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納濾技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用研究

文檔作者：胡葉亮1，林峰2，喻敏英1 文檔來(lái)源： 1．浙江仁欣環(huán)科院有限責(zé)任公司 2．浙江中通檢測(cè)科技有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月31日
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2017年第10期(總第145期)
紅i夏占辛釷
ENERGY AND ENERGY CONSERVATl0N 2017年10月
納濾技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用研究
胡葉亮1，林峰2，喻敏英1
(1．浙江仁欣環(huán)科院有限責(zé)任公司，浙江寧波315199；2．浙江中通檢測(cè)科技有限公司，浙江寧波315201)
摘要： 分析納濾技術(shù)的含義及特點(diǎn)，探討納濾膜分離機(jī)理，闡述納濾技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用，以期提高納濾
技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)廢水處理中的技術(shù)水平。
關(guān)鍵詞： 納濾技術(shù)；工業(yè)廢水；應(yīng)用研究
中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095—0802一(2017)10—0097—02
Study on the Application of Nanofiltration Technology in Industrial Wastewater Treatment
HU Yelian91，LIN Fen92，YU Minyin91
(1．Renxin Research Academy of Environmental Sciences in Zhejiang Province，Ningbo 31 51 99，Zhejiang，China；2．Zhongtong
Detection Technology Co．，Ltd．in Zhejiang Province，Ningbo 31 5201，Zhejiang，China)
Abstract：This paper analyzed the meaning and characteristic of nanofihration technology，explored the mechanism of nanofihra—
tion membrane separation and elaborated the application of nanofihration technology in industrial wastewater treatment in order to
improve the application of nanofihration technology in industrial wastewater treatment．
Key words：nanofihration technology；industrial waste water；research on application
O引言
納濾技術(shù)是一種比較新型的水處理技術(shù)，相對(duì)于
傳統(tǒng)的反滲透技術(shù)來(lái)說(shuō)，它不僅可以截留ca2+、K+等對(duì)
人體有益的元素，而且可以允許小分子有機(jī)物通過(guò)，
在保留對(duì)人體有益的微量元素的基礎(chǔ)上，除去水中消
毒后的副產(chǎn)品或揮發(fā)性氣體在水中的殘留物質(zhì)等。因
此，該技術(shù)絕大多數(shù)應(yīng)用于對(duì)工業(yè)廢水的處理，但同
時(shí)，納濾技術(shù)在其中存在的問(wèn)題也不容忽視。
1納濾技術(shù)的含義及特點(diǎn)
