(57)【要約】【課題】本発明は、原子炉圧力容器の内部に設置された蒸気乾燥器に、鉛直方向の外力が作用した場合であっても、その影響を緩和した沸騰水型原子炉を提供する。【解決手段】上記課題を解決するために、本発明の沸騰水型原子炉は、蒸気を乾燥させる蒸気乾燥器と、蒸気乾燥器の外周に水平方向に延在するように固設されるサポートリングと、サポートリングを支持する支持ブラケットと、支持ブラケットの周方向両側及び上側に固設されるスペーサーブロックと、スペーサーブロックの周方向両側及び上側に、サポートリングの半径方向外側に向かって開放された構造を有し、サポートリングに固設される耐震ブロックと、耐震ブロックに設置され、スペーサーブロックの周方向両側から接近し、スペーサーブロックの下側に接触すると共に、その上側の間からピンを差し込むことによって接触を解除する２つのクランプと、を有する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器に内包され、蒸気を乾燥させる蒸気乾燥器と、
前記蒸気乾燥器の外周に水平方向に延在するように固設されるサポートリングと、
前記サポートリングを支持し、前記原子炉圧力容器の内周面に水平方向に設置される支持ブラケットと、
前記支持ブラケットの周方向両側及び上側に固設されるスペーサーブロックと、
前記スペーサーブロックの周方向両側及び上側に、前記サポートリングの水平方向の移動を抑制するように、前記サポートリングの半径方向外側に向かって開放された構造を有し、前記サポートリングに固設される耐震ブロックと、
前記耐震ブロックに設置され、前記スペーサーブロックの周方向両側から接近し、前記スペーサーブロックの下側に接触すると共に、その上側の間からピンを差し込むことによって前記接触を解除する２つのクランプと、
を有することを特徴とする沸騰水型原子炉。
【請求項２】
前記クランプの厚さは、前記スペーサーブロックが前記耐震ブロックに対して、突出した長さ以下であることを特徴とする請求項1に記載の沸騰水型原子炉。
【請求項３】
前記クランプは、前記耐震ブロックに形成された回転軸に支持され、前記回転軸の設置位置は、前記クランプが前記スペーサーブロックの下端の一部に接触する位置より内側であることを特徴とする請求項１に記載の沸騰水型原子炉。
【請求項４】
前記クランプは折曲部を有し、前記折曲部が鈍角に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の沸騰水型原子炉。
【請求項５】
前記ピンが挿入される位置における２つの前記クランプは、原子炉の運転期間においては、上側が下側より広くなるように向き合って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の沸騰水型原子炉。
【請求項６】
原子炉圧力容器に内包され、蒸気を乾燥させる蒸気乾燥器と、
前記蒸気乾燥器の外周に水平方向に延在するように固設されるサポートリングと、
前記サポートリングを支持し、前記原子炉圧力容器の内周面に水平方向に設置される支持ブラケットと、
前記支持ブラケットの周方向両側及び上側に固設されるスペーサーブロックと、
前記スペーサーブロックの周方向両側及び上側に、前記サポートリングの水平方向の移動を抑制するように、前記サポートリングの半径方向外側に向かって開放された構造を有し、前記サポートリングに固設される耐震ブロックと、
前記耐震ブロックには、
２つの通し穴が設置され、前記通し穴に通され、前記支持ブラケットの下側に隣接する位置に接触することができる２つのボルトと、
前記ボルトを締付けるための２つのナットと、
前記耐震ブロックの下部に設置され、前記ボルトの回転を抑制する２つのストッパと、有することを特徴とする沸騰水型原子炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉圧力容器の内部に蒸気乾燥器を設置した沸騰水型原子炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２０１３−１１３７５４号公報（特許文献１）がある。この公報には、沸騰水型原子炉に形成された蒸気乾燥器にサポートリングを有し、サポートリングの外面に耐震ブロックを溶接した構造が記載されている。
