JP3141340U - 高速乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】 設置に必要なスペースが少なくて済むとともに被処理物を高速で乾燥処理することができる、構造が簡単で製造コストが安く且つ保守も容易な高速乾燥機を提供する。
【解決手段】
被処理物供給部３から供給された被処理物は、供給管路６内で熱交換器１２から送られる高温の熱風に加熱されながら主ブロワ６で乾燥路８に送り込まれ、高温の熱風によって乾燥路８内を搬送される過程で水分が熱風中に蒸発・吸収され、途中サイクロン１０Ａ、１０Ｂを通過する際に被処理物から熱風中に吸収された水分が除去される。また、乾燥路８の途中においても熱交換器１２から熱風を供給するとともに、補助ブロワ１１Ａ、１１Ｂを設けて乾燥路８全長に亘って高速の空気流を維持するようにしているため、被処理物から効率よく水分を除去することができる。
【選択図】 図１

Description

本考案は、コーヒーの絞り滓や、おから、焼酎粕のような有機食品残渣や家畜の糞等に含まれる水分を短時間で除去するための乾燥機に関する。

食品の製造工程等で発生する有機食品残渣や家畜の糞のような水分を多量に含んで汚泥状となっている廃棄物を乾燥処理するために、従来では、例えば、特許文献１に記載されているように、被処理物を長い円筒状の容器本体内に投入して、この被処理物を容器本体内をモータで回転する軸なし螺旋翼によって移動させながら、螺旋翼の中心に設けた内側加熱手段と容器本体を外側から加熱する外側加熱手段によって被処理物を加熱乾燥させる乾燥装置が提案されている。
特開２００３−１４５０８８

前述した特許文献１に記載されているような従来の乾燥装置においては、容器本体内に投入された被処理物を少しずつ螺旋翼で容器本体の排出口側へ移動させながら徐々に乾燥させる構造になっているため、被処理物が容器本体内にとどまっている時間が長く、被処理物を連続的に処理する能力を高めるためには、容器本体の全長を長くする必要があるため、広い設置スペースが必要となる問題があった。
また、容器本体の内部に加熱手段や螺旋翼が配置されている複雑な構造のため、製造コストが高くなるとともに、清掃や点検等の保守が困難であった。

そこで、本考案は、前述したような問題を解決し、設置に必要なスペースが少なくて済むとともに被処理物を高速で乾燥処理することができる、構造が簡単で製造コストが安く且つ保守も簡単な高速乾燥機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本考案の高速乾燥機は、被処理物を略一様な速度で定量ずつ供給管路内に供給する被処理物供給部と、前記被処理物供給部と、前記供給管路を介して吸入口が連通された主ブロワと、前記主ブロワの吐出口に始端部が接続され、途中に複数の屈曲部が設けられた管状の乾燥路と、 前記乾燥路の少なくとも途中の１箇所と、終端部近傍にそれぞれ組み込まれて乾燥路内から水分を吸収した空気を分離除去する複数のサイクロンと、前記乾燥路途中に組み込まれた少なくとも１つの補助ブロワと、バーナを備えた燃焼チャンバを内蔵し、前記バーナの燃焼ガスで加熱される前記燃焼チャンバ外壁からの放熱で外部から取り込んだ空気を高温に加熱する熱交換器と、前記熱交換器内で加熱される空気温度を計測するセンサと、前記センサが計測した温度が第１の設定温度に下降したときに前記バーナを着火させ、前記第１の設定温度より高い第２の設定温度まで上昇したときに当該バーナの燃焼を停止させるバーナ制御手段と、前記熱交換器と前記供給管路の途中、及び、前記乾燥路の途中に組み込まれた少なくとも１つの補助ブロワの吸入口近傍位置とを連通して、当該熱交換器から供給管路と乾燥路にそれぞれ高温の熱風を供給する複数の熱風導入管路とを備えたものである。

本考案の高速乾燥機においては、乾燥路の前半部分は、略水平面内で蛇行する複数の屈曲部を有する管路から構成されているとともに、後半部分は略垂直面内で蛇行する複数の屈曲部を有する管路から構成されていることが望ましい。乾燥路の略全体部分が断熱材で断熱した箱状の乾燥室内に収容されていることも望ましい。

