DE2129974A1

DE2129974A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Festsubstanzen aus Abgasen

Info

Publication number: DE2129974A1
Application number: DE19712129974
Authority: DE
Inventors: Justice Robert Lee; Erwin Jimmy R; Lockhart Edward Ray
Original assignee: AIR POLLUTION RES AND DEVELOPI
Current assignee: AIR POLLUTION RES AND DEVELOPI
Priority date: 1970-06-16
Filing date: 1971-06-16
Publication date: 1972-02-24
Also published as: NL148505B; ZA713922B; CA933043A; DE2129974C3; GB1326460A; DE2129974B2; BE768584A; NL7108164A; US3605386A; LU63333A1

Description

pi. Ing. C.Wallach 16. JUNI 197J

DIpI. Ing. G. Koch
Dr. T. Haibach

8 My-.chon 2

■»'8. Tel.240275 1} 28l - Fk/wi

Air Pollution Research and Engineering Corporation,

Ashland, Kentucky/USA

Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Festsubstanzen

aus Abgas αϊ

Die Erfindung bezieht sioh auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur im wesentlichen vollständigen Entfernung von Festsubstanzen aus den Abgasen in Schornsteinen von Industrie- und ähnlichen Anlagen»

Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus den US-Patentschriften 2 653 674 und 2. 218 281 bekannte Diese bekannten Vorrichtungen erfordern jedoch eine komplizierte Anpassung vorhandener Rauchabzüge oder Schornsteine, so daß sie nicht ohne weiteres für Anwendungen in Industrieanlagen, in Heizungsanlagen für Wohnhäuser und für chemische, abgaserzeugende Werke geeignet sindo

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde„ ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von Pestsubstanzen aus Abgasen beliebiger Art zu schaffen, wobei eine im wesentlichen vollständige Entfernung der Festsubstanzen erzielt werden soll, ohne daß komplizierte Anpassungen oder Abänderungen bereite vor«

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handener Abgas== oder Schornsteinanlagen erforderlich sind_o

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entfernen von Festsubstanzen aus Abgasen» die einstückig mit einem Schornstein ausgebildet ist, wobei der Schornstein untere Eingangs- und obere Ausgangsteile der Vorrichtung definiert ₉ umfaßt folgende Teilet einen in der Mitte angeordneten und betriebsmäßig mit dem Schornstein verbundenen Sammler ₉ der einen vergrößerten Querschnitt inbezug auf den unteren Eingangs« und den oberen Aus= gangsteil des Schornsteins aufweist, wobei der Sammler ein kegelstumpfförmiges Dach aufweist, das den Sammler mit dem oberen AiUs laßt eil des Schornsteins verbindet;, mehrere innerhalb, des Sammlers angeordnete Prallplatten, die axial zueinander in dem Pfad des durch den Sammler strömenden Abgases und mit Ab^ stand von der Innenoberfläche der Sammlerwand angeordnet sind . und die ferner oberste und unterste Elemente umfassen, wobei die obersten Elemente einen umgekehrten Kegel definieren, dessen Wände komplementär in Bezug auf das Dach des Sammlers angeordnet sind» und wobei die untersten Elemente in gleicher Weise einen umgekehrten Kegel definieren, dessen mittlerer Innenraum äinen umgekehrten konzentrischen Schnitt mit dem umgekehrten Kegel definiert; ringförmiges, zwischen den jeweiligen Prall—

" platten angeordnete Dampfeinspritzvorrichtungen zum Einleiten von Dampf in Richtung auf den Schornstein-Eingangsteil in Ge» genströmung zum Abgas in diesem Schornstein, wobei die Dampf-Einspritzvorrichtung eine Anzahl von Auslaßöffnungen für den Dampf einschließt.., die so aufgebaut und angeordnet sind, daß sie im wesentlichen den gesamten Querschnitt des unteren Teils des Sammlers mit einem Dampfvorhang zur Sättigung der Pestsubstanzen füllen₉und wobei die Dampf-Einspritzvorrichtungen betriebsmäßig mit dem obersten Prallplattenelement ver= bunden und von diesem im wesentlichen ringförmig gehaltert werden; ringförmige, konzentrisch zu dem Inneren des oberem AuslaßteiIs des Schornsteins angeordnete Wasserführungsmittel mit divergierenden nach unten und innen vorspringenden Aus-

