JP2012189211A - エアシールアッセンブリ - Google Patents
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- F16J15/122—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing with metal reinforcement or covering with metal reinforcement generally parallel to the surfaces
Abstract
【課題】垂直粉砕機のヨーク周りをシールするためのエアシールアッセンブリを提供する。
【解決手段】垂直粉砕機ヨークをシールするためのヨークエアシールアッセンブリ100は、リングの中に端同士が接続されて取り付けられた複数の円周セグメント104を有するヨークシールハウジングリング102を含んでいる。シールリング106,118は、ハウジングリング102の内側に半径方向に取り付けられている。シールリング106,118は、粉砕機ヨークと接触してラビリンスエアシールを形成するようにその中に画定された複数の溝を有する半径方向内側面を有している。シールリング106,118は、複数の円周シールリングセグメント122に分割することができる。分割されたリング構成は、ヨークシール構成要素の据え付け及び交換を容易にし、その運用寿命を拡大し、且つ当該据え付け及び交換に必要な中断時間を減らすことができる。
【選択図】図3
【解決手段】垂直粉砕機ヨークをシールするためのヨークエアシールアッセンブリ100は、リングの中に端同士が接続されて取り付けられた複数の円周セグメント104を有するヨークシールハウジングリング102を含んでいる。シールリング106,118は、ハウジングリング102の内側に半径方向に取り付けられている。シールリング106,118は、粉砕機ヨークと接触してラビリンスエアシールを形成するようにその中に画定された複数の溝を有する半径方向内側面を有している。シールリング106,118は、複数の円周シールリングセグメント122に分割することができる。分割されたリング構成は、ヨークシール構成要素の据え付け及び交換を容易にし、その運用寿命を拡大し、且つ当該据え付け及び交換に必要な中断時間を減らすことができる。
【選択図】図3
Description
本発明は、エアシールアッセンブリに、より厳密には、垂直粉砕機のヨーク周りをシールするためのエアシールアッセンブリに関する。
石炭燃焼炉における着火の改良及び高効率化のために、石炭は、燃焼用炉の中へ導入される前に細かい粉末に粉砕されることが一般的には好ましい。石炭の粉砕化は、石炭を石炭燃焼炉の中へ導入する前に所望の望ましい最適な大きさ、例えば、微粉に組織的に粉末状にすることを伴っている。現下のところ、石炭粉砕化システムとして、球入筒形ミル、高速摩耗式粉砕機及び垂直ローラー式ミルが挙げられる。
垂直ローラー式ミルは、回転磨砕台又は皿の上で石炭を粉砕する。普通には、耐摩耗材料で鋳造される複数のローラーは、剪断力を搬送台上へ下向きに加え、それによって、一連のばねから派生した圧力を通して磨砕圧力を石炭へ加える。搬送台の最上部には、類似の耐摩耗材料から鋳造された一セットセグメントが取り付けられている。その後、微粉石炭は、高速気流を使ってミルから取り出され、石炭燃焼炉の中へ送り込まれる。
代表的な垂直粉砕機には、磨砕台の底部の周囲又は磨砕台を支持するヨークの周囲にはエアシールが存在する。エアシールは、石炭粒子が、磨砕台を回転するために使用される歯車駆動部及び他の構成要素に到達することを防止しており、ここで石炭粒子が到達すれば、問題となる可能性がある。伝統的に、エアシールは、回転ヨーク又は磨砕台基部の周囲にある固定リングの形態をとっていて、ヨーク表面と近接近しているリングの内部に1つ又はそれ以上のラビリンスシールを備えている。
垂直粉砕機用の伝統的なヨークシールは、望ましいシーリングに必要な厳しい許容差、シールを適正に調整することの難しさ及びラビリンスシールが損耗しているシールリングを交換するのに必要なかなり長い中断時間、という理由から、問題のあるものであった。これらの問題に対する解決策が、これまで幾つか試みられてきた。例えば、Maurer他による米国特許第6,679,500号に記載される1つの解決策は、2つの伝統的なラビリンスシールの内の1つを、ブラシシールと交換するものであった。これは、当初の据え付けに加え、既に据え付けられたシールの調整を容易にするものであった。しかしながら、残りのラビリンスシールの交換には、伝統的なシールリングで必要とされるのと同じく、依然、かなり長い中断時間が必要とされる。更に、Maurer他による構成は、主要な損耗構成要素としてブラシを使用しており、ブラシ要素と回転シャフトの間の金属同士の接触が原因で、この運用年数は、伝統的な金属損耗構成要素よりも短い。
