JP3552919B2 - A device that dilutes and releases carbon dioxide to the ocean - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は回収した二酸化炭素を海中に放流して海水に溶し込む二酸化炭素を海洋へ希釈放流する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近時、地球温暖化が大きな問題となっており、これに伴い地球規模での気候変動を引き起こす可能性があると指摘される温室効果をもった二酸化炭素(CO2 )の大気中における濃度の上昇を抑えることが特に重要となってきている。そして、この対策のひとつとして火力発電所などで排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収して海洋へ送り込むことによって、長期に亘って二酸化炭素を大気から隔離する構想が提案されているが、その成立にあたっては二酸化炭素を送り込む海洋において新たな環境影響を引き起こさないようにすることが必要となっている。
【0003】
二酸化炭素送り込みによる海洋環境への影響を小さくするシステムとして、次に述べる2種類のシステムが提案されている。その一つは貯蓄型と称されるもので、二酸化炭素を深海底のくぼみのような場所に集中して溜めることにより影響範囲を特定の場所に限定して局所化しようとする方法である。
【0004】
もう一つのシステムは、溶解拡散型と称されるもので、二酸化炭素を海水中に溶し込んで薄く希釈し広く拡散させて海水中の二酸化炭素の濃度の上昇を抑制しようとする方法であり、本来海水中に溶解している二酸化炭素の濃度がある程度上昇するにとどまるという考え方に基くものである。
【0005】
この溶解拡散型における具体的な方法として、船舶により液体二酸化炭素の放流点を移動させて海中の中層にて液体二酸化炭素を放流する中層希釈放流方式が挙げられている。この方式について図4ないし図6を参照して説明する。図4は中層希釈放流方式のシステムを模式的に示す説明図、図5(a)は同方式における放流装置を模式的に示す説明図、図5(b)は図5(a)のX部を拡大して示す図、図6は二酸化炭素を放流管から放流して形成された液滴の状態を示す説明図である。
【0006】
この中層希釈放流方式は、陸上プラント1で燃焼排ガスから分離、回収した二酸化炭素を液化し、その液化ガスを貯溜タンク2aに充填して液化ガス運搬船2にて所定の海域まで海上輸送し、そこで貯溜タンク2aの内部の液体二酸化炭素を作業船3に搭載した貯溜タンク3aに移し替える。液体二酸化炭素は例えば圧力が6atm、温度が−55℃とする。図7は二酸化炭素の相状態を示す線図であるが、この線図で判るように前記6atm、温度を−55℃は液体二酸化炭素を経済的に得ることができる条件である。作業船3は深さ2000mないし2500mの海中に吊り下げる大変長い鋼管などからなる放流管4を備え、この放流管4は下端面が閉塞されるとともに下端部の周壁には複数の放流孔5が上下方向に間隔を存して同列に並べて形成されている。そして、液体二酸化炭素を貯溜タンク3aから放流管4に送り込んで放流管4の下端部に上下方向に並んで形成した複数個の放流孔5から海中に放流する。作業船3は放流管4の孔5から液体二酸化炭素を海中に放流しつつ前進することにより、液体二酸化炭素の放流点を局所に限定せず移動させて液体二酸化炭素の希釈を増進させている。なお、運搬船2と作業船3とは別なものであっても、また両者が兼用するものであっても良い。SLは海面である。
【0007】
放流管4から放流された液体二酸化炭素の状態は、現状の知見から次のように想定される。放流管4の孔5から海中へ放流された液体二酸化炭素6はすぐに海水に溶け込んでしまわないで、放流管4が後流に生成して残して行く渦8による変動流場9の中で多数の液滴7となって分散してほぼ均一に海水と混合される。放流管4は作業船3の航走により海水の抵抗を受けて海流との相対的な流速によって船航走方向に向かって後面側へ傾斜し、その背後に軸線とほぼ平行な回転軸をもつ後流渦を連続的に生成しながら進んでいく。渦8のパターンは放流管の形状、表面の状態および寸法や移動速度などの条件によって異なるが、外径数10cmの管が数ノットの速度で進む場合には、通常進行方向に向かって管左右両側から入れ替わり渦が発生して変動流場9を後に残していき、その中で液体二酸化炭素と海水とが混合すると考えられる。
【0008】
