JP6783727B2 - 二酸化炭素施用装置 - Google Patents

Description

本開示は、二酸化炭素施用装置に関する。

園芸植物の収率及び品質を向上させるため、二酸化炭素を農業用ハウス内に施用する二酸化炭素施用装置が公知である。一方で、農業用ハウスには、夜間の気温低下を防止するための加温機が設けられる。加温機は、重油や灯油等を燃焼して温風を農業用ハウスに供給する。

そこで、加温機から発生する燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収及び貯留し、任意のタイミングで二酸化炭素を農業用ハウス内に供給する二酸化炭素施用装置が考案されている（特許文献１参照）。

この二酸化炭素施用装置では、燃焼排ガスを液体貯留タンク内の液体に通過させて冷却した後に、吸着タンクによって燃焼排ガス中の二酸化炭素を吸着する。
吸着タンクに吸着された二酸化炭素は、例えば昼間に吸着タンクから脱離され、農業用ハウス内に施用される。

特開２０１５−１４２５３１号公報

上記二酸化炭素施用装置では、燃焼排ガスを液体貯留タンク内の液体に通過させて吸着タンク又は農業用ハウス内に送るために、燃焼排ガスを吸引し、液体貯留タンクを通過した燃焼排ガスを農業用ハウス内に導く機器（いわゆる吸引器）が設けられる。この吸引器によって、燃焼排ガスが液体貯留タンク内でバブリングされ、吸着タンクに供給される。

しかし、液体貯留タンクにおける燃焼排ガスのバブリングによって、液体の一部が燃焼排ガスと共に吸引器に吸い上げられることがある。液体の吸い上げは、吸引器の故障の原因となる。

本開示の一局面は、液体貯留タンク内の液体の吸い上げを抑制できる二酸化炭素施用装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様は、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を農業用ハウス内に供給する二酸化炭素施用装置である。二酸化炭素施用装置は、液体を貯留し、燃焼排ガスが液体中を通過するように構成された少なくとも１つの液体貯留タンクと、液体中を通過した燃焼排ガスを液体貯留タンクの下流側に供給するように構成された供給流路と、供給流路に設けられ、液体中を通過した燃焼排ガスを液体貯留タンクの下流側に導く機器と、を備える。少なくとも１つの液体貯留タンクは、液体の液面の鉛直方向上方、かつ鉛直方向から視て少なくとも１つの液体貯留タンクにおける燃焼排ガスの排出口と重なる位置に配置された遮蔽部を有する。遮蔽部は、排出口と対向すると共に、水平方向に対し傾斜した傾斜面を有する。

このような構成によれば、燃焼排ガスと共に吸い上げられた液体が、燃焼排ガスの流路を塞ぐ遮蔽部に付着し、液体貯留タンク内から吸引器側に排出されることが抑制される。また、遮蔽部の上側に付着した液滴は傾斜面によって下方に落下する。そのため、遮蔽部の上に液滴が滞留して吸引器に吸い上げられることが抑制される。その結果、液体の吸い上げに起因する吸引器の故障が抑制される。また、液体貯留タンク内の液体の減少が抑えられる。

本開示の一態様では、傾斜面には、貫通孔が形成されていなくてもよい。このような構成によれば、より確実に吸引器による液体の吸い上げを抑制できる。

本開示の一態様では、少なくとも１つの液体貯留タンクは、遮蔽部として、板面が水平方向に対し傾斜するように配置されたプレートを有してもよい。また、プレートは、少なくとも１つの液体貯留タンクの内面と、その少なくとも一部が離間して配置されてもよい。このような構成によれば、比較的簡潔な構成で、燃焼排ガスの流動路を確保しつつ、吸引器による液体の吸い上げを抑制できる。

本開示の一態様では、鉛直方向から視て、排出口は、プレートのうちプレートの重心よりも鉛直方向下側に位置する部分と重なり、プレートのうちプレートの重心よりも鉛直方向上側に位置する部分と重ならなくてもよい。このような構成によれば、プレートの位置を下げることなく、プレートの傾斜面と排出口とを離間することができる。その結果、省スペース化を図りながら、排出口に液滴が吸い込まれることを抑制できる。

