JPS60157579A - 管と管板とのシ−ル構造 - Google Patents
管と管板とのシ−ル構造Info
- Publication number
- JPS60157579A JPS60157579A JP59011059A JP1105984A JPS60157579A JP S60157579 A JPS60157579 A JP S60157579A JP 59011059 A JP59011059 A JP 59011059A JP 1105984 A JP1105984 A JP 1105984A JP S60157579 A JPS60157579 A JP S60157579A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- heat exchanger
- sand
- plate
- temperature
- Prior art date
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Laying Of Electric Cables Or Lines Outside (AREA)
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】
本発明は管式熱交換器などにおける管と管板とのシール
構造に関する。
構造に関する。
高温の燃焼ガスなどの加熱ガスが流れる缶体内に、被加
熱ガスの流れるセラミックス製の伝熱管を複数本横架し
てなる熱交換器を例にとって説明すると、かかる熱交換
器においては、缶体の管板に挿通孔を設け、伝熱管がこ
の挿通孔に挿通されて缶体外に突出して開口し、この突
出部蓼↓び開口端を包みこむようにヘッダーを缶体に設
けてなる構造は従来より知られている。
熱ガスの流れるセラミックス製の伝熱管を複数本横架し
てなる熱交換器を例にとって説明すると、かかる熱交換
器においては、缶体の管板に挿通孔を設け、伝熱管がこ
の挿通孔に挿通されて缶体外に突出して開口し、この突
出部蓼↓び開口端を包みこむようにヘッダーを缶体に設
けてなる構造は従来より知られている。
ここでかかる熱交換器は組み立てた後に熱上げして高温
下で使用されるので、組み立て時と使用時とではかなり
の温度差がある。また使用時であっても被加熱ガスの流
れる伝熱管と加熱ガスの温度の影響を大きく受ける管板
とでは空間的に温度差、温度分布が生じうる。さらに被
加熱ガス、加熱ガスとも時間的に温度変動がある。こう
した温度差、温度分布、温度変動により伝熱管と管板と
では熱膨張量の差が生じ、熱的応力が作用する。また、
こうした熱交換器はしばしば大型の重い構築物となり、
自重や、製作誤差に起因する負荷や、その他の外力によ
り機械的応力も作用する。
下で使用されるので、組み立て時と使用時とではかなり
の温度差がある。また使用時であっても被加熱ガスの流
れる伝熱管と加熱ガスの温度の影響を大きく受ける管板
とでは空間的に温度差、温度分布が生じうる。さらに被
加熱ガス、加熱ガスとも時間的に温度変動がある。こう
した温度差、温度分布、温度変動により伝熱管と管板と
では熱膨張量の差が生じ、熱的応力が作用する。また、
こうした熱交換器はしばしば大型の重い構築物となり、
自重や、製作誤差に起因する負荷や、その他の外力によ
り機械的応力も作用する。
これらの熱的応力や機械的応力による熱交換器部材の変
形や破損を防止するために、管板に設けた挿通孔は伝熱
管の外形より大きくシ、伝熱管と管板との相対変位が可
能な構造とすることが望まれる。」かしこの場合には挿
通孔と伝熱管との間のクリアランスからガスが漏れ、加
熱ガスと被加熱ガスが混じりあって好ましくない。
形や破損を防止するために、管板に設けた挿通孔は伝熱
管の外形より大きくシ、伝熱管と管板との相対変位が可
能な構造とすることが望まれる。」かしこの場合には挿
通孔と伝熱管との間のクリアランスからガスが漏れ、加
熱ガスと被加熱ガスが混じりあって好ましくない。
そこで本出願人は、管仮に平行な区画板を伝熱管の開口
端と管板との間に設けてヘッダーを区画し、管板、区画
板およびヘッダー側周で囲まれる室にサンドを充填して
