EP1130268B1 - Pompe à corps double à circulation - Google Patents
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- EP1130268B1 EP1130268B1 EP20010400414 EP01400414A EP1130268B1 EP 1130268 B1 EP1130268 B1 EP 1130268B1 EP 20010400414 EP20010400414 EP 20010400414 EP 01400414 A EP01400414 A EP 01400414A EP 1130268 B1 EP1130268 B1 EP 1130268B1
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D13/12—Combinations of two or more pumps
- F04D13/14—Combinations of two or more pumps the pumps being all of centrifugal type
-
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04D15/0005—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves
- F04D15/0016—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves mixing-reversing- or deviation valves
Definitions
- the invention relates to pumps, and more specifically, dual body pumps used in hot water circuits.
- FIG. 1 is a schematic sectional representation of such a pump; it has a double pump body 2, with a single inlet 4 and a single outlet 6.
- the pump body has two bodies 8 and 10, each having a suction port opening at the inlet of the pump.
- a rotor 12 or 14 In each body is provided a rotor 12 or 14, each rotated by a motor not shown in the figure. Each rotor delivers fluid drawn by the suction port to the pump outlet through a discharge port.
- a valve 16 at the discharge ports of the two bodies closes one of the two discharge ports.
- the operation of such a pump is as follows. At any time, only one of the two motors is in operation, so that only one of the two rotors is rotated. Under the effect of the fluid discharged by the rotor in rotation, the valve 16 closes the discharge port of the other body. The valve 16 ensures that the fluid discharged by a pump is effectively discharged to the orifice so the double body, and does not flow through the other pump.
- FIG. 2 shows a domestic hot water distribution installation, in which such a dual body pump can be used.
- a hot water source 18 supplies to a hot water distribution circuit 20.
- the distribution circuit feeds several taps 22 - three in the example of the figure.
- One of the problems encountered in such an installation is the cooling of hot water in the distribution circuit, in the absence of drawing, because of the heat losses. In this case, the drawdown time to obtain hot water increases, depending on the distance between the point of drawing and the hot water source.
- One solution to this problem is to provide a loop circuit between the draw points and the hot water source.
- this loopback circuit comprises a looping pipe 24 and a double pump 26. The pump discharges in the vicinity of the inlet of the hot water source 20.
- the double pump 26 comprises a main pump 28, which ensures the circulation of water in normal operating mode, and a backup pump 30, which operates only in case of failure of the main pump.
- the installation thus has dead arms 32 and 34, which in normal operation of the pump, are not traversed by a current.
- the arm 32 is traversed by a current when the hot water source is supplied by the network; however, the arm 32 is not traversed by a current in the absence of drawing.
- double body pumps avoids dead arms, as only one pipe is needed to connect the pump. However, there may be a stagnant water area in the portion of the pump body where the rotor does not rotate. This problem of water stagnation in one of the bodies of a double-body pump is not described in the state of the art for double-body pumps.
- the invention aims to solve this new problem. It offers a solution that is simple to implement, which preserves the performance of the pump, and which requires no intervention.
- the invention provides a double-body pump having an inlet and an outlet, a first pump body with a first suction port opening into the inlet and a first discharge port opening into the outlet, a second pump body with a second suction port opening into the inlet and a second discharge opening opening into the outlet, a valve alternately closing the first or second discharge port, characterized by an adjacent opening of the valve between the first and second pump body.
- the opening is formed in the valve. In another embodiment, it is formed in the pump body or in the seat of the valve.
- the flow rate in the pump body whose discharge orifice is closed by the valve is between 150 and 250 l / h at the rated speed of the pump.
- a flow rate of about 200 l / h is preferable.
- the fluid in the pump body whose discharge orifice is closed by the valve is renewed in less than 30 s at the rated speed of the pump.
- the invention also provides a sanitary hot water distribution installation, having such a pump.
- the temperature drop between the pump body whose discharge orifice is not closed by the valve and the pump body whose discharge orifice is closed by the valve is less than 5 ° C. at the rated speed of the pump.
