JP2996618B2 - 蓄熱燃焼バーナ - Google Patents
蓄熱燃焼バーナInfo
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- 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
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼方向が交互に
切り換えられる蓄熱燃焼バーナの改良された構造に関す
るものであって、特に、蓄熱体の配置構造に関する。
切り換えられる蓄熱燃焼バーナの改良された構造に関す
るものであって、特に、蓄熱体の配置構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エネルギ効率と温度分布の改善を
目的とした燃焼装置であって、燃焼方向が交互に切り換
えられる燃焼バーナの両端部に蓄熱体を配設した蓄熱燃
焼バーナが実用化されている。その１例を図７に示す
と、耐火煉瓦で構成された炉室１には、ワーク２を搬送
するためのローラ３と、その上方にラジアントチューブ
４１が配置されている。そして、このラジアントチュー
ブ４１とその端部が接続している一対の燃焼室５ａ、５
ｂとからなる１組のバーナ本体４０には、内部に蓄熱体
６ａ、６ｂを配置した耐火煉瓦製ダクト７ａ、７ｂが燃
焼室５ａ、５ｂに接続して設けられている。そして、こ
のダクト７ａ、７ｂには、加熱用空気供給装置（図示せ
ず）と燃焼ガス排気装置（図示せず）が切替え自在に接
続されている。
目的とした燃焼装置であって、燃焼方向が交互に切り換
えられる燃焼バーナの両端部に蓄熱体を配設した蓄熱燃
焼バーナが実用化されている。その１例を図７に示す
と、耐火煉瓦で構成された炉室１には、ワーク２を搬送
するためのローラ３と、その上方にラジアントチューブ
４１が配置されている。そして、このラジアントチュー
ブ４１とその端部が接続している一対の燃焼室５ａ、５
ｂとからなる１組のバーナ本体４０には、内部に蓄熱体
６ａ、６ｂを配置した耐火煉瓦製ダクト７ａ、７ｂが燃
焼室５ａ、５ｂに接続して設けられている。そして、こ
のダクト７ａ、７ｂには、加熱用空気供給装置（図示せ
ず）と燃焼ガス排気装置（図示せず）が切替え自在に接
続されている。
【０００３】ここで、燃焼用空気は、先ず、一方のダク
ト７ａに送入され、蓄熱体６ａを通過して燃焼室５ａに
おいて、外部から供給された燃料ガスの燃焼に用いられ
る。このとき燃焼ガスは、燃焼室５ａ側から燃焼室５ｂ
側へとラジアントチューブ４１を通過しながらワーク２
を加熱した後、他方の燃焼室５ｂ、および蓄熱体６ｂを
通じてダクト７ｂから排気ガスとして外部に送り出され
る。そのとき、蓄熱体５ｂは高温の排気ガスにより加熱
されて蓄熱することになる。
ト７ａに送入され、蓄熱体６ａを通過して燃焼室５ａに
おいて、外部から供給された燃料ガスの燃焼に用いられ
る。このとき燃焼ガスは、燃焼室５ａ側から燃焼室５ｂ
側へとラジアントチューブ４１を通過しながらワーク２
を加熱した後、他方の燃焼室５ｂ、および蓄熱体６ｂを
通じてダクト７ｂから排気ガスとして外部に送り出され
る。そのとき、蓄熱体５ｂは高温の排気ガスにより加熱
されて蓄熱することになる。
【０００４】次いで所要時間経過後、燃焼用空気と燃料
ガスの供給を切替え装置（図示せず）により、ダクト７
ｂ、蓄熱体６ｂ、燃焼室５ｂの側に切り換えて、高温に
蓄熱した蓄熱体６ｂと熱交換して加熱された燃焼用空気
によって、先の燃焼方向とは逆方向からの燃焼が行われ
る。このときには、先とは逆に排気側となった蓄熱体６
ａが高温の排気ガスにより加熱されて蓄熱することにな
る。
ガスの供給を切替え装置（図示せず）により、ダクト７
ｂ、蓄熱体６ｂ、燃焼室５ｂの側に切り換えて、高温に
蓄熱した蓄熱体６ｂと熱交換して加熱された燃焼用空気