図１は、実施形態における二酸化炭素施用装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図２は、図１の二酸化炭素施用装置の液体貯留タンクを示す模式図である。 図３は、図２の液体貯留タンクが有するプレートと排出口との位置関係を示す模式的な平面図である。 図４は、図２の液体貯留タンクにおける燃焼排ガス及び液体の流れを示す模式図である。 図５は、図２とは異なる実施形態における液体貯留タンクを示す模式図である。 図６は、図１とは異なる実施形態における二酸化炭素施用装置を示す模式図である。

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す二酸化炭素施用装置１は、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を回収し、農業用ハウス内に供給するための装置である。二酸化炭素施用装置１は、農業用ハウスの内部又は外部に配置される。

二酸化炭素施用装置１は、燃焼装置２と、第１液体貯留タンク３と、第２液体貯留タンク４と、ブロワ５と、吸着タンク６と、制御部７とを備える。
また、二酸化炭素施用装置１は、排ガス流路１０と、第１取込流路１１と、冷却空気流路１２と、第２取込流路１３と、施用空気流路１４と、供給流路１５とを備える。

＜燃焼装置＞
燃焼装置２は、主に夜間、重油や灯油等の燃料を燃焼させ、農業用ハウス内の空気を温
める装置である。燃焼排ガスは、煙突である排ガス流路１０を介して農業用ハウス外に排出される。

＜第１液体貯留タンク＞
第１液体貯留タンク３は、燃焼装置２から発生した燃焼排ガスの一部を液体Ｌによって冷却及び浄化するための装置である。本実施形態では、第１液体貯留タンク３は円筒状である。

第１液体貯留タンク３は、内部に液体Ｌを貯留している。また、第１液体貯留タンク３は、燃焼装置２で発生した燃焼排ガスを取り込み、取り込んだ燃焼排ガスが液体Ｌ中を通過するように構成されている。燃焼排ガスは、液体Ｌとの熱交換により冷却されると共に、液体Ｌに含まれる化合物によって含有する成分の一部が取り除かれる。なお、第１液体貯留タンク３内に貯留されている液体Ｌの体積は、第１液体貯留タンク３の容積よりも小さい。

具体的には、第１液体貯留タンク３には、第１取込流路１１が接続されており、第１取込流路１１から液体Ｌ中に燃焼排ガスが供給される。第１取込流路１１は、排ガス流路１０に接続され、燃焼排ガスを取り込んでいる。第１取込流路１１内には、第１液体貯留タンク３内の液面と同じ位置まで液体Ｌが進入している。

なお、図１では、第１取込流路１１の端部は、第１液体貯留タンク３の下面に接続されているが、第１取込流路１１の端部は第１液体貯留タンク３の側面に接続されてもよい。また、第１取込流路１１は、第１液体貯留タンク３の上面から第１液体貯留タンク３の内部を通って液体Ｌ中に開口するように配置されてもよい。後述する第２液体貯留タンク４の第２取込流路１３についても同様である。

液体Ｌ中に供給された燃焼排ガスは、液体Ｌ中を気泡となって浮上する。つまり、バブリングが行われる。液体Ｌ中を通過した燃焼排ガスは、第２取込流路１３によって、第２液体貯留タンク４に取り込まれる。

第１液体貯留タンク３に貯留される液体Ｌとしては、燃焼排ガス中に含まれる硫化物や窒化物等の有害物質を除去できるものが好ましい。例えば、硫化物や窒化物と反応する化合物の水溶液が液体Ｌとして好適に使用できる。

第１液体貯留タンク３は、図２に示すように、液体Ｌの吸い上げを防止する遮蔽部としてのプレート３１を有する。プレート３１は、液体Ｌの液面の鉛直方向上方に配置され、第１液体貯留タンク３内における燃焼排ガスの流路の少なくとも一部を塞ぐ。

プレート３１は、板面が水平方向に対し傾斜するようにプレート支持部３２によって支持されている。つまり、プレート３１は、鉛直方向上方側の面（つまり上面）として、水平方向に傾斜した傾斜面３１Ａを有する。