納濾(NF)是分離膜中截留分子量較低的一種膜，
其他分離膜按截留量從高到低分布依次為：微濾MF、
超濾uF、納濾UF、反滲透RO。較傳統(tǒng)反滲透膜相比，
納濾膜是近年發(fā)展比較快的水過(guò)濾技術(shù)，早期開(kāi)發(fā)納
濾膜的目的是為了代替常規(guī)的利用離子交換法過(guò)濾水
中雜質(zhì)的軟化膜，故納濾也稱(chēng)為低壓反滲透技術(shù)，納
濾膜具備許多傳統(tǒng)的反滲透不具備的特點(diǎn)。
1．1荷電性
納濾膜的最大的一個(gè)特點(diǎn)便是它的荷電性，根據(jù)
離子的大小或電價(jià)高低而對(duì)離子進(jìn)行分離，進(jìn)一步分
離純化液體。荷電性的缺點(diǎn)表現(xiàn)為：與制造工藝、制
造材料等密切相關(guān)，一旦荷電強(qiáng)度過(guò)大，對(duì)膜的性能
會(huì)產(chǎn)生極大的影響，影響膜的使用壽命，導(dǎo)致其抗污
染性能大大降低。在納濾膜使用過(guò)程中，截留直徑大
于孔徑的大分子有機(jī)物，利用中性不帶電的小粒子篩
分溶液內(nèi)的可以通過(guò)孔徑的物質(zhì)。
收稿日期：2017—03—21
第一作者簡(jiǎn)介：胡葉亮，1983年生，男，浙江寧海人，2008年畢業(yè)
于河海大學(xué)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)，碩士，工程師。
1．2離子選擇性
納濾膜的另一個(gè)特點(diǎn)便是其離子選擇性，它對(duì)
Ca“、K+的截留高于傳統(tǒng)的反滲透技術(shù)，而與之相反的
是，其對(duì)于Cl一等消毒后產(chǎn)生的副產(chǎn)品的滲透性使其可
以快速通過(guò)溶液，保留對(duì)人體有益的各種微量元素，去
除有毒元素。納濾膜利用膜上所帶電荷的靜電作用，截
留二價(jià)和多價(jià)鹽，允許單價(jià)鹽通過(guò)，經(jīng)過(guò)納濾膜處理后
的水最接近大自然山泉水，與反滲透膜相比，作用更加
明顯。
1．3截留相對(duì)分子質(zhì)量
納濾膜與反滲透的區(qū)別之一在于其截留相對(duì)分子
質(zhì)量比較大，一般在200 nm。2 000 nm左右的大分子有
機(jī)物。實(shí)踐研究表明，納濾技術(shù)對(duì)大分子有機(jī)物有極好
的分離效果。在處理重金屬溶液中，大分子金屬被截留，
處理后可以二次利用，減少了企業(yè)的投入，節(jié)省資金。
1．4操作壓力低
通常反滲透膜需要極大的壓強(qiáng)，跨膜壓差在0．8 MPa～
2．3 MPa，比納濾膜高0．5 MPa～3．0 MPa的差值，納濾
膜的操作壓力更低，最低甚至可以達(dá)到o．3 MPa。
2納濾膜分離機(jī)理
納濾的過(guò)濾機(jī)理：a)孔徑過(guò)濾。利用中性不帶電
的電荷粒子通過(guò)孔徑來(lái)過(guò)濾，其相對(duì)應(yīng)膜的孔徑尺寸
達(dá)到1 nm，故其得名為納濾膜；b)電荷排斥。(a)都帶
正電。正電荷周?chē)碾妶?chǎng)線是發(fā)散的，正電荷受力和
電場(chǎng)線一致，所以排斥；(b)都帶負(fù)電。負(fù)電荷周?chē)?
電場(chǎng)線是匯聚的，負(fù)電荷受力和電場(chǎng)線相反，所以排
斥，過(guò)濾重金屬就是利用這個(gè)原理。
納濾膜的一個(gè)重要的特性便是荷電性，膜上粒子的
電荷性間接影響形成道南效應(yīng)，即電荷可以影響濾膜
·97·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2017年第10期婦i夏占芋釷2017年10月
篩選粒子，膜表面帶電性越強(qiáng)，對(duì)粒子的去除效果越
好，而中性不帶電的粒子則起的是過(guò)濾作用。篩選粒
子離不開(kāi)納濾膜的篩分作用，而這個(gè)作用與膜本身的
孔徑大小有關(guān)。粒徑小于孔徑的粒子可以通過(guò)，否則
會(huì)被截留下來(lái)，納濾膜孑L徑直徑大概在1 nm左右，其
截留效果大大高于傳統(tǒng)反滲透膜。而就一般來(lái)說(shuō)，膜
