JPH05149679A - 空気液化分離装置及びその制御方法 - Google Patents
空気液化分離装置及びその制御方法Info
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- JPH05149679A JPH05149679A JP31466391A JP31466391A JPH05149679A JP H05149679 A JPH05149679 A JP H05149679A JP 31466391 A JP31466391 A JP 31466391A JP 31466391 A JP31466391 A JP 31466391A JP H05149679 A JPH05149679 A JP H05149679A
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- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 主凝縮蒸発器の液面を略一定のレベルに保ち
ながら、膨張タービンで最適な寒冷量を発生させること
ができる空気液化分離装置及びその制御方法を提供す
る。 【構成】 主凝縮蒸発器11における液化酸素量を液面
計30で検出し、該検出結果に基づいて流量制御器31
の設定値を変更して主凝縮蒸発器部分から抜出す液化酸
素の流量を調節するとともに、前記液化酸素量の増減傾
向及び前記抜出す液化酸素の流量とに基づいて、膨張タ
ービン26における流量制御器32の設定値を変更し、
ガス流量を制御して最適寒冷量を得る。
ながら、膨張タービンで最適な寒冷量を発生させること
ができる空気液化分離装置及びその制御方法を提供す
る。 【構成】 主凝縮蒸発器11における液化酸素量を液面
計30で検出し、該検出結果に基づいて流量制御器31
の設定値を変更して主凝縮蒸発器部分から抜出す液化酸
素の流量を調節するとともに、前記液化酸素量の増減傾
向及び前記抜出す液化酸素の流量とに基づいて、膨張タ
ービン26における流量制御器32の設定値を変更し、
ガス流量を制御して最適寒冷量を得る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気液化分離装置及び
その制御方法に関し、特に、原料空気圧縮機で圧縮した
原料空気を、精製,冷却して複精留塔に導入して液化精
留分離し、酸素,窒素,アルゴン等を気体又は液体で生
産する空気液化分離装置において、該装置の運転に必要
な寒冷量を最適な状態に保つ制御手段及び制御方法に関
する。
その制御方法に関し、特に、原料空気圧縮機で圧縮した
原料空気を、精製,冷却して複精留塔に導入して液化精
留分離し、酸素,窒素,アルゴン等を気体又は液体で生
産する空気液化分離装置において、該装置の運転に必要
な寒冷量を最適な状態に保つ制御手段及び制御方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に、通常の空気液化分離装置は、ガ
ス製品採取運転,液製品採取運転,液注入運転等、各種
の運転モードでの運転が可能なように構成されており、
各運転モードにおける必要寒冷は、膨張タービン及び注
入液により供給される。この各運転モードにおいて、各
部の流量等の設定が終了した後の安定運転時の寒冷バラ
ンスの調整方法としては、複精留塔の下部塔と上部塔と
の間に設けられた主凝縮蒸発器における液化酸素の液面
を規定の範囲内に保つようにすることにより行われる。
ス製品採取運転,液製品採取運転,液注入運転等、各種
の運転モードでの運転が可能なように構成されており、
各運転モードにおける必要寒冷は、膨張タービン及び注
入液により供給される。この各運転モードにおいて、各
部の流量等の設定が終了した後の安定運転時の寒冷バラ
ンスの調整方法としては、複精留塔の下部塔と上部塔と
の間に設けられた主凝縮蒸発器における液化酸素の液面
を規定の範囲内に保つようにすることにより行われる。
【0003】そのため、従来は、上記主凝縮蒸発器の液
化酸素の液面を検出して膨張タービンの流量を制御する
