JP2021116960A - ストーカ駆動装置、及びそれを備えたストーカ式焼却炉 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間にわたる連続運転による摩耗によりリンクの連結部のガタが増大しても前記連結部の動力伝達ロスが発生しないストーカ駆動装置を提供する。押え板や押えレール等を設けることなく可動フレームの浮き上がりを防止できるストーカ駆動装置を提供する。【解決手段】ストーカ駆動装置１は、可動フレーム２、支持手段３、駆動シリンダ４、駆動軸５、駆動レバー６、従動レバー７、可動フレーム連結体８、及び駆動リンク９を備える。駆動シリンダ４のピストン４Ｂの伸長により、駆動レバー６、駆動軸５、従動レバー７、駆動リンク９、及び可動フレーム連結体８を介して、可動フレーム２を斜め前方へ引き上げる。それにより、可動火床板１２が斜め前方へ上昇する。【選択図】図２

Description

本発明は、ストーカ（火格子）の動きにより、廃棄物を攪拌しながら搬送して焼却するストーカ式焼却炉に関わり、さらに詳しくは、可動火床板に斜めの上下往復運動をさせるストーカ駆動装置に関する。

前記ストーカ式焼却炉は、我が国で最も普及している信頼性の高い焼却炉である。それらの多くは２４時間連続で稼働し、数箇月間程度は連続運転を行う。前記ストーカ式焼却炉は、焼却する廃棄物の搬送方向に向かって斜め上向きに配置された固定火床板及び可動火床板を前記搬送方向に交互に備える。そして、前記可動火床板が斜めの上下往復運動をすることにより、前記廃棄物の攪拌及び搬送と、燃焼用空気の通気を行う（例えば、特許文献１及び２参照）。

可動火床板に斜めの上下往復運動させるストーカ駆動装置は、ピストンが伸縮する駆動シリンダ（例えば、特許文献１の油圧シリンダ機構８、特許文献２の油圧シリンダＳ）を備える。

多数の可動火床板（特許文献１の火格子２、特許文献２の可動火格子５ｂ）の後端部側を支持する可動フレーム（特許文献１の可動フレーム６、特許文献２の可動フレームＦ２，Ｆ３）は、斜めの上下往復運動が可能なように支持される。

前記可動フレームは、前記駆動シリンダのピストン（例えば、特許文献１のシリンダロッド８ａ）が伸縮することにより、斜めの上下往復運動を行う。それにより、前記可動フレームにより支持された前記可動火床板は、斜めの上下往復運動を行う。

特開平１０−１９２１２号公報 特開平０６−５０５１４号公報

特許文献１及び２のストーカ式焼却炉において、前記ストーカ駆動装置を構成する前記駆動シリンダのピストンが伸長する方向は、前記可動フレーム及び前記可動火床板が斜め前方へ上昇する方向に近い。前記駆動シリンダの推力により前記可動フレームを押して斜め前方へ上昇させることにより、前記可動火床板が斜め前方へ上昇する（以下において、「押上げ駆動方式」という）。

特許文献１のストーカ駆動装置では、油圧シリンダ機構８の推力は、受動腕７ａ、焼却する廃棄物の搬送方向に直交する水平方向（横幅方向）の駆動軸９、並びに、リンクを構成する駆動腕７ｂ及び連接杆７ｃを介して可動フレーム６に伝達される。

特許文献２のストーカ駆動装置では、油圧シリンダＳの推力は、焼却する廃棄物の搬送方向に直交する水平方向（横幅方向）の連結棒、及びリンク機構２０，２１を介して可動フレームＦ２，Ｆ３に伝達される。

これらのようなストーカ駆動装置において、リンクの連結部（例えば、特許文献１の駆動腕７ｂと連接杆７ｃとの連結部、連接杆７ｃと可動フレーム６との連結部）は、シャフトと当該シャフトが挿通される孔を有する。前記ストーカ式焼却炉は、前記のとおり長期間にわたる連続運転を行うので、前記シャフトと前記孔を設けた部材との摺動面の摩耗が進行し、リンクの連結部には比較的大きなガタを有するようになる。

