JPS5978905A - 水蒸気改質反応器 - Google Patents
水蒸気改質反応器Info
- Publication number
- JPS5978905A JPS5978905A JP18537882A JP18537882A JPS5978905A JP S5978905 A JPS5978905 A JP S5978905A JP 18537882 A JP18537882 A JP 18537882A JP 18537882 A JP18537882 A JP 18537882A JP S5978905 A JPS5978905 A JP S5978905A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reactor
- tube
- reaction tube
- chamber
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
- B01J8/062—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes being installed in a furnace
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00504—Controlling the temperature by means of a burner
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（目的）
この発明はコンパクトで熱効率が良く、触媒交換が簡単
で操業保守の容易な炭化水素の水蒸気改質反応器に関す
るものである。
で操業保守の容易な炭化水素の水蒸気改質反応器に関す
るものである。
天然ガス・ナフサその他の炭化水素を原料とし。
−酸化炭素も水素に変換する方法は、高濃度の水素を安
価に得る方法として広く用いられており。
価に得る方法として広く用いられており。
その為の装置も種々考案されている。
しかし従来使用されている水蒸気改質反応器は石油精製
工場又は大化学工場で大量の水素を発生する為に設計さ
れたものが大部分で１局地的に小規模で水素を必要とす
る場合には、熱効率、操業保守の簡便性、占有敷地面積
の大きさ等の点で必ずしも好都合なものではなく、単純
にスケール・ダウンすれば艮いというものではない。
工場又は大化学工場で大量の水素を発生する為に設計さ
れたものが大部分で１局地的に小規模で水素を必要とす
る場合には、熱効率、操業保守の簡便性、占有敷地面積
の大きさ等の点で必ずしも好都合なものではなく、単純
にスケール・ダウンすれば艮いというものではない。
一方水素はクリーンなエネルギー源として近年益々注目
を集めつつあるが、需要地へ高圧ボンベで輸送するのは
輸送コストがかさみ、また輸送途中での安全性の問題も
あるので、オン・サイトで簡便に水素を発生することの
できる水蒸気改質反応器に対する要望が高まって釆た。
を集めつつあるが、需要地へ高圧ボンベで輸送するのは
輸送コストがかさみ、また輸送途中での安全性の問題も
あるので、オン・サイトで簡便に水素を発生することの
できる水蒸気改質反応器に対する要望が高まって釆た。
オン・サイトで水素を発生する場合には、コンパクトで
占有敷地面積が小さいものが望咬しいのは当然であるが
２石油精製工場や大化学工場とは異なり専門的に訓練さ
れた要員が多数いるわけてはないので、信頼性が高く、
操業や点検、触媒交換などの保守作業が簡便に行えるこ
とが必要である。本発明はかかる要望に応えるものであ
る。
占有敷地面積が小さいものが望咬しいのは当然であるが
２石油精製工場や大化学工場とは異なり専門的に訓練さ
れた要員が多数いるわけてはないので、信頼性が高く、
操業や点検、触媒交換などの保守作業が簡便に行えるこ
とが必要である。本発明はかかる要望に応えるものであ
る。
（構成ン
本発明の構成を添付図面により説明する。
第１図は本発明の基本構成を示す縦断面図である。
竪型筒状の水蒸気改質反応器ｌの主要部分は反応管２と
加熱部３とである。反応管２は上端が開放され下端が閉
鎖された外管２１中に、外管の内径よりも細く且つ下端
に開放部を有する内管２２を上部から挿した二重管構造
を有する。内管の下端は図では管の切口をそのままにし
て開放した形状を示しているが、底蓋をつけ下部側面に
小孔を多数設けて開放した形状にしても良い。内管は空
管でもよいし、伝熱促進のため充填物を充填しても良い
。この二重管構造における内管・外管間の筒状空間に触
