KR20180047994A - Steam generator with condensation-water recovery device - Google Patents

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    • F22D5/28Automatic feed-control systems responsive to amount of steam withdrawn; responsive to steam pressure

Abstract

The present invention relates to a steam generator having a condensed water collecting container. According to the present invention, the steam generator comprises: a pre-heating tank for heating water; a heating tank in which the water heated in the pre-heating tank is sprayed in a hot pressed shaped; a collecting container for collecting the condensed water discharged from the heating tank; a condensed water collecting line connecting the heating tank to the collecting container; and a condensed water transporting line for transporting the condensed water from the collecting container to the heating tank. Therefore, according to the present invention, the steam generator can collect the entire condensed water while forming a sealed circuit without causing loss of re-evaporated steam and condensed water so that the present invention can be operated at affordable price according to maximization of efficiency in energy usage.

Description

응축수 회수용기를 구비하는 증기발생장치{STEAM GENERATOR WITH CONDENSATION-WATER RECOVERY DEVICE}STEAM GENERATOR WITH CONDENSATION-WATER RECOVERY DEVICE,

본 발명은 응축수 회수용기를 구비하는 증기발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가열히터를 통과하면서 발생되는 응축수를 회수하면서 보충수를 예열하여 에너지 이용 효율을 향상시킨 증기발생장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a steam generator having a condensate recovery container, and more particularly, to a steam generator that recovers condensate generated while passing through a heater and preheats supplementary water to improve energy utilization efficiency.

일반적으로 증기의 공급이 요구되는 설비에서는 보일러에 의해 물을 가열하여 증기를 발생시킨다. 보일러에서 증기를 발생하기 위해서는 급수된 물을 증기발생 압력에 해당하는 비등점까지 가열하여야 하므로 최초 공급된 물의 온도가 높으면 높을수록 연료 절감이 가능하다.Generally, in installations where steam supply is required, the water is heated by the boiler to generate steam. In order to generate steam in the boiler, it is necessary to heat the feed water to the boiling point corresponding to the steam generation pressure, so that the higher the temperature of the initially supplied water, the more fuel can be saved.

일반적으로 공급수의 온도가 6℃ 상승하게 되면 연료 사용량이 약 1% 절감된다. 또한, 보일러의 공급수는 화학적으로 처리하여 사용하게 되나 응축수는 화학적으로 안정한 증류수이므로 별도의 화학처리를 않더라도 충분히 보일러 공급수로서 재활용할 수가 있다. 따라서 응축수는 보유열량의 재이용이 가능하고 별도의 급수처리가 필요 없다는 점에서 회수 후, 보일러 공급수로서 재이용될 수 있다.Generally, when the feed water temperature rises by 6 ° C, the fuel consumption is reduced by about 1%. Also, the boiler feed water is treated chemically, but the condensed water is chemically stable distilled water, so it can be recycled as boiler feed water without additional chemical treatment. Therefore, condensate can be reused as boiler feed water after recovery in that it can reuse the calorific value and does not need separate water treatment.

한국등록특허 제10-0898380호 (재증발 증기 및 응축수 회수 장치)Korean Patent No. 10-0898380 (re-evaporation steam and condensate recovery device) 한국등록실용신안 제20-0400868호 (폐쇄회로 순환식 스팀보일러의 응축수 회수)Korean Registered Utility Model No. 20-0400868 (Condensate Recovery of Closed Circuit Circulation Steam Boiler)

따라서 본 발명은 밀폐 회로를 구성한 상태에서 재증발 증기와 응축수의 손실을 발생시키지 않고, 응축수를 전량 회수하여 사용함에 따라 에너지 이용의 효율성의 극대화에 따른 경제적인 운영이 가능한 증기발생장치 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a steam generator capable of operating economically by maximizing the efficiency of energy utilization by recovering the entire amount of condensed water without causing loss of re-evaporated steam and condensed water in the state where the closed circuit is constituted .

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 증기발생장치로서, 물을 가열하는 예열탱크와, 상기 예열탱크에서 가열된 물이 가열가압수 형태로 분사되는 가열탱크와, 상기 가열탱크로부터 배출되는 응축수를 회수하는 회수용기와, 상기 가열탱크와 상기 회수용기를 연결하는 응축수 회수라인과, 상기 회수용기에서 상기 예열탱크로 응축수를 운송하는 응축수 운송라인을 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a steam generator comprising: a preheating tank for heating water; a heating tank in which water heated in the preheating tank is injected in the form of a heated seawater; A condensate water collection line connecting the heating tank and the recovery container, and a condensate water transportation line for transferring condensate water from the recovery container to the preheat tank.

