CN115138009B - 涂有催化涂料的封堵装置、使用方法及涂料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种涂有催化涂料的封堵装置、使用方法，包括前侧开口后侧封闭的封堵箱体、位于封堵箱体前侧受负压作用弹性翻转打开的翻转组件、位于封堵箱体后侧多个并排布置的封堵组件；每个封堵组件包括环形结构的支撑罩、多个位于支撑罩内并成蜂窝结构的透气管；每个透气管的一端位于封堵箱体内部、另一端的外侧设有使得空气从前侧至后侧导流的负压组件，每个透气管内壁涂敷有LaCoO3钙钛矿催化剂涂料；封堵箱体上设有对透气管端头作用的喷淋组件。本涂有催化涂料的封堵装置、使用方法，不仅实现非火灾情况下对地下空间的排气，保障空气流通，而且实现对火灾时有毒气体的催化，避免有毒气体的积累，并且对火灾的多次封堵，防止火势蔓延与烟雾扩散，效果更好。

Description

涂有催化涂料的封堵装置、使用方法及涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及火灾防护技术领域，具体涉及一种涂有催化涂料的封堵装置、使用方法、和涂料的制备方法。
背景技术
防火封堵主要用于封堵各种贯穿物，如电缆、风管、油管、气管等穿过墙(仓)壁、楼(甲)板时形成的各种开口以及电缆桥架的防火分隔，以免火势通过这些开口及缝隙蔓延，具有优良的防火功能，便于更换；
在建筑建材中，防火封堵装置的作用尤其重要，现有的防火封堵装置主要依赖于防火封堵材料，比如柔性有机堵料、无机堵料及阻火包等，以阻火包为例，其是将防火材料包装制成的包状物体，适用于较大孔洞的防火封堵或电缆桥架的防火分隔(阻火包亦称耐火包或防火包)。
当对狭窄封闭、空气不太流通的地下空间进行防火处理时，现有的防火封堵装置通过防火封堵材料进行封堵，存在以下局限性，比如当未发生火灾时，由于防火封堵材料密封分隔，其无法保障地下空间正常排气，造成空气不流通，不适应于操作人员作业；当发生火灾时，可燃物不完全燃烧将产生大量以CO为主的有毒有害烟雾，直接封堵将造成有毒气体的积累，无法保障地下人员活动空间的安全以及灭火救援工作的进行。
发明内容
本发明目的在于提供一种涂有催化涂料的封堵装置及其使用方法，不仅实现非火灾情况下对地下空间的排气，保障空气流通，而且实现对火灾时有毒气体的催化，避免有毒气体的积累，并且通过对火灾的多次封堵，防止火势蔓延与烟雾扩散，效果更好。
为实现上述目的，本一种涂有催化涂料的封堵装置，包括前侧开口后侧封闭的封堵箱体、位于封堵箱体前侧受负压作用弹性翻转打开的翻转组件、位于封堵箱体后侧多个并排布置的封堵组件；
每个封堵组件包括环形结构的支撑罩、多个位于支撑罩内并成蜂窝结构的透气管；
每个透气管的一端位于封堵箱体内部、另一端的外侧设有使得空气从前侧至后侧导流的负压组件，每个透气管内壁涂敷有用于将CO催化成CO2的LaCoO3钙钛矿催化剂涂料；
封堵箱体上设有对透气管端头作用的喷淋组件。
进一步的，所述封堵箱体的后侧设有前后贯穿的安装槽；
每个封堵组件还包括封闭位于安装槽上、并带有通孔的支撑板；环形结构的支撑罩安装在支撑板上；
蜂窝结构的透气管一端穿过通孔、安装槽位于支撑罩内，另一端位于封堵箱体内。
进一步的，所述封堵箱体上设有感应温度、烟雾的传感器，传感器与控制器连接；
控制器控制负压组件、喷淋组件的启动和关闭。
进一步的，所述翻转组件包括多个并排布置的翻转板；
每个翻转板上下端均通过支撑轴转动在封堵箱体上，并且其中一个支撑轴上套有扭簧，扭簧一端固定、另一端随翻转板进行转动。