- the invention proposes to provide in a double body pump, a water flow through the body of the pump which is not in operation. This circulation of water avoids stagnation of water, limits the lowering of the temperature, and eliminates the problem of the dead arms.
- Figure 3 is a schematic sectional representation of a dual body pump according to a first embodiment of the invention.
- the pump is similar to that of Figure 1; however, it has an opening ensuring a flow of water through the pump body that does not work.
- the opening is located in the area of the valve, or is close to the valve; in other words, this opening is relative to each of the pumps on the discharge side of the pump.
- the opening connects the pump bodies 8 and 10; its size is calibrated to allow through the pump body that does not run a clean fluid circulation to prevent stagnation of water.
- the opening 36 is formed in the valve 16.
- the circulation of fluid in the double-body pump is symbolized in the figure by arrows.
- the double arrow at the inlet 4 of the pump symbolizes the fluid flow sucked in
- the double arrow at the outlet 6 of the pump symbolizes the flow of fluid discharged by the pump.
- the left pump in the figure is in operation.
- the valve 16 Under the effect of the pressure of the fluid discharged by the rotor 12, the valve 16 is pushed back and closes the discharge port of the pump body 10.
- the opening in the valve 16 allows a passage of fluid through the body of pump 10, in the opposite direction of the circulation of the fluid in the event of operation.
- the fluid flows as shown in the figure by the single arrows, through the opening 36, the pump body 10, and the suction port of the pump body 10. This circulation, or fluid short circuit, to against sense avoids any stagnation of the fluid in the pump body that is not used.
- the valve 16 In case of failure, when the rotor 14 is started, the valve 16 is pushed back by the fluid discharged by the emergency pump, and applied to the discharge orifice of the pump body 8. In the same way , the opening 36 then ensures a circulation in the pump body 8, in the opposite direction of the usual current in the pump body in the event of operation of the pump.
- the size of the orifice depends on the flow rate of the desired current through the pump which is not used. Typically, an opening can be used which ensures that the flow rate in the inactive pump is between 150 and 250 l / h, preferably around 200 l / h. The size of the opening can be easily determined according to this flow rate and the pressure at the outlet of the pump at nominal speed.
- the pump according to the invention is used for a circulation of hot water
- such a size of the opening allows the temperature of the water in the emergency pump to be close to the temperature of the water. the pump in service.
- the temperature in the body of the emergency pump is of the order of 59.5 ° C, when the water temperature is 60 ° C.
- the temperature drop is well below 5 ° C.
- such an opening size or such a flow rate is sufficient to ensure the renewal of the body of the emergency pump.
- the dye disappears from the discharged water after a period of the order of a few seconds.
- the invention thus avoids any stagnation in the body of the pump which is not used.
- a 30 second limit for the replacement of the fluid in the emergency pump is advantageous.
- the lower limit of the flow rate or the size of the opening may also be chosen so as to avoid clogging of the opening, by impurities or sludge effects, especially in hot water distribution installations; the value of 150 l / h corresponds to a size of about 3 mm 2 , and avoids the closure of the opening in normal operation.
- the upper limit to the size of the opening also prevents the implementation of the invention does not affect the performance and performance of the pump in operation. In the example of a pump having the structure of FIG. 3, the drop in efficiency of the pump caused by the opening of the invention is less than 5%.
- Figure 4 shows a view similar to that of Figure 3, in a second embodiment.
- the opening 38 is not formed in the valve 16, but in the seat of the valve, or in the vicinity thereof.
- the operation of the pump is exactly similar to the operation of the pump described with reference to FIG. 3, and the size of the opening 38 can be identical to that of the opening 36 of FIG.
- FIG. 3 presents with respect to the embodiment of FIG. 4 the advantage of not requiring modification of the pump body. It makes it possible to use the same dual pump body for pumps embodying the invention, and for pumps that do not use it. Conversely, the embodiment of Figure 4 allows to use the same types of valves for pumps implementing the invention, and for pumps that do not use it.
