JP2006017333A - 連続式伝導伝熱乾燥機並びにその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 水分が高い汚泥のような被処理物を扱う場合であっても、被処理物を未乾燥のまま排出してしまうことのない、新規な連続式伝導伝熱乾燥機並びにその運転方法の開発を技術課題とした。
【解決手段】 本体シェル１０に形成された取出口１０２には、乾燥品の断続的な排出が可能な排出装置が具えられていることを特徴として成り、汚泥等が多管式加熱管１１に付着し、その後、乾燥して剥がれ落ちることにより、取出口１０２付近のホールドアップ（滞留高）が一気に上昇するような場合あっても、排出装置を非排出状態とすることにより、未乾燥の被処理物Ｈが排出されてしまうのを防ぐことができる。また意図的に滞留時間を延ばすことにより、粒径の小さな乾燥品を得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は泥状・ケーク状・粉粒状等の材料の乾燥に好適な装置に関するものであって、特に水分が高い汚泥のように、装置内部で分散し難く、付着しやすい被処理物の乾燥を、良好に行うことのできる連続式伝導伝熱乾燥機並びにその運転方法に係るものである。

近時、環境保全の取り組みが盛んになってきており、企業等にあっては、生ごみ、食品加工残渣等の一般廃棄物や、下水汚泥等を乾燥・濃縮して、減量・腐敗防止を図ったうえで再資源化や処分を行っている。

このような汚泥の乾燥等に供される装置の一つ連続式伝導伝熱乾燥機１′があり、この装置は図５（ａ）に示すように、本体シェル１０′内に多管式加熱管１１′が具えられ、この多管式加熱管１１′を、その内部に加熱蒸気を流すとともに回転させ、被処理物Ｈを多管式加熱管１１′に接触させて水分を蒸発させる装置である（特許文献１参照）。そして投入口１０１′から本体シェル１０′内に供給された被処理物Ｈは、リフタ１１７′によって掻き上げられ、乾燥が進行しながら取出口１０２′側に移動するものであり、図５（ｂ）に示すように取出口１０２′に設けられた堰板１０８′を乗り越え、シュート１２′を経由して外部に排出されることとなる。

前記連続式伝導伝熱乾燥機１′において製品水分量の調節は、主に被処理物Ｈの本体シェル１０′内での滞留時間を調整して行われるものであり、堰板１０８′の高さ調節が行われている。すなわち堰板１０８′の高さが増すと、取出口１０２′の下限が上昇するためホールドアップ（滞留高）が高くなり、被処理物Ｈの本体シェル１０′内での滞留時間が増大して乾燥度が増加するものであり、逆に堰板１０８′の高さが減ずると、取出口１０２′の下限が下降するためホールドアップ（滞留高）が低くなり、被処理物Ｈの本体シェル１０′内での滞留時間が減少して乾燥度が減少するものである。
なお前記取出口１０２′が本体シェル１０′の高所に形成されるのは、連続式伝導伝熱乾燥機１′では、より多くの被処理物Ｈが伝熱面たるチューブ束１１６′に接触した方が伝熱面を有効に使用できるため、ホールドアップ（滞留高）を高くした方が乾燥を効率的に行えるからである。

上述したような連続式伝導伝熱乾燥機１′にあっては、水分が高い汚泥のような被処理物Ｈを扱う場合に、以下に示すような点において改善の余地があった。
まず、水分が高い汚泥は装置内部に付着しやすく、伝熱面たるチューブ束１１６′に付着してしまった場合には接触面が更新されず、乾燥能力の低下を招いてしまう。また汚泥同士が塊を形成して、チューブ束１１６′内への流入を阻止してしまうため、伝熱面の使用効率が低下して乾燥能力の低下を招いてしまう。
またいったんチューブ束１１６′に付着して乾燥した被処理物Ｈが、チューブ束１１６′から剥がれ落ちたときには、前記取出口１０２′付近のホールドアップ（滞留高）がいっきに増大し、未乾燥の被処理物Ｈが取出口１０２′から流出してしまうこととなる。
特願２００４−１１６８０

本発明はこのような背景から成されたものであって、水分が高い汚泥のような被処理物を扱う場合であっても、被処理物を未乾燥のまま排出してしまうことのない、新規な連続式伝導伝熱乾燥機並びにその運転方法の開発を技術課題としたものである。

