf den maximal zulässigen Wert für den Betrieb der Einheit zunimmt, schließt sich der elektrische Schalter 23 und erregt die Entlastmgsventile 20. Die Anzahl der verwendeten elektrischen Schalter und Entlastungsventil wäre abhängig von der bestimmten Einheit und dem Verwendungszweck.3 shows an electrical diagram to illustrate a connection between the electric switch 23 and the relief valve 20 in a case where a compressor with a number Rows of cylinders or a number of compressors Ir. the unit to Application. For example, Fig. 3 shows a four-cylinder compressor. As soon as the head pressure increases to the maximum permissible value for the operation of the unit, the electrical one closes Switch 23 and energizes the relief valves 20. The number of electrical switches and relief valve used would be dependent on the particular unit and intended use.
Es können außerdem verschiedene Schalter 23 in Verbindung mit anderen Entlastungsventilen und Bypass-Leitungen hinzugefügt werden, um eine Entlastungsfolge der Kompressoren bei ansteigenden Umgebungstemperaturen zu erzeugen.Various switches 23 can also be added in connection with other relief valves and bypass lines, a relieving effect on the compressors when the ambient temperature rises to create.
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Während die Erfindung in Verbindung mic einer bevorzugten Ausführ ungs form beschrieben wurde, wird doch erkannt, daß Abweichungen und Veränderungen ^.arin möglich sind, ohne von der in den Ansprüchen niedergelegten Erfindung abzuweichen.While the invention in connection with a preferred embodiment form has been described, it is recognized that deviations and changes are possible without changing from that in the The invention as laid down in the claims.
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