DE3024813A1 - Verfahren zum kompostieren von rottegut aus organischen abfaellen und/oder klaerschlamm in zwei verfahrensstufen - Google Patents

Verfahren zum kompostieren von rottegut aus organischen abfaellen und/oder klaerschlamm in zwei verfahrensstufen

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DE3024813A1 DE19803024813 DE3024813A DE3024813A1 DE 3024813 A1 DE3024813 A1 DE 3024813A1 DE 19803024813 DE19803024813 DE 19803024813 DE 3024813 A DE3024813 A DE 3024813A DE 3024813 A1 DE3024813 A1 DE 3024813A1
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Description

HEINZ H. PU5CHMANN ■ PATENTANWALT
THOMA5-WIMMER-RING 14 · D 8000 MÜNCHEN 22 TELEFON (089) 227887 · TELEX 5248 78 rrm
Gebrüder Weiss K.G. München, 25.o6.198o
Kupferwerkstraße P 758/8o
634o Dillenburg 2 (Frohnhausen) Pu/rei
Verfahren zum Kompostieren von Rottegut aus organischen Abfällen und/oder Klärschlamm in zwei Verfahrensstufen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kompostieren von Rottegut aus organischen Abfällen und/oder Klärschlamm in zwei Verfahrensstufen.
Aus der DE-AS 24 23 744 ist es bekannt, Klärschlamm unter Zusatz von Kohlenstoffträgern in einem Vorrottesilo zu mischen und zu belüften, sodann nach einer Verweilzeit von 24 Stunden in die oberste Stufe eines mehrstufigen Rottesilos zu fördern, um das Rottegut dort zwischen 12 bis 24 Stunden mit auf +260C vorgewärmter Luft zu belüften. Das derart behandelte Rottegut wird dann in eine zweite Silostufe überführt und dort wiederum mit auf +260C vorgewärmter Luft belüftet. Dieser Vorgang wiederholt sich in einer dritten, vierten und fünften Silostufe, worauf 8o % des Rottegutes unter Zusatz von je 25 kg Kalkstickstoff auf einen Kubikmeter Rottegut über das Vorrottesilo in einen Nachrottesilo oder einen Belüftungscontainer zur 8-bis 1o-tägigen Nachbelüftung mit Frischluft gefördert werden. Die verbleibenden 2o % des Rottegutes werden im Vorrottesilo mit neu zuzuführendem Klärschlamm und einer wiederum vorbestimmten Menge eines Kohlenstoffträgers zusammengeführt und vermischt.
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Auf diese Weise soll der Klärschlamm in mehreren aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten vollständig verrottet und hygienisiert und nachgereift werden, so daß das Endprodukt landwirtschaftlich voll nutzbar ist. Da die Behandlungsdauer in den einzelnen Stufen jeweils 24 Stunden beträgt, soll ein kontinuierlicher Durchsatz möglich sein.
Da eine Schwerkraft- und Druckluftförderung von in einem rottefähigen Zustand versetzten Klärschlamm, wie die Erfahrung gezeigt hat, nicht möglich ist, sind bei einem solchen mehrstufigen Verfahren jeder Stufe mechanische Fördermittel, wie beispielsweise Förderschnecken, zuzuordnen, durch die das Rottegut ständig umgewälzt wird. Der ständige mechanische Eingriff verhindert aber den Aufbau einer effektiven Biologie innerhalb des Rottegutes und zerstört die sich bildenden Myzelfäden, so daß trotz hohen apparativen Aufwandes ein vollständiges Verrotten des Rottegutes unmöglich wird. Auch ist die vorgeschlagene Intervallbelüftung des Verrottesilos in Verbindung mit einem Rührwerk einem guten Rottestart hinderlich. Durch die Intervallbelüftung werden Qur wenigen Arten der am Rottevorgang normalerweise beteiligten Bakterien und Mikroorganismen für deren Vermehrung geeignete Lebensbedingungen angeboten, was· in den nachfolgenden Rottestufen infolge der vorgeschlagenen Luftführung nicht mehr änderbar ist. Schließlich erfordert die unterschiedliche Belüftung einer jeden Rottestufe ebenfalls einen hohen apparativen und personellen Aufwand für die Durchführung.
