CN210595395U - 可在线自清洁的净水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及可在线自清洁的净水系统，其包括用于将原水过滤净化成产水的过滤膜装置，所述净水系统还包括：双极膜电渗析装置，其至少与所述过滤膜装置的浓水侧相连通，用于将浓水的至少一部分处理成包括酸性液体和/或碱性液体且彼此隔离开的至少两种液体；至少一个流体管路，其布置在所述双极膜电渗析装置与所述过滤膜装置的进水侧和/或浓水侧之间，以供所述酸性液体和/或所述碱性液体流向所述过滤膜装置来对其进行在线自清洁。采用本实用新型可实现净水过滤膜的在线自清洁处理，能够有效延长过滤膜的使用寿命，提高产水的质量和回收率。

Description

可在线自清洁的净水系统

技术领域

本实用新型属于净化设备技术领域，尤其涉及可在线自清洁的净水系统。

背景技术

随着科技进步和社会发展，特别是人们对于生活质量、生命健康、安全保障等方面的日益关注，例如饮用水、生活用水、工业用水等水体质量提出了更高的要求。各种类型的净水装置、设备或系统等已经获得了相当广泛的应用，例如它们可采用过滤膜净化方式并布置在家庭、商场、学校、企业等众多场所中，能够为人们的日常工作、生活等提供极大便利和保障。然而，这些现有的净水装置、设备或系统在实际使用时仍存在着一些弊端和不足之处。

例如，由于各地域的水质存在差异，特别是在环境污染趋于严重的情况下，在这些净水装置、设备或系统中所使用的过滤膜上容易出现水垢、污垢等沉积物，并且容易滋生细菌等生物污垢。这将会影响到产水的水质和回收率，并且可能危害到人体健康、工业生产安全等。对此，通常是采用机械振动、化学反应等方式用来去除沉积在过滤膜上的这些杂质，但是这不仅昂贵、操作不便，而且负面影响较大，例如使用机械振动方式可能会对设备造成一定损害，又比如使用化学品进行清洁处理是环境不友好的，它本身及其产物可能会带来不期望的安全风险。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了可在线自清洁的净水系统，从而有效解决或缓解了以上这些问题以及其他方面问题中的一个或多个。

根据本实用新型的技术方案，它首先提供了一种可在线自清洁的净水系统，其包括用于将原水过滤净化成产水的过滤膜装置，所述净水系统还包括：

双极膜电渗析(BPED)装置，其至少与所述过滤膜装置的浓水侧相连通，用于将浓水的至少一部分处理成包括酸性液体和/或碱性液体且彼此隔离开的至少两种液体；以及

至少一个流体管路，其布置在所述双极膜电渗析(BPED)装置与所述过滤膜装置的进水侧和/或浓水侧之间，以供所述酸性液体和/或所述碱性液体流向所述过滤膜装置来对其进行在线自清洁。

在一个或一些根据本实用新型的净水系统中，可选地，所述双极膜电渗析(BPED)装置还与所述过滤膜装置的产水侧相连通。

在一个或一些根据本实用新型的净水系统中，可选地，所述双极膜电渗析(BPED)装置被设置成具有盐室和酸室的二室式、或者具有盐室和碱室的二室式、或者具有酸室、盐室和碱室的三室式。

在一个或一些根据本实用新型的净水系统中，可选地，所述至少一个流体管路包括：

第一流体管路，其布置在所述双极膜电渗析(BPED)装置与所述进水侧和/或所述浓水侧之间，以供所述酸性液体流向所述过滤膜装置来对其进行在线自清洁；以及

第二流体管路，其布置在所述双极膜电渗析(BPED)装置与所述进水侧和/或所述浓水侧之间，以供所述碱性液体流向所述过滤膜装置来对其进行在线自清洁。

在一个或一些根据本实用新型的净水系统中，可选地，所述净水系统还包括：

第三流体管路，其布置在所述双极膜电渗析(BPED)装置与所述进水侧之间，以供当所述至少两种液体包括淡水时所述淡水流向所述进水侧。

在一个或一些根据本实用新型的净水系统中，可选地，所述净水系统还包括：

泵装置，其布置在所述至少一个流体管路中；

阀装置，其布置在所述至少一个流体管路中；和/或

产水存储容器，其与所述进水侧相连通用于存储产水。

在一个或一些根据本实用新型的净水系统中，可选地，所述过滤膜是反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、粗滤膜或其任意组合形成的复合式过滤膜。

