CN111637556A - 一种空气消毒防疫方法及其防疫设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种空气消毒防疫方法及其设备，其中设备包括：设置在通风道进风端的双波长紫外线生成装置，设置在通风道出风端的臭氧还原装置，及设置在通风道内，且位于所述双波长紫外线生成装置及臭氧还原装置之间的过滤吸附模组，其中所述通风系统对通风道稳定供应环境温度为10℃‑30℃且风速为1m/s‑5m/s的送风，所述双波长紫外线生成装置包括：双波长紫外线灯，以供产生包括浓度为0.5‑5ppm的臭氧及紫外线，所述臭氧还原装置包括：臭氧吸附催化件，其采用含Mn、Ce、La至少一种元素的多孔材料制成，从而解决通风系统消毒净化的二次污染问题。
Description
技术领域
本发明涉及空气消毒领域，尤其涉及采用紫外线及臭氧技术进行空气消毒的防疫方法及其防疫设备。
背景技术
目前通风系统采用的过滤吸附功能模块包括两大类，过滤网和静电吸附模块，过滤网包括初效、初中效、中效、中高效、高效等，材质主要有金属、高分子有机材质、玻璃纤维，静电包括传统金属材质板式静电、管式静电和IFD静电（英文全称Intense FieldDielectric——是指利用电介质材料为载体的强电场），IFD介质材料通常为PP塑料。静电中由于电荷、电场的作用，一般认为微生物在中很难存活，实际测试的结果表明静电吸附材料上有大量存活的微生物。
有研究表明新冠病毒在物体表面最长可存活72h，微生物疫情的二次污染问题不能忽视，通风系统消毒净化的二次污染问题一直缺乏经济有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种空气消毒防疫方法及其防疫设备，以使通风道内的过滤吸附模组能够获得自净效果，从而解决通风系统消毒净化的二次污染问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种空气消毒防疫设备，其设置在通风系统中，其包括：设置在通风道进风端的双波长紫外线生成装置，设置在通风道出风端的臭氧还原装置，及设置在通风道内，且位于所述双波长紫外线生成装置及臭氧还原装置之间的过滤吸附模组，其中所述通风系统对通风道供应环境温度为10℃-30℃且风速为1m/s-5m/s的送风，所述双波长紫外线生成装置包括：双波长紫外线灯，以供产生包括浓度为0.5-5ppm的臭氧及紫外线，所述臭氧还原装置包括：臭氧吸附催化件，其采用含Mn、Ce、La至少一种元素的多孔材料制成。
在可能的优选实施方式中，所述双波长紫外线灯的管电流密度为下述参数中的一种：0.8-0.9A/cm2、0.9-1.0A/cm2、1.0-1.1A/cm2或1.1-1.2A/cm2。
在可能的优选实施方式中，所述臭氧吸附催化件的多孔材料采用厚度为2.0-10.0cm，且孔隙密度PPI为8-20的含Mn活性炭、含Mn蜂窝陶瓷、含Mn蜂窝铝、含Mn聚氨酯棉、含Ce活性炭、含Ce蜂窝陶瓷、含Ce蜂窝铝、含Ce聚氨酯棉、含La活性炭、含La蜂窝陶瓷、含La蜂窝铝、含La聚氨酯棉中的至少一种。
在可能的优选实施方式中，所述臭氧吸附催化件的多孔材料上各通孔的截面积为下述参数中的至少一种： 1.0-1.1mm2、1.1-1.2mm2、1.2-1.3mm2、1.4-1.5mm2、1.6-1.7mm2、1.8 -1.9mm2、1.9-2.0mm2、2.0-2.1mm2、2.2-2.3mm2、2.2-2.3mm2、2.3-2.4mm2、2.4-2.5mm2、2.5-2.6mm2、2.6-2.7mm2、2.7-2.8mm2、2.8-2.9mm2、2.9-3.0mm2、3.0-3.1mm2、3.1-3.2mm2、3.2-3.3mm2、3.3-3.4mm2、3.4-3.5mm2。
在可能的优选实施方式中，所述通孔的截面为圆形、多边形中的至少一种。
在可能的优选实施方式中，所述过滤吸附模组包括：过滤网，其采用耐臭氧氧化腐蚀的玻璃纤维、铝、不锈钢中的至少一种材料制成，
