ロータリキルンによる廃棄物処理方法および廃棄物処理用ロータリキルン
【目的】 廃棄物をロータリキルン１内で熱分解する場合、熱分解段階で発生する高濃度ＨＣｌガスを発生段階で中和し固定する。
【構成】 廃棄物３をロータリキルン１内で焼却あるいは抑制燃焼により熱分解する場合、炉前側固定フードからロータリキルン１内のガス流れ方向に消石灰等のアルカリの粉末もしくは、スラリーもしくは水溶液を噴霧する。
【構成】 廃棄物３をロータリキルン１内で焼却あるいは抑制燃焼により熱分解する場合、炉前側固定フードからロータリキルン１内のガス流れ方向に消石灰等のアルカリの粉末もしくは、スラリーもしくは水溶液を噴霧する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、紙類，繊維類，ちゅう芥，木草類，プラスチック類，ゴム，皮革等の炭化水素系可燃物あるいはガラス，金属，土砂，コンクリート，陶磁器等の不燃物からなる廃棄物を熱分解により処理するロータリキルンによる廃棄物処理方法および廃棄物処理用ロータリキルンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ロータリキルンを使用する廃棄物処理方式としては、次の方式が知られている。
（１）図５に示すように、廃棄物３をロータリキルン１内で抑制燃焼により熱分解し、そのロータリキルン１から排出された残渣を後燃焼ストーカ４により焼却すると共に、熱分解ガスを再燃室５内で燃焼させ、その再燃室５内で発生した高温排ガスをボイラ６に通して冷却したのち、その排ガス中のダストを電気集塵機７により除去し、次にダスト除去後の排ガスを、空気予熱器８に導いて冷却し、次いで湿式洗煙装置９に導いて、ＮａＯＨ水溶液などのアルカリ水溶液によりＨＣｌ，ＳＯX を吸収して除去する方式。
【０００３】（２）図６に示すように、ボイラ６からの排出ガスを半乾式反応塔１０に供給すると共に、消石灰粉ホッパー１１を接続した消石灰スラリタンク１２から消石灰スラリをポンプ１３により半乾式反応塔１０内に噴霧し、スラリ中の水分蒸発により前記排出ガスを冷却すると同時に、消石灰との反応によりＨＣｌ，ＳＯｘをＣａＣｌ2 ，ＣａＳＯ4 として粉末中に吸収固定し、次いでバグフィルタ１４により前記粉末をダストと共に除去する方式。
【０００４】（３）図７に示すように、ボイラ６からの排出ガスを減温装置１５に供給して水噴霧により減温し、減温装置１５のガス排出口とバクフィルタ１４のガス入口とを接続するガスダクト１６内に、消石灰粉ホッパー１１を接続した定量切出フィーダ１２から消石灰粉末を粉体輸送ブロア１３により噴霧し、消石灰との反応により、ＨＣｌ，ＳＯｘをＣａＣｌ2 ，ＣａＳＯ4 として粉末中に吸収固定し、次いでバグフィルタ１４により前記粉末をダストと共に除去する方式。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の（１）〜（３）の廃棄物処理方式の場合は、燃焼部，ボイラ６，電気集塵機７および煙道が高濃度の酸性ガスにさらされるので、耐食構造に留意する必要があり、そのため耐火物や保温層を施工する必要があるので、廃棄物処理設備の製作コストが高くなり、かつボイラのチューブ温度を一定範囲内とするため、節炭器やスーパヒータが設けられず、熱効率が低いという欠点がある。また廃棄物処理設備が腐食し易いので寿命が短かく、さらに洗煙装置の入口の酸性ガス負荷量が大きいので、洗煙装置の処理容量を大きくする必要があり、設備費が高くなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を有利に解決するために、廃棄物３をロータリキルン１内で焼却あるいは抑制燃焼あるいは外部からの間接加熱により熱分解する場合、ロータリキルン１の炉前側固定フードからガス流れ方向に消石灰等のアルカリの粉末もしくは、スラリーもしくは水溶液を噴霧する。
【０００７】
