CN106045099A - 多功能复合滤芯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多功能复合滤芯,包括能使被滤介质依次过滤的多种滤材,所述多种滤材选自吸附滤材、交换滤材、反应滤材和拦截滤材中的两种滤材或两种以上滤材的组合,且相邻的两种滤材为上述滤材中的异种滤材。采用本发明的多功能复合滤芯,由于多种滤材选自吸附滤材、交换滤材、反应滤材和拦截滤材中的两种滤材或两种以上滤材的组合,且相邻的两种滤材为异种滤材;过滤时,被滤介质依次经具有不同过滤原理的滤材进行过滤,在同等尺寸、规格条件下,能成倍提高过滤功效,实现多种过滤功效;也就是说,在实现同等过滤功效的前提下,可大大缩小滤芯的外形尺寸、节省滤材。

Description

多功能复合滤芯
技术领域
本发明涉及一种多功能滤芯,特别是涉及一种多功能复合滤芯。
背景技术
饮用水污染问题,特别是重金属离子污染的威胁,越来越引起社会各界的高度重视。目前,一般的饮用水净化装置,存在净化方式单一、净化效果差的问题,滤芯作为饮用水净化装置的核心部件,滤芯的结构、性能影响净化装置的使用效果,现有的滤芯主要是单一材料制成,如活性炭滤芯、单一外压超滤膜等,其净化效果不佳,而简单地将几种滤芯串联,虽然能够提高饮水用的净化效果,但存在占用空间大、组装复杂、接头数量多等问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种能成倍提高过滤功效的多功能复合滤芯。
为了达成上述目的,本发明的解决方案是:
一种多功能复合滤芯,包括能使被滤介质依次过滤的多种滤材,所述多种滤材选自吸附滤材、交换滤材、反应滤材和拦截滤材中的两种滤材或两种以上滤材的组合,且相邻的两种滤材为上述滤材中的异种滤材。
所述多种滤材相互贴设或间隔一段间距设置。
所述多种滤材的形态选自片状、U型、膜状、膜丝状、颗粒状中的一种或多种的组合。
所述每种滤材选自吸附滤材、交换滤材、反应滤材和拦截滤材中的一种滤材;或者所述每种滤材采用选自吸附滤材、交换滤材、反应滤材和拦截滤材中的两种或两种以上滤材复合而成的复合滤材替代。
所述多种滤材中,以其中一组滤材为单元,重复设置若干组滤材。
所述吸附滤材选自主动吸附滤材和被动吸附滤材中的一种或两种的组合;主动吸附滤材选自阳电荷膜、负离子膜、负离子颗粒层和极性离子筛中的一种或多种的组合;被动吸附滤材选自活性炭纤维膜、活性炭纤维层、炭陶瓷和炭陶管中的一种或多种的组合;
所述交换滤材选自离子交换纤维膜、离子交换活性炭纤维膜和离子交换树脂膜中的一种或多种的组合;
所述反应滤材选自亚硫酸钙颗粒层、离子筛颗粒、溴树脂、多聚碘树脂、金属颗粒、铜锌合金滤料和KDF铜合金滤料中的一种或多种的组合;
所述拦截滤材滤材选自过滤网、核孔膜、无纺布、PP膜、PE超滤物、超滤膜和PVDF超滤膜中的一种或多种的组合。
所述多种滤材依次为核孔膜、离子交换纤维膜、活性炭纤维膜、离子交换纤维膜和无纺布;或者
所述多种滤材依次为无纺布、离子交换纤维膜、活性炭纤维膜、离子交换纤维膜和无纺布;或者
所述多种滤材依次为阳电荷膜、活性炭纤维膜、离子交换纤维膜和阳电荷膜;或者
所述多种滤材依次为PP膜、离子交换纤维膜、活性炭纤维膜和超滤膜;或者
所述多种滤材依次为炭陶瓷、离子交换纤维膜和超滤膜。
所述无纺布由过滤网、核孔膜、PP膜、PE超滤物、超滤膜和PVDF超滤膜中的一种或多种的组合替代;
所述离子交换纤维膜由离子交换活性炭纤维膜和离子交换树脂膜的一种或两种的组合替代;