- the pump of FIG. 3 or FIG. 4 advantageously applies in an installation of the type of that of FIG. 2. In such an installation, it makes it possible to eliminate the dead arms at the level of the pump of the loopback circuit.
- the present invention is not limited to the examples and embodiments described and shown, but it is capable of many variants accessible to those skilled in the art. It would thus be possible to use a pump structure different from that of FIGS. 1, 3 or 4.
- the invention is described in its preferred application to the hot water circulation; in this application, it allows in particular to avoid or limit the risk of bacterial proliferation, for example legionellosis. It is clear that the invention applies more generally in all cases where a circulation of fluid is desirable, and for example, could apply if the pump is used for the circulation of food products.
- the invention can also be used with opening sizes different from those mentioned above, depending on the desired flow rate in the emergency pump, or the efficiency of the pump. 1
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Description
- L'invention concerne les pompes, et plus précisément, les pompes à corps double utilisées dans les circuits d'eau chaude sanitaire.
- La demanderesse commercialise dans la gamme CXL des pompes à corps double voir FR-A-2 105 733 et DE-A-1 528 649. Des telles pompes sont recommandées pour la circulation de l'eau chaude ou glacée dans les circuits de chauffage ou de climatisation ; elles permettent une sécurité accrue, une des deux pompes servant de pompe de secours en cas de panne de l'autre pompe. La figure 1 est une représentation schématique en coupe d'une telle pompe ; elle présente un corps de pompe 2 double, avec une entrée unique 4 et une sortie unique 6. Le corps de pompe présente deux corps 8 et 10, ayant chacun un orifice d'aspiration débouchant au niveau de l'entrée de la pompe. Dans chaque corps est prévu un rotor 12 ou 14, entraîné chacun en rotation par un moteur non représenté sur la figure. Chaque rotor refoule vers la sortie de la pompe le fluide aspiré par l'orifice d'aspiration, à travers un orifice de refoulement. Un clapet 16 au niveau des orifices de refoulement des deux corps obture un des deux orifices de refoulement. Le fonctionnement d'une telle pompe est le suivant. A tout moment, seul un des deux moteurs est en fonctionnement, de telle sorte qu'un seul des deux rotors est entraîné en rotation. Sous l'effet du fluide refoulé par le rotor en rotation, le clapet 16 obture l'orifice de refoulement de l'autre corps. Le clapet 16 assure que le fluide refoulé par une pompe est effectivement refoulé vers l'orifice de sorte du corps double, et ne circule pas à travers l'autre pompe.
- La figure 2 montre une installation de distribution d'eau chaude sanitaire, dans laquelle une telle pompe à corps double peut être utilisée. Une source d'eau chaude 18 fournit vers un circuit de distribution 20 de l'eau chaude. Le circuit de distribution alimente plusieurs points de puisage 22 - trois dans l'exemple de la figure. Un des problèmes rencontrés dans une telle installation est le refroidissement de l'eau chaude dans le circuit de distribution, en absence de puisage, du fait des pertes calorifiques. Dans ce cas, le temps d'attente au puisage pour obtenir de l'eau chaude augmente, en fonction de la distance entre le point de puisage et la source d'eau chaude. Une solution à ce problème consiste à prévoir un circuit de bouclage, entre les points de puisage et la source d'eau chaude. Dans l'exemple de la figure, ce circuit de bouclage comprend une canalisation de bouclage 24 et une pompe double 26. La pompe refoule au voisinage de l'entrée de la source d'eau chaude 20. Un tel circuit de bouclage permet de maintenir une circulation d'eau chaude dans l'installation, même en dehors de tout puisage, et réduit le temps d'attente au puisage d'eau. Classiquement, comme dans l'exemple de la figure, la pompe double 26 comprend une pompe principale 28, qui assure la circulation de l'eau en régime normal de fonctionnement, et une pompe de secours 30, qui ne fonctionne qu'en cas de panne de la pompe principale. L'installation présente de ce fait des bras morts 32 et 34, qui en fonctionnement normal de la pompe, ne sont pas traversés par un courant. Dans l'exemple, le bras 32 est traversé par un courant lorsque la source d'eau chaude est alimentée par le réseau ; toutefois, le bras 32 n'est pas traversé par un courant en l'absence de puisage.