在可能的优选实施方式中，所述过滤吸附模组包括：静电除尘模块，所述静电除尘模块表面附着耐臭氧氧化腐蚀材质。
在可能的优选实施方式中，所述静电除尘模块包括：板式静电组件、管式静电组件、IFD静电组件中的至少一种。
在可能的优选实施方式中，所述耐臭氧氧化腐蚀材质为含：丁基合成橡胶、氯化聚氯乙烯、杜拉氯-51、杜伦9000、EPR、乙烯-丙烯、氟硅橡胶、海帕龙、氟化橡胶、聚醚醚酮、聚丙烯酸脂、PC塑料、聚氨酯、聚四氟乙烯、偏聚二氟乙烯、硅树脂、乙烯、聚乙烯、氟橡胶中的至少一种。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种空气消毒防疫方法，步骤包括：
S1在通风道进风端设置双波长紫外线生成装置；在通风道出风端设置臭氧还原装置，及在通风道内，且位于所述双波长紫外线生成装置及臭氧还原装置之间设置过滤吸附模组；设定通风系统为通风道供应环境温度为10℃-30℃且风速为1m/s-5m/s的送风；
S2设定双波长紫外线生成装置中的，双波长紫外线灯的管电流密度为0.8-1.2A/cm2，以供产生包括浓度为0.5-5ppm的臭氧及紫外线；
S3过滤吸附模组通过其过滤网及静电除尘模块对含臭氧的初滤送风进行除尘后，向臭氧还原装置输送；
S4设定臭氧还原装置中的臭氧吸附催化件，厚度为2.0-10.0cm，孔隙密度PPI为8-20的含Mn、Ce、La中的至少一种元素的多孔材料，以对除尘后的送风进行臭氧还原并向通风道出风端排出。
通过本发明提供的该空气消毒防疫方法及其防疫设备，能使通风道内的过滤吸附模组能够获得自净效果，从而解决通风系统消毒净化的二次污染问题，并进一步提高了一次净化效率，进而提升了整体空气消毒防疫安全性及持续消毒有效性。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1本发明的空气消毒防疫设备结构示意图；
图2本发明的空气消毒防疫方法流程图。
附图标记说明
双波长紫外线生成装置1，臭氧还原装置3，过滤吸附模组2，双波长紫外线灯11，过滤网21，静电除尘模块22。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细地说明。以下示例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。为了使本领域的技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“S1”、“S2”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
传统通风系统中，通常会采用紫外线消毒，然而由于紫外线不能绕射、不能穿过遮挡物，因此存在消毒盲区。如不能对过滤网21彻底消毒，且紫外线也无法对过滤吸附模组2进行彻底的辐射消毒，如紫外线无法辐射到板式静电组件、管式静电组件等的所有吸附面，同时由于IFD静电组件为网格结构，紫外线能辐射的表面很少，也难以有效消毒，另外IFD静电的介质材料在紫外线辐射下容易老化，因此传统上通常采用加热方式进行消毒，但成本较高，而即便采用化学消毒手段，成本依然较高，并且可能会残留化学物质形成二次污染，因此该消毒手段并不经济方便。
因此为了解决本发明提出的通风系统消毒净化的二次污染问题，发明人主要提出了采用臭氧消毒手段，来对通风道及过滤吸附模组2进行消毒的方案，但传统上本领域技术人员通常认为，采用臭氧消毒方案难以实现，原因在于现有臭氧还原技术手段所需时间较长，无法及时实现还原效果，因此容易造成臭氧泄露从而不利于人员的健康。
因此为了解决上述问题，本发明提供的该空气消毒防疫设备，必须进行系统化的设计才能克服现有技术的不足，因此在本实施例下，该该空气消毒防疫设备，设置在通风系统中，其主要包括：设置在通风道进风端的双波长紫外线生成装置1，设置在通风道出风端的臭氧还原装置3，及设置在通风道内，且位于所述双波长紫外线生成装置1及臭氧还原装置3之间的过滤吸附模组2。从而通过该双波长紫外线生成装置1，对该进风端送风进行初步紫外辐射和臭氧消毒后，即可输送至该过滤吸附模组2处，而此时的送风中含有预设浓度的臭氧，因此可直接流经过滤吸附模组2，并对其自身及其吸附物进行臭氧消毒，从而使得该过滤吸附模组2在完成除尘吸附工作的同时，形成自净效果，此后除尘后的送风中依然携带一定浓度的臭氧，此时通过该臭氧还原装置3，即可对该残留的臭氧进行还原，使得最终出风时的臭氧浓度达到符合人体健康标准的浓度值。
