JP6019717B2 - Fluid filter - Google Patents

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Description

本発明はガスフィルターとして用いるのに好適な流体フィルターに係り、特に燃料電池用エアフィルターとして用いるのに好適な流体フィルターに関する。   The present invention relates to a fluid filter suitable for use as a gas filter, and more particularly to a fluid filter suitable for use as an air filter for a fuel cell.

燃料電池に供給される燃料や空気の流体中に不純物が含まれていると、電極触媒を被毒させるため、燃料電池の起電力が低下し、結果として、発電効率の低下や寿命の低下を引き起こすことが知られている。   If impurities are included in the fuel or air fluid supplied to the fuel cell, the electrocatalyst of the fuel cell is reduced because the electrode catalyst is poisoned, resulting in a decrease in power generation efficiency and a decrease in life. It is known to cause.

特許文献1には、燃料電池に供給される空気や燃料中の不純物を除去するフィルターとして、三次元網状骨格構造の多孔質基材と、該多孔質基材に保持された活性炭とからなるフィルターが記載されている。   Patent Document 1 discloses a filter composed of a porous base material having a three-dimensional network skeleton structure and activated carbon held on the porous base material as a filter for removing impurities supplied to the fuel cell and air and fuel. Is described.

特許文献2には、活性炭等の吸着剤をカートリッジに充填し、このカートリッジをハウジング内に挿填した流体フィルターが記載されている。   Patent Document 2 describes a fluid filter in which an adsorbent such as activated carbon is filled in a cartridge and the cartridge is inserted into a housing.

WO2005/062411WO2005 / 062411 WO2007/060923WO2007 / 060923

上記特許文献2のように吸着剤をカートリッジに充填し、このカートリッジをハウジングに挿填した流体フィルターにあっては、エアーがカートリッジ外周面とハウジング内周面との間隙を通ってリークし、処理エアー中の不純物濃度が十分に低下しないおそれがある。   In the fluid filter in which the adsorbent is filled in the cartridge as in Patent Document 2 and this cartridge is inserted into the housing, air leaks through the gap between the outer peripheral surface of the cartridge and the inner peripheral surface of the housing. There is a possibility that the impurity concentration in the air does not decrease sufficiently.

本発明は、被処理流体のリークが防止され、高度に浄化された流体を得ることができる流体フィルターを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a fluid filter capable of obtaining a highly purified fluid in which leakage of a fluid to be treated is prevented.

第1態様の流体フィルターは、流体の流入口及び流出口を有したハウジングと、該ハウジング内に配置されたフィルターエレメントとを有する流体フィルターにおいて、前記ハウジングは、一端側が閉鎖され、他端側が開放した有底無蓋筒形のハウジング本体と、該ハウジング本体の他端面に着脱可能に装着された蓋体とを備えており、該ハウジング本体の一端側の周面には、流出口を構成する第1の開口が設けられ、前記蓋体には、流入口を構成する第2の開口が設けられており、前記ハウジング本体内の一端側に、第1の開口とフィルターエレメント配置部とを区画するための流体通過性を有した仕切体が設置されており、前記フィルターエレメントは該フィルターエレメント配置部に充填されている共に、前記仕切体は、前記ハウジング本体を横断する目皿部と、該目皿部から前記ハウジング本体の一端側に立設された脚部とを有し、該脚部が目皿部の外周縁に沿って略半周する半円筒形であり、且つ、前記ハウジング本体の内周面には、前記脚部が前記第1の開口と非対面状態となるように該脚部の位置決めを行うための凸部が設けられていることを特徴とするものである。
A fluid filter according to a first aspect is a fluid filter having a housing having a fluid inlet and outlet and a filter element disposed in the housing, wherein the housing is closed at one end and opened at the other end. And a lid body detachably attached to the other end surface of the housing body, and a peripheral surface on one end side of the housing body constitutes an outlet. 1 opening is provided, and the lid body is provided with a second opening that constitutes an inflow port, and the first opening and the filter element arrangement portion are partitioned on one end side in the housing body. partition member having a fluid passage resistance is installed for both when the filter element is filled in the filter element arrangement unit, the partition member, the housings A half plate that has a round plate that crosses the main body, and a leg that is erected on one end side of the housing main body from the fine plate, the leg being substantially half a circle along the outer peripheral edge of the round plate. A cylindrical portion is provided on the inner peripheral surface of the housing main body with a convex portion for positioning the leg portion so that the leg portion is not in contact with the first opening. It is characterized by this.