【０００３】
そして、耐震ブロックに支持ブラケットが嵌め込まれ、この支持ブラケットがサポートリング及び耐震ブロックを支持することが記載され、蒸気乾燥器の支持構造の耐震性向上を図ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１３７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献1には、原子炉圧力容器の内部に蒸気乾燥器を設置した沸騰水型原子炉が記載されている。しかし、前記特許文献１には、沸騰水型原子炉に形成された蒸気乾燥器に地震発生時等に発生する鉛直方向の外力が作用した場合については記載されていない。
【０００６】
このような沸騰水型原子炉では、例えば、地震発生時等において、蒸気乾燥器に自重を超える鉛直上向きの外力が作用した場合、蒸気乾燥器は浮き上がる可能性がある。こうした浮き上がった蒸気乾燥器は、ある一定量浮き上がると、それ以上は浮き上がらないようにホールドダウンブラケットで支持される。その後、蒸気乾燥器に作用した鉛直上向きの外力がなくなると、蒸気乾燥器は支持ブラケットに再着座するが、このときに蒸気乾燥器及び支持ブラケットに衝撃荷重を与える可能性があることが懸念される。
【０００７】
そこで、本発明は、原子炉圧力容器の内部に設置された蒸気乾燥器に、鉛直方向の外力が作用した場合であっても、その影響を緩和した沸騰水型原子炉を提供する。例えば、震発生時等において、蒸気乾燥器に鉛直上向きの外力が作用した場合であっても、本発明は浮き上がりを低減する沸騰水型原子炉を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の沸騰水型原子炉は、原子炉圧力容器に内包され、蒸気を乾燥させる蒸気乾燥器と、蒸気乾燥器の外周に水平方向に延在するように固設されるサポートリングと、サポートリングを支持し、原子炉圧力容器の内周面に水平方向に設置される支持ブラケットと、支持ブラケットの周方向両側及び上側に固設されるスペーサーブロックと、スペーサーブロックの周方向両側及び上側に、サポートリングの水平方向の移動を抑制するように、サポートリングの半径方向外側に向かって開放された構造を有し、サポートリングに固設される耐震ブロックと、耐震ブロックに設置され、スペーサーブロックの周方向両側から接近し、スペーサーブロックの下側に接触すると共に、その上側の間からピンを差し込むことによって接触を解除する２つのクランプと、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、原子炉圧力容器の内部に設置された蒸気乾燥器に、鉛直方向の外力が作用した場合であっても、その影響を緩和した沸騰水型原子炉を提供することができる。つまり、震発生時等において、蒸気乾燥器に鉛直上向きの外力が作用した場合であっても、浮き上がりを低減する沸騰水型原子炉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】沸騰水型原子炉の構成を概略的に示す縦断面図である。
【図２】蒸気乾燥器の周辺構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】耐震ブロックの周辺構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る耐震ブロックの周辺構成を示す平面図であり、原子炉の運転期間における状態を示すものである。
【図５】本発明の実施形態に係る耐震ブロックの周辺構成を示す平面図であり、原子炉の定期検査期間における状態を示すものである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る耐震ブロックの周辺構成を示す平面図であり、原子炉の運転期間における状態を示すものである。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るホールダウンポールの周辺構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【００１２】
