JPS62276322A - 窒素酸化物低減装置 - Google Patents
窒素酸化物低減装置Info
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- JPS62276322A JPS62276322A JP61116178A JP11617886A JPS62276322A JP S62276322 A JPS62276322 A JP S62276322A JP 61116178 A JP61116178 A JP 61116178A JP 11617886 A JP11617886 A JP 11617886A JP S62276322 A JPS62276322 A JP S62276322A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
- F23N5/006—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
- F23N2223/12—Integration
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】
３、発明の詳細な説明
（産業上の利用分野〕
本発明は火力発電所の大型ボイラ等の燃焼装置に於ける
制御装置に係り、特に窒素酸化物（Ｎ。
制御装置に係り、特に窒素酸化物（Ｎ。
Ｘ）を低減できる制御装置に関する。
大気汚染物質の一つである窒素酸化物を低減するため各
種の制御法、装置が提案されているが、この場合、多（
は燃焼の効率の低下防止、未燃分発注量の低減等の観点
から燃焼用空気量の調整、燃焼空気に対する排ガス等の
ガス混合制御を複合的に行うことをこより実施している
。しかし、従来の制御装置では排ガス中の窒素酸化物の
変動量や、燃焼用空気に対する排ガス混合量の変化を積
極的にフィードパ・ツクして制御を補正する方法は採用
されていない。この種の制御方法の一つとして出願人は
以前に特願昭５９−２５１４７を提案している。
種の制御法、装置が提案されているが、この場合、多（
は燃焼の効率の低下防止、未燃分発注量の低減等の観点
から燃焼用空気量の調整、燃焼空気に対する排ガス等の
ガス混合制御を複合的に行うことをこより実施している
。しかし、従来の制御装置では排ガス中の窒素酸化物の
変動量や、燃焼用空気に対する排ガス混合量の変化を積
極的にフィードパ・ツクして制御を補正する方法は採用
されていない。この種の制御方法の一つとして出願人は
以前に特願昭５９−２５１４７を提案している。
以上に示した方法は以前の方法と比較すれば良好な制御
が可能なものの、窒素酸化物量そのものを制御系にフィ
ードバックしておらず、またウィンドボックスに対する
供給空気中の酸素濃度に基づく排ガス混合比制御も組み
込まれていないため、制御が燃焼装置の負荷変化や燃料
の変化による窒素酸化物変動に対応できないという問題
がある。
が可能なものの、窒素酸化物量そのものを制御系にフィ
ードバックしておらず、またウィンドボックスに対する
供給空気中の酸素濃度に基づく排ガス混合比制御も組み
込まれていないため、制御が燃焼装置の負荷変化や燃料
の変化による窒素酸化物変動に対応できないという問題
がある。
即ち、窒素酸化物の検出遅れによる窒素酸化物信号の遅
れが生じ、かつ燃焼用空気の空気比及び再循環ガス量ガ
ス混合比を調節するための適当なフィードバックエレメ
ントが無かったため、前述のような対応遅れが生じたも
のである。このため従来はバーナ燃焼域に於ける空気比
やバーナ燃焼空気に対する再循環ガスの混合比の調節は
、供給燃料量や空気量に基づく関数比例動作により、空
気ダンパやガス混合ダンパを作動させることにより行っ
ていた。このため燃焼装置の負荷変化時の各バーナの点
