KR100689146B1 - Heat exchanger of boiler - Google Patents

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KR100689146B1
KR100689146B1 KR1020060040570A KR20060040570A KR100689146B1 KR 100689146 B1 KR100689146 B1 KR 100689146B1 KR 1020060040570 A KR1020060040570 A KR 1020060040570A KR 20060040570 A KR20060040570 A KR 20060040570A KR 100689146 B1 KR100689146 B1 KR 100689146B1
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조승범
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주식회사 경동나비엔
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Abstract

A heat exchanger of a boiler is provided to heat cooling water passing through a tube in a short time by sufficiently exchanging heat with a heat suction plate in a process of passing an exhausted gas of a high temperature between tubes. In a heat exchanger of a boiler, a heat suction plate(13) is welded to a side surface of a tube(12). The tube is installed in a combustion chamber body(11) in parallel. The heat suction plate fixed to the tube is symmetrically installed so as to contact with a vertex located at a central portion of the heat suction plate. The heat suction plate is made of the material with a high thermal conductivity. The heat suction plate is made of a stainless steel, considering damage due to a high temperature. The heat suction plate is folded so as to increase an area to contact with exhaust gas, thereby increasing the heat exchanging surface relatively. The central portion of the heat suction plate is bent by a predetermined inclination.

Description

보일러의 열교환장치{Heat Exchanger Of Boiler}Heat Exchanger of Boiler {Heat Exchanger Of Boiler}

도 1은 종래의 열 교환장치의 일실시예를 보여주는 분해 사시도,1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a conventional heat exchanger,

도 2는 종래 기술에 따른 도 1의 결합상태 정면도,Figure 2 is a front view of the coupled state of Figure 1 according to the prior art,

도 3은 종래 기술에 따른 도 1에 도시된 열교환장치의 튜브 사이로 배기가스가 통과할 때의 유동상태를 보여주는 그래프,3 is a graph showing a flow state when the exhaust gas passes between the tubes of the heat exchanger shown in FIG. 1 according to the prior art;

도 4는 본 발명에 따른 열교환장치의 구조를 나타낸 분해 사시도,4 is an exploded perspective view showing the structure of a heat exchanger according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 열교환장치의 요부인 흡열판을 발췌하여 나타낸 사시도,Figure 5 is a perspective view showing an extract of the heat absorbing plate that is the main part of the heat exchanger according to the present invention,

도 6은 본 발명에 따른 열교환장치에서 난방수가 통과하는 튜브 사이에 흡열판이 설치된 상태의 평면도,6 is a plan view of the heat absorbing plate is installed between the tube passing the heating water in the heat exchanger according to the present invention,

도 7은 본 발명에 따른 열교환장치의 튜브 사이에 흡열판이 설치된 상태에서 튜브사이로 배기가스가 통과할 때의 유동상태를 보여주는 그래프.7 is a graph showing a flow state when the exhaust gas passes between the tubes in a state where the heat absorbing plate is installed between the tubes of the heat exchanger according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

11 : 연소실 바디 12 : 튜브11: combustion chamber body 12: tube

13 : 흡열판 13a : 꼭지점부위13 endothermic plate 13a vertex

본 발명은 가스 또는 기름 보일러에서 고온의 배기가스와 난방수가 열 교환을 하여 데워지도록 하는 열 교환장치에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 고온의 배기가스가 배출되는 과정에서 난방수가 통과하는 튜브와의 열 교환이 충분히 이루어지도록 하는 보일러의 열 교환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchange device for heating a hot exhaust gas and heating water by heat exchange in a gas or oil boiler, and more specifically, heat with a tube through which heating water passes in the process of discharging hot exhaust gas. The present invention relates to a heat exchange apparatus of a boiler to allow sufficient exchange.