具体来说，在优选实施方式下，该通风系统会对通风道供应环境温度为10℃-30℃且风速为1m/s-5m/s的送风，所述双波长紫外线生成装置1包括：能够产生185nm及253.7nm辐射的双波长紫外线灯11，且其灯管管电流密度优选为下述参数中的一种：0.8-0.9A/cm2、0.9-1.0A/cm2、1.0-1.1A/cm2或1.1-1.2A/cm2，以供产生包括浓度为0.5-5ppm的臭氧及紫外线，从而通过上述系统性的方案设置，所产生的臭氧量相对稳定，消毒效果稳定。同时有利于臭氧还原装置3有效还原臭氧到安全浓度以下。
其中当管电流密度<0.80A/cm2时，185nm输出效率受环境温度、风速影响较大，在低温高风速环境（如10℃、5m/s）下185nm波段的紫外辐射效率显著降低，臭氧产生量不稳定。而当电流密度>1.2A/cm2时，在高温低风速环境（如30℃、1m/s）下185nm波段的紫外辐射效率显著降低，同时还会增加电子镇流器成本。
而通过上述系统性方案设置后，该双波长紫外线生成装置1可以有效产生浓度为0.5-5ppm的低浓度臭氧，而臭氧浓度<0.5ppm，难以保证过滤吸附模组2的消毒效果，而臭氧浓度>5ppm，臭氧可能来不及还原或臭氧还原装置3的成本增加，风道风阻增加。
因此本发明为了解决臭氧还原效率的问题，本发明人想到了采用臭氧吸附材料以加速臭氧还原，但采用现有的臭氧吸附材料，还原时间仍然较长。行业内大部分专家认可采用具有含有催化材料（如Mn）的活性炭、蜂窝陶瓷等还原臭氧的吸附材料，还原时间能有所缩短，但试验发现还原时间并没有显著缩短，而且不稳定。
可见目前现有的臭氧吸附材料材质的组分对臭氧还原速度有一定影响，但却不是主要因素。因此还原臭氧采用臭氧吸附材料或具有催化还原臭氧的吸附材料也没有常识性或可推理出的规律。
经发明人偶然在臭氧还原实验中进行堵漏时候发现，如果臭氧吸附材料结构存在短流（漏洞）时，或采用如截面积大于3.5mm2或孔隙密度PPI为8的大圆孔通孔结构，臭氧还原加速效果不明显。当网孔过小时，如0.9 mm2圆孔或孔隙密度PPI为20时，风阻大，风量小。但当选择适当网孔而均匀的臭氧吸附材料后，能一次性将臭氧还原至安全浓度，同时风阻相对小。
为此，根据发明人的发现，在本实施例下该臭氧还原装置3包括：臭氧吸附催化件，其采用含Mn、Ce、La至少一种元素的多孔材料制成，如所述臭氧吸附催化件的多孔材料采用厚度为2.0-10.0cm，且孔隙密度PPI为8-20的含Mn活性炭、含Mn蜂窝陶瓷、含Mn蜂窝铝、含Mn聚氨酯棉、含Ce活性炭、含Ce蜂窝陶瓷、含Ce蜂窝铝、含Ce聚氨酯棉、含La活性炭、含La蜂窝陶瓷、含La蜂窝铝、含La聚氨酯棉中的至少一种。
而在另一方面，该臭氧吸附催化件的多孔材料上各通孔的截面积还可优选为为下述参数中的至少一种： 1.0-1.1mm2、1.1-1.2mm2、1.2-1.3mm2、1.4-1.5mm2、1.6-1.7mm2、1.8-1.9mm2、1.9-2.0mm2、2.0-2.1mm2、2.2-2.3mm2、2.2-2.3mm2、2.3-2.4mm2、2.4-2.5mm2、2.5-2.6mm2、2.6-2.7mm2、2.7-2.8mm2、2.8-2.9mm2、2.9-3.0mm2、3.0-3.1mm2、3.1-3.2mm2、3.2-3.3mm2、3.3-3.4mm2、3.4-3.5mm2，且该通孔的截面可为圆形、四边形、六边形、八边形、三角形中的至少一种。