所述活性炭纤维膜由阳电荷膜、活性炭纤维层、炭陶瓷和炭陶管中的一种或多种的组合替代;
所述核孔膜由过滤网、无纺布、PP膜、PE超滤物、超滤膜和PVDF超滤膜中的一种或多种的组合替代;
所述炭陶瓷由活性炭纤维膜、活性炭纤维层和炭陶管中的一种或多种的组合替代;
所述超滤膜由过滤网、核孔膜、无纺布、PP膜、PE超滤物和PVDF超滤膜中的一种或多种的组合替代;
所述PP膜由过滤网、核孔膜、无纺布、PE超滤物、超滤膜和PVDF超滤膜中的一种或多种的组合替代。
多功能复合滤芯还包括滤壳,滤壳内容置所述多种滤材,滤壳上开设使被滤介质通过的滤孔。
所述多种滤材中至少包含有交换滤材。
采用上述结构后,本发明的多功能复合滤芯具有以下有益效果:由于多种滤材选自吸附滤材、交换滤材、反应滤材和拦截滤材中的两种滤材或两种以上滤材的组合,且相邻的两种滤材为异种滤材;过滤时,被滤介质依次经具有不同过滤原理的滤材进行过滤,在同等尺寸、规格条件下,能成倍提高过滤功效,实现多种过滤功效;也就是说,在实现同等过滤功效的前提下,可大大缩小滤芯的外形尺寸、节省滤材。
附图说明
图1为本发明的实施例一卡口式结构的片状层层叠设滤材的立体示意图。
图2为本发明的实施例一卡口式结构的片状层层叠设滤材的截面示意图。
图3为本发明的实施例二螺口式结构的片状层层叠设滤材的立体示意图。
图4为本发明的实施例二螺口式结构的片状层层叠设滤材的截面示意图。
图5为本发明的实施例三卡口式结构的片状层层叠设滤材的立体示意图。
图6为本发明的实施例三卡口式结构的片状层层叠设滤材的截面示意图。
图7为本发明的实施例四开滤孔的U型套设滤材的立体示意图。
图8为本发明的实施例四开滤孔的U型套设滤材的截面示意图。
图9为本发明的实施例五U型套设滤材的立体示意图。
图10为本发明的实施例五U型套设滤材的截面示意图。
图中:
滤材1
第一层滤材 11 第二层滤材 12
第三层滤材 13 第四层滤材 14
第五层滤材 15 滤壳 2
滤孔 21 外壳 22
内壳 23
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案,下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
如图1至10所示,本发明的多功能复合滤芯,主要包括多种滤材1,多种滤材1能使被滤介质依次过滤。被滤介质可以是水、饮料等各种液态介质。
多种滤材1可选自吸附滤材、交换滤材、反应滤材和拦截滤材中的两种滤材或两种以上滤材的组合,且相邻的两种滤材为上述滤材中的异种滤材,即相邻的两种滤材的过滤原理不同,这样通过相邻的异种滤材,可实现多种过滤功效,解决二次污染,保障饮用水安全,以及各类工作、生活用水安全。
多种滤材1相互贴设、贴设粘结或者平面拼接并复合在一起,或者多种滤材1间隔一段间距设置。多种滤材1的形态可选自片状、U型、膜状、膜丝状、颗粒状中的一种或多种的组合。多种滤材1中,以其中一组滤材为单元,可重复设置若干组滤材。总之,无论多种滤材1如何设置、何种形态、过滤水道弯曲变化、过滤水道复杂或简单,被滤介质均可依次经过多种滤材1,得以过滤。
多种滤材1中的每种滤材分别为选自吸附滤材、交换滤材、反应滤材和拦截滤材中的单一的一种滤材。或者多种滤材1中的每种滤材由选自吸附滤材、交换滤材、反应滤材和拦截滤材中的两种或两种以上滤材复合而成的复合滤材替代。例如,离子交换活性炭纤维膜是由离子交换纤维和活性炭纤维这两种滤材进行复合,从而制成这种复合滤材,也就是说,离子交换活性炭纤维膜中的离子交换纤维和活性炭纤维,完全复合在一起且无法将两者分离开来。
