JPS6080089A - 多段式セパレ−ト型熱交換装置の交換熱量制御方法 - Google Patents
多段式セパレ−ト型熱交換装置の交換熱量制御方法Info
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- JPS6080089A JPS6080089A JP58188111A JP18811183A JPS6080089A JP S6080089 A JPS6080089 A JP S6080089A JP 58188111 A JP58188111 A JP 58188111A JP 18811183 A JP18811183 A JP 18811183A JP S6080089 A JPS6080089 A JP S6080089A
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- Japan
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- fluid
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (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】
本発明は多段式セパレート型熱交換装置の交換熱量制御
方法に関するもので、特に白煙公害防止や煙突出口での
結露防止のための排熱源（加熱流体）の出口温度又は製
品乾燥や燃焼効率向上のための被加熱流体の出口温度の
制御又は熱交換の停止を可能にしたものである。
方法に関するもので、特に白煙公害防止や煙突出口での
結露防止のための排熱源（加熱流体）の出口温度又は製
品乾燥や燃焼効率向上のための被加熱流体の出口温度の
制御又は熱交換の停止を可能にしたものである。
一般に工場排ガスや排水等の顕熱回収にはヒートパイプ
による作動液の相変態（蒸発、凝縮）を利用した熱交換
装置が用いられている。しかるに排熱源の条件によって
は作動液の蒸発部と凝縮部を分離して配置する必要があ
り、このような場合にはヒートパイプの原理を応用した
セパレート型熱交換装置が用いられている。
による作動液の相変態（蒸発、凝縮）を利用した熱交換
装置が用いられている。しかるに排熱源の条件によって
は作動液の蒸発部と凝縮部を分離して配置する必要があ
り、このような場合にはヒートパイプの原理を応用した
セパレート型熱交換装置が用いられている。
セパレート型熱交換装置は第１図に示すように蒸発部（
１）と凝縮部（２）を離れた位置に配置し、凝縮部（２
）下方に作動液タンク（３）を連結し、蒸発部（１）と
凝縮部（２）間を断熱配管（４）により、また蒸発部（
１）と作動液タンク（３）間を断熱配管（５）により連
結して循環回路を形成し、該回路内に作動液（６）を装
入して矢印方向に循環せしめ、蒸発部（１）で加熱流体
（Ａ）により作動液（６）を蒸発せしめ、発生した蒸気
を配管（４）により凝縮部（２）に導入し、被加熱流体
（Ｂ）により凝縮せしめて作動液タンク（３）内に流下
せしめるもので、これを繰返すことにより加熱流体（Ａ
）と被加熱流体（Ｂ）間で熱交換を行なわせるものであ
る。作動液（６）の循環は蒸発部（１）と凝縮部（２）
の位置関係により自然循環させるか、又は図に示すよう
に配管（５）に循環ポンプ（７）を設けて強制循環させ
ている。尚、図において（８）は非凝縮性ガスの排出口
を示す。
１）と凝縮部（２）を離れた位置に配置し、凝縮部（２
）下方に作動液タンク（３）を連結し、蒸発部（１）と
凝縮部（２）間を断熱配管（４）により、また蒸発部（
１）と作動液タンク（３）間を断熱配管（５）により連
結して循環回路を形成し、該回路内に作動液（６）を装
入して矢印方向に循環せしめ、蒸発部（１）で加熱流体
（Ａ）により作動液（６）を蒸発せしめ、発生した蒸気
を配管（４）により凝縮部（２）に導入し、被加熱流体
（Ｂ）により凝縮せしめて作動液タンク（３）内に流下
せしめるもので、これを繰返すことにより加熱流体（Ａ
）と被加熱流体（Ｂ）間で熱交換を行なわせるものであ
る。作動液（６）の循環は蒸発部（１）と凝縮部（２）
の位置関係により自然循環させるか、又は図に示すよう
に配管（５）に循環ポンプ（７）を設けて強制循環させ
ている。尚、図において（８）は非凝縮性ガスの排出口
を示す。
蒸発部（１）は第２図に示すように上下両ヘッダー（１
ａ）、（１ｂ）間に伝熱管（１Ｃ）を設けたもので、配
