JP7037023B1 - ピロリン酸銅めっき廃水中の銅およびリン資源をリサイクルする方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、ピロリン酸銅めっき廃水を前処理して廃液中の粒子状不純物を除去するステップと、前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を電気透析処理するステップと、銅含有濃縮液を再処理して銅含有濃縮液中の金属銅を回収するステップと、を含むピロリン酸銅めっき廃水中の銅およびリン資源をリサイクルする方法を開示し、本発明は、ピロリン酸銅めっき廃水中の銅およびリン資源のリサイクルが困難な現状に対して、比較的簡単なプロセスにより銅およびリンを効率的に分離および濃縮して、廃水中の銅およびリン資源を効率的に回収し、環境への廃液の汚染を低減することができる。
【選択図】図1
Description
き廃水中の銅およびリン資源をリサイクルする方法に関する。
の他の物理的および化学的特性を改善するために、金属または合金の層を金属または非金
属材料の表面にめっきするプロセスである。加工製造の一環として、電気めっきは中国の
国内産業の不可欠な部分になっている。
銅メッキは、その優れた可塑性、接着性、および研磨の容易さから、装飾保護メッキの最
下層として広く使用されている。ピロリン酸銅めっきは、ピロリン酸銅を主塩として使用
し、さらに錯化剤やその他の補助錯化剤、光沢剤などの成分を使用し、pH、電流密度、
空気攪拌、温度などのプロセス条件を制御することで、結晶性の微細で明るいコーティン
グを実現するプロセスの一つである。めっき液はシアン化物を含まないため、安定してお
り、電流効率が高く、研磨性能も良好で、換気装置や吸引装置を追加する必要がないため
、工業的な大量生産に使用されている。
ピロリン酸銅めっきの幅広い用途もまた、ピロリン酸銅めっき廃水の処分の問題を引き起
こしている。ピロリン酸銅めっき廃水には、大量の重金属銅に加えて、大量のピロリン酸
も含まれている。水域に過剰に排出された銅は、水生動植物にストレスを与える可能性が
あり、重金属銅はまた、生物学的鎖の濃縮を通じて人体に侵入し、人体に害を及ぼす可能
性がある。廃水中のリンは効果的な処理をせずに水域に排出されると、水域の富栄養化を
引き起こしやすくなる。
同時に、銅とリンも貴重で希少な資源である。国際市場での銅とクロムの価格は3万元/
トンを超えて、リン資源も中国で希少な資源のひとつであり、中国国土資源省は、201
0年以降の国家経済発展のニーズを満たすことができない重要な鉱物の1つとしてリン鉱
石資源を登録する。近年、多くの学者が、国内の下水処理施設で発生する汚泥からますま
す貴重なリン資源を抽出する方法を研究している。ピロリン酸銅廃液中の銅とリンを恣意
的にリサイクル・排出しないと、必然的にそのような希少で貴重な資源の浪費になってい
る。
提供することである。
クルする方法を提供し、それは、
S1:ピロリン酸銅めっき廃水を前処理して廃液中の粒子状不純物を除去するステップと
、
S2:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を電気透析処理するステップと、
S2-1:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を全陰イオン交換膜に通過させ、廃液中
のピロリン酸イオンを電界力の作用下で、全陰イオン交換膜を通過してリン含有濃縮液プ
ールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中のリンを分離および濃縮するステップと、
S2-2:電気透析全陰イオン一方向膜を通過したピロリン酸銅めっき廃水を全陽イオン
交換膜に通過させ、廃液中の銅イオンを電界力の作用下で、全陽イオン交換膜を通過させ
て銅含有濃縮液プールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中の銅を分離および濃縮するステ
ップと、
S3:銅含有濃縮液を再処理して銅含有濃縮液から金属銅を回収するステップと、を含む
。
使用して、ピロリン酸銅めっき廃水を処理して廃液中の粒子状不純物を除去することを含
み、セキュリティフィルターシステムを直接使用することで、工業化されたプラントの準
備とプロセスサポート施設の確立がより容易になる。
