生活污水处理方案设计.doc

1 工程概况
本污水处理站为镇区处理生活污水。
2项目设计依据、原则和范围
2.1设计依据
(1)《城镇污水综合排放标准》（GB81918-2002）；
(2)《给排水设计手册》；
(3)《中华人民共和国环境保护法》；
(4)《中华人民共和国水法》（1998）；
(5)《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
(6)《中华人民共和国水污染防治法》（1996）；
(7)《中华人民共和国水污染防治法细则》（1989）；
(8)《建设项目环境保护设计规定》（1997）；
(9)《建设项目环境保护设施竣工验收管理规定》（1994）；
(10)《村庄整治技术规范（GB50445－2008）》
(11)《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）
2．2设计原则
(1)污水处理工艺应因地制宜并力求技术先进可靠、经济合理、高效节能、易于维护管理。
(2)积极稳妥地采用新技术，在合理利用资金的同时，充分利用先进技术和设备以提高污水处理水平与效率。
(3)设计中必须充分考虑小区污水的特点，处理设施能适应较大的水量变化。在机械化、自动化程度方面，要从实际出发，根据需要和可能及设备的供应情况，妥善确定。
(4)设计应适当注意美观和绿化，其美化的方式和周围地区的环境相协调。
2．3设计范围
(1)污水处理站内工程的工艺及方案设计，不包括化粪池和场外污水管线工程。
(2)与工艺相配套的电器、仪表控制系统设计。
3 水质要求
3．1设计进水水质
由于各乡镇均为生活污水，确定本污水处理工程进水水质指标为：
指标
COD
（mg/l）
BOD5（mg/l）
SS
( mg/l)
NH3-N (mg/l)
PH
进水水质
≤450
≤250
≤250
≤40
6~9
3．2设计出水水质
本设计中污水经过格栅、调节池、生物集成处理设备后，最终处理出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准的要求，即：
指标
COD
（mg/l）
BOD5（mg/l）
SS
( mg/l)
NH3-N (mg/l)

PH
出水水质
≤50
≤10
≤10
5(8)
6~9
4废水处理工艺方案
4.1水质特性分析
根据进水水质和出水水质要求，废水具有以下特征：
污水中可滤残渣含量较高，这些残渣若不经处理直接进入生化处理系统，会在生化系统中积累而占据大量池容，使池容不断减少最终导致系统完全失效。同时，去除对生物处理过程有抑制作用的物质，减小生物反应的负荷，改善生物反应的条件，对处理系统正常运行，降低运行费用都是必不可少的一步。
4.2废水的预处理
4.2.1 去除部分不可生化降解的物质，均和水质和水量
此处的预处理主要有格栅，预曝气调节池。通过这一过程，可有效去除废水中不可生物降解或难于生物降解的有机物，均和水质和水量保证后续处理的正常进行。
4.2.2 预处理后的废水水质特性
预处理后废水水质如下表
预处理后的废水水质 单位：mg/L
污染物名称
PH
COD
BOD
SS
污染物浓度
7.0
400
200
100
预处理后废水水质各污染物配比如下表所示
预处理后各污染物配比
项目
BOD5/COD
数值
0.5
经预处理后的废水BOD5/COD=0.5，可以使用生化处理的办法，同时该水SS较高，故在膜生物反应器前设立兼氧A段，增加水的可生化性。
4.3工艺流程
进水

