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某含油污水處理廠設(shè)計(jì)水污染控制工程課程設(shè)計(jì)沈陽(yáng)化工大學(xué)《水污染控制工程》課程設(shè)計(jì)題目:含油污水處理課程設(shè)計(jì)院系:環(huán)境與安全工程學(xué)院專業(yè):環(huán)境工程班級(jí):學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:2013年9月11日目錄TOC\o"1-3"\h\u21043目錄 114939一概述 2315281.1設(shè)計(jì)背景 2324861.2設(shè)計(jì)資料與依據(jù) 2193091.2.1設(shè)計(jì)資料 281971.3設(shè)計(jì)內(nèi)容 3285231.3.1設(shè)計(jì)任務(wù) 3262691.3.2繪圖要求 3二污水處理工藝的選擇和可行性分析107612.1選擇污水處理工藝的原則 364472.2污水處理方案的確定 4三污水處理系統(tǒng)169453.1調(diào)節(jié)池 5152903.1.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 5106543.1.2設(shè)計(jì)參數(shù) 5265973.1.3設(shè)計(jì)計(jì)算 638183.2隔油池 6182423.2.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 6238573.2.2設(shè)計(jì)參數(shù) 6186683.2.3設(shè)計(jì)計(jì)算 7322093.2.4隔油池排泥設(shè)計(jì) 7135183.2.5處理效果 853803.3配水井 846843.4氣浮池 8308233.4.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 8177133.4.2設(shè)計(jì)參數(shù) 9221923.4.3設(shè)計(jì)計(jì)算: 1069243.4.4上浮液渣排除設(shè)備 125443.4.5排污裝置 1252113.5A/O池設(shè)計(jì) 1270273.5.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 12205413.5.2設(shè)計(jì)參數(shù)及規(guī)定(見(jiàn)表3-1) 1323963.5.3設(shè)計(jì)計(jì)算 13303343.6二沉池的設(shè)計(jì) 17186353.6.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 17參考文獻(xiàn)一概述1.1設(shè)計(jì)背景一般情況下,含油污水的含油量為幾十到幾千mg/L。根據(jù)其存在形式的不同,污水中的油類可分為浮油、分散油、乳化油和溶解油4種:(1)浮油,其粒經(jīng)一般大于100μm,以連續(xù)相的形式漂浮于水面,形成油膜或油層;(2)分散油,以微小的油滴懸浮于水中,不穩(wěn)定,靜置一段時(shí)間后通常變成浮化油,油滴的粒經(jīng)一般介于10~100μm之間;(3)乳化油,當(dāng)污水中含有某種表面活性劑時(shí)或油水混合物經(jīng)轉(zhuǎn)數(shù)為3000r/min左右的離心泵高速旋轉(zhuǎn)后,油滴便成為穩(wěn)定的乳化液分散于水中;(4)溶解油,以一種化學(xué)方式溶解的微粒分散油,油粒直徑一般小于0.1μm。由于油品在水中的溶解度很?。s為5~51mg/L),故這部分的比例一般在0.5%以下。[1]含油污水被排到江河湖海等水體后,油層覆蓋水面,阻止空氣中的氧向水中的擴(kuò)散;水體中由于溶解氧減少,藻類進(jìn)行的光合作用受到限制;影響水生生物的正常生長(zhǎng),使水生動(dòng)植物有油味或毒性,甚至使水體變臭,破壞水資源的利用價(jià)值;如果牲畜飲了含油污水,通常會(huì)感染致命的食道?。