Um als Endprodukt eines großtechnisch durchzuführenden Rottevorganges ein hygienisch einwandfreies, biologisch aktives, wertvolles Humusmaterial zu gewinnen, sollten möglichst allen in dem Rottegut vorhandenen Mikroorganismen und Bakterien optimale Lebensverhältnisse geboten werden, damit diese sich explosionsartig vermehren können und so durch ihre Stoffwechselvorgänge den Abbau und die Umsetzung der organischen Abfälle in Humus in kürzerer Zeit als in der Natur geschehend durchführen. Ein solches Rotteverfahren ist beispielsweise in der DE-AS 22 5J5 oo9 beschrieben. Dort wird bei genauer Einhaltung
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der den Rotteprozeß beeinflussenden im wesentlichen durch die Luftzufuhr gesteuerten Parameter innerhalb der in einem Belüftungsreaktor befindlichen Materialsäule eine unterschiedliche Wärme- und Sauerstoffschichtung und daraus folgend eine unterschiedliche Verteilung spezifischer Bakterien erreicht, was zu einer differenzierten, für den Rotteprozeß optimalen aeroben und anaeroben Bakterientätigkeit führt.
Bei einem solchen Rotteverfahren durchläuft das Rottegut den Belüftungsreaktor in einem Zeitraum von etwa 14 bis 2o Tagen, wobei die Verweildauer im wesentlichen durch den gewünschten Reifegrad des als Endprodukt anfallenden Kompostes bestimmt ist. Wird die Rottezeit verkürzt, fällt ein unreifer Kompost an, der dann vorzugsweise in Form einer Miete nachreifen muß. Eine solche Nachreifung erfordert besondere Flächen und ist infolge der atmosphärischen Einwirkungen völlig ungesteuert. Auch kommt es vor, daß infolge unvermeidbaren Gewinnstrebens noch unreifer Kompost in den Handel gelangt, da der zu Mieten aufgeschüttete Kompost äußerlich bereits das Aussehen und den Geruch frischer Walderde aufweist. Schließlich geht bei einer Nachreife in der Miete wertvoller Stickstoff verloren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Kompostieren von Kompostgut aus organischen Abfällen und/oder Klärschlamm zu optimieren unter Anwendung zweier Verfahrensstufen, um jeweils in Abhängigkeit des Reifegrades optimale biologische Verhältnisse für die bei der Umsetzung des Rottegutes in Kompost tätigen Bakterien und Mikroorganismen zu schaffen.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das auf ein rottefähiges C/N-Verhältnis gebraohte Rottegut in der ersten Verfahrensstufe kontinuierlich im Gegenstrom und in der sich unmittelbar anschließenden zweiten Verfahrensstufe in steuerbaren Intervallen diskontinuierlich belüftet wird.
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Nach einer bevorzugten Ausfiihrungsform der Erfindung wird das Rottegut in einen ersten Behälter von oben eingebracht und von der Sohle her derart ausgetragen, daß jedes Partikel der aus Rottegut bestehenden Materialsäule den ersten Behälter innerhalb von 7 bis 14 Tagen durchläuft, daß die Materialsäule im Gegenstrom von unten her derart kontinuierlich belüftet v/ird, daß innerhalb der Materialsäule sich eine unterschiedliche Wärme- und Sauerstoffschichtung mit einer aeroben und/oder anaeroben spezifischen Bakterien-Verteilung ausbildet, und daß das in einen zweiten Behälter im Ausmaß des Austrages überführte, nunmehr biologisch aktive Rottegut diesen Behälter innerhalb von 14 bis 2o Tagen durchwandert und während dieser Zeit in Intervallen derart dieskontinuierlich belüftet wird, daß in der dort befindlichen Materialsäule ausschließlich aerobe Abbauvorgänge stattfinden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch das erfindungsgemäße zweistufige Rotteverfahren wird erstmals das in einer bewährten Verfahrensstufe gerottete Rottegut einer zweiten, von der Atmosphäre abgeschlossenen zweiten Verfahrensstufe zugeführt, in der den in dieser Verfahrensstufe allein tätigen Aerobiern ebenfalls optimale Lebensverhältnisse geboten werden. Jeder Verfahrensstufe ist somit eine unterschiedliche Biologie zugeordnet, nämlich in der ersten Verfahrensstufe eine differenzierte Schichtung von anaeroben und aeroben Bakterien und Mikroorganismen, und in der zweiten Stufe eine vollständig aerobe Reifung des Rottegutes, wobei in der ersten Stufe eine kontinuierliche Gegenstrombelüftung und in der zweiten Stufe eine Intervallbelüftung angewendet wird. Durch die Intervallbelüftung können eventuell bei der Belüftung innerhalb der Materialsäule sich bildenden Luftkanäle zusetzen, die durch die Luftzuführung beeinträchtigten Mikroorganismen können sich wieder erholen und ungehindert tätig werden. Bei der Überführung des Rottegutes von der ersten zur zweiten Stufe ist es auf einfache Art und V/eise möglich, das
*in der Belüftungspause
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Rottegut mit veredelnden organischen und/oder anorganischen Zuschlagen zu vermengen. Auch kann feingemahlene Asche oder Sand vor der zweiten Stufe zugeführt werden, um dem Reifkompost eine dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßte Einstellung zu geben, wie dies vom Erwerbsgartenbau gewünscht wird. Da nunmehr die Nachrotte in einem allseits geschlossenen Behälter durchgeführt wird, entstehen keinerlei Stickstoffverluste bei der Reifung des die erste Stufe verlassenden Kompostes, alle Stickstoffanteile werden in Nitratstickstoff überführt. Schließlich läßt sich der Abbau des Kohlenstoffanteils ''genauer als bisher in der zweiten Stufe steuern. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden also nicht nur Flächen zur Aufschüttung von Mieten und Arbeitskräfte gespart, sondern auch ein besseres Produkt erzielt. Der am Ende der zweiten Verfahrensstufe anfallende Reifkompost kann direkt verpackt und der Verwertung zugeführt werden. Schließlich ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, aus organischen Abfällen und geeigneten Zuschlagen in einem geschlossenen Verfahren Futtermittel zu erzeugen, ohne daß Umweltbelastungen durch stinkende oder verschmutzte Abluft eintreten.
