JPS6041771A - 燃料電池装置 - Google Patents
燃料電池装置Info
- Publication number
- JPS6041771A JPS6041771A JP58149189A JP14918983A JPS6041771A JP S6041771 A JPS6041771 A JP S6041771A JP 58149189 A JP58149189 A JP 58149189A JP 14918983 A JP14918983 A JP 14918983A JP S6041771 A JPS6041771 A JP S6041771A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shift converter
- fuel cell
- reaction tube
- reaction
- catalyst
- Prior art date
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- Granted
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
- C01B3/12—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
- C01B3/16—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide using catalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、リン酸形燃料電池システムの燃刺改質系の中
で、−酸化炭素と水蒸気が、触媒の下で発熱反応を起こ
し、二酸化炭素と水素に転換するためのシフト・コンバ
ータに関するもの。
で、−酸化炭素と水蒸気が、触媒の下で発熱反応を起こ
し、二酸化炭素と水素に転換するためのシフト・コンバ
ータに関するもの。
従来のシフトコンバータは、反応熱をともなうため、2
つの反応部に分け、その中間に外部冷却器を設けて構成
していた。そして、この場合、前段および後段の反応部
はそルぞれ断熱形とし、前段のシフトコンバータで発生
した熱は、反応ガス自体の温度上昇となって、ガスと共
に反応器よシ流出し、中間冷却器により冷却されたのち
、つぎの段の反応器に導かし1さらに必要な反応を起こ
させる形をとっていた。このため、高温反応器、中間冷
却器、低温反応器の三つの構成要素が必要となシ、大形
となり、熱損失も大きかった。
つの反応部に分け、その中間に外部冷却器を設けて構成
していた。そして、この場合、前段および後段の反応部
はそルぞれ断熱形とし、前段のシフトコンバータで発生
した熱は、反応ガス自体の温度上昇となって、ガスと共
に反応器よシ流出し、中間冷却器により冷却されたのち
、つぎの段の反応器に導かし1さらに必要な反応を起こ
させる形をとっていた。このため、高温反応器、中間冷
却器、低温反応器の三つの構成要素が必要となシ、大形
となり、熱損失も大きかった。
これを数100にW級の業務用燃料電池系について具体
的に述べれば次のようになる。
的に述べれば次のようになる。
メタンを主成分とする原料ガスと水蒸気の混合気体を、
リフオーマで触媒の存在の下で加熱し、水素と一酸rヒ
炭素と二酸イヒ炭素に変換する。リフオーマから出たガ
スは、高温シフトコン/ζ−夕の触媒の許容する温度(
350°〜400]まで冷却器により予冷却さnたのち
、高温シフトコンバータに入る。ここで、 CO+H20→C02−4−H2・・・・・・・・・(
1)なる反応が行わねるが、発熱反応のため、ガスの温
度が上昇する。−酸化炭素の濃度を上げるにはシフト反
応を低温の下で実行させる必要がある。
リフオーマで触媒の存在の下で加熱し、水素と一酸rヒ
炭素と二酸イヒ炭素に変換する。リフオーマから出たガ
スは、高温シフトコン/ζ−夕の触媒の許容する温度(
350°〜400]まで冷却器により予冷却さnたのち
、高温シフトコンバータに入る。ここで、 CO+H20→C02−4−H2・・・・・・・・・(
1)なる反応が行わねるが、発熱反応のため、ガスの温
度が上昇する。−酸化炭素の濃度を上げるにはシフト反
応を低温の下で実行させる必要がある。
そのため、ガスは−たん高温シフトコンバータを出て、
中間冷却器に入り、2(LOG程Uまで冷却さルたのち
、fハj 1r、i’1シフトコンバータに入υ、再び
