JP3490543B2 - 吸着式あるいは吸収式冷凍機 - Google Patents
吸着式あるいは吸収式冷凍機Info
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- Y02B30/62—Absorption based systems
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、吸収冷凍機あるいは冷
媒の吸収及び再生に固体吸着剤を用いた所謂吸着式冷凍
機に関するものである。
媒の吸収及び再生に固体吸着剤を用いた所謂吸着式冷凍
機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】吸着式冷凍機は、吸収式冷凍機に比し取
り扱いが簡便である上に、熱源の許容温度範囲が広い等
の利点があり、近年コージェネレーションの排熱回収用
に多く採用されている。図１は吸着式冷凍機の構造の概
略を示したもので、再生器１ａ及び吸着器１ｂとして交
互に用いる２つの熱交換器Ａ，Ｂと、凝縮器２及び蒸発
器３を備え、両熱交換器Ａ，Ｂ内のコイル４に供給する
冷却水と温水を、一定時間毎に切り換えて吸着器１ｂと
して作用する熱交換器では固体吸着剤５に冷媒（水蒸
気）を吸着させ、再生器１ａとして作用する熱交換器で
は固体吸着剤５から冷媒を放出させるようにしたもので
あり、同図に示すように、再生器１ａと凝縮器２、吸着
器１ｂと蒸発器３をそれぞれ連通させることによって、
再生器１ａで放出された冷媒蒸気を凝縮器２で凝縮さ
せ、凝縮した冷媒水を凝縮水配管６によって蒸発器３に
供給する。一方蒸発器３では、冷媒蒸気が吸着器１ｂに
吸収されて蒸気圧が低く保たれているために、凝縮器２
から供給される冷媒水が被冷却コイル７の表面で蒸発
し、気化熱を奪うことによって冷房等に用いられる負荷
冷水を冷却する。
り扱いが簡便である上に、熱源の許容温度範囲が広い等
の利点があり、近年コージェネレーションの排熱回収用
に多く採用されている。図１は吸着式冷凍機の構造の概
略を示したもので、再生器１ａ及び吸着器１ｂとして交
互に用いる２つの熱交換器Ａ，Ｂと、凝縮器２及び蒸発
器３を備え、両熱交換器Ａ，Ｂ内のコイル４に供給する
冷却水と温水を、一定時間毎に切り換えて吸着器１ｂと
して作用する熱交換器では固体吸着剤５に冷媒（水蒸
気）を吸着させ、再生器１ａとして作用する熱交換器で
は固体吸着剤５から冷媒を放出させるようにしたもので
あり、同図に示すように、再生器１ａと凝縮器２、吸着
器１ｂと蒸発器３をそれぞれ連通させることによって、
再生器１ａで放出された冷媒蒸気を凝縮器２で凝縮さ
せ、凝縮した冷媒水を凝縮水配管６によって蒸発器３に
供給する。一方蒸発器３では、冷媒蒸気が吸着器１ｂに
吸収されて蒸気圧が低く保たれているために、凝縮器２
から供給される冷媒水が被冷却コイル７の表面で蒸発
し、気化熱を奪うことによって冷房等に用いられる負荷
冷水を冷却する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の吸
着式冷凍機あるいは従来の吸収式冷凍機において、負荷
冷水の取出し温度は通常６〜７℃程度であって、主とし
て空調機の冷熱源として利用されているが、これを食品
の冷却や保存用として利用するためには冷水温度が高過
ぎるという問題があった。すなわち食品冷却等に用途範
囲を広げるためには、負荷冷水の温度として少なくとも
３℃程度が必要とされるが、そのためには蒸発器３の被
冷却コイル７の表面温度として１℃±０．５℃程度が必
要となり、このような低温はコイル７の伝熱管表面で冷
媒が凍結するおそれがあるために、従来は採用されてい
なかった。そこで本発明は、負荷冷水の取り出し温度を
下げるために、被冷却コイル表面の冷媒蒸発温度を厳密
に計測する技術を確立することを目的とするものであ
る。