なる構造を例えば実願昭５８−３４１３０９としてさき
に提案した。しかしかかる構造はそれなりに有用である
が、さらに改良すべき点を有するものであった。すなわ
ち加熱ガスの温度が高い場合には、管板が高温の加熱ガ
スと断熱性をも有するサンド層との間に挟まれているた
めに、管板の温度が相対的に高温になることとなり、金
属製管板では機械的強度や耐食性の低下をまねき、高価
な特殊の金属製もしくは気密性や靭性で劣る耐火物製の
管板を採用せねばならないなどの難点があった。
端と管板との間に設けてヘッダーを区画し、管板、区画
板およびヘッダー側周で囲まれる室にサンドを充填して
なる構造を例えば実願昭５８−３４１３０９としてさき
に提案した。しかしかかる構造はそれなりに有用である
が、さらに改良すべき点を有するものであった。すなわ
ち加熱ガスの温度が高い場合には、管板が高温の加熱ガ
スと断熱性をも有するサンド層との間に挟まれているた
めに、管板の温度が相対的に高温になることとなり、金
属製管板では機械的強度や耐食性の低下をまねき、高価
な特殊の金属製もしくは気密性や靭性で劣る耐火物製の
管板を採用せねばならないなどの難点があった。
本発明はこうした矛盾を解決して、缶体内を流れるガス
と管内を流れるガスとを気密にシールするとともに、管
板と」］の相対変位を許容してこれら部材に過大な熱的
応力１機械的応力が作用せず、管板の温度を相対的に低
くする管と管板とのシール構造を提供するものであり、
さらにはサンドの所要量を低減し、容易にサンドを充填
できる管と管板とのシール構造を提供するものである。
と管内を流れるガスとを気密にシールするとともに、管
板と」］の相対変位を許容してこれら部材に過大な熱的
応力１機械的応力が作用せず、管板の温度を相対的に低
くする管と管板とのシール構造を提供するものであり、
さらにはサンドの所要量を低減し、容易にサンドを充填
できる管と管板とのシール構造を提供するものである。
すなわち本発明は、管板と該管板の挿通孔に挿通された
管とのシール構造において、間隙を有して鎖管を囲む環
を該管毎に該管板に固設し、該間隙にはサンドを充填す
るとともに、該サンド層の管軸方向両端にはサンド漏出
防止手段を設けてなることを特徴とする管と管板とのシ
ール構造である。
管とのシール構造において、間隙を有して鎖管を囲む環
を該管毎に該管板に固設し、該間隙にはサンドを充填す
るとともに、該サンド層の管軸方向両端にはサンド漏出
防止手段を設けてなることを特徴とする管と管板とのシ
ール構造である。
本発明によれば管と管板とは相互に直接に固定されてお
らず、変形性と気密性とを有するサンド層を介して支持
されているので、缶体内を流れるガスと管内を流れるガ
スとはサンド層によってに気密シールされることとなり
、かつ。
らず、変形性と気密性とを有するサンド層を介して支持
されているので、缶体内を流れるガスと管内を流れるガ
スとはサンド層によってに気密シールされることとなり
、かつ。
管と管板との相対変位があフても４これはサンド層の変
形性によって吸収され、Ｌｍら部材に過大な応力が作用
しない。また管板と管内を流れる低温のガスとはサンド
層を介することなく、直接に接することとなり、したが
って管板の温度も相対的に低く保たれる。
形性によって吸収され、Ｌｍら部材に過大な応力が作用
しない。また管板と管内を流れる低温のガスとはサンド
層を介することなく、直接に接することとなり、したが
って管板の温度も相対的に低く保たれる。
以下図面に基づき本発明の詳細な説明する。
第１図に示す熱交換器！は耐火物などで構築された煙道
２を横切って配設されている。この熱交換器１は複数本
のセラミックス酸の伝熱管３、これらを支持する管板４
．５、被加熱ガスの入口側ヘッダー６、出口側へ７グー
７を主たる要素として構成されている。煙道２を流れる
、例えば１０００°Ｃの燃焼排ガスが加熱ガスとして管
板４，５の間を上下方向に流され、入口側へフグ−８か
ら流入する１例えば室温の被加熱ガスは伝熱管３を流れ
る間に加熱されて、例えば１１００℃となって出口側ヘ
ッダー７から流出する。煙道２と熱交換器１との間には
熱交換器ｌにｍ段された係止具８．耐熱性シール材８．
抑圧具１０が図示のように配設され、押圧具１０で耐熱