【実施例】図１および図２は本発明の第１実施例を示すものであって、駆動装置（図示を省略した）により回転されるロータリキルン１の炉前側固定フード内に点火用バーナ１８と抑制燃焼用空気供給管１９とロータリキルン１内のガス流れ方向に消石灰等のアルカリ粉末を噴霧するアルカリ噴霧ノズル２とが設けられ、廃棄物３を収容したホッパ２０の下部にスクリュウフィーダ２１の基端部が接続され、そのスクリュウフィーダ２１の先端部に接続された廃棄物装入シュート２２の排出口はロータリキルン１の炉前側固定フード内に配置され、消石灰粉末等のアルカリ粉末を収容したアルカリ粉末ホッパー２３の下部は定量切出しフィーダ２４を介して風力圧送管２５に接続され、その風力圧送管２５の一端部は粉体輸送ブロア２６に接続され、かつ風力圧送管２５の他端部はアルカリ噴霧ノズル２に接続されている。
【０００８】前記ロータリキルン１の炉尻側固定フードの下部に、縦型のコークスベッド溶融炉２７の炉頂部が接続され、そのコークスベッド溶融炉２７の下部排出口に、高温ガス供給口を有する高温保持炉２８の上部が接続され、その高温保持炉２８の下端開口部は、レーキ式残渣掻上排出装置２９を有する水砕冷却槽３０の水中に配置され、かつコークスベッド溶融炉２７の下部に、これを囲む環状空気供給管３１が設けられ、その環状空気供給管３１とコークスベッド溶融炉２７の下部とは複数の送気管３２を介して接続され、送風機により環状空気供給管３１に供給された空気および酸素は、複数の送気管３２を経てコークスベッド溶融炉２７の下部に供給される。
【０００９】ロータリキルン１の炉尻側固定フードの上部は、管路を介してサイクロン３３の上部の周壁に接続され、そのサイクロン３３の中央上部の排気口は管路を介して２次燃焼炉４５，タービン４６を運転するためのボイラ６，電気集塵機７，空気予熱機８および湿式洗煙装置９に順次接続され、湿式洗煙装置９の排ガス出口は送風機３９を介して白煙防止器３４の排ガス入口に接続され、その白煙防止器３４の排ガス出口は煙突３５に接続されている。また前記電気集塵機７の排ガス出口は、管路及び送風機２０を介して分岐しロータリキルン１の炉前に設けられた給気ノズル１９に接続されている。
【００１０】湿式洗煙装置９内の下部に水４０が収容され、その洗煙装置９には、充填物４１が設けられ、かつ循環ポンプ４２の吹込口は湿式洗煙装置９の水中に配置され、その循環ポンプ４２の吐出管は充填物４１の上部に開口し、さらに循環ポンプ４２の分岐吐出管４３は排水処理装置４４に接続されている。
【００１１】前記実施例の装置において、ホッパ２０内の廃棄物３はスクリュウフィーダ２１およびシュート２２を経てロータリキルン１の炉前側固定フード内に供給され、ロータリキルン１内において抑制燃焼により熱分解され、ロータリキルン内の約３００℃に加熱されるゾーンで高濃度のＨＣｌガスを生成する。一方、アルカリ粉末ホッパー２３内の消石灰等のアルカリ粉末は、ロータリキルン１の炉前側固定フードに設けられたアルカリ噴霧ノズル２から、ロータリキルン１内のガス流れ方向に噴霧され前述のロータリキルン１内の高濃度のＨＣｌガス生成ゾーンで乾式中和する。さらに、ロータリキルン１からコークスベッド溶融炉２７内に排出された熱分解残渣は、コークスベッド溶融炉２７内の還元性雰囲気において溶融され、コークスベッド溶融炉２７の下部排出口から排出された溶融スラグは、高温保持炉２８を通って水砕冷却槽３０の水中に落下して水砕及び急冷される。
【００１２】コークスベッド溶融炉２７の上部から排出された排ガスは、サイクロン３３に送られ固形物が分離除去されたのち、ボイラ６を経て電気集塵機７に送られて除塵され、その電気集塵機７から排出された排ガスは、空気予熱機８，湿式洗煙装置９および白煙防止器３４を経て煙突３５から排出される。