第2態様の流体フィルターは、第1態様において、前記フィルターエレメントの上面と前記蓋体との間に、繊維材料からなる緩衝材が介在されることを特徴とするものである。 The fluid filter according to the second aspect is characterized in that, in the first aspect, a buffer material made of a fiber material is interposed between the upper surface of the filter element and the lid .

第3態様の流体フィルターは、第1又は第2態様において、前記流体フィルターは燃料電池用エアフィルターであり、前記フィルターエレメントは、三次元網状骨格構造の多孔質基材と、該基材に保持された活性炭とを有することを特徴とするものである。 A fluid filter according to a third aspect is the fluid filter according to the first or second aspect, wherein the fluid filter is an air filter for a fuel cell, and the filter element is held by the porous substrate having a three-dimensional network skeleton structure and the substrate. And having activated carbon .

第4態様の流体フィルターは、第1〜第3態様において、前記フィルターエレメントが径方向に圧縮されて前記ハウジング内に充填されていることを特徴とするものである。 The fluid filter according to a fourth aspect is characterized in that, in the first to third aspects, the filter element is compressed in the radial direction and filled in the housing .

第1態様の流体フィルターにあっては、フィルターエレメントがハウジング内に直接に充填されており、カートリッジが用いられていないので、カートリッジとハウジングとの間からの流体のリークがなく、高浄化度の処理流体を得ることができる。   In the fluid filter of the first aspect, since the filter element is directly filled in the housing and no cartridge is used, there is no leakage of fluid from between the cartridge and the housing, and a high degree of purification is achieved. A processing fluid can be obtained.

また、上記流体フィルターにあっては、蓋体を開けてハウジング内にフィルターエレメントを容易に出し入れすることができる。 In the above fluid filter, the filter element can be easily put in and out of the housing by opening the lid.

更に、上記流体フィルターによると、仕切体の目皿部とハウジング本体の一端面との間にスペースが存在するので、流体がフィルターエレメントと均等に接触するようになる。 Furthermore, according to the fluid filter, since there is a space between the eye plate portion of the partition and the one end face of the housing body, the fluid comes into contact with the filter element evenly.

また更に、上記流体フィルターによると、仕切体の脚部によって第1の開口が閉鎖されることがなく、流体フィルターの組み立てを容易に行うことが可能である。 Furthermore, according to the fluid filter, the fluid filter can be easily assembled without the first opening being closed by the legs of the partition.

第3態様の流体フィルターによると、高度に浄化されたエアーを燃料電池に供給することができる。
According to the fluid filter of the third aspect , highly purified air can be supplied to the fuel cell.

実施の形態に係る流体フィルターの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the fluid filter which concerns on embodiment. 実施の形態に係る流体フィルターの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the fluid filter which concerns on embodiment. 蓋体の平面図である。It is a top view of a lid. 図1のIII−III線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of FIG.

以下、図1〜4を参照して実施の形態に係る流体フィルター1について説明する。なお、図1は図3のI−I線に沿う縦断面を示している。また、図2ではフィルターエレメント及び緩衝材の図示が省略されている。以下の説明における「上」、「下」は図1,2における「上」、「下」を表現するものであり、流体フィルターの設置状態を限定するものではない。   Hereinafter, the fluid filter 1 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a longitudinal section along the line II in FIG. In FIG. 2, the filter element and the buffer material are not shown. In the following description, “upper” and “lower” represent “upper” and “lower” in FIGS. 1 and 2 and do not limit the installation state of the fluid filter.

この流体フィルター1は、ハウジング2と、該ハウジング2内に直接に充填されたフィルターエレメント3とを有する。ハウジング2は、一端側が閉鎖しており、他端側が開放した有底無蓋のほぼ円筒形のハウジング本体4と、該ハウジング本体4の該他端側に着脱可能に装着された蓋体5と、ハウジング本体4内に配置された仕切体6とを有する。   The fluid filter 1 has a housing 2 and a filter element 3 directly filled in the housing 2. The housing 2 is closed at one end and opened at the other end, and has a substantially cylindrical bottomed housing body 4 and a lid 5 detachably attached to the other end of the housing body 4; And a partition 6 disposed in the housing body 4.