- Il est par ailleurs recommandé, notamment dans les installations d'eau chaude, de limiter autant que possible le volume des bras morts et des points de stagnation. Le guide technique n°1 concernant la protection des réseau de distribution d'eau destinée à la consommation humaine (DT27), édité par la Direction générale de la Santé du Ministère chargé de la Santé, suggère d'éviter les zones mortes, les changements brusques de direction, les inversions du sens de circulation de l'eau dans le cas de bouclage. Health and Security Executive, The control of Legionellosis including legionnaire's disease, suggère pour éviter la prolifération de legionella dans les installations de distribution d'eau chaude sanitaire, de limiter les bras morts. De fait, les bactéries provoquant la légionellose se développent particulièrement à une température de l'ordre de 35°C, qui est atteinte dans les bras morts du fait de l'abaissement de la température.
- L'utilisation de pompes à corps double permet d'éviter les bras morts, dans la mesure où une seule tuyauterie est nécessaire pour connecter la pompe. Toutefois, il peut subsister une zone d'eau stagnante dans la partie du corps de pompe où le rotor ne tourne pas. Ce problème de stagnation des eaux dans un des corps d'une pompe à corps double n'est pas décrit dans l'état de la technique pour les pompes à corps double. L'invention vise à résoudre ce problème nouveau. Elle propose une solution qui est simple de mise en oeuvre, qui préserve le rendement de la pompe, et qui ne nécessite aucune intervention.
- Plus précisément, l'invention propose une pompe à corps double, présentant une entrée et une sortie, un premier corps de pompe avec un premier orifice d'aspiration débouchant dans l'entrée et un premier orifice de refoulement débouchant dans la sortie, un deuxième corps de pompe avec un deuxième orifice d'aspiration débouchant dans l'entrée et un deuxième orifice de refoulement débouchant dans la sortie, un clapet obturant alternativement le premier ou le deuxième orifice de refoulement, caractérisé par une ouverture voisine du clapet entre les premier et deuxième corps de pompe.
- Dans un mode de réalisation, l'ouverture est ménagée dans le clapet. Dans un autre mode de réalisation, elle est ménagée dans le corps de pompe ou dans le siège du clapet.
- Avantageusement, le débit dans le corps de pompe dont l'orifice de refoulement est obturé par le clapet est compris entre 150 et 250 1/h au régime nominal de la pompe. Un débit d'environ 200 1/h est préférable.
- Dans un mode de réalisation, le fluide dans le corps de pompe dont l'orifice de refoulement est obturé par le clapet est renouvelé en une durée inférieure à 30 s au régime nominal de la pompe.
- L'invention propose aussi une installation de distribution d'eau chaude sanitaire, présentant une telle pompe. Dans un mode de réalisation la chute de température entre le corps de pompe dont l'orifice de refoulement n'est pas obturé par le clapet et le corps de pompe dont l'orifice de refoulement est obturé par le clapet est inférieure à 5°C au régime nominal de la pompe.
- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention, donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés qui montrent :
- figure 1 une représentation schématique en coupe d'une pompe à corps double connue ;
- figure 2 une représentation schématique d'une installation de distribution d'eau chaude sanitaire avec circulation ;
- figure 3 une représentation schématique en coupe d'une pompe à corps double selon une premier mode de réalisation de l'invention ;
- figure 4 une représentation schématique en coupe d'une pompe à corps double selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
- L'invention propose de prévoir dans une pompe à corps double, une circulation d'eau à travers le corps de la pompe qui n'est pas en fonctionnement. Cette circulation d'eau évite la stagnation d'eau, limite l'abaissement de la température, et supprime le problème des bras morts.
