JP2011207680A - セメント原燃料の供給方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、かさ密度が低く、かつ、水分量の多いバイオマス由来の原燃料を造粒することによりセメント原燃料を得ることを可能とし、セメント工場へこのようなセメント原燃料を効率的に運搬することを可能とするセメント原燃料の供給方法を提供する。
【解決手段】オンサイトでバイオマス由来の原燃料を、脱水のできる減容器によって造粒し、前記造粒されたバイオマス由来の原燃料をモバイル車両によって運搬し、前記運搬されたバイオマス由来の原燃料をセメント原燃料としてセメントキルン又はボイラーに投入することを特徴とするセメント工場へのセメント原燃料の供給方法を提供する。
【選択図】図１
【解決手段】オンサイトでバイオマス由来の原燃料を、脱水のできる減容器によって造粒し、前記造粒されたバイオマス由来の原燃料をモバイル車両によって運搬し、前記運搬されたバイオマス由来の原燃料をセメント原燃料としてセメントキルン又はボイラーに投入することを特徴とするセメント工場へのセメント原燃料の供給方法を提供する。
【選択図】図１
Description
本発明は、セメント原燃料の供給方法に関する。本発明は、特に、バイオマス由来の原燃料をセメント原燃料として供給する、セメント原燃料の供給方法に関する。
廃棄物として排出される堆肥等のバイオマス由来の原燃料は、一般的には、水分を多く含んでいるため、セメント原燃料としての燃料価値が低い。一方、このようなバイオマス由来の原燃料には、高い発熱量を有するものもあることから、セメント原燃料として再利用することができれば、好都合である。
また、バイオマス由来の原燃料を回収する際、かさ密度の低いものは嵩張るため、その貯蔵に大きなスペースを必要とし、かつ、効率的に運搬することができず、輸送コストが高くなってしまう。
本発明は上記事情に鑑み、かさ密度が低く、かつ、水分量の多いバイオマス由来の原燃料を造粒することによりセメント原燃料を得ることを可能とし、セメント工場へこのようなセメント原燃料を効率的に運搬することを可能とするセメント原燃料の供給方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明によれば、オンサイトでバイオマス由来の原燃料を、脱水のできる減容器によって造粒し、前記造粒されたバイオマス由来の原燃料をモバイル車両によって運搬し、前記運搬されたバイオマス由来の原燃料をセメント原燃料としてセメントキルン又はボイラーに投入することを特徴とするセメント工場へのセメント原燃料の供給方法が提供される。
前記減容器は、回転軸が垂直方向に向いた、成型用の多数の貫通孔を設けた円盤状のダイスと、該ダイスの中心部に配置された加圧ローラとを有するフラットダイス式造粒装置であることが好適である。
前記モバイル車両によって運搬する際に、前記バイオマス由来の原燃料を用いて最密充填することが好適である。
前記造粒されたバイオマス由来の原燃料の直径は４〜３０ｍｍφ、長さは５〜７０ｍｍ、水分量は５〜４０％、発熱量は２０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上であることが好適である。
前記減容器は、回転軸が垂直方向に向いた、成型用の多数の貫通孔を設けた円盤状のダイスと、該ダイスの中心部に配置された加圧ローラとを有するフラットダイス式造粒装置であることが好適である。
前記モバイル車両によって運搬する際に、前記バイオマス由来の原燃料を用いて最密充填することが好適である。
前記造粒されたバイオマス由来の原燃料の直径は４〜３０ｍｍφ、長さは５〜７０ｍｍ、水分量は５〜４０％、発熱量は２０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上であることが好適である。
本発明に係るセメント原燃料の供給方法によれば、かさ密度が低く、かつ、水分量の多いバイオマス由来の原燃料を造粒することによりセメント原燃料を得ることを可能とし、セメント工場へこのようなセメント原燃料を効率的に運搬することを可能とする。
以下、本発明に係るセメント原燃料の供給方法の一実施の形態について、図１を用いて説明する。