【００１３】図３は本発明の第２実施例を示すものであって、消石灰粉末等のアルカリ粉末を収容したアルカリ粉末ホッパ３６の下部にアルカリタンク３７が接続され、そのアルカリタンク３７はポンプ３８を介してロータリキルン１の炉前側固定フード内に設けられたアルカリ噴霧ノズル２に接続され、前記第１実施例におけるアルカリ粉末タンク２３，風力圧送管２５および送風機２６等が省略されているが、その他の構成は第１実施例の場合と同様である。
【００１４】第２実施例の場合は、ロータリキルン１のガス流れ方向に噴霧されるアルカリがスラリーもしくは水溶液であり、高濃度ＨＣｌガス生成ゾーンで半乾式中和する。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、廃棄物３をロータリキルン１内で焼却あるいは抑制燃焼あるいは外部からの間接加熱により熱分解する場合、ロータリーキルンの炉前部分の廃棄物が約３００℃に加熱されるゾーンで高濃度のＨＣｌガスを生成すると同時に、炉前側固定フードからのアルカリの噴霧により中和するので、反応効率が良く加えてロータリキルンを反応器として用いるので特別な反応器を必要としない。ロータリキルン以降の煙道が高濃度のＨＣｌガスにさらされることがないので、設備の腐食面での耐久性を向上でき、ボイラーの熱回収条件も有利にでき、節炭器やスーパーヒータが設置可能となる。酸性ガス負荷量が小さくなるので洗煙装置の処理容量を小さくできる。またアルカリのスラリーもしくは水溶液を噴霧する場合、水蒸気によりロータリキルン内の酸素ガス濃度が低減されること、又は高温雰囲気下で水性ガス反応を生じさせることにより、熱分解もしくは焼却でのピーク温度を低くし平滑化するのでロータリキルン内での温度制御を容易にすると共に過加熱による融着トラブルを防止できる。排ガス処理系においてアンモニアや尿素などの脱硝剤を吹き込み脱硝する場合、排ガス中に介在するＨＣｌが少ないため脱硝剤が塩化アンモニウムに転化することになるロスを低減でき、生成した塩化アンモニウムが煙道や脱硝触媒に付着閉塞することを防止でき、後流排ガスに塩化アンモニウムが飛散し白煙が発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の廃棄物処理方法を説明するための縦断側面図である。
【図２】第１実施例の廃棄物処理設備を示す一部縦断側面図である。
【図３】第２実施例の廃棄物処理方法を説明するための縦断側面図である。
【図４】従来の廃棄物処理設備の第１例を示す一部縦断側面図である。
【図５】従来の廃棄物処理設備の第２例を示す一部縦断側面図である。
【図６】従来の廃棄物処理設備の第３例を示す一部縦断側面図である。
【符号の説明】
１ ロータリキルン
２ アルカリ噴霧ノズル
３ 廃棄物
６ ボイラ
７ 電気集塵機
８ 空気予熱機
９ 湿式洗煙装置
１７ 炉前側固定フード
１８ 点火用バーナ
１９ 抑制燃焼用空気供給管
２０ ホッパ
２１ スクリュウフィーダ
２２ シュート
２３ アルカリ粉末ホッパー
２４ 定量切出しフィーダ
２５ 風力圧送管
２６ 粉体輸送ブロア
２７ コークスベッド溶融炉
２８ 高温保持炉
２９ レーキ式残渣掻上排出装置
３０ 水砕水槽
３６ アルカリ粉末ホッパ
３７ アルカリタンク
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、紙類，繊維類，ちゅう芥，木草類，プラスチック類，ゴム，皮革等の炭化水素系可燃物あるいはガラス，金属，土砂，コンクリート，陶磁器等の不燃物からなる廃棄物を熱分解により処理するロータリキルンによる廃棄物処理方法および廃棄物処理用ロータリキルンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ロータリキルンを使用する廃棄物処理方式としては、次の方式が知られている。
（１）図５に示すように、廃棄物３をロータリキルン１内で抑制燃焼により熱分解し、そのロータリキルン１から排出された残渣を後燃焼ストーカ４により焼却すると共に、熱分解ガスを再燃室５内で燃焼させ、その再燃室５内で発生した高温排ガスをボイラ６に通して冷却したのち、その排ガス中のダストを電気集塵機７により除去し、次にダスト除去後の排ガスを、空気予熱器８に導いて冷却し、次いで湿式洗煙装置９に導いて、ＮａＯＨ水溶液などのアルカリ水溶液によりＨＣｌ，ＳＯX を吸収して除去する方式。
