电除尘器讲座基本要点.docx
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电除尘器讲座基本要点
电除尘器讲座基本要点
一、电除尘的基本原理
1、什么叫电除尘器?
（简称EP或ESPelectrostaticprecipitation的缩写）
在高压电场内,悬浮于烟气流中的尘粒,受到发射离子的作用而带电,这种荷电尘粒受到带有不同极性的电极表面的吸引而被吸附在电极表面上,通过周期性或连续性振打或冲刷,由金属表面脱落,同时在重力的作用下落入灰斗.
一台单独的电除尘器是将沉淀极和电晕极置于一个单独壳体内的一种构造.再配有高,低压电源供电及控制系统.
2、电除尘的基本过程,可分为三或四个阶段:
a进入电除尘器的粉尘粒子荷电-----电离和荷电过程
b荷电尘粒移动后（到阳极或阴极）沉积-----收尘过程
c振打或冲刷使沉积粉尘脱落-----清灰过程
d从灰斗中将粉尘再输送出去
3、具体过程
1）电晕放电:
在极不均匀电场的空气间隙中，随外加电压升高，曲率半径较小的电极表面附近的场强将首先达到引起空气游离的数值，且在该电极前很小的范围内满足形成流注的起始条件，就在这一局部区域内形成电晕放电。
产生的电流称为电晕电流。
只有电晕放电,才有收尘作用
电除尘器具备两个电极系统，产生电晕放电的电晕极和捕集荷电粉尘的收尘极
电晕极------也称为放电极，或阴极
收尘极------也称为沉淀极，或阳极，或集尘极
2）伏安特性：
二次电晕电流与二次电压之间的关系曲线
3）电场强度：
两个电极系统施加负极性直流高压后，便形成高压电场，表示电场强度的物理量，便称为电场强度（简称场强）。
有三种作用：
电场越强，越能产生大能量的荷电离子；
荷电离子与尘粒碰撞的动能就越大
荷电粒子吸附到异性电极的速度就越快；
4）粉尘荷电：
电除尘基本过程就是尘粒荷电。
两个基本荷电机理：
A电场荷电：
负离子与悬浮于气体中的尘粒相碰撞，使粉尘荷电；（即碰撞荷电）这是
最主要的粉尘荷电
B扩散荷电：
由于气体中离子的热运动及离子的浓度差（浓度大的向浓度小的方向运动），向尘粒扩散而荷电，即所谓扩散荷电
5）收尘：
浮于气体中的尘粒荷电后，根据异性相吸原理，在电场电力（库仑力的作用下，向收尘极（在此泛指阳极和阴极）移动并沉积于上。
收尘效率（除尘效率）η：
入口含尘浓度Ｃ１－出口含尘浓度Ｃ２
η＝×100%
入口含尘浓度Ｃ１
即：
单位时间内电除尘器所收集的粉尘质量除以同一时间里进入电除尘器粉尘总质量所得的百分比。
4、图示电除尘工作原理：
电除尘工作原理图
收尘原理图
5，多依奇（Deutsch）收尘效率计算公式
AA：
收尘板面积单位：
m2
η=1-exp〔------w〕Q：
烟气量单位m3/h
Qw：
驱进速度单位cm/s
A/Q；收尘比表面积单位：
m2/m3/h
二、电除尘器的结构
1、电除尘器的机械部件
电除尘器由除尘器本体和供电装置两大部分组成。
主要部件有壳体、收尘电极、放电电极、振打装置和气流分布装置等。
电除尘器部件组成：
2、电除尘器的结构：
三、电除尘器的分类
1、按气体流动方向分为：
A：
水平流动------》卧式电除尘器
B垂直流动------》立式电除尘器
2、按进气截面分：
A方型（常规）结构电除尘器
B圆型（特殊）结构电除尘器
3、按收尘板截面分：
A轧制而成型的各种板式电除尘器
B直径不同的圆管式电除尘器
4、按清灰方式分：
A湿式电除尘器-----用水来清除电极表面上的粉尘，用量越来越少
B干式电除尘器-----用湿法以外方式来清除电极表面上的粉尘；
