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1、水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站建設(shè)方案編制單位:榆林興源電子科技有限公司編制時(shí)間:2015年07月一、水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述2二、水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)3三、水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)詳述4.3.1 采配水單元43.2 預(yù)處理單元43.3 清洗單元63.4 系統(tǒng)控制單元63.5 數(shù)據(jù)采集、傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控9四、水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器104.1 五參數(shù)分析儀(德國(guó)科澤K100W系列)104.2 高鈕酸鹽指數(shù)(德國(guó)科澤K301COMA)134.3 氨氮分析儀(德國(guó)科澤K301NH4A)16五、項(xiàng)目預(yù)算1.8在線水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是以自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備一一在線水質(zhì)分析儀為核心,結(jié)合現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)(包括軟件)技術(shù)、自控技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)

2、通訊技術(shù)、流體取樣術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段高度集成的一套完整的自動(dòng)分析系統(tǒng)。它可以有效地分析來水的各項(xiàng)水質(zhì)參數(shù),并對(duì)水樣進(jìn)行自動(dòng)留樣。同時(shí)可利用水質(zhì)模型功能軟件對(duì)水質(zhì)變化趨勢(shì)進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)預(yù)警,也可以根據(jù)實(shí)時(shí)水質(zhì)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)組合所表現(xiàn)的綜合性質(zhì),為決策人員提供大量客觀詳實(shí)的有效數(shù)據(jù)和判斷依據(jù)。通常水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括自動(dòng)分析儀器、取樣單元、配水單元、預(yù)處理單元、數(shù)據(jù)采集單元、通訊單元和控制單元;除此以外,還包括清洗除藻、純水、供電、防雷等輔助單元。水樣通過取樣設(shè)備自動(dòng)抽取到指定位置,由中控設(shè)備控制相應(yīng)的管路和閥門對(duì)水樣進(jìn)行初步的預(yù)處理后再進(jìn)行有針對(duì)性的分類處理,合理分配給相應(yīng)的水質(zhì)分析設(shè)備,分析

3、設(shè)備采用符合國(guó)家統(tǒng)一頒布的標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)水樣進(jìn)行分析測(cè)量,并將測(cè)量得到的結(jié)果傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集設(shè)備,最后由數(shù)據(jù)采集設(shè)備統(tǒng)一發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器。在現(xiàn)場(chǎng),中控設(shè)備通??梢詫?duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的控制,并將測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在中控監(jiān)視器上。在遠(yuǎn)程控制中心,一方面通過有功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)平臺(tái),可以把接收來自各站點(diǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)信息,匯總得到各種數(shù)據(jù)報(bào)表,并可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。先進(jìn)的數(shù)據(jù)平臺(tái)還能結(jié)合水質(zhì)模型功能軟件對(duì)水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)估以及預(yù)測(cè)、預(yù)警。本項(xiàng)目監(jiān)測(cè)以下7個(gè)常規(guī)參數(shù):水溫、PH電導(dǎo)率、DO濁度、高鈕酸鹽指數(shù)、氨氮。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的初步設(shè)計(jì)主要依據(jù)如下相關(guān)國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算機(jī)場(chǎng)地安全要求(GB2887-89電

4、子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50174-93水污染物排放總量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第四版)環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)質(zhì)量保證手冊(cè)«水質(zhì)河流采樣技術(shù)指導(dǎo)(HJ/T52-1999)P冰質(zhì)自動(dòng)分析儀技術(shù)要求(HJ/T96-2003)電導(dǎo)率水質(zhì)自動(dòng)分析儀技術(shù)要求(HJ/T97-2003)濁度水質(zhì)自動(dòng)分析儀技術(shù)要求(HJ/T98-2003)溶解氧(DQ水質(zhì)自動(dòng)分析儀技術(shù)要求(HJ/T99-2003)高鈕酸鹽指數(shù)水質(zhì)自動(dòng)分析儀技術(shù)要求(HJ/T100-2003)氨氮水質(zhì)自動(dòng)分析儀技術(shù)要求(HJ/T101-2003)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)(GB/T12998-19