によって、先の燃焼方向とは逆方向からの燃焼が行われ
る。このときには、先とは逆に排気側となった蓄熱体６
ａが高温の排気ガスにより加熱されて蓄熱することにな
る。
【０００５】このような燃焼方向の切替えを比較的短時
間、例えば２０〜３０秒周期で行うことにより、一方の
蓄熱体５ａまたは５ｂは燃焼用空気の予熱に利用される
とともに、他方の蓄熱体５ｂまたは５ａは排気ガスから
熱量を回収して蓄熱することが順次交互に繰り返される
ことになるので、エネルギ効率が向上する。また、燃焼
方向が交互に繰り返されるので、ラジアントチューブ４
１の温度分布の均一性が向上し、ワークをより均一に加
熱できるという優れた特長がある。
間、例えば２０〜３０秒周期で行うことにより、一方の
蓄熱体５ａまたは５ｂは燃焼用空気の予熱に利用される
とともに、他方の蓄熱体５ｂまたは５ａは排気ガスから
熱量を回収して蓄熱することが順次交互に繰り返される
ことになるので、エネルギ効率が向上する。また、燃焼
方向が交互に繰り返されるので、ラジアントチューブ４
１の温度分布の均一性が向上し、ワークをより均一に加
熱できるという優れた特長がある。
【０００６】このような燃焼システムに用いられる蓄熱
体６として、耐熱性がすぐれていること、圧力損失が少
ないことなどの観点から、多数の平行な連通孔を有する
セラミック製ハニカム構造体（以下、この連通孔をハニ
カム連通孔という）が好適であって、特に、コージライ
ト、炭化珪素、ムライト製のものは、低膨張性、高熱伝
導性、高温耐熱性などから、上記のような蓄熱燃焼バー
ナにおいては熱衝撃による破損を防止できるので好まし
い。このような蓄熱体は、図７に例示するように、熱交
換容量を考慮して通常は複数個のハニカム構造体を段積
するようにして配設されるのが通常であった。
体６として、耐熱性がすぐれていること、圧力損失が少
ないことなどの観点から、多数の平行な連通孔を有する
セラミック製ハニカム構造体（以下、この連通孔をハニ
カム連通孔という）が好適であって、特に、コージライ
ト、炭化珪素、ムライト製のものは、低膨張性、高熱伝
導性、高温耐熱性などから、上記のような蓄熱燃焼バー
ナにおいては熱衝撃による破損を防止できるので好まし
い。このような蓄熱体は、図７に例示するように、熱交
換容量を考慮して通常は複数個のハニカム構造体を段積
するようにして配設されるのが通常であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た蓄熱燃焼バーナの場合、燃焼室に近い方の蓄熱体は高
温となる燃焼室からの熱によってしばしば過熱されるこ
とがある。そして蓄熱体の前半部分が過熱状態となると
その分だけ排気ガスから熱量を回収できないという問題
があった。本発明は、この問題を解決するためになされ
たものであり、エネルギ効率を更に向上させた蓄熱燃焼
バーナを提供する。
た蓄熱燃焼バーナの場合、燃焼室に近い方の蓄熱体は高
温となる燃焼室からの熱によってしばしば過熱されるこ
とがある。そして蓄熱体の前半部分が過熱状態となると
その分だけ排気ガスから熱量を回収できないという問題
があった。本発明は、この問題を解決するためになされ
たものであり、エネルギ効率を更に向上させた蓄熱燃焼
バーナを提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の問題は、燃焼方向
を反対方向に交互に切替え可能な１組のバーナ本体と、
そのバーナ本体に連設された燃焼用空気の取り込みと燃
焼ガスの排気とを交互に切替え可能な１対のダクトとを
少なくとも具備するとともに、そのバーナ本体およびダ
クトの少なくとも一方のガス流路に熱交換のためのセラ
ミック製ハニカム構造体からなる複数の蓄熱体を配置し
た蓄熱燃焼バーナであって、その蓄熱体のうち隣り合う
少なくとも１組の蓄熱体がそのハニカム連通孔の軸をず
らしたものとして配置されていることを特徴とする蓄熱
