DE2646869A1

DE2646869A1 - Schutzvorrichtung fuer ein kegelventil

Info

Publication number: DE2646869A1
Application number: DE19762646869
Authority: DE
Inventors: Tommy Lynn Wells
Original assignee: Pullman Inc
Current assignee: Pullman Inc
Priority date: 1975-11-13
Filing date: 1976-10-16
Publication date: 1977-05-18
Also published as: CA1052364A; AR211785A1; JPS6024355B2; US4007912A; FR2331733B1; BR7607033A; MX143664A; NL7611736A; FR2331733A1; JPS5260435A; GB1565073A; SU1047396A3

Description

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Schutzvorrichtung für ein Kegelventil

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung für ein in einem Ventilsitz zentriertes über einen Ventilschaft betätigbares Kegelventil, mittels dem der Durchfluss eines homogenen den Ventilschaft angreifenden Katalysators regelbar ist.

Kegelventile für die Regelung des Durchflusses eines homogenen aggressiven Katalysators in katalytischen Konvertern sind in US-Patenten No. 2.668.755 und No. 2.850.364 beschrieben. Die hierin offenbarten Kegelventile haben ihren Zweck ziemlich gut erfüllt.

Üblicherweise ist ein Kegelventil am Boden eines Regeneratorbehälters installiert. Es sitzt auf einem Ventilschaft, der durch die Behälterwand verläuft, um den Ventilkegel möglichst nah an einen Ventilsitz zu bringen, der am Ende eines Rohres oder einer Leitung angeordnet ist. Der Katalysator fliesst durch das Rohr und wird über den Ventilsitz durch die Stellung des Kegelventils dosiert. Der Katalysator ist ein schleifendes Medium, das dazu neigt, die metallischen Bauteile des Kegelventils abzuschleifen und zu verschleissen. Insbesondere ist dies beim Ventilschaft unterhalb des Ventilkegels ein Problem. Der Ventilschaft muss

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sich durch eine Öffnung von ganz bestimmter Grosse im Ventilkörper bewegen können. Der Regeneratorbehälter selbst steht unter Druck und daher muss verhindert werden, dass längs des Ventilschafts an dessen Durchtrittsstelle durch die Wand des Ventilkörpers Flüssigkeit aus dem Druckbehälter austritt. Darüber hinaus ist es wünschenswert, zu verhindern, dass homogener Katalysator in die Zwischenräume zwischen Ventilschaft und Stützkonstruktion eindringt. In diesem Bereich führt der homogene Katalysator zu einem Verschleiss des Ventilschaftes und zu einer Schwächung der Stützkonstruktion.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine Schutzvorrichtung für ein derartiges Ventil zu schaffen, durch die verhindert wird, dass der Ventilschaft von dem Katalysator angegriffen wird. Vor allem soll hierbei erreicht werden, dass ein zuverlässiger Schutz gegen die Schleifwirkung des Katalysators an dem Ventilschaft gewährleistet ist.

Gemäss der Erfindung wird dies mit den in den Patentansprüchen angegebenen Merkmalen erreicht. Danach eitzt das Kegelventil auf einem Ventilschaft, der durch den Einbau eines röhrenförmigen Schildes, das am Qberen Teil des Ventilschaftes befestigt ist, geschützt ist. Der Ventilschaft bewegt sich auf- und abwärts und führt das Schild, das aussen im Abstand ringförmig um diesen angeordnet ist, somit mit sich. Das Schild weist ausserdem einen Innenhohlraum auf. Der Ventilschaft bewegt sich in einem Führungsrohr auf- und abwärts, durch das Dampf nach oben in das Schild strömt; eine Vielzahl von Öffnungen lenken den Dampf nach unten in Form eines konzentrischen Dampfstrahls um die Peripherie des Führungsrohres und unter das Schild, um eine verschleissende Berührung des Ventilschaftes mit dem homogenen Katalysator zu verhindern.

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Die erfindungsgemässe Schutzvorrichtung stellt ein verbessertes kegelförmiges Schliessteil dar, das auf einem geschützten Ventilschaft sitzt. Der Ventilschaft ist hierbei so gut geschützt, dass er durch den homogenen Katalysator nicht angegriffen werden kann. Das erfindungsgemäss ausgebildete Kegelventil kann sowohl für das Dosierventil, das dem Generator verbrauchten Katalysator zuführt, als auch für das Ventil, das den Durchfluss eines regenerierten Katalysators aus einer Dichtphasen-Wirbelschicht in einem Regenerator zu einem katalytischen Redaktionsgefäss regelt, verwendet werden.

