EP0476449B1 - Verfahren und Vorrichtung für die Trocknung von Erdgas und für die Wiederaufbereitung des hierfür benutzten Wasserlösemittels - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
- C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
Definitions
- the invention relates to a method and a device for drying natural gas and for reprocessing the water solvent used therefor, in which the natural gas is heated if necessary and brought into contact with the water solvent in a contact device, in which the water solvent is reprocessed in a distillation device with a boiling chamber and in which one uses the water solvent heated in a common heating device in two interlocking circuits as a heat carrier for both the heating of the natural gas and for the supply of heat to the distillation device.
- this tank there is a coil as a heat exchanger through which water solvent flows, which is used to heat the natural gas entering the system.
- a coil as a heat exchanger through which water solvent flows, which is used to heat the natural gas entering the system.
- Operating the two circuits for the water solvent separately is disadvantageous in terms of equipment and energy. Since the first circuit is operated by a gas jet pump, the water solvent in the line for gas heating can only be fed into the distillation device after gas has been released
- the invention avoids the disadvantages of the prior art. It is the object of the invention to make the system simpler and cheaper so that it works more energetically and in terms of control technology.
- the invention consists in that the heating of the water solvent is carried out in a boiler set up away from the boiling chamber and from the gas / water solvent heat exchanger serving as a natural gas heater, thereby heating the water solvent in the boiler under pressure and feeding it to the boiling chamber after it has been in a Throttle valve is relaxed, and that in the boiling chamber of the distillation device, the water solvent to be regenerated with the water solvent which is heated in the boiler and forms the heat transfer medium mixes.
- a conventional, industrially manufactured boiler can be used, which works energetically cheaper than one-off heaters, so that the Plant for drying natural gas works at lower energy costs.
- the new mixing process results in heat transfer in the boiling chamber that does not cause transmission losses.
- the external supply of the boiling chamber via the water solvent with boiling temperatures is realized in the following way: The heating of the water solvent in the separately installed boiler takes place under slightly increased pressure, which is generated by the circulation pump and regulated with the help of the valve. This increase in pressure leads to a delay in the boiling of the water solvent, which makes the necessary additional heat absorption possible. When the water solvent so heated is released into the boiling chamber, the water solvent begins to boil immediately with the additional release of latent heat.
- the system can also operate more efficiently in terms of control technology, because the inflow of heated water solvent into the two circuits can be controlled more simply and effectively.
- the hydrocarbons present in the natural gas can be removed in such a way that hydrocarbons are drawn off from the water solvent drawn off from the contact device after partial heating into the condenser of the distillation column.
- the water solvent in this system is guided in two interlocking circuits, the boiler being arranged in the one of the two interlocking pipe circuits for the water solvent, which leads from the boiler into the boiling chamber and from there via a water solvent / raw gas heat exchanger back to the boiler and in which a circulation pump is arranged, while the other pipe circuit leads from the boiling chamber via the contact device to the condenser in the distillation column, then into a heat exchanger and then into the distillation column above the boiling chamber and in which a circulation pump is also arranged, whereby through the Guide the heat exchanger of the pipe branch in front of the contact device and the pipe branch behind the contact device.
- a glycol stripper is arranged in the pipeline circuit leading to the contact device behind the boiling chamber is that a stripping gas heat exchanger for the glycol stripper is arranged in the pipeline circuit behind the boiler, that a hydrocarbon separator with fuel gas utilization is arranged between the condenser in the distillation device and the heat exchanger, and / or that a bypass line provided with a valve is provided parallel to the gas / glycol heat exchanger.
- the heating device designed as an optimal energy generator, the distillation column serving as a regeneration system and the heat exchanger serving as a natural gas heating system are designed completely separately as individual building blocks.
- the water solvent e.g. a glycol
- the water solvent is heated in the boiler 1 under pressure, fed via a magnetic separator 2 and a heat exchanger 3 to the boiling chamber 4 after it is relaxed in the throttle valve 5.
