EP3359815B1 - Procédé et dispositif pour le pompage d'un produit par aspiration - Google Patents

Procédé et dispositif pour le pompage d'un produit par aspiration Download PDF

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EP3359815B1
EP3359815B1 EP16790663.5A EP16790663A EP3359815B1 EP 3359815 B1 EP3359815 B1 EP 3359815B1 EP 16790663 A EP16790663 A EP 16790663A EP 3359815 B1 EP3359815 B1 EP 3359815B1
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tank
vacuum
tanks
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Daniel Rivard
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Ortec Expansion SA
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for pumping a product by vacuum suction. Although not exclusively, it is particularly appropriate to be implemented for pumping products liable to produce an explosive atmosphere and/or to emit volatile organic compounds.
  • Such pumping operations are also necessary to purge industrial sewers, to recover the waste produced by the high-pressure cleaning of industrial installations, to extract sludge from treatment plants, to dry the bottoms of tanks so as to allow their inspection or maintenance, etc.
  • a fuel pumping system and method comprising two reservoirs, each provided with a first volume for fuel and a second volume for a compression fluid, a membrane separating the first and second volumes.
  • the suction, respectively the discharge, of the compression fluid in each second volume of the tanks by a pump makes it possible to bring the fuel into a first volume, respectively to inject the fuel at high pressure into an engine.
  • a vacuum pump can be used to empty the tank containing the products to be pumped.
  • a storage enclosure is arranged between the vacuum pump and a suction pipe permanently immersed in the product to be vacuum pumped.
  • This technique has the advantages of allowing the operation of the vacuum pump to be stopped during the pumping operation, while maintaining a suction capacity as long as the differential with respect to atmospheric pressure exists. It therefore makes it possible to completely exhaust the tank of drain. In addition, it ensures the emptying of the pumping circuit. Furthermore, it allows the installation of the pump at great distances from the product to be pumped due to the suction force. It also makes it possible to avoid contact of the product with the pump with the exception of vapors or gases and to limit the quantity of pollutants released and to confine the dangerous zone to the pumping zone.
  • the object of the present invention is to improve the technique of vacuum suction pumping, in order to retain its advantages and eliminate its drawbacks.
  • the two transit tanks work simultaneously and alternately, one being loaded with product by suction under vacuum and the other being emptied under pressure of the product previously drawn in.
  • Each transit tank is therefore alternately loaded with product, then emptied of the latter.
  • the evacuation and the evacuation under pressure of the said transit tanks can be obtained from any desired material, it is advantageous that, for the evacuation of the said first and second tanks transit, the discharge pressure of said vacuum pump is used.
  • the invention thus takes advantage of the fact that the use of the gases discharged by the vacuum pump as a source of pressure does not modify the capacity of said pump to generate the vacuum.
  • said first and second transit tanks are used to eliminate solid foreign bodies present in said product to be pumped.
  • said transit tanks can be cyclonic tanks.
  • the vacuum suction and the pressurization of said transit tanks can be obtained by a vacuum pump, preferably a water ring vacuum pump.
  • said vacuum source and said pressure source are respectively constituted by the suction orifice and by the discharge orifice of said vacuum pump.
  • Such a pumping device makes it possible to pump products whose flash point is less than 60°C.
  • said transit tanks can be cyclonic tanks allowing the removal of solid foreign bodies contained in the product to be pumped.
  • said sources of vacuum and pressure (the vacuum pump), said suction nozzle, said transit tanks and said set of controlled valves form a vacuum pumping unit which, for safety reasons, must preferably be remote from said product receiving tank which itself is at atmospheric pressure or at a slightly higher pressure.
  • the pumping device according to the present invention is connected to said receiving tank by a long pipe making it possible to distance said vacuum pumping unit from said receiving tank of said product.
  • the length of such a connecting pipe can be of the order of several tens of meters, for example at least 50 meters.
  • the pumping device in accordance with the present invention In order to be able to empty different geographically distributed industrial sites of their products liable to generate explosive atmospheres and/or volatile organic compounds, it is advantageous for the pumping device in accordance with the present invention to be mobile, for example carried by a vehicle. automobile.