媒を充填する。４がその触媒層である。触媒としては一
般の炭化水素水蒸気改質用粒状触媒を使用する事ができ
る。
加熱部３とである。反応管２は上端が開放され下端が閉
鎖された外管２１中に、外管の内径よりも細く且つ下端
に開放部を有する内管２２を上部から挿した二重管構造
を有する。内管の下端は図では管の切口をそのままにし
て開放した形状を示しているが、底蓋をつけ下部側面に
小孔を多数設けて開放した形状にしても良い。内管は空
管でもよいし、伝熱促進のため充填物を充填しても良い
。この二重管構造における内管・外管間の筒状空間に触
媒を充填する。４がその触媒層である。触媒としては一
般の炭化水素水蒸気改質用粒状触媒を使用する事ができ
る。
反応器本体は中間に管板５を設けて上部室６及び下部室
（加熱部）３の２室に分離されている。
（加熱部）３の２室に分離されている。
前記反応管２を管板５を貫いて設置することにより１反
応管の上端は反応器上部室６に直接開放された状態１反
応管の下端は反応器下部室３に懸垂した状態で位置する
事になる。
応管の上端は反応器上部室６に直接開放された状態１反
応管の下端は反応器下部室３に懸垂した状態で位置する
事になる。
その懸垂している反応管の下端より低い部分の反応器下
部室に部体１３を設置し、その部体１３に耐火性物質の
粗粒の充填層１４を設ける。８は加熱用気化燃料の送入
口、ｉｓは燃焼用の酸素含有ガスの送入口である。部体
１３の側面には多数の小孔が存在するので１５から送入
された酸素含有ガスは部体の側面から進入し、部体底部
からの燃料と合体して粗粒充填層１４内で燃焼が行われ
る。燃料送入口及び酸素含有ガスの送入口は必ずしも図
示の位置に限られるものではなく、粗粒充填層内で燃焼
が行われる位置ならばどこでも任意であって２両者を共
に８から送入しても艮い。
部室に部体１３を設置し、その部体１３に耐火性物質の
粗粒の充填層１４を設ける。８は加熱用気化燃料の送入
口、ｉｓは燃焼用の酸素含有ガスの送入口である。部体
１３の側面には多数の小孔が存在するので１５から送入
された酸素含有ガスは部体の側面から進入し、部体底部
からの燃料と合体して粗粒充填層１４内で燃焼が行われ
る。燃料送入口及び酸素含有ガスの送入口は必ずしも図
示の位置に限られるものではなく、粗粒充填層内で燃焼
が行われる位置ならばどこでも任意であって２両者を共
に８から送入しても艮い。
下部室３の上部には燃焼廃ガスの排出口９．上部室６に
は改質用原料ガスの送入口又は改質ガスの４：Ｉｉ １
１．１ ）］ ７を設ける。反応管内管２２の上端は上
部室６に開放することなくヘッダーｌＯを経由して直接
反応器外へ通じる導管１１に接続されてい２・。１２は
マンポールである。
は改質用原料ガスの送入口又は改質ガスの４：Ｉｉ １
１．１ ）］ ７を設ける。反応管内管２２の上端は上
部室６に開放することなくヘッダーｌＯを経由して直接
反応器外へ通じる導管１１に接続されてい２・。１２は
マンポールである。
（効果）
図を簡？）１でわかり易くする為第１図では反応管を２
本だけ設置した場合を示したが、実際の設計製作に当っ
ては空間的配置が可能な限り多数の反応管を設置Ｊ−る
事ができるので非常にコンパクトなものができる。
本だけ設置した場合を示したが、実際の設計製作に当っ
ては空間的配置が可能な限り多数の反応管を設置Ｊ−る
事ができるので非常にコンパクトなものができる。
反応管２は」１端に近い部分で管仮に固定されているだ
けで、そ−ＩＬより下方は反応器下部室（加熱ＭＢ ）
３に懸垂した状態で設置され自由端となっているので
、加熱して操業する際に反応管が熱膨張し長さが伸びて
も熱応力歪が生ずるおそれがないＩｎも本発明の特色の
一つである。
けで、そ−ＩＬより下方は反応器下部室（加熱ＭＢ ）
３に懸垂した状態で設置され自由端となっているので
、加熱して操業する際に反応管が熱膨張し長さが伸びて
も熱応力歪が生ずるおそれがないＩｎも本発明の特色の
一つである。
以」二の説明及び第１図から明らかなように１反応管２
の触媒層４の上縁は反応器上部室６に露出しているので
、マンホール１２を開くだけで多数の反応管全部の触媒
を点検する事ができ、また触媒層の底部まで障害物がな
いので、ヴアキュームで１νにい上げる等の操作により
失活した触媒の取出を容易に行う事ができる結果、触媒
交換が容易で所要時間も大幅に短縮される。
の触媒層４の上縁は反応器上部室６に露出しているので
、マンホール１２を開くだけで多数の反応管全部の触媒
を点検する事ができ、また触媒層の底部まで障害物がな
いので、ヴアキュームで１νにい上げる等の操作により
失活した触媒の取出を容易に行う事ができる結果、触媒