格 栅 渠

污 水 泵

鼓风机
调 节 池

污 水 泵

污泥回流
厌 氧 池

储泥池
污泥外运运
污 泥 泵
M B R 池
除磷剂

抽 吸 泵

清 水 池

氯片

出水
4.4工艺流程描述
1） 生活污水、生产废水通过地沟汇集进入污水处理界区，首先通过人工格栅去除水中的4mm以上的杂物，以减少后续处理负荷和保护后续处理设备（泵）。格栅挡住的杂物定期清理。
2） 格栅渠内设置提升泵将废水移送到调节池。
3） 生活污水、生产废水并非24小时/天均匀排放，但为了减少工程投资、满足后续生化处理设施的要求，废水处理系统是按24小时/天连续运行设计，因此需设置调节池均衡水量，同时在池内设空气搅拌，一方面均衡水质，同时对废水进行预曝气处理，防止SS在池内沉淀。
4） 废水的处理出水对氨氮要求较高，氨氮废水的处理一般有物化和生化两种方法。
物化法分为氯化法、磷镁沉淀法、离子交换法、汽提法和吹脱法。氯化法是通过投加足够量的氯使废水中的NH3—N氧化成氮气，此法处理费用高，一般用于给水的处理。磷镁沉淀法尽管氨与磷、镁生产一种沉淀复盐可作为肥料使用，但肥料的售价仍补偿不了磷酸的价格。离子交换法是选用对氨离子有很强选择性的沸石作为交换树脂，从而达到去除氨氮的目的，但对于高浓度的氨氮废水，离子交换法会使树脂再生频繁而无法操作，且再生液仍为高浓度氨氮废水需再处理。汽提法是用蒸气将废水中的游离氨转变为氨气逸出，逸出的氨气可以回收，一般用于处理高浓度氨氮废水；吹脱法则是用空气从废水中将氨气吹脱，一般用于处理中等浓度氨氮废水；但这两种处理方法运行成本较高。
生化法处理成本较低，只需控制一定的条件（如pH、DO和有机物浓度），运行管理较为方便。
本方案根据该废水的特点选用先进的膜生物处理技术（MBR），优点如下：
通过反硝化脱氮可彻底消除氮对环境的影响。
该废水中含有大量的氨氮，在硝化过程会产生大量的H+，而当废水中的碱度不能满足硝化反应的需要，会使得pH下降，抑制硝化过程的彻底进行，一方面引起NO2—（还原物）的累积，造成出水CODcr值偏高（理论上1mg/l NO2—造成1.143 mg/l CODcr），另外会引起NH3—N不能彻底的去除，造成NH3—N超标，因此必须补充投加一定量的碱以满足硝化过程的需要，而反硝化过程产生的碱度可补偿硝化过程消耗的一半的碱度，可减少后续的硝化过程补充投加的碱量，节省处理的运行费用。
反硝化过程可以利用硝化过程中产生的NO3—、NO2—离子中化合态的氧去氧化废水中的有机物，减少后续的硝化过程的曝气量，可节省处理的运行费用。
本方案中的生化工艺采用先进的膜生物处理技术（MBR），该工艺技术特别适用于有机浓度高、处理要求高的食品、有机化工、医药及畜牧等行业的废水处理以及中水回用处理。MBR技术以与活性污泥法相同的处理原理去除废水中的有机物，不同的是活性污泥法在沉淀池进行固液分离，而MBR装置则是通过膜分离单元将清水直接抽出。
5）MBR池由于污泥浓度高，抗水质变化能力强。
4.5 MBR工艺原理介绍
膜与生物处理工艺结合的膜生物反应器研究迄今已逾30年了，MBR的商业应用也有20年的历史了。
1969年，美国的Smith首次报道了美国Dorr-Oliver公司把活性污泥法和超滤工艺结合处理城市污水的方法。该工艺最引人瞩目的是用膜分离技术取代常规活性污泥二沉池，用膜分离技术作为处理单元中富集生物的手段，而不是采用常规的回流循环来增加曝气池中微生物的浓度。它是用一个外部循环的板框式组件来实现膜过滤的。在生活污水处理中，获得了极佳的处理效果，BOD＜1mg/L，COD=20～30mg/L，系统处理能力为10～100m3/d。另一个早期的报道是Hardt等人，在1970年用一个10L的好氧生物反应器处理合成废水，流程中用一个死端超滤膜来实现泥水分离，其中的MLSS浓度高达30000mg/L，是常规好氧系统的23倍，膜通量7.5L·m-2/h，COD去除率为98%。Dorr-Oliver公司在60年代还开发了另外一种膜处理工艺MST（Membrane Sewage Treatment）。在该系统中，污水进入悬浮生长的生物膜反应器中，并通过超滤膜组件的抽吸作用连续出水。膜组件为板框式，进出口压力分别为345KN·m-2和172 KN·m-2，膜通量为16.9L·m-2/h。尽管这些工艺取得了良好的出水水质，但由于当时膜技术发展相对落后，膜材料种类少，价格昂贵，使用寿命短，限制了该工艺的长期稳定运行，污水膜生物反应器仍然处于初级研究阶段。
1970年美国的Dorr-Oliver公司和日本的Sanki-engineering有限责任公司达成协议，使得该工艺首次进入日本市场。80年代以后，随着膜制造技术的发展、膜分离工艺的完善、膜清洗方法的改进和污水厂出水水质要求的提高，MBR开始在污水处理行业得到应用。1989年，日本政府联合许多大公司共同投资进行了为期6年的“90年代水复兴计划（Aqua Renaissance Programme’90）”科研项目，其目的是寻求满足长期水量需求，解决水污染问题和从污染物中获取能量。特别是开发一种膜技术与生物反应器相结合来处理工业和城市污水，省能省地，出水水质好，适用于污水回用的工艺。今天，日本已经有数家公司提供成套产品，应用于家庭污水处理和回用以及废水中COD、NH3-N较高的工业领域。
MBR（膜生物反应器）工艺的工作原理：首先通过活性污泥来去除水中可生物降解的有机污染物，然后采用膜将净化后的水和活性污泥进行固液分离。
本工程使用的膜为中空丝膜，膜的孔径在0.4μm左右，能够截留住活性污泥以及绝大多数的悬浮物，取得清澈的出水。为了使得膜能够连续长期稳定的使用，在中空丝膜的下方以一定强度的空气不断对膜进行抖动，既起到为生物氧化供氧作用，又防止活性污泥附着在膜的表面造成膜的污染。
4.6 MBR膜特点：