まず、モバイル車両１でオンサイト２に出向く。モバイル車両１には、フックロールコンテナ３が搭載されており、このフックロールコンテナ３には移動式減容器・可搬式減容器４が設置されている。オンサイト２は、本発明のセメント原燃料の対象物５であるバイオマス由来の原燃料の発生元又は保管場所である。
モバイル車両１としては、上述したようなフックロールコンテナ３が搭載されたものの他に、これを切り離すことができる車両であれば用いることができる。例えば、アームロール車等を挙げることができる。可搬式減容器４であればフックロールコンテナ３をモバイル車両１から切り離し、オンサイト２に仮設することも可能である。
なお、移動式減容器・可搬式減容器を用いることが好適であるが、オンサイト２に固定式の減容器を設置し、本発明の処理を行うことも可能である。
バイオマス由来の原燃料としては、例えば、堆肥、食品廃棄物、都市ゴミ、紙くず、木くず等を挙げることができる。また、バイオマス由来の原燃料の燃焼カロリーが、２０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上の範囲にあるようなものであれば、本発明のセメント原燃料の対象となり得る。
バイオマス由来の原燃料の粒径は、最大粒径が４０ｍｍ以下であり、かつ平均粒径が５ｍｍ以下であることが好ましい。この粒径以下であれば、粉砕等の前処理の必要性がなく、造粒効率がよく、装置への投入量のコントロールも容易であるからである。
まず、モバイル車両１でオンサイト２に出向く。モバイル車両１には、フックロールコンテナ３が搭載されており、このフックロールコンテナ３には移動式減容器・可搬式減容器４が設置されている。オンサイト２は、本発明のセメント原燃料の対象物５であるバイオマス由来の原燃料の発生元又は保管場所である。
モバイル車両１としては、上述したようなフックロールコンテナ３が搭載されたものの他に、これを切り離すことができる車両であれば用いることができる。例えば、アームロール車等を挙げることができる。可搬式減容器４であればフックロールコンテナ３をモバイル車両１から切り離し、オンサイト２に仮設することも可能である。
なお、移動式減容器・可搬式減容器を用いることが好適であるが、オンサイト２に固定式の減容器を設置し、本発明の処理を行うことも可能である。
バイオマス由来の原燃料としては、例えば、堆肥、食品廃棄物、都市ゴミ、紙くず、木くず等を挙げることができる。また、バイオマス由来の原燃料の燃焼カロリーが、２０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上の範囲にあるようなものであれば、本発明のセメント原燃料の対象となり得る。
バイオマス由来の原燃料の粒径は、最大粒径が４０ｍｍ以下であり、かつ平均粒径が５ｍｍ以下であることが好ましい。この粒径以下であれば、粉砕等の前処理の必要性がなく、造粒効率がよく、装置への投入量のコントロールも容易であるからである。
次に、オンサイト２でバイオマス由来の原燃料を、脱水のできる移動式減容器・可搬式減容器４、または固定式減容器（図示せず）によって造粒する。
本発明で用いる移動式減容器・可搬式減容器４、または固定式減容器（図示せず）は、回転軸が垂直方向に向いた、成型用の多数の貫通孔を設けた円盤状のダイスと、該ダイスの中心部に配置された加圧ローラとを有する一般的なフラットダイス式造粒装置である。フラットダイス式造粒装置の運転方法について、図２を用いて説明する。処理対象物５であるバイオマス由来の原燃料を、成型用の貫通孔を設けた円盤状のダイス１１の上に導入し、このダイス１１上で加圧ローラ１２を回転させ、バイオマス由来の原燃料を加圧ローラ１２で破砕しながら成型用の貫通孔へと圧入することによって圧縮、押出し成型され、バイオマス由来の原燃料を造粒する。
次に、フラットダイス式造粒装置の運転条件について、成型温度は、５０〜１７０℃の範囲である。成型用の貫通孔の直径は、４〜３０ｍｍの範囲である。加圧ローラ１２の回転数は、３０〜１４０ｒｐｍの範囲である。
