JP4860541B2 - 高品位尿素水の簡易供給装置とその装置を用いた高品位尿素水の供給方法 - Google Patents

高品位尿素水の簡易供給装置とその装置を用いた高品位尿素水の供給方法 Download PDF

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Description

本発明は、尿素を添加してNOxを還元する触媒システム「尿素SCR」に用いる高品位尿素水の簡易供給装置とその装置を用いた高品位尿素水供給方法に関する。
ディーゼル自動車のエンジンから排出される排気ガスに含まれる粒子状物質(Particulate Matter;以下「PM」という。)及び窒素酸化物(以下「NOx」という。)の大幅な低減のためには、エンジンから排出されるガス中のPM及びNOxを低減する技術の改善のみでは限界があり、排気後処理装置の導入が必要不可欠とされている。
排気後処理装置のうち、NOxを還元処理する触媒システム(以下「NOx還元触媒」という。)としては、NOxを触媒に吸蔵又は吸着して還元する触媒システム(以下「吸蔵型NOx還元触媒」という。)や尿素を添加してNOxを還元する触媒システム(以下「尿素SCR」という。)の導入が段階的に進められており、今後、硫黄分10ppm以下の軽油の普及に伴い、こうしたNOx還元触媒の浄化性能や耐久性の向上が図られると考えられている。
一方、PM対策として用いられるディーゼル微粒子除去装置(以下「DPF」という。)は、一部車種を除き、新長期目標に基づく規制に対応した車両において採用が予定されており、既に実用化されている技術である。今後、更なる技術の進展及び燃料・潤滑油の品質の改善等により、その浄化性能を一層向上させることが可能と考えられる。しかしながら、高温で高い燃焼効率を求めると、PMが低減できる一方で、空気中の窒素が酸化してNOxが生成される。そこで高温の排ガス中に尿素を噴射し、その混合気を尿素触媒に通すことでNOxを窒素と水に還元する尿素SCRと呼ばれるシステムが実用化されている。
尿素SCRに使用される高品位尿素水については、日本自動車規格(JASO)によって、「ディーゼル機関−NOx還元添加剤AUS32−第1部:性状(JASOE502)」の規格が制定されている。
高品位尿素水の製品規格は、以下の通りである。
尿素濃度:31.8〜33.3wt%、密度(20℃):1.0870〜1.0920g/cm3、屈折率(20℃):1.3817〜1.3840,アルカリ度(NH3換算):<0.2%、炭酸塩(CO2換算):<0.2%、ビゥレット:<0.3%、ホルムア
ルデヒド:<10mg/kg、不溶解分:<20mg/kg、燐酸(PO4):<0.5
mg/kg、カルシウム:<0.5mg/kg、鉄分:<0.5mg/kg、銅:<0.2mg/kg、亜鉛:<0.2mg/kg、クローム:<0.2mg/kg、ニッケル:<0.2mg/kg、マグネシウム:<0.5mg/kg、カリウム:<0.5mg/kg、ナトリム:<0.5mg/kg。
高品位尿素水はディーゼル自動車の走行中に消費されるので、定期的に供給・補充する必要がある。現在、以下の高品位尿素水の供給方法が提案されている。
1)容量5L、10L及び20Lの使い捨て容器(Bag in Box)による供給方法。
2)トラックターミナルに、容量1000LのIBC(Intermediate Bulk container)タンク(1070Lの実容量を有するIBCタンク)を設置し、使用に応じて、容量1000LのIBCタンクを交換する供給方法。
3)トラックターミナルに、容量600L以上のディスペンサーを設置し、使用に応じて、タンクローリーから、高品位尿素水を計量・充填する供給方法。
現在、尿素SCRに使用される高品位尿素水の効率的な供給体制の確立が要請されているが、提案されている前記の供給方法には、以下の課題がある。
1)使い捨て容器(Bag in Box)による供給方法では、使い捨て容器による包装費用と後処理費用がかかり、経済的に好ましい供給方法とはいえない。