在一个或一些根据本实用新型的净水系统中，可选地，所述净水系统还包括用于控制所述至少一个流体管路中的流体流动和/或所述双极膜电渗析(BPED)装置的运行的控制装置。

在一个或一些根据本实用新型的净水系统中，可选地，所述控制装置与所述双极膜电渗析(BPED)装置和布置在所述至少一个流体管路中的阀装置相连，并控制所述酸性液体和所述碱性液体二者以预设的时间间隔分别流向所述过滤膜装置。

在一个或一些根据本实用新型的净水系统中，可选地，所述净水系统还包括检测装置，其与所述控制装置相连，用于检测位于所述过滤膜装置的浓水侧和/或产水侧的流体参数并提供给所述控制装置。

在一个或一些根据本实用新型的净水系统中，可选地，所述检测装置包括电导率传感器、流量传感器、压差传感器。

在一个或一些根据本实用新型的净水系统中，可选地，所述净水系统被布置在家庭、商业或公共环境中用于提供饮用水。

从与附图相结合的以下详细描述中，将会清楚地理解根据本实用新型的各技术方案的原理、特点、特征以及优点等。例如，与现有技术相比较，采用本实用新型技术方案可以实现净水过滤膜的在线自清洁处理，其易于操作、低成本且安全高效，能够有效延长过滤膜的使用寿命，提高产水的质量和回收率。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图只是出于解释目的而设计的，仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1是根据本实用新型的可在线自清洁的净水系统的一个实施例的组成布置示意图。

图2是根据本实用新型的可在线自清洁的净水系统的另一个实施例的组成布置示意图。

图3是根据本实用新型的可在线自清洁的净水系统的又一个实施例的组成布置示意图。

图4是根据本实用新型的可在线自清洁的净水系统的另外一个实施例的组成布置示意图。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本实用新型的可在线自清洁的净水系统的组成、布置、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将它们理解为对本实用新型形成任何的限制。在本文中，技术用语“连接（或连通、相连等）”涵盖了特定部件直接连接至另一部件和/或间接连接至另一部件，技术术语“第一”、“第二”、“第三”仅是用于区分性表述目的，而无意于表示它们的顺序以及相对重要性。

此外，对于在本文所提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本实用新型仍允许在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或者删减，从而应当认为这些根据本实用新型的更多实施例也是在本文的记载范围之内。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的零部件和特征在同一附图中可能仅在一处或若干处进行标示。还应当注意，为了清楚起见，在本文中不多赘述本领域技术人员已经公知的一般事项。

请首先参考图1，在该图中示意性地显示出了一个根据本实用新型的可在线自清洁的净水系统实施例的大致组成布置情况，下面就对此进行详细说明。

在图1所示的实施例中，该净水系统100设置有过滤膜装置4，可以借助其用来对从进水侧A输入的原水1进行过滤净化处理。根据不同的应用需求，可以灵活地选择设置过滤膜装置4中的过滤膜的类型、构造、布置、数量等，以便能在产水侧B获得符合相应要求的产水2，例如使其达到可以直接饮用水平的国家、行业和/或企业标准。仅作为举例说明，过滤膜装置4的过滤膜可以采用反渗透膜（RO）、纳滤膜（NF）、超滤膜（UF）或粗滤膜（MF）等，本实用新型也允许使用通过将多种相同或不同类型的过滤膜（如以上列出的这些过滤膜）进行任意组合而形成的复合式过滤膜，例如可同时配置1个粗滤膜（MF）、1个纳滤膜（NF）和1个反渗透膜（RO），或者可同时配置2个粗滤膜（MF）和1个反渗透膜（RO），如此等等。

如图1所示，当过滤膜装置4对原水1进行过滤净化处理时，除了获得产水2之外，还将得到浓水3，它将从该过滤膜装置4的浓水侧C排出。可将此类浓水3进行再回收利用处理，或者也可将其直接排放掉或者再进行任何可能的其他处理，这可以根据具体的应用情形来进行确定和调整。

