DE1557129A1 - Device for introducing one medium into another - Google Patents
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Description
foreman wan wr es·- ^i -- foreman wan wr es - ^ i -
Dipl.-lng. A, Spalthoff' ^ ' ' Essen, den 18. 12. 1967Dipl.-Ing. A, Spalthoff '^' 'Essen, December 18, 1967
Essen, Peirnansir.31 -* «Iltningsapparat»Essen, Peirnansir . 31 - * « Ilt ningsapparat»
Telefon 772U08 J Telephone 772U08 J 15571291557129
Hans Andreas Larsen, RjzJdovrevej 11, R φ d ο ν r eHans Andreas Larsen, RjzJdovrevej 11, R φ d ο ν re
DänemarkDenmark
Vorrichtung zur Einführung eines Mediums in ein anderes.Device for introducing one medium into another.
Die Erfindung betrifft «ine Vorrichtung zur Einführung eines Mediums in ein anderes, welche Vorrichtung eine angetriebene Welle umfasst, an der eine Anzahl von Flügeln angeordnet tat.The invention relates to an insertion device one medium into another, which device comprises a driven shaft on which a number of Wings arranged did.
Die genannten Medien können zwei Flüssigkeiten, zwei Gase, oder eine Flüssigkeit und ein Gas sein. Vorrichtungen der hier besprochenen Art können z.B. zur Einführung atmosphärischer Luft oder eventuell reinen Sauerstoffes in Wasser verwendet werden, es können aber auch viele andere Gemische und Lösungen mittels der Vorrichtung erzeugt werden.The media mentioned can be two liquids, two gases, or one liquid and one gas. Devices of the kind discussed here can e.g. introduce atmospheric air or possibly pure air Oxygen can be used in water, but there can also be many other mixtures and solutions by means of the device be generated.
Eine Vorrichtung zur Anreicherung von Wasser mit Sauerstoff ist bekannt, die ein Pumpengehäuse umfasst, in dem ein Pumpenschaufelrad mit einer grossen Anzahl von Flügeln oder Schaufeln angeordnet ist. Das Schaufelrad und damit auch das Pumpengehäuse sind mittels einer Trennwand, welche rechtwinklig zur Rotationsachse des des Schaufelrades in der Symraetrieebene des Schaufelrades angeordnet ist, getrennt. Die Vorrichtung ist mit zwei Einlassöffnungen, nämlich einer Axialeinlaasöffnung auf beiden Seiten der genannten Trennwand, und mitA device for enriching water with oxygen is known which comprises a pump housing, in which a pump impeller with a large number of vanes or blades is arranged. The paddle wheel and thus also the pump housing are by means of a partition, which is perpendicular to the axis of rotation of the of the impeller in the plane of symmetry of the impeller is arranged, separately. The device has two inlet openings, namely one axial inlet opening on both sides of said partition, and with
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einer Anzahl von Auslassöffnungen entlang dem Gehäuseumfang versehen. Die bekannte Vorrichtung ist dazu bestimmt, in einem Wasserbassin angeordnet zu werden, wobei die eine Einlassöffnung mit dem Wasser und die andere Einlassöffnung mit einem über den Wasserspiegel geleiteten Rohr in Verbindung steht. Die Vorrichtung ist dafür bestimmt, so zu wirken, dass, wenn das Pumpenlaufrad sich zu drehen beginnt, Wasser durch die eine Einlassöffnung, und Luft durch die andere eingesaugt wird, wonach die beiden genannten Medien im Pumpengehäuse und in den Auslassöffnungen vermischt werden. Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, dass es praktisch unmöglich ist, die Umdrehungsgeschwindigkeit des Laufrades derart einzustellen, dass ein wirksames Pumpen des Wassers und der Luft erreicht wird. Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit auf einen für Wasser geeigneten Wert eingestellt iat, wird der Teil der Vorrichtung, der zum Pumpen der Luft bestimmt ist, mit einer viel zu niedrigen Geschwindigkeit arbeiten. Wenn andrerseits die Umdrehungsgeschwindigkeit so eingestellt ist, dass ein wirksames Pumpen der Luft erreicht wird, wird die Umdrehungsgeschwindigkeit viel zu hoch sein, um ein optimales Pumpen des Wassers zu erreichen. Ausserdem wird durch das Vorhandensein von Luft im Pumpengehäuse zu einem gewissen Grad die Fähigkeit der Vorrichtung, Wass"er au pumpen, und damit der Nutzeffekt der Vorrichtung verringert.a number of outlet openings along the housing perimeter. The known device is intended to to be placed in a water basin, one inlet opening with the water and the