前記連結部の寸法のバラツキ、及び前記ガタの増大等により、前記可動フレームを押して斜め前方へ上昇させる押上げ駆動方式では、可動フレームに対する推力の作用点には必ずズレが生じる。特に、前記ガタが大きくなると、駆動側作用点と従動側作用点の位置ズレが大きくなる。それにより可動フレームを押す方向が変動するので、動力伝達ロスが大きくなる。

その上、前記押上げ駆動方式では、可動フレームを押して斜め前方へ上昇させる際に可動フレームに作用する力は、水平方向（前方）の力と垂直方向（上方）の力に分解される。したがって、可動フレームには、上方へ押し上げる力が常に作用する。そのため、異物の噛込み等により可動火床板の動作に支障を来した場合において、可動フレームを押して斜め前方へ上昇させようとすると、可動フレームに作用している前記上方へ押し上げる力により、可動フレーム並びに可動火床板及び固定火床板が浮き上がって事故に繋がるおそれがある。このような不具合を防ぐためには、可動フレームの浮き上がりを防止する押え板や押えレール等を設ける対策を講じる必要がある。

本発明は、長期間にわたる連続運転による摩耗によりリンクの連結部のガタが増大しても前記連結部の動力伝達ロスが発生しないストーカ駆動装置を提供すること、及び押え板や押えレール等を設けることなく可動フレームの浮き上がりを防止できるストーカ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の要旨は以下のとおりである。

〔１〕
焼却する廃棄物の搬送方向に向かって前方斜め上向きに配置された固定火床板及び可動火床板を前記搬送方向に交互に備え、前記可動火床板が斜めの上下往復運動を行うストーカ式焼却炉において、
前記可動火床板の後端部を支持する可動フレームと、
前記可動フレームを斜めの上下往復運動が可能なように支持する支持手段と、
前記可動フレームを駆動する、炉外に配置された駆動シリンダと、
を備えたストーカ駆動装置であって、
前記可動フレームの下方に、前記搬送方向に直交する水平方向に平行な方向を軸方向として配置され、前記軸方向の軸心まわりに回動可能に支持された駆動軸と、
炉外に配置された駆動レバーと、
炉内に配置された、従動レバー、可動フレーム連結体、及び駆動リンクと、
を備え、
前記駆動レバーは、
一端部が前記駆動軸に固定されるとともに、他端部が前記駆動シリンダのピストンの先端部に連結され、
前記従動レバーは、
前記駆動軸の軸心に対して前記駆動レバーと径方向の反対側に位置し、
一端部が前記駆動軸に固定され、
前記可動フレーム連結体は、
前記可動フレームに設けられて前記可動フレームから下方へ延び、
前記駆動リンクは、
前記従動レバーの先端部と前記可動フレーム連結体とに両端部が連結され、
前記駆動シリンダのピストンの伸長により、前記駆動レバー、前記駆動軸、前記従動レバー、前記駆動リンク、及び前記可動フレーム連結体を介して、前記可動フレームを斜め前方へ引き上げ、それにより、前記可動火床板が斜め前方へ上昇することを特徴とする、
ストーカ駆動装置。

〔２〕
前記可動フレームの下端位置から前記可動フレームを斜め前方へ引き上げる際に前記可動フレーム連結体に作用する力の方向は、前記駆動リンクの動作方向よりも下方に傾斜した方向である、
〔１〕に記載のストーカ駆動装置。

〔３〕
前記駆動シリンダのシリンダチューブから下方へ前記ピストンが突出して伸縮するように、前記駆動シリンダを略上下方向に配置してなる、
〔１〕又は〔２〕に記載のストーカ駆動装置。

〔４〕
〔１〕〜〔３〕の何れかに記載のストーカ駆動装置を備えたストーカ式焼却炉。

〔１〕の構成によれば、駆動シリンダのピストンの伸長により、駆動レバー、駆動軸、従動レバー、駆動リンク、及び可動フレーム連結体を介して、可動フレームを斜め前方へ引き上げ、それにより、可動火床板が斜め前方へ上昇する。このような引上げ駆動方式であることから、長期間にわたる連続運転による摩耗により、リンクの連結部のガタが増大しても、可動フレームを斜め前方へ上昇させる際に、可動フレーム連結体を駆動リンクにより引き上げる方向が変動しないので、前記連結部の動力伝達ロスが発生しない。

