EP2142852A1 - Brenneranordnung - Google Patents
BrenneranordnungInfo
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- EP2142852A1 EP2142852A1 EP08716099A EP08716099A EP2142852A1 EP 2142852 A1 EP2142852 A1 EP 2142852A1 EP 08716099 A EP08716099 A EP 08716099A EP 08716099 A EP08716099 A EP 08716099A EP 2142852 A1 EP2142852 A1 EP 2142852A1
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Links
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Classifications
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Definitions
- the invention relates to a burner arrangement for heating or for keeping warm, in particular G confusestrahlschutz- and / or Tauchausgussurbanen particular a continuous casting.
- the molten liquid metal is usually brought by means of a pan to the casting stand of a continuous casting plant.
- the molten metal flows out of the ladle into a distributor through a pouring-beam protection, such as a shadow tube.
- the metal flows through a submersible nozzle, such as a dip tube, in the mold of the continuous casting.
- Immersion tube and possibly shadow tube are preheated before pouring, usually not in the casting operation.
- a burner with fossil fuels, such as natural gas, and with oxygen carriers, such as air operated.
- conventionally commercially available burners are used which heat a container in which the dip tube or the shadow tube is arranged.
- a burner is used, which is the shadow tube or the immersion tube heated directly and without the interposition of a container with the flame.
- Such burners have become known, for example, from JP 61262455 A, EP 0 775 543 B1, EP 0 495 764 B1 and KR 1020050114398 A.
- the electric heating has been disclosed by JP 10118746 and DE 196 51 533 C2.
- the electric heating has the disadvantage that the efficiency is particularly unfavorable, so that the primary energy demand is relatively high and thus the process is not very economical.
- the object of the invention is to provide a burner arrangement for heating or for keeping warm, in particular of G confusestrahlschutz- and / or Tauchausguss adopteden particular a continuous casting, which achieves improved utilization of the energy used, a reduction in the emission of CO 2 and high availability of the system. It is another object of the invention to provide a method for advantageously controlling a burner assembly.
- the object with regard to the burner arrangement is achieved with a burner arrangement, in particular for heating or keeping warm, in particular Gellostrahlschutz- and / or Tauchausguss droveen a continuous casting with a particular shadow tube or a dip tube receptive container, wherein the wall of the container at least partially formed by at least one pore burner is.
- the pore burner preferably has a plurality of pore burner segments. These are then connected to each other to the pore burner or formed in one piece or in one piece.
- the pore burner segments of the pore burner form rings and / or rows viewed in the axial direction. Furthermore, it is advantageous if the pore burner consists of pore burner segments, with a plurality of segments forming rings or rows in the circumferential direction. In one embodiment of the invention, it is expedient for the pore burner segments of the pore burner to be arranged hexagonal or octagonal in the circumferential direction.
- the container has a bottom and / or a lid, which consist of a bottom-side and / or lid-side plate.
- the pore burner segments are each supplied with fuel by means of supply lines, in particular from radially outside.
- the leads from the segments can be guided radially outward and possibly extend axially in a further supply line section.
- the supply lines are supplied with fuel via a common supply line. It may be expedient if the supply line or the supply lines is substantially annular and is in communication with supply lines. In this case, the ring must not be completely closed, the ring can also be closed advantageous.
- pore burner segments are switched on or off depending on the desired heating intensity or heating power. It may be advantageous if the segments are switched on or off, which are at least alternately distributed at the beginning of the pore burner. As a result, it can be advantageously achieved that operated and switched-off segments are distributed uniformly over the circumference. It is also expedient if segments are switched on or off, which are viewed in the axial direction of the pore burner in each adjacent or more distant other rings or rows of pore burner segments are arranged. This can advantageously be achieved that powered and disconnected
- O segments are evenly distributed over the axial length of the burner assembly.
- FIG. 1 is a sectional view in the vertical direction of a burner assembly according to the invention of a dip tube
- FIG. 2 is a sectional view in the horizontal direction of a burner arrangement according to the invention of a dip tube
- Fig. 3 is a sectional view in the vertical direction of a burner assembly according to the invention of a dip tube
- Fig. 4 is a sectional view in the horizontal direction of a burner assembly according to the invention a dip tube.
- the burner assembly 1 shows a sectional view of a burner assembly 1, in particular for heating or for keeping warm Gellostrahlschutz- and / or Tauchausgussurbanen particular from a continuous casting.
- the burner assembly 1 in this case provides a burner 3 arranged around a dip tube 2 which, according to the invention, is designed as a pore burner.