本発明で用いる移動式減容器・可搬式減容器４、または固定式減容器（図示せず）は、回転軸が垂直方向に向いた、成型用の多数の貫通孔を設けた円盤状のダイスと、該ダイスの中心部に配置された加圧ローラとを有する一般的なフラットダイス式造粒装置である。フラットダイス式造粒装置の運転方法について、図２を用いて説明する。処理対象物５であるバイオマス由来の原燃料を、成型用の貫通孔を設けた円盤状のダイス１１の上に導入し、このダイス１１上で加圧ローラ１２を回転させ、バイオマス由来の原燃料を加圧ローラ１２で破砕しながら成型用の貫通孔へと圧入することによって圧縮、押出し成型され、バイオマス由来の原燃料を造粒する。
次に、フラットダイス式造粒装置の運転条件について、成型温度は、５０〜１７０℃の範囲である。成型用の貫通孔の直径は、４〜３０ｍｍの範囲である。加圧ローラ１２の回転数は、３０〜１４０ｒｐｍの範囲である。
オンサイト２で発生又は保管するバイオマス由来の原燃料中には水分が多く含まれている。フラットダイス式造粒装置では、この水分量を調整することができる。含水量については、処理対象物５であるバイオマス由来の原燃料の種類によって様々である。バイオマス由来の原燃料については、フラットダイス式造粒装置で脱水することにより、水分量を調整することができる。脱水後におけるバイオマス由来の原燃料中の水分量は、脱水前と比較し、例えば、５〜２０％の範囲で低減することができる。
造粒されたバイオマス由来の原燃料（造粒物）１３は、ペレットであることが好ましい。かさ密度が低いバイオマス由来の原燃料をペレットとすることで、かさ密度を高め、減容することができる。
なお、造粒されたバイオマス由来の原燃料（造粒物）１３は、ペレットとならなくてもよい。これについては後述するが、造粒されたバイオマス由来の原燃料（造粒物）１３を積んだフックロールコンテナ３に、バイオマス由来の原燃料を充填し、フックロールコンテナ３を最密充填として運搬することも可能だからである。
なお、造粒されたバイオマス由来の原燃料（造粒物）１３は、ペレットとならなくてもよい。これについては後述するが、造粒されたバイオマス由来の原燃料（造粒物）１３を積んだフックロールコンテナ３に、バイオマス由来の原燃料を充填し、フックロールコンテナ３を最密充填として運搬することも可能だからである。
フラットダイス式造粒装置によって成型されたペレットの直径は４〜３０ｍｍφ、長さは５〜７０ｍｍ、水分量は５〜４０％、発熱量は２０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上であることが好ましい。このようなスペックを有するペレットであれば、セメント原燃料として好適な燃料性状となるからである。また、このようなペレットをセメントキルンのバーナー用燃料として用いる場合、そのペレット直径は４〜１５ｍｍφ、ボイラーにおけるプレヒーター用助燃料として用いる場合、そのペレット直径は１０〜３０ｍｍφの範囲であることが好ましい。
フラットダイス式造粒装置は、高圧力、高温度を要するスクリュー式ＲＰＦ／ＲＤＦ製造装置とは異なり、開放型構造を有する装置であるため、バイオマス由来の原燃料中に含まれる水分又は蒸気を安全に、かつ、効率的に脱水することができ、セメント原燃料としての燃料価値を高めることができる。また、低圧力で成型されるため、造粒されたバイオマス由来の原燃料（造粒物）中に水分が封入されにくく、造粒物中の余剰な水分は脱水されて系外に排出することができる。
次に、造粒されたバイオマス由来の原燃料１３をモバイル車両１によって運搬する（図１中の符号６）。
上述した造粒物（ペレット）１３をフックロールコンテナ３に積み、このフックロールコンテナ３をモバイル車両１に搭載し、セメント工場７へ運搬する。上述したように、ペレットとすることで、運搬時のかさ密度を高めることができるため、輸送コストを低減することができ、セメント原燃料としての価格優位性を高めることが可能である。
上述した造粒物（ペレット）１３を積んだフックロールコンテナ３に、バイオマス由来の原燃料を充填し、フックロールコンテナ３を最密充填として運搬することもできる。この場合は、フックロールコンテナ３に振動装置を取り付け、フックロールコンテナ３を振動させながらバイオマス由来の原燃料を充填することによって実行できる。最密充填とすることにより、運搬時のかさ密度を高めることができるため、輸送コストを低減することが可能である。したがって、運搬の際に、上述した造粒物（ペレット）１３の形状が崩れてしまってもよい。