  • FIG. 1 And 2 illustrate an embodiment of the pumping device according to the present invention in two different alternate phases of operation.
  • the transit tank 2 is placed under vacuum by the pump 1 and the product 10, possibly accompanied by air, is sucked into the said tank 2 via the suction nozzle 9, the valve of filling 11 and product inlet 2P.
  • the sucked up product is retained in the transit tank 2, since the drain valve 7 is closed.
  • the transit tank 3 is pressurized by the discharge port 1R of the pump 1 and the product previously sucked into said transit tank 3 is expelled into the reception tank 5 via the outlet 3S, the drain valve 8 and the long pipe 6.
  • the transit tank 3 is placed under vacuum by the pump 1 and the product 10, possibly accompanied by air, is sucked into the said tank 3 via the suction nozzle 9, the valve of filling 12 and product inlet 3P.
  • the sucked product is retained in the container 3 since the drain valve 8 is closed.
  • the transit tank 2 is pressurized by the discharge port 1R of the pump 1 and the product previously sucked into said transit tank 2 is expelled into the reception tank 5 via the outlet 2S, the drain valve 7 and the long pipe 6.
  • the alternation of said first and second phases controlled by the control system 14 makes it possible to pump the product 10 through the suction nozzle 9 to bring it into the receiving tank 5, by implementing not only the depression generated by pump 1 at its suction port 1A, but also the pressure generated by said pump 1 at its discharge port 1R.
  • the capacity ratio between those of the transit tanks and that of the reception tank is preferably of the order of 1/10.

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Description

  • La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour le pompage d'un produit par aspiration sous vide. Quoique non exclusivement, elle est particulièrement appropriée à être mise en oeuvre pour le pompage de produits susceptibles de produire une atmosphère explosive et/ou d'émettre des composés organiques volatils.
  • On sait que de nombreuses industries, par exemple chimiques, pétrochimiques, agroalimentaires, métallurgiques, etc., engendrent des boues susceptibles de produire une atmosphère explosive et/ou d'émettre des composés organiques volatils. Ces boues sont généralement stockées dans des bacs, desquels elles doivent être pompées pour être transportées vers des sites spécialisés de traitement et/ou de stockage.
  • De telles opérations de pompage sont également nécessaires pour purger les égouts industriels, pour récupérer les déchets produits par le nettoyage haute pression d'installations industrielles, pour extraire les boues des stations d'épuration, pour assécher les fonds des cuves de manière à permettre leur inspection ou leur maintenance, etc.
  • Ces opérations de pompage présentent, pour la sécurité et la santé des opérateurs et des riverains, ainsi que pour la protection des installations et de l'environnement, de nombreux risques qui sont liés à la nature explosive des produits pompés et à l'émission de gaz nocifs comme les composés organiques volatils.
  • On connaît, par le document US-A1-2013327298 , un système et un procédé de pompage de carburant comprenant deux réservoirs, chacun pourvu d'un premier volume pour le carburant et d'un second volume pour un fluide de compression, une membrane séparant les premier et second volumes. L'aspiration, respectivement le refoulement, du fluide de compression dans chaque second volume des réservoirs par une pompe permet d'amener le carburant dans un premier volume, respectivement d'injecter le carburant à haute pression dans un moteur.
  • On connaît également, par le document EP-A1-1548195 , un procédé et un dispositif de pompage permettant d'empêcher la formation d'une atmosphère insalubre et/ou explosive dans l'environnement d'une citerne.
  • Par ailleurs, on connaît, par le document WO-A1-2014/117043 , un système et un procédé de collecte et d'élimination de déchets fluides pendant une procédure médicale.
  • En outre, on connaît, par le document US-A-4408960 , un procédé et un dispositif pneumatiques de circulation alternative de fluides entre plusieurs réservoirs par des moyens de réglage de la pression de l'air dans certains de ces réservoirs.
  • Pour réaliser de telles opérations de pompage mentionnées ci-dessus, on peut utiliser une pompe à vide pour vider le bac contenant les produits à pomper. Une enceinte de stockage est agencée entre la pompe à vide et un tuyau d'aspiration immergé en permanence dans le produit à pomper à vide.