式(1)の反応が進み、−酸化炭素の濃度が1φ以下に
なったガスを、後置した別なる冷却器で、燃料電池に適
したr1贋度捷で冷却されたのち、燃料電池のアノード
部に送らrLる。
中間冷却器に入り、2(LOG程Uまで冷却さルたのち
、fハj 1r、i’1シフトコンバータに入υ、再び
式(1)の反応が進み、−酸化炭素の濃度が1φ以下に
なったガスを、後置した別なる冷却器で、燃料電池に適
したr1贋度捷で冷却されたのち、燃料電池のアノード
部に送らrLる。
本発明の目的は、燃料電池装置におけるシフトコンバー
タの小形fヒを達成するところにある。
タの小形fヒを達成するところにある。
本発明の他の目的は、燃料電池からの排熱を吸収式冷却
器に与えて冷気を得るようにした燃料電池において好適
なシフトコンノ(−夕分得るところにある。
器に与えて冷気を得るようにした燃料電池において好適
なシフトコンノ(−夕分得るところにある。
上記目的を達成1−るために本発明にあっては、一つの
反応部と、それを包容する蒸発冷却器により一体形等温
反応器とし、一定の温度で安雉して反応熱を取シ出すこ
とができるように構成したものである。
反応部と、それを包容する蒸発冷却器により一体形等温
反応器とし、一定の温度で安雉して反応熱を取シ出すこ
とができるように構成したものである。
以下、本発明に係る一実施例を図にもとづいて説明する
。まず、基本的な実施例に係る第1図について説明する
。
。まず、基本的な実施例に係る第1図について説明する
。
1はりフォーマで、ここでは、メタンを主成分とする燃
料ガスGに水蒸気が加えられ、水素を多量に含むガスに
改質さルる。3は、本発明に係るシフトコンバータであ
る。す7オーマ1とシフトコンバータ3との間には、冷
却器2が設置され、リフオーマ1からのガスは、冷却器
2でシフトコンバータ3内の触媒の許容温1iまで冷却
さn1シフトコンバータ3に導入される。また、4はシ
フトコンバータ3の出口部に設けた別なる冷却器で、シ
フトコンバータ3から送出されたガスを燃料電池5のア
ノード部5Aに供給できる温度まで冷却させる機能を有
する。5Bは燃料電池5のカソード部であるっ 上記したシフトコンバータ3は次の通り構成される。
料ガスGに水蒸気が加えられ、水素を多量に含むガスに
改質さルる。3は、本発明に係るシフトコンバータであ
る。す7オーマ1とシフトコンバータ3との間には、冷
却器2が設置され、リフオーマ1からのガスは、冷却器
2でシフトコンバータ3内の触媒の許容温1iまで冷却
さn1シフトコンバータ3に導入される。また、4はシ
フトコンバータ3の出口部に設けた別なる冷却器で、シ
フトコンバータ3から送出されたガスを燃料電池5のア
ノード部5Aに供給できる温度まで冷却させる機能を有
する。5Bは燃料電池5のカソード部であるっ 上記したシフトコンバータ3は次の通り構成される。
3Aはシフトコンバータの反応管で、冷却器2の出口部
に一端を接続し、他端を別なる冷却器4の入口部に接続
している。この反応管3Aは、蛇行部を具え、蛇行部内
にはリフオーマ1から送出されたガスと反応する触媒が
封入されている。
に一端を接続し、他端を別なる冷却器4の入口部に接続
している。この反応管3Aは、蛇行部を具え、蛇行部内
にはリフオーマ1から送出されたガスと反応する触媒が
封入されている。
3Bは、反応管3Aを収納する容器で、水Wを封入して
いる。この水Wは、ガスが触媒と反応する際に前記(1
)式で示した反応が行なわれるので、その反応熱を吸収
する機能を有する。3Cは、水Wの液面を一定に保つた
めに容器3Bの上部に設けた補給手段である。3Dは、
容器3Bの上部に設けた蒸気送出管で、反応熱により水
Wが蒸気化さnたものを外部へ導くものである。これは
、給湯、暖房、あるいは吸収式冷却機を一体に組み込ん
だ燃料電池システムの熱源として利用される。3Eは、
蒸気送出管3Dの途中に設けた調圧弁で、容器313内
の蒸気圧力を一定に保つ機能を有する。
いる。この水Wは、ガスが触媒と反応する際に前記(1
)式で示した反応が行なわれるので、その反応熱を吸収
する機能を有する。3Cは、水Wの液面を一定に保つた
めに容器3Bの上部に設けた補給手段である。3Dは、
容器3Bの上部に設けた蒸気送出管で、反応熱により水
Wが蒸気化さnたものを外部へ導くものである。これは
、給湯、暖房、あるいは吸収式冷却機を一体に組み込ん
だ燃料電池システムの熱源として利用される。3Eは、
