JP4294797B2 - 圧縮気体の除湿装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着剤を用いて湿った圧縮気体を吸着除湿して乾燥する、圧縮気体の除湿装置に係わり、特に、吸着筒内を通過する圧縮気体もしくはパージ気体に対する整流構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の除湿装置においては、乾燥した気体、たとえば乾燥空気を連続して供給するため、活性アルミナ、シリカゲル、合成ゼオライトあるいは塩化リチウムなどの吸着剤を容器に充填した吸着筒が二基用意される。一方の吸着筒に湿った圧縮空気を導き吸着除湿して乾燥空気とし、所定の供給先に供給する。同時に、得られた乾燥空気の一部を他方の吸着筒に導き、前段階で吸湿して吸湿能力の低下した吸着剤から湿分を脱着し、この湿分を吸着筒からパージする再生をなす。
【０００３】
このような一方の吸着筒における圧縮空気の乾燥と、他方の吸着筒における吸着剤の再生は同時に並行して行われるとともに、所定時間経過後に両吸着筒間に設けられた切換え弁を切換えて、連続的に乾燥空気を供給する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種の装置において、吸着筒を除いて最も配置スペースをとるのは切換え弁である。すなわち、上記切換え弁は各吸着筒に亘る全長が必要であり、各吸着筒に対して湿った圧縮空気を導びくポートと、吸着筒から出たパージ空気を導びくポートを備えなければならない。
【０００５】
はじめ、図８に二点鎖線で示すように、各吸着筒Ａ，Ｂに亘って形成される切換え弁Ｖ_０ は、各吸着筒Ａ，Ｂと連通するポートａ_０ ，ｂ_０ を、各吸着筒Ａ，Ｂの中心部ｏに対向して備えていた。このことから、切換え弁ポートａ_０ ，ｂ_０ から湿った圧縮空気が吸着筒Ａ，Ｂの中央部ｏに対して導かれ、周部に向かって放射状に拡散される。その一方で、パージ空気が吸着筒Ａ，Ｂ周部から中央部ｏに集中し、さらに各ポートａ_０ ，ｂ_０ に導かれることとなり、吸着剤が均一に作用をなして効率がよい。
【０００６】
しかしながら、切換え弁Ｖ_０ が必然的に大型化してしまい、装置の大型化に繋がることと、弁の駆動力が大きくなって、コストおよびランニングコストに悪影響を与えている。
【０００７】
そこで、図８に実線で示すように、各吸着筒Ａ，Ｂと連通するポートａ_１ ，ｂ_１ を互いの吸着筒Ａ，Ｂ寄りの位置に変更した切換え弁Ｖ_１ が用いられるようになった。したがって、可能な限り切換え弁Ｖ_１ の小型化が図れるようになり、装置の小型化に結び付けられるとともに、コストおよびランニングコストの点で良好な結果が得られている。
【０００８】
ところが、切換え弁ポートａ_１ ，ｂ_１ が各吸着筒Ａ，Ｂの中心部ｏとずれた位置にあるところから、ポートａ_１ ，ｂ_１ に近い部位の吸着剤が偏重状態で作用をなし、ポートａ_１ ，ｂ_１ から遠い部位の吸着剤はさほど使われなくなって、寿命に差が生じてしまう。その結果、吸着筒Ａ，Ｂに充填される吸着剤の量と比較して、限界に達する時期が早いものであった。
【０００９】
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、切換え手段の各吸着筒に連通するポートを互いの吸着筒寄りの位置にして小型化を確保したうえで、各吸着筒内の吸着剤を均一に作用させ、吸着能力の向上と長寿命化を得られ、信頼性の向上を図った圧縮気体の除湿装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を満足するため本発明の圧縮気体の除湿装置は、吸着剤を充填する一対の吸着筒と、これら吸着筒に連通する連通路およびこの連通路に設けられる切換え手段を備え、湿った圧縮気体を一方の吸着筒へ導いて吸着除湿して乾燥させ、この乾燥気体の一部を他方の吸着筒に導いて前段階で吸湿能力が低下した吸着剤から湿分を脱着しかつパージする再生を並行して行い、両吸着筒の間で乾燥と再生を交互に切換えて連続的に乾燥気体を供給する装置において、各吸着筒の下部側に配置される上記切換え手段と、
