JP3852891B2 - 吸収冷凍機用溶液熱交換器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に係り、特に、吸収冷凍機の結晶防止に有用な溶液流路に配備された希溶液と濃溶液との熱交換に用いるプレート式熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から吸収冷凍機は、その作動媒体である吸収溶液が、高濃度かつ低温になると結晶するという不具合が発生する。そのため、結晶ラインに対し、余裕を持った設計をすることになる。
通常は、吸収冷凍機において、高濃度で低温となる部位は、溶液熱交換器の濃溶液出口側であり、吸収冷凍機の効果を上昇させるためには、この出口側の濃溶液温度を下げる必要がある。
従って、溶液熱交換器の効率を上昇させると、溶液熱交換器の濃溶液出口側の温度が低下し、結晶が生じてしまうという問題があった。
特に、プレート式熱交換器の場合は、伝熱性能が良いということと、コンパクトであるため、伝熱面積を増加させることが比較的容易であり、効率上昇による結晶の防止対策は重要なものとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決し、溶液熱交換器をプレート式で構成し、効率を大幅に改善しても、結晶することなく安定した運転の出来る吸収冷凍機用溶液熱交換器を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、吸収冷凍機の溶液流路に配備された希溶液と濃溶液との熱交換に用いる溶液熱交換器において、該溶液熱交換器がプレート式であり、かつ、該溶液熱交換器内で希溶液の一部を濃溶液に導入するための希溶液側流路と濃溶液側流路を連通させる連通部を有することを特徴とする吸収冷凍機用溶液熱交換器としたものである。
前記溶液熱交換器において、連通部は、濃溶液側流路における位置を該流路の最終流路より上流側とするのがよく、また、該連通部は、プレート式熱交換器内部の隣接するプレート間に設けることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の溶液熱交換器の一例を示す全体構成図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）の上から見た平面図、（ｃ）は（ａ）の下から見た平面図である。
図１において、Ｈは溶液熱交換器、ＳＴは仕切板、Ｐはプレートであり、吸収器Ａからの希溶液１が実線で示されるように、希溶液入口ノズルａ１から入って１パス目のプレート間流路aＳを反対側に流れて希溶液出口ノズルａ３から温度の上昇した希溶液２として再生器Ｇに流れている。
一方再生器Ｇからの濃溶液３は点線で示されるように、濃溶液入口ノズルｂ１から入り、２パス目のプレート間流路ｂＳを通って、仕切板ＳＴの開口部ｂ２を通って１パス目の流路ｂＳを反対側に流れて濃溶液出口ノズルｂ３から温度の低下した濃溶液４として吸収器Ａに流れていく。
【０００６】
このように、図１では希溶液の流れは実線で示し、その流路はすべて符号ａを付しており、また、濃溶液の流れは点線で示し、その流路はすべて符号ｂを付しており、この間で熱交換が行われるように構成されている。
ここで、希溶液の１パス目の流路aＳの後半部と連通する希溶液抜出ノズルｃ１と、濃溶液の１パス目の入口で流路ｂＳと連通する希溶液投入ノズルｃ２を設け、このノズル間に外部配管として連通管Ｒを設けている。そして、この連通管Ｒを用いて希溶液の一部を濃溶液中に導入し、濃溶液出口ノズルｂ３付近での結晶の生成を防止している。
この図１では、連通管Ｒを流れる流量を調整するためにオリフイスを挿入しているが、もちろん手動弁でも良いし、更には内部サイクルの状態値（温度、圧力、濃度など）を検出し、この検出結果により作動する電磁弁（電動弁）としても良い。
【０００７】
また、図１ではノズルｃ１を設けているが、ノズルｃ１を無くし、ノズルａ１からノズルｃ２に直接連通管Ｒを配置しても良い。
さらに図１では、２パス構造の溶液熱交換器Ｈとしているが、パス数はこれに限定されるものではない。
図２に、本発明の溶液熱交換器の他の例の全体構成図を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）の上から見た平面図、（ｃ）は（ａ）の下から見た平面図である。
図１と同様に、希溶液の流れは実線で、濃溶液の流れは点線で示しており、希溶液流路はａ、濃溶液流路はｂの符号を付している。
図２は図１と同様な構造であるが、その相違点は連通管Ｒを外部配管ではなく、内部プレートＰに流路aＳと流路ｂＳ間を直通する連通部Ｒとして設けてある。
このようにすれば、外部配管は不要で簡潔な構成とすることが出来る。
【０００８】
次に、本発明の溶液熱交換器が結晶の生成を防止できる作用について説明する。
図３に吸収冷凍機の代表的なフローサイクルを示す。
