CN111903373A - 一种柑橘幼苗微波加热杀菌装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柑橘幼苗微波加热杀菌装置，包括：流水线运输装置、微波杀菌装置和植物精油雾化装置；其中，所述流水线运输装置的上方分别安装所述微波杀菌装置和植物精油雾化装置；所述流水线运输装置的一部分沿运输方向依次贯穿所述微波杀菌装置和植物精油雾化装置。该柑橘幼苗微波加热杀菌装置的结构设置合理，通过在柑橘幼苗传输的过程中，经过微波杀菌装置的一次微波加热和植物精油雾化装置的化学消毒，可以在柑橘幼苗栽种或嫁接前高效、快速、环保地杀灭韧皮杆部菌(黄龙病病菌及木虱)，帮助柑橘幼苗脱毒，从而控制柑橘黄龙病的传播和蔓延，有效防治柑橘黄龙病，而且有利于充分保护柑橘幼苗中的水分，减少损害及死亡率。

Description

一种柑橘幼苗微波加热杀菌装置
技术领域
本发明涉及微波加热技术领域，特别涉及一种柑橘幼苗微波加热杀菌装置。
背景技术
黄龙病(HLB)是由属于韧皮部杆菌属的病原菌引起的毁灭性疾病，也是当前全球柑橘生产的头号毁灭性病害，它是由韧皮部杆菌属的病原菌引起的毁灭性疾病。除了采取预防措施，如移除受感染的植株、种植无疾病的幼苗和管理昆虫媒介之外，没有其他有效管理办法，因此黄龙病被称为柑橘“癌症”。通常新树患病后1-2年内死亡，老树患病后3-5年内死亡或丧失结果能力，严重时可造成毁园。对于感染黄龙病的果树，最常见的手段是整棵挖除和大批量销毁，这种方式会造成很大的经济损失。因此，研究者致力于对染病柑橘树进行脱毒研究，即通过物理手段直接杀灭病树内的韧皮部杆菌。
微波是频率在300MHz到300GHz的电波，被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频电磁场(微波)作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化。造成水分子的自旋运动的效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化等一系列物化过程而达到微波加热干燥的目的。在微波灭菌杀虫过程中，细菌或害虫始终处于微波电磁环境下，受到微波电磁场造就的两种“场”，即“温度场”和“电磁场”的作用。微波的高频特性使其穿透介质时，导致生物体内的核酸和蛋白质等分子变性失活，从而达到杀灭病原微生物和害虫的效果。
植物精油，又称香精油、芳香油和挥发油，属于植物体内的次生代谢物质，是一类可随水蒸气蒸馏，具有一定芳香气味且能在常温下挥发的油状物质的总称，同时它还是一种GRAS(Generally Recognized as Safe)物质。植物精油在医药、害虫防治、食品、保健品、有机合成、饲料和生态旅游等方面得到广泛的应用。在害虫防治方面，植物精油具有对害虫生物活性很高，不易产生抗药性，且对人畜毒性很小，不污染环境等优点，是一种很好的生物农药原料。
黄龙病几乎能感染各个阶段及各个部位的柑橘树，如树根、树茎、树干、树叶、花、果实。研究已经表明，热处理对于柑橘黄龙病的防治是有效的。
然而现阶段的热处理方法，尤其在针对幼苗脱毒的热处理方法仍十分落后，在柑橘幼苗栽种或嫁接前采用热水浴，即将幼苗放在54℃的热水中浸泡50分钟，耗能高，处理周期长，不利于推广应用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种至少部分解决上述技术问题的柑橘幼苗微波加热杀菌装置，利用微波照射加热时间短，升温快，温度均匀和具有非热效应的特点，在柑橘幼苗栽种或嫁接前高效、快速、环保地杀灭韧皮部杆菌。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种柑橘幼苗微波加热杀菌装置，流水线运输装置、微波杀菌装置和植物精油雾化装置；