プレート３１は、図３に示すように、貫通孔が形成されていない平坦な円盤である。プレート３１の直径は、第１液体貯留タンク３の内径よりも小さい。また、プレート３１は、第１液体貯留タンク３の内面と全体が離間して配置されている。したがって、プレート３１の周囲全体に燃焼排ガスの流路が形成されている。

プレート３１は、鉛直方向から視て（つまり平面視で）、第１液体貯留タンク３における燃焼排ガスの排出口３３と重なる位置に配置されている。そのため、傾斜面３１Ａは、排出口３３と対向している。また、傾斜面３１Ａの下端は、プレート３１の端縁と一致し
ている。つまり、本実施形態では、遮蔽部の上面全体が傾斜面３１Ａとなっている。

図４の実線の矢印Ａで示すように、液体Ｌ中を通過した燃焼排ガスは、プレート３１と第１液体貯留タンク３の内面との間を通って排出口３３から排出される。なお、排出口３３は、第２取込流路１３の一部を構成している。

燃焼排ガスと共に第１液体貯留タンク３内を上昇してきた液体Ｌは、プレート３１の下面（つまり傾斜面３１Ａと反対側の面）に衝突するか、プレート３１の上面である傾斜面３１Ａ上で凝縮する。プレート３１の下面に付着した液滴は、自重により落下する。また、プレート３１の傾斜面３１Ａに付着した液滴は、図４の破線の矢印Ｂで示すように、傾斜した傾斜面３１Ａに沿ってプレート３１から落下する。

プレート３１の水平方向に対する傾斜角（つまり、傾斜面３１Ａと水平方向とが成す鋭角）θは、傾斜面３１Ａ上の液滴が落下する角度であれば特に限定されない。プレート３１の傾斜角θとしては、例えば０°超４５°以下である。

鉛直方向から視て、排出口３３は、プレート３１のうち、プレート３１の重心よりも鉛直方向下側に位置する部分と重なることが好ましい。また、排出口３３は、プレート３１のうち、プレート３１の重心よりも鉛直方向上側に位置する部分と重ならないことが好ましい。つまり、プレート３１は、傾斜面３１Ａの鉛直方向下側の部分が排出口３３を下方に延長した仮想配管と交わり、かつ、傾斜面３１Ａの鉛直方向上側の部分がこの仮想配管と交わらないように配置されるとよい。このようにプレート３１を配置することで、プレート３１の位置を下げることなく、傾斜面３１Ａと排出口３３とを離間することができる。その結果、省スペース化を図りながら、排出口３３に液滴が吸い込まれることを抑制できる。

なお、プレート支持部３２は、プレート３１を支持できる部材であれば限定されない。したがって、例えば後述する冷却配管１２Ａをプレート支持部３２として使用してもよい。つまり、プレート３１に貫通孔を設け、この貫通孔に冷却配管１２Ａを挿通し、両者を固定してもよい。

また、第１液体貯留タンク３には、図１に示すように、排水路１７が設けられている。排水路１７は、液体Ｌの液位が上昇した際に、液圧によって液体Ｌを第１液体貯留タンク３の外部に排出することで、液体Ｌの液位を一定に保つための流路である。

本実施形態では、排水路１７には、チャッキ弁（つまり逆止弁）１７Ａが設けられている。なお、液体Ｌの液位の上昇に合わせて液体Ｌを排出できる構成であれば、必ずしも排水路１７にチャッキ弁１７Ａが設けられる必要は無い。

さらに、第１液体貯留タンク３には、液体Ｌを冷却するための冷却空気流路１２が接続されている。冷却空気流路１２は、冷却空気を液体Ｌ中に供給することで、液体Ｌを冷却する冷却機構である。冷却空気流路１２は、冷却配管１２Ａと開閉弁１２Ｂとを有する。