ハウジング本体4は、図の下端側が閉鎖しており、上端が開放している。この実施の形態では、ハウジング本体4は下端側が上端側よりもごく僅かに小径となっており、仕切体6を出し入れし易いように構成されている。このハウジング本体4の下部外周面にノズル部7が突設され、該ノズル部7に第1の開口8が設けられている。   As for the housing main body 4, the lower end side of a figure is closed and the upper end is open | released. In this embodiment, the housing main body 4 has a slightly smaller diameter at the lower end side than the upper end side, and is configured so that the partition 6 can be easily taken in and out. A nozzle portion 7 projects from the lower outer peripheral surface of the housing body 4, and a first opening 8 is provided in the nozzle portion 7.

仕切体6は、図2に明示の通り、目皿部6aと、該目皿部6aの外周縁を約半周する脚部6bとを有する。目皿部6aには、多数の透口6cが設けられている。この目皿部6aの透口6cの形状は後述の蓋体5の第2の開口10の形状と同一である。   As clearly shown in FIG. 2, the partition 6 includes an eye plate portion 6 a and a leg portion 6 b that makes a half turn around the outer periphery of the eye plate portion 6 a. The eye plate part 6a is provided with a number of through holes 6c. The shape of the through-hole 6c of the eye plate portion 6a is the same as the shape of the second opening 10 of the lid 5 described later.

ハウジング本体4の下部内周面のうち第1の開口8側に複数の凸部9が設けられている。この実施の形態では、凸部9は上下方向に延在する突条であり、目皿部6aよりも下位側に設けられている。凸部9は、第1の開口8の両サイドと、脚部6bの直近とに合計4条設けられているが、これに限定されない。   A plurality of convex portions 9 are provided on the first opening 8 side of the lower inner peripheral surface of the housing body 4. In this embodiment, the convex part 9 is a protrusion extending in the vertical direction, and is provided on the lower side of the eye plate part 6a. Although the convex part 9 is provided in total on the both sides of the first opening 8 and in the immediate vicinity of the leg part 6b, it is not limited to this.

蓋体5は、図3に明示の通り、最外周を周回する大環体5aと、その内側を周回する中環体5bと、該中環体5bの内側を周回する小環体5cと、大環体5aと中環体5bとを連結し、半径方向に延在した橋絡部5dと、中環体5bと小環体5cとを連結し、半径方向に延在した橋絡部5eとを有している。各環体と橋絡部との間が第2の開口10となっている。大環体5aの外周面からは係止凸部11が突設されている。   As clearly shown in FIG. 3, the lid 5 includes a large ring 5a that circulates on the outermost periphery, an intermediate ring 5b that circulates inside the outer ring, a small ring 5c that circulates inside the intermediate ring 5b, The body 5a and the middle ring body 5b are connected to each other, and a bridge portion 5d extending in the radial direction is connected. The middle ring body 5b and the small ring body 5c are connected to each other, and a bridge portion 5e extending in the radial direction is provided. ing. A second opening 10 is formed between each ring body and the bridge portion. A locking projection 11 protrudes from the outer peripheral surface of the large ring body 5a.

ハウジング本体4の上端部内周面には、この係止凸部11が差し込まれる係止凹部14(図2)が設けられている。また、ハウジング本体4の上端部内周面には、この係止凹部14よりも若干下位部分には、大環体5aが係合する段部12が設けられている。   A locking recess 14 (FIG. 2) into which the locking projection 11 is inserted is provided on the inner peripheral surface of the upper end portion of the housing body 4. Further, on the inner peripheral surface of the upper end portion of the housing main body 4, a stepped portion 12 with which the large ring body 5 a is engaged is provided slightly below the locking recess 14.

フィルターエレメント3は仕切体6の目皿部6aと蓋体5との間に充填されている。この実施の形態では、フィルターエレメント3の上面と蓋体5との間に不織布等の繊維材料よりなる緩衝材13が介在されている。   The filter element 3 is filled between the eye plate portion 6 a of the partition 6 and the lid 5. In this embodiment, a buffer material 13 made of a fiber material such as a nonwoven fabric is interposed between the upper surface of the filter element 3 and the lid 5.