で粗ろ過処理した後、ゼオライトフィルターで二次ろ過して廃液中の粒子状不純物を除去
することであり、処理コストは比較的低くなる。
ターを使用してピロリン酸銅めっき廃水中に空気を混合し、エアフロート法により廃液中
の粒子状不純物を除去し、使用する設備がシンプルで、エアフロート原理により粒子状不
純物を効率的に除去することができる。
1)1:3~13:11~15の質量比で、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維を多軸布
機で調製して多軸生地を得るステップと、
2)ポリ塩化ビニルとスチレン-ブタジエン-スチレントリブロック共重合体、修飾ナノ酸
化チタンを35~55:3~7:0.2~1.3の質量比でブレンドした後、180~22
0℃の条件下で多軸生地に塗布するステップと、
3)自然冷却後、脱イオン水で20~25分間超音波洗浄し、次に50~60℃の条件下
で4~8時間真空乾燥して、マトリックス膜を得るステップと、
4)マトリックス膜を1~2時間スルホン化し、次に濃度75~85wt%の濃硫酸、濃
度25~40wt%の希硫酸に順次2時間浸漬し、そして濃度3~15wt%の塩化ナト
リウム溶液に15~20時間浸漬して修飾陽イオン交換膜を得るステップと、を含む。
1)1:3~13:11~15の質量比でガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維を多軸布機
で調製して多軸生地を得るステップと、
2)塩化ベンジルトリエチルアンモニウムとリンタングステン酸を3~5:2.3~3の
質量比で混合して、転移活性剤を得るステップと、
3)ポリビニルアルコール樹脂を80~90℃の条件下で脱イオン水に溶解し、95℃に
加熱した後、ポリビニルアルコール樹脂との質量比2~7:22~35でオルトケイ酸エ
チルを加え、磁力で2~3時間攪拌し、次にオルトケイ酸エチルとの質量比0.5~1.
3:1で転移活性剤を加え、磁力で1~2時間攪拌して、ゾルマトリックスを得るステッ
プと、
4)多軸生地を80~90℃の条件下でゾルマトリックスに15~20時間浸漬した後、
濃度3~15wt%の塩化ナトリウム溶液に15~20時間浸漬して、修飾陽イオン交換
膜を得るステップと、を含む。
本発明の一側面として、S3の再処理は、具体的に、サイクロン電解装置を使用して銅含
有濃縮液を処理し、廃液中の有機複合体をアノードで酸化し、銅イオンがカソードに還元
され金属銅として堆積し、サイクロン電解処理した後、銅含有濃縮液中の銅を10g/L
から0.5g/L以下に減らし、残りの濃縮液を電気透析陽イオン一方向膜に戻して濃縮
し、その中の金属銅をさらに回収する。
き廃水中の銅およびリン資源のリサイクルおよび利用の困難さを考慮して、比較的単純な
プロセスを使用することにより、銅およびリンの高効率の分離および濃縮を実現し、銅の
効果的な回収を実現し、廃水中のリン資源、および廃液の環境への汚染を低減する。
S1:セキュリティフィルターシステムを使用してピロリン酸銅めっき廃水を処理し、廃
液中の粒子状不純物を除去するステップと、
S2:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を30分間電気透析処理するステップと、
S2-1:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を全陰イオン交換膜に通過させ、廃液中
のピロリン酸イオンを電界力の作用下で全陰イオン交換膜に通過させてリン含有濃縮液プ
ールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中のリンを分離および濃縮するステップと、
S2-2:電気透析全陰イオン一方向膜を通過したピロリン酸銅めっき廃水を全陽イオン
交換膜に通過させ、廃液中の銅イオンを電界力の作用下で、全陽イオン交換膜を通過させ
て銅含有濃縮液プールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中の銅を分離および濃縮するステ
ップと、
S3:銅含有濃縮液を再処理して銅含有濃縮液から金属銅を回収し、再処理は具体的に硫
化法を使用して金属銅を回収するステップと、を含む。
S1:ピロリン酸銅めっき廃水を、グリッドで粗ろ過処理した後、ゼオライトフィルター
で二次ろ過して廃液中の粒子状不純物を除去するステップと、