Die vorgeschlagene Schutzvorrichtung ist besonders geeignet, die Lebensdauer eines Dosierventils in einem Katalysatorenregenerator zu verlängern. Der fortlaufende Betrieb eines katalytischen Reaktors, Abscheiders und des damit zusammenwirkenden Katalysatorenregenerators ist von grosser Wichtigkeit. Werden diese hintereinander eingeschaltet, so sollen sie normalerweise über einige Monate und möglichst mehr als ein Jahr lang in Betrieb sein. Während des Dauerbetriebes einer solchen Anlage unterliegen die Ventile, die den Durchfluss des homogenen Katalysators regeln, dem oben erwähnten Verschleiss. Der Verschleisä des Ventilschaftes des Kegelventiles, das den Durchfluss des Katalysators regelt, kann so starke Formen annehmen, dass der Ventilschaft so verschlissen wird, dass er bricht. Der Bruch des Ventilschaftes stellt normalerweise einen katatrophalen Störfall dar, der eine Notabschaltung des katalytischen Vorganges sowie Notreparaturen erfordert. Die Abschaltung ist normalerweise zeitlich so geplant, dass die Wartung sämtlicher Teile der Anlage durchgeführt werden kann. Eine Notabschaltung für die Reparatur eines einzelnen Bauteils ist höchst unerwünscht, insbesondere angesichts der Tatsache, dass die Ertragsausfälle ohne weiteres mehr als einige tausend Dollar pro Stunde betragen können. Angesichts dieser Umstände ist es verständlich, dass der Schutz des Ventilschaftes ausserordentlich wichtig ist, wobei diese Erfindung einen solchen Schutz gewährleistet.

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Gemäss der Erfindung wird der Ventilschaft gegen eine starke Berührung mit dem homogenen aggressiven Katalysator geschützt. Der Katalysator kann sich in der Nähe des Ventilschaftes absetzen, führt jedoch in keiner sonstigen Weise zu einem starken Verschleiss der Oberfläche des Ventilschaftes. Somit verlängert die erfindungsgemässe Ausgestaltung die Lebensdauer des Ventilschaftes beträchtlich und vermeidet katastrophale Betriebsabschaltungen.

Mit dem gemäss der Erfindung ausgebildeten Kegelventil ist es somit möglich, in katalytischenCrackanlagen den Katalysatorstrom von und zum Regenerator zuverlässig zu regeln, ohne dass ein Verschleiss an den Ventilen eintritt. Die dazu verwendbaren Kegelventile weisen nämlich jeweils einen konisch ausgebildeten speerförmigen Stössel aus einem Opfermaterial auf, der auf einem Schaft sitzt. Der Schaft ist gegen die Schleifwirkung des homogenen Katalysators durch einen zylindrisch ausgebildeten Schild unterhalb des Ventilkörpers sowie einen durch einen kreisförmigen abwärts unter das Schild und parallel zum Ventilschaft gerichteten Dampfstrahl geschützt. Dadurch ist ein zuverlässiger Schutz des Ventilschafts gegen die Schleifwirkung des Katalysators gewährleistet.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines gemäss der Erfindung ausgebildeten Ventils mit Schutzvorrichtung dargestellt und nachfolgend im einzelnen erläutert. Hier, zeigt

Fig. 1 den unteren Teil eines Regeneratorbehälters mit Kegelventilen im Schnitt,

Fig. 2 den mit einer Umhüllung versehenen Ventilschaft des in Fig. 1 dargestellten Ventils in vergrössertem Maßstab und

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein mit 10 bezeichneter Regeneratorbehälter dargestellt, aus dem über eine Leitung 11 ein homogener Katalysator nach unten abgeführt werden kann. Die Leitung 11 ist an ihrem unteren Ende derart geformt, dass sie einen Ventilsitz 12 bildet, in den ein Ventilkegel 13 hineinpasst. Greift der Ventilkegel 13 in den Ventilsitz 12 ein, wird die Leitung 11 verschlossen.

Am Boden des Regenerations- oder Druckgefässes 10 sammelt sich eine Wirbelschicht an. Die Wirbelschicht enthält den homogenen Katalysator, der in der Lage ist, den Schaft des Ventilkegels in erheblichem Masse abzuschleifen. Der Ventilschaft bewegt sich nach oben und nach unten und nimmt den Ventilkegel 13 mit.

Das Bezugszeichen 16 kennzeichnet einen Hohlraum, der über eine Leitung 17 mit Dampf versorgt wird. Der Hohlraum 16 wird umschlossen von einem seitlich an einem Flansch 15 angeordneten Verbindungsstück, so dass der Dampf durch den Hohlraum 16 nach oben zu einem Schutzschild geführt werden kann.

