CN111704339A - 一种畜牧业养殖用粪便处理系统及其处理方法 - Google Patents

一种畜牧业养殖用粪便处理系统及其处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种畜牧业养殖用粪便处理系统,包括粪便收集搅拌装置、固液分离装置、沼气池和有机肥生产装置,粪便收集装置的出料端与固液分离装置和沼气池的进料端相连通,固液分离装置的出料端与沼气池和有机肥生产装置的进料端相连通,有机肥生产装置的液体出料端与沼气池的进料端相连通,本发明可以对粪便进行固液分离,使得液体进入沼气池中用于沼气的生产,方便沼气池的清理,使固体粪便应用于有机肥的生产,在有机肥腐熟的过程中,添加水来调整有机肥的湿度,在有机肥腐熟完成后,可以收集有机肥渗出的水分,降低有机肥中的水含量,方便运输,并且渗出的水分收集后进入沼气池发酵,提高粪便的处理效率,降低对环境的污染。

Description

一种畜牧业养殖用粪便处理系统及其处理方法
技术领域
本发明涉及养殖粪便固液分离处理技术领域,具体为一种畜牧业养殖用粪便处理系统及其处理方法。
背景技术
在畜牧业养殖过程中,饲养的动物会产生大量的尿液和粪便,这些尿液和粪便在进行合理的处理后是新型能源和有机肥料的来源,而处理不当或直接排放到大自然,则会对环境造成严重污染。
随着生活水平的提高,肉类的需求大幅度的提高,又由于我国是人口大国,为保证肉类食品的供给安全,畜牧养殖的规模逐渐扩大,对畜牧养殖过程中产生的尿液和粪便的综合处理的需求大幅增加,以减小对环境的污染。
传统的畜牧养殖中产生的粪便在沼气池中进行发酵,产生可燃的沼气作为能源,并且随着有机肥的需求提高,部分粪便还会作为有生产机肥的原料。但是上述传统的粪便处理过程中,一般是把液态和固态的粪便同时作为原料使用,在沼气池发酵生产沼气时,会有大量的固体残留,同样会造成污染,而且后续处理成本高,在进行有机肥生产过程中,以腐熟工艺为例,在腐熟过程中需要加入合适量的水进行腐熟作业,在完成腐熟后,有机肥中混入的液体不方便有机肥进行运输,并且粪便中原有的液态尿液在腐熟过程中容易挥发,从而降低了粪便的处理效率。
基于此,本发明设计了一种畜牧业养殖用粪便处理系统及其处理方法,以解决上述提到的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一种畜牧业养殖用粪便处理系统及其处理方法,可以对畜牧养殖产生的粪便进行固液分离后对粪便进行区别化处理后,作为沼气池和有机肥生产的原料,可以提高粪便的有效处理率,减少残留,降低对环境的污染。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种畜牧业养殖用粪便处理系统,包括粪便收集搅拌装置、固液分离装置、沼气池和有机肥生产装置,所述粪便收集装置的出料端与固液分离装置和沼气池的进料端相连通,所述固液分离装置的出料端与沼气池和有机肥生产装置的进料端相连通,所述有机肥生产装置的液体出料端与沼气池的进料端相连通。
优选的,所述粪便收集搅拌装置包括收集箱,所述收集箱的顶部左侧设置有第一进料口,所述收集箱的顶部中间设置有第一电机,所述第一电机的底部动力输出端通过减速器设置有伸入收集箱内腔的搅拌轴,所述搅拌轴的外壁设置有搅拌叶,所述收集箱的后侧壁均匀设置有第二电机,所述第二电机的前侧动力输出端通过减速器设置有伸入收集箱内腔的转动轴,所述转动轴的外壁设置有第一滤网,所述收集箱的底部出料端设置有第一出料管和第二出料管,所述第一出料管上设置有第一电磁阀,所述第二出料管上设置有第二电磁阀。
基于上述技术特征,可以对进入收集箱中的粪便和尿液混合物先进行尿液分离,供沼气池使用,并且由搅拌叶把固体粪便加水后搅拌呈悬浊状态,方便在管道中移动,减小管道发生堵塞的风险。