S2:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を30分間電気透析処理するステップと、
S2-1:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を全陰イオン交換膜に通過させ、廃液中
のピロリン酸イオンを電界力の作用下で、全陰イオン交換膜に通過させてリン含有濃縮液
プールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中のリンを分離および濃縮するステップと、
S2-2:電気透析全陰イオン一方向膜を通過したピロリン酸銅めっき廃水を全陽イオン
交換膜に通過させ、廃液中の銅イオンを電界力の作用下で、全陽イオン交換膜を通過させ
て銅含有濃縮液プールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中の銅を分離および濃縮するステ
ップと、
S3:銅含有濃縮液を再処理して銅含有濃縮液から金属銅を回収し、再処理は具体的に硫
化法を使用して金属銅を回収するステップと、を含む。
S1:ピロリン酸銅めっき廃水を、グリッドで粗ろ過処理した後、ゼオライトフィルター
で二次ろ過して廃液中の粒子状不純物を除去するステップと、
S2:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を30分間電気透析処理するステップと、
S2-1:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を全陰イオン交換膜に通過させ、廃液中
のピロリン酸イオンを電界力の作用下で、全陰イオン交換膜に通過させてリン含有濃縮液
プールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中のリンを分離および濃縮するステップと、
S2-2:電気透析全陰イオン一方向膜を通過したピロリン酸銅めっき廃水を全陽イオン
交換膜に通過させ、廃液中の銅イオンを電界力の作用下で、全陽イオン交換膜を通過させ
て銅含有濃縮液プールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中の銅を分離および濃縮するステ
ップと、
S3:サイクロン電解装置を使用して銅含有濃縮液を処理し、廃液中の有機複合体がアノ
ードに酸化され、銅イオンがカソードに還元され金属銅として堆積するステップと、
S4:20分間サイクロン電解処理するステップと、を含む。
S1:水とともに空気を噴出するエジェクターを使用して、ピロリン酸銅めっき廃水に空
気を混合してエアフロート法により廃液中の粒子状不純物を除去するステップと、
S2:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を25分間電気透析処理するステップと、
S2-1:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を全陰イオン交換膜に通過させ、廃液中
のピロリン酸イオンを電界力の作用下で、全陰イオン交換膜に通過させてリン含有濃縮液
プールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中のリンを分離および濃縮するステップと、
S2-2:電気透析全陰イオン一方向膜を通過したピロリン酸銅めっき廃水を全陽イオン
交換膜に通過させ、廃液中の銅イオンを電界力の作用下で、全陽イオン交換膜を通過させ
て銅含有濃縮液プールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中の銅を分離および濃縮するステ
ップと、
S3:サイクロン電解装置を使用して銅含有濃縮液を処理し、廃液中の有機複合体がアノ
ードに酸化され、銅イオンがカソードに還元され金属銅として堆積するステップと、
S4:20分間サイクロン電解処理し、残りの濃縮液を電気透析陽イオン一方向膜に戻し
てステップS2-2で濃縮した後、その中の金属銅を回収するステップと、を含む。
S1:セキュリティフィルターシステムを使用し、ピロリン酸銅めっき廃水を処理して廃
液中の粒子状不純物を除去するステップと、
S2:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を25分間電気透析処理するステップと、