2)容量1000LのIBCタンクを交換する供給方法では、IBCタンク内に残液があるので、IBCタンクを交換する毎に、タンクの洗浄充填が必要になると共に、廃液処理費用がかかる。また、使用中のIBCタンクの他に予備のタンクを設置する必要が生じて、経済的に好ましい供給方法とはいえない。
本発明は、前記課題を解決するためのものである。即ち、本発明は、高品位尿素水の取扱いが簡便な簡易供給装置と、その装置を用いた高品位尿素水の効率的な供給方法を提供することを目的とする。
本発明の第一観点は、
高品位尿素水の簡易供給装置であって、
1050L乃至1500Lの実容量を有する高密度ポリエチレン製IBCタンクである上部タンクと1200L乃至1500Lの実容量を有する高密度ポリエチレン製IBCタンクである下部タンクとの二段式タンクを備え、
前記上部タンクは、エア抜き口及び高品位尿素水注入口、並びにタンク底部に高品位尿素水流出口を有し、
また前記下部タンクは、エア抜き口、高品位尿素水流入口、及び高品位尿素水供給口を有し、
そして前記上部タンクの高品位尿素水流出口と前記下部タンクの高品位尿素水流入口とを連結する着脱バルブ付接続ホースを備え、
さらに前記下部タンクの高品位尿素水供給口と接続された、電動ポンプ駆動のガンノズル付供給ホースを備えてなる、高品位尿素水の簡易供給装置である。
このうち好ましい態様は、前記エア抜き口には、さらに気体用フィルタが備えられている、高品位尿素水の簡易供給装置である。
別の好ましい態様は、前記ガンノズル付供給ホースには、さらに流量計が接続されている、高品位尿素水の簡易供給装置である。
本発明の第二観点は、
高品位尿素水の簡易供給装置であって、
1050L乃至1500Lの実容量を有する高密度ポリエチレン製IBCタンクである上部タンクと1200L乃至1500Lの実容量を有する高密度ポリエチレン製IBCタンクである下部タンクとの二段式タンクを備え、
前記上部タンクは、エア抜き口及び高品位尿素水注入口、並びにタンク底部に高品位尿素水流出口を有し、
また前記下部タンクは、エア抜き口及び高品位尿素水流入口、並びにタンク底部に高品位尿素水供給口を有し、
そして前記上部タンクの高品位尿素水流出口と前記下部タンクの高品位尿素水流入口とを連結する着脱バルブ付接続ホースを備え、
さらに前記下部タンクの高品位尿素水供給口と接続された、ガンノズル付供給ホースを備えてなる、高品位尿素水の簡易供給装置である。
この好ましい態様は、前記エア抜き口には、さらに気体用フィルタが備えられている、高品位尿素水の簡易供給装置である。
本発明の第三観点は、
1000Lに定量された高品位尿素水を充填する1050L乃至1500Lの実容量を有する高密度ポリエチレン製IBCタンクを備えた高品位尿素水の移送装置を用いて、
1000Lの高品位尿素水を、第一観点に記載の高品位尿素水の簡易供給装置の上部タンクの高品位尿素水注入口に流入し、その後、上部タンクより下部タンクに流し送り、そして下部タンクの高品位尿素水供給口より供給することを特徴とする、高品位尿素水の供給方法である。
本発明の第四観点は、
1000Lに定量された高品位尿素水を充填する1050L乃至1500Lの実容量を有する高密度ポリエチレン製IBCタンクを備えた高品位尿素水の移送装置を用いて、
1000Lの高品位尿素水を、第二観点記載の高品位尿素水の簡易供給装置の上部タンクの高品位尿素水注入口に流入し、その後、上部タンクより下部タンクに流し送り、そして下部タンクの高品位尿素水供給口より供給することを特徴とする、高品位尿素水の供給方法である。
本発明の第五観点は、
1000Lないし10000Lの実容量を有するタンクローリーより、1000L定量の高品位尿素水を、第一観点記載の高品位尿素水の簡易供給装置の上部タンクの高品位尿素水注入口に流入し、その後、上部タンクより下部タンクに流し送り、そして下部タンクの高品位尿素水供給口より供給することを特徴とする、高品位尿素水の供給方法である。
本発明の第六観点は、
1000Lないし10000Lの実容量を有するタンクローリーより、1000L定量の高品位尿素水を、第二観点記載の高品位尿素水の簡易供給装置の上部タンクの高品位尿素水注入口に流入し、その後、上部タンクより下部タンクに流し送り、そして下部タンクの高品位尿素水供給口より供給することを特徴とする、高品位尿素水の供給方法である。