当該従来式の方法及びシステムは、概括的には、その意図される目的に関して満足なものと考えられてきた。しかしながら、それにもかかわらず、運用寿命を拡大することのできるエアシールに対する技術的な必要性が存在している。更に、据え付け及び交換をより容易に行うことができ、中断時間を減らすことができるようなシールに対する技術的な必要性も依然として存在している。本発明は、これらの問題点に対する解決策を提供するものである。
本主題発明は、垂直粉砕機ヨークをシールするための新しい有用なヨークエアシールアッセンブリに着眼するものである。アッセンブリは、リングの中に端同士が接続されて取り付けられた複数の円周セグメントを有するヨークシールハウジングリングを含んでいる。シールリングは、ハウジングリングの内側に半径方向に取り付けられている。シールリングは、粉砕機ヨークと接触してラビリンスエアシールを形成するようにその中に画定された複数の溝を備えた半径方向内側面を有している。
或る実施形態では、シールリングは、複数の円周シールリングセグメントに分割されている。シールリングは、シールリングの交換を容易にするようにハウジングリングに分離可能に取り付けることができる。シールリングセグメントの隣接する端部間の各継ぎ目は、ハウジングリングの円周セグメントの隣接する端部間の継ぎ目に対して円周上で偏心され得る。
或る実施形態によれば、ハウジングリングは、上部シールリングマウントと、上部シールリングマウントから軸方向に間隔を空けて配置された下部シールリングマウントと、を含んでいる。シールリングは、上部シールリングマウントの内側に半径方向に取り付けられた上部シールリングである。下部シールリングは、下部シールリングマウントの内側に半径方向に取り付けられている。下部シールリングは、粉砕機ヨークと接触してラビリンスエアシールを形成するようにその中に画定された複数の溝を備えた半径方向内側面を有している。ハウジングリングは、4つのセグメントを含んでいてもよく、上部及び下部シールリングのそれぞれは、8つの円周セグメントを含んでいてもよい。
本発明は、更に、粒子サイズリダクション用垂直粉砕機を提供している。粉砕機は、磨砕台及びシール区画の内部でその反対側に取り付けられた複数のローラー輪を含むシール区画を含んでいる。ローラー輪及び磨砕台は、粒子サイズリダクションのためにその間で粒子を磨砕するように構成されて作られている。ヨークは、磨砕台を支持するために取り付けられている。ヨークエアシールアッセンブリは、ヨーク周囲のシール場所でシール区画をシールするヨークの周囲に取り付けられている。ヨークエアシールアッセンブリは、ヨークと接触してラビリンスエアシールを形成する、上文で説明されたようなシールハウジングとシールリングを含んでいる。
本発明は、更に、垂直粉砕機をシールするためのヨークエアシールアッセンブリ用のキットを提供している。キットは、ハウジングリングを形成するために、少なくとも1つの他の円周セグメントと共に端同士が接続されて取り付けられるように構成され合わせて作られる少なくとも1つの円周ヨークシールハウジングリングセグメントを含んでいる。キットは、ハウジングリングの内側に半径方向に取り付けられるように構成されて作られるラビリンスシールリングを形成するため、少なくとも1つの他の円周ラビリンスシールリングセグメントと共に端同士が接続されて取り付けられるように構成されて作られる少なくとも1つの円周ラビリンスシールリングセグメントを更に含んでいてもよい。
或る実施形態によれば、シールリングセグメントは、シールリングセグメントの交換を容易にするようにハウジングリングセグメントに分離可能に取り付けられるように構成されている。シールリングセグメントは、約45°の円弧を描いていてもよい。ハウジングリングセグメントは、約90°の円弧を描いていてもよい。