【０００３】（２）図６に示すように、ボイラ６からの排出ガスを半乾式反応塔１０に供給すると共に、消石灰粉ホッパー１１を接続した消石灰スラリタンク１２から消石灰スラリをポンプ１３により半乾式反応塔１０内に噴霧し、スラリ中の水分蒸発により前記排出ガスを冷却すると同時に、消石灰との反応によりＨＣｌ，ＳＯｘをＣａＣｌ2 ，ＣａＳＯ4 として粉末中に吸収固定し、次いでバグフィルタ１４により前記粉末をダストと共に除去する方式。
【０００４】（３）図７に示すように、ボイラ６からの排出ガスを減温装置１５に供給して水噴霧により減温し、減温装置１５のガス排出口とバクフィルタ１４のガス入口とを接続するガスダクト１６内に、消石灰粉ホッパー１１を接続した定量切出フィーダ１２から消石灰粉末を粉体輸送ブロア１３により噴霧し、消石灰との反応により、ＨＣｌ，ＳＯｘをＣａＣｌ2 ，ＣａＳＯ4 として粉末中に吸収固定し、次いでバグフィルタ１４により前記粉末をダストと共に除去する方式。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の（１）〜（３）の廃棄物処理方式の場合は、燃焼部，ボイラ６，電気集塵機７および煙道が高濃度の酸性ガスにさらされるので、耐食構造に留意する必要があり、そのため耐火物や保温層を施工する必要があるので、廃棄物処理設備の製作コストが高くなり、かつボイラのチューブ温度を一定範囲内とするため、節炭器やスーパヒータが設けられず、熱効率が低いという欠点がある。また廃棄物処理設備が腐食し易いので寿命が短かく、さらに洗煙装置の入口の酸性ガス負荷量が大きいので、洗煙装置の処理容量を大きくする必要があり、設備費が高くなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を有利に解決するために、廃棄物３をロータリキルン１内で焼却あるいは抑制燃焼あるいは外部からの間接加熱により熱分解する場合、ロータリキルン１の炉前側固定フードからガス流れ方向に消石灰等のアルカリの粉末もしくは、スラリーもしくは水溶液を噴霧する。
【０００７】
【実施例】図１および図２は本発明の第１実施例を示すものであって、駆動装置（図示を省略した）により回転されるロータリキルン１の炉前側固定フード内に点火用バーナ１８と抑制燃焼用空気供給管１９とロータリキルン１内のガス流れ方向に消石灰等のアルカリ粉末を噴霧するアルカリ噴霧ノズル２とが設けられ、廃棄物３を収容したホッパ２０の下部にスクリュウフィーダ２１の基端部が接続され、そのスクリュウフィーダ２１の先端部に接続された廃棄物装入シュート２２の排出口はロータリキルン１の炉前側固定フード内に配置され、消石灰粉末等のアルカリ粉末を収容したアルカリ粉末ホッパー２３の下部は定量切出しフィーダ２４を介して風力圧送管２５に接続され、その風力圧送管２５の一端部は粉体輸送ブロア２６に接続され、かつ風力圧送管２５の他端部はアルカリ噴霧ノズル２に接続されている。
【０００８】前記ロータリキルン１の炉尻側固定フードの下部に、縦型のコークスベッド溶融炉２７の炉頂部が接続され、そのコークスベッド溶融炉２７の下部排出口に、高温ガス供給口を有する高温保持炉２８の上部が接続され、その高温保持炉２８の下端開口部は、レーキ式残渣掻上排出装置２９を有する水砕冷却槽３０の水中に配置され、かつコークスベッド溶融炉２７の下部に、これを囲む環状空気供給管３１が設けられ、その環状空気供給管３１とコークスベッド溶融炉２７の下部とは複数の送気管３２を介して接続され、送風機により環状空気供給管３１に供給された空気および酸素は、複数の送気管３２を経てコークスベッド溶融炉２７の下部に供給される。