この流体フィルター1に対しては、第1の開口8から第2の開口10に向って流体を流してもよく、逆に第2の開口10から第1の開口8に向って流体を流してもよい。   For the fluid filter 1, a fluid may flow from the first opening 8 toward the second opening 10, and conversely, a fluid flows from the second opening 10 toward the first opening 8. Also good.

この流体フィルター1を組み立てるには、ハウジング本体4内に仕切体6を挿填し、目皿部6aの上側にフィルターエレメント3を充填し、その上に緩衝材13を配置し、蓋体5をハウジング本体4に装着する。蓋体5の係止凸部11の向きを係止凹部14に合致させた状態で蓋体5をハウジング本体4に押し込むと、係止凸部11が係止凹部14に嵌まり、蓋体5がハウジング本体4に係止される。なお、緩衝材13が蓋体5によって圧縮されるように多目に入れておくと、フィルターエレメント3の上下方向の動きが拘束される。フィルターエレメント3の交換等を行うには、蓋体5を引っ張ってハウジング本体4から取り外す。   In order to assemble the fluid filter 1, the partition body 6 is inserted into the housing body 4, the filter element 3 is filled above the eye plate portion 6 a, the buffer material 13 is disposed thereon, and the lid body 5 is Mount on the housing body 4. When the lid 5 is pushed into the housing body 4 in a state where the direction of the latching convex portion 11 of the lid 5 is matched with the latching concave portion 14, the latching convex portion 11 is fitted into the latching concave portion 14, and the lid 5 Is locked to the housing body 4. In addition, if the buffer material 13 is put in multiple positions so as to be compressed by the lid 5, the vertical movement of the filter element 3 is restricted. In order to replace the filter element 3 or the like, the lid 5 is pulled and removed from the housing body 4.

フィルターエレメント3としては、適用する流体の物性に応じて適宜選定することが可能であるが、フィルターの内部濾過機能を最大限に発揮させる観点から、三次元網状構造のフィルター基材に吸着剤が担持されたものが好適であり、具体的には前記特許文献1に記載のもの(三次元網状骨格構造の多孔質基材と、該多孔質基材に保持された活性炭とからなるフィルターエレメント)が好適である。   The filter element 3 can be appropriately selected according to the physical properties of the fluid to be applied. From the viewpoint of maximizing the internal filtration function of the filter, an adsorbent is applied to the filter substrate having a three-dimensional network structure. What is carried is suitable, specifically, the one described in Patent Document 1 (a filter element comprising a porous substrate having a three-dimensional network skeleton structure and activated carbon held on the porous substrate) Is preferred.

このように構成された流体フィルター1にあっては、フィルターエレメント3がハウジング2内に直接に充填されており、カートリッジが用いられていないので、カートリッジとハウジング本体4との間からの流体のリークがなく、高浄化度の処理流体を得ることができる。なお、フィルターエレメントを径方向に圧縮して設置(充填)するとさらにリークを防止できる点で好ましい。この流体フィルター1にあっては、蓋体5を開けてハウジング本体4内にフィルターエレメントを容易に出し入れすることができる。この流体フィルター1によると、仕切体6の目皿部6aとハウジング本体4の底面との間にスペース16(図1)が存在するので、流体がハウジング本体4内の全体に均等に分散して流れ、流体がフィルターエレメント3と均等に接触するようになる。   In the fluid filter 1 configured as described above, the filter element 3 is directly filled in the housing 2 and the cartridge is not used. Therefore, the fluid leaks between the cartridge and the housing body 4. And a highly purified treatment fluid can be obtained. In addition, it is preferable that the filter element is compressed in the radial direction and installed (filled) in terms of further preventing leakage. In the fluid filter 1, the filter element can be easily put in and out of the housing body 4 by opening the lid 5. According to the fluid filter 1, since the space 16 (FIG. 1) exists between the eye plate portion 6 a of the partition 6 and the bottom surface of the housing body 4, the fluid is evenly distributed throughout the housing body 4. The fluid flows and comes into contact with the filter element 3 evenly.