바람직하게는, 상기 회수용기는 수위센서를 구비하고, 상기 회수용기 내 응축수의 수위가 미리 설정된 수위를 초과하는 경우 상기 수위센서가 이를 감지하여, 상기 응축수 운송라인에 설치된 순환펌프를 작동하여, 상기 회수용기 내의 응축수를 상기 예열탱크로 운송한다.Preferably, the recovery container includes a water level sensor, and when the water level of the condensed water in the recovery container exceeds a predetermined water level, the water level sensor senses the water level, operates the circulation pump installed in the condensate water conveyance line, And conveys the condensed water in the recovery container to the preheat tank.

본 발명에 따른 응축수 회수장치는 밀폐 회로를 구성한 상태에서 재증발 증기와 응축수의 손실을 발생시키지 않고 전량 회수하여 사용함에 따라 에너지 이용의 효율성의 극대화에 따른 경제적인 운영이 가능한 효과가 있다.The condensed water recovering apparatus according to the present invention has the effect of economical operation by maximizing the efficiency of energy utilization by using all the recovered condensed water without generating loss of re-evaporated steam and condensed water in the state of constituting the closed circuit.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 응축수 회수장치를 포함하는 증기발생장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가열히터를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 가열히터의 상세 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 분별막에 의한 증기와 응축수의 분별 상태를 설명하는 도면이다.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a steam generator including a condensate recovery device according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a view showing the heating heater shown in Fig. 1. Fig.
3 is a detailed perspective view of the heating heater shown in Fig.
FIG. 4 is a view for explaining a state of separation of steam and condensed water by the separation membrane shown in FIG. 1. FIG.

이하에서는, 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Before describing the present invention, the following specific structural or functional descriptions are merely illustrative for the purpose of describing an embodiment according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention may be embodied in various forms, And should not be construed as limited to the embodiments described herein.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 응축수 회수장치를 포함하는 증기발생장치(10)를 도시한 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 증기발생장치(10)는 급수원(170), 예열탱크(140), 고압펌프(150), 가열탱크(100), 회수용기(120), 응축수 회수라인(110), 운송라인(130)을 포함한다. 본 실시예에서 응축수 회수는 회수용기(120), 응축수 회수라인(110), 운송라인(130)으로 구현된다. FIG. 1 is a configuration diagram showing a steam generator 10 including a condensate recovery device according to an embodiment of the present invention. 1, the steam generator 10 includes a water supply source 170, a preheat tank 140, a high pressure pump 150, a heating tank 100, a recovery vessel 120, a condensate collection line 110 ), And a transportation line (130). In this embodiment, the condensate recovery is implemented as a recovery vessel 120, a condensate recovery line 110, and a transportation line 130.

응축수 회수라인(110)은 도 1에 도시된 바와 같이, 가열탱크(100)와 회수용기(120)의 사이에 위치하며, 가열탱크(100)로부터 배출되는 응축수를 회수용기(120)로 운송시킨다. 회수용기(120)는 가열탱크(100)로부터 배출된 응축수의 회수를 위한 수단으로, 가열탱크(100)로부터 배출되는 물의 임시저장이 가능토록 박스형의 구조를 이루는 것이 바람직하다.1, the condensate recovery line 110 is disposed between the heating tank 100 and the recovery container 120 and conveys the condensed water discharged from the heating tank 100 to the recovery container 120 . The recovery container 120 is a means for recovering the condensed water discharged from the heating tank 100 and preferably has a box-like structure so that the water discharged from the heating tank 100 can be temporarily stored.

회수용기(120)는 내부에 수위센서(125)를 포함한다. 수위센서(125)는 회수용기(120)의 내부에 저장된 물의 수위를 감지는 수단으로, 회수용기(120) 내부에 물이 저장되면 수위 감지신호를 발생시키도록 구성된다. 또한, 수위센서(125)는 지정된 시간동안의 회수용기(120) 내 수위를 계산하여 미리 지정된 기준값 이상일 경우에는 운송라인(130) 상에 설치된 순환펌프(135)를 동작하도록 한다. The recovery container 120 includes a water level sensor 125 therein. The water level sensor 125 is a means for sensing the level of water stored in the recovery vessel 120 and is configured to generate a level detection signal when water is stored in the recovery vessel 120. In addition, the water level sensor 125 calculates the water level in the recovery container 120 for a predetermined time, and operates the circulation pump 135 installed on the transportation line 130 when the water level sensor 125 is above a predetermined reference value.