孔徑大小與不帶電的小分子有機(jī)物有關(guān)，越小的孑L徑
對(duì)小分子有機(jī)物的截留效果越好。
含重金屬等污水經(jīng)過(guò)納濾膜處理后，可以分離回
收有用物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益雙達(dá)標(biāo)。在處
理過(guò)程中，不添加任何化學(xué)試劑，僅依靠物理作用
(電荷互斥和孔徑過(guò)濾)，節(jié)省處理費(fèi)用，便于推行。
納濾技術(shù)在一定程度截留了可以重復(fù)利用的大分子，
而對(duì)一些需要處理的如cl等進(jìn)行回收處理，減少隨處
排放未處理過(guò)的污水所造成的土壤、海洋等二次污染。
中國(guó)水資源分布不均勻，利用納濾膜技術(shù)可以節(jié)省更
多水，從這個(gè)方面來(lái)說(shuō)，納濾膜技術(shù)值得推行。
3 納濾技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用
納濾技術(shù)在工業(yè)廢水、生活廢水等污水處理中發(fā)
揮出巨大的作用。
3．1納濾技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，食品工業(yè)發(fā)展也十分迅
速，而隨之帶來(lái)的污水處理問(wèn)題十分嚴(yán)重。食品工業(yè)
廢水屬于高濃度重污染的工業(yè)廢水，納濾技術(shù)主要是
用于對(duì)廢水溶液進(jìn)行濃縮、脫鹽、脫色、調(diào)味和脫除
雜質(zhì)。如在植物油廢水加工中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％固含
量、2％自由脂肪酸的大豆油可以被直接濃縮到45％，
同時(shí)處理廢水時(shí)可以利用正己烷溶液回收部分酸，節(jié)
能50％。在食品工業(yè)中，已經(jīng)可以利用納濾技術(shù)較成功
地處理乳清。在乳清濃縮脫鹽過(guò)程中，大分子有機(jī)物
乳清被截留返回，繼續(xù)稀釋、脫鹽、濃縮，直到大部
分溶液都可以通過(guò)納濾膜，此時(shí)溶液再進(jìn)行二次處理，
而稀釋后的乳清中的含鹽量被降到極低。魚(yú)肉加工廠
的污水處理相比要更麻煩一些，利用微濾膜和納濾膜
處理排放后的水，濃縮脫鹽。可以通過(guò)納濾膜的溶液
進(jìn)行二次處理后用來(lái)加工魚(yú)肉，二次利用；不可以通
過(guò)的污水在高壓情況下不斷稀釋?zhuān)档秃}量。這種
處理方式不僅保護(hù)環(huán)境，而且可以二次利用，減少資
金的投入。用超濾膜和納濾膜結(jié)合，處理橘子汁的酸
性浸液，濃縮脫鹽后，脫鹽率達(dá)到54．5％，自身濃縮到
10倍以上，有機(jī)酸去除率達(dá)N80％以上，結(jié)合數(shù)據(jù)分析
來(lái)看，納濾膜在食品行業(yè)的脫鹽率達(dá)到很高的水準(zhǔn)【1】。
3．2納濾在染料工業(yè)中的應(yīng)用
染料行業(yè)的廢水不僅污染物含量多、含鹽率高、色
度高等，而且極難處理，其處理過(guò)程相當(dāng)量的反應(yīng)物和
副產(chǎn)品需要二次處理，因此，需將溶液進(jìn)行精制處理。
首先要稀釋溶液，將溶液鹽分降低之后利用納濾
膜進(jìn)行過(guò)濾，截留其中的大分子有機(jī)物，進(jìn)行不斷的
稀釋處理，直到處理后的溶液可通過(guò)納濾膜。在此過(guò)
·98·
程中，無(wú)機(jī)鹽、水等小分子物質(zhì)由于孑L徑等問(wèn)題極易
被除去，截留剩下的大分子物質(zhì)在純化和濃縮之后，
方可以排放【2】。納濾技術(shù)不僅提高了染料的強(qiáng)度，而且
提高染料的色光，使其更加光彩奪目。國(guó)內(nèi)外進(jìn)行多
次嘗試后證明，用納濾膜處理染料污水是可行的，其
前景十分光明，在經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保因素等多原因疊加
之后，可以在染料廢水處理方面推行納濾膜。
