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DE19618370C1 - Verfahren zur Herstellung eines wärmegedämmten Rohrabschnittes für eine Rohrleitung sowie Rohrabschnitt - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines wärmegedämmten Rohrabschnittes für eine Rohrleitung sowie Rohrabschnitt

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DE19618370C1
DE19618370C1 DE19618370A DE19618370A DE19618370C1 DE 19618370 C1 DE19618370 C1 DE 19618370C1 DE 19618370 A DE19618370 A DE 19618370A DE 19618370 A DE19618370 A DE 19618370A DE 19618370 C1 DE19618370 C1 DE 19618370C1
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Werner Born
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GESUNDHEITSTECHNIK ANTON KASTN
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines wärmegedämmten Rohrabschnittes für eine Rohrleitung, bestehend aus einem Produktrohr und mindestens einem das Produktrohr begleitenden Kanal, insbesondere einem Heizkanal, wo bei der Kanal am Produktrohr anliegend linienförmig angeordnet wird, das Produktrohr in ein Mantelrohr geschoben und der freie Raum zwischen dem Produktrohr und dem Mantelrohr mit einer fließfähigen, aushärtenden Isoliermasse verfüllt wird. Die Erfindung betrifft ferner einen nach einem solchen Verfahren hergestellten Rohrabschnitt.
In der Praxis ist es in vielen Fällen erforderlich, Rohrleitungen zu beheizen, da die innerhalb der Produktleitungen zu transportierenden Produkte nur bei einer gewissen Temperatur eine ausreichende Fließfähigkeit aufweisen. Zur Erwärmung der Rohrleitungen wird in der Regel eine Begleitheizung in Form einer an der Rohrleitung für den Produkttransport befestigten Heizleitung verwendet. Aus der DE 43 14 761 C1 ist beispielsweise ein Verfahren zum Herstellen einzelner Leitungsabschnitte einer Molchleitung bekannt, bei dem auf dem Produktrohr ein zusätzliches Heizrohr angeordnet ist, durch welches zum Beheizen des innerhalb des Produktrohres zu fördernden Produktes, beispielsweise Wasserdampf mit hohem Druck als Heizmedium geleitet werden kann. In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, daß der Wärmeübergang zwischen dem Heizrohr und dem Produktrohr aufgrund der nur linienförmigen Anlagefläche der beiden Rohre aneinander in vielen Fällen nicht ausreichend ist und darüber hinaus Wasserdampf als Heizmedium aus Sicherheitsgründen nicht verwendet werden darf, wenn das innerhalb des Produktrohres zu transportierende Produkt auf keinen Fall mit Wasser in Berührung kommen darf. Weiterhin ist die bekannte Ausbildung der Heizkanäle nachteilig für nicht gerade Rohrleitungen, da das Anbringen des zusätzlichen Heizrohres auf dem Produktrohr insbesondere im Bereich scharfer Biegungen mit einem hohen fertigungstechnischen Aufwand verbunden ist.
Aus der DE 40 39 863 C1 ist ein Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen bekannt. Zwischen einem Innenrohr und einem Außenrohr wird ein Wärmedämm-Mantel aus wärmedämmendem Schaumstoff eingebracht, wobei außen auf dem Innenrohr in einem zusätzlichen Kanal eine Leckage- Sensorleitung angeordnet ist. Gegenüber dem Wärmedämm-Mantel ist die Leckage-Sensorleitung durch eine Abdeckfolie abgeschirmt, wodurch sich die Leckage-Sensorleitung zwischen dieser Abdeckfolie und dem Innenrohr befindet. Durch Verwendung der Abdeckfolie wird eine ungewollte elektrische Isolierung bei der Erzeugung des Wärmedämm-Mantels verhindert. Einzelheiten zur Herstellung des Kanals für die Leckage-Sensorleitung sind in dieser Druckschrift nicht angegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines wärmegedämmten Rohrabschnittes für eine Rohrleitung sowie einen Rohrabschnitt der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß beliebige Kanalverläufe entlang des Produktrohres bei nur geringen Herstellungskosten möglich sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß mindestens ein die Außenkontur des Kanals aufweisender Kern über die Länge des Rohrabschnittes auf der Mantelfläche des Produktrohres anliegend angeordnet wird, daß das Produktrohr mit dem Kern in das Mantelrohr eingeschoben wird, und daß nach Aushärten der Isoliermasse der Kern aus der Isolierung herausgezogen wird.
