JPH10153128A - 液体燃料及び気体燃料をガスタービンに供給するための方法及び装置 - Google Patents
液体燃料及び気体燃料をガスタービンに供給するための方法及び装置Info
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- JPH10153128A JPH10153128A JP9311727A JP31172797A JPH10153128A JP H10153128 A JPH10153128 A JP H10153128A JP 9311727 A JP9311727 A JP 9311727A JP 31172797 A JP31172797 A JP 31172797A JP H10153128 A JPH10153128 A JP H10153128A
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 気体燃料であっても液体燃料であっても等し
い体積発熱量を生ぜしめることのできる方法を提供す
る。さらに、このような方法を実施するための装置を提
供する。 【解決手段】 両種の燃料のために、ガスタービンのバ
ーナへの同じ供給経路を使用し、このために液体燃料を
処理装置のガスによって処理する。さらに、液体燃料の
処理のために燃料予蒸発器１が設けられていて、該燃料
予蒸発器１が蒸発管２を有していて、該蒸発管２が良熱
伝導性の材料から成っていて、前記蒸発管２が加熱装置
３と協働していて、前記蒸発管２の一方の端部には洗浄
ガスのための供給装置４が接続されていて、他方の端部
には燃料供給・排出装置５が接続されている。
い体積発熱量を生ぜしめることのできる方法を提供す
る。さらに、このような方法を実施するための装置を提
供する。 【解決手段】 両種の燃料のために、ガスタービンのバ
ーナへの同じ供給経路を使用し、このために液体燃料を
処理装置のガスによって処理する。さらに、液体燃料の
処理のために燃料予蒸発器１が設けられていて、該燃料
予蒸発器１が蒸発管２を有していて、該蒸発管２が良熱
伝導性の材料から成っていて、前記蒸発管２が加熱装置
３と協働していて、前記蒸発管２の一方の端部には洗浄
ガスのための供給装置４が接続されていて、他方の端部
には燃料供給・排出装置５が接続されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンにお
ける液体燃料若しくは気体燃料を燃料供給するための方
法に関する。
ける液体燃料若しくは気体燃料を燃料供給するための方
法に関する。
【０００２】さらに本発明は、液体燃料のための処理装
置に関する。
置に関する。
【０００３】
【従来の技術】従来のガスタービンは、液体燃料と気体
燃料との両方で運転する場合には、各種の燃料のために
別個の供給経路を有している。気体燃料を燃焼するため
には、一般的には前混合バーナが使用される。この前混
合バーナでは前混合区域において、気体燃料が燃焼空気
と混合されて、燃焼される。液体燃料の使用の際には、
液体燃料が、単数又は複数のノズルによって前混合区域
に噴射される。
燃料との両方で運転する場合には、各種の燃料のために
別個の供給経路を有している。気体燃料を燃焼するため
には、一般的には前混合バーナが使用される。この前混
合バーナでは前混合区域において、気体燃料が燃焼空気
と混合されて、燃焼される。液体燃料の使用の際には、
液体燃料が、単数又は複数のノズルによって前混合区域
に噴射される。
【０００４】しかしながら噴射された液体燃料と燃焼空
気との混合は不十分なものである。何故ならば特に、液
滴の大きさを十分に小さく維持することができないから
である。さらに２つの別個の供給経路を使用することは
技術的に極めて手間がかかり、これによりガスタービン
効率が改善されることはない。しかし両種の燃料を１つ
の供給機構で使用することはこれまでは不可能であっ
た。何故ならば、液体燃料と気体燃料の体積発熱量が異