燃焼バーナ、により解決することができる。
を反対方向に交互に切替え可能な１組のバーナ本体と、
そのバーナ本体に連設された燃焼用空気の取り込みと燃
焼ガスの排気とを交互に切替え可能な１対のダクトとを
少なくとも具備するとともに、そのバーナ本体およびダ
クトの少なくとも一方のガス流路に熱交換のためのセラ
ミック製ハニカム構造体からなる複数の蓄熱体を配置し
た蓄熱燃焼バーナであって、その蓄熱体のうち隣り合う
少なくとも１組の蓄熱体がそのハニカム連通孔の軸をず
らしたものとして配置されていることを特徴とする蓄熱
燃焼バーナ、により解決することができる。
【０００９】なお、本発明では、蓄熱体の配置構造とし
て、前記ガス流路が折り曲げられて、その折り曲げ部の
前後に蓄熱体が配設されて、そのハニカム連通孔の軸を
ずらしたものとして配置されているように具体化して、
上記の問題を解決することができる。また、前記ガス流
路内に積層された少なくとも１組の蓄熱体が連通孔方向
を回動軸として適宜に回動させて、そのハニカム連通孔
の軸をずらしたものとして配置されているように具体化
して、同様に問題を解決することができる。
て、前記ガス流路が折り曲げられて、その折り曲げ部の
前後に蓄熱体が配設されて、そのハニカム連通孔の軸を
ずらしたものとして配置されているように具体化して、
上記の問題を解決することができる。また、前記ガス流
路内に積層された少なくとも１組の蓄熱体が連通孔方向
を回動軸として適宜に回動させて、そのハニカム連通孔
の軸をずらしたものとして配置されているように具体化
して、同様に問題を解決することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、第１の実施形態を図１に基
づいて説明する。耐火煉瓦で構成された炉室１には、上
方にラジアントチューブ４１が配置され、そのラジアン
トチューブ４１とその端部がそれぞれ接続している一対
の燃焼室５ａ、５ｂがバーナ本体４０の要部を形成して
いる。そして、それぞれには、ガス流路にセラミック製
ハニカム構造体からなる蓄熱体６ａ、６ｂを配置した耐
火煉瓦製ダクト７ａ、７ｂが連続して設けられ、そのダ
クト７ａ、７ｂには、加熱用空気供給装置（図示せず）
と燃焼ガス排気装置（図示せず）が切替え自在に接続さ
れている構造は、従来のものと変わりはない。
づいて説明する。耐火煉瓦で構成された炉室１には、上
方にラジアントチューブ４１が配置され、そのラジアン
トチューブ４１とその端部がそれぞれ接続している一対
の燃焼室５ａ、５ｂがバーナ本体４０の要部を形成して
いる。そして、それぞれには、ガス流路にセラミック製
ハニカム構造体からなる蓄熱体６ａ、６ｂを配置した耐
火煉瓦製ダクト７ａ、７ｂが連続して設けられ、そのダ
クト７ａ、７ｂには、加熱用空気供給装置（図示せず）
と燃焼ガス排気装置（図示せず）が切替え自在に接続さ
れている構造は、従来のものと変わりはない。
【００１１】本発明の特徴は、隣り合う蓄熱体のうち少
なくとも１組の蓄熱体がそのハニカム連通孔の軸をずら
したものとして配置されているものであり、この実施形
態では、ダクト７ａ、７ｂのガス流路がＬ字形に折り曲
げられていて、折り曲げ部７１の空間の前後に蓄熱体６
ａと６１ａおよび蓄熱体６ｂと６１ｂが配設されている
構造を採用することで、隣り合う蓄熱体のハニカム連通
孔の軸を直角方向にずらしているのである。この場合の
折り曲げ角度は、この実施形態のＬ字状のように直角が
最も簡単で好適であるが、それに限定されるものではな
い。
なくとも１組の蓄熱体がそのハニカム連通孔の軸をずら
したものとして配置されているものであり、この実施形
態では、ダクト７ａ、７ｂのガス流路がＬ字形に折り曲
げられていて、折り曲げ部７１の空間の前後に蓄熱体６
ａと６１ａおよび蓄熱体６ｂと６１ｂが配設されている
構造を採用することで、隣り合う蓄熱体のハニカム連通