普遍采用，也是最常见的。
C旋转电极式电除尘器-------近年新开发出来的，尚不普及。
D声波震动原理清除电极表面上的粉尘；目前属于辅助清灰方式。
5、按（干式）振打方式分
A机械振打：
侧部旋转锤振打
顶部旋转锤振打
B电磁振打；
属于顶部振打方式的一种。
以上几个分类还经常设计组合在一起，以满足不同的实际要求。
例如：
有常见的有：
板卧式侧部振打电除尘器；
板卧式顶部电磁振打电除尘器；
干法圆式电除尘器；
湿法立式电除尘器；
四、电除尘器名词术语
1、一般术语
（1）台———具有一个完整的独立外壳的电除尘器称为一台。
（2）室——纵向隔离分区，中间无隔墙的电除尘器叫单室电除尘器；中间有隔墙的叫双室电除尘器。
（3）电场———指气流方向上的一个供电分区，配以一组高压电源设备的单元体。
卧式电除尘器常设两个、三个或四个电场。
（4）电场长度———电场中沿气流方向一排收尘极板的总宽度。
（5）电场宽度———电除尘器同名电极中心距与气流通道数的乘积。
（6）电场风速———烟气在电场中的平均流速。
它等于进入电除尘器的烟气量与流通截面积之比。
（7）停留时间———烟气流经电场长度所需要的时间。
它等于电场长度与电场风速之比。
（8）收尘面积———收尘极板的有效投影面积。
它等于收尘极板的有效长度、有效高度与2倍通道数的总乘积。
（9）比收尘面积———单位流量的烟气所分配到的收尘面积。
它等于收尘面积与烟气流量之比，单位为m2//m3/s。
（10）通流截面———电场的有效高度与宽度的乘积。
它从一个方面反映电除尘器规格的大小。
（11）处理风量———单位时间通过电除尘器的烟气流量。
有的按工况条件下电除尘器人口与出口烟气流量平均值计算。
（12）驱进速度———荷电粒子在电场力的作用下向收尘极表面运动的速度。
工程上通常采用的是有效驱进速度，是根据多依奇公式反算出来的。
它是对电除尘器性能进行比较和评价的重要参数，也是电除尘器设计的关键数据。
（13）粉尘浓度———每标准立方米干气体中所含有的烟尘量。
（14）除尘效率———单位时间内电除尘器所收集的粉尘重量除以同一时间内进入电除尘器的粉尘总重量的百分数。
2、本体部分
（1）绝缘子室———支承高压系统的绝缘子保温密闭小室。
（2）人孔门———用于进入电场进行维护检修的活动门。
（3）气流分布装置———用以改善进入电场的气流的分布，使之均匀的装置。
通常设置在进口喇叭管内。
（4）挡风板（阻流板）———设置在电除尘器内，用于防止烟气不经过电场而旁通流走的—构件。
（5）收尘极板（阳极板、沉淀极、集尘极）———是电除尘器的接地电极，荷电尘
粒在电场力的作用下移向并被吸附其上。
（&）收尘极振打装置———使极板发生冲击振动或抖动，以振落沉积在极板上的尘粒的装置。
（6）放电极（阴极、电晕极）———与收尘极相对设置，使空气电离、粉尘荷电及产生电场效应的构件。
其横断面的曲率半径较小。
（7）放电极振打装置———使放电极产生冲击振动或抖动。
以振落沉积在放电极上的尘粒的装置。
（8）绝缘子———支承放电极系统并使之与其他部件绝缘的构件。
（9）绝缘轴———使放电极系统与周围部件绝缘，并能传递使放电极系统产生必要的振动或抖动的绝缘瓷轴。
3、电气部分
（1）高压电源———使电除尘器获得所必需的直流高压电的供电装置。
（2）变压整流器———变压器将标准民用电转变为数十千伏的高压电，而整流器则将交流电整流为直流电。
（3）控制系统———使施加的电压和电流随烟气工况变化而调整的系统。
它设在变压器的低压侧。