着式冷凍機あるいは従来の吸収式冷凍機において、負荷
冷水の取出し温度は通常６〜７℃程度であって、主とし
て空調機の冷熱源として利用されているが、これを食品
の冷却や保存用として利用するためには冷水温度が高過
ぎるという問題があった。すなわち食品冷却等に用途範
囲を広げるためには、負荷冷水の温度として少なくとも
３℃程度が必要とされるが、そのためには蒸発器３の被
冷却コイル７の表面温度として１℃±０．５℃程度が必
要となり、このような低温はコイル７の伝熱管表面で冷
媒が凍結するおそれがあるために、従来は採用されてい
なかった。そこで本発明は、負荷冷水の取り出し温度を
下げるために、被冷却コイル表面の冷媒蒸発温度を厳密
に計測する技術を確立することを目的とするものであ
る。
【０００４】一般に冷媒の蒸発温度は、蒸発器３内の水
蒸気分圧と伝熱管７の表面に供給される冷媒液（凝縮
水）の量や温度等によって決まるもので、伝熱管の表面
で直接温度センサで検出するのが最も簡便である。また
伝熱管の表面への冷媒液の供給方法として、上方から滴
下する方法と、伝熱管の下半部を樋状皿に供給された冷
媒液に浸漬して管表面のリブによる毛細管現象によって
上半部を濡らす方法とがあるが、冷媒液自体の温度が比
較的高いために温度センサに直接接触しないようにせね
ばならず、また温度センサの感温部は常時濡らしておく
必要があり、更に温度センサのリード線を蒸発器の壁面
から外部に引き出す必要があるため、いずれの場合にも
伝熱管の表面に温度センサを取り付けるのは困難であ
り、従って従来は図７に示すように、蒸発器３に供給さ
れる冷媒液の一部を一時貯留すると共にオーバーフロー
させるようにした液受け容器８を蒸発器３の側壁面に取
り付けて、オーバーフローした冷媒液を適宜の幅を有す
る水平板１５上に薄膜状に流すことにより蒸発させ、こ
の水平板１５に取り付けた温度センサ１１によって冷媒
蒸発温度を検出する方法が採られていた。しかしこの方
式も、薄膜状の冷媒液の厚みが冷媒供給量の変動によっ
て変化し、温度センサ１１が厚み方向に温度勾配を有す
る冷媒液の平均温度を検出する結果となって、正確に蒸
発温度を検出することができないという欠点があった。
蒸気分圧と伝熱管７の表面に供給される冷媒液（凝縮
水）の量や温度等によって決まるもので、伝熱管の表面
で直接温度センサで検出するのが最も簡便である。また
伝熱管の表面への冷媒液の供給方法として、上方から滴
下する方法と、伝熱管の下半部を樋状皿に供給された冷
媒液に浸漬して管表面のリブによる毛細管現象によって
上半部を濡らす方法とがあるが、冷媒液自体の温度が比
較的高いために温度センサに直接接触しないようにせね
ばならず、また温度センサの感温部は常時濡らしておく
必要があり、更に温度センサのリード線を蒸発器の壁面
から外部に引き出す必要があるため、いずれの場合にも
伝熱管の表面に温度センサを取り付けるのは困難であ
り、従って従来は図７に示すように、蒸発器３に供給さ
れる冷媒液の一部を一時貯留すると共にオーバーフロー
させるようにした液受け容器８を蒸発器３の側壁面に取
り付けて、オーバーフローした冷媒液を適宜の幅を有す
る水平板１５上に薄膜状に流すことにより蒸発させ、こ
の水平板１５に取り付けた温度センサ１１によって冷媒
蒸発温度を検出する方法が採られていた。しかしこの方
式も、薄膜状の冷媒液の厚みが冷媒供給量の変動によっ
て変化し、温度センサ１１が厚み方向に温度勾配を有す
る冷媒液の平均温度を検出する結果となって、正確に蒸
発温度を検出することができないという欠点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１による吸着式冷
凍機は、図１に示すように、再生器１ａ及び吸着器１ｂ
として交互に用いる２つの吸着剤型熱交換器Ａ，Ｂと、
凝縮器２及び蒸発器３を備え、両熱交換器Ａ，Ｂ内のコ
イル４に供給する冷却水と温水を一定時間毎に切り換え