図３において、Ａは吸収器、Ｇは再生器、Ｃは凝縮器、Ｅは蒸発器、Ｈは溶液熱交換器である。溶液サイクルでは、Ａで冷媒を吸収した希溶液は、溶液ポンプにより、流路１から熱交換器Ｈの被加熱側を通り、温度が上昇した希溶液が流路２から再生器Ｇに導入される。再生器Ｇでは熱源１０により加熱され、冷媒を蒸発して濃溶液となり、流路３から熱交換器Ｈの加熱側を通り、温度が低下した濃溶液が流路４から吸収器に導入され、冷媒を吸収して希溶液となり循環する。
一方、冷媒サイクルは、再生器Ｇで蒸発した冷媒が凝縮器Ｃで冷却水１１により冷却されて凝縮し、凝縮した冷媒液が流路７から蒸発器Ｅに導入される。蒸発器Ｅでは、冷媒液は冷媒ポンプにより流路８で循環されながら蒸発し、冷水９を冷却して蒸発した冷媒は、吸収器Ａで濃溶液により吸収され、希溶液として循環される。
【０００９】
図４（ａ）に、図３における溶液サイクルの冷媒サイクルを示し、図４（ｂ）に、図１の本発明の溶液熱交換器を用いた場合のサイクル線図を示す。
まず、従来のサイクル線図から説明すると、図４（ａ）において、サイクル点１、２、３、４は図３の流路１〜４と同じであり、熱交換器の入口及び出口における希溶液と濃溶液の温度と濃度を示している。
希溶液は、熱交換により１から２まで昇温され、再生器でさらに昇温されて冷媒を蒸発し、濃縮されて濃溶液となり、この濃溶液は熱交換により３から４まで温度降下する。
図４において、結晶ラインをＫで示すと、結晶ラインに対する温度の余裕度は△ｔで示される。
【００１０】
このサイクルにおいて、溶液熱交換器の効率を上げていくと、２の温度が上昇し、４の温度が点線で示すように降下し、結晶ラインＫに対する余裕度が小さくなってくる。最悪の場合は４点で結晶を生ずることになる。
一方、本発明のサイクル線図図４（ｂ）によれば、希溶液の流路１点と濃溶液側流路３〜４の任意の点、例えば５を連通する通路（図１におけるＲ）を設けて希溶液と濃溶液を混合すると、混合された溶液の濃度が低下し、結果的に４'と結晶ラインＫとの余裕度△ｔが大きくとれることになる。
図４（ａ）において、１と４を混合したとしても、混合前の４における温度と濃度はわからないために、結晶防止の効果は無くなってしまう。従って、濃溶液側の連通部は４よりも上流側（３に近い方）とすることが良い。
また、希溶液側の混合用の取出し点は、１では無く１と２の間であっても良い。
【００１１】
図５に、一般的なプレート熱交換器の流れを説明するための模式図を示す。
積層された複数枚のプレートＰ間を、低温流体ａと高温流体ｂが交互に流れて、プレート間で熱交換している。
各プレートＰには流体ａ、流体ｂの出入口用として４個の流通穴があいている。
図６に、図５に対する一般的な断面構造の模式図を示し（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図である。断面図（ｂ）は流体ａの出入口ノズル部分のものであり、流路ａを流れることになる。
流体ａはノズルa１から入り、プレート熱交換器の流路ａを通って反対側のノズルａ２に出る。また、流体ａの出口をノズルｂ１とすることも可能である。
一方、流体ｂはノズルｂ１から入り、プレート熱交換器の流路ｂを通って反対側のノズルｂ２に出る。また、流体ｂの出口をノズルａ１とすることも可能である。
図５、図６に記載のようなプレート式熱交換器を、連通部を設けて本発明の熱交換器として使用することができる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によるプレート式熱交換器は、濃溶液出口の結晶の生成を防止することができ、溶液熱交換器の効果を大幅に改善しても、結晶することなく、安定した運転ができる吸収冷凍機とすることができる。
また、本発明の溶液熱交換器において、連通部の濃溶液側流路における位置を、濃溶液側流路の最終工程より上流側に設けることで、結晶防止の効果をより高いものとすることができ、該連通部をプレート式熱交換器内部の隣接するプレート間に設けることにより、外部配管が無く、コンパクトな構成とすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶液熱交換器の一例を示す全体構成図で、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）の上から見た平面図、（ｃ）は（ａ）の下から見た平面図。
【図２】本発明の溶液熱交換器の他の例を示す全体構成図で、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）の上から見た平面図、（ｃ）は（ａ）の下から見た平面図。
【図３】従来の吸収冷凍機の代表的なフローサイクル図。
【図４】（ａ）は図３の冷凍サイクル線図であり、（ｂ）は本発明の作用を説明する冷凍サイクル線図。
【図５】一般的なプレート熱交換器の流れを説明する模式図。
【図６】プレート熱交換器の一般的な断面構造の模式図。
【符号の説明】