순환펌프(135)는 운송라인(130) 상에 설치되며, 순환펌프(135)는 회수용기(120)에서 예열탱크(140)로 응축수를 운송할 수 있는 동력을 제공하는 역할을 한다. 운송라인(130)은 회수용기(120)와 예열탱크(140)를 연결하며, 순환펌프(135)에서 동력을 제공받아 회수용기(120)에서 예열탱크(140)로 응축수를 운송하는 역할을 한다. The circulation pump 135 is installed on the transportation line 130 and the circulation pump 135 serves to provide power for transferring the condensed water from the recovery container 120 to the preheating tank 140. The transfer line 130 connects the recovery vessel 120 and the preheating tank 140 and receives the power from the circulation pump 135 to transfer the condensed water from the recovery vessel 120 to the preheating tank 140 .

예열탱크(140)는 회수용기(120)에 임시 저장된 응축수를 스팀 분사용으로 재사용할 수 있는 급수의 저장을 위한 수단으로, 작업자에 의한 별도 급수의 저장이 가능하면서도 상기 회수용기(120)로부터 공급되는 응축수의 추가 저장이 용이한 구성을 이루는 것이 바람직하다.The preheating tank 140 is a means for storing water that can be reused as steam for temporarily storing the condensed water temporarily stored in the recovery container 120. The preheating tank 140 can store separate water by the operator and is also supplied from the recovery container 120 It is preferable that the condensed water to be stored is additionally stored.

가열탱크(100)는 예열탱크(140)에서 공급되는 가열가압수가 고압펌프(150)에 의해 가열탱크(100) 내부에 고압으로 분사되도록 한다. 이를 위해 고압펌프(150)로 이어진 가열가압수 공급라인의 선단 또는 가열탱크(100)의 상부에 물 분사노즐(104) 이 구비된다.The heating tank 100 causes the high pressure pump 150 to inject the heating water supplied from the preheating tank 140 into the heating tank 100 at a high pressure. For this purpose, a water injection nozzle 104 is provided at the tip of the heating water pressure supply line or the upper part of the heating tank 100 connected to the high pressure pump 150.

또한, 가열탱크(100)는 물 분사노즐(104)을 통해 분사된 가열가압수가 바로 기화될 수 있도록 가열탱크(100)를 가열하는 다수개의 가열히터(102)를 포함한다. 따라서, 물 분사노즐(104)를 통해 분사된 가열가압수는 미립자 상태로 가열히터(102)에 의해 400 내지 700 ℃까지 고온으로 가열되어 가열탱크(100) 안에서 바로 습증기로 기화된다.The heating tank 100 also includes a plurality of heating heaters 102 for heating the heating tank 100 so that the heating water seeped through the water injection nozzle 104 can be vaporized immediately. Therefore, the heating seizure water injected through the water injection nozzle 104 is heated to a high temperature of 400 to 700 ° C. by the heating heater 102 in the fine particle state, and is immediately vaporized into the wet steam in the heating tank 100.

이때, 물 분사노즐(104)은 가열가압수가 분산된 채로 넓은 면적에 걸쳐 가열히터(102)에 도달할 수 있도록 하기 위하여, 가열탱크(100)의 상부에 설치되어 가열탱크(100)의 가로 방향을 일축으로 하여 경사져 배치되는 것이 바람직하다.The water injection nozzle 104 is installed on the upper part of the heating tank 100 so as to allow the water spray nozzle 104 to reach the heating heater 102 over a large area while dispersing the heating water, As shown in Fig.

도 2는 도 1에 도시된 가열히터를 도시한 도면, 도 3은 도 1에 도시된 가열히터(102)의 상세 사시도이다. 각각의 가열탱크(100)를 가열하는 가열히터(102)는 개수와 형태 또는 설치위치가 다양하게 변경될 수 있다. 기본적으로 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 가열탱크(100)의 물 분사노즐(104) 반대쪽에서 물 분사노즐(104) 보다 아래에 설치된다.Fig. 2 is a view showing the heating heater shown in Fig. 1, and Fig. 3 is a detailed perspective view of the heating heater 102 shown in Fig. The number, shape, or mounting position of the heating heaters 102 for heating the respective heating tanks 100 may be variously changed. Is basically installed below the water injection nozzle 104 on the opposite side of the water injection nozzle 104 of the heating tank 100 as shown in Figs.