其中值得一提的是，当该臭氧吸附催化件优选厚度在2.0-10.0cm时，对0.5-5ppm浓度的臭氧一次还原率为90-99%。而当其材料厚度<2.0cm时，臭氧一次还原率低，而当厚度>10.0cm时，成本较高、风阻大。此外应当注意的是，本实施例下的该臭氧吸附催化件厚度值，可以为一片的厚度，也可以是多片合成的厚度，从而并不限制其构成形态，而通过上述的设计方案，便可有效确保出风端空气中的臭氧浓度降低至0.02ppm以下。
籍此通过上述系统化的设计方案，可提高臭氧还原的效率，以克服本领域臭氧还原效率的技术难题。从而解决通风系统消毒净化的二次污染问题
此外为了适配上述臭氧消毒及还原技术，在本发明的优选实施方式中，该过滤吸附模组2包括：过滤网21，其采用耐臭氧氧化腐蚀的玻璃纤维、铝、不锈钢中的至少一种材料制成；静电除尘模块22，所述静电除尘模块22吸附表面采用浸胶、注塑、压膜等方式，附着耐臭氧氧化腐蚀材质，其中在优选实施方式中，该静电除尘模块22包括：板式静电组件、管式静电组件、IFD静电组件中的至少一种，且该耐臭氧氧化腐蚀材质为含：丁基合成橡胶、氯化聚氯乙烯、杜拉氯-51、杜伦9000、EPR、乙烯-丙烯、氟硅橡胶、海帕龙、氟化橡胶、聚醚醚酮、聚丙烯酸脂、PC塑料、聚氨酯、聚四氟乙烯、偏聚二氟乙烯、硅树脂、乙烯、聚乙烯、氟橡胶中的至少一种，从而提高耐受臭氧腐蚀效果，提高使用寿命，并确保自净效果。
而在另一优选实施方式下，该过滤吸附模组2的构成上，还可包括两级或多级静电除尘模块22，如采用初效过滤网21与两级板式静电组件组合模式、或初效过滤网21与两级IFD静电组件组合模式、或初效过滤网21与一级板式静电组件及一级IFD静电组件组合模式等，从而提高一次净化效率，并降低电耗，且可清洗重复使用，以进一步降低维护运营成本。
此外，根据本发明的另一方面，还提供了一种空气消毒防疫方法，以适配上述实施例中的该空气消毒防疫设备，具体来说，其步骤包括：
S1在通风道进风端设置双波长紫外线生成装置1；在通风道出风端设置臭氧还原装置3，及在通风道内，且位于所述双波长紫外线生成装置1及臭氧还原装置3之间设置过滤吸附模组2；设定通风系统为通风道供应环境温度为10℃-30℃且风速为1m/s-5m/s的送风；
S2设定双波长紫外线生成装置1中的，双波长紫外线灯11的管电流密度为0.8-1.2A/cm2，以供产生包括浓度为0.5-5ppm的臭氧及紫外线；
S3过滤吸附模组2通过其过滤网21及静电除尘模块22对含臭氧的初滤送风进行除尘同时，而此时的送风中含有预设浓度的臭氧，因此可直接流经过滤吸附模组2，并对其自身及其吸附物进行臭氧消毒，从而使得该过滤吸附模组2在完成除尘吸附工作的同时，形成自净效果，而后向臭氧还原装置3输送；
S4设定臭氧还原装置3中的臭氧吸附催化件，厚度为2.0-10.0cm，孔隙密度PPI为8-20的含Mn、Ce、La至少一种元素的多孔材料制成，如所述臭氧吸附催化件的多孔材料采用厚度为2.0-10.0cm，且孔隙密度PPI为8-20的含Mn活性炭、含Mn蜂窝陶瓷、含Mn蜂窝铝、含Mn聚氨酯棉、含Ce活性炭、含Ce蜂窝陶瓷、含Ce蜂窝铝、含Ce聚氨酯棉、含La活性炭、含La蜂窝陶瓷、含La蜂窝铝、含La聚氨酯棉中的至少一种，以对除尘后的送风进行臭氧还原，直至达到预设浓度后，向通风道出风端排出。
籍此完成整个空气消毒程序，同时还对该过滤吸附模组2及通风道内形成了自净功效，从而有效杜绝了通风系统中消毒净化的二次污染问题。
综上所述，通过本发明提供的该空气消毒防疫方法及其防疫设备，能使通风道内的过滤吸附模组2能够获得自净效果，从而解决通风系统消毒净化的二次污染问题，并进一步提高了一次净化效率，进而提升了整体空气消毒防疫安全性及持续消毒有效性。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本领域技术人员可以理解，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
此外实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器（processor）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccess Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