蝗绻煤臀鬯喔绒r(nóng)田,油分及其衍生物將覆蓋土壤和植物的表面,堵塞土壤的孔隙,阻止空氣透入,使果實(shí)有油味,或使土壤不能正常進(jìn)行新陳代謝和微生物新陳代謝,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成農(nóng)作物減產(chǎn)或死亡。另外,由于溢油的漂移和擴(kuò)散,會(huì)荒廢海灘和海濱旅游區(qū),造成極大的環(huán)境危害和社會(huì)危害。但更主要的危害是石油中含有致癌烴,被魚(yú)、貝富集并通過(guò)食物鏈危害人體健康。因此,對(duì)石油和石化等行業(yè)產(chǎn)生的含油污水進(jìn)行有效處理是極其必要的。目前,含油污水處理一般采用的是調(diào)解室—隔油—?dú)飧 幚怼1驹O(shè)計(jì)主要工藝流程為調(diào)解室—隔油—?dú)飧 狝/O法。1.2設(shè)計(jì)資料與依據(jù)1.2.1設(shè)計(jì)資料(1)污水來(lái)源:煉制原油、油品水洗等。(2)進(jìn)水水質(zhì):COD=800—1000mg/L,油=100—150mg/L,NH3-N=30mg/L;重金屬:微量;磷:微量(3)設(shè)計(jì)水量:20000T/d1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容1.3.1設(shè)計(jì)任務(wù)(1)根據(jù)污水水質(zhì)情況,地形等相關(guān)資料,確定污水與污泥處理流程;(2)對(duì)污水與污泥處理流程中各處理構(gòu)筑物進(jìn)行工藝計(jì)算,確定其型式,數(shù)目與尺寸,以及主要設(shè)備型號(hào)和數(shù)量等;
(3)構(gòu)筑物的總體布置和污水,污泥處理流程的高程設(shè)計(jì);(4)編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和計(jì)算書(shū);(5)繪制6張圖紙,主要包括平面圖,高程圖,相關(guān)構(gòu)筑物設(shè)計(jì)圖等。1.3.2繪圖要求按照機(jī)械制圖規(guī)范,手工繪制平面布置圖、高程圖及CAD繪制4張構(gòu)筑物設(shè)計(jì)圖紙。二污水處理工藝的選擇和可行性分析2.1選擇污水處理工藝的原則污水處理工藝技術(shù)方案在達(dá)到治理要求的前提下應(yīng)優(yōu)先選擇基建投資和運(yùn)行費(fèi)用少,運(yùn)行管理方便的先進(jìn)工藝;所用污水和污泥處理技術(shù)和其他技術(shù)不僅要求先進(jìn),更要求成熟可靠;污泥及殘?jiān)幚響?yīng)盡量完善,消除二次污染;盡量減少工程占地。[4]2.2污水處理方案的確定含油污水組成復(fù)雜、排放量大、污染物種類多、對(duì)環(huán)境危害大,其中主要污染物有油、硫化物、揮發(fā)酚、NH3以及其它有毒物質(zhì),COD含量較高,難降解物質(zhì)多,而且由于受到酸洗水的影響,污水的PH變化較大。針對(duì)以上特點(diǎn),一般采用隔油—?dú)飧 ㄌ幚怼S捎趥鹘y(tǒng)生化處理的局限性,其COD、BOD5、NH3-N等污染物指標(biāo)均難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),所以把工藝鎖定在以下兩種:SBR法(SequencingBatchReator)[5]SBR法又稱序批式間歇活性污泥法,其操作流程由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑置五個(gè)基本過(guò)程組成,所有處理過(guò)程都是在一個(gè)設(shè)有曝氣或攪拌裝置的反映其內(nèi)依次進(jìn)行。