주지하는 바와 같이 일반 가정에서 난방 및 온수공급을 위해 주로 사용하는 보일러는 사용연료에 따라 기름 보일러와 가스 보일러로 나눌 수 있고, 상기 기름 보일러와 가스 보일러에서는 각각 사용되는 연료인 기름 및 가스를 연소하기 위한 버너가 사용되게 된다.As is well known, boilers used for heating and hot water supply in general households can be divided into oil boilers and gas boilers according to the fuel used, and in the oil boilers and gas boilers, oil and gas, which are used fuels, can be burned. The burner will be used.

즉, 일반적으로 버너는 연료를 안전하고 효율이 좋게 연소시켜서 열을 얻는 장치로서, 연료의 종류에 따라서 가스연소용의 가스버너, 등유나 중유 등 액체연료의 연소용인 오일버너, 석탄연소용의 미분탄버너 등이 있다.In other words, the burner is a device that burns fuel safely and efficiently to obtain heat, and is a gas burner for gas combustion, an oil burner for burning liquid fuel such as kerosene or heavy oil, and pulverized coal for combustion according to the type of fuel. Burner.

이처럼 버너에 의해 형성되는 화염과 배기가스를 통해 온수 혹은 난방수를 가열하는 열교환장치는 현재 그 종류가 매우 다양하게 개시되어 있고, 꾸준히 그 성능 향상을 위해 연구 개발되고 있는 실정이다.As described above, heat exchangers for heating hot water or heating water through flames and exhaust gases formed by burners have been disclosed in various ways, and are being researched and developed to improve their performance.

이와 같이 개시된 보일러에 사용되는 열교환장치 중 일실시예가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.One embodiment of a heat exchanger used in such a boiler is shown in FIGS. 1 and 2.

즉, 도 1은 종래의 열 교환장치의 일실시예를 보여주는 분해 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 도 1의 결합상태 정면도로서, 종래의 열교환장치는 버너(도시는 생략함)에 의해 화염이 발생됨에 따라 고온의 배기가스가 발생되는 연소실 바 디(1)에 난방수가 흐르는 튜브(2)가 좁은 간격(t : 0.8-2mm 정도)을 유지하며 설치되어 있다,That is, Figure 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a conventional heat exchanger, Figure 2 is a front view of the coupled state of Figure 1 according to the prior art, the conventional heat exchanger is a flame by a burner (not shown) As this occurs, the tube 2 through which the heating water flows is installed in the combustion chamber body 1 in which the high-temperature exhaust gas is generated while maintaining a narrow interval (t: about 0.8-2 mm).

이와 같이 튜브(2)의 간격을 좁게 배치하는 이유는 고온의 배기가스가 튜브(2) 사이를 통과하는 과정에서 미세한 틈새에 의해 튜브(2)의 내부를 흐르는 난방수와 충분한 열 교환이 이루어지도록 하기 위함이다.The reason for the narrow spacing of the tubes 2 is such that sufficient heat exchange with the heating water flowing in the inside of the tube 2 is caused by a minute gap in the process of passing the hot exhaust gas between the tubes 2. To do this.

상기한 난방수가 흐르는 튜브(2)는 지그재그형태로 굴곡된 곡관으로 형성하여 사용하거나, 유입구 측 및 배출구 측에 매니폴드(도시는 생략함)를 설치하여 난방수가 튜브(2)를 흐르는 과정에서 고온의 배기가스와 열 교환하도록 함으로서 고온의 난방수를 얻을 수 있도록 하고 있다.The tube 2 through which the heating water flows may be formed by using a curved tube bent in a zigzag shape, or by installing a manifold (not shown) on the inlet and outlet sides of the tube to heat the heating water. Heat is exchanged with the exhaust gas to obtain high temperature heating water.

그러나, 이러한 구조를 갖는 종래의 열 교환장치는 고온의 배기가스가 튜브(2)의 사이를 통과하는 과정에서 난방수와 충분한 열 교환이 이루어지도록 튜브(2) 사이의 틈새를 0.8-2mm 정도로 유지시키도록 되어 있다.However, the conventional heat exchanger having such a structure maintains a clearance of about 0.8-2 mm between the tubes 2 so that sufficient heat exchange is performed with the heating water while hot exhaust gas passes between the tubes 2. It is supposed to be.