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BAD ORiGiNAL

laßv.orriehtungen zum Einspritzen von unter Druck stehendem Wasser »um im wesentlichen den Querschnitt des Sammlers oberhalb der Prallplatten mit versprühtem Wasser zu füllen, wobei die Wasserführungs-Vorrichtunge» derart betriebsmäßig aufgebaut und angeordnet sind, daß sie die durch den Dampf gesättigten Festsubstanzen und die DampfKombination tragen und den Dampf kondensieren, um ihn an der Basis des Sammlers abjzuscheiden; zwischen dem unteren Eingangsteil des Schornsteins und dem unteren Teil des Sammlers definierte Abscheidungs-Behältervorrichtungen zur Aufnahme der Abscheidungen an der Basis des Sammlers zur HBückgewinnung;» und Vorrichtungen an der Basis der Entfernungsvorrichtung auss erhalb des unteren !Teils der Behältervorrichtungen zur Entfernung der Abscheidungen von dem Behälter zur Wiedergewinnung_o

Das erfindungsgemäße Verfahre» unter Verwendung dieser Vorrichtung weist die folgenden Schritte auf: beschränktes Hindurchströmenlassen des Abgases in einen Vorhang von eingespritztem Dampf,um die Gase und die Festsubstanzen zu sättigen; Einbringen der gesättigten Gase und Festsubstanzen in ein Wasserbad, um die Gase zu kondensieren; Sammeln der sich ergebenden verschmutzten Flüssigkeit, während die im wesentlichen vom Festsubstanzen freien Abgase in die Atmosphäre ausgestoßen werdenο

Das erfindungsgem^ße Verfahren und die Vorrichtung ergeben eine im wesentlichen vollständige Entfernung von Festsubstanzen aus Abgasen von industriellen und ähnlichen Anlagen, wobei die abgeschiedenen Festsubstanzen wiedergewonnen und als brennbare oder andere, beispielsweise chemische Festsubstanzen wiederverwendet werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entfernung von die Atmosphäre verschmutzenden Festsubstanzen la* für vorhandene Brennstellen-Sehornsteinsysteme, modifizierte Schornsteia-

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systeme und für Systeme, in denen der Schornstein die Vorrichtung zur Entfernung der Festsubstanzen an sich als einstückigen Bee tandteil enthält, geeignete Weiterhin ist die Vorrichtung für die meisten Arten von Industriellen Abgasanlagen, geeignet» um Festsubstanzen vor dem Ausstoß in die Atmosphäre zu entfernenο Obwohl die erfindungsgemäße Vorrichtung speziell für industrielle Systeme beschrieben wird_ß ist sie selbstverständlich in gleicher Weise für Anlagen zur Heizung von Gebäuden und ähnlichem geeignet» Die erfindungsgemäße Vorrlch- ^ tung ist aus s er dem zur Beseitigung chemischer Abgase oder für ^ die Beseitigung von Abgasen von Bergwerks- und Verhüttungsanlagen geeignet, bei denen Reaktions- oder Verbrsnmumgsprodukte normalerweise in die Atmosphäre ausgestoßen werden und diese verschmutzenο

Weitere Vorteile und Einzelheiten, der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung_β

Sie Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Figo 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäße» Vorrichtung, wobei ein Teil davon geschnitten dargestellt ist,

Fig. 2. ein vertikaler Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang der Linie 2-2 nach.Fig_o I₉

Figo 3 ein horizontaler Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang der Linie 3-3 nach FIg₀ 2₀

Die in Figo 1 dargestellte Vorrichtung 100 zur Entfernung von Festsubstanzen aus Abgasen weist einen Abgassohornstein

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auf, der einen unteren (in manchen Fällen mittleren) Teil umfaßt j, der einen vergrößerten Querschnitt in Bezug auf seinen oberen Seil 110 aufweist „ Der Abgasechornstein 110 schließt einen Auelaß 112 und eine Verbindung 114 ein» wie dies in PIg₀ 2 dargestellt ist ο Sie Innenwand des Abgasschornsteine ist durch 116 dargestellte Ausgehend von der Verbindung 114 dee oberen !Teils des Schornsteins ist ein konvergierender Rauchfangteil oder ein kegelstumpfförmiges Dach 122 als oberster Seil des Zylinders 120 ausgebildet, wobei der Zylinder 120 und seine konische Verlängerung ein Zugangs-Mannloch 124 und die innere am Boden 128 endende Wand 126 einschließen, wobei ferner der Boden eine öffnung aufweist, um den unteren Teil der Schornsteinanordnung 130 im abgedichteten Zustand aufzunehmen und wobei sich der untere Teil 130 nach oben ausreichend weit in das Innere der Sammer 120 erstreckt, um mit deren Boden einen Behälter für Flüssigkelten und Festsubsta*- 2en zu bilden, die von dem im folgenden beschriebenen System kondensiert werden_o