特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單,由于只有一個(gè)反應(yīng)池,不需二沉池、回流污泥及設(shè)備,一般不設(shè)調(diào)節(jié)池,可節(jié)省占地和投資,耐沖擊負(fù)荷且運(yùn)行方式靈活。缺點(diǎn)是抗?jié)舛茸兓芰Σ?,發(fā)生污泥膨脹少但處理困難,存在浮渣問(wèn)題,水頭損失大,池容利用不理想。2.A/O法A/O法又稱前置式缺氧—好氧生物脫氮工藝,是目前較為廣泛采用的一種脫氮工藝。該工藝將反硝化段設(shè)在系統(tǒng)的前面,氨氮在好氧段通過(guò)硝化反應(yīng)生成硝酸鹽,硝酸鹽通過(guò)內(nèi)循環(huán)回流到缺氧池中,在缺氧池中以水中的有機(jī)物作為碳源進(jìn)行反硝化脫氮。沉淀池中的污泥一部分回流到缺氧段提供足量微生物,剩余污泥經(jīng)處理后排放。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明,A/O工藝處理含油污水,技術(shù)先進(jìn),運(yùn)行可靠,具有良好脫氮效果,出水水質(zhì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)論:經(jīng)過(guò)比較,SBR工藝反應(yīng)池的進(jìn)水、曝氣、排水過(guò)程變化頻繁,對(duì)污水廠設(shè)備儀表的要求較高,基建費(fèi)用高;而且不連續(xù)出水,使得SBR工藝串聯(lián)其他連續(xù)處理工藝時(shí)較為困難,不利于擴(kuò)大規(guī)模。選擇隔油—?dú)飧 狝/O工藝比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用,而且參考國(guó)內(nèi)相同水平的污水處理廠,A/O法應(yīng)用也較為廣泛,前景甚好。(1)技術(shù)方面:技術(shù)先進(jìn),所處理的污水能夠滿足國(guó)家指定的污水排放標(biāo)準(zhǔn),自動(dòng)化設(shè)備的使用使操作管理十分方便(2)經(jīng)濟(jì)方面:采用新的工藝后,減少了污泥的產(chǎn)量,占地面積較小,基建費(fèi)用較少,運(yùn)行費(fèi)用低。隔油-氣浮A/O工藝流程如下圖所示隔油池配水井硝態(tài)液回流調(diào)節(jié)池氣浮池含油污水隔油池配水井硝態(tài)液回流調(diào)節(jié)池氣浮池好氧池O缺氧池A二級(jí)沉淀池好氧池O缺氧池A二級(jí)沉淀池普通快濾池回流污泥回流污泥處理出水圖2-1工藝流程圖三污水處理系統(tǒng)3.1調(diào)節(jié)池3.1.1設(shè)計(jì)說(shuō)明污水在一天24h內(nèi)的水量和水質(zhì)是波動(dòng)變化的,這樣對(duì)污水廠的處理設(shè)備,特別是生物處理設(shè)備后生化反應(yīng)系統(tǒng)處理功能正常發(fā)揮是不利的,甚至可能造成破壞。因此,應(yīng)在污水處理系統(tǒng)前設(shè)置均化調(diào)節(jié)池,以均和水質(zhì)、存盈補(bǔ)缺。[7]3.1.2設(shè)計(jì)參數(shù)水力停留時(shí)間(調(diào)節(jié)周期)T=1h設(shè)計(jì)流量Q=20000m3/d=833m3/h=0.231m3/s3.1.3設(shè)計(jì)計(jì)算(1)池容公式(3-1)——流量,m3/h;——調(diào)節(jié)時(shí)間,取2h;代入得(2)調(diào)節(jié)池面積公式(3-2)——調(diào)節(jié)池水深,一般在3-5m之間;取5m;代入得m2取調(diào)節(jié)池長(zhǎng)×寬=21m×16m。