なるため、等しいエネルギ供給であっても燃焼室にガス
が流入する際には全く異なるパルス特性が生じてしまう
からである。
気との混合は不十分なものである。何故ならば特に、液
滴の大きさを十分に小さく維持することができないから
である。さらに２つの別個の供給経路を使用することは
技術的に極めて手間がかかり、これによりガスタービン
効率が改善されることはない。しかし両種の燃料を１つ
の供給機構で使用することはこれまでは不可能であっ
た。何故ならば、液体燃料と気体燃料の体積発熱量が異
なるため、等しいエネルギ供給であっても燃焼室にガス
が流入する際には全く異なるパルス特性が生じてしまう
からである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、気体燃料であっても液体燃料であっても等しい体積
発熱量を生ぜしめることのできる方法を提供することに
ある。さらに本発明の課題は、このような方法を実施す
るための装置を提供することにある。
は、気体燃料であっても液体燃料であっても等しい体積
発熱量を生ぜしめることのできる方法を提供することに
ある。さらに本発明の課題は、このような方法を実施す
るための装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の方法では、両燃料のために、ガスタービンの
バーナへの同じ供給経路を使用し、このために液体燃料
を処理装置のガスによって処理するようにした。
に本発明の方法では、両燃料のために、ガスタービンの
バーナへの同じ供給経路を使用し、このために液体燃料
を処理装置のガスによって処理するようにした。
【０００７】さらに上記課題を解決するために本発明の
構成では、液体燃料の処理のために燃料予蒸発器が設け
られていて、該燃料予蒸発器が蒸発管を有していて、該
蒸発管が良熱伝導性の材料から成っていて、前記蒸発管
が加熱装置と協働していて、前記蒸発管の一方の端部に
は洗浄ガス(Spuelgas)のための供給装置が接続されてい
て、他方の端部には燃料供給・排出装置が接続されてい
るようにした。
構成では、液体燃料の処理のために燃料予蒸発器が設け
られていて、該燃料予蒸発器が蒸発管を有していて、該
蒸発管が良熱伝導性の材料から成っていて、前記蒸発管
が加熱装置と協働していて、前記蒸発管の一方の端部に
は洗浄ガス(Spuelgas)のための供給装置が接続されてい
て、他方の端部には燃料供給・排出装置が接続されてい
るようにした。
【０００８】
【発明の効果】このような方法は特に、１つの共通の供
給経路を両燃料形態のために使用できることにある。こ
れにより、構造は極めて簡単になり、特にガスタービン
の効率が高められる。さらに本発明の利点は、液体燃料
を低い温度のもとで蒸発させることができ、ひいては炭
素沈積（コークス化）の危険が減少される。燃料・洗浄
ガス混合物の密度は、両種の燃料における燃料放射の進
入深さがほぼ等しくなるように、即ち、等しいパルス特
性が得られるように処理される。このようにして両方の
燃料形態のために等しい前混合特性が得られる。さらに
ＮＯx放出量が低減される。さらに燃料の液滴がバーナ
壁に結露する危険もなくなる。何故ならばバーナが気体
燃料しか有さないからである。
給経路を両燃料形態のために使用できることにある。こ
れにより、構造は極めて簡単になり、特にガスタービン
の効率が高められる。さらに本発明の利点は、液体燃料
を低い温度のもとで蒸発させることができ、ひいては炭
素沈積（コークス化）の危険が減少される。燃料・洗浄
ガス混合物の密度は、両種の燃料における燃料放射の進
入深さがほぼ等しくなるように、即ち、等しいパルス特
性が得られるように処理される。このようにして両方の
燃料形態のために等しい前混合特性が得られる。さらに
ＮＯx放出量が低減される。さらに燃料の液滴がバーナ
壁に結露する危険もなくなる。何故ならばバーナが気体
燃料しか有さないからである。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に図面につき本発明の実施の形