In Fig. 2 ist die Vorrichtung in vergrössertem Maßstab dargestellt. Der Hohlraum 16 ist unterhalb eines röhrenförmigen Bauteils 25 angeordnet, das auf einem starr angebrachten am Flansch 15 befestigten Führungsrohr 20 sitzt. Das Führungsrohr

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umgibt das untere Ende der beweglichen Vorrichtung, die innen aus einem beweglichen Ventilschaftrohr 21 besteht, das, wie aus Fig. 2 hervorgeht, hohl ist. Das Ventilschaftrohr 21 verläuft nach unten und schliesst sich an eine in Fig. 1 gezeigte Stange 18 an.

Es ist nicht erforderlich, das Schaftrohr 21 hohl auszubilden, damit dieses die Funktion einer Leitung übernimmt, sondern es wird dadurch vielmehr eine Gewichtsverringerung erreicht. Das Schaftrohr 21 ist im Durchmesser etwas kleiner bemessen, als der Innendurchmesser des Führungsrohres 20. Dadurch wird der obere Teil des ringförmigen Hohlraumes 16 gebildet, durch den der Dampf nach oben strömt. Der Dampf wird über die Leitung 17, die die Wand des Führungsrohres 20 durchdringt, eingeleitet, so dass der Dampf in den ringförmigen Teil des Hohlraumes 16 gelangt.

Das Schaftrohr 21 gleitet im Innern eines Rohrteiles 26, das am unteren Ende 25 eine Reihe von Öffnungen 24 aufweist. Die Öffnungen 24 verlaufen radial nach innen bis kurz vor das Schaftrohr 21. Die Rohrteile 21 und 26 bilden einen ringförmigen Raum 28, durch den der Dampf nach oben strömen kann. Das Rohrende 25 umschliesst einen Führungsring 30, der dadurch zentriert wird, dass die Kante des Rohrteils 26 über eine Abschrägung auf den Führungsring 30 geschoben wird. In das Rohrteil 26 eingearbeitete Nuten 19 richten sich auf die Öffnungen 24 aus und leiten so den Dampfstrom längs des gewünschten Weges,

Der Ring 30 zentriert das Schaftrohr 21 bei der Auf- und Abwärtsbewegung. Der ringförmige Hohlraum 28 erstreckt sich nach

der oben bis zu einem oberen Führungsring 31,/das Schaftrohr 21 bei der Axialbewegung in dem Rohrteil 26 ebenfalls führt. Zusammen mit dem Führungsring 30 bestimmen diese beiden Bauteile die Breite des ringförmigen Raumes 28.

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Das Führungsrohr 20 endet auf halber Höhe der Stützkonstruktion, mit der ein Stützring 36 fest verbunden ist. Der Stützring 36 hält das Rohrteil 37. Ausserdem hält er das Rohrteil 38, das zusammen mit dem Rohrteil 26 einen ringförmigen Hohlraum 39 bildet. Über die Nuten 19 im Rohrteil 26 wird Dampf in den ringförmigen Hohlraum 23 eingeleitet. Dampf strömt somit auch durch die Nuten des Rohrteils 37 nach oben in den ringförmigen Hohlraum 39·

Das Rohrteil 26 wird, wie bereits beschrieben, in Position gehalten. Es trägt oben ein Rohrteil 42, das zwischen den Rohrteilen 26 und 38 angeordnet ist. Das Rohrteil 42 ist mit einer Reihe von Schlitzen 41 versehen. Die Schlitze 43 dienen als Auslass für den im Ringraum 39 strömenden Dampf. Der Auslass öffnet sich in ein Schild 45. Das Schild 45 besteht innen aus einem Metallkörper, der auf der Aussenseite mit feuerfestem Material versehen ist. Das feuerfeste Material 46 bildet somit eine harte Deckschicht, die durch den darauf aufprallenden homogenen Katalysator nicht abgeschliffen wird.

Der Schild 45 bildet einen Innenhohlraum 48 und ist über sein oberes Ende 50 abgeschlossen, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Das obere Ende 50 des Schildes 45 befindet sich unmittelbar unter dem Ventilkörper 13, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Dieser Abstand kann sogar nur den Bruchteil eines Zolls betragen, damit auch der oberste Bereich des Ventilschafthalses geschützt wird.

