KR20220112008A - 초고압을 이용한 압착식 탈수장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콜로이드 상태 또는 슬러지 상태의 액상 물질에서 물을 분리하기 위한 것으로서 함수율을 크게 낮출 수 있게 하는 초고압을 이용한 압착식 탈수장치에 관한 것이다. 그 구성은; 지면에 설치되는 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트 상부에 수평으로 설치되는 메인실린더; 상기 메인실린더의 일측에 설치되는 서포트유닛; 상기 메인실린더의 내부에서 전후 가능하게 설치되는 압착헤드; 상기 압착헤드를 상기 서포트유닛을 향해 전진시킴으로써 상기 실린더 내부에 공급되어 있는 목적물을 압착하는 압착구동부; 상기 메인실린더, 서포트유닛 및 압착헤드에 의해 형성되는 압착공간으로 목적물을 투입하는 투입부; 상기 압착헤드를 고정한 상태에서 상기 메인실린더를 전후방향으로 이동시킴으로써 상기 압착공간을 개방 또는 밀폐될 수 있도록 하는 메인실린더 전후구동부; 및 압착에 의해 상기 압착공간에서 배출되는 배출수를 외부로 유도 배출하기 위하여 상기 서포트유닛에 마련되는 배수부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

초고압을 이용한 압착식 탈수장치{Compressive Typed Dehydrating Machine Using Hiper Pressure}
본 발명은 초고압 탈수장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 콜로이드 상태 또는 슬러지 상태의 액상 물질에서 물을 분리하기 위한 것으로서 함수율을 크게 낮출 수 있게 하는 초고압을 이용한 압착식 탈수장치에 관한 것이다.
탈수기는 다양한 산업분야에서 사용된다. 예를 들어 식품 또는 화학분야, 오폐수 처리를 하는 환경분야 등에서 콜로이드 상태 또는 슬러지 상태의 물질에서 물을 빼내기 위하여 탈수장치가 사용된다.
탈수장치를 이용한 탈수하는 방식은 여러 가지가 있을 수 있다.
대한민국 특허등록 제10-1181237호는 스크류 방식의 탈수장치를 개시한다. 이 종래기술에 의하면, 탈수장치의 본체는, 상기 슬러지가 유입되는 슬러지유입구와, 상기 슬러지가 배출되는 슬러지배출구를 가지는 케이싱; 상기 케이싱의 외면에 고정되어 동력을 발생시키는 구동부; 상기 구동부에서 제공되는 동력에 의해 회전 운동하면서 상기 슬러지를 상기 슬러지유입구에서 상기 슬러지배출구로 이송시키는 스크류; 상기 케이싱에 고정되어, 상기 슬러지를 상기 스크류의 회전축과 교차 방향으로 압축하는 압축유닛; 및 상기 케이싱에 형성되어 내부 공간의 수분을 외부 공간으로 배출하기 위한 수분배출부; 를 포함하여 구성된다. 이 방식에 의하면 스크류를 정밀하게 제작하여야 하므로 제작비용이 상승하게 되는 문제가 있다.
또한 대한민국 특허등록 제10-0872358호는 원스크류를 구비하여 로터 내부에 위치하는 스크루 샤프트를 회전시켜서 유입된 폐수에서 원심력으로 슬러지와 물을 1차 농축 분리하는 단계; 분리된 물을 다시 스크루 샤프트의 내부공간을 통하여 배출시키고, 슬러지는 농축 스크루의 작용으로 로터와 웨지 와이어 스크린 사이의 공간으로 배출시키는 단계; 배출된 슬러지를 회전하는 웨지 와이어 스크린과 함께 로터에 의하여 압축 탈수시키는 단계;를 포함하는 장치를 제안하고 있다.
이 종래기술 역시 스크류를 사용하고 있는데 이에 의하면 스크류에 의해 제작비용이 상승하는 문제가 있고 구조가 복잡해지는 문제가 있다. 원심력을 이용한 탈수장치는 탈수작업에 소요되는 시간이라든가 작동시 발생하는 소음의 문제가 있다.