蒸気送出管3Dの途中に設けた調圧弁で、容器313内
の蒸気圧力を一定に保つ機能を有する。
これを設けnば、シフトコンバータ3の出口ガス温度を
一定に保つことができるという効果を有する。
一定に保つことができるという効果を有する。
次に、上記の通り構成されたシフトコンバークの作用に
ついて説明する。
ついて説明する。
シフトコンバータ3に入ったガスは反応管の中を通9な
がら式(1)の反応が進めら!する。この反応の際に発
生する熱は、反応管の周囲の水Wに伝えられ、蒸気とな
る。すなわち、ガスは容器3B内で蒸発冷却さ扛る。こ
の蒸気は外部に導かれ、給湯、暖房、吸収式冷凍機の作
動用などの熱源として用いられる。
がら式(1)の反応が進めら!する。この反応の際に発
生する熱は、反応管の周囲の水Wに伝えられ、蒸気とな
る。すなわち、ガスは容器3B内で蒸発冷却さ扛る。こ
の蒸気は外部に導かれ、給湯、暖房、吸収式冷凍機の作
動用などの熱源として用いられる。
以上述べたように、上記実施例によれば、従来の高温シ
フトコンバータ中間冷却器、低温シフトコンバータが、
シフトコンバータ3におキ代エラ扛るためきわめてコン
パクトになる。また、水Wの沸とう温度は、圧力が一定
であれば、一定である。従って、容器の内圧を一定に保
つように構成したことにより、シフトコンバータの反応
【11r1′1度を負荷の大小に拘らず一定に保つこと
ができ、安定した反応が得られる。更に、上述のように
一体化することによシ、従来のように高温シフトコンバ
ータ、中間冷却器、低温シフトコンバータを連結する配
管が不要となり、ガスの圧JAおよび表面からの女へ放
散が少くなり、燃料電池システムの総合効率が向上する
。
フトコンバータ中間冷却器、低温シフトコンバータが、
シフトコンバータ3におキ代エラ扛るためきわめてコン
パクトになる。また、水Wの沸とう温度は、圧力が一定
であれば、一定である。従って、容器の内圧を一定に保
つように構成したことにより、シフトコンバータの反応
【11r1′1度を負荷の大小に拘らず一定に保つこと
ができ、安定した反応が得られる。更に、上述のように
一体化することによシ、従来のように高温シフトコンバ
ータ、中間冷却器、低温シフトコンバータを連結する配
管が不要となり、ガスの圧JAおよび表面からの女へ放
散が少くなり、燃料電池システムの総合効率が向上する
。
第2図は、たとえば、%開昭50−77842号にて示
されるような燃料電池から出る排熱を利用して吸収式冷
却器を作動させるシステムに好適なシフトコンバータを
示した本発明の第2の実施例である。以下、第2図にも
とづいて説明するが、第2図において、第1図に示した
ものと同一物には同一符号を伺」7である。
されるような燃料電池から出る排熱を利用して吸収式冷
却器を作動させるシステムに好適なシフトコンバータを
示した本発明の第2の実施例である。以下、第2図にも
とづいて説明するが、第2図において、第1図に示した
ものと同一物には同一符号を伺」7である。
3イは、冷却器2と別なる冷却器4との間に配置した吸
収式冷却器の発生器で、反応管3Aを収納している。Y
は吸収式冷却器の溶液で、発生器3イ内に封入されてい
る。3C−1は、溶液Yを発生器3イ内に補給する溶液
管、3Ii”は発生2の下部に取付けた濃酸液送出管で
ある。シフトコンバータ(すなわち、発生器3イ)のガ
ス出口温度を一定に保たせるために発生器3イの入口に
おける溶液の一部を調圧弁3Eを介して濃溶液送出管3
Fへバイパスするよう構成しているっこのように構成し
たものにおいて、触媒が充填さi’した反応管3Aをガ
スが通過しなから式(1)に示す反応が進行する。この
反応において発生する反応熱は、反応管3Aの周囲にあ
る溶液Yを加熱し濃縮する。製靴さルた溶液は、吸収式
冷凍機の吸収器(図示せず)に、また発生した蒸気は凝
縮器(図示せず)に送られ、吸収式冷凍機のサイクルを
形成する。他の作用は第1の実施例と同じであるのでそ
の説明は省略する。
収式冷却器の発生器で、反応管3Aを収納している。Y
は吸収式冷却器の溶液で、発生器3イ内に封入されてい
る。3C−1は、溶液Yを発生器3イ内に補給する溶液
管、3Ii”は発生2の下部に取付けた濃酸液送出管で
ある。シフトコンバータ(すなわち、発生器3イ)のガ
ス出口温度を一定に保たせるために発生器3イの入口に
おける溶液の一部を調圧弁3Eを介して濃溶液送出管3
Fへバイパスするよう構成しているっこのように構成し
たものにおいて、触媒が充填さi’した反応管3Aをガ