具体而言,各种滤材可如下选用:
1、吸附滤材选自主动吸附滤材和被动吸附滤材中的一种或两种的组合。主动吸附滤材选自阳电荷膜、负离子膜、负离子颗粒层和极性离子筛中的一种或多种的组合。被动吸附滤材选自活性炭纤维层、炭陶瓷和炭陶管中的一种或多种的组合。吸附滤材的过滤原理主要以吸附为主,同时上述各种吸附滤材本身对一定的分子团也具有一定的拦截功能。
其中,阳电荷膜也称之为正电荷膜,属于电荷膜中的一种,这种膜可用于制备高电阻率的高纯水系统,还可采用日本日东电工公司生产的正电荷膜。阳电荷膜可主动吸附与其所带电荷相异的被滤介质中的物质。
离子筛也称之为分子筛,根据分子筛本身所具有的吸附性能,还可筛分级性不同的分子,也就是说,这里的分子筛可根据分子的极性和非极性进行主动吸附、分离。这种具有极性的也可称之为极性离子筛。
活性炭纤维层、炭陶瓷和炭陶管主要是采用由炭制成的不同形成的滤材。
2、交换滤材选自离子交换纤维膜、离子交换活性炭纤维膜、离子交换树脂膜中的一种或多种的组合。交换滤材的过滤原理主要以交换为主,上述各种交换滤材本身对一定的分子团也具有一定的拦截功能。
其中,离子交换滤材借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换,以提取或去除溶液中某些离子,属于传质分离过程。离子交换是可逆的等当量交换反应,与吸附基本相同,但离子交换的选择性较高,更适用于高纯度的分离和净化,离子交换可用于水处理的软化、纯化、脱色、滤除金属等。
离子交换树脂带有官能团,即带有交换离子的活性基团,具有网状结构、不溶性的高分子化合物。离子交换树脂可制成球形颗粒物、膜片、纤维膜等各种形态。
离子交换纤维膜主要是采用离子交换材料制成的膜片状。这种离子交换膜含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力,这种高分子膜是利用离子选择透过性的原理进行过滤。
离子交换活性炭纤维膜是采用离子交换纤维、活性炭纤维这两种材料进行复合而成的复合滤材,离子交换活性炭纤维膜就同时具备交换过滤、吸附过滤的功能。
3、反应滤材选自亚硫酸钙颗粒层、离子筛颗粒、溴树脂、多聚碘树脂、金属颗粒、铜锌合金滤料和KDF铜合金滤料中的一种或多种的组合。反应滤材的过滤原理主要以反应为主,同时上述各种反应滤材本身对一定的分子团也具有一定的拦截功能。
其中,离子筛颗粒是利用离子筛材料制成颗粒状的离子筛,离子筛是利用离子筛材料制成片状、膜状。离子筛也可称为分子筛。分子筛是一类能筛分分子的多孔性物质,具有均匀的孔道结构,其孔径和分子大小接近,能筛分大小不同的流体分子。
另外,离子筛颗粒可采用结晶型的铝硅酸盐,这种晶体结构中有规整、均匀的孔道,孔径为分子大小的数量级,只允许直径比孔径小的分子进入,这样可根据被滤介质中的分子按大小进行筛分。另外,离子筛还可添加触媒。这样离子筛可广泛应用于吸附剂领域和触媒领域。
4、拦截滤材滤材选自过滤网、核孔膜、无纺布、PP膜、PE超滤物、超滤膜和PVDF超滤膜中的一种或多种的组合。拦截滤材的过滤原理主要以拦截为主,设定拦截滤材上的微孔径,即可拦截相应的介质,同时无纺布等上述滤材本身也具有一定的吸附功能。