优选的,所述第一滤网包括焊接固定在转动轴外壁上的滤框,所述滤框的内腔设置有筛网本体,所述滤框远离转动轴的一端呈尖状。
基于上述技术特征,在多组第一滤网水平状态下保证对收集箱分离后,在旋转第一滤网时,第一滤网与收集箱的内壁、相邻两组第一滤网之间不会发生碰撞干涉。
优选的,所述第二电机采用串联的相同的步进式伺服电机,且第二电机的一个工作单位带动转动轴旋转的角度为90°。
基于上述技术特征,使第一滤网在水平和垂直两个状态下进行切换。
优选的,所述固液分离装置包括进料口与第二出料管相连接的压滤机和螺旋送料装置,所述压滤机的出料端分为液体出料端和固体出料端。
基于上述技术特征,压滤机实现对固液混合状态的粪便进行分离。
优选的,所述螺旋送料装置包括送料箱,所述送料箱的顶部左侧设置有与压滤机的固体出料端相连通的第二进料口,所述送料箱的左侧壁设置有第三电机,所述第三电机的右侧动力输出端通过减速器设置有伸入送料箱内腔的送料轴,所述送料轴的外壁设置有螺旋送料绞龙,所述送料箱的底部右侧设置有出料口。
基于上述技术特征,可以对固体状态下的粪便进行运输移动。
优选的,所述有机肥生产装置包括腐熟箱,所述腐熟箱的顶部设置有与出料口相连通的第三进料口,所述腐熟箱的内腔底部设置有腐熟小车,所述腐熟小车的底部设置有出液管,所述出液管的内腔顶部设置有第二滤网,所述出液管上设置有第三电磁阀,所述腐熟箱的底部的上表面开设有两组腐熟小车底部移动轮所使用的轮槽,所述腐熟箱的底部位于两组轮槽之间开设有贯穿腐熟箱底部的液体收集槽,所述腐熟箱底部与液体收集槽相连通处设置有第三出料管,所述腐熟箱的内腔顶部中间位于第三进料口的四周设置有水喷头。
基于上述技术特征,可以对固体的粪便进行腐熟,生产有机腐熟肥。
优选的,所述水喷头的喷水区域的垂直投影位于腐熟小车的顶部开口之中,所述液体收集槽的顶部开口左右两端的距离大于出液管的外径。
基于上述技术特征,使水喷头喷出的水完全进入腐熟小车中,出液管排出的液体完全进入液体收集槽后由第三出料管排出。
优选的,所述沼气池的顶部右侧设置有与第一出料管、压滤机的液体出料端和第三出料管相连通的原料进口,所述沼气池的顶部左侧设置有沼气出管。
基于上述技术特征,对进入沼气池中的尿液液体混合物进行发酵,生产沼气。
一种畜牧业养殖用粪便处理系统的处理方法:
S1:启动第二电机,使第一滤网呈水平状态,打开第一电磁阀,关闭第二电磁阀,通过第一进料口向收集箱中加入粪便和尿液的混合物,静置一段时间后,混合物中90%以上的液态尿液经第一滤网的过滤由第一出料管导入沼气池中;
S2:关闭第一电磁阀和第二电磁阀,通过第一进料口向收集箱中加入适量的清水,启动第一电机,第一电机通过搅拌轴带动搅拌叶旋转,使收集箱中的固体粪便分散打碎,呈悬浊物的状态保存在收集箱中;
S3:关闭第一电磁阀,打开第二电磁阀,启动第二电机,使第一滤网呈垂直状态,收集箱中的悬浊状态的粪便混合物通过第二出料管进入压滤机;
S4:启动压滤机,使进入压滤机的粪便混合物固液分离,压滤机分离出的液体通过液体出口端进入沼气池,分离出的固体粪便通过固体出口端进入送料箱中;
S5:启动第三电机,第三电机通过送料轴带动送料绞龙旋转,从而把送料箱中的固体粪便向右侧的出料口移动,并最终有出料口排出进入腐熟箱中;
S6:在固体粪便进入腐熟箱之前,把腐熟小车沿着轮槽移动到腐熟箱的内腔中,使出液管位于液体收集槽的正上方,关闭第三电磁阀,在固体粪便进入腐熟箱后落入腐熟小车中,打开水喷头,向腐熟小车中加入适量的清水,以达到粪便腐熟所要求的湿度,经过一段时间腐熟完成后,打开第三电磁阀,腐熟小车中向底部汇聚的液体通过出液管进入液体收集槽后,由第三出料管导入沼气池中,推出腐熟小车得到有机腐熟肥;
S7:经过S1、S4和S6进入沼气池中液态尿液混合物在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下,通过微生物发酵,产生沼气后排出。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