性シ」材θを係止具８の方向に押圧して、加熱ガスのリ
ークが防止されている。
２を横切って配設されている。この熱交換器１は複数本
のセラミックス酸の伝熱管３、これらを支持する管板４
．５、被加熱ガスの入口側ヘッダー６、出口側へ７グー
７を主たる要素として構成されている。煙道２を流れる
、例えば１０００°Ｃの燃焼排ガスが加熱ガスとして管
板４，５の間を上下方向に流され、入口側へフグ−８か
ら流入する１例えば室温の被加熱ガスは伝熱管３を流れ
る間に加熱されて、例えば１１００℃となって出口側ヘ
ッダー７から流出する。煙道２と熱交換器１との間には
熱交換器ｌにｍ段された係止具８．耐熱性シール材８．
抑圧具１０が図示のように配設され、押圧具１０で耐熱
性シ」材θを係止具８の方向に押圧して、加熱ガスのリ
ークが防止されている。
金属製の管板４．５の加熱ガス側にはそれぞれ耐火材１
１が内張すされており、さらに被加熱ガス入ｏｇｉの管
板５の被加熱ガス側には断熱板１２が内張すされている
。一方、被加熱ガス出口側の管板４の被加熱ガス側は直
接、被加熱ガスにさらされている。また出口側ヘッダー
７にも断熱材１３が内張すされている。なお第１図にお
いて管板４．５と伝熱管３との接続部の構造はいずれも
同様なので一部のみを断面図で示し、パ飄は外形図で示
しである。
１が内張すされており、さらに被加熱ガス入ｏｇｉの管
板５の被加熱ガス側には断熱板１２が内張すされている
。一方、被加熱ガス出口側の管板４の被加熱ガス側は直
接、被加熱ガスにさらされている。また出口側ヘッダー
７にも断熱材１３が内張すされている。なお第１図にお
いて管板４．５と伝熱管３との接続部の構造はいずれも
同様なので一部のみを断面図で示し、パ飄は外形図で示
しである。
第２図に本発明の実施例として示すように、管板４には
伝熱管ａの外形よりやや大きい挿通孔１３が設けられて
おり、耐火材１１にも同様に貫通孔１４が設けられてい
て、挿通孔１３．貫通孔１４には伝熱管３が挿通されて
いる。管板４の被加熱ガス側には、内周にめねじを有す
る環１５が固設されており、この環１５は伝熱管３の外
側を間隙を有して囲んでいる。この間隙には耐熱性の無
機質のトダ４′１８が充填されて気密性を有するサンド
層を形成している。サンド１６には、本発明のシール構
造が使用される温度条件、耐食性条件などにより、適宜
の材質１粒度の微粒体が採用できるが、一般に粒度０．
３ｍｍ以下、特には０．０５＋＋ｍ以下の無機質微粒体
が気密性確保の点で好ましく、例として珪藻土、珪砂、
シリカ粉。
伝熱管ａの外形よりやや大きい挿通孔１３が設けられて
おり、耐火材１１にも同様に貫通孔１４が設けられてい
て、挿通孔１３．貫通孔１４には伝熱管３が挿通されて
いる。管板４の被加熱ガス側には、内周にめねじを有す
る環１５が固設されており、この環１５は伝熱管３の外
側を間隙を有して囲んでいる。この間隙には耐熱性の無
機質のトダ４′１８が充填されて気密性を有するサンド
層を形成している。サンド１６には、本発明のシール構
造が使用される温度条件、耐食性条件などにより、適宜
の材質１粒度の微粒体が採用できるが、一般に粒度０．
３ｍｍ以下、特には０．０５＋＋ｍ以下の無機質微粒体
が気密性確保の点で好ましく、例として珪藻土、珪砂、
シリカ粉。
コージライト粉、グラファイト粉、窒化ホウ素粉などが
挙げられる。サンド層の伝熱管軸方向の両端にはアスベ
ストロープ、合成無機繊維ロープなどの可撓性を有する
紐状体ＩＴ、Ｉｌｌが介在せしめられて、サンド１Ｂが
サンド層から漏出するのを防止している。さらに環のめ
ねじに対応するおねじを有する抑圧環１８により紐状体
１８を紐状体１７の向きに押圧している。
挙げられる。サンド層の伝熱管軸方向の両端にはアスベ
ストロープ、合成無機繊維ロープなどの可撓性を有する
紐状体ＩＴ、Ｉｌｌが介在せしめられて、サンド１Ｂが
サンド層から漏出するのを防止している。さらに環のめ
ねじに対応するおねじを有する抑圧環１８により紐状体
１８を紐状体１７の向きに押圧している。
したがってサンド１Ｂは伝熱管３と環１５との間隙にぴ
ったりと充填されることとなり、この部位において加熱
ガスと被加熱ガスとは気密にシールされる。また伝熱管