进一步的，所述负压组件包括驱动电机、以及与驱动电机输出端固定连接的风扇。
进一步的，所述喷淋组件包括通水管、以及多个设置在通水管上的喷头；
喷头的出水端朝向相应的透气管端头。
进一步的，所述通水管为多个，并与封堵组件对应，每个通水管为环形结构，并绕设在支撑罩的边缘处，多个喷头周向间隔布置；
通水管的两端分别与主水管连通。
进一步的，所述封堵箱体下端设有支撑座、前端设有编织成菱形结构的钢丝网；
支撑座内设有为供负压组件、喷淋组件提供电力的电源组件或者接头。
一种涂有催化涂料的封堵装置的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
a.将本涂有催化涂料的封堵装置安装在地下空间指定位置，驱动电机启动，带动风扇高速转动产生负压；
封堵箱体前侧的多个翻转板在负压作用下转动打开，并对扭簧进行压缩，使得地下空间的气体从封堵箱体前侧依次经过封堵箱体内部、蜂窝结构的透气管、最后从封堵箱体后侧导流排出，对地下空间正常排气；
b.当地下空间内发生火灾时，可燃物不完全燃烧产生的有毒气体经过透气管，通过LaCoO3钙钛矿催化剂涂料将有毒物质CO催化成CO2，避免有毒气体的集中积累；当地下空间内火灾过大、温度与浓度超出阈值时，传感器将信号传递至控制器中，控制器控制负压组件关闭、喷淋组件启动；
c.失去负压后，在扭簧作用下，每个翻转板弹性回转对封堵箱体前端进行封闭，完成一次封堵，喷头将水或者液化的防火封堵材料喷淋至透气管端头处，以阻隔火灾产生的火焰或烟尘，完成二次封堵。
本发明目的还在于提供一种涂有催化涂料的封堵装置中涂料的制备方法，不仅能耗较少、成本低廉，而且可快速方便合成纯净的钙钛矿晶体，避免烧结导致材料比表面积急剧损失，因而具有更好的均匀性和能够提高材料的反应活性，保障其涂敷至透气管内对有毒气体的催化效果。
一种涂有催化涂料的封堵装置中涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
a.称取一定量的硝酸镧，溶解于去离子水中至固体硝酸镧完全溶解；
b.加入等摩尔量的六水合硝酸钴到步骤a的硝酸镧溶液中，持续搅拌至完全溶解，使得混合溶液中的金属离子(La：Co)的摩尔比为1；
c.在步骤b混合溶液中加入摩尔量为金属离子摩尔量总和的无水柠檬酸，放入水浴锅中搅拌并加热至60℃维持1h，促进金属离子和柠檬酸充分发生络合反应；
d.随后将水浴锅加热至80-100℃，直至水分几乎被蒸干并形成凝胶状物质，再将凝胶状物质放入110℃烘箱，干燥12h得到蓬松的发泡状固体；
e.取出发泡状固体并在室温下研磨成较细粉末，将粉末转移到马弗炉中并以1℃/min的升温速率上升至180℃、并保持0.5h进行硝酸盐的分解，再以5℃/min的升温速率上升至600℃、并保持6h得到LaCoO3钙钛矿型金属氧化物催化剂样品；
f.研磨步骤e中的样品并筛分至200目，使催化剂粒径小于75μm，得到LaCoO3钙钛矿催化剂涂料。
与现有技术相比，本一种涂有催化涂料的封堵装置由于封堵箱体前侧设有受负压作用弹性翻转打开的翻转组件，负压组件启动后，翻转组件进行弹性转动打开，使得空气从封堵箱体前侧、进入其内、再从其后侧的蜂窝结构的透气管导流出去，实现对地下空间的排气，保障地下空间内空气流通；
由于封堵箱体后侧设有封堵组件、其设有对透气管端头作用的喷淋组件，当火灾过大时，负压组件关闭、喷淋组件启动，翻转组件回弹对封堵箱体前侧封闭、完成一次封堵，喷淋组件喷淋作用将蜂窝结构的透气管端头进行封堵、完成二次封堵，因此能够及时阻断地下空间火灾产生的火焰或烟尘，防止火势蔓延与烟雾扩散，提高地下吸风通道的防火封堵的效果，并确保地下人员活动的空间，另外多个透气管形成蜂窝结构，使得喷淋至透气管的能力提高，进一步增强防火封堵的效率；