도 3에 도시된 바와 같이, 가열히터(102)는 물 분사노즐(104) 에서 분사된 물을 증기로 기화시키는 수단으로서, 다수개의 가열히터(102)가 조밀하게 설치 될수록 기화되지 않고 가열탱크(100)의 바닥으로 떨어지는 응축수의 양이 적다. 따라서, 다수개의 가열히터(102)는 가열탱크(100) 내부에 조밀하게 설치되는 것이 바람직하다.3, the heater 102 is a means for vaporizing the water jetted from the water jet nozzle 104 by means of a vapor. As the plurality of the heating heaters 102 are densely installed, The amount of condensed water falling to the bottom of the evaporator 100 is small. Therefore, it is preferable that the plurality of heating heaters 102 are installed in the heating tank 100 in a compact manner.

한편, 가열히터(102)는 탄소봉으로 이루어지는 것이 바람직하다. 탄소섬유는 용도상으로 크게 면상 발열체 또는 봉상 발열체로 응용되고 있으며, 본 실시예는 후자에 해당하는 것으로서 편의상 탄소봉으로 명명한다. On the other hand, the heating heater 102 is preferably made of a carbon rod. Carbon fiber has been widely used as an area heating element or a rod-like heating element, and this embodiment corresponds to the latter and is conveniently referred to as a carbon rod.

또한, 가열히터(102)에서 탄소섬유를 발열체로 사용할 경우, 높은 돌입전류의 발생 없이 고효율의 방열이 가능하기 때문에 탄소섬유는 탄소를 단일 재료로 하는 발열체와, 탄소-세라믹계, 탄소-폴리머계 복합 발열체 모두 가능하다. 상기 탄소섬유는 미세조직의 제어에 의해서, PTC(positive temperature coefficient)효과를 응용하여 별도의 컨트롤 시스템 없이, 열팽창 특성을 활용하여 전류의 투입, 차단을 하는 효과를 거둘 수 있다는 점에서 발열체로서 상당한 장점이 있는 재료이다.When the carbon fiber is used as a heating element in the heating heater 102, it is possible to radiate heat with high efficiency without generating a high inrush current. Therefore, the carbon fiber is composed of a heating element made of carbon and a carbon- Both complex heating elements are possible. Since the carbon fiber has a positive temperature coefficient (PTC) effect by controlling the microstructure, the carbon fiber can have the effect of injecting or interrupting the current by utilizing the thermal expansion characteristic without a separate control system. .

또한 가열히터(102)는 다른 실시 형태로서 바나나 모양의 포물선 형태로 길게 만곡된 외형을 가질 수도 있다. 이 경우 가열히터(102)는 물 분사노즐(104)에서 분사되는 가열가압수가 분사되는 영역의 경계를 따르도록 만곡되는 것이 바람직하다. Further, the heating heater 102 may have a long curved shape in the form of a banana-shaped parabola as another embodiment. In this case, it is preferable that the heating heater 102 is curved so as to follow the boundary of the region where the heating water seizure water injected from the water spray nozzle 104 is injected.

한편, 가열탱크(100)의 내부에는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 분별망을 포함하여 이루어진 분별막(106)이 더 설치되는 것이 바람직하다. 분별막(106)은 미기화 응축수와 증기를 차단하는 역할을 하는 바, 이를 위해 분별막(106)은 가열탱크(100)의 하부에 배치되어, 미 기화된 응축수가 분별막(106)의 밑에 모일 수 있도록 공간을 확보한다. 이때 분별막(106)을 약간 경사지게 함으로써 응축수가 빠르게 상기 분별망을 거쳐 밑으로 내려가게 할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 2 to FIG. 3, it is preferable that a fractionation membrane 106 including a fractionation net is additionally installed in the heating tank 100. The fractionation membrane 106 serves to block the condensation of the condensed water and the vapor. For this purpose, the fractionation membrane 106 is disposed below the heating tank 100, Ensure space to accommodate. At this time, by slightly tilting the fractionation membrane 106, the condensed water can be quickly lowered through the fractionation network.

상기 분별망은 가열탱크(100) 내의 증기와 수분을 실질적으로 분별하는 수단으로서, 눈금이 작은 그물과 같은 망상으로 형성되어, 상부에서 발생한 응축수는 밑으로 보내고, 밑에 있는 응축수의 유통을 억제하여 가열탱크(100) 내의 습증기가 응축수와 다시 재결합하지 못하게 차단한다.The fractionation net is a means for substantially separating the vapor and moisture in the heating tank 100. The fractionation net is formed in a net shape such as a net having a small scale so that the condensed water generated in the upper part is sent downward, Thereby preventing the wet steam in the tank 100 from re-recombining with the condensate.