S2-1:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を全陰イオン交換膜に通過させ、廃液中
のピロリン酸イオンを電界力の作用下で、全陰イオン交換膜に通過させてリン含有濃縮液
プールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中のリンを分離および濃縮するステップと、
S2-2:電気透析全陰イオン一方向膜を通過したピロリン酸銅めっき廃水を全陽イオン
交換膜に通過させ、廃液中の銅イオンを電界力の作用下で、全陽イオン交換膜を通過させ
て銅含有濃縮液プールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中の銅を分離および濃縮するステ
ップと、
S3:サイクロン電解装置を使用して銅含有濃縮液を処理し、廃液中の有機複合体がアノ
ードに酸化され、銅イオンがカソードに還元され金属銅として堆積するステップと、
S4:30分間サイクロン電解処理し、残りの濃縮液を電気透析陽イオン一方向膜に戻し
てステップS2-2で濃縮した後、その中の金属銅を回収するステップと、を含む。
S1:セキュリティフィルターシステムを使用して、ピロリン酸銅めっき廃水を処理して
廃液中の粒子状不純物を除去するステップと、
S2:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を30分間電気透析処理するステップと、
S2-1:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を全陰イオン交換膜に通過させ、廃液中
のピロリン酸イオンを電界力の作用下で、全陰イオン交換膜に通過させリン含有濃縮液プ
ールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中のリンを分離および濃縮するステップと、
S2-2:電気透析全陰イオン一方向膜を通過したピロリン酸銅めっき廃水を全陽イオン
交換膜に通過させ、廃液中の銅イオンを電界力の作用下で、全陽イオン交換膜を通過させ
て銅含有濃縮液プールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中の銅を分離および濃縮し、全陽
イオン交換膜は修飾陽イオン交換膜であるステップと、を含む。
1)1:3:11の質量比でガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維を多軸布機で調製して多
軸生地を得るステップと、
2)ポリ塩化ビニルとスチレン-ブタジエン-スチレントリブロック共重合体、修飾ナノ酸
化チタンを35:3:0.2の質量比でブレンドした後、180℃の条件下で多軸生地に塗
布するステップと、
3)自然冷却後、脱イオン水で20分間超音波洗浄し、次に50℃の条件下で4時間真空
乾燥して、マトリックス膜を得るステップと、
4)マトリックス膜を1時間スルホン化し次に濃度75wt%の濃硫酸、濃度25wt%
の希硫酸に順次2時間浸漬し、そして濃度3wt%の塩化ナトリウム溶液に15時間浸漬
浸漬して修飾陽イオン交換膜を得るステップと、
S3:サイクロン電解装置を使用して銅含有濃縮液を処理し、廃液中の有機複合体がアノ
ードに酸化され、銅イオンがカソードに還元され金属銅として堆積するステップと、
S4:20分間サイクロン電解処理し、残りの濃縮液を電気透析陽イオン一方向膜に戻し
てステップS2-2の濃縮した後、その中の金属銅をさらに回収するステップと、を含む
。
S1:セキュリティフィルターシステムを使用して、ピロリン酸銅めっき廃水を処理して
廃液中の粒子状不純物を除去するステップと、
S2:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を25分間電気透析処理するステップと、
S2-1:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を全陰イオン交換膜に通過させ、廃液中
のピロリン酸イオンを電界力の作用下で、全陰イオン交換膜に通過させリン含有濃縮液プ
ールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中のリンを分離および濃縮するステップと、
S2-2:電気透析全陰イオン一方向膜を通過したピロリン酸銅めっき廃水を全陽イオン
交換膜に通過させ、廃液中の銅イオンを電界力の作用下で、全陽イオン交換膜を通過させ
