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申请/专利权人：山东豪迈化工技术有限公司

摘要：本发明涉及化学反应装置和混合，旨在解决现有的反应器难以有效混合物料，导致反应效率、转化率地的问题，提供剪切混合器及剪切混合反应装置。剪切混合器包括具有物料入口和物料出口的壳体，及设置于壳体内的剪切混合机构。剪切混合机构包括固定剪切件和转动剪切件。固定剪切件具有容纳槽。转动剪切件被构造成设置于容纳槽中并能够相对固定剪切件旋转。转动剪切件的外周和容纳槽的侧围壁之间相互间隔，限定物料剪切区。转动剪切件具有用于在物料剪切区旋转剪切物料的剪切结构。容纳槽的侧围壁具有若干贯通侧围壁并连通物料出口和容纳槽的物料通道。本发明的有益效果是能够有效混合物料，提高反应器反应效率和转化率。

主权项：1.一种剪切混合器，其特征在于：所述剪切混合器包括具有物料入口和物料出口的壳体，及设置于壳体内的剪切混合机构；所述剪切混合机构包括固定剪切件和转动剪切件；所述固定剪切件具有容纳槽，所述容纳槽的开口对应于所述壳体的物料入口；所述转动剪切件被构造成设置于所述容纳槽中并能够相对所述固定剪切件旋转；所述转动剪切件和所述容纳槽的侧围壁之间相互间隔，限定物料剪切区；所述转动剪切件具有用于在所述物料剪切区旋转剪切物料的剪切结构；所述容纳槽的侧围壁具有若干贯通所述侧围壁并连通所述物料出口和所述容纳槽的物料通道，所述物料通道容许剪切混合后的物料从容纳槽流至所述物料出口；所述剪切混合机构还具有间隙调节结构；所述间隙调节结构位于所述转动剪切件的外周和所述容纳槽的侧围壁之间，用于调节所述物料通道的开度；所述间隙调节结构可活动地连接于所述固定剪切件，并能够相对所述固定剪切件沿周向移动，以调节所述物料通道的开度；所述间隙调节结构为与所述固定剪切件对应的环形板状结构，其周壁开设有与所述物料通道一一对应的缝隙。

全文数据：剪切混合器及剪切混合反应装置技术领域[0001]本发明涉及化学反应装置和混合，具体而言，涉及剪切混合器及剪切混合反应装置。背景技术[0002]化学反应的进行程度往往与混合效果有极大的关系，目前市场上的管式反应器的适用性不广、对于物理性质不同的反应物的混合效果差，因此一种反应器一般只适用于一部分物料性质的化学反应，极大地浪费了实验室的设备资源。[0003]而且，反应物的混合程度往往决定了化学反应的进行快慢，对化学反应的反应效率、转化率等至关重要。而目目！J的官式反应器的物料难以有效混合，导致反应效率、转化率等受限。发明内容[0004]本发明旨在提供一种剪切混合器，以解决现有技术中的反应器难以有效混合物料，导致反应效率、转化率低的问题。[0005]本发明的另一目的在于提供一种具备上述剪切混合器的剪切混合反应装置。[0006]本发明的实施例是这样实现的：[0007]—利|剪切混合器，其包括具有物料入口和物料出口的壳体，及设置于壳体内的剪切混合机构。剪切混合机构包括固定剪切件和转动剪切件。固定剪切件具有容纳槽，容纳槽的开口对应于壳体的物料入口。转动剪切件被构造成设置于容纳槽中并能够相对固定剪切件旋转。转动剪切件和容纳槽的侧围壁之间相互间隔，限定物料剪切区。转动剪切件具有用于在物料剪切区旋转剪切物料的剪切结构。容纳槽的侧围壁具有若干贯通侧围壁并连通物料出口和容纳槽的物料通道，物料通道容许剪切混合后的物料从容纳槽流至物料出口。[0008]在本实施例的一种实施方式中：[0009]物料通道为开设于容纳槽的侧围壁的孔或条形槽。[0010]在本实施例的一种实施方式中：…。[0011]剪切结构为若干剪切叶片。