CN110302771A - 利用有序介孔层状双金属氢氧化物控制水中有机胂污染的方法 - Google Patents

利用有序介孔层状双金属氢氧化物控制水中有机胂污染的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于水处理技术领域，首次提出了一种利用新型光催化材料‑有序介孔层状双金属氢氧化物控制水中有机胂污染的方法。目前，水体中去除有机胂的氧化技术UV/H2O2、UV/O3等只是实现了有机胂向无机砷的氧化转化，并未彻底将砷污染物从水体中去除。本发明的有序介孔ZnTi‑LDHs具备层间阴离子交换特性以及极高的比表面积和丰富的三维孔道结构，可大大提高光催化活性以及实现释放无机砷的同步富集；本发明的有序介孔ZnTi‑LDHs经使用后可回收再利用，降低了运行成本；本发明操作简单，易于实现；本发明所采用的方法金属离子溶出浓度极低，二次污染极小；本发明能有效地去除水中阿散酸，去除率高达98％以上，同时基本没有无机砷检出。

Description

利用有序介孔层状双金属氢氧化物控制水中有机胂污染的 方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种利用有序介孔层状双金属氢氧化物光催化去除水中有机胂的方法。
背景技术
从20世纪50年代起，西方发达国家将有机胂制剂作为饲料添加剂使用在养殖业中。1993年我国农业部正式批准生产阿散酸(p-ASA)，1996年批准洛克沙胂(ROX)的使用，有机胂制剂便开始在我国广泛地被应用。它们具有类似抗生素的作用，能够提高饲料利用率和转化率，使动物能够汲取更多的养分从而提高畜禽的成活率和日增重率，因而在发现之初就得到了大力的推广和使用。有机胂化合物在畜禽体内几乎不发生代谢，超过90％以原有形式随粪便和尿液排出体外。因为畜禽粪便富有营养，每年在世界各地大量的畜禽粪便被作为肥料使用，这样大量的有机胂就会进入环境中。在自然环境体系中，有机胂通过生物化学的作用会被降解成具有剧毒性、高致癌性和强转移性的无机砷，导致大量的无机砷富集在土壤里，最终进入水环境中，造成水环境中砷的大量累积。砷在水体中的累积不仅危害动植物的生存，而且还可以通过食物链或污染的饮用水源进入人体，对人类的生存和健康构成严重的威肋。因此，有机胂的污染问题已经成为了人们关注的焦点和研究热点。
基于光化学的高级氧化技术因其可以利用取之不尽的清洁光能而成为环境领域的研究热点。目前其主要分为两大类：一是水中的光活性物质在UV或可见光的照射下，分解产生具有强氧化能力的·OH和SO4 -·使有机物降解矿化的过程，如UV/H2O2，UV/O3，photo-Fenton及UV/PS体系等；二是光催化技术，即催化剂在UV或可见光的照射下，当光子的能量大于催化剂禁带宽度时，价带电子跃迁到导带，形成电子-空穴载流子，载流子迁移到催化剂表面，与水中有机物或者水分子、空气中氧分子等发生氧化还原反应，生成·OH等活性物种，实现水体中有机污染物氧化降解。目前为止，已有研究采用UV/H2O2、UV/O3等这类高级氧化技术氧化有机胂并且表现出良好的去除效果，但只是实现了有机胂向无机砷的氧化转化，并未彻底将砷污染物从水体中脱除，在此过程后尚需后续处理工艺。而光催化技术因其在催化剂的作用下不仅能够提高有机物的去除效率，同时可以高效富集降解过程中释放的无机砷，可实现水中有机胂污染的安全控制。此外，光催化材料具有无毒、无二次污染、稳定性高等特点，使其在实际应用中具有明显优势。
层状双金属氢氧化物(LDHs)是一类具有层间阴离子可调性、组成成分多样性、结构正电荷密度大、易于结晶和合成等特性的层状结构材料，能够根据所需功能特性进行人工合成。作为一种新型的绿色无机材料，LDHs基材料成为了当今材料领域重点的研究方向之一。特别地，在光催化领域中，由于LDHs独特的结构及性能，LDHs基光催化材料在降解有机污染物方面取得了不错的成效。介孔材料具有比表面积大、孔隙率高、晶型结构完整和孔径有序可调的优越特性，在光催化领域展现出良好的应用价值。因此，如能制备有序介孔层状双金属氢氧化物作为光催化材料，这在控制水中有机胂污染，保障水质安全的研究领域将是一个全新的突破。