３はサンド層によって保持されているので、半径方向の
多少の相対変位をサンド層の変艮−により吸収できるの
みならず、軸方向にかなりの相対変位を起こさしめる応
力が作用しても、サンド層と接する部分で摺動してこれ
を逃がすことができる。また管板４の一面はたとえば６
００℃の被加熱ガスに直接さらされているので、この管
板４の温度もほぼ８００℃近くにしか上がらず、充分に
耐用可能となる。ちなみに管板４の被加熱ガス側のほぼ
全面にサンド層が形成されていると、この管板４の温度
はたとえば８００℃前後にまで上がり、耐用不可能とな
ったり、材質選択に困離をきたすこととなる。
ったりと充填されることとなり、この部位において加熱
ガスと被加熱ガスとは気密にシールされる。また伝熱管
３はサンド層によって保持されているので、半径方向の
多少の相対変位をサンド層の変艮−により吸収できるの
みならず、軸方向にかなりの相対変位を起こさしめる応
力が作用しても、サンド層と接する部分で摺動してこれ
を逃がすことができる。また管板４の一面はたとえば６
００℃の被加熱ガスに直接さらされているので、この管
板４の温度もほぼ８００℃近くにしか上がらず、充分に
耐用可能となる。ちなみに管板４の被加熱ガス側のほぼ
全面にサンド層が形成されていると、この管板４の温度
はたとえば８００℃前後にまで上がり、耐用不可能とな
ったり、材質選択に困離をきたすこととなる。
また第２図においてセラミックス製の伝熱管３の内部に
は表面を酸化処理された中実のステンレス鋼製丸棒２０
が伝熱管３とは離隔して同軸に配置されている。この丸
棒２０は、丸棒２０と押圧環１８との間に介在せしめら
れた弾性体２１により所定位置に軸方向、半径方向の相
対変位を許容されつつ保持されている。なお、弾性体２
１は丸棒２０の周方向に間欠的に介在せしめられている
ので、被加熱ガスの流通を」たげない、伝熱／１３の内
部をこのような二重構造とすることにより、被加熱ガス
は丸棒２０の外周と伝熱管３の内周との間の環状空間を
流れ、被加熱ガスの加熱に関する対流熱伝達係数は大き
く上昇し、さらに加えて伝熱管３からの輻射により加熱
された丸棒２０からの被加熱ガスへの加熱も大きく寄与
することとなり、もって被加熱ガスの加熱を大いに促進
する。
は表面を酸化処理された中実のステンレス鋼製丸棒２０
が伝熱管３とは離隔して同軸に配置されている。この丸
棒２０は、丸棒２０と押圧環１８との間に介在せしめら
れた弾性体２１により所定位置に軸方向、半径方向の相
対変位を許容されつつ保持されている。なお、弾性体２
１は丸棒２０の周方向に間欠的に介在せしめられている
ので、被加熱ガスの流通を」たげない、伝熱／１３の内
部をこのような二重構造とすることにより、被加熱ガス
は丸棒２０の外周と伝熱管３の内周との間の環状空間を
流れ、被加熱ガスの加熱に関する対流熱伝達係数は大き
く上昇し、さらに加えて伝熱管３からの輻射により加熱
された丸棒２０からの被加熱ガスへの加熱も大きく寄与
することとなり、もって被加熱ガスの加熱を大いに促進
する。
本発明の他の実施例を示す第３図では、第２図における
ねじ締めに代えてフランジ締めが採用されている。第２
図と同一部位については同一番号を付して説明を省略す
る。セラミックス製の伝熱管３の外周には短尺のセラミ
ックス製の環状のストッパ２２が無機質耐熱性の接着層
２３によって接合されている。挿通孔１３に内接するよ
うに環１５が管板４に固設され、環１５の他端にはフラ
ンジ２４が固設されている。抑圧環１８の一端にもフラ
ンジ２５が固設され、両フランジ２４゜２５をボルト締
めすることにより紐状体１８を紐状体１７の向きに押圧
している。また伝熱ｔＬあ内部には第２図における丸棒
２０に代えて表面を黒化されたステンレス製の中空管２
８が位置せしめられ、中空管２Ｂは押圧環１８に固定さ
れた載置台２７の上に載置され、かつ、押圧環１８に固
定されたガイド２Ｂにより、許容範囲を越える中空管２
Ｂの移動が抑止されている。中空管２８の端面は連通孔
２θを除いてふさがれているので、中空管２８の内部に
は被加熱ガスが実質的に流れず、かつ温度差などによっ
ても中空管２８の内部が加圧や減圧の状態となることも
