CN109574450A - 污泥脱水干化脱氮一体设备及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供污泥脱水干化脱氮一体设备，包括：脱水干化脱氮一体机；压滤水箱；脱氮系统，包括冷凝器、加碱装置和第一气液分离装置，冷凝器的进液口通过管路与脱水干化脱氮一体机的总出液口连接，冷凝器的出液口通过管路与第一气液分离装置连接，加碱装置通过加碱管路与脱水干化脱氮一体机的总进液口连接；固氮系统，包括将氨气反应生成硫酸铵母液的酸洗设备，酸洗设备与第一气液分离装置连接，酸洗设备与真空泵连接。本发明还提供一种污泥脱水干化脱氮工艺。本发明改变了传统的脱水干化工艺流程，增加了脱氮系统和固氮系统，在脱水和干化阶段可同时进行脱氮，将逸出的氨气反应生成硫酸铵母液，后续进行蒸发、结晶和干燥工序生成硫酸铵产品。
Description
技术领域
本发明涉及污泥处理领域，特别是涉及一种污泥脱水干化脱氮一体设备及工艺。
背景技术
对于含水量较高的物料进行干化处理一直是一大难题，工艺流程繁多复杂，如污泥的处置需要多道独立的工艺流程，而且传统的干化设备和脱水设备分离，占地面积大，同时脱水与干化之间转换需要时间和劳动力，增加了环保、安全上的压力。并且，随着对污泥处理质量要求的提高，需要将污泥中有价值的氮资源回收利用，因此有必要采取脱氮的措施。如何设计一种结构简单、使用方便的设备对含水量较高的物料进行脱水干化脱氮处理是本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种泥脱水干化脱氮一体设备，以克服现有技术的上述缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种污泥脱水干化脱氮一体设备，包括：
脱水干化脱氮一体机，包括若干块过滤板和压滤加热板，所述过滤板和所述压滤加热板交错布置，所述过滤板上设有第一出液口，所述压滤加热板上设有第二进液口和第二出液口；
压滤水箱，所述压滤水箱上设有加热给水管、加热回水管、压榨给水管和压榨回水管，所述加热给水管、所述压榨给水管分别与所述第二进液口连接，所述加热回水管、压榨回水管分别与所述第二出液口连接；
脱氮系统，包括冷凝器、加碱装置和第一气液分离装置，所述冷凝器的进液口通过管路与脱水干化脱氮一体机的总出液口连接，所述冷凝器的出液口通过管路与第一气液分离装置连接，所述加碱装置通过加碱管路与所述脱水干化脱氮一体机的总进液口连接；
固氮系统，包括将氨气反应生成硫酸铵母液的酸洗设备，酸洗设备与所述第一气液分离装置连接，所述酸洗设备与真空泵连接。
优选地，酸洗设备包括加酸装置、酸洗塔和缓冲罐，所述加酸装置与酸洗塔连接，所述第一气液分离装置与所述酸洗塔连接，所述酸洗塔的顶部出口与缓冲罐连接，所述缓冲罐与真空泵连接，所述酸洗塔上还设有与硫酸铵产品化系统连接的出液口。
优选地，硫酸铵产品化系统包括母液储罐、第二气液分离装置、压缩机、预热器、加热器和蒸发器，所述母液储罐的出液口与预热器的进液口连接，所述预热器的出液口与所述加热器的进液口连接，所述加热器的出液口与所述蒸发器的进液口连接；所述蒸发器的蒸汽出口与所述加热器连接，所述蒸发器的蒸汽出口与所述加热器连接的管路上还设有压缩机，所述加热器的出水口与所述预热器的进水口连接，所述预热器的出水口与第二气液分离装置连接；所述缓冲罐的进气口与所述第二气液分离装置连接。
优选地，硫酸铵产品化系统还包括冷却结晶系统和干燥系统，冷却结晶设备包括冷却结晶罐、离心机和滤液储罐，所述冷却结晶罐的进液口与所述蒸发器的出液口连接，所述冷却结晶罐与所述离心机连接，所述离心机与输送设备连接，所述输送设备与干燥系统连接。