剪切叶片被构造成固接于一旋转轴的外周，并能够随受驱转动的旋转轴而旋转，对物料进行剪切混合。[0012]在本实施例的一种实施方式中：[0013]旋转轴从下往_L沿轴向贯穿壳獅酸剪切件，瓶人容纳槽中。旋转轴位于壳体乙外的-端_造餘赃驱猶簡_下_。侧叶片_于旋转输内的轴段的外周。[0014]在本实施例的一种实施方式中：=〇15^壳体内设有沿旋转轴的轴向分布的多个剪切混合机构。多个剪切混合机剪切件均由旋转轴驱动旋转，对物料进行剪切、混合。[0016]在本实施例的一种实施方式中：n^剪切结构包括安装座和固连于安装座轴向的剪切叶片;安装座被构造成固接于一旋转轴，并能够随受驱转动的旋转轴而旋转，带动剪切叶片对物料进行剪切混合。[0018]在本实施例的一种实施方式中：1〇〇19]、、固定剪切件包括一体的底板和圆环形的侧围壁。底板和侧围壁共同围成容纳槽。物料通道为多个沿侧围壁周向间隔的条形槽。条形槽沿侧围壁的径向贯通侧围壁。[0020]在本实施例的一种实施方式中：[0021]固定剪切件和壳体的内壁之间具有沿周向的间隙。壳体内设置有物料挡板。物料挡板位于固定剪切件上方，并挡于间隙之上。[0022]在本实施例的一种实施方式中：[0023]固定剪切件和壳体固接。[0024]在本实施例的一种实施方式中：[0025]剪切混合机构还具有间隙调节结构。间隙调节结构位于转动剪切件的外周和容纳槽的侧围壁之间，用于调节物料通道的开度。[0026]在本实施例的一种实施方式中：[0027]间隙调节结构可活动地连接于固定剪切件，并能够相对固定剪切件沿周向移动，以调节物料通道的开度。[0028]在本实施例的一种实施方式中：[0029]间隙调节结构为与固定剪切件对应的环形板状结构，其周壁开设有与物料通道一一对应的缝隙。[0030]在本实施例的一种实施方式中：[0031]转动剪切件的外侧和间隙调节结构的内侧相贴合或基本贴合。[0032]本发明实施例还提供一种剪切混合反应装置，其包括前述的剪切混合器。剪切混合器的物料出口连接反应管。[0033]本发明实施例还提供一种剪切混合反应装置，其包括多个依次串联的前述的剪切混合器。相邻剪切混合器之间通过具备多个持液段的反应管连通。[0034]本发明实施例中的剪切混合器及剪切混合反应装置通过固定剪切件和转动剪切件的相互作用，可实现有效混合物料，以提高反应器反应效率和转化率。附图说明[0035]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。[0036]图1是本发明实施例中的剪切混合反应装置的结构示意图；[0037]图2为图1中的剪切混合器的结构示意图；[0038]图3为本图2的局部结构的立体视图；[0039]图4为图3的俯视图；[0040]图5示出了转动剪切件的另一种实施方式；[0041]图6为本发明实施例的剪切混合机构的另一种实施方式的结构示意图；[0042]图7为图6的俯视图；[0043]图8示出了本发明实施例中的间隙调节结构和底板的连接结构；[0044]图9为图8沿A-A线的剖视图额外示出间隙调节结构）。[0045]图标:010-剪切混合反应装置；100-剪切混合器;200-反应管;210-持液管段;220-法兰;300-换热装置;10-壳体；11-入口管；12-过渡结构；13-密封圈；20-剪切混合机构;21-固定剪切件;21a-底板;21b-侧围壁;22a-剪切结构;22-转动剪切件;22b-安装座;23a-调节扣；23-间隙调节结构;30-物料挡板;C1-容纳槽;C2-调节槽;K1-物料入口；K2-物料出口；排气孔;K4-温度检测孔;KE5-物料监测孔;K6-连接槽;L1-连接柱;Ml-驱动装置;M2-旋转轴;Q1-物料剪切区;T1-物料通道;T2-间隙;T3-缝隙。