Hehrere Prallplatten 140 und. 140· sind mit Abstand in axialer Ausrichtung mit dem Schornstein 100 angeordnet» wobei die jeweiligen Prallplatten durch mit am Umfang mit Abstand angeordnete Streben 142 und 14-2' gehalten werden, wie dies dargestellt ist ο Die untere Prallplatte 140' schließt eine umgekehrte konische Leitfläche ein, die in umgekehrter Lage in Bezug auf die umgekehrte Prallplatte 140* angeordnet ist. Der Zweck dieser konlsohen Leitfläche besteht darin, eine im wesentlichen glelchmmäfiige Verteilung der Abgase von dem Ofen nach auseen und in TTmfangsrlohtung der Prallplatte 140 zu bewirken, um eine vollständige Sättigung mit dem Dampf zu bewirken, der von dem oben liegenden Flüssigkeitsbehälter eingespritzt wirdο Dieser oben liegende Flüssigkeitsbehälter 148 umfaßt eine Vielsahl von öffnungen zur Verteilung des unter Druck stehenden Dampfes in das ausströmende Abgas, wobei die Festsubstanzen des Abgases gesättigt werden* Der oben liegende Flüssigkeitsbehäl-

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ter 146 ist zur Kühlung der darüber angeordneten Prallplatte 140 und zur Kondensation des Dampfes darunter angeordnet, die auf eine Sättigung des Dampfes der Abgasdämpfe folgt» wobei durch die Schwerkraft eine Abscheidung der Flüssigkeiten und Festsubstanzen in dem Behälter 150 bewirkt wird₉ um sie durch Schwerkraft über die Leitungen 152. und 154 aus dem Syatem herauszuführen·

Die Prallplatten sind vorzugsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt und sind gewalzt und weisen eine konische Form auf«

" Innerhalb des Behälters können geeignete Mittel zur Steuerung eines Überfließens vorgesehen sein, wie zum Beispiel ein Schwimmerventil und ein Alarmschalter oder andere Mittel zur Steuerung, um die Vorrichtung zur Entfernung von Festsubstam« zen vollständig abzuschalten und um eine freiere ungesättigte Strömung der Verbrennungs«= oder Reaktionsprodukte aus dem System zu ermöglichen»'Der Eingangstell des Schornsteine weist im wesentlichen die gleiche Größe des horizontalen Querschnitte auf wie der Ausgangsteil, während der mittlere Teil einen vergrößerten horizontalen Querschnitt in Bezug auf die Eingangs- und Ausgangsteile aufweist, und wobei die in dem mittleren Teil 120 angeordneten Prallplatten in horizontaler Richtung den jje-

) weiligen Querschnitt der Eingangs- und Ausgangsteile des Schornsteins überschreiten₀ Es. 1st weiterhin festzustellen, daß die oben liegenden Dampf- und Flüssigkeitsbehälter 148 und 146 einen unterschiedlichen umfang aufweisen, wobei der oben lie» gende Wasserbehälter einen Umfang aufweist, der im Querschnitt dem Ausgangstell des Schornsteins entspricht, während der oben liegende Dampfbehälter einen vergrößerten Umfang in Bezug auf die Eingangs- und/oder Ausgangsteile des Schornsteine aufweist, wie dies in den Zeichnungen dargestellt ist»

Die Vorrichtung kann weiterhin als Vorrichtung zur Entfernung von Festsubstanzen beschrieben werden, die als integralen Teil einen Schornstein aufweist, wobei der Schornstein einen unteren