5、91)水質(zhì)采樣樣品的保存和管理技術(shù)規(guī)定(GB/T12999-1991)HJ/T98-2003HJ/T91-2002HJ/T52-1999水污染物排放總量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范(HJ/T92-2002)水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范(SL219-1998)原水經(jīng)采集后進(jìn)入沉砂分離器中,分別供水給五參數(shù)儀及其它分析儀。其中,五參數(shù)儀可直接供水;其他分析儀需分別采用KL50或KL90專用過濾器對(duì)原水進(jìn)行預(yù)處理后方可進(jìn)入分析儀器。所分析數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)于現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)的數(shù)據(jù)庫中,同時(shí)該數(shù)據(jù)也將通過遠(yuǎn)程傳輸手段傳輸?shù)街行恼镜挠?jì)算機(jī)中。上述過程均在PLC控制系統(tǒng)控制下進(jìn)行。3.1 采配水單元(1)采水方式的選擇采水方式主要有棧橋式和浮筒/

6、浮船式。浮筒式(浮船式)采水方式可用于采水點(diǎn)距離岸邊較遠(yuǎn)(大于100米)或者水深且流速不是很大的情況,一般情況下取水點(diǎn)水深度高于2米。(2)采水設(shè)計(jì)要點(diǎn)保證取水口能夠隨水位變化,保證取水水管的進(jìn)水孔位于水表面以下0.5m1的勺位置,并與河底保持一定距離,保證采集到具有代表性的符合監(jiān)測(cè)需要的水樣,又要保證取樣吸頭的連續(xù)正常使用。采水系統(tǒng)應(yīng)保證在汛期或枯水期能正常工作而不至被損壞,在枯水期保證不受水體底部泥沙的影響。根據(jù)采水點(diǎn)到站房的實(shí)際距離、地形等實(shí)際情況,選擇潛水泵或自吸泵,原則上優(yōu)先考慮潛水泵,保證站房的進(jìn)口壓力和流速流量達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)全部?jī)x器的要求。3.2 預(yù)處理單元上海澤安環(huán)境科技有限公司

7、研發(fā)的ZA-YCL2型預(yù)處理系統(tǒng),采用初級(jí)過濾和精密過濾相結(jié)合的方法,水樣經(jīng)沉砂分離器初級(jí)過濾后,消除其中較大的雜物,再進(jìn)行自然沉降(沉砂分離器內(nèi)經(jīng)過濾沉淀的泥沙定期排放),然后經(jīng)KL過濾器精密過濾后進(jìn)入分析儀表。精密過濾采用旁路設(shè)計(jì),根據(jù)不通分析儀對(duì)水樣的具體要求,分別選用盤式過濾器KL50和板式過濾器KL90,它與儀表共同組成分析單元。其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面:水樣預(yù)處理既要消除干擾儀表分析的因素,又不能失去水樣的代表性。具備自動(dòng)反清(吹)洗功能,預(yù)處理單元的自動(dòng)運(yùn)行及定時(shí)反清(吹)洗由控制系統(tǒng)控制,并能夠在中心站計(jì)算機(jī)的控制畫面中通過指令來切換預(yù)處理單元是處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)還是反清(吹)

8、洗狀態(tài)。預(yù)處理單元能在系統(tǒng)停電恢復(fù)并自動(dòng)啟動(dòng)后按照采集控制器的控制時(shí)序自動(dòng)啟動(dòng)。由于預(yù)處理單元關(guān)系到整個(gè)儀表分析系統(tǒng)的可靠性,因此預(yù)處理的閥組件須采用進(jìn)口氣動(dòng)閥或電磁閥。附:KL50和KL90技術(shù)參數(shù)及圖片1、板式過濾器(KL90)技術(shù)參數(shù):膜材料:PVC-H面積:1200cm2工作溫度:045c最大氣壓:0.1bar工作流量:100200L/h出口管徑:小2/(|)4mm尺寸:460X240X10mm2、圓盤過濾器(KL50)技術(shù)參數(shù):膜面積:55cm2膜直徑:小95m工作流量:100200L/h最大工作壓力:6bar進(jìn)水管徑:小10/412mm出口管徑:小6/小8mm3.3 清洗單元清洗單