すなわち請求項１記載の連続式伝導伝熱乾燥機は、機枠上に具えられた本体シェル内に多管式加熱管が具えられ、この多管式加熱管を、その内部に加熱蒸気を流すとともに回転させ、前記本体シェル内に投入された被処理物を、多管式加熱管に接触させてその水分を蒸発させながら滞留させて乾燥品を得る装置において、前記本体シェルに形成された取出口には、乾燥品の断続的な排出が可能な排出装置が具えられていることを特徴として成るものである。
この発明によれば、汚泥等が多管式加熱管に付着し、その後、乾燥して剥がれ落ちることにより、取出口付近のホールドアップ（滞留高）が一気に上昇するような場合あっても、排出装置を非排出状態とすることにより、未乾燥の被処理物が排出されてしまうのを防ぐことができる。また意図的に滞留時間を延ばすことにより、被処理物が未乾燥の塊のまま排出されることを防止できるので、粒径の小さな乾燥品を得ることができる。

また請求項２記載の連続式伝導伝熱乾燥機は、前記要件に加え、前記排出装置は、ダンパであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、乾燥品を取出口から迅速に排出することができる。

更にまた請求項３記載の連続式伝導伝熱乾燥機は、前記請求項１記載の要件に加え、前記排出装置は、スクリューコンベヤであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、排出量を一定に保った状態で乾燥品を排出することができる。

また請求項４記載の連続式伝導伝熱乾燥機の運転方法は、機枠上に具えられた本体シェル内に多管式加熱管が具えられ、この多管式加熱管を、その内部に加熱蒸気を流すとともに回転させ、前記本体シェル内に投入された被処理物を、多管式加熱管に接触させてその水分を蒸発させながら滞留させて乾燥品を得る装置を運転する方法において、この方法は、前記本体シェルに形成された取出口に具えられた排出装置を断続的に起動させることにより、被処理物の排出を制御するものであり、これにより、被処理物の本体シェル内での滞留時間を調節して所望の乾燥状態を得ることを特徴として成るものである。
この発明によれば、汚泥等が多管式加熱管に付着し、その後、乾燥して剥がれ落ちることにより、取出口付近のホールドアップ（滞留高）が一気に上昇するような場合あっても、排出装置を非排出状態とすることにより、未乾燥の被処理物が排出されてしまうのを防ぐことができる。また意図的に滞留時間を延ばすことにより、被処理物が未乾燥の塊のまま排出されることを防止できるので、粒径の小さな乾燥品を得ることができる。

また請求項５記載の連続式伝導伝熱乾燥機の運転方法は、前記請求項４記載の要件に加え、前記排出装置を断続的に起動させるにあたっては、被処理物の温度を監視し、この温度が所定の値以上となったときに排出装置を排出状態とし、一方、前記温度が所定の値以下となったときに排出装置を非排出状態とすることを特徴として成るものである。
この発明によれば、予め所定の製品水分に対応した非処理物の温度を把握しておくことにより、被処理物が未乾燥の状態で排出されてしまうのを防ぐことができる。

更にまた請求項６記載の連続式伝導伝熱乾燥機の運転方法は、前記請求項４記載の要件に加え、前記排出装置を断続的に起動させるにあたっては、本体シェル内での被処理物の滞留高を監視し、この滞留高が所定の値以上となったときに排出装置を排出状態とし、一方、前記滞留高が所定の値以下となったときに排出装置を非排出状態とすることを特徴として成るものである。
この発明によれば、予め所定の製品水分に対応した滞留高を把握しておくことにより、被処理物が未乾燥の状態で排出されてしまうのを防ぐことができる。

更にまた請求項７記載の連続式伝導伝熱乾燥機の運転方法は、前記請求項５または６記載の要件に加え、前記排出装置を排出状態とした後、一定時間が経過したときには、排出装置を非排出状態とすることを特徴として成るものである。
この発明によれば、温度が所定の値以下となったことが検出された被処理物あるいは滞留高が所定の値以下となったことが検出された被処理物が排出されてしまうことを回避することができ、より確実に未乾燥品の排出を回避することができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。