其中,核孔膜是利用核反应堆中的热中子使铀---235裂变产生的碎片穿透有机高分塑料薄膜,在裂变碎片经过的路径上留下一条狭窄的辐照损伤通道。通道经氧化后用化学试剂蚀刻,将薄膜上的通道变成园柱状微孔。核孔膜的机械强度高,柔韧性好,能忍受反复洗涤,因此可以多次重复使用。除核孔膜以外的微孔滤膜,其微孔结构均为海绵状迷宫结构,过滤机理为“深层过滤”。超滤膜可采用各向同性的均匀膜、微孔薄膜,其孔径通常是0.05mm和0.025mm。超滤膜还可采用各向异性的不对称超滤膜,主要包括一层非常薄、具有一定孔径的多孔皮肤层,和一层相对较厚、更易通渗的、作为支撑用的海绵层组成;皮肤层厚约0.1mm~1.0mm,海绵层厚约1mm。皮肤层决定了膜的选择性,而海绵层增加了机械强度。PVDF超滤膜为聚偏二氟乙烯膜。
实施例一
如图1和图2所示,本实施例中还包括滤壳2,滤壳2可采用橡胶等非过滤材料制成盖状,滤壳2的顶部设置有卡口结构,使用时,滤壳2通过卡口结构连接在容器本体上。滤壳2的底部设有容置腔,容置腔内设置多种滤材,且滤壳2的上下壳壁上分别开设有使被滤介质通过的滤孔21。具体而言,滤壳2包括内外相互扣合的外壳22和内壳23,内壳23的下端部伸入外壳22内,且通过紧配、嵌合等可拆卸的方式与外壳22装配在一起。内壳23的上端部设置卡口结构,以便装配在各类容器本体上。外壳22和内壳23相对的上下壳壁上分别设置滤孔21。当然,外壳22和内壳23之间,外壳22和容器本体之间,内壳23和容器本体之间也可通过其他的卡扣结构、螺纹结构、旋卡结构、嵌套结构、紧配结构等扣合在一起。
滤壳2内由上至下的第一层滤材11、第二层滤材12、第三层滤材13、第四层滤材14和第五层滤材15依次为核孔膜、离子交换纤维膜、活性炭纤维膜、离子交换纤维膜和无纺布。
本实施例中核孔膜、离子交换纤维膜、活性炭纤维膜分别属不同过滤原理的滤材。
本实施例与同等条件下的,上述任一种滤材的过滤效果相比,本实施例可将不可饮用的被滤介质由深色过滤成无色,且经检测,过滤后的被滤介质中的有害物质显著减少,可达到饮用效果。
本实施例与同一种过滤原理的多种滤材组合的效果相比,本实施例能成倍提高过滤效果,同一种过滤原理的多种滤材组合无法实现本实施例的过滤效果。例如,在任选其中一种滤材与本实施例进行过滤比较,本实施例中5种滤材的各自用量大致相同,且5种滤材用量的总和大致等于前者的用量。前者过滤后,深色的被滤介质基本还残存有一定的颜色,而后者过滤后,深色的被滤介质基本变成无色的。较佳地,制作成片状,在达到成倍过滤效果的情况下,还可成倍缩小体积,成倍提高过滤效果。
实施例二
如图3和图4所示,本实施例与实施例一的主要区别在于,滤壳2的顶部设有螺口结构,使用时,滤壳2通过螺口结构连接在容器本体上。
滤壳2内由上至下的第一层滤材11、第二层滤材12、第三层滤材13、第四层滤材14、第五层滤材15依次为无纺布、离子交换纤维膜、活性炭纤维膜、离子交换纤维膜和无纺布。
实施例三
如图5和图6所示,本实施例与实施例一的主要区别在于,滤壳2内多种滤材1由上至下的第一层滤材11、第二层滤材12、第三层滤材13、第四层滤材14依次为阳电荷膜、活性炭纤维膜、离子交换纤维膜和阳电荷膜。
本实施例中,阳电荷膜表面光滑,不易粘连杂质,便于清洗,还可保护2层阳电荷膜之间的其他滤材。
实施例四
如图7和图8所示,本实施例与实施例一的主要区别在于,滤壳2的纵截面呈U型状,具有U型容置腔。U型容置腔内设置多种滤材,且滤壳2的壳壁上开设有使被滤介质通过的滤孔21。
滤壳2内由外至内的第一层滤材11、第二层滤材12、第三层滤材13和第四层滤材14依次为PP膜、离子交换纤维膜、活性炭纤维膜和超滤膜。
实施例五
如图9和图10所示,本实施例与实施例三的主要区别在于,滤壳2选自吸附滤材、交换滤材、反应滤材和拦截滤材中的两种滤材或两种以上滤材的组合,且相邻的两种滤材为异种滤材,这样滤壳2上无需另外开滤孔21。