（4）电抗器———用于限制电流上升率、改善电流波形的电感线圈。
（5）自动调压装置———能自动调节高压电源的电气装置。
（6）高压隔离开关———用于通断和转换高电压回路的开关。
（7）高压电缆———传输高压电流的电缆。
利用油浸绝缘纸作为绝缘层的电缆称为充油电缆；利用聚乙烯、橡胶等干性物质作为绝缘层的电缆称为干电缆。
（8）汇流条———封闭在接地管道中的导线。
（9）火花———高压带电体向接地部件释放的短时间自灭放电现象。
火花放电时电流迅速增大。
（10）电弧———高压带电体向接地部件释放的大量电荷。
它持续时间较长，发出强光并产生高温。
（11）电晕电流———发生电晕放电时从电极间流过的电流。
（12）电晕功率———输入电除尘器的有效功率。
它等于电场的平均电压和平均电晕电流的乘积。
（13）伏安特性———电晕电流与电压之间的关系。
它是许多变量的函数，其中最主要的是放电线的几何形状，烟气成分和粉尘性质等。
（14）一次电压———输入到整流变压器初级的交流电压。
（15）二次电压———整流变压器输出的直流电压。
它是高压输出端和除尘器接地端之间测得的直流电压平均值。
（16）一次电流———输入到整流变压器初级的交流电流。
（17）二次电流———整流变压器输出的直流电流。
它是整流器接地端上的毫安表测得的通向电除尘器的直流电流平均值。
五、电除尘器的特点
电除尘器与其他种类除尘器的根本区别。
在于实现粒子与烟气分离所需的力是直接作用在荷电粒子上的库仑力。
同其他类型的除尘器相比，它具有以下几个特点：
（1）阻力小，耗能少。
一台处理烟气量为400000m3/h的电除尘器，一套电源最大功率不超过60KW。
由于烟气进入电除尘器后既不转弯，又不与其他物体碰撞，加之流速较低，气体阻力很小，压力损失一般为200Pa，串联四个电场也不会超过300Pa。
与袋式除尘器、旋风除尘器或文丘里洗涤器相比，电除尘器的阻力仅仅是它们的1/3—1/8。
因此大大节约电力消耗。
（2）收尘效率高。
电除尘器的除尘效率，理论上可达到接近100%的任何效率。
实际上所需效率应根据具体情况确定，追求过高的效率，在经济上是不合理的。
例如将实际需要的效率98%提高到99%，设备造价将增加18%。
电除尘器的除尘效率高还包含着长期效率的含义。
除袋式除尘器外，其他各种除尘器的除尘效率尤其是长期效率都比不上电除尘器。
如某烧结厂使用了18年的电除尘器，从未更换任何部件，而除尘效率基本没有降低。
其他种类的除尘器由于零部件的寿命较短，虽然早期效率较高，但后期效率都较低。
电除尘器的主要构件基本上是静止的，振打机构也是在极低的速度下运行，相对运动面不会很快磨损。
所以只要设计得当，并能正常进行维护保养，电除尘器能长期高效运行。
（3）适用范围广。
电除尘器甚至能捕集到0.1μ的细颗粒粉尘；粉尘浓度允许高达每立方米数十克至上百克；能适应4000C以下的高温烟气。
（4）处理烟气量大。
随着大型工艺设备的日益增多，要求处理的烟气量也大为增加。
例如，高炉出铁场的烟气量可达1000000m3/h发电机组排出的烟气量在3000000以m3/h以上。
电除尘器比较容易实现大型化，目前已出现单台处理1200000m3/h烟气量的电除尘器。
（5）自动化程度高，运行可靠。
电除尘器采用微机可以实现全盘自动化。
由于其运动零部件少，在正常情况下维修工作量较小，可以长期连续安全运行。
（6）一次投资大。
与其他除尘设备相比，电除尘器结构较复杂，消牦钢材多、一次性投资费用较高。
电除尘器对制造、安装和维护管理水平要求较高。
（7）应用范围受粉尘比电阻的限制。