〔２〕の構成によれば、可動フレームの下端位置から可動フレームを斜め前方へ引き上げる際に可動フレーム連結体に作用する力の方向は、駆動リンクの動作方向よりも下方に傾斜した方向である。それにより、可動フレームの斜め前方への上昇動作を阻害する要因が発生しても、可動フレームが浮き上がらない。したがって、押え板や押えレール等を設けることなく、異物の噛込み等により可動火床板の動作に支障を来した場合であっても、可動フレーム並びに可動火床板及び固定火床板が浮き上がって事故に繋がるおそれがない。

〔３〕の構成によれば、駆動シリンダを炉外に略上下方向に配置しているので、省スペース化を図ることができるとともに保守性を向上できる。

本発明の実施の形態に係るストーカ式焼却炉の概略を示す縦断面正面図である。 同じく縦断面左側面図である。 同じく横断面平面図である。 本発明の実施の形態に係るストーカ駆動装置の動作説明図であり、可動火床板が下端に位置している状態を示す縦断面左側面図である。 同じく動作説明図であり、可動火床板が上端に位置している状態を示す縦断面左側面図である。 ストーカ駆動装置により可動フレームを斜め前方へ引き上げる方向を示す要部拡大部分縦断面概略図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。

なお、本明細書において、焼却する廃棄物の搬送方向（図中の矢印Ｄの方向）に向かって前後左右を定義し、前方から見た図（図１）を正面図とする。

回動する駆動軸５の軸心Ｃの方向を「軸方向」、軸心Ｃを中心とする駆動軸５の半径方向を「径方向」という。軸方向は、搬送方向Ｄに直交する水平方向Ｈと平行である。

＜ストーカ式焼却炉＞
図１の縦断面正面図、図２の縦断面左側面図、及び図３の横断面平面図に示す本発明の実施の形態に係るストーカ式焼却炉Ａは、ストーカ（火格子）の動きにより、廃棄物（一般廃棄物・産業廃棄物）を攪拌しながら搬送して焼却する設備である。

ストーカ式焼却炉Ａは、焼却する廃棄物の搬送方向Ｄに向かって前方斜め上向きに配置された固定火床板１１及び可動火床板１２を搬送方向Ｄに交互に備え、可動火床板１２が斜めの上下往復運動を行う。また、固定火床板１１及び可動火床板１２の下方から固定火床板１１及び可動火床板１２の上方へ燃焼用空気を送る。それにより、廃棄物を燃やしながら、乾燥・燃焼・後燃焼の各工程に送り、後燃焼の工程においては、廃棄物はほぼ完全に焼却される。

固定火床板１１の後端部は、固定フレームＬに取り付けられた固定火床板受部材１３により支持される。可動火床板１２の後端部は、可動フレーム２に取り付けられた可動火床板受部材１４により支持される。したがって、可動火床板１２の後端部は、可動火床板受部材１４を介して可動フレーム２により支持される。

図２、図４及び図５の縦断面左側面図に示すように、最前端の可動火床板１２の下面１２Ｂは、先端火床板支持部材Ｋにより支持された先端火床板１０の上面１０Ａに当接し、当該可動火床板１２の上面１２Ａは、後側の固定火床板１１の下面１１Ｂに当接し、当該動火床板１２はこれらの間を摺動する。

最前端の可動火床板１２以外の可動火床板１２の下面１２Ｂは、前側の固定火床板１１の上面１１Ａに当接し、当該可動火床板１２の上面１２Ａは、後側の固定火床板１１の下面１１Ｂに当接し、当該動火床板１２はこれらの間を摺動する。

なお、詳細は説明しないが、冷却配管Ｐ内に冷却水を循環させることにより、火格子を構成する固定火床板１１及び可動火床板１２を冷却している。それにより、固定火床板１１及び可動火床板１２の焼損を防止できる。

＜ストーカ駆動装置の構成＞
図１の縦断面正面図、図２の縦断面左側面図、及び図３の横断面平面図に示すストーカ駆動装置１は、可動フレーム２、支持手段３、及び駆動シリンダ４を備える。

支持手段３は、可動フレーム２下面の前後左右に設けた傾斜レール１５、傾斜レール１５に当接して回転するローラ１６、及び固定フレームＬにより支持されたローラ受台１７からなる。ローラ１６の端部に設けたフランジ１６Ａにより、ローラ１６に対して傾斜レール１５が搬送方向Ｄに直交する水平方向Ｈに平行な方向へ移動することを規制している。