Ein Ausfülirungsbeispiel der Erfindung ist anhand einer mehr oder minder schematischen Darstellung einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.
Auf einem im Erdboden gegründeten Fundament 1o sind ein erster im Querschnitt kreisförmiger Behälter I und ein zweiter ebenfalls im Querschnitt kreisförmiger Behälter II aufrechtstehend angeordnet, deren Wandungen wärmeisoliert sind und jeweils oben eine nicht naher dargestellte zentrische Einlaßöffnung 11 sowie an der Sohle je eine zentrische Auslaßöffnung aufweist. Mit den Einlaßöffnungen 11 sind jeweils lediglich schematisch dargestellte, motorgetriebene Zufuhr-Vorrichtungen ET 1 und ET 2 verbunden, während den Auslaßöffnungen 12 jeweils motorgetriebene Austragvorrichtungen AT 1 und AT 2 zugeordnet sind. Mit der Sohle eines jeden Behälters I und II ♦im Rottegut
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ist je eine Luftzuführungsvorrichtung LZ^ und LZp verbunden, die über je ein jeweils von einem nicht dargestellten Motor angetriebenen Druckgebläse 18 bzw. 19 mit der Atmosphäre entnommener Frischluft gespeist werden. Die von den Druckgebläsen angesaugte Frischluft wird über nicht näher dargestellte Belüftungsrohre 2o in die Behälter I und II gefördert, um dort in noch zu beschreibender Weise die in den Behältern befindlichen Materialhaufwerke HW^ bzw. HWp zu durchströmen. Über Sauggebläse 21 und 22 wird jeweils oberhalb der durch die Materialhaufwerke gebildeten Materialsäulen ein Unterdruck erzeugt, so daß das am oberen Ende der zugeordneten Materialsäule jeweils austretende Luft-Gasgemisch abgesaugt und über je ein Filter 23 gereinigt in die Atmosphäre überführt wird. In die Abluftleitungen sind jeweils COp - Meßeinrichtungen 24 bzw. 25 eingeschaltet. In Abhängigkeit beispielsweise des COp-Gehaltes in der Abluft und eines vorgegebenen Sollwertes wird für den Behälter I über einen nicht dargestellten Regler, der die Antriebsmotoren der Gebläse 18 und 19 beeinflußt, der Luftdurchsatz durch das Materialhaufwerk HW.. in noch zu beschreibender ¥eise gesteuert. Die Steuerung des Luftdurchsatzes durch den Behälter II erfolgt mit Hilfe eines nicht näher dargestellten, an sich bekannten Schaltwerkes SW, durch das die Betriebsdauer des Druckgebläses 19 sowie die Betriebsdauer des Sauggebläses 22 in noch zu beschreibender Weise bestimmt wird.
Jeder der Behälter I und II ist mit einem Unterdruckventil 26 bzw. 27 versehen, das das Behälterinnere mit der Atmosphäre verbindet, sobald im Behälter ein vorbestimmter Unterdruck überschritten wird.
