JP2654247B2 - 燃料電池発電プラントの排熱放散装置 - Google Patents
燃料電池発電プラントの排熱放散装置Info
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- JP2654247B2 JP2654247B2 JP2277414A JP27741490A JP2654247B2 JP 2654247 B2 JP2654247 B2 JP 2654247B2 JP 2277414 A JP2277414 A JP 2277414A JP 27741490 A JP27741490 A JP 27741490A JP 2654247 B2 JP2654247 B2 JP 2654247B2
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Classifications
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は燃料電池発電プラントの排熱放散装置に関す
る。
る。
（従来の技術） 従来の燃料電池発電プラントは、第２図に示すよう
に、低圧ターボコンプレッサ１、中間冷却器３および高
圧ターボコンプレッサ５を直列に接続し、空気２をこれ
らのターボコンプレッサ1,5において加圧して高圧空気
６とする空気供給系統ａと、前記高圧空気供給系統ａか
ら供給された高圧空気６と原料７を燃料処理装置８にて
処理した改質ガス９（水素リッチガス）のそれぞれを電
池本体10の空気極11および燃料極12に供給し、電気化学
反応させて直接電気を発生させ、この電気化学反応の副
産物として発生する熱を、冷却水を電池本体10の冷却器
13、蒸気分離器15および排熱回収熱交換器17に冷却水ポ
ンプ16により循環することにより回収するDCモジュール
系統ｂから構成されている。
に、低圧ターボコンプレッサ１、中間冷却器３および高
圧ターボコンプレッサ５を直列に接続し、空気２をこれ
らのターボコンプレッサ1,5において加圧して高圧空気
６とする空気供給系統ａと、前記高圧空気供給系統ａか
ら供給された高圧空気６と原料７を燃料処理装置８にて
処理した改質ガス９（水素リッチガス）のそれぞれを電
池本体10の空気極11および燃料極12に供給し、電気化学
反応させて直接電気を発生させ、この電気化学反応の副
産物として発生する熱を、冷却水を電池本体10の冷却器
13、蒸気分離器15および排熱回収熱交換器17に冷却水ポ
ンプ16により循環することにより回収するDCモジュール
系統ｂから構成されている。
空気供給系統ａには低圧ターボコンプレッサ１におい
て加圧された空気を冷却する中間冷却器３が設けられ、
この中間冷却器３を通って冷却媒体を循環する冷却媒体
循環系統が設けられている。冷却媒体循環系統には、水
等の冷却媒体４が中間冷却器３の上流に配設した空気供
給系送水ポンプ18により、中間冷却器３および空気供給
系排熱放散冷却器19を通って循環するようになってい
る。
て加圧された空気を冷却する中間冷却器３が設けられ、
この中間冷却器３を通って冷却媒体を循環する冷却媒体
循環系統が設けられている。冷却媒体循環系統には、水
等の冷却媒体４が中間冷却器３の上流に配設した空気供
給系送水ポンプ18により、中間冷却器３および空気供給
系排熱放散冷却器19を通って循環するようになってい
る。
中間冷却器３において、空気は管側に流入し、冷却媒
体４は胴側内を流れ低圧コンプレッサ１において加圧、
昇温された空気を大気温度に関係なく一定温度で高圧タ
ーボコンプレッサ５へ供給するよう排熱を回収する。こ
の際、管の破損により冷却媒体４が空気側へ流入すると
低圧ターボコンプレッサ１および高圧ターボコンプレッ
サ５の破損の原因となるので、胴側の冷却媒体４が管側
の加圧空気より低い圧力となるように制御されている。
加圧空気は、中間冷却器３において所定の温度まで冷却
されて、さらに高圧ターボコンプレッサ５へ導かれ、所
定圧力まで加圧された高圧空気６はDCモジュール系統ｂ
に供給される。加圧空気から回収された排熱は、空気供
給系排熱放散冷却器19において大気中に放散される。
体４は胴側内を流れ低圧コンプレッサ１において加圧、
昇温された空気を大気温度に関係なく一定温度で高圧タ
ーボコンプレッサ５へ供給するよう排熱を回収する。こ
の際、管の破損により冷却媒体４が空気側へ流入すると
低圧ターボコンプレッサ１および高圧ターボコンプレッ
サ５の破損の原因となるので、胴側の冷却媒体４が管側
の加圧空気より低い圧力となるように制御されている。
加圧空気は、中間冷却器３において所定の温度まで冷却
されて、さらに高圧ターボコンプレッサ５へ導かれ、所
定圧力まで加圧された高圧空気６はDCモジュール系統ｂ
に供給される。加圧空気から回収された排熱は、空気供
給系排熱放散冷却器19において大気中に放散される。
