KR20140015889A - 부산물 처리장치 및 부산물 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부산물 처리장치에 관한 것으로서, 부산물이 장입되는 저장기의 상부에 설치되는 거치대와 거치대의 상부에 배치되고, 부산물이 이동하는 이동경로를 형성하는 주입부, 거치대와 주입부 사이에 구비되어, 주입부를 상하방향으로 반복적으로 이동시키는 승강기 및 승강기의 동작을 제어하는 제어부를 포함함으로써, 용융상태의 부산물을 저장기에 주입하는 과정에서 부산물의 이동경로를 형성하는 주입부를 상하방향으로 진동시켜 이동경로 상에 부산물이 융착되는 것을 방지할 수 있고, 부산물의 융착을 방지함으로써 공정설비의 효율성을 향상사킬 수 있다.

Description

부산물 처리장치 및 부산물 처리방법 {Apparatus for byproduct and the method thereof}

본 발명은 부산물 처리장치 및 부산물 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용융상태의 슬래그를 처리하는 과정에서, 슬래그가 설비에 부착되는 것을 억제할 수 있는 부산물 처리장치 및 부산물 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전로(轉爐) 설비는 고로에서 만들어진 선철(銑鐵)을 정련시키기 위한 제강 설비로서, 고로에서 만들어진 용선(鎔銑)을 주입받고, 주입된 용선에 산소 등의 산화성 가스를 불어넣어 용선에 포함되는 불순물을 단시간 내에 산화 제거함으로써 양질의 용강(鎔鋼)을 생산하는 설비이다. 이를 이용한 제강 공정은 로(爐) 내에 원료를 넣는 준비 작업, 산소를 취입하는 취련 공정, 출강 공정 및 취련 공정에 의해 생성된 슬래그(slag)와 같은 불순물을 제거하는 배재 작업의 순서로 이루어진다.

이와 같이 배재된 슬래그는 약 1400~1500 ℃ 정도의 용융 슬래그로서, 통상적으로는 야드에 덤핑된 후, 대량의 방수와 함께 대기중에 일정 시간 방치하여 냉각된다. 냉각된 슬래그는 덩어리 형태로 응고되고, 응고된 슬래그는 별도의 처리공간으로 이송되어 대형의 장비에 의해 분쇄하면서 지금(철분)을 회수하고 크기별로 분리하여 일부는 재활용하고 나머지는 거의 매립하는 방법으로 처리된다. 이와 같은 슬래그 처리는, 슬래그 냉각에 사용된 냉각수를 처리하는 문제와 함께 장기간의 처리 시간이 소요되고, 원거리를 이동하여 분쇄기, 마그네틱 컨베이어, 선별기 등을 거치기 때문에 고가 장비와 회수 비용이 소요되는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 고온의 용융 슬래그를 신속하게 처리할 수 있는 설비가 사용되고 있다.

슬래그 신속처리 설비는 슬래그가 담긴 슬래그 포트에서 장입되는 용융 슬래그를 냉각용기에 수용하여 슬래그를 처리하는 장치로서, 슬래그 포트와 냉각용기 사이에는 용융 슬래그가 이동하는 이동경로를 형성하는 호퍼가 구비된다. 이에 슬래그 신속처리 설비는 호퍼를 통해 고온의 용융 슬래그를 공급받고, 이를 기계적으로 냉각, 분쇄, 고형화 처리하고, 처리 후 발생되는 철분은 별도로 회수하여 재사용하고, 분리 처리된 슬래그는 재활용 가능하도록 구성된다. 이에, 전로 슬래그의 효율적인 처리로 인한 경제적 및 작업환경 효율성을 향상시킬 수 있다.

그러나, 슬래그 신속처리 설비에 슬래그가 주입되는 동안, 슬래그가 이동하는 이동경로 상에는, 슬래그 온도의 저하로 인해 용융슬래그가 응고되면서 이동경로 상에 융착되어 호퍼의 이동경로가 막히게 되는 문제점이 발생한다.