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Eingangsteil 130 und einen oberen Auelaßteil 110 definierte Die Vorrichtung zur Entfernung der leätsubstanzen ist insgesamt durch die Bezugsziffer 100 bezeichnet und weist eine mittlere, einen Sammler umfassende Wand 120, ein kegelstumpfförmiges Dach 122 und eine Bogenwand 128 aufο Daher hat der Sammler einen vergrößerten Querschnitt in Bezug auf den oberen Auslaßteil 110 des Schornsteins» Das kegelstumpfförmige Dach 122 verbindet den Sammler mit dem Schornstein bei 114«. Der Sammler enthält mehrere'Prallplatten 140 und 140 ^s, die axial miteinander ausgerichtet und in dem Weg des durch den Sammler hindurchlaufenden Gases angeordnet sind_o.Es ist zumindestens ei» oberes Prallplattenelement 140 und ein unteres Prall*» plattenelement 140' vorgesehen« Das Prallplattenelement 140 hat die Form eines umgekehrten Kegels» Das untere Prallplattenelement 140' hat in gleicher Weise die Form eines umge^ kehrten Kegels₀ Das untere Prallplattenelement 140* weist am inneren Mittelteil ein Element 144 auf, das einen umgekehrten konzentrischen Abschnitt mit dem Element 140* definiert* Eine ringförmige Dampf-Einspritzvorrichtting 148 liegt zwischen den jeweiligen Prallplatten 140 und HO', um Dampf in Richtung auf den Schornstein-Eingangeteil 130 im Gegenstrom zum Abgas aus diesem zu leiten« Die Dampf »Einspritzvorrichtung umfaßt eine Vorrichtung mit einer Vielzahl von Auslaßöffnungen, die betriebsmäßig so aufgebaut und angeordnet ist, daß sie la wesentlichen den gesamten Querschnitt des unteren Teils des Sammlers mit einem Dampfvorhang füllt, um. die Pestsubstanzen zu sättigen. Die Dampf-Einspritzvorrichtung 148 ist betriebsmäßig mit dem oberen Prallplattenelement 140 und im wesentlichen ringförmig mit diesem verbunden und wird von diesem gehaltert e Eine ringförmige hydraulische Wasserführungevorrichtung 146 ist konzentrisch zum Inneren des oberen Auslaßteils 110 des Schornsteins angeordnet» Die Wasserführungsvorrichtung 146 weist divergierende, nach unten und und nach oben gerichtete Auslaßmittel zum Einspritzen von unter Druck stehendem Wasser auf, um den Querschnitt des Sammlers oberhalb der Prallplatten

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140 und 140* mit versprühtem Wasser im wesentlichen zu füllen_o Die Waseerführungsvorriehtung ist so betriebsmäßig aufgebaut und angeordnet» daß sie die Kombination aus dampfgesättigten Feetsubetanzen und Dampf überträgt und den Dampf zur Abscheidung an der Basis des Sammlers- in der Abscheidungs-Behältervorrichtung 150 kondensierte Die Abscheidungs-Behältervorriohtung 150 liegt zwischen dem unteren Eingangsteil 130 des Schornsteins und dem unteren Teil des Sammlers, das heisst dem Element 128 und dem unteren Teil der Wand 120 _c Der Behälter 150 empfängt die Abscheidungen an der Basis des Sammlers zur Wiedergewinnung ο Die Elemente 152 und 154 bilden eine Vorrichtung an der Basis der Torrichtung zur Entfernung von Fes.tsubstanzen, die ausserhalb des unteren Teils der Behältervorrichtung¹ 150 angeordnet ist , um die Abscheidungen von der Behaltevorrichtung 150 abzuleiten» um sie zurückzugewinnen«

Im Betrieb strömen verschmutzende Pestsubstanzen ₉ die von Reaktions- und/oder Verbrennunge~Abgasen herrühren» in ber sohränkter Weise in einen Vorhang von eingespritztem Dampf, um die Oase und deren Festsubstanzen zu sättigen;, danach werden die gesättigten Gase und Festsubstanzen einem Wasserbad unterworfen, um die Gase zu kondensieren ,und der sich ergebende Verechmutzungeausfluß wird gesammelt, während gleichzeitig ein im wesentlichen von Festsubstanzen freies Reaktions- und Verbrennungsgas in die Atmosphäre unbehindert ausgestoßen wird _o

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung but Entfernung von Festsubstanzen aus Abgasen, die als integralen Teil einen Abgassohornetein aufweist» wobei der Schornstein untere Eingangs- und obere Auslaöteile der Vorrichtung definiert, gekennzeichnet durch einen zwischen diesen !Peilen liegenden und betriebsmäßig mit dem Schornstein verbundenen Sammler» der einen vergrößerten Querschnitt in Bezug auf den unteren Eingangs» und den oberen Ausgangsteil des Schornsteins aufweist und der mit einem kegelstumpfförmigen Dach versehen ist, das den Sammler mit dem oberen Aus laßt eil des Schornsteins verbindet, einer Anzahl von innerhalb des Sammlers und im Weg der durch den Sammler strömenden Abgase mit Abstand angeordneten Prallplattenvorrichtungen, die ausserdem von den Innenwänden des Sammlers mit Abstand angeordnet sind» zwischen den jeweiligen Prallplatten eingesetzte Vorrichtungen zum Einspritzen von Dampf im Gegenstrom zu den Abgasen des Schornsteins» wobei die Einspritzvorrichtungen eine Vielzahlion Auslaßöffnungen für den Dampf aufweisen,wodurch im wesentlichen der gesamte Querschnitt des unteren !Teils des Sammlers mit einem Dampfvorhang gefüllt werden kann» um die Pestsubstanzen innerhalb des Schornsteine zu sättigen, Wasserführungsvorrichtungen zum Einspritzen von unter Druck stehendem Wasser, um im wesentlichen den Querschnitt 'des Sammlers oberhalb der Prallplatten mit versprühtem Wasser zu füllen, wobei die Waeeerführungsvorrichtungen die 5_chlamm- und Dampfkombination zur Ab-βoneidung an die Basis des Sammlers transportieren und dort den Dampf kondensieren, und Vorrichtungen an der Basis *·· Sammlers zum Sammeln der Absoheidungen zur Wiedergewinnung?

2« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume zwischen den Sohoras teinteilen, dem . Sammler und den Prallplatten jeweils auereichend sind» um eine einheitliche volumetrische Kapazität in Bezug auf die Volumenkapazität des Abgassyetems zu erzielen₀

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3o Vorrichtung nach Anspruch 2., dadurch gekennzeichnet, dafi die Prallplatten eine invertierte konische Form aufweisen und den Schornsteinausstofi begrenzen, wobei die Prallplatten einen vergrößerten horizontalen Querschnitt in Be« zug auf den oberen Teil des Schornsteins aufweisen«.

4» Vorrichtung nach Anspruch 3$ dadurch gekennzeichnet,, dafi die jeweiligen Prallplatten im wesentlichen die gleiche Größe aufweisen und mit Abstand in Vertikalrichtung angeordnet sind, um obere und untere Prallplatten zu bilden, wobei an der unteren Prallplatte eine zentral angeordnete umgekehrte konische Leitfläche angeordnet ist, die den Abgasauestoß aufteilt und ihn auf den Aussenteil der unteren Prallplatte zur Sättigung mit eingespritztem Dampf ablenkt₀

' 5· Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dafi die Dampf-Einspritzvorrichtungen eine ringförmige Leitung umfassen» die im wesentlichen in der Nähe des Umfanges der obersten Prallplatte angeordnet ist»

6 ο Vorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet; daß die Wassereinspritzvorrichtung mit Abstand oberhalb der

obersten Prallplatte angeordnet ist und eine ringförmige Lei« tung umfafit, deren Durchmesser kleiner als der untere Teil des Schornsteins ißt. ;

7 ο Vorrichtung nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, dafi der Eingangsteil des Schornsteins im wesentlichen den gleichen horizontalen Querschnitt wie der Ausgangeteil des Schornsteins aufweist und dafi der dazwischenliegende Teil einen vergrößerten horizontalen Querschnitt in Bezug auf die Eingangs- und Ausgangsteile aufweist, wobei die in den mittleren Teil eingesetzten Prallplatten größere horizontale Abmessungen als die jeweiligen Querschnitte der Eingangs- und Ausgänge-Teile des Schornsteine aufweisenο

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8c Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kegelstumpfförmige Dach zumindest ene ein Zutritts-Einstiegsloch mit einem Verschlußdeckel aufweist»

9ο Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatten innerhalb des Sammlers durch eine Anzahl von sich radial erstreckenden Verspannungen befestigt sind»

1Oq Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatten aus rostfreiem Stahl hergestellt sindο

11 ο Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dad der Umfang d.er ringförmigen WasserführungSxVorriohtung kleiner ist als der Durchmesser der Dampf-Einspritzvorriehtung.

12.0 Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß am unteren Ende des Sammlers Abscheidungsbehältermittel vorgesehen sind, die durch den unteren Eingangsteil des Schornsteins und den unteren Xe.il des Sammlers begrenzt werden, und die die Abscheidungen an der Basis des Sammlers zur Wiedergewinnung aufnehmen, und Mittel am unteren Ende dieses Behälters zur Entfernung der Abscheidungen ans dem Behälter zur Wiedergewinnung vorgesehen sind ο \

13ο Verfahren zur !Entfernung von Pestsubstanzen aus. Reaktions- und Verbrennungsgas en, gekennzeichnet durch die. folgenden aufeinanderfolgenden Sohrittes begrenztes Einetrör· «enlassen des Abgases in einen Vorhang von eingeepritztein . Dampf'zur Sättigung der Gase und ihrer Festsubstanzen, Einbringen der gesättigten aase und Festsubstanzen in ein

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Wasserbad zur Kondensierung der Gase und Sammeln des sich ergebenden VersehmutZungsausflusses, während zur gleichen Zeit die im wesentlichen von Pestsubstanzen freien Reaktionsund Verbrennungsgase in die Atmosphäre ausgestoßen werden,,

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