대한민국 특허등록 제10-1181237호 대한민국 특허등록 제10-0872358호
위와 같은 문제에 대하여 본 발명의 목적은 구조가 단순하며 직관적인 압착방식의 탈수장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 좀 더 구체적으로는 압착효율을 극대화함으로써 피압착물의 함수율을 최대한 낮출 수 있는 압착 방식의 초고압 탈수장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적은, 지면에 설치되는 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트 상부에 수평으로 설치되는 메인실린더; 상기 메인실린더의 일측에 설치되는 서포트유닛; 상기 메인실린더의 내부에서 전후 가능하게 설치되는 압착헤드; 상기 압착헤드를 상기 서포트유닛을 향해 전진시킴으로써 상기 실린더 내부에 공급되어 있는 목적물을 압착하는 압착구동부; 상기 메인실린더 내부의 압착공간으로 목적물을 투입하는 투입부; 상기 메인실린더를 전후방향으로 이동시킴으로써 상기 압착공간을 개방 또는 밀폐될 수 있도록 하는 메인실린더 전후구동부; 압착에 의해 상기 압착공간에서 배출되는 배출수를 외부로 유도 배출하기 위하여 상기 서포트유닛에 마련되는 배수부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초고압을 이용한 압착식 탈수장치에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 특징에 의하면,
일단은 상기 서포트유닛의 가장자리 부위 고정되고 타단은 상기 압착헤드의 가장자리 부위를 관통하여 연장되는 것으로서 상기 압착공간에서 생긴 압축수가 내부의 빈 공간으로 유입될 수 있도록 주벽에 투수공이 마련되어 있는 복수 개의 흡수관; 및 상기 흡수관의 주연부에 씌워지는 흡수관커버를 포함하되;
상기 흡수관 내부의 공간은 상기 서포트유닛을 통해 상기 배수부에 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면,
상기 압착공간에 위치되도록 상기 흡수관의 연장방향을 따라 일정한 간격으로 이격 설치되는 복수 개의 원판형 필터판; 및
상기 필터판이 일정한 간격을 유지하도록 상기 필터판 사이에 설치되는 필터판이격스프링;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 압착헤드를 수평축을 중심으로 축회전시키기 위한 압착헤드 회전구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 서포트유닛은 압축수의 임시저장공간을 제공하기 위하여 이격링(233)에 의해 이격되어 있는 2장의 서포트플레이트(231,232)로 구성되며; 상기 압착수가 모이게 되는 챔버(240)가 상기 서포트유닛의 외측에 설치되며;
압착수가 배출되는 배수관(241)이 상기 챔버(240)에 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 중공형태로 되어 있고 상기 압축공간으로 연결되는 센터축(310)이 상기 서포트유닛에 연결되며; 목적물을 공급하기 위한 공급관(320)이 상기 센터축(310)에 연결되어 있음으로써;
목적물은 상기 센터축(310)을 통해 상기 압착공간으로 투입될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 서포트유닛을 수평축을 중심으로 축회전시키기 위한 서포트유닛 회전구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 초고압을 이용한 압축 방식의 탈수장치가 제공된다. 좀 더 구체적으로는 함수율을 크게 낮출 수 있으며 자체적으로 필터수단을 가지고 있어서 압착수를 정화시킨 상태로 배출할 수 있으며, 고장의 우려가 적어서 내구성이 높으며 스크류를 사용하지 않고 있어서 제작비용을 절감할 수 있는 탈수장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 초고압을 이용한 압착식 탈수장치의 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 초고압을 이용한 압착식 탈수장치의 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 초고압을 이용한 압착식 탈수장치의 흡수관과 필터판의 일부 사시도이다.