方法や、液面の高さ変化に応じて保安液酸として主凝縮
蒸発器部分(上部塔下部)から抜出される液化酸素の抜
出し量を制御する方法が行われている。
化酸素の液面を検出して膨張タービンの流量を制御する
方法や、液面の高さ変化に応じて保安液酸として主凝縮
蒸発器部分(上部塔下部)から抜出される液化酸素の抜
出し量を制御する方法が行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法は時定数が長いために、主凝縮蒸発器の液面の増減
幅を規定値内に納めにくいという欠点があり、後者の方
法は、主凝縮蒸発器の液面の増減幅を小さくでき、液面
を一定に保てるものの、膨張タービンの流量を制御して
いないため、最適な発生寒冷量が得られないという欠点
があった。
方法は時定数が長いために、主凝縮蒸発器の液面の増減
幅を規定値内に納めにくいという欠点があり、後者の方
法は、主凝縮蒸発器の液面の増減幅を小さくでき、液面
を一定に保てるものの、膨張タービンの流量を制御して
いないため、最適な発生寒冷量が得られないという欠点
があった。
【0005】そこで本発明は、主凝縮蒸発器の液面を略
一定のレベルに保ちながら、膨張タービンで最適な寒冷
量を発生させることができる空気液化分離装置及びその
制御方法を提供することを目的としている。
一定のレベルに保ちながら、膨張タービンで最適な寒冷
量を発生させることができる空気液化分離装置及びその
制御方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の空気液化分離装置は、圧縮,精製,冷却
した原料空気を複精留塔に導入して液化精留を行い、酸
素,窒素,アルゴン等を気体,液体で生産する空気液化
分離装置において、該空気液化分離装置は、前記複精留
塔の下部塔と上部塔との間に設けられた主凝縮蒸発器に
おける液化酸素量を検出する液化酸素量検出手段と、該
液化酸素量検出手段により検出した液化酸素量に応じて
主凝縮蒸発器部分から抜出す液化酸素の流量を調節する
抜出し液化酸素流量調整手段と、系内のガスの一部を断
熱膨張させて寒冷を発生する膨張タービンにおけるガス
流量を、前記液化酸素量検出手段により検出される液化
酸素量の増減傾向及び前記液化酸素流量調整手段により
制御された液化酸素抜出し量とに基づいて制御する膨張
タービン流量調整手段とを備えていることを特徴として
いる。
ため、本発明の空気液化分離装置は、圧縮,精製,冷却
した原料空気を複精留塔に導入して液化精留を行い、酸
素,窒素,アルゴン等を気体,液体で生産する空気液化
分離装置において、該空気液化分離装置は、前記複精留
塔の下部塔と上部塔との間に設けられた主凝縮蒸発器に
おける液化酸素量を検出する液化酸素量検出手段と、該
液化酸素量検出手段により検出した液化酸素量に応じて
主凝縮蒸発器部分から抜出す液化酸素の流量を調節する
抜出し液化酸素流量調整手段と、系内のガスの一部を断
熱膨張させて寒冷を発生する膨張タービンにおけるガス
流量を、前記液化酸素量検出手段により検出される液化
酸素量の増減傾向及び前記液化酸素流量調整手段により
制御された液化酸素抜出し量とに基づいて制御する膨張
タービン流量調整手段とを備えていることを特徴として
いる。
【0007】また、本発明の制御方法は、前記主凝縮蒸
発器における液化酸素量を検出し、該検出結果に基づい
て主凝縮蒸発器部分から抜出す液化酸素の流量を調節す
るとともに、前記液化酸素量の増減傾向及び前記抜出す
液化酸素の流量とに基づいて、前記膨張タービンにおけ
るガス流量を制御することを特徴としている。
発器における液化酸素量を検出し、該検出結果に基づい
て主凝縮蒸発器部分から抜出す液化酸素の流量を調節す
るとともに、前記液化酸素量の増減傾向及び前記抜出す
液化酸素の流量とに基づいて、前記膨張タービンにおけ
るガス流量を制御することを特徴としている。
【0008】
【作 用】上記構成によれば、主凝縮蒸発器における液
化酸素量の変化に基づいて、抜出す液化酸素の流量を調
節するとともに、該液化酸素量の増減傾向と液化酸素抜
出し量とに基づいて膨張タービンの流量を制御するの
で、主凝縮蒸発器における液化酸素量を略一定に保ちな
