CN113074429A - 一种空气净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空气净化系统，包括壳体；壳体内设有容腔，壳体的顶端设有与容腔相连通的进气通道，壳体的侧壁上设有与容腔相连通的出气通道；容腔内设有第一过滤机构、第二过滤机构、第三过滤机构以及第四过滤机构；第一过滤机构设置于壳体的中轴线上；第二过滤机构、第三过滤机构以及第四过滤机构均环绕第一过滤机构依次设置；第一过滤机构包括过滤筒；开口设于过滤筒的顶端，过滤筒通过开口与进气通道相连通；第二过滤机构套设于第一过滤机构的外侧且通过驱动机构与容腔转动连接；容腔的底端设有与第二过滤机构相适配的过滤装置；上述空气净化系统不仅结构紧凑合理、过滤效率高，而且滤芯的使用寿命长、更换成本低，具有良好的实用性。

Description

一种空气净化系统

技术领域

本发明涉及家用电器领域，具体而言，涉及一种空气净化系统。

背景技术

随着工业化进程的不断推进，空气质量越来越差，越来越多的人使用空气净化系统对空气进行净化；现有的空气净化系统普遍使用滤芯对空气进行净化、除尘，由于滤芯具有一定的使用寿命，随着吸附量的增加，滤芯的过滤效果越来越不明显，需要定期更换，所以使用成本较高；同时，现有的空气净化系统普遍存在过滤效率低且能耗大的问题。

发明内容

基于此，为了解决现有的空气净化系统过滤效率低的问题，本发明提供了一种空气净化系统，其具体技术方案如下：

一种空气净化系统，包括壳体；所述壳体内设有容腔，所述壳体的顶端设有与所述容腔相连通的进气通道，所述壳体的侧壁上设有与所述容腔相连通的出气通道；所述进气通道设于所述壳体顶端的中轴线上且所述进气通道内设有进风机构；所述出气通道内设有出风机构；所述容腔内设有第一过滤机构、第二过滤机构、第三过滤机构以及第四过滤机构；所述第一过滤机构设置于所述壳体的中轴线上；所述第二过滤机构、所述第三过滤机构以及所述第四过滤机构均环绕所述第一过滤机构且沿所述壳体的径向朝外依次设置；所述第一过滤机构包括一端开口一端封闭的过滤筒；所述开口设于所述过滤筒的顶端，所述过滤筒通过所述开口与所述进气通道相连通；所述第二过滤机构套设于所述第一过滤机构的外侧且通过驱动机构与所述容腔转动连接；所述容腔的底端设有与所述第二过滤机构相适配的过滤装置。

上述空气净化系统采用主动式过滤和被动式过滤相结合的方式，通过所述进风机构将空气压入所述容腔内，并经过各所述过滤机构的层层过滤，从而得到洁净的空气，不仅结构紧凑合理、过滤效率高，而且各所述过滤机构各司其事，针对性的过滤空气中的灰尘、杂质或细菌，能延长各滤芯的使用寿命；各所述过滤机构层层环绕设置,能增加空气与各所述过滤机构相接触的比表面积，从而提高空气的过滤效率；所述空气净化系统不仅结构紧凑合理、过滤效率高，而且滤芯的使用寿命长，具有良好的实用性。

进一步地，所述过滤筒包括同轴设置的第一滤筒和第二滤筒；所述第一滤筒及所述第二滤筒均可拆卸的安装在所述容腔的顶端；所述第一滤筒与所述进气通道相连通；所述第二滤筒套设于所述第一滤筒的外侧。

进一步地，所述第二过滤机构包括中空转轴和中空叶片；所述中空转轴套设于所述第一过滤机构的外侧；所述中空叶片螺旋设置在所述中空转轴上且与所述中空转轴的内部相连通；所述中空叶片由过滤材料制成；所述中空转轴通过所述中空叶片与所述第三过滤机构相连通。