이에, 종래에는 작업자가 전기 브레이커와 같은 파쇄장치를 이용하여 누적 슬래그를 직접 제거하거나, 호퍼를 분리해 낸 상태에서 굴착기로 누적 슬래그를 파쇄하여 제거하였다. 그러나, 작업자가 직접 전기 브레이커를 사용하여 고열의 누적 슬래그 제거하는 경우, 고열에 의한 작업자의 재해요인이 발생하게 된다. 그리고, 굴착기와 같은 파쇄장치를 이용하여 누적 슬래그를 파쇄하는 경우, 굴착기가 작동하며 발생하는 충격으로 인해 리시브 호퍼의 변형 및 파손이 발생하여 결과적으로 리시브 호퍼의 수명을 단축시켜, 리시브 호퍼의 유지보수로 인한 및 노력이 소모되고, 유지보수 비용이 요구된다. 또한, 유지보수로 인해 설비의 공정이 중단되어, 공정설비의 효율성이 감소하는 문제점이 발생한다.

KR 2001-0036861 A1

본 발명은 슬래그 설비에 부착되는 것을 억제할 수 있는 부산물 처리장치 및 부산물 처리방법을 제공한다.

본 발명은 안전사고발생을 억제하고, 공정설비의 효율성을 향상시킬 수 있는 부산물 처리장치 및 부산물 처리방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 부산물 처리장치는, 부산물이 장입되는 저장기의 상부에 설치되는 거치대와, 상기 거치대의 상부에 배치되고, 상기 부산물이 이동하는 이동경로를 형성하는 주입부, 상기 거치대와 주입부 사이에 구비되어, 상기 주입부를 상하방향으로 반복적으로 이동시키는 승강기 및 상기 승강기의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 주입부에 냉각수를 분사하는 냉각수 공급수단을 포함할 수 있다.

상기 거치대는 상기 저장기의 상부에 이격되어 배치되고, 상기 거치대 각각에 승강기가 구비될 수 있다.

상기 주입부 상부에는 상기 주입부의 이동거리를 제한하는 스토퍼가 구비될 수 있다.

용융상태의 부산물을 처리하는 방법은, 부산물을 마련하는 과정, 상기 부산물을 저장기에 주입하는 과정을 포함하고, 상기 부산물을 저장기에 주입하는 과정에서 상기 부산물의 이동 경로를 형성하는 주입부를 상하방향으로 진동시킨다.

상기 부산물을 저장기에 주입하는 과정에서 상기 주입부에 냉각수를 분사할 수 있다.

상기 주입부를 상하방향으로 진동시킬 때, 타격수단이 상기 주입부를 타격하여 진동을 강화시킬 수 있다.

상기 주입부를 상하방향으로 진동시킬 때, 상기 주입부를 상기 주입부의 상부에 구비되는 스토퍼에 충돌시켜 진동을 강화시킬 수 있다.

상기 주입부를 상하방향으로 진동시킬 때, 상기 주입부의 이동 거리를 조절하여 진동의 크기를 변화시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 부산물 처리장치 및 부산물 처리방법에 의하면, 슬래그가 주입되는 호퍼를 진동시켜 용융상태의 슬래그가 응고되어 이동경로 상에 융착되는 것을 억제할 수 있다.

그리고, 호퍼에 주입되는 슬래그에 냉각수를 분사하여 슬래그를 냉각시킴으로써, 슬래그가 호퍼에 융착되는 현상을 억제할 수 있다. 이에, 호퍼의 유지보수로 인한 공정설비의 중단이 요구되지 않기 때문에 공정설비의 효율성을 증가시킬 수 있다.