【０００９】ロータリキルン１の炉尻側固定フードの上部は、管路を介してサイクロン３３の上部の周壁に接続され、そのサイクロン３３の中央上部の排気口は管路を介して２次燃焼炉４５，タービン４６を運転するためのボイラ６，電気集塵機７，空気予熱機８および湿式洗煙装置９に順次接続され、湿式洗煙装置９の排ガス出口は送風機３９を介して白煙防止器３４の排ガス入口に接続され、その白煙防止器３４の排ガス出口は煙突３５に接続されている。また前記電気集塵機７の排ガス出口は、管路及び送風機２０を介して分岐しロータリキルン１の炉前に設けられた給気ノズル１９に接続されている。
【００１０】湿式洗煙装置９内の下部に水４０が収容され、その洗煙装置９には、充填物４１が設けられ、かつ循環ポンプ４２の吹込口は湿式洗煙装置９の水中に配置され、その循環ポンプ４２の吐出管は充填物４１の上部に開口し、さらに循環ポンプ４２の分岐吐出管４３は排水処理装置４４に接続されている。
【００１１】前記実施例の装置において、ホッパ２０内の廃棄物３はスクリュウフィーダ２１およびシュート２２を経てロータリキルン１の炉前側固定フード内に供給され、ロータリキルン１内において抑制燃焼により熱分解され、ロータリキルン内の約３００℃に加熱されるゾーンで高濃度のＨＣｌガスを生成する。一方、アルカリ粉末ホッパー２３内の消石灰等のアルカリ粉末は、ロータリキルン１の炉前側固定フードに設けられたアルカリ噴霧ノズル２から、ロータリキルン１内のガス流れ方向に噴霧され前述のロータリキルン１内の高濃度のＨＣｌガス生成ゾーンで乾式中和する。さらに、ロータリキルン１からコークスベッド溶融炉２７内に排出された熱分解残渣は、コークスベッド溶融炉２７内の還元性雰囲気において溶融され、コークスベッド溶融炉２７の下部排出口から排出された溶融スラグは、高温保持炉２８を通って水砕冷却槽３０の水中に落下して水砕及び急冷される。
【００１２】コークスベッド溶融炉２７の上部から排出された排ガスは、サイクロン３３に送られ固形物が分離除去されたのち、ボイラ６を経て電気集塵機７に送られて除塵され、その電気集塵機７から排出された排ガスは、空気予熱機８，湿式洗煙装置９および白煙防止器３４を経て煙突３５から排出される。
【００１３】図３は本発明の第２実施例を示すものであって、消石灰粉末等のアルカリ粉末を収容したアルカリ粉末ホッパ３６の下部にアルカリタンク３７が接続され、そのアルカリタンク３７はポンプ３８を介してロータリキルン１の炉前側固定フード内に設けられたアルカリ噴霧ノズル２に接続され、前記第１実施例におけるアルカリ粉末タンク２３，風力圧送管２５および送風機２６等が省略されているが、その他の構成は第１実施例の場合と同様である。
【００１４】第２実施例の場合は、ロータリキルン１のガス流れ方向に噴霧されるアルカリがスラリーもしくは水溶液であり、高濃度ＨＣｌガス生成ゾーンで半乾式中和する。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、廃棄物３をロータリキルン１内で焼却あるいは抑制燃焼あるいは外部からの間接加熱により熱分解する場合、ロータリーキルンの炉前部分の廃棄物が約３００℃に加熱されるゾーンで高濃度のＨＣｌガスを生成すると同時に、炉前側固定フードからのアルカリの噴霧により中和するので、反応効率が良く加えてロータリキルンを反応器として用いるので特別な反応器を必要としない。ロータリキルン以降の煙道が高濃度のＨＣｌガスにさらされることがないので、設備の腐食面での耐久性を向上でき、ボイラーの熱回収条件も有利にでき、節炭器やスーパーヒータが設置可能となる。酸性ガス負荷量が小さくなるので洗煙装置の処理容量を小さくできる。またアルカリのスラリーもしくは水溶液を噴霧する場合、水蒸気によりロータリキルン内の酸素ガス濃度が低減されること、又は高温雰囲気下で水性ガス反応を生じさせることにより、熱分解もしくは焼却でのピーク温度を低くし平滑化するのでロータリキルン内での温度制御を容易にすると共に過加熱による融着トラブルを防止できる。排ガス処理系においてアンモニアや尿素などの脱硝剤を吹き込み脱硝する場合、排ガス中に介在するＨＣｌが少ないため脱硝剤が塩化アンモニウムに転化することになるロスを低減でき、生成した塩化アンモニウムが煙道や脱硝触媒に付着閉塞することを防止でき、後流排ガスに塩化アンモニウムが飛散し白煙が発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の廃棄物処理方法を説明するための縦断側面図である。