other inlet opening is in communication with a pipe directed above the water level. The device is intended for to act so that when the pump impeller begins to rotate, water flows through one of the inlet ports, and air is sucked in through the other, after which the two media mentioned in the pump housing and in the outlet openings be mixed. A disadvantage of the known device is that it is practically impossible adjust the speed of rotation of the impeller so that the water and the water are pumped effectively Air is reached. When the rotation speed is set to a value suitable for water, the part of the device intended to pump the air becomes too slow work. On the other hand, if the speed of rotation is set so that effective pumping of the If air is reached, the speed of rotation will be far too high for optimal pumping of the water to reach. In addition, the presence of air in the pump housing reduces the ability to of the device to pump water, and thus the efficiency of the device is reduced.
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Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung zu schaffen, welche nicht unter den genannten Nachteilen der bekannten Vorrichtung leidet.The purpose of the present invention is to provide a device which is not among those mentioned Disadvantages of the known device suffers.
Um dies zu erreichen, ist die Vorrichtung erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Welle hohl ist und dass die Flügel so ausgebildet sind, dass, wenn sie sich durch die Umdrehung der Welle in einem der genannten Medien bewegen, ein Unterdruck an ihrer Rückseite, in der Bewegungsrichtung gerechnet, entsteht, während die Welle mit Löchern an den Stellen versehen ist, an denen der genannte Unterdruck auftritt, und ihr Hohlraum mit dem zweiten der ge- " nannten Medien in ferbindung gesetzt ist. In diesem Fall ist die zweckmässigste Umdrehungsgeschwindigkeit ausschliesslich von der Bewegung der Flügel in dem einen der genannten Medien abhängig, so dass die Umdrehungsgeschwindigkeit leicht auf den optimalen Wert eingestellt werden kann. Wenn sich die Flügel in einer Flüssigkeit bewegen, muss die Umdrehungsgeschwindigkeit verhältnismässig niedrig , seinf während eine wesentlich höhere Umdrehungsgeschwindigkeit zweckmässig sein wird, wenn die Flügel sich in einem Gas bewegen.In order to achieve this, the device is characterized according to the invention in that the shaft is hollow and that the blades are designed so that when they move in one of the media mentioned by the rotation of the shaft, a negative pressure on their rear side, in the Calculated in the direction of movement, arises while the shaft is provided with holes at the points where the said negative pressure occurs and its cavity is connected to the second of the named media. In this case, the most appropriate speed of rotation is exclusively from the movement of the blades can be easily adjusted depending on in which one of said media so that the rotational speed to the optimum value. If the blades move in a liquid, has the rotating speed relatively low, its f conveniently be during a substantially higher rotation speed, when the wings move in a gas.
Die Flügel können erfindungsgemäss einen V-förmigen Querschnitt besitzen. Flügel dieser Ausbildung bieten der Bewegung einen verhältnismässig geringen Widerstand und ein verhältnismässig grosser Unterdruck wird zwischen den Schenkeln des Vs entstehen.According to the invention, the wings can be V-shaped Own cross-section. Wings of this design offer relatively little resistance and movement to the movement a relatively large negative pressure will arise between the legs of the V.
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Die Vorderkante der Flügel kann erfindungsgemäss nach hinten, in der Bewegungsrichtung gerechnet, gebogen sein. Dies wird auch den Bewegungswiderstand der Flügel 1 herabsetzen und gleichzeitig bewirken, dass eventuelle, von den Flügeln aufgefangene Gegenstände leicht wieder abgleiten können.According to the invention, the leading edge of the wing can be bent backwards, calculated in the direction of movement be. This will also reduce the resistance to movement of the leaves 1 and at the same time cause any, objects caught by the wings can easily slide off again.