由于透气管内壁涂敷有LaCoO3钙钛矿催化剂涂料，当发生火灾时，可燃物不完全燃烧产生的有毒气体经过透气管，通过LaCoO3钙钛矿催化剂涂料将有毒物质CO催化成CO2，保障地下空间的安全性，避免有毒气体的集中积累使得有毒气体浓度过高，影响人员逃生；
本一种涂有催化涂料的封堵装置中涂料的制备方法，由于将硝酸镧、六水合硝酸钴等摩尔量溶解，并加入无水柠檬酸进行络合反应，对其进行煅烧最终形成LaCoO3钙钛矿催化剂涂料，方法不仅能耗较少、成本低廉，而且可快速方便合成纯净的钙钛矿晶体，避免烧结导致材料比表面积急剧损失，因而具有更好的均匀性和能够提高材料的反应活性，保障其涂敷至透气管内对有毒气体的催化效果。
附图说明
图1是本发明的整体前侧示意图；
图2是本发明的整体后侧示意图(未画出负压组件)；
图3是本发明中的封堵组件示意图；
图4是本发明中的支撑板装配在封堵箱体上示意图；
图5是本发明中的喷淋组件主视图；
图中：1、封堵箱体，11、支撑座，12、支撑板，13、安装槽；
21、翻转板，22、支撑轴，3、钢丝网，4、封堵组件，41、支撑罩，42、透气管，43、涂料，44、驱动电机；
5、喷淋组件，51、通水管，52、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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2、图3所示，本一种涂有催化涂料的封堵装置，包括前侧开口后侧封闭的封堵箱体1、位于封堵箱体1前侧受负压作用弹性翻转打开的翻转组件、位于封堵箱体1后侧多个并排布置的封堵组件4；
每个封堵组件4包括环形结构的支撑罩41、多个位于支撑罩41内并成蜂窝结构的透气管42；
每个透气管42的一端位于封堵箱体1内部、另一端的外侧设有使得空气从前侧至后侧导流的负压组件，每个透气管42内壁涂敷有用于将CO催化成CO2的LaCoO3钙钛矿催化剂涂料43；
封堵箱体1上设有对透气管42端头作用的喷淋组件5。
当负压组件启动后，翻转组件进行弹性转动打开，使得空气从封堵箱体1前侧、进入其内、再从其后侧的蜂窝结构的透气管42导流出去，实现对地下空间的排气，当发生火灾时，可燃物不完全燃烧产生的有毒气体经过透气管42，通过LaCoO3钙钛矿催化剂涂料43将有毒物质CO催化成CO2，保障地下空间的安全性，避免有毒气体在地下空间内的过多积累，当火灾过大时，负压组件关闭、喷淋组件5启动，此时翻转组件回弹对封堵箱体1前侧封闭、完成一次封堵，喷淋组件5喷淋作用将透气管42端头进行封堵、完成二次封堵，因此能够及时阻断地下空间火灾产生的火焰或烟尘，防止火势蔓延与烟雾扩散，提高地下吸风通道的防火封堵的效果，并确保地下人员活动的空间。
如图4所示，示例性的，封堵箱体1的后侧设有前后贯穿的安装槽13；
每个封堵组件4还包括封闭位于安装槽13上、并带有通孔的支撑板12；环形结构的支撑罩41安装在支撑板12上；
此时蜂窝结构的透气管42一端穿过通孔、安装槽13位于支撑罩41内，另一端位于封堵箱体1内；
具体的为，支撑板12的四角位置均开设有圆形开孔，并对应通过螺钉螺纹固定安装在封堵箱体1上，多个并排布置的支撑板12将安装槽13进行封闭，因此支撑板12、支撑罩41、以及透气管42形成可拆卸结构的封堵组件4，可将封堵组件4进行模块化、通用化，在不影响封堵的情况下实现快速拆装；