发明内容
本发明是为了弥补现有技术中的缺陷，首次提出了一种利用有序介孔层状双金属氢氧化物控制水中有机胂污染的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
利用有序介孔层状双金属氢氧化物控制水中有机胂污染的方法，所述方法包括如下步骤：
第一步：制备有序介孔ZnTi-LDHs
S1、将泊洛沙姆投加到去离子水中搅拌至完全溶解；
S2、依次将TiCl4、Zn(NO3)2·6H2O和尿素投加到步骤S1的混合溶液搅拌至完全溶解；
S3、将步骤S2的混合溶液置于高压反应釜中于120～130℃的温度下老化40～50h，离心老化后的溶液得到沉淀物，将沉淀物依次用乙醇和去离子水清洗，然后在50～60℃的温度下干燥过夜；
S4、将干燥后的固体先进行研磨，然后将其置于马弗炉内于300～400℃的温度下培烧2.5～3.5h，自然冷却到室温，得到有序介孔ZnTi-LDHs；
第二步：原水的净化
S5、将含阿散酸的原水置于光催化反应器中，向其中加入步骤S4制得的有序介孔ZnTi-LDHs，将光催化反应器在黑暗的条件下用磁力搅拌器搅拌20～30min，以达到吸附平衡；
S6、开启可见光光源，光照光催化反应器内的溶液5～30min，保持溶液的温度为15～45℃，溶液的pH为3～11，实现原水中阿散酸的高效去除以及释放的无机砷的同步富集；
第三步：有序介孔ZnTi-LDHs的回收
S7、采用高速离心或过滤的方法将有序介孔ZnTi-LDHs回收，并依次用乙醇和去离子清洗若干次，将清洗干净的MnFe-LDHs置于60℃的烘箱中真空干燥。
作为优选，步骤S1中泊洛沙姆的质量g与去离子水的体积mL之比为(0.24～0.26)：5。
作为优选，步骤S2中所述TiCl4和Zn(NO3)2·6H2O的摩尔比为1:1～2，尿素的质量g与去离子水的体积L之比为2.5～3:0.1。
作为优选，步骤S5中所述阿散酸的浓度为1～10mg/L，所述有序介孔ZnTi-LDHs的投加量mg与原水的体积L之比为10～500:1。
作为优选，步骤S6中的可见光光源选用功率为400～600W的氙灯。
作为优选，步骤S7中采用离心法回收有序介孔ZnTi-LDHs时离心机的转速为13000～16000r/min。
作为优选，步骤S1中的搅拌温度为50～70℃。
本发明原理为：目前，水体中去除有机胂的氧化技术UV/H2O2、UV/O3等只是实现了有机胂向无机砷的氧化转化，并未彻底将砷污染物从水体中去除。层状双金属氢氧化物(LDHs)作为一种新型的绿色无机材料，是一类具有层间阴离子可调性、组成成分多样性、结构正电荷密度大、易于结晶和合成等特性的层状结构材料，能够根据所需功能特性进行人工合成，在光催化领域展现出良好的应用价值。此外，将有序介孔引入LDHs结构中，既可使其保留原有的层间阴离子交换特性，又可使其具备极高的比表面积和丰富的三维孔道结构。由于LDHs优良的特性使得光催化位点高效分散在其基体中，增强了电子和空穴的分离效率，从而增加了光催化活性；高比表面积能够提供大量的光催化和吸附活性位点，有利于阿散酸的降解以及释放无机砷的吸附；规整有序的开放性孔道、尺寸可调的孔径有利于反应物在其表面的吸附，使光生电子和空穴更容易在其表面传递和分离，可以进一步提高量子转换效率，从而提高水中砷物质的去除效果。本发明所开发的有序介孔ZnTi-LDHs是一种绿色、高效、稳定的多功能固体材料，能够实现水中有机胂污染的安全控制。
本发明的有益效果是：
一、本发明的有序介孔ZnTi-LDHs具备层间阴离子交换特性以及极高的比表面积和丰富的三维孔道结构，可大大提高光催化活性以及实现释放无机砷的同步富集；
二、本发明的有序介孔ZnTi-LDHs经使用后可回收再利用，降低了运行成本；