由于在原水1中不可避免地存在着各种各样的有机或无机的杂质杂物，甚至有害物等，当过滤膜装置4例如经历了长期使用之后，将很难避免在其过滤膜朝向原水侧A的一侧上形成大量的水垢、污垢等沉积物（如主要成分为CaCO₃、CaSO₄）、如细菌等许多生物污垢，这不是人们所期望地，并且由此会给产水水质、产水回收率等带来不利影响，更有可能会影响或危害到使用者的安全健康等。对此，采用根据本实用新型的技术方案所提供的双极膜电渗析(Bipolar Electrodialysis, BPED)装置以及相应的流体管路，能够成功地解决以上问题。

请参考图1所示的实施例，在该净水系统100中设置了双极膜电渗析装置5以及第一流体管路11、第二流体管路12和第三流体管路13。如图1中所示，双极膜电渗析装置5是采用了酸室a、盐室b和碱室c的三室式设计，并且布置成与过滤膜装置4的浓水侧C相连通，用于对浓水3进行双极膜电渗析处理来获得被彼此隔离开的三种产物，即经处理后分别从酸室a、碱室c和盐室b流出的酸性液体51、碱性液体52和淡水53，然后可以将这些产物分别输入到上述的第一流体管路11、第二流体管路12和第三流体管路13。

具体来讲，双极膜电渗析装置5具有被称为“双极膜”的离子交换复合膜，其可以在电场作用下对水进行解离反应来使得浓水3被解离，从而在膜两侧分别得到氢离子H+和氢氧根离子OH-，并可借助于与其他阴离子交换膜、阳离子交换膜的组合使用（即，如图1中所示，在阳离子交换膜处仅允许通过阳离子，在阴离子交换膜处仅允许通过阴离子），从而将浓水3中的盐成分分别转化为对应的碱性液体52、酸性液体51，并同时产出相对于浓水3而言的淡水53。应当明白的是，在根据本实用新型的公开内容指引下，对于本领域技术人员来讲，他们能够根据现有技术来提供可用于本净水系统中的双极膜电渗析装置5，例如可在市场上采购比如由SUEZ公司生产提供的具有多种类型的BPED产品。此外，尽管在本实施例中是将双极膜电渗析装置5设置成具有三室式的结构布置，但是本实用新型也允许其采用例如具有盐室和酸室（或碱室）的二室式设计，或者采用多于三室的多室式设计等，这些具体设计形式可以根据应用需求情形来进行选择确定。继续参考图1，对于经过双极膜电渗析装置5处理后得到的上述酸性液体51，可使其流入到布置在双极膜电渗析装置5与过滤膜装置4的进水侧A之间的第一流体管路11中，并且可以根据应用需要而使其在随后流向过滤膜装置4时，通过这些酸性液体来对过滤膜装置4进行在线自清洁处理，即不必将该过滤膜装置4从净水系统100拆卸下来进行清洁处理。具体来讲，当酸性液体51与过滤膜进行接触时，将会与原先附着在过滤膜上的各种沉积物、生物污垢等进行相应的化学反应，从而促使其破裂、剥离、脱落并形成更小的颗粒，这将有助于将它们全部或者一部分清除掉，从而能够实现对过滤膜装置4的良好清洁作用。

相类似地，对于经过双极膜电渗析装置5处理后得到的上述碱性液体52，可使其流入到布置在双极膜电渗析装置5与过滤膜装置4的进水侧A之间的第二流体管路12内，并且可以根据应用需要而使其在随后流向过滤膜装置4时，通过这些碱性液体与在过滤膜上的各种沉积物、生物污垢等进行相应的化学反应，同样能对过滤膜装置4起到良好的清洁作用。