本発明によれば、高品位尿素水のディーゼル車への供給途中で下部タンクの高品位尿素水がたとえ空になったとしても、上部タンクより直ちに一定量の高品位尿素水を下部タンクに供給することができるため、ディーゼル車への高品位尿素水の供給が中断することなく、安定供給されるという利点を有する。なお且つ、本発明の高品位尿素水の簡易供給装置は、2つのタンクが互いに上下に設置されるものであるため、2つのタンクが横に並列して設置されるものよりも、設置面積が小さくて済むという利点もある。これに対し、例えば一段式タンクからなる高品位尿素水の簡易供給装置の場合においては、タンクが実質的に空でなければ、一定量の高品位尿素水を供給するとタンク容量を超えてしまう上に、空になったときに直ちに供給できる手段を有していないため、ディーゼル車への高品位尿素水の供給が中断してしまうという不利さを有する。
また本発明において、移送装置として1000Lないし10000Lの実容量を有するタンクローリーを用いる場合、それぞれのトラックターミナルを順次周回しながら各トラックターミナルに設置した高品位尿素水の簡易供給装置に供給できるため、各トラックターミナルへの高品位尿素水の供給が円滑に行われる。
本発明の第一観点における高品位尿素水の簡易供給装置は、IBCタンクである上部タンクと下部タンクとの二段式タンクを備える。このうち、上部タンクは、エア抜き口及び高品位尿素水注入口、並びにタンク底部に高品位尿素水流出口を有する一方で、下部タンクは、エア抜き口、高品位尿素水流入口、及び高品位尿素水供給口を有する。そして上部タンクの高品位尿素水流出口と下部タンクの高品位尿素水流入口とは、着脱バルブ付接続
ホースにより連結されている。さらに下部タンクの高品位尿素水供給口には、電動ポンプ駆動のガンノズル付供給ホースが接続されており、このガンノズル付供給ホースを介して高品位尿素水がディーゼル車へと供給される。また、用いられる上部タンクは1050L乃至1500Lの実容量を有する高密度ポリエチレン製であり、下部タンクは1200L乃至1500Lの実容量を有する高密度ポリエチレン製である。
また、高品位尿素水の流出時における、外部よりのダストの混入を防ぐため、エア抜き口には気体用フィルタを備えていることが好ましい。気体用フィルタとしては、ステンレス製メッシュ又はポリプロピレン製不織布が使用可能である。電動ポンプは、IBCタンクの天板部分に竪形の電動ポンプを据え付けるのが好ましい。また、使用の便利さから、ガンノズル付供給ホースには、さらに流量計が接続されていることが好ましい。
本発明の第二観点における高品位尿素水の簡易供給装置は、下部タンクに電動ポンプを有していない他は上記第一観点における高品位尿素水の簡易供給装置と同様の構成を有するものであり、電動ポンプを必要とせずに、ヘッド差(高低差)を用いて自重により、高品位尿素水がディーゼル車に供給されることにある。かかる第二観点の高品位尿素水の簡易供給装置においても、エア抜き口には、さらに気体用フィルタが備えられていることが、ダストの混入防止の点で好ましい。
本発明の第三観点における高品位尿素水の供給方法によれば、例えば工場において1000Lに定量された高品位尿素水を充填する1050L乃至1500Lの実容量を有する高密度ポリエチレン製IBCタンクを備えた高品位尿素水の移送装置を用いて、上記第一観点における高品位尿素水の簡易供給装置の上部タンクの高品位尿素水注入口に流入し、その後、上部タンクより下部タンクに流し送り、そして下部タンクの高品位尿素水供給口より供給される。このように、高品位尿素水は、一定量の高品位尿素水を充填するIBCタンク等の移送装置を積載した小型トラック、大型トラック等の運搬手段を用いて、トラックターミナルに運搬され、一旦、上部タンク内に充填される。そしてその後、上部タンクより下部タンクに流し送られ、そして下部タンクよりディーゼル車に供給される。
また、本発明の第四観点における高品位尿素水の供給方法によれば、上記第三観点における高品位尿素水の供給方法において、第一観点の代わりに第二観点における高品位尿素水の簡易供給装置を用いる他は、同様であり、電動ポンプを必要としない。
