ZW-13/30 Stickstoffkompressor – Ölfreier N2-Booster mittlerer Kapazität für Hochdruckprozessanwendungen bis 3,00 MPa

Der ZW-13/30 ist ein zweistufiger, dreireihiger, ölfreier Kolbenstickstoffkompressor, der für eine Fördermenge von 13 m³/min bei einem Förderdruck von 3,00 MPa ausgelegt ist. Er eignet sich für anspruchsvolle Anwendungen wie die Stickstoffeinspritzung unter hohem Druck, die Befüllung von Gasflaschen und kritische petrochemische Prozesse. Der Kompressor zeichnet sich durch absolute Ölfreiheit, einen robusten Kraftausgleich in drei Reihen und seine Optimierung für den Dauerbetrieb bei erhöhtem Druck aus.

Produktübersicht

Der ZW-13/30 Stickstoffkompressor stellt eine leistungsstarke Lösung im mittleren Leistungsbereich innerhalb unserer ölfreien Kolbenkompressorenfamilie dar und wurde für Anwendungen entwickelt, die sowohl eine hohe Förderleistung als auch einen hohen Förderdruck gleichzeitig erfordern. Mit einer Nennleistung von 13 m³/min und einem Auslassdruck von 3,00 MPaDieses Gerät nimmt eine entscheidende Position auf dem Markt für Hochdruck-Stickstoffkompressoren ein und schließt die Lücke zwischen kleinen Laborgeräten und massiven industriellen Boostern.

Was den ZW-13/30 von herkömmlichen Alternativen unterscheidet, ist seine vollständig ölfreier Kompressionsweg Durch die Verwendung von selbstschmierenden PTFE-Verbundkolbenringen und Führungsringen wird jegliche Kohlenwasserstoffverunreinigung im Stickstoffproduktstrom ausgeschlossen. ISO 8573-1 Klasse 0 Zertifizierung Bei einem Auslassdruck von 3,00 MPa ist das Risiko der Öldampfmitnahme im Vergleich zu Niederdruckanwendungen erheblich erhöht, weshalb die ölfreie Konstruktion für Stickstoffanwendungen in der Lebensmittel-, Pharma- und Elektronikindustrie nicht nur vorteilhaft, sondern absolut notwendig ist.

Die Kompressorarchitektur verwendet eine zweistufig, dreireihig (二列三级) Diese Konfiguration ist unerlässlich, um das extreme Druckverhältnis zu bewältigen, das erforderlich ist, um unter typischen Einlassbedingungen 3,00 MPa zu erreichen. Die dreireihige Gegenzylinderanordnung bietet im Vergleich zu zweireihigen Konstruktionen eine überlegene Kräfteverteilung, reduziert die Vibrationsübertragung und ermöglicht die Montage auf leichteren Fundamenten. Jede Verdichtungsstufe ist mit einem unabhängigen, hocheffizienten Ladeluftkühler ausgestattet, der sicherstellt, dass die Gastemperaturen auch bei dauerhaftem Volllastbetrieb innerhalb sicherer Betriebsgrenzen bleiben. Der robuste Gusseisenrahmen und die dynamisch ausgewuchtete Kurbelwelle aus geschmiedetem Stahl sind für eine Mindestlebensdauer von … ausgelegt. 120.000 Stunden gemäß den Standardwartungsprotokollen.

Technische Daten – ZW-13/30

* Alle Spezifikationen beziehen sich auf Standardreferenzbedingungen (ISO 1217, Anhang C). Die tatsächliche Leistung kann je nach Standorthöhe, Umgebungstemperatur und Einlassbedingungen variieren.

Hauptmerkmale und technische Vorteile

1. Dreireihige Gegenzylinder-Kraftwaage

Der ZW-13/30 verwendet eine einzigartige dreireihige Gegenzylinderanordnung (二列三级) Dies ermöglicht eine außergewöhnliche Kompensation von Kräften erster und zweiter Ordnung. Durch die Verteilung der Kompressionsarbeit auf drei gegenüberliegende Zylinder erreicht der Kompressor einen nahezu perfekten Ausgleich der Trägheitskräfte und reduziert die Schwingungsübertragung auf das Fundament im Vergleich zu einreihigen Konstruktionen um über 901 TP3T. Dieser mechanische Vorteil ist besonders wichtig für Hochdruckkompressoren, bei denen die maximalen Gaskräfte auf die Kolben deutlich höher sind als bei Niederdruckanwendungen. Die dreireihige Bauweise ermöglicht die Installation auf einem leichteren Stahlbeton-Trägheitsblock (mindestens 10 Tonnen gegenüber über 15 Tonnen bei vergleichbaren einreihigen Einheiten), wodurch die Baukosten erheblich gesenkt und die Nachrüstung in bestehenden Prozessanlagen vereinfacht wird.