ない、載置台２７．ガイド２８が中空管２８の周方向に
間欠的に介在せしめられている点は第２図における弾性
体２Ｉの場合と同様である。また管板４の加熱ガス側に
は可撓性を有する耐熱性無機繊維製のブランケット３０
が内張すされており、同様のブランケット３１がストツ
バ２２の周辺にも施されている。
ねじ締めに代えてフランジ締めが採用されている。第２
図と同一部位については同一番号を付して説明を省略す
る。セラミックス製の伝熱管３の外周には短尺のセラミ
ックス製の環状のストッパ２２が無機質耐熱性の接着層
２３によって接合されている。挿通孔１３に内接するよ
うに環１５が管板４に固設され、環１５の他端にはフラ
ンジ２４が固設されている。抑圧環１８の一端にもフラ
ンジ２５が固設され、両フランジ２４゜２５をボルト締
めすることにより紐状体１８を紐状体１７の向きに押圧
している。また伝熱ｔＬあ内部には第２図における丸棒
２０に代えて表面を黒化されたステンレス製の中空管２
８が位置せしめられ、中空管２Ｂは押圧環１８に固定さ
れた載置台２７の上に載置され、かつ、押圧環１８に固
定されたガイド２Ｂにより、許容範囲を越える中空管２
Ｂの移動が抑止されている。中空管２８の端面は連通孔
２θを除いてふさがれているので、中空管２８の内部に
は被加熱ガスが実質的に流れず、かつ温度差などによっ
ても中空管２８の内部が加圧や減圧の状態となることも
ない、載置台２７．ガイド２８が中空管２８の周方向に
間欠的に介在せしめられている点は第２図における弾性
体２Ｉの場合と同様である。また管板４の加熱ガス側に
は可撓性を有する耐熱性無機繊維製のブランケット３０
が内張すされており、同様のブランケット３１がストツ
バ２２の周辺にも施されている。
第２図のようにねじ締め構造とすることにより１本発明
のシール構造の管軸に直交する断面積を小さくすること
ができ、とりわけコンパク−Ｌ−シール構造とすること
ができる。また第３図のようにフランジ締め構造とする
ことにより、ねじ部の焼付きやねじ部へのサンドのかみ
込みなどを防止でき、ボルトのねじ部が焼イづいたとし
てもボルトの切断により、容易に補修できる。
のシール構造の管軸に直交する断面積を小さくすること
ができ、とりわけコンパク−Ｌ−シール構造とすること
ができる。また第３図のようにフランジ締め構造とする
ことにより、ねじ部の焼付きやねじ部へのサンドのかみ
込みなどを防止でき、ボルトのねじ部が焼イづいたとし
てもボルトの切断により、容易に補修できる。
第２図、第３図からもわかるように、本発明によれば伝
熱管の周辺の近傍のみを用いて小型にして簡便なシール
構造が提供され、さらにサンド所要量も少量で済む。ま
たこのような少量のサンドで済むので、サンドを所定の
環状に予成形しておき、この予成形体を環１５と伝熱管
３との間隙に容易に挿入でき、もって簡便にサンドを充
填することも可能である。
熱管の周辺の近傍のみを用いて小型にして簡便なシール
構造が提供され、さらにサンド所要量も少量で済む。ま
たこのような少量のサンドで済むので、サンドを所定の
環状に予成形しておき、この予成形体を環１５と伝熱管
３との間隙に容易に挿入でき、もって簡便にサンドを充
填することも可能である。
なお、上記の説明においては本発明を熱交換器に適用す
る場合について述べたが、これに限定されるものではな
く、例えば管状多孔体を用いた除塵装置などにも適用で
きる。また伝熱管３の材質はセラミックスであることが
好ましいが、これに限定されず、金属などであってもよ
い。
る場合について述べたが、これに限定されるものではな
く、例えば管状多孔体を用いた除塵装置などにも適用で
きる。また伝熱管３の材質はセラミックスであることが
好ましいが、これに限定されず、金属などであってもよ
い。
第１ｂｌＪは本発明を適用した熱交換器の断面図である
。第２図は本発明の実施例を示す第１図Ａ部の拡大断面
図である。＄３図は本発明の他の実施例を示す第１図Ａ
部に対応する部位の拡大断面図である。 ３：伝熱管 ４：管板 １５：環 １８：サンド １７，１８ ：紐状体
。第２図は本発明の実施例を示す第１図Ａ部の拡大断面
図である。＄３図は本発明の他の実施例を示す第１図Ａ