態を詳しく説明する。
態を詳しく説明する。
【００１０】気体燃料によって運転可能なガスタービン
における使用のために液体の燃料を処理するための方法
では、処理装置における液体燃料が、蒸気タービン循環
路から分岐する水蒸気、又は不活性気体、例えばＮ２又
はＣＯ２のような気体によって処理されて混合ガスとさ
れる。次いでこの混合ガスはバーナに、気体燃料と同じ
供給装置を介して供給される。液体燃料の処理の際に
は、同様に燃焼しようとする気体燃料とほぼ同じ体積発
熱量及び相応の密度が、洗浄ガスの種類、量、温度によ
って生ぜしめられる。このために燃料は、燃料供給・排
出装置５における環状通路５．１．２に供給されて、蒸
発管２の加熱されたシリンダ室において蒸発される。こ
のような蒸発は、液体燃料の薄い燃料膜６、有利には厚
さ０．２〜０．５ｍｍの膜が、外部から加熱された蒸発
管２の内壁上に、液体燃料が、管エッジ又は段部２．２
を介して必然的に流れ込むことにより形成されることに
よって行われる。このような蒸発された液体燃料は、蒸
発管２の別の側から供給された洗浄ガス、水蒸気、又は
不活性気体と混合されて、できるだけ均質な燃焼ガスが
生成される。この燃焼ガスは、バーナに関する特性にお
いて、同様に燃焼可能な気体燃料に相応する。このよう
な混合ガスはドーム形捕集部材５．２において捕集さ
れ、さらにバーナ特性を調節することのできる排出導管
５．３を通ってバーナにガスとして供給される。
における使用のために液体の燃料を処理するための方法
では、処理装置における液体燃料が、蒸気タービン循環
路から分岐する水蒸気、又は不活性気体、例えばＮ２又
はＣＯ２のような気体によって処理されて混合ガスとさ
れる。次いでこの混合ガスはバーナに、気体燃料と同じ
供給装置を介して供給される。液体燃料の処理の際に
は、同様に燃焼しようとする気体燃料とほぼ同じ体積発
熱量及び相応の密度が、洗浄ガスの種類、量、温度によ
って生ぜしめられる。このために燃料は、燃料供給・排
出装置５における環状通路５．１．２に供給されて、蒸
発管２の加熱されたシリンダ室において蒸発される。こ
のような蒸発は、液体燃料の薄い燃料膜６、有利には厚
さ０．２〜０．５ｍｍの膜が、外部から加熱された蒸発
管２の内壁上に、液体燃料が、管エッジ又は段部２．２
を介して必然的に流れ込むことにより形成されることに
よって行われる。このような蒸発された液体燃料は、蒸
発管２の別の側から供給された洗浄ガス、水蒸気、又は
不活性気体と混合されて、できるだけ均質な燃焼ガスが
生成される。この燃焼ガスは、バーナに関する特性にお
いて、同様に燃焼可能な気体燃料に相応する。このよう
な混合ガスはドーム形捕集部材５．２において捕集さ
れ、さらにバーナ特性を調節することのできる排出導管
５．３を通ってバーナにガスとして供給される。
【００１１】処理装置は燃料予蒸発器１から成ってい
る。この燃料予蒸発器１は蒸発管２を有している。この
蒸発管２は良好に熱を伝える材料、有利には銅から成っ
ていて、加熱装置３と協働して、本質的には熱交換器を
形成する。この加熱装置３は蒸発管２を取り囲む外周管
であってよく、この加熱装置３に高温の蒸気が供給さ
れ、これにより蒸発管２の内壁２．１において１５０゜
Ｃ〜３５０゜Ｃの熱が形成され、燃料膜６が蒸発する。
この高温蒸気は接続された蒸気タービンの蒸気循環路か
ら分岐されてもよい。また、加熱のためにはガスタービ
ンの高温の排ガスを使用してもよい。この蒸発管２は、
一方の端部で洗浄ガスのための供給装置４を有してい
て、他方の端部で燃料供給・排出装置５を有している。
洗浄ガスのための供給装置４は有利には混合部材４．１
を有している。この混合部材４．１は蒸発管２内に突入
していて、洗浄ガスと燃料蒸気の改善された混合物、即
ち均質な燃焼ガスを生ぜしめる。混合をさらに改善する
ために、気流の乱れを強化する部材、例えばベーン又は
針を混合部材４．１に配置してもよい。洗浄ガスのため