2. Hochdruck-Ölfreie PTFE-Verbunddichtung

Der ZW-13/30 verwendet eine proprietäre Technologie. selbstschmierende Kolbenring- und Führungsbandbaugruppe Hergestellt aus hochdichtem PTFE-Verbundmaterial, speziell entwickelt für Hochdruckanwendungen. Diese Ringe sind mit Glasfasern und Bronzepartikeln verstärkt, um ohne externe Kohlenwasserstoffschmierung einen Reibungskoeffizienten unter 0,05 zu erreichen. Bei einem Auslassdruck von 3,00 MPa wäre der Partialdruck des Öldampfs etwa zehnmal höher als bei 0,30 MPa, wodurch die Ölverschmutzung deutlich konzentrierter und schwieriger zu entfernen wäre. Die ölfreie Konstruktion des ZW-13/30 erreicht dies. ISO 8573-1 Klasse 0 Zertifizierung Ohne nachgeschaltete Filtration entfallen sowohl die Investitionskosten als auch der Energieaufwand für Ölabscheider. Die PTFE-Formulierung ist für den Dauerbetrieb bei Temperaturen bis zu 185 °C ausgelegt und gewährleistet so eine zuverlässige Dichtungsleistung auch unter der extremen thermischen Belastung durch Hochdruckkompression.

3. Zweistufige thermodynamische Optimierung für extreme Druckverhältnisse

Der zweistufige Kompressionsarchitektur Die Stufenverdichtung des ZW-13/30 ist thermodynamisch unerlässlich, um den Zieldruck von 3,00 MPa bei typischen Eingangsdrücken von 0,05–0,10 MPa zu erreichen. Das Gesamtdruckverhältnis von ca. 30:1 bis 60:1 verteilt sich auf eine Niederdruck- und eine Hochdruckzylindergruppe, wobei jede Stufe mit einem handhabbaren Druckverhältnis arbeitet. Ein hocheffizienter Rohrbündel-Zwischenkühler zwischen den Stufen führt die erhebliche Kompressionswärme ab, hält die Austrittstemperaturen unter 160 °C und verhindert die thermische Zersetzung der PTFE-Dichtungselemente. Ohne Stufenverdichtung würde die Austrittstemperatur 250 °C überschreiten und damit die zulässige Betriebstemperatur aller ölfreien Dichtungsmaterialien weit überschreiten. Die Zwischenkühlung ist daher nicht nur eine Effizienzsteigerung, sondern eine grundlegende Voraussetzung für einen zuverlässigen ölfreien Hochdruckbetrieb.

4. Standardmäßiger 380-V-Industriemotorantrieb mit hohem Wirkungsgrad

Der ZW-13/30 wird angetrieben von einem 160 kW, 380 V, 50 Hz Drehstrom-Induktionsmotor Das Gerät entspricht der Effizienzklasse IE3 gemäß IEC 60034-1. Die standardmäßige Niederspannungskonfiguration lässt sich ohne Mittelspannungsschaltanlagen oder Abwärtstransformatoren direkt in bestehende 380-V-Industrieverteiler integrieren. Diese elektrische Einfachheit reduziert sowohl die Investitionskosten als auch den Inbetriebnahmeaufwand und macht das Gerät für eine Vielzahl von Industrieanlagen geeignet. Für Standorte mit 6-kV- oder 10-kV-Sammelschienensystemen kann optional ein Motor mit integriertem Abwärtstransformator auf einem gemeinsamen Rahmen geliefert werden, der eine nahtlose Integration in jede elektrische Infrastruktur ermöglicht.