其中，所述流水线运输装置的上方分别安装所述微波杀菌装置和植物精油雾化装置；所述流水线运输装置的一部分沿运输方向依次贯穿所述微波杀菌装置和植物精油雾化装置。
进一步地，还包括：控制装置；所述控制装置分别与流水线运输装置、微波杀菌装置和植物精油雾化装置控制连接。
进一步地，所述微波杀菌装置包括：微波杀菌谐振腔和微波发生器；
所述微波杀菌谐振腔通过管道组件与所述微波发生器连通；所述流水线运输装置的一部分沿运输方向贯穿所述微波杀菌谐振腔；所述微波发生器与所述控制装置连接。
进一步地，所述微波杀菌谐振腔内设有竖向金属隔板，所述金属隔板的底端靠近所述流水线运输装置，将所述微波杀菌谐振腔内部空间分隔为两个区域，分别为柑橘幼苗树干树枝加热区及树根加热区；每个区域内均具有独立的微波发生器。
进一步地，所述微波杀菌谐振腔包括多行至少两列依次相邻且固定连接的箱体；每列箱体的方向与所述流水线运输装置的运输方向相同；
每一个所述箱体具有独立的微波发生器。
进一步地，每一个所述箱体内设有温度传感器；所述温度传感器与所述控制装置连接。
进一步地，所述微波杀菌谐振腔的两端内侧且靠近所述流水线运输装置处，设有保温板和/或微波抑制器。
进一步地，所述微波杀菌谐振腔的侧壁上设有安装透明材质的观察窗。
进一步地，所述观察窗上设有观察门；所述观察门与所述观察窗铰接；所述观察门上设有把手和自锁开关；
所述自锁开关与所述控制装置连接；当所述控制装置检测到所述自锁开关的打开信号时，控制所述微波杀菌装置停机。
进一步地，所述植物精油雾化装置，包括至少一个雾化箱、以及设置在所述雾化箱内的至少一个微孔压电雾化装置；
所述雾化箱顶部设有风扇；所述风扇安装位置高于所述微孔压电雾化装置。
进一步地，流水线运输装置包括支架、滚筒、托辊、输送带和驱动机构；
所述输送带为PU材料输送带；
所述滚筒包括主动滚筒和被动滚筒，所述主动滚筒和所述从动滚筒上缠绕有所述输送带；
所述主动滚筒与驱动机构连接，所述驱动机构与所述控制装置连接；
所述主动滚筒和所述被动滚筒安装在所述支架上，且分别位于所述流水线运输装置的两端；所述托辊沿运输方向依次排列，且两端安装在所述支架上；所述托辊设置在输送带的上层皮带的底部用于承托输送带。
进一步地，所述控制装置为工控机或PLC控制器。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的一种柑橘幼苗微波加热杀菌装置，具有结构设置合理、节能低耗、经济实用、安全环保的优点；在柑橘幼苗传输的过程中，经过微波杀菌装置的一次微波加热和植物精油雾化装置的化学消毒，可以在柑橘幼苗栽种或嫁接前高效、快速、环保地杀灭韧皮部杆菌(黄龙病病菌及木虱)，帮助柑橘幼苗脱毒，从而控制柑橘黄龙病的传播和蔓延，有效防治柑橘黄龙病；而且有利于充分保护柑橘幼苗中的水分，减少损害及死亡率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的柑橘幼苗微波加热杀菌装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的柑橘幼苗微波加热杀菌装置侧视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的精油雾化箱左视结构示意图；