本発明によれば、水分が高い汚泥のような被処理物を扱う場合であっても、被処理物を未乾燥のまま排出してしまうことがなく、良好な乾燥品を得ることができる。

本発明の連続式伝導伝熱乾燥機並びにその運転方法の最良の形態は以下の実施例に示すとおりであるが、これらの実施例に対して本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。

以下、初めに本発明の連続式伝導伝熱乾燥機１についてその構成を説明した後、本発明の運転方法について説明する。
前記連続式伝導伝熱乾燥機１は、一例として図１に示すような直接加圧型ヒートポンプ式処理装置Ｓの主たる構成機器として供されるものである。
前記直接加圧型ヒートポンプ式処理装置Ｓは、連続式伝導伝熱乾燥機１と、投入装置２と、バグフィルタ３と、加圧装置５とを構成要素として成るものであり、以下これらの構成要素について詳しく説明する。
まず前記連続式伝導伝熱乾燥機１について説明すると、このものは図２、３に示すように、機枠Ｆ上に具えられた本体シェル１０内に多管式加熱管１１が具えられ、この多管式加熱管１１をその内部に加熱媒体たる蒸気（以下、加熱蒸気と称する）を流すとともに回転させ、被処理物Ｈを多管式加熱管１１の外周部に接触させて乾燥を行う乾燥機である。

前記本体シェル１０は図３に示すように、一例として楕円状の横断面を有する中空部材であり、投入口１０１、取出口１０２、キャリヤガス口１０３、排気口１０４が形成される。ここで前記投入口１０１は図２に示すように、本体シェル１０の端部付近に形成されるものであり、この投入口１０１付近に排気口１０４が形成される。更に本体シェル１０における前記排気口１０４よりも中央寄りの部分に第二の投入口１０１が形成されるものであり、この実施例では投入口１０１を、排気口１０４を挟んで二カ所に形成するようにした。もちろん、後述する多管式加熱管１１の長手方向に沿って更に複数の個所に投入口１０１を形成するようにしてもよい。
また前記本体シェル１０及び多管式加熱管１１は、水平または投入口１０１側が取出口１０２側よりもいくぶんか高くなるように傾斜して機枠Ｆに設置される。
更にまた前記本体シェル１０は二重ジャケット構造とし、蒸気供給口１０５からドレン口１０６に至る蒸気の通過経路が形成され、本体シェル１０内を昇温することができるような構成が採られているが、このような二重ジャケット構造に替えてトレース配管を設置することもできる。

なお前記取出口１０２は、前記本体シェル１０における投入口１０１と逆側の端部付近の高所側面に形成されるものであり、この取出口１０２の外側に排出装置の一例であるダンパ１３が具えられる。
このダンパ１３は、乾燥品の断続的な排出を可能とするための装置であり、蓋体１３ａを取出口１０２に対して接近離反させ、取出口１０２を蓋体１３ａによって閉鎖するための機構が具えられる。
更に前記取出口１０２及びダンパ１３の外側にはシュート１２が具えられ、このシュート１２に形成される製品排出口１２１にロータリーバルブ１２２が具えられる。なお前記ロータリーバルブ１２２の代わりに二重ダンパ式排出装置を具えるようにしてもよい。

また前記排出装置としては図４（ｃ）に示すようにスクリューコンベヤ１４を用いてもよく、この場合には、スクリューコンベヤ１４の排出口が製品排出口１４ａとなるため、前記シュート１２は不要となる。
更にスクリューコンベヤ１４を用いる場合には、図４（ｄ）に示すように取出口１０２を本体シェル１０の底部付近に形成することも可能になる。

また前記多管式加熱管１１は、複数のチューブを円筒状に配して成るチューブ束１１６の両側部に鏡板１１２を具えるとともに、この鏡板１１２の中心に軸体１１３を具えて成り、前記機枠Ｆに具えた軸受ブロック１１４によって軸体１１３を回転可能に支持して成るものである。なお多管式加熱管１１を回転させるための動力源として機枠Ｆ上にモータＭが具えられる。
そして前記軸体１１３の両端にはロータリージョイント１１５が取り付けられ、チューブ束１１６と接続される。また軸体１１３と本体シェル１０との間には、外気との遮断のためのシール機構が設けられている。
またチューブ束１１６の側周部には、複数のリフタ１１７及び適宜の角度を持たせた送り羽根１１８が取り付けられたアングル１１１が多数（この実施例では１２本）具えられるものであり、これらによって被処理物Ｈは掻き上げられて前記チューブ束１１６の各チューブに接触するとともに投入口１０１側から取出口１０２側に進むこととなる。