도 4 내지 7은 본 발명의 실시예에 의한 초고압을 이용한 압착식 탈수장치의 작동을 단계적으로 표현한 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 초고압을 이용한 압착식 탈수장치의 다른 작동상태를 표현한 개략 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 동시에 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다. 다만 필요한 곳에서 특정 도면을 인용하면서 설명하기로 한다.
베이스플레이트(100)가 지면에 설치된다. 탈수장치 본체는 이 베이스플레이트(100)를 기반으로 하여 그 위에 설치된다. 탈수장치 본체는 베이스플레이트 상부에 수평으로 길게 설치된다. 이를 위해 베이스플레이트(100)의 상면에는 포스트(110,111)가 고정 설치된다. 포스트(110,111)와 탈수장치본체는 메인베어링(120,121)을 매개로 연결된다. 탈수장치본체는 베이스플레이트(100)의 상면에서 이격된 상태에서 수평축을 중심으로 축회전 가능하게 설치되어 있다.
베이스플레이트(100)의 일측, 즉 도면상 우측에는 메인실린더(210)를 중심으로 하는 압착부(200)가 설치되어 있다. 베이스플레이트(100)의 타측, 즉 도면상 좌측에는 압착구동부(400)가 설치되어 있다.
메인실린더(210)의 일측에는 압착방향으로 가해지는 힘에 대하여 저항할 수 있도록 서포트유닛(230)이 설치되어 있다.
압착헤드(220)가 메인실린더(210)의 내부에서 전후 방향(도 3상 좌우방향)으로 직선운동할 수 있게끔 설치된다. 압착구동부(400)는 이 압착헤드(220)를 구동하도록 연결된다. 압착헤드(230)와 서포트유닛(230)은 서로 대향 설치되어 있다. 메인실린더(210), 압착헤드(220) 및 서포트유닛(230)이 실린더 형태의 압착공간(S)을 제공한다.
압착구동부(400)는 압착헤드(220)를 서포트유닛(230)을 향해 전진시킴으로써 압착공간(S) 내부에 공급되어 있는 목적물을 압착하게 된다.
압착구동부(400)는 베이스플레이트(100)의 일측에 설치된 제1포스트(110) 상단에 축회전 가능하게 설치되는 유압실린더(410)와, 압착헤드(220)를 수평축을 중심으로 축회전시키기 위한 압착헤드 회전구동부(420)를 포함한다. 유압실린더(410)의 피스톤(411)은 압착헤드(220)의 후면에 연결된다. 유압실린더(410)가 작동하면 피스톤(411)은 압착헤드(220)를 도면상 우측으로 밀게끔 되어 있다.
압착헤드 회전구동부(420)는 유압실린더의 지지축(413)에 고정 설치되는 제1스프로킷(423)과, 베이스플레이트(100)의 상면에 설치되는 압착헤드회전모터(421)와, 압착헤드회전모터(421)와 제1스프로킷(423)을 연결하여 회전력을 전달하는 제1체인(422)을 포함한다. 압착헤드(220)를 회전시키는 것은 압착에 의해 단단히 덩어리진 케이크를 파쇄하기 위한 것이다. 자세한 것은 후술된다.
투입부(300)는 메인실린더(210) 내부의 압착공간(S)으로 목적물을 투입한다. 목적물은 수분을 머금고 있는 각종 물질로서 오폐수 슬러지가 될 수도 있고, 식품, 화학, 의약품이 될 수도 있다. 즉 목적물의 종류에 따라서 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
서포트유닛(230)의 중심에는 센터축(310)이 연결되어 있다. 센터축(310)은 제2포스트(111)의 상부에 축회전 가능하게 지지된다. 센터축(310)은 중공축으로 되어 있으며, 커넥터(321)에 의해 공급관(320)과 연결되어 있다. 미도시된 펌프에 의해 공급관(320)으로 투입된 목적물은 센터축(310)을 거쳐 압착공간(S)으로 투입된다. 센터축(310)에는 관로를 개폐하기 위한 개폐밸브(미도시됨)가 설치될 수 있다.