그로 인해, 종래 상기 연소실 바디(1)에 튜브(2)를 조립하는 작업에 있어서, 일정한 튜브 간격을 맞추기 위해 조절을 하는 데 있어 매우 번거로웠을 뿐만 아니라, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 튜브(2)사이의 간격을 미세하게 유지시키더라도 고온의 배기가스가 튜브(2)사이에서 완만한 유속이 발생하기 때문에 평류 형태의 유동 특성을 갖게 됨에 따라 열전달 측면에서 바람직하지 못하다는 단점이 있었다.Therefore, in the conventional assembly of the tube 2 to the combustion chamber body 1, not only was it very cumbersome to make adjustments to match a constant tube spacing, but as shown in FIG. Even if the interval between (2) is kept fine, there is a disadvantage in that it is not preferable in terms of heat transfer due to the flow characteristics in the form of a flat flow because the high velocity exhaust gas generates a gentle flow rate between the tubes (2).

즉, 상기 튜브(2) 사이에서 배기가스의 유동이 평류 형태의 유동 특성을 갖게 됨에 따라 충분한 열 교환이 이루어지지 않게 되므로 열교환 효율이 떨어지는 결과를 초래하게 되었다.That is, since the flow of the exhaust gas between the tubes (2) has a flow characteristic in the form of a flat flow, the heat exchange is not sufficient, resulting in a lower heat exchange efficiency.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명은 난방수가 통과하는 튜브 사이에 중심부가 불록하게 튀어나온 경사각을 갖는 자바라형태의 흡열판을 상호 대칭되게 설치함으로써, 상기 튜브 사이를 지나가는 고온의 배기가스가 흡열판의 형상에 의해 국부적으로 유속이 증가함에 따라 난류형태의 유동 특성을 가짐에 따라 열교환이 촉진되면서 열전달 면적을 증가시켜 흡열판을 통해 튜브를 통과하는 난방수와 충분한 열 교환이 이루어지도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve such a conventional problem, the present invention is installed between the tube by the symmetrical installation of the bellows type heat absorbing plate having an inclined angle protruding unevenly centered between the tube through which the heating water passes. As the flow rate of the hot exhaust gas passing through the gas flows locally in the shape of the heat absorbing plate, it has a turbulent flow characteristic, and heat exchange is promoted, increasing the heat transfer area, and sufficient heating water passing through the tube through the heat absorbing plate. The purpose is to allow heat exchange.

또한, 본 발명은 튜브 사이에 흡열판을 삽입하여 설치함에 따라 종래에 비해 충분한 간격으로 튜브 간격을 배치할 수 있어 조립작업이 용이한 보일러의 열교환 장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention has another object to provide a heat exchange device of the boiler that can be arranged in a sufficient interval compared to the conventional tube by inserting the heat absorbing plate between the tube is easy to assemble.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 연소실 바디에 난방수가 통과하는 튜브를 설치하도록 구성된 보일러의 열 교환장치에 있어서, 상기 튜브 사이에 중심부가 볼록하게 튀어나온 자바라형태의 흡열판이 상호 대칭되게 위치되도록 한 쌍의 흡열판을 튜브의 측면에 용접 고정하여서 된 것을 특징으로 하는 보일러의 열 교환장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, in the heat exchanger of a boiler configured to install a tube through which heating water passes in a combustion chamber body, a bellows-shaped heat absorbing plate protruding convexly between the tubes is symmetrical to each other. The heat exchanger of the boiler is provided by welding and fixing a pair of heat absorbing plates to the side of a tube so that it may be located.

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 4 내지 도 7을 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 4 to 7 as an embodiment.