- the pore burner has the advantageous property that it allows combustion of a gas-air mixture in a porous structure or cell as a gas burner, which can be achieved virtually without the formation of an open flame. As a result, a flameless, volumetric combustion of the Gas-air mixture achieved. In this case, a combustion in the porous structure is thus achieved, so that after the introduction of the gas-air mixture as a reaction product, an exhaust gas stream is generated on the output side.
- the pore burner 3 shown in FIG. 1 is composed of several segments.
- the individual segments 3a, 3b, 3c, 3d are arranged viewed in the axial direction of the dip tube and each have their own supply line 4 of the fuel, the oxygen carrier or the fuel-air mixture, or they each have a supply line for the fuel and for an oxidizer, such as air.
- the air or oxygen can also be introduced or blown into the pore burners via a blower.
- the dip tube is furthermore arranged in an advantageously thermally insulated container 5, which is advantageously formed by the two bottom-side and cover-side plates 6, 7 and on its outer circumference the wall 8 is formed by the segments 3 a, 3 b, 3 c, 3 d of the pore burner 3 becomes.
- the segments are arranged side by side with a small joint spacing, so that an arrangement of the pore burners which is multi-row in section is formed.
- the segments 3 a, 3 b, 3 c, 3 d of the pore firing 3 are arranged essentially annularly or hexagonally or octagonally around the dip tube 2. This results in a quasi-tubular arrangement of the pore burner segments around the dip tube.
- the pore burner 3 generates a hot exhaust stream 9 and heat radiation 10 which are directed to the dip tube to heat it, to heat it or to temper it at the temperature.
- the hot exhaust gas enters the heating chamber of the interior of the container 5 at a relatively low speed, which causes a homogeneous temperature distribution in the interior of the container 5 and thus counteracts stratification.
- the dip tube can also be heated very well.
- the formation of the pore burner as a substantially annular or tubular arrangement, wherein the arrangement of individual segments of pore burners is composed. As a result, it can be advantageously controlled that individual segments or rows or rings of segments are switched on or off independently of one another or individual segments are switched on or off independently of one another.
- all pore burner segments can be switched on or individual segments can be switched off. It can be advantageous if segments are switched on or off, which are distributed at least alternately at the beginning. It can also be advantageous if the annular segments which are viewed in the axial direction of the dip tube are alternately switched on or off.
- Figures 3 and 4 show an embodiment in which a shadow tube 20 is provided with a burner assembly 21 according to the invention.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Brenneranordnung (1) insbesondere zur Beheizung oder Warmhaltung insbesondere von Gießstrahlschutz- und/oder Tauchausgusseinrichtungen einer Stranggießanlage mit einem insbesondere ein Schattenrohr oder ein Tauchrohr aufnehmbaren Behältnis (5) mit einem Boden (6) und einem Deckel (7), wobei die Wandung (8) des Behältnisses (5) durch zumindest einen Porenbrenner gebildet ist.
Description
Brenneranordnung
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Brenneranordnung zur Beheizung oder zur Warmhaltung insbesondere von Gießstrahlschutz- und/oder Tauchausgusseinrichtungen insbesondere einer Stranggießanlage.
Stand der Technik
In Schmelzbetrieben, wie beispielsweise in Stahlwerken mit Stranggießanlagen wird das geschmolzene flüssige Metall in der Regel mittels einer Pfanne an den Gießstand einer Stranggießanlage gebracht. Dabei strömt das geschmolzene Metall durch einen Gießstrahlschutz, wie beispielsweise ein Schattenrohr, aus der Pfanne in einen Verteiler. Aus dem Verteiler strömt das Metall durch einen Tauchausguss, wie beispielsweise ein Tauchrohr, in die Kokille der Stranggießanlage. Tauchrohr und eventuell Schattenrohr werden vor Gießstart vorgeheizt, im Gießbetrieb normalerweise nicht. Zur Beheizung wird dabei ein Brenner mit fossilen Brennstoffen, wie mit Erdgas, und mit Sauerstoffträgern, wie beispielsweise mit Luft, betrieben. Dabei werden üblicher Weise im Handel erhältliche Brenner verwendet, die einen Behälter heizen, in welchem das Tauchrohr oder das Schattenrohr angeordnet ist. Bei einem weiteren bekannten Beispiel wird ein Brenner verwendet, welcher das Schattenrohr oder das Tauch-
rohr direkt und ohne Zwischenschaltung eines Behälters mit der Flamme beheizt.