第一:通过本技术方案的设计,可以对粪便进行固液分离,使得液体进入沼气池中用于沼气的生产,降低沼气池中固体的存在,方便沼气池的清理,使固体粪便应用于有机肥的生产,在有机肥腐熟的过程中,添加水来调整有机肥的湿度,在有机肥腐熟完成后,可以收集有机肥渗出的水分,降低有机肥中的水含量,方便运输,并且渗出的水分收集后进入沼气池发酵,提高粪便的处理效率,降低对环境的污染;
第二:通过本技术方案的设计,在收集箱中对固体粪便进行加水搅拌,可以把固体粪便分散成体积小悬浊状态,便于管道的运输,降低管道堵塞的风险;
第三:通过本技术方案的设计,合理设计收集箱中第一滤网的结构和工作状态,可以通过组合使用的多组第一滤网实现收集箱中实现固体过滤和直接排出固体的功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统的工艺流程图;
图2为本发明粪便收集搅拌装置过滤状态下的结构示意图;
图3为本发明粪便收集搅拌装置非过滤状态下的结构示意图;
图4为本发明第一滤网的结构示意图;
图5为本发明粪便收集搅拌装置的俯视图;
图6为本发明螺旋送料装置的结构示意图;
图7为本发明有机肥生产装置的结构示意图;
图8为本发明沼气池的结构示意图;
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1-粪便收集搅拌装置;101-收集箱;102-第一进料口;103-第一电机;104-搅拌轴;105-搅拌叶;106-第二电机;107-转动轴;108-第一滤网;1081-滤框;1082-筛网本体;109-第一出料管;110-第二出料管;111-第一电磁阀;112-第二电磁阀;2-固液分离装置;201-压滤机;202-螺旋送料装置;2021-送料箱;2022-第二进料口;2023-第三电机;2024-送料轴;2025-送料绞龙;2026-出料口;3-沼气池;301-原料进口;302-沼气出管;4-有机肥生产装置;401-腐熟箱;402-第三进料口;403-腐熟小车;404-出液管;405-第二滤网;406-第三电磁阀;407-轮槽;408-液体收集槽;409-第三出料管;410-水喷头。
具体实施方式
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。
本发明提供一种技术方案:一种畜牧业养殖用粪便处理系统,包括粪便收集搅拌装置1、固液分离装置2、沼气池3和有机肥生产装置4,粪便收集装置1的出料端与固液分离装置2和沼气池3的进料端相连通,固液分离装置2的出料端与沼气池3和有机肥生产装置4的进料端相连通,有机肥生产装置4的液体出料端与沼气池3的进料端相连通,如图1所示;
粪便收集搅拌装置1包括收集箱101,收集箱101的顶部左侧设置有第一进料口102,收集箱101的顶部中间设置有第一电机103,第一电机103的底部动力输出端通过减速器设置有伸入收集箱101内腔的搅拌轴104,搅拌轴104的外壁设置有搅拌叶105,收集箱101的后侧壁均匀设置有第二电机106,第二电机106的前侧动力输出端通过减速器设置有伸入收集箱101内腔的转动轴107,转动轴107的外壁设置有第一滤网108,收集箱101的底部出料端设置有第一出料管109和第二出料管110,第一出料管109上设置有第一电磁阀111,第二出料管110上设置有第二电磁阀112,可以对进入收集箱101中的粪便和尿液混合物先进行尿液分离,供沼气池3使用,并且由搅拌叶105把固体粪便加水后搅拌呈悬浊状态,方便在管道中移动,减小管道发生堵塞的风险。第二电机106采用串联的相同的步进式伺服电机,且第二电机106的一个工作单位带动转动轴107旋转的角度为90°,使第一滤网108在水平和垂直两个状态下进行切换,如图2-5所示;