Die Austragsöffnung 12 des Behälters I ist über eine Fördervorrichtung TF mit der Zufuhrvorrichtung ET 2 für die Eintragsöffnung 11 des Behälters II verbunden. Der Austragsöffnung 12 des Behälters II ist eine Abfüllvorrichtung AF zugeordnet, die mit einer Zubringvorrichtung 3o für den Reifkompost aufnehmende Säcke 27 in nicht näher dargestellter Weise zusammenwirkt.
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Der Zufuhrvorrichtung ET1 werden über eine geeignete Fördereinrichtung 31 die zu verrottenden organischen Abfälle und über eine Fördereinrichtung 32 die zur Einstellung eines rottefähigen C/N-Verhältnisses notwendigen Zuschläge und Kohlenstoffträger wie z. B. Sägemehl zugeführt. Der Zuführvorrichtung ET2 können über eine Fördereinrichtung 33 das Rottegut veredelnde organische und/oder anorganische Zuschläge zugeführt werden. Diese Zuschläge v/erden mit dem aus dem Behälter I entnommenen, fast vollständig verrotteten Gut innig vermischt, ehe sie über die Zufuhrvorrichtung ETp dem Behälter II zugeführt werden, um dort am Reifungsprozeß teilzunehmen.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende:
Das auf ein rottefähiges C/N-Verhältnis eingestellte Rottegut wird (in Form der Materialsäule HW1) mit Hilfe der Zuführvorrichtun ET1 in den Behälter I eingebracht und mit Hilfe der Austragsvorrichtung AF ausgetragen, so daß das Rottegut durch den Behälter I in Richtung der Pfeile 4o von oben nach unten geführt und gleichzeitig durch die Luftzuführungsvorrichtung LZ1 in Richtung der Pfeile 42, also im Gegenstrom, belüftet wird. Die Belüftung ist so dosiert, daß innerhalb der im Behälter I befindlichen Materialsäule eine unterschiedliche Warme- und Säuerstoffschichtung und damit eine unterschiedliche Verteilung spezifischer, am Rottevorgang beteiligter Bakterien und Mikroorganismen erreicht wird, was zu einer differenzierten, für den Rotteprozeß optimalen aeroben und anaeroben Bakterientätigkeit führt. Der Luftdurchsatz beträgt hierbei etwa pro Stunde 1 bis 2,5 mal den Behälterinhalt. Die Zuführung von Rottegut und der Austrag von verrottetem Gut ist so eingestellt, daß jedes Materialpartikel in dem Haufwerk etwa 7 bis 14 Tage benötigt, um den Behälter I zu durchlaufen. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel in der DE-AS 25 41 o7o beschrieben und dargestellt.
Das über die Austragvorrichtung AT1 ausgetragene verrottete Gut, ein sogenannter Frischkompost, wird im Ausmaße des Austrages über die Fördervorrichtung TF und die Zuführvorrich-
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tung ETp dem Behälter II zugeführt, so daß in diesem ebenfalls ein Materialhaufwerk HW2 entsteht.Dieses Haufwerk besteht vollständig aus biologisch aktivem Rottegut. Die Austragvorrichtung ATp des Behälters II ist nun so gesteuert, daß jedes Partikel im Haufwerk den Behälter II in einer Zeit von etwa 14 bis 2o Tagen durchwandert. Der Durchsatz des Behälters II und sein Volumeninhalt sind also auf den Durchsatz des Behälters I und sein Volumeninhalt abgestellt. Während dieser Zeit erfolgt eine Intervall-Belüftung unter Vermittlung des Druck- und/oder Sauggebläses 19 und 22, und zwar in der Weise, daß etwa ein Luftvolumen des ein- bis zweifachen Rauminhaltes des Behälters in 1/A-bis 3/4-stündigen Intervallen durch den Behälter gedrückt wird, die von ein- bis fünfminütigen Pausen unterbrochen sind. Sowohl die Intervalldauer als auch die Intervallpause ist einstellbar mit Hilfe des erwähnten, nicht näher dargestellten Schaltwerkes SW. Die Intervalleinstellung erfolgt durch Auswertung insbesonders der CO2-Messung der Abluft aus dem Behälter II, sowie durch Messung der Feuchtigkeit des aus dem Behälter II augetragenen
R ifkompostes. Der ausgetragene Reifkompost kann nunmehr direkt, also unmittelbar anschließend an den Austrag aus dem Behälter II, in Säcke 27 abgefüllt, also verpackt werden.
Ferner ist selbstverständlich möglich, beim Erreichen unerwünschter Trockenheit des Rottegutes Feuchtigkeit insbesondere dem Behälter I zuzuführen. Die Zuführung von Feuchtigkeit ist in der genannten DE-AS 25 41 o7o ebenfalls beschrieben. In der Regel soll aber Feuchtigkeit abgeführt werden, was insbesondere durch die -gewählte Intervallbelüftung im Behälter II zwangsläufig erfolgt.