一方、DCモジュール系統ｂは、反応熱等により高温と
なるため、別の冷却媒体循環系統が設けられる。冷却媒
体循環系統には、水等の冷却媒体20が排熱回収熱交換器
17の上流に配設したDCモジュール系送水ポンプ21により
排熱回収熱交換器17およびDCモジュール系排熱放散冷却
器22を通つて循環し、この間に排熱を回収する。また、
DCモジュール系統ｂの排熱回収熱交換器17から回収され
た排熱は、DCモジュール系排熱放散冷却器22において大
気に放散される。
なるため、別の冷却媒体循環系統が設けられる。冷却媒
体循環系統には、水等の冷却媒体20が排熱回収熱交換器
17の上流に配設したDCモジュール系送水ポンプ21により
排熱回収熱交換器17およびDCモジュール系排熱放散冷却
器22を通つて循環し、この間に排熱を回収する。また、
DCモジュール系統ｂの排熱回収熱交換器17から回収され
た排熱は、DCモジュール系排熱放散冷却器22において大
気に放散される。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような従来の燃料電池発電プラ
ントの排熱放散装置には下記の問題点があった。
ントの排熱放散装置には下記の問題点があった。
すなわち、空気供給系統の冷却媒体循環系統とDCモジ
ュール系統の冷却媒体循環系統とは循環する冷却媒体の
圧力が互に相違するため、それぞれ別個の冷却媒体循環
系統を備える必要があった。従って、排熱放散装置が２
系統必要であり、設備コスト面に無駄が生ずるため、経
済的でなかった。
ュール系統の冷却媒体循環系統とは循環する冷却媒体の
圧力が互に相違するため、それぞれ別個の冷却媒体循環
系統を備える必要があった。従って、排熱放散装置が２
系統必要であり、設備コスト面に無駄が生ずるため、経
済的でなかった。
本発明は、排熱放散設備をコンパクトにするととも
に、経済的かつ有効に利用しうるように構成した燃料電
池発電プラントの排熱放散装置を提供しようとするもの
である。
に、経済的かつ有効に利用しうるように構成した燃料電
池発電プラントの排熱放散装置を提供しようとするもの
である。
（課題を解決するための手段） 本発明は、低圧および高圧ターボコンプレッサならび
に中間冷却器を有する空気供給系統と、この空気供給系
統から供給された高圧空気と原料を燃料処理装置にて処
理してできる改質ガスのそれぞれを電池本体の空気極お
よび燃料極に供給して電気化学反応させて直接電気を発
生させるとともにその副産物として発生する熱を回収す
る機能を有するDCモジュール系統とを備えた燃料電池発
電プラントにおいて、上記空気供給系統の中間冷却器か
ら流出する冷却媒体とDCモジュール系統の排熱回収熱交
換器から流出する冷却媒体を合流させて両系統に共通の
排熱放散冷却器に供給し、上記排熱放散冷却器から流出
した冷却媒体を冷却媒体送水ポンプの下流側で分流して
それぞれ上記中間冷却器および排熱回収熱交換器に導入
するようにするとともに、上記中間冷却器に冷却媒体を
供給する冷却媒体循環系統には上記中間冷却器への入口
側に中間冷却器における冷却媒体の圧力を空気側の圧力
より低くする減圧装置を設けたことを特徴とするもので
ある。
に中間冷却器を有する空気供給系統と、この空気供給系
統から供給された高圧空気と原料を燃料処理装置にて処
理してできる改質ガスのそれぞれを電池本体の空気極お
よび燃料極に供給して電気化学反応させて直接電気を発
生させるとともにその副産物として発生する熱を回収す
る機能を有するDCモジュール系統とを備えた燃料電池発
電プラントにおいて、上記空気供給系統の中間冷却器か
ら流出する冷却媒体とDCモジュール系統の排熱回収熱交
換器から流出する冷却媒体を合流させて両系統に共通の
排熱放散冷却器に供給し、上記排熱放散冷却器から流出
した冷却媒体を冷却媒体送水ポンプの下流側で分流して
それぞれ上記中間冷却器および排熱回収熱交換器に導入
するようにするとともに、上記中間冷却器に冷却媒体を
供給する冷却媒体循環系統には上記中間冷却器への入口
側に中間冷却器における冷却媒体の圧力を空気側の圧力
より低くする減圧装置を設けたことを特徴とするもので
ある。
（作 用） 以上のように本発明は構成されているので、高圧空気
供給系統とDCモジュール系統を通って冷却媒体を循環す
る冷却媒体循環系統により排熱が回収され、共通の排熱
放散冷却器を介して大気中へ排熱が放散される。
供給系統とDCモジュール系統を通って冷却媒体を循環す
る冷却媒体循環系統により排熱が回収され、共通の排熱
放散冷却器を介して大気中へ排熱が放散される。
（実施例） 以下、本発明の燃料電池発電プラントの排熱放散装置
の実施例を説明する。
の実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例を示し、空気供給系統ａに