この実施の形態にあっては、ハウジング本体4の下部内周面のうち第1の開口8近傍側に凸部9を設けているので、半円筒形の脚部6bが第1の開口8と反対側に位置するように仕切体6が挿填される。従って、第1の開口8が脚部6bで閉鎖されることがなく、流体フィルター1の組み立てを容易に行うことが可能である。   In this embodiment, since the convex portion 9 is provided in the vicinity of the first opening 8 on the lower inner peripheral surface of the housing body 4, the semi-cylindrical leg portion 6 b is connected to the first opening 8. The partition 6 is inserted so as to be located on the opposite side. Therefore, the first opening 8 is not closed by the leg 6b, and the fluid filter 1 can be easily assembled.

この流体フィルターは、高度に浄化されたエアーを燃料電池に供給する用途に用いるのに好適であるが、その他のガスや液体などの濾過にも用いることができる。   This fluid filter is suitable for use in supplying highly purified air to the fuel cell, but can also be used for filtering other gases and liquids.

以下、実施例及び比較例について説明する。   Hereinafter, examples and comparative examples will be described.

[実施例1]
前記フィルターエレメント3を次のように製造した。三次元網状骨格構造を有するウレタンフォーム((株)ブリヂストン製商品名QWK−09 5mm厚み)に固形分50%のアクリル系エマルジヨンバインダー(大日精化工業(株)製商品名WA-470-2)を固形分で30g/Lになる様に含浸した後、120℃で5分間乾燥させその表裏面力平均粒子径30メッシュの椰子柄活性炭を付着加工させ余剰分の活性炭を振るい落とす事により活性炭付着量が750±200g/mの活性炭フィルターシートを得た。この活性炭フィルターシートを直径74.6mmに打ち抜き、フィルターエレメントとした。
[Example 1]
The filter element 3 was manufactured as follows. Acrylic emulsion binder (trade name WA-470-2 manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.) with a solid content of 50% solids on urethane foam (trade name QWK-09 5 mm thickness, manufactured by Bridgestone Corporation) having a three-dimensional network skeleton structure ) Is impregnated to a solid content of 30 g / L, then dried at 120 ° C. for 5 minutes, and the cocoon-patterned activated carbon with a mean particle diameter of 30 mesh on the front and back surfaces is attached and the surplus activated carbon is shaken off. An activated carbon filter sheet having an adhesion amount of 750 ± 200 g / m 2 was obtained. This activated carbon filter sheet was punched out to a diameter of 74.6 mm to obtain a filter element.

緩衝材13としては三次元網状骨格構造を有するウレタンフォーム用いた。   As the buffer material 13, urethane foam having a three-dimensional network skeleton structure was used.

このフィルターエレメント及び緩衝材を用いて図1〜4に示す流体フィルター1を製作した。なお、各部の寸法を次の通りとした。
仕切体6の目皿部6aの直径74mm
ハウジング本体4の段部12直下の直径80.09mm
目皿部6a上面から蓋体5の下面までの高さ155mm
フィルターエレメント3の充填厚さ155mm
緩衝材13の充填厚さ3mm
The fluid filter 1 shown in FIGS. 1-4 was manufactured using this filter element and a buffer material. In addition, the dimension of each part was as follows.
The diameter of the eye plate 6a of the partition 6 is 74 mm.
The diameter of the housing body 4 just below the step 12 is 80.09 mm.
Height from the upper surface of the eye plate 6a to the lower surface of the lid body 155mm
Filling thickness of filter element 3 155mm
Buffer material 13 filling thickness 3mm

この流体フィルター1に対しSO濃度15ppmのエアーを第2の開口10から第1の開口8へ1L/minにて流通させた。15分経過後、この流体フィルター1を通過した処理エアー中のSO濃度をガステック社製検知管にて測定したところ、0ppmであった。 Air having an SO 2 concentration of 15 ppm was circulated through the fluid filter 1 from the second opening 10 to the first opening 8 at 1 L / min. After 15 minutes, the SO 2 concentration in the treated air that passed through the fluid filter 1 was measured with a detector tube manufactured by GASTEC, and found to be 0 ppm.