Anwendungsszenarien

Hochdruck-Stickstoffflaschen-Füllstationen

Die ZW-13/30 ist ideal geeignet für industrielle Stickstoffzylinder-Befüllung Hochdruckgas muss in Standard-Industrieflaschen mit einem Fülldruck von 15–20 MPa komprimiert werden. Der Kompressor erreicht zwar mit seinem Auslassdruck von 3,00 MPa nicht direkt den Fülldruck der Flaschen, dient aber als hocheffizienter Zwischenverstärker, der das erforderliche Kompressionsverhältnis der nachgeschalteten Hochdruck-Füllkompressoren deutlich reduziert. Mit einer Kapazität von 13 m³/min kann der ZW-13/30 mehrere Füllverteiler gleichzeitig versorgen und eignet sich daher ideal für gewerbliche Gasabfüllanlagen, die Industrie, Medizin und Spezialgase bedienen. Die ölfreie Konstruktion ist für die Flaschenbefüllung unerlässlich, da Ölverunreinigungen in den Flaschen eingeschlossen und an die Endverbraucher abgegeben würden. Dies könnte deren Prozesse beeinträchtigen und Haftungsrisiken bergen.

Petrochemischer Hochdruckprozess Stickstoff

Bei petrochemischen und Raffinerieanlagen, ZW-13/30 Hochdruck-Stickstoffkompressor Liefert Stickstoff zur Konservierung von Reaktorkatalysatoren, zur Notbeaufschlagung von Hochdruckbehältern, zur Druckprüfung von Rohrleitungen und zur hydrostatischen Prüfung von Prozessanlagen. Der Auslassdruck von 3,00 MPa ist ausreichend, um Stickstoff in Prozessbehälter einzuleiten, die mit Drücken bis zu 2,5 MPa betrieben werden, und gewährleistet so eine positive Schutzgasatmosphäre während Anfahren, Abfahren und Störungen. Die Dauerbetriebsfähigkeit sichert die unterbrechungsfreie Stickstoffversorgung auch bei längeren Stillstandsphasen. Die Ölfreiheitszertifizierung ist obligatorisch für petrochemische Anwendungen, bei denen Stickstoff mit Katalysatorbetten in Kontakt kommt oder in Prozessströme gelangt, die vollständig kohlenwasserstofffrei bleiben müssen.

Gasverflüssigungs- und Kryospeicherverstärker

In Stickstoffverflüssigungsanlagen und Tieftemperaturspeichern komprimiert die ZW-13/30 Stickstoff aus dem Verdampfer des Verflüssigers oder dem Verdampfungsrückstand des Speichertanks auf den für die Verteilung oder Weiterverarbeitung erforderlichen Druck. Der Auslassdruck von 3,00 MPa ist ausreichend, um Hochdruckstickstoff in Tieftemperaturspeicher einzuspeisen, Stickstoff durch Wärmetauscher zu leiten und Hochdruckverbraucher in der Prozessanlage zu versorgen. Die Kapazität von 13 m³/min entspricht der Leistung kleiner bis mittelgroßer Verflüssigungsanlagen und macht die ZW-13/30 zu einem idealen integrierten Booster für Stickstoffverflüssigungssysteme vor Ort. Die ölfreie Konstruktion verhindert die Kontamination der Tieftemperaturausrüstung und gewährleistet die Reinheit des flüssigen Stickstoffs.

Stickstoff unter hohem Druck in pharmazeutischer und lebensmitteltauglicher Qualität

Die pharmazeutische Produktion und großtechnische Lebensmittelverarbeitungsanlagen benötigen hochreinen Stickstoff unter erhöhtem Druck für Sterilfiltration, Sprühtrocknung, aseptische Abfüllung und HochdruckverpackungsanwendungenDie ölfreie Zertifizierung des ZW-13/30 gewährleistet die Einhaltung von FDA 21 CFR 211.72 und EU GMP Annex 1. Der Auslassdruck von 3,00 MPa bietet ausreichend Förderhöhe, um Stickstoff durch Sterilfiltrationssysteme, Sprühtrockner und Hochdruckverpackungsanlagen zu leiten. Mit einer Kapazität von 13 m³/min kann der ZW-13/30 mehrere pharmazeutische Prozesslinien oder Lebensmittelverpackungsstationen innerhalb einer Produktionsanlage gleichzeitig versorgen und ist somit eine vielseitige zentrale Stickstoffversorgungslösung.