Mittels eines solchen Verfahrens lassen sich beliebige Kanalverläufe entlang der Mantelfläche eines Produktrohres fertigen, die zum Produktrohr hin offen sind. Von besonderem Vorteil ist es, daß der Kern nach dem Aushärten der Isoliermasse aus dem Mantelrohr herausgezogen wird. Neben der einfachen Herstellung eines Kanals ermöglicht dieses Verfahren die Wiederverwendung eines solchermaßen wiedergewonnenen Kerns. Durch das Herausziehen des Kerns aus der ausgehärteten Isoliermasse ergibt sich ein entlang der Mantelfläche des Produktrohres verlaufender Kanal, der zur Mantelfläche des Produktrohres hin offen ist. Bei Anwendung des Verfahrens zur Herstellung eines Heizkanals ist eine gute Wärmeübertragung zwischen Heizkanal einerseits und Produktrohr andererseits gewährleistet.
Durch den solchermaßen hergestellten Kanal kann nun auf einfache Weise ein elektrischer Heizleiter hindurchgezogen werden. Ebenso ist es möglich, Heizgas durch diesen Kanal zu leiten. Neben der Verwendung des Kanals als Heizkanal kann dieser auch beispielsweise zur Aufnahme eines Detektor- Kabels oder als sogenannte "Schnüffelleitung" zum Feststellen von Leckstellen des Produktrohres dienen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Material für den Kern ein elastisches Material verwendet, dessen Querschnitt sich beim Anlegen einer Zug kraft verändert. Ein solches elastisches Material ist beispielsweise Silikonkautschuk. Nach dem Aushärten der Isoliermasse kann dieses elastische Material besonders einfach aus dem Rohrleitungsabschnitt herausgezogen werden. Beim Aufbringen der Zug kraft löst sich die äußere Oberfläche dieses elastischen Kernmaterials aufgrund der Querschnittsverringerung von der ausgehärteten Isoliermasse, so daß nur noch geringe Kräfte aufzubringen sind, um den Kern aus dem von ihm gebildeten Kanal zu entfernen.
Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als Material für den Kern ein elastisches und unter Druck aufweitbares Material verwendet wird. Ein solcher Kern kann beispielsweise als Schlauch ausgebildet sein, der bis zum Aushärten der Isoliermasse durch hydraulischen oder pneumatischen Druck aufgeweitet ist. Nach dem Absenken des Drucks fällt der Schlauch dann wieder zusammen und kann aus dem Mantelrohr herausgezogen werden.
Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß für den Kern ein nichtelastisches Material verwendet wird, auf dessen der Isolierung zugewandten äußeren Oberfläche vor dem Einschieben in das Mantelrohr ein Trennmittel aufgetragen wird. Die Verwendung eines Kerns aus einem nichtelastischen Material ist nur bei überwiegend geraden Leitungsabschnitten möglich, da ansonsten zu große Kräfte erforderlich sind, um den Kern aus der ausgehärteten Isoliermasse herauszuziehen. Das auf die äußere Oberfläche des Kerns aufgetragene Trennmittel soll dabei zur Verringerung der Reibkräfte zwischen der ausgehärteten Isoliermasse und dem Kern dienen. Auch bei der Verwendung eines aus einem elastischen Material hergestellten Kern hat sich das Auftragen eines Trennmittels als vorteilhaft erwiesen.
Um einerseits den Wärmeübergang zwischen dem Kanal und dem Produktrohr zu verbessern und andererseits das Herausziehen des Kerns aus der ausgehärteten Isoliermasse zu erleichtern, wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vor dem Einschieben in das Mantelrohr auf der der Isolierung zugewandten Oberfläche des Kerns sowie auf den an den Kern angrenzenden Bereichen der Mantelfläche des Produktrohres eine dünne, vorzugsweise die Wärmeübertragung fördernde Schicht angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird diese dünne, vorzugsweise die Wärmeübertragung fördernde Schicht auf der der Isolierung zugewandten Oberfläche des Kerns sowie der gesamten freien Mantelfläche des Produktrohres angeordnet. Auf diese Weise wird eine Wärmeleitung vom Kanal auf die gesamte, nicht direkt beheizte Mantelfläche des Produktrohres ermöglicht. Neben der Verbesserung der Wärmeübertragung ermöglicht die Verwendung dieser die gesamte Mantelfläche des Produktrohres umgebenden dünnen Schicht eine gute Recycelbarkeit einer solchermaßen hergestellten Rohrleitung, da das Isoliermaterial einerseits und das Produktrohr andererseits nahezu sortenrein voneinander getrennt werden können.