필요에 따라 서포트유닛(230)은 미도시된 서포트유닛 회전구동부에 의해 수평축을 중심으로 축회전될 수 있다.
서포트유닛(230)에는 압착수를 배수하기 위한 배수부가 마련되어 있다. 서포트유닛(230)은 이격판에 의해 이격되어 있는 2장의 서포트플레이트(231,232)와, 외측 서포트플레이트(232)의 외면에 설치되는 것으로서 압착수가 모이게 되는 챔버(240)와, 챔버(240)에 설치되는 배수관(241)을 포함한다. 이격판은 동심원을 이루는 복수 개의 이격링(233)으로 구성된다. 이격링(233)에는 압착수를 유도하기 위한 통공(234)이 마련되어 있다. 그래서 서포트유닛(230)에 의해 마련되는 임시저장공간에 유입된 압착수는 통공(234) 및 외측 서포트플레이트(231)에 마련되는 출수공(235)을 통해 챔버(240)로 유입된다.
본 발명의 특징에 의하면 배수부는 압착과정에서 압착공간(S) 전체 공간에서 균등하게 압착수가 배출되도록 하는 흡수부(500)를 더 포함한다. 흡수부(500)는 센터축(310)을 중심으로 원주방향을 따라 위치되는 복수 개의 흡수관(510)을 포함한다. 흡수관(510)은 파이프 형태로서 주벽을 통해 압착수가 통과될 수 있는 투수공(511)을 갖고 있다(도 3, 4 참조).
흡수관(510)의 일단은 내측 서포트플레이트(231)에 연결되어 있고, 타단은 압착헤드(220)를 직각으로 관통하여 메인실린더(210)의 외측까지 연장되어 있다. 흡수관(510)과 동축 상에 위치되도록 흡수관케이싱(530)이 압착헤드(220)의 후면에 고정 설치되어 있다. 흡수관케이싱(530)은 브래킷(250)을 관통하여 메인실린더(410)의 후방을 향해 연장된다. 유입되는 압착수는 흡수관(510)의 주벽을 통해 도 4의 확대도에 화살표로 표시된 바와 같이 유입된 다음, 흡수관(510)의 일단을 통해 서포트유닛(230) 내부로 유입된다. 이물질까지 유입되지 않도록 흡수관(510)의 외부에는 필터 역할을 하는 흡수관커버(512)가 장갑과 유사한 방식으로 씌워져 있다. 흡수관케이싱(530)의 내부에는 일단은 흡수관(510)의 단부에 지지되고 타단은 흡수관케이싱(530)의 측판 내면에 지지되는 지지스프링(531)이 인입 설치되어 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 메인실린더(510)를 전후방향으로, 즉 도면상 좌우방향으로 직선 기동시키기 위한 메인실린더 전후구동부(260)가 마련된다.
메인실린더 전후구동부(260)는 메인실린더(210)를 전후방향으로 이동시킴으로써 상기 압착공간(S)을 개방 또는 밀폐하도록 하는 것이다. 압착헤드(220)와 서포트유닛(230)이 압착을 마친 상태에서 메인실린더(210)만 도면상 좌측으로 후퇴하게 되면 압착공간이 개방되고, 그에 담겨 있던 목적물, 즉 케이크(cake)는 외부로 노출되게 된다. 즉 목적물이 자중에 의해 하방향으로 낙하될 수 있는 상태가 되는 것이다.
이하, 메인실린더 전후구동부를 설명한다.
가이드봉(251)이 메인실린더(210)의 외측에 설치된다. 가이드봉(251)은 메인실린더(210)의 원주방향을 따라 3곳에 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 가이드봉(251)의 일측은 서포트유닛(230)을 매개로 하여 제2포스트(111)에 지지된다. 가이드봉(251)의 타측은 브래킷(250)과 유압실린더(411)를 매개로 하여 제1포스트(110)에 지지된다.