ハウジングリングセグメントは、上部シールリングマウント及び上部シールリングマウントから軸方向に間隔を空けて配置された下部シールリングマウントを含んでいてもよいものと想定され、上部及び下部シールリングマウントのそれぞれは、そこに取り付けられる少なくとも1つのシールリングセグメントを受けるように構成されて作られている。ハウジングリングセグメントは、第1の角度の円弧を画定し得、シールリングセグメントは、まとめて取り付けられた時、リングセグメントの円周端部がハウジングリングの円周端部から円周上で偏心されるように、第1の角度とは異なる第2の角度の円弧を画定し得るものと更に想定される。
本主題発明のシステム及び方法の上記の及び他の特徴は、当業者であれば図面と関連付けながら以下の好適な実施形態についての詳細な説明を読んで頂ければ容易に明らかとなるであろう。
本主題発明が属する分野の当業者であれば、必要以上の実験を行うこと無く本主題発明装置及び方法の作り方及び使用方法を容易に理解頂けるように、その好適な実施形態について、本明細書の下文で以下の特定の図面を参照しながら詳細に説明してゆく。
これより図面を参照しながら説明してゆくが、類似した参照番号は、本主題発明の類似的な構造的特徴又は態様を識別している。説明及び例証を目的として、限定するためではなく、本発明による垂直粉砕機ミルの例示的な実施形態の部分図を図1に示しており、その全体は、参照文字10と指示されている。本発明による粉砕機の他の実施形態又はその態様を、図2から図4で提供しており、この後で説明してゆく。本発明のシステムは、シール構成要素の据え付け及び交換の容易さを改善し、それに必要な中断時間を減らし且つヨークエアシールアッセンブリ構成要素の運用寿命を拡大するために使用することができる。
図1を参照すると、石炭等の流入材料を磨砕する垂直ローラー台粉砕機ミルが示されており、全体が10と指示されている。粉砕機10の中での石炭の磨砕又は破砕は、シールされた粉砕機ハウジング12の内部で行われる。粉砕機ハウジング12は、複数の、通常合計3つの回転輪アッセンブリ14を含んでおり、ばね荷重システム18によって磨砕台とも呼ばれる磨砕リング16に押し当てられる。磨砕リング16は、粉砕機10の垂直軸を中心に回転しており、複数の回転輪アッセンブリ14のそれぞれは、その上で回転するように取り付けられた交換可能な外部磨砕要素又はタイヤ20を有している。各タイヤ20は、磨砕リング16と当たる接点を介してそれぞれの回転軸の周囲を回転している。流入材料は、タイヤ20と磨砕リング16との間で破砕される。材料がタイヤ20と磨砕リング16との間で粉砕される際、粉砕された粒子は、空中を浮遊するようになり、ハウジング12を通って管22から外へ流れる空気の流れに乗ってミル10の外へ運ばれる。
磨砕リング16を支持及び駆動する機械的な構成要素を研磨性空中浮遊粒子から保護するため、磨砕が生じる粉砕機ハウジング12の上部区画25は、モーター及び減速ギア等の構成要素が位置している下部区画24から封鎖されている。
図2を参照すると、区画24と25の間をシールしている構成要素がより詳細に示されている。ヨークエアシールアッセンブリ100は、固定要素であって、粉砕機10の固定基部と粉砕機10の垂直軸、即ち軸Aを中心に回転している回転ヨーク26との間にシーリングを提供している。運転中、ヨーク26は、シールアッセンブリ100の内部で回転しており、ヨーク26とシールアッセンブリ100との間の空間は、上部区画25の圧力より大きい圧力まで空気で加圧され、シールアッセンブリ100とヨーク26との間に上向きの空気流を引き起こす。この空気流は、上部区画25の研磨性空中浮遊粒子が区画24に入ることを防止する。このように、上部区画25の外側にある、磨砕リング16を回転させる減速ギア等の機械的構成要素及びシールアッセンブリ100自体のシーリング面は、上部区画25の空中浮遊粒子による汚染から保護されている。
次に図3を参照すると、シールアッセンブリ100は、ヨークシールハウジングリング102を含んでいる。ハウジングリング102は、完全なリングを形成するように端同士が接続されて取り付けられた4つの円周セグメント104で構成されている。4つの円周セグメント104の少なくとも1つは、上述のように、エアシールアッセンブリ100と下部区画24を空中浮遊粒子から守る空気流を提供するため、ハウジングリング102とヨーク26との間の空間を加圧するのに使用されるシールエア流入口105を含んでいる。ハウジングリング102のセグメント104のそれぞれは、約90°の円弧を描いている。上部シールリング106は、その内側に半径方向にハウジングリング102に取り付けられている。シールリング106は、8つの円周シールリングセグメント108に分割されている。セグメント108のそれぞれは、約45°の円弧を描いている。下部シールリング118は、ハウジングリング102に取り付けられていて、上部シールリング106から軸Aに沿って軸方向に間隔を空けて配置されている。上部シールリング106と同様に、下部シールリング118は、8つの円周リングセグメント122に分割されており、それぞれは、約45°の円弧を描いている。