火・消化時や、主蒸気温度制御の際にオーバーファイア
リングやアンダファイアリングを生じることが多く、適
切な制御を維持することが困難であった。このため燃焼
装置出口における窒素酸化物の変動が大きいという問題
がある。
れが生じ、かつ燃焼用空気の空気比及び再循環ガス量ガ
ス混合比を調節するための適当なフィードバックエレメ
ントが無かったため、前述のような対応遅れが生じたも
のである。このため従来はバーナ燃焼域に於ける空気比
やバーナ燃焼空気に対する再循環ガスの混合比の調節は
、供給燃料量や空気量に基づく関数比例動作により、空
気ダンパやガス混合ダンパを作動させることにより行っ
ていた。このため燃焼装置の負荷変化時の各バーナの点
火・消化時や、主蒸気温度制御の際にオーバーファイア
リングやアンダファイアリングを生じることが多く、適
切な制御を維持することが困難であった。このため燃焼
装置出口における窒素酸化物の変動が大きいという問題
がある。
また燃焼装置の負荷が安定している時でも、供給空気量
や再循環ガス量の測定誤差やこれらの気体の供給を制御
する調節機構の作動誤差、若しくは燃焼残渣の付着等に
よる燃焼炉の経時的な変化により目標の空気比やガス混
合比を示す数値自体が実体とずれてしまうこともあり、
このため増々窒素酸化物排出量の制御が困難になる。
や再循環ガス量の測定誤差やこれらの気体の供給を制御
する調節機構の作動誤差、若しくは燃焼残渣の付着等に
よる燃焼炉の経時的な変化により目標の空気比やガス混
合比を示す数値自体が実体とずれてしまうこともあり、
このため増々窒素酸化物排出量の制御が困難になる。
本発明は上述した問題点を除去するよう構成したもので
あり、燃焼装置出口部に対して窒素酸化物濃度測定部と
、この窒素酸化物濃度測定部による窒素酸化物濃度信号
に基づいて作動する空気比を設定する制御部と、燃焼用
空気に対する排ガス等の不活性ガスの供給量を調節する
制御部とを設置し、これら制御部を排ガス中の実際の窒
素酸化物濃度に対応して作動させるよう構成した窒素酸
化物低減装置であることを特徴とする。
あり、燃焼装置出口部に対して窒素酸化物濃度測定部と
、この窒素酸化物濃度測定部による窒素酸化物濃度信号
に基づいて作動する空気比を設定する制御部と、燃焼用
空気に対する排ガス等の不活性ガスの供給量を調節する
制御部とを設置し、これら制御部を排ガス中の実際の窒
素酸化物濃度に対応して作動させるよう構成した窒素酸
化物低減装置であることを特徴とする。
本発明は上述のように燃焼装置出口部対して窒素酸化物
濃度測定部と、この窒素酸化物濃度測定部による窒素酸
化物濃度信号に基づいて作動する空気比を設定する制御
部と、燃焼用空気に対する排ガス等の不活性ガスの供給
量を調節する制御部とを設置し、これら制御部を排ガス
中の実際の窒素酸化物濃度に対応して作動させるよう構
成した窒素酸化物低減装置であるので、制御が実際の窒
素酸化＋！！Ａ濃度と正確に対応し、従来装置よりも更
に窒素酸化物排出量を低減することができる。
濃度測定部と、この窒素酸化物濃度測定部による窒素酸
化物濃度信号に基づいて作動する空気比を設定する制御
部と、燃焼用空気に対する排ガス等の不活性ガスの供給
量を調節する制御部とを設置し、これら制御部を排ガス
中の実際の窒素酸化物濃度に対応して作動させるよう構
成した窒素酸化物低減装置であるので、制御が実際の窒
素酸化＋！！Ａ濃度と正確に対応し、従来装置よりも更
に窒素酸化物排出量を低減することができる。
以下本発明の実施例を図面を用いて具体的に説明する。
−
第３図は燃焼装置を火力発電所用大型ボイラとした制御
系統図を示す。
系統図を示す。
ボイラ３に設置したバーナに対しては制御弁１６により
流量が制御された燃料が供給される。符号１７は流量測