Als besonders geeignete Materialien für diese dünne Schicht haben sich Metallfolien und insbesondere Aluminiumfolien bewährt.
Um zu verhindern, daß beim Herausziehen des Kerns auch diese dünne Schicht mit aus dem Rohrleitungsabschnitt herausgezogen wird, kann auf die der Isolierung zugewandte Oberfläche der dünnen Schicht ein Haftvermittler aufgetragen werden.
Mit einer Weiterbildung des Verfahrens wird ferner vorgeschlagen, auf der der Isolierung zugewandten Oberfläche des Kerns eine federelastische Lage aus einem elastischen Material, beispielsweise Schaumstoff, anzuordnen. Bei der Verwendung eines in den Kanal eingeführten elektrischen Heizleiters dient dieser elastische Körper als eine Art Federelement, um den Heizleiter gegen die Mantelfläche des Produktrohres zu drücken. Diese Federwirkung kommt dabei dadurch zustande, daß der elastische Körper zunächst durch das Einfüllen und Aushärten der Isoliermasse zusammengedrückt wird, sich jedoch nach dem Herausziehen des Kerns wieder in seine ursprüngliche Form ausdehnen kann. Bei der zusätzlichen Verwendung der dünnen, die Wärmeübertragung fördernden Schicht kann die federelastische Lage auf und/oder unter dieser dünnen Schicht angeordnet werden. Bei der Verwendung der in dem Mantelrohr verbleibenden Hohlprofile wird die federelastische Lage auf der dem Kanal zugewandten Innenfläche des Hohlprofils angeordnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfährt dadurch eine Weiterbildung, daß Produktrohr und Kern vor dem Einschieben in das Mantelrohr mit einem Abstandshalter versehen werden, so daß sie anschließend eine definierte Lage innerhalb des Mantelrohres einnehmen.
Schließlich wird mit einer Weiterbildung des Verfahrens vorgeschlagen, eine unter Volumenvergrößerung aushärtende Isoliermasse, insbesondere Polyurethan-Schaum, zu verwenden. Polyurethan-Schaum hat denn Vorteil, daß dieser eine nur geringe Wärmeleitfähigkeit und eine gewisse Druckfestigkeit besitzt.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Rohrleitungsabschnitt mit einem rechteckigen Kanal,
Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Fig. 1, jedoch mit drei U-förmigen Kanälen und
Fig. 3 im Zusammenbaustadium eine aus zwei Leitungsabschnitten zusammensetzbare Rohrleitung.
Die in Fig. 1 und 2 im Querschnitt dargestellten Leitungsabschnitte bestehen im wesentlichen aus einem inneren Produktrohr 1 sowie einer von einem Mantelrohr 2 umschlossenen Isolierung 3.
Um das Produktrohr 1 in einer vorbestimmten Lage innerhalb des Mantelrohres 2 zu halten, sind auf dem Produktrohr 1 mit strahlenförmig gestalteten Streben versehene Abstandshalter 4 angeordnet, die einen gleichbleibenden, vorzugsweise koaxialen Verlauf des Produktrohres 1 innerhalb des Mantelrohres 2 gewährleisten.
Insbesondere zur Aufnahme eines elektrischen Heizleiters ist auf der Mantelfläche des Produktrohres 1 mindestens ein zum Produktrohr 1 hin offener Kanal 5 ausgebildet. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist ein rechteckiger Kanal 5 auf der Unterseite des Produktrohres 1 angeordnet, während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 drei im Querschnitt U-förmige Kanäle 5 im Abstand zueinander auf der Unterseite des Produktrohres 1 angeordnet sind.
Um einerseits bei der Verwendung der Kanäle 5 als Heizkanäle den Wärmeübergang zwischen dem Heizleiter und dem Produktrohr 1 zu erhöhen und andererseits eine leicht recycelbare Trennung zwischen Produktrohr 1 und Isolierung 3 zu ermöglichen, ist zumindest auf den an den Kanal 5 angrenzenden Bereich der Mantelfläche des Produktrohres 1 sowie auf der äußeren Oberfläche der Kanäle 5 bzw. des Kanals 5 eine dünne Schicht 6 aus einem vorzugsweise die Wärmeübertragung fördernden Material angeordnet. Als besonders geeignetes Material für diese dünne Schicht 6 hat sich dabei Aluminiumfolie erwiesen. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die dünne Schicht 6 über die gesamte freie Mantelfläche des Produktrohres 1.