最外的滤壳2为第一层滤材11,由外至内的第一层滤材11、第二层滤材12和第三层滤材13依次为炭陶瓷、离子交换纤维膜和超滤膜。
其中,上述实施例中各滤材还可如下替换:
1、无纺布还可由过滤网、核孔膜、PP膜、PE超滤物、超滤膜和PVDF超滤膜中的一种或多种的组合替代。
2、离子交换纤维膜由离子交换活性炭纤维膜和离子交换树脂膜中的一种或两种的组合替代。
3、活性炭纤维膜由活性炭纤维层、炭陶瓷和炭陶管中的一种或多种的组合替代。
4、核孔膜由阳电荷膜、负离子膜、负离子颗粒层、极性离子筛、过滤网、无纺布、PP膜、PE超滤物、超滤膜和PVDF超滤膜中的一种或多种的组合替代。
5、炭陶瓷由活性炭纤维膜、活性炭纤维层和炭陶管中的一种或多种的组合替代。
6、超滤膜由阳电荷膜、负离子膜、负离子颗粒层、极性离子筛、过滤网、核孔膜、无纺布、PP膜、PE超滤物和PVDF超滤膜中的一种或多种的组合替代。
7、PP膜由阳电荷膜、负离子膜、负离子颗粒层、极性离子筛、过滤网、核孔膜、无纺布、PE超滤物、超滤膜和PVDF超滤膜中的一种或多种的组合替代。
本发明可实现多种功能:
1、可实现粗滤、细滤等过滤。
2、活性炭可以去除水中的色度、臭、味、胶体、有机物、余氯。
3、各种滤膜可以去除水中的细菌,克服活性炭净水器细菌和亚硝酸盐超标的弊病。超滤膜可滤除泥沙、铁锈、细菌病毒。
4、溴树脂即溴代聚苯乙烯海因,是由美国奥本大学研发、美国海罗索斯股份有限公司生产的高科技产品。溴树脂将溴以化学方法固定于树脂表面,当水流经树脂颗粒表面时,悬浮水中的细菌和病毒便与缚于树脂表面、具有杀菌作用的溴相接触,从而杀死水中的细菌和病毒。溴树脂上的溴固定在树脂表面而不溶于水中,当树脂表面的溴与细菌作用而损耗后,处在树脂内部的溴出来补充,进入树脂表面。可去除水中重金属与酸根离子,抑制水中微生物生长繁殖,激活水中酶活性,活化水
5、亚硫酸钙具有极高的除余氯的能力和极快的反应时间,可达到99%s以上,反应时间只要0.8秒,是理想的高效除余氯产品。
6、离子筛颗粒可滤除漂白粉异味、霉菌异味(2-MIB)、三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、溴仿、有机物(JIS顶类)、CAT(农药)、溶解性铅。
7、离子交换活性炭纤维膜可去除重金属、有害有机物、异味、余氯等有害物质。
本发明可适用于各种容器,将本发明的多功能复合滤芯,放置在瓶子、杯子、壶、罐、桶等各类容器中,均可实现上述过滤、净水的功能。
可提高过滤材料利用率,过滤效果达到最安全,过滤并余留部分矿物质,达到饮用水矿物质的营养吸收,
较佳地,采用交换滤材与反应滤材和/或拦截滤材的组合,或者各种交换滤材的组合,且这些组合中无吸附滤材,可过滤各类饮料、茶水、果汁、咖啡等,能去除这些液体中的农残,而且还能保留液体中原有的风味,为人们提供健康、高品质、各具风味的饮料、茶水、果汁、咖啡。
较佳地,本发明采用溴树脂等反应滤材仅与一种吸附滤材组合,再与交换滤材、反应滤材和拦截滤材进行组合,还能过滤并余留部分矿物质,达到饮用水矿物质的营养吸收,同时具有口感好、感观上无水碱或水垢等效果。水中余留矿物质在20%~35%,甚至可控在18-22%。
较佳地,本发明的各种滤材采用膜丝状,可有效提高滤材料利用率,也可相应提高过滤通量。
较佳地,本发明采用阳电荷膜与负离子膜或负离子颗粒层的组合,能对选定的离子进筛选、过滤。