Erfindungsgemäss können die Symmetrieebenen der Flügel von 90° abweichende Winkel zur Umdrehungsachse bilden. Hierdurch geben die Flügel eine gewisse Pumpwirkung in Richtung der Umdrehrungsachse, so dass die erfindüngsgemässe Vorrichtung z.B. als Rührvorrichtung dienen kann.According to the invention, the planes of symmetry of the blades can be angles different from 90 ° to the axis of rotation form. As a result, the blades give a certain pumping action in the direction of the axis of rotation, so that the invention Device e.g. can serve as a stirring device.
Die Hohlwelle kann erfindungsgemäss an der Stelle, an der sie mit dem zweiten Medium in Verbindung gebracht ist, eine Anzahl von Löchern und hinter einem jeden dieser Löcher, in der Umdrehungsrichtung gerechnet, einen Schirm haben, der so ausgebildet ist, dass bei Drehung der Welle ein erhöhter Druck vor den Löchern entsteht. Dies bedeutet eine noch wirksamere Einführung des ersten Mediums in das zweite, da ein höherer Gesamtdruckunterschied zwischen den zwei Medien erreicht wird.According to the invention, the hollow shaft can be at the point at which it is connected to the second medium is a number of holes and behind each of these holes, calculated in the direction of rotation, a screen which is designed in such a way that when the shaft rotates, an increased pressure is created in front of the holes. this means an even more effective introduction of the first medium into the second, since a higher total pressure difference between the two media is achieved.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann ein Rohr umfassen, dessen Achse zumindest ungefähr mit der Umdrehungsachse zusammenfällt und in dem sich die Flügel drehen können. In diesem Falle können erfindungsgemäss in der unmittelbaren Nähe der Flügel eine Anzahl von Leitschaufeln stationär im Rohr angeordnet sein. Diese Leitschaufeln können in Verbin-The device according to the invention can comprise a tube, whose axis coincides at least approximately with the axis of rotation and in which the blades can rotate. In this case, according to the invention, a number of guide vanes can be stationary in the immediate vicinity of the blades Be arranged tube. These guide vanes can be used in connection
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dung mit der obenerwähnten Schrägstellung der Flügel eine wirksamere Pumpenwirkung bewirken und können ferner dazu beitragen, zu verhindern, dass das erste Medium einer Drehbewegung durch die Flügel unterworfen wird, die in gewissen Fällen unerwünscht ist.tion with the above-mentioned inclination of the wings cause a more effective pumping action and can also do so help prevent the first medium from rotating is subjected by the wing, which in certain cases is undesirable.
Erfindungsgemäss kann ein Pumpenlaufrad auf der Welle angeordnet sein. In diesem Falle kann das erste Medium eine beträchtliche Axialgeschwindigkeit besitzen, wenn es an den Flügeln vorbeifliesst, welche in diesem Falle zweckmässigerweise eine derartige Schrägstellung haben, dass sie das Medium nicht bremsen, sondern die Axialströmungsgeschwindigkeit sogar steigern können.According to the invention, a pump impeller can be arranged on the shaft. In this case the first medium can have a considerable axial speed when it flows past the wings, which in this case is expedient have such an inclination that they do not brake the medium, but the axial flow velocity can even increase.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung näher erklärt, auf welcher Zeichnung The invention is described below with reference to FIG the schematic drawing explains in more detail on which drawing
Fig.l eine erfindungsgemässe Vorrichtung, teilweise imFig.l a device according to the invention, partly in
Schnitt; zeigtCut ; shows
Fig.2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig.l, Fig.3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig.l, Fig.4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig.3, Fig.5 eine andere Ausführungsform der Flügel in einerFig. 2 a section along the line II-II in Fig.l, 3 shows a section along the line III-III in Fig.l, 4 shows a section along the line IV-IV in FIG. 3, FIG. 5 shows another embodiment of the wings in one
der in Fig. 3 gezeigten, entsprechenden Darstellung, und Fig.6 einen Teil der in Fig.5 gezeigten Konstruktion !the corresponding representation shown in FIG. 3, and FIG. 6 part of the construction shown in FIG.