三、本发明操作简单，易于实现；
四、本发明所采用的方法金属离子溶出浓度极低，二次污染极小；
五、本发明能有效地去除水中阿散酸，去除率高达98％以上，同时基本没有无机砷检出。
附图说明
图1为本申请实施例7～10采取的不同的工艺对阿散酸的去除效果图。
具体实施方式
下面通过实施例，结合附图，对本发明的技术方案进一步阐述说明。
实施例1：
利用有序介孔层状双金属氢氧化物控制水中有机胂污染的方法，所述方法包括如下步骤：
第一步：制备有序介孔ZnTi-LDHs
S1、将5.04g泊洛沙姆投加到100mL去离子水中，60℃的条件下剧烈搅拌至完全溶解；
S2、依次将0.22mLTiCl4、1.19gZn(NO3)2·6H2O和3g尿素投加到步骤S1的混合溶液中剧烈搅拌至完全溶解；
S3、将步骤S2的混合溶液置于高压反应釜中于130℃的温度下老化48h，离心老化后的溶液得到沉淀物，将沉淀物依次用乙醇和去离子水清洗数次，然后在60℃的温度下干燥过夜；
S4、将干燥后的固体先进行研磨，然后将其置于马弗炉内于350℃的温度下培烧3h，自然冷却到室温，得到有序介孔ZnTi-LDHs；
第二步：原水的净化
S5、将含阿散酸的浓度为1～5mg/L的原水置于光催化反应器中，光催化反应器内溶液体积为50mL，向其中加入步骤S4制得的有序介孔ZnTi-LDHs，将光催化反应器在黑暗的条件下用磁力搅拌器搅拌30min，以达到吸附平衡，有序介孔ZnTi-LDHs的投加量mg与原水的体积L之比为10～100:1；
S6、开启500W氙灯的光源，光照光催化反应器内的溶液20min，保持溶液的温度为25℃，溶液的pH为7，实现原水中阿散酸的高效去除以及释放的无机砷的同步富集；
第三步：有序介孔ZnTi-LDHs的回收
S7、采用转速为15000r/min的离心机将有序介孔ZnTi-LDHs回收，并依次用乙醇和去离子清洗若干次，将清洗干净的MnFe-LDHs置于60℃的烘箱中真空干燥。
本实施例阿散酸的去除率为98.9％，未检出无机砷。
实施例2：
利用有序介孔层状双金属氢氧化物控制水中有机胂污染的方法，所述方法包括如下步骤：
第一步：制备有序介孔ZnTi-LDHs
S1、将5.04g泊洛沙姆投加到100mL去离子水中，60℃的条件下剧烈搅拌至完全溶解；
S2、依次将0.22mLTiCl4、1.19gZn(NO3)2·6H2O和3g尿素投加到步骤S1的混合溶液中剧烈搅拌至完全溶解；
S3、将步骤S2的混合溶液置于高压反应釜中于120℃的温度下老化40h，离心老化后的溶液得到沉淀物，将沉淀物依次用乙醇和去离子水清洗数次，然后在50℃的温度下干燥过夜；
S4、将干燥后的固体先进行研磨，然后将其置于马弗炉内于300℃的温度下培烧3.5h，自然冷却到室温，得到有序介孔ZnTi-LDHs；
第二步：原水的净化
S5、将含阿散酸的浓度为5～10mg/L的原水置于光催化反应器中，光催化反应器内溶液体积为50mL，向其中加入步骤S4制得的有序介孔ZnTi-LDHs，将光催化反应器在黑暗的条件下用磁力搅拌器搅拌20min，以达到吸附平衡，有序介孔ZnTi-LDHs的投加量mg与原水的体积L之比为10～100:1；
S6、开启500W氙灯的光源，光照光催化反应器内的溶液30min，保持溶液的温度为45℃，溶液的pH为10，实现原水中阿散酸的高效去除以及释放的无机砷的同步富集；
第三步：有序介孔ZnTi-LDHs的回收
S7、采用转速为15000r/min的离心机将有序介孔ZnTi-LDHs回收，并依次用乙醇和去离子清洗若干次，将清洗干净的MnFe-LDHs置于60℃的烘箱中真空干燥。
本实施例阿散酸的去除率为98.3％。未检出无机砷。
实施例3：
本实施例的有序介孔ZnTi-LDHs的投加量mg与原水的体积L之比为400～500:1，其他步骤同实施例1。
本实施例阿散酸的去除率为99.3％。未检出无机砷。
实施例4～6：
