DE2058644A1 - Liquefied gas evaporation - or heating using divided flow with heat exchanger in one branch only - Google Patents

Liquefied gas evaporation - or heating using divided flow with heat exchanger in one branch only

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Abstract

Method for heating and/or evaporating a low-boiling liquid, e.g., a liquefied gas, using an externally heated evaporator, divideds the liquid into two streams, and cold liquid is added to one stream after it has been evaporated (i.e. evaporated liquid is added to the other stream). The final temp. (of warmed liquid or evaporated vapour) is regulated by varying the liquid/vapour mix proportion.

Description

DR.-ING. VON KREISLER DR.-I NG. SCHÖN WALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCHDR.-ING. BY KREISLER DR.-I NG. BEAUTIFUL FOREST DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCH

KÖLN 1, DEICHMANNHAUSCOLOGNE 1, DEICHMANNHAUS

27.II.I97O Sch/Gü27.II.I97O Sch / Gü

CRYOPROCESS Entwicklungsgesellschaft für thermische Verfahren m.b.H., Remagen-Rolandseck, Hauptstraße 1/2CRYOPROCESS development company for thermal Procedure m.b.H., Remagen-Rolandseck, Hauptstrasse 1/2

Verfahren und Vorrichtung zum Anwärmen und/oder Verdampfen einer tiefsiedenden FlüssigkeitMethod and device for heating and / or vaporizing a low-boiling liquid

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anwärmen und/oder Verdampfen einer tiefsiedenden Flüssigkeit unter Verwendung eines fremdbeheizten Verdampfers.The invention relates to a method and a Device for heating and / or vaporizing a low-boiling liquid using an externally heated one Evaporator.

Die Notwendigkeit, Flüssigkeiten bei Temperaturen unterhalb O0C anzuwärmen oder zu verdampfen, ergibt sich vielfach beim Behandeln von sogenannten Flüssiggasen, d.h. beim Lagern, beim Umschlag und beim Transport von verflüssigten Kohlenwasserstoffgasen. Häufig wird dabei verlangt, daß das Transport- oder Lagergut auf eine höhere Temperatur anzuwärmen ist, weil beispielsweise die Stahlqualität eines Transporttanks nicht für die Temperatur geeignet ist, bei der das Flüssiggas vorher gelagert wurde. Beim Entladen von Flüssiggastankern ist es ferner oft erforderlich, einen Teil des flüssigen Transportgutes zu verdampfen, um ein Gaspolster in den zu entladenden Tanks aufbauen zu können. Gelegentlich wird vom Flüssiggasabnehmer auch verlangt, daß das Flüssiggas mit höherer als der Transporttemperatur übergeben wird,The need to heat or vaporize liquids at temperatures below 0 ° C. arises in many cases when treating so-called liquid gases, ie when storing, handling and transporting liquefied hydrocarbon gases. Often it is required that the goods to be transported or stored must be heated to a higher temperature because, for example, the steel quality of a transport tank is not suitable for the temperature at which the liquefied gas was previously stored. When unloading of LNG carriers, it is also often necessary to evaporate some of the liquid transported, to a gas cushion in the build to be unloaded tanks. Occasionally, the liquid gas consumer is also required to deliver the liquid gas at a temperature higher than the transport temperature,