9、元分成兩個(gè)部分:?自來水單元:自來水單元由自來水進(jìn)樣系統(tǒng)和自來水壓力檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成,自來水檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)自來水壓力,如果達(dá)不到設(shè)定要求,自動(dòng)停止自來水清洗單元運(yùn)行,系統(tǒng)其他部分仍維持正常運(yùn)行。當(dāng)自來水恢復(fù)正常時(shí),自動(dòng)恢復(fù)自來水清洗單元功能。?純水單元:純水單元由增壓泵,反滲透,離子交換系統(tǒng),純水箱組成。自來水經(jīng)過過濾,殺菌,吸附作用,制取純水,純水制取量由純水箱液位控制,達(dá)到高液位時(shí),自動(dòng)停止純水制作。純水可根據(jù)用戶要求定時(shí)自動(dòng)更新,保持純水達(dá)到10兆電阻率的要求。3.4 系統(tǒng)控制單元在線水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用西門子公司的S7-200可編程控制器作為自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心控制部件??删幊炭刂破?Prog

10、rammableController),簡(jiǎn)稱PLC它以微處理器為核心,集自動(dòng)化技術(shù),計(jì)算機(jī)技術(shù),通信技術(shù)為一體,目前廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域中??删幊炭刂破骶哂锌煽啃愿?,抗干擾能力強(qiáng),體積小,使用方便,編程簡(jiǎn)單,易于掌握等特點(diǎn)。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn),特別選用了西門子公司的S7-200系列可編程控制器這款可靠性和信價(jià)比極高的產(chǎn)品作為在線水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心控制部件。目前運(yùn)行于全國(guó)各個(gè)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站中,運(yùn)行情況良好。系統(tǒng)具備存貯數(shù)據(jù)的功能,具有斷電保護(hù)功能,并能記錄斷電狀態(tài),同時(shí)具備故障報(bào)警記錄、事故追憶的功能,具備手動(dòng)、自動(dòng)、遠(yuǎn)程切換、安全聯(lián)鎖的功能?,F(xiàn)場(chǎng)可就地控制系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)、手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài),手

11、動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下可強(qiáng)制單個(gè)控制設(shè)備或單元啟動(dòng)或停止,完成手動(dòng)運(yùn)行或手動(dòng)調(diào)試。按規(guī)定程序啟動(dòng)或關(guān)閉系統(tǒng),全程監(jiān)控系統(tǒng)各單元的運(yùn)行狀況。采集分析數(shù)據(jù)、切換運(yùn)行程序、控制單元操作和響應(yīng)故障報(bào)警。儀表供電配電部分(繼電器、接觸器)VPH夕卜出田上g時(shí).43-»rv»rJJ中心站jfl3.5 數(shù)據(jù)采集、傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如上所示,我們的系統(tǒng)主要包括子站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),中心站管理系統(tǒng)兩個(gè)部分。子站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):在每個(gè)監(jiān)測(cè)子站設(shè)置一臺(tái)工控機(jī)用于現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程控制,負(fù)責(zé)采集各儀表的數(shù)據(jù);同時(shí)將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程發(fā)送到中心站系統(tǒng)里,以及其它各級(jí)水質(zhì)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。中心站管理系統(tǒng):采集被托管的各子站的

12、數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總,分析,報(bào)表處理;同時(shí)對(duì)各子站進(jìn)行有效的監(jiān)控,用命令對(duì)子站進(jìn)行返控操作。3.6 輔助單元輔助單元包括:防雷系統(tǒng)、穩(wěn)壓電源系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)、純水制備系統(tǒng)、臭氧除藻系統(tǒng)、空氣壓縮系統(tǒng)、系統(tǒng)專用工具等配套設(shè)施。四、水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器根據(jù)本項(xiàng)目水質(zhì)要求,我們選擇以下監(jiān)測(cè)參數(shù)五參數(shù)(pH、溫度、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度)、高鈕酸鹽指數(shù)、氨氮等儀器等,分析方法及儀器品牌如下:廳P分析儀器分析方法參照標(biāo)準(zhǔn)品牌型號(hào)1五參數(shù)分析儀水溫溫度傳感器法GB13195-91德國(guó)科澤K100W2PH玻璃電極法GB6920-863溶解氧膜電極法GB11913-894電導(dǎo)率電導(dǎo)池法HJ/T97-20035濁