(3)工藝設(shè)備調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)攪拌機(jī)3.2隔油池3.2.1設(shè)計(jì)說(shuō)明隔油池一般分為平流式、斜板式和平流與斜板組合三種,本次設(shè)計(jì)為工業(yè)污水處理,水量相對(duì)較小,,選擇平流式隔油池,其優(yōu)點(diǎn)是隔油效果好,耐負(fù)荷沖擊,施工簡(jiǎn)單。3.2.2設(shè)計(jì)參數(shù)(1)隔油池油珠上浮速度不高于;(2)隔油池水平流速在3—5mm/s之間;(3)隔油池有效水深一般在1.5—2.0m/s之間;(4)深寬比為0.3—0.5,超高不小于0.4;(5)集油管管徑為200--300mm;(6)池內(nèi)刮油速度不超過(guò)15mm/s。3.2.3設(shè)計(jì)計(jì)算(1)隔油池表面積公式(3-3):最大設(shè)計(jì)流量,=833m3/h:修正系數(shù),與水平流速v和油珠上浮速度V的比值有關(guān),取=1.44:油珠上浮速度,取V=1..6m/h:水平流速,取v=16m/h=m2(2)過(guò)水?dāng)嗝婷娣e=公式(3-4)(3)有效水深和池寬水深h一般在1.5-2.0m之間,取h=2m池寬b不大于6.0m,深寬比為0.3—0.5;則取b=4.5m(4)池長(zhǎng)公式(3-5)長(zhǎng)寬比L/b=6.4>4符合要求(5)高度隔油池高度h1:池水面以上到池壁標(biāo)高,一般不小于0.4m;取h1=0.5m則3.2.4隔油池排泥設(shè)計(jì)(1)隔油池內(nèi)一般采用機(jī)械刮泥,其運(yùn)行速度為0.3—1.2m/min,要求池底坡度不小于0.01;(2)當(dāng)采用污泥斗排泥時(shí),每個(gè)泥斗應(yīng)設(shè)單獨(dú)的排泥閥的排泥管。泥斗的斜管與水平面傾角:方斗宜60、圓斗宜為55;(3)污泥沉淀區(qū)容易宜按不大于2d的污泥量計(jì)算;(4)池底排泥管干管的直徑不小于200mm;(5)當(dāng)采用靜壓排泥時(shí),凈水頭不應(yīng)小于1.5m。3.2.5處理效果隔油池去除率可達(dá)70%,出水中含油量約為800×(1-70%)=2403.3配水井配水設(shè)施能夠均衡的發(fā)揮各處理構(gòu)筑物運(yùn)行能力,保證各構(gòu)筑物經(jīng)濟(jì)有效的運(yùn)行,常見(jiàn)的有對(duì)稱式、堰式和非對(duì)稱式。對(duì)稱式配水是構(gòu)筑物個(gè)數(shù)為雙數(shù)的配水方式,其連接管線可以是明渠和暗管。特點(diǎn)是管線完全對(duì)稱(包括管徑和長(zhǎng)度),從而使水頭損失相等。這種配水方式的構(gòu)造和運(yùn)行操作均比較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是占地廣、管線長(zhǎng),而且構(gòu)筑物不能過(guò)多,否則造價(jià)較高。堰式配水是污水處理廠常用的配水設(shè)施。進(jìn)水從井底中心進(jìn)入,經(jīng)等寬度堰流入各個(gè)水斗再流向各構(gòu)筑物。原理是利用等寬度堰上水頭損失相等,過(guò)水流量就相等的原理來(lái)進(jìn)行配水。其特點(diǎn)是配水均勻,不受構(gòu)筑物管渠狀況的影響,即使長(zhǎng)短不同或局部損失不同也能做到配水均勻,可以對(duì)稱布置也可以不對(duì)稱布置。優(yōu)點(diǎn)是配水均勻,缺點(diǎn)是水頭損失較大。非對(duì)稱配水的特點(diǎn)是在進(jìn)口處造成一個(gè)較大的局部損失入流,讓局部損失遠(yuǎn)大于沿程損失,從而實(shí)現(xiàn)均勻配水。設(shè)配水井1座。3.4氣浮池3.4.1設(shè)計(jì)說(shuō)明氣浮法也稱浮選法,其原理是設(shè)法使水中產(chǎn)生大量的微氣泡,以形成水、氣、及被去除物質(zhì)的三相混合體,在界面張力、氣泡上升浮力和靜水壓力差等多種力的共同作用下,促進(jìn)微細(xì)氣泡粘附在被去除的微小油滴上后,因粘合體密度小于水而上浮到水面,從而使水中油粒被分離去除。