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d.h. es muß während des Entladevorganges aufgewärmt werden. Wenn die tiefsiedenden Flüssigkeiten, d.h. Medien, deren atmosphärische Siedetemperatur mehr oder weniger weit unterhalb O0C liegt , anzuwärmen oder zu verdampfen sind, besteht die Gefahr, daß in den zur Wärmeübertragung verwendeten Apparaten eine Vereisung des wär-meabgebenden Mediums auftritt. Das Entstehen einer solchen Eisbildung ist immer dann gegeben, wenn eine tiefsiedende Flüssigkeit, z.B.ein verflüssigtes Kohlenwasserstoffgas im direkten Wärme-austausch mit Wasser als Wärmequelle aufgewärmt oder verdampft werden soll. Auch bei Verwendung von Wasserdampf als wärmeabgebendes Medium kann es zur Vereisung kommen, wenn bei wechselnder Flüssigkeitsbelastung die Wasserdampfmenge gedrosselt wird, um die Endtemperatur der Flüssigkeit konstant zu halten.ie it has to be warmed up during the discharge process. If the low-boiling liquids, ie media whose atmospheric boiling temperature is more or less far below 0 ° C., are to be heated or evaporated, there is a risk that the heat-emitting medium will freeze in the apparatus used for heat transfer. Such ice formation always occurs when a low-boiling liquid, e.g. a liquefied hydrocarbon gas, is to be heated or evaporated in direct heat exchange with water as a heat source. Even if steam is used as the heat-emitting medium, icing can occur if the amount of steam is throttled when the liquid load changes, in order to keep the final temperature of the liquid constant.

Aufgabe der Erfindung ist es, beim Anwärmen und/oder Verdampfen einer tiefsiedenden Flüssigkeit unter Verwendung eines fremdbeheizten Verdampfers eine Vereisungsgefahr an dem Wärmetauscher auszuschließen und das Erwärmen und/oder Verdampfen der tiefsiedenden Flüssigkeit in wenig aufwendiger Weise durchzuführen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der zu behandelnde GesamtflUssigkeitsstrom in zwei Teilströme unterteilt wird, und daß dem einen Teilstrom nach Verdampfung kalte Flüssigkeit bzw. dem anderen flüssigen Teilstrom verdampftes Gut zugemischt wird. Insbesondere wird nach Trennung des Gesamtflüssigkeitstromes in zwei Teilströme eine vorgegebene Endtemperatur durch gesteuerte Zugabe von kalter Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsstrom zu dem verdampften Teilstrom bzw. durch gesteuertes Zumischen von verdampftem Gut aus dem gasförmigen Teilstrmm zu dem flüssigen Teilstrom ger%elt.The object of the invention is to use when heating and / or evaporating a low-boiling liquid of an externally heated evaporator to exclude the risk of icing on the heat exchanger and that To carry out heating and / or evaporation of the low-boiling liquid in a less expensive manner. The invention is characterized in that the total flow of liquid to be treated is divided into two partial flows is, and that the one part stream after evaporation of cold liquid or the other liquid part stream evaporates Is mixed well. In particular, after the total liquid flow has been separated into two partial flows a predetermined end temperature through the controlled addition of cold liquid from the liquid flow to the evaporated partial flow or through controlled admixing of evaporated material from the gaseous partial flow the liquid partial flow.

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Auf diese Weise vermeidet man bei dem Aufwärmen einer tiefsiedenden Flüssigkeit eine direkte oder indirekte Wärmeübertragung von Wasser auf diese Flüssigkeit derart, daß eine Vereisung des Wärme abgebenden Mediums eintreten kann. Man kommt zugleich mit verhältnismäßig wenig Wärmeübertr-agungsflächen aus. Es läßt sich eine einfache und sichere Temperaturregelung durchführen. Wenn beispielsweise in dem Verdampfer Dampf bzw. Gas aus flüssigem Lade- bzw. Transportgut erzeugt werden soll, um z.B. ein Gaspolster in einem zu entladenden Schiffstank aufzubauen, so läßt sich die Temperatur dieses Gases durch Zumischen von kalter Flüssigkeit 'This avoids direct or indirect heating of a low-boiling liquid Heat transfer from water to this liquid in such a way that freezing of the heat-emitting medium occurs can. At the same time, you get by with relatively few heat transfer surfaces. It can be a perform simple and safe temperature control. For example, if steam or gas in the evaporator is to be generated from liquid load or transport goods, e.g. to put a gas cushion in a Build a ship's tank, the temperature of this gas can be determined by adding cold liquid '