交換が容易で所要時間も大幅に短縮される。
本発明の如く多数の反応管が密集した構造を有する場合
、各反応管を均等に加熱する事が重要である。特定の反
応管だけが強く炎であぶられる事ｔよ、その反応管−や
充填さｉｔた触媒の寿命の点からも水蒸気改質反応の効
率の点からも避けなけ１１ばなら７でい。
、各反応管を均等に加熱する事が重要である。特定の反
応管だけが強く炎であぶられる事ｔよ、その反応管−や
充填さｉｔた触媒の寿命の点からも水蒸気改質反応の効
率の点からも避けなけ１１ばなら７でい。
本発明において筒体１３を設置し耐火性物質の粗粒の充
填層Ｌ ４ ｆ！ｃ設けたのはその為で、燃料及び酸素
含有ガスをこの層を通して供給する事により均一な燃焼
ガスの流れが得ら几る。粗粒はアルミナ等の耐火性物質
で製造したもｄを用いるが。
填層Ｌ ４ ｆ！ｃ設けたのはその為で、燃料及び酸素
含有ガスをこの層を通して供給する事により均一な燃焼
ガスの流れが得ら几る。粗粒はアルミナ等の耐火性物質
で製造したもｄを用いるが。
さらにそ几に白金、パラジウム、マンガン等の酸化活性
物質全含浸させる等の方法で酸化活性を有するようにし
た粗粒またはそれ自身酸化活性を有する物質の粗粒を用
いれば燃料組成が水素リッチからメタンリッチになる等
の変化があっても炎が長く伸びず安定儲焼が可能であり
、さらに酸素含有ガスとして空気以外に酸素濃度の低い
リーンガスをも便１１１できる。捷た火炎到達温度を下
げるのでＮＯｘの発生を抑える事にもなる。
物質全含浸させる等の方法で酸化活性を有するようにし
た粗粒またはそれ自身酸化活性を有する物質の粗粒を用
いれば燃料組成が水素リッチからメタンリッチになる等
の変化があっても炎が長く伸びず安定儲焼が可能であり
、さらに酸素含有ガスとして空気以外に酸素濃度の低い
リーンガスをも便１１１できる。捷た火炎到達温度を下
げるのでＮＯｘの発生を抑える事にもなる。
耐火性物質の粗粒は操業条件で流動しない程度の大きさ
が必要であるが、粗粒層の上部にさらに耐火性物質の微
粉層を設けて流動伝熱を行わせるようにしても艮い。
が必要であるが、粗粒層の上部にさらに耐火性物質の微
粉層を設けて流動伝熱を行わせるようにしても艮い。
（公知技術との対比）
二重管タイプの反応管は公知であるが１例えば特１１（
４昭５３−７８９８３号、特開昭５７−１２７４４３号
の如く上部が閉鎖されているか、又は特公昭５７−１４
８２号の如く１本毎に蓋をして配管を接続しているタイ
プなので１本発明の如き触媒交換）簡便さを望む事はで
きない。また加熱用燃料入口伺近に筒体を設置して耐火
性物質粗粒の充填層を設ける記載はない。
４昭５３−７８９８３号、特開昭５７−１２７４４３号
の如く上部が閉鎖されているか、又は特公昭５７−１４
８２号の如く１本毎に蓋をして配管を接続しているタイ
プなので１本発明の如き触媒交換）簡便さを望む事はで
きない。また加熱用燃料入口伺近に筒体を設置して耐火
性物質粗粒の充填層を設ける記載はない。
（操作）
本発明の反応器の操作を簡単に述べれば、第１図におい
て送入口８から燃料、送入口１５から酸素含有ガスを送
入し、主として耐火性物質粗粒の充填層１４内で燃焼さ
せて充填層１４からの輻射熱及び熱ガスからの対流伝熱
で反応管２ｆｆ：加熱する。
て送入口８から燃料、送入口１５から酸素含有ガスを送
入し、主として耐火性物質粗粒の充填層１４内で燃焼さ
せて充填層１４からの輻射熱及び熱ガスからの対流伝熱
で反応管２ｆｆ：加熱する。
燃焼廃ガスは排出口９から器外へ排出さｎる。酸素含有
ガスとしては空気の他、酸素含有率の低いリーンガス又
は逆に酸素富化ガスのいず几でも使用できる。
ガスとしては空気の他、酸素含有率の低いリーンガス又
は逆に酸素富化ガスのいず几でも使用できる。
天然ガスのような炭化水素及び所定比率の水蒸気を均一
に混合し予熱した原料ガスを送入ロアから反応器」二部
室６内に送入すると、原料督は各反応管４ｑに分几てま
ず触媒層４を下降しながら水蒸気改Ｔ１１反応を受けた
後内管２２を上昇してヘッダー１０に集められ導管１１
を経て反応器外に取出さ２する。そのあと高温シフト・
低温シフト等の変成反応により残存ＣＯを水素に変換す
る。必要に応して精製を適当な場所で行う。
に混合し予熱した原料ガスを送入ロアから反応器」二部
室６内に送入すると、原料督は各反応管４ｑに分几てま
ず触媒層４を下降しながら水蒸気改Ｔ１１反応を受けた
後内管２２を上昇してヘッダー１０に集められ導管１１
を経て反応器外に取出さ２する。そのあと高温シフト・
低温シフト等の変成反応により残存ＣＯを水素に変換す