垃圾滲濾液處理一直是世界性難題，目前，主要采
用為厭氧好氧等生物處理法，但中后期滲濾液中含有
很高濃度的溶解有機(jī)質(zhì)，導(dǎo)致生化法出水難以達(dá)標(biāo)排
放。與生化法相比，膜分離技術(shù)受原水水質(zhì)的變化影
響小，在難降解廢水的處理中具有明顯優(yōu)勢(shì)。納濾系
統(tǒng)經(jīng)過(guò)2 a的穩(wěn)定運(yùn)行表明，垃圾滲瀝液經(jīng)過(guò)生化處理
后，再經(jīng)過(guò)納濾處理，85％～90％的透過(guò)液達(dá)標(biāo)排放，
僅10％～15％的濃縮污液和泥漿返回垃圾池，這項(xiàng)工藝
較好地解決了垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液的二次污染問(wèn)題[3】。
3．3重金屬?gòu)U水處理
重金屬污染指水中所含的Mn、Cr等重金屬元素遠(yuǎn)
高于日常用水量，導(dǎo)致水污染的一種現(xiàn)象。許多行業(yè)
排放的污水都有可以造成重金屬污染，如合金生產(chǎn)、
金屬加工、電鍍等行業(yè)。重金屬污染水資源一是對(duì)水
資源的浪費(fèi)與破壞，被污染的水資源需要長(zhǎng)達(dá)幾十年
甚至百年的時(shí)間來(lái)復(fù)原；二是浪費(fèi)金錢(qián)與精力。而納
濾技術(shù)可以對(duì)重金屬污染進(jìn)行處理，保護(hù)環(huán)境的同時(shí)
回收重金屬，也節(jié)約了人力與物力【4】。
有關(guān)學(xué)者的研究表明，利用納濾膜的孔徑大小將
大分子金屬截留，在含Ni的污染溶液中，Ni可以達(dá)到
93％的去除率。而納濾膜對(duì)電鍍含Ni廢水的處理過(guò)程
中，去除率達(dá)到97％。
3．4造紙廢水處理
造紙廠所產(chǎn)生的廢水是目前來(lái)說(shuō)產(chǎn)生量較大、處
理難度也較大的廢水之一。部分造紙廠靠近河海，未
經(jīng)處理的污水直接排放，污染生活用水。更有甚者，直
接將含有對(duì)人體有害的污水未經(jīng)處理直接排放，給后
期處理帶來(lái)極大困難，如在江蘇啟東等地，造紙廠對(duì)
人們的生活造成極大的威脅。這就需要政府部門(mén)制定
相關(guān)條文，加大管理力度；企業(yè)需要采用更先進(jìn)的處
理方法，如納濾處理技術(shù)，減輕污染。
納濾膜的孔徑和膜的電荷是影響污水處理結(jié)果的
一個(gè)方面，另一個(gè)方面則與污水溶液的酸堿值、膜的
穩(wěn)定性、流速、壓強(qiáng)等因素都有關(guān)系。與反滲透膜相
比，納濾膜的處理結(jié)果還是穩(wěn)定上升中，在其他更有效
技術(shù)的輔助上，納濾膜會(huì)更大地發(fā)揮作用閉。
3．5垃圾滲濾液處理
伴隨著垃圾處理工程的發(fā)展，垃圾滲透液處理仍
有很大的發(fā)展空間。目前就中國(guó)垃圾處理仍然是最簡(jiǎn)
單的填埋場(chǎng)為主，如何將垃圾廢物再資源化、再利用，
成為中國(guó)目前亟待解決的問(wèn)題之一。采用垃圾滲透液+
填埋場(chǎng)的方式可以將大顆粒物溶解后再處理利用。然
(下轉(zhuǎn)154頁(yè))
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2017年第10期婦i夏占予釷2017年10月
的概率，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)產(chǎn)生極為不利的影響。
3解決的方法
a)針對(duì)煤礦礦井特殊環(huán)境采取的措施。在爆破工
作前考察地況，采用先進(jìn)精準(zhǔn)的儀器對(duì)環(huán)境進(jìn)行勘測(cè)，
確認(rèn)是否有造成瓦斯爆炸的可能，避免造成巨大的人
員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。對(duì)要爆破處進(jìn)行氣體含量比例的
檢測(cè)，如果存在危險(xiǎn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)調(diào)整爆破時(shí)間、方式