このような構成の支持手段３により、可動フレーム２は、斜めの上下往復運動が可能なように支持される。

駆動シリンダ４は、可動フレーム２を駆動するためのものであり、炉外ＯＦに略上下方向に配置される。駆動シリンダ４のシリンダチューブ４Ａの上端部は、水平方向Ｈに平行な回動軸Ｊ０により軸支され、シリンダチューブ４Ａから下方へピストン４Ｂが突出する。駆動シリンダ４を炉外ＯＦに略上下方向に配置することにより、省スペース化を図ることができるとともに保守性を向上できる。

ストーカ駆動装置１は、可動フレーム２の下方に、水平方向Ｈに平行な方向を軸方向として配置され、前記軸方向の軸心Ｃまわりに回動する駆動軸５を備える。駆動軸５の一端部は、炉内ＩＦの軸受Ｂ１により支持される。駆動軸５は側壁ＳＷの通孔Ｏに挿通され、駆動軸５の他端部は炉外ＯＦの軸受Ｂ２により支持される。駆動軸５が炉外ＯＦに出る位置には、側壁ＳＷとの間にシール装置Ｎを設ける。

ストーカ駆動装置１は、炉外ＯＦに配置された駆動レバー６、並びに、炉内ＩＦに配置された、従動レバー７、可動フレーム連結体８、及び駆動リンク９を備える。

駆動レバー６の一端部は駆動軸５に固定され、駆動レバー６の他端部は、水平方向Ｈに平行な回動軸Ｊ１により駆動シリンダ４のピストン４Ｂの先端部に連結される。

従動レバー７の一端部は駆動軸５に固定され、従動レバー７は、駆動軸５の軸心Ｃに対して駆動レバー６と径方向の反対側に位置する。

可動フレーム連結体８は、可動フレーム２に設けられ、可動フレーム２から下方へ延びる。

駆動リンク９の一端部９Ａは、水平方向Ｈに平行な回動軸Ｊ２により従動レバー７の先端部に連結され、駆動リンク９の他端部９Ｂは、水平方向Ｈに平行な回動軸Ｊ３により可動フレーム連結体８に連結される。

＜ストーカ駆動装置の動作＞
駆動シリンダ４のピストン４Ｂが図４中の矢印Ｅ１のように伸長すると、駆動レバー６、駆動軸５、従動レバー７、駆動リンク９、及び可動フレーム連結体８を介して、可動フレーム２に対して図４中の矢印Ｆ１の方向に力が作用し、図５のように可動フレーム２が斜め前方へ引き上げられる。それにより、可動火床板１２に対して図４中の矢印Ｇ１の方向に力が作用し、図５のように可動火床板１２が斜め前方へ上昇する。可動フレーム２を斜め前方へ引き上げる駆動リンク９の動作方向（図中矢印Ｆ１、図６も参照）は、可動火床板１２の動作方向（図中矢印Ｇ１）と略平行である。

駆動シリンダ４のピストン４Ｂが図５中の矢印Ｅ２のように縮むと、駆動レバー６、駆動軸５、従動レバー７、駆動リンク９、及び可動フレーム連結体８を介して、可動フレーム２に対して図５中の矢印Ｆ２の方向に力が作用し、図４のように可動フレーム２が斜め下方へ押し下げられる。それにより、可動火床板１２に対して図５中の矢印Ｇ２の方向に力が作用し、図４のように可動火床板１２が斜め後方へ下降する。

可動フレーム２及び可動火床板１２が下降動作を行う際には、図５の角度αの下り勾配になり、廃棄物の質量、並びに可動フレーム２及び可動火床板１２等の可動部の質量による重力が作用する。したがって、駆動シリンダ４の小さい出力で前記下降動作を行うことができる。

＜作用効果＞
本発明の実施の形態に係るストーカ駆動装置１は、従来のストーカ駆動装置のような前記押上げ駆動方式ではなく、駆動シリンダ４のピストン４Ｂの伸長により、駆動レバー６、駆動軸５、従動レバー７、駆動リンク９、及び可動フレーム連結体８を介して、可動フレーム２を斜め前方へ引き上げ、それにより、可動火床板１２が斜め前方へ上昇する引上げ駆動方式である。