- the water solvent takes two different paths: one path leads from the boiling chamber 4 via the pipeline 6, the circulating pump 7 into the gas / glycol heat exchanger 8 into which the material to be dried Natural gas enters via line 9 and exits via line 10, and from there back into the boiler 1.
- a bypass line 11 and a valve 12 are provided for switching off and controlling this gas / glycol 8 heat exchanger from the circuit.
- the other route for the water solvent leads from the boiling chamber 4 via the glycol stripper 13, to which the stripping gas is supplied via line 14, into the collector 15, from there via line 16, the heat exchanger glycol / glycol 17 and the circulation pump 18 into the Natural gas drying part 19, where the water solvent or hydrate inhibitor glycol 19 is brought into connection with the natural gas emerging from the line 10, which may be subjected to further pretreatment such as pressure reduction, cooling and separation of entrained liquids.
- the glycol in the circuit exits the natural gas drying section via line 20 and is fed via filter 21 to the top condenser 22 in the distillation column 23 and then continues via the glycol / hydrocarbon separator with glycol level control 24 through line 25 into the glycol / glycol Heat exchanger 17 and from there via line 26 to the nozzle 27 in the distillation column 23, where the glycol heated in the top condenser 22 and heated in the heat exchanger 17 enters heat into the distillation column 23.
- Strip gas is fed through line 30 to the heat exchanger 3, which then enters the glycol stripper 13 via line 14.
- the 31 is a temperature-controlled adjusting device for the valve 12, which controls the valve 12 depending on the temperature of the escaping natural gas.
- the actuating device 32 controls the valve 5 as a function of pressure or temperature in the line leading to the valve 5.
- the method of the invention has considerable advantages: Instead of two fired boilers, one can now make do with one, which can also be a boiler, how it is manufactured industrially in large numbers and how, due to these large numbers, it also uses the best energy was developed.
- This boiler can be located away from the natural gas heating system and away from the boiling chamber of the distillation column. You can work with this method much cheaper both in terms of equipment and energy.
- both the water solvent for heating the natural gas and the water solvent for supplying heat to the boiling chamber of the distillation column are heated in one and the same boiler, preferably heating the heat transfer medium in one of the Boiling chamber and boiler located away from the natural gas heater.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trocknung von Erdgas und zur Wiederaufbereitung des hierfür benutzten Wasserlösemittels, bei dem das Erdgas bei Bedarf erhitzt und mit dem Wasserlösemittel in einer Kontaktvorrichtung in Kontakt gebracht wird, bei dem das Wasserlösemittel in einer Destillationsvorrichtung mit Siedekammer wieder aufbereitet wird und bei dem man als Wärmeträger sowohl für die Erhitzung des Erdgases als auch für die Wärmezufuhr zur Destillationsvorrichtung das in einer gemeinsamen Heizvorrichtung erhitzte Wasserlösemittel in zwei ineinander greifenden Kreisläufen einsetzt.
- Während die Erhitzung von Erdgas und die Wiederaufbereitung des für die ordnungsgemäße Trocknung benutzten Wasserlösemittels früher getrennt voneinander in getrennten Vorrichtungen durchgeführt wurden, ist es aus der US-A-46 74 446 bekannt geworden, die Erhitzung von Erdgas und die Wiederaufbereitung des für die Trocknung benutzten Lösemittels in einer Vorrichtung auszuführen. Verwendet wird dabei sowohl für die Erhitzung des Erdgases als auch für die Wärmezufuhr zur Siedekammer der Destillationsvorrichtung das auch zur Trocknung benutzte Wasserlösemittel. Dieses Wasserlösemittel wird hier in zwei Kreisläufen eingesetzt, einem Kreislauf für die Erhitzung von Erdgas und einem anderen zweiten Kreislauf für die Gastrocknung und Regeneration des zur Trocknung benutzten Wasserlösemittels. Die für die Durchführung dieses Prozesses benötigte Wärme wird in einem Brenner erzeugt, welcher den Tank für das zu regenerierende Wasserlösemittel erhitzt. In diesem Tank befindet sich als Wärmetauscher eine Rohrschlange, durch die Wasserlösemittel fließt, welches für die Erhitzung des in die Anlage eintretenden Erdgases benutzt wird Das separate Betreiben der beiden Kreisläufe für das Wasserlösemittel ist apparativ und energetisch ungünstig. Da der erste Kreislauf durch eine Gasstrahlpumpe betrieben wird, kann das in der Leitung befindliche Wasserlösemittel für die Gaserwärmung erst nach einer Gasbefreiung in die Destillationsvorrichtung eingespeist werden
- Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Anlage einfacher und preisgünstiger so zu gestalten, daß sie energetisch und steuerungstechnisch günstiger arbeitet.