具体实施方式[0046]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。[0047]因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0048]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。[0049]在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0050]此外，本发明的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表不该结构一'定要完全水平，而是可以稍微倾斜。[0051]实施例[0052]图1是本发明实施例中的剪切混合反应装置010的结构示意图。请参见图1，本实施例中的剪切混合反应装置010包括两个依次串联的剪切混合器100。相邻剪切混合器100之间通过具备多个持液管段210的反应管200连通，即反应管200连通于一个剪切混合器100的物料出口K2和另一个剪切混合器100的物料入口K1之间。反应管200和剪切混合器100的物料出口K2或物料入口K1之间的连接可以是通过法兰220可拆卸连接、焊接等。物料从前一个剪切混合器100的物料入口K1进入后，在该剪切混合器100中进行混合后进入反应管200中，并进入后一个剪切混合器100中再次混合，最后从该剪切混合器100的物料出口K2出料。[0053]在其他实施例中，可根据实际需要撤销后一个剪切混合器1〇〇或串联多个剪切混合器100的方式来使物料混合程度符合要求。[0054]本实施例中的反应管200可设置为具备多个彼此呈一定交角例如度的持液管段210。图中的反应管2〇〇包括四个依次垂直相交的持液管段2丨〇。相邻持液管段21〇之间通过弧形管过渡。[0055]本实施例中的反应管200外套设有换热装置3〇〇,用于采用在换热装置300和反应管200之间通入换热介质的方式来控制反应管200内的温度。本实施例中的反应管200还设置有用于排出气体的排气孔K3、用于监测反应管200内温度的温度检测孔K4、用于监测管内物料状态的物料监测孔K5。排气孔K3、温度检测孔K4、物料监测孔K5均穿出所述换热装置300之外。[0056]图2为图1中的剪切混合器100的结构示意图，本实施例中的剪切混合器100包括具有物料入口K1和物料出口K2的壳体10,及设置于壳体10内的剪切混合机构20。设置于壳体10中的剪切混合机构20可以是多个，以实现多级混合剪切效果。本实施例中的壳体10为圆筒形，其由顶壁、筒形的侧壁、底壁构成。其顶壁设置物料入口K1。物料入口K1通过入口管11连通壳体10。入口管11可以插设到壳体10内部，物料可以喷射进入。物料入口K1的入口管11也可以通过过渡结构12同壳体10平滑过渡连接于壳体1〇的顶壁。过渡结构12可以为倒置的漏斗形。物料出口K2开设于壳体10侧壁的下部。使用时，物料从上方的物料入口K1进入，经过剪切混合机构2〇混合后从物料出口K2通出。[0057]配合参见图3、图4,本实施例中的剪切混合机构2〇包括固定剪切件21和转动剪切件22。[0058]固定剪切件21整体结构类似碗形，具有由侧围壁21b围成的容纳槽C1。容纳槽C1的开口对应于壳体10的物料入口K1。前述设置为倒置漏斗形的过渡结构12的下端开口正对于容纳槽C1的开口上方，以实现从物料入口K1的物料直接进入容纳槽C1*。