JPH07505464A - 流体制御システムの操作方法 - Google Patents
流体制御システムの操作方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
流体制御システムの操作方法
本発明は数種類の平行した熱消費機器に熱媒体を分配するための流体制御システ
ム及び流体制御システムの操作方法に関するものである。
フロア−ヒートシステムは、ラジェターヒートシステムの代わりに各家や工場な
どでしばしば使われている。
これまでのラジェターシステムのラジェターは各窓の下の壁によく置かれた。フ
ロア−ヒートシステムではそのようなラジェターの代わりにフロア−に配置され
た熱ホースやチューブに取って代わられる。
そしてこのフロア−ヒートシステムは必要な場所の部屋の低い位置にヒーターを
置くため、より心地良いとみなされている。さらには、フロア−ヒートシステム
は本来低い温度によるシステムであり、ヒートポンプによる動作の役に立ち、よ
ってヒーティングコストをセーブできる。本願発明のシステムは、さらにガスバ
ーナーと共に使用することに適しており、低い温度で動作をする。
フロア−ヒートシステムは、フロア−構造として又はフロア−下に位置したいく
つかのホースとチューブからなっている。各部屋のフロア−ヒート部材はその部
屋の要求温度に応じた熱媒体を維持する為バルブによって制御されている。
しばしば、各部屋用の数個のバルブは中央パネルに集まり、バルブからの熱媒体
は分配ラインから平行して各部屋に送られる。
そのようなフロア−ヒート部材は、しばしばサーキュレーションポンプと熱源に
平行して接続されている。しかしながら、このようなバルブの平行システムにお
いては、一つのバルブの調整が、隣のバルブ調整の熱媒体の熱輸送に影響をして
しまい、制御が困難である。よって調整の影響を最小限にするために、予めシス
テムを平行状態にすることが非常に重要である。
本願発明の目的は、そのような平行に接続したバルブをお互い影響しないように
個別に調整できる流体制御システムを提言することにある。
本願において、熱媒体の為の熱源、熱媒体をいくつかの熱消費機器に分配するた
めのいくつかの分配バルブ、暖かい熱媒体を熱源から分配バルブへ送るための供
給ライン、熱媒体を分配バルブから熱消費機器へ送るための分配ライン、そして
熱媒体を熱消費機器から戻って熱源へ送るための帰還ラインからなる流体制御シ
ステムの操作方法を提供する。 本願発明によれば、該方法は次の段階よりなる
。
冷たい熱媒体と熱源からの暖かい熱媒体を各分配バルブに給送する。前記分配バ
ルブによって冷たい熱媒体と暖かい熱媒体を混合する。前記混合された熱媒体を
前記熱消費機器に給送する。そして熱消費機器からの熱媒体を前記熱源に返す。
冷たい熱媒体と暖かい熱媒体の混合比は対応する熱消費機器の熱要求に応じて制
御され、熱消費機器へ又は熱消費機器からの流れは前記混合比と熱消費機器に対
応する熱要求には無関係に一定に維持される。
本発明によれば、さらに上記で述べたような流体制御システムを提供する。すな
わち該流体制御システムは、熱源からの暖かい熱媒体に加え、冷たい熱媒体を各
分配バルブに送るための第2の供給ラインと、いくつかの熱消費機器に共通につ
ながっている帰還ラインにあるポンプと、バルブの出口を通って出る流れを調整
する第1の調整手段と、前記第1の調整手段と独立な冷たい熱媒体と暖かい熱媒
体との混合比を調整する第2の調整手段、からなっている。
第1の調整手段は、上記調整をするための調整部材からなり、システムの最初の
セットアツプに一度だけ調整すれば良く、本質的にシステム動作においては触れ
ることはない。前記第2の調整手段は、温度制御システムによって操作される調
整部材からなる。
さらに、本願によって、暖かい流体の為の第1のインレットと、冷たい流体の為
の第2のインレットと、混合した流体の為のアウトレットと、冷たい流体と暖か
い流体の混合比を調整する第1の調整手段と、バルブから流れ出す全入を調整す
る第2の調整手段をもつ分配バルブを提供する。第1の調整手段は、冷たい流体
と暖かい流体の混合かアウトレットの全入に影響を与えずに調整可能とする為に
、第2の調整手段と独立している。
本発明は以下に示した添付図面を参照し、好ましい実施例を使って下記に詳細に