leicht auf einen bestimmten Wert regeln. Die Wasserdampfmenge, mit der der Verdampfer beeaufschlagt wird, bfeibt auch bei Teillast ungedrosselt, so daß eine Einfriergefahr nicht mehr gegeben ist. Es läßt sich insbesondere der beim Umschlag von Flüssiggas häufig auftretende Fall eines Entladens mit gleichzeitigem Aufwärmen leicht regelbar und mit nur einem Wärmeübertragungsapparat durchführen, Hierzu kann das zum Aufbau eines Druckgaspolsters in den zu entladenden Flüssiggastanks erforderliche Gas im Verdampfer erzeugt werden, während das zu entladende Flüssiggas gleichzeitig durch Mischen miteasily regulate to a certain value. The amount of water vapor with which the evaporator is acted upon, remains unthrottled even at part load, so that there is a risk of freezing is no longer given. In particular, the case that frequently occurs when handling liquid gas can be avoided a discharge with simultaneous warming up easily controllable and with only one heat transfer device To do this, the necessary to build up a pressurized gas cushion in the liquid gas tanks to be unloaded can be carried out Gas can be generated in the evaporator while the liquid gas to be discharged is simultaneously mixed with it

zuto

einem Teil des aus Flüssiggas/erzeugenden Dampfes bzw. d part of the vapor generated from liquefied gas / d

Gases aufgewärmt wird. Es lassen sich ferner die Teilprozesse wie Verdampfen einer tiefsiedenden Flüssigkeit und Aufwärmen einer tiefsiedenden Flüssigkeit leicht regelbar und ohne Einfriergefahr durchführen. Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf die Behandlung von sogenanntem Flüssiggas, d.h. tiefsiedenden Kohlewasserstoffen, beschränkt, sondern ist in gleicher Weise bei der Behandlung von anderen tiefsiedenden Flüssigkeiten möglich.Gas is warmed up. It can also be the sub-processes like evaporating a low-boiling liquid and warming up a low-boiling liquid easily can be regulated and carried out without the risk of freezing. The application of the invention is not to the treatment of so-called liquid gas, i.e. low-boiling hydrocarbons, limited, but is in the same way in the treatment of other low-boiling liquids possible.

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Die Temperaturregelung zum Anwärmen von tiefsiedender Flüssigkeit wird zweckmäßig in der Weise durchgeführt, daß bei unter den Sollwert fallender Endtemperatur der Flüssigkeitsstrom bei gleichzeitiger Zumischung der vollen verfügbaren Dampfmenge gedrosselt wird, und daß bei über den Sollwert ansteigenderEndtemperatur die Zumischung von Dampf bei ungedrosseltem Flüssigkeitsstrom vermlndet wird. Beim Verdampfen der tiefsiedenden Flüssigkeit geht man vorteilhaft so vor, daß bei unter den Sollwert fallender Endtemperatur des Dampfes die Dampfm-enge ohne Zumischung von kalter Flüssigkeit gedrosselt wird, und daß bei über den Sollwert aufsteigender Endtemperatur dem ungedrosselten Dampfstrom kalte Flüssigkeit zugemischt wird.The temperature control for heating low-boiling liquids is expediently carried out in the manner that when the final temperature falls below the target value, the liquid flow with simultaneous admixture of the full available amount of steam is throttled, and that if the end temperature rises above the setpoint, the Admixture of steam with unthrottled liquid flow is avoided. When evaporating the low-boiling Liquid is advantageously done in such a way that when the final temperature of the vapor falls below the setpoint, the Vapor volume is throttled without admixing cold liquid, and that when it rises above the setpoint End temperature cold liquid is added to the unthrottled vapor stream.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten LeitungsSchemas nachstehend erläutert.The invention is explained below with reference to a line scheme shown in the drawing.