は低圧ターボコンプレッサ１、中間冷却器３および高圧
ターボコンプレッサ５が直列に設けられ、低圧コンプレ
ッサ１に給気された空気２は低圧ターボコンプレッサ１
で加圧され、中間冷却器３の管側へ流入する。また、中
間冷却器３の胴側内には冷却媒体４が流れている。冷却
媒体４の圧力は冷却媒体４が管の破損等により空気側へ
流入し、低圧ターボコンプレッサ１および高圧ターボコ
ンプレッサ５を破損しないよう下記のように、その圧力
を加圧空気より低い圧力に制御する。この加圧空気は所
定の温度まで冷却された後、さらに高圧ターボコンプレ
ッサ５へ導かれ、所定圧力まで加圧された高圧空気６と
なり、この高圧空気６は燃料電池10の空気極11および図
示しない補助バーナ等へ供給される。
は低圧ターボコンプレッサ１、中間冷却器３および高圧
ターボコンプレッサ５が直列に設けられ、低圧コンプレ
ッサ１に給気された空気２は低圧ターボコンプレッサ１
で加圧され、中間冷却器３の管側へ流入する。また、中
間冷却器３の胴側内には冷却媒体４が流れている。冷却
媒体４の圧力は冷却媒体４が管の破損等により空気側へ
流入し、低圧ターボコンプレッサ１および高圧ターボコ
ンプレッサ５を破損しないよう下記のように、その圧力
を加圧空気より低い圧力に制御する。この加圧空気は所
定の温度まで冷却された後、さらに高圧ターボコンプレ
ッサ５へ導かれ、所定圧力まで加圧された高圧空気６と
なり、この高圧空気６は燃料電池10の空気極11および図
示しない補助バーナ等へ供給される。
空気供給系統ａから供給された高圧空気６と、原燃料
７を燃料処理装置８にて処理してできる改質ガス９（水
素リッチガス）のそれぞれを電池本体10の空気極11およ
び燃料極12にて電気化学反応させ直接電気を発生させ
る。ここで、この電気化学反応の副産物として発生する
熱により電池本体10が上昇するため、電池本体10の冷却
器13に冷却水14を蒸気分離器15より冷却水ポンプ16によ
って循環する。これにより、余分な熱を排熱回収熱交換
器17にて冷却媒体循環系統へ伝達する。
７を燃料処理装置８にて処理してできる改質ガス９（水
素リッチガス）のそれぞれを電池本体10の空気極11およ
び燃料極12にて電気化学反応させ直接電気を発生させ
る。ここで、この電気化学反応の副産物として発生する
熱により電池本体10が上昇するため、電池本体10の冷却
器13に冷却水14を蒸気分離器15より冷却水ポンプ16によ
って循環する。これにより、余分な熱を排熱回収熱交換
器17にて冷却媒体循環系統へ伝達する。
DCモジュール系統ｂにおいて発生した熱を排熱回収熱
交換器17にて回収するよう、冷却媒体４は冷却媒体送水
ポンプ23により排熱放射冷却器24を通って循環する。
交換器17にて回収するよう、冷却媒体４は冷却媒体送水
ポンプ23により排熱放射冷却器24を通って循環する。
中間冷却器３から排出された冷却媒体４は排熱放散冷
却器24の上流においてDCモジュール系統ｂの冷却媒体循
環系統に合流する。しかし、この合流点は排熱放散冷却
器24の吸込み側であるため冷却媒体４の圧力は低圧であ
って、中間冷却器３に影響することはない。両方の冷却
媒体循環系統の冷却媒体４は共通の排熱放散冷却器24に
おいて排熱を大気中へ放散し冷却する。大気への放熱に
より冷却された冷却媒体４は共通の冷却媒体送水ポンプ
23によって送出され、中間冷却器３側と排熱回収熱交換
器17側とに分流される。中間冷却器３に向かう冷却媒体
４は、そのままでは圧力が高すぎるので、減圧弁25によ
り所定圧力に減圧される。
却器24の上流においてDCモジュール系統ｂの冷却媒体循
環系統に合流する。しかし、この合流点は排熱放散冷却
器24の吸込み側であるため冷却媒体４の圧力は低圧であ
って、中間冷却器３に影響することはない。両方の冷却
媒体循環系統の冷却媒体４は共通の排熱放散冷却器24に
おいて排熱を大気中へ放散し冷却する。大気への放熱に
より冷却された冷却媒体４は共通の冷却媒体送水ポンプ
23によって送出され、中間冷却器３側と排熱回収熱交換
器17側とに分流される。中間冷却器３に向かう冷却媒体
４は、そのままでは圧力が高すぎるので、減圧弁25によ
り所定圧力に減圧される。
また、中間冷却器３に向かう冷却媒体４の圧力を制御
するため圧力制御装置が設けられている。すなわち、低
圧ターボコンプレッサ１の吐出空気が流入する中間冷却
器３の管側入口圧力を測定する管側入力圧力計26および
中間冷却器３胴側入口圧力を測定する胴側入口圧力計27
が設けられ、それらの測定値は制御装置28に入力され
る。制御装置28は中間冷却器３の胴側圧力が管側圧力よ
り低くなるよう、減圧弁25の弁開度を制御する。
するため圧力制御装置が設けられている。すなわち、低
圧ターボコンプレッサ１の吐出空気が流入する中間冷却
器３の管側入口圧力を測定する管側入力圧力計26および
中間冷却器３胴側入口圧力を測定する胴側入口圧力計27