述べられている。
図1は、本発明によるフロア−ヒートシステムで使用される流体制御システムの
概略図である。
図2は、図1で示されたシステムで使用することのできる第1の分配バルブの断
面図である。
図3は、図1で示されたシステムで使用することのできる第2の分配バルブの断
面図である。
図4は、図1で示されたシステムで使用することのできる第3の分配バルブの断
面図である。
図5は、図1で示されたシステムで使用することのできる第4の分配バルブの断
面図である。
図6及び7は、図1で示されたシステムで使用することのできる第5の分配バル
ブの断面図である。
図8は、ラインにマウントされた図6及び7に記載の分配バルブの部分的断面図
図9は、近接してラインにマウントされた図6及び7に記載の分配バルブの部分
的断面図である。
図10は、本発明によるデュアル温度システムの概略図である。
図11は、本発明による分配バルブを中央から外れた位置に配置した概略図であ
る。
本発明はフロア−ヒートシステムとの接続において特に述べられているが、本発
明は他の、例えば天井冷房、工場、化学プラント等、にも適応できる。
さらに、本発明は、熱媒体をして説明されているが、しかし天井を冷やすための
冷却媒体でも良いし、他の同様な流体でもかまわない。本発明の原則は、本発明
による流体分配システムの概略図である図1を参照にして、最初特に述べられて
いるが、フロア−ヒートシステムの使用に限定されることはない。
システムは、アウトレット接続部(2)と帰還接続部(3)をもった、流体を熱
する熱源(1)からなる。
熱しられた流体(熱流体)はアウトレット接続部(2)がら分配され、冷えた流
体が帰還接続部(3)を通して帰ってくる。
最初の供給ライン(4)は熱せられた流体を供給するためアウトレット接続部(
2)に接続され、第2の供給ライン(5)は帰還接続部(3)に接続される。
数個の分配バルブ(6)は第1の供給ライン(4)と第2の供給ライン(5)と
の間で平行して接続される。暖められる部屋の置かれるフロア−ヒート部材とな
る熱消費機器(8)と接続した分配ライン(7)は分配バルブ(6)と接続する
。
流体ポンプ(10)を通して熱源(1)の帰還接続部(3)に帰るために熱消費
機器(8)は帰還ライン(9)と接続する。
各分配バルブ(6)は二つの調整手段を持ち、一つは分配バルブ(6)からの全
出力流の為であり、もう一つは、出力流の温度を制御する第1の供給ライン(4
)と第2の供給ライン(5)の流体間の混合割合の為である。本発明により、各
分配バルブからの出力流は特別な熱消費機器(8)の為の流量の要求に従って温
度は第1の供給ライン(4)と第2の供給ライン(5)の流体間の混合割合の調
整によって、その時々の熱消費機器の要求に従って調整される。
各熱消費機器に流れる出力流は一定である為、ポンプ(10)を通して帰ってく
る流れは一定であり、ポンプは一定流で働くことができ、ポンプをにおける減圧
は一定になる。
第1の供給ライン(4)と第2の供給ライン(5)の圧力は等しく一定であるこ
とを要す。しかし、第1の供給ライン(4)の流れは熱源(1)を通り、わずか
に減圧するかもしれない。これは第2の供給ライン(5)の制限によって補償す
ることができる。より好ましくは、第2の供給ライン(5)には圧力制御バルブ
(11)が用意され、第1の供給ライン(4)の圧力と同等に第2の供給ライン
(5)の圧力を維持することである。
ただし、第1の供給ライン(4)と第2の供給ライン(5)の圧力が等しいこと
は好ましくはあるが、本質的なことではない。
各熱消費機器(8)の熱消費量は各熱消費機器(8)に分配された熱媒体の温度
で制御され、その制御は隣合った熱分配バルブの制御とは独立している。という
のも、各分配バルブからの出力流は一定であるからである。
熱源(1)は熱流を生み出すため、予め決めされた熱源温度に運転される。そし
て唯一の要求は熱消費機器で要求された温度より高いことである。フロア−ヒー
トシステムにおいては熱源温度は高い効率でヒートポンプを使うように40度が
それ以下にすることができる。
上記で示したシステムで使用される分配バルブのより詳細な内容が図2で示され
ている。それは供給ラインが図2で示したように、バルブハウジング(12)間