て、コイル４の周囲に付着させた固体吸着剤５に冷媒を
吸着させ、又は固体吸着剤５から冷媒を放出させるよう
にすると共に、凝縮器２で冷却水により凝縮させた冷媒
を凝縮水配管６を通じて蒸発器３へ導き、被冷却コイル
７の表面で蒸発させることにより負荷冷水を冷却するよ
うにした吸着式冷凍機において、図２乃至図４に示すよ
うに、蒸発器３内に設置され冷媒液を一時貯留してオー
バーフローさせるようにした容器８と、この容器８内の
冷媒液に下半部が浸漬するように設置され且つ外周に吸
水布を巻装した筒状体９と、吸水布１０の上部に感温部
が挿着された温度センサ１１とにより、冷媒の蒸発温度
検出手段を構成したものである。
凍機は、図１に示すように、再生器１ａ及び吸着器１ｂ
として交互に用いる２つの吸着剤型熱交換器Ａ，Ｂと、
凝縮器２及び蒸発器３を備え、両熱交換器Ａ，Ｂ内のコ
イル４に供給する冷却水と温水を一定時間毎に切り換え
て、コイル４の周囲に付着させた固体吸着剤５に冷媒を
吸着させ、又は固体吸着剤５から冷媒を放出させるよう
にすると共に、凝縮器２で冷却水により凝縮させた冷媒
を凝縮水配管６を通じて蒸発器３へ導き、被冷却コイル
７の表面で蒸発させることにより負荷冷水を冷却するよ
うにした吸着式冷凍機において、図２乃至図４に示すよ
うに、蒸発器３内に設置され冷媒液を一時貯留してオー
バーフローさせるようにした容器８と、この容器８内の
冷媒液に下半部が浸漬するように設置され且つ外周に吸
水布を巻装した筒状体９と、吸水布１０の上部に感温部
が挿着された温度センサ１１とにより、冷媒の蒸発温度
検出手段を構成したものである。
【０００６】また請求項２による吸収式冷凍機は、図６
に示すように、再生器１ａ、吸収器１ｂ、凝縮器２及び
蒸発器３を備え、吸収器１ｂで冷媒を吸収した溶液を再
生器１ａへ送り、再生器１ａで溶液から分離した冷媒蒸
気を凝縮器２で凝縮させ、これを蒸発器３に導いて被冷
却コイル７の表面で蒸発させることにより負荷冷水を冷
却するようにした吸収式冷凍機において、吸着式の場合
と同様（図２乃至図４）に、蒸発器３内に設置され冷媒
液を一時貯留してオーバーフローさせるようにした容器
８と、この容器８内の冷媒液に下半部が浸漬するように
筒状体９の外周に巻装された吸水布１０と、吸水布１０
の上部に感温部が挿着された温度センサ１１とにより、
冷媒の蒸発温度検出手段を構成したものである。
に示すように、再生器１ａ、吸収器１ｂ、凝縮器２及び
蒸発器３を備え、吸収器１ｂで冷媒を吸収した溶液を再
生器１ａへ送り、再生器１ａで溶液から分離した冷媒蒸
気を凝縮器２で凝縮させ、これを蒸発器３に導いて被冷
却コイル７の表面で蒸発させることにより負荷冷水を冷
却するようにした吸収式冷凍機において、吸着式の場合
と同様（図２乃至図４）に、蒸発器３内に設置され冷媒
液を一時貯留してオーバーフローさせるようにした容器
８と、この容器８内の冷媒液に下半部が浸漬するように
筒状体９の外周に巻装された吸水布１０と、吸水布１０
の上部に感温部が挿着された温度センサ１１とにより、
冷媒の蒸発温度検出手段を構成したものである。
【０００７】
【作用】上述の構成によれば、蒸発器３内に設けられ、
一時的に冷媒液を受ける容器８に吸水布１０の下部が浸
漬され、冷媒液は容器８からオーバーフローして、容器
８内の水位が冷媒液の供給量が変動しても常に一定に維
持されるようになっているので、温度センサ１１によっ
て検出される冷媒の蒸発温度は冷媒液の供給量の増減に
直接影響されることはなく、また冷媒液は毛細管現象に
よって一定量ずつ吸水布１０に浸潤するので、温度セン
サ１１の感温部を常時濡らした状態に維持できる上に、
吸水布１０の厚みや筒状体９の上下位置を調節すること
によって検出温度が実際の蒸発温度に一致するように調
整することも容易である。
一時的に冷媒液を受ける容器８に吸水布１０の下部が浸