がら、最適な発生寒冷量を得ることができる。
化酸素量の変化に基づいて、抜出す液化酸素の流量を調
節するとともに、該液化酸素量の増減傾向と液化酸素抜
出し量とに基づいて膨張タービンの流量を制御するの
で、主凝縮蒸発器における液化酸素量を略一定に保ちな
がら、最適な発生寒冷量を得ることができる。
【0009】特に、液化酸素量の増減傾向及び抜出す液
化酸素の流量を、分散型制御装置又はエキスパートシス
テムで処理して寒冷量の過不足を推論し、これによって
最適な膨張タービン流量を算出し、設定値を調整するこ
とにより、膨張タービンの時定数の大きさをカバーして
常に最適な寒冷量を全自動で得ることができる。
化酸素の流量を、分散型制御装置又はエキスパートシス
テムで処理して寒冷量の過不足を推論し、これによって
最適な膨張タービン流量を算出し、設定値を調整するこ
とにより、膨張タービンの時定数の大きさをカバーして
常に最適な寒冷量を全自動で得ることができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明を、図1に示す一実施例に基づ
いて、さらに詳細に説明する。
いて、さらに詳細に説明する。
【0011】図は粗アルゴン採取系統を有する空気液化
分離装置の概略を示す系統図であり、酸素ガスGO,窒
素ガスGN,粗アルゴンCAr等を主製品として生産す
るものである。
分離装置の概略を示す系統図であり、酸素ガスGO,窒
素ガスGN,粗アルゴンCAr等を主製品として生産す
るものである。
【0012】この空気液化分離装置は、基本的には従来
のものと略同様に構成されており、図示しない原料空気
圧縮機及び精製設備で圧縮,精製された原料空気Aを、
主熱交換器1で戻りガスと熱交換させて冷却し、該冷却
後の原料空気を複精留塔2に導入して液化精留を行い、
前記酸素ガスGO,窒素ガスGN,粗アルゴンCArを
製品として生産するものである。
のものと略同様に構成されており、図示しない原料空気
圧縮機及び精製設備で圧縮,精製された原料空気Aを、
主熱交換器1で戻りガスと熱交換させて冷却し、該冷却
後の原料空気を複精留塔2に導入して液化精留を行い、
前記酸素ガスGO,窒素ガスGN,粗アルゴンCArを
製品として生産するものである。
【0013】即ち、管3から複精留塔2の下部塔2aに
導入された原料空気は、該下部塔2aにおける周知の精
留操作により、塔底部の酸素富化液化空気と塔頂部の窒
素ガスとに分離し、塔底部の酸素富化液化空気は管4に
導出されて二分し、一方は減圧弁5,管6を経て上部塔
2bの上部に導入され、他方は減圧弁7,アルゴン凝縮
器8,管9を経て上部塔2bの中段に導入される。
導入された原料空気は、該下部塔2aにおける周知の精
留操作により、塔底部の酸素富化液化空気と塔頂部の窒
素ガスとに分離し、塔底部の酸素富化液化空気は管4に
導出されて二分し、一方は減圧弁5,管6を経て上部塔
2bの上部に導入され、他方は減圧弁7,アルゴン凝縮
器8,管9を経て上部塔2bの中段に導入される。
【0014】また、塔頂部の窒素ガスは、管10に導出
されて主凝縮蒸発器11に導入され、上部塔底部の液化
酸素と熱交換して液化し、液化窒素となって管12に導
出される。この液化窒素は、一部が弁13及び管14を
介して上部塔2bの頂部に導入され、残部が管12aか
ら下部塔2bの頂部に戻される。
されて主凝縮蒸発器11に導入され、上部塔底部の液化
酸素と熱交換して液化し、液化窒素となって管12に導
出される。この液化窒素は、一部が弁13及び管14を
介して上部塔2bの頂部に導入され、残部が管12aか
ら下部塔2bの頂部に戻される。
【0015】前記上部塔2bに導入された酸素富化液化
空気及び液化窒素は、該上部塔2bにおける周知の精留
操作により、塔底部の液化酸素と塔頂部の窒素ガスとに
分離し、塔底部の液化酸素は主凝縮蒸発器11で前記窒
素ガスと熱交換を行い気化して酸素ガスとなり、その一
部が管15から主熱交換器1,弁16を介して製品とし
て採取される。また、前記塔頂部の窒素ガスは、管1
7,主熱交換器1,弁18を介して製品として採取され
る。