シールリングセグメント108及び122の隣接する端部間の各継ぎ目124は、ハウジングリング102の円周セグメント104の隣接する端部間の継ぎ目126に対して円周上でオフセットされている。4つの円周セグメント104と8つのシールリングセグメント108及び122を備えた構成は、据え付けの容易さを提供しているが、当業者であれば容易に理解されるように、本発明の精神及び範囲を逸脱すること無く任意の適切な数の円周及びシールリングのセグメントを使用することができる。
これより図4を参照すると、上部及び下部シールリング106及び118のそれぞれは、ヨーク26と接触してラビリンスエアシールを形成するためにその中に画定された複数の溝を含む、それぞれの半径方向内側面110及び120を有している。シールリング106及び118は、締結具112でハウジングリング102に取り付けられている。シールリング106及び118、及びそのそれぞれのセグメント108及び122は、従って、ハウジングリング102から分離可能になっている。シールリング106及び118及び/又はそのそれぞれの個別のセグメント108及び122は、従って、ハウジングリング102を交換する必要なく交換することができる。更に、ハウジングリング102をヨーク26から取り除かなくてもシールリング106及び118を取り換えることが可能であり、これは、シールリングの据え付け及び交換の容易さに寄与している。上部シールリング106は、ハウジングリング102の上部シールリングマウント114に、マウント114の内側半径方向に取り付けられる。下部シールリングマウント116は、上部シールリングマウント114から軸方向に、即ち図2で示される軸Aに沿って間隔を空けて配置されている。下部シールリング118は、下部シールリングマウント116の内側に半径方向に取り付けられている。シールリング106及び118のラビリンスエアシールは、ハウジングリング102及びヨーク26との間の空間からの空気漏れを制限内に収めるためにその中を通る蛇行性空気経路を形成している。このように、遠心運動によって及びその中に制御された流体渦を形成することによって、一連の室を通る流体の通路、即ち、シール面110及び120の溝を制御することで非接触シールが作り出される。このような次第で、図3で示されるシールエア流入口105から入る一定限度の量の加圧空気は、ヨーク26とシールリング106及び118のそれぞれのラビリンスシールとの間を通過することで、ハウジングリング102とヨーク26との間の内部空間から外へ排出される。
上部フランジ128は、ハウジングリング102の各セグメント104のそれぞれの端部に含まれており、下部フランジ130も、各セグメント104のそれぞれの端部に同様に含まれてされている。円周で隣接しているセグメント104は、図3で示されるように、そのそれぞれのフランジ128及び130を締結具でまとめて取り付けることで結合することができる。それぞれの上部及び下部シールリング106及び118は、ハウジングリング102のセグメント104をまとめて取り付ける前又は後にハウジングリング102に取り付けることができる。
ハウジングリング102のセグメント104は、加工された鋼板で作られている。シールリング106及び118のセグメント108及び122は、取り外し可能な損耗構成要素として構成されており、鋳鋼(例えば、ASTM A27)又は鋳青銅(SAE660)で作られてもよい。しかしながら、当業者であれば容易に理解されるように、本発明の精神及び範囲から逸脱すること無く任意の他の適切な材料を使用することができる。