の供給装置４は、洗浄ガス管４．２も有している。この
洗浄ガス管４．２はほぼ接線方向で供給装置４に、ひい
ては蒸発管２の内室に開口している。このように生じた
ガス軌道にさらに特別に影響を与えることもできる。即
ち、すでに加熱された混合部材４．１によって又は、洗
浄ガス管４．２の流入を特別に形成することによって行
われる。これにより、ほぼ螺旋渦巻き線状のガス軌道が
生じる。洗浄ガス管４．２の端部は、洗浄ガスと燃料と
の混合をさらに改善するためにノズル状に形成されてい
てもよい。蒸気管２の他方の端部には、燃料供給・排出
装置５が、蒸発管２にすぐ隣接する領域に配置されてい
る。この燃料供給・排出装置５は液体燃料供給装置５．
１を有していて、この液体燃料供給装置５．１が蒸気管
２の液体燃料を微細に分配する。また、燃料供給・排出
装置５は、前記液体燃料供給装置５．１に隣接するドー
ム形捕集部材５．２を有している。このドーム形捕集部
材５．２は、燃料蒸気・洗浄ガス混合物をバーナに供給
するための、接続された排出導管５．３を有している。
この場合、この排出導管５．３には最良のガス制御のた
めにさらに処理機構が設けられていてよい。液体燃料供
給装置５．１には供給管５．１．１が設けられていて、
この供給管５．１．１は、液体燃料供給装置５．１の環
状通路５．１．２に開口している。この環状通路５．
１．２は、蒸発管２に接線方向に開口する少なくとも１
つの燃料噴射開口５．１．３を有していて、この燃料噴
射開口５．１．３は蒸発管２の段部２．２に向けられて
いる。しかし有利には、複数の、例えば４つの燃料噴射
開口５．１．３が設けられていてよい。蒸発管２の段部
２．２はこの構成では、蒸発管２の端面によって形成さ
れているが、独立的なエレメントとして形成されてもよ
い。この場合、段部２．２の内側に位置するエッジが、
膜流出エッジ２．３を形成する。この膜流出エッジ２．
３を介して液体燃料が蒸発管２に流入し、微細に分配さ
れて、内壁２．１に有利には０．２〜０．５ｍｍの厚さ
の薄い膜を形成する。この燃料膜６が加熱された内壁
２．１で蒸発し、洗浄ガスに混合されて、バーナへの別
の導管のためのドーム形捕集部材５．２において集めら
れる。
る。この燃料予蒸発器１は蒸発管２を有している。この
蒸発管２は良好に熱を伝える材料、有利には銅から成っ
ていて、加熱装置３と協働して、本質的には熱交換器を
形成する。この加熱装置３は蒸発管２を取り囲む外周管
であってよく、この加熱装置３に高温の蒸気が供給さ
れ、これにより蒸発管２の内壁２．１において１５０゜
Ｃ〜３５０゜Ｃの熱が形成され、燃料膜６が蒸発する。
この高温蒸気は接続された蒸気タービンの蒸気循環路か
ら分岐されてもよい。また、加熱のためにはガスタービ
ンの高温の排ガスを使用してもよい。この蒸発管２は、
一方の端部で洗浄ガスのための供給装置４を有してい
て、他方の端部で燃料供給・排出装置５を有している。
洗浄ガスのための供給装置４は有利には混合部材４．１
を有している。この混合部材４．１は蒸発管２内に突入
していて、洗浄ガスと燃料蒸気の改善された混合物、即
ち均質な燃焼ガスを生ぜしめる。混合をさらに改善する
ために、気流の乱れを強化する部材、例えばベーン又は
針を混合部材４．１に配置してもよい。洗浄ガスのため
の供給装置４は、洗浄ガス管４．２も有している。この
洗浄ガス管４．２はほぼ接線方向で供給装置４に、ひい
ては蒸発管２の内室に開口している。このように生じた
ガス軌道にさらに特別に影響を与えることもできる。即
ち、すでに加熱された混合部材４．１によって又は、洗
浄ガス管４．２の流入を特別に形成することによって行
われる。これにより、ほぼ螺旋渦巻き線状のガス軌道が
生じる。洗浄ガス管４．２の端部は、洗浄ガスと燃料と
の混合をさらに改善するためにノズル状に形成されてい
てもよい。蒸気管２の他方の端部には、燃料供給・排出
装置５が、蒸発管２にすぐ隣接する領域に配置されてい
る。この燃料供給・排出装置５は液体燃料供給装置５．
１を有していて、この液体燃料供給装置５．１が蒸気管