브래킷(250)에는 메인실린더기동부(260)가 고정 설치된다. 메인실린더기동부(260)는 브래킷(250)의 후면에 고정되는 보조유압실린더(261)와 보조유압실린더(261)에 연결되는 보조피스톤(261)을 포함할 수 있다. 메인실린더(410)는 슬라이드링(211)에 의해 가이드봉(251)을 따라 이동 가능하게 설치되어 있다. 보조유압실린더(261)는 유압실린더 또는 전동실린더가 될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 압착공간(S)에 여과부(520)가 더 설치된다. 압착에 의해 배출되는 압착수가 여과된 상태로 배출되도록 하기 위한 것이다.
여과부(520)는 압착공간 내부에 일정한 간격으로 설치되는 원판 형태의 필터판(521)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 의하면, 필터판(521)은 흡수관(510)에 꿰어져 설치된다. 필터판(521) 사이에는 필터판이격스프링(540)이 설치되어 있다. 따라서 각 필터판(521) 사이에는 일정한 간격이 마련된다. 투입부(300)에 의해 압착공간으로 유입되는 목적물은 이 필터판(521)의 각 사이 공간에 충전된다.
필터판(521)의 중간에는 도 3에 도시된 바와 같이 유입홀(522)이 타공되어 있고 목적물은 이 유입홀(522)을 통해 유입되어 메인실린더(210) 내부의 압착공간(S)으로 유입된다.
필터판(521)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 철망과 같은 소재로되어 있는 다공성 디스크(524)와, 이 디스크(524)의 양면에 부착 설치되는 부직포 형태의 여과시트(523)로 구성된다. 메인실린더(210) 내부로 유입된 목적물은 도 4의 확대도에 화살표로 표시된 바와 같이 여과시트(523)에 의해 여과된 다음 디스크(524)를 통해 흡수관(510) 으로 유입된다.
이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 작동상태를 단계적으로 설명한다. 메인실린더(410)가 닫힌 상태에서, 압착헤드(220)가 후퇴하면서 또는 후퇴한 다음에 투입부(300)에 의해 목적물이 압착공간(S)으로 유입된다(도 4 참조).
이후 유압실린더(410)에 의해 압착헤드(200)가 전진하면서 압착이 이루어진다. 압착으로 생성되는 배출수는 서포트유닛(230)과 챔버(240)를 통해 배수관(241)으로 배출된다(도 5 참조).
압착이 끝나면 메인실린더(210)가 후퇴하여 압착공간(S)을 개방한다(도 6 참조). 이 개방과정 중 또는 개방 후 압착헤드(220)와 서포트유닛(230)을 축회전시킨다(도 7 참조). 이에 의해 압착헤드(220)와 서포트유닛(230) 사이에 단단하게 덩어리져 있는 케이크(C)를 하방향으로 떨어뜨릴 수 있게 된다. 부서져서 떨어지는 케이크는 외부로 반출된다.
이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 탈수장치의 다른 작동상태를 설명한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 메인실린더(210)를 닫은 상태에서, 즉 압착공간을 밀폐한 상태에서 압착헤드(220)을 후퇴시키는 과정으로 이루어진 탈거작업을 수행할 수 있다. 밀폐된 상태에서 압착헤드(220)를 후퇴시키면 압착공간 내에 진공압이 발생하여 관로 상(또는 흡수관(510))에 부착되어 있는 이물질을 제거할 수 있게 된다.
이상 설명된 탈수장치는 처리대상물의 특성 내지 목적에 따라 다양한 방식으로 운용될 수 있다.
위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다. 위에 개시된 실시예는 다양한 조합이 가능할 것이며, 가능한 모든 조합은 본 발명의 권리범위 내에 있는 것이 된다.