て銅含有濃縮液プールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中の銅を分離および濃縮し、全陽
イオン交換膜は修飾陽イオン交換膜であるステップと、を含む。
修飾陽イオン交換膜の調製方法は、
1)1:7.3:11.5の質量比でガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維を多軸布機で調
製して多軸生地を得るステップと、
2)ポリ塩化ビニルとスチレン-ブタジエン-スチレントリブロック共重合体、修飾ナノ酸
化チタンを45:5:1.1の質量比でブレンドした後、195℃の条件下で多軸生地に塗
布するステップと、
3)自然冷却後、脱イオン水で23分間超音波洗浄し、次に55℃の条件下で6時間真空
乾燥して、マトリックス膜を得るステップと、
4)マトリックス膜を2時間スルホン化し、次に濃度80wt%の濃硫酸、濃度30wt
%の希硫酸に順次2時間浸漬して、そして濃度10wt%の塩化ナトリウム溶液に18時
間浸漬した後、修飾陽イオン交換膜を得るステップと、
S3:サイクロン電解装置を使用して銅含有濃縮液を処理し、廃液中の有機複合体がアノ
ードに酸化され、銅イオンがカソードに還元され金属銅として堆積するステップと、
S4:20分間サイクロン電解処理し、残りの濃縮液を電気透析陽イオン一方向膜に戻し
てステップS2-2の濃縮した後、その中の金属銅をさらに回収するステップとを含む。
S1:セキュリティフィルターシステムを使用して、ピロリン酸銅めっき廃水を処理して
廃液中の粒子状不純物を除去するステップと、
S2:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を20分間電気透析処理するステップと、
S2-1:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を全陰イオン交換膜に通過させ、廃液中
のピロリン酸イオンを電界力の作用下で、全陰イオン交換膜に通過させリン含有濃縮液プ
ールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中のリンを分離および濃縮するステップと、
S2-2:電気透析全陰イオン一方向膜を通過したピロリン酸銅めっき廃水を全陽イオン
交換膜に通過させ、廃液中の銅イオンを電界力の作用下で、全陽イオン交換膜を通過させ
て銅含有濃縮液プールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中の銅を分離および濃縮し、全陽
イオン交換膜は修飾陽イオン交換膜であるステップと、を含む。
1)1:13:15の質量比でガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維を多軸布機で調製して
多軸生地を得るステップと、
2)ポリ塩化ビニルとスチレン-ブタジエン-スチレントリブロック共重合体、修飾ナノ酸
化チタンを55:7:1.3の質量比でブレンドした後、220℃の条件下で多軸生地に塗
布するステップと、
3)自然冷却後、脱イオン水で25分間超音波洗浄し、次に60℃の条件下で8時間真空
乾燥して、マトリックス膜を得るステップと、
4)マトリックス膜を2時間スルホン化し、濃度85wt%の濃硫酸、濃度40wt%の
希硫酸に順次2時間浸漬し、そして濃度15wt%の塩化ナトリウム溶液に20時間浸漬
して、修飾陽イオン交換膜を得るステップと、
S3:サイクロン電解装置を使用して銅含有濃縮液を処理し、廃液中の有機複合体がアノ
ードに酸化され、銅イオンがカソードに還元され金属銅として堆積するステップと、
S4:20分間サイクロン電解処理し、残りの濃縮液を電気透析陽イオン一方向膜に戻し
てステップS2-2の濃縮した後、その中の金属銅をさらに回収するステップとを含む。
1)1:3:11の質量比でガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維を多軸布機で調製して多
軸生地を得るステップと、
2)塩化ベンジルトリエチルアンモニウムとリンタングステン酸を3:2.3の質量比で
混合して、転移活性剤を得るステップと、
3)ポリビニルアルコール樹脂を80℃の条件下で脱イオン水に溶解し、次に95℃に加
熱した後ポリビニルアルコール樹脂との質量比1:11のオルトケイ酸エチルを加え、2