【図２】第１実施例の廃棄物処理設備を示す一部縦断側面図である。
【図３】第２実施例の廃棄物処理方法を説明するための縦断側面図である。
【図４】従来の廃棄物処理設備の第１例を示す一部縦断側面図である。
【図５】従来の廃棄物処理設備の第２例を示す一部縦断側面図である。
【図６】従来の廃棄物処理設備の第３例を示す一部縦断側面図である。
【符号の説明】
１ ロータリキルン
２ アルカリ噴霧ノズル
３ 廃棄物
６ ボイラ
７ 電気集塵機
８ 空気予熱機
９ 湿式洗煙装置
１７ 炉前側固定フード
１８ 点火用バーナ
１９ 抑制燃焼用空気供給管
２０ ホッパ
２１ スクリュウフィーダ
２２ シュート
２３ アルカリ粉末ホッパー
２４ 定量切出しフィーダ
２５ 風力圧送管
２６ 粉体輸送ブロア
２７ コークスベッド溶融炉
２８ 高温保持炉
２９ レーキ式残渣掻上排出装置
３０ 水砕水槽
３６ アルカリ粉末ホッパ
３７ アルカリタンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】 廃棄物をロータリキルン１内で焼却あるいは抑制燃焼あるいは外部からの間接加熱により熱分解する廃棄物処理方法において、ロータリキルン１の炉前側固定フードからロータリキルン１内のガス流れ方向に消石灰等のアルカリの粉末もしくは、スラリーもしくは水溶液を噴霧するロータリキルンによる廃棄物処理方法。
【請求項２】 廃棄物を焼却あるいは抑制燃焼あるいは外部からの間接加熱により熱分解する廃棄物処理用ロータリキルンにおいて、ロータリキルン１の炉前側固定フードからロータリキルン１内のガス流れ方向に消石灰等のアルカリの粉末もしくは、スラリーもしくは水溶液を噴霧する噴霧手段が設けられている廃棄物処理用ロータリキルン。
【請求項１】 廃棄物をロータリキルン１内で焼却あるいは抑制燃焼あるいは外部からの間接加熱により熱分解する廃棄物処理方法において、ロータリキルン１の炉前側固定フードからロータリキルン１内のガス流れ方向に消石灰等のアルカリの粉末もしくは、スラリーもしくは水溶液を噴霧するロータリキルンによる廃棄物処理方法。
【請求項２】 廃棄物を焼却あるいは抑制燃焼あるいは外部からの間接加熱により熱分解する廃棄物処理用ロータリキルンにおいて、ロータリキルン１の炉前側固定フードからロータリキルン１内のガス流れ方向に消石灰等のアルカリの粉末もしくは、スラリーもしくは水溶液を噴霧する噴霧手段が設けられている廃棄物処理用ロータリキルン。
【図５】
【図６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開平５−３３９１６
【公開日】平成５年（１９９３）２月９日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−２１０５０６
【出願日】平成３年（１９９１）７月２９日
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【公開日】平成５年（１９９３）２月９日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）７月２９日
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
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