管（５）から導入した作動液（６）は伝熱管（１Ｃ）内
で高さ（１の液面位を形成し、この状態で加熱流体（Ａ
）により加熱されて蒸発し、配管（４）により凝縮部（
２）に送られる。
ａ）、（１ｂ）間に伝熱管（１Ｃ）を設けたもので、配
管（５）から導入した作動液（６）は伝熱管（１Ｃ）内
で高さ（１の液面位を形成し、この状態で加熱流体（Ａ
）により加熱されて蒸発し、配管（４）により凝縮部（
２）に送られる。
伝熱管（１Ｃ）内の作動液（６）は飽和液となっており
、蒸発は突沸現象を起して液滴（９）を１２の高さまで
はね上げ、伝熱管（１Ｃ）の内面を、ｅ＋ ＋Ｊｌ！ｚ
の高さまで濡らし、有効蒸発伝熱面積を増大して効率よ
く熱を吸収する。
、蒸発は突沸現象を起して液滴（９）を１２の高さまで
はね上げ、伝熱管（１Ｃ）の内面を、ｅ＋ ＋Ｊｌ！ｚ
の高さまで濡らし、有効蒸発伝熱面積を増大して効率よ
く熱を吸収する。
このような熱交換装置はヒートパイプの原理を応用した
もので、作動液の環流が極めて良く、蒸発部と凝縮部が
離れていても良好な熱交換を行なうことができる利点を
有しており、熱容量の大きな顕熱回収では、このような
装置を多段に設けて熱交換効率の向上を計っている。し
かしながら実際の排熱回収では加熱流体の温度及び流量
が変動するため、蒸発部での蒸気発生量が変動し、これ
に追随して凝縮部における交換熱量も変動し、これが用
途によっては大きな障害になっている。例えば白煙公害
防止のための加熱流体の出口温度のコントロールが不可
能であり、また被加熱流体による製品乾燥、或いは燃焼
効率向上のための燃焼ガスや燃料の予熱をコントロール
することができないため、白煙公害の発生や製品品質の
劣化、或いは燃焼系統の損傷を起す欠点があり、その改
善が強く望まれている。
もので、作動液の環流が極めて良く、蒸発部と凝縮部が
離れていても良好な熱交換を行なうことができる利点を
有しており、熱容量の大きな顕熱回収では、このような
装置を多段に設けて熱交換効率の向上を計っている。し
かしながら実際の排熱回収では加熱流体の温度及び流量
が変動するため、蒸発部での蒸気発生量が変動し、これ
に追随して凝縮部における交換熱量も変動し、これが用
途によっては大きな障害になっている。例えば白煙公害
防止のための加熱流体の出口温度のコントロールが不可
能であり、また被加熱流体による製品乾燥、或いは燃焼
効率向上のための燃焼ガスや燃料の予熱をコントロール
することができないため、白煙公害の発生や製品品質の
劣化、或いは燃焼系統の損傷を起す欠点があり、その改
善が強く望まれている。
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、加熱流体の出口温
度又は被加熱流体の出口温度のコントロールや熱交換の
停止を可能とした多段式セパレート型熱交換装置の交換
熱量制御方法を開発したもので、加熱流体による蒸発部
と被加熱流体による凝縮部とを分離して配置し、これを
断熱配管により連結して循環回路を形成し、該回路内に
作動液を循環させて、作動液の相変態により熱交換する
装置を多段に設けた装置において、多段の内何れか１段
のみ蒸発部内の作動液面位を変位させ、残りの段にそれ
ぞれ独立して熱交換を作動又は停止させることを特徴と
するものである。
度又は被加熱流体の出口温度のコントロールや熱交換の
停止を可能とした多段式セパレート型熱交換装置の交換
熱量制御方法を開発したもので、加熱流体による蒸発部
と被加熱流体による凝縮部とを分離して配置し、これを
断熱配管により連結して循環回路を形成し、該回路内に
作動液を循環させて、作動液の相変態により熱交換する
装置を多段に設けた装置において、多段の内何れか１段
のみ蒸発部内の作動液面位を変位させ、残りの段にそれ
ぞれ独立して熱交換を作動又は停止させることを特徴と
するものである。
即ち本発明は多段式セパレート型熱交換装置について交
換熱量の制御方法を種々検討の結果、蒸発部内の作動液
面位の高さ（璽を変化させることにより、液滴をはね上
げる高さ（２も変化し、作動液の蒸発量、即ち熱吸収量
を変化させることができること、また熱吸収量に応じて
凝縮部におけ５− る放熱量が変化することを知見し、更に検討の結果、加
熱流体の出口温度又は被加熱流体の出口温度を検出し、
該検出値を設定濃度と比較し、その差に基づいて多段の
内の１段のみ蒸発部内の作動液面位の高さ（１を変化さ
せ、残りの段の熱交換を独立して作動又は停止させるこ
とにより加熱流体の出口温度又は被加熱流体の出口温度