Der Flüssigkeitsstrom in Leitung 1 teilt sich in zwei Teilströme, von denen der eine über eine Leitung la zu einer Mischvorrichtung 6 fließt, während der zweite über eine Leitung 2a zu einem fremdbeheizten Verdampfer geleitet wird und dort verdampft. Der aus dem Verdampfer austretende Dampf- bzw. Gasstrom kann über eine Leitung 2b zu einer weiteren Mischvorrichtung 7 strömen. Ein Teilstrom des erzeugten Gases kann über eine Leitung 4 der in Leitung la fließenden Flüssigkeit zugeführt werden, und zwar wird das Gas in der Mischvorrichtung 6 dem Flüssigkeitsstrom zugemischt, wodurch dieser sich anwä^rmt und das Gas wieder kondensiert.The liquid flow in line 1 is divided into two partial flows, one of which is via a line la flows to a mixing device 6, while the second flows via a line 2a to an externally heated evaporator is directed and evaporated there. The steam or gas stream emerging from the evaporator can be fed via a line 2b flow to a further mixing device 7. A partial flow of the gas generated can be fed via a line 4 the liquid flowing in line la are supplied, namely the gas in the mixing device 6 is the Liquid flow mixed in, whereby this warms up and the gas condenses again.

Eine weitere Verbindung 3 zwischen dem Flüssigkeitsstrom in Leitung la und dem Gasstrom in Leitung 2b dient dazu, dem Gasstrom zur Temperaturregelung bei Bedarf kalteAnother connection 3 between the liquid flow in line la and the gas flow in line 2b is used to cool the gas flow for temperature control if required

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Flüssigkeit zuführen zu können. Die Leitung 3 mündet in eine in Leitung 2b eingeschaltete Mischvorrichtung 7* wo die vorher kalte Flüssigkeit beim Mischen mit dem Gasstrom ebenfalls verdampft und die Temperatur des Gases durch Entzug der Verdampfungswärme absinkt.To be able to supply liquid. The line 3 opens into a mixing device 7 * wo switched on in line 2b the previously cold liquid when mixing with the gas flow also evaporates and the temperature of the gas drops by removing the heat of evaporation.

Die zugemischte Gasmenge kann mit Hilfe eines in Leitung eingeschalteten Regelventils 9 dosiert werden. Ein weiteres Regelventil 8 ist vor der Mischvorrichtung 6 in Leitung la eingeschaltet und dient bei Bedarf zum Drosseln des noch kalten Flüssigkeitsstromes.The added amount of gas can be dosed with the aid of a control valve 9 switched on in the line. Another one Control valve 8 is switched on upstream of the mixing device 6 in line la and is used for throttling if necessary of the still cold liquid flow.

Das Regelventil 8 ist über eine Steuerleitung 12 und das Regelventil 9 über eine Steuerleitung 13 mit einem Temperaturregler 14 verbunden. Dieser wiederum erhält über eine Meßleitung 2o sein Regelsignal von einem in Leitung la eingebauten Temperaturfühler 21. Vor (in Strömungsrichtung gesehen) dem Regelventil 8 ist in Leitung la zur Druckabsenkung des Flüssigkeitsstromes ein Druckminderorgan 18 vorgesehen. Die Regelung der Endtemperatur der aufzuwärmenden Flüssigkeit geschieht in der Weise, daß bei vollgeöffnetem Ventil 9 der Durchfluß durch das Regelventil 8 vermindert wird, wenn die Endtemperatur unter einem vorgegebenen Sollwert abfällt. Steigt sie jedoch über diesen Wert, so wird das Regelventil 8 mehr geöffnet bis zur vollen öffnung, wobei der Durchfluß von Dampf bzw. Gas durch das Regelventil 9 entsprechend verkleinert wird.The control valve 8 is via a control line 12 and the control valve 9 via a control line 13 with a temperature controller 14 connected. This in turn receives its control signal from via a measuring line 2o a built-in temperature sensor 21 in line la. Before (seen in the direction of flow) the control valve 8 is in A pressure reducing element 18 is provided for line 1 a to lower the pressure of the liquid flow. The regulation of the final temperature the liquid to be heated is done in such a way that when the valve 9 is fully open, the flow through the control valve 8 is reduced when the Final temperature falls below a specified setpoint. However, if it rises above this value, the control valve becomes 8 more open to full opening, the flow of steam or gas through the control valve 9 is reduced accordingly.