請求項１に記載された考案に係る高速乾燥機によれば、途中に複数の屈曲部が設けられた管状の乾燥路を高温に熱せられた高速の空気流によって被処理物を流動させることで、乾燥路内を通過する間に被処理物は攪拌・粉砕されて水分の蒸発が促進され、高温の空気に吸収されるため、短時間に且つ連続的に乾燥処理を行うことができる。

また、被処理物を乾燥させる乾燥路には、従来の乾燥機に見られるような被処理物を搬送する螺旋翼等の可動部分を必要としないため、構造が簡単で製造コストを安くできるとともに、清掃や点検を容易に行うことができる。

また、乾燥路の途中に組み込まれたサイクロンによって被処理物とともに乾燥路内を流動する空気から水分を分離除去することで、長い乾燥路を移動する間に被処理物の周囲の空気が湿って被処理物から発生する水蒸気の吸収効率が低下することを抑えることができる。

また、乾燥路途中で熱交換器から高温の熱風を吹き込んで、被処理物を再加熱するようにしているとともに、補助ブロワを設けて乾燥路全長に亘って高速の空気流を維持するようにしているため、被処理物から短時間で水分を除去することができる。

さらに、乾燥路の終端部近傍に設けたサイクロンによって、乾燥路内を空気搬送されてきた被処理物から空気を分離除去するようにしているため、乾燥済みの被処理物を回収する際に、空気流によって被処理物の粉塵が周囲に飛散することが防止されるととともに、回収される被処理物は当該サイクロンによって分離除去された空気に熱が奪われて温度が低下しているため、安全且つ容易に回収することができる。

また、請求項２に記載された考案に係る高速乾燥機によれば、乾燥路の前半部分では、水平面内でのみ乾燥路を蛇行させて被処理物を攪拌しながら搬送して水分除去を行うようにしているため、水分を含んで比重が大きく、垂直な管路を上昇させると詰まりを生じやすい性質の被搬送物であっても、この乾燥路の前半部分を通過する間に被処理物から過剰な水分を蒸発させてその比重を減少させることができる。

そして、乾燥路の後半部分で比重の減少した被処理物を垂直な管路を通過させるようにしているため、垂直な管路内を通過する際に、途中で詰まりを生じにくくなり、乾燥路後半の垂直な管路内の上昇・落下運動によって被処理物が激しく攪拌されて微細化が促進され、効率的に短時間で乾燥処理を行うことができる。

また、請求項３に記載された考案に係る高速乾燥機によれば、乾燥路の略全体部分が断熱材で断熱した箱状の乾燥室内に収容されているため、乾燥路から外気への放熱が抑制されてエネルギロスを少なくすることができ、乾燥処理の効率を向上させることができるとともに、バーナの燃料消費量を低減することができる。

図１は、本考案の高速乾燥機の１実施形態を示す概略平面図であって、同図に示すように、高速乾燥機１は、被処理物を投入するための原料ホッパ２を有する被処理物供給部３を有している。

また、図２は被処理物供給部３の側面図、図３はその正面図であって、原料ホッパ２内の下部には、スクリュー羽根４が回転自在に設けられている。このスクリュー羽根４は、原料ホッパ２の外側に付設されている可変速モータ５によって回転駆動されるようになっており、原料ホッパ２に投入された被処理物を攪拌して原料ホッパ２内でのブリッジの形成を防止し、定量ずつ原料ホッパ２の下端に連結された供給管路６内に落下させる役割を果たしている。

本実施形態においては、可変速モータ５は減速機構を内蔵していて、回転数を減速してスクリュー羽根４を回転するようにしてあり、スクリュー羽根４の回転数は、被処理物の水分量等に応じて可変速モータ５を最適な回転数に予め設定できるようになっている。

なお、常に同じ種類の被処理物だけを処理するような場合には、可変速モータ５の代わりに回転数が固定されたモータを用いてもよい。また、スクリュー羽根４に代えて、例えば攪拌羽根のような攪拌部材を用いてもよい。

前記供給管路６は、水平に設置された円筒状に形成されていて、その長手方向の始端部の上部が原料ホッパ２の下端部に連通し、終端部は主ブロワ７の吸入口に連結されている。

一方、前記主ブロワ７の吐出口は、本実施形態のものにおいては上向きに設置されていて、前記吐出口には乾燥路８の一部を構成している垂直管路８Ａの始端部が接続されている。