を所定の温度に保持できるようにしたものである。
換熱量の制御方法を種々検討の結果、蒸発部内の作動液
面位の高さ（璽を変化させることにより、液滴をはね上
げる高さ（２も変化し、作動液の蒸発量、即ち熱吸収量
を変化させることができること、また熱吸収量に応じて
凝縮部におけ５− る放熱量が変化することを知見し、更に検討の結果、加
熱流体の出口温度又は被加熱流体の出口温度を検出し、
該検出値を設定濃度と比較し、その差に基づいて多段の
内の１段のみ蒸発部内の作動液面位の高さ（１を変化さ
せ、残りの段の熱交換を独立して作動又は停止させるこ
とにより加熱流体の出口温度又は被加熱流体の出口温度
を所定の温度に保持できるようにしたものである。
これを図面を用いて詳細に説明する。
第３図は第１図に示すセパレート型熱交換装置を多段（
図は３段の場合を示す）に配置したもので、各凝縮部（
２−１）、（２−２）、（２−３）の下方にそれぞれ作
動液タンク（３−１）、（３−２）、（３−３）を連結
し、各蒸発部（１−１）、（１−２）、（１−３）と各
凝縮部（２−１）、（２−２）、（２−３）をそれぞれ
独立して断熱配管（４−１）、（４−２）、（４−３）
で連結し、各蒸発部（１−１）、（１−２）、（１−３
）と各作動液タンク（３−１）、（３−２）、（３−３
）をそれぞれ独立して断熱配管（５−１）、６− （５−２）、（５−３＞で連結して独立した循環回路を
形成し、各回路内に作動液を装入する。このようにして
作動液を自然循環させるか又は図に示すように配管（５
−１）、（５−２）、（５−３）にそれぞれ循環ポンプ
（図では７−１のみ示す）を設けて強制循環させ、蒸発
部（１−１）、（１−２）、（１−３＞で加熱流体（Ａ
）により蒸発させ、凝縮部（２−１）、（２−２）、（
２−３）で被加熱流体（Ｂ）により凝縮させることを繰
返し、加熱流体（Ａ）と被加熱流体（Ｂ）間で熱交換を
行なわせる。
図は３段の場合を示す）に配置したもので、各凝縮部（
２−１）、（２−２）、（２−３）の下方にそれぞれ作
動液タンク（３−１）、（３−２）、（３−３）を連結
し、各蒸発部（１−１）、（１−２）、（１−３）と各
凝縮部（２−１）、（２−２）、（２−３）をそれぞれ
独立して断熱配管（４−１）、（４−２）、（４−３）
で連結し、各蒸発部（１−１）、（１−２）、（１−３
）と各作動液タンク（３−１）、（３−２）、（３−３
）をそれぞれ独立して断熱配管（５−１）、６− （５−２）、（５−３＞で連結して独立した循環回路を
形成し、各回路内に作動液を装入する。このようにして
作動液を自然循環させるか又は図に示すように配管（５
−１）、（５−２）、（５−３）にそれぞれ循環ポンプ
（図では７−１のみ示す）を設けて強制循環させ、蒸発
部（１−１）、（１−２）、（１−３＞で加熱流体（Ａ
）により蒸発させ、凝縮部（２−１）、（２−２）、（
２−３）で被加熱流体（Ｂ）により凝縮させることを繰
返し、加熱流体（Ａ）と被加熱流体（Ｂ）間で熱交換を
行なわせる。
この多段式セパレート型熱交換装置の加熱流体（Ａ）出
口温度又は被加熱流体（Ｂ）出口温度を検出し、該検出
値と設定値を比較し、その差により多段の白河れか１段
の蒸発部内の作動液面位の高さ（１を変位させて、熱吸
収量を変化させると共に、残りの段の熱交換をそれぞれ
独立して作動又は停止させて交換熱量を制御し、加熱流
体（Ａ）の出口温度又は被加熱流体（Ｂ）の出口温度を
一定に保持するものである。即ち１段のみ熱交換量を１
００％から停止まで細かく制御し、その他の段は必要に
応じて１００％熱交換させるか、又は熱交換を停止させ
る。
口温度又は被加熱流体（Ｂ）出口温度を検出し、該検出
値と設定値を比較し、その差により多段の白河れか１段
の蒸発部内の作動液面位の高さ（１を変位させて、熱吸
収量を変化させると共に、残りの段の熱交換をそれぞれ
独立して作動又は停止させて交換熱量を制御し、加熱流
体（Ａ）の出口温度又は被加熱流体（Ｂ）の出口温度を
一定に保持するものである。即ち１段のみ熱交換量を１
００％から停止まで細かく制御し、その他の段は必要に
応じて１００％熱交換させるか、又は熱交換を停止させ
る。
熱交換を細かく制御する方法としては、例えば第４図に
示すように蒸発部（１）の両ヘッダー（１ａ）、（１ｂ
）間に分流管（１１）ヲ１Ｑ４ｊＴ１面計（１２）を取
付けるか、又はタンク（３）に液面計（１２’ ）を取
付けて蒸発部（１）の作動液面位の高さＪ２１を検出し
、該検出信号（１２ａ）又は（１２’ ａ ）を液面コ
ントローラー（１３）に送り、設定信号と比較する。一