  • Cette technique présente les avantages de permettre un arrêt de fonctionnement de la pompe à vide durant l'opération de pompage, en maintenant une capacité d'aspiration tant que le différentiel par rapport à la pression atmosphérique existe. Elle permet donc d'épuiser à fond le bac à vidanger. De plus, elle assure la vidange du circuit de pompage. En outre, elle autorise l'installation de la pompe à des grandes distances du produit à pomper en raison de la force d'aspiration. Elle permet également d'éviter le contact du produit avec la pompe à l'exception des vapeurs ou des gaz et de limiter la quantité de polluants rejetée et de cantonner la zone dangereuse à la zone de pompage.
  • En revanche, le principal inconvénient d'une telle technique de pompage par le vide est de favoriser la désorption de produits volatils et donc l'émission de gaz explosifs et de composés organiques volatils.
  • La présente invention a pour objet de perfectionner la technique de pompage par aspiration sous vide, afin d'en conserver les avantages et d'en éliminer les inconvénients.
  • À cette fin, selon l'invention, le procédé pour le pompage d'un produit par aspiration par le vide est remarquable en ce que, de façon alternée :
    • on aspire le produit dans une première cuve de transit mise sous vide et, simultanément, on vidange une seconde cuve de transit par chasse sous pression,
    • puis, on aspire ledit produit dans ladite seconde cuve de transit mise sous vide et, simultanément, on vidange ladite première cuve de transit par chasse sous pression.
  • Ainsi, dans le procédé conforme à la présente invention, les deux cuves de transit travaillent simultanément et en alternance, l'une se chargeant de produit par aspiration sous vide et l'autre étant vidangée sous pression du produit précédemment aspiré. Chaque cuve de transit est donc alternativement chargée en produit, puis vidangée de celui-ci.
  • Bien que la mise sous vide et la chasse sous pression desdites cuves de transit puissent être obtenues de toute matière désirée, il est avantageux que, pour la mise sous vide desdites première et seconde cuves de transit, on utilise la pression de refoulement de ladite pompe à vide. L'invention met ainsi à profit le fait que l'utilisation des gaz refoulés par la pompe à vide comme source de pression ne modifie pas la capacité de ladite pompe à engendrer le vide.
  • Très fréquemment, les produits industriels à pomper comportent des corps étrangers solides et doivent donc être filtrés au moment du pompage. Or, une telle filtration est très pénalisante en ce qui concerne le débit de pompage. Pour éviter un tel inconvénient, conformément à une autre particularité de la présente invention, on utilise lesdites première et seconde cuves de transit pour éliminer des corps étrangers solides présents dans ledit produit à pomper. Pour ce faire, lesdites cuves de transit peuvent être des cuves cycloniques.
  • La présente invention concerne de plus un dispositif pour le pompage d'un produit par aspiration sous vide, ledit dispositif comportant une source de vide et une buse d'aspiration dudit produit et étant remarquable en ce qu'il comporte :
    • une source de pression,
    • deux cuves de transit pour ledit produit, et
    • un jeu de vannes commandées reliant, simultanément et en alternance, l'une desdites cuves de transit à ladite source de vide et à ladite buse d'aspiration et l'autre desdites cuves de transit à ladite source de pression et à une cuve de réception dudit produit de sorte que :
      • ▪ dans une première phase de fonctionnement du dispositif, une première cuve de transit est mise sous vide et le produit est aspiré dans ladite première cuve de transit, et simultanément, la seconde cuve de transit est mise sous pression et le produit précédemment aspiré est chassé dans la cuve de réception ; et
      • ▪ dans une seconde phase de fonctionnement du dispositif, la seconde cuve de transit est mise sous vide et le produit est aspiré dans ladite seconde cuve de transit, et simultanément, la première cuve de transit est mise sous pression et le produit précédemment aspiré est chassé dans la cuve de réception.
  • Comme mentionné ci-dessus, l'aspiration sous vide et la mise en pression desdites cuves de transit peuvent être obtenues par une pompe à vide, de préférence une pompe à vide à anneau d'eau. Dans ce cas, ladite source de vide et ladite source de pression sont respectivement constituées par l'orifice d'aspiration et par l'orifice de refoulement de ladite pompe à vide.