孔の軸を直角方向にずらしているのである。この場合の
折り曲げ角度は、この実施形態のＬ字状のように直角が
最も簡単で好適であるが、それに限定されるものではな
い。
【００１２】また、第２の実施形態をその要部斜視図
（図２）、そのａ−ａ’方向断面図（図３）に基づいて
説明する。この場合も、炉室１、ラジアントチューブ４
１、一対の燃焼室５ａ、５ｂ、セラミック製ハニカム構
造体からなる円柱形状の蓄熱体６ａ、６ｂ、ダクト７
ａ、７ｂなどの基本的構造は従来のものと変わりはない
ものの、この実施形態では、ダクト７内のガス流路に積
層されて隣り合う１組のハニカム状蓄熱体６と６１が連
通孔方向の中心を軸として回動させて、そのハニカム連
通孔の軸をほぼ４５°ずらしたものとして配置されてい
るところが特徴である。この場合の回動角度は、この実
施形態のように４５°の例に限定されるものではない。
また、前記の連通孔方向の中心を軸として回動させた１
組の蓄熱体６、６１が、空間６２を隔てるように配置さ
れるのも好適である。
（図２）、そのａ−ａ’方向断面図（図３）に基づいて
説明する。この場合も、炉室１、ラジアントチューブ４
１、一対の燃焼室５ａ、５ｂ、セラミック製ハニカム構
造体からなる円柱形状の蓄熱体６ａ、６ｂ、ダクト７
ａ、７ｂなどの基本的構造は従来のものと変わりはない
ものの、この実施形態では、ダクト７内のガス流路に積
層されて隣り合う１組のハニカム状蓄熱体６と６１が連
通孔方向の中心を軸として回動させて、そのハニカム連
通孔の軸をほぼ４５°ずらしたものとして配置されてい
るところが特徴である。この場合の回動角度は、この実
施形態のように４５°の例に限定されるものではない。
また、前記の連通孔方向の中心を軸として回動させた１
組の蓄熱体６、６１が、空間６２を隔てるように配置さ
れるのも好適である。
【００１３】以上説明した第１、第２の実施形態の蓄熱
燃焼バーナにおける、蓄熱体全体のガス流通方向の温度
勾配と、ガス流通断面における温度勾配とを測定した事
例を図４、図５に示す。ここにおいて、実施形態の結果
を─○─実線で、隣り合う蓄熱体のハニカム連通孔の軸
を一致させた従来例の結果を─△─実線で示すように、
ガス流通方向の温度勾配では、約８００℃が約１０００
℃に拡大でき、またガス流通断面における温度勾配で
は、約２００℃が約５０℃に緩和されるなどエネルギ効
率の向上を期待できることが分かった。
燃焼バーナにおける、蓄熱体全体のガス流通方向の温度
勾配と、ガス流通断面における温度勾配とを測定した事
例を図４、図５に示す。ここにおいて、実施形態の結果
を─○─実線で、隣り合う蓄熱体のハニカム連通孔の軸
を一致させた従来例の結果を─△─実線で示すように、
ガス流通方向の温度勾配では、約８００℃が約１０００
℃に拡大でき、またガス流通断面における温度勾配で
は、約２００℃が約５０℃に緩和されるなどエネルギ効
率の向上を期待できることが分かった。
【００１４】次に、第３の実施形態を図６に基づいて説
明すると、耐火煉瓦で構成された炉室１には、燃焼ガス
を交互に噴出するように設定された１組のバーナ本体４
０ａ、４０ｂが直接取り付けられ、バーナ本体４０ａ、
４０ｂそれぞれのガス流路には、セラミック製ハニカム
構造体からなる蓄熱体６ａ、６ｂを配置され、続いてダ
クト７ａ、７ｂが設けられている燃焼装置において、前
記第１の実施形態のように、隣り合う蓄熱体のうち少な
くとも１組の蓄熱体がそのハニカム連通孔の軸をずらし
たものとして配置されているものであり、あるいは、前
記第２の実施形態のように、隣り合う１組のハニカム状
蓄熱体が連通孔方向の中心を軸として回動させたものと
して、具体化することができる。そして、この場合に
も、図４、図５に示すのと同様なエネルギ効率の向上を
期待できるのである。
明すると、耐火煉瓦で構成された炉室１には、燃焼ガス
を交互に噴出するように設定された１組のバーナ本体４