电除尘器的收尘性能受粉尘比电阻的支配，粉尘比电阻在106-----1011Ω.cm范围以外，则除尘效率显著下降。
因此粉尘比电阻过高或过低，采用电除尘器不仅不经济，有时甚至不可能。
六、高压供电装置和低压自动控制装置
1、电除尘器供电装置的性能对除尘效率影响极大
一般来说，在其他条件相同的情况下，电除尘器的除尘效率取决于粉尘的驱进速度，而驱进速度是随着荷电电场强度和收尘电场强度的提高而增大的。
要获得最高的除尘效率，需要尽可能地增大驱进速度，也就是需要尽可能地提高除尘器的电场强度。
对电除尘器供电装置的要求是：
在除尘器工况变化时，供电装置能快速地适应其变化，自动地调节输出电压和电流，使电除尘器在较高的电压和电流状态下运行；另外，电除尘器一旦发生故障，供电装置
应能提供必要的保护，对闪络、拉弧和过流信号能快速鉴别和作出反应。
电除尘器的供电是指将交流低压变换为直流高压的电源和控制部分。
作为与本体设备配套，供电还包括电极的清灰振打、灰头卸灰、绝缘子加热及安全连锁等控制装置，通称低压自动控制装置。
2、高压供电装置的控制方式
（1）火花频率控制。
以控制最佳火花频率为出发点的电压自动跟踪调节控制方式的可控硅自动控制高压硅整流装置，是目前国内外使用最普遍的一种高压电源。
这种控制方式的主要特点是利用电场的高压闪络讯号作为反馈指令。
检测环节把闪络信号取出，送到整流器的调压自动控制系统中去，自控系统得到反馈指令后，使主回路调压可控硅迅速切断电压输出，并让电场介质绝缘强度恢复到正常值。
通过调节电压上升速率和闪络封锁时的电压下降值，控制每两次闪络的时间间隔（即闪络频率或火花率），使设备尽可能在最佳火花率下工作，以获得最好的除尘效果。
最佳火花放电频率，与电除尘器电源的反应速度、含尘烟气特性以及电除尘器的极配形式有关。
火花放电频率与电除尘器效率之间存在着函数关系。
因为电压升高会加快尘粒驱进速度，但火花放电次数增多，会使尘粒沉积条件变坏，故电除尘器效率与单位时间火花放电次数存在着最佳值。
（2）最佳电压控制。
最佳电压控制方式的目的是使电场在任何工况条件下，能得到最高的平均电压，即最大的电晕功率，使除尘器达到高的除尘效率。
如上所述，火花频率控制可使电除尘器的除尘效率达到最高值。
但是，电除尘器被处理的烟尘量、温度和性质是在不断变化的，因此，火花放电频率和火花放电电流的大小，不是总保持一定的关系。
若火花放电频率不高，而放电电流很大的话，容易产生弧光放电。
也就是说这是不稳定的状态。
所以说仅控制火花放电频率，还不能说是最佳的控制方式。
为改良这方面的缺点，可采用最佳电压控制方式。
这种方式是检测出火花放电电流的大小与火花放电的次数，使此积分值保持一定。
这就是最佳外加电压控制方式。
（3）定电流控制。
定电流控制方式是利用电除尘器在接近火花放电出现临界电压时，电晕放电电流会显著增加的关系，可以检测出电晕电流。
用自动控制电压的方法使电晕电流保持一定。
定电流控制方式输出电压控制是用饱和电抗器。
为了使电流控制在一定值，并使之与烟尘条件的变化无关，则电流设定比较困难。
因为电流设定值较大，则有转变为弧光放电的危险。
若设定在低于火花开始电压的状态下，则不能取得预期的除尘效率。
定电流控制方式是设法将电除尘器控制在不发生火花闪络的状态下工作。
这种方式适于处理有爆炸性气体的电除尘器。
另外对于宽间距（同极距大于600MM）电除尘器，由于不会形成与一般电除尘器一样的火花放电，没有必要去控制火花，也可以使用定电流方式。
以上三种控制方式也可以都归属在最佳火花频率控制的范畴内.