等。對(duì)于周?chē)h(huán)境問(wèn)題，可以控制，同時(shí)又無(wú)法準(zhǔn)確
控制，所以必須找到可控條件，把可控制部分及時(shí)準(zhǔn)
確地控制好、把握好、處理好，而對(duì)于一些不可控的
因素，則需要取之有利的方面，利用它來(lái)為我們服務(wù)，
當(dāng)然也要避免其不利之處，遵守自然規(guī)律，爭(zhēng)取把不
可控環(huán)境因素的危害降到最低。只有把環(huán)境勘測(cè)好，
細(xì)小的問(wèn)題處理好，才能幫助爆破作業(yè)順利安全實(shí)施，
同時(shí)給煤礦企業(yè)帶來(lái)好處和利益；
b)針對(duì)器材和機(jī)電設(shè)備等采取的措施。對(duì)礦井工
作中所用到的器材在使用前一定要做好檢查和維護(hù)，
還要定期對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行全面檢查，不能出現(xiàn)問(wèn)題。
做好系統(tǒng)的檢查，比如可建立良好的監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)設(shè)
備機(jī)器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，就可及時(shí)報(bào)告
給相關(guān)部門(mén)，讓相關(guān)部門(mén)進(jìn)行維修，監(jiān)控系統(tǒng)不可只
對(duì)某一部分進(jìn)行監(jiān)測(cè)，需全面監(jiān)測(cè)，因?yàn)槊刻幖?xì)節(jié)都
可能是爆破工作發(fā)生意外的原因，只有把每一處都監(jiān)
測(cè)好，礦井工作人員才有安全保證，企業(yè)的安全發(fā)展
才有保證。煤礦采掘爆破技術(shù)內(nèi)部涉及的方面非常廣，
要用到非常多的設(shè)備和機(jī)器，既有挖掘機(jī)等大型機(jī)器，
也有螺絲等細(xì)小的工具，一個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)都會(huì)帶來(lái)不可
估量的嚴(yán)重后果，爆破是危險(xiǎn)工作更是技術(shù)工作；
c)管理問(wèn)題方面，需提升爆破技術(shù)人員的安全意
識(shí)。雖然現(xiàn)在數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)很發(fā)達(dá)，但在很多
工作中還是以人員操作為主。首先，爆破人員必須具
備全面專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，在爆破工作前需對(duì)人員進(jìn)行考察，
操作的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，只有經(jīng)歷過(guò)實(shí)際作業(yè)的員工才能靈
活應(yīng)對(duì)各種突發(fā)事件和狀況，首次參加爆破的員工必
須在有經(jīng)驗(yàn)的老員工的陪伴指導(dǎo)下進(jìn)行工作。除了專(zhuān)
業(yè)技術(shù)知識(shí)外，還需要對(duì)爆破人員進(jìn)行思想品德考察，
如果員工思想道德有問(wèn)題，就會(huì)出現(xiàn)投機(jī)取巧、偷工
減料的可能。一旦發(fā)生這種情況，不僅對(duì)員工自己會(huì)
造成嚴(yán)重傷害，還有可能對(duì)其他爆破員工造成傷害，
出現(xiàn)安全事故，無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行下去。所以爆破人員必
須具備很強(qiáng)的責(zé)任感，為人誠(chéng)實(shí)，對(duì)工作有熱情，技術(shù)
到位，思想道德水平合格。這樣才能做到對(duì)煤礦采掘
人員的負(fù)責(zé)，對(duì)煤礦企業(yè)的負(fù)責(zé)【2】。
4結(jié)語(yǔ)