この切換え手段から導かれた湿った圧縮気体を各吸着筒へ導く、もしくは各吸着筒を通過したパージ気体を切換え手段へ導く、各吸着筒の中心部とは外れた位置でかつ他方の吸着筒寄りの位置に開口される上記連通路と、
この連通路と各吸着筒下部との間に介在され、切換え手段から連通路を介して各吸着筒に導かれる湿った圧縮気体もしくは各吸着筒を通過し連通路を介して切換え手段に導かれるパージ気体を、吸着筒の中央部に対して集流案内する通気孔を有する整流手段とを具備し、
上記整流手段における通気孔の開口面積は、湿った圧縮気体を導入案内するための導入口と得られた乾燥気体を給出案内するための給出口にそれぞれ接続される配管の断面積以上である。
【００１３】
このような課題を解決する手段を採用することにより、切換え手段の各吸着筒に連通するポートを互いの吸着筒寄りの位置から変更することがなく、各吸着筒内の吸着剤を均一に作用させて吸着能力の向上と長寿命化を得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１に、圧縮気体の除湿装置の外観を斜視図として示す。この除湿装置は、下部側の架台１と、この架台１の一側部上に取付けられる電気部品箱２と、架台１の他側部上に取付けられる２基の吸着筒（説明の都合上、以下、図の左側吸着筒をＡ筒と呼び、図の右側吸着筒をＢ筒と呼ぶ）３，４と、これらＡ，Ｂ筒３，４の上端部に亘って載設されるアウトレットヘッド５、およびＡ，Ｂ筒下端部に亘って取付けられるここではインレットヘッド１５とから構成される。
【００１５】
このアウトレットヘッド５は、複数本の支柱ボルト６…とナット７…を介して架台１に取付け固定され、上記インレットヘッド１５は、上記架台１に取付けられる蓋板８によって遮蔽されている。上記アウトレットヘッド５の一側面には、装置内で吸着乾燥した気体を所定の供給先に給出案内するための給出口９が設けられ、かつ架台１の一側面には湿った圧縮気体を装置内へ導入案内するための導入口１０が開口される。
【００１６】
また、アウトレットヘッド５の中央部には湿度インジケータ１１が設けられ、さらにＡ，Ｂ両筒３，４上端部と互いに連通するパージオリフィス１２が設けられている。このパージオリフィス１２とは反対側の側部に、後述するパージ弁を接続するための一対の接続口体１３が設けられている。
【００１７】
図２と、図３は、同じ除湿装置の断面を概略的に示しており、互いに作用が異なる状態である。上記Ａ，Ｂ筒３，４は、上下端面が開口する筒体からなっていて、上端開口部はアウトレットヘッド５下面に設けられた凹部５ａに挿嵌され、下端開口部は先に述べたインレットヘッド１５上面に設けられた凹部１５ａに挿嵌される。
【００１８】
そして、各Ａ，Ｂ筒３，４の上端開口と下端開口からそれぞれ所定間隔を存した位置に多孔板１６が設けられていて、これら多孔板１６間に吸着剤１７が充填される。吸着剤１７として、活性アルミナ、シリカゲル、ゼオライトなどが用いられる。
【００１９】
特に、下部側の多孔板１６と各Ａ，Ｂ筒３，４下端開口との間には、後述する整流手段である整流板４０が介在される。この整流板４０は、上記多孔板１６とは所定の間隙を存し、かつ互いに並行しており、Ａ，Ｂ各筒３，４内径に適宜な手段を持って取付けられている。
【００２０】
また、整流板４０はＡ，Ｂ各筒３，４が載るインレットヘッド１５の凹部１５ａ面とも所定の間隔を存するように取付けられる。したがって、整流板４０の周端部に多孔板１６と凹部１５ａ面と間隙を存するための図示しないスペーサを介在するとよい。