转动剪切件22被构造成设置于容纳槽C1中并能够相对固定剪切件21旋转。转动剪切件22和容纳槽C1的侧围壁21b之间相互间隔，限定物料剪切区qi。进入容纳槽C1中的物料实质上进入物料剪切区Q1中。转动剪切件22包括用于在物料剪切区奶旋转剪切物料的剪切结构22a。剪切结构22为若干剪切叶片。剪切叶片被构造成固接于一旋转轴M2的外周，并能够随受驱转动的旋转轴M2而旋转，对物料进行剪切混合。该剪切叶片为平面或曲面的叶片。当剪切叶片为平面的叶片时，可以沿旋转轴M2的径向延伸。当叶片为曲面时，优选为类似平板两相对的侧边对折弯曲或多次对折弯曲形成S勺结构，曲面弯折方向优选同旋转轴M2的旋转方向相同。在其他实施例中，参见图5,转^切件22的设置方式还可以为:转动剪切件22包括安装座22b和固连于安装座轴向的若干剪切2十片;安装座22b被构造成固接于旋转轴M2,并能够随受驱转动的旋转轴M2而旋转，以带动剪切叶片对物料进行剪切混合。安装座22b可设置为包括上下两个同轴设置的圆台，上圆台的直径小于下圆台的直径。剪切叶片的内边连接于上圆台的外周、剪切叶片的底边连接于下圆台的上表面。本实施例中剪切叶片沿弦向设置，即不经过上下圆台的中轴向。旋转轴M2同轴固连于下圆台的底面，从而可带动安装座22b旋转，进而带动旋转叶片旋转进行物料的剪切。[0059]容纳槽C1的侧围壁21b具有若干贯通侧围壁21b并连通物料出口K2和容纳槽C1的物料通道T1，用于容许剪切混合后的物料从容纳槽^流至物料出口K2。物料通道”为开设于容纳槽C1的侧围壁21b的孔或条形槽。图示为条形槽。当然，对于图示的设置多个剪切混合机构20的情况，从上一级剪切混合机构20的物料通道n中流下的物料将进入下一级剪切混合机构2〇的物料剪切区Q1进行再次剪切混合;然后才从下一级剪切混合机构2〇的物料通道T1流出到壳体10上的物料出口K2。[0060]本实施例中，用于驱动剪切叶片的旋转轴M2的设置方式为:从下往上沿轴向贯穿壳体10和固定剪切件21，并进入容纳槽C1中。剪切叶片固接于旋转轴M2位于容纳槽C1内的轴段的外周。旋转轴M2位于壳体10之外的一端被构造成能够在驱动装置肌的驱动下旋转。驱动装置Ml可以是直接连接旋转轴M2的旋转电机，也可以是能够通过传动结构带动旋转轴M2旋转的装置。图示为直接由旋转电机驱动。本实施例中，旋转轴!^在穿过壳体1〇处通过密封圈13密封，避免壳体10泄露。本实施例中，旋转轴M2和固定剪切件21之间通过轴承未示出）转动连接。这样，驱动装置Ml带动旋转轴M2转动，进而带动转动剪切件22相对固定剪切件21旋转进行剪切操作。[0061]如前文描述，本实施例中，壳体10内设有沿旋转轴M2的轴向分布的两个剪切混合机构20。两个剪切混合机构20的转动剪切件22均由旋转轴M2驱动旋转，对物料进行两级剪切混合操作。在其他实施例中，还可设置为三级及以上的多级剪切混合操作。当然，也可仅设置一个剪切混合机构20。[0062]参见图3、图4,本实施例中的固定剪切件21包括底板21a和圆环形的侧围壁21b。底板21a和侧围壁21b共同围成前述容纳槽C1。物料通道T1为多个沿侧围壁21b周向间隔的条形槽。条形槽沿侧围壁21b的径向贯通侧围壁21b。[0063]再次参见图1，固定剪切件21和壳体10的内壁之间具有沿周向的间隙T2,容许经剪切后的物料从间隙T2流出。壳体10内还固接物料挡板3〇。物料挡板30位于固定剪切件21上方，并挡于间隙T2之上，从而避免从物料入口K1进入的物料直接通过间隙T2流下而未经剪切混合处理。