１〜６：溶液流路、７、８：冷媒流路、９：冷水流路、１０：熱源流路、１１：冷却水流路、ａ１：希溶液入口ノズル、ａ２：希溶液開口部、ａ３：希溶液出口ノズル、ｂ１：濃溶液入口ノズル、ｂ２：濃溶液開口部、ｂ３：濃溶液出口ノズル、ｃ１：希溶液抜出ノズル、ｃ２：希溶液投入ノズル、ａＳ：プレート内希溶液流路、ｂＳ：プレート内濃溶液流路、Ｒ：連通管（連通部）、Ｈ：溶液熱交換器、ＳＴ：仕切板、Ｐ：プレート、Ａ：吸収器、Ｇ：再生器、Ｃ：凝縮器、Ｅ：蒸発器
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に係り、特に、吸収冷凍機の結晶防止に有用な溶液流路に配備された希溶液と濃溶液との熱交換に用いるプレート式熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から吸収冷凍機は、その作動媒体である吸収溶液が、高濃度かつ低温になると結晶するという不具合が発生する。そのため、結晶ラインに対し、余裕を持った設計をすることになる。
通常は、吸収冷凍機において、高濃度で低温となる部位は、溶液熱交換器の濃溶液出口側であり、吸収冷凍機の効果を上昇させるためには、この出口側の濃溶液温度を下げる必要がある。
従って、溶液熱交換器の効率を上昇させると、溶液熱交換器の濃溶液出口側の温度が低下し、結晶が生じてしまうという問題があった。
特に、プレート式熱交換器の場合は、伝熱性能が良いということと、コンパクトであるため、伝熱面積を増加させることが比較的容易であり、効率上昇による結晶の防止対策は重要なものとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決し、溶液熱交換器をプレート式で構成し、効率を大幅に改善しても、結晶することなく安定した運転の出来る吸収冷凍機用溶液熱交換器を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、吸収冷凍機の溶液流路に配備された希溶液と濃溶液との熱交換に用いる溶液熱交換器において、該溶液熱交換器がプレート式であり、かつ、該溶液熱交換器内で希溶液の一部を濃溶液に導入するための希溶液側流路と濃溶液側流路を連通させる連通部を有することを特徴とする吸収冷凍機用溶液熱交換器としたものである。
前記溶液熱交換器において、連通部は、濃溶液側流路における位置を該流路の最終流路より上流側とするのがよく、また、該連通部は、プレート式熱交換器内部の隣接するプレート間に設けることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の溶液熱交換器の一例を示す全体構成図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）の上から見た平面図、（ｃ）は（ａ）の下から見た平面図である。
図１において、Ｈは溶液熱交換器、ＳＴは仕切板、Ｐはプレートであり、吸収器Ａからの希溶液１が実線で示されるように、希溶液入口ノズルａ１から入って１パス目のプレート間流路aＳを反対側に流れて希溶液出口ノズルａ３から温度の上昇した希溶液２として再生器Ｇに流れている。
一方再生器Ｇからの濃溶液３は点線で示されるように、濃溶液入口ノズルｂ１から入り、２パス目のプレート間流路ｂＳを通って、仕切板ＳＴの開口部ｂ２を通って１パス目の流路ｂＳを反対側に流れて濃溶液出口ノズルｂ３から温度の低下した濃溶液４として吸収器Ａに流れていく。
【０００６】
このように、図１では希溶液の流れは実線で示し、その流路はすべて符号ａを付しており、また、濃溶液の流れは点線で示し、その流路はすべて符号ｂを付しており、この間で熱交換が行われるように構成されている。
ここで、希溶液の１パス目の流路aＳの後半部と連通する希溶液抜出ノズルｃ１と、濃溶液の１パス目の入口で流路ｂＳと連通する希溶液投入ノズルｃ２を設け、このノズル間に外部配管として連通管Ｒを設けている。そして、この連通管Ｒを用いて希溶液の一部を濃溶液中に導入し、濃溶液出口ノズルｂ３付近での結晶の生成を防止している。
この図１では、連通管Ｒを流れる流量を調整するためにオリフイスを挿入しているが、もちろん手動弁でも良いし、更には内部サイクルの状態値（温度、圧力、濃度など）を検出し、この検出結果により作動する電磁弁（電動弁）としても良い。
【０００７】
また、図１ではノズルｃ１を設けているが、ノズルｃ１を無くし、ノズルａ１からノズルｃ２に直接連通管Ｒを配置しても良い。
さらに図１では、２パス構造の溶液熱交換器Ｈとしているが、パス数はこれに限定されるものではない。
図２に、本発明の溶液熱交換器の他の例の全体構成図を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）の上から見た平面図、（ｃ）は（ａ）の下から見た平面図である。
図１と同様に、希溶液の流れは実線で、濃溶液の流れは点線で示しており、希溶液流路はａ、濃溶液流路はｂの符号を付している。