도 4는 본 발명에 따른 열교환장치의 구조를 보여주는 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 열교환장치의 요부인 흡열핀을 발췌하여 나타낸 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 열교환장치에서 난방수가 통과하는 튜브 사이에 흡열핀이 설치된 상태의 평면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 열교환장치의 튜브 사이에 흡열판이 설치된 상태에서 튜브사이로 배기가스가 통과할 때의 유동상태를 보여주는 그래프이다.Figure 4 is an exploded perspective view showing the structure of the heat exchanger according to the present invention, Figure 5 is a perspective view showing the heat absorbing fins of the main portion of the heat exchanger according to the present invention, Figure 6 is a heating water in the heat exchanger according to the present invention A top view of a state in which endothermic fins are installed between passing tubes, and FIG. 7 is a graph showing a flow state when exhaust gas passes between tubes in a state where endothermic plates are installed between tubes of a heat exchanger according to the present invention.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환장치는, 연소실 바디(11)에 평행하게 설치되는 각각의 튜브(12)의 측면에 중심부가 볼록하게 튀어나온 경사각을 갖는 자바라형태의 흡열판(13)이 용접 고정되어 있는데, 상기 튜브(12)에 고정되는 흡열판(13)은 도 5에 나타낸 바와 같이 흡열판(13)의 중심부에 위치하는 꼭지점부분(13a)이 상호 맞닿도록 대칭되게 설치된다.As shown in the figure, the heat exchanger according to the present invention, the heat absorbing plate 13 of bellows shape having an inclined angle protruding convexly protruded from the side of each tube 12 installed in parallel to the combustion chamber body (11). ) Is fixed by welding, and the heat absorbing plate 13 fixed to the tube 12 is symmetrically installed such that the vertex portions 13a positioned at the center of the heat absorbing plate 13 abut each other, as shown in FIG. 5. .

상기 흡열판(13)의 재질로는 열전도도가 양호한 재질이면 어느 재질이건 무관하나, 고온에 의한 손상 등을 고려하여 스테인레스 재질로 적용하는 것이 보다 바람직하다.The material of the heat absorbing plate 13 may be any material as long as the material has good thermal conductivity. However, the heat absorbing plate 13 may be applied to a stainless material in consideration of damage due to high temperature.

그리고, 상기 흡열판(13)이 자바라형태로 접혀있어 평판에 비해 배기가스가 접촉할 면적이 증대되어 상대적으로 열교환면적이 증대되게 된다.In addition, since the heat absorbing plate 13 is folded in a bellows shape, the area where the exhaust gas contacts with the flat plate increases, so that the heat exchange area is increased.

또한, 상기 흡열판(13)의 중앙 부위를 일정한 경사각으로 굴곡 형성함에 따라 배기가스가 경사면을 따라 흐르게 될 때, 국부적으로 유속이 증가하게 되면서 이로 인해 난류 유동의 특성을 갖게 되고, 이는 열전달 측면에서 살펴볼 때, 난류 유동에 의해 열교환을 촉진시키는 결과를 초래하게 된다.In addition, when the exhaust gas flows along the inclined surface as the center portion of the heat absorbing plate 13 is bent at a predetermined inclination angle, the flow velocity is locally increased, thereby resulting in a turbulent flow characteristic, which in terms of heat transfer In view, turbulent flow results in promoting heat exchange.

이러한 배기가스의 유동 특성은 도 7에 도시된 그래프를 보면 보다 명확하게 확인 할 수 있다.The flow characteristics of the exhaust gas can be clearly seen by looking at the graph shown in FIG.

즉, 도 7은 본 발명에 따른 열교환장치의 튜브 사이에 흡열판이 설치된 상태에서 튜브사이로 배기가스가 통과할 때의 유동상태를 보여주는 그래프로서, 본 발명에 따라 튜브(12) 사이에 흡열판(13)을 설치하고, 그때의 배기가스의 유동 특성을 실험적으로 확인한 결과를 그래프화 한 것이다.That is, Figure 7 is a graph showing the flow state when the exhaust gas passes between the tube in the state in which the heat absorbing plate is installed between the tubes of the heat exchanger according to the present invention, the heat absorbing plate 13 between the tube 12 in accordance with the present invention ) And graph the results of experimentally confirming the flow characteristics of the exhaust gas at that time.