附图中：1-流水线运输装置；2-微波杀菌装置；3-植物精油雾化装置；4-控制装置；21-微波杀菌谐振腔；22-管道组件；211-金属隔板；221-直管；222-垂直弯管；31-雾化箱；311-微孔压电雾化装置；312-风扇；313-精油储存仓。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-3所示，一种柑橘幼苗微波加热杀菌装置，包括：流水线运输装置1、微波杀菌装置2和植物精油雾化装置3；
其中，流水线运输装置1的上方分别安装微波杀菌装置2和植物精油雾化装置3；流水线运输装置1的一部分沿运输方向依次贯穿微波杀菌装置2和植物精油雾化装置3。微波杀菌装置2和植物精油雾化装置3相邻安装。流水线运输装置1的起始端位于微波杀菌装置2入口的外侧，末端位于植物精油雾化装置3出口的外侧。
本实施例中，启动装置后，将柑橘幼苗放置在流水线运输装置1的起始端，经运输进入微波杀菌装置2的入口，在微波杀菌装置2内进行微波加热，利用微波照射加热时间短，升温快，温度均匀和具有非热效应的特点，杀灭韧皮部杆菌。
微波杀菌完成后柑橘幼苗在流水线运输装置1上继续传输，进入到植物精油雾化装置3，继续对柑橘幼苗表面喷洒植物精油，对柑橘幼苗进行再次杀菌，减少二次感染，最后从流水线运输装置1的末端输出。
该柑橘幼苗微波加热杀菌装置具有结构设置合理、节能低耗、经济实用、安全环保的优点；通过在柑橘幼苗传输的过程中，经过微波杀菌装置的微波加热和植物精油雾化装置的化学消毒，经过两次消菌杀毒，可以在柑橘幼苗栽种或嫁接前高效、快速、环保地杀灭韧皮部杆菌(黄龙病病菌及木虱)，帮助柑橘幼苗脱毒，从而控制柑橘黄龙病的传播和蔓延，有效防治柑橘黄龙病；而且有利于充分保护柑橘幼苗中的水分，减少损害及死亡率。
进一步地，还包括控制装置4，该控制装置4分别与流水线运输装置1、微波杀菌装置2和植物精油雾化装置3控制连接。该控制装置4，在具体实施时，可以为工控机或PLC控制器，同时具有控制流水线运输装置1启停的物理按键、微波杀菌装置2启停的物理按键、植物精油雾化装置3启停的物理按键、以及紧急停机总开关。
下面分别对上述各个装置进行详细的说明。
在一个实施例中，上述微波杀菌装置2包括：微波杀菌谐振腔21和微波发生器(图中未示出)；微波杀菌谐振腔21通过管道组件22与微波发生器连通；微波发生器安装在管道组件22的弯管处；微波发生器与上述控制装置4连接。
柑橘幼苗的树根部分与树干及以上部分，在灭菌时所需要的加热温度不同；为了实现精准加热，进行灭菌；可选择不同的微波功率。因此，将微波杀菌谐振腔21分为两个左右区域，设置成温度不同。
比如在放置柑橘幼苗时，横向水平放置，左侧为柑橘幼苗的树干及以上部分(设置成微波加热50℃，时间为30秒)，右侧为柑橘幼苗的树根部分(设置成微波加热55℃，时间为30秒)。可通过两种方式将微波杀菌谐振腔21分为两个区域：
第一种：在微波杀菌谐振腔21内设有竖向金属隔板211，金属隔板211的底端靠近流水线运输装置1，将微波杀菌谐振腔21内部空间分隔为两个区域，分别为柑橘幼苗树干树枝加热区及树根加热区；两个区域内各具有独立的微波发生器。可分别执行加热指令，控制加热功率和加热时间，独立进行加热。
上述管道组件22包括直管221和垂直弯管222；为了更进一步地实现均匀加热，可在两个区域内分别单独设有多个均匀布置的微波加热器；多个微波加热器位于多个均匀布置的垂直弯管222内；每个垂直管道222内的微波发生器分别通过三通或四通，经过直管221连接控制装置4。