空気及び液化窒素は、該上部塔2bにおける周知の精留
操作により、塔底部の液化酸素と塔頂部の窒素ガスとに
分離し、塔底部の液化酸素は主凝縮蒸発器11で前記窒
素ガスと熱交換を行い気化して酸素ガスとなり、その一
部が管15から主熱交換器1,弁16を介して製品とし
て採取される。また、前記塔頂部の窒素ガスは、管1
7,主熱交換器1,弁18を介して製品として採取され
る。
【0016】さらに、上部塔2bの中段からは、管19
によりアルゴンガスを含む酸素ガスが導出されて粗アル
ゴン塔20に導入されており、該粗アルゴン塔20の頂
部から管21,主熱交換器1,弁22を介して粗アルゴ
ンが採取されている。また、上部塔上部からは、管23
により排ガスWGが抜出されている。
によりアルゴンガスを含む酸素ガスが導出されて粗アル
ゴン塔20に導入されており、該粗アルゴン塔20の頂
部から管21,主熱交換器1,弁22を介して粗アルゴ
ンが採取されている。また、上部塔上部からは、管23
により排ガスWGが抜出されている。
【0017】さらに、前記上部塔底部の主凝縮蒸発器1
1部分からは、管24により液化酸素の一部が抜出され
ている。この液化酸素は、製品として液化酸素を必要と
しない場合であっても、液化酸素中に炭化水素が濃縮す
るのを防止するための保安液酸として所定量が抜き出さ
れている。
1部分からは、管24により液化酸素の一部が抜出され
ている。この液化酸素は、製品として液化酸素を必要と
しない場合であっても、液化酸素中に炭化水素が濃縮す
るのを防止するための保安液酸として所定量が抜き出さ
れている。
【0018】また、下部塔2aからは、管25により窒
素ガスの一部が抜出され、主熱交換器1で中間温度まで
昇温した後、膨張タービン26に導入され、断熱膨張し
て装置の運転に必要な寒冷量を発生している。寒冷発生
後の窒素ガスは、排ガスWGとして管27から排出され
る。
素ガスの一部が抜出され、主熱交換器1で中間温度まで
昇温した後、膨張タービン26に導入され、断熱膨張し
て装置の運転に必要な寒冷量を発生している。寒冷発生
後の窒素ガスは、排ガスWGとして管27から排出され
る。
【0019】そして、装置が安定運転を行っているとき
の発生寒冷量を調節するための制御系として、本実施例
装置においては、前記主凝縮蒸発器11における液化酸
素LOの液面を検出する液面計(L)30と、主凝縮蒸
発器11部分から液化酸素を抜出す管24における液化
酸素の流量を検出する流量計31a及び流量を調節する
流量調節弁31bを有する流量制御器(F)31と、同
様に、膨張タービン26に窒素ガスを導入する管25に
おける窒素ガスの流量を検出する流量計32a及び流量
を調節する流量調節弁32bを有する流量制御器(F)
32と、前記液面計30及び両流量制御器31,32か
らの信号Sを処理して、前記両流量調節弁31b,32
bを制御するための分散型制御装置又はエキスパートシ
ステムからなる制御装置33とを設けている。
の発生寒冷量を調節するための制御系として、本実施例
装置においては、前記主凝縮蒸発器11における液化酸
素LOの液面を検出する液面計(L)30と、主凝縮蒸
発器11部分から液化酸素を抜出す管24における液化
酸素の流量を検出する流量計31a及び流量を調節する
流量調節弁31bを有する流量制御器(F)31と、同
様に、膨張タービン26に窒素ガスを導入する管25に
おける窒素ガスの流量を検出する流量計32a及び流量
を調節する流量調節弁32bを有する流量制御器(F)
32と、前記液面計30及び両流量制御器31,32か
らの信号Sを処理して、前記両流量調節弁31b,32
bを制御するための分散型制御装置又はエキスパートシ
ステムからなる制御装置33とを設けている。
【0020】上記制御系は、主凝縮蒸発器11における
液化酸素の液面を前記液面計30により検出して、該液
面が規定値内にあるように流量制御器31の設定値を変
化させて流量調節弁31bの開度を調節するとともに、
制御装置33は、定期的に、液面計30により検出され
る液化酸素の液面の増減傾向と、流量制御器31から得
られる抜出し液化酸素量、及びこの抜出し量とあらかじ