が設けられ、それらの測定値は制御装置28に入力され
る。制御装置28は中間冷却器３の胴側圧力が管側圧力よ
り低くなるよう、減圧弁25の弁開度を制御する。
この実施例においては、両方の冷却媒体循環系統に共
通の排熱放散冷却器24が唯一設けられているため、従来
の二つの非熱放散冷却器19、22を設けたものに比較して
構造が著しく簡単となり、経済的にも設備費の大幅な節
減が期待できる。さらに冷却媒体送水ポンプ23も両循環
系統に共通であるため排熱放散装置の一層のコンパクト
化および経費節減が達成される。
通の排熱放散冷却器24が唯一設けられているため、従来
の二つの非熱放散冷却器19、22を設けたものに比較して
構造が著しく簡単となり、経済的にも設備費の大幅な節
減が期待できる。さらに冷却媒体送水ポンプ23も両循環
系統に共通であるため排熱放散装置の一層のコンパクト
化および経費節減が達成される。
以上説明したように本発明は、空気供給系統の中間冷
却器から流出する冷却媒体とDCモジュール系統の排熱回
収熱交換器から流出する冷却媒体を合流させて両系統に
共通の排熱放散冷却器に供給し、上記排熱放散冷却器か
ら流出した冷却媒体を冷却媒体送水ポンプの下流側で分
流してそれぞれ上記中間冷却器および排熱回収熱交換器
に導入するようにするとともに、上記中間冷却器に冷却
媒体を供給する冷却媒体循環系統には上記中間冷却器へ
の入口側に中間冷却器における冷却媒体の圧力を空気側
の圧力より低くする減圧装置を設けたので、互いに圧力
が異なる両系統の冷却媒体を共通の排熱放散冷却器に導
入してその放熱を行うことができ、排熱放散冷却器を各
系統に別々に設ける必要がなく、排熱放散装置をコンパ
クト化することができる。しかも、本発明においては上
述のように、冷却媒体送水ポンプの下流型で冷却媒体を
両系統に分流するので、送水ポンプも両系統で共通化で
き、設備コストを大幅に削減することができ、しかも中
間冷却器において万一管が破損した場合に冷却媒体が空
気側に流入して、高圧ターボコンプレッサの破損を招く
ようなことを確実に防止できる等の効果を奏する。
却器から流出する冷却媒体とDCモジュール系統の排熱回
収熱交換器から流出する冷却媒体を合流させて両系統に
共通の排熱放散冷却器に供給し、上記排熱放散冷却器か
ら流出した冷却媒体を冷却媒体送水ポンプの下流側で分
流してそれぞれ上記中間冷却器および排熱回収熱交換器
に導入するようにするとともに、上記中間冷却器に冷却
媒体を供給する冷却媒体循環系統には上記中間冷却器へ
の入口側に中間冷却器における冷却媒体の圧力を空気側
の圧力より低くする減圧装置を設けたので、互いに圧力
が異なる両系統の冷却媒体を共通の排熱放散冷却器に導
入してその放熱を行うことができ、排熱放散冷却器を各
系統に別々に設ける必要がなく、排熱放散装置をコンパ
クト化することができる。しかも、本発明においては上
述のように、冷却媒体送水ポンプの下流型で冷却媒体を
両系統に分流するので、送水ポンプも両系統で共通化で
き、設備コストを大幅に削減することができ、しかも中
間冷却器において万一管が破損した場合に冷却媒体が空
気側に流入して、高圧ターボコンプレッサの破損を招く
ようなことを確実に防止できる等の効果を奏する。
第１図は本発明の排熱放散装置の実施例の線図、第２図
は従来の排熱放散装置の線図である。 １……低圧コンプレッサ、２……空気、３……中間冷却
器、４……冷却媒体、５……高圧ターボコンプレッサ、
６……高圧空気、７……原燃料、８……燃料処理装置、
９……改質ガス、10……電池本体、11……空気極、12…
…燃料極、13……冷却器、14……冷却水、15……蒸気分
離器、16……冷却水ポンプ、17……排熱回収熱交換器、
18……空気供給系送水ポンプ、19……空気供給系排熱放
散冷却器、10……冷却媒体、21……DCモジュール系送水
ポンプ、22……DCモジュール系排熱放散冷却器、23……
冷却媒体送水ポンプ、24……排熱放散冷却器、25……減
圧弁、26……管側入口圧力計、27……胴側入力圧力計、
28……制御装置、ａ……空気供給系統、ｂ……DCモジュ
ール系統。
は従来の排熱放散装置の線図である。 １……低圧コンプレッサ、２……空気、３……中間冷却
器、４……冷却媒体、５……高圧ターボコンプレッサ、
６……高圧空気、７……原燃料、８……燃料処理装置、
９……改質ガス、10……電池本体、11……空気極、12…
…燃料極、13……冷却器、14……冷却水、15……蒸気分
離器、16……冷却水ポンプ、17……排熱回収熱交換器、
18……空気供給系送水ポンプ、19……空気供給系排熱放
散冷却器、10……冷却媒体、21……DCモジュール系送水
ポンプ、22……DCモジュール系排熱放散冷却器、23……
冷却媒体送水ポンプ、24……排熱放散冷却器、25……減
圧弁、26……管側入口圧力計、27……胴側入力圧力計、