上述した造粒物（ペレット）１３をフックロールコンテナ３に積み、このフックロールコンテナ３をモバイル車両１に搭載し、セメント工場７へ運搬する。上述したように、ペレットとすることで、運搬時のかさ密度を高めることができるため、輸送コストを低減することができ、セメント原燃料としての価格優位性を高めることが可能である。
上述した造粒物（ペレット）１３を積んだフックロールコンテナ３に、バイオマス由来の原燃料を充填し、フックロールコンテナ３を最密充填として運搬することもできる。この場合は、フックロールコンテナ３に振動装置を取り付け、フックロールコンテナ３を振動させながらバイオマス由来の原燃料を充填することによって実行できる。最密充填とすることにより、運搬時のかさ密度を高めることができるため、輸送コストを低減することが可能である。したがって、運搬の際に、上述した造粒物（ペレット）１３の形状が崩れてしまってもよい。
次に、運搬されたバイオマス由来の原燃料１３をセメント原燃料としてセメントキルン２１又はボイラーに投入する。
運搬されたバイオマス由来の原燃料１３をセメント原燃料３２として投入するセメントキルン２１の装置構成について、図３を用いて説明する。
セメントキルン（焼成炉）２１は、セメント原料２４を焼成してクリンカ２７を製造するための長尺の円筒状の回転体である。セメントキルン２１の原料供給側には、セメント原料２４を予熱及び脱炭酸し、かつセメントキルン２１で発生した排ガス２５を系外に排出するために、複数のサイクロンからなるプレヒーター２２、及び仮焼炉２３が連結されている。セメントキルン２１の焼成物排出側には、焼成物（クリンカ）を冷却するためのクーラー２６が連結されている。また、セメントキルン２１の焼成物排出側には、セメントキルン２１の原料を最高温度で１４５０℃程度の高温雰囲気にするために、バーナー２８、及びセメント原燃料３２の供給用の管路３０等が配設されている。管路３０は、一端がブロア３１に接続され、他端がバーナー２８に接続されている。管路３０の所定の地点（ブロア３１の近傍）には、セメント原燃料３２を貯留しかつ管路３０に供給するための貯留・定量供給装置２９が接続されている。
運搬されたバイオマス由来の原燃料１３をセメント原燃料３２として投入するセメントキルン２１の装置構成について、図３を用いて説明する。
セメントキルン（焼成炉）２１は、セメント原料２４を焼成してクリンカ２７を製造するための長尺の円筒状の回転体である。セメントキルン２１の原料供給側には、セメント原料２４を予熱及び脱炭酸し、かつセメントキルン２１で発生した排ガス２５を系外に排出するために、複数のサイクロンからなるプレヒーター２２、及び仮焼炉２３が連結されている。セメントキルン２１の焼成物排出側には、焼成物（クリンカ）を冷却するためのクーラー２６が連結されている。また、セメントキルン２１の焼成物排出側には、セメントキルン２１の原料を最高温度で１４５０℃程度の高温雰囲気にするために、バーナー２８、及びセメント原燃料３２の供給用の管路３０等が配設されている。管路３０は、一端がブロア３１に接続され、他端がバーナー２８に接続されている。管路３０の所定の地点（ブロア３１の近傍）には、セメント原燃料３２を貯留しかつ管路３０に供給するための貯留・定量供給装置２９が接続されている。
次に、このセメントキルンの運転方法について、図３を用いて説明する。
まず、プレヒーター２２の上部に設けられている原料投入口に、セメント原料２４を投入する。セメント原料２４は、プレヒーター２２及び仮焼炉２３内を下方に移動しながら、予熱及び脱炭酸され、次いで、窯尻からセメントキルン２１内に移動する。
セメント原料は、緩い傾斜を有しかつ緩やかに回転するセメントキルン２１内を、バーナー２８が配設されている窯前に向かって徐々に移動していき、その過程で焼成されてクリンカ２７となる。クリンカ２７は、セメントキルン２１の窯前からクーラー２６内に落下して、クーラー２６で冷却された後、排出される。