そして、液体二酸化炭素の液滴7は放流管4の後流からさらに周辺の海水に溶け込みながら緩やかに海水中を上昇していく。すなわち、液体二酸化炭素の液滴7は海水中を上昇しながら海水に溶け込んでいくことによって直径が小さくなっていく。そして、液滴7がある高さまで上昇する過程で液体二酸化炭素は全て海水中に溶け込んでしまい液滴7が消滅する。
【0009】
中層希釈放流方式は、海面から約2000mないし2500mの深さ(中層)の海中で液体二酸化炭素の放流を行うものである。すなわち、2000mより上層の海中で液体二酸化炭素の放流を行うと、放流された液体二酸化炭素が全て海水に溶け込まない内に液滴が海面に達する可能性があり、約2000mないし2500mの深さの海中で液体二酸化炭素の放流を行なうと液滴が海面に達する前に全ての液体二酸化炭素を海水に溶け込ませることができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
このように中層希釈放流方式を採用した放流装置は、液体二酸化炭素を海洋へ放流して隔離する上で大変有望な装置と考えられているが、この放流装置には次に述べる問題がある。
【0011】
中層希釈放流方式において、海面から約2000mないし2500mの深さ(中層)の海中で放流した液体二酸化炭素の液滴が海面に達する前に全ての液体二酸化炭素を海水に溶け込ませるようにするためには、液体二酸化炭素を放流した時に生成される液滴の直径を液滴の上昇距離を見込んで必要な大きさに整えておくことが必要である。このため、必要とする大きさの液滴を発生させるように放流孔5の直径を設定している。
【0012】
ところで、現在提案されている放流管は、放流管3を形成した周壁の外表面は均一な円弧面となっている。しかし、この放流管を傾斜した状態で液体二酸化炭素の蒸留を行なう場合、実験結果によれば図8に示すように放流管4が傾斜した状態で船航走方向後面側半分(上面側半分)の周壁部分4bに形成された放流孔5から放流される液体二酸化炭素6は充分な液滴7となって海中へ分散して上昇する。ところが、放流管4が傾斜した状態で船航走方向前面側半分(下面側半分)となる周壁部分4aに形成された放流孔5から放流される液体二酸化炭素6は、その液滴が充分発達する前に放流孔5に開口から直接放流管4の外表面に沿って流れ始め、放流管4の船航走方向後面側半分(上面側半分)の周壁部分の外表面から液滴7となって上昇する。これは液滴の浮力や液滴が物体に沿って流れようとする性質の影響によるものと考えられる。
【0013】
そうすると、放流管4が傾斜した状態で船航走方向前面側半分(下面側半分)となる周壁部分4aに形成された多数の放流孔5から放流される液体二酸化炭素が合流して大きな液滴7Aとなり、予定した必要な大きさの液滴が得られないことが想定される。
【0014】
本発明は前記事情に基いてなされたもので、傾斜した状態の放流管における放流孔の位置にかかわらず放流した液体二酸化炭素の液滴の大きさを整えることができ良好な放流を行なえる二酸化炭素を海洋へ希釈放流する装置を提供することを課題とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明の二酸化炭素を海洋へ希釈放流する装置は、放流管を海中に吊り下げた船を航走して前記放流管を傾斜させて曳航しながら、液体二酸化炭素を前記放流管に送り込んで放流管から海中へ放流する放流装置において、
前記放流管の周壁には送り込まれた液体二酸化炭素を海中に放流する複数の放流孔が形成され、且つ少なくとも前記放流管が傾斜した状態で船航走方向前面側半分となる周壁部分の外表面に、この周壁部分に形成された各放流孔の開口を囲んで外側に突出する突出縁が形成されていることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図1および図2を参照して説明する。
【0017】
図1はこの実施の形態にかかわる放流装置を模式的に示す図、図2(a)はこの放流装置における放流管の液体二酸化炭素放流部を示す拡大して模式的に示す図、図2(b)は図2(a)Z−Z線に沿う断面図である。本発明は、前述した図4ないし図6にて示す液体二酸化炭素を中層希釈放流方式により海洋へ放流する装置を対象とするものであり、図1において図5と同じ部分は同じ符号を付して示している。図中3は作業船、3aは作業船3に搭載された液体二酸化炭素を貯溜するタンク、4は作業船3に取付けられて海中に吊り下げられタンク3aに貯溜された液体二酸化炭素を上端から送り込んで流して海中へ放出する放流管である。