【００２１】
それぞれの整流板４０の中央部には、ここでは丸孔からなる通気孔４０ａが設けられる。これら通気孔４０ａの開口面積は、導入口１０と給出口９に接続される入り口または出口配管の断面積以上となるよう設計されている。
【００２２】
一方、上記アウトレットヘッド５における各Ａ，Ｂ筒３，４中央部と対向する位置に逆止弁１８Ａ，１８Ｂを収容する弁室１９が形成される。これら逆止弁１８Ａ，１８Ｂは、下部側である筒３，４内から上方への気体の流れを許容し、上部から筒３，４内である下方への気体の流れを阻止するものである。
【００２３】
さらに、アウトレットヘッド５には、上記給出口９と、各弁室１９とを連通する給出路２０が設けられていて、逆止弁１８Ａ，１８Ｂを開放して弁室１９を出た気体を給出口９へ導くようになっている。なお、この給出路２０には上記湿度インジケータ１１と連通する分岐路２１が分岐して設けられている。
【００２４】
各弁室１９の周囲でＡ，Ｂ両筒３，４が挿嵌される範囲内は凹陥形成されていて、先に説明したパージオリフィス（ここではアウトレットヘッド５に設けられるよう描いている）１２と連通するパージ室２２となっている。
【００２５】
上記給出路２０における給出口９とは反対側の端部は閉塞されていて、湿度センサ２３が給出路２０に突出して取付けられている。図２のみ示すように、上記電気部品箱２内に制御回路２５が収容されていて、上記湿度センサ２３と電気的に接続される。湿度センサ２３は、給出路２０における乾燥空気の湿度を検知して、その検知信号を制御回路２５へ送るようになっている。
【００２６】
上記インレットヘッド１５の下面には切換え手段である切換え弁２６が取付けられている。インレットヘッド１５の一側部には上記導入口１０が設けられ、他側部にはパージ弁２７とサイレンサ２８が直列に接続される。
【００２７】
上記切換え弁２６は、Ａ，Ｂ両筒３，４の下方部位にあって、図の左側から右側へ、第１のポートａ，第２のポートｂ，第３のポートｃ，第４のポートｄ，第５のポートｅが順次設けられていて、弁体ｆが移動することにより各ポートａ〜ｅ相互の連通切換えがなされる。上記弁体ｆはソレノイド２６Ｓによって駆動される。このソレノイド２６Ｓは上記制御回路２５と電気的に接続されていて、駆動制御されるようになっている。
【００２８】
上記インレットヘッド１５には、導入口１０と切換え弁２６の第３のポートｃとを連通する導入路３０と、Ａ筒３の下部開口端と第２のポートｂとを連通するＡ筒連通路３１と、Ｂ筒４の下部開口端と第４のポートｄとを連通するＢ筒連通路３２と、第１のポートａと第５のポートｅとを連通する逆Ｕ字状のポート連通路３３および、このポート連通路３３の中途部から分岐して上記パージ弁２７に連通するパージ分岐路３４が設けられている。Ａ筒３の下部開口端と第２のポートｂとを連通するＡ筒連通路３１と、Ｂ筒４の下部開口端と第４のポートｄとを連通するＢ筒連通路３２は、それぞれ各筒３，４寄りの位置に開口している。
【００２９】
図４に、概略の平面視で示すように、Ａ，Ｂ筒３，４が所定間隔を存して並置され、先に説明した整流板４０は各筒３，４内を閉塞するよう嵌め込まれて、この中央部にはハッチングで示す通気孔４０ａが設けられている。
【００３０】
これに対して、上記切換え弁２６は破線で示す平面形状をなし、この第２のポートｂと連通する上記Ａ筒連通路３１の開口端は、Ａ筒３における整流板４０の通気孔４０ａよりＢ筒４寄りの位置にある。同様に、切換え弁２６の第４のポートｄと連通するＢ筒連通路３２の開口端は、Ｂ筒４における整流板４０の通気孔４０ａよりＡ筒３寄りの位置にある。
【００３１】