部に対応する部位の拡大断面図である。 ３：伝熱管 ４：管板 １５：環 １８：サンド １７，１８ ：紐状体
Claims (1)
- 管板と、該管板の挿通孔に挿通された管とのシール構造
において、間隙を宥して鎖管を囲む環を該管毎に該管板
に固設し、該間隙にはサンドを充填するとともに、該サ
ンド層の管軸方向両端にはサンド漏出防止手段を設けて
なることを特徴とする管と管板とのシール構造。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011059A JPS60157579A (ja) | 1984-01-26 | 1984-01-26 | 管と管板とのシ−ル構造 |
| AT85100581T ATE53254T1 (de) | 1984-01-26 | 1985-01-21 | Abdichtungsstruktur von mindestens einem rohr in einer rohrplatte. |
| EP85100581A EP0150791B1 (en) | 1984-01-26 | 1985-01-21 | Sealing structure between at least one tube and a tube support plate |
| DE8585100581T DE3578009D1 (de) | 1984-01-26 | 1985-01-21 | Abdichtungsstruktur von mindestens einem rohr in einer rohrplatte. |
| US06/694,261 US4540184A (en) | 1984-01-26 | 1985-01-24 | Sand-filled sealing structure between at least one tube and a tube support plate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011059A JPS60157579A (ja) | 1984-01-26 | 1984-01-26 | 管と管板とのシ−ル構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60157579A true JPS60157579A (ja) | 1985-08-17 |
| JPH0144954B2 JPH0144954B2 (ja) | 1989-10-02 |
Family
ID=11767437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59011059A Granted JPS60157579A (ja) | 1984-01-26 | 1984-01-26 | 管と管板とのシ−ル構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60157579A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103062510A (zh) * | 2011-10-24 | 2013-04-24 | 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 | 一种用于穿过机匣的异形双球角密封结构 |
-
1984
- 1984-01-26 JP JP59011059A patent/JPS60157579A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103062510A (zh) * | 2011-10-24 | 2013-04-24 | 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 | 一种用于穿过机匣的异形双球角密封结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0144954B2 (ja) | 1989-10-02 |
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