【0018】
本発明では放流管4の下端部に液体二酸化炭素を放出するために次に述べる構成を採用している。放流管4は断面が円形をなすとともに、作業船3から深さ2000mないし2500mの海中に吊り下げられて作業船3の航走により曳航されることが可能な長さを有している。放流管4の下端部の周壁部には軸線方向所定長さの範囲に円周方向全体にわたって多数の放流孔5が形成している。なお、海面から約2000mないし2500mの深さ(中層)の海中で放流した二酸化炭素の液滴が上昇して海面に達する前に全ての二酸化炭素を海水に溶け込ませるために放流時に必要な大きさの液滴を得るように放流孔5の直径の大きさを設定している。例えば液滴直径5〜15mmで放出するために、放流孔5の直径を3〜10mm(放流管4の直径が数10cm)とする。
【0019】
そして、本発明では、放流管4において放流管4が作業船3に曳航されて傾斜した状態で船航走方向前面側半分(下面側半分)4aとなる周壁部分の外表面には、この周壁部分に形成された各放流孔5の開口を囲んで外側に突出する突出縁11が夫々設けられている。この突出縁11は、放流管4が作業船3に曳航されて傾斜した状態で放流孔5から液体二酸化炭素を放流する際に液体二酸化炭素の液滴7が放流管4の外表面に沿って移動することを防止するためのもので、その突出縁11の外表面からの高さは放流孔5の開口から放流された液体二酸化炭素の液滴7が放流管4の外表面から離れて海水中に移動することが高さである。各突出縁11の高さは一定に揃えている。なお、放流管4は鋼管などからなるもので、突出縁11は例えば放流管4を製造する時に一体に形成する、あるいはリング形をなす部材を放流管4に固着して設けている。
【0020】
このように構成した放流装置では、作業船3を航走して放流管4を曳航すると、放流管4は海水の抵抗を受けて船航走方向Aの後面側へ向けて傾斜する(船航走方向)。作業船3に搭載したタンク3aに貯溜された液体二酸化炭素を放流管4の上端から内部に送り込むと、液体二酸化炭素は放流管4の内部を流れて下端部に達して下端部に形成された放流孔5から海水中へ放流される。
【0021】
ここで、作業船3に曳航されて傾斜した放流管4の船航走方向後面側半分(上面側半分)4bとなる周壁部分に位置する各放流孔5から放流された液体二酸化炭素6は、その上面側が海水であるためにそのまま良好に液滴7となって海水中に分散して上昇していく。一方、作業船3に曳航されて傾斜した放流管4の船航走方向前面側半分(上面側半分)4aとなる周壁部分に位置する各放流孔5から放流される液体二酸化炭素6は、まず放流孔5の開口を通過し、さらに放流孔5の開口を囲んで周壁部分外表面から必要な高さをもって突出して設けた突出縁11を通過して、その後に海水中に入って移動して分散する。すなわち、液体二酸化炭素は周壁部分外表面から必要な高さをもって突出する突出縁11の先端から海水中へ放流される。すなわち、液体二酸化炭素は液滴が十分に発達しない段階で放流孔5の開口から直接周壁部分外表面に沿って上側へ移動するのではなく、周壁部分外表面から突出縁11の高さだけ離れた位置から海水中に放流される。
【0022】
従って、作業船3に曳航されて傾斜した放流管4の船航走方向A前面側半分(上面側半分)4aとなる周壁部分に位置する各放流孔5から放流される液体二酸化炭素は、夫々各放流孔5毎に独立して充分に液滴7となって海中に分散して上昇してゆく。このようにして液体二酸化炭素を放流管4の各放流孔5から予め予定した中層の海中で希釈する上で必要とする大きさの直径に揃えた液滴として良好に放流することができ、この結果液滴7を中層の海中で良好に希釈することができる。
【0023】
なお、放流管4の外表面に放流孔5の開口を囲んで設ける突出縁の形態は前述した実施の形態に限定されず、種々変形して実施することができる。図3は突出縁の他の形態を示しており、図3(a)は放流管における放流孔形成部を拡大して示す図、図3(b)は図3(a)のY−Y線に沿う断面図である。この図3は放流管4における放流孔形成部の下部は前述した図2に示す高さの突出縁11を設けてあり、放流孔形成部の上部は高さが突出縁11より高い突出縁11Aを設けている。
【0024】
このように突出縁の高さは必要に応じて放流孔形成部として変更することが可能であり、また図3に示すように放流孔形成部のなかで部分的に異ならせることが可能である。また、同じ放流孔形成部のなかで高さが異なる複数の突出縁を千鳥配置のよう位置を異ならせて組合せることも可能である。