进一步地，在上述两个区域内设有独立的温度传感器；另外，为了温度的准确检测，该温度传感器的数量与垂直弯管222的数量相同，均匀布置；可检测所在区域的温度，并且分别与控制装置4连接。
控制装置4，根据不同区域的温度传感器采集的数据，实时动态调整对应区域的微波传感器的微波功率、以及调整流水线运输装置1的运输速度，实现温度、时间的精准调节；进而满足不同位置柑橘幼苗的加热需求。
第二种：将微波杀菌谐振腔21设置成包括多行至少两列依次相邻且固定连接的箱体；每列箱体的方向与流水线运输装置1的运输方向相同；每个箱体可拆卸，根据流水线运输装置1的运输速度及加热时长的需要，动态调整箱体的数量。
上述管道组件22包括直管221和垂直弯管222；为了更进一步地实现均匀加热，可在每个箱体内分别单独设有微波加热器；每个微波加热器位于垂直弯管222内；每个垂直管道222内的微波发生器分别通过三通或四通，经过直管221与控制装置4连接。
进一步地，在上述每个箱体内设有温度传感器；可检测所在箱体内的温度，并且分别与控制装置4连接。
控制装置4，根据不同箱体的温度传感器采集的数据，实时动态调整箱体的对应微波发生器的微波功率，实现温度的精准调节；同时可调整流水线运输装置1的运输速度，进而满足不同位置柑橘幼苗的加热需求。
上述两种方式，均可以针对柑橘幼苗不同位置灭菌所需要温度，设置成两个加热区域。在进行柑橘幼苗微波杀菌时，柑橘幼苗需以流水线运输装置1的起始位置为标准，水平放置，比如树根部分在右，树干部分在左进入微波杀菌谐振腔21，流水线运输装置1将柑橘幼苗送入到微波杀菌谐振腔21进行微波杀菌。柑橘幼苗的树根部分与树干及以上部分将被柔性微波防护材料金属隔板211分隔在两个微波杀菌谐振腔21内，或被两列箱体分隔在两个微波杀菌谐振腔21的区域内，对于柑橘的不同位置，灭菌所需要的微波功率不同，可通过不同区域的温度传感器反馈温度数据，并由控制装置4调节微波发生器的微波功率，每个谐振腔或箱体内的微波发生器独立可控，柑橘幼苗进入杀菌谐振腔21后开始加热灭菌，根据谐振腔内温度传感器反馈的温度变化，再通过控制装置1调控微波功率。
微波杀菌谐振腔21采用不锈钢制成，在微波杀菌谐振腔21的两端内侧且靠近流水线运输装置1处，可以设置保温板，用以保持微波杀菌谐振腔21微波杀菌谐振腔的温度，提高杀菌效率。
在具体实施时，微波杀菌谐振腔21的下部可安装在流水线运输装置1的两个边缘处；可在该边缘处设有侧板，通过侧板可以将微波杀菌谐振腔21的底部封闭起来，保持温度，并且可以提高柑橘幼苗在微波杀菌谐振腔21内传输过程中的安全性，防止伤人。
还可以在微波杀菌谐振腔21与流水线运输装置1的交界处设置微波抑制器，防止微波向谐振腔外辐射、泄漏，起到安全作用。
在一个实施例中，上述植物精油雾化装置3，包括至少一个植物精油雾化箱31，雾化箱31紧邻微波杀菌谐振腔21，雾化箱31安装在流水线运输装置1末端，雾化箱31内部设有至少一个微孔压电雾化装置311；精油是通过微孔压电超声雾化器，进行雾化，植物精油具有较强的杀菌及杀虫的作用，可减少柑橘幼苗的二次染病。
比如雾化箱31包括4个微孔压电雾化装置311、风扇312及精油储存仓313，微孔压电雾化装置311设置在雾化箱31上方各个角落上，微孔压电雾化装置311的微孔喷头朝向流水线运输装置的传送带方向，即垂直向下，植物精油由精油储存仓313通过塑料软管输送至微孔压电雾化装置311。通电后，植物精油将被微孔压电雾化装置311雾化为微米级颗粒，并在风扇312的搅动下，可以使箱体内产生搅动的气流，达到雾滴快速扩散、雾滴均匀的效果。精油会附着在柑橘幼苗的表面或空隙中，达到二次杀菌的效果。