4.6.1良好的机械强度：
滤膜的机械强度大小反映了膜丝抵抗断丝的能力，断丝使超滤膜失去分离性能，是评价超滤膜质量优劣的一项重要指标。机械强度由膜丝的断裂强度和断裂伸长率来表征。中心通过配方和工艺的改进，使得膜产品具有良好的断裂强度和断裂伸长率，使用中不易出现断丝现象。

中空纤维帘式膜组件尺寸示意图
4.6.2良好的亲水性：
PVDF中空纤维超滤膜经过特殊的亲水化处理，膜丝具有永久亲水性能。水解触角由未改性前的79～90°\u38477X为30～35°\u12290X，可在较低的跨膜压力下，得到高的水通量，同时提高膜丝的耐污染性能。

亲水性膜与非亲水性膜的抗污染示意图

4.6.3过滤精度高
本中心中空纤维超滤膜具有均匀的0.05µm的小孔，可以除去微生物、胶体、藻类以及其他引起浑浊的物质。所有组件经过泄漏测试以确保没有超过孔径大小的微粒通过。

超滤中空纤维膜断面孔结构
4.6.4运行管理方便
传统的好氧活性污泥处理工艺，在高污泥负荷的情况运行会出现污泥膨胀现象，使得泥水难于分离导致系统不能正常运行、出水不达标。而MBR工艺是用膜抽吸作用来进行泥水分离，不会发生污泥膨胀影响MBR系统的正常运行和出水水质，因此运行管理极为方便。
4.6.5占地面积小
传统的活性污泥工艺的活性污泥浓度一般在3000～5000mg/l，而MBR工艺的活性污泥浓度一般在8000～12000mg/l，且不需生化沉淀池，故大大减少了占地面积和土建投资，其土建占地约为传统工艺的1/3。
4.6.6处理水质稳定
中空丝膜能够截留几乎所有的微生物，尤其是针对难以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系统内的生物相极大丰富，活性污泥驯化、增量的过程大大缩短，处理的深度和系统抗冲击的能力得以加强，处理水质稳定。
4.6.7具有很好的脱氮效果
MBR系统有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高。
4.6.8泥龄长
膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效率。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行，可以实现基本无剩余污泥排放。
4.6.9动力消耗低
中空丝膜所需的吸引压力仅为－0.1～－0.4公斤/cm2左右，动力消耗低。
膜生物反应器易于一体化，易于实现自动控制，操作管理方便；
MBR的工艺过程如下：