上述实施例和附图并非限定本发明的产品形态和式样,任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰,皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (10)

1.一种多功能复合滤芯,包括能使被滤介质依次过滤的多种滤材,其特征在于:所述多种滤材选自吸附滤材、交换滤材、反应滤材和拦截滤材中的两种滤材或两种以上滤材的组合,且相邻的两种滤材为上述滤材中的异种滤材。
2.如权利要求1所述的多功能复合滤芯,其特征在于:所述多种滤材相互贴设或间隔一段间距设置。
3.如权利要求1所述的多功能复合滤芯,其特征在于:所述多种滤材的形态选自片状、U型、膜状、膜丝状、颗粒状中的一种或多种的组合。
4.如权利要求1所述的多功能复合滤芯,其特征在于:所述每种滤材选自吸附滤材、交换滤材、反应滤材和拦截滤材中的一种滤材;或者所述每种滤材采用选自吸附滤材、交换滤材、反应滤材和拦截滤材中的两种或两种以上滤材复合而成的复合滤材替代。
5.如权利要求1所述的多功能复合滤芯,其特征在于:所述多种滤材中,以其中一组滤材为单元,重复设置若干组滤材。
6.如权利要求1所述的多功能复合滤芯,其特征在于:
所述吸附滤材选自主动吸附滤材和被动吸附滤材中的一种或两种的组合;主动吸附滤材选自阳电荷膜、负离子膜、负离子颗粒层和极性离子筛中的一种或多种的组合;被动吸附滤材选自活性炭纤维膜、活性炭纤维层、炭陶瓷和炭陶管中的一种或多种的组合;
所述交换滤材选自离子交换纤维膜、离子交换活性炭纤维膜和离子交换树脂膜中的一种或多种的组合;
所述反应滤材选自亚硫酸钙颗粒层、离子筛颗粒、溴树脂、多聚碘树脂、金属颗粒、铜锌合金滤料和KDF铜合金滤料中的一种或多种的组合;
所述拦截滤材滤材选自过滤网、核孔膜、无纺布、PP膜、PE超滤物、超滤膜和PVDF超滤膜中的一种或多种的组合。
7.如权利要求1所述的多功能复合滤芯,其特征在于:所述多种滤材依次为核孔膜、离子交换纤维膜、活性炭纤维膜、离子交换纤维膜和无纺布;或者
所述多种滤材依次为无纺布、离子交换纤维膜、活性炭纤维膜、离子交换纤维膜和无纺布;或者
所述多种滤材依次为阳电荷膜、活性炭纤维膜、离子交换纤维膜和阳电荷膜;或者
所述多种滤材依次为PP膜、离子交换纤维膜、活性炭纤维膜和超滤膜;或者
所述多种滤材依次为炭陶瓷、离子交换纤维膜和超滤膜。
8.如权利要求7所述的多功能复合滤芯,其特征在于:
所述无纺布由过滤网、核孔膜、PP膜、PE超滤物、超滤膜和PVDF超滤膜中的一种或多种的组合替代;
所述离子交换纤维膜由离子交换活性炭纤维膜和离子交换树脂膜的一种或两种的组合替代;
所述活性炭纤维膜由阳电荷膜、活性炭纤维层、炭陶瓷和炭陶管中的一种或多种的组合替代;
所述核孔膜由过滤网、无纺布、PP膜、PE超滤物、超滤膜和PVDF超滤膜中的一种或多种的组合替代;
所述炭陶瓷由活性炭纤维膜、活性炭纤维层和炭陶管中的一种或多种的组合替代;
所述超滤膜由过滤网、核孔膜、无纺布、PP膜、PE超滤物和PVDF超滤膜中的一种或多种的组合替代;
所述PP膜由过滤网、核孔膜、无纺布、PE超滤物、超滤膜和PVDF超滤膜中的一种或多种的组合替代。
9.如权利要求1所述的多功能复合滤芯,其特征在于:还包括滤壳,滤壳内容置所述多种滤材,滤壳上开设使被滤介质通过的滤孔。
10.如权利要求1所述的多功能复合滤芯,其特征在于:所述多种滤材中至少包含有交换滤材。
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