【0025】
さらに、前述した実施の形態では少なくとも放流管4が傾斜した状態で船航走方向前面側半分となる周壁部分4aの外表面には、この周壁部分に形成された各放流孔の開口を囲んで外側に突出する突出縁11を形成しているが、これに限定されずに船航走方向後面側半分も含む周壁部分4bの円周方向全体に形成した各放流孔に突出縁を形成することも可能である。この場合には放流管4が曳航されて傾斜した多際に放流管4の放流孔形成部の周壁部のどの部分が船航走方向後面側半分になっても対応することが可能である。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の二酸化炭素を海洋へ希釈放流する装置によれば、船を航走して放流管を傾斜させて曳航しながら液体二酸化炭素を放流管から海中へ放流する際に、放流管の船航走方向前面側半分(上面側半分)となる周壁部分に位置する各放流孔から放流される液体二酸化炭素が、放流孔の開口を囲んで周壁部分外表面から突出して設けた突出縁を通過して、周壁部分外表面から突出縁の高さだけ離れた位置から海水中に放流するので、船に曳航されて傾斜した放流管の船航走方向前面側半分(上面側半分)となる周壁部分に位置する放流孔から放流される液体二酸化炭素を、液滴が十分に発達しない段階で放流孔の開口から直接周壁部分外表面に沿って移動することを回避して各放流孔毎に独立して充分な液滴となって海中に分散して移動させることができ、これにより放流管の各放流孔から放流された液体二酸化炭素の液滴を予め予定した必要とする範囲の大きさの直径に揃えて海水中に良好に希釈させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態にかかわる二酸化炭素を海洋へ希釈放流する装置を模式的に示す図。
【図2】同実施の形態における放流装置に設ける放流管の放流孔形成部を拡大して示す図。
【図3】放流装置に設ける放流管の放流孔形成部の他の形態を拡大して示す図。
【図4】二酸化炭素の海洋への放流システムを示す図。
【図5】二酸化炭素を海洋へ希釈放流する装置を模式的に示す図。
【図6】放流装置により海中に放流された液体二酸化炭素の状態を模式的に示す図。
【図7】二酸化炭素の相状態を示す線図。
【図8】従来の放流装置に設ける放流管を示す模式的に示す図。
【符号の説明】
3…作業船、
4…放流管、
5…放流孔、
6…液体二酸化炭素、
7…液滴、
11…突出縁。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for diluting and releasing carbon dioxide dissolved in seawater by discharging collected carbon dioxide into the sea.
[0002]
[Prior art]
In recent years, global warming has become a major problem, and it has been pointed out that the concentration of carbon dioxide (CO 2 ) in the atmosphere with a greenhouse effect, which has been pointed out as a possibility of causing climate change on a global scale, is increasing. It is particularly important to control the rise. As one of the measures, a concept has been proposed in which carbon dioxide in combustion exhaust gas discharged from thermal power plants and the like is collected and sent to the ocean, thereby isolating carbon dioxide from the atmosphere for a long time. In order to achieve this, it is necessary to avoid causing new environmental impacts in the ocean that sends carbon dioxide.