（4）高压脉冲供电
电除尘器高压脉冲供电技术是上世纪80年代发展起来的一种先进的电除尘器供电技术。
它能够有效地抑制高比电阻粉尘在电场中形成反电晕现象，使电除尘器在高比电阻粉尘的工况下能较好地运行，因而提高了电除尘器处理高比电阻粉尘的能力。
对于处理正常粉尘比电阻的电除尘器，亦能取得高效节能的效果。
目前，电除尘器使用的高压脉冲电源有两种基本类型，一种是在高压电源的高压侧形成脉冲的脉冲电源。
这种脉冲电源的基本工作方法是将高压直流电用一种特制的高压开关切割成脉冲。
这种高压脉冲电源的主要优点是形成的脉冲宽度窄，可达2μS以下。
这对于提高电除尘器的电场击穿电压，加强粉尘荷电很有帮助。
脉冲电源的另一种形式是在比较低的电源电压下形成脉冲，然后用脉冲变压器将低压脉冲升压成为高压脉冲，这种脉冲电源的主要优点是开关寿命长，噪声小。
（5）恒流源供电
电除尘器采用恒流源供电，是80年代中期开始的。
虽然它采用了大量的无源元件———电抗器、电容组成L--C变换网络，但却改变为一种供电方式，即电流源供电。
无论是较早的磁饱和放大器电源，还是现在的可控硅电源，即使是高阻抗的电压源，均是电压源的特性。
电压源的工作方式：
一种方式是改变回路的阻抗，进行限流；一种是改变输出电压的平均值（波形），虽然可以做到“恒压”、“恒流”运行，但是通过控制调整电压来达到的，其主变量，即能直接控制、调整的量是电压,而恒流源是一种电流源的概念，能直接控制、调整的是电流,通过控制和调整电流，做到“恒压”、“恒流”、“最佳火花率”等工作状态下运行。
（6）高频开关式电源
高频开关式电源（全称为高频开关式集成整流电源）是电除尘器高压供电的新动
向，它具有重量轻、体积小、结构紧凑、三相负载对称、功率因数较高以及可能有较高收尘效率等优点，成为有吸引力的替代传统可控硅调压整流装置（T/R）的电源。
20世纪90年代高频开关电源开始商业化。
现在采用了比80年代更高的20—50kHz的频率在加上是三相供电，所以输出到电除尘器的电压几乎是恒稳的纯直流，从而带来一系列常规单相反并联可控硅调压电源所不具备的特性与优点：
①纯直流供电的电压、电流较常规电源的平均值高，有利于提高中低比电阻粉尘的除尘效率。
一般可使粉尘排放降低30%。
由于只有单一的直流输出值，选择电源避免了峰值、平均值等的狭义。
②火花时常规电源一般至少要关断一个半波，即10ms，高频电源大都可在2—5ms时间之内使火花熄灭5—10ms恢复全功率供电。
在100次/min的火花率下，输出高压无下降的迹象。
③整流变压器（T/R）显著减轻和缩小，成本可比常规T/R还低，性价比高。
一台70kV/800mA的整台电源（包括输入电源T/R、控制柜、高频开关等）仅200Kg，而常规T/R可700—1700Kg，甚至比常规电源的控制柜还轻。
安装也省事、省钱。
由于高频变压器用油不多，集油盘，排油管，储油罐也都省了。
④集成度高。
所有线路、输入电源、高频开关、T/R、高压/低压/振打/加热控制器都集中在一个小箱体中，并具有良好的模块性。
⑤电源转换效率高。
一台额定60KW的电源，总电损耗小于3KW。
⑥三相均衡对称供电，对电网无干扰。
⑦也可像常规电源一样，采取“间歇供电”（类似脉冲方式），用于高比电阻粉尘，自
由度更大，效果更佳。
开关电流的间歇供电“脉冲”不再受常规供电时半波宽度（10ms.）
的限制，其最佳供电的宽度和幅值、最佳周期（占/空比），均是可“任意”选择的，在同
样的输入ESP的功率下，开关电源较常规电源能提供更大的电流和更窄的脉宽，因而更有
利于高比电阻粉尘的收集。
⑧三相电源
将工频三相380V交流电源，通过三路六只可控硅移相调压，三相变压器升压整流后，并联成一路直流高压输出。
在选用适当的电极机械装置后，配套组成高压静电除尘设备。
主要特点：
（1）电源的转换效率高
单相直流电源的输出功率与输入功率之比的转换效率低于70%；三相高压直流电源输出功率与输入功率之比的转换效率达到95%；可提高转换效率25%，大大减少电网供电的负荷空损率，有利于节约能源。
（2）输入供电平衡