本実施例では、震発生時等において、蒸気乾燥器に鉛直上向きの外力が作用した場合であっても、浮き上がりを低減する沸騰水型原子炉の例を説明する。
【００１３】
図１は、沸騰水型原子炉の構成を概略的に示す縦断面図である。
【００１４】
沸騰水型原子炉１は、原子炉圧力容器２、炉心４、炉心シュラウド６、気水分離器１４及び蒸気乾燥器１５を備えている。原子炉圧力容器２の上端には、上蓋３が取り外し可能に設置され、原子炉圧力容器２の内部には、炉心４、炉心シュラウド６、気水分離器１４及び蒸気乾燥器１５が設置されている。なお、蒸気乾燥器１５は、原子炉圧力容器２に内包され蒸気を乾燥させるものである。
【００１５】
炉心シュラウド６は、複数の燃料集合体５が形成された炉心４を取り囲んで設置されている。炉心４の下端部には、炉心シュラウド６に取り付けられた炉心支持板７が設置され、また、炉心４の上端部には、炉心シュラウド６に取り付けられた上部格子板８が設置されている。上部格子板８によって、それぞれの燃料集合体５の上端部が支持さている。
【００１６】
原子炉圧力容器２の底部には、複数の制御棒駆動機構ハウジング１３が設置されている。燃料集合体５の間に出し入れされる複数の制御棒１１は、各制御棒駆動機構ハウジング１３の内部に設置された制御棒駆動機構（図示せず）にそれぞれ連結されている。原子炉圧力容器２の内部の炉心４の下方には、複数の制御棒案内管１２が設置され、炉心４から引き抜かれた制御棒１１は制御棒案内管１２の内部に収納される。
【００１７】
原子炉圧力容器２と炉心シュラウド６との間に形成される環状領域であるダウンカマ４４の内部には、複数の原子炉冷却材再循環ポンプ９が設置されている。炉心シュラウド６の上端にはシュラウドヘッド１０が設置され、シュラウドヘッド１０の上方には気水分離器１４が設置さている。さらに、気水分離器１４の上方には、蒸気乾燥器１５が設置されている。
【００１８】
なお、沸騰水型原子炉１では、原子炉圧力容器２の内部に配置された複数の燃料集合体５からなる炉心４での核反応により原子炉冷却水の一部が加熱される。原子炉冷却水と蒸気との気液二層流が炉心４の上方に設置された気水分離器１４によって、原子炉冷却水と蒸気とに分離される。気水分離器１４で分離された蒸気は、気水分離器１４の上方に設置された蒸気乾燥器１５に導かれて蒸気に含まれる水分が除去される。
【００１９】
蒸気乾燥器１５及びその周辺には、並列に配置された複数の蒸気乾燥器ユニット４５、サポートリング１６及び円筒状のスカート１７が設置されている。サポートリング１６は、蒸気乾燥器１５に設置され、蒸気乾燥器１５の荷重を支持するものであり、蒸気乾燥器１５の下方に蒸気乾燥器１５を囲むように設置されている。
【００２０】
また、スカート１７は、その上端がサポートリング１６に設置され、サポートリング１６から下方に向かって延在するように設置されている。
【００２１】
原子炉圧力容器の上蓋３の内部には、複数のホールドダウンブラケット１８が設置されている。ホールドダウンポール１９とリフティングアイ２０とは、ホールドダウンブラケット１８の直下に位置するように、隙間を形成しつつ、蒸気乾燥器１５に設置されている。
【００２２】
なお、蒸気乾燥器１５の上部に形成されたリフティングアイ２０及びホールドダウンポール１９と原子炉圧力容器２の上蓋３の内側に設けられたホールドダウンブラケット１８との間には、一定の間隙が形成されるように設置されている。
【００２３】
図２は、蒸気乾燥器の周辺構成を概略的に示す斜視図である。
【００２４】
サポートリング１６は、蒸気乾燥器１５に設置され、蒸気乾燥器１５の荷重を支持するものである。蒸気乾燥器１５の下方に蒸気乾燥器１５を囲むように設置されているサポートリング１６は、蒸気乾燥器１５の外周に水平方向に延在するように固定して設置されている。なお、蒸気乾燥器１５及びその周辺には、蒸気乾燥器ユニット４５、スカート１７、ホールドダウンポール１９、リフティングアイ２０が設置されている。
【００２５】