Durch die beschriebene Aufteilung der Verrottung organischer Abfälle in einen gesteuerten Rottevorgang und in einen gesteuerten Reifungsvorgang können optimale Rotteverhältnisse auf kleinstem Raum großtechnisch erzielt werden, die zu einer wesentlichen Verbesserung des Endproduktes führen. Es ist auch möglich, die Verweildauer des Rottegutes in den ein-
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zelnen Behältern so einzustellen, daß im Behälter I nur eine teilweise Verrottung und im Behälter II die vollständige Verrottung und Reifung erfolgt. Auch hierbei wird die beschriebene Luftführung beibehalten, so daß im Behälter I sowohl anaerobe als auch aerobe Abbauvorgänge stattfinden, während im Behälter II nur aerobe Abbauvorgänge stattfinden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit der Zuführung von geeigneten Zuschlägen zwischen beiden Verfahrensstufen, so daß eine Veredelung des Reifkompostes erzielbar ist oder aber eine Futtermittelherstellung aus Kompost und nach Zuführung geeigneter Zuschläge und deren Vergärung mit dem Kompost in einen fortlaufenden Verfahrensvorgang aus organischen Abfällen ohne weiteres möglich wird.
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, -AX-.
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Claims (8)

HEINZ H. PIJSCHMANN · PATHNTANWALT THOMAS-WIMMER-RINC 14 · D 8000 MÜNCHEN 22 TELEFON (089| 22 7887 · TELEX 524878 rrm Gebrüder Weiss K.G. München, 25.06.1980 Kupferwerkctraße P 758/80 634o Dillenburg 2 (Prohnhausen) Pu/rei PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Kompostieren von Rottegut aus organischen Abfällen und/oder Klärschlamm in zwei Verfahrensstufen, dadurch gekennzeichnet, daß das auf ein rottefähiges C/N-Verhältnis gebrachte Rottegut in der ersten Verfahrensstufe kontinuierlich im Gegenstrom und in der sich unmittelbar anschließenden zweiten Verfahrensstufe in steuerbaren Intervallen diskontinuierlich belüftet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Verfahrensstufe anaerob und aerob, in der zweiten Verfahrensstufe dagegen nur aerob gerottet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rottegut in einen ersten Behälter von oben eingebracht und von der Sohle her derart ausgetragen wird, daß jedes Partikel der aus Rottegut bestehenden Materialsäule den ersten Behälter innerhalb von 7 bis 14 Tagen durchläuft, daß die Materialsäule im Gegenstrom von unten her derart kontinuierlich belüftet wird, daß innerhalb der Materialsäule sich eine unterschiedliche Wärme- und Sauerstoffschichtung mit einer aeroben und/oder anaeroben spezifischen Baktorien-Verteilung zum Zwecke der Verrottung eines jeden Partikels des Rottegutes ausgebildet, und daß das im Ausmaß des Austrages aus dem ersten Behälter in einen zweiten Behälter überführte, nunmehr biologisch akti-
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ve Rottegut diesen Behälter innerhalb vcn 14 bis 2o Tagen durchwandert und während dieser Zeit in Intervallen derart diskontinuierlich belüftet wird, daß in der dort befindlichen Materialsäule ausschließlich aerobe Abbauvorgänge zum Zwecke der Reifung des eingetragenen Rottegutes stattfinden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftung in beiden ■Verfahrensstufen Jeweils in Abhängigkeit des CC^-Gehaltes der Abluft und der Feuchtigkeit des jeweils ausgetragenen Rottegutes derart gesteuert wird, daß in der ersten Verfahrensstufe die Luftmenge und in der zweiten Verfahrensstufe die Intervalldauer geändert wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das biologisch aktive Rottegut vor der Überführung in den zweiten Behälter mit das Rottegut veredelnden organischen und/oder anorganischen Zuschlagen vermengt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dei]/zweiten Stufe die dem Behälter zuzuführende Luftmenge und die Intervalldauer der Belüftung fest vorgegeben sind.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch g e k e η η ze lehne t, daß die Luftführung in der ersten und in der zweiten Verfahrensstufe durch Erzeugen von Über- und/oder Unterdruck erfolgt.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Anwendung zur Futtermittel-Erzeugung aus organischen Abfällen mit oder ohne Zuschläge, die gegebenenfalls vor der Einspeisung des Rottegutes in die zweite Verfahrensstufe zugemischt werden.
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ORDINAL. INSPECTED
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