スが通過しなから式(1)に示す反応が進行する。この
反応において発生する反応熱は、反応管3Aの周囲にあ
る溶液Yを加熱し濃縮する。製靴さルた溶液は、吸収式
冷凍機の吸収器(図示せず)に、また発生した蒸気は凝
縮器(図示せず)に送られ、吸収式冷凍機のサイクルを
形成する。他の作用は第1の実施例と同じであるのでそ
の説明は省略する。
以上の如く構成さnた第2の実施例によnば、第1の実
施例の効果に加え、次の効果を有する。
施例の効果に加え、次の効果を有する。
すなわち、燃料電池の排熱を利用するために吸収式冷却
器を組み込んだシステムにおいて、吸収式冷却器の発生
)(:(それ自体をシフトコンバータとして利用できる
よう(1q成したので、システム全体がきわめて小形に
なる。
器を組み込んだシステムにおいて、吸収式冷却器の発生
)(:(それ自体をシフトコンバータとして利用できる
よう(1q成したので、システム全体がきわめて小形に
なる。
尚、上記第1.第2の実施例においては it、’、却
容器2,4設けたものを例示したが、要は、リンオーマ
から出るガス温度が所定値に冷却され、燃料電池のアノ
ードで許容できる温度が高温のもので良いものである場
合には必ずしも必要とされないことはいうまでもない。
容器2,4設けたものを例示したが、要は、リンオーマ
から出るガス温度が所定値に冷却され、燃料電池のアノ
ードで許容できる温度が高温のもので良いものである場
合には必ずしも必要とされないことはいうまでもない。
以上述べた如く本発明によれば、シフト反応の際に発生
する熱を、その反応管を熱源とする容器内の液体の沸と
う蒸発により吸収せしめるよう構成したので、」二記発
熱反応を冷却しながら行なわすことができるため、従来
のシフトコンバータにおけるように複数段の冷却器を設
けることがない。
する熱を、その反応管を熱源とする容器内の液体の沸と
う蒸発により吸収せしめるよう構成したので、」二記発
熱反応を冷却しながら行なわすことができるため、従来
のシフトコンバータにおけるように複数段の冷却器を設
けることがない。
したがって、燃料電池システムの小形化に寄与できる。
図は、本発明によるシフトコンバータを用いた燃料改質
系統図を示すもので、第1(図はその第1の実施例を示
す系統図、第2図は第2の実施例を示す系統図であるっ 1・・・す7 オー マ、2 ・冷却器、3・・・シフ
トコンバータ、3A・・・反応管、3I3・・・容器、
W・・・水、3c・・・補給手段、3D・・・蒸気送出
’#、3E・・・調圧弁、4・・・別なる冷却器、)・
・・燃料電池、5A・・・アノード部、5B・・・カソ
ード都。 代理人 弁理士 高橋明夫
系統図を示すもので、第1(図はその第1の実施例を示
す系統図、第2図は第2の実施例を示す系統図であるっ 1・・・す7 オー マ、2 ・冷却器、3・・・シフ
トコンバータ、3A・・・反応管、3I3・・・容器、
W・・・水、3c・・・補給手段、3D・・・蒸気送出
’#、3E・・・調圧弁、4・・・別なる冷却器、)・
・・燃料電池、5A・・・アノード部、5B・・・カソ
ード都。 代理人 弁理士 高橋明夫
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■、 リフオーマと燃料電池のアノード部との間に位置
し、前記リフオーマにおいて生成されたー酸fヒ炭素を
触媒の存在下でその大部分を二酸化炭素へ変換させるシ
フトコンバータにおいて、前記リフオーマの出口に一輻
を接続し、前記燃料電池のアノード部の入口部に他端を
接続した反応管を具え、該反応管内に前記触媒を封入し
前記反応管を冷却液体内に配置したことを特徴とする燃
料電池装置におけるシフトコンバータ。 2、前記反応管を収納する容器と、該容器内に前記冷却
液体を刺入し、前記容器に蒸気送出手段と、前記冷却液
体の導入手段とを設けて成る特許請求の範囲第1項記載
の燃料電池装置におけるシフトコンバータ。 3、前記容器内の圧力を一定値に保持する調圧弁を前記
蒸気送出手段に設けて成る特許請求の範囲第2項記載の
燃料電池装置におけるシフトコンバータ。 4、 リフオーマと燃料電池のアノード部との間に位置
し、前記リフオーマにおいて生成された一酸化炭素を触
媒の存在下でその大部分を二酸化炭素へ変換させるシフ
トコンバータであって、前記燃料電池の排熱を利用する
ように吸収式冷却器を組み込んだものにおいて、前記リ
フオーマの出口に設けた熱交換器の出口部に一端を接続
し、前記燃料電池のアノード部の入口部に他端を接続し