一方、本発明の第五観点における高品位尿素水の供給方法によれば、高品位尿素水の移送装置としてタンクローリーが用いられる他は、上記第三観点における高品位尿素水の供給方法と同様である。タンクローリーは1000Lないし10000Lの実容量を有することが好ましい。また、タンクローリーは、計量装置(計量検定合格済み)を備えて、1L単位にて供給することが好ましい。
本発明の第六観点における高品位尿素水の供給方法によれば、高品位尿素水の移送装置として第五観点における1000Lないし10000Lの実容量を有するタンクローリーを用いた他は、上記第四観点における高品位尿素水の供給方法と同様である。
本発明で取り扱う高品位尿素水は、尿素SCRに用いるために、移送時及び保管において、金属汚染を防止する必要がある。
高品位尿素水の金属汚染を防止するため、IBCタンクにおいては、そのインナータンク材質は高密度ポリエチレンが好ましい。なお、IBCタンクでは、通常、インナータンクの保護のためケージが採用されている。ケージは、例えば、頑丈な亜鉛メッキ鋼管のフレーム構造性ケージとなっている。
下部タンクのケージは、上部タンクのケージと異なり上部タンクに高品位尿素水を充填した加重に耐えられるように強固に設計される。
電動ポンプとしては、下部タンクの底部より高品位尿素水を抜き出すことができるのであればそのポンプの形式は問わない。設置例としては、下部タンクに高品位尿素水供給口を設置し、下部タンクのケージに電動ポンプを固定する。又はタンク底部の高品位尿素水供給口にガンノズル付供給ホースを介して電動ポンプを設置する方法がある。
材質から強化プラスチック製電動ポンプが好ましい。強化プラスチック製電動ポンプは
、酸・アルカリ用途に用いられるほど耐性が優れている。構造(パイプ・プロペラ)材質には、強化プラスチックとしてポリプロピレンが好ましい。また、シャフト材質には、高耐熱耐食合金であるステンレス合金(SUS304)、ハステロイ(登録商標)合金、インコネル(登録商標)合金などが好ましい。シール材質は、セラミック、フッ素樹脂、フッ素ゴム、ハステロイ(登録商標)合金、インコネル(登録商標)合金などを、特性に応じて使用するのが好ましい。ホース材質は、軟質塩化ビニルが好ましい。ガンノズル材質も、強化プラスチックとしてポリプロピレンが好ましい。
また、本発明の高品位尿素水の供給方法で使用する、高密度ポリエチレン製IBCタンクからなる高品位尿素水の移送装置は、第一観点の高品位尿素水の簡易供給装置の上部タンク又は下部タンクと実容量が異なるのみで、材質は同じものである。実際、1000Lの実容量の高品位尿素水を移送できれば良く、例えば1050〜1500Lの実容量を有する高密度ポリエチレン製IBCが用いられる。
本発明について、以下、具体的に説明するが、いかなる場合であっても本発明を限定するものと解釈されてはならない。
実施例1
本実施例は、図1に示す本発明の高品位尿素水の簡易供給装置1を挙げる。
図1に示す高品位尿素水の簡易供給装置1は、容量1250LのIBCタンク(1310Lの実容量を有するIBCタンク)である上部タンク2と、同様の実容量を有するIBCタンクである下部タンク3との二段式タンクからなる。
このうち、上部タンク2は、エア抜き口4、高品位尿素水注入口5及びタンク底部に高品位尿素水流出口6を有する一方で、下部タンク3は、エア抜き口7、高品位尿素水流入口8、及び高品位尿素水供給口9を有する。そして上部タンク2の高品位尿素水流出口6と下部タンク3の高品位尿素水流入口8とは、着脱バルブ付接続ホース10により互いに連結されている。さらに、下部タンク3の高品位尿素水供給口9には、電動ポンプ11に駆動されるガンノズル付供給ホース12が接続されており、下部タンク3よりこのガンノズル付供給ホース12を介して、ディーゼル自動車の尿素水タンクに高品位尿素水が供給される。また、上部タンク2の高品位尿素水注入口5には、高品位尿素水を注入していないときは、外部からのダストの混入を防止するために、チェーン付のダストキャップ13により封止されている。
実施例2