13、度光散射法GB13200-916高鈕酸鹽指數(shù)分析儀氧化還原法、OR繇點(diǎn)判定GB11892-89德國(guó)科澤K301CODnA7氨氮分析儀比色法GB7481-87德國(guó)科澤K301NHA4.1 五參數(shù)分析儀(德國(guó)科澤K100W系列)五參數(shù)分析儀選用德國(guó)科澤公司的K100W系列,在上海、江蘇、浙江、安徽、廣東、福建等地均有大量用戶。K100W系列具有系統(tǒng)集成、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn),可以直接與多種傳感器相連。設(shè)備的內(nèi)置控制器具有2個(gè)設(shè)置點(diǎn)和比例控制功能。另外,K100可配備一系列的接口(如RS485。K100系列配備有墻面安裝附件,系統(tǒng)內(nèi)置有溫度補(bǔ)償功能(通過Pt-100),輸入和輸出信號(hào)受到屏蔽保護(hù)。水溫自動(dòng)

14、分析儀技術(shù)指標(biāo)要求項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)測(cè)定范圍-5-50.0C準(zhǔn)確度±0.1C分辨率0.1C平均無故障時(shí)間方720h/次輸出信號(hào)4-20mA,RS-485/232通訊協(xié)議MODBUSMODBUS/TCPpH自動(dòng)分析儀技術(shù)指標(biāo)要求項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)測(cè)定范圍0.0014.00pH測(cè)量精度±0.01pH分辨率0.01pH溫度補(bǔ)償自動(dòng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償0-50C平均無故障時(shí)間方720h/次輸出信號(hào)4-20mA,RS-485/232通訊協(xié)議MODBUSMODBUS/TCP項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)測(cè)定范圍0.0020.00mg/L測(cè)量精度士0.1mg/l分辨率0.01mg/L溫度補(bǔ)償自動(dòng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償0-平均無故障時(shí)間

15、方720h/次輸出信號(hào)4-20mARS-485/232通訊協(xié)議MODBUSMODBUS/TCP溶解氧自動(dòng)分析儀技術(shù)指標(biāo)要求電導(dǎo)率自動(dòng)分析儀技術(shù)指標(biāo)要求測(cè)定范圍02000uS/cm量程可測(cè)量精度±1%分辨率0.01uS/cm溫度補(bǔ)償自動(dòng)溫度補(bǔ)償功能0-平均無故障時(shí)間6co50720h/次輸出信號(hào)4-20mA,RS-485/232通訊協(xié)議MODBUSMODBUS/TCP項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)測(cè)定范圍0.01000.0NTU(其他量測(cè)量精度程可選1)%FS分辨率0.1NTU平均無故障時(shí)間>720h/次輸出信號(hào)4-20mA,RS-485/232通訊協(xié)議MODBUSMODBUS/TCP

16、濁度自動(dòng)分析儀技術(shù)指標(biāo)要求鈕然數(shù)4.2 高鎰酸鹽指數(shù)(德國(guó)科澤K301CODMnA)德國(guó)K301CODMnA(如圖)采用ORPt點(diǎn)判定高酸鹽氧化還原法,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的河流湖泊等自水體的CODM量的方法。有中文界面,可視化流程、據(jù)USB#出等功能;現(xiàn)已在上海、江蘇、浙江、安徽、廣東、福建等地大量使用,用戶反映良好。技術(shù)特性PC控制,大型操作系統(tǒng)大尺寸全觸摸屏操作可視化運(yùn)行流程,動(dòng)態(tài)顯示人性化操作界面,內(nèi)置軟鍵盤,新增中文菜單超大容量存儲(chǔ),可存儲(chǔ)5年以上數(shù)據(jù),自動(dòng)生成報(bào)表獨(dú)特的USBft接讀取數(shù)據(jù)功能無需更換硬件即可實(shí)現(xiàn)量程的拓展,適應(yīng)水質(zhì)的寬幅變化可任意設(shè)置標(biāo)定、測(cè)量、記錄、傳輸時(shí)間及頻率:

17、更高的測(cè)量分析靈活性、即時(shí)有效的數(shù)據(jù)傳輸雙向通訊,遠(yuǎn)程自動(dòng)標(biāo)定清洗功能自動(dòng)性能檢查,維護(hù)簡(jiǎn)便ORPH斷反應(yīng)終點(diǎn),不受水體濁度色度干擾K301A系列在線水質(zhì)分析儀對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行了中文漢化,并使用了最新的大型儀表自動(dòng)控制技術(shù),提升了儀表耐惡劣環(huán)境的穩(wěn)定可靠性和測(cè)量的精確度。分析儀為非連續(xù)測(cè)量。分析儀為自動(dòng)標(biāo)定,標(biāo)定周期可設(shè)置(機(jī)器默認(rèn)值:每24小時(shí)為一個(gè)標(biāo)定周期),建議用戶使用連續(xù)標(biāo)定操作。可任意!£頻,ORRfe橋法終點(diǎn)判別K301CODnA分析儀采用獨(dú)特的ORPfe橋法來進(jìn)行COW應(yīng)終點(diǎn)的有效判別。即通過最后一次添加高鈕酸鉀進(jìn)行反滴定時(shí),一旦高鈕酸鉀超量時(shí),科澤的ORRfe橋會(huì)出現(xiàn)一

18、個(gè)電流的躍升,從而精確作出反應(yīng)終點(diǎn)的判別。它具有以下兩個(gè)優(yōu)勢(shì):由于水質(zhì)自動(dòng)站測(cè)量的河流水體具有一定的濁度,使用ORP電橋法可以避免采用比色法時(shí)因水體中的濁度影響反應(yīng)終點(diǎn)的有效判別;同時(shí)ORP電橋法還有效避免了比色法實(shí)際使用中的高銳酸鉀的深紅色掛壁現(xiàn)象,最大限度地使每次測(cè)量更具有獨(dú)立性。德國(guó)科澤在線水質(zhì)分析儀 RS4S5遠(yuǎn)程雙向阿利 低維護(hù) EE-PROM掉電保護(hù).數(shù)噩技術(shù)特性:自動(dòng)清洗和標(biāo)定用戶只需在分析儀操作菜單內(nèi)設(shè)定標(biāo)定時(shí)間,所有的標(biāo)定工作均由分析儀在定義的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)完成。分析儀設(shè)有自動(dòng)和手動(dòng)清洗功能,當(dāng)分析儀測(cè)量出錯(cuò),儀表會(huì)自動(dòng)進(jìn)入清洗狀態(tài)。同時(shí)分析儀也可以在定義的時(shí)間自動(dòng)進(jìn)行清洗。自動(dòng)

19、性能檢查K301CODA在線分析儀每個(gè)重要工作部件:如蠕動(dòng)泵、電磁閥、測(cè)量元件、試劑液位等的背面均加裝了雙向信息通訊和控制模塊,中央控制器可以時(shí)刻監(jiān)控分析儀各個(gè)部分的工作情況,任何一個(gè)步驟出錯(cuò),分析儀都會(huì)及時(shí)報(bào)警,提醒用戶。維護(hù)簡(jiǎn)便儀器具有高度自動(dòng)化功能,可以自動(dòng)清洗和自動(dòng)標(biāo)定,并且儀器具有高級(jí)自診斷功能,需要的手工操作很少。標(biāo)準(zhǔn)模塊化結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部件采用標(biāo)準(zhǔn)模塊結(jié)構(gòu),對(duì)儀器的維修、調(diào)節(jié)極為方便。遠(yuǎn)程清洗功能通過RS485通訊接口傳輸數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)中,操作人員可在千里之外的控制室內(nèi)設(shè)定分析儀的工作狀態(tài)包括清洗功能。儀器狀態(tài)遠(yuǎn)程顯示功能技術(shù)參數(shù):項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)測(cè)定范圍0-20.0mg/l可調(diào)準(zhǔn)確度<3%FS重現(xiàn)性<5%FS最低檢出限0.3mg/l功能能兩點(diǎn)校正,有自動(dòng)清洗、自我診斷功能消解方式電熱消解反應(yīng)終點(diǎn)判定ORRfe橋法最小測(cè)定周期<45min輸出信號(hào)4-20mA,RS-485/232通訊協(xié)議MODBl®MODBUS/TCP平均無故障時(shí)間方720h/次4.3氨氮分析儀(德國(guó)科澤K301NH4A)德國(guó)科澤K301NHA氨氮全自動(dòng)分析儀是基于全自動(dòng)非連續(xù)測(cè)量原理,遵循德國(guó)國(guó)標(biāo)DIN38406E5的Bertholet反應(yīng)的原理。氨根離

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