在实际应用时，可以先将净水系统100停机（即此时先不产水），然后可使上述的酸性液体51、碱性液体52先后间隔进入产水侧A（即二者不同时流入，例如相互之间间隔1分钟、2分钟、5分钟、10分钟或其他的任何适宜数值，这可以根据具体应用情况来进行设定和调整），对于酸性液体51和碱性液体52的具体先后流入顺序则不做任何限定。当酸性液体51或碱性液体52流入进行清洁时，该净水系统100即开始产水，但这仅是在清洁处理模式下所产出的水，可能具有偏酸或偏碱的特性而不宜作为直接饮用水；待分别使用酸性液体51和碱性液体52进行清洁处理都已完毕之后，净水系统100就可以恢复正常产水了。当然，在一些应用情形下，本实用新型也允许可能仅使用酸性液体51或碱性液体52来对过滤膜装置4进行清洁处理。

对于经过双极膜电渗析装置5处理后得到的上述淡水53，可使其流入到布置在双极膜电渗析装置5与过滤膜装置4的进水侧A之间的第三流体管路13，并且可使其随后与原水1进行混合后流向过滤膜装置4，如此将有助于提高整个净水系统的水回收率。当然，如果不用考虑获得较高的水回收率的话，那么也可以将从双极膜电渗析装置5输出的淡水53直接排放掉，这在图3中进行了示例性展示，随后将对此进行说明。

在图1中还示出了作为可供选择部分进行设置的产水存储容器10，它是一些应用场合下用于存储从进水侧A输出的产水2。通过提供该产水存储容器10，可以实现在净水系统100不停机的情况下，同时进行正常产水和过滤膜清洁处理，具体来讲，可以使得酸性液体51、碱性液体52二者如以上所讨论地不同时进入到产水侧A进行清洁处理，然后它们各自从过滤膜装置4的产水侧B流出的相应流体可以最终都流入到产水存储容器10并在其中进行中和，因此经过以上处理后，整个系统的酸碱用量保证整体平衡，并不会对产水存储容器10内的最终产水2的Ph值造成影响或带来任何实质性的影响，所以可以将其例如作为安全可靠的直接饮用水使用。

在图1所示的实施例中，还示例性地示出了布置在第一流体管路11、第二流体管路12或第三流体管路13中的阀装置6和泵装置7。可以理解的是，使用阀装置6可以更好地控制这些流体管路的流路通断、实现流量调控等，而使用泵装置7可促使在这些流体管路内流动的相应流体能够被更好地输送。当然，在一些应用场合下，可以不必设置上述的阀装置6和/或泵装置7，例如流体可以直接借助于压力差、势能差等来实现在上述各流体在相应的流体管路内进行流动。

此外，在图1中也示意性地示出了控制装置8，它可以采用任何合适的元器件、模块、单元或装置等用来实现所期望的控制目标，流入包括但不限于例如控制第一流体管路11、第二流体管路12和/或第三流体管路13中的流体流动、控制双极膜电渗析装置5的运行等。举例而言，控制装置8可以例如通过单独地操控阀装置6来控制其所处的相应流体管路的通断、流体在相应流体管路内的流速/流量等，也可以例如通过单独地或者结合地操控泵装置7等来控制流体在相应流体管路内的流速/流量等，还可以例如操控双极膜电渗析装置5的运行来控制酸性液体51、碱性液体52和淡水53的生成。比如，可以将双极膜电渗析装置5布置成在工作时仅处理所有浓水3中的一部分，通过控制装置8来控制使得该双极膜电渗析装置5按照预设的周期间隔（例如，3天、7天、10天、15天、1个月、3个月、半年等任何适宜的数值，这可以根据具体应用需要来进行设定或调整）来生成酸性液体51、碱性液体52和淡水53，以便用来对过滤膜装置4进行定期或不定期的自动清洁处理，这将会明显增强本净水系统在实际使用环境下的智能化和人性化，有效延长过滤膜的使用寿命，并有助于提高产水质量，提升使用者对于本净水系统的产品满意度。