28……制御装置、ａ……空気供給系統、ｂ……DCモジュ
ール系統。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下村 克己 東京都港区芝浦１丁目１番１号 株式会 社東芝本社事務所内 (56)参考文献 特開 昭63−168970（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−128565（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−28176（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−42121（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−87631（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】低圧および高圧ターボコンプレッサならび
に中間冷却器を有する空気供給系統と、この空気供給系
統から供給された高圧空気と原料を燃料処理装置にて処
理してできる改質ガスのそれぞれを電池本体の空気極お
よび燃料極に供給して電気化学反応させて直接電気を発
生させるとともにその副産物として発生する熱を回収す
る機能を有するDCモジュール系統とを備えた燃料電池発
電プラントにおいて、上記空気供給系統の中間冷却器か
ら流出する冷却媒体とDCモジュール系統の排熱回収熱交
換器から流出する冷却媒体を合流させて両系統に共通の
排熱放散冷却器に供給し、上記排熱放散冷却器から流出
した冷却媒体を冷却媒体送水ポンプの下流側で分流して
それぞれ上記中間冷却器および排熱回収熱交換器に導入
するようにするとともに、上記中間冷却器に冷却媒体を
供給する冷却媒体循環系統には上記中間冷却器への入口
側に中間冷却器における冷却媒体の圧力を空気側の圧力
より低くする減圧装置を設けたことを特徴とする、燃料
電池発電プラントの排熱放散装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2277414A JP2654247B2 (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | 燃料電池発電プラントの排熱放散装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2277414A JP2654247B2 (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | 燃料電池発電プラントの排熱放散装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04154049A JPH04154049A (ja) | 1992-05-27 |
| JP2654247B2 true JP2654247B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=17583220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2277414A Expired - Lifetime JP2654247B2 (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | 燃料電池発電プラントの排熱放散装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2654247B2 (ja) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5828176A (ja) * | 1981-08-12 | 1983-02-19 | Toshiba Corp | りん酸形燃料電池発電設備 |
| JPS6087631U (ja) * | 1983-11-24 | 1985-06-15 | 株式会社トキメック | 工作機械用油圧ユニツトの冷却装置 |
| JPS6342121A (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-23 | Canon Inc | 温度調整装置 |
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-
1990
- 1990-10-16 JP JP2277414A patent/JP2654247B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04154049A (ja) | 1992-05-27 |
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