耐震ブロック２１は、サポートリング１６の水平方向の移動を抑制するように、サポートリング１６の半径方向外側に向かって開放された構造を有している。なお、耐震ブロック２１は、サポートリング１６に溶接され、固設されている。
【００２６】
図３は、耐震ブロックの周辺構成を概略的に示す斜視図である。
【００２７】
耐震ブロック２１が設置されていることにより、サポートリング１６は、蒸気乾燥器１５に作用する水平方向の荷重に耐えることが可能となる。なお、耐震ブロック２１は、サポートリング１６に溶接され、固設されている。また、耐震ブロック２１は、スペーサーブロック２３の周方向両側及び上側に設置されている。
【００２８】
支持ブラケット２２は、サポートリング１６を支持し、原子炉圧力容器２の内周面に水平方向に設置されている。支持ブラケット２２の周方向両側及び上側には、スペーサーブロック２３が溶接され、固設されている。なお、スペーサーブロック２３は、耐震ブロック２１より数センチメートル突出して設置されている。
【００２９】
なお、原子炉は安全性確保のために、定期的に原子炉の内部の点検を行う必要がある。また、燃料の交換時においても、原子炉の内部での作業が必要となる。蒸気乾燥器１５は、これらの原子炉の内部の点検時や燃料の交換時に、取外し作業や取付け作業が必要となる。
【００３０】
このように、耐震ブロック２１とスペーサーブロック２３とは溶接等で固設されていないため、また、耐震ブロック２１とスペーサーブロック２３とが、周方向両側及び上側で接しているため、蒸気乾燥器１５は、上方への取外し作業や上方からの取付け作業が可能となる。
【００３１】
図４は、本発明の実施形態に係る耐震ブロックの周辺構成を示す平面図であり、原子炉の運転期間における状態を示すものである。
【００３２】
図４には、耐震ブロック２１、サポートリング１６、支持ブラケット２２、スペーサーブロック２３、スカート１７が記載されている。
【００３３】
サポートリング１６は、蒸気乾燥器１５の外周に水平方向に延在するように固設され、サポートリング１６の下方にはスカート１７が設置されている。サポートリング１６を支持する支持ブラケット２２には、その周方向両側及び上側に、スペーサーブロック２３が溶接されている。スペーサーブロック２３の周方向両側及び上側には、支持ブラケット２２に対するサポートリング１６の移動を抑制する耐震ブロック２１が設置されている。耐震ブロック２１は、サポートリング１６に溶接されており、耐震ブロック２１は、サポートリング１６の半径方向外側に向かって開放された切り欠き構造を有している。
【００３４】
耐震ブロック２１には、２つのクランプ３１が設置されている。クランプ３１は、耐震ブロック２１に回転可能に設置されている。耐震ブロック２１とクランプ３１との間の回転軸３７には、２つのクランプ３１の下端同士が近づく向きに回転する力が与えられるように、ねじりばね３２が設置されている。
【００３５】
耐震ブロック２１に設置されたクランプ３１は、スペーサーブロック２３が耐震ブロック２１に対して、数センチメートル突出した構造であるため、２つのクランプ３１の下端の一部（内側先端部分）がスペーサーブロック２３の下端の一部（外側部分）に接触し、スペーサーブロック２３を介して支持ブロック２２を支持する。
【００３６】
すなわち、耐震ブロック２１に設置されたクランプ３１は、スペーサーブロック２３が耐震ブロック２１に対して、数センチメートル突出した構造であることを利用している。このため、クランプ３１の厚さは、スペーサーブロック２３が耐震ブロック２１に対して突出した長さ以下であることが好ましい。これにより、余分な空間等を補う必要がなく、簡便にクランプ３１によってスペーサーブロック２３を支持することが可能となる。
【００３７】
原子炉の運転期間においては、クランプ３１の下端の一部がねじりばね３２の力により、スペーサーブロック２３の下面の一部に接触する状態が保持されている。地震等発生時、蒸気乾燥器１５には上向きの力が作用するが、このときにクランプ３１は、スペーサーブロック２３から下向きの力を受ける。この下向きの力は、耐震ブロック２１及びサポートリング１６を介して、蒸気乾燥器１５に伝達され、蒸気乾燥器１５の浮き上がりを防止することができる。