図２は図１と同様な構造であるが、その相違点は連通管Ｒを外部配管ではなく、内部プレートＰに流路aＳと流路ｂＳ間を直通する連通部Ｒとして設けてある。
このようにすれば、外部配管は不要で簡潔な構成とすることが出来る。
【０００８】
次に、本発明の溶液熱交換器が結晶の生成を防止できる作用について説明する。
図３に吸収冷凍機の代表的なフローサイクルを示す。
図３において、Ａは吸収器、Ｇは再生器、Ｃは凝縮器、Ｅは蒸発器、Ｈは溶液熱交換器である。溶液サイクルでは、Ａで冷媒を吸収した希溶液は、溶液ポンプにより、流路１から熱交換器Ｈの被加熱側を通り、温度が上昇した希溶液が流路２から再生器Ｇに導入される。再生器Ｇでは熱源１０により加熱され、冷媒を蒸発して濃溶液となり、流路３から熱交換器Ｈの加熱側を通り、温度が低下した濃溶液が流路４から吸収器に導入され、冷媒を吸収して希溶液となり循環する。
一方、冷媒サイクルは、再生器Ｇで蒸発した冷媒が凝縮器Ｃで冷却水１１により冷却されて凝縮し、凝縮した冷媒液が流路７から蒸発器Ｅに導入される。蒸発器Ｅでは、冷媒液は冷媒ポンプにより流路８で循環されながら蒸発し、冷水９を冷却して蒸発した冷媒は、吸収器Ａで濃溶液により吸収され、希溶液として循環される。
【０００９】
図４（ａ）に、図３における溶液サイクルの冷媒サイクルを示し、図４（ｂ）に、図１の本発明の溶液熱交換器を用いた場合のサイクル線図を示す。
まず、従来のサイクル線図から説明すると、図４（ａ）において、サイクル点１、２、３、４は図３の流路１〜４と同じであり、熱交換器の入口及び出口における希溶液と濃溶液の温度と濃度を示している。
希溶液は、熱交換により１から２まで昇温され、再生器でさらに昇温されて冷媒を蒸発し、濃縮されて濃溶液となり、この濃溶液は熱交換により３から４まで温度降下する。
図４において、結晶ラインをＫで示すと、結晶ラインに対する温度の余裕度は△ｔで示される。
【００１０】
このサイクルにおいて、溶液熱交換器の効率を上げていくと、２の温度が上昇し、４の温度が点線で示すように降下し、結晶ラインＫに対する余裕度が小さくなってくる。最悪の場合は４点で結晶を生ずることになる。
一方、本発明のサイクル線図図４（ｂ）によれば、希溶液の流路１点と濃溶液側流路３〜４の任意の点、例えば５を連通する通路（図１におけるＲ）を設けて希溶液と濃溶液を混合すると、混合された溶液の濃度が低下し、結果的に４'と結晶ラインＫとの余裕度△ｔが大きくとれることになる。
図４（ａ）において、１と４を混合したとしても、混合前の４における温度と濃度はわからないために、結晶防止の効果は無くなってしまう。従って、濃溶液側の連通部は４よりも上流側（３に近い方）とすることが良い。
また、希溶液側の混合用の取出し点は、１では無く１と２の間であっても良い。
【００１１】
図５に、一般的なプレート熱交換器の流れを説明するための模式図を示す。
積層された複数枚のプレートＰ間を、低温流体ａと高温流体ｂが交互に流れて、プレート間で熱交換している。
各プレートＰには流体ａ、流体ｂの出入口用として４個の流通穴があいている。
図６に、図５に対する一般的な断面構造の模式図を示し（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図である。断面図（ｂ）は流体ａの出入口ノズル部分のものであり、流路ａを流れることになる。
流体ａはノズルa１から入り、プレート熱交換器の流路ａを通って反対側のノズルａ２に出る。また、流体ａの出口をノズルｂ１とすることも可能である。
一方、流体ｂはノズルｂ１から入り、プレート熱交換器の流路ｂを通って反対側のノズルｂ２に出る。また、流体ｂの出口をノズルａ１とすることも可能である。
図５、図６に記載のようなプレート式熱交換器を、連通部を設けて本発明の熱交換器として使用することができる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によるプレート式熱交換器は、濃溶液出口の結晶の生成を防止することができ、溶液熱交換器の効果を大幅に改善しても、結晶することなく、安定した運転ができる吸収冷凍機とすることができる。
また、本発明の溶液熱交換器において、連通部の濃溶液側流路における位置を、濃溶液側流路の最終工程より上流側に設けることで、結晶防止の効果をより高いものとすることができ、該連通部をプレート式熱交換器内部の隣接するプレート間に設けることにより、外部配管が無く、コンパクトな構成とすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶液熱交換器の一例を示す全体構成図で、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）の上から見た平面図、（ｃ）は（ａ）の下から見た平面図。
【図２】本発明の溶液熱交換器の他の例を示す全体構成図で、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）の上から見た平面図、（ｃ）は（ａ）の下から見た平面図。