[0003]
The following two types of systems have been proposed as systems for reducing the influence on the marine environment due to the feeding of carbon dioxide. One of them is a storage type, which is a method in which the area of influence is limited to a specific place and localized by storing carbon dioxide intensively in a place such as a hollow on the deep sea floor.
[0004]
Another system, called the dissolution-diffusion type, is a method in which carbon dioxide is dissolved in seawater, diluted dilutely and diffused widely to suppress the rise in the concentration of carbon dioxide in seawater. However, it is based on the idea that the concentration of carbon dioxide originally dissolved in seawater only increases to some extent.
[0005]
As a specific method in the dissolution-diffusion type, there is a middle-layer dilution discharge method in which a discharge point of liquid carbon dioxide is moved by a ship to discharge liquid carbon dioxide in a middle layer in the sea. This method will be described with reference to FIGS. 4 is an explanatory view schematically showing a system of a middle-layer dilution discharge system, FIG. 5 (a) is an explanatory view schematically showing a discharge device in the same system, and FIG. 5 (b) is an X part in FIG. 5 (a). FIG. 6 is an explanatory view showing a state of droplets formed by discharging carbon dioxide from a discharge pipe.
[0006]
This middle-layer dilution discharge method liquefies the carbon dioxide separated and recovered from the flue gas in the land plant 1, fills the liquefied gas into the
[0007]
The state of the liquid carbon dioxide discharged from the
[0008]
Then, the liquid
[0009]
The middle-layer dilution discharge method discharges liquid carbon dioxide in the sea at a depth of about 2000 m to 2500 m (middle layer) from the sea surface. That is, when liquid carbon dioxide is discharged in the sea above 2000m, the liquid droplets may reach the sea surface before all the discharged liquid carbon dioxide does not dissolve in the seawater, and a depth of about 2000m to 2500m When the liquid carbon dioxide is discharged in the sea, all the liquid carbon dioxide can be dissolved in the seawater before the droplet reaches the sea surface.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The discharge device employing the middle-level dilution discharge method is considered to be a very promising device for discharging and isolating liquid carbon dioxide into the ocean, but this discharge device has the following problems.
[0011]
In the middle-dilution discharge method, in order to allow all liquid carbon dioxide to be dissolved in seawater before the liquid carbon dioxide droplets discharged in the sea at a depth of about 2000 m to 2500 m (middle layer) from the sea surface reach the sea surface. It is necessary to adjust the diameter of the droplet generated when the liquid carbon dioxide is discharged to a required size in consideration of the rising distance of the droplet. For this reason, the diameter of the
[0012]
By the way, in the discharge pipe currently proposed, the outer surface of the peripheral wall on which the
[0013]
Then, in a state where the
[0014]
The present invention has been made based on the above circumstances, and it is possible to adjust the size of the liquid carbon dioxide droplets discharged regardless of the position of the discharge holes in the inclined discharge pipe, and to perform a favorable discharge. It is an object to provide a device for diluting and discharging carbon into the ocean.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The apparatus for diluting and discharging carbon dioxide to the ocean according to the invention of claim 1 is configured such that, while navigating a ship having a discharge pipe suspended in the sea and towing the discharge pipe in an inclined manner, liquid carbon dioxide is discharged to the discharge pipe. In a discharge device that sends in and discharges from the discharge pipe into the sea,
A plurality of discharge holes for discharging the liquid carbon dioxide fed into the sea are formed on the peripheral wall of the discharge pipe, and at least the outer surface of a peripheral wall portion that is a half of the front side in the ship traveling direction in a state where the discharge pipe is inclined. In addition, a protruding edge protruding outward is formed so as to surround the opening of each discharge hole formed in the peripheral wall portion.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0017]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a discharge device according to this embodiment, and FIG. 2A is an enlarged schematic diagram showing a liquid carbon dioxide discharge portion of a discharge pipe in the discharge device. FIG. 2B is a sectional view taken along the line Z-Z in FIG. The present invention is directed to an apparatus for discharging the liquid carbon dioxide shown in FIGS. 4 to 6 to the ocean by a middle-dilution discharge method, and the same parts in FIG. 1 as those in FIG. Is shown. In the figure,
[0018]
In the present invention, the following configuration is employed to discharge liquid carbon dioxide to the lower end of the
[0019]
In the present invention, on the outer surface of the peripheral wall portion that becomes the front half (lower half) 4a in the ship traveling direction in a state where the
[0020]
In the discharge device configured as described above, when the
[0021]
Here, the
[0022]
Therefore, the liquid carbon dioxide discharged from each
[0023]
Note that the shape of the protruding edge provided on the outer surface of the
[0024]
As described above, the height of the protruding edge can be changed as required in the discharge hole forming portion, and as shown in FIG. 3, it can be made partially different in the discharge hole forming portion. . It is also possible to combine a plurality of protruding edges having different heights in the same discharge hole forming portion at different positions like a staggered arrangement.