분별막(106)은 고온에서도 견딜 수 있는 불연소재로 형성되며, 바람직하게는 부직포를 포함하는 것이 좋다. 따라서 미 기화된 응축수는 분별막(106)을 통과하여 가열탱크(100)의 바닥에 고이고, 기화된 증기는 가열탱크(100)의 상부에 위치하여 물과 분리됨으로써, 증기가 응축수에 흡수되는 현상을 방지하여 충분한 양의 증기를 생산할 수 있게 된다.The fractionation membrane 106 is formed of a non-combustible material that can withstand high temperatures, and preferably includes a nonwoven fabric. Therefore, the condensed water that has not been vaporized passes through the fractionation membrane 106 and is solid at the bottom of the heating tank 100, and the vaporized vapor is separated from the water by being positioned at the upper part of the heating tank 100, So that a sufficient amount of steam can be produced.

이제, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 응축수 회수장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.Now, the operation of the condensate recovery device according to the preferred embodiment of the present invention will be described as follows.

가열탱크(100)로 공급된 가압수는 물 분사노즐(104)을 통해 가열탱크(100) 안에 미립자 형태로 고압 분사되어 가열히터(102)에 의해 바로 기화되어 습증기로 변환된다. 이에 따라 가열탱크(100) 내에서 기화된 습증기는 또는 건증기는 공급라인(160)을 통해 공급된다. 이 과정에서 기화되지 못하여 분별막(106) 밑에 모인 응축수는 회수라인(110)을 따라 회수용기(120)로 회수되고, 가열탱크(100) 내의 증기성분은 분별막(106)과의 상하위치에 무관하게 증기 상태를 유지할 수 있다. The pressurized water supplied to the heating tank 100 is injected into the heating tank 100 through the water injection nozzle 104 in a high-pressure state in the form of fine particles, and is directly vaporized by the heating heater 102 and converted into a wet vapor. So that the vaporized vapor or steam in the heating tank 100 is supplied through the supply line 160. The condensed water collected under the fractionation membrane 106 is recovered to the recovery vessel 120 along the recovery line 110 and the vapor component in the heating tank 100 is returned to the upper and lower positions with respect to the fractionation membrane 106 The steam condition can be maintained regardless.

다음으로, 회수용기(120) 내에 설치된 수위센서(125)는 수위 감지신호를 발생시켜 회수용기(120)의 내부에 저장된 응축수의 수위를 감지하고, 일정 수위에 도달할 경우 순환펌프(135)를 가동한다. 회수용기(120)에 수집된 응축수는 순환펌프(135)에 의해 펌핑되고 가열탱크(100)로 복귀되어 증기 생산에 재사용된다.Next, the water level sensor 125 installed in the recovery container 120 generates a water level sensing signal to sense the level of the condensed water stored in the recovery container 120, and when the water level reaches a certain level, the circulation pump 135 And operates. The condensed water collected in the recovery vessel 120 is pumped by the circulation pump 135 and returned to the heating tank 100 to be reused for steam production.

상기 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The foregoing description of the invention is merely exemplary of the invention and is used for the purpose of illustration only and is not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100 : 가열탱크 110 : 응축수 회수라인
120 : 회수용기 125 : 수위센서
130 : 응축수 운송라인 135 : 순환펌프
100: Heating tank 110: Condensate recovery line
120: recovery container 125: water level sensor
130: Condensate delivery line 135: Circulation pump

Claims (2)

물을 가열하는 예열탱크와,
상기 예열탱크에서 가열된 물이 가열가압수 형태로 분사되는 가열탱크와,
상기 가열탱크로부터 배출되는 응축수를 회수하는 회수용기와,
상기 가열탱크와 상기 회수용기를 연결하는 응축수 회수라인과,
상기 회수용기에서 상기 예열탱크로 응축수를 운송하는 응축수 운송라인을
포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생장치.
A preheating tank for heating the water,
A heating tank in which water heated in the preheating tank is injected in the form of a heated water,
A recovery container for recovering condensed water discharged from the heating tank,
A condensate collection line connecting the heating tank and the recovery container,
A condensate transfer line for transferring condensate from the recovery container to the preheat tank
And a steam generator for generating steam.
제1항에 있어서,
상기 회수용기는 수위센서를 구비하고,
상기 회수용기 내 응축수의 수위가 미리 설정된 수위를 초과하는 경우 상기 수위센서가 이를 감지하여, 상기 응축수 운송라인에 설치된 순환펌프를 작동하여, 상기 회수용기 내의 응축수를 상기 예열탱크로 운송하는 것을 특징으로 하는 증기발생장치.
The method according to claim 1,
Wherein the recovery container has a water level sensor,
When the water level of the condensed water in the recovery container exceeds a preset water level, the water level sensor detects the water level and operates the circulation pump installed in the condensed water transportation line to transfer the condensed water in the recovery container to the preheat tank .
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