在一个实施例中，流水线运输装置1包括支架、滚筒、托辊、输送带和驱动机构；其中，输送带为PU聚氨酯网格输送带，滚筒包括主动滚筒和被动滚筒，主动滚筒和从动滚筒上缠绕有输送带，主动滚筒与驱动机构连接；该驱动机构与控制装置4连接；该驱动机构包括：电动机和减速机。由控制装置控制电动机和减速机，实现动态调整运输速度。
主动滚筒和被动滚筒设置在流水线运输装置1的两端，托辊沿流水线运输装置1的传输方向依次排列设置，并安装在支架上。托辊设置在输送带的上层皮带的底部用于承托输送带。流水线运输装置1利用皮带运输柑橘幼苗，流水线运输装置1的一部分位于微波杀菌谐振腔21和植物精油雾化箱31的内部，并沿长度方向贯穿微波杀菌谐振腔21和植物精油雾化箱31，流水线运输装置1的起始端位于微波杀菌谐振腔21入口的外侧，末端位于植物精油雾化箱31的出口外侧。
控制装置4分别与流水线运输装置1的驱动机构、微波发生器、微孔压电雾化装置311、风扇312控制连接；且与温度传感器连接，实时获取反馈温度信息；实现对各个装置的启停，以及实现对微波发生器的功率的动态调整。
当控制装置4为PLC控制器时，PLC控制器是可编程逻辑控制器(ProgrammableLogic Controller，PLC)，一种具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器。PLC控制器可以将上述驱动机构、微波发生器、微孔压电雾化装置311及风扇312的控制指令加载在内存内储存与执行。
当控制装置4为工控机时，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。比如通过工控机获取上述温度传感器、微波检测装置的反馈数据，比如可以显示温度，微波功率等参数。
本发明实施例提供的柑橘幼苗微波加热杀菌装置，工作原理如下：
在进行柑橘幼苗微波杀菌的时，在流水线运输装置1前端放入，柑橘幼苗以传送带起始位置为标准，水平放置，树根部分在右，树干部分在左进入微波杀菌谐振腔21，进行微波杀菌。柑橘幼苗的树根部分与树干及以上部分将被柔性金属隔板211或箱体分隔在两个区域内，对于柑橘的不同位置，灭菌所需要的微波功率不同，可通过微波监测装置由控制装置4调节微波功率，可控制每个微波杀菌谐振腔21区域或每个独立的箱体；柑橘幼苗进入微波杀菌谐振腔21后开始加热灭菌，根据微波杀菌谐振腔21内各个温度传感器反馈的温度数据，再通过控制装置4调控。在微波杀菌完成后柑橘幼苗在流水线运输装置1上继续传输，进入到植物精油雾化箱31，通过雾化箱31内的微孔压电雾化装置311继续对柑橘幼苗表面喷洒植物精油，对柑橘幼苗再次杀菌，减少二次感染。
经微波杀菌、植物精油雾化后的柑橘幼苗继续在传送带上传输，最后从传送带的末端卸载，柑橘幼苗自然向下滑动，柑橘幼苗会自动积聚在下方，此时工作人员可以从传送带的底部进行装袋或装箱操作。
同时，为了可以在柑橘幼苗杀菌过程中随时观察本装置是否正常工作，或观察柑橘幼苗杀菌的质量，可以在微波杀菌谐振腔21的侧壁上设有观察窗212，观察窗212的高度与流水线运输装置1的上层输送带高度相同。观察窗212用于观察微波杀菌谐振腔21内的工作过程，监控柑橘幼苗杀菌过程是否正常。观察窗212上设有观察门，观察门与观察窗铰接连接，观察门上设有耐高温的玻璃观察镜，观察门上还设有把手。