Material & Konstruktion

Der ZW-13/30 ist aus hochwertigen Materialien gefertigt, die aufgrund ihrer Eignung für Hochdruckstickstoff, ihrer Wärmebeständigkeit und ihrer langen Lebensdauer ausgewählt wurden:

Alle drucktragenden Bauteile werden in strikter Übereinstimmung mit den geltenden Bestimmungen konstruiert und gefertigt. ASME BPVC Abschnitt VIII Division 1 oder nach chinesischem GB 150-Standard. Jede Schweißverbindung wird gemäß ASME Section V, Article 2, einer Röntgenprüfung (RT) nach 100% unterzogen, und jeder fertige Druckbehälter wird einer hydrostatischen Druckprüfung mit dem 1,5-fachen des maximal zulässigen Betriebsdrucks (MAWP) für eine Haltezeit von mindestens 30 Minuten unterzogen. Hochdruck-Rohrleitungssysteme werden aus nahtlosem Edelstahl SS316 mit Flanschverbindungen nach ANSI Klasse 900 gefertigt, um Dichtheit bei einem Betriebsdruck von 3,00 MPa zu gewährleisten.

Installations- und Wartungsrichtlinien

Fundament- und Strukturanforderungen

Die ZW-13/30 hat ein Trockengewicht von 6,00 Tonnen und einen Schwerpunkt ca. 900 mm über der Grundplatte. Dank der dreireihigen Gegenzylinderbauweise sind die Unwuchtkräfte trotz des Hochdruckbetriebs minimal, was die Installation auf einer Stahlbeton-Trägheitsblock von 10–12 TonnenDer Block sollte auf elastischen Schwingungsdämpfern (Eigenfrequenz 6–8 Hz) montiert werden. Mindestfreiraumanforderungen: 1,5 m auf der Nichtantriebsseite für den Ventilzugang, 1,2 m auf der Antriebsseite für die Motorwartung und 2,0 m über Kopf für den Kranzugang bei Generalüberholungen. Besonderes Augenmerk ist auf die Hochdruck-Druckleitung zu legen, die ordnungsgemäß abgestützt, verankert und spannungsarm geglüht werden muss, um vibrationsbedingte Materialermüdung bei 3,00 MPa zu vermeiden.

Auslegung des Kühlwassersystems

Der Kühlwasserbedarf beträgt ungefähr 28 m³/h Die Einlasstemperatur darf 32 °C nicht überschreiten. Der Wasserverteilungskreislauf versorgt die Zylindermäntel, den Zwischenkühler und den Nachkühler in parallelen Zweigen. Aufgrund des extremen Druckverhältnisses ist der Zwischenkühler für das Wärmemanagement absolut entscheidend und muss jederzeit vorrangig mit Kühlwasser versorgt werden. Die Wasserqualitätsanforderungen lauten: pH-Wert 6,5–8,5, Gesamtgehalt an gelösten Feststoffen < 500 mg/l, Chloridgehalt < 50 mg/l (um Korrosion an SS316-Rohren zu verhindern), Schwebstoffe < 30 mg/l und Gesamthärte < 300 mg/l als CaCO₃. Für alle Anlagen wird ein geschlossener Kühlturm mit Nebenstromfiltration und chemischer Aufbereitung dringend empfohlen, um eine gleichbleibende Wasserqualität zu gewährleisten.

Wartungsplan

Die ölfreie Konstruktion des ZW-13/30 vereinfacht die Wartung im Vergleich zu geschmierten Alternativen erheblich. Ölwechsel, Ölanalysen, Filterwechsel und der Austausch der Separatorpatrone entfallen. Die wichtigsten Verschleißteile sind die PTFE-Kolbenringe und -ZündbänderDiese erreichen typischerweise eine Lebensdauer von 3.000 bis 5.000 Stunden unter sauberen Stickstoffbedingungen bei hohem Druck. Die Hochdruckventilplatten müssen aufgrund der erhöhten mechanischen Belastung bei 3,00 MPa möglicherweise häufiger überprüft werden als ihre Niederdruck-Pendants, der Gesamtwartungsaufwand ist jedoch deutlich geringer als bei ölgeschmierten Systemen.