[比較例1]
実施例1において、ハウジング本体4にぴったりと嵌まる形状のケーシングを製作し、このケーシング内に実施例1と同量のフィルターエレメントを充填したこと以外は実施例1と同様にして通気試験を行った。15分経過後の処理エアー中のSO濃度は3ppmであった。
[Comparative Example 1]
In Example 1, a casing having a shape that fits snugly into the housing body 4 was manufactured, and the ventilation test was performed in the same manner as in Example 1 except that the same amount of filter element as in Example 1 was filled in the casing. It was. The SO 2 concentration in the treated air after 15 minutes was 3 ppm.

以上の結果より、本発明によると、流体のリークを生じさせることなく流体を高度に浄化できることが認められた。   From the above results, it was confirmed that according to the present invention, the fluid can be highly purified without causing fluid leakage.

1 流体フィルター
2 ハウジング
3 フィルターエレメント
4 ハウジング本体
5 蓋体
6 仕切体
6a 目皿部
6b 脚部
7 ノズル部
8 第1の開口
10 第2の開口
11 係止凸部
14 係止凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluid filter 2 Housing 3 Filter element 4 Housing main body 5 Lid body 6 Partition body 6a Eye plate part 6b Leg part 7 Nozzle part 8 1st opening 10 2nd opening 11 Locking convex part 14 Locking recessed part

Claims (4)

流体の流入口及び流出口を有したハウジングと、該ハウジング内に配置されたフィルターエレメントとを有する流体フィルターにおいて、
前記ハウジングは、一端側が閉鎖され、他端側が開放した有底無蓋筒形のハウジング本体と、該ハウジング本体の他端面に着脱可能に装着された蓋体とを備えており、該ハウジング本体の一端側の周面には、流出口を構成する第1の開口が設けられ、前記蓋体には、流入口を構成する第2の開口が設けられており、前記ハウジング本体内の一端側に、第1の開口とフィルターエレメント配置部とを区画するための流体通過性を有した仕切体が設置されており、前記フィルターエレメントは該フィルターエレメント配置部に充填されている共に、前記仕切体は、前記ハウジング本体を横断する目皿部と、該目皿部から前記ハウジング本体の一端側に立設された脚部とを有し、該脚部が目皿部の外周縁に沿って略半周する半円筒形であり、且つ、前記ハウジング本体の内周面には、前記脚部が前記第1の開口と非対面状態となるように該脚部の位置決めを行うための凸部が設けられていることを特徴とする流体フィルター。
In a fluid filter having a housing having a fluid inlet and outlet and a filter element disposed in the housing,
The housing includes a bottomed, uncovered cylindrical housing body having one end closed and the other end opened, and a lid detachably attached to the other end surface of the housing body. A first opening that constitutes an outlet is provided on the peripheral surface of the side, and a second opening that constitutes an inlet is provided in the lid, and at one end side in the housing body, the first and the partition member is installed to the opening and the filter element arrangement unit having a fluid pervious for partitioning, together when the filter element is filled in the filter element arrangement unit, the partition body A leg plate section that crosses the housing body, and a leg portion that is erected from the eye dish portion to one end side of the housing body, and the leg portion is substantially half a circumference along the outer peripheral edge of the eye plate portion. A semi-cylindrical shape, and The fluid filter is characterized in that a convex portion for positioning the leg portion is provided on the inner peripheral surface of the housing main body so that the leg portion is not facing the first opening. .
前記フィルターエレメントの上面と前記蓋体との間に、繊維材料からなる緩衝材が介在される請求項1記載の流体フィルター。   The fluid filter according to claim 1, wherein a buffer material made of a fiber material is interposed between the upper surface of the filter element and the lid. 前記流体フィルターは燃料電池用エアフィルターであり、前記フィルターエレメントは、三次元網状骨格構造の多孔質基材と、該基材に保持された活性炭とを有する請求項1又は2記載の流体フィルター。   The fluid filter according to claim 1, wherein the fluid filter is an air filter for a fuel cell, and the filter element includes a porous base material having a three-dimensional network skeleton structure and activated carbon held on the base material. 前記フィルターエレメントが径方向に圧縮されて前記ハウジング内に充填されている請求項1〜3のいずれか1項記載の流体フィルター。   The fluid filter according to claim 1, wherein the filter element is compressed in a radial direction and filled in the housing.
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