る。必要に応して精製を適当な場所で行う。
この原料ガス−改質ガスの流れは逆方向に行う事も可能
である。即ち原料ガスを導管１１から送入し、改質ガス
を７から取出す。この場合７Ｖｉ、改質ガスの排出口と
いう串になる。
である。即ち原料ガスを導管１１から送入し、改質ガス
を７から取出す。この場合７Ｖｉ、改質ガスの排出口と
いう串になる。
（第２の発明）
水蒸気改質反応は著しい吸熱反応であるから。
総合効率を高める為には燃料の利用効率を高める事が重
電じである。また触媒層の温度を適正に維持する里も重
要である。
電じである。また触媒層の温度を適正に維持する里も重
要である。
燃焼加熱式の反応器について一般にＨえる事ではあるが
１本発明の反応器においては特に反応管が密集している
為燃料ガス入口の着火源に近い程温度が高く、燃焼廃ガ
スの出口に近い程温度が低くなり易い。
１本発明の反応器においては特に反応管が密集している
為燃料ガス入口の着火源に近い程温度が高く、燃焼廃ガ
スの出口に近い程温度が低くなり易い。
第２の発明はこの点を改善したもので、第１の発明にお
ける反応管の外周に多数のフィンを収り付り、そのフィ
ンに触れる燃焼ガス通路を残して粗粒充填層付近以外の
反応器下部室の大半を耐火性ブロック材で充填した構造
を有するものである。
ける反応管の外周に多数のフィンを収り付り、そのフィ
ンに触れる燃焼ガス通路を残して粗粒充填層付近以外の
反応器下部室の大半を耐火性ブロック材で充填した構造
を有するものである。
第２図ｔよその概要を示す縦断面図で、１６は反応管２
の外周２１猿％フィンで図には左右の２枚だけが示さ１
１ている。１７が耐火性ブロック材でフィン付反応管が
通るだけのたて穴がおいている。
の外周２１猿％フィンで図には左右の２枚だけが示さ１
１ている。１７が耐火性ブロック材でフィン付反応管が
通るだけのたて穴がおいている。
ブロック材は全部１体化さｎたものでも艮いし。
適当な形状のものを積み上げて構成しても良い。
１８はブロック材の支持具である。
粗粒充填層１４に近い部分は輻射伝熱が良好なのでフィ
ンは必ずしも必要でない。またブロック拐はむしろない
方が艮い。しかしそこから隔った反応器下部室上方では
対流伝熱が主体になるので。
ンは必ずしも必要でない。またブロック拐はむしろない
方が艮い。しかしそこから隔った反応器下部室上方では
対流伝熱が主体になるので。
この第２の発明のよつに反応管にフィンをつけ。
且つブロック材により熱ガスの流路を制限して熱ガスが
すべて反応管外周及びフィン上を流れるようにすること
により熱利用効率を向上させると共に反応管ごとの温度
むらをなくする事ができる。
すべて反応管外周及びフィン上を流れるようにすること
により熱利用効率を向上させると共に反応管ごとの温度
むらをなくする事ができる。
第１図は本発明の基本構成を示す縦断面図、第２図は第
２の発明の概要を示す縦断面図である。 ｌ・・・水蒸気改質反応器 ２・・・反応管 ２１・・・反応管外管 ２２・・・反応管内管 ３・・・反応器下部室（加熱部） ４・・・触媒層 ５・・・管板 ６・・・反応器上部室 ７・・・原料ガス送入口（又は改質ガス排出口）８・・
・燃料ガス送入口 ９・・・燃焼廃ガス排出し１ １０・・・ヘッダー １１・・・導管 １２・・・マンホール １３・・・部体 １４・・・耐火性物質粗粒充填層 １５・・・酸素食有ガス送入口 １６・・・フィン １７・・・耐火性ブロック材 １８・・・支持具 代理人 弁理士 青 麻 昌 二
２の発明の概要を示す縦断面図である。 ｌ・・・水蒸気改質反応器 ２・・・反応管 ２１・・・反応管外管 ２２・・・反応管内管 ３・・・反応器下部室（加熱部） ４・・・触媒層 ５・・・管板 ６・・・反応器上部室 ７・・・原料ガス送入口（又は改質ガス排出口）８・・
・燃料ガス送入口 ９・・・燃焼廃ガス排出し１ １０・・・ヘッダー １１・・・導管 １２・・・マンホール １３・・・部体 １４・・・耐火性物質粗粒充填層 １５・・・酸素食有ガス送入口 １６・・・フィン １７・・・耐火性ブロック材 １８・・・支持具 代理人 弁理士 青 麻 昌 二
Claims (4)
- （１）上端が開放され下端が閉鎖された反応管外管中に
、外管の内径よりも細く且つ下端に開放部を有する反応
管内管を上部から挿入した二重管構造で、内管・外管間
の筒状空間に触媒を充填した反応管を、中間に管板を設
けて上部及び下部の２室に分離した竪型筒状反応器中に
その管板を貫いて設置することにより１反応管の上端は
反応器上部室に直接開放された状態２反応管の下部は反
応器下部室に懸垂した状態で位置させると共に、懸垂し
ている反応管の下端より低い部分の反応器下部室に電体