定装置であり、バーナに供給される実際の燃料量が測定
される。次に送風機１により供給された燃焼用空気はそ
の全量が流量測定装置１８により測定される。また、ウ
ィンドボックス２に送られる途中でボイラ３から排出さ
れる排ガスＧが混合され、各バーナに対してそれぞれ供
給される。燃焼用空気はバーナ空気流量測定装置４によ
り各バーナ毎若しくは所定のバーナ群毎に測定され、ウ
ィンドボックス人ロダンバ５によりその流量が調節され
る。この燃焼用空気に対する混合ガスは排ガス再循環用
送風機８を経て供給されるが、その流量は混合ガス量測
定装置６により測定され、かつ混合ガスダンパ７により
流量が調節された後前記燃焼用空気に混合されてウィン
ドボックス２に供給される。またアフタエアポート９に
対しては燃焼用空気の一部が分岐して供給される。この
場合ダンパ１１によりその流量が調節され、かつ流量測
定装置１０により流量測定される。この空気に対しては
ダンパ１２により流量が制御されかつ流量測定装置１３
によりその流量が測定された燃焼排ガスが混合される。
流量が制御された燃料が供給される。符号１７は流量測
定装置であり、バーナに供給される実際の燃料量が測定
される。次に送風機１により供給された燃焼用空気はそ
の全量が流量測定装置１８により測定される。また、ウ
ィンドボックス２に送られる途中でボイラ３から排出さ
れる排ガスＧが混合され、各バーナに対してそれぞれ供
給される。燃焼用空気はバーナ空気流量測定装置４によ
り各バーナ毎若しくは所定のバーナ群毎に測定され、ウ
ィンドボックス人ロダンバ５によりその流量が調節され
る。この燃焼用空気に対する混合ガスは排ガス再循環用
送風機８を経て供給されるが、その流量は混合ガス量測
定装置６により測定され、かつ混合ガスダンパ７により
流量が調節された後前記燃焼用空気に混合されてウィン
ドボックス２に供給される。またアフタエアポート９に
対しては燃焼用空気の一部が分岐して供給される。この
場合ダンパ１１によりその流量が調節され、かつ流量測
定装置１０により流量測定される。この空気に対しては
ダンパ１２により流量が制御されかつ流量測定装置１３
によりその流量が測定された燃焼排ガスが混合される。
節炭器出口煙道に対しては排ガス中の酸素分圧を測定す
る酸素測定装置１４と窒素酸化物濃度を測定する窒素酸
化物測定装置１５とが設けである。
る酸素測定装置１４と窒素酸化物濃度を測定する窒素酸
化物測定装置１５とが設けである。
第１図及び第２図は上述の燃焼装置を制御する制御装置
の制御系統を示す。
の制御系統を示す。
図中符号Ａは節炭器出口の酸素濃度制御部を、Ｂは全空
気量制御部を、Ｃはバーナ空気制御部を、Ｄはウィンド
ボックス内酸素濃度制御部を、Ｅは窒素酸化物濃度制御
部を各々示し、かつ第３図は二段燃焼用空気制御部を示
す。
気量制御部を、Ｃはバーナ空気制御部を、Ｄはウィンド
ボックス内酸素濃度制御部を、Ｅは窒素酸化物濃度制御
部を各々示し、かつ第３図は二段燃焼用空気制御部を示
す。
先ず節炭器出口の酸素濃度制御部Ａに付いて具体的に説
明する。ここで、節炭器出口の酸素濃度は以下に示す式
で明らかなように、換算ＮＯｘ値に対して支配的な要素
となっており、節炭器出口酸素濃度を適切に維持するこ
とは余分なサーマルＮＯｘの発生を低減できると共に、
換算ＮＯｘ値を低下させることになる。
明する。ここで、節炭器出口の酸素濃度は以下に示す式
で明らかなように、換算ＮＯｘ値に対して支配的な要素
となっており、節炭器出口酸素濃度を適切に維持するこ
とは余分なサーマルＮＯｘの発生を低減できると共に、
換算ＮＯｘ値を低下させることになる。
１−Ｏｓ
ここで、 Ｃ：ＮＯｘ換算後の濃度（ｐｐｍ）Ｏｎ：燃
料種別の酸素濃度換算値 Ｏ８：排ガス中の酸素濃度（％） Ｃｓ：ＮＯｘ実測値（ｐｐｍ） また前記燃料種別の酸素濃度換算値Ｏｎは以下の燃料に