또한, 기존에 사용되고 있는 설비를 간단하게 구조 변경하여 사용할 수 있어 새로운 설비의 구축으로 인한 설비비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 부산물 처리장치를 나타내는 도면.
도 2는 도 1의 A부분을 확대 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 정면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 부산물 처리장치의 작동상태를 나타내는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

부산물 처리장치는 용융상태의 부산물이나 원료를 공급기에서 저장기로 장입시킬 때, 공급기와 저장기 사이에 형성되는 이송경로 상에 용융상태의 부산물이나 원료가 융착되는 것을 억제하는 장치이다.

이때, 본 발명의 실시 예에서는 용융상태의 슬래그를 처리하는 신속 슬래그 처리 장치를 이용하여 구현될 수 있다. 이때, 공급기는 슬래그 포트일 수 있고, 저장기는 냉각용기일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 부산물 처리장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 A부분을 확대 도시한 분리사시도이며, 도 3은 도 2의 결합사시도이다.

도 1을 참조하면, 부산물 처리장치(1)는 냉각용기(150)의 상부에 설치되는 거치대(100), 거치대(100)의 상부에 배치되고, 슬래그가 이동하는 이동경로를 형성하는 주입부(300), 거치대(100)와 주입부(300) 사이에 구비되어, 주입부(300)를 상하방향으로 이동시키는 승강기(500) 및 승강기(500)의 동작을 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.

거치대(100)는 단면모양이 사각형인 바 형태로 형성되어 냉각용기 상부에 설치된다. 이때, 거치대(100)는 슬래그를 냉각용기(150) 내로 주입하기 위한 주입부를 설치하기 위한 것으로서, 냉각용기(150)의 장입구가 노출되도록 설치될 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 것처럼, 한쌍의 거치대(100)가 냉각용기(150)의 상부에 이격되어 배치될 수 있다. 이와 같이 설치되는 거치대(100)는 냉각용기(150)의 상단보다 높거나 낮은 위치에 배치될 수 있다. 또한, 거치대(100)는 사각형의 프레임 형태로 형성될 수도 있으며, 이 경우, 거치대(100)는 회전하는 냉각용기(150)에 방해가 되지 않는 범위에서 형성되는 것이 좋다.

주입부(300)는 승강기(500) 상부에 안착되며, 호퍼(330)를 승강기(500) 상에 안정적으로 지지되도록 형성되는 지지프레임(310)과, 슬래그의 이동경로를 형성하는 호퍼(330) 및 호퍼(330)의 외측면에 구비되는 한 쌍의 이동바(350)를 포함한다.

지지프레임(310)은 호퍼(330)의 하측에 형성되어, 승강기(500)의 상면과 접촉한다. 지지프레임(310)은 승강기(500) 상에서 주입부(300)가 안정적으로 장착될 수 있도록 단면 모양이 사각형으로 형성되는 것이 좋다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 승강기(500)의 상부 단면모양에 의해 변경 가능하다.

호퍼(330)는 부산물이 저장될 수 있도록 내측에 공간이 형성되는 용기로서, 상하부가 개방되고, 상부에서 하부로 갈수록 통로가 좁아지는 원통형으로 형성될 수 있다. 호퍼(330)는 슬래그 포트(50)로부터 슬래그를 공급받을 수 있는 유입구(333)가 내측 공간과 연통되어 상측에 형성되고, 유입된 슬래그를 냉각용기(150)로 배출시킬 수 있는 배출구(335)가 내측 공간과 연통되어 하측에 형성된다. 호퍼(330)는 부산물 처리장치(1)에 용이하게 장착 및 분리된다. 이때, 호퍼(330)의 배출구(515)는 적어도 일부가 슬래그를 수용하는 냉각용기(150) 내부에 위치되도록 배치된다.

이동바(350)는 호퍼(330)를 이동시키기 위해 구비되며, 호퍼(330)의 장착 및 분리시 호퍼(330)의 상측에 구비되는 이동수단(미도시)에 연결될 수 있다.