三相高压直流电源输入采用三相供电，每相输入的电流相等，输入供电平衡，输入的电流小；三相供电的平衡，单相高压直流电源采用单相供电，相对输入的电流大，无法保证
（3）输出的直流平均电压高
单相电源输出的电压脉动范围大于25%，线性度差，容易出现阻抗不匹配，极易触发火花放电，造成电晕电流低，难以提高除尘效率；三相电源输出的电压波动小于5%，其直流平均电压接近峰值电压，线性度好，施加到电除尘器上的直流电压比单相电源要高15%以上，从而提高除尘效率
单相与三相模拟波形对比：
（4）节能效果好
经实验计算，可节能15%--25%。
（5）收尘效率提高
经工业使用证明，三项电源比常规普通电源能提高除尘效率（特别是在某些比电阻较高，粉尘成份特殊的工况下）10%--15%。
七、电除尘器在不同行业中的应用
1、在钢铁行业中的应用
应用场合EP型式烟气工矿特点
①高炉原料系统干法，卧式，方形常温，气量小
②烧结厂：
烧结机机头干法，卧式，方形负压最高，含尘浓度低
烧结机机尾干法，卧式方形温度、压力、浓度适中
③焦化厂：
粉尘类除尘湿法，卧式方形煤粉，易燃、易爆
煤气，煤焦油，粉尘湿法，立式圆形油气混合，易燃、易爆
⑤炼铁厂；高炉煤气湿法，立式圆形煤气，正压最高，易燃、易爆
干法，卧式，圆形煤气，正压最高，易燃、易爆
高炉出铁场干法，卧式方形温度变化大，粉尘特性变化大
⑥炼钢厂；平炉炼钢（不在发展）干法，卧式方形粉尘细而粘
转炉炼钢：
A煤气未燃法干法，卧式圆形周期性变化，煤气易燃、易爆
B二次烟尘干法，卧式方形烟气汇集困难
电炉炼钢干（湿）法，卧（立）式烟气汇集困难
⑦轧钢厂；火焰清理机湿法，卧（立）式，烟气含湿量大
⑧耐火材料厂；煅烧，运输干法，卧式方形烟气温度较高，粉尘粘
⑨有色金属的冶炼；
铜、锌、铅、铝等冶炼高温电除尘器烟气温度高,大于250℃,粉尘粘而细
微细粉尘有害,烟气中含SO2、SO3
2、在电力行业中的应用
电力行业主要以燃煤锅炉的烟气除尘为主，特点是烟气量大，需要的除尘设备总量大，因此市场容量也就很大，在目前大气污染治理中，占的比例也是最高的。
燃煤的品种不同，粉尘成份特性也有很大差异，是影响除尘效率的最关键因素。
应用的除尘器基本都是干法板卧式电除尘器，只有清灰方式上的区别（机械旋转锤振打和顶部电磁振打）和电除尘器本体结构上的不同（特别是阴、阳极板、线型式和极配方式的不同）。
锅炉烟气的温度和压力都相对稳定，温度在1100C-至1700C之间，设计上都在1400C---1500C-左右，压力为负压，范围在—5000Pa至—7500Pa之间。
火力发电厂锅炉的规格（常见的）及对应发电量如下表所示
锅炉规格（T/H）35751302204106701100
发电机组（MW）6.2512.52550100200300
所配电除尘器是电厂辅机中投资额最大的设备
随着环保要求的日益增高，烟气排放浓度降低在30—50毫克/标立米以下，由于有些工况和粉尘特性的原因，综合技术和经济方面的比较，在电力行业中电袋式除尘器越来越得以广泛应用。
3、在水泥（建材）行业中的应用
水泥工业大气污染物排放量非常大，特点是含尘浓度极高或最高，对当地环境污染也就最严重。
水泥厂的回转窑是主要尘源，所配的电除尘器以干法卧式为主，也有立式的。
近年来，烘干机、水泥磨、生料磨也应用了电除尘器。
４、在在化学行业中的应用
特点：
污染物复杂，属有机或无机化合物混合烟气，烟气量相对较小。
所配有干法电除尘器和湿法电除雾器。
烟气中SO2、SO3量高，可用于制酸。
，
八、典型部件图
1、极板形状图
2、极线形状图：
3、阳极吊挂
4、阴极吊挂：
5、收尘极振打：
6、阴极振打传动：
7、电磁振打装置：
8、托辊轴承：
9、分布板及折流板：
九、电袋复合式除尘器
复合式电除尘器是将不同的除尘机理与静电除尘机理相结合，使它们共同作用，
以进一步提高除尘效率。
复合式除尘器的形式很多，有静电旋风除尘器、静电水雾洗
涤器、静电文氏管洗涤器和惯性冲击静电除尘器等。
上述复合式除尘都利用了静电力，
这是因为引入电除尘
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