优选地，包括进料系统，所述进料系统包括污泥调质池，所述污泥调质池通过进料管与所述脱水干化脱氮一体机的进料口连接，所述进料管上设有进料泵。
优选地，所述进料管上设有回流管，所述回流管与所述污泥调质池连通。
优选地，所述加热给水管上设有热水泵，所述压榨给水管上设有压滤泵。
优选地，所述压滤水箱通过热水管路与热水锅炉连接，热水管路上设有热水循环泵。
优选地，所述加碱管路上设有加碱分管，所述加碱分管与所述第一气液分离装置连通。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种泥脱水干化脱氮工艺，包括如下步骤，
脱水步骤：将物料送入从脱水干化脱氮一体机内，物料经过滤板脱水后，在过滤板和压滤加热板的中间腔室内形成滤饼；
干化步骤：滤饼在中间腔室时，开启热水泵向压滤加热板内打入热水对滤饼加热，使滤饼水气化逸出；
脱氮步骤：在脱水阶段，加碱装置向过滤板中加入碱液，氨气逸出，经冷凝器冷凝后送至第一气液分离装置，加入碱液调节PH值后使氨气再次逸出至固氮系统；在干化阶段，从脱水干化脱氮一体机中抽出氨气，经冷凝器冷凝后送至第一气液分离装置，加入碱液调节PH值后使氨气再次逸出至固氮系统。
优选地，在脱水阶段，当进料泵达到预设压力后，停止进料，开启压滤泵向压滤加热板内打入高压热水压榨滤饼，进一步降低滤饼的含水率。
优选地，还包括如下硫酸铵产品生产步骤：母液从酸洗塔中进入母液储罐存储，经过预热器换热后进入加热器，然后进入蒸发器内进行蒸发浓缩，浓缩液从蒸发器的出料液口排至冷却结晶系统结晶；二次蒸汽从蒸发器排出，经压缩机升压升温后进入加热器加热，然后冷凝水自流至预热器加热，流入第二气液分离装置，冷凝水从第二气液分离装置排出。
如上所述，本发明涉及的污泥脱水干化脱氮一体设备及工艺，具有以下有益效果：本发明改变了传统的脱水干化工艺流程，增加了脱氮系统和固氮系统，在脱水和干化阶段可同时进行脱氮，将逸出的氨气反应生成硫酸铵母液，后续进行蒸发、结晶和干燥工序生成硫酸铵产品。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
图2为脱水干化脱氮一体机的结构示意图。
图3为压滤加热板的结构示意图。
图4为过滤板的结构示意图。
图5为硫酸铵产品化系统的系统示意图。
元件标号说明
1 脱水干化脱氮一体机
11 过滤板
111 第一出液口
12 压滤加热板
121 第二进液口
122 第二出液口
13 中间腔室
2 压滤水箱
21 加热给水管
211 热水泵
22 加热回水管
23 压榨给水管
231 压滤泵
24 压榨回水管
25 热水循环泵
3 脱氮系统
31 冷凝器
32 加碱装置
321 加碱管路
322 加碱分管
33 第一气液分离装置
4 固氮系统
41 加酸装置
42 酸洗塔
421 喷淋装置
422 除雾器
423 硫酸铵母液池
43 缓冲罐
5 真空泵
6 进料系统
61 污泥调质池
62 进料管
63 进料泵
64 回流管
7 硫酸铵产品化系统
71 母液储罐
711 母液进料泵
72 第二气液分离装置
721 冷却液泵
73 压缩机
74 预热器
741 母液循环泵
75 加热器
76 蒸发器
761 出料部
771 冷却结晶罐
772 离心机
773 滤液储罐
774 滤液回流泵
78 输送设备
791 干燥管
792 旋流分离器
793 布袋除尘装置
794 引风机
795 空气加热器
796 鼓风机