を通るように、第1の供給ライン(4)と第2の供給ライン(5)に挟まれたバ
ルブハウジング(12)からなっていて、バルブハウジング(12)は供給ライ
ンを増補した形になっている。
バルブハウジングは二つの空洞のバルブボディ (13,14)を囲み、第1の
バルブボディ (13)はハンドル(20)を使用して回転可能となっており、
第2のバルブボディ (14)は第1のバルブボディの内側に位置しシャフト(
21)を使用して軸上に可動可能となっている。
バルブボディは空洞で、内部はアウトレット(19)とつながっている。
第1のバルブボディ (13)は、第1の供給ライン(4)の流体が流れる位置
に第1のアパーチャー(15)と、第2の供給ライン(5)の流体が流れる位置
に第2のアパーチャー(16)を有している。第2のバルブボディ (14)は
、第1の供給ライン(4)の流体が流れる位置に第1のアパーチャー(17)と
、第2の供給ライン(5)の流体か流れる位置に第2のアパーチャー(18)を
有している。前記第1のアパーチャー(15,17)そして第2のアパーチャー
(16,18)は、第2のバルブボディ (14)を軸上に動かすことによって
、お互い整合するようになり得る。しかしながら、前記アパーチャー(15,1
7)がお互い整合したときは、アパーチャー(16,18)はお互い整合しなく
なる。
この相互関係は逆の状態でも成立する。図2で示した位置では、アパーチャー(
16,18)はお互い整合し、そしてアパーチャー(15,17)はお互い整合
しておらず、冷たい流体が(5)からバルブボディの中に入ってくる。
すべてのアパーチャー(15,16,17,18)は長四角形の形である。第1
のバルブボディ (13)を回転することによって、アパーチャー(17,18
)を両側で部分的にカットしてアパーチャーの全開口エリアを調整することがで
きる。例えば、全開口エリアの幅が第2のバルブボディ (14)の軸方向の移
動により調整される。開口エリアの高さ部分は第2のバルブボディ(14)の軸
移動により調整され、図2から明らかなように、二つの開口エリアの高さ部分の
全高は一定である。よって、アウトレット(19)を通して流れる全入は第1の
バルブボディ (13)の回転によって調整でき、混合比は(14)の軸移動に
よって調整できる。これらの二つの調整はお互い独立している。
バルブの実際の具体例としては、アパーチャーは長4角形ではなく、各アパーチ
ャーから一定の流れを得るように曲線を持った形である。しかし、アパーチャー
同士の相互の影響は上記の状態でなければならず、その作用が同様に得られる限
り、アパーチャーの形は様々でよい。出力流が段階的に調整できるものでも良5
.16)であり、その内から選択した開口部をアパーチャー(17,18)と整
合させることによって、段階的に出力流を調整することも可能である。
本発明による分配バルブの第2の実施例は図3に示されている。分配バルブは第
1と第2の供給ライン(4,5)とアパーチャー(25,26)を経由して接続
されるバルブハウジング(22)からなっている。バルブは単一バルブボディ(
23)をかこみ、バルブボディ (23)はハンドル(30,31)によって回
転可能かつ軸移動可能である。バルブボディ(23)は図3に示すように、スプ
リング(24)によりて右方向に導かれるようになっている。バルブボディ(2
3)は図3の左側に端面か開いたカップの形をしており、アウトレフト(29)
と接続している。バルブボディ (23)のかどの位置はスリーブ(31)と接
続したハンドル(30)によって調整される。ハンドル(30)と関連し、スリ
ーブ(31)の外部端を操作することによって、スリーブ(31)は軸上で移動
可能である。操作は図2で述べたものと同じである。
分配バルブの第3の実施例は図4で示されている。本実施例はプラスチックをイ
ンジェクションモールディングにより違った部品を製造することにより、製品に
最も適合している。分配バルブは流体と中央穴の為の5つの接続部からなってお
り、それらにバルブ部材が接続される。図4で示すように各接続部は中央穴とつ
ながっている。第1の接続部(41)は第1の供給ライン(4)と接続し、第2
の接続部(42)は第2の供給ライン(5)と接続し、第3の接続部(43)と