【００３８】
また、回転軸３７の設置位置は、クランプ３１がスペーサーブロック３７の下端の一部に接触する位置より内側であることが好ましい。これにより、クランプ３１がスペーサーブロック３７から下向きの力を受けた際には、クランプ３７は内側に（２つのクランプ３１の下端が接近する方向に）作用することができる。
【００３９】
さらに、クランプ３１（図面上右側のクランプ３１）は略「コ」の形状を有し、クランプ３１の下部（「コ」の下の辺）より、クランプ３１の上部（「コ」の上の辺）が、長い形状であることが好ましい。これは、蒸気乾燥器１５の浮き上がりを防止すると共に、蒸気乾燥器１５の上方への取外し作業や上方からの取付け作業を容易に可能とする構造を達成するためである。
【００４０】
なお、図面上左側のクランプ３１は、図面上右側のクランプ３１を反転させた形状であり、右側が開放された略「コ」の形状を有している。
【００４１】
図５は、本発明の実施形態に係る耐震ブロックの周辺構成を示す平面図であり、原子炉の定期検査期間における状態を示すものである。
【００４２】
図５には、図４と同様に、耐震ブロック２１、サポートリング１６、支持ブラケット２２、スペーサーブロック２３、スカート１７が記載されている。さらには、図５には、図４と同様に、クランプ３１、ねじりばね３２、回転軸３７も記載されている。
【００４３】
すなわち、図５は、２つのクランプ３１の上部から２つのクランプ３１の間にピン３２を挿入した状態を示すものである。
【００４４】
原子炉の定期検査期間においては、原子炉圧力容器２の上蓋３が取り外された後に、原子炉圧力容器２の上方（つまり、クランプ３１の上方）より、ピン３３が２つのクランプ３１の間に差し込まれる。これにより、２つクランプ３１の下端が双方に離れる向きに、クランプ３１が回転軸３７を支点に回転し、スペーサーブロック２３とクランプ３１の接触が解除され、蒸気乾燥器１５を上方へ取り外すことが可能となる。
【００４５】
また、クランプ３１の折曲部４６は、鈍角に形成されている。これにより、２つのクランプ３１の上部から２つのクランプ３１の間にピン３２を挿入した場合、２つのクランプ３１の下端が双方に離れる向きに回転し、容易にスペーサーブロック２３とクランプ３１の接触が解除される。
【００４６】
なお、ピン３２が挿入される位置における２つのクランプ３１は、原子炉の運転期間においては、上側が下側より広くなるように向き合って形成されている。これにより、原子炉の定期検査期間において、ピン３２を２つのクランプ３１の上方から挿入した場合に、２つのクランプ３１の下端が双方に離れる向きに回転し、容易にスペーサーブロック２３とクランプ３１の接触が解除される。
【００４７】
すなわち、２つのクランプ３１は、耐震ブロック２１に設置され、スペーサーブロック２３の周方向両側から接近し、スペーサーブロック２３の下側に接触すると共に、その上側の間からピン３３を差し込むことによって、この接触が解除されるものである。
【００４８】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る耐震ブロックの周辺構成を示す平面図であり、原子炉の運転期間における状態を示すものである。
【００４９】
図６には、図５と同様に、耐震ブロック２１、サポートリング１６、支持ブラケット２２、スペーサーブロック２３、スカート１７が記載されている。なお、図６には、図４に記載されたクランプ３１、ねじりばね３２、回転軸３７に代わって、ナット３５、ストッパ３６、L字状のボルト３４が記載されている。
【００５０】
図６に記載するように、耐震ブロック２１にはボルト３４を通すための通し穴が２ヶ所設置されている。それぞれの通し穴の近傍の耐震ブロック２１の下面には、２つのストッパ３６が溶接され、固設されている。ボルト３４は軸方向から９０°曲がった曲がり部を有している。つまり、L字状をしている。
【００５１】
ボルト３４は、耐震ブロック２１の通し穴に通された状態でナット３５によって締付けられる構造であり、このとき曲がり部がストッパ３６に接触することで、ナット３５が締め付けられる際のボルト３４の回転が抑制され、曲がり部をスペーサーブロック２３の下側位置に保つことができる。この状態で、さらにナット３５を締付けることで、ボルト３４の一部をスペーサーブロック２３の下面と接触させることが可能である。