승강기(500)는 거치대(100)의 상부에 고정설치되어, 승강기(500)상에 안착되는 주입부(300)에 진동을 발생시키는 역할을 한다. 승강기(500)는 거치대(100) 상에 배치되는 몸체(503)와, 몸체(503)에 결합되어 상하방향으로 이동하는 구동축(505)을 포함한다. 이때, 승강기(500)는 냉각용기(150)의 상부에 서로 이격되어 배치되는 복수의 거치대(100)의 상부에 각각 구비된다. 이때, 서로 이격되어 배치되는 복수의 승강기(500) 사이에는 승강기(500)를 서로 연결하는 연결바(510)가 구비될 수 있다. 연결바(510)는 거치대(100)의 상부에 배치되는 복수의 승강기(500)를 상호 연결하여 서로 동일하게 상하방향으로 반복적으로 이동할 수 있도록 가이드하는 역할을 할 수 있다.

몸체(503)는 거치대(100)의 상부에 고정되며, 몸체(503)의 상부에는 구동축(505)이 장착된다.

구동축(505)은 상하방향으로 소정길이 연장형성되며, 상부에 주입부(300)를 안착하기 위해 복수개 구비된다. 구동축(505)은 상하방향으로 일정거리 이동하며 상승 하강하고, 이에 구동축(505)의 상부에 안착된 주입부(300)또한 상하방향으로 이동한다. 이때, 구동측(505)의 상부에는 주입부(300)를 지지하기 위해 플레이트 형상의 판이 구비되어 주입부(300)를 지지할 수도 있다.

이와 같이 형성된 승강기(500)는 바이브레이터(vibrator), 오실레이터(oscillator) 등과 같이 상하방향으로 반복적으로 이동하며 진동을 발생시킬 수 있는 장치가 사용되어 주입부(300)에 진동을 발생시킬 수 있다.

일 예로, 본 발명에서는 승강기(500)로 반복적으로 상승 하강하며 운동하는 오실레이터를 사용하였다. 이에, 발진에 의한 진동을 발생하는 오실레이터에 일정 진폭을 유지하는 에너지를 공급해 줌으로써 오실레이터가 일정한 간격으로 수축 및 인장 하며 승강 운동한다. 이와 같이 작동하는 승강기(500)의 상부에는 주입부(300)가 장착되어 승강기(500)의 움직이는 방향에 따라 주입부(300)도 동일한 방향으로 운동한다. 이에 주입부(300)가 갖는 하중에 의해 승강운동 시에 주입부(300)에는 진동이 발생하게되고, 진동에 의해 용융 슬래그가 융착되는 것을 억제한다. 또한, 승강기(500)가 상하방향으로 진동될 때, 주입부(300)의 상부에 구비되는 스토퍼(미도시)에 주입부(300)의 적어도 일부가 충돌하도록 형성하여 주입부(300)가 받는 진동을 강화시킬 수 있다. 이때, 승강기(500)가 호퍼(330)에 주는 타격 및 충돌의 힘은 호퍼(330)가 부산물 처리장치(1)로부터 이탈되지 않고 타격 및 충돌에 의해 파손되지 않는 힘을 가하는 것이 바람직하다.

제어부는 주입부(300)에 슬래그가 유입될 때, 승강기(500)의 동작을 제어하기 위해 구비된다. 제어부는 주입부(300)에 진동 및 충돌을 강화시킬 수 있도록 일정한 폭으로 상승 하강하는 승강기(500)의 구동축(505)의 이동거리를 조절하며, 주입부(300)에 발생되는 진동 힘을 강화시킬 수 있다. 즉, 구동축(505)이 승강하면서 이동하는 거리가 증가하게 되면 주입부(300)는 증가한 이동거리만큼을 움직이게 되고, 이는 주입부(300)의 하중에 비례하는 운동에너지가 발생하기 때문에 주입부(300)에 발생하는 진동의 힘이 강화된다.