図１に示すように、前記乾燥路８は、多数の垂直管路８Ａと上側連結管路８Ｂならびに下側連結管路８Ｃを交互に連結して立体的に蛇行させて構成されていて、本実施形態のものにおいては、乾燥路８の略全体部分が内側に断熱材のライニングを施した箱状の乾燥室９内に収容されている。

なお、本実施形態においては、垂直管路８Ａには長さ２ｍのもの、上側連結管路８Ｂと下側連結管路８Ｃにはそれぞれ長さ５００ｍｍのものが用いられていて、全て内径１００ｍｍのステンレス製パイプで製作されている。

また、乾燥路８を構成している垂直管路８Ａ、上側連結管路８Ｂ、下側連結管路８Ｃの相互に連結されている部分はそれぞれ、乾燥路８内の清掃や点検を容易に行えるように取り外し自在に構成されている。

また、本実施形態のものにおいては、乾燥路８の途中の乾燥室９から外部に露出している２カ所と終端部近傍の１カ所に、それぞれサイクロン１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが組み込まれている。これらのサイクロン１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの作用については後述する。

また、乾燥路８のサイクロン１０Ａとサイクロン１０Ｂの下流側近傍には、それぞれ補助ブロワ１１Ａ、１１Ｂが組み込まれている。

さらに、高速乾燥機１は、乾燥路８内に高温の熱風を供給するための熱交換器１２を備えている。前記熱交換器１２は、図４及び図５に示すように、細長い角筒状に形成されていて、その内部には、燃焼チャンバ１３が設けられている。

燃焼チャンバ１３は円筒状に形成され、その一方の端部には、外部に開放された開口部１３Ａが形成されている。前記開口部１３Ａの外側近傍には、燃焼チャンバ１３内部に向けて突出する燃焼ノズル１４Ａを備えた、約８００°Ｃの高温の火炎を発生させるバーナ１４が配置されている。なお、本実施形態のものにおいては、バーナ１４として灯油バーナが使用されている。

また、燃焼チャンバ１３の内側には、これと同心状に円筒状の放熱網１３Ｂが設けられていて、この放熱網１３Ｂは、バーナ１４に点火されてその燃焼ノズル１４Ａから吹き出す火炎によって加熱されると、赤熱した放熱網１３Ｂからの放射熱により間接的に、燃焼チャンバ１３全体が均一に加熱されるようになっている。

また、この放熱網１３Ｂは、燃焼ノズル１４Ａから噴射された燃焼ガスが不完全燃焼を起こしても、高温に熱せられている放熱網１５に燃焼ガスが触れることによって完全燃焼させる役割も果たしている。

また、図示していないが、高速乾燥機１は、熱交換器１２内の空気温度を計測する温度センサを備えているとともに、前記温度センサが計測した温度が第１の設定温度まで下降したときにバーナ１４を着火させ、前記第１の設定温度より高い第２の設定温度まで上昇したときに当該バーナ１４の燃焼を停止させるこれも図示しないバーナ制御手段を備えている。

前記第１の設定温度と第２の設定温度は、図１において乾燥室９の外側に設けられている操作パネル１５で予め設定しておくことができる。前記操作パネル１５はまた、前述した可変速モータ５の回転数設定の他、高速乾燥機１の運転に必要な種々の操作や設定をここで一括して行えるようになっている。

また、図４に示すように、熱交換器１２には、一方の端部に外気を取り込むための空気導入口１２Ａが設けられ、また、他方の端部近傍の左右両側の内側壁には、それぞれ熱風導入管路１６Ａ、１６Ｂの始端部が開口しており、その一方の熱風導入管路１６Ａの終端部は、前述した供給管路６の途中位置に連通している。

また、他方の熱風導入管路１６Ｂの終端部は、図１に示すように、サイクロン１０Ｂから補助ブロワ１１Ｂの吸入口に至る管路の途中に連通している。なお、本実施形態の高速乾燥機１においては、耐熱性と耐蝕性を要求される構成部品が多いため、ステンレス材料を多用して製作されている。