Die Herstellung eines Rohrleitungsabschnittes mit einem oder mehreren Kanälen 5 auf der Mantelfläche des Produktrohres 1 erfolgt folgendermaßen:
In einem ersten Verfahrensschritt wird auf der Mantelfläche des Produktrohres 1 ein die Außenkontur des Kanals 5 aufweisender Kern 7 angeordnet. Um Rohrleitungsquerschnitte gemäß Fig. 1 und 2 zu erhalten, wird anschließend die von einer Aluminiumfolie gebildete dünne Schicht 6 auf die freie Mantelfläche des Produktrohres 1 sowie die äußere Oberfläche des Kerns 7 bzw. der Kerne 7 aufgebracht.
Über die Länge der Rohrleitung betrachtet werden anschließend im Abstand zueinander Abstandshalter 4 auf dem Produktrohr 1 angeordnet und die aus Kern 7 und Produktrohr 1 gebildete Einheit in das Mantelrohr 2 eingeschoben.
Neben der Ausbildung des Mantelrohres 2 als dünnwandiges Rohr hat sich die Verwendung eines durch wendelförmiges Wickeln und Falzen eines langgestreckten Blechbandes hergestellten Mantelrohres 2 bewährt.
Anschließend an das Einschieben der Einheit aus Kern 7 und Produktrohr 1 in das Mantelrohr 2 wird der freie Querschnitt des Mantelrohres 2 verschlossen und anschließend der freie Kanalquerschnitt des Mantelrohres 2 zur Ausbildung der Isolierung 3 mit einer nur im Verarbeitungszustand fließfähigen Isoliermasse befüllt. Eine besonders geeignete Isoliermasse ist dabei Polyurethan-Schaum, da dieser eine nur geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist und unter Druckausbildung aushärtet.
Zur Ausbildung des zum Produktrohr 1 hin offenen Kanals 5 wird nach dem Aushärten der Isoliermasse der Kern 7 aus der ausgehärteten Isoliermasse herausgezogen. Neben der einfachen und kostengünstigen Herstellung eines solchen, zum Produktrohr 1 hin offenen Kanals 5 zeichnet sich dieses Herstellungsverfahren dadurch aus, daß nahezu beliebige Kanalverläufe über der Rohrleitungslänge möglich sind und aufgrund der zum Produktrohr 1 hin offenen Ausgestaltung des Kanals 5 eine gute Wärmeübertragung zum Produktrohr 1 hin sichergestellt ist. Neben der Nutzung als Heizkanal kann der Kanal 5 auch zur Aufnahme von Detektorkabeln oder als sogenannte "Schnüffelleitung" zur Erkennung von Leckagen des Produktrohres 1 verwendet werden. Bei einer Ausbildung gemäß Fig. 2, bei der drei Kanäle 5 auf der Mantelfläche des Produktrohres 1 angeordnet sind, kann beispielsweise jeder Kanal 5 einem anderen Verwendungszweck dienen.
Die Verbindung der nach diesem Verfahren hergestellten Leitungsabschnitte erfolgt an Ort und Stelle in der in Fig. 3 schematisch skizzierten Art. Nachdem die Schweißverbindung zwischen den an der Verbindungsstelle über das Mantelrohr 2 sowie die Isolierung 3 und den Kanal 5 hervorstehenden Produktrohre 1 hergestellt worden ist, wird ein Kanalelement 8 in die Kanäle 5 der zu verbindenden Leitungsabschnitte eingefügt, um den Kanal 5 über die Verbindungsstelle hinweg zu verlängern. Anschließend werden Produktrohr 1 und Kanal 5 in geeigneter Weise isoliert und über die Verbindungsstelle eine Muffe 9 geschoben, die die Mantelrohre 2 miteinander verbindet.
Wenn die Kanäle 5 der Leitungsabschnitte zur Aufnahme eines Heizleiters dienen, kann auf das Einfügen des Kanalelements 8 an der Verbindungsstelle verzichtet werden, wenn eine entsprechende Isolierung dieser Verbindungsstelle gewährleistet ist.