したがって、長期間にわたる連続運転による摩耗により、リンクの連結部、すなわち回動軸Ｊ２，Ｊ３まわりのガタが増大しても、可動フレーム２を斜め前方へ上昇させる際に、可動フレーム連結体８を駆動リンク９により引き上げる方向（図６の要部拡大部分縦断面概略図中の矢印Ｍの方向）の作用点が変動しないので、前記連結部の動力伝達ロスが発生しない。

本発明の実施の形態に係るストーカ駆動装置１において、図６の実線である可動フレーム２の下端位置から可動フレーム２を斜め前方へ引き上げる際に可動フレーム連結体８に作用する力の方向（図中矢印Ｍ）は、前記駆動リンク９の動作方向（図中矢印Ｆ１）よりも角度β下方に傾斜した方向である。

したがって、可動フレーム２の斜め前方への上昇動作を阻害する要因が発生しても、可動フレーム２が浮き上がることはない。よって、押え板や押えレール等を設けることなく可動フレーム２の浮き上がりを防止できる。それにより、異物の噛込み等により可動火床板１２の動作に支障を来した場合であっても、可動フレーム２並びに可動火床板１２及び固定火床板１１が浮き上がって事故に繋がるおそれがない。

その上、本発明の実施の形態に係るストーカ駆動装置１は、駆動リンク９には引張力が作用することから、圧縮力を負担する部材のように座屈を考慮して部材断面を選定する必要がなない。それにより、駆動リンク９は、圧縮力を負担する部材よりも断面積を小さくできるため、軽量化を図れるともに、構造が簡単になる。

以上の実施の形態の記載はすべて例示であり、これに制限されるものではない。本発明の範囲から逸脱することなく種々の改良及び変更を施すことができる。

１ ストーカ駆動装置 ２ 可動フレーム
３ 支持手段 ４ 駆動シリンダ
４Ａ シリンダチューブ ４Ｂ ピストン
５ 駆動軸 ６ 駆動レバー
７ 従動レバー ８ 可動フレーム連結体
９ 駆動リンク ９Ａ，９Ｂ 端部
１０ 先端火床板 １０Ａ 上面
１１ 固定火床板 １１Ａ 上面
１１Ｂ 下面 １２ 可動火床板
１２Ａ 上面 １２Ｂ 下面
１３ 固定火床板受部材 １４ 可動火床板受部材
１５ 傾斜レール １６ ローラ
１６Ａ フランジ １７ ローラ受台
Ａ ストーカ式焼却炉 Ｂ１，Ｂ２ 軸受
Ｃ 軸心 Ｄ 廃棄物の搬送方向
Ｅ１，Ｆ１，Ｇ１ 動作方向 Ｅ２，Ｆ２，Ｇ２ 動作方向
Ｈ 廃棄物の搬送方向に直交する水平方向 ＩＦ 炉内
Ｊ０，Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３ 回動軸 Ｋ 先端火床板支持部材
Ｌ 固定フレーム Ｍ 力の方向
Ｎ シール装置 Ｏ 通孔
ＯＦ 炉外 Ｐ 冷却配管
ＳＷ 側壁 α，β 角度

〔１〕
焼却する廃棄物の搬送方向に向かって前方斜め上向きに配置された固定火床板及び可動火床板を前記搬送方向に交互に備え、前記可動火床板が斜めの上下往復運動を行うストーカ式焼却炉において、
前記可動火床板の後端部を支持する可動フレームと、
前記可動フレームを斜めの上下往復運動が可能なように支持する支持手段と、
前記可動フレームを駆動する、炉外に配置された駆動シリンダと、
を備えたストーカ駆動装置であって、
前記可動フレームの下方に、前記搬送方向に直交する水平方向に平行な方向を軸方向として配置され、前記軸方向の軸心まわりに回動可能に支持された駆動軸と、
炉外に配置された駆動レバーと、
炉内に配置された、従動レバー、可動フレーム連結体、及び駆動リンクと、
を備え、
前記駆動レバーは、
一端部が前記駆動軸に固定されるとともに、他端部が前記駆動シリンダのピストンの先端部に連結され、
前記従動レバーは、
前記駆動軸の軸心に対して前記駆動レバーと径方向の反対側に位置し、
一端部が前記駆動軸に固定され、
前記可動フレーム連結体は、
前記可動フレームに設けられて前記可動フレームから下方へ延び、
前記駆動リンクは、
前記従動レバーの先端部と前記可動フレーム連結体とに両端部が連結され、
前記駆動シリンダのピストンの伸長により、前記駆動レバー、前記駆動軸、前記従動レバー、前記駆動リンク、及び前記可動フレーム連結体を介して、前記可動フレームを斜め前方へ引き上げ、それにより、前記可動火床板が斜め前方へ上昇し、
前記可動フレームの下端位置から前記可動フレームを斜め前方へ引き上げる際に前記可動フレーム連結体に作用する力の方向は、前記駆動リンクの動作方向よりも下方に傾斜した方向である、
ストーカ駆動装置。