4.7处理效果一览表
单元名称
项 目
CODCr
BOD5
SS
预处理
进水(mg/l)
400
200
100
出水(mg/l)
≤360
≤180
≤10
去除率(%)
10
10
90
MBR池
进水(mg/l)
≤360
≤180
≤10
出水(mg/l)
≤40
≤10
≤5
去除率(%)
≥88
≥94
≥50
清水池
进水(mg/l)
≤40
≤10
≤5
出水(mg/l)
≤35
≤5
≤5
去除率(%)
≥12.5
≥50
/
总去除率(%)
＞92
＞98
＞95

5筑物设计参数及投资估算
按照处理工艺流程，由于安丘市各个乡镇的排污总量不同，排放标准相同，从而确定甘泉社区、中心社区、永昌社区、金湖社区共用一个方案是日处理量为300m³方案。
5.1 300 m³工艺计算
5.1.1格栅池
功能：去除污水中粗大的物质和颗粒直径大于4mm的污物，保护处理站的机械设备与生物处理系统正常运行，防止管道的堵塞。
数量：1座
格栅渠尺寸：L×B×H=1.0×2.0×2.0m
结构：砖混结构。
主要设备：
不锈钢自制格栅一台
溢流管道1套
3)提升泵
型号：50QWD7-10-0.75
流量：Q＝7m3/h
扬程：H＝10m
功率：N＝0.75Kw
数量：两台（一用一备）
5.1.2调节池
功能：根据生活污水的性质，其水质较为稳定，该调节池的设计主要考虑水量的调节。
结构形式：玻璃钢结构
设计水量：Q=12.5m3/h
水力停留时间：T=6h
池体容积：53m3
池体尺寸：L×B＝10×Φ2.5m
数量：1个
主要配套设备及材料：
1)溢流管道1套
2)微孔曝气管道1套
3)提升泵
型号：50QWD7-10-0.75
流量：Q＝7m3/h
扬程：H＝10m
功率：N＝0.75Kw
数量：两台（一用一备）
4) 曝气泵
型号：ASP-150H
数量：八台
5.1.3 厌氧池
结构形式：玻璃钢结构
水力停留时间：T=2.5h
有效容积：V= 30m3
池体尺寸：L×B＝6.42×φ2.5m
数量：1个
主要配套设备及材料：
搅拌机1台
型号：MA0.55/4-230-1400
5.1.4 MBR池
结构形式：玻璃钢结构
水力停留时间：T=6h
有效容积：53m3
池体尺寸：L×B＝10×φ2.5m
数量：1座
主要参数：有机负荷取0.3kgBOD5/kgMLSS.d
污泥浓度8g－12g/L
主要配套设备及材料：
1) MBR膜
型号：806*666*1450
数量：32件
2) 抽吸泵
型号：50ZX12.5-30
数量：两台（一用一备）
流量：Q＝12.5 m3/h
扬程：H＝32m
功率：N＝3Kw
3）加药计量泵
型号：HK210/0.7
数量：1台
4）储药罐
型号：300L
数量：1
5) 污泥回流泵
型号：50QWD7-10-0.75
流量：Q＝7m3/h
扬程：H＝10m
功率：N＝0.75Kw
数量：1台
5.1. 5 清水池
功能：采用投加二氧化氯方式进行消毒处理，满足处理出水指标要求。
结构形式：玻璃钢结构
设计容积：V=6m3
池体尺寸：L×B＝2.0×φ2.2m
数量：1座
主要配套设备及材料：
1）滤片投加器
5.1. 6储泥池
功能：储存生物处理产生的剩余污泥，方便进入污泥脱水系统进行脱水。
结构形式：玻璃钢结构
容积：V=6m³
池体尺寸为：L×B＝2.0×φ2.2m
数量：1座
5.1.7设备间
为了方便各电气设备的使用和维修，需建造设备间一间。
结构形式：轻体房
面积：12㎡
5.1.8 电气设计
现场控制站主要由可编程控制器（PLC）、控制器柜及柜内附属设备组成。
污水处理系统内仪表系统由各种传感器和变送器组成。变送器的标准直流信号（或电压信号）首先送至现场PLC。
工艺设备的控制分为两级:
第一级是PLC根据预定控制程序和现场实际情况，实行自动控制，无需人为干预 (自动)；
第二级就是手动控制，当把相应控制柜上的“手动/自动”选择开关打到“手动”时，各设备实现手动操作。手动控制优先级最高，此时，PLC控制被屏蔽，现场设备可在就地控制箱或控制柜上实现开、停等人工操作。此种模式主要是用在设备安装阶段的单台调试或PLC故障时的操作。
5.1.9 污水处理站占地面积
占地面积约：200㎡
5.1.10投资估算
主要构筑物一览表
序号
名称
池体尺寸
单位
数量
价格（万元）
备注
1
格栅渠
2.0 *1.0*2m
座
1