０ａ、４０ｂが直接取り付けられ、バーナ本体４０ａ、
４０ｂそれぞれのガス流路には、セラミック製ハニカム
構造体からなる蓄熱体６ａ、６ｂを配置され、続いてダ
クト７ａ、７ｂが設けられている燃焼装置において、前
記第１の実施形態のように、隣り合う蓄熱体のうち少な
くとも１組の蓄熱体がそのハニカム連通孔の軸をずらし
たものとして配置されているものであり、あるいは、前
記第２の実施形態のように、隣り合う１組のハニカム状
蓄熱体が連通孔方向の中心を軸として回動させたものと
して、具体化することができる。そして、この場合に
も、図４、図５に示すのと同様なエネルギ効率の向上を
期待できるのである。
【００１５】なお、前記第１〜第３の実施形態におい
て、ガス流路に配設された前記蓄熱体にうち、バーナ本
体側に位置する蓄熱体のハニカム連通孔の孔径を隣接す
る他の蓄熱体のそれより小径にして具体化すると、蓄熱
体全体のガス流通方向の温度勾配を大きく、ガス流通断
面における温度勾配を緩やかにすることができるので熱
効率が向上して特に好ましい。また、本発明は、第１、
第２の実施形態のようにラジアントチューブ４１を用い
るタイプ、および、第３の実施形態のようにラジアント
チューブ４１を用ないタイプ、いわゆるオープンバーナ
タイプの双方に適用され得ることはいうまでもい。
て、ガス流路に配設された前記蓄熱体にうち、バーナ本
体側に位置する蓄熱体のハニカム連通孔の孔径を隣接す
る他の蓄熱体のそれより小径にして具体化すると、蓄熱
体全体のガス流通方向の温度勾配を大きく、ガス流通断
面における温度勾配を緩やかにすることができるので熱
効率が向上して特に好ましい。また、本発明は、第１、
第２の実施形態のようにラジアントチューブ４１を用い
るタイプ、および、第３の実施形態のようにラジアント
チューブ４１を用ないタイプ、いわゆるオープンバーナ
タイプの双方に適用され得ることはいうまでもい。
【００１６】
【発明の効果】本発明の蓄熱燃焼バーナは、以上に説明
したように構成されているので、蓄熱体のガス流通入口
部と出口部との温度差を大きくできるとともに、周辺部
と中心部の温度差を減少させることができるので、エネ
ルギ効率をさらに向上できるという優れた効果がある。
よって本発明は従来の問題点を解消した蓄熱燃焼バーナ
として、その工業的価値は極めて大なるものがある。
したように構成されているので、蓄熱体のガス流通入口
部と出口部との温度差を大きくできるとともに、周辺部
と中心部の温度差を減少させることができるので、エネ
ルギ効率をさらに向上できるという優れた効果がある。
よって本発明は従来の問題点を解消した蓄熱燃焼バーナ
として、その工業的価値は極めて大なるものがある。
【図１】本発明の１実施形態を説明するための要部断面
図。
図。
【図２】本発明の他の実施形態を説明するための要部斜
視図。
視図。
【図３】本発明の他の実施形態を説明するためのａ−
ａ’方向断面図
ａ’方向断面図
【図４】本発明の実施形態の作用を説明するためのグラ
フ。
フ。
【図５】本発明の実施形態の作用を説明するための他の
グラフ。
グラフ。
【図６】本発明の第３の実施形態を説明するための要部
断面図。
断面図。
【図７】従来の蓄熱燃焼バーナの要部を示す断面図。
１ 炉室、４０ バーナ本体、４１ ラジアントチュー
ブ、５ａ、５ｂ 燃焼室、６ａ、６ｂ 蓄熱体、７ａ、
７ｂ ダクト。
ブ、５ａ、５ｂ 燃焼室、６ａ、６ｂ 蓄熱体、７ａ、
７ｂ ダクト。
Claims (5)
- 【請求項１】 燃焼方向を反対方向に交互に切替え可能
な１組のバーナ本体と、そのバーナ本体に連設された燃
焼用空気の取り込みと燃焼ガスの排気とを交互に切替え
可能な１対のダクトとを少なくとも具備するとともに、
そのバーナ本体およびダクトの少なくとも一方のガス流
路に熱交換のためのセラミック製ハニカム構造体からな
る複数の蓄熱体を配置した蓄熱燃焼バーナであって、そ