Konformitäts- und Sicherheitszertifizierungen

Der Stickstoffkompressor ZW-13/30 wurde so konstruiert, gefertigt und geprüft, dass er die folgenden internationalen Normen und regulatorischen Rahmenbedingungen erfüllt oder übertrifft:

Leistungs- und Effizienzanalyse

Der ZW-13/30 erreicht eine spezifischer Stromverbrauch von ca. 12,31 kW pro m³/min Stickstoff wird bei einem Förderdruck von 3,00 MPa gefördert. Diese spezifische Leistung spiegelt die thermodynamische Realität der Ultrahochdruckkompression wider, bei der der Arbeitsaufwand mit dem Druckverhältnis deutlich ansteigt. Im Segment der ölfreien Hochdruck-Kolbenkompressoren (Förderdruck > 2,50 MPa) ist dieser Wirkungsgrad wettbewerbsfähig und oft höher als der von Membrankompressoren, die die wichtigste Alternative für ölfreie Hochdruckanwendungen darstellen. Zum Vergleich: Ölgeschmierte Hubkolbenkompressoren in ähnlichen Ultrahochdruckanwendungen verbrauchen typischerweise 13,0–15,0 kW/m³/min, während Membrankompressoren über 18 kW/m³/min erreichen können.

Bei einem standardmäßigen Jahresbetrieb von 8.000 Stunden ergibt sich durch den Effizienzvorteil des ZW-13/30 gegenüber weniger effizienten Alternativen ein Wert von ca. jährliche Energieeinsparung von 60.000–140.000 kWhBei $0,08/kWh entspricht dies einer direkten Stromkostenreduktion von $4.800–$11.200 pro Jahr. Der primäre wirtschaftliche Faktor für die Wahl von ZW-13/30 ist jedoch typischerweise die Eliminierung von ölbezogenen Verbrauchsmaterialien und Vermeidung nachgelagerter Ölentfernungsanlagen Dies wäre bei geschmierten Alternativen zwingend erforderlich. Bei 3,00 MPa ist der Partialdruck des Öldampfes etwa 15-mal höher als bei 0,30 MPa, wodurch nachgeschaltete Ölfiltrationssysteme exponentiell teurer und weniger effektiv werden. Gesamtbetriebskosten für die Ultrahochdruck-Stickstoffkompression wird um schätzungsweise 25–351 TP3T über eine 10-jährige Betriebsdauer reduziert, wenn der ölfreie Betrieb mit geschmierten Systemen mit vollständiger nachgelagerter Reinigung verglichen wird.

Die Ölfreiheit im Kompressionspfad ist bei 3,00 MPa besonders wichtig, da sich Ölverunreinigungen stark konzentrieren und praktisch nicht mehr auf die für Lebensmittel-, Pharma- und Halbleiteranwendungen erforderlichen Werte reduziert werden können. Die ölfreie Konstruktion des ZW-13/30 beseitigt dieses Problem vollständig und gewährleistet so eine garantierte Produktreinheit ohne die Komplexität und Kosten nachgelagerter Reinigungsanlagen.

Anpassungs- und OEM-Fähigkeiten

Wir bieten umfassende Anpassungsmöglichkeiten, um den ZW-13/30 an spezifische Standortbedingungen, Integrationsanforderungen und Endbenutzerspezifikationen anzupassen:

• Auf Kufen montierte, schlüsselfertige Pakete: Vormontierter Kompressor, Motor, Zwischenkühler, Nachkühler, Hochdruck-Auslassleitungen, Instrumentierung und Schaltschrank auf einem Stahlrahmen mit integrierten Hebeösen und Ankerbolzen-Schablonen. Die werkseitige Vorprüfung aller Systeme reduziert Inbetriebnahmezeit und -risiko.
• Konfigurationen von Gefahrenbereichen: ATEX-Zone-2- und IECEx-konforme Motor- und Elektrogehäuse für petrochemische Anlagen. Integrierte Gasdetektion und automatische Belüftungsverriegelungen im Steuerungssystem.
• Erweiterte Prozesssteuerung: Optionale Siemens S7-1200 oder Allen-Bradley CompactLogix SPS mit 10-Zoll-HMI-Touchscreen, Fernüberwachung via Modbus TCP/IP oder OPC-UA und nahtloser DCS/SCADA-Integration. Hochdrucksicherheitsverriegelungen inklusive automatischer Entlastung bei Überdruck, Notabsperrventile und redundante Drucküberwachung.
• Umweltschutz: C5-M-Marinebeschichtungssysteme für Küsteninstallationen; tropentaugliche elektrische Komponenten für Umgebungstemperaturen bis zu 55 °C; und IP54-zertifizierte Schallschutzgehäuse, die die Geräuschemission in 1 Meter Entfernung von 85 dB(A) auf 72 dB(A) reduzieren.
• OEM & Private Label: Individuelle Lackierungen, Marken-Typenschilder und lokalisierte Dokumentationspakete für Gasanlagenhändler und Systemintegratoren. Technische Handbücher und Wartungsanleitungen in mehreren Sprachen verfügbar.