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1至图4所示，本发明提供一种污泥脱水干化脱氮一体设备，包括脱水干化脱氮一体机1、压滤水箱2、脱氮系统3、固氮系统4、抽真空系统和进料系统6。
脱水干化脱氮一体机1包括若干块过滤板11和压滤加热板12，所述过滤板11和所述压滤加热板12交错布置，所述过滤板11的四角各设有第一出液口112，所述压滤加热板12的四角设有孔，分别为一对第二进液口121和一对第二出液口122，所述脱水干化脱氮一体机1上还设有总进液口和总出液口；所述脱水干化脱氮一体机1的中间设有用于进料的中间孔；所述过滤板11和所述压滤加热板12的中间区域设有中间腔室15，用于将物料形成滤饼。
所述压滤水箱2上设有加热给水管21、加热回水管22、压榨给水管23和压榨回水管24，所述加热给水管21、所述压榨给水管23分别与所述压滤加热板12的第二进液口121连接，所述加热回水管22、压榨回水管24分别与压滤加热板12的所述第二出液口122连接。脱水阶段时，通过压榨给水管23向压滤加热板12内打入高压热水压榨滤饼，降低滤饼的含水率，并通过压榨回水管24将热水回到压滤水箱2；干化阶段时，通过加热给水管21向压滤加热板12内打入热水对滤饼加热，使滤饼水气化逸出，并通过加热回水管22将热水回到压滤水箱2。
脱氮系统3用于将脱水阶段和干化阶段的滤液中的氨气脱出，脱氮系统3包括冷凝器31、加碱装置32和第一气液分离装置33，所述冷凝器31的进液口通过管路与脱水干化脱氮一体机1的总出液口连接，所述冷凝器31的出液口通过真空管路与第一气液分离装置33连接，所述加碱装置32通过加碱管路321与所述脱水干化脱氮一体机1的总进液口连接，所述加碱装置32配置碱液10％，可采用自吸式结构，流量不够时可采用流量泵，将碱液送至脱水干化脱氮一体机1内与过滤板11的出水滤液混合均匀。在脱水阶段，加碱装置32的碱液进入所述脱水干化脱氮一体机1的总进液口，与过滤板11中的出水滤液均匀混合，由于PH值升高和温度升高，含有一部分水的氨气通过真空管路进入冷凝器31内冷凝至第一气液分离装置33，加入碱液调节PH值使氨气再次逸出。
固氮系统4包括将氨气反应生成硫酸铵母液的酸洗设备，酸洗设备与所述第一气液分离装置33连接。抽真空系统包括真空泵5，所述酸洗设备与真空泵5连接，即真空泵5为酸洗设备、冷凝器31、脱水干化脱氮一体机1抽真空，从而可同时为真空干化系统和脱氮系统提供真空环境。
如图1所示，优选地，酸洗设备包括加酸装置41、酸洗塔42和缓冲罐43，所述酸洗塔42包括在塔体内由下至上依次设置的硫酸铵母液池423、喷淋装置421和除雾器422，所述加酸装置41与酸洗塔42的喷淋装置421连接，所述加酸装置41配置30％硫酸，自吸进入酸洗塔内；所述酸洗塔42的塔壁上还设有氨气进口，所述第一气液分离装置33通过真空管路与所述酸洗塔42的氨气进口连接，将氨气输送至酸洗塔42内，所述酸洗塔42的顶部出口通过真空管路与缓冲罐43连接，所述缓冲罐43与真空泵5连接，所述酸洗塔42上还设有与硫酸铵产品化系统连接的出液口，出液口位于所述酸洗塔42的底部，出液口还可与所述喷淋装置421连接，如果硫酸铵溶液的PH值过低，可将硫酸铵溶液输送至喷淋装置421喷淋，继续与氨气反应，所述缓冲罐43也可通过管路与硫酸铵产品化系统连接，从而为硫酸铵产品化系统抽真空。硫酸经过加酸装置41自吸至酸洗塔，经喷淋装置421喷淋，脱氮系统出来的氨气接至酸洗塔42的底部，在酸洗塔42的填料部分逆流与喷淋装置421喷淋的硫酸接触反应，反应后生成的硫酸铵母液，从酸洗塔42的底部出口经母液出料泵打至氮产品化系统，当然如果硫酸铵母液PH值过低，可将硫酸铵溶液输送至喷淋装置421喷淋，继续与氨气反应；酸洗塔42的顶部中的气液混合物输送至缓冲罐43储存。