in Richtung des Pfeiles VI in Fig.5 gesehen. ' Lseen in the direction of arrow VI in Fig.5. 'L
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Die in den Figuren 1-4 gezeigte Vorrichtung umfasst eine Hohlwelle 1, welche mittels eines Ansatzstückes 2 und einer Buchse 3 wasserdicht und drehbar durch die Wand eines Rohres 4 geführt ist. Die Welle lwird von oben durch nicht gezeigte Mittel angetrieben, so dass sie in Fig. -1 von oben gesehen im Uhrzeigersinn läuft. An ihrem unteren Ende ist die Welle 1 mit einer massiven Welle 5 verlängert, auf welcher ein Pumpenlaufrad mit schräggestellten Flügeln 6 angeordnet ist.The device shown in Figures 1-4 comprises a hollow shaft 1, which by means of an extension piece 2 and a bush 3 is guided through the wall of a pipe 4 in a watertight and rotatable manner. The wave l does not go through from above Means shown driven so that it runs clockwise in Fig. -1 viewed from above. At its lower end is the shaft 1 is extended with a solid shaft 5 on which a pump impeller with inclined blades 6 is arranged is.
In dem unteren Ende des Rohres 4 ist ein kurzes Rohrstück 7 befestigt, das einen Satz Leitschaufeln 8 sowie ein Lager für die Welle 5 trägt.In the lower end of the tube 4, a short piece of pipe 7 is attached, which has a set of guide vanes 8 and a Bearings for the shaft 5.
Wenn, wie oben angegeben, sich die Welle 1,5 dreht und sich das untere Ende des Rohres 4 in einem Medium, z.B. Wasser befindet, wird das genannte Medium durch das Rohr heraufgepumpt.As indicated above, when the shaft 1,5 rotates and the lower end of the tube 4 rotates in a medium, e.g. If there is water, said medium is pumped up through the pipe.
Auf dem Teil der Hohlwelle 1, der im Rohr und damit im genannten Medium liegt, ist eine Anzahl von Flügeln 9 angeordnet, deren Ausbildung aus den Figuren 3 und 4 klar ersichtlich ist. Wie ersichtlich, besteht jeder Flügel aus einem V-förmig gebogenen Plattenmaterial, und wenn sich d;Le Welle wie oben angegeben dreht, wird die Spitze des V*s vorderst in der Bewegungsrichtung sein, wodurch ein Unterdruck zwischen den Sch mkeln des Vs entsteht. An den Stellen, an denen die Flügel 9 an der Welle 1 angeordnet sind, sind Löcher 10 zwischen den Schenkeln des Vs in der WellenwandA number of vanes 9 are located on the part of the hollow shaft 1 that lies in the pipe and thus in the medium mentioned arranged, the design of the figures 3 and 4 can be clearly seen. As can be seen, each wing consists of a V-shaped curved plate material, and when the shaft rotates as indicated above, the apex of the V * s be first in the direction of movement, creating a vacuum between the legs of the V. In the places on which the blades 9 are arranged on the shaft 1, there are holes 10 between the legs of the V in the shaft wall
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vorgesehen, so dass der Unterdruck in das Innere der Hohlwelle übertragen wird.provided so that the negative pressure in the interior of the hollow shaft is transmitted.