第一滤网108包括焊接固定在转动轴107外壁上的滤框1081,滤框1081的内腔设置有筛网本体1082,滤框1081远离转动轴107的一端呈尖状,在多组第一滤网108水平状态下保证对收集箱101分离后,在旋转第一滤网108时,第一滤网108与收集箱101的内壁、相邻两组第一滤网108之间不会发生碰撞干涉,如图4所示;
固液分离装置2包括进料口与第二出料管110相连接的压滤机201和螺旋送料装置202,压滤机201的出料端分为液体出料端和固体出料端,压滤机201实现对固液混合状态的粪便进行分离。螺旋送料装置202包括送料箱2021,送料箱2021的顶部左侧设置有与压滤机201的固体出料端相连通的第二进料口2022,送料箱2021的左侧壁设置有第三电机2023,第三电机2023的右侧动力输出端通过减速器设置有伸入送料箱2021内腔的送料轴2024,送料轴2024的外壁设置有螺旋送料绞龙2025,送料箱2021的底部右侧设置有出料口2026,可以对固体状态下的粪便进行运输移动,如图6所示;
有机肥生产装置4包括腐熟箱401,腐熟箱401的顶部设置有与出料口2026相连通的第三进料口402,腐熟箱401的内腔底部设置有腐熟小车403,腐熟小车403的底部设置有出液管404,出液管404的内腔顶部设置有第二滤网404,出液管404上设置有第三电磁阀406,腐熟箱401的底部的上表面开设有两组腐熟小车403底部移动轮所使用的轮槽407,腐熟箱401的底部位于两组轮槽407之间开设有贯穿腐熟箱401底部的液体收集槽408,腐熟箱401底部与液体收集槽408相连通处设置有第三出料管409,腐熟箱401的内腔顶部中间位于第三进料口402的四周设置有水喷头410,可以对固体的粪便进行腐熟,生产有机腐熟肥。水喷头410的喷水区域的垂直投影位于腐熟小车403的顶部开口之中,液体收集槽408的顶部开口左右两端的距离大于出液管404的外径,使水喷头410喷出的水完全进入腐熟小车403中,出液管404排出的液体完全进入液体收集槽408后由第三出料管409排出,如图7所示;
沼气池3的顶部右侧设置有与第一出料管109、压滤机201的液体出料端和第三出料管409相连通的原料进口301,沼气池3的顶部左侧设置有沼气出管302,对进入沼气池3中的尿液液体混合物进行发酵,生产沼气,如图8所示。
本实施例的一个具体应用为:在使用时,一种畜牧业养殖用粪便处理系统的处理方法如下:
S1:启动第二电机106,使第一滤网108呈水平状态,打开第一电磁阀111,关闭第二电磁阀112,通过第一进料口102向收集箱101中加入粪便和尿液的混合物,静置一段时间后,混合物中90%以上的液态尿液经第一滤网108的过滤由第一出料管109导入沼气池3中;
S2:关闭第一电磁阀111和第二电磁阀112,通过第一进料口102向收集箱101中加入适量的清水,启动第一电机103,第一电机103通过搅拌轴104带动搅拌叶105旋转,使收集箱101中的固体粪便分散打碎,呈悬浊物的状态保存在收集箱101中;
S3:关闭第一电磁阀111,打开第二电磁阀112,启动第二电机106,使第一滤网108呈垂直状态,收集箱101中的悬浊状态的粪便混合物通过第二出料管110进入压滤机201;
S4:启动压滤机201,使进入压滤机201的粪便混合物固液分离,压滤机201分离出的液体通过液体出口端进入沼气池3,分离出的固体粪便通过固体出口端进入送料箱2021中,其中压滤机201在固液分离领域中应用广泛,本领域技术人员可灵活选用,在此不另作详述;
S5:启动第三电机2023,第三电机2023通过送料轴2024带动送料绞龙2025旋转,从而把送料箱2021中的固体粪便向右侧的出料口2026移动,并最终有出料口2026排出进入腐熟箱401中;