  • Un tel dispositif de pompage permet de pomper des produits dont le point éclair est inférieur à 60 °C.
  • Comme précédemment indiqué, dans ce dispositif de pompage conforme à la présente invention, lesdites cuves de transit peuvent être des cuves cycloniques permettant l'élimination des corps étrangers solides contenus dans le produit à pomper.
  • On remarquera que lesdites sources de vide et de pression (la pompe à vide), ladite buse d'aspiration, lesdites cuves de transit et ledit jeu de vannes commandées forment une unité de pompage sous vide qui, pour des raisons de sécurité, doit de préférence être éloignée de ladite cuve de réception du produit qui, elle, se trouve à la pression atmosphérique ou à une pression légèrement supérieure. À cet effet, le dispositif de pompage conforme à la présente invention est relié à ladite cuve de réception par un long tuyau permettant d'éloigner ladite unité de pompage sous vide de ladite cuve de réception dudit produit.
  • La longueur d'un tel tuyau de liaison peut être de l'ordre de plusieurs dizaines de mètres, par exemple au moins de 50 mètres.
  • Afin de pouvoir vidanger des sites industriels différents géographiquement répartis de leurs produits susceptibles d'engendrer des atmosphères explosives et/ou des composés organiques volatils, il est avantageux que le dispositif de pompage conforme à la présente invention soit mobile, par exemple porté par un véhicule automobile.
  • Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments identiques.
  • Les figures 1 et 2 illustrent un exemple de réalisation du dispositif de pompage conforme à la présente invention dans deux phases alternées différentes de fonctionnement.
  • Le mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention représenté schématiquement sur les figures 1 et 2 comporte :
    • une pompe à vide 1, par exemple une pompe à anneau d'eau, comportant un orifice d'aspiration 1A et un orifice de refoulement 1R ;
    • une première cuve de transit 2, de préférence une cuve cyclonique, comportant une entrée fluidique 2E, une entrée de produit 2P et une sortie de produit 2S ;
    • une seconde cuve de transit 3, de préférence une cuve cyclonique, comportant une entrée fluidique 3E, une entrée de produit 3P et une sortie de produit 3S ;
    • une vanne à quatre voies 4, disposée entre les orifices d'aspiration 1A et de refoulement 1R de la pompe à vide 1, d'une part, et les entrées fluidiques 2E et 3E des première et seconde cuves de transit 2 et 3, d'autre part ;
    • une cuve de réception de produit 5, comportant une entrée de produit 5E ;
    • des vannes de vidange commandées 7 et 8 reliant respectivement les sorties 2S et 3S des cuves de transit 2 et 3 à l'entrée de produit 5E de la cuve de réception 5 par l'intermédiaire d'un long tuyau 6, d'une longueur au moins égale à 50 mètres ;
    • une buse 9 d'aspiration d'un produit 10 à pomper, reliée respectivement aux entrées de produit 2P et 3P des première et seconde cuves de transit 2 et 3, par l'intermédiaire de vannes de remplissage commandées 11 et 12 ; et
    • un système de commande 14 (seulement représenté sur les figures 1 et 2 par des flèches) pour commander les vannes 4, 7, 8, 11 et 12.
  • Dans une première phase de fonctionnement du dispositif de l'invention, représentée sur la figure 1 et commandée par le système de commande 14, la vanne à quatre voies 4 relie l'entrée fluidique 2E de la cuve de transit 2 à l'orifice d'aspiration 1A de la pompe à vide 1 et l'entrée fluidique 3E de la cuve de transit 3 à l'orifice de refoulement 1R de ladite pompe. De plus :
    • la vanne de vidange 7, à la sortie 2S de la cuve de transit 2, est fermée ;
    • la vanne de remplissage 11, à l'entrée de produit 2P de la cuve de transit 2, est ouverte ;
    • la vanne de remplissage 12, à l'entrée de produit 3P de la cuve de transit 3, est fermée ; et
    • la vanne de vidange 8, à la sortie 3S de la cuve de transit 3, est ouverte.