100 : 베이스플레이트 110,111 : 포스트
120,121 : 메인베어링 200 : 압착부
210 : 메인실린더 220 : 압착헤드
230 : 서포트유닛 231,231 : 서포트플레이트
233 : 이격링 240 : 챔버
241 : 배수관 250 : 브래킷
260 : 메인실린더 전후기동부 261 : 보조유압실린더
300 : 투입부 310 : 센터축
320 : 공급관 400 : 압착구동부
410 : 유압실린더 420 : 압착헤드 회전구동부
421 : 압착헤드회전모터 423 : 제1스프로킷
500 : 흡수부 510 : 흡수관
512 : 흡수관커버 520 : 여과부
521 : 필터판 522 : 디스크
523 : 여과시트 530 : 흡수관케이싱
540 : 필터판이격스프링
C : 케이크 S : 압착공간

Claims (6)

  1. 지면에 설치되는 베이스플레이트;
    상기 베이스플레이트 상부에 수평으로 설치되는 메인실린더;
    상기 메인실린더의 일측에 설치되는 서포트유닛;
    상기 메인실린더의 내부에서 전후 가능하게 설치되는 압착헤드;
    상기 압착헤드를 상기 서포트유닛을 향해 전진시킴으로써 상기 실린더 내부에 공급되어 있는 목적물을 압착하는 압착구동부;
    상기 메인실린더, 서포트유닛 및 압착헤드에 의해 형성되는 압착공간으로 목적물을 투입하는 투입부;
    상기 압착헤드를 고정한 상태에서 상기 메인실린더를 전후방향으로 이동시킴으로써 상기 압착공간을 개방 또는 밀폐될 수 있도록 하는 메인실린더 전후구동부; 및
    압착에 의해 상기 압착공간에서 배출되는 배출수를 외부로 유도 배출하기 위하여 상기 서포트유닛에 마련되는 배수부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초고압을 이용한 압착식 탈수장치.
  2. 제1항에 있어서,
    일단은 상기 서포트유닛의 가장자리 부위 고정되고 타단은 상기 압착헤드의 가장자리 부위를 관통하여 연장되는 것으로서 상기 압착공간에서 생긴 압축수가 내부의 빈 공간으로 유입될 수 있도록 주벽에 투수공이 마련되어 있는 복수 개의 흡수관; 및
    상기 흡수관의 주연부에 씌워지는 흡수관커버를 포함하되;
    상기 흡수관 내부의 공간은 상기 서포트유닛을 통해 상기 배수부에 연결되는 것을 특징으로 하는 초고압을 이용한 압착식 탈수장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 압착공간에 위치되도록 상기 흡수관의 연장방향을 따라 일정한 간격으로 이격 설치되는 복수 개의 원판형 필터판; 및
    상기 필터판이 일정한 간격을 유지하도록 상기 필터판 사이에 설치되는 필터판이격스프링;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초고압을 이용한 압착식 탈수장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 압착헤드를 수평축을 중심으로 축회전시키기 위한 압착헤드 회전구동부(420)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초고압을 이용한 압착식 탈수장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서포트유닛은 압축수의 임시저장공간을 제공하기 위하여 이격링(233)에 의해 이격되어 있는 2장의 서포트플레이트(231,232)로 구성되며;
    상기 압착수가 모이게 되는 챔버(240)가 상기 서포트유닛의 외측에 설치되며;
    압착수가 배출되는 배수관(241)이 상기 챔버(240)에 설치되는 것을 특징으로 하는 초고압을 이용한 압착식 탈수장치.
  6. 제1항에 있어서,
    중공형태로 되어 있고 상기 압축공간으로 연결되는 센터축(310)이 상기 서포트유닛에 연결되며;
    목적물을 공급하기 위한 공급관(320)이 상기 센터축(310)에 연결되어 있음으로써;
    목적물은 상기 센터축(310)을 통해 상기 압착공간으로 투입될 수 있는 것을 특징으로 하는 초고압을 이용한 압착식 탈수장치.
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