次に前記投入装置２について説明すると、このものは一例としてホッパ２０を具えたモノポンプが適用されるものであり、その排出口は前記連続式伝導伝熱乾燥機１における投入口１０１に適宜の管路で接続される。
なお前記ホッパ２０は真空脱気可能な構造とされ、連続式伝導伝熱乾燥機１における本体シェル１０内への空気の混入防止が図られる。

次に前記バグフィルタ３について説明すると、この実施例では一例としてシェ−キング式バグフィルタが採用されるものであり、前記本体シェル１０における排気口１０４に接続される。そして適宜の揺動機構によってフィルタエレメント３０に振動を与え、目詰まりした粉塵等を除去することが可能となっている。なおこのほかにも逆洗式をはじめ種々のものをバグフィルタ３として採用することができる。

次に前記加圧装置５について説明すると、このものは、前記バグフィルタ３の排気部と、前記多管式加熱管１１におけるロータリージョイント１１５との間を結ぶ主管路５０に各種機器を設けて構成されるものであり、圧縮機５１が具えられて成る。
なお圧縮機５１としては、ルーツブロワや他の構造のものが採用され、この圧縮機は、仕様に応じて二段以上の複数段で具えることも可能である。すなわち直接加圧型ヒートポンプ式処理装置Ｓにあっては、装置の大きさは加熱蒸気Ｓ１の温度と被処理物Ｈの温度差にほぼ反比例するので、圧縮機を複数段に具えた場合には装置全体をより小規模に構成することができ、一方、圧縮機を単独で具えた場合にはイニシャルコストの低減を図ることができるものである。

また前記主管路５０における圧縮機５１の排気側は、一例として冷却水が供給できるように構成されるものであり、主管路５０に対して冷却水管路５３が接続される。この冷却水管路５３にはバルブＶ１が具えられ、適宜の給水源から供給される冷却水の量を調節可能に構成されている。

また図示は省略するが、直接加圧型ヒートポンプ式処理装置Ｓには蒸気発生装置が具えられるものであり、Ｕ字形、直管形、ヘリカルコイル形等適宜の装置が適用される。そしてこの蒸気発生装置から前記連続式伝導伝熱乾燥機１におけるロータリージョイント１１５、キャリヤガス口１０３及び蒸気供給口１０５に管路が接続される。

本発明の連続式伝導伝熱乾燥機１及びこの装置が適用された直接加圧型ヒートポンプ式処理装置Ｓは、一例として上述したように構成されるものであり、以下この装置の作動態様と併せて本発明の運転方法について説明する。
（１）乾燥機の準備
まず被処理物Ｈの投入に先立って、連続式伝導伝熱乾燥機１における多管式加熱管１１及び本体シェル１０を昇温しておくものであり、モータＭを起動して多管式加熱管１１を回転させた状態で、ロータリージョイント１１５、キャリヤガス口１０３及び蒸気供給口１０５に補助蒸気（一例として０．５ＭＰａ（約１６０℃））を供給する。そしてロータリージョイント１１５に供給された補助蒸気はチューブ束１１６を通過しながら多管式加熱管１１を昇温し、やがてドレンＤとなって他端側のロータリージョイント１１５から外部に排出される。また蒸気供給口１０５に供給された補助蒸気は本体シェル１０を昇温し、やがてドレンＤとなってドレン口１０６から外部に排出される。

（２）脱気処理
次いで投入装置２におけるホッパ２０に供給された被処理物Ｈ（一例として有機系汚泥）を脱気処理しておく。

（３）被処理物の乾燥
次いで投入装置２から投入口１０１に被処理物Ｈを投入するものであり、このものは送り羽根１１８の作用によって投入口１０１側から取出口１０２側に移動し、更にリフタ１１７によって掻き上げられてチューブ束１１６等と接触し、この際、熱を受けて乾燥が進行するものである。このとき投入口１０１は多管式加熱管１１の長手方向に沿って複数個所に形成されているため、凝縮器たる多管式加熱管１１の熱伝導面を有効に使用することができ、乾燥効率が高められる。
そして図４（ａ）に示すように、被処理物Ｈは、多管式加熱管１１の作用によって回転方向に持ち上げられた状態となるものであり、取出口１０２付近の被処理物Ｈの温度またはホールドアップ（滞留高）のいずれか一方または双方を適宜のセンサによって監視する。