氣浮法通常作為對(duì)含油污水隔油后的補(bǔ)充處理。即為生化處理之前的預(yù)處理,經(jīng)過(guò)氣浮處理,可將含油量降到30mg/L以下,再經(jīng)過(guò)生化處理,出水含有可達(dá)到10mg/L以下。設(shè)計(jì)選用目前最常用的平流式氣浮池,廢水從池下部進(jìn)入氣浮接觸區(qū),保證氣泡與廢水有一定的接觸時(shí)間,廢水經(jīng)隔板進(jìn)入氣浮分離區(qū)進(jìn)行分離后,從池底集水管排出。浮在水面在的浮油用刮油設(shè)備刮入集油槽后排出。其優(yōu)點(diǎn)是池身淺、造價(jià)低、構(gòu)造簡(jiǎn)單、管理方便。3.4.2設(shè)計(jì)參數(shù)(1)加壓水泵加壓水泵作用是提供一定壓力的水量,本設(shè)計(jì)中采用離心泵(2)空氣供給設(shè)備壓力溶氣氣浮的供氣方式可分為泵前插管進(jìn)氣、水泵—射流器供氣、水泵—空壓機(jī)供氣三種,本設(shè)計(jì)中采用水泵—空壓機(jī)供氣(3)壓力溶氣罐設(shè)計(jì)參數(shù):過(guò)流密度2500QUOTEm3/(m2d)布水區(qū)高度取0.2m;貯水區(qū)高度取1.0m;填料層高度取1.0m;液位控制高取0.8m(從罐底計(jì));氣罐承受能力0.6Mpa以上;罐內(nèi)理論停留時(shí)間3min;(4)氣浮池設(shè)計(jì)參數(shù):設(shè)計(jì)停留時(shí)間30min表面負(fù)荷率8m3/(m2h)進(jìn)入接觸室的流速60mm/s隔板下端的水流上升速度16mm/s隔板上端的上升速度8mm/s接觸室的停留時(shí)間50min3.4.3設(shè)計(jì)計(jì)算:(1)溶氣罐的容積:公式(3-6)—溶氣罐有效容積系數(shù),取60%QUOTE—罐內(nèi)實(shí)際停留時(shí)間,取5min—溶氣用水量,取處理水量的10%,代入得溶氣罐直徑公式(3-7)代入得溶氣罐高度Z取下式計(jì)算:(2)接觸區(qū)設(shè)計(jì)計(jì)算氣浮池接觸區(qū)面積:公式(3-8)式中—接觸區(qū)水深上升平均流速,—回流水量,則
(3)氣浮池分離區(qū)面積:公式(3-9)式中—水流下降的平均流速,取2.0mm/s.則
(4)氣浮池有效水深:公式(3-10)式中—?dú)飧〕胤蛛x區(qū)水利停留時(shí)間,取1.5min則
(5)氣浮池的有效容積:公式(3-11)則可求出:氣浮池個(gè)數(shù)取2座,以并聯(lián)方式運(yùn)行。取池有效長(zhǎng)度L和池寬B的比L:B=2.0,則可求出:接觸室長(zhǎng)度一般與池寬B相同,則QUOTE,其寬度氣浮池的總高H式中h1為標(biāo)高,取0.5m3.4.4上浮液渣排除設(shè)備如果氣浮池中大量的上浮液、渣得不到及時(shí)的清除,刮渣時(shí)對(duì)渣層的擾動(dòng)過(guò)于劇烈,因此需要及時(shí)將上浮液、渣排除,排渣設(shè)備主要是刮渣機(jī),本設(shè)計(jì)中采用鏈條牽引式刮渣機(jī),采用逆水流方向刮渣,刮渣板運(yùn)行速度取60mm/s。為了消除撇渣時(shí)存在的死區(qū)和浮渣倒流現(xiàn)象,在池子兩邊設(shè)置擋渣板。擋渣板表面光滑平直,兩塊板相互平行,其間距與刮板尺寸相吻合,擋渣板與池墻焊接密封,以防浮渣進(jìn)入擋板內(nèi)。3.4.5排污裝置本設(shè)計(jì)采用管式排污裝置,排污管采用直徑為300mm的鋼管,排污管頂開(kāi)縫寬呈QUOTE的圓心角。3.5A/O池設(shè)計(jì)3.5.1設(shè)計(jì)說(shuō)明A/O法又稱前置式缺氧—好氧生物脫氮工藝,是目前較為廣泛采用的一種脫氮工藝。該工藝將反硝化段設(shè)在系統(tǒng)的前面,氨氮在好氧段通過(guò)硝化反應(yīng)生成硝酸鹽,硝酸鹽通過(guò)內(nèi)循環(huán)回流到缺氧池中,在缺氧池中以水中的有機(jī)物作為碳源進(jìn)行反硝化脫氮。