冷却配管１２Ａは、一方の端部が第１液体貯留タンク３内の液体Ｌ中に配置されている。冷却配管１２Ａの他方の端部は、図示しない冷却空気の供給源に接続されている。
開閉弁１２Ｂは、冷却配管１２Ａ内に取り付けられている。開閉弁１２Ｂは、冷却配管１２Ａによる冷却空気の供給時に開けられる。開閉弁１２Ｂは、例えばソレノイド弁を用いることができる。

第１液体貯留タンク３内の液体Ｌ中に供給された冷却空気は、第２取込流路１３によっ
て、第２液体貯留タンク４内の液体Ｌ中に供給される。つまり、冷却空気流路１２から供給される冷却空気は、第１液体貯留タンク３内の液体Ｌと第２液体貯留タンク４内の液体Ｌとを冷却する。

＜第２液体貯留タンク＞
第２液体貯留タンク４は、第１液体貯留タンク３を通過した燃焼排ガスを再度冷却及び浄化するための装置である。つまり、二酸化炭素施用装置１は、燃焼排ガスを２段階で冷却及び浄化する。

第２液体貯留タンク４は、内部に第１液体貯留タンク３と同様の液体Ｌを貯留している。また、第２液体貯留タンク４は、第１液体貯留タンク３の液体Ｌ中を通過した燃焼排ガスを取り込み、取り込んだ燃焼排ガスが液体Ｌ中を通過するように構成されている。

具体的には、第２液体貯留タンク４には、第２取込流路１３が接続されており、第２取込流路１３から液体Ｌ中に燃焼排ガスが取り込まれる。液体Ｌを通過した燃焼排ガスは、供給流路１５によって、吸着タンク６に供給される。第２液体貯留タンク４には、第１液体貯留タンク３と同様のプレート（図示省略）及び排水路１７が設けられている。なお、第２取込流路１３には、第２液体貯留タンク４内の液面と同じ位置まで液体Ｌが進入している。

供給流路１５は、液体中を通過した燃焼排ガスを液体貯留タンクの下流側の吸着タンク６を介して農業用ハウス内又は農業ハウス外に供給するように構成されている。供給流路１５は、第１供給配管１５Ａと、第２供給配管１５Ｂと、排出流路１６とを有する。第１供給配管１５Ａは、第２液体貯留タンク４内の液面よりも上方の空間に一方の端部が配置されている。第１供給配管１５Ａの他方の端部は、第２供給配管１５Ｂと、後述する施用配管１４Ａとに接続されている。

＜ブロワ＞
ブロワ５は、供給流路１５に設けられ、第１液体貯留タンク３及び第２液体貯留タンク４の液体中を通過した燃焼排ガスを液体貯留タンクの下流側に導くように構成された機器である。本実施形態では、ブロワ５は、燃焼排ガスを吸着タンク６、農業用ハウス内及び農業用ハウス外に供給する。ブロワ５は、供給流路１５の第２供給配管１５Ｂに配置されている。

二酸化炭素の吸着工程では、ブロワ５の運転により、第１液体貯留タンク３及び第２液体貯留タンク４内が負圧となり、燃焼装置２で発生した燃焼排ガスが第１液体貯留タンク３及び第２液体貯留タンク４を経由して吸着タンク６に圧送される。

＜吸着タンク＞
吸着タンク６は、燃焼排ガス中の二酸化炭素を吸着する吸着材が内部に配置されている。二酸化炭素の吸着工程では、ブロワ５によって供給された燃焼排ガス中の二酸化炭素が吸着材によって吸着される。吸着材としては、例えば活性炭、ゼオライト等の多孔質材料などが使用できる。

一方、二酸化炭素の施用工程では、施用空気流路１４から施用空気が吸着タンク６内に供給され、吸着材から二酸化炭素が脱離する。脱離した二酸化炭素は、排出流路１６を介して農業用ハウス内に施用される。

なお、本実施形態では、施用空気流路１４は供給流路１５に接続されている。具体的には、施用空気流路１４と供給流路１５とは第２供給配管１５Ｂを共有している。また、施
用空気流路１４は、施用配管１４Ａと、開閉弁１４Ｂとを有する。