本明細書に記載されるヨークシールアッセンブリは、伝統的なヨークシールアッセンブリと比べて、ヨークシールアッセンブリの据え付け及び垂直粉砕機からの取り外し工程を大いに容易にする。伝統的なヨークエアシールアッセンブリは、一体式リングとして構築されている。その様な伝統的なヨークシールアッセンブリを使用する場合、アッセンブリのリングは、アッセンブリの据え付け及び取り外しの間、粉砕機のヨークの端部の下を通ることが求められる。ヨークの周囲にシールを形成するため上述のように端同士が結合される前に、ヨークを粉砕機のヨークの円周周囲に通すことができるという理由から、ハウジングリング102及びシールリング106、118の分割された構成は、据え付け及び取り外しを大いに容易にする。伝統的な一体式リングヨークエアシールアッセンブリを垂直粉砕機のヨークの端部の下に通すためには、ヨーク、磨砕リング及び関連構成要素は、一体式リングがヨークの下を通れるようにヨークの下方に十分な隙間を作り出すために持ち上げられ、ぶら下げられる必要がある。本発明による分割された構成では、セグメントをヨークの周囲に組み立てることができるという理由から、ヨーク、磨砕リング又は関連構成要素を持ち上げる又はぶら下げる必要はない。伝統的な一体式リングエアシールアッセンブリを使用する垂直粉砕機では、ヨークエアシールアッセンブリを交換するために約32日から34日の中断時間が必要であると推定される。それに対して、上述のように分割されたヨークエアシールアッセンブリを使用すると、中断時間は、同じ作業に関して約6日から7日に縮小されると推定される。理論に束縛されることを望むものではないが、新しいエアシールアッセンブリに関する据え付け時間に限って言えば、上述のように分割された構成を用いることで、伝統的な据え付け時間の約1/10まで縮小されると考えられている。
上文で開示されたエアシール構成は、石炭粉砕化の例示的な文脈で説明されてきたが、当業者であれば容易に理解されるように、本発明を任意の他の適切な適用において実施することができる。更に、垂直ローラー台粉砕機ミルの例示的な文脈で上文において説明されているが、当業者であれば容易に理解されるように、上述の様なエアシールアッセンブリは、本発明の精神及び範囲から逸脱すること無く任意の他の適切なシーリングの適用において使用することができる。
本発明の方法及びシステムは、上文で説明し且つ図面に示すように、据え付け及び取り外しの容易さ、運用寿命の拡大及び中断時間の縮小を含む優れた特性を備えたヨークエアシールアッセンブリを提供している。運用寿命は、ラビリンスシール(即ち、非接触シーリング)の機能を通じて及び適切な損耗材料の使用を通じて拡大されている。本主題発明の器械及び方法について、好適な実施形態に関連付けながら表示及び説明してきたが、当業者であれば容易に理解されるように、本主題発明の精神及び範囲から逸脱すること無くそれらに変更及び/又は修正を加えてもよい。
Claims (19)
- 垂直粉砕機ヨークをシールするためのヨークエアシールアッセンブリにおいて、
a)リングの中に端同士が接続されて取り付けられた複数の円周セグメントを含むヨークシールハウジングリングと、
b)前記ハウジングリングの内側に半径方向に取り付けられたシールリングであって、前記シールリングは、粉砕機ヨークと接触してラビリンスエアシールを形成するためにその中に画定された複数の溝を有する半径方向内側面を有している、シールリングと、を備えているヨークエアシールアッセンブリ。 - 前記シールリングは、前記シールリングの交換を容易にするように前記ハウジングリングに分離可能に取り付けられている、請求項1に記載のヨークエアシールアッセンブリ。
- 前記シールリングは、複数の円周シールリングセグメントに分割されている、請求項1に記載のヨークエアシールアッセンブリ。
- 前記シールリングセグメントの隣接する端部間の各継ぎ目は、前記ハウジングリングの円周セグメントの隣接する端部間の継ぎ目に対して円周上で偏心されている、請求項3に記載のヨークエアシールアッセンブリ。
- 前記ハウジングリングは、上部シールリングマウントと、前記上部シールリングマウントから軸方向に間隔を空けて配置された下部シールリングマウントと、を含んでいて、前記シールリングは、前記上部シールリングマウントの内側に半径方向に取り付けられた上部シールリングであり、前記下部シールリングマウントの内側に半径方向に取り付けられた下部シールリングを更に備えていて、前記下部シールリングは、粉砕機ヨークと接触してラビリンスエアシールを形成するようにその中に画定された複数の溝を備えた半径方向の内側面を有している、請求項1に記載のヨークエアシールアッセンブリ。
- 前記ハウジングリングは、4つのセグメントを含んでおり、前記上部及び下部シールリングのそれぞれは、8つの円周セグメントを含んでいる、請求項5に記載のヨークエアシールアッセンブリ。