第4の接続部(44)は、図8と図9でより詳細に示したように隣の分配バルブ
と接続する。第5の接続部(45)は熱消費機器と接続するアウトレットである
。
中央の穴(46)に挿入された第1のバルブ部材(47)は第2と第4の接続部
(42,44)との流体伝達におけるバルブシート(48)を有し、第2のバル
ブ部材(49)は第1と第3の接続部(41,43)との流体伝達におけるバル
ブシート(50)を有す。バルブシート(48)とバルブシート(50)はお互
い反対位置に位置し、予め決められたスペースを持ち、前記アウトレフト接続部
(45)との流体伝達における流体チャンバー(51)に対し開いている。バル
ブボディは二つのバルブディスク(52,53)からなっており、お互い対応し
たバルブシート(48,50)と協調して動作する。それぞれのバルブディスク
は共通の対象的な軸を持ったバルブシャフト(54,55)と接続している。
インナーバルブシャフト(55)はアウターシャフト(54)の螺旋上インナー
スクリューと協調して働く螺旋上アウタースクリューを持っている。これにより
、バルブディスク(52,53)間のスペースが調整される。バルブボディ・ア
センブリー(バルブディスク52.53とシャフト54.55)はインナーシャ
フトの端部であり、バルブハウジングの外側に出ているシャフトエンド(56)
によって軸方向に交換可能である。シャフトエンド(56)は接続ツールによっ
て動作可能である。
図4でのバルブ操作は次のとおりである。バルブディスク(52,53)間の距
離はバルブシート(48,50)間との距離よりもわずかに小さくなるように接
続ツール(57)によって調整可能である。この調整がバルブを通して流れる全
入を決定する。バルブアセンブリー(52,53,54,55)の軸位置を調整
する事によって、インレット接続部(41,42)における流体間の混合が決定
され、これによって出力流の温度が決まる。
図4に示したバルブの他の実施例を図5に示す。異なっているのは、バルブディ
スク(52,53)が単一のバルブディスク(58)と置き代わり、バルブシー
ト(48,50)間の距離は螺旋上スクリューを経由した第2のバルブ部材(4
9)の垂直方向調整によって調整可能なところである。
本発明による第5の実施例は図6と図7に示されている。図7は図4と図5と同
様の断面図を示す。バルブはバルブハウジング(60)と接続部(41,42,
43,44)と似た接続部(61,62,63,64)からなっている。アウト
レット接続部(65)は図4と比較すると異なっている。第1のバルブシート(
66)は接続部(62)及び接続部(64)との流体伝達におけるバルブハウジ
ングに形成されており、第2のバルブシート(67)はバルブ部材(68)に形
成され、バルブハウジングに挿入されている。バルブシート(66)とバルブシ
ート(67)はお互い向き合っており、ある距離を保ち、バルブチャンバー(6
9)に開かれている。バルブシート(66,67)との間にあり、バルブチャン
バー(69)の中にあるバルブボディ (70)はバルブシート間の距離より僅
かに狭い幅を持っている。
図6から分かるように、バルブチャンバー(69)は、開口部(73)を僅かに
塞ぐバルブ部材(72)を持ったスロットル・バルブ(71)を経由してアウト
レフト(65)とつながっている。
図6及び図7で記載されたバルブの操作は上記説明及び図で明かである。全入は
スロットルバルブ(71)のハンドル(74)で調整され、混合比つまり温度は
ハンドル(75)を通してバルブボディ (70)の軸上の移動で調整される。
図6及び図7に記載のバルブは図8及び図9で詳細に示したようにマウントする
事ができる。パネル(80)は、接続部(82)を経由して図1に示したいくつ
かの熱消費機器(8)から帰還ラインに接続されている内部チャンネル(81)
からなっている。各接続部はスロットル・バルブ(83)によって操作され、個
別の熱消費機器からの流れを遮断することができる。チャンネル(81)の片端
は図1で示したようにポンプ(10)に接続する。
図6及び図7に記載された分配バルブは各帰還接続部(82)と関連し、フィッ
ティング(84)にマウントされる。フィッティング(84)はスロットル・バ
ルブ(83)と選択可能でパネル(80)にある同一穴を通して挿入できる。フ