进一步地，所述过滤装置包括回收盒；所述回收盒的顶端设有过滤板，所述过滤板上设有多个单向阀；所述过滤板的底端设有冷却装置；所述回收盒通过所述单向阀与所述中空转轴的内部相连通。

进一步地，所述冷却装置包括半导体制冷片。

进一步地，所述单向阀为特斯拉阀体。

进一步地，所述第三过滤机构包括环形安装架、环形催化板和多个电极针；所述环形安装架及所述环形催化板均竖直设置且分别与所述容腔的顶端与底端相连接；所述环形安装架设于所述环形催化板与所述第二过滤机构之间；多个所述电极针水平设置且均布于所述环形安装架上，所述电极针的针尖朝向所述环形催化板；所述环形催化板上设有多个与所述电极针相适配的催化通孔；所述催化通孔的外表面设有催化涂膜。

进一步地，所述催化通孔为喇叭状；所述催化通孔靠近所述环形安装架的一端开口小，所述催化通孔远离所述环形安装架的一端开口大。

进一步地，所述第三过滤机构还包括多个紫外线光管；多个所述紫外线光管环绕所述环形催化板设置且与所述容腔的顶端相连接。

进一步地，所述第四过滤机构包括第一滤网、第二滤网以及设置在所述第一滤网、所述第二滤网之间的多孔材料。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1是本发明实施例之一中一种空气净化系统的结构示意图；

图2是本发明实施例之一中一种空气净化系统的剖面结构示意图；

图3是本发明实施例之一中一种空气净化系统的第一过滤机构的结构示意图；

图4是本发明实施例之一中一种空气净化系统的第二过滤机构的结构示意图；

图5是本发明实施例之一中一种空气净化系统的第三过滤机构的结构示意图；

图6是本发明实施例之一中一种空气净化系统的第四过滤机构的结构示意图；

图7是本发明实施例之一中一种空气净化系统的特斯拉阀体的结构示意图；

图8是本发明实施例之一中一种空气净化系统的传动片的结构示意图。

附图标记说明：1、壳体；2、容腔；3、进气通道；4、出气通道；5、进风机构；6、出风机构；7、第一过滤机构；71、第一滤筒；72、第二滤筒；8、第二过滤机构；81、中空转轴；82、中空叶片；83、驱动机构； 84、回收盒；85、过滤板；86、半导体制冷片；87、特斯拉阀体；9、第三过滤机构；91、环形安装架；92、环形催化板；93、电极针；94、催化通孔；95、紫外线光管；10、第四过滤机构；101、第一滤网；102、第二滤网；103、多孔材料；11、传动片。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1—图8所示，本发明一实施例中的一种空气净化系统，包括壳体1；所述壳体1内设有容腔2，所述壳体1的顶端设有与所述容腔2相连通的进气通道3，所述壳体1的侧壁上设有与所述容腔2相连通的出气通道4；所述进气通道3设于所述壳体1顶端的中轴线上且所述进气通道 3内设有进风机构5；所述出气通道4内设有出风机构6；所述容腔2内设有第一过滤机构7、第二过滤机构8、第三过滤机构9以及第四过滤机构10；所述第一过滤机构7设置于所述壳体1的中轴线上；所述第二过滤机构8、所述第三过滤机构9以及所述第四过滤机构10均环绕所述第一过滤机构7且沿所述壳体1的径向朝外依次设置；所述第一过滤机构7 包括一端开口一端封闭的过滤筒；所述开口设于所述过滤筒的顶端，所述过滤筒通过所述开口与所述进气通道3相连通；所述第二过滤机构8套设于所述第一过滤机构7的外侧且通过驱动机构83与所述容腔2转动连接；所述容腔2的底端设有与所述第二过滤机构8相适配的过滤装置。