【００５２】
原子炉の運転期間においては、ボルト３４の一部とスペーサーブロック２３の下面との接触を保つ状態で使用されることにより、地震等発生時においても、蒸気乾燥器１５が浮き上ろうとする力に対して、スペーサーブロック２３からボルト３４に下向きの力が加わり、この力が耐震ブロック２１、サポートリング１６を介して、蒸気乾燥器１５に伝達され、蒸気乾燥器１５の浮き上がりを防止する。
【００５３】
また、原子炉の定期検査期間においては、原子炉圧力容器２の上蓋３が取り外された後に、ナット３５を緩めることで、ボルト３４の一部とスペーサーブロック２３の下面との接触が解除され、さらにボルト３４を曲がり部の先端が原子炉圧力容器２の中心側を向くように、９０°回転することで、ボルト３４の曲がり部はスペーサーブロック２３の下側から外れるため、蒸気乾燥器１５を上向きに取り出すことが可能となる。
【００５４】
なお、この実施形態では、ボルト３４は、耐震ブロック２１に形成された通し穴に通されるため、必ずしもスペーサーブロック２３が耐震ブロック２１に対して、数センチメートル突出した構造である必要はない。
【００５５】
図７は、本発明の第３の実施形態に係るホールダウンポールの周辺構成を示す平面図である。
【００５６】
この実施形態は、蒸気乾燥器１５に形成されたホールドダウンポール１９に関するものである。
【００５７】
図７に記載するように、ホールドダウンポール１９は、蒸気乾燥器１５の上方に延在するように固設されたポール４１と、ポール４１に対して上下方向にスライドすることが可能であるシリンダ４２が設置されている。
【００５８】
シリンダ４２の内部には、押しばね４３が設置されている。
【００５９】
シリンダ４２は、原子炉圧力容器２に固定された上蓋３に複数設置されたホールドダウンブラケット１８の下側と接触状態を保つように設置されている。
【００６０】
原子炉の運転期間においては、押しばね４３の作用により、ホールドダウンポール１９が下向きの力を受けることにより、地震発生時において、蒸気乾燥器１５が浮き上ろうとする力が緩和され、蒸気乾燥器１５は支持ブラケット２２から離れず、蒸気乾燥器１５及び支持ブラケット２２に衝撃荷重を与えることを回避できる。
【００６１】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、本発明は、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、各実施形態の構成の一部を削除することも可能である。
【００６２】
さらに、上述した各実施形態では、原子炉として改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）を例示したが、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）でも同様である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 沸騰水型原子炉
２ 原子炉圧力容器
３ 上蓋
４ 炉心
５ 燃料集合体
６ 炉心シュラウド
７ 炉心支持板
８ 上部格子板
９ 原子炉冷却材再循環ポンプ
１０ シュラウドヘッド
１１ 制御棒
１２ 制御棒案内管
１３ 制御棒駆動機構ハウジング
１４ 気水分離器
１５ 蒸気乾燥器
１６ サポートリング
１７ スカート
１８ ホールドダウンブラケット
１９ ホールドダウンポール
２０ リフティングアイ
２１ 耐震ブロック
２２ 支持ブラケット
２３ スペーサーブロック
３１ クランプ
３２ ねじりばね
３３ ピン
３４ ボルト
３５ ナット
３６ ストッパ
４１ ポール
４２ シリンダ
４３ 押しばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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