め計画されている液化酸素の抜出し量との差から寒冷量
の過不足を算出し、これに基づいて最適な膨張タービン
26の流量を算出し、前記流量制御器32の設定値を変
化させて流量調節弁32bの開度を調節する。
液化酸素の液面を前記液面計30により検出して、該液
面が規定値内にあるように流量制御器31の設定値を変
化させて流量調節弁31bの開度を調節するとともに、
制御装置33は、定期的に、液面計30により検出され
る液化酸素の液面の増減傾向と、流量制御器31から得
られる抜出し液化酸素量、及びこの抜出し量とあらかじ
め計画されている液化酸素の抜出し量との差から寒冷量
の過不足を算出し、これに基づいて最適な膨張タービン
26の流量を算出し、前記流量制御器32の設定値を変
化させて流量調節弁32bの開度を調節する。
【0021】例えば、制御装置33は、主凝縮蒸発器1
1における液化酸素の液面が上昇し、規定値上限を越え
た場合には、流量調節弁31bを開いて液化酸素の抜出
し量を増加させる。その結果、主凝縮蒸発器11におけ
る液化酸素の液面が減少傾向に転じた場合、規定値下限
に至るまでは抜出し液化酸素量は、そのまま維持され
る。このときの液面の減少傾向から求まる寒冷不足量及
び抜出し液化酸素量と規定抜出し液化酸素量との差から
求まる寒冷過不足量から全体の寒冷過不足量を求め、現
在の膨張タービン流量をどの程度増減させれば良いかを
算出し、該算出結果に基づいて膨張タービン流量を増減
させる。
1における液化酸素の液面が上昇し、規定値上限を越え
た場合には、流量調節弁31bを開いて液化酸素の抜出
し量を増加させる。その結果、主凝縮蒸発器11におけ
る液化酸素の液面が減少傾向に転じた場合、規定値下限
に至るまでは抜出し液化酸素量は、そのまま維持され
る。このときの液面の減少傾向から求まる寒冷不足量及
び抜出し液化酸素量と規定抜出し液化酸素量との差から
求まる寒冷過不足量から全体の寒冷過不足量を求め、現
在の膨張タービン流量をどの程度増減させれば良いかを
算出し、該算出結果に基づいて膨張タービン流量を増減
させる。
【0022】このように、主凝縮蒸発器11における液
化酸素の液面(量)と、抜出し液化酸素量と、膨張ター
ビン26の流量とを有機的に結び付けることにより、主
凝縮蒸発器11における液化酸素の液面を規定値内の略
一定のレベルに保ちながら、最適な発生寒冷量での運転
が可能となる。
化酸素の液面(量)と、抜出し液化酸素量と、膨張ター
ビン26の流量とを有機的に結び付けることにより、主
凝縮蒸発器11における液化酸素の液面を規定値内の略
一定のレベルに保ちながら、最適な発生寒冷量での運転
が可能となる。
【0023】したがって、需要変動や運転モード変更等
により各部の弁の開度を調節して各部の流量や必要寒冷
量が変化した場合でも、安定運転時の状況に応じた適格
な制御を行うことができ、例えば外気温の変化等により
寒冷に過不足を生じた場合でも、確実かつ自動的に追従
することができる。
により各部の弁の開度を調節して各部の流量や必要寒冷
量が変化した場合でも、安定運転時の状況に応じた適格
な制御を行うことができ、例えば外気温の変化等により
寒冷に過不足を生じた場合でも、確実かつ自動的に追従
することができる。
【0024】なお、上記制御系以外の空気液化分離装置
の構成は、上記実施例に限定されるものではなく、ガス
状,液状の各種製品の採取状態に応じて適宜最適な構成
とすることが可能である。
の構成は、上記実施例に限定されるものではなく、ガス
状,液状の各種製品の採取状態に応じて適宜最適な構成
とすることが可能である。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
主凝縮蒸発器における液化酸素の液面を規定値内の略一
定のレベルに保ちながら、最適な発生寒冷量での運転が
可能となり、寒冷の無駄を削減して運転コストの低減を
図れる。
主凝縮蒸発器における液化酸素の液面を規定値内の略一
定のレベルに保ちながら、最適な発生寒冷量での運転が
可能となり、寒冷の無駄を削減して運転コストの低減を
図れる。
【図1】 本発明の空気液化分離装置の一実施例を示す