方自然循環方式では配管（５）に自動開閉弁（１０）を
設け、液面コントロール（１３）の操作信号（１０ａ）
により自動開閉弁（１０）の開度をコントロールし、強
制循環方式では液面コントローラー（１３）の操作信号
（７ａ）によりポンプ（７）の作動をコントロールする
か、又は自動開閉弁（１０）を併設し、その開度を同時
にコントロールし、蒸発部（１）内の作動液面位の高さ
（１を調整する。また作動液面位の高さ（１を急激又は
速かに低下させたい場合には図に示すように自動開閉弁
（１５）とポンプ（１６）を設けた分流管（１７）を設
け、信号（１５ａ）により自動開閉台（１５）をポンプ
（１６）を作動させて蒸発部（１）内の作動液（６）を
タンク（３）内に戻すようにすればよい。
示すように蒸発部（１）の両ヘッダー（１ａ）、（１ｂ
）間に分流管（１１）ヲ１Ｑ４ｊＴ１面計（１２）を取
付けるか、又はタンク（３）に液面計（１２’ ）を取
付けて蒸発部（１）の作動液面位の高さＪ２１を検出し
、該検出信号（１２ａ）又は（１２’ ａ ）を液面コ
ントローラー（１３）に送り、設定信号と比較する。一
方自然循環方式では配管（５）に自動開閉弁（１０）を
設け、液面コントロール（１３）の操作信号（１０ａ）
により自動開閉弁（１０）の開度をコントロールし、強
制循環方式では液面コントローラー（１３）の操作信号
（７ａ）によりポンプ（７）の作動をコントロールする
か、又は自動開閉弁（１０）を併設し、その開度を同時
にコントロールし、蒸発部（１）内の作動液面位の高さ
（１を調整する。また作動液面位の高さ（１を急激又は
速かに低下させたい場合には図に示すように自動開閉弁
（１５）とポンプ（１６）を設けた分流管（１７）を設
け、信号（１５ａ）により自動開閉台（１５）をポンプ
（１６）を作動させて蒸発部（１）内の作動液（６）を
タンク（３）内に戻すようにすればよい。
またその他の段については図示してないが、液面コント
ローラー（１３）の信号により配管（５）に設けた自動
開閉弁（１０）を閉じ、又はポンプ（７）を停止し、更
には必要により自動開閉弁（１０）とポンプ（１６）を
設けた分流管（１１）を設けて作動液（６）をタンク（
３）内に急速に戻すことにより熱交換を停止させればよ
い。
ローラー（１３）の信号により配管（５）に設けた自動
開閉弁（１０）を閉じ、又はポンプ（７）を停止し、更
には必要により自動開閉弁（１０）とポンプ（１６）を
設けた分流管（１１）を設けて作動液（６）をタンク（
３）内に急速に戻すことにより熱交換を停止させればよ
い。
このようにして多段の内、何れか１段の蒸発部内の作動
液面位の高さ（１を変化させることにより、交換熱量を
１００％から停止による０％まで細かく制御し、その他
の段についてはそれぞれ独立して交換熱量１００％の作
動と停止による熱交換量０％の制御を行なうことにより
、第１表に示すように多段式全体の交換熱量を細かく制
御することが可能となる。
液面位の高さ（１を変化させることにより、交換熱量を
１００％から停止による０％まで細かく制御し、その他
の段についてはそれぞれ独立して交換熱量１００％の作
動と停止による熱交換量０％の制御を行なうことにより
、第１表に示すように多段式全体の交換熱量を細かく制
御することが可能となる。
９−
第 １ 表
各 段 の 交 換 熱 Ｉ （％） 全交換熱量第１
段 第２段 第３段 第４段 （％）１００ １００
１００ １００ ４００５０ １００ １００ １００
３５０５０ ０ １００ １００ ２５０ ５０ ０ ０ １００ １５０ ５０ ０ ０ ０ ５０ ｏｏｏｏ 。
段 第２段 第３段 第４段 （％）１００ １００
１００ １００ ４００５０ １００ １００ １００
３５０５０ ０ １００ １００ ２５０ ５０ ０ ０ １００ １５０ ５０ ０ ０ ０ ５０ ｏｏｏｏ 。
このように本発明によれば多段式セパレート型熱交換装
置の交換熱量、排ガス出口温度又は被加熱流体出口温度
の制御が可能となり、白煙公害防止、製品乾燥、燃焼空
気や燃料の予熱等に適用し、顕著な効果を奏するもので
ある。
置の交換熱量、排ガス出口温度又は被加熱流体出口温度
の制御が可能となり、白煙公害防止、製品乾燥、燃焼空
気や燃料の予熱等に適用し、顕著な効果を奏するもので
ある。
第１図は従来のセパレート型熱交換装置の一例を示す説
明図、第２図は同装置の蒸発部を示す断面図、第３図は
従来の他殺式セパレート型熱交換装置の一例を示す説明