ィッティングはチューブ(85)からなり、バルブのアウトレットとそれに対応
する接続部(86)と接続する。これによって、熱消費機器は接続部(86)と
接続部(82)の間に接続される。バルブは図8で示すようにいくつかのチュー
ブによって内部接続される。
より凝縮されたマウンティングを図9で示す。図9で明らかに示したように別個
のバルブがお互い直接スクリューで結ばれパネルの側に置かれている。
本発明はフロア−ヒートシステムの為に開発されているが、しかしながら、フロ
ア−ヒートシステムは時々従来のラジェターシステムと混在している場合もある
。そのような混在は二つのフロア−を持つ家で使用できる。つまり下段はフロア
−ヒートシステムによってヒートされ、第2段は従来のラジェターシステムによ
ってヒートされる。フロア−ヒートシステムは低温度システムであり、ラジェタ
ーシステムはより高い温度を使用しているため、異なったヒートシステムはは非
常に異なった温度の熱流を必要とする。
図10は、例えば、50度の熱媒体の低温度フロア−ヒートシステムと、例えば
、90度の熱媒体の高温度ラジェター、システムの混在を示している。システム
は熱源と(ここでは示されていない)、例えば、90度の流れの為の第1の供給
ライン(100)と冷たい流体の為の帰還ライン(101)からなっている。分
配ブロック(102)はヒートポントラルにマウントされ、暖かい流体を冷たい
流体と混合し例えば50度の温度を得るためのサーモスフティック混合バルブか
らなっている。分配ブロック(102)の左側は第1のポンプブロック(103
)といくつかの分配バルブ(104)(これらの一つを図で示している)がマウ
ントされる。それぞれの分配バルブ(104)はフロア−・ヒート・ホース(1
05)とつながり、その帰還ラインはパネル(106)とつながる。分配バルブ
の右側は第2のポンプブロック(107)といくつかの分配バルブ(108)(
これらの一つを図で示している)がマウントされる。それぞれの分配バルブ(1
08)はR,M(109)と接続しその帰還ラインはパネル(110)とつなが
る。
このように、共通の中央分配部を用意して各システムの要求を満たすことができ
る。
図11には本発明の他の重要な場面を示す。図11に一つの列にいくつかの部屋
(112)を持った平面図(111)(図11では一つの列iこ7つの部屋を持
った二つの列を記載)を示す。各部屋は熱媒体による個別の床で暖められ、各フ
ロア−ヒート部材(114,115)を接続するためのラインは家の境界の外に
出ているチャンネル(113)に囲まれている。そのかわりとして、又はそれに
追加して、セントラルチャンネル(116)を用意することができる。前記チャ
ンネルは各熱媒体の為に二つのセパレートラインを含んでいるため、以上から、
28ラインが図に記載した設置には必要である。本発明による分配システムによ
って必要なライン数を3に減らすことが可能となった。これによって、場所、コ
スト及び複雑さ等に関して相当のセービングができるようになった。この解決は
セントラルチャンネル(116)と(117)で示したように、フロア−ヒート
部材(114,115)の各接続に分配バルブを持つことで達成できる。全各部
屋用に、熱流の為の一つの供給ライン、検流のための一つのライン及びポンプに
行く一つの帰還ラインのみ持てば良い。混合した温度、つまり熱流と検流との割
合は、例えばエレクロニクスによって、メカトロニクス的にあるいは水力的にコ
ントロールされた温度レギュレーションシステムによって又は他の同様な制御シ
ステムによって調整できる。この制御は技術を持った人にとっては自明のことで
ある。
分配バルブは共通の中央位置にあろうが各部屋に隣接した所にあろうが、どちら
でも同じ方法で制御できることは明かである。一つの一般的な解決は各部屋に温
度感知スイッチを設け、電気モーターやソレノイドを制御し、直接的に制御手段
例えば図2でのシャフト(21)等を動かすことである。そのようなスイッチか
らの電気信号をバルブの便利な位置に送ることは簡単なことである。他のより洗
練された解決方法は、各部屋に温度センス抵抗を使用し、デジタルコンピュータ
によりモニターして、制御信号を対応するバルブの操作をつかさどる電気モータ