본 발명에서는 승강기(500)에 주입부(300)를 장착하여 승강기와 주입부가 함께 상하로 반복적으로 이동하며 주입부에 진동 및 충돌힘을 가하는 것으로 나타나 있으나, 주입부(300)에 진동을 줄 수 있는 방법은 이에 한정되지 않는다. 또한, 주입부(300)의 외부 중 어느 곳에라도 주입부(300)를 타격하거나 충돌하여 진동을 줄 수 있는 타격수단(미도시)을 사용하여 주입부(300)에 용융 슬래그가 융착되지 않도록 할 수도 있다.

전술한 바와 같이 형성된 부산물 처리장치에는 고온의 부산물을 냉각용기로 장입시키기 전 냉각시킬 수 있는 냉각수 공급수단이 구비될 수도 있다.

냉각수 공급수단(400)은 주입부(300) 내부로 냉각수를 공급할 수 있는 수단으로서, 고압의 냉각수를 용융상태의 슬래그에 분사시켜 슬래그를 분산시키며 냉각한다. 냉각수 공급수단(400)은 주입부(300)의 상부에 배치되어 주입부(300)에 공급되는 고온의 부산물을 급속냉각시는 냉각수를 분사시키는 냉각 분사구(403)와, 냉각 분사구(403)로 냉각수를 공급하기 위해 냉각수 저장기(미도시)로부터 냉각수가 이동하는 경로를 형성하는 냉각라인(405)을 포함한다.

냉각 분사구(403)는 주입부(300)의 호퍼(330) 내부에 냉각수를 뿌려주는 역할을 하고, 본 발명에서는 한 쌍의 냉각 분사구(403)가 호퍼(330)의 유입구(333)를 기준으로 좌우 상부에 이격되어 배치되나, 냉각 분사구(403)의 개수 및 배치위치는 이에 한정되지 않으며, 주입부(100)로 장입하는 부산물에 냉각수가 분사될 수 있는 다양한 위치에 배치될 수 있고, 냉각 분사구(403)의 개수 또한 추가로 구비될 수도 있다.

냉각라인(405)은 냉각 분사구(403)를 통해 분사되는 냉각수를 공급하기 위한 공급경로를 형성한다. 냉각라인(405)은 냉각 분사구(403)의 개수만큼 각각 구비될 수도 있고, 하나의 냉각라인(405)에서 냉각 분사구의 개수만큼 보조 냉각라인(미도시)이 연결되어 각각의 냉각 분사구에 냉각수를 공급할 수도 있다.

이와 같이 형성된 거치대(100)의 상측면과 승강기(500)의 하측면은 서로 접촉하여 배치되는데, 이때, 거치대(100)와 승강기(500) 접촉부분에는 승강기(500)를 고정하는 고정부재(미도시)가 구비되어 거치대(100)가 승강기(500)를 안정적으로 지지할 수 있도록 할 수 있다. 본 발명에서는 고정부재를 한정하여 제시하지는 않는다.

그리고, 본 발명에서는 승강기(500)에 주입부(300)가 지지되어 승강기(500)가 상하방향으로 반복적으로 이동함에 따라 주입부(300)도 상하방향으로 반복적으로 이동하며 진동하는 것으로 나타나 있으나, 주입부(300)에 진동을 발생시키는 방법은 다양한 방법이 사용될 수 있고, 진동을 발생시킬 수 있는 장치를 주입부(300)에 직접 장착하여 이에 주입부(300)가 움직이지 않을 수도 있다.

이하에서는 전술한 부산물 처리장치를 이용한 부산물 처리방법에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 부산물 처리 장치의 작용상태를 나타내는 정면도이다.