상기 도 7에 도시된 그래프를 보면, 종래 기술의 도 3에서 살펴본 바와 같이 단순히 일정한 간격으로 튜브(2)만을 배치했을 때 배기가스가 완만한 유속을 통해 평류 형태의 유동 특성을 갖는 것에 비해, 국부적으로 현격하게 증가된 유속에 의해 배기가스가 난류 형태의 유동 특성을 가짐을 확인할 수 있다.Referring to the graph shown in FIG. 7, when only the tubes 2 are simply arranged at regular intervals as shown in FIG. 3 of the prior art, the exhaust gas has a flow characteristic in the form of flow in a flat flow through a gentle flow rate. It can be seen that the exhaust gas has turbulent flow characteristics due to the significantly increased flow rate.

한편, 상기와 같이 튜브(12) 사이에 흡열판(13)을 삽입 설치할 경우에는 종래 튜브(2) 사이를 0.8~2㎜ 내의 간격을 유지하도록 배치할 때 보다 상대적으로 넓은 간격(바람직하게는 3~5㎜ 정도)을 유지하더라도 흡열판(13)으로 인해 상대적으로 우수하면서도 향상된 열교환 효율을 얻을 수 있기 때문에, 상기 튜브(12) 배치에 따른 종래와 같은 간격 유지에 어려움이 없어 열교환장치의 조립작업을 용이하게 할 수 있다.On the other hand, in the case where the heat absorbing plate 13 is inserted and installed between the tubes 12 as described above, a relatively wider spacing (preferably 3 when arranging to maintain the spacing within 0.8 to 2 mm between the conventional tubes 2). ˜5 mm), so that the heat absorbing plate 13 provides a relatively excellent heat exchange efficiency, and thus, there is no difficulty in maintaining the spacing as in the conventional arrangement of the tube 12. Can be facilitated.

즉, 상기와 같이 튜브(12) 사이에 흡열판(13)을 삽입 설치할 경우에는 튜브(12)의 측벽에 미리 설계 제작된 흡열판(13)을 용접 고정한 다음, 상기 튜브(12)를 연소실 바디(11)에 조립하는 과정에서 인접한 튜브(12)를 조립 배치할 때 대칭되게 위치하는 흡열판(13)의 꼭지점부분(13a)이 상호 맞닿게 조립하기만 하면 되기 때문에 튜브(12)의 간격을 매우 간단하게 조절할 수 있는 것이다.That is, when the heat absorbing plate 13 is inserted and installed between the tubes 12 as described above, the heat absorbing plate 13 designed in advance is welded and fixed to the side wall of the tube 12, and then the tube 12 is burned in the combustion chamber body. When assembling and arranging the adjacent tubes 12 in the process of assembling on (11), the vertex portions 13a of the heat absorbing plates 13 which are symmetrically disposed only need to be assembled to be in contact with each other, so that the distance between the tubes 12 is increased. It's very simple to adjust.

따라서, 상기와 같은 구성적 특징을 갖는 본 발명에 따른 열교환장치의 작용효과를 살펴보면 다음과 같다.Therefore, looking at the effect of the heat exchanger according to the present invention having the configuration features as described above are as follows.

도시되지 않은 버너에 의해 화염이 형성되어 연소실에서 연소됨에 따라 고온의 배기가스가 발생되면, 고온의 배기가스가 배출되는 과정에서 튜브(12)사이를 통과하면서 튜브(12) 내부를 흐르는 난방수와 열 교환이 이루어지게 된다.When a high temperature exhaust gas is generated as a flame is formed by a burner (not shown) and burned in a combustion chamber, the heating water flowing through the tube 12 while passing between the tubes 12 in the process of discharging the high temperature exhaust gas and Heat exchange takes place.