漬され、冷媒液は容器８からオーバーフローして、容器
８内の水位が冷媒液の供給量が変動しても常に一定に維
持されるようになっているので、温度センサ１１によっ
て検出される冷媒の蒸発温度は冷媒液の供給量の増減に
直接影響されることはなく、また冷媒液は毛細管現象に
よって一定量ずつ吸水布１０に浸潤するので、温度セン
サ１１の感温部を常時濡らした状態に維持できる上に、
吸水布１０の厚みや筒状体９の上下位置を調節すること
によって検出温度が実際の蒸発温度に一致するように調
整することも容易である。
【０００８】
【実施例】図１は本発明による吸着式冷凍機の全体図を
示したもので、その構造及び動作は従来例で説明した通
りであるから省略する。本発明における冷媒蒸発温度検
出装置は、蒸発器３の側壁面１２に取り付けられてお
り、凝縮器２より凝縮水配管６を通じて供給される冷媒
液は、蒸発器３内で複数に分岐されて被冷却コイル７を
冷却するための樋状皿に供給されるが、図２に示すよう
に、これらのうちの１本の分岐管１３によって温度検出
装置のオーバーフロー容器８に冷媒液が供給されてい
る。この容器８内には図３あるいは図４に示すように、
冷媒液に下半部が浸漬するように銅製の筒状体９が支持
されており、この筒状体９の外周に不織布よりなる吸水
布１０が巻装されている。吸水布１０は比較的厚みのあ
る下敷布１０ａと薄い掛け布１０ｂとで構成され、下敷
布１０ａと掛け布１０ｂの間に温度センサ１１の感温部
が挿入されて、取付金具１４によって保持されている。
示したもので、その構造及び動作は従来例で説明した通
りであるから省略する。本発明における冷媒蒸発温度検
出装置は、蒸発器３の側壁面１２に取り付けられてお
り、凝縮器２より凝縮水配管６を通じて供給される冷媒
液は、蒸発器３内で複数に分岐されて被冷却コイル７を
冷却するための樋状皿に供給されるが、図２に示すよう
に、これらのうちの１本の分岐管１３によって温度検出
装置のオーバーフロー容器８に冷媒液が供給されてい
る。この容器８内には図３あるいは図４に示すように、
冷媒液に下半部が浸漬するように銅製の筒状体９が支持
されており、この筒状体９の外周に不織布よりなる吸水
布１０が巻装されている。吸水布１０は比較的厚みのあ
る下敷布１０ａと薄い掛け布１０ｂとで構成され、下敷
布１０ａと掛け布１０ｂの間に温度センサ１１の感温部
が挿入されて、取付金具１４によって保持されている。
【０００９】図５は、上述の吸着式冷凍機によるテスト
結果を図７の従来方式と比較して示したもので、いずれ
も温水入口温度：８８℃、冷却水入口温度：２７℃、冷
水出口温度：６℃の条件で、冷媒液の供給量を種々変化
させた時のサイクル切り換え後１５０秒間の検出蒸発温
度（実線）と、蒸発器３内の温度及び全圧から計算によ
り求めた蒸発温度（破線）とを同一グラフ上に示したも
のであり、再生サイクルから吸着サイクルに切り換えら
れた当初は、冷却されるにつれて吸着力が急速に立ち上
がって下向きのピークが形成される様子が示されてい
る。このグラフからも明らかなように、図７のオーバー
フロー方式では、冷媒液の供給が途切れた時（ニ）には
水平板１５上に冷媒液が流れなくなるために、また供給
量が一定値（約０．５リットル／分）を超えた時（ヘ）
には厚み方向に温度勾配のある液膜の平均の温度を計測
することになるために、いずれも検出温度Ａと実際の温
度Ｂとの誤差が大きくなるという欠点があったが、本発
明による毛細管現象利用方式によれば、冷媒液が途切れ
た時（イ）でも吸水布に保持されている冷媒液によって
蒸発を続行することができ、また冷媒液の供給量が増減
しても（ロあるいはハ）容器８内の水位は変化せず、従
って吸水布に浸潤する液量も変化しないので、水蒸気分
圧や冷媒液供給量の変動に影響されることなく、常に高
精度の蒸発温度計測が可能である。
結果を図７の従来方式と比較して示したもので、いずれ
も温水入口温度：８８℃、冷却水入口温度：２７℃、冷