の蓄熱体のうち隣り合う少なくとも１組の蓄熱体がその
ハニカム連通孔の軸をずらしたものとして配置されてい
ることを特徴とする蓄熱燃焼バーナ。 - 【請求項２】 前記ガス流路が折り曲げられて、その折
り曲げ部の前後に蓄熱体が配設されて、そのハニカム連
通孔の軸をずらしたものとして配置されている請求項１
に記載の蓄熱燃焼バーナ。 - 【請求項３】 前記の１組の蓄熱体の一方の蓄熱体が連
通孔方向を回動軸として回動させて、そのハニカム連通
孔の軸をずらしたものとして配置されている請求項１に
記載の蓄熱燃焼バーナ。 - 【請求項４】 前記の連通孔方向を回動軸として回動さ
せた隣り合う１組の蓄熱体が、空間を隔てて隣接してい
る請求項３に記載の蓄熱燃焼バーナ。 - 【請求項５】 前記蓄熱体のうち、バーナ本体側に位置
する蓄熱体のハニカム連通孔の内径が隣接する他の蓄熱
体のそれより小である請求項１ないし４のいずれかに記
載の蓄熱燃焼バーナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8068014A JP2996618B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 蓄熱燃焼バーナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8068014A JP2996618B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 蓄熱燃焼バーナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09257239A JPH09257239A (ja) | 1997-09-30 |
| JP2996618B2 true JP2996618B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=13361563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8068014A Expired - Fee Related JP2996618B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 蓄熱燃焼バーナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2996618B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015175586A (ja) * | 2014-03-18 | 2015-10-05 | 東京窯業株式会社 | ハニカム構造体 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6006204B2 (ja) | 2011-06-10 | 2016-10-12 | 日本碍子株式会社 | 熱交換部材、その製造方法、及び熱交換器 |
| JP5807083B2 (ja) * | 2014-03-18 | 2015-11-10 | 東京窯業株式会社 | ハニカム構造体 |
-
1996
- 1996-03-25 JP JP8068014A patent/JP2996618B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015175586A (ja) * | 2014-03-18 | 2015-10-05 | 東京窯業株式会社 | ハニカム構造体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09257239A (ja) | 1997-09-30 |
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