如图1所示，优选地，所述进料系统6包括污泥调质池61，所述污泥调质池61通过进料管62与所述脱水干化脱氮一体机1的进料口连接，所述进料管62上设有进料泵63，通过进料泵63将污泥打入所述脱水干化脱氮一体机1的进料口。优选地，所述进料管62上设有回流管64，所述回流管64与所述污泥调质池61连通，所述回流管64与所述进料泵63并联，当脱水干化脱氮工艺完成后，还有一部分物料在进料管62内，可经回流管64回流至污泥调质池61。
如图1所示，优选地，所述加热给水管21上设有热水泵211，所述压榨给水管23上设有压滤泵231。优选地，所述压滤水箱2通过热水管路与热水锅炉连接，热水回水管路上设有热水循环泵25，将压滤水箱2的热水送至热水锅炉。
如图1所示，优选地，所述加碱管路321上设有加碱分管322，所述加碱分管322与所述第一气液分离装置33连通，便于向第一气液分离装置33内加入碱液调节第一气液分离装置33内PH值。
如图5所示，优选地，硫酸铵产品化系统7包括母液储罐71、第二气液分离装置72、压缩机73、预热器74、加热器75和蒸发器76，所述母液储罐71的出液口与预热器74的进液口连接，所述预热器74的出液口与所述加热器75的进液口连接，所述预热器74的出液口与所述加热器75的进液口连接的管路上设有母液循环泵741，所述蒸发器76的出液口设有与所述预热器74、母液循环泵741间的管路连通的分管路，所述加热器75的出液口与所述蒸发器76的进液口连接；所述蒸发器76的蒸汽出口与所述加热器75连接，所述蒸发器76的蒸汽出口与所述加热器75连接的管路上还设有压缩机73，所述加热器75的出水口与所述预热器74的进水口连接，所述预热器74的出水口与第二气液分离装置72连接；所述缓冲罐43的进气口与所述第二气液分离装置72连接。硫酸铵产品化系统7还包括冷却结晶系统，冷却结晶设备包括冷却结晶罐771、离心机772和滤液储罐773，所述冷却结晶罐771的进液口与所述蒸发器76的出液口连接，所述冷却结晶罐771与所述离心机772连接，所述离心机772与输送设备78连接，所述输送设备78与干燥系统连接。
母液从酸洗塔42的底部出口进入母液储罐71存储，通过母液进料泵711，经过预热器74换热后进入母液进料泵711循环管路，然后进入加热器75加热后进入蒸发器76；蒸发器76内的一部分母液排出，经过母液循环泵741、加热器75换热后继续循环至蒸发器76，在蒸发器76内进行蒸发浓缩，生成浓缩液和二次蒸汽。二次蒸汽从蒸发器76排出，经压缩机73压缩，压力、温度升高，热焓增加，然后送到进入加热器75的加热室当作加热蒸汽使用，给循环母液加热，而加热蒸汽本身则冷凝成水，然后冷凝水自流至预热器74加热，流入第二气液分离装置72，冷凝水从第二气液分离装置72经冷却液泵721排出。浓缩液从蒸发器76的出料液口排至冷却结晶罐771冷却结晶，然后经过离心机772分离出硫酸铵晶体，滤液排至滤液储罐773，并经滤液回流泵排至母液储罐71；二次蒸汽从蒸发器76排出，经压缩机73升压升温后进入加热器75加热，然后冷凝水自流至预热器74加热，流入第二气液分离装置72，冷凝水从冷却液泵721排出。并且，所述缓冲罐43的进气口与所述第二气液分离装置72连接，从而通过真空泵5为第二气液分离装置72、预热器74、加热器75、蒸发器76抽真空，从而真空泵可以同时为真空干化系统、脱氮系统、硫酸铵产品化系统提供真空环境。