Das Schild 45 ist ein konzentrisch um das Ventilschaftrohr 21 angeordnetes röhrenförmiges Bauteil. Das Ventilschaftrohr 21 ermöglicht eine vertikale Auf- und Abwärtsbewegung des kegelförmigen Ventilkörpers 13. Das Schild 45 ist praktisch bis zum Oberteil des Führungsrohres konzentrisch um das Ventilschaftrohr 21 im Abstand vom eigentlichen Kegelventil angeordnet. Das Rohrteil 38 endet an dem bereits erwähnten oberen Rohrteil 42. Somit sind die beweglichen Bauteile vollständig von dem

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Führungsrohr 20 und dem Schild 45 umhüllt. Zu den beweglichen Bauteilen gehören vor allem der Ventilschaft 21. Der Ventilschaft überträgt die erforderliche Auf- und Abwärtsbewegung auf den eigentlichen Ventilkegel 13.

Der Ringraum 28 öffnet sich nach oben in einen Innenring 51, der am oberen Ende des Rohrteils 26 sitzt. Der Ring 51 bildet eine ringförmige Öffnung, durch die der nach oben strömende Dampf austritt. Der am Ring 51 vorbeiströmende Dampf gelangt in den Hohlraum 48 im Schild 45. Der Dampf wird somit aus dem Ringraum 28 und dem Ringraum 39 in den Hohlraum 48 geleitet. Der Hohlraum 48 wird demnach aus zwei Quellen mit Dampf gespeist.

Für den in den Hohlraum 48 eingeleiteten Dampf ist nur eine einzige Auslassöffnung vorgesehen. Diese einzige Auslassöffnung für den Dampf wird durch den Ringraum 55 gebildet. Der Ringraum 55 wird durch die nach innen vorspringende Nase 56, die am unteren Rand des Schildes 45 angesetzt ist, begrenzt. Die Nase 56 verläuft nach innen in Richtung des starr angeordneten Rohrteils 38 und ist mit einer harten Deckschicht zum Schütze gegen die Abnutzung durch den vorbeiströmenden Dampf ausgebildet. Der durch den spaltartigen Ringraum 55 strömende Dampf schliesst in Form eines konzentrischen Ringes um das Rohrteil 38, den Stützring 36 oder das Führungsrohr 20 nach unten, Je nachdem, in welche Position diese Bauteile ausgefahren sind. Der aus dem Ringraum 55 nach unten strömende Dampf verhindert somit, dass der Katalysator in den Hohlraum eindringt.

Die dem Dampfstrom ausgesetzten Flächen sind vorzugsweise mit einem harten Deckmaterial überzogen. Dadurch wird ausserdem verhindert, dass der Katalysator in die engen Spalte zwischen den in Fig. 2 dargestellten starren und beweglichen Rohr-

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teile eindringt. Der durch die Ringräume 28 und 39 nach oben gerichtete Dampfstrom reisst ausserdem den Katalysator mit, für den unwahrscheinlichen Fall, dass dieser in den Hohlraum 48 innerhalb des Schlitzes 45 eindringt. Der Verschleiss wirkt sich in der Hauptsache auf das Schild 45 aus, dessen Oberfläche 46 mit einer harten Deckschicht überzogen ist. Die harte Deckschicht 46 auf der Oberfläche verleiht der Vorrichtung eine wesentlich längere Lebensdauer..

Für den Schutz der Vorrichtung ist nur eine geringe Menge Dampf erforderlich. Der Dampf wirkt als Schmiermittel für die beweglichen Teile. Die sich um den Ventilschaft ansammelnde Wirbelschicht wird durch den Dampf in keiner Weise beeinflusst. Vielmehr schützt diese den Ventilschaft 21 vor dem homogenen Katalysator und verhindert, dass dieser zwischen die beweglichen Teile eindringt. Der Ringraum 28 leitet den Dampf so, dass die Oberfläche des Ventilschafts 21 umhüllt und dadurch vor einer direkten Berührung mit dem Katalysator und insbesondere vor der Schleifwirkung des Katalysators in dem engen Spalt zwischen den starren und beweglichen Teilen geschützt wird. Der Ringraum 39 bewirkt einen zusätzlichen Dampfstrom in dem Spalt 55, der einen grösseren Querschnitt als der Ringraum 29 besitzt.

Der in Fig. 2 dargestellte Ventilschaft ist in der oberen Endstellung gezeigt, die normalerweise mit der "Kaltstellung" identisch ist. Die Bewegung des Schildes 45 ist nach dem oberen Ende hin begrenzt. Eine Abwärtsbewegung ist jedoch zulässig. Bei der Abwärtsbewegung wird das Ventilschaftrohr 21 nach unten gefahren und nimmt dabei das in diesem befestigte Schild 45 mit. Der Ringraum 55 bewegt sich somit nach unten, sobald die nach innen ragende Nase 56 nach unten bewegt wird. Die Grosse des Ringraumes 55 bleibt jedoch konstant, so dass der nach unten schiessende ringförmige Dampfstrahl weiterhin in unmittelbarer Nähe der Seitenwand des Führungsrohrs ausgestossen wird, wodurch die gehärtete Oberfläche 40 geschützt wird.