부산물 처리장치(1)의 작용상태를 살펴보면, 슬래그 포트(50)에서 주입부(300)로 유입되어 마련된 슬래그는 슬래그의 이동경로를 형성하는 호퍼(330)를 통해 냉각용기로 주입된다. 이때, 슬래그가 이동경로 상에 융착되는 것을 억제하기 위해서 주입부(300)의 하부에 배치되는 승강기(500)가 작동한다. 승강기(500)는 상하방향으로 진동하고, 이에 승강기(500)의 상부에 장착되는 주입부(300)도 승강기(500)의 운동방향과 같이 상하방향으로 진동하게 된다. 이때, 상하방향으로 진동하는 주입부(300)의 추카로 타격을 가해줌으로써 주입부(300)가 받는 진동의 힘을 강화시킨다. 이와 동시에, 주입부(300) 상부에 구비되는 냉각수 공급수단(400)을 통해 주입부(300) 내부로 냉각수를 분사시키고, 이는 고온의 슬래그를 용융상태에서 급속 냉각시킨다. 이처럼, 냉각된 슬래그는 상하방향의 진동으로 인해 주입부(300) 내부에 융착되지 않고 냉각용기(150)로 이동할 수 있어, 용융 슬래그의 융착으로 인한 막힘현상이 억제된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 용융상태의 부산물 및 원료의 융착을 억제하는 부산물 처리장치를 사용함으로써, 종래에 부산물 및 원료의 융착으로 인한 호퍼의 이동경로의 막힘을 해결하여, 호퍼의 유지보수로 인한 설비의 중단 및 호퍼의 파손으로 인한 단축수명을 해결하여 설비의 효율성을 높일 수 있다.

또한, 진동에 의해 용융 부산물 및 원료가 융착되지 않도록 하기 때문에 다양한 부산물 및 원료에 적용될 수 있으며, 처리하는 방법이 용이하다.

그리고, 본 발명에서는 슬래그를 처리하는 부산물 처리장치를 예로 들어 설명하였으나, 부산물 처리장치는 부산물이 장입되는 곳에 부산물이 잔류하거나 융착되지 않도록 진동을 가해줄 수 있는 다양한 장치 및 수단에 적용될 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술 되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

S : 부산물 1 : 부산물 처리장치
100 : 거치대 300 : 주입부
400 : 냉각수 공급수단 500 : 승강기

Claims (9)

1. 부산물이 장입되는 저장기의 상부에 설치되는 거치대와;
   상기 거치대의 상부에 배치되고, 상기 부산물이 이동하는 이동경로를 형성하는 주입부;
   상기 거치대와 주입부 사이에 구비되어, 상기 주입부를 상하방향으로 반복적으로 이동시키는 승강기; 및
   상기 승강기의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 부산물 처리장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 주입부에 냉각수를 분사하는 냉각수 공급수단을 포함하는 부산물 처리장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 거치대는 상기 저장기의 상부에 이격되어 배치되고,
   상기 거치대 각각에 승강기가 구비되는 부산물 처리장치.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 주입부 상부에는 상기 주입부의 이동거리를 제한하는 스토퍼가 구비되는 부산물 처리장치.
5. 용융상태의 부산물을 처리하는 방법으로서,
   부산물을 마련하는 과정과;
   상기 부산물을 저장기에 주입하는 과정;을 포함하고,
   상기 부산물을 저장기에 주입하는 과정에서 상기 부산물의 이동 경로를 형성하는 주입부를 상하방향으로 진동시키는 부산물 처리방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 부산물을 저장기에 주입하는 과정에서 상기 주입부에 냉각수를 분사하는 부산물 처리방법.
7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
   상기 주입부를 상하방향으로 진동시킬 때, 타격수단이 상기 주입부를 타격하여 진동을 강화시키는 부산물 처리방법.
8. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
   상기 주입부를 상하방향으로 진동시킬 때, 상기 주입부를 상기 주입부의 상부에 구비되는 스토퍼에 충돌시켜 진동을 강화시키는 부산물 처리방법.
9. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
   상기 주입부를 상하방향으로 진동시킬 때, 상기 주입부의 이동 거리를 조절하여 진동의 크기를 변화시키는 부산물 처리방법.

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