如图1所示，在可选情形下，可以设置一个或多个检测装置9用来帮助控制装置8进行例如以上所讨论的这些控制操作。对于本领域技术人员来讲，他们将会理解上述检测装置9可以例如采用现有技术中的任何适用的元器件、模块或装置等。例如，可单独地或者结合地使用诸如电导率传感器、流量传感器、压差传感器等用来对过滤膜装置4的浓水侧C和/或产水侧B的流体的一个或多个流体参数（如电导率、流量、压差等）进行检测，然后将已检测到的数据提供给控制装置8，以便后者可以据此来判断此时是否需要对过滤膜装置4进行清洁处理（例如，当积聚在过滤膜上的各种沉积物等造成的不利影响已经超出预设标准时，通过将已检测到的数据与相应的预设数据二者进行对比分析后即可获知），然后再根据以上判断结果来确定是否应当实施例如启动双极膜电渗析装置5、打开各相应的流体管路等相应的措施来实现对过滤膜装置4的在线自清洁处理。

以上通过图1中所示的实施例示范性地介绍了根据本实用新型的可在线自清洁的净水系统的基本组成、布置、工作原理和技术优势等情况，应当理解的是，在不脱离本申请主旨的情况下，本实用新型允许根据实际应用情形来提供更多的实现方式。

再作为举例，在图2、图3和图4中进一步提供了三个不同的实施例，即可在线自清洁的净水系统200、300和400。为了避免重复叙述，以下除非特别指出之外，对于这些不同实施例，其中与以上所讨论的图1实施例中相同或相类似的内容，由于在前文中已经进行了非常详尽的描述，因此可以直接参阅前述相应部分的具体说明，在此不再赘述。

例如，对于图2所示的净水系统200，在该实施例中是将第一流体管路11的出口端改为连接到过滤膜装置4的浓水侧C。这也就是说，可以直接经由例如在浓水侧C单独开设的且与上述出口端相连的孔口流入并抵达至过滤膜装置4，然后对其进行清洁处理。正如图2所示，以上实施方式具有第一流体管路11的管路较短、清洁操作快等特点。因此，可以在该实施例中省去阀装置8、泵装置7，如此可以简化整体结构，有助于降低在制造、安装、维护等方面的成本投入。另外，如图2所示，还可以去除检测装置9，控制装置8可以不必依赖于检测装置9而按照其他的方式（例如以上所讨论的按照预设的周期间隔方式）来进行控制操作。此外，需要指出的是，在某些应用场合下，还可以将第二流体管路12的出口端也类似地改为连接到过滤膜装置4的浓水侧C，其技术效果与以上所讨论的情形基本相同。

又如，对于图3所示的净水系统300，在该实施例中不仅去除了第三流体管路13，而且也同时去除了控制装置8和检测装置9。这也就是说，在该净水系统300中，是将经过双极膜电渗析装置5处理后得到的淡水53直接排放掉而不考虑用于进一步利用，并且可以通过例如人工在需要时直接操作双极膜电渗析装置5来生成酸性液体51、碱性液体52和淡水53，以便用来对过滤膜装置4进行在线自清洁处理。在以上实施方式下，整个系统布置相对简单、操作直接简便，并且在成本控制上具有一定优势，易于用来针对现有的净水设备等进行改造而使其具备对过滤膜的在线自清洁功能。

再比如，在图4中示出了净水系统400，该实施例与图3所示的净水系统300在总体上基本相同，它们之间的区别仅在于：在净水系统400中，除了仍然将浓水3引入到双极膜电渗析装置5的盐室b，还可以将产水2分别通过管路14和15引入到双极膜电渗析装置5的酸室a和碱室b，如此能够促使本净水系统适用于更多的应用场合。当然，还应当理解的是，对于将产水2和浓水3同时引入至双极膜电渗析装置5的方案，它也同样适用于例如采用二室式、多室式等其他设计形式的双极膜电渗析装置。此外，还应当指出的是，在一些可选的实施例中，还可以进一步地灵活组合例如以上所讨论的这些布置方式，从而可以使得在根据本实用新型的可在线自清洁的净水系统中仅设置第一流体管路11或第二流体管路12，即仅利用酸性液体51和碱性液体52当中的一个用于对过滤膜装置4进行在线自清洁，并可将另外一个直接排放掉，这在某些应用场合下是有可能且被允许的，例如被排放掉的酸性液体51和碱性液体52将被用于其他应用目的。

另外，还应指出的是，在不脱离本发明主旨的情况下，对于净水系统中的例如阀装置6、泵装置7、控制装置8、检测装置9等组成部件，其在不同的应用环境下的具体选用类型、设置数量、布置位置等，均可以根据需求情况来进行具体设计和灵活设置。