Das Innere der Hohlwelle steht ausserhalb des Rohtfes 4 mittels LOcher 11, welche in der gezeigten Ausführungsform paarweise übereinander angeordnet sind, mit einem anderen Medium, z.B. atmosphärische .Luft,}n Verbindung. Hinter jedem Paar Löcher, in der Bewegungsrichtung gerechnet, ist ein Schirm 12 angeordnet und es ist ersichtlich, dass, wenn sich die Welle in der oben angegebenen Eichtung dreht, innerhalb jedes Schirmes Überdruck erzeugt wird, der dazu neigt, das genannte Medium, z.B. Luft, durch die Löcher 11 in das Innere der Welle zu pressen. Die Schirme 12 sind zur Erreichung der durch die vorliegende Erfindung bezweckten Wirkung nicht erforderlich, steigern aber die mittels der Flügel 9 erzeugte Wirkung, die darin besteht, dass das Medium, in dem sich die Löcher 11 befinden, durch die Löcher 10 in das durch das Rohr 4 strömende Medium hinausgesaugt wird.The inside of the hollow shaft is outside the Rohtfes 4 by means of holes 11, which are arranged in pairs one above the other in the embodiment shown, with another Medium, e.g. atmospheric air,} n compound. Behind every pair of holes counted in the direction of movement a screen 12 is arranged and it can be seen that when the shaft rotates in the direction indicated above, within overpressure is generated in each screen, which tends to force the said medium, e.g. air, through the holes 11 into the To press the inside of the shaft. The screens 12 are to achieve the effect intended by the present invention not necessary, but increase the effect produced by means of the wings 9, which consists in that the medium in which are the holes 11, is sucked out through the holes 10 into the medium flowing through the tube 4.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, stehen die Symmetrieebenen der Flügel 9 schräg im Verhältnis zu einer Ebene, die rechtwinklig zu der Welle 1,5 liegt. Dies führt mit sich, dass die Flügel 9 eine gewisse Pumpwirkung in Richtung der Welle 1,5 ausüben. Wenn das Pumpenlaufrad 6 nicht vorhanden wäre, kennten die Flügel 9 daher selbst ein Pumpen des im Rohr 4 befindlichen Mediums bewirken, vorausgesetzt, dass der Gegendruck nicht zu hoch ist. Die Pumpwirkung kann ge-As can be seen from Fig. 4, the planes of symmetry of the wings 9 are inclined in relation to a plane which is perpendicular to the shaft 1.5. This means that the wings 9 have a certain pumping action in the direction of the Exercise wave 1.5. If the pump impeller 6 is not present would be, the blades 9 could therefore themselves cause the medium located in the pipe 4 to be pumped, provided that the back pressure is not too high. The pumping effect can be
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steigert werden, wenn die Flügel 9 mit stationären Leitschaufeln, welche den in Fig. 1 gezeigten Leitschaufeln Ö entsprechen, zusammenwirken. Auch in dem Fall, in dem die Flügel mit einer eigentlichen Pumpe, wie in Fig. 1 gezeigt, zusammenwirken, kann die Schrägstellung der Symmetrieebenen der Flügel vorteilhaft sein, da eine gegebene Schrägstellung, die von der Axialgeschwindigkeit des durch das Rohr k strömenden Mediums abhängig ist, den niedrigst möglichen Widerstand gegen die Bewegung der in dem genannten Medium befindlichen Flügel bietet.be increased when the blades 9 with stationary guide vanes, which correspond to the guide vanes Ö shown in Fig. 1, cooperate. Also in the case in which the wings with an actual pump, as shown in Fig. 1, cooperate the inclined position, the planes of symmetry of the wings be advantageous since a given inclination, which depends on the axial velocity of the k through the pipe flowing medium is, offers the lowest possible resistance to the movement of the wings in the medium mentioned.
Die Figuren 5 und 6 zeigen eine andere Ausführung der Flügel, welche hier mit 13 bezeichnet sind. In diesem Falle sind die Vorderkanten der Flügel, in der Bewegungsrichtung gerechnet, leicht nach hinten gebogen, was zur Folge hat, dass Gegenstände, die sich eventuell in dem durch das Rohr 4 strömenden Medium befinden und die von den Flügeln 13 aufgefangen werden, leicht wieder abgleiten können. Auch in diesem Fall kann die Symmetrieebene der Flügel so schräg sein, dass eine Pumpwirkung in der Richtung der Welle erzielt wird.FIGS. 5 and 6 show another embodiment of the wings, which are denoted by 13 here. In this In the case, the leading edges of the wings, calculated in the direction of movement, are slightly bent backwards, which leads to the The result is that objects that may be in the medium flowing through the pipe 4 and those of the wings 13 are caught, can easily slide off again. In this case, too, the plane of symmetry of the wings can be like this be oblique so that a pumping action is achieved in the direction of the shaft.