【図３】従来の吸収冷凍機の代表的なフローサイクル図。
【図４】（ａ）は図３の冷凍サイクル線図であり、（ｂ）は本発明の作用を説明する冷凍サイクル線図。
【図５】一般的なプレート熱交換器の流れを説明する模式図。
【図６】プレート熱交換器の一般的な断面構造の模式図。
【符号の説明】
１〜６：溶液流路、７、８：冷媒流路、９：冷水流路、１０：熱源流路、１１：冷却水流路、ａ１：希溶液入口ノズル、ａ２：希溶液開口部、ａ３：希溶液出口ノズル、ｂ１：濃溶液入口ノズル、ｂ２：濃溶液開口部、ｂ３：濃溶液出口ノズル、ｃ１：希溶液抜出ノズル、ｃ２：希溶液投入ノズル、ａＳ：プレート内希溶液流路、ｂＳ：プレート内濃溶液流路、Ｒ：連通管（連通部）、Ｈ：溶液熱交換器、ＳＴ：仕切板、Ｐ：プレート、Ａ：吸収器、Ｇ：再生器、Ｃ：凝縮器、Ｅ：蒸発器
Claims (3)
- 吸収冷凍機の溶液流路に配備された希溶液と濃溶液との熱交換に用いる溶液熱交換器において、該溶液熱交換器がプレート式であり、かつ、該溶液熱交換器内で希溶液の一部を濃溶液に導入するための希溶液側流路と濃溶液側流路を連通させる連通部を有することを特徴とする吸収冷凍機用溶液熱交換器。
- 前記連通部は、濃溶液側流路における位置が、該流路の最終流路より上流側であることを特徴とする請求項１記載の吸収冷凍機用溶液熱交換器。
- 前記連通部は、プレート式熱交換器内部の隣接するプレート間に設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の吸収冷凍機用溶液熱交換器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29631798A JP3852891B2 (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 吸収冷凍機用溶液熱交換器 |
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| CNB998120715A CN1160535C (zh) | 1998-10-19 | 1999-10-19 | 吸收制冷机用溶液热交换器 |
| PCT/JP1999/005763 WO2000023754A1 (fr) | 1998-10-19 | 1999-10-19 | Echangeur de chaleur pour solution destine a des machines refrigerantes a absorption |
| US09/806,520 US6935417B1 (en) | 1998-10-19 | 1999-10-19 | Solution heat exchanger for absorption refrigerating machine |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP29631798A JP3852891B2 (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 吸収冷凍機用溶液熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000121194A JP2000121194A (ja) | 2000-04-28 |
| JP3852891B2 true JP3852891B2 (ja) | 2006-12-06 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29631798A Expired - Fee Related JP3852891B2 (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 吸収冷凍機用溶液熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3852891B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5337554B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2013-11-06 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 脱硫装置及び燃料電池システム |
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1998
- 1998-10-19 JP JP29631798A patent/JP3852891B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000121194A (ja) | 2000-04-28 |
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