於いて次の値をとる。
料種別の酸素濃度換算値 Ｏ８：排ガス中の酸素濃度（％） Ｃｓ：ＮＯｘ実測値（ｐｐｍ） また前記燃料種別の酸素濃度換算値Ｏｎは以下の燃料に
於いて次の値をとる。
ガス燃料−５
固体燃料−６
液体燃料−４
以上に示すとおりであるので、従来は燃焼装置の負荷変
化中は酸素濃度修正動作は固定としていたが、本発明の
装置では負荷変化中も酸素濃度修正動作を継続すること
として本発明の特徴の一つとしている。
化中は酸素濃度修正動作は固定としていたが、本発明の
装置では負荷変化中も酸素濃度修正動作を継続すること
として本発明の特徴の一つとしている。
即ち、全燃焼指令２０により関数発生器２１において排
ガス中の酸素濃度設定値をプログラムし、減算器２２で
測定装置１４によるボイラ出口排ガス中の酸素濃度実測
値と比較し、かつ比例積分器２３で比例積分制御を行い
、前記関数発生器２１によって与えられている空気量指
令値を乗算器２４で補正し、全空気量設定値Ａ１を作成
する。
ガス中の酸素濃度設定値をプログラムし、減算器２２で
測定装置１４によるボイラ出口排ガス中の酸素濃度実測
値と比較し、かつ比例積分器２３で比例積分制御を行い
、前記関数発生器２１によって与えられている空気量指
令値を乗算器２４で補正し、全空気量設定値Ａ１を作成
する。
全空気流量制御Ｂは、この設定値Ａ１と流量測定装置１
８により測定した空気流量とを比較し、積算器２５で積
算後、比例積分調節器２６において比例積分制御を行い
、全空気量制御補正信号Ａ２を出力する。
８により測定した空気流量とを比較し、積算器２５で積
算後、比例積分調節器２６において比例積分制御を行い
、全空気量制御補正信号Ａ２を出力する。
バーナ空気比制御部ＣではサーマルＮＯｘを制御するた
めの主要な要素であるバーナ空気比の制御がおこなわれ
る。バーナに対する燃料の流量を測定する燃料流量測定
装置１７及び燃焼用空気流量を測定する空気流量測定装
置４から出力される流量信号により空気の設定を行う。
めの主要な要素であるバーナ空気比の制御がおこなわれ
る。バーナに対する燃料の流量を測定する燃料流量測定
装置１７及び燃焼用空気流量を測定する空気流量測定装
置４から出力される流量信号により空気の設定を行う。
即ち関数発生器２７にりバーナ空気比を設定する。この
空気比設定は、ＮＯｘ制御信号によるボイラ出口ＮＯｘ
濃度信号により空気比を補正して各バーナまたはバーナ
群毎の空気流量と比較され、比例積分制御によりウィン
ドボックス人口ダンパ作動装置２日を調節する。なおこ
の場合関数発生器２７によりこのダンパ作動装置２８作
動の先行開度信号プログラムを設定する。
空気比設定は、ＮＯｘ制御信号によるボイラ出口ＮＯｘ
濃度信号により空気比を補正して各バーナまたはバーナ
群毎の空気流量と比較され、比例積分制御によりウィン
ドボックス人口ダンパ作動装置２日を調節する。なおこ
の場合関数発生器２７によりこのダンパ作動装置２８作
動の先行開度信号プログラムを設定する。
ここで、火炎脱硝反応や炉内脱硝反応を行うためには不
活性ガスである再循環ガス（燃焼排ガス）の適切な混合
比を維持することが必要であるが、混合ガス流量の測定
はバーナ部のうちウィンドボックス配置部でおこなうた
め、流量測定に対して充分な直線距離をとることができ
なかったり、流量エレメントに対して再循環ガス中のダ
スト成分が付着することにより測定精度が低下するとい
う問題があった。このため本発明では空気流量及び再循
環ガスの流量比率をウィンドボックスの酸素濃度値によ
って管理する方式とし、ボイラ負荷２９から関数発生器
３０によりウィンドボックス酸素濃度設定値を補正して
ボイラ出口ＮＯｘ濃度を所定の値に保持するよう動作す
る。ウィンドボックス酸素濃度設定値は、ＮＯｘ濃度測