ーやソレノイドに与え、コンピュータプログラムによって操作することである。
そのようなコンピューターは、もし熱源が特にヒートポンプであるならば、外部
温度に応じて同時に制御できる。
補正書の写しく翻訳文)提出書
平成 6年10月 6日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.熱媒体の為の熱源と、熱媒体をいくつかの熱消費機器に分配するためのいく つかの分配パルプと、暖かい熱媒体を熱源から分配パルプに送るための供給ライ ンと、分配パルプからの熱媒体を熱消費機器に送るための分配ラインと、熱媒体 を熱消費機器から熱源に帰還するための帰還ライン、からなり、分配パルプへ熱 源からの暖かい熱媒体に加えて冷たい熱媒体を給送し、前記分配パルプによって 、冷たい熱媒体と暖かい熱媒体を混合し、前記混合した熱媒体を前記熱消費機器 に給送し、熱媒体を熱消費機器から熱源に帰還する、ことを特徴とした、流体制 御システムの操作方法。 2.熱消費機器から前記熱源に、全ての熱消費機器の為の共通のポンプにより、 熱媒体を帰還させる、請求の範囲第1項に記載の流体制御システムの操作方法3 .対応する熱消費機器の熱要求に応じて、冷たい熱媒体と暖かい熱媒体の混合を 制御し、 前記混合比及び対応する熱消費機器の熱要求に影響されず、各然消費機器からの 又は各熱消費機器への流れを一定に維持する、ことを特徴とした、請求の範囲第 1項又は請求の範囲第2項に記載の流体制御システムの操作方法。 4.,流体制御システムの初期セットアップにおいて、第1の調整手段によって 各分配パルプの流れを調整し、 流体制御システムを運転中、各分配パルプを通る流れを一定に維持し、各分配パ ルプに接続された個々の熱消費機器の熱要求に応じて、前記暖かい熱媒体と前記 冷たい熱媒体との混合比を調整する、ことを特徴とした、請求の範囲第1項、請 求の範囲第2項又は請求の範囲第3項に記載の流体制御システムの操作方法。 5.熱媒体の為の熱源と、熱媒体をいくつかの熱消費機器に分配するためのいく つかの分配パルプと、暖かい熱媒体を熱源から分配パルプに送るための供給ライ ンと、分配パルプからの熱媒体を熱消費機器に送るための分配ラインと、熱媒体 を熱消費機器から熱源に帰還するための帰還ライン、からなる流体制御システム であって、 熱源からの暖かい熱媒体に加えて各分配パルプに冷たい熱媒体を送る第2の供給 ラインと、 各熱消費機器に共通の帰還ラインにおけるポンプと、パルプの出口を通ってでる 流れを調整するための第1の調整手段と、前記第1の調整手段とは独立した冷た い熱媒体と暖かい熱媒体の混合比を調整する第2の調整手段、を特徴とした、流 体制御システム。 6.システムの最初のセットアップに一度だけ調整すれば良く、本質的にシステ ム動作においては触れることのない調整部材からなる第1の調整手段と、温度制 御システムによって操作される調整部材からなる第2の制御手段、を特徴とした 、請求の範囲第5項に記載した流体制御システム。 7.暖かい流体の為の第1のインレットと、冷たい流体の為の第2のインレット と、混合した流体の為のアウトレットと、冷たい流体と暖かい流体の混合比を調 整する第1の調整手段と、パルプから流れ出す全流を調整する第2の調整手段と からなり、 冷たい流体と暖かい流体の混合をアウトレットの全流の調整と独立して調整可能 とする為に、第2の調整手段と独立している前記第1の調整手段を特徴とした、 請求の範囲第1項から請求の範囲第4項までのどれかに記載の流体制御システム を操作する方法を実施するための分配パルプ。 8.前記第1のインレットとアウトレットの間にある第1の開口部と、前記第2 のインレットとアウトレットの間にある第2の開口部、からなる混合比を調整す る前記調整手段と、 前記調整手段の操作で、前記第一の開口部のエリアが減少し、その結果として前 記第2の開口部のエリアが増加することにより、前記二つの開口部による全開口 エリアが一定になること、を特徴とした、請求の範囲第7項に記載の分配パルプ 。 9.前記第1の開口部と前記第2の開口部はともにパルプボディで操作されるパ ルプシートである請求の範囲第7項に記載の分配パルプ。
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