水出口温度：６℃の条件で、冷媒液の供給量を種々変化
させた時のサイクル切り換え後１５０秒間の検出蒸発温
度（実線）と、蒸発器３内の温度及び全圧から計算によ
り求めた蒸発温度（破線）とを同一グラフ上に示したも
のであり、再生サイクルから吸着サイクルに切り換えら
れた当初は、冷却されるにつれて吸着力が急速に立ち上
がって下向きのピークが形成される様子が示されてい
る。このグラフからも明らかなように、図７のオーバー
フロー方式では、冷媒液の供給が途切れた時（ニ）には
水平板１５上に冷媒液が流れなくなるために、また供給
量が一定値（約０．５リットル／分）を超えた時（ヘ）
には厚み方向に温度勾配のある液膜の平均の温度を計測
することになるために、いずれも検出温度Ａと実際の温
度Ｂとの誤差が大きくなるという欠点があったが、本発
明による毛細管現象利用方式によれば、冷媒液が途切れ
た時（イ）でも吸水布に保持されている冷媒液によって
蒸発を続行することができ、また冷媒液の供給量が増減
しても（ロあるいはハ）容器８内の水位は変化せず、従
って吸水布に浸潤する液量も変化しないので、水蒸気分
圧や冷媒液供給量の変動に影響されることなく、常に高
精度の蒸発温度計測が可能である。
【００１０】図６の実施例は、本発明を吸収式冷凍機に
応用したもので、吸着式における両熱交換器に相当する
再生器１ａ及び吸収器１ｂと共に、凝縮器２及び蒸発器
３を備え、吸収器１ｂで冷媒を吸収した溶液を再生器１
ａへ送り、再生器１ａで溶液から分離した冷媒蒸気を凝
縮器２で凝縮させて、これを蒸発器３に供給して被冷却
コイル７の表面で蒸発させることにより負荷冷水を冷却
するものであり、吸収式においても蒸発器３における冷
媒の蒸発のメカニズムは吸着式と同様であるから、上述
した吸着式と全く同等の効果が期待できる。
応用したもので、吸着式における両熱交換器に相当する
再生器１ａ及び吸収器１ｂと共に、凝縮器２及び蒸発器
３を備え、吸収器１ｂで冷媒を吸収した溶液を再生器１
ａへ送り、再生器１ａで溶液から分離した冷媒蒸気を凝
縮器２で凝縮させて、これを蒸発器３に供給して被冷却
コイル７の表面で蒸発させることにより負荷冷水を冷却
するものであり、吸収式においても蒸発器３における冷
媒の蒸発のメカニズムは吸着式と同様であるから、上述
した吸着式と全く同等の効果が期待できる。
【００１１】
【発明の効果】本発明は上述のように、容器８内の冷媒
液に下部を浸漬した吸水布１０に温度センサ１１を挿着
して蒸発温度を計測するものであり、また冷媒液は毛細
管現象によって吸水布１０に浸潤し、温度センサ１１の
感温部を常時濡らした状態に維持できるものであるか
ら、蒸発器３内の冷媒の蒸発温度を冷媒液の供給量の増
減や水蒸気分圧の変動に影響されることなく、きわめて
高い精度で検出することができるという利点があり、ま
たそれによって被冷却コイル表面の凍結を回避しながら
低温での負荷冷水の取り出しが可能となり、それによっ
て吸着式冷凍機の用途を食品の冷却や保存等広い範囲に
拡大し得るという利点がある。
液に下部を浸漬した吸水布１０に温度センサ１１を挿着
して蒸発温度を計測するものであり、また冷媒液は毛細
管現象によって吸水布１０に浸潤し、温度センサ１１の
感温部を常時濡らした状態に維持できるものであるか
ら、蒸発器３内の冷媒の蒸発温度を冷媒液の供給量の増
減や水蒸気分圧の変動に影響されることなく、きわめて
高い精度で検出することができるという利点があり、ま
たそれによって被冷却コイル表面の凍結を回避しながら
低温での負荷冷水の取り出しが可能となり、それによっ
て吸着式冷凍機の用途を食品の冷却や保存等広い範囲に
拡大し得るという利点がある。
【図１】本発明の一実施例を示す全体概略縦断面図。
【図２】同上に用いる蒸発温度検出装置の正面図。
【図３】同上の側面図。
【図４】図２におけるＡ−Ａ断面図。
【図５】本発明による効果を従来例と比較して示したグ