实施例4～6的步骤S6的反应温度分别为15℃、35℃、45℃，其他步骤同实施例1。
实施例4阿散酸的去除率为98.6％，实施例5阿散酸的去除率为98.9％，实施例6阿散酸的去除率为98.9％，均没有检出无机砷。
实施例7：
本实施例探讨单独有序介孔ZnTi-LDHs对阿散酸的吸附性能实验，按以下方法进行：
S1、将5.04g泊洛沙姆投加到100mL去离子水中，60℃的条件下剧烈搅拌至完全溶解；
S2、依次将0.22mLTiCl4、1.19gZn(NO3)2·6H2O和3g尿素投加到步骤S1的混合溶液中剧烈搅拌至完全溶解；
S3、将步骤S2的混合溶液置于高压反应釜中于130℃的温度下老化48h，离心老化后的溶液得到沉淀物，将沉淀物依次用乙醇和去离子水清洗数次，然后在60℃的温度下干燥过夜；
S4、将干燥后的固体先进行研磨，然后将其置于马弗炉内于350℃的温度下培烧3h，自然冷却到室温，得到有序介孔ZnTi-LDHs；
第二步：原水的净化
S5、将含阿散酸10mg/L的原水置于光催化反应器中，光催化反应器内溶液体积为50mL，向其中加入步骤S4制得的有序介孔ZnTi-LDHs，将光催化反应器在黑暗的条件下用磁力搅拌器搅拌30min，以达到吸附平衡，有序介孔ZnTi-LDHs的投加量mg与原水的体积L之比为100:1；
即完成了单独投加有序介孔ZnTi-LDHs对阿散酸的吸附性能实验。
实施例8：
本实施例探讨单独可见光光解阿散酸的性能实验，按以下方法进行：
S1、将含阿散酸10mg/L的原水置于光催化反应器中，光催化反应器内溶液体积为50mL；
S2、开启500W氙灯的光源，光照S1中光催化反应器内的溶液进行阿散酸的降解反应，保持反应温度25℃以及pH为7的条件下反应30min。
即完成单独可见光光解阿散酸的性能实验。
实施例9：
本实施例探讨纳米ZnTi-LDHs光催化氧化阿散酸的性能实验，按以下方法进行：
第一步：制备纳米ZnTi-LDHs
S1、将0.22mLTiCl4、1.19gZn(NO3)2·6H2O和3g尿素投加到100mL去离子水中在室温下剧烈搅拌至完全溶解，TiCl4和Zn(NO3)2·6H2O的摩尔比为1:2；
S2、将步骤S1的混合溶液置于高压反应釜中于130℃的温度下老化48h，离心老化后的溶液得到沉淀物，将沉淀物依次用乙醇和去离子水清洗数次，然后在60℃的温度下干燥过夜；
S3、将干燥后的固体先进行研磨，即得纳米ZnTi-LDHs；
第二步：原水的净化
S4、将含阿散酸的浓度为10mg/L的原水置于光催化反应器中，光催化反应器内溶液体积为50mL，向其中加入步骤S3制得的纳米ZnTi-LDHs，将光催化反应器在黑暗的条件下用磁力搅拌器搅拌30min，以达到吸附平衡，纳米ZnTi-LDHs的投加量mg与原水的体积L之比为100:1；
S5、开启500W氙灯的光源，光照光催化反应器内的溶液20min，保持溶液的温度为25℃，溶液的pH为7，实现原水中阿散酸的高效去除以及释放的无机砷的同步富集。
实施例10：
本实施例探讨有序介孔ZnTi-LDHs光催化氧化阿散酸的性能实验，按以下方法进行：：
第一步：制备有序介孔ZnTi-LDHs
S1、将5.04g泊洛沙姆投加到100mL去离子水中，60℃的条件下剧烈搅拌至完全溶解；
S2、依次将0.22mLTiCl4、1.19gZn(NO3)2·6H2O和3g尿素投加到步骤S1的混合溶液中剧烈搅拌至完全溶解；
S3、将步骤S2的混合溶液置于高压反应釜中于130℃的温度下老化48h，离心老化后的溶液得到沉淀物，将沉淀物依次用乙醇和去离子水清洗数次，然后在60℃的温度下干燥过夜；
S4、将干燥后的固体先进行研磨，然后将其置于马弗炉内于350℃的温度下培烧3h，自然冷却到室温，得到有序介孔ZnTi-LDHs；
第二步：原水的净化