本実施例の、図2に示す本発明の高品位尿素水の簡易供給装置14は、上記実施例に示した高品位尿素水の簡易供給装置1において、下部タンク3の高品位尿素水流入口8の位置をエア抜き口7により近くなるように変更した他は、同様の構成のものである。
実施例3
本実施例の、図3に示す本発明の高品位尿素水の簡易供給装置15は、上記実施例2に示した高品位尿素水の簡易供給装置14において、下部タンク3の高品位尿素水供給口9の位置をタンクの下部から上部に変更した他は、同様の構成のものである。
実施例4
本実施例の、図4に示す本発明の高品位尿素水の簡易供給装置16は、上記実施例1に示した高品位尿素水の簡易供給装置1において、電動ポンプ11を用いずに、高品位尿素水供給口9に直接、ガンノズル付供給ホース12を接続した他は、同様の構成である。
実施例5
本実施例の、図5に示す本発明の高品位尿素水の簡易供給装置17は、上記実施例4に
示した高品位尿素水の簡易供給装置16において、下部タンク3の高品位尿素水流入口8の位置をエア抜き口7により近くなるように変更した他は、同様の構成のものである。
実施例6
本実施例においては、本発明の高品位尿素水の供給方法の一態様を図6を挙げて説明する。
1000Lに定量された高品位尿素水を充填する1050L乃至1500Lの実容量を有する高密度ポリエチレン製IBCタンク18を移送装置とし、運搬自動車19に積載してトラックターミナルに運搬する。そして、前記1000Lの高品位尿素水を、例えば上記実施例1の高品位尿素水の簡易供給装置1の上部タンク2の高品位尿素水注入口5より注入し、その後、上部タンク2の高品位尿素水流出口6より下部タンク3の高品位尿素水流入口8から下部タンク3内に流し送る。そして作業者20は、高品位尿素水を下部タンク3のガンノズル付供給ホース12を介してディーゼル自動車21の尿素水タンク22に供給する。
実施例7
本実施例の、図7に示す本発明の高品位尿素水の供給方法は、上記実施例6の高品位尿素水の供給方法において、移送装置としてIBCタンク18の代わりにタンクローリー23を用いた他は、実施例6と同様の方法である。
例1
本例1は、本発明の高品位尿素水の供給方法に使用する、高品位尿素水の移送装置の一態様を、図8の(a)及び(b)に挙げて説明する。
図8に示すように、移送装置として容量1250LのIBCタンク24は、タンク上部において高品位尿素水注入口25、高品位尿素水供給口26及びエア抜き口27を備えている。高品位尿素水供給口26には電動ポンプ28が設けられ、電動ポンプ28には供給ホース29を接続することができる。供給ホース29は、メスカプラー30により、図8(b)に示す延長ホース31のオスカプラー32と接続して更に延長することが可能である。延長ホース31には、オスカプラー32を一時封止するためのダストキャップ33が、チェーン34により接続されている。必要に応じ、図8(b)の延長ホース31のオスカプラー32を、図8(a)の供給ホース29のメスカプラー30と接続する一方で、延長ホースのメスカプラー30を、例えば上記の高品位尿素水の簡易供給装置1の上部タンク2の高品位尿素水注入口5に接続することができる。
本発明の実施例1の高品位尿素水の簡易供給装置を示す模式図である。 本発明の実施例2の高品位尿素水の簡易供給装置を示す模式図である。 本発明の実施例3の高品位尿素水の簡易供給装置を示す模式図である。 本発明の実施例4の高品位尿素水の簡易供給装置を示す模式図である。 本発明の実施例5の高品位尿素水の簡易供給装置を示す模式図である。 本発明の実施例6の高品位尿素水の供給方法を示す模式図である。 本発明の実施例7の高品位尿素水の供給方法を示す模式図である。 本発明の高品位尿素水の供給方法に使用する、高品位尿素水の移送装置の一例を示す模式図である。
符号の説明
1,14,15,16,17 本発明の高品位尿素水の簡易供給装置 2 上部タンク
3 下部タンク 4,7 エア抜き口 5 高品位尿素水注入口 6 高品位尿素水流出口 8 高品位尿素水流入口 9 高品位尿素水供給口 10 着脱バルブ付接続ホース 11 電動ポンプ 12 ガンノズル付供給ホース 13 ダ