砖混
2
设备筏板

m3

3
其它构筑物

检查井等

主要设备一览表
序号
名称
规格型号
单位
数量
价格（万元）
备注
1
格栅
1.5*1.1
台
1

公司自制
2
潜污泵
50QWD7-10-0.75
台
5

3
抽吸泵
50ZX12.5-32
台
2

4
计量隔膜泵
HK210/0.7
台
1

5
曝气机
ASP-150H
台
8

6
潜水式搅拌机
MA0.55/4-230-1400
台
1

7
储药罐
300L
个
1

8
厌氧池
6.42*2.5m
个
1

玻璃钢
9
MBR池
10*2.5m
个
1

玻璃钢
10
调节池
10*2.5m
个
1

玻璃钢
11
储泥池
2*2.2m
个
1

玻璃钢
12
清水池
2*2.2m
个
1

玻璃钢
13
消毒设备
YQLT-5
个
1

14
膜组件
806*666*1450
件
32

15
配电箱

个
1

16
设备间
3.0*4.0
个
1

17
其他

管材等
5.1.11环境效益分析
本生活污水处理站投入正常运行后，可获得如下环境效益：
每年消减SS排放量：
（250－10）*300*365/106＝26.28吨
每年消减BOD5排放量：
（250－10）*300*365/106=26.28吨
每年消减CODcr排放量：
(450-50)*300*365/106＝43.8吨
每年消减NH3-N排放量：
（35－5）*300*365/106=3.285吨
5.1.12综合污水处理站运行成本计算与综合效益分析
1)人工费用
本处理站是无人操作的自动处理系统，固没有员工工资福利待遇费。
2)动力消耗费用
本污水处理工程日耗电约为99Kw.h，处理量为300m³/d，则耗电成本为0.33Kw.h/m3。电费按0.60元/Kw.h,则运行成本为： 0.2元/m3水。
3)综合运行成本
人工费+动力费+药剂费=0.2元/ m3水。