- Die Erfindung besteht darin, daß man die Erhitzung des Wasserlösemittels in einem von der Siedekammer und von dem als Erdgaserhitzer dienenden Wärmetauscher Gas/Wasserlösemittel entfernt aufgestellten Heizkessel vornimmt, daß man dabei das Wasserlösemittel im Heizkessel unter Druck erhitzt und der Siedekammer zuführt, nachdem es in einem Drosselventil entspannt ist, und daß man in der Siedekammer der Destillationsvorrichtung das zu regenerierende Wasserlösemittel mit dem im Heizkessel erhitzten den Wärmeträger bildenden Wasserlösemittel mischt.
- Durch die Verwendung eines einzigen, separat aufgestellten Heizkessels, durch welchen das Wasserlösemittel zirkuliert, kann die Anlage sehr viel günstiger betrieben werden: Es kann ein üblicher, industriell standardmäßig hergestellter Heizkessel verwendet werden, der energetisch günstiger arbeitet als in Einzelanfertigung hergestellte Heizvorrichtungen, so daß die Anlage zur Trocknung von Erdgas energetisch günstiger arbeitet.
- Durch den neuartigen Mischvorgang erfolgt in der Siedekammer eine Wärmeübertragung, die keine übertragungsverluste verursacht. Die externe Versorgung der Siedekammer über das Wasserlösemittel mit Siedetemperaturen wird auf folgende Weise realisiert: Das Aufheizen des Wasserlösemittels in dem separat aufgestellten Kessel geschieht unter leicht erhöhtem Druck, der durch die Umwälzpumpe erzeugt und mit Hilfe des Ventils geregelt wird. Diese Druckerhöhung führt zu einem Siedeverzug des Wasserlösemittels, wodurch die notwendige zusätzliche Wärmeaufnahme möglich wird. Beim Entspannen des so aufgeheizten Wasserlösemittels in die Siedekammer, fängt das Wasserlösemittel unmittelbar unter zusätzlicher Freisetzung latenter Wärme an zu sieden.
- Dadurch, daß hier ein separater Heizkessel verwendet wird, kann die Anlage auch steuerungstechnisch wirkungsvoller arbeiten, weil der Zufluß von erhitztem Wasserlösemittel in die beiden Kreisläufe einfacher und wirkungsvoller gesteuert werden kann.
- Dabei ist es energetisch vorteilhaft, wenn man aus der Siedekammer (4) abgezogenes und im Heizkessel (1) erhitztes Wasserlösemittel wieder in die Siedekammer (4) eindüst.
- Die Entfernung der im Erdgas vorhandenen Kohlenwasserstoffe kann derart erfolgen, daß man Kohlenwasserstoffe aus dem aus der Kontaktvorrichtung abgezogenen Wasserlösemittel nach Teilerwärmung in den Kondensator der Destillationskolonne abzieht.