２の液体燃料を微細に分配する。また、燃料供給・排出
装置５は、前記液体燃料供給装置５．１に隣接するドー
ム形捕集部材５．２を有している。このドーム形捕集部
材５．２は、燃料蒸気・洗浄ガス混合物をバーナに供給
するための、接続された排出導管５．３を有している。
この場合、この排出導管５．３には最良のガス制御のた
めにさらに処理機構が設けられていてよい。液体燃料供
給装置５．１には供給管５．１．１が設けられていて、
この供給管５．１．１は、液体燃料供給装置５．１の環
状通路５．１．２に開口している。この環状通路５．
１．２は、蒸発管２に接線方向に開口する少なくとも１
つの燃料噴射開口５．１．３を有していて、この燃料噴
射開口５．１．３は蒸発管２の段部２．２に向けられて
いる。しかし有利には、複数の、例えば４つの燃料噴射
開口５．１．３が設けられていてよい。蒸発管２の段部
２．２はこの構成では、蒸発管２の端面によって形成さ
れているが、独立的なエレメントとして形成されてもよ
い。この場合、段部２．２の内側に位置するエッジが、
膜流出エッジ２．３を形成する。この膜流出エッジ２．
３を介して液体燃料が蒸発管２に流入し、微細に分配さ
れて、内壁２．１に有利には０．２〜０．５ｍｍの厚さ
の薄い膜を形成する。この燃料膜６が加熱された内壁
２．１で蒸発し、洗浄ガスに混合されて、バーナへの別
の導管のためのドーム形捕集部材５．２において集めら
れる。
【図１】処理装置の縦断面図である。
【図２】処理装置の横断面図である。
１ 燃料予蒸発器、 ２ 蒸発管、 ２．１ 内壁、
２．２ 段部、 ２．３ 膜流出エッジ、 ３ 加熱装
置、 ４ 供給装置、 ４．１ 混合部材、４．２ 洗
浄ガス管、 ５ 燃料供給・排出装置、 ５．１．１
供給管、 ５．１．２ 環状通路、 ５．１．３ 燃料
噴射開口、 ５．２ ドーム形捕集部材、 ５．３ 排
出導管、 ６ 燃料膜
２．２ 段部、 ２．３ 膜流出エッジ、 ３ 加熱装
置、 ４ 供給装置、 ４．１ 混合部材、４．２ 洗
浄ガス管、 ５ 燃料供給・排出装置、 ５．１．１
供給管、 ５．１．２ 環状通路、 ５．１．３ 燃料
噴射開口、 ５．２ ドーム形捕集部材、 ５．３ 排
出導管、 ６ 燃料膜
Claims (16)
- 【請求項１】 ガスタービンにおける液体燃料若しくは
気体燃料を燃料供給するための方法において、 両燃料のために、ガスタービンのバーナへの同じ供給経
路を使用し、このために液体燃料を処理装置のガスによ
って処理することを特徴とする、ガスタービンにおける
液体燃料若しくは気体燃料を燃料供給するための方法。 - 【請求項２】 処理される燃料のための液体燃料の処理
の際に、同じく燃焼しようとする気体燃料とほぼ等しい
体積発熱量及び密度を、洗浄ガスの種類、量、温度によ
って生ぜしめる、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 液体燃料の処理を、燃料予蒸発装置で行
う請求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】 液体燃料予蒸発装置において液体燃料を
処理する際に、液体燃料予蒸発装置内に薄い燃料膜
（６）を生ぜしめ、この燃料膜を蒸発させて、燃料蒸気
を内側で洗浄ガス、蒸気、又は不活性ガスと混合させ
て、この洗浄ガス・燃料蒸気混合物を気体燃料と同じ供
給経路でガスタービンのバーナに供給する、請求項３記
載の方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載の方法のための液体燃料
の処理装置において、 液体燃料の処理のために燃料予蒸発器（１）が設けられ
ていて、該燃料予蒸発器（１）が蒸発管（２）を有して
いて、該蒸発管（２）が良熱伝導性の材料から成ってい
て、前記蒸発管（２）が加熱装置（３）と協働してい
て、前記蒸発管（２）の一方の端部には洗浄ガスのため
の供給装置（４）が接続されていて、他方の端部には燃
料供給・排出装置（５）が接続されていることを特徴と