S5、将含阿散酸的浓度为10mg/L的原水置于光催化反应器中，光催化反应器内溶液体积为50mL，向其中加入步骤S4制得的有序介孔ZnTi-LDHs，将光催化反应器在黑暗的条件下用磁力搅拌器搅拌30min，以达到吸附平衡，有序介孔ZnTi-LDHs的投加量mg与原水的体积L之比为100:1；
S6、开启500W氙灯的光源，光照光催化反应器内的溶液30min，保持溶液的温度为25℃，溶液的pH为7，实现原水中阿散酸的高效去除以及释放的无机砷的同步富集。
图1为本申请实施例7～10采取的不同的工艺对阿散酸的去除效果图，如图所示，60分钟内，有序介孔ZnTi-LDHs能够通过吸附作用实现少部分阿散酸的去除(10.43％)；而在可见光照射下，阿散酸没有发生明显的降解，表明阿散酸在可见光照下相对比较稳定；当纳米ZnTi-LDHs在可见光照射下时，能够去除72.50％的阿散酸；当有序介孔ZnTi-LDHs在可见光照射下时，水中阿散酸的去除效果显著，60分钟内去除率达到98.93％。
综上所述，有序介孔ZnTi-LDHs光催化氧化能够有效地去除原水中的阿散酸，本发明的有序介孔ZnTi-LDHs具备层间阴离子交换特性以及极高的比表面积和丰富的三维孔道结构，可大大提高光催化活性以及实现释放无机砷的同步富集；本发明的有序介孔ZnTi-LDHs经使用后可回收再利用，降低了运行成本；本发明操作简单，易于实现；本发明所采用的方法金属离子溶出浓度极低，二次污染极小；本发明能有效地去除水中阿散酸，去除率高达98％以上，同时基本没有无机砷检出。
以上所述的实施例只是本发明的较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。

Claims (7)

1.利用有序介孔层状双金属氢氧化物控制水中有机胂污染的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
第一步：制备有序介孔ZnTi-LDHs
S1、将泊洛沙姆投加到去离子水中搅拌至完全溶解；
S2、依次将TiCl4、Zn(NO3)2·6H2O和尿素投加到步骤S1的混合溶液搅拌至完全溶解；
S3、将步骤S2的混合溶液置于高压反应釜中于120～130℃的温度下老化40～50h，离心老化后的溶液得到沉淀物，将沉淀物依次用乙醇和去离子水清洗，然后在50～60℃的温度下干燥过夜；
S4、将干燥后的固体先进行研磨，然后将其置于马弗炉内于300～400℃的温度下培烧2.5～3.5h，自然冷却到室温，得到有序介孔ZnTi-LDHs；
第二步：原水的净化
S5、将含阿散酸的原水置于光催化反应器中，向其中加入步骤S4制得的有序介孔ZnTi-LDHs，将光催化反应器在黑暗的条件下用磁力搅拌器搅拌20～30min，以达到吸附平衡；
S6、开启可见光光源，光照光催化反应器内的溶液5～30min，保持溶液的温度为15～45℃、溶液的pH为3～11，实现原水中阿散酸的高效去除以及释放的无机砷的同步富集；
第三步：有序介孔ZnTi-LDHs的回收
S7、采用高速离心或过滤的方法将有序介孔ZnTi-LDHs回收，并依次用乙醇和去离子清洗若干次，将清洗干净的MnFe-LDHs置于60℃的烘箱中真空干燥。
2.根据权利要求1所述的利用有序介孔层状双金属氢氧化物控制水中有机胂污染的方法，其特征在于，步骤S1中泊洛沙姆的质量g与去离子水的体积mL之比为(0.24～0.26)：5。
3.根据权利要求1所述的利用有序介孔层状双金属氢氧化物控制水中有机胂污染的方法，其特征在于，步骤S2中所述TiCl4和Zn(NO3)2·6H2O的摩尔比为1:1～2，尿素的质量g与去离子水的体积L之比为2.5～3:0.1。
4.根据权利要求1所述的利用有序介孔层状双金属氢氧化物控制水中有机胂污染的方法，其特征在于，步骤S5中所述阿散酸的浓度为1～10mg/L，所述有序介孔ZnTi-LDHs的投加量mg与原水的体积L之比为10～500:1。
5.根据权利要求1所述的利用有序介孔层状双金属氢氧化物控制水中有机胂污染的方法，其特征在于，步骤S6中的可见光光源选用功率为400～600W的氙灯。