次に、前述したように構成されている高速乾燥機１の動作について説明する。高速乾燥機１を使用して被処理物を乾燥処理する際には、原料ホッパ２に被処理物を投入する前に操作パネル１５に設けられている主電源スイッチを入れ、処理する被処理物の種類や状態に応じて、スクリュー羽根４の回転数（あるいは可変速モータ５の回転数）の設定や、熱交換器１２内の、バーナ１４を着火させる温度と燃焼を停止させる温度のそれぞれの設定を行う。なお、これらの設定値は既定値として操作パネル１５に記憶できるようにしておくことが望ましい。

次に、操作パネル１５に設けられている運転開始スイッチを投入することで、可変速モータ５が駆動されて原料ホッパ２内のスクリュー羽根４が回転を開始するとともに、主ブロワ７、補助ブロワ１１Ａ、１１Ｂ、及び、サイクロン１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが一斉に稼働し、さらに、バーナ１４に点火される。

前述したように、バーナ１４の燃焼ガスは、燃焼チャンバ１３内に放熱網１３Ｂを設けていることにより効率よく完全燃焼させることができ、また、燃焼ガスで赤熱された放熱網１３Ｂからの均一な放熱によって、燃焼チャンバ１３全体が高温に加熱され、熱交換器１２内部の燃焼チャンバ１３外側に接している空気もこれに伴って高温に加熱される。

一方、主ブロワ７ならびに補助ブロワ１１Ｂは、熱交換器１２内の高温の空気を熱風導入管路１６Ａ、１６Ｂを通して熱風として乾燥路８内に送り込む。熱交換器１２内の高温空気がこれらの熱風導入管路１６Ａ、１６Ｂへ吸引されることによって、熱交換器１２内部には空気導入口１２Ａから新たな外気が取り込まれる。

熱交換器１２から供給される熱風によって乾燥路８内分が十分高温になった時点で、原料ホッパ２におからや焼酎粕、家畜の糞等の乾燥処理を行う被処理物を投入する。原料ホッパ２に投入された被処理物は、回転するスクリュー羽根４によって攪拌され、ここで大きな塊は細かく砕かれ、被処理物の自重によって一定の割合で供給管路６内に落下していく。

供給管路６内に落下した被処理物は、主ブロワ７の吸引力によって直ちに乾燥路８内に吸い込まれるが、その途中で燃焼ガス供給管路１６Ａを通って熱交換器１２から供給される熱風に曝されることで、被処理物は急速に加熱されて多量の水蒸気が表面から排出され、この水蒸気が主ブロワ７によって引き起こされる高速の空気流の中に拡散吸収されるため、被処理物は乾燥路８に導入された早期の段階で効率的に水分が除去されていく。

こうして被処理物が供給管路６から主ブロワ７を通過して乾燥路８内に入ると、乾燥路８内を高速で流動する高温の空気流によって下流側へと搬送される。乾燥路８内では、垂直管路８Ａを上昇あるいは下降する際や、各管路管の連結部で被処理物の搬送方向が急激に変化する際に、被処理物は激しく攪拌され、あるいは管壁に衝突して粉砕され、次第に粒径が細かくなっていく。

被処理物が細かく砕かれて表面積が増大していくに従い、その内部に含まれている水分の蒸発は促進される。こうして、乾燥路８の中を途中まで搬送されてきた被処理物は、乾燥路８が一旦乾燥室９の外側へ出たところでサイクロン１０Ａに入り、ここで被処理物を運んできた空気の中の水分が分離除去される。

こうして、水分を除去された空気と被処理物は、サイクロン１０Ａを出て再び乾燥室９内に入り、乾燥路８の途中に組み込まれている補助ブロワ１１Ａに吸い込まれてここで運動エネルギを与えられた後、乾燥路８の上下に蛇行する部分を通過し、この過程において、被処理物の粒径はさらに細かくなるとともに乾燥が促進される。

その後、再び乾燥室９の外側に出て、サイクロン１０Ｂに入り、ここで再び被処理物から排出された水蒸気を含んだ空気から水分が分離除去される。サイクロン１０Ｂで水分を分離された空気と被処理物は、その下流側に設けられている補助ブロワ１１Ｂに吸引されるが、補助ブロワ１１Ｂの吸入口に至る手前で、乾燥路８に連結されている熱風導入管路１６Ｂを通して熱交換器１２から供給される高温の熱風が補助ブロワ１１Ｂにより吸引されて被処理物と合流する。