（４）蒸気の排気
このような一連の乾燥処理にともなって有機系汚泥から生じた蒸気Ｓ０は、排気口１０４から本体シェル１０の外部に排気されるものであり、排気口１０４は本体シェル１０内において最も蒸気Ｓ０の多い投入口１０１付近に形成されているため、有機系汚泥が乾燥する際に生じる微粉の含有量が少ない蒸気Ｓ０を排気することができる。
更に排気口１０４から排出される蒸気Ｓ０に含まれる少量の微粉は、バグフィルタ３において蒸気Ｓ０と分離されるため加圧装置５に対して蒸気Ｓ０のみを供給することができる。なおバグフィルタ３の目詰まりが進行したときには適宜シェーキング機構を作動させて微粉の除去を行うようにするものであり、逆洗用空気を用いないで微粉を払い落とすことができるため、バグフィルタ３の圧力損失の増大を回避することができる。

（５）加熱蒸気の生成
そして主管路５０内を通って圧縮機５１に到達した蒸気Ｓ０（温度６０〜１００℃、圧力２０〜１０１ｋＰａ−ａｂｓ）は、圧縮・昇温されて（温度８０〜１２０℃、圧力４７〜１９９ｋＰａ−ａｂｓ）加熱蒸気Ｓ１となってロータリージョイント１１５に供給される。
このとき加熱蒸気Ｓ１の加熱度が高すぎる場合には、バルブＶ１を適宜開放して冷却水管路５３から主管路５０に冷却水を供給し、圧縮機５１から排出された加熱蒸気Ｓ１の加熱度を制御して、熱伝導係数の小さなガス状（過熱蒸気）での熱交換を防ぎ、飽和蒸気による熱伝導係数の大きい凝縮熱伝導を行わせることができる。
なおロータリージョイント１１５に供給される補助蒸気は、被処理物Ｈの水分濃度、投入量、加熱蒸気Ｓ１の量や温度に応じて適宜追加投入されるものである。

（６）乾燥品の排出
そして前記取出口１０２付近の被処理物Ｈの温度が所定の値以上となったときに排出装置を排出状態とするものであり、図４（ｂ）に示すように前記ダンパ１３の蓋体１３ａを取出口１０２から離反させて排出状態とし、乾燥品を取出口１０２から流出させる。なお排出装置としてスクリューコンベヤ１４を用いた場合にはスクリューを排出方向に回転させる。
その後、前記取出口１０２付近の被処理物Ｈの温度が所定の値以下となったときに排出装置を非排出状態とするものであり、前記ダンパ１３の蓋体１３ａによって取出口１０２を塞いで非排出状態とし、被処理物Ｈの取出口１０２からの流出を停止させる。なお排出装置としてスクリューコンベヤ１４を用いた場合にはスクリューを停止させるかあるいは逆転させる。
このような操作を行うにあたっては、予め所定の製品水分に対応した被処理物Ｈの温度を把握しておくことにより、被処理物Ｈが未乾燥の状態で排出されてしまうのを防ぐことができるものである。
また前記排出装置を排出状態とした後、一定時間が経過したときに非排出状態とすることにより、温度が所定の値以下となったことが検出された被処理物Ｈが排出されてしまうことを回避することができ、より確実に未乾燥品の排出を回避することができる。
上述したようにして排出装置を断続的に起動させることにより被処理物Ｈの排出を制御するものであり、これにより、被処理物Ｈの本体シェル１０内でのホールドアップ（滞留高）と滞留時間とが調節されて所望の乾燥状態を得ることが可能となるものである。また排出装置を非排出状態としたときには、ホールドアップ（滞留高）が上昇し、本体シェル１０内の水分が下がって被処理物Ｈの分散性が向上して乾燥が良好に行われることとなる。