ラフ。
ラフ。
【図６】本発明の他の実施例を示す概略構造図。
【図７】従来の蒸発温度検出装置を示す斜視図。
１ａ 再生器
１ｂ 吸着器あるいは吸収器
２ 凝縮器
３ 蒸発器
４ コイル
５ 固体吸着剤
６ 凝縮水配管
７ 被冷却コイル
８ 容器
９ 筒状体
１０ 吸水布
１１ 温度センサ
１２ 側壁
１３ 分岐管
１４ 取付金具
１５ 水平板
Ａ，Ｂ 熱交換器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山口 尚二
大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大
阪瓦斯株式会社内
(72)発明者 米澤 泰夫
大阪市西淀川区姫里１丁目15番10号 西
淀空調機株式会社内
(72)発明者 中野 博樹
大阪市西淀川区姫里１丁目15番10号 西
淀空調機株式会社内
(56)参考文献 特開 平６−213528（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−203166（ＪＰ，Ａ)
実開 昭56−89949（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F25B 17/08
F25B 15/00 306
F25B 49/04
Claims (2)
- 【請求項１】 再生器及び吸着器として交互に用いる２
つの熱交換器と、凝縮器及び蒸発器を備え、両熱交換器
内のコイルに供給する冷却水と温水を一定時間毎に切り
換えて、コイルの周囲に付着させた固体吸着剤に冷媒を
吸着させ、又は固体吸着剤から冷媒を放出させるように
すると共に、凝縮器で冷却水により凝縮させた冷媒を凝
縮水配管を通じて蒸発器へ導き、被冷却コイルの表面で
蒸発させることにより負荷冷水を冷却するようにした吸
着式冷凍機において、蒸発器内の冷媒液に下半部が浸漬
されるように設置され且つ外周に吸水布を巻装した筒状
体と、上記吸水布の上部に感温部を挿着した温度センサ
とにより、冷媒の蒸発温度検出手段を構成して成る吸着
式冷凍機。 - 【請求項２】 再生器、吸収器、凝縮器及び蒸発器を備
え、吸収器で冷媒を吸収した溶液を再生器へ送り、再生
器で溶液から分離した冷媒蒸気を凝縮器で凝縮させ、こ
れを蒸発器に導いて被冷却コイルの表面で蒸発させるこ
とにより負荷冷水を冷却するようにした吸収式冷凍機に
おいて、蒸発器内の冷媒液に下半部が浸漬するように筒
状体の外周に巻装された吸水布と、吸水布の上部に感温
部が挿着された温度センサとにより、冷媒の蒸発温度検
出手段を構成して成る吸収式冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15837295A JP3490543B2 (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 吸着式あるいは吸収式冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15837295A JP3490543B2 (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 吸着式あるいは吸収式冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08327178A JPH08327178A (ja) | 1996-12-13 |
| JP3490543B2 true JP3490543B2 (ja) | 2004-01-26 |
Family
ID=15670268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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