[0025]
Furthermore, in the above-described embodiment, at least the outer surface of the
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the apparatus of the present invention for diluting and discharging carbon dioxide to the ocean, when discharging a liquid carbon dioxide from the discharge pipe into the sea while navigating a ship and tilting the discharge pipe tow, Liquid carbon dioxide discharged from each discharge hole located on the peripheral wall portion that is the front half (upper surface side half) of the discharge pipe in the ship running direction protrudes from the outer surface of the peripheral wall portion around the discharge hole opening. After passing through the protruding edge, the water is discharged into the seawater from a position that is at the height of the protruding edge from the outer surface of the surrounding wall, so that the towed towed ship and the inclined discharge pipe are on the front half (in the top half) The liquid carbon dioxide discharged from the discharge hole located in the peripheral wall portion is prevented from directly moving along the outer surface of the peripheral wall portion from the opening of the discharge hole at a stage where the droplet does not sufficiently develop, and each discharge is performed. In the sea, enough droplets are formed independently for each hole The liquid carbon dioxide droplets discharged from each discharge hole of the discharge pipe can be made to disperse and move, so that the liquid carbon dioxide droplets can be adjusted to a diameter of a predetermined required size and can be well diluted in seawater. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an apparatus for diluting and discharging carbon dioxide to the ocean according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view showing a discharge hole forming portion of a discharge pipe provided in the discharge device according to the embodiment.
FIG. 3 is an enlarged view showing another embodiment of a discharge hole forming portion of a discharge pipe provided in a discharge device.
FIG. 4 is a diagram showing a system for discharging carbon dioxide to the ocean.
FIG. 5 is a diagram schematically showing an apparatus for diluting and discharging carbon dioxide into the ocean.
FIG. 6 is a diagram schematically showing a state of liquid carbon dioxide discharged into the sea by the discharge device.
FIG. 7 is a diagram showing a phase state of carbon dioxide.
FIG. 8 is a view schematically showing a discharge pipe provided in a conventional discharge device.
[Explanation of symbols]
3. Work boat,
4 ... discharge pipe,
5 ... discharge hole,
6 ... liquid carbon dioxide,
7 ... droplets,
11 ... projecting edge.
Claims (1)
前記放流管の周壁には送り込まれた液体二酸化炭素を海中に放流する複数の放流孔が形成され、且つ少なくとも前記放流管が傾斜した状態で船航走方向前面側半分となる周壁部分の外表面に、この周壁部分に形成された各放流孔の開口を囲んで外側に突出する突出縁が形成されていることを特徴とする二酸化炭素を海洋へ希釈放流する装置。In a discharge device for navigating a ship with a discharge pipe suspended in the sea and towing the discharge pipe in an inclined manner, sending liquid carbon dioxide to the discharge pipe and discharging the liquid carbon dioxide from the discharge pipe into the sea,
A plurality of discharge holes for discharging the liquid carbon dioxide fed into the sea are formed on the peripheral wall of the discharge pipe, and at least the outer surface of a peripheral wall portion that is a half of the front side in the ship traveling direction in a state where the discharge pipe is inclined. A diluting and discharging apparatus for discharging carbon dioxide to the ocean, wherein a protruding edge protruding outward is formed so as to surround an opening of each discharge hole formed in the peripheral wall portion.
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