を設置し、その電体に耐火性物質の粗粒を充填し、加熱
用気化燃料及び酸素含有ガスの送入口を電体の下部又は
／及び側面に設け９反応器下部室の上部には燃焼ガスの
排出口１反応器下部室には改質用原料ガスの送入口又は
改質ガスの排出口を設は且つ反応管内管の上端は反応器
上部室に開放することなく直接反応器外へ通じる導管に
接続した構造を有する炭化水素の水蒸気改質反応器。 - （２） ｗＬ体に充填された粗粒層の上部に耐火性物
質の微粉層を設けた特許請求の範囲第１項の水蒸気改質
反応器。 - （３）上端が開放され下端が閉鎖された反応管外管中に
、外管の内径よりも細く且つ下端に開放部を有する反応
管内管を上部から挿入した二重管構造で、内管・外管間
の筒状空間に触媒を充填した反応管を、中間に管板を設
けて上部及び下部の２室に分離した竪型筒状反応器中に
その管板を貫いて設置することにより２反応管の上端は
反応器上部室に直接開放さ几た状態２反応管の下部は反
応器下部室に懸垂した状態で位置させると共に、懸垂し
ている反応管の下端より低い部分の反応器下部室に電体
を設置し、その電体に耐火性物質の粗粒を充填し、加熱
用気化燃料及び酸素含有ガスの送入口を電体の下部又は
／及び側面に設け１反応器下部室の上部には燃焼ガスの
排出口１反応器」二部室に＆：ｆ改１７１川原料ガスの
送入口又は改質ガスの排１１目」を設は且つ反応管内管
の上端は反応器上部室に開放することなく直接反応器外
へ通じる導管に接続する導管に接続すると共に１反応管
の外周には多数の通路を残して倒木付近以外の反応器下
部室の大半を耐火性ブロック祠で充填した構造を有する
炭化水素の水蒸気改質反応器。 - （４）耐火性物質の粗粒が酸化活性を有する物である１
時打請求の範囲第１項、第２項又は第３項の炭化水素の
水蒸気改質反応器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18537882A JPS5978905A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 水蒸気改質反応器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18537882A JPS5978905A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 水蒸気改質反応器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5978905A true JPS5978905A (ja) | 1984-05-08 |
| JPH0328362B2 JPH0328362B2 (ja) | 1991-04-18 |
Family
ID=16169750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18537882A Granted JPS5978905A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 水蒸気改質反応器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5978905A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6111134A (ja) * | 1984-06-26 | 1986-01-18 | Toshiba Corp | 改質装置 |
| JPH01126202A (ja) * | 1987-11-11 | 1989-05-18 | Chiyoda Corp | 水蒸気改質装置 |
-
1982
- 1982-10-23 JP JP18537882A patent/JPS5978905A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6111134A (ja) * | 1984-06-26 | 1986-01-18 | Toshiba Corp | 改質装置 |
| JPH01126202A (ja) * | 1987-11-11 | 1989-05-18 | Chiyoda Corp | 水蒸気改質装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0328362B2 (ja) | 1991-04-18 |
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