Die oben beschriebene Vorrichtung ist besonders gut zur Einführung eines Gases, z.B. atmosphärischer Luft, in eine Flüssigkeit, z.B. Wasser, geeignet. Durch eine zweckmässige Bemessung kann die erfindungsgemässe Vorrichtung jedoch auch zur Einführung einer Flüssigkeit in eine andere Flüssigkeit oder eines Gases in ein anderes Gas oder sogar zur EinführungThe apparatus described above is particularly good for introducing a gas, e.g., atmospheric air, into a liquid such as water is suitable. However, through an appropriate dimensioning, the device according to the invention can also be used for Introducing a liquid into another liquid, or a gas into another gas, or even for introduction
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einer Flüssigkeit in ein Gas, verwendet werden.a liquid into a gas.
Da mittels der Flügel 9 oder 13 und mittels der eventuellen Schirme 12 ein Druckunterschied erzeugt wird, kann das Medium, das in die Hohlwelle hineinfliesst, ausserdem zur Ausführung einer Arbeit gebracht werden, so dass damit eine Kraftübertragung verwirklicht wird.Since by means of the wings 9 or 13 and by means of the eventual Shields 12 a pressure difference is generated, the medium flowing into the hollow shaft can also be brought to the execution of a work, so that a power transmission is realized with it.
Die Flügel brauchen nicht die auf der Zeichnung gezeigte Form . zu besitzen. Sie müssen nur so ausgebildet sein, dass ein Unterdruck hinter den Flügeln erzeugt wird. Die Flügel können auch als Schnecken ausgebildet sein, solange nur ihre hinteren Flächen, in der Bewegungsrichtung gerechnet, so ausgebildet sind, dass der erforderliche Unterdruck entsteht.The wings do not need the shape shown in the drawing. to own. You just have to be trained that a negative pressure is created behind the wings. the Wings can also be designed as snails, as long as only their rear surfaces, calculated in the direction of movement, are designed in such a way that the required negative pressure arises.
Die Flügel brauchen sich'.micht innerhalb eines Rohres, wie in der Zeichnung gezeigt, zu bewegen. Sie können sich z.B. in einem grossen Behälter für das betreffende Medium bewegen. Wenn die Symmetrieebenen der Flügel in diesem Falle rechtwinklig zu der Umdrehungsachse liegen, dienen sie ausschliess^ lieh zur Einführung des einen Mediums in das andere. Wenn die Symmetrieebenen eine Schrägstellung erhalten, werden die Flügel ausserdem als Flügel einer Rührvorrichtung funktionieren.The wings don't need to be inside a pipe, as shown in the drawing. For example, you can move around in a large container for the medium in question. If the planes of symmetry of the wings are at right angles to the axis of rotation in this case, they serve exclusively ^ loaned to introduce one medium into the other. If the planes of symmetry are skewed, the wings will also function as a wing of a stirring device.
Die Anzahl der Flügel kann beliebig gewählt werden» Es ist z.B. möglich, insbesondere wenn der Flügel als Schnecke ausgebildet ist, mit einem einzelnen Flügel auszukommen.The number of wings can be chosen arbitrarily »It is e.g. possible, especially if the wing is a snail is designed to get by with a single wing.
0 Q 9 8 1 2 / U 10 Q 9 8 1 2 / U 1
- Ίο -- Ίο -
Selbst wenn die erfindungsgemässe Vorrichtung, wie oben erwähnt, für viele verschiedene Zwecke Verwendung finden kann, wird sie besonders nützlich für Sauerstoffr.nro·5 cherung von Wasser sein, wie z.B. zur Anwendung in Fischteichen. Even if the device of the invention, as mentioned above, can be used for many different purposes, it is particularly useful for Sauerstoffr.nro · 5 assurance of water be, such as for use in fish ponds.
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