- La figure 3 est une représentation schématique en coupe d'une pompe à corps double selon un premier mode de réalisation de l'invention. La pompe est similaire à celle de la figure 1; elle présente toutefois une ouverture assurant une circulation d'eau, à travers le corps de pompe qui ne fonctionne pas. L'ouverture est située dans la zone du clapet, ou est voisine du clapet ; autrement dit, cette ouverture se trouve par rapport à chacune des pompes du côté de refoulement de la pompe. L'ouverture relie les corps de pompe 8 et 10; sa taille est calibrée pour permettre à travers le corps de la pompe qui ne fonctionne pas une circulation de fluide propre à éviter la stagnation d'eau.
- Dans le mode de réalisation de la figure 3, l'ouverture 36 est ménagée dans le clapet 16. La circulation de fluide dans la pompe à corps double est symbolisée sur la figure par des flèches. La flèche double au niveau de l'entrée 4 de la pompe symbolise le flux de fluide aspiré, et la flèche double au niveau de la sortie 6 de la pompe symbolise le flux de fluide refoulé par la pompe. La pompe de gauche sur la figure est en fonctionnement. Sous l'effet de la pression du fluide refoulé par le rotor 12, le clapet 16 est repoussé et obture l'orifice de refoulement du corps de pompe 10. L'ouverture ménagée dans le clapet 16 permet un passage de fluide à travers le corps de pompe 10, dans le sens contraire de la circulation du fluide en cas de fonctionnement. Le fluide circule comme symbolisé sur la figure par les flèches simples, à travers l'ouverture 36, le corps de pompe 10, et l'orifice d'aspiration du corps de pompe 10. Cette circulation, ou court-circuit de fluide, à contre sens permet d'éviter toute stagnation du fluide dans le corps de pompe qui n'est pas utilisé.
- En cas de panne, lors de la mise en marche du rotor 14, le clapet 16 est repoussé par le fluide refoulé par la pompe de secours, et s'appliquer sur l'orifice de refoulement du corps de pompe 8. De la même façon, l'ouverture 36 permet alors d'assurer une circulation dans le corps de pompe 8, dans le sens inverse du courant habituel dans ce corps de pompe en cas de fonctionnement de la pompe.
- La taille de l'orifice dépend du débit du courant souhaité à travers la pompe qui n'est pas utilisée. Typiquement, on peut utiliser une ouverture qui est assure que le débit dans la pompe inactive est compris entre 150 et 250 l/h, de préférence voisin de 200 l/h. La taille de l'ouverture peut être déterminée facilement en fonction de ce débit et de la pression en sortie de la pompe en régime nominal.
- Le courant est alors suffisant pour éviter la stagnation de fluide et garantir le renouvellement de fluide. Dans le cas où la pompe selon l'invention est utilisée pour une circulation d'eau chaude, une telle taille de l'ouverture permet que la température de l'eau dans la pompe de secours soit voisine de la température de l'eau dans la pompe en service. Dans une pompe présentant la structure générale de la figure 3, pour un débit de 200 l/h dans la pompe de secours, la température dans le corps de la pompe de secours est de l'ordre de 59,5°C, lorsque la température de l'eau est de 60°C. La chute de température est ainsi largement inférieure à 5°C. Par ailleurs, une telle taille d'ouverture ou un tel débit est suffisant pour assurer le renouvellement de dans le corps de la pompe de secours. Si le corps de pompe de secours est rempli d'eau colorée, le colorant disparaît de l'eau refoulée après une durée de l'ordre de quelques secondes. L'invention évite ainsi toute stagnation dans le corps de la pompe qui n'est pas utilisé. Une limite de 30 s pour le renouvellement du fluide dans la pompe de secours est avantageuse.
- La limite inférieure du débit ou de la taille de l'ouverture peut aussi être choisie de sorte à éviter toute obturation de l'ouverture, par des impuretés ou des effets de boue, notamment dans les installations de distribution d'eau chaude ; la valeur de 150 1/h correspond à une taille d'environ 3 mm2, et évite les obturations de l'ouverture en fonctionnement normal. La limite supérieure à la taille de l'ouverture évite par ailleurs que la mise en oeuvre de l'invention n'affecte le rendement et les performances de la pompe en fonctionnement. Dans l'exemple d'une pompe présentant la structure de la figure 3, la baisse de rendement de la pompe provoquée par l'ouverture de l'invention est inférieure à 5%.