Kundenspezifische Konfigurationen sind erhältlich bei Mindestbestellmenge: 1 StückDie technische Prüfung und Angebotserstellung dauern in der Regel 5–7 Werktage. Die Standardlieferzeit beträgt 12–14 Wochen; Nachbestellungen werden innerhalb von 8–10 Wochen nach Auftragsbestätigung geliefert.

Fallstudie: Modernisierung einer Industriegas-Tankstelle

Kunde: Ein bedeutender Industriegaslieferant in Malaysia betreibt eine Stickstoffflaschen-Abfüllstation für Kunden aus den Bereichen Fertigung, Medizin und Lebensmittelverarbeitung.

Herausforderung: Der bestehende, ölgeschmierte Hochdruckkompressor des Kunden (europäische Marke, seit 14 Jahren im Einsatz) wies zunehmende Ölverschmutzungen im Stickstoffstrom auf. Die Ölkonzentration erreichte 2,2 mg/m³ und überschritt damit die von Kunden aus der Pharma- und Lebensmittelindustrie geforderte Spezifikation von 0,1 mg/m³ deutlich. Das Öl schädigte zudem die Aktivkohlefilter im Füllverteiler, sodass diese alle fünf Monate anstatt der vorgesehenen 18 Monate ausgetauscht werden mussten. Die Kundenreklamationen nahmen zu, und die behördlichen Kontrollen wurden häufiger und anspruchsvoller.

Lösung: Wir lieferten eine ZW-13/30 ölfreier Stickstoffkompressor Als primärer Zwischenbooster war er auf einem kundenspezifischen Rahmen mit integriertem Zwischenkühler, Nachkühler und einer Siemens S7-1200 SPS-Steuerung montiert. Der Auslassdruck von 3,00 MPa speiste einen nachgeschalteten Hochdruck-Füllkompressor und reduzierte so das erforderliche Gesamtverdichtungsverhältnis der Füllstufe. Durch die ölfreie Konstruktion entfielen Aktivkohle-Reinigungsbetten vollständig. Ein 3 m³ fassender Ausgleichsbehälter wurde vorgeschaltet, um Bedarfsschwankungen des Füllverteilers abzufedern.

Quantifizierte Ergebnisse nach 24 Monaten:

• Stickstoffgehalt des Öls: Reduzierung von 2,2 mg/m³ auf <0,01 mg/m³, Erreichen der ISO 8573-1 Klasse 0
• Austausch des Aktivkohlebetts: Vollständig eliminiertEinsparung von 12.000 TP4T pro Jahr an Verbrauchsmaterialien
• Kundenbeschwerden: Null Seit der Inbetriebnahme wurden fünf neue Pharmaverträge gewonnen.
• Wartung des Füllkompressors: Reduziert um 35% aufgrund des niedrigeren Einlassdruckverhältnisses
• Ergebnisse der behördlichen Inspektion: Bestanden ohne Beanstandungen bei zwei aufeinanderfolgenden Prüfungen
• Amortisationszeitraum: 2,3 Jahre basierend auf Kosteneinsparungen und neuen Vertragseinnahmen

„Die ZW-13/30 hat unsere Tankstelle von einem Qualitätsrisiko in einen Wettbewerbsvorteil verwandelt. Wir garantieren nun jedem Kunden Stickstoff der Klasse 0 gemäß ISO 8573-1 und haben Aufträge gewonnen, für die wir vorher nicht einmal ein Angebot abgeben konnten. Die ölfreie Konstruktion hat unser größtes operatives Problem beseitigt, und unsere Kunden haben den Unterschied sofort bemerkt.“ — Betriebsleiter, Industriegaslieferant

Häufig gestellte Fragen & Auswahlhilfe

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