物料挡板3〇设置为环形结构，且外边沿固接于壳体10的内壁之上。[00M]图6、图7示出了本实施例中的剪切混合机构20的另一种实施方式的结构示意图。该剪切混合机构2〇除前述的相对转动的固定剪切件21和转动剪切件22外，还包括间隙调节结构23。优选地，转动剪切件22的外侧和间隙调节结构23的内侧贴合或基本贴合;其中，转动剪切件22的外侧指剪切叶片的径向外端所在的圆周面、间隙调节结构23的内侧周面、基本贴合指两者对应的周面之间为一窄缝，例如宽度小于或等于3mm的窄缝。间隙调节结构23位于转动剪切件22的外周和容纳槽C1的侧围壁21b之间，用于调节物料通道T1的开度。间隙调节结构23设置为可活动地连接于固定剪切件21且能够相对固定剪切件21沿周向转动，以调节物料通道T1的开度。本实施例中，间隙调节结构23为与固定剪切件21对应的环形板状结构，当然也可以根据实际情形选择柱状、带通孔的环形板状结构等其他的能够调节物料通道T1的开度的形状或结构，其周壁开设有与物料通道T1一一对应的缝隙T3。当缝隙T3恰好沿径向正对物料通道T1时，物料通道T1开度最大，当缝隙T3转动至和物料通道T1之间错开一定角度时，将减小物料通道T1的开度。本实施例中，在通过转动间隙调节结构23将物料通道T1的开度调节至所需大小后，可对间隙调节结构23进行紧固定位，避免其再受力转动。具体的，可通过在底板21a上设有弧形的调节槽C2,在间隙调节结构23的内壁向内连接调节扣23a，调节扣23a可活动的配合在调节槽C2中，并能够带动间隙调节结构23转动一定的角度。在间隙调节结构23的角度调节完成后，可通过螺纹锁紧等方式将调节扣23a锁紧在底板21a的调节槽C2处，实现对间隙调节结构23的位置锁定。本实施例中的调节槽C2的可以设置为T形槽，调节扣23a—端可滑动地配合在调节槽C2中，另一端设置外螺纹;在簡要时，通过螺母和该外螺纹的螺纹配合锁紧调节扣23a于调节槽C2中的需要的位置。[0065]配合参见图8、图9,间隙调节结构23和固定剪切件21之间的配合方式为:环形板状结构靠近固定剪切件21的一端通过连接柱L1与底板21a可转动连接。作为一种实施方式，底板2la上设有连接槽K6，连接柱L1能够在连接槽K6内滑动。连接槽K6设置为T形槽，对应的连接柱L1底部设有防脱部，防脱部周向的面积大于连接槽K6上部，能够防止从连接槽K6内脱出。连接槽K6可以和防脱部的形状相对应，使连接柱L1及防脱部在连接槽肪内移动。[0066]综合以上描述，本发明实施例具有以下有益效果：[0067]1、通过本实施例中的剪切混合器100可进行不同性质物料的充分混合。且在这一过程中对混合效果要求不高的情况下可以选择电机的低档位转速，节约了混合需要的能量；[0068]2、采用换热装置300形式，能够控制混合反应区域的反应物温度，有利于反应的控制和收率的提高。[0069]3、采用附加持液管段210结构形式改变储存物料的空间，物料存储空间的体积可变，能够根据实际反应时间进行调整，提高了单个反应装置的通用性，节约了不同实验需要购买不同型号产品的成本。[0070]4、设计中为了满足反应条件、保证混合的效果，本发明采用了多级剪切混合机构20来增强混合的效果，对于混合程度要求不高的反应物则只选用一个模块进行，因此本发明不但具有较好的适用性同时节能效果由于其他适应性不强的反应装置。[0071]5、本发明中采用了强混合的反应结构形式，较常规混合反应装置节约空间。[0072]6、本发明实施例中具有间隙调节结构23的剪切混合器100可以根据反应对混合程度的要求，改变调节扣23a处于调节槽C2的不同位置，形成不同的剪切混合效果，提高了反应装置的适应性。