沉淀池中的污泥一部分回流到缺氧段提供足量微生物,剩余污泥經(jīng)處理后排放。該工藝與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比的主要優(yōu)點(diǎn)如下:(1)=1\*GB3流程簡(jiǎn)單,構(gòu)筑物少,節(jié)省基建費(fèi)用;(2)=2\*GB3在污水C/N較高(大于4)時(shí),以原污水中的有機(jī)物為碳源,不需要外加碳源;(3)=3\*GB3好氧池設(shè)在缺氧池之后,使反硝化殘留的有機(jī)物進(jìn)一步去除,提高出水水質(zhì);(4)缺氧池在好氧池之前,一方面,由于反硝化消耗一部分有機(jī)碳源,減輕好氧池的有機(jī)負(fù)荷,另一方面有利于控制污泥膨脹;同時(shí),反硝化過(guò)程產(chǎn)生的堿度也可以補(bǔ)償硝化過(guò)程之需;3.5.2設(shè)計(jì)參數(shù)及規(guī)定(見(jiàn)表3-1)表3-1設(shè)計(jì)參數(shù)表污泥濃度/[mgMLSS/l]3000—5000總水利停留時(shí)間t/h7—12缺氧池水利停留時(shí)間h1.5—2.5好氧池水利停留時(shí)間h5.5—9.5污泥回流比R%50—100混合液回流比R%200—500溶解氧DO缺氧池小于0.5;好氧池大于2設(shè)計(jì)流量Q30000m3/d3.5.3設(shè)計(jì)計(jì)算(1)好氧區(qū)容積公式(3-12)式中:-好氧區(qū)有效容積,;Q-設(shè)計(jì)流量,;-進(jìn)水濃度,mg/L;S-出水濃度,mg/L;Y-污泥產(chǎn)率系數(shù),,取0.6;-內(nèi)源代謝系數(shù),,取0.01;-固體停留時(shí)間,d;-混合液懸浮固體濃度(MVSS),mg/L,取3000mg/Lf—混合液中VSS和TSS之比,取f=0.7;出水溶解性濃度S應(yīng)為:公式(3-13)式中t—BOD實(shí)驗(yàn)時(shí)間,6dk—BOD的分解速度常數(shù),0.23則可求出:mg/L<60mg/L=2\*GB3設(shè)計(jì)污泥齡首先確定硝化速率,則計(jì)算如下
公式(3-14)式中-的濃度,mg/L;-氧的半速常數(shù),mg/L;-反應(yīng)池中溶解氧濃度,mg/L則可求出:=硝化反應(yīng)所需的最小泥齡公式(3-15)則可求出:==2.43d選用安全系數(shù)K=3設(shè)計(jì)污泥齡:公式(3-16)則可求出:=3×2.43=7.29d代入公式得=3\*GB3好氧區(qū)容積好氧區(qū)水利停留時(shí)間:公式(3-17)則可求出:==0.287d(2)缺氧區(qū)容積公式(3-18)式中-缺氧池有效容積,;-需還原的硝酸鹽氮量,kg/d;-反硝化速率,;=1\*GB3微生物同化作用去除的總氮公式(3-19)則可求出:=0.124×=10.9mg/L被氧化的=進(jìn)水總氮量-出水氨氮量-用于合成的總氮量則可求出所需脫硝量為:24.1mg/L需還原的硝酸鹽氮量=2\*GB3反硝化速率公式(3-20)式中:-時(shí)的反硝化速率常數(shù),取0.12;-溫度系數(shù),取1.08;則=3\*GB3缺氧池容積缺氧池水利停留時(shí)間公式(3-21)則可求出:(3)曝氣池總?cè)莘e則可求出:=8620+4530=13150m3系統(tǒng)總設(shè)計(jì)泥齡=好氧池泥齡+缺氧池泥齡=7.29+7.29×1205//8619=8.31d(1)曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算=1\*GB3設(shè)計(jì)需氧量AOR需氧量包括碳化需氧量和硝化需氧量,并應(yīng)扣除剩余活性污泥排放所減少的BOD5及的氧當(dāng)量(此部分用于細(xì)胞合成,并為消耗),同時(shí)還應(yīng)考
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