观察窗212上设有自锁开关，自锁开关与控制装置4连接，当观察门从观察窗上打开时，自锁开关断开连接，控制装置4检测到自锁开关断开连接，控制微波杀菌装置停机。通过在观察窗212上设置自锁开关，可以避免观察门打开时，微波装置启动对工作人员造成伤害。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种柑橘幼苗微波加热杀菌装置，其特征在于：包括：流水线运输装置(1)、微波杀菌装置(2)和植物精油雾化装置(3)；
其中，所述流水线运输装置(1)的上方分别安装所述微波杀菌装置(2)和植物精油雾化装置(3)；所述流水线运输装置(1)的一部分沿运输方向依次贯穿所述微波杀菌装置(2)和植物精油雾化装置(3)。
2.根据权利要求1所述的一种柑橘幼苗微波加热杀菌装置，其特征在于：还包括：控制装置(4)；所述控制装置(4)分别与流水线运输装置(1)、微波杀菌装置(2)和植物精油雾化装置(3)控制连接。
3.根据权利要求2所述的一种柑橘幼苗微波加热杀菌装置，其特征在于：所述微波杀菌装置(2)包括：微波杀菌谐振腔(21)和微波发生器；
所述微波杀菌谐振腔(21)通过管道组件(22)与所述微波发生器连通；所述流水线运输装置(1)的一部分沿运输方向贯穿所述微波杀菌谐振腔(21)；所述微波发生器与所述控制装置(4)连接。
4.根据权利要求3所述的一种柑橘幼苗微波加热杀菌装置，其特征在于：所述微波杀菌谐振腔(21)内设有竖向金属隔板(211)，所述金属隔板(211)的底端靠近所述流水线运输装置(1)，将所述微波杀菌谐振腔(21)内部空间分隔为两个区域，分别为柑橘幼苗树干树枝加热区及树根加热区；每个区域内均具有独立的微波发生器。
5.根据权利要求3所述的一种柑橘幼苗微波加热杀菌装置，其特征在于：所述微波杀菌谐振腔(21)包括多行至少两列依次相邻且固定连接的箱体；每列箱体的方向与所述流水线运输装置(1)的运输方向相同；
每一个所述箱体具有独立的微波发生器。
6.根据权利要求5所述的一种柑橘幼苗微波加热杀菌装置，其特征在于：每一个所述箱体内设有温度传感器；所述温度传感器与所述控制装置(4)连接。
7.根据权利要求3所述的一种柑橘幼苗微波加热杀菌装置，其特征在于：所述微波杀菌谐振腔(21)的两端内侧且靠近所述流水线运输装置(1)处，设有保温板和/或微波抑制器。
8.根据权利要求1所述的一种柑橘幼苗微波加热杀菌装置，其特征在于：所述植物精油雾化装置(3)，包括至少一个雾化箱(31)、以及设置在所述雾化箱(31)内的至少一个微孔压电雾化装置(311)；
所述雾化箱(31)顶部设有风扇(312)；所述风扇(312)安装位置高于所述微孔压电雾化装置(311)。
9.根据权利要求1所述的一种柑橘幼苗微波加热杀菌装置，其特征在于：所述流水线运输装置(1)包括支架、滚筒、托辊、输送带和驱动机构；
所述输送带为PU材料输送带；
所述滚筒包括主动滚筒和被动滚筒，所述主动滚筒和所述从动滚筒上缠绕有所述输送带；
所述主动滚筒与驱动机构连接，所述驱动机构与所述控制装置(4)连接；
所述主动滚筒和所述被动滚筒安装在所述支架上，且分别位于所述流水线运输装置(1)的两端；所述托辊沿运输方向依次排列，且两端安装在所述支架上；所述托辊设置在输送带的上层皮带的底部用于承托输送带。
10.根据权利要求2所述的一种柑橘幼苗微波加热杀菌装置，其特征在于：所述控制装置(4)为工控机或PLC控制器。
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