另外，安装槽13可为上下一对，每个安装槽13上可放置四组封堵组件4，此时负压组件可为多个，并相应位于每个支撑罩41的后侧，方便负压集中，也可为一个，位于封堵箱体1的后侧，具体使用根据实际需要确定。
示例性的，所述封堵箱体1上设有感应温度、烟雾的传感器，传感器与控制器连接；
控制器控制负压组件、喷淋组件5的启动和关闭；
具体的为，传感器主要对地下空间的温度、烟雾浓度进行感应，并可事先设定阈值，当不发生火灾时，控制器接收传感器的信号，控制负压组件启动，进行正常的地下空间排气，当发生火灾时，传感器检测温度、烟雾浓度是否超出阈值，当未超出阈值，表明火灾较小，此时产生的烟气可通过透气管42内壁上的LaCoO3钙钛矿催化剂涂料43进行催化，当超出阈值时，表明火灾较大，负压组件可因燃烧断电、也可通过控制器控制断电，使得负压组件关闭，并且控制器控制喷淋组件5启动。
如图1所示，示例性的，所述翻转组件包括多个并排布置的翻转板21；
每个翻转板21上下端均通过支撑轴22转动在封堵箱体1上，并且其中一个支撑轴22上套有扭簧，扭簧一端固定、另一端随翻转板21进行转动；
具体的为，当透气管42外侧的负压组件启动后，空气从封堵箱体1的前侧至后侧导流，此时在负压作用，翻转组件翻转打开，即初始状态时，多个并排布置的翻转板21将封堵箱体1的前侧进行封闭，翻转板21的长度方向为竖直布置，在负压作用下，翻转板21通过其上的支撑轴22与封堵箱体1相对转动，同时对扭簧进行压缩，一方面使得空气顺利进入封堵箱体1内部、后侧，另一方面当负压消失后，在扭簧作用下，多个翻转板21回到初始状态，完成对封堵箱体1的一层封堵。
如图3所示，示例性的，所述负压组件包括驱动电机44、以及与驱动电机44输出端固定连接的风扇；
驱动电机44可隐藏设置在支撑罩41的中部，风扇是具备倾斜角度便于转动抽气的抽吸扇，通过控制器与驱动电机44连接控制驱动电机44启停，即当驱动电机44启动后，风扇高速转动，将产生负压，使得空气从封堵箱体1前侧进入、最后从其后侧排出，实现空气的快速导流。
如图5所示，示例性的，所述喷淋组件5包括通水管51、以及多个设置在通水管51上的喷头52；
喷头52的出水端朝向相应的透气管42端头；
进一步的，所述通水管51为多个，并与封堵组件4对应，每个通水管51为环形结构，并绕设在支撑罩41的边缘处；
通水管51的两端分别与主水管连通；
具体的为，通水管51可为环形结构绕设在支撑罩41的边缘处，使得通水管51上的多个喷头52周向间隔布置，当喷头52打开后，能够更好的对蜂窝透气管42进行喷淋，保障每个透气管42均进行封堵，另外喷淋液体可为水或者液化的防火阻燃材料；此时控制器控制喷头52的开闭。
进一步的，所述封堵箱体1下端设有支撑座11、前端设有编织成菱形结构的钢丝网3；
即钢丝网3采用焊接结构，有效对封堵箱体1前端进行保护，支撑座11可根据实际使用情况进行安装，并且其内可设有为供负压组件、喷淋组件5提供电力的电源组件或者接头，其整体占用空间小，适用于地下空间。
本一种涂有催化涂料的封堵装置使用时，首先将本封堵装置放置在地下空间指定安装位置，负压组件中的驱动电机44启动，带动风扇高速转动产生负压；
此时翻转组件中的翻转板21转动，并对扭簧进行压缩，相邻的翻转板21打开存有间隙，使得地下空间的气体依次经过封堵箱体1内部、蜂窝结构的透气管42、最后从封堵箱体1后侧导流排出，实现对地下空间的正常排气(换气)；