定装置１５によるＮ ＯＸ ＞４度実測値と比較し、比
例積分制御により混合ガス量を設定し、この設定混合ガ
ス量に基づいて混合ガスダンパ作動装置３１を作動する
ことにより８周節する。
活性ガスである再循環ガス（燃焼排ガス）の適切な混合
比を維持することが必要であるが、混合ガス流量の測定
はバーナ部のうちウィンドボックス配置部でおこなうた
め、流量測定に対して充分な直線距離をとることができ
なかったり、流量エレメントに対して再循環ガス中のダ
スト成分が付着することにより測定精度が低下するとい
う問題があった。このため本発明では空気流量及び再循
環ガスの流量比率をウィンドボックスの酸素濃度値によ
って管理する方式とし、ボイラ負荷２９から関数発生器
３０によりウィンドボックス酸素濃度設定値を補正して
ボイラ出口ＮＯｘ濃度を所定の値に保持するよう動作す
る。ウィンドボックス酸素濃度設定値は、ＮＯｘ濃度測
定装置１５によるＮ ＯＸ ＞４度実測値と比較し、比
例積分制御により混合ガス量を設定し、この設定混合ガ
ス量に基づいて混合ガスダンパ作動装置３１を作動する
ことにより８周節する。
次に二段燃焼空気制御を第３図を用いて説明する。
二段燃焼空気制御は全空気流量からウィンドボックス合
計空気量を差引くことにより、完全燃焼を行うために必
要な過剰空気量を設定し、この設定値をアフタエアポー
ト空気流量実測値とするよう制御することにより行われ
る。この設定値はアフタエアポート空気流量実測値と比
較して比例積分調節器３２で比例積分制御し、アフタエ
アポートダンパ作動装置３３を作動させる。
計空気量を差引くことにより、完全燃焼を行うために必
要な過剰空気量を設定し、この設定値をアフタエアポー
ト空気流量実測値とするよう制御することにより行われ
る。この設定値はアフタエアポート空気流量実測値と比
較して比例積分調節器３２で比例積分制御し、アフタエ
アポートダンパ作動装置３３を作動させる。
窒素酸化物制御はボイラ負荷により与えられたＮＯｘ設
定値（関数発生器１日でプログラム）に対して、ボイラ
出口ＮＯｘ信号をフィードバックし、比例積分制御によ
りバーナゾーン空気比及びウィントポ・ノクス酸素濃度
を調節してＮＯｘを制御する。但しボイラ出口ＮＯｘで
はなく、節炭器の上流に測定点を配置してＮ Ｏｘ Ｑ
ｆ４度を測定しても同様に本発明を実施する事が可能で
ある。
定値（関数発生器１日でプログラム）に対して、ボイラ
出口ＮＯｘ信号をフィードバックし、比例積分制御によ
りバーナゾーン空気比及びウィントポ・ノクス酸素濃度
を調節してＮＯｘを制御する。但しボイラ出口ＮＯｘで
はなく、節炭器の上流に測定点を配置してＮ Ｏｘ Ｑ
ｆ４度を測定しても同様に本発明を実施する事が可能で
ある。
従来は燃焼装置出口のＮＯｘ信号に基づき燃焼に関与す
る操作量を自動的に調節する機構はなく、排煙脱硝装置
のアンモニアガス量を調節して煙突入口Ｎ Ｏｘ ＠度
を一定に保持するようにしていたが、本発明は上述のよ
うに燃焼装置出口部対して窒素酸化物濃度測定部と、こ
の窒素酸化物濃度測定部による窒素酸化物濃度信号に基
づいて作動する空気比を設定する制御部と、燃焼用空気
に対する排ガス等の不活性ガスの供給量を調節する制御
部とを設置し、これら制御部を排ガス中の実際の窒素酸
化物濃度に対応して作動させるよう構成した窒素酸化物
低減装置であるので、制御が実際の窒素酸化物濃度と正
確に対応し、排煙ａ硝装置を設置しなくても従来装置よ
りも更に窒素酸化物排出量を低減することができる。
る操作量を自動的に調節する機構はなく、排煙脱硝装置
のアンモニアガス量を調節して煙突入口Ｎ Ｏｘ ＠度
を一定に保持するようにしていたが、本発明は上述のよ
うに燃焼装置出口部対して窒素酸化物濃度測定部と、こ
の窒素酸化物濃度測定部による窒素酸化物濃度信号に基