施用配管１４Ａは、一方の端部が第２供給配管１５Ｂに接続されている。施用配管１４Ａの他方の端部は、大気に開放している。開閉弁１４Ｂは、施用配管１４Ａ内に取り付けられている。開閉弁１４Ｂは、施用配管１４Ａによる施用空気の供給時に開けられる。開閉弁１４Ｂは、例えばソレノイド弁を用いることができる。

施用配管１４Ａから流入した施用空気の流入圧力は、第２液体貯留タンク４の液面を押し下げる圧力よりも小さいため、施用空気は供給流路１５に導かれる。

＜制御部＞
制御部７は、二酸化炭素施用装置１の運転を制御する装置である。具体的には、制御部７は、ブロワ５の運転及び停止の制御、ソレノイド弁の開閉の制御等を行う。

［１−２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）燃焼排ガスと共に吸い上げられた液体Ｌが、燃焼排ガスの流路を塞ぐプレート３１に付着し、液体貯留タンク内からブロワ５側に排出されることが抑制される。また、プレート３１の上側に付着した液滴は、傾斜面３１Ａによって下方に落下する。そのため、プレート３１の上に液滴が滞留してブロワ５に吸い上げられることが抑制される。その結果、液体Ｌの吸い上げに起因するブロワ５の故障が抑制される。また、液体貯留タンク内の液体の減少が抑えられる。

（１ｂ）プレート３１には貫通孔が形成されていないので、より確実にブロワ５による液体Ｌの吸い上げが抑制できる。
（１ｃ）遮蔽部としてプレート３１を用いることで、燃焼排ガスの流動路を確保しつつ、ブロワ５による液体の吸い上げを抑制できる。

［２．第２実施形態］
［２−１．構成］
図５は、第２実施形態の二酸化炭素施用装置における第１液体貯留タンク３Ａを示す図である。第２実施形態の二酸化炭素施用装置において、第１液体貯留タンク３Ａ以外の構成については図１の二酸化炭素施用装置１と同様であるため、これらの構成の説明は省略する。

第１液体貯留タンク３Ａは、遮蔽部の構成を除いて、図１の二酸化炭素施用装置１における第１液体貯留タンク３と同様の構成である。
本実施形態では、第１液体貯留タンク３Ａは、遮蔽部としてプレート３４を有する。プレート３４は、液体Ｌの液面の鉛直方向上方に配置され、第１液体貯留タンク３Ａ内における燃焼排ガスの流路の少なくとも一部を塞ぐ。

具体的には、プレート３４は、第１液体貯留タンク３Ａの排出口３３と平面視で重なる位置に配置されている。また、プレート３４は、端部が排出口３３と接続されている。つまり、プレート３４は、図１に示す第２取込流路１３の一部を構成している。換言すれば、本実施形態は、第２取込流路１３の端部を水平方向に屈曲させることで、遮蔽部を形成している。

プレート３４は、図２のプレート３１と同様、上面が傾斜面となっており、上面に付着した液滴を落下させる。プレート３４は、プレート３１と同様に、貫通孔が形成されていない平坦な円盤である。また、プレート３４の水平方向に対する傾斜角は、プレート３１
と同様である。

［２−２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（２ａ）第２取込流路１３（つまり排出口３３）の一部を遮蔽部として構成することで、遮蔽部を設けるための部品点数の増加を抑制することができる。

［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（３ａ）上記実施形態の二酸化炭素施用装置１において、液体Ｌを貯留する液体貯留タンクの数は１つでもよい。また、二酸化炭素施用装置１は、３つ以上の液体貯留タンクを備えてもよい。この場合、全ての液体貯留タンクに遮蔽部を設けてもよい。ただし、少なくとも最下流に配置された（つまり最もブロワ５に近い）液体貯留タンクには遮蔽部を設けることが好ましい。

（３ｂ）上記実施形態の二酸化炭素施用装置１において、図６に示すように、供給流路１５における第２液体貯留タンク４とブロワ５との間に予備タンク８を設けてもよい。予備タンク８は、内部に液体Ｌを貯留している。第２液体貯留タンク４から排出された燃焼排ガスは、予備タンク８の上方から供給され、予備タンク８の液体Ｌ中を通ってブロワ５に吸引される。このような構成によれば、仮に第２液体貯留タンク４から供給流路１５に液体Ｌが吸い上げられた場合に、液体Ｌを予備タンク８で回収することができる。