当地下空间内发生火灾时，可燃物不完全燃烧产生的有毒气体经过透气管42，通过LaCoO3钙钛矿催化剂涂料43将有毒物质CO催化成CO2，保障地下空间的安全性，避免有毒气体的集中积累使得有毒气体浓度过高，影响人员逃生，当地下空间内火灾过大、温度与浓度超出阈值时，传感器将信号传递至控制器中，控制器控制负压组件关闭、喷淋组件5启动；
失去负压后，在扭簧作用下，每个翻转板21弹性回转对封堵箱体1前端进行封闭，完成一次封堵，喷淋组件5中的喷头52将水或者液化的防火封堵材料喷淋至透气管42端头处，以阻隔火灾产生的火焰或烟尘，完成二次封堵，有效避免因外界发生火灾时持续性的抽风造成火灾和有毒烟气的辅助性扩散，提高地下吸风通道的防火封堵的效果，并确保地下人员活动的空间。
另外透气管42中LaCoO3钙钛矿催化剂涂料43将有毒物质CO催化成CO2，保障地下空间的安全性，传统LaCoO3钙钛矿材料制备方法主要基于固-固反应，其需要在高温(通常≥1000℃)下反复混合和加热才能生成均一的单相材料。这些方法虽然简单，但由于烧结会导致材料比表面积急剧损失，无法快速合成纯净的钙钛矿晶体涂料43；
因此本发明还提供一种涂有催化涂料的封堵装置中涂料的制备方法，其具体包括以下步骤：
a.称取一定量的硝酸镧，溶解于去离子水中至固体硝酸镧完全溶解；
b.加入等摩尔量的六水合硝酸钴到步骤a的硝酸镧溶液中，持续搅拌至完全溶解，使得混合溶液中的金属离子(La：Co)的摩尔比为1；比如取0.02mol的硝酸镧溶解于200mL的去离子水中，并加入0.02mol的六水合硝酸钴到硝酸镧溶液中；
c.称取摩尔量为金属离子摩尔量总和的无水柠檬酸，放入水浴锅中搅拌并加热至60℃维持1h，促进金属离子和柠檬酸充分发生络合反应；
d.随后将水浴锅加热至80-100℃，直至水分几乎被蒸干并形成凝胶状物质，优选的加热温度为90℃；再将凝胶状物质放入110℃烘箱，干燥12h得到蓬松的发泡状固体；
e.取出发泡状固体并在室温下研磨成较细粉末，将粉末转移到马弗炉中并以1℃/min的升温速率上升至180℃、并保持0.5h进行硝酸盐的分解，再以5℃/min的升温速率上升至600℃、并保持6h得到LaCoO3钙钛矿型金属氧化物催化剂样品；
研磨煅烧后的样品并筛分至200目，使催化剂粒径小于75μm，得到LaCoO3钙钛矿催化剂涂料43，并涂敷于透气管42内壁。
本合成LaCoO3钙钛矿的主要方法为溶胶-凝胶法，并添加柠檬酸作为络合剂，该制备方法不仅能耗较少、成本低廉，而且可以快速方便地合成纯净的钙钛矿晶体，具有更好的均匀性和能够提高材料的反应活性，将其涂敷至透气管42内实现对有毒气体的催化。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

Claims (4)

1.涂有催化涂料的封堵装置，包括前侧开口后侧封闭的封堵箱体(1)，其特征在于，还包括位于封堵箱体(1)前侧受负压作用弹性翻转打开的翻转组件、位于封堵箱体(1)后侧多个并排布置的封堵组件(4)；
每个封堵组件(4)包括环形结构的支撑罩(41)、多个位于支撑罩(41)内并成蜂窝结构的透气管(42)；
每个透气管(42)的一端位于封堵箱体(1)内部、另一端的外侧设有使得空气从前侧至后侧导流的负压组件，每个透气管(42)内壁涂敷有用于将CO催化成CO2的LaCoO3钙钛矿催化剂涂料(43)；
封堵箱体(1)上设有对透气管(42)端头作用的喷淋组件(5)；
所述封堵箱体(1)的后侧设有前后贯穿的安装槽(13)；
每个封堵组件(4)还包括封闭位于安装槽(13)上、并带有通孔的支撑板(12)；环形结构的支撑罩(41)安装在支撑板(12)上；