一方、上記パージ弁２７は、通常構成の電磁開閉弁であって、上記制御回路２５と電気的に接続される。この制御回路２５からの制御信号に応じて開閉し、パージ分岐路３４から導かれるパージ気体の導通もしくは遮断をなす。ここから導出されるパージ気体はサイレンサ２８に導かれて消音されたあと、外部へ放出されるようになっている。
【００３２】
上記制御回路２５は、上記湿度センサ２３からの検知信号を受けて露点温度（圧力下露点）に換算する回路と、この露点温度と予め記憶された設定露点温度（圧力下露点）とを比較する回路、およびこの比較結果にもとづいて切換え弁２６の切換え制御と、パージ弁２７の開閉制御をなす回路とを備えている。
【００３３】
なお、上記給出口９は上記給出路２０の左側端部に設けられるのに対して、上記湿度センサ２３は右側端部に取付けられる。すなわち、給出路２０の一端側に給出口９が設けられ、他端側に湿度センサ２３が取付けられる。
【００３４】
このように構成される除湿装置であって、以下に述べるような作用をなす。なお、圧縮気体として圧縮空気を適用して説明する。
【００３５】
切換え弁２６の弁体ｆが図２に示す位置にあるとき、装置へ供給される湿った圧縮空気はインレットヘッド１５の導入口１０から導入路３０を介して切換え弁２６の第３のポートｃ、第４のポートｄおよびＢ筒連通路３２から整流板４０の通気孔４０ａを介してＢ筒４内へ導かれる。
【００３６】
Ｂ筒連通路３２はＢ筒４の中心部から外れた位置に開口しているが、多孔板１６と間隙を存して配置される整流板４０は、その通気孔４０ａがＢ筒４の中心部に対向して開口しているので、湿った圧縮空気はＢ筒４の中心部に対して集流案内される。
【００３７】
湿った圧縮空気は整流板４０の通気孔４０ａを出た直後で多孔板１６に至るまでの間に、周辺に向かって放射状に拡散する。そのまま、多孔板１６からＢ筒４内に導かれ、よって筒４内の吸着剤１７に対して均一に接触する。この状態を保持してＢ筒４内を上昇通過し、吸着剤１７によって吸着除湿され乾燥化する、乾燥工程が行われる。
【００３８】
このように、Ｂ筒４下部に、中心部に通気孔４０ａを有する上記整流板４０を下部多孔板１６と凹部１５ａとの間に介在配置したことから、Ｂ筒連通路３２の位置がＢ筒４中心からずれているが、吸着剤１７は充填部位に係わりなく均一に吸着作用をなし、吸着ムラがなく、高い吸着能力が得られる。
【００３９】
乾燥した空気は、Ｂ筒４上部の多孔板１６を介して上端開口に上昇し、さらに上部の逆止弁１８Ｂを押し上げてアウトレットヘッド５の給出路２０に導かれ、給出口９から所定の供給先に給出される。
【００４０】
Ｂ筒４上端開口部から出た乾燥空気の一部はパージ室２２に導かれ、パージオリフィス１２によって流量を絞られてから、Ａ筒３上部のパージ室２２を介してＡ筒３内に案内される。そして、ここに充填される吸着剤１７を通過して、前段階の乾燥工程において吸着剤１７が吸着した湿分を脱着する。
【００４１】
この湿分を脱着した空気であるパージ空気は、Ａ筒３下端部において整流板４０の通気孔４０ａを通過する。ここでもパージ空気は整流板４０によってＡ筒３の中心部に対して集流案内される。
【００４２】
すなわち、Ａ筒３内を通過するパージ空気は整流板４０の存在によりＡ筒３内を均一状態で導かれることとなり、吸着剤１７は充填部位に係わりなく均一に脱着して、高いパージ効率が得られる。
【００４３】
パージ空気が整流板通気孔４０ａから出たあと、Ａ筒３中心からずれた位置にあるＡ筒連通路３１に導かれ、第２のポートｂ、第１のポートａを経てポート連通路３３に導かれる。第５のポートｅが閉塞状態にあるところから、パージ空気はポート連通路３３からパージ分岐路３４に導かれる。
【００４４】
パージ弁２７が閉成状態にあるとき、パージ空気はここで遮断され、したがってＡ筒３内が圧力上昇する昇圧工程となす。パージ弁２７が開放状態にあるとき、パージ空気はパージ弁２７を通過してサイレンサ２８に導かれ、ここで消音されてから外部へ放出される再生工程となす。