〔２〕
前記駆動シリンダのシリンダチューブから下方へ前記ピストンが突出して伸縮するように、前記駆動シリンダを略上下方向に配置してなる、
〔１〕に記載のストーカ駆動装置。

〔３〕
〔１〕又は〔２〕に記載のストーカ駆動装置を備えたストーカ式焼却炉。

〔１〕の構成によれば、可動フレームの下端位置から可動フレームを斜め前方へ引き上げる際に可動フレーム連結体に作用する力の方向は、駆動リンクの動作方向よりも下方に傾斜した方向である。それにより、可動フレームの斜め前方への上昇動作を阻害する要因が発生しても、可動フレームが浮き上がらない。したがって、押え板や押えレール等を設けることなく、異物の噛込み等により可動火床板の動作に支障を来した場合であっても、可動フレーム並びに可動火床板及び固定火床板が浮き上がって事故に繋がるおそれがない。

〔２〕の構成によれば、駆動シリンダを炉外に略上下方向に配置しているので、省スペース化を図ることができるとともに保守性を向上できる。

Claims (4)

1. 焼却する廃棄物の搬送方向に向かって前方斜め上向きに配置された固定火床板及び可動火床板を前記搬送方向に交互に備え、前記可動火床板が斜めの上下往復運動を行うストーカ式焼却炉において、
   前記可動火床板の後端部を支持する可動フレームと、
   前記可動フレームを斜めの上下往復運動が可能なように支持する支持手段と、
   前記可動フレームを駆動する、炉外に配置された駆動シリンダと、
   を備えたストーカ駆動装置であって、
   前記可動フレームの下方に、前記搬送方向に直交する水平方向に平行な方向を軸方向として配置され、前記軸方向の軸心まわりに回動可能に支持された駆動軸と、
   炉外に配置された駆動レバーと、
   炉内に配置された、従動レバー、可動フレーム連結体、及び駆動リンクと、
   を備え、
   前記駆動レバーは、
   一端部が前記駆動軸に固定されるとともに、他端部が前記駆動シリンダのピストンの先端部に連結され、
   前記従動レバーは、
   前記駆動軸の軸心に対して前記駆動レバーと径方向の反対側に位置し、
   一端部が前記駆動軸に固定され、
   前記可動フレーム連結体は、
   前記可動フレームに設けられて前記可動フレームから下方へ延び、
   前記駆動リンクは、
   前記従動レバーの先端部と前記可動フレーム連結体とに両端部が連結され、
   前記駆動シリンダのピストンの伸長により、前記駆動レバー、前記駆動軸、前記従動レバー、前記駆動リンク、及び前記可動フレーム連結体を介して、前記可動フレームを斜め前方へ引き上げ、それにより、前記可動火床板が斜め前方へ上昇することを特徴とする、
   ストーカ駆動装置。
2. 前記可動フレームの下端位置から前記可動フレームを斜め前方へ引き上げる際に前記可動フレーム連結体に作用する力の方向は、前記駆動リンクの動作方向よりも下方に傾斜した方向である、
   請求項１に記載のストーカ駆動装置。
3. 前記駆動シリンダのシリンダチューブから下方へ前記ピストンが突出して伸縮するように、前記駆動シリンダを略上下方向に配置してなる、
   請求項１又は２に記載のストーカ駆動装置。
4. 前記請求項１〜３の何れか１項に記載のストーカ駆動装置を備えたストーカ式焼却炉。

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