Claims (10)
1.一种空气消毒防疫设备，设置在通风系统中，其包括：设置在通风道进风端的双波长紫外线生成装置，设置在通风道出风端的臭氧还原装置，及设置在通风道内，且位于所述双波长紫外线生成装置及臭氧还原装置之间的过滤吸附模组，其中所述通风系统对通风道供应环境温度为10℃-30℃且风速为1m/s-5m/s的送风，所述双波长紫外线生成装置包括：双波长紫外线灯，以供产生包括浓度为0.5-5ppm的臭氧及紫外线，所述臭氧还原装置包括：臭氧吸附催化件，其采用含Mn、Ce、La至少一种元素的多孔材料制成。
2.根据权利要求1所述的空气消毒防疫设备，所述双波长紫外线灯的管电流密度为下述参数中的一种：0.8-0.9A/cm2、0.9-1.0A/cm2、1.0-1.1A/cm2或1.1-1.2A/cm2。
3.根据权利要求1所述的空气消毒防疫设备，所述臭氧吸附催化件的多孔材料采用厚度为2.0-10.0cm，且孔隙密度PPI为8-20的含Mn活性炭、含Mn蜂窝陶瓷、含Mn蜂窝铝、含Mn聚氨酯棉、含Ce活性炭、含Ce蜂窝陶瓷、含Ce蜂窝铝、含Ce聚氨酯棉、含La活性炭、含La蜂窝陶瓷、含La蜂窝铝、含La聚氨酯棉中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的空气消毒防疫设备，所述臭氧吸附催化件的多孔材料上各通孔的截面积为下述参数中的至少一种： 1.0-1.1mm2、1.1-1.2mm2、1.2-1.3mm2、1.4-1.5mm2、1.6-1.7mm2、1.8 -1.9mm2、1.9-2.0mm2、2.0-2.1mm2、2.2-2.3mm2、2.2-2.3mm2、2.3-2.4mm2、2.4-2.5mm2、2.5-2.6mm2、2.6-2.7mm2、2.7-2.8mm2、2.8-2.9mm2、2.9-3.0mm2、3.0-3.1mm2、3.1-3.2mm2、3.2-3.3mm2、3.3-3.4mm2、3.4-3.5mm2。
5.根据权利要求3所述的空气消毒防疫设备，所述通孔的截面为圆形、多边形中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的空气消毒防疫设备，所述过滤吸附模组包括：过滤网，其采用耐臭氧氧化腐蚀的玻璃纤维、铝、不锈钢中的至少一种材料制成。
7.根据权利要求1所述的空气消毒防疫设备，所述过滤吸附模组包括：静电除尘模块，所述静电除尘模块表面附着耐臭氧氧化腐蚀材质。
8.根据权利要求7所述的空气消毒防疫设备，所述静电除尘模块包括：板式静电组件、管式静电组件、IFD静电组件中的至少一种。
9.根据权利要求7或8任一所述的空气消毒防疫设备，所述耐臭氧氧化腐蚀材质为含：丁基合成橡胶、氯化聚氯乙烯、杜拉氯-51、杜伦9000、EPR、乙烯-丙烯、氟硅橡胶、海帕龙、氟化橡胶、聚醚醚酮、聚丙烯酸脂、PC塑料、聚氨酯、聚四氟乙烯、偏聚二氟乙烯、硅树脂、乙烯、聚乙烯、氟橡胶中的至少一种。
10.一种空气消毒防疫方法，步骤包括：
S1在通风道进风端设置双波长紫外线生成装置；在通风道出风端设置臭氧还原装置，及在通风道内，且位于所述双波长紫外线生成装置及臭氧还原装置之间设置过滤吸附模组；设定通风系统为通风道供应环境温度为10℃-30℃且风速为1m/s-5m/s的送风；
S2设定双波长紫外线生成装置中的，双波长紫外线灯的管电流密度为0.8-1.2A/cm2，以供产生包括浓度为0.5-5ppm的臭氧及紫外线；
S3过滤吸附模组通过其过滤网及静电除尘模块对含臭氧的送风进行除尘并自净后，向臭氧还原装置输送；
S4设定臭氧还原装置中的臭氧吸附催化件，厚度为2.0-10.0cm，孔隙密度PPI为8-20的含Mn、Ce、La中的至少一种元素的多孔材料，以对除尘后的送风进行臭氧还原并向通风道出风端排出。
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