- Dabei wird das Wasserlösemittel in dieser Anlage in zwei ineinandergreifenden Kreisläufen geführt, wobei der Heizkessel in demjenigen von den zwei ineinander greifenden Rohrleitungskreisen für das Waserlösemittel angeordnet ist, welcher von dem Heizkessel in die Siedekammer und von dieser über einen Wärmetauscher Wasserlösemittel/Rohgas zurück zum Heizkessel führt und in welchem eine Umwälzpumpe angeordnet ist, während der andere Rohrleitungskreis von der Siedekammer über die Kontaktvorrichtung zu dem Kondensator in der Destillationskolonne, dann in einen Wärmetauscher und anschließend in die Destillationskolonne über der Siedekammer führt und in welchem ebenfalls eine Umwälzpumpe angeordnet ist, wobei durch den Wärmetauscher der Rohrleitungszweig vor der Kontaktvorrichtung und der Rohrleitungszweig hinter der Kontaktvorrichtung führen.
- Vorteilhafte Ausführungsformen bestehen darin, daß im zur Kontaktvorrichtung führenden Rohrleitungskreis hinter der Siedekammer ein Glykol-Stripper angeordnet ist,
daß im Rohrleitungskreis hinter dem Heizkessel ein Strippgas-Wärmetauscher für den Glykol-Stripper angeordnet ist,
daß zwischen dem Kondensator in der Destillationsvorrichtung und dem Wärmetauscher ein Kohlenwasserstoffabscheider mit Brenngasverwertung angeordnet ist, und/oder daß eine mit Ventil versehene Bypaßleitung parallel zum Gas/Glykol-Wärmetauscher vorgesehen ist. - Baulich ist es vorteilhaft, wenn die als optimaler Energieerzeuger ausgelegte Heizvorrichtung, die als Regenerationsanlage dienende Destillationskolonne und der als Erdgaserhitzungsanlage dienende Wärmetauscher vollkommen getrennt als einzelne Baublöcke gestaltet sind.
- Das Wesen der Erfindung sowie weitere Vorteile und Merkmale sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch als Blockschaltbild dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
- Das Wasserlösemittel, z.B. ein Glykol, wird im Heizkessel 1 unter Druck erhitzt, über einen Magnetabscheider 2 und einen Wärmetauscher 3 der Siedekammer 4 zugeführt, nachdem es im Drosselventil 5 entspannt ist.
- Von der Siedekammer 4 aus nimmt das Wasserlösemittel zwei verschiedene Wege: Der eine Weg führt von der Siedekammer 4 über die Rohrleitung 6, die Umwälzpumpe 7 in den Wärmetauscher Gas/Glykol 8 in den das zu trocknende Erdgas über die Leitung 9 eintritt und über die Leitung 10 austritt, und von dort zurück in den Heizkessel 1.
- Zur Ausschaltung und Regelung dieses Wärmetauschers Gas/Glykol 8 aus dem Kreislauf ist eine Bypaßleitung 11 und ein Ventil 12 vorgesehen.
- Der andere Weg für das Wasserlösemittel führt aus der Siedekammer 4 über den Glykolstripper 13, dem über die Leitung 14 das Stripgas zugeführt wird, in den Sammler 15, von dort über die Leitung 16, den Wärmetauscher Glykol/Glykol 17 und die Umwälzpumpe 18 in den Erdgastrocknungsteil 19, wo das Wasserlösemittel bzw. Hydratinhibitormittel Glykol 19 mit dem aus der Leitung 10 austretenden Erdgas, das weiterer Vorbehandlung wie u.U. Druckreduzierung, Kühlung und Trennung von mitgeführten Flüssigkeiten unterzogen sein kann, in Verbindung gebracht wird. Das im Kreislauf befindliche Glykol tritt aus dem Erdgastrocknungsteil über die Leitung 20 aus und wird über das Filter 21 dem Kopfkondensator 22 in der Destillationskolonne 23 zugeführt und läuft dann weiter über den Glykol/Kohlenwasserstoffseparator mit Glykolstandregelung 24 durch die Leitung 25 in den Glykol/Glykol-Wärmetauscher 17 und von dort über die Leitung 26 zur Düse 27 in der Destillationskolonne 23, wo das im Kopfkondensator 22 erwärmte und im Wärmetauscher 17 erhitzte Glykol Wärme in die Destillationskolonne 23 einträgt.