（６′）乾燥品の排出
また前記排出装置を断続的に起動させるにあたっては、取出口１０２付近の被処理物Ｈの滞留高が所定の値以上となったときに排出装置を排出状態とし、一方、滞留高が所定の値以下となったときに排出装置を非排出状態とするようにしてもよい。この場合、予め所定製品水分に対応した滞留高を把握しておくことにより、被処理物Ｈが未乾燥の状態で排出されてしまうのを防ぐことができる。

本発明の連続式伝導伝熱乾燥機を適用した直接加圧型ヒートポンプ式処理装置を示すブロック図である。 本発明の連続式伝導伝熱乾燥機を一部破断して示す側面図である。 本発明の連続式伝導伝熱乾燥機を一部透視して示す正面図及び背面図である。 本体シェルにおける取出口付近を示す横断面図である。 既存の連続式伝導伝熱乾燥機を示す側面図及び横断面図である。

符号の説明

Ｓ 直接加圧型ヒートポンプ式処理装置
１ 連続式伝導伝熱乾燥機
１０ 本体シェル
１０１ 投入口
１０２ 取出口
１０３ キャリヤガス口
１０４ 排気口
１０５ 蒸気供給口
１０６ ドレン口
１１ 多管式加熱管
１１１ アングル
１１２ 鏡板
１１３ 軸体
１１４ 軸受ブロック
１１５ ロータリージョイント
１１６ チューブ束
１１７ リフタ
１１８ 送り羽根
１２ シュート
１２１ 製品排出口
１２２ ロータリーバルブ
１３ ダンパ
１３ａ 蓋体
１４ スクリューコンベヤ
１４ａ 製品排出口
２ 投入装置
２０ ホッパ
３ バグフィルタ
３０ フィルタエレメント
５ 加圧装置
５０ 主管路
５１ 圧縮機
Ｄ ドレン
Ｆ 機枠
Ｈ 被処理物
Ｍ モータ
Ｓ０ 蒸気
Ｓ１ 加熱蒸気
Ｖ１ バルブ

Claims (7)

1. 機枠上に具えられた本体シェル内に多管式加熱管が具えられ、この多管式加熱管を、その内部に加熱蒸気を流すとともに回転させ、前記本体シェル内に投入された被処理物を、多管式加熱管に接触させてその水分を蒸発させながら滞留させて乾燥品を得る装置において、前記本体シェルに形成された取出口には、乾燥品の断続的な排出が可能な排出装置が具えられていることを特徴とする連続式伝導伝熱乾燥機。
2. 前記排出装置は、ダンパであることを特徴とする請求項１記載の連続式伝導伝熱乾燥機。
3. 前記排出装置は、スクリューコンベヤであることを特徴とする請求項１記載の連続式伝導伝熱乾燥機。
4. 機枠上に具えられた本体シェル内に多管式加熱管が具えられ、この多管式加熱管を、その内部に加熱蒸気を流すとともに回転させ、前記本体シェル内に投入された被処理物を、多管式加熱管に接触させてその水分を蒸発させながら滞留させて乾燥品を得る装置を運転する方法において、この方法は、前記本体シェルに形成された取出口に具えられた排出装置を断続的に起動させることにより、被処理物の排出を制御するものであり、これにより、被処理物の本体シェル内での滞留時間を調節して所望の乾燥状態を得ることを特徴とする連続式伝導伝熱乾燥機の運転方法。
5. 前記排出装置を断続的に起動させるにあたっては、被処理物の温度を監視し、この温度が所定の値以上となったときに排出装置を排出状態とし、一方、前記温度が所定の値以下となったときに排出装置を非排出状態とすることを特徴とする請求項４記載の連続式伝導伝熱乾燥機の運転方法。
6. 前記排出装置を断続的に起動させるにあたっては、本体シェル内での被処理物の滞留高を監視し、この滞留高が所定の値以上となったときに排出装置を排出状態とし、一方、前記滞留高が所定の値以下となったときに排出装置を非排出状態とすることを特徴とする請求項４記載の連続式伝導伝熱乾燥機の運転方法。
7. 前記排出装置を排出状態とした後、一定時間が経過したときには、排出装置を非排出状態とすることを特徴とする請求項５または６記載の連続式伝導伝熱乾燥機の運転方法。

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