- La figure 4 montre une vue similaire à celle de la figure 3, dans un deuxième mode de réalisation. A l'inverse du cas de la figure 3, dans ce mode de réalisation, l'ouverture 38 n'est pas ménagée dans le clapet 16, mais dans le siège du clapet, ou au voisinage de celui-ci. Le fonctionnement de la pompe est exactement similaire au fonctionnement de la pompe décrite en référence à la figure 3, et la taille de l'ouverture 38 peut identique à celle de l'ouverture 36 de la figure 3.
- Le mode de réalisation de la figure 3 présente par rapport au mode de réalisation de la figure 4 l'avantage de ne pas nécessiter de modification du corps de pompe. Il permet d'utiliser le même corps de pompe double pour des pompes mettant en oeuvre l'invention, et pour des pompes qui ne l'utilisent pas. A l'inverse, le mode de réalisation de la figure 4 permet d'utiliser les mêmes types de clapets pour des pompes mettant en oeuvre l'invention, et pour des pompes qui ne l'utilisent pas.
- La pompe de la figure 3 ou de la figure 4 s'applique avantageusement dans une installation du type de celle de la figure 2. Dans une telle installation, elle permet de supprimer les bras morts au niveau de la pompe du circuit de bouclage.
- Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. On pourrait ainsi utiliser une structure de pompe différente de celle des figures 1, 3 ou 4. L'invention est décrite dans son application préférée à la circulation d'eau chaude sanitaire ; dans cette application, elle permet notamment d'éviter ou de limiter les risques de prolifération bactérienne, par exemple de légionellose. Il est clair que l'invention s'applique plus généralement dans tous les cas où une circulation de fluide est souhaitable, et par exemple, pourrait s'appliquer si la pompe est utilisée pour la circulation de produits alimentaires.
- On peut aussi utiliser l'invention avec des tailles d'ouverture différentes de celles qui sont mentionnées plus haut, en fonction du débit recherché dans la pompe de secours, ou du rendement de la pompe. 1
Claims (8)
- Une pompe à corps double (2), présentant une entrée (4) et une sortie (6), un premier corps de pompe (8) avec un premier orifice d'aspiration débouchant dans l'entrée et un premier orifice de refoulement débouchant dans la sortie, un deuxième corps de pompe (10) avec un deuxième orifice d'aspiration débouchant dans l'entrée et un deuxième orifice de refoulement débouchant dans la sortie, un clapet obturant alternativement le premier ou le deuxième orifice de refoulement, caractérisé par une ouverture (36, 38) voisine du clapet entre les premier et deuxième corps de pompe.
- La pompe de la revendication 1, caractérisée en ce que l'ouverture (36) est ménagée dans le clapet.
- La pompe de la revendication 1, caractérisée en ce que l'ouverture (38) est ménagée dans le corps de pompe.
- La pompe de l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le débit dans le corps de pompe dont l'orifice de refoulement est obturé par le clapet est compris entre 150 et 250 l/h au régime nominal de la pompe.
- La pompe de la revendication 4, caractérisée en ce que le dit débit est d'environ 200 l/h.
- La pompe de l'une des revendication 1 à 5, caractérisée en ce que le fluide dans le corps de pompe dont l'orifice de refoulement est obturé par le clapet est renouvelé en une durée inférieure à 30 s au régime nominal de la pompe.
- Une installation de distribution d'eau chaude sanitaire, comprenant une pompe selon l'une des revendications 1 à 6.
- L'installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la chute de température entre le corps de pompe dont l'orifice de refoulement n'est pas obturé par le clapet et le corps de pompe dont l'orifice de refoulement est obturé par le clapet est inférieure à 5°C au régime nominal de la pompe.
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