【００４５】
切換え弁２６の弁体ｆが図３に示す位置にあるとき、装置へ供給される湿った圧縮空気は、インレットヘッド１５の導入口１０から導入路３０を介して切換え弁２６の第３のポートｃ、第２のポートｂ、Ａ筒連通路３１および整流板４０の通気孔４０ａと多孔板１６を介してＡ筒３内へ導かれる。
【００４６】
上記整流板４０を備えたことにより、湿った圧縮空気はＡ筒３内に均等に拡散して導かれ、ここに充填される吸着剤１７は充填部位に係わらず均一な吸着除湿作用をなし、乾燥化する乾燥工程となる。
【００４７】
そして、上部の逆止弁１８Ａを押し上げてアウトレットヘッド５の給出路２０に導かれ、給出口９から所定の供給先に給出される。乾燥空気の一部はパージ室２２に導かれ、パージオリフィス１２によって流量を絞られて、Ｂ筒４上部のパージ室２２を介してＢ筒４内に案内される。
【００４８】
さらに、Ｂ筒４内に充填される吸着剤１７を通過して、前段階の乾燥工程において吸着剤１７が吸着した湿分を脱着する。湿分を脱着した空気であるパージ空気は、Ｂ筒４を出たあと整流板４０の通気孔４０ａを通過する。
【００４９】
このときも、整流板４０によってＢ筒４の中央部に対して集流案内されるところから、Ｂ筒４内の吸着剤１７は充填部位に係わらず均一に作用して効率よく脱着される。
【００５０】
パージ空気は整流板通気孔４０ａを出たあと、Ｂ筒連通路３２から第４のポートｄを介して第５のポートｅから導出され、さらにポート連通路３３に導かれる。第１のポートａが閉塞状態にあるところから、パージ空気はポート連通路３３からパージ分岐路３４に導かれる。
【００５１】
パージ弁２７が閉成状態にあるとき、パージ空気はここで遮断され、Ｂ筒４内が圧力上昇する昇圧工程となす。パージ弁２７が開放状態にあるとき、パージ空気はパージ弁２７を通過してサイレンサ２８に導かれ、ここで消音されてから外部へ放出される再生工程となす。
【００５２】
なお、上記整流板４０の通気孔４０ａ面積を、導入口１０と給出口９に接続される入り口配管および出口配管の断面積よりも大としたから、通気孔４０ａが圧縮空気もしくはパージ空気の流通抵抗にならずにすむ。
【００５３】
図５は、第２の実施の形態を示す。整流板４０Ａには、中央部に小径の通気孔４０ｂが設けられ、この通気孔４０ｂを基準として、同一径上に、かつ互いに等間隔で同直径の複数の通気孔４０ｃ…が設けられている。整流板４０Ａは、先に説明したものと同様、Ａ，Ｂ筒３，４下部の多孔板１６と凹部１５ａ面との間に介在配置される。
【００５４】
Ａ，Ｂ筒連通路３１，３２の位置がＡ，Ｂ筒３，４の中心部からずれているが、整流板４０Ａにおける中央部の通気孔４０ｂが湿った圧縮空気もしくはパージ空気をＡ，Ｂ筒３，４の中央部に対して集流案内する。そのうえで、周囲の複数の通気孔４０ｃ…がＡ，Ｂ筒３，４周辺に均等に導くこととなり、吸着剤は充填部位に係わらず均一作用をなす。
【００５５】
当然ながら、上記整流板４０Ａの通気孔４０ｂ、４０ｃの合計面積が、導入口１０と給出口９に接続される入り口配管および出口配管の断面積よりも大となるから、これら通気孔４０ｂ，４０ｃが圧縮空気もしくはパージ空気の流通抵抗にならずにすむ。
【００５６】
図６は、第３の実施の形態を示す。すなわち、Ａ，Ｂ各筒３，４の下部に先に説明した整流板４０を配置したうえで、たとえばＢ筒４の上部（Ａ筒３上部に備えてもよい）に第１の実施の形態の整流板４０もしくは、第２の実施の形態の整流板４０Ａが設けられる。
【００５７】
上部の整流板４０，４０Ａは、上部の多孔板１６とアウトレットヘッド５の凹部５ａ面との間に介在配置される。これらの間隙を保持するために、図示しないスペーサを用いるとよい。
【００５８】
上部整流板４０，４０Ａにおいては、Ｂ筒４で吸着除湿された乾燥空気もしくはＢ筒４に導かれるパージ空気を、Ｂ筒４の中央部に対して集流案内し、吸着剤１７の均一な吸着作用を得る。