S6:在固体粪便进入腐熟箱401之前,把腐熟小车403沿着轮槽407移动到腐熟箱401的内腔中,使出液管404位于液体收集槽408的正上方,关闭第三电磁阀406,在固体粪便进入腐熟箱401后落入腐熟小车403中,打开水喷头410,向腐熟小车403中加入适量的清水,以达到粪便腐熟所要求的湿度,经过一段时间腐熟完成后,打开第三电磁阀406,腐熟小车403中向底部汇聚的液体通过出液管404进入液体收集槽408后,由第三出料管409导入沼气池3中,推出腐熟小车403得到有机腐熟肥;
S7:经过S1、S4和S6进入沼气池3中液态尿液混合物在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下,通过微生物发酵,产生沼气后排出,其中沼气池3在粪便处理领域中应用广泛,本领域技术人员可灵活选用,具体结构在此不另作详述。
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。

Claims (10)

1.一种畜牧业养殖用粪便处理系统,其特征在于:包括粪便收集搅拌装置(1)、固液分离装置(2)、沼气池(3)和有机肥生产装置(4),所述粪便收集装置(1)的出料端与固液分离装置(2)和沼气池(3)的进料端相连通,所述固液分离装置(2)的出料端与沼气池(3)和有机肥生产装置(4)的进料端相连通,所述有机肥生产装置(4)的液体出料端与沼气池(3)的进料端相连通。
2.根据权利要求1所述的一种畜牧业养殖用粪便处理系统,其特征在于:所述粪便收集搅拌装置(1)包括收集箱(101),所述收集箱(101)的顶部左侧设置有第一进料口(102),所述收集箱(101)的顶部中间设置有第一电机(103),所述第一电机(103)的底部动力输出端通过减速器设置有伸入收集箱(101)内腔的搅拌轴(104),所述搅拌轴(104)的外壁设置有搅拌叶(105),所述收集箱(101)的后侧壁均匀设置有第二电机(106),所述第二电机(106)的前侧动力输出端通过减速器设置有伸入收集箱(101)内腔的转动轴(107),所述转动轴(107)的外壁设置有第一滤网(108),所述收集箱(101)的底部出料端设置有第一出料管(109)和第二出料管(110),所述第一出料管(109)上设置有第一电磁阀(111),所述第二出料管(110)上设置有第二电磁阀(112)。
3.根据权利要求2所述的一种畜牧业养殖用粪便处理系统,其特征在于:所述第一滤网(108)包括焊接固定在转动轴(107)外壁上的滤框(1081),所述滤框(1081)的内腔设置有筛网本体(1082),所述滤框(1081)远离转动轴(107)的一端呈尖状。
4.根据权利要求2所述的一种畜牧业养殖用粪便处理系统,其特征在于:所述第二电机(106)采用串联的相同的步进式伺服电机,且第二电机(106)的一个工作单位带动转动轴(107)旋转的角度为90°。
5.根据权利要求1所述的一种畜牧业养殖用粪便处理系统,其特征在于:所述固液分离装置(2)包括进料口与第二出料管(110)相连接的压滤机(201)和螺旋送料装置(202),所述压滤机(201)的出料端分为液体出料端和固体出料端。
6.根据权利要求5所述的一种畜牧业养殖用粪便处理系统,其特征在于:所述螺旋送料装置(202)包括送料箱(2021),所述送料箱(2021)的顶部左侧设置有与压滤机(201)的固体出料端相连通的第二进料口(2022),所述送料箱(2021)的左侧壁设置有第三电机(2023),所述第三电机(2023)的右侧动力输出端通过减速器设置有伸入送料箱(2021)内腔的送料轴(2024),所述送料轴(2024)的外壁设置有螺旋送料绞龙(2025),所述送料箱(2021)的底部右侧设置有出料口(2026)。