セメントキルン２１の内部は、原料の最高温度（バーナー２８の火炎の近傍の原料の温度）が１４５０℃程度になるように温度が管理されている。このような高温雰囲気を保持するために、本発明で得られるセメント原燃料３２は、セメントキルン２１の主燃料である微粉炭に代えて、あるいは微粉炭と併用して、バーナー２８から炉内に投入される。
まず、プレヒーター２２の上部に設けられている原料投入口に、セメント原料２４を投入する。セメント原料２４は、プレヒーター２２及び仮焼炉２３内を下方に移動しながら、予熱及び脱炭酸され、次いで、窯尻からセメントキルン２１内に移動する。
セメント原料は、緩い傾斜を有しかつ緩やかに回転するセメントキルン２１内を、バーナー２８が配設されている窯前に向かって徐々に移動していき、その過程で焼成されてクリンカ２７となる。クリンカ２７は、セメントキルン２１の窯前からクーラー２６内に落下して、クーラー２６で冷却された後、排出される。
セメントキルン２１の内部は、原料の最高温度（バーナー２８の火炎の近傍の原料の温度）が１４５０℃程度になるように温度が管理されている。このような高温雰囲気を保持するために、本発明で得られるセメント原燃料３２は、セメントキルン２１の主燃料である微粉炭に代えて、あるいは微粉炭と併用して、バーナー２８から炉内に投入される。
本発明で得られるセメント原燃料３２は、一旦、貯留・定量供給装置２９に収容される。なお、貯留・定量供給装置２９を用いずに、上述したセメント原燃料３２を積んだフックロールコンテナ３から直接、セメント原燃料３２を管路３０に供給してもよい。
貯留・定量供給装置２９内のセメント原燃料３２は、貯留・定量供給装置２９の底部に設けられたロータリーフィーダー等の供給量調整手段によって、所定の供給速度で管路３０内に落下する。落下したセメント原燃料３２は、ブロア３１からの風圧によって所定の流速で管路３０内をセメントキルン２１に向かって移動し、管路３０の端部に接続されているバーナー２８の燃料噴射口からセメントキルン２１内に所定の噴射速度で投入される。
炉内に投入されたセメント原燃料３２は、バーナー２８からの炎によって、炉底に着地する前に短時間で完全燃焼する。セメント原燃料３２の燃焼残渣は、クリンカの成分の一部となる。なお、セメント原燃料３２は、着地前に完全燃焼するので、クリンカの品質を低下させることはない。
セメント原燃料３２の単位時間当たりの処理量を増大させるために、図３中に矢印Ａで示すように、セメントキルン２１の窯尻からセメント原燃料３２を投入してもよい。
貯留・定量供給装置２９内のセメント原燃料３２は、貯留・定量供給装置２９の底部に設けられたロータリーフィーダー等の供給量調整手段によって、所定の供給速度で管路３０内に落下する。落下したセメント原燃料３２は、ブロア３１からの風圧によって所定の流速で管路３０内をセメントキルン２１に向かって移動し、管路３０の端部に接続されているバーナー２８の燃料噴射口からセメントキルン２１内に所定の噴射速度で投入される。
炉内に投入されたセメント原燃料３２は、バーナー２８からの炎によって、炉底に着地する前に短時間で完全燃焼する。セメント原燃料３２の燃焼残渣は、クリンカの成分の一部となる。なお、セメント原燃料３２は、着地前に完全燃焼するので、クリンカの品質を低下させることはない。
セメント原燃料３２の単位時間当たりの処理量を増大させるために、図３中に矢印Ａで示すように、セメントキルン２１の窯尻からセメント原燃料３２を投入してもよい。
上述したように、バイオマス由来の原燃料をペレットとすることで、または、最密充填とすることで、容積当たりの熱量が増加する。したがって、本発明で得られるセメント原燃料を、化石燃料の代替として、上述したセメントキルンのバーナー用燃料に用いることができる。
なお、本発明で得られるセメント原燃料は、化石燃料の代替として、上述したセメントキルンのバーナー用燃料の他、ボイラーにおけるプレヒーター用助燃料等にも用いることが可能である。
なお、本発明で得られるセメント原燃料は、化石燃料の代替として、上述したセメントキルンのバーナー用燃料の他、ボイラーにおけるプレヒーター用助燃料等にも用いることが可能である。
以上のように、本発明に係るセメント原燃料の供給方法によれば、かさ密度が低く、かつ、水分量の多いバイオマス由来の原燃料を造粒することによりセメント原燃料を得ることを可能とし、セメント工場へこのようなセメント原燃料を効率的に運搬することを可能とする。