优选地，硫酸铵产品化系统7还包括干燥系统，所述干燥系统包括依次连接的干燥管791、旋流分离器792、布袋除尘装置793，所述输送设备78与干燥管791连接，所述布袋除尘装置793与引风机794连接，所述干燥管791的进气口与空气加热器795连接，所述空气加热器795与鼓风机796连接，通过干燥系统将硫酸铵晶体干燥，热源为热空气，温度150度，干燥后约60度。
本发明中各管路上可根据实际需要安装阀门、检测传感器等部件。
本发明还提供一种泥脱水干化脱氮工艺，包括如下步骤，
脱水步骤：将物料送入从脱水干化脱氮一体机1内，物料经过过滤板11和和压滤加热板12的中间区域后，通过滤网，滤液从过滤板的第一出液口111流出，物料经过滤板11脱水后，在过滤板11和压滤加热板12的中间腔室内形成滤饼；随着滤饼的形成，当进料泵达到预设压力后，停止进料，开启压滤泵231，从压滤水箱2向压滤加热板12内打入热水，利用高压热水压榨滤饼，进一步降低滤饼的含水率。
干化步骤：经过脱水步骤，滤饼在中间腔室，此时开启热水泵211，向压滤加热板12内打入热水，对滤饼加热，利用真空系统对滤液管路抽真空，从而将滤饼中的水气化逸出，使滤饼干燥；
脱氮步骤：在脱水阶段，加碱装置32向脱水干化脱氮一体机1中加入滤液，和过滤板11中的出水滤液均匀混合，由于PH值升高和温度升高，含有一部分水的氨气逸出，经冷凝器31冷凝后送至第一气液分离装置33，加入碱液调节PH值后使氨气再次逸出至固氮系统4；在干化阶段，从脱水干化脱氮一体机1中抽出氨气，经冷凝器31冷凝后送至第一气液分离装置33，加入碱液调节PH值后使氨气再次逸出至固氮系统4。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种污泥脱水干化脱氮一体设备，其特征在于，包括：
脱水干化脱氮一体机(1)，包括若干块过滤板(11)和压滤加热板(12)，所述过滤板(11)和所述压滤加热板(12)交错布置，所述过滤板(11)上设有第一出液口(111)，所述压滤加热板(12)上设有第二进液口(121)和第二出液口(122)；
压滤水箱(2)，所述压滤水箱(2)上设有加热给水管(21)、加热回水管(22)、压榨给水管(23)和压榨回水管(24)，所述加热给水管(21)、所述压榨给水管(23)分别与所述第二进液口(121)连接，所述加热回水管(22)、压榨回水管(24)分别与所述第二出液口(122)连接；
脱氮系统(3)，包括冷凝器(31)、加碱装置(32)和第一气液分离装置(33)，所述冷凝器(31)的进液口通过管路与脱水干化脱氮一体机(1)的总出液口连接，所述冷凝器(31)的出液口通过管路与第一气液分离装置(33)连接，所述加碱装置(32)通过加碱管路(321)与所述脱水干化脱氮一体机(1)的总进液口连接；
固氮系统(4)，包括将氨气反应生成硫酸铵母液的酸洗设备，酸洗设备与所述第一气液分离装置(33)连接，所述酸洗设备与真空泵(5)连接。
2.根据权利要求1所述的污泥脱水干化脱氮一体设备，其特征在于：酸洗设备包括加酸装置(41)、酸洗塔(42)和缓冲罐(43)，所述加酸装置(41)与酸洗塔(42)连接，所述第一气液分离装置(33)与所述酸洗塔(42)连接，所述酸洗塔(42)的顶部出口与缓冲罐(43)连接，所述缓冲罐(43)与真空泵(5)连接，所述酸洗塔(42)上还设有与硫酸铵产品化系统(7)连接的出液口。