系統図である。
系統図である。
1…主熱交換器 2…複精留塔 2a…下部塔
2b…上部塔 11…主凝縮蒸発器 20…粗アルゴン塔 2
6…膨張タービン 30…液面計 31,32…流量制御器 33
…制御装置 LO…液化酸素
2b…上部塔 11…主凝縮蒸発器 20…粗アルゴン塔 2
6…膨張タービン 30…液面計 31,32…流量制御器 33
…制御装置 LO…液化酸素
Claims (2)
- 【請求項1】 圧縮,精製,冷却した原料空気を複精留
塔に導入して液化精留を行い、酸素,窒素,アルゴン等
を気体,液体で生産する空気液化分離装置において、該
空気液化分離装置は、前記複精留塔の下部塔と上部塔と
の間に設けられた主凝縮蒸発器における液化酸素量を検
出する液化酸素量検出手段と、該液化酸素量検出手段に
より検出した液化酸素量に応じて主凝縮蒸発器部分から
抜出す液化酸素の流量を調節する抜出し液化酸素流量調
整手段と、系内のガスの一部を断熱膨張させて寒冷を発
生する膨張タービンにおけるガス流量を、前記液化酸素
量検出手段により検出される液化酸素量の増減傾向及び
前記液化酸素流量調整手段により制御された液化酸素抜
出し量とに基づいて制御する膨張タービン流量調整手段
とを備えていることを特徴とする空気液化分離装置。 - 【請求項2】 圧縮,精製,冷却した原料空気を複精留
塔に導入して液化精留を行い、酸素,窒素,アルゴン等
を気体,液体で生産する空気液化分離装置の制御方法に
おいて、前記複精留塔の下部塔と上部塔との間に設けら
れた主凝縮蒸発器における液化酸素量を検出し、該検出
結果に基づいて主凝縮蒸発器部分から抜出す液化酸素の
流量を調節するとともに、前記液化酸素量の増減傾向及
び前記抜出す液化酸素の流量とに基づいて、系内のガス
の一部を断熱膨張させて寒冷を発生する膨張タービンに
おけるガス流量を制御することを特徴とする空気液化分
離装置の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31466391A JPH05149679A (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | 空気液化分離装置及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31466391A JPH05149679A (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | 空気液化分離装置及びその制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05149679A true JPH05149679A (ja) | 1993-06-15 |
Family
ID=18056045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31466391A Pending JPH05149679A (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | 空気液化分離装置及びその制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05149679A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100804985B1 (ko) * | 2001-09-17 | 2008-02-20 | 주식회사 포스코 | 산소 팽창터빈 속도제어 방법 |
-
1991
- 1991-11-28 JP JP31466391A patent/JPH05149679A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100804985B1 (ko) * | 2001-09-17 | 2008-02-20 | 주식회사 포스코 | 산소 팽창터빈 속도제어 방법 |
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