上述空气净化系统采用主动式过滤和被动式过滤相结合的方式，通过所述进风机构5将空气压入所述容腔2内，并经过各所述过滤机构的层层过滤，从而得到洁净的空气，不仅结构紧凑合理、过滤效率高，而且各所述过滤机构各司其事，针对性的过滤空气中的灰尘、杂质或细菌，能延长各滤芯的使用寿命；各所述过滤机构层层环绕设置,能增加空气与各所述过滤机构相接触的比表面积，从而提高空气的过滤效率；所述空气净化系统不仅结构紧凑合理、过滤效率高，而且滤芯的使用寿命长，具有良好的实用性。

在其中一个实施例中，所述出气通道4有多个且沿所述壳体1的侧壁周向均匀间隔分布。

具体的，多个所述出气通道4均布于所述壳体1的侧壁上，有利于所述容腔2内部气压的稳定。

在其中一个实施例中，所述出气通道4优选为四个。

在其中一个实施例中，所述壳体1为圆柱状。

具体的，在过滤面积相等的情况下，圆筒型滤芯体积更小，能有效降低所述空气净化系统的体积，所以，所述壳体1相适配的选择为圆柱状。

在其中一个实施例中，所述过滤筒包括同轴设置的第一滤筒71和第二滤筒72；所述第一滤筒71及所述第二滤筒72均可拆卸的安装在所述容腔2的顶端；所述第一滤筒71与所述进气通道3相连通；所述第二滤筒72套设于所述第一滤筒71的外侧。

具体的，所述过滤筒主要用于过滤空气中的灰尘及杂质，以提高后续各所述过滤机构的使用寿命；所述第一滤筒71用于过滤空气中的杂质以及大颗粒物，所述第二滤筒72用于过滤空气中的细颗粒物，所述第一滤筒71及所述第二滤筒72结合使用，从而提高了空气的过滤效率。

在其中一个实施例中，所述第一滤筒71由胶化棉滤网制成。

具体的，所述胶化棉滤网能对空气中20μm以上的飘尘有92％左右的过滤效率，其中包括毛发、头屑或者花粉等物质；所述胶化棉滤网虽然过滤效率有限，但是价格低廉，能够分担一部分过滤任务，有效保护并延长后续各所述过滤机构的使用寿命；同时，胶化棉还具有动态除菌的功能，在制成所述第一滤筒71后可以充分发挥其表面富含阳离子基团的作用，由于细菌、真菌的细胞膜表面均带有负电荷，相遇时会被中和从而使细菌或真菌的呼吸机能被抑制，从而达到除菌的目的。

在其中一个实施例中，所述第二滤筒72由玻璃纤维网或金属滤网制成。

具体的，所述玻璃纤维网或所述金属滤网价格低廉，用于进一步过滤空气中的杂质或灰尘。

在其中一个实施例中，所述第一过滤机构7设于所述第二过滤机构8 的上部。

在其中一个实施例中，所述第二过滤机构8包括中空转轴81和中空叶片82；所述中空转轴81套设于所述第一过滤机构7的外侧；所述中空叶片82螺旋设置在所述中空转轴81上且与所述中空转轴81的内部相连通；所述中空叶片82由过滤材料制成；所述中空转轴81通过所述中空叶片82与所述第三过滤机构9相连通。

在其中一个实施例中，所述中空转轴81的底端设有与所述过滤装置相适配的传动片11；所述传动片11包括圆盘、多个与所述圆盘处于同一水平面上且同心设置的圆环以及多个肋条；所述圆盘与所述中空转轴81 的中轴线处于同一直线上；多个所述圆环沿所述圆盘的径向方向等间距的分布；多个所述肋条以所述圆盘为基准呈放射状将所述圆盘以及多个所述圆环连接在一起；所述圆盘的底端与所述驱动机构83传动连接，所述传动片11的外圆周与所述中空转轴81的内圆周连接。

具体的，所述驱动机构83包括驱动源和传动轴，所述驱动源设于所述容腔2的底端，所述驱动源的输出端与所述传动轴的一端连接，所述传动轴的另一端与所述传动片11的底端传动连接；