7.根据权利要求1所述的一种畜牧业养殖用粪便处理系统,其特征在于:所述有机肥生产装置(4)包括腐熟箱(401),所述腐熟箱(401)的顶部设置有与出料口(2026)相连通的第三进料口(402),所述腐熟箱(401)的内腔底部设置有腐熟小车(403),所述腐熟小车(403)的底部设置有出液管(404),所述出液管(404)的内腔顶部设置有第二滤网(404),所述出液管(404)上设置有第三电磁阀(406),所述腐熟箱(401)的底部的上表面开设有两组腐熟小车(403)底部移动轮所使用的轮槽(407),所述腐熟箱(401)的底部位于两组轮槽(407)之间开设有贯穿腐熟箱(401)底部的液体收集槽(408),所述腐熟箱(401)底部与液体收集槽(408)相连通处设置有第三出料管(409),所述腐熟箱(401)的内腔顶部中间位于第三进料口(402)的四周设置有水喷头(410)。
8.根据权利要求7所述的一种畜牧业养殖用粪便处理系统,其特征在于:所述水喷头(410)的喷水区域的垂直投影位于腐熟小车(403)的顶部开口之中,所述液体收集槽(408)的顶部开口左右两端的距离大于出液管(404)的外径。
9.根据权利要求6所述的一种畜牧业养殖用粪便处理系统,其特征在于:所述沼气池(3)的顶部右侧设置有与第一出料管(109)、压滤机(201)的液体出料端和第三出料管(409)相连通的原料进口(301),所述沼气池(3)的顶部左侧设置有沼气出管(302)。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种畜牧业养殖用粪便处理系统的处理方法,其特征在于:
S1:启动第二电机(106),使第一滤网(108)呈水平状态,打开第一电磁阀(111),关闭第二电磁阀(112),通过第一进料口(102)向收集箱(101)中加入粪便和尿液的混合物,静置一段时间后,混合物中90%以上的液态尿液经第一滤网(108)的过滤由第一出料管(109)导入沼气池(3)中;
S2:关闭第一电磁阀(111)和第二电磁阀(112),通过第一进料口(102)向收集箱(101)中加入适量的清水,启动第一电机(103),第一电机(103)通过搅拌轴(104)带动搅拌叶(105)旋转,使收集箱(101)中的固体粪便分散打碎,呈悬浊物的状态保存在收集箱(101)中;
S3:关闭第一电磁阀(111),打开第二电磁阀(112),启动第二电机(106),使第一滤网(108)呈垂直状态,收集箱(101)中的悬浊状态的粪便混合物通过第二出料管(110)进入压滤机(201);
S4:启动压滤机(201),使进入压滤机(201)的粪便混合物固液分离,压滤机(201)分离出的液体通过液体出口端进入沼气池(3),分离出的固体粪便通过固体出口端进入送料箱(2021)中;
S5:启动第三电机(2023),第三电机(2023)通过送料轴(2024)带动送料绞龙(2025)旋转,从而把送料箱(2021)中的固体粪便向右侧的出料口(2026)移动,并最终有出料口(2026)排出进入腐熟箱(401)中;
S6:在固体粪便进入腐熟箱(401)之前,把腐熟小车(403)沿着轮槽(407)移动到腐熟箱(401)的内腔中,使出液管(404)位于液体收集槽(408)的正上方,关闭第三电磁阀(406),在固体粪便进入腐熟箱(401)后落入腐熟小车(403)中,打开水喷头(410),向腐熟小车(403)中加入适量的清水,以达到粪便腐熟所要求的湿度,经过一段时间腐熟完成后,打开第三电磁阀(406),腐熟小车(403)中向底部汇聚的液体通过出液管(404)进入液体收集槽(408)后,由第三出料管(409)导入沼气池(3)中,推出腐熟小车(403)得到有机腐熟肥;
S7:经过S1、S4和S6进入沼气池(3)中液态尿液混合物在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下,通过微生物发酵,产生沼气后排出。
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