その結果、長い乾燥路８を移動してきた間に、乾燥路８からの放熱によって温度が低下した被処理物を、熱風導入管路１６Ｂから供給される熱風によって再び加熱することで、被処理物内部に含まれる水分の蒸発が促進される。

補助ブロワ１１Ｂを通過した被処理物は、図６に示すように上下に蛇行する乾燥路８の後半部分を通過し、この過程で被処理物は残りの水分を除去されて微細な顆粒状になり、
その終端部近傍で、乾燥室９の外側に設けられているサイクロン１０Ｃに入って、ここで被処理物とともに乾燥路８内を搬送されてきた空気中の水分が分離除去され、顆粒状に乾燥処理された被処理物のみが、サイクロン１０Ｃの下端の排出筒１７から排出される。

乾燥処理が完了した被処理物の回収は、本実施形態においては、１トン入りの布製の収納袋を用い、排出筒１７の出口に収納袋の開口部をはめ込むようにセットして行っている。 この際、被処理物にはその表面に若干の水分が付着して残るため、収納袋は通気性に優れたものを使用することが望ましい。

なお、排出筒１７から被処理物が排出される際に、被処理物とともに乾燥路８内を運ばれてきた空気のほとんどは、サイクロン１０Ｃを通過する際に分離されるため、被処理物とともに多量の空気が吹き出して周囲に被処理物の粉塵を飛散するようなことはない。

また、前述した実施形態においては、被処理物を略一様な速度で定量ずつ供給管路６内に供給するために、被処理物供給部３として、可変速モータ５で駆動されるスクリュー羽根４を内蔵した原料ホッパ２を用いているが、被処理物供給部は、本実施形態で説明した構造に限定するものでない。

例えば、被処理物が焼酎粕のようにほとんど液状の場合には、被処理物供給部を被処理物を貯留するタンクとこのタンクに連通して、先端にノズルを設けた管路と、前記管路途中に設けたポンプ等から構成し、タンク内の被処理物をポンプで加圧して前記ノズルから供給管路内に霧状に噴霧するようにしてもよい。

次に、図７は、本考案の高速乾燥機の別の実施形態における乾燥路のレイアウトを示す概略図であって、同図に示す高速乾燥機２０は、乾燥室２１内に収容された乾燥路前半部分２２Ａは、水平面内でのみ蛇行させた管路で構成されている。

被処理物は、被処理物供給部２３から主ブロワ２４でこの乾燥路前半部分２２Ａ内に送り込まれるが、この際、前述した実施形態の高速乾燥機１と同様に、図示しない熱交換器から供給される高温の熱風も同時に前記乾燥路前半部分２２Ａ内に送り込まれる。

この乾燥路前半部分２２Ａを通過した被処理物は、乾燥室２１の外側に設けられたサイクロン２５に取り込まれて、被処理物から発生した水蒸気が分離除去された後、乾燥室２１内の補助ブロワ２６により乾燥路後半部分２２Ｂに送られる。

乾燥路後半部分２２Ｂは、垂直面内でのみ蛇行させた管路で構成されていて、ここを通過する間に、被処理物は上昇落下を繰り返して細かく粉砕されることにより全体の表面積が増加して効率的に水分除去が行われる。

そして、最後に乾燥室２１の外側に設けられたサイクロン２７によって湿気を含む空気が分離され、乾燥処理が完了した被処理物がサイクロン２７下方の排出筒２８から排出されて収納袋等の回収容器２９に回収される。

本実施形態の高速乾燥機２０においては、乾燥路前半部分２２Ａは、被処理物を水平面内でのみ蛇行させて攪拌しながら搬送して水分除去を行うため、水分を含んで比重が大きく垂直な管路を上昇させると途中で詰まりを生じやすい被搬送物であっても、水平搬送させることで詰まり防止することができる。

そして、この部分を通過する間に、被処理物から水分を蒸発させて比重軽くし、乾燥路後半部分２２Ｂで被処理物に上昇・落下運動を繰り返させて微細化し、効率的に水分除去を行なうことができる。