3.根据权利要求2所述的污泥脱水干化脱氮一体设备，其特征在于：硫酸铵产品化系统(7)包括母液储罐(71)、第二气液分离装置(72)、压缩机(73)、预热器(74)、加热器(75)和蒸发器(76)，所述母液储罐(71)的出液口与预热器(74)的进液口连接，所述预热器(74)的出液口与所述加热器(75)的进液口连接，所述加热器(75)的出液口与所述蒸发器(76)的进液口连接；所述蒸发器(76)的蒸汽出口与所述加热器(75)连接，所述蒸发器(76)的蒸汽出口与所述加热器(75)连接的管路上还设有压缩机(73)，所述加热器(75)的出水口与所述预热器(74)的进水口连接，所述预热器(74)的出水口与第二气液分离装置(72)连接；所述缓冲罐(43)的进气口与所述第二气液分离装置(72)连接。
4.根据权利要求3所述的污泥脱水干化脱氮一体设备，其特征在于：硫酸铵产品化系统(7)还包括冷却结晶系统和干燥系统，冷却结晶设备包括冷却结晶罐(771)、离心机(772)和滤液储罐(773)，所述冷却结晶罐(771)的进液口与所述蒸发器(76)的出液口连接，所述冷却结晶罐(771)与所述离心机(772)连接，所述离心机(772)与输送设备(78)连接，所述输送设备(78)与干燥系统连接。
5.根据权利要求1所述的污泥脱水干化脱氮一体设备，其特征在于：包括进料系统(6)，所述进料系统(6)包括污泥调质池(61)，所述污泥调质池(61)通过进料管(62)与所述脱水干化脱氮一体机(1)的进料口连接，所述进料管(62)上设有进料泵(63)。
6.根据权利要求1所述的污泥脱水干化脱氮一体设备，其特征在于：所述加热给水管(21)上设有热水泵(211)，所述压榨给水管(23)上设有压滤泵(231)。
7.根据权利要求1所述的污泥脱水干化脱氮一体设备，其特征在于：所述加碱管路(321)上设有加碱分管(322)，所述加碱分管(322)与所述第一气液分离装置(33)连通。
8.一种污泥脱水干化脱氮工艺，利用权利要求1至7中任一项所述的污泥脱水干化脱氮一体设备，其特征在于，包括如下步骤，
脱水步骤：将物料送入从脱水干化脱氮一体机(1)内，物料经过滤板(11)脱水后，在过滤板(11)和压滤加热板(12)的中间腔室(13)内形成滤饼；
干化步骤：滤饼在中间腔室(13)时，开启热水泵(211)向压滤加热板(12)内打入热水对滤饼加热，使滤饼水气化逸出；
脱氮步骤：在脱水阶段，加碱装置(32)向过滤板(11)中加入碱液，氨气逸出，经冷凝器(31)冷凝后送至第一气液分离装置(33)，加入碱液调节PH值后使氨气再次逸出至固氮系统(4)；在干化阶段，从脱水干化脱氮一体机(1)中抽出氨气，经冷凝器(31)冷凝后送至第一气液分离装置(33)，加入碱液调节PH值后使氨气再次逸出至固氮系统(4)。
9.根据权利要求8所述的污泥脱水干化脱氮工艺，其特征在于：在脱水阶段，当进料泵达到预设压力后，停止进料，开启压滤泵(231)向压滤加热板(12)内打入高压热水压榨滤饼，进一步降低滤饼的含水率。
10.根据权利要求8所述的污泥脱水干化脱氮工艺，其特征在于：还包括如下硫酸铵产品生产步骤：母液从酸洗塔中进入母液储罐(71)存储，经过预热器(74)换热后进入加热器(75)，然后进入蒸发器(76)内进行蒸发浓缩，浓缩液从蒸发器(76)的出料液口排至冷却结晶系统结晶；二次蒸汽从蒸发器(76)排出，经压缩机(73)升压升温后进入加热器(75)加热，然后冷凝水自流至预热器(74)加热，流入第二气液分离装置(72)，冷凝水从第二气液分离装置(72)排出。
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