- 粒子サイズリダクション用垂直粉砕機において、
a)磨砕台及び前記シール区画の内部にその反対側に取り付けられた複数のローラー輪を含むシール区画であって、前記ローラー輪及び磨砕台は、粒子サイズリダクションのためにその間で粒子を磨砕するように構成されて作られている、シール区画と、
b)前記磨砕台を支持するために取り付けられたヨークと、
c)前記ヨーク周囲のシール場所で前記シール区画をシールする前記ヨークの周囲に取り付けられたヨークエアシールアッセンブリであって、前記ヨークエアシールアッセンブリは、
i)リングの中に端同士が接続されて取り付けられた複数の円周セグメントを含むヨークシールハウジングリングと、
ii)前記ハウジングリングの内側に半径方向に取り付けられたシールリングであって、前記シールリングは、前記ヨークと接触してラビリンスエアシールを形成するようにその中に画定された複数の溝を有する半径方向内側面を有しているシールリングと、を含んでいる、ヨークエアシールアッセンブリと、を備えている垂直粉砕機。 - 前記シールリングは、前記シールリングの交換を容易にするように前記ハウジングリングに分離可能に取り付けられている、請求項7に記載の垂直粉砕機。
- 前記シールリングは、複数の円周シールリングセグメントに分割されている、請求項7に記載の垂直粉砕機。
- 前記シールリングセグメントの隣接する端部間の各継ぎ目は、前記ハウジングリングの円周セグメントの隣接する端部間の継ぎ目に対して円周上で偏心されている、請求項9に記載の垂直粉砕機。
- 前記ハウジングリングは、上部シールリングマウントと、前記上部シールリングマウントから軸方向に間隔を空けて配置された下部シールリングマウントと、を含んでおり、前記シールリングは、前記上部シールリングマウントの内側に半径方向に取り付けられた上部シールリングであり、更に、前記下部シールリングマウントの内側に半径方向に取り付けられた下部シールリングを備えており、前記下部シールリングは、前記粉砕機ヨークと接触してラビリンスエアシールを形成するようにその中に画定された複数の溝を有する半径方向内側面を有している、請求項7に記載の垂直粉砕機。
- 前記ハウジングリングは、4つのセグメントを含んでおり、前記上部及び下部シールリングのそれぞれは、8つの円周セグメントを含んでいる、請求項11に記載の垂直粉砕機。
- 垂直粉砕機をシールするためのヨークエアシールアッセンブリ用のキットにおいて、
ハウジングリングを形成するために、少なくとも1つの他の円周セグメントと共に端同士が接続されて取り付けられるように構成されて作られる少なくとも1つの円周ヨークシールハウジングリングセグメントを備えている、キット。 - ハウジングリングの内側に半径方向に取り付けられるように構成されて作られるラビリンスシールリングを形成するため、少なくとも1つの他の円周ラビリンスシールリングセグメントと共に端同士が接続されて取り付けられるように構成されて作られる少なくとも1つの円周ラビリンスシールリングセグメントを更に備えている、請求項13に記載のキット。
- 前記シールリングセグメントは、前記シールリングセグメントの交換を容易にするように前記ハウジングリングセグメントに分離可能に取り付けられるように構成されている、請求項14に記載のキット。
- 前記シールリングセグメントは、約45°の円弧を描いている、請求項14に記載のキット。
- 前記ハウジングリングセグメントは、上部シールリングマウント及び前記上部シールリングマウントから軸方向に間隔を空けて配置された下部シールリングマウントを含んでおり、前記上部及び下部シールリングマウントのそれぞれは、そこに取り付けられる少なくとも1つのシールリングセグメントを受けるように構成されて作られている、請求項14に記載のキット。
- 前記ハウジングリングセグメントは、第1の角度の円弧を画定しており、前記シールリングセグメントは、まとめて取り付けられた時、前記リングセグメントの円周端部が前記ハウジングリングの円周端部から円周上で偏心されるように、前記第1の角度とは異なる第2の角度の円弧を画定している、請求項17に記載のキット。
- 前記ハウジングリングセグメントは、約90°の円弧を描いている、請求項13に記載のキット。
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2012
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