図、第４図は本発明方法に一例を示す説明図である。 １０− （１） ・・・・・・・・・・・・ 蒸発部（２） ・
・・・・・・・・・・・ 凝縮部（３） ・・・・・・
・・・・・・ タンク（４）、（５）・・・ 断熱配管 （６） ・・・・・・・・・・・・ 作動液（７）、（
８）・・・ ポンプ （１０）、（１５）・・・ 自動開閉弁（１１） ・・
・・・・・・・・・・ 分流管（１２）、（１２’）
液面計 （１３） ・・・・・・・・・・・・ 液面コントロー
ラー１１−
明図、第２図は同装置の蒸発部を示す断面図、第３図は
従来の他殺式セパレート型熱交換装置の一例を示す説明
図、第４図は本発明方法に一例を示す説明図である。 １０− （１） ・・・・・・・・・・・・ 蒸発部（２） ・
・・・・・・・・・・・ 凝縮部（３） ・・・・・・
・・・・・・ タンク（４）、（５）・・・ 断熱配管 （６） ・・・・・・・・・・・・ 作動液（７）、（
８）・・・ ポンプ （１０）、（１５）・・・ 自動開閉弁（１１） ・・
・・・・・・・・・・ 分流管（１２）、（１２’）
液面計 （１３） ・・・・・・・・・・・・ 液面コントロー
ラー１１−
Claims (1)
- （１）加熱流体による蒸発部と被加熱流体による凝縮部
とを分離して配置し、これを断熱配管により連結して循
環回路を形成し、該回路内に作動液を循環させて、作動
液の相変態により熱交換する装置を多段に設けた装置に
おいて、多段の内何れか１段のみ蒸発部内の作動液面位
を変位させ、残りの段をそれぞれ独立して熱交換を作動
又は停止させることを特徴とする多段式セパレート型熱
交換装置の交換熱量制御方法（２）加熱流体の出口温度
又は被加熱流体の出口温度を検出し、該検出値を設定温
度と比較して多段の内何れか１段の蒸発部内の作動面位
を変させ、残りの段の熱交換を独立して作動又は停止さ
せる特許請求の範囲第１項記載の多段式セパレート型熱
交換装置の交換熱量制御方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58188111A JPS6080089A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 多段式セパレ−ト型熱交換装置の交換熱量制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58188111A JPS6080089A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 多段式セパレ−ト型熱交換装置の交換熱量制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6080089A true JPS6080089A (ja) | 1985-05-07 |
Family
ID=16217890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58188111A Pending JPS6080089A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 多段式セパレ−ト型熱交換装置の交換熱量制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6080089A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04151494A (ja) * | 1990-10-12 | 1992-05-25 | Yazaki Corp | ヒートパイプ式熱移動装置 |
| CN102230753A (zh) * | 2011-06-09 | 2011-11-02 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种高效分控相变换热系统及换热方法 |
| CN102252543A (zh) * | 2011-06-28 | 2011-11-23 | 山西三合盛工业技术有限公司 | 一种基于汽液换热器的分控相变换热系统及换热方法 |
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-
1983
- 1983-10-07 JP JP58188111A patent/JPS6080089A/ja active Pending
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