蜂窝结构的透气管(42)一端穿过通孔、安装槽(13)位于支撑罩(41)内，另一端位于封堵箱体(1)内；
所述翻转组件包括多个并排布置的翻转板(21)；
每个翻转板(21)上下端均通过支撑轴(22)转动在封堵箱体(1)上，并且其中一个支撑轴(22)上套有扭簧，扭簧一端固定、另一端随翻转板(21)进行转动；
所述负压组件包括驱动电机(44)、以及与驱动电机(44)输出端固定连接的风扇；
所述喷淋组件(5)包括通水管(51)、以及多个设置在通水管(51)上的喷头(52)；
喷头(52)的出水端朝向相应的透气管(42)端头；
所述通水管(51)为多个，并与封堵组件(4)对应，每个通水管(51)为环形结构，并绕设在支撑罩(41)的边缘处，多个喷头(52)周向间隔布置；
通水管(51)的两端分别与主水管连通；
所述涂料(43)的制备方法，具体包括以下步骤：
a.称取一定量的硝酸镧，溶解于去离子水中至固体硝酸镧完全溶解；
b.加入等摩尔量的六水合硝酸钴到步骤a的硝酸镧溶液中，持续搅拌至完全溶解，使得混合溶液中的金属离子(La：Co)的摩尔比为1；
c.在步骤b混合溶液中加入摩尔量为金属离子摩尔量总和的无水柠檬酸，放入水浴锅中搅拌并加热至60℃维持1h，促进金属离子和柠檬酸充分发生络合反应；
d.随后将水浴锅加热至80-100℃，直至水分几乎被蒸干并形成凝胶状物质，再将凝胶状物质放入110℃烘箱，干燥12h得到蓬松的发泡状固体；
e.取出发泡状固体并在室温下研磨成较细粉末，将粉末转移到马弗炉中并以1℃/min的升温速率上升至180℃、并保持0.5h进行硝酸盐的分解，再以5℃/min的升温速率上升至600℃、并保持6h得到LaCoO3钙钛矿型金属氧化物催化剂样品；
f.研磨步骤e中的样品并筛分至200目，使催化剂粒径小于75μm，得到LaCoO3钙钛矿催化剂涂料(43)。
2.根据权利要求1所述的涂有催化涂料的封堵装置，其特征在于，所述封堵箱体(1)上设有感应温度、烟雾的传感器，传感器与控制器连接；
控制器控制负压组件、喷淋组件(5)的启动和关闭。
3.根据权利要求2所述的涂有催化涂料的封堵装置，其特征在于，所述封堵箱体(1)下端设有支撑座(11)、前端设有编织成菱形结构的钢丝网(3)；
支撑座(11)内设有为供负压组件、喷淋组件(5)提供电力的电源组件或者接头。
4.一种权利要求1所述的涂有催化涂料的封堵装置的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
a.将本涂有催化涂料的封堵装置安装在地下空间指定位置，驱动电机(44)启动，带动风扇高速转动产生负压；
封堵箱体(1)前侧的多个翻转板(21)在负压作用下转动打开，并对扭簧进行压缩，使得地下空间的气体从封堵箱体(1)前侧依次经过封堵箱体(1)内部、蜂窝结构的透气管(42)、最后从封堵箱体(1)后侧导流排出，对地下空间正常排气；
b.当地下空间内发生火灾时，可燃物不完全燃烧产生的有毒气体经过透气管(42)，通过LaCoO3钙钛矿催化剂涂料(43)将有毒物质CO催化成CO2，避免有毒气体的集中积累；当地下空间内火灾过大、温度与浓度超出阈值时，传感器将信号传递至控制器中，控制器控制负压组件关闭、喷淋组件(5)启动；
c.失去负压后，在扭簧作用下，每个翻转板(21)弹性回转对封堵箱体(1)前端进行封闭，完成一次封堵，喷头(52)将水或者液化的防火封堵材料喷淋至透气管(42)端头处，以阻隔火灾产生的火焰或烟尘，完成二次封堵。
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