[0073]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种剪切混合器，其特征在于：所述剪切混合器包括具有物料入口和物料出口的壳体，及设置于壳体内的剪切混合机构；所述剪切混合机构包括固定剪切件和转动剪切件；所述固定剪切件具有容纳槽，所述容纳槽的开口对应于所述壳体的物料入口；所述转动剪切件被构造成设置于所述容纳槽中并能够相对所述固定剪切件旋转;所述转动剪切件和所述容纳槽的侧围壁之间相互间隔，限定物料剪切区；所述转动剪切件具有用于在所述物料剪切区旋转剪切物料的剪切结构；所述容纳槽的侧围壁具有若干贯通所述侧围壁并连通所述物料出口和所述容纳槽的物料通道，所述物料通道容许剪切混合后的物料从容纳槽流至所述物料出口。2.根据权利要求1所述的剪切混合器，其特征在于：所述物料通道为开设于所述容纳槽的侧围壁的孔或条形槽。3.根据权利要求1所述的剪切混合器，其特征在于：所述剪切结构为若干剪切叶片；所述剪切叶片被构造成固接于一旋转轴的外周，并能够随受驱转动的所述旋转轴而旋转，对物料进行剪切混合。4.根据权利要求3所述的剪切混合器，其特征在于：所述旋转轴从下往上沿轴向贯穿所述壳体和所述固定剪切件，并进入所述容纳槽中；所述旋转轴位于所述壳体之外的一端被构造成能够在驱动装置的驱动下旋转；所述剪切叶片固接于所述旋转轴位于所述容纳槽内的轴段的外周。5.根据权利要求3所述的剪切混合器，其特征在于：所述壳体内设有沿所述旋转轴的轴向分布的多个所述剪切混合机构；多个所述剪切混合机构的转动剪切件均由所述旋转轴驱动旋转，对物料进行剪切混合。6.根据权利要求1所述的剪切混合器，其特征在于：所述转动剪切件包括安装座和固连于所述安装座轴向的剪切叶片;所述安装座被构造成固接于一旋转轴，并能够随受驱转动的所述旋转轴而旋转，带动所述剪切叶片对物料进行剪切混合。7.根据权利要求1所述的剪切混合器，其特征在于：所述固定剪切件包括一体的底板和圆环形的侧围壁;所述底板和所述侧围壁共同围成所述容纳槽；所述物料通道为多个沿所述侧围壁周向间隔的条形槽;所述条形槽沿所述侧围壁的径向贯通所述侧围壁。8.根据权利要求1所述的剪切混合器，其特征在于：所述固定剪切件和所述壳体的内壁之间具有沿周向的间隙；所述壳体内设置有物料挡板;所述物料挡板位于所述固定剪切件上方，并挡于所述间隙之上。9.根据权利要求1所述的剪切混合器，其特征在于：所述剪切混合机构还具有间隙调节结构;所述间隙调节结构位于所述转动剪切件的外周和所述容纳槽的侧围壁之间，用于调节所述物料通道的开度。10.根据权利要求9所述的剪切混合器，其特征在于：所述间隙调节结构可活动地连接于所述固定剪切件，并能够相对所述固定剪切件沿周向移动，以调节所述物料通道的开度。11.根据权利要求9所述的剪切混合器，其特征在于：所述间隙调节结构为与所述固定剪切件对应的环形板状结构，其周壁开设有与所述物料通道——对应的缝隙。12.根据权利要求9所述的剪切混合器，其特征在于：所述转动剪切件的外侧和所述间隙调节结构的内侧相贴合或基本贴合。13.—种剪切混合反应装置，其特征在于：所述剪切混合反应装置包括如权利要求1_12任一项所述的剪切混合器;所述剪切$的物料出口连接反应管。14.—种剪切混合反应装置，其特征在于：所迷剪切混合反应装置包括多个依次串联的如权利要求1-12任一项所述的剪切混合器；相邻所述剪切混合器之间通过具备多个持液段的反应管连通。

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