  • Dans ces conditions, la cuve de transit 2 est mise sous vide par la pompe 1 et du produit 10, éventuellement accompagné d'air, est aspiré dans ladite cuve 2 par l'intermédiaire de la buse d'aspiration 9, de la vanne de remplissage 11 et de l'entrée de produit 2P. Le produit aspiré est retenu dans la cuve de transit 2, puisque la vanne de vidange 7 est fermée. Simultanément, la cuve de transit 3 est mise sous pression par l'orifice de refoulement 1R de la pompe 1 et le produit précédemment aspiré dans ladite cuve de transit 3 est chassé dans la cuve de réception 5 par l'intermédiaire de la sortie 3S, de la vanne de vidange 8 et du long tuyau 6.
  • Inversement, dans une seconde phase de fonctionnement du dispositif de l'invention représentée sur la figure 2, et également commandée par le système de commande 14, la vanne à quatre voies 4 relie l'entrée fluidique 3F de la cuve de transit 3 à l'orifice d'aspiration 1A de la pompe à vide 1 et l'entrée fluidique 3E de la cuve de transit 2 à l'orifice de refoulement 1R de ladite pompe. De plus :
    • la vanne de vidange 8, à la sortie 3S de la cuve de transit 3, est fermée ;
    • la vanne de remplissage 12, à l'entrée de produit 3P de la cuve de transit 3, est ouverte ;
    • la vanne de remplissage 11, à l'entrée de produit 2P de la cuve de transit 2, est fermée ; et
    • la vanne de vidange 7, à la sortie 2S de la cuve de transit 2, est ouverte.
  • Dans ces conditions, la cuve de transit 3 est mise sous vide par la pompe 1 et du produit 10, éventuellement accompagné d'air, est aspiré dans ladite cuve 3 par l'intermédiaire de la buse d'aspiration 9, de la vanne de remplissage 12 et de l'entrée de produit 3P. Le produit aspiré est retenu dans le récipient 3 puisque la vanne de vidange 8 est fermée. Simultanément, la cuve de transit 2 est mise sous pression par l'orifice de refoulement 1R de la pompe 1 et le produit précédemment aspiré dans ladite cuve de transit 2 est chassé dans la cuve de réception 5 par l'intermédiaire de la sortie 2S, de la vanne de vidange 7 et du long tuyau 6.
  • Ainsi, l'alternance desdites première et seconde phases commandées par le système de commande 14 permet de pomper le produit 10 par la buse d'aspiration 9 pour l'amener dans la cuve de réception 5, en mettant en oeuvre non seulement la dépression engendrée par la pompe 1 à son orifice d'aspiration 1A, mais encore la pression engendrée par ladite pompe 1 à son orifice de refoulement 1R.
  • Bien que cela ne soit pas représenté sur les figures 1 et 2, on comprendra aisément :
    • que le dispositif de pompage décrit ci-dessus, composé de la pompe à vide 1, des cuves de transit 2 et 3, des vannes 4, 7, 8, 11 et 12 et du système de commande 14, peut être porté par un véhicule automobile ou une remorque pour être mobile et pouvoir se déplacer et pomper des produits 10 en des endroits différents ;
    • que, de même, la cuve 5 de réception du produit pompé peut être mobile ; et
    • que le tuyau 6 peut être prévu pour être monté de façon amovible, d'un côté au dispositif de pompage et, de l'autre, à la cuve 5 de réception du produit pompé.
  • Par ailleurs, le dispositif de pompage présente de nombreux avantages et caractéristiques supplémentaires, et notamment :
    • il permet de limiter au maximum le laps de temps de mise sous vide du liquide ;
    • il permet de refouler le liquide et les gaz d'échappement de la même pompe à vide tout en continuant de pomper ;
    • la cuve de réception n'est pas un récipient sous vide, mais un simple récipient de stockage ;
    • il peut présenter des temps de cycle courts avec des volumes de mise sous vide réduits ; et
    • le pompage du produit est alterné sur les cuves, mais sans discontinuité.