前述した各実施形態においては、乾燥路の終端部近傍に１基のサイクロンを用いて最終的に乾燥済みの被処理物と当該被処理物から湿気を吸収した空気とを分離しているが、要求される被処理物の乾燥度や被処理物の処理量に応じて、２台以上のサイクロンを図８に示すように直列に連結したり、あるいは、図９に示すように並列に連結して用いるようにしてもよい。

本考案の高速乾燥機は、おからやコーヒーの絞り滓、焼酎粕、家畜の糞のような水分を多量に含んだ廃棄物等の乾燥処理工程に広く利用することができ、また、被処理物を炭化処理する場合の前処理工程としての乾燥処理工程にも利用することができる。

本考案の高速乾燥機の１実施形態を示す概略平面図である。 本考案の高速乾燥機の１実施形態における被処理物供給部の側面図である。 本考案の高速乾燥機の１実施形態における被処理物供給部の正面図である。 本考案の高速乾燥機の１実施形態における熱交換器の断面構造図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 本考案の高速乾燥機の１実施形態における乾燥路後半部分の概略構造図である。 本考案の高速乾燥機の別の実施形態における乾燥路のレイアウトを示す概略図である。 本考案の高速乾燥機のさらに別の実施形態における乾燥路終端のサイクロンを複数台直列にして用いる場合の概略部分図である。 本考案の高速乾燥機のさらに別の実施形態における乾燥路終端のサイクロンを複数台並列にして用いる場合の概略部分図である。

符号の説明

１、２０ 高速乾燥機
２ 原料ホッパ
３、２３ 被処理物供給部
４ スクリュー羽根
５ 可変速モータ
６ 供給管路
７、２４ 主ブロワ
８ 乾燥路
８Ａ 垂直管路
８Ｂ 上側連結管路
８Ｃ 下側連結管路
９、２１ 乾燥室
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、２５、２７ サイクロン
１１Ａ、１１Ｂ、２６ 補助ブロワ
１２ 熱交換器
１２Ａ 空気導入口
１３ 燃焼チャンバ
１３Ａ 開口部
１３Ｂ 放熱網
１４ バーナ
１４Ａ 燃焼ノズル
１５ 操作パネル
１６Ａ、１６Ｂ 熱風導入管路
１７、２８ 排出筒
２２Ａ 乾燥路前半部分
２２Ｂ 乾燥路後半部分
２９ 回収容器

Claims (3)

1. 被処理物を略一様な速度で定量ずつ供給管路内に供給する被処理物供給部と、
   前記被処理物供給部と、前記供給管路を介して吸入口が連通された主ブロワと、
   前記主ブロワの吐出口に始端部が接続され、途中に複数の屈曲部が設けられた管状の乾燥路と、
   前記乾燥路の少なくとも途中の１箇所と、終端部近傍にそれぞれ組み込まれて乾燥路内から水分を吸収した空気を分離除去する複数のサイクロンと、
   前記乾燥路途中に組み込まれた少なくとも１つの補助ブロワと、
   バーナを備えた燃焼チャンバを内蔵し、前記バーナの燃焼ガスで加熱される前記燃焼チャンバ外壁からの放熱で外部から取り込んだ空気を高温に加熱する熱交換器と、
   前記熱交換器内で加熱される空気温度を計測するセンサと、
   前記センサが計測した温度が第１の設定温度に下降したときに前記バーナを着火させ、前記第１の設定温度より高い第２の設定温度まで上昇したときに当該バーナの燃焼を停止させるバーナ制御手段と、
   前記熱交換器と前記供給管路の途中、及び、前記乾燥路の途中に組み込まれた少なくとも１つの補助ブロワの吸入口近傍位置とを連通して、当該熱交換器から供給管路と乾燥路にそれぞれ高温の熱風を供給する複数の熱風導入管路とを備えたことを特徴とする高速乾燥機。
2. 乾燥路の前半部分は、略水平面内で蛇行する複数の屈曲部を有する管路から構成されているとともに、後半部分は略垂直面内で蛇行する複数の屈曲部を有する管路から構成されていることを特徴とする請求項１記載の高速乾燥機。
3. 乾燥路の略全体部分が断熱材で断熱した箱状の乾燥室内に収容されていることを特徴とする請求項１または２記載の高速乾燥機。

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