Zur Regelung der Endtemperatur des im Verdampfer 5 erzeugten Gases wird bei Absinken der Temperatur unter den Sollwert der Gasstrom durch ein Regelventil Io in Leitung 2b gedrosselt. Das Regelventil 11 in Leitung 3 bleibtTo control the final temperature of the generated in the evaporator 5 When the temperature drops below the setpoint, the gas flow through a control valve Io in line 2b throttled. The control valve 11 in line 3 remains

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dabei geschlossen. Wenn die Endtemperatur über den Sollwert ansteigt, so wird bei voll geöffnetem Regelventil
der Zustrom von kalter Flüssigkeit mit Hilfe des in Leitung 3 eingeschalteten Regelventils 10 vergrößert.closed. If the final temperature rises above the setpoint, then when the control valve is fully open
the inflow of cold liquid is increased with the aid of the control valve 10 switched on in line 3.

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Claims (8)

PatentansprücheClaims ( 1.) Verfahren zum Anwärmen und/oder Verdampfen einer tiefsiedenden Flüssigkeit unter Verwendung eines fremdbeheizten Verdampfers, dadurch gekennzeichnet, daß der zu behandelnde Gesamtflüssigkeitsstrom in zwei Teilströme unterteilt wird, und daß dem einen Teilstrom nach Verdampfung kalte Flüssigkeit bzw. dem anderen flüssigen Teilstrom verdampftes Gut zugemischt wird.(1.) Procedure for heating and / or vaporizing a Low-boiling liquid using an externally heated evaporator, characterized in that the total flow of liquid to be treated is divided into two partial flows, and that the one partial flow after evaporation, cold liquid or the other liquid partial flow evaporated material is added. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Trennung des Gesamtflüssigkeitetromes in zwei Teilströme eine vorgegebene Endtemperatur durch gesteuerte Zugabe von kalter Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsstrom zu dem verdampften Teilstrom bzw. durch gesteuertes Zumischen von verdampftem Gut aus dem gasförmigen Teilstrom zu dem flüssigen Teilstrom geregelt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that after separation of the total liquid stream into two Partial flows a given final temperature through the controlled addition of cold liquid from the liquid flow to the evaporated partial flow or by controlled admixing of evaporated material from the gaseous Partial flow is regulated to the liquid partial flow. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturregelung zum Anwärmen von Flüssigkeit in der Weise durchgeführt wird, daß bei unter den Sollwert fallender Endtemperatur der Flüssigkeitsstrom bei gleichzeitiger Zumischung der vollen verfügbaren Dampfmenge gedrosselt wird, und daß bei über den Sollwert ansteigender Endtemperatur die Zumischung von Dampf bei un gedrosseltem Flüssigkeitsstrom vermindert wird.3. The method according to claim 2, characterized in that that the temperature control for heating liquid is carried out in such a way that when the final temperature falls below the target value, the liquid flow at simultaneous admixture of the full available amount of steam is throttled, and that at above the setpoint As the final temperature increases, the admixture of steam is reduced when the flow of liquid is un throttled. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturregelung beim Verdampfen von Flüssigkeit in der Weise durchgeführt wird, daß bei unter den4. The method according to claim 2, characterized in that the temperature control during the evaporation of liquid is carried out in such a way that under the 209 8. 23/0464209 8. 23/0464 Sollwert fallender Endtemperatur des Dampfes die Dampfmenge ohne Zumisehung von kalter Flüssigkeit gedrosselt wird, und daß bei über den Sollwert aufsteigender Endtemperatur dem ungedrosselten Dampfstrom kalte Flüssigkeit zugemischt wird.Setpoint of falling final temperature of the steam, the amount of steam is throttled without the addition of cold liquid is, and that when the final temperature rises above the setpoint, the unthrottled steam flow is cold liquid is admixed. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, insbesondere nach Anspruch 3, unter Verwendung eines fremdbeheizten Verdampfers, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Flüssigkeit führende Leitung5. Device for performing the method according to one of claims 1 to 4, in particular according to claim 3, using an externally heated evaporator, characterized in that there is a liquid-carrying line t (1) in eine Leitung (la) und eine weitere Leitung (2a) mit einem fremdbeheizten Verdampfer (5) und eine Dampf führende Leitung (2b) verzweigt, und daß von der letzten Leitung (2b) eine Verbindungsleitung (4) zur Flüssigkeit führenden Leitung (la) führt, wobei die Verbindungsleitung (4) in eine Mischvorrichtung (6) mündet, die in die Leitung (la) eingeschaltet ist.t (1) into a line (la) and another line (2a) with an externally heated evaporator (5) and a steam line (2b) branched, and that from the last Line (2b) a connecting line (4) to the liquid leading line (la) leads, wherein the connecting line (4) opens into a mixing device (6) which is in the Line (la) is switched on. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, insbesondere nach Anspruch 4, unter Verwendung eines fremdbeheizten Verdampfers, dadurch gekennzeichnet, daß sich an eine Flüssigkeit führende Leitung (1) eine Leitung (la) und eine weitere6. Device for performing the method according to one of claims 1 to 4, in particular according to claim 4, using an externally heated evaporator, characterized in that a liquid leading line (1) a line (la) and another ^ Leitung (2a) mit einem fremdbeheizten Verdampfer (5) und einer Dampf führenden Leitung (2b) anschließen, und daß von der Flüssigkeit führenden Leitung (la) eine Verbindung (5) zu der Dampf führenden Leitung (2b) vorgesehen ist, wobei die Leitung (3) in eine in die Leitung (2b) eingeschaltete Mischvorrichtung (7) mündet.^ Line (2a) with an externally heated evaporator (5) and connect a steam-carrying line (2b), and that of the liquid-carrying line (la) a connection (5) to the steam leading line (2b) is provided is, the line (3) in one in the line (2b) switched on mixing device (7) opens. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder O, dadurch gekennzeichnet, daß in die Flüssigkeit führende Leitung (la) zwischen der Abzweigung (3) und der Mischvorrichtung (0) eine Druckmindervorrichtung (l8) und ein Regelventil7. Apparatus according to claim 5 or O, characterized in that that in the liquid leading line (la) between the branch (3) and the mixing device (0) a pressure reducing device (l8) and a control valve 209823/(KiU209823 / (KiU (8) und in die Leitung (4)-in Strömungsrichtung gesehen - /der Mischvorrichtung (6) ein Regelventil(8) and into line (4) in the direction of flow seen - / the mixing device (6) a control valve (9) geschaltet sind, wobei beide Ventile über Steuerleitungen (12) bzw. (13) an einen Temperaturregler (l4) angeschlossen sind.(9) are switched, with both valves via control lines (12) or (13) are connected to a temperature controller (l4). 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß in die Dampf führende Leitung (2b) zwischen der Abzweigung (4) und der Mischvorrichtung (7) eine Druckmindervorrichtung (19) und ein Regelventil (lo) und in die Leitung (j5) - in Strömungsrichtung gesehen - vor der Mischvorrichtung (7) ein Regelventil (11) geschaltet sind, wobei beide Ventile über Steuerleitungen (15) bzw, (16) an einen Temperaturregler (17) angeschlossen sind.8. Device according to one of claims 5 to 7 * thereby characterized in that in the steam leading line (2b) between the branch (4) and the mixing device (7) a pressure reducing device (19) and a control valve (lo) and into the line (j5) - seen in the direction of flow - upstream of the mixing device (7) Control valve (11) are connected, both valves via control lines (15) or (16) to a temperature controller (17) are connected. 209823/0464209823/0464 LeerseiteBlank page
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