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Die erfindungsgemässe Vorrichtung bewirkt insbesondere eine Verlängerung der Lebensdauer eines Ventilschafts. Das Schild und der Dampfstrahl schützen die Vorrichtung. Der Dampfstrom im Ringraum 28 schützt den Ventilschaft vor Verschleiss durch den homogenen Katalysator. Diese Schutzwirkung ermöglicht es, dass die Vorrichtung über einen wesentlich längeren Zeitraum funktioniert, ohne dass eine Betriebsunterbrechung oder Abschaltung infolge eines katastrophalen Ventilschaftbruchs zu befürchten ist.

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11. Oktober 1976

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Claims

Patentansprüche :

[lJL Schutzvorrichtung für ein in einem Ventilsitz zentriertes über einen Ventilschaft betätigbares Kegelventil, mittels dem der Durchfluss eines homogenen den Ventilschaft angreifenden Katalysators regelbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Ventilschaft mit einer diesen umgebenden Umhüllung versehen ist, die sich in dessen Längsrichtung soweit erstreckt, dass der an der Verbindungsstelle zwischen dem Ventilschaft und dem Ventilkegel beginnende Abschnitt des dem Katalysator ausgesetzten Ventilschafts umhüllt ist.
2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

dass der Ventilschaft .^!eine längliche Form aufweist und dass die Umhüllung als ein langgestrecktes, gerades zylindrisches . ', den Ventilschaft umgebendes Teil ausgebildet ist.
3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

dass der Ventilschaft aus einer um diesen angeordneten Führung hervorragt und gegenüber der Führung einen bestimmten Bewegungsbereich besitzt, wobei der Ventilschaft eine erste Länge begrenzt, die den max. Abschnitt des ungeschütz ten Ventilschafts darstellt, und

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ORIGINAL INSPECTED

dadurch gekennzeichnet,

dass die Umhüllung eine Länge aufweist, die mindestens der ersten Länge gleich ist.
4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

dass der Ventilschaft aus einer axialen Führung herausragt, die die seitliche Bewegung begrenzt und einen Weg für die Längsbewegung festlegt, und dass die Führung den Ventilschaft umschliesst, wobei die Umhüllung einen um den Ventilschaft zylindrisch angeordneten, am oberen Ende geschlossenen und unterhalb des Kegelventils am Ventilschaft befestigten Teil aufweist, der den Ventilschaft umschliesst, und vor dem homogenen Katalysator schützt, und dass die Umhüllung eine am Unterteil angeordnete, nach innen gerichtete Nase aufweist, die einen Spalt begrenzt, der ringförmig um den Ventilschaft verläuft.
5. Schutzvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

dass sie einen Dampfströmungsweg aufweist, der in den Spalt mündet, so dass der Dampf von einer im Innern der Umhüllung gelegenen Stelle zu einer auf der Aussenseite der Umhüllung gelegenen Stelle in den Spalt geleitet wird.
6. Schutzvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

dass der Spalt so konstruiert und angeordnet ist, dass sich ein Dampfstrahl bildet, der durch den den Ventilschaft ringförmig umgebenden Spalt strömt.

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7. Schutzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

dass der Ventilschaft in seinem unteren Abschnitt von einem starren Führungsrohr umgeben ist und dass die untere Nase der Umhüllung sich bis zu einer dem Führungsrohr gegenüberliegenden Stelle erstreckt, derart, dass der Spalt den Dampfstrahl konzentrisch um das Führungsrohr leitet.
8. Schutzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurchgekennzeichnet ,

dass der Ventilschaft von einem Führungsrohr aufgenommen wird, das Führungsrohr einen Durchgang für den Dampf aufweist, und dass die Oberfläche des Ventilschafts über den Durchgang von dem Dampfstrom beaufschlagt wird.
9. Schutzvorrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Führungsrohr eine Reihe von Führungen aufweist, die mit der Aussenseite des Ventilschafts in Berührung sind, und dass ein ringförmiger Strömungsweg um den Ventilschaft einen Durchgang besitzt, wobei die Umhüllung einen Innenhqhlraum aufweist, in den der Durchgang mündet und der Hohlraum über den Spalt entleert wird, so dass Dampf durch den Spalt strömen kann.

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10. Schutzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

dass die Umhüllung auf ihrer Aussenfläche mit einer verschleissfesten Schicht überzogen ist.

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11. Oktober

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