【００５９】
また、Ａ筒３の内部には、上下方向のほぼ中央部に、筒３内を上下に仕切るようにして、たとえば、図７に第４の実施の形態として示す整流板４０Ｂが嵌め込まれる。この整流板４０Ｂは、Ｂ筒３内に配置してもよい。
【００６０】
上記整流板４０Ｂは、中央部に円形の通気孔４０ｂが設けられ、さらにこの周囲に放射状に複数の矩形状孔部４０ｄ…が設けられる。孔部４０ｄを形成する切起し片４０ｅは上面側と下面側に突出しており、筒３内において端縁に多孔板が接触配置される。
【００６１】
したがって、整流板４０Ｂの上面と下面には空間が形成されることになり、Ａ筒３内を通過する圧縮空気もしくはパージ空気を筒３中央部に対して集流案内し、吸着剤１７の均一作用が得られる。
【００６２】
なお、上述の実施の形態では二基の吸着筒３，４を備えたが、これに限定されるものではなく、複数対の吸着筒を備えて、一方側と他方側を直列に連通する除湿装置にも適用できる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、少なくとも各吸着筒下部と切換え手段との間に圧縮気体もしくはパージ気体を吸着筒の中央部に対して集流案内する整流手段を備えたから、切換え手段の各吸着筒に連通するポートを互いの吸着筒寄りの位置にして切換え手段および装置自体の小型化を確保したうえで、各吸着筒内の吸着剤を均一に作用させ、吸着能力の向上と長寿命化を得られ、信頼性の向上を図れるなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す、除湿装置の外観斜視図。
【図２】同実施の形態を示す、除湿装置の概略の断面図。
【図３】同実施の形態を示す、除湿装置の概略の断面図で、図２とは異なる工程を説明する図。
【図４】同実施の形態を示す、吸着筒と整流板および切換え弁に連通するポートの配置関係を説明する平面図。
【図５】第２の実施の形態を示す、整流板の平面図。
【図６】第３の実施の形態を示す、除湿装置の概略の断面図。
【図７】第４の実施の形態を示す、整流板の平面図と、ｂ−ｂ断面図。
【図８】従来の、吸着筒と切換え弁に連通するポートの配置関係を説明する平面図。
【符号の説明】
１７…吸着剤、
３…吸着筒（Ａ筒）、
４…吸着筒（Ｂ筒）、
２６…切換え弁（切換え手段）、
４０，４０Ａ，４０Ｂ…整流板（整流手段）。

Claims (1)

1. 吸着剤を充填する一対の吸着筒と、これら吸着筒に連通する連通路およびこの連通路に設けられる切換え手段を備え、湿った圧縮気体を一方の吸着筒へ導いて吸着除湿して乾燥させ、この乾燥気体の一部を他方の吸着筒に導いて前段階で吸湿能力が低下した吸着剤から湿分を脱着しかつパージする再生を並行して行い、両吸着筒の間で乾燥と再生を交互に切換えて連続的に乾燥気体を供給する圧縮気体の除湿装置において、
   各吸着筒の下部側に配置される上記切換え手段と、
   この切換え手段から導かれた湿った圧縮気体を各吸着筒へ導く、もしくは各吸着筒を通過したパージ気体を切換え手段へ導く、各吸着筒の中心部とは外れた位置で、かつ他方の吸着筒寄りの位置に開口される上記連通路と、
   この連通路と各吸着筒下部との間に介在され、上記切換え手段から連通路を介して各吸着筒に導かれる湿った圧縮気体もしくは各吸着筒を通過し連通路を介して切換え手段に導かれるパージ気体を、吸着筒の中央部に対して集流案内する通気孔を有する整流手段とを具備し、
   上記整流手段における通気孔の開口面積は、湿った圧縮気体を導入案内するための導入口と得られた乾燥気体を給出案内するための給出口にそれぞれ接続される配管の断面積以上である
   ことを特徴とする圧縮気体の除湿装置。

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