  • En outre, avec le traitement sur les deux phases (liquide/gaz) par quantités restreintes emprisonnées alternativement dans des cuves de transit, cuves qui sont disposées en parallèle dans le circuit de fonctionnement, l'alternance des cycles de chasse sur les deux cuves montées en parallèle permet de contenir et refouler le produit dans son intégralité (phase gazeuse comprise) vers la cuve de stockage, par pas. Le phénomène de désorption est réduit et traité par le phasage de séquences alternées dépression-compression, sur de plus faibles volumes mis en dépression pendant de courtes durées d'exposition.
  • Par ailleurs, le rapport de capacités entre celles des cuves de transit et celle de la cuve de réception est, de préférence, de l'ordre de 1/10.

Claims (10)

  1. Procédé pour le pompage de boues (10) susceptibles de produire une atmosphère explosive et/ou d'émettre des composés organiques volatils par aspiration par le vide, dans lequel, de façon alternée :
    - on aspire le produit dans une première cuve de transit (2) mise sous vide et, simultanément, on vidange une seconde cuve de transit (3) par chasse sous pression du produit précédemment aspiré, le produit précédemment aspiré étant chassé vers une cuve de réception (5),
    - puis, on aspire ledit produit dans ladite seconde cuve de transit (3) mise sous vide et, simultanément, on vidange ladite première cuve de transit (2) par chasse sous pression du produit précédemment aspiré, le produit précédemment aspiré étant chassé vers la cuve de réception (5).
  2. Procédé de pompage selon la revendication 1,
    dans lequel, pour la mise sous vide desdites première et seconde cuves de transit (2, 3), on utilise la dépression d'aspiration d'une pompe à vide (1) et pour la chasse sous pression desdites première et seconde cuves de transit (2, 3), on utilise la pression de refoulement de ladite pompe à vide (1).
  3. Procédé de pompage selon l'une des revendications 1 ou 2,
    dans lequel on utilise lesdites première et seconde cuves de transit (2, 3) pour éliminer des corps étrangers solides présents dans ledit produit.
  4. Dispositif pour le pompage de boues (10) susceptibles de produire une atmosphère explosive et/ou d'émettre des composés organiques volatils par aspiration sous vide, ledit dispositif comportant :
    - une source de vide et une buse (9) d'aspiration dudit produit,
    - une source de pression,
    - deux cuves de transit (2, 3) pour ledit produit (10), et
    - un jeu de vannes commandées (4, 7, 8, 11, 12) reliant, simultanément et en alternance, l'une desdites cuves de transit à ladite source de vide et à ladite buse d'aspiration (9) et l'autre desdites cuves de transit à ladite source de pression et à une cuve de réception (5) dudit produit, de sorte que :
    ▪ dans une première phase de fonctionnement du dispositif (1), une première cuve de transit (2) est mise sous vide et le produit (10) est aspiré dans ladite première cuve de transit (2), et simultanément, la seconde cuve de transit (3) est mise sous pression et le produit précédemment aspiré est chassé dans la cuve de réception (5) ; et
    ▪ dans une seconde phase de fonctionnement du dispositif (1), la seconde cuve de transit (3) est mise sous vide et le produit (10) est aspiré dans ladite seconde cuve de transit (3), et simultanément, la première cuve de transit (2) est mise sous pression et le produit précédemment aspiré est chassé dans la cuve de réception (5).
  5. Dispositif de pompage selon la revendication 4,
    le dispositif comportant une pompe à vide (1), dans lequel ladite source de vide et ladite source de pression sont respectivement constituées par l'orifice d'aspiration (1A) et par l'orifice de refoulement (1R) de ladite pompe à vide (1).
  6. Dispositif de pompage selon la revendication 5,
    dans lequel ladite pompe à vide (1) est du type à anneau d'eau.
  7. Dispositif de pompage selon l'une des revendications 4 à 6,
    dans lequel lesdites cuves de transit (2, 3) sont des cuves cycloniques.
  8. Dispositif de pompage selon l'une des revendications 4 à 7,
    dans lequel les cuves de transit sont reliées à ladite cuve de réception (5) par un tuyau (6) permettant un éloignement de ladite cuve (5) de réception dudit produit.
  9. Dispositif de pompage selon la revendication 8,
    dans lequel la longueur du tuyau (6) est d'au moins 50 mètres.
  10. Dispositif de pompage selon l'une des revendications 8 ou 9, le dispositif étant mobile.
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