する、液体燃料のための処理装置。 - 【請求項６】 蒸発管（２）が有利には銅から成ってい
る、請求項５記載の処理装置。 - 【請求項７】 蒸発管（２）が被覆加工された内側表面
（２．１）を有している、請求項５又は６記載の処理装
置。 - 【請求項８】 蒸発管（２）が運転状態で約１５０゜Ｃ
〜３５０゜Ｃに加熱される、請求項５から７までのいず
れか１項記載の記載の処理装置。 - 【請求項９】 加熱装置（３）が蒸発管（２）を、その
長さの少なくとも一部分で取り囲んでいて、蒸発管
（２）を所要の温度まで加熱する、請求項５から８まで
のいずれか１項記載の処理装置。 - 【請求項１０】 加熱装置（３）が高温蒸気又は高温排
ガスによって加熱される、請求項５から９までのいずれ
か１項記載の処理装置。 - 【請求項１１】 洗浄ガスのための供給装置（４）が混
合部材（４．１）を有していて、洗浄ガスと燃料蒸気と
の混合を改善するために、前記混合部材（４．１）が蒸
発管（２）内に突入している、請求項５から１０までの
いずれか１項記載の処理装置。 - 【請求項１２】 洗浄ガスのための供給装置（４）が洗
浄ガス管（４．２）を有していて、該洗浄ガス管（４．
２）がほぼ接線方向に供給装置（４）内に開口してい
る、請求項５記載の処理装置。 - 【請求項１３】 洗浄ガス管（４．２）の端部がノズル
状に形成されていて、洗浄ガスが、蒸発管（２）の内側
の螺旋・渦巻き線状の軌道にのせられて、洗浄ガスと蒸
発された液体燃料との混合が改善される、請求項１２記
載の処理装置。 - 【請求項１４】 燃料供給・排出装置（５）が、蒸発管
（２）にすぐ隣接する領域で、液体燃料供給装置（５．
１）を有していて、該液体燃料供給装置（５．１）が蒸
発管（２）内の液体燃料を微細に分配し、燃料供給・排
出装置（５）が、前記液体燃料供給装置（５．１）に隣
接して、ドーム形捕集部材（５．２）を有しており、該
ドーム形捕集部材（５．２）が、このドーム形捕集部材
（５．２）に接続された、燃料・洗浄混合ガスのための
排出導管（５．３）を備えている、請求項５から１３ま
でのいずれか１項記載の燃料処理装置。 - 【請求項１５】 液体燃料供給装置（５．１）が供給管
（５．１．１）を有していて、該供給管（５．１．１）
が環状通路（５．１．２）に開口していて、該環状通路
（５．１．２）が、接線方向で蒸発管に（２）開口する
少なくとも１つの燃料噴射開口（５．１．３）を有して
いて、該燃料噴射開口（５．１．３）が蒸発管（２）の
段部（２．２）の方に向けられていて、段部（２．２）
の内側に位置するエッジが膜流出エッジ（２．３）を成
していて、該膜流出エッジ（２．３）を介して液体燃料
が蒸発管（２）内に分配されるように流入し、蒸発管
（２）の内壁（２．１）で膜を形成する、請求項１４記
載の処理装置。 - 【請求項１６】 接線方向で蒸発管（２）に開口する４
つの燃料噴射開口（５．１．３）が設けられている、請
求項１５記載の処理装置。
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- 1997-10-31 ES ES97810813T patent/ES2208856T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1997-11-13 JP JP31172797A patent/JP4217286B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-11-15 CN CN97114137A patent/CN1093912C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1997-11-17 US US08/972,146 patent/US6247299B1/en not_active Expired - Fee Related
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