また、本発明に係るセメント原燃料の供給方法によれば、作業要員、作業場所、処理量等を考慮した、事業化に向け効率的なセメント原燃料の供給システムを構築することができる。
また、本発明に係るセメント原燃料の供給方法によれば、作業要員、作業場所、処理量等を考慮した、事業化に向け効率的なセメント原燃料の供給システムを構築することができる。
以下、実施例等を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
実施例１〜４
ホッパーより各種堆肥を投入し、堆肥の発生元に仮設したフラットダイス式造粒装置を用いて、ペレットの製造を行った。実施例１では畜産堆肥（牛）、実施例２では畜産堆肥（豚）、実施例３では食品堆肥、実施例４では都市ゴミ堆肥を用いた。結果を表１に示す。
ホッパーより各種堆肥を投入し、堆肥の発生元に仮設したフラットダイス式造粒装置を用いて、ペレットの製造を行った。実施例１では畜産堆肥（牛）、実施例２では畜産堆肥（豚）、実施例３では食品堆肥、実施例４では都市ゴミ堆肥を用いた。結果を表１に示す。
表１より、実施例１〜４のいずれにおいても、ペレットとすることにより、かさ密度が増加し、水分量が低下した。このことから、かさ密度が低く、かつ、水分量の多い堆肥をセメント原燃料として再利用できることが確認された。したがって、本発明に係るセメント原燃料の供給方法を利用することにより、上述したセメント原燃料をセメント工場へ効率的に運搬できることが示された。
１ モバイル車両
２ オンサイト
３ フックロールコンテナ
４ 移動式減容器・可搬式減容器
５ 対象物
６ 運搬
７ セメント工場
１１ ダイス
１２ 加圧ローラ
１３ 造粒物
２１ セメントキルン
２２ プレヒーター
２３ 仮焼炉
２４ セメント原料
２５ 排ガス
２６ クーラー
２７ 焼成物（クリンカ）
２８ バーナー
２９ 貯留・定量供給装置
３０ 管路
３１ ブロア
３２ セメント原燃料
２ オンサイト
３ フックロールコンテナ
４ 移動式減容器・可搬式減容器
５ 対象物
６ 運搬
７ セメント工場
１１ ダイス
１２ 加圧ローラ
１３ 造粒物
２１ セメントキルン
２２ プレヒーター
２３ 仮焼炉
２４ セメント原料
２５ 排ガス
２６ クーラー
２７ 焼成物（クリンカ）
２８ バーナー
２９ 貯留・定量供給装置
３０ 管路
３１ ブロア
３２ セメント原燃料
Claims (4)
- オンサイトでバイオマス由来の原燃料を、脱水のできる減容器によって造粒し、前記造粒されたバイオマス由来の原燃料をモバイル車両によって運搬し、前記運搬されたバイオマス由来の原燃料をセメント原燃料としてセメントキルン又はボイラーに投入することを特徴とするセメント工場へのセメント原燃料の供給方法。
- 前記減容器が、回転軸が垂直方向に向いた、成型用の多数の貫通孔を設けた円盤状のダイスと、該ダイスの中心部に配置された加圧ローラとを有するフラットダイス式造粒装置であることを特徴とする請求項１に記載のセメント原燃料の供給方法。
- 前記モバイル車両によって運搬する際に、前記バイオマス由来の原燃料を用いて最密充填することを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント原燃料の供給方法。
- 前記造粒されたバイオマス由来の原燃料の直径が４〜３０ｍｍφ、長さが５〜７０ｍｍ、水分量が５〜４０％、発熱量が２０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のセメント原燃料の供給方法。
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| JP2010077545A JP5498228B2 (ja) | 2010-03-30 | 2010-03-30 | セメント原燃料の供給方法 |
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-
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