づいて作動する空気比を設定する制御部と、燃焼用空気
に対する排ガス等の不活性ガスの供給量を調節する制御
部とを設置し、これら制御部を排ガス中の実際の窒素酸
化物濃度に対応して作動させるよう構成した窒素酸化物
低減装置であるので、制御が実際の窒素酸化物濃度と正
確に対応し、排煙ａ硝装置を設置しなくても従来装置よ
りも更に窒素酸化物排出量を低減することができる。
また排煙脱硝装置を設置した場合にはアンモニア等の還
元剤の使用量を大幅に低減することができる。
元剤の使用量を大幅に低減することができる。
第１図は本発明に係る装置の制御系統図、第２図は二段
燃焼用空気の制御系統図、第３図は本発明に係る装置を
設置したボイラ装置の燃料及び空気制御系統図である。 ３・・・ボイラ本体 １４・・・ボイラ出口酸素濃度測定装置１５・・・ボイ
ラ出口ＮＯｘ濃度測定装置１７・・・バーナ燃料流量測
定装置 ２０・・・燃焼指令 ２８・・・ウィンドボックス入
口空気ダンパ作動装置 Ａ・・・節炭器出口酸素濃度制御部 Ｂ・・・全空気量制御部 Ｃ・・・バーナ空気比制御部 Ｄ・・・ウィンドボックス酸素濃度制御部Ｅ・・・窒素
酸化物濃度制御部 第１図
燃焼用空気の制御系統図、第３図は本発明に係る装置を
設置したボイラ装置の燃料及び空気制御系統図である。 ３・・・ボイラ本体 １４・・・ボイラ出口酸素濃度測定装置１５・・・ボイ
ラ出口ＮＯｘ濃度測定装置１７・・・バーナ燃料流量測
定装置 ２０・・・燃焼指令 ２８・・・ウィンドボックス入
口空気ダンパ作動装置 Ａ・・・節炭器出口酸素濃度制御部 Ｂ・・・全空気量制御部 Ｃ・・・バーナ空気比制御部 Ｄ・・・ウィンドボックス酸素濃度制御部Ｅ・・・窒素
酸化物濃度制御部 第１図
Claims (2)
- （１）燃焼装置の排ガス通路に対して配置した窒素酸化
物濃度測定部と、この窒素酸化物濃度測定部による窒素
酸化物濃度信号に基づいて作動する空気比を設定する制
御部と、燃焼用空気に対する排ガス等の不活性ガスの供
給量を調節する制御部とを設置し、これら制御部を排ガ
ス中の窒素酸化物濃度に対応して作動させるよう構成し
たことを特徴とする窒素酸化物低減装置。 - （２）前記燃焼装置をボイラとし、節炭器出口排ガス中
の酸素濃度と燃焼指令信号とにより設定される全空気量
設定値を、全空気量実測値により補正し、空気比設定制
御部でこの補正値に対して設定空気比を乗算することに
よりウインドボックス入口空気ダンパ作動装置を作動さ
せるよう構成したことを特徴とする特許請求の範囲第（
１）項記載の窒素酸化物低減装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61116178A JPH0820070B2 (ja) | 1986-05-22 | 1986-05-22 | 窒素酸化物低減装置 |
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| JP61116178A JPH0820070B2 (ja) | 1986-05-22 | 1986-05-22 | 窒素酸化物低減装置 |
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| JPH0820070B2 JPH0820070B2 (ja) | 1996-03-04 |
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1986
- 1986-05-22 JP JP61116178A patent/JPH0820070B2/ja not_active Expired - Fee Related
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