상기 고온의 배기가스가 튜브(12) 사이를 통과하면, 상기 튜브(12)의 측면에는 도 5에 나타낸 바와 같이 일정한 경사각을 갖고 절곡된 자바라형태의 흡열판(13)이 용접 고정되어 있음에 따라 접촉면적 증대로 인해 상대적으로 상기 흡열판(13)에 의해 많은 양의 열이 튜브(12)로 전달된다.When the high-temperature exhaust gas passes between the tubes 12, the bellows-shaped heat absorbing plate 13 is bent and fixed to the side surface of the tube 12, as shown in FIG. Due to the increase in the contact area, a relatively large amount of heat is transferred to the tube 12 by the heat absorbing plate 13.

이와 함께, 상기 흡열판(13)은 직선 형태를 갖는 것이 아니라 중심부가 볼록하게 튀어나와 경사각을 갖도록 절곡된 상태에서 꼭지점부분(13a)이 상호 맞닿아 있음으로써, 상기 고온의 배기가스가 유동하는 과정에서 절곡된 경사부위에 의해 국부적으로 유속이 증가하게 됨에 따라 튜브(12) 사이에서 난류 유동 특성으로 흐르게 된다.Along with this, the endothermic plate 13 is not in a straight line shape, but the vertex portion 13a is in contact with each other in a state in which the center portion is protruded convexly and has an inclination angle, such that the hot exhaust gas flows. As the flow velocity is locally increased due to the inclined portion bent at the flow, the turbulent flow characteristic flows between the tubes 12.

이로 인해 상기 흡열판(13)사이에서 열전달이 촉진됨으로써, 고온의 배기가스가 튜브(12)내의 난방수와 충분한 열 교환을 하게 되는 것이다.As a result, heat transfer is promoted between the heat absorbing plates 13, so that the hot exhaust gas undergoes sufficient heat exchange with the heating water in the tube 12.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 난방수가 통과하는 튜브의 측면에 자바라형태의 흡열판이 상호 대칭되게 용접 고정되어 있어 고온의 배기가스가 튜브 사이를 통과하는 과정에서 흡열판의 형상에 의해 난류가 촉진됨과 동시에 흡열판에 의해 열 교환이 충분히 이루어지게 되므로 튜브를 통과하는 난방수를 빠른 시간 내에 데울 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, the bellows type heat absorbing plate is welded and symmetrically fixed to the side surface of the tube through which the heating water passes, so that the turbulent flow is formed by the shape of the heat absorbing plate during the passage of the hot exhaust gas between the tubes. At the same time, the heat exchange plate is sufficiently heat exchanged by the heat absorbing plate, so that the heating water passing through the tube can be quickly heated.

또한, 본 발명은 튜브의 측벽에 흡열판을 용접 고정한 다음 상기 튜브를 연소실 바디에 조립하기만 하면 대칭되게 위치하는 흡열판의 꼭지점부분이 상호 맞닿게 되므로 튜브의 간격을 조절하면서 조립하던 종래의 열 교환장치에 비하여 조립작업이 매우 편리해지게 되는 효과도 얻을 수 있게 된다.In addition, the present invention is a conventional heat that was assembled while adjusting the spacing of the tube because the end of the heat absorbing plate is symmetrically located in contact with each other simply assembling the tube to the combustion chamber body after fixing the heat absorbing plate to the side wall of the tube Compared with the exchange device, the assembling work becomes very convenient.

Claims (1)

연소실 바디(11)에 난방수가 통과하는 복수의 튜브(12)를 나란히 설치하도록 구성된 보일러의 열 교환장치에 있어서, In the heat exchange device of the boiler configured to install a plurality of tubes 12 through which heating water passes in the combustion chamber body 11 side by side, 상기 복수의 튜브(12) 사이에 중심부가 볼록하게 튀어나온 경사각을 갖는 자바라형태의 흡열판(13)이 상호 대칭되게 위치되도록 한 쌍의 흡열판(13)을 튜브(12)의 측면에 용접 고정하여서 된 것을 특징으로 하는 보일러의 열 교환장치.A pair of heat absorbing plates 13 are welded to the side surfaces of the tubes 12 so that the bellows type heat absorbing plates 13 having the inclined angles protruding convexly between the plurality of tubes 12 are positioned symmetrically with each other. Heat exchanger of the boiler, characterized in that by doing.
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