ストキャップ 18,24 IBCタンク 19 運搬自動車 20 作業者 21 ディーゼル自動車 22 尿素水タンク 23 タンクローリー 25 高品位尿素水注入口 26 高品位尿素水供給口 27 エア抜き口 28 電動ポンプ 29 供給ホース 30 メスカプラー 31 延長ホース 32 オスカプラー 33 ダストキャップ 34 チェーン

Claims (9)

  1. 高品位尿素水の簡易供給装置であって、
    1050L乃至1500Lの実容量を有する高密度ポリエチレン製IBCタンクである上部タンクと1200L乃至1500Lの実容量を有する高密度ポリエチレン製IBCタンクである下部タンクとの二段式タンクを備え、
    前記上部タンクは、エア抜き口及び高品位尿素水注入口、並びにタンク底部に高品位尿素水流出口を有し、
    また前記下部タンクは、エア抜き口、高品位尿素水流入口、及び高品位尿素水供給口を有し、
    そして前記上部タンクの高品位尿素水流出口と前記下部タンクの高品位尿素水流入口とを連結する着脱バルブ付接続ホースを備え、
    さらに前記下部タンクの高品位尿素水供給口と接続された、電動ポンプ駆動のガンノズル付供給ホースを備えてなる、高品位尿素水の簡易供給装置。
  2. 前記エア抜き口には、さらに気体用フィルタが備えられている請求項1記載の高品位尿素水の簡易供給装置。
  3. 前記ガンノズル付供給ホースには、さらに流量計が接続されている請求項1記載の高品位尿素水の簡易供給装置。
  4. 高品位尿素水の簡易供給装置であって、
    1050L乃至1500Lの実容量を有する高密度ポリエチレン製IBCタンクである上部タンクと1200L乃至1500Lの実容量を有する高密度ポリエチレン製IBCタンクである下部タンクとの二段式タンクを備え、
    前記上部タンクは、エア抜き口及び高品位尿素水注入口、並びにタンク底部に高品位尿素水流出口を有し、
    また前記下部タンクは、エア抜き口及び高品位尿素水流入口、並びにタンク底部に高品位尿素水供給口を有し、
    そして前記上部タンクの高品位尿素水流出口と前記下部タンクの高品位尿素水流入口とを連結する着脱バルブ付接続ホースを備え、
    さらに前記下部タンクの高品位尿素水供給口と接続された、ガンノズル付供給ホースを備えてなる、高品位尿素水の簡易供給装置。
  5. 前記エア抜き口には、さらに気体用フィルタが備えられている請求項4記載の高品位尿素水の簡易供給装置。
  6. 1000Lに定量された高品位尿素水を充填する1050L乃至1500Lの実容量を有する高密度ポリエチレン製IBCタンクを備えた高品位尿素水の移送装置を用いて、
    1000Lの高品位尿素水を、請求項1記載の高品位尿素水の簡易供給装置の上部タンクの高品位尿素水注入口に流入し、その後、上部タンクより下部タンクに流し送り、そして下部タンクの高品位尿素水供給口より供給することを特徴とする、高品位尿素水の供給方法。
  7. 1000Lに定量された高品位尿素水を充填する1050L乃至1500Lの実容量を有する高密度ポリエチレン製IBCタンクを備えた高品位尿素水の移送装置を用いて、
    1000Lの高品位尿素水を、請求項4記載の高品位尿素水の簡易供給装置の上部タンクの高品位尿素水注入口に流入し、その後、上部タンクより下部タンクに流し送り、そして下部タンクの高品位尿素水供給口より供給することを特徴とする、高品位尿素水の供給方法。
  8. 1000Lないし10000Lの実容量を有するタンクローリーより、1000L定量の高品位尿素水を、請求項1記載の高品位尿素水の簡易供給装置の上部タンクの高品位尿素水注入口に流入し、その後、上部タンクより下部タンクに流し送り、そして下部タンクの高品位尿素水供給口より供給することを特徴とする、高品位尿素水の供給方法。
  9. 1000Lないし10000Lの実容量を有するタンクローリーより、1000L定量の高品位尿素水を、請求項4記載の高品位尿素水の簡易供給装置の上部タンクの高品位尿素水注入口に流入し、その後、上部タンクより下部タンクに流し送り、そして下部タンクの高品位尿素水供給口より供給することを特徴とする、高品位尿素水の供給方法。
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