（３ｃ）上記実施形態の二酸化炭素施用装置１において、プレート３１は、液体貯留タンクの内面と当接していてもよい。また、プレート３１，３４の平面形状は、円形以外であってもよい。

（３ｄ）上記実施形態の二酸化炭素施用装置１において、遮蔽部は、上方側に傾斜面を有するものであれば、プレートに限定されない。したがって、遮蔽部として、ブロック状の部材を使用してもよい。

また、遮蔽部の傾斜面に貫通孔が形成されていてもよい。また、傾斜面の傾斜角度は一定でなくてもよい。つまり、傾斜面は屈曲又は湾曲していてもよい。さらに、遮蔽部は、複数の傾斜面を有してもよい。

（３ｅ）上記実施形態の二酸化炭素施用装置１において、液体貯留タンクを通過した燃焼排ガスをブロワ５によって直接農業用ハウス内に供給してもよい。

（３ｆ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１…二酸化炭素施用装置、２…燃焼装置、３，３Ａ…第１液体貯留タンク、
４…第２液体貯留タンク、５…ブロワ、６…吸着タンク、７…制御部、
８…予備タンク、１０…排ガス流路、１１…第１取込流路、１２…冷却空気流路、
１２Ａ…冷却配管、１２Ｂ…開閉弁、１３…第２取込流路、１４…施用空気流路、
１４Ａ…施用配管、１４Ｂ…開閉弁、１５…供給流路、１５Ａ…第１供給配管、
１５Ｂ…第２供給配管、１６…排出流路、１７…排水路、１７Ａ…チャッキ弁、
３１…プレート、３１Ａ…傾斜面、３２…プレート支持部、３３…排出口、
３４…プレート。

Claims (5)

1. 燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を農業用ハウス内に供給する二酸化炭素施用装置であって、
   液体を貯留し、燃焼排ガスが前記液体中を通過するように構成された少なくとも１つの液体貯留タンクと、
   前記液体中を通過した前記燃焼排ガスを前記液体貯留タンクの下流側に供給するように構成された供給流路と、
   前記供給流路に設けられ、前記液体中を通過した前記燃焼排ガスを前記液体貯留タンクの下流側に導く機器と、
   を備え、
   前記少なくとも１つの液体貯留タンクは、前記液体の液面の鉛直方向上方、かつ鉛直方向から視て前記少なくとも１つの液体貯留タンクにおける前記燃焼排ガスの排出口と重なる位置に配置された遮蔽部を有し、
   前記遮蔽部は、前記排出口と対向すると共に、水平方向に対し傾斜した傾斜面を有し、
   前記少なくとも１つの液体貯留タンクは、前記遮蔽部として、板面が水平方向に対し傾斜するように配置されたプレートを有し、
   前記プレートは、前記プレートの周囲全体に前記燃焼排ガスの流路が形成されるように、前記少なくとも１つの液体貯留タンクの内面と離間して配置される、二酸化炭素施用装置。
2. 請求項１に記載の二酸化炭素施用装置であって、
   前記傾斜面には、貫通孔が形成されていない、二酸化炭素施用装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の二酸化炭素施用装置であって、
   鉛直方向から視て、前記排出口は、前記プレートのうち前記プレートの重心よりも鉛直方向下側に位置する部分と重なり、前記プレートのうち前記プレートの重心よりも鉛直方向上側に位置する部分と重ならない、二酸化炭素施用装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の二酸化炭素施用装置であって、
   前記少なくとも１つの液体貯留タンク内の前記液体に冷却空気を供給する冷却配管を備え、
   前記プレートは、前記冷却配管によって支持される、二酸化炭素施用装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の二酸化炭素施用装置であって、
   前記供給流路は、前記少なくとも１つの液体貯留タンク内に突出する排出管を有し、
   前記プレートは、前記排出管と接続される、二酸化炭素施用装置。

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