6.根据权利要求1所述的利用有序介孔层状双金属氢氧化物控制水中有机胂污染的方法，其特征在于，步骤S7中采用离心法回收有序介孔ZnTi-LDHs时离心机的转速为13000～16000r/min。
7.据权利要求1所述的利用有序介孔层状双金属氢氧化物控制水中有机胂污染的方法，其特征在于，步骤S1中的搅拌温度为50～70℃。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114634220A (zh) * 2022-01-18 2022-06-17 华东理工大学 一种光降解有机砷化物的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160039844A (ko) * 2014-10-02 2016-04-12 광주과학기술원 이산화티타늄 나노입자가 담지된 층상 이중 수산화물, 이를 포함하는 비소 흡착제, 및 이의 제조방법
CN106277278A (zh) * 2016-10-14 2017-01-04 合肥工业大学 一种利用铁氧化物多相芬顿体系处理含砷废水的方法
CN107963655A (zh) * 2017-11-27 2018-04-27 中国科学院生态环境研究中心 混相介孔二氧化钛、制备方法及采用其光催化去除含砷有机污染物的处理方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160039844A (ko) * 2014-10-02 2016-04-12 광주과학기술원 이산화티타늄 나노입자가 담지된 층상 이중 수산화물, 이를 포함하는 비소 흡착제, 및 이의 제조방법
CN106277278A (zh) * 2016-10-14 2017-01-04 合肥工业大学 一种利用铁氧化物多相芬顿体系处理含砷废水的方法
CN107963655A (zh) * 2017-11-27 2018-04-27 中国科学院生态环境研究中心 混相介孔二氧化钛、制备方法及采用其光催化去除含砷有机污染物的处理方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CORNELIA-MAGDA PUSCASU ET AL.: "ZnTiLDH and the Derived Mixed Oxides as Mesoporous Nanoarchitectonics with Photocatalytic Capabilities", 《J INORG ORGANOMET POLYM》 *
SANG-HO LEE ET AL.: "Simultaneous photooxidation and sorptive removal of As(III) by TiO2 supported layered double hydroxide", 《JOURNAL OF ENVIRONMENTAL MANAGEMENT》 *
SHANSHAN YANG ET AL.: "Enhanced photo-degradation of bisphenol a under simulated solar light irradiation by Zn-Ti mixed metal oxides loaded on graphene from aqueous media", 《RSC ADVANCES》 *
郭亚祺 等: "煅烧的水滑石同时去除水体中砷和氟", 《环境工程学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114634220A (zh) * 2022-01-18 2022-06-17 华东理工大学 一种光降解有机砷化物的方法

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