煤礦資源在社會(huì)生產(chǎn)中是不可缺少的，所以進(jìn)行
煤礦采掘工作非常有必要。煤礦資源可運(yùn)用到社會(huì)生
產(chǎn)生活各個(gè)領(lǐng)域，從大型企業(yè)工廠到幾個(gè)人的小家庭
都離不開(kāi)煤礦資源，煤礦資源開(kāi)采成為一項(xiàng)浩大的工
程。在開(kāi)采過(guò)程中需要爆破作業(yè)，為了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)
展，為了最廣大人民的利益，必須做好煤礦采掘工作，
做好爆破作業(yè)。而爆破作業(yè)危險(xiǎn)性又極高，所以在實(shí)
際操作工作中必須注重各個(gè)方面的問(wèn)題，全面統(tǒng)一地
做好爆破作業(yè)，保證工作人員安全，保證礦井安全生
產(chǎn)。詳細(xì)講述了在爆破作業(yè)前和爆破作業(yè)中需注意的
問(wèn)題，其實(shí)在爆破作業(yè)后，仍需要做很多的工作，爆破
完成后也需對(duì)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，如空氣中瓦斯的含量、
周?chē)欠翊嬖诎踩[患等，如果對(duì)煤礦爆破后不去管
理，那么會(huì)很容易造成殘留炸藥和瓦斯遇到明火后的
再次爆炸，很容易對(duì)人員造成傷害，同時(shí)也對(duì)煤礦企
業(yè)造成損失。所以爆破后的處理也十分必要。
參考文獻(xiàn)：
[1]王鴻橋．基于精細(xì)化與自主化的煤礦安全管理體系研究[J]．中
國(guó)煤炭。2010(5)：101—102．
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爆破人員只靠理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需具有實(shí)際(責(zé)任編輯：高志鳳)
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(上接98頁(yè))
而，溶解后的溶液中重金屬含量超標(biāo)嚴(yán)重，進(jìn)行鍋爐參考文獻(xiàn)：
高溫加熱產(chǎn)生的煙氣又會(huì)污染空氣，而且產(chǎn)生的雜質(zhì)[1]葛目榮，許莉，曾憲友，等．納濾理論的研究進(jìn)展[J]．流體機(jī)
物會(huì)堵塞鍋爐管道，影響均勻發(fā)熱。相比之下，將溶械，2016，33(1)：35—39．
解后的溶液利用納濾膜處理，酸性物質(zhì)的去除率達(dá)93％ [2]蔡惠如，高從堵．納濾技術(shù)治理染料廢水的嘗試[J]．環(huán)境工
左右。美國(guó)相關(guān)研究表明不同壓強(qiáng)下納濾膜對(duì)不同離程，2016，20(1)：24—25．
子等的流通率不同匍。[3]余躍，馮暉，吳滬寧，等．納濾膜處理印染廢水的研究[J]．
^ 仕{(lán)五化工時(shí)刊，2016，18(9)：26—29．
q 緬曬
[4]劉梅紅，姜坪．膜法染料廢水處理工藝研究[J]．膜科學(xué)與技
納濾技術(shù)快速發(fā)展離不開(kāi)國(guó)家對(duì)環(huán)保事業(yè)的高度術(shù)。2016，22(4)：43-45．
重視，納濾膜的特點(diǎn)也使納濾膜得到越來(lái)越多的認(rèn)可。[5]樓永通，陳益棠，王壽根，等膜分離技術(shù)在電鍍鎳漂洗水回收
同時(shí)，納濾膜也存在著不穩(wěn)定因素，如壓強(qiáng)的變化、中的應(yīng)用[J]膜科學(xué)與技術(shù)，2016，22(4)：43—47．
溶液的酸堿度變化等都會(huì)對(duì)納濾膜造成一定影響，這[6]王磊，福士憲一_原水性質(zhì)對(duì)納濾膜透抽}生能的影響[J]沖
些問(wèn)題仍然需要相關(guān)專(zhuān)家和科研人員、技術(shù)人員不斷國(guó)給水排水，2016，19(4)：56—58．
探索和研究。(責(zé)任編輯：季鑫)
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