空气经所述第一过滤机构7初步过滤后进入所述第二过滤机构8内；启动所述驱动机构83，所述驱动源通过所述传动轴带动所述传动片11转动，所述传动片11带动所述中空转轴81转动，使得所述第二过滤机构8 内的空气自上而下沿着螺旋设置的所述中空叶片82流动，空气在流动过程中经所述中空叶片82过滤后进入所述第三过滤机构9内，而粉尘以及甲醛等有害气体则被隔离在所述第二过滤机构8内，被隔离的粉尘以及甲醛等有害气体在重力以及所述中空转轴81的离心力作用下层层下降并沉积在所述容腔2的底端，并通过所述过滤装置对粉尘以及甲醛等有害气体进行收集，有效预防扬尘以及污染气体混合的情况发生。

在其中一个实施例中，所述过滤装置包括回收盒84；所述回收盒84 的顶端设有过滤板85，所述过滤板85上设有多个单向阀；所述过滤板85 的底端设有冷却装置；所述回收盒84通过所述单向阀与所述中空转轴81 的内部相连通。

具体的，各所述单向阀均匀间隔的设置在所述过滤板85上且位于相邻的两个所述圆盘与所述圆环、所述圆环与所述圆环之间的间隙下方，所述第二过滤机构8在转动过程中粉尘或有害气体均能顺利通过所述单向阀进入所述回收盒84内。

在其中一个实施例中，所述单向阀为特斯拉阀体87。

具体的，所述特斯拉阀体87是一种利用固定的空间结构，不需要机械活动就可以让流体单向流动的固定阀；使用原理如下：空气沿着所述特斯拉阀体87体顺向流动时，空气向前的流动不受阻碍，总压损失较小；但空气在所述特斯拉阀体87内反向流动时，由于空气在流动过程中不断重复受阻，严重阻碍了空气回流，使空气的总压损失极大，回流性能逐渐减弱直至几乎消失；所述顺向流动为从所述容腔2流向所述回收盒84的方向，所述反向流动为从所述回收盒84流向所述容腔2的方向；通过上述设置，使得沉积的粉尘、甲醛等有害气体均能被有效收集在所述回收盒 84内，避免被空气吹动造成二次污染。

在其中一个实施例中，所述回收盒84的底端为圆弧状。

具体的，所述圆弧状有利于空气中的灰尘、杂质以及颗粒物沉积。

在其中一个实施例中，所述壳体1上设有与所述回收盒84相对应的开口。

具体的，所述开口便于对所述回收盒84进行清理。

在其中一个实施例中，所述冷却装置包括半导体制冷片86。

具体的，沉积的空气、灰尘以及颗粒物经过所述特斯拉阀体87进入所述回收盒84内，甲醛等有害气体在所述半导体制冷片86的作用下液化并收集在所述回收盒84内。

在其中一个实施例中，所述第三过滤机构9包括环形安装架91、环形催化板92和多个电极针93；所述环形安装架91及所述环形催化板92 均竖直设置且分别与所述容腔2的顶端与底端相连接；所述环形安装架 91设于所述环形催化板92与所述第二过滤机构8之间；多个所述电极针 93水平设置且均布于所述环形安装架91上，所述电极针93的针尖朝向所述环形催化板92；所述环形催化板92上设有多个与所述电极针93相适配的催化通孔94；所述催化通孔94的外表面设有催化涂膜。

具体的，所述环形安装架91连接高压电极，所述环形催化板92连接接地电极，在所述环形安装架91与所述环形催化板92之间施加高压，使得所述电极针93电晕放电从而使周围的空气发生电离，放电过程会产生 O^-、O^2-或OH^-等大量的活性离子，促使空气中的有机污染物被降解为H₂O和 CO₂，从而达到杀菌消毒、净化空气的目的；所述催化通孔94与所述电极针93协同反应，从而进一步提高空气的净化质量。