Bei der Verwendung des Kanals 5 zur Aufnahme eines elektrischen Heizleiters hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Kanalquerschnitt ein mehrfaches des Heizleiterquerschnitts beträgt, da auf diese Weise die Wärmekonvektion bestmöglich ausgenutzt werden kann. Dieser Effekt wird ferner durch eine abgerundete Ausgestaltung der Kanalecken verstärkt.
Bezugszeichenliste
1 Produktrohr
2 Mantelrohr
3 Isolierung
4 Abstandshalter
5 Kanal
6 dünne Schicht
7 Kern
8 Kanalelement
9 Muffe

Claims (17)

1. Verfahren zur Herstellung eines wärmegedämmten Rohrabschnittes für eine Rohrleitung, bestehend aus einem Produktrohr und mindestens einem das Produktrohr begleitenden Kanal, insbesondere einem Heizkanal, wobei der Kanal am Produktrohr anliegend linienförmig angeordnet wird, das Produktrohr in ein Mantelrohr geschoben und der freie Rand zwischen dem Produktrohr und dem Mantelrohr mit einer fließfähigen, aushärtenden Isoliermasse verfüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein die Außenkontur des Kanals (5) aufweisender Kern (7) über die Länge des Rohrabschnittes auf der Mantelfläche des Produktrohres (1) anliegend angeordnet wird, daß das Produktrohr (1) mit dem Kern (7) in das Mantelrohr (2) eingeschoben wird, und daß nach Aushärten der Isoliermasse der Kern (7) aus der Isolierung herausgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den Kern (7) ein elastisches Material verwendet wird, dessen Querschnitt sich beim Anlegen einer Zugkraft verringert.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den Kern (7) ein elastisches und unter Druck aufweitbares Material verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als elastisches Vollmaterial ein Silikonkautschuk verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kern (7) ein nichtelastisches Material verwendet wird, auf dessen der Isolierung (3) zugewandten äußeren Oberfläche vor dem Einschieben in das Mantelrohr (2) ein Trennmittel aufgetragen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einschieben in das Mantelrohr (2) auf der der Isolierung (3) zugewandten Oberfläche des Kerns (7) sowie auf den an den Kern (7) angrenzenden Bereichen der Mantelfläche des Produktrohres (1) eine dünne, vorzugsweise die Wärmeübertragung fördernde Schicht (6) angeordnet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einschieben in das Mantelrohr (2) auf der der Isolierung (3) zugewandten Oberfläche des Kerns (7) sowie der gesamten freien Mantelfläche des Produktrohres (1) eine dünne, vorzugsweise die Wärmeübertragung fördernde Schicht (6) angeordnet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als dünne Schicht (6) eine Folie, insbesondere eine Metallfolie, verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Folie Aluminiumfolie verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf die der Isolierung (3) zugewandte Oberfläche der dünnen Schicht (6) ein Haftvermittler aufgetragen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Isolierung (3) zugewandten Oberfläche des Kerns (7) eine Lage aus einem federelastischen Material, beispielsweise Schaumstoff, angeordnet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 in Kombination mit Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die federelastische Lage auf und/oder unter der dünnen Schicht (6) angeordnet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die federelastische Lage auf der dem Kanal (5) zugewandten Innenfläche des Hohlprofils angeordnet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (5) vorzugsweise auf der Unterseite des Produktrohres (1) ausgebildet ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Produktrohr (1) und der Kern (7) vor dem Einschieben in das Mantelrohr (2) mit Abstandshaltern (4) versehen werden, so daß sie anschließend eine definierte Lage innerhalb des Mantelrohres (2) einnehmen.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Isolierung (3) eine unter Volumenvergrößerung aushärtende Isoliermasse, insbesondere Polyurethan-Schaum verwendet wird.
17. Rohrabschnitt für eine wärmegedämmte Rohrleitung, bestehend aus einem Produktrohr und mindestens einem das Produktrohr begleitenden Kanal, wobei der Kanal am Produktrohr anliegend linienförmig angeordnet ist, das Produktrohr in einem Mantelrohr vorgesehen ist und der freie Raum zwischen dem Produktrohr und dem Mantelrohr mit einer fließfähigen, aushärtenden Isoliermasse verfüllt ist, hergestellt nach einem der Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die produktrohrseitige Wandung des Kanals (5) von der Wandung des Produktrohres (1) und die übrige Wandung des Kanals (5) von der Isoliermasse gebildet ist, wobei die übrige Wandung des Kanals (5) kanalseitig zusätzlich mit einer dünnen Schicht (6) versehbar ist.
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