- Durch die Leitung 28 verlassen standgeregelt flüssige Kohlenwasserstoffe den Separator, durch die Leitung 29 über einen Vordruckregler Brenngase. Diese können dem Heizkessel 1 zugeführt werden.
- Durch die Leitung 30 wird Stripgas dem Wärmetauscher 3 zugeführt, welches dann über die Leitung 14 in den Glykolstripper 13 eintritt.
- 31 ist eine temperaturgesteuerte Stellvorrichtung für das Ventil 12, die abhängig von der Temperatur des austretenden Erdgases das Ventil 12 steuert. Die Stellvorrichtung 32 steuert das Ventil 5 in Abhängigkeit von Druck oder Temperatur in der zum Ventil 5 führenden Leitung.
- Das Verfahren der Erfindung bringt erhebliche Vorteile mit sich: Anstelle von zwei befeuerten Heizkesseln kommt man nunmehr mit einem einzigen aus, welcher darüber hinaus ein Heizkessel sein kann, wie er industriell in großen Stückzahlen hergestellt wird und wie er aufgrund dieser großen Stückzahlen auch auf beste Energieausnutzung hin entwickelt wurde. Man kann diesen Heizkessel entfernt von der Erdgaserwärmungsanlage und entfernt von der Siedekammer der Destillationskolonne anordnen. Man kann somit mit diesem Verfahren sowohl apparativ als auch energetisch sehr viel günstiger arbeiten.
- Es ist somit das Wesen der Erfindung, daß man als Wärmeträger sowohl für die Erhitzung des Erdgases als auch für die Wärmezufuhr zur Siedekammer der Destillationskolonne das (teilregenerierte) Wasserlösemittel einsetzt.
- Bei diesem Verfahren ist es energetisch und apparativ besonders vorteilhaft, daß man sowohl das Wasserlösemittel für die Erhitzung des Erdgases als auch das Wasserlösemittel für die Wärmezufuhr zur Siedekammer der Destillationskolonne in ein und demselben Heizkessel erwärmt, wobei man vorzugsweise die Erhitzung des Wärmeträgers in einem von der Siedekammer und von dem Erdgaserhitzer entfernt aufgestellten Heizkessel vornimmt.
- Weiter ist es bei diesem Verfahren besonders vorteilhaft, wenn man in der Siedekammer das zu regenerierende Wasserlösemittel mit dem Wärmeträger mischt.
Claims (10)
- Verfahren zur Trocknung von Erdgas und zur Wiederaufbereitung des hierfür benutzten Wasserlösemittels, bei dem das Erdgas bei Bedarf erhitzt und mit dem Wasserlösemittel in einer Kontaktvorrichtung (19) in Kontakt gebracht wird, bei dem das Wasserlösemittel in einer Destillationsvorrichtung (23) mit Siedekammer (4) wieder aufbereitet wird und bei dem man als Wärmeträger sowohl für die Erhitzung des Erdgases als auch für die Wärmezufuhr zur Destillationsvorrichtung (23) das in einer gemeinsamen Heizvorrichtung erhitzte Wasserlösemittel in zwei ineinander greifenden Kreisläufen einsetzt,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die Erhitzung des Wasserlösemittels in einem von der Siedekammer (4) und von dem als Erdgaserhitzer dienenden Wärmetauscher Gas/Wasserlösemittel (8) entfernt aufgestellten Heizkessel (1) vornimmt,
daß man dabei das Wasserlösemittel im Heizkessel (1) unter Druck erhitzt und der Siedekammer (4) zuführt, nachdem es in einem Drosselventil (5) entspannt ist,