在其中一个实施例中，所述环形安装架91以及所述环形催化板92均由绝缘材料制成。

具体的，所述绝缘材料为陶瓷，所述绝缘材料能有效避免电离过程产生火花。

在其中一个实施例中，所述催化通孔94为喇叭状；所述催化通孔94 靠近所述环形安装架91的一端开口小，所述催化通孔94远离所述环形安装架91的一端开口大。

具体的，所述催化通孔94能有效放大电离电流，使用时仅需施加较小的高压便可取得较大功率的电离电流，有利于提高空气的过滤效率。

在其中一个实施例中，所述催化涂膜为PANI/TiO₂、g-C₃N₄/TiO₂或 PoPD/TiO₂纳米材料之一或任意组合。

具体的，等离子放电过程中会产生一定量的紫外线和臭氧，所述催化涂膜在臭氧与紫外线的协同作用下，能对苯胺有效降解，从而提高空气的净化质量，有实验表明：协同反应时，苯胺的去除率为96％；没有协同反应时，苯胺的去除率仅为27％。

在其中一个实施例中，所述第三过滤机构9还包括多个紫外线光管 95；多个所述紫外线光管95环绕所述环形催化板92设置且与所述容腔2 的顶端相连接。

具体的，所述紫外线光管95与所述催化涂膜协同反应，从而进一步提高了空气的净化效率。

在其中一个实施例中，所述第四过滤机构10包括第一滤网101、第二滤网102以及设置在所述第一滤网101、所述第二滤网102之间的多孔材料103。

具体的，所述第三过滤机构9在工作过程中会产生臭氧，一定量的臭氧有助于空气的杀菌消毒，但是过量的臭氧不利于人体的健康，所以设有所述第四过滤机构10，能对空气中的臭氧、灰尘以及细菌进一步的去除，从而提高空气净化质量。

在其中一个实施例中，所述第一滤网101为HEPA过滤网或ULPA过滤网之一或组合。

具体的，所述HEPA过滤网对空气动力学直径大于0.3μm的颗粒物过滤效率高达99.97％以上；所述ULPA过滤网对空气动力学直径大于0.3μm 的颗粒物过滤效率高达99.999％；所述HEPA过滤网以及所述ULPA过滤网均能对灰尘、烟雾等颗粒污染物有效过滤。

在其中一个实施例中，所述第二滤网102为臭氧过滤网。

具体的，所述第一滤网101以及所述第二滤网102之间设有所述多孔材料103，所述多孔材料103能增加空气的流通路径，利用臭氧对空气充分杀菌；同时，过量的臭氧会影响人们的健康，所以设有所述臭氧过滤网，对剩余的臭氧进一步过滤、吸附。

在其中一个实施例中，所述第四过滤机构10还包括红外灯；所述红外灯设于所述第一滤网101与所述第二滤网102之间且分别安装于所述容腔2的顶端与底端。

具体的，所述红外灯能加速臭氧的分解，所述多孔材料103不仅能延长空气的流通路径、使臭氧分解充分，同时，所述多孔材料103由于材料本身的结构属性，具有良好的保温吸附效果，从而进一步提高臭氧的分解效率以及对空气中剩余的有害气体或粉尘等物质进行过滤、吸附。

在其中一个实施例中，所述多孔材料103包括木质活性炭、煤质活性炭或椰壳活性炭之一或任意组合。

使用过程如下：空气在所述进气机构的作用下通过所述进气通道3进入所述容腔2内，并在所述第一滤筒71的作用下过滤掉空气中的粉尘、杂质以及大颗粒物，过滤后的空气进入所述第二滤筒72内，并在所述第二滤筒72的作用下进一步过滤，从而将空气中细小的颗粒物过滤掉；

经所述第一过滤机构7过滤后的空气进入所述第二过滤机构8内，所述第二过滤机构8在所述驱动机构83的驱动下转动，空气经过所述中空叶片82过滤后进入所述第三过滤机构9内，并将粉尘、甲醛等有害气体隔离在所述中空转轴81内，被隔离的粉尘、甲醛等有害气体在重力以及离心力的作用下沉积在所述容腔2的底端，并通过所述特斯拉阀体87体落入所述回收盒84内，甲醛等气体在所述回收盒84内流动，流经所述半导体制冷片86时被液化，从而储存在所述回收盒84内；