時間磁力攪拌し、そしてオルトケイ酸エチルとの質量比0.5:1の転移活性剤を加え、
1時間磁力攪拌して、ゾルマトリックスを得るステップと、
2)多軸生地を80℃の条件下でゾルマトリックスに15時間浸漬し、次に濃度3wt%
の塩化ナトリウム溶液に15時間浸漬して、修飾陽イオン交換膜を得るステップとを含む
。
1)1:7:12の質量比でガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維を多軸布機で調製して多
軸生地を得るステップと、
2)塩化ベンジルトリエチルアンモニウムとリンタングステン酸を4:2.8の質量比で
混合して、転移活性剤を得るステップと、
3)ポリビニルアルコール樹脂を85℃の条件下で脱イオン水に溶解し、次に95℃に加
熱してポリビニルアルコール樹脂との質量比1:6のオルトケイ酸エチルを加え、3時間
磁力攪拌し、そしてオルトケイ酸エチルとの質量比1:1の転移活性剤を加え、1.5時
間磁力攪拌して、ゾルマトリックスを得るステップと、
4)多軸生地を85℃の条件下でゾルマトリックスに18時間浸漬し、次に濃度8wt%
の塩化ナトリウム溶液に18時間浸漬して、修飾陽イオン交換膜を得るステップとを含む
。
1)1:13:15の質量比でガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維を多軸布機で調製して
多軸生地を得るステップと、
2)塩化ベンジルトリエチルアンモニウムとリンタングステン酸を5:3の質量比で混合
して、転移活性剤を得るステップと、
3)ポリビニルアルコール樹脂を90℃の条件下で脱イオン水に溶解し、次に95℃に加
熱してポリビニルアルコール樹脂との質量比1:5のオルトケイ酸エチルを加え、3時間
磁力攪拌し、そしてオルトケイ酸エチルとの質量比1.3:1の転移活性剤を加え、2時
間磁力攪拌して、ゾルマトリックスを得るステップと、
4)多軸生地を80~90℃の条件下でゾルマトリックスに20時間浸漬し、次に濃度1
5wt%の塩化ナトリウム溶液に20時間浸漬して、修飾陽イオン交換膜を得るステップ
とを含む。
一、実験廃水:ある工場のめっき部品浸出水からピロリン酸銅めっき廃水を入手し、廃水
が薄青色であり、そのうちに、Cu2+質量濃度が47.51mg/Lで、P2O7 4-質
量濃度が437.35mg/Lで、TP質量濃度が64.72mg/Lで、pH=8.7で
ある。
二、実施例1~11に記載の方法を使用して回収実験を行い、1組の対照実験を用意し、
対照実験は、具体的に電解法を使用して銅を回収し、試験終了後、合計時間、銅の回収率
、リンの回収率を記録し、上澄み液Cu2+、TP質量濃度を測定し、そのうちに、銅の
回収率=(粉末回収質量×銅含有量)÷持ち込まれた銅量であり、銅含有量はXRD分光
法により測定され、持ち込まれた銅量=Cu2+質量濃度×ピロリン酸銅めっき廃水量で
あり、具体的に表1に示される。
表1:試験データ記録テーブル
4-回収率がともに99.5%より高かった。
Claims (2)
- S1:ピロリン酸銅めっき廃水を前処理して廃液中の粒子状不純物を除去するステップと
、
S2:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を電気透析処理するステップと、
S2-1:前処理されたピロリン酸銅めっき廃水を全陰イオン交換膜に通過させ、廃液中
のピロリン酸イオンを電界力の作用下で、全陰イオン交換膜を通過してリン含有濃縮液プ
ールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中のリンを分離および濃縮するステップと、
S2-2:電気透析全陰イオン一方向膜を通過したピロリン酸銅めっき廃水を全陽イオン
交換膜に通過させ、廃液中の銅イオンを電界力の作用下で、全陽イオン交換膜を通過させ
て銅含有濃縮液プールに入れ、ピロリン酸銅めっき廃水中の銅を分離および濃縮するステ
ップと、
S3:銅含有濃縮液を再処理して銅含有濃縮液から金属銅を回収するステップと、
を含む、ことを特徴とするピロリン酸銅めっき廃水中の銅およびリン資源をリサイクルす
る方法。 - S2-2の全陽イオン交換膜は、修飾陽イオン交換膜である、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
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