Durch die Verwendung von handelsüblichen Brennern mit Flammenerzeugung wird ein sich schnell bewegendes Abgas erzeugt, das beim Erwärmen oder Hei- zen der Tauch- oder Schattenrohre eine Strähnenbildung verursacht und insgesamt einen geringen Anteil an Strahlungsenergie aufweist. Durch die Flamme wird das zu heizende Schattenrohr oder Tauchrohr nur punktuell aufgeheizt, was zu einer lokalen Überhitzung führen kann, wo die Flamme direkt auf das Rohr trifft und wobei andere Bereiche wiederum eher zu schwach erhitzt wer- den, wo die Flamme weit entfernt ist. Dadurch werden Spannungen im Tauchrohr oder im Schattenrohr verursacht, was zu Rissbildung und somit zum Ausfall der gesamten Anlage führen kann. Weiterhin ist durch die Erwärmung mit der Flamme der handelsüblichen Brenner der Energieverbrauch sehr hoch und der Ausstoß an CO2 ist ebenfalls sehr hoch. Dadurch sind die Kosten für die Energiebereitstellung hoch, was die Anlage unwirtschaftlich macht und darüber hinaus ist der Ausstoß der Verbrennungsabgase sehr hoch und insgesamt relativ weniger umweltfreundlich, was in der letzten Zeit im Rahmen der Diskussion um den Treibhauseffekt als besonders nachteilig empfunden wird.
Solche Brenner sind beispielsweise durch die JP 61262455 A, die EP 0 775 543 B1 , die EP 0 495 764 B1 und die KR 1020050114398 A bekannt geworden.
Darüber hinaus ist die elektrische Beheizung durch die JP 10118746 und die DE 196 51 533 C2 bekannt geworden. Die elektrische Beheizung hat jedoch den Nachteil, dass der Wirkungsgrad besonders ungünstig ist, so dass der Primärenergiebedarf relativ hoch ist und somit das Verfahren auch nicht sehr wirtschaftlich ist.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brenneranordnung zur Beheizung oder zur Warmhaltung insbesondere von Gießstrahlschutz- und/oder Tauchausgusseinrichtungen insbesondere einer Stranggießanlage zu schaffen, die eine verbesserte Ausnutzung der eingesetzten Energie, eine Reduktion des Ausstoßes von CO2 und eine hohe Verfügbarkeit der Anlage erreicht. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum vorteilhaften Steuern einer Brenneranordnung zu schaffen.
Die Aufgabe bezüglich der Brenneranordnung wird erreicht mit einer Brenner- anordnung insbesondere zur Beheizung oder Warmhaltung insbesondere von Gießstrahlschutz- und/oder Tauchausgusseinrichtungen einer Stranggießanlage mit einem insbesondere ein Schattenrohr oder ein Tauchrohr aufnehmbaren Behältnis, wobei die Wandung des Behältnisses zumindest teilweise durch zumindest einen Porenbrenner gebildet ist.
Erfindungsgemäß ist es dabei vorteilhaft, wenn der Porenbrenner bevorzugt eine Mehrzahl von Porenbrennersegmenten aufweist. Diese sind dann miteinander zu dem Porenbrenner verbunden oder einteilig oder einstückig ausgebildet.
Auch ist es besonders vorteilhaft, wenn die Porenbrennersegmente des Porenbrenners in axialer Richtung betrachtet Ringe und/oder Reihen bilden. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Porenbrenner aus Porenbrennersegmenten besteht, wobei eine Mehrzahl von Segmenten in Umfangsrichtung betrachtet Rin- ge oder Reihen bilden. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn die Porenbrennersegmente des Porenbrenners in Umfangsrichtung betrachtet hexagonal oder oktagonal angeordnet sind.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Behältnis einen Boden und/oder einen Deckel aufweist, welche aus einer bodenseitigen und/oder deckelseitigen Platte bestehen.
Für die Gestaltung der Brenneranordnung ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Porenbrennersegmente jeweils mittels Zuleitungen, insbesondere von radial außen, mit Brennstoff versorgt werden. Dazu können die Zuleitungen von den Segmenten nach radial außen geführt werden und eventuell in einem weiteren Zuleitungsabschnitt axial verlaufen.
Für eine Brennstoffversorgung ist es vorteilhaft, wenn zumindest einzelne der Zuleitungen über eine gemeinsame Versorgungsleitung mit Brennstoff versorgt werden. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die Versorgungsleitung bzw. die Versorgungsleitungen im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und mit Zuleitungen in Verbindung steht. Dabei muss der Ring nicht ganz geschlossen sein, wobei der Ring auch vorteilhaft geschlossen sein kann.
Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens zum Steuern einer Brenneranordnung wird dadurch gelöst, dass in Abhängigkeit der gewünschten Heizungsintensität bzw. Heizleistung Porenbrennersegmente zugeschaltet oder abgeschaltet werden. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Segmente zu- oder abgeschaltet werden, die zumindest abwechselnd am Unfang des Porenbrenners verteilt sind. Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass betriebene und abgeschal- tete Segmente gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Auch ist es zweckmäßig, wenn Segmente zu- oder abgeschaltet werden, die in axialer Richtung des Porenbrenners betrachtet in jeweils benachbarten oder weiter entfernten anderen Ringen oder Reihen von Porenbrennersegmenten angeordnet sind. Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass betriebene und abgeschaltete
O Segmente gleichmäßig über die axiale Länge der Brenneranordnung verteilt sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung in vertikaler Richtung einer erfindungsgemäßen Brenneranordnung eines Tauchrohrs,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung in horizontaler Richtung einer erfindungsgemäßen Brenneranordnung eines Tauchrohrs,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung in vertikaler Richtung einer erfindungsgemäßen Brenneranordnung eines Tauchrohrs, und
Fig. 4 eine Schnittdarstellung in horizontaler Richtung einer erfindungsgemäßen Brenneranordnung eines Tauchrohrs.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Brenneranordnung 1 insbesondere zur Beheizung oder zur Warmhaltung von Gießstrahlschutz- und/oder Tauchausgusseinrichtungen insbesondere von einer Stranggießanlage. Die Brenneranordnung 1 sieht dabei einen um ein Tauchrohr 2 angeordneten Brenner 3 vor, der erfindungsgemäß als Porenbrenner ausgebildet ist. Der Porenbrenner weist dabei die vorteilhafte Eigenschaft auf, dass er als Gasbrenner eine Verbrennung eines Gas-Luft-Gemischs in einer porösen Struktur oder ZeI- Ie erlaubt, die quasi oder völlig ohne die Ausbildung einer offenen Flamme auskommt. Als Resultat wird eine flammenlose, volumetrische Verbrennung des
Gas-Luft-Gemischs erreicht. Dabei wird somit eine Verbrennung in der porösen Struktur erreicht, so dass nach dem Einleiten des Gas-Luft-Gemischs als Reaktionsprodukt ein Abgasstrom ausgangsseitig erzeugt wird.
Der in Figur 1 dargestellte Porenbrenner 3 ist aus mehreren Segmenten zu- sammengesetzt. Die einzelnen Segmente 3a, 3b, 3c, 3d sind in axialer Richtung des Tauchrohrs betrachtet angeordnet und weise jeweils eine eigene Zuleitung 4 des Brennstoffs, des Sauerstoffträgers oder des Brennstoff-Luft- Gemischs auf, oder sie weisen jeweils je eine Zuleitung für den Brennstoff und für einen Sauerstoffträger, wie Luft, auf. Auch kann die Luft oder der Sauerstoff über ein Gebläse in die Porenbrenner eingebracht bzw. eingeblasen werden.
Das Tauchrohr ist weiterhin in einem vorteilhaft thermisch isolierten Behältnis 5 angeordnet, welches vorteilhaft durch die beiden bodenseitigen und deckelsei- tigen Platten 6,7 gebildet wird und an seinem Außenumfang die Wandung 8 durch die Segmente 3a,3b,3c,3d des Porenbrenners 3 gebildet wird. Die Segmente sind dazu mit geringem Fugenabstand nebeneinander angeordnet, so dass eine im Schnitt mehrreihige Anordnung der Porenbrenner gebildet ist.
Wie die Figur 2 zeigt, sind die Segmente 3a, 3b, 3c, 3d des Porenbrennens 3 im Wesentlichen ringförmig oder hexagonal oder oktagonal um das Tauchrohr 2 angeordnet. Dadurch entsteht quasi eine röhrenförmige Anordnung der Poren- brennersegmente um das Tauchrohr.
Der Porenbrenner 3 erzeugt einen heißen Abgasstrom 9 und Wärmestrahlung 10, welche auf das Tauchrohr gerichtet werden, um dieses zu heizen, zu erwärmen oder auf der Temperatur zu temperieren. Dabei tritt das heiße Abgas in den Heizraum des inneren des Behältnisses 5 mit relativ geringer Geschwindigkeit ein, was eine homogene Temperaturverteilung im inneren des Behältnisses 5 bewirkt und somit einer Strähnenbildung entgegenwirkt. Dadurch, dass aber auch ein hoher Anteil der Energie in Strahlung umgesetzt wird, kann das Tauchrohr ebenfalls sehr gut beheizt werden.
Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Porenbrenners als im Wesentlichen ring- oder röhrenförmige Anordnung, wobei die Anordnung aus einzelnen Segmenten von Porenbrennern zusammengesetzt ist. Dadurch kann vorteilhaft gesteuert vorgegangen werden, dass einzelne Segmente oder Reihen oder Ringe von Segmenten unabhängig von einander zu- oder abgeschaltet werden oder einzelne Segmente unabhängig voneinander zu- oder abgeschaltet werden.
Dabei können je nach vorzunehmender Heizungsintensität bzw. Heizleistung alle Porenbrennersegmente zugeschaltet sein oder einzelne der Segmente abgeschaltet werden. Vorteilhaft kann es sein, wenn Segmente zu- oder abgeschaltet werden, die zumindest abwechselnd am Unfang verteilt sind. Auch kann es vorteilhaft sein, wenn die in axialer Richtung des Tauchrohrs betrachteten ringförmig angeordneten Segmente abwechselnd zu- oder abgeschaltet werden.
Die Figuren 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel, in welchem ein Schattenrohr 20 mit einer erfindungsgemäßen Brenneranordnung 21 versehen ist.
Bezugszeichenliste
1 Brenneranordnung
2 Tauchrohr 3 Brenner
3a Segment
3b Segment
3c Segment
3d Segment 4 Zuleitung
5 Behältnis
6 Boden, bodenseitige Platte
7 Deckel, deckelseitige Platte
8 Wandung 9 Abgasstrom
10 Wärmestrahlung
20 Schattenrohr
21 Brenneranordnung
Claims
1. Brenneranordnung (1 ) insbesondere zur Beheizung oder Warmhaltung insbesondere von Gießstrahlschutz- und/oder Tauchausgusseinrichtungen einer Stranggießanlage mit einem insbesondere ein Schattenrohr oder ein Tauchrohr aufnehmbaren Behältnis (5), wobei die Wandung (8) des Behältnisses (5) zumindest teilweise durch zumindest einen Porenbrenner (3) gebildet ist oder einen Porenbrenner (3) aufweist.
2. Brenneranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Porenbrenner Porenbrennersegmente (3a, 3b, 3c, 3d) aufweist.
3. Brenneranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Porenbrennersegmente (3a, 3b, 3c, 3d) des Porenbrenners in axialer Richtung betrachtet Ringe und/oder Reihen bilden.
4. Brenneranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Porenbrenner aus Porenbrennersegmenten (3a, 3b, 3c, 3d) besteht, wobei eine Mehrzahl von Segmenten in Umfangsrichtung betrachtet Ringe oder Reihen bilden.
5. Brenneranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Porenbrennersegmente (3a, 3b, 3c, 3d) des Porenbrenners in Umfangsrichtung betrachtet hexagonal oder oktagonal angeordnet sind.
6. Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis (5) einen Boden (6) und einen Deckel (7) aufweist, wobei der Boden (6) und/oder der Deckel (7) vorzugsweise aus einer bo- denseitigen und/oder deckelseitigen Platte besteht.
7. Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis (5), vorzugsweise der Deckel (7), eine Öffnung aufweist zum Abführen von Abgas.
8. Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Porenbrennersegmente (3a, 3b, 3c, 3d) jeweils mittels Zuleitungen (4), insbesondere von radial außen, mit Brennstoff versorgt werden.
9. Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne der Zuleitungen (4) über eine gemeinsame Versorgungsleitung mit Brennstoff versorgt werden.
10. Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung ringförmig ausgebildet ist und mit Zuleitungen in Verbindung steht.
11. Verfahren zum Steuern einer Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit der gewünschten Heizungsintensität bzw. Heizleistung Porenbrennersegmente (3a, 3b, 3c, 3d) zugeschaltet oder abgeschaltet werden.
12. Verfahren zum Steuern einer Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Segmente (3a, 3b, 3c, 3d) zu- oder abge- schaltet werden, die zumindest abwechselnd am Unfang des Porenbrenners verteilt sind.
13. Verfahren zum Steuern einer Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Segmente (3a, 3b, 3c, 3d) zu- oder abge- schaltet werden, die in axialer Richtung des Porenbrenners betrachtet in jeweils benachbarten oder weiter entfernten anderen Ringen oder Reihen von Porenbrennersegmenten angeordnet sind.
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