た反応管を具え、該反応管内に前記触媒を封入し、前記
反応管を、前記吸収式冷凍機の発生器内に配置したこと
を特徴とする燃料電池装置におけるシフトコンバータ。 5、前記発生器に前記吸収式冷却器の凝縮器に接続され
る蒸気管と、前記吸収式冷却器の吸収器に接続される濃
溶液管とを設けたことを特徴とする特許請求のff+a
囲第4項第4項記載電池装置におけるシフトコンバータ
。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58149189A JPS6041771A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 燃料電池装置 |
US06/639,099 US4554223A (en) | 1983-08-17 | 1984-08-09 | Fuel cell apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58149189A JPS6041771A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 燃料電池装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6041771A true JPS6041771A (ja) | 1985-03-05 |
JPH0228232B2 JPH0228232B2 (ja) | 1990-06-22 |
Family
ID=15469744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58149189A Granted JPS6041771A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 燃料電池装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4554223A (ja) |
JP (1) | JPS6041771A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004043292A (ja) * | 2002-05-16 | 2004-02-12 | Haldor Topsoe As | 一酸化炭素変換法および−反応器 |
JP2005239486A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Co変成器 |
Families Citing this family (26)
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---|---|---|---|---|
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NL8802357A (nl) * | 1988-09-26 | 1990-04-17 | Kinetics Technology | Werkwijze voor het opwekken van electriciteit. |
US5464606A (en) * | 1994-05-27 | 1995-11-07 | Ballard Power Systems Inc. | Two-stage water gas shift conversion method |
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US6548029B1 (en) * | 1999-11-18 | 2003-04-15 | Uop Llc | Apparatus for providing a pure hydrogen stream for use with fuel cells |
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US8241801B2 (en) | 2006-08-14 | 2012-08-14 | Modine Manufacturing Company | Integrated solid oxide fuel cell and fuel processor |
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