鉴于根据本实用新型的可在线自清洁的净水系统具有例如以上所述的这些显著优于现有技术的技术优势，因此非常适合将其布置在例如家庭、商业场所、公共场所等众多环境中（诸如商场、写字楼、学校、机场、车站、广场、公园、舰船、工矿企业内部区域等）用来提供饮用水，这对于保证饮水安全、促进环境保护、提高人们的生活质量和满意度等方面均具有积极意义。

以上仅以举例方式来详细阐明根据本实用新型的可在线自清洁的净水系统，这些个例仅供说明本实用新型的原理及其实施方式之用，而非对本实用新型的限制，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，本领域技术人员还可以做出各种变形和改进。因此，所有等同的技术方案均应属于本实用新型的范畴并为本实用新型的各项权利要求所限定。

Claims (12)

1.一种可在线自清洁的净水系统，其包括用于将原水过滤净化成产水的过滤膜装置，其特征在于，所述净水系统还包括：

双极膜电渗析装置，其至少与所述过滤膜装置的浓水侧相连通，用于将浓水的至少一部分处理成包括酸性液体和/或碱性液体且彼此隔离开的至少两种液体；以及

至少一个流体管路，其布置在所述双极膜电渗析装置与所述过滤膜装置的进水侧和/或浓水侧之间，以供所述酸性液体和/或所述碱性液体流向所述过滤膜装置来对其进行在线自清洁。

2.根据权利要求1所述可在线自清洁的净水系统，其中，所述双极膜电渗析装置还与所述过滤膜装置的产水侧相连通。

3.根据权利要求1所述可在线自清洁的净水系统，其中，所述双极膜电渗析装置被设置成具有盐室和酸室的二室式、或者具有盐室和碱室的二室式、或者具有酸室、盐室和碱室的三室式。

4.根据权利要求1、2或3所述可在线自清洁的净水系统，其中，所述至少一个流体管路包括：

第一流体管路，其布置在所述双极膜电渗析装置与所述进水侧和/或所述浓水侧之间，以供所述酸性液体流向所述过滤膜装置来对其进行在线自清洁；以及

第二流体管路，其布置在所述双极膜电渗析装置与所述进水侧和/或所述浓水侧之间，以供所述碱性液体流向所述过滤膜装置来对其进行在线自清洁。

5.根据权利要求4所述可在线自清洁的净水系统，其中，所述净水系统还包括：

第三流体管路，其布置在所述双极膜电渗析装置与所述进水侧之间，以供当所述至少两种液体包括淡水时所述淡水流向所述进水侧。

6.根据权利要求1、2或3所述可在线自清洁的净水系统，其中，所述净水系统还包括：

泵装置，其布置在所述至少一个流体管路中；

阀装置，其布置在所述至少一个流体管路中；和/或

产水存储容器，其与所述进水侧相连通用于存储产水。

7.根据权利要求1、2或3所述可在线自清洁的净水系统，其中，所述过滤膜装置的过滤膜是反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、粗滤膜或其任意组合形成的复合式过滤膜。

8.根据权利要求1、2或3所述可在线自清洁的净水系统，其中，所述净水系统还包括用于控制所述至少一个流体管路中的流体流动和/或所述双极膜电渗析装置的运行的控制装置。

9.根据权利要求8所述可在线自清洁的净水系统，其中，所述控制装置与所述双极膜电渗析装置和布置在所述至少一个流体管路中的阀装置相连，并控制所述酸性液体和所述碱性液体二者以预设的时间间隔分别流向所述过滤膜装置。

10.根据权利要求8所述可在线自清洁的净水系统，其中，所述净水系统还包括检测装置，其与所述控制装置相连，用于检测位于所述过滤膜装置的浓水侧和/或产水侧的流体参数并提供给所述控制装置。

11.根据权利要求10所述可在线自清洁的净水系统，其中，所述检测装置包括电导率传感器、流量传感器、压差传感器。

12.根据权利要求1、2或3所述可在线自清洁的净水系统，其中，所述净水系统被布置在家庭、商业或公共环境中用于提供饮用水。

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