进入所述第三过滤机构9内的空气在所述电极针93的作用下发生电离，促使空气中的污染物降解，从而起到对空气的杀菌消毒、净化空气的目的；

净化后的空气经所述第四过滤机构10的进一步净化，变为洁净的空气后排出，从而完成空气净化的过程。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种空气净化系统，其特征在于，包括壳体；

所述壳体内设有容腔，所述壳体的顶端设有与所述容腔相连通的进气通道，所述壳体的侧壁上设有与所述容腔相连通的出气通道；

所述进气通道设于所述壳体顶端的中轴线上且所述进气通道内设有进风机构；

所述出气通道内设有出风机构；

所述容腔内设有第一过滤机构、第二过滤机构、第三过滤机构以及第四过滤机构；

所述第一过滤机构设置于所述壳体的中轴线上；

所述第二过滤机构、所述第三过滤机构以及所述第四过滤机构均环绕所述第一过滤机构且沿所述壳体的径向朝外依次设置；

所述第一过滤机构包括一端开口一端封闭的过滤筒；

所述开口设于所述过滤筒的顶端，所述过滤筒通过所述开口与所述进气通道相连通；

所述第二过滤机构套设于所述第一过滤机构的外侧且通过驱动机构与所述容腔转动连接；

所述容腔的底端设有与所述第二过滤机构相适配的过滤装置。

2.如权利要求1所述的一种空气净化系统，其特征在于，所述过滤筒包括同轴设置的第一滤筒和第二滤筒；

所述第一滤筒及所述第二滤筒均可拆卸的安装在所述容腔的顶端；

所述第一滤筒与所述进气通道相连通；

所述第二滤筒套设于所述第一滤筒的外侧。

3.如权利要求1所述的一种空气净化系统，其特征在于，所述第二过滤机构包括中空转轴和中空叶片；

所述中空转轴套设于所述第一过滤机构的外侧；

所述中空叶片螺旋设置在所述中空转轴上且与所述中空转轴的内部相连通；

所述中空叶片由过滤材料制成；

所述中空转轴通过所述中空叶片与所述第三过滤机构相连通。

4.如权利要求1所述的一种空气净化系统，其特征在于，所述过滤装置包括回收盒；

所述回收盒的顶端设有过滤板，所述过滤板上设有多个单向阀；

所述过滤板的底端设有冷却装置；

所述回收盒通过所述单向阀与所述中空转轴的内部相连通。

5.如权利要求4所述的一种空气净化系统，其特征在于，所述冷却装置包括半导体制冷片。

6.如权利要求4所述的一种空气净化系统，其特征在于，所述单向阀为特斯拉阀体。

7.如权利要求1所述的一种空气净化系统，其特征在于，所述第三过滤机构包括环形安装架、环形催化板和多个电极针；

所述环形安装架及所述环形催化板均竖直设置且分别与所述容腔的顶端与底端相连接；

所述环形安装架设于所述环形催化板与所述第二过滤机构之间；

多个所述电极针水平设置且均布于所述环形安装架上，所述电极针的针尖朝向所述环形催化板；

所述环形催化板上设有多个与所述电极针相适配的催化通孔；

所述催化通孔的外表面设有催化涂膜。

8.如权利要求7所述的一种空气净化系统，其特征在于，所述催化通孔为喇叭状；

所述催化通孔靠近所述环形安装架的一端开口小，所述催化通孔远离所述环形安装架的一端开口大。

9.如权利要求7所述的一种空气净化系统，其特征在于，所述第三过滤机构还包括多个紫外线光管；

多个所述紫外线光管环绕所述环形催化板设置且与所述容腔的顶端相连接。

10.如权利要求1所述的一种空气净化系统，其特征在于，所述第四过滤机构包括第一滤网、第二滤网以及设置在所述第一滤网、所述第二滤网之间的多孔材料。

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