und daß man in der Siedekammer (4) der Destillationsvorrichtung (23) das zu regenerierende Wasserlösemittel mit dem im Heizkessel (1) erhitzten den Wärmeträger bildenden Wasserlösemittel mischt. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß man aus der Siedekammer (4) abgezogenes und im Heizkessel (1) erhitztes Wasserlösemittel wieder in die Siedekammer (4) eindüst. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß man Kohlenwasserstoffe aus dem aus der Kontaktvorrichtung (19) abgezogenen Wasserlösemittel nach Teilerwärmung in den Kondensator (22) der Destillationskolonne (23) abzieht. - Vorrichtung zur Trocknung von Erdgas und zur Wiederaufbereitung des hierfür benutzten Wasserlösemittels,
in der das Erdgas bei Bedarf erhitzt und mit dem Wasserlösemittel in Kontakt gebracht wird,
in der das Wasserlösemittel in einer Destillationsvorrichtung (23) mit Siedekammer (4) wieder aufbereitet wird
und in der das Wasserlösemittel als Wärmeträger sowohl für die Erhitzung des Erdgases als auch für die Wärmezufuhr zur Destillationsvorrichtung (23) in einer gemeinsamen Heizvorrichtung erhitzt ist und in zwei ineinander greifenden Kreisläufen eingesetzt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Heizkessel (1) für die Erhitzung des Wasserlösemittels entfernt von der Siedekammer (4) und von dem als Erdgaserhitzer dienenden Wärmetauscher Gas/Wasserlösemittel (8) aufgestellt ist, daß das im Heizkessel (1) unter Druck erhitzte Wasserlösemittel nach Entspannung in einem Drosselventil (5) der Siedekammer (4) zugeführt ist, und daß in der Siedekammer (4) der Destillationsvorrichtung (23) das zu regenerierende Wasserlösemittel mit dem im Heizkessel (1) erhitzten den Wärmeträger bildenden Wasserlösemittel gemischt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Heizkessel (1) in demjenigen von den zwei ineinander greifenden Rohrleitungskreisen für das Waserlösemittel angeordnet ist, welcher von dem Heizkessel (1) in die Siedekammer (4) und von dieser über einen Wärmetauscher Wasserlösemittel/Rohgas (8) zurück zum Heizkessel (1) führt und in welchem eine Umwälzpumpe (7) angeordnet ist,
während der andere Rohrleitungskreis von der Siedekammer (4) über die Kontaktvorrichtung (19) zu dem Kondensator (22) in der Destillationskolonne (23), dann in einen Wärmetauscher (17) und anschließend in die Destillationskolonne (23) über der Siedekammer (4) führt und in welchem ebenfalls eine Umwälzpumpe (18) angeordnet ist, wobei durch den Wärmetauscher (17) der Rohrleitungszweig (16) vor der Kontaktvorrichtung (19) und der Rohrleitungszweig (20, 25) hinter der Kontaktvorrichtung (19) führen. - Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß im zur Kontaktvorrichtung (19) führenden Rohrleitungskreis hinter der Siedekammer (4) ein Glykol-Stripper (13) angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Rohrleitungskreis hinter dem Heizkessel (1) ein Stripgas-Wärmetauscher (3) für den Glykol-Stripper (13) angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Kondensator (22) in der Destillationsvorrichtung (23) und dem Wärmetauscher (17) ein Kohlenwasserstoffabscheider mit Brenngasverwertung (24) angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch
eine mit Ventil (12) versehene Bypaßleitung (11) parallel zum Gas/Glykol-Wärmetauscher (8). - Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die als optimaler Energieerzeuger ausgelegte Heizvorrichtung (1), die als Regenerationsanlage dienende Destillationskolonne (23) und der als Erdgaserhitzungsanlage dienende Wärmetauscher (8) vollkommen getrennt als einzelne Baublöcke gestaltet sind.
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