5.2 金润花园社区240 m³工艺计算
5.2.1格栅池
功能：去除污水中粗大的物质和颗粒直径大于4mm的污物，保护处理站的机械设备与生物处理系统正常运行，防止管道的堵塞。
数量：1座
格栅渠尺寸：L×B×H=1.0×2.0×2.0m
结构：砖混结构。
主要设备：
不锈钢自制格栅一台
溢流管道1套
3)提升泵
型号：50QWD7-10-0.75
流量：Q＝7m3/h
扬程：H＝10m
功率：N＝0.75Kw
数量：两台（一用一备）
5.2.2调节池
功能：根据生活污水的性质，其水质较为稳定，该调节池的设计主要考虑水量的调节。
结构形式：玻璃钢结构
设计水量：Q=10m3/h
水力停留时间：T=6h
池体容积：42m3
池体尺寸：L×B＝8×Φ2.5m
数量：1个
主要配套设备及材料：
1)溢流管道1套
2)微孔曝气管道1套
3)提升泵
型号：50QWD7-10-0.75
流量：Q＝7m3/h
扬程：H＝10m
功率：N＝0.75Kw
数量：两台（一用一备）
4) 曝气泵
型号：ASP-150H
数量：八台
5.2.3 厌氧池
结构形式：玻璃钢结构
水力停留时间：T=2.5h
有效容积：V= 17m3
池体尺寸：L×B＝3.43×φ1.76m
数量：2个
主要配套设备及材料：
搅拌机2台
型号：WQD3-10-0.55
5.2.4 MBR池
结构形式：玻璃钢结构
水力停留时间：T=6h
有效容积：42m3
池体尺寸：L×B＝3.43×φ2.8m
数量：2座
主要参数：有机负荷取0.3kgBOD5/kgMLSS.d
污泥浓度8g－12g/L
主要配套设备及材料：
1) MBR膜
型号：806*666*1450
数量：25件
2) 抽吸泵
型号：40ZX6.3-32
数量：两台（一用一备）
流量：Q＝6.3m3/h
扬程：H＝32m
功率：N＝2.2Kw
3）加药计量泵
型号：HK210/0.7
数量：1台
4）储药罐
型号：300L
数量：1
5) 污泥回流泵
型号：W QD3-10-0.55
流量：Q＝3m3/h
扬程：H＝10m
功率：N＝0.55Kw
数量：2台
5.2. 5 清水池
功能：采用投加二氧化氯方式进行消毒处理，满足处理出水指标要求。
结构形式：玻璃钢结构
设计容积：V=6m3
池体尺寸：L×B＝2.0×φ2.2m
数量：1座
主要配套设备及材料：
1）滤片投加器
5.2. 6储泥池
功能：储存生物处理产生的剩余污泥，方便进入污泥脱水系统进行脱水。
结构形式：玻璃钢结构
容积：V=6m³
池体尺寸为：L×B＝2.0×φ2.2m
数量：1座
5.2.7设备间
为了方便各电气设备的使用和维修，需建造设备间一间。
结构形式：轻体房
面积：12㎡
5.2.8 电气设计
现场控制站主要由可编程控制器（PLC）、控制器柜及柜内附属设备组成。
污水处理系统内仪表系统由各种传感器和变送器组成。变送器的标准直流信号（或电压信号）首先送至现场PLC。
工艺设备的控制分为两级:
第一级是PLC根据预定控制程序和现场实际情况，实行自动控制，无需人为干预 (自动)；
第二级就是手动控制，当把相应控制柜上的“手动/自动”选择开关打到“手动”时，各设备实现手动操作。手动控制优先级最高，此时，PLC控制被屏蔽，现场设备可在就地控制箱或控制柜上实现开、停等人工操作。此种模式主要是用在设备安装阶段的单台调试或PLC故障时的操作。
5.2.9 污水处理站占地面积
占地面积约：180㎡
5.2.10投资估算
主要构筑物一览表
序号
名称
池体尺寸
单位
数量
价格（万元）
备注
1
格栅渠
2.0 *1.0*2m
座
1

砖混
2
设备筏板

m3

3
其它构筑物

检查井等

主要设备一览表
序号
名称
规格型号
单位
数量
价格（万元）
备注
1
格栅
1.5*1.1
台
1

公司自制
2
潜污泵
50QWD7-10-0.75
台
4

3
抽吸泵
40ZX6.3-32
台
2

4
计量隔膜泵
HK210/0.7
台
1

5
曝气机
ASP-150H
台
8

6
潜污泵
WQD3-10-0.55
台
4

7
储药罐
300L
个
1

8
厌氧池
3.43*1.76m
个
2

玻璃钢
9
MBR池
3.43*2.8m
个
2

玻璃钢
10
调节池
8*2.5m
个
1

玻璃钢
11
储泥池
2*2.2m
个
1

玻璃钢
12
清水池
2*2.2m
个
1

玻璃钢
13
消毒设备
YQLT-5
个
1

14
膜组件
806*666*1450
件
25

15
配电箱

个
1

16
设备间
3.0*4.0
个
1

16
其他

管材等
5.2.11环境效益分析
本生活污水处理站投入正常运行后，可获得如下环境效益：
每年消减SS排放量：
（250－10）*240*365/106＝21.02吨
每年消减BOD5排放量：
（250－10）*240*365/106=21.02吨
每年消减CODcr排放量：
(450-50)*240*365/106＝35.04吨
每年消减NH3-N排放量：
（35－5）*240*365/106=2.628吨
5.2.12综合污水处理站运行成本计算与综合效益分析
1)人工费用
本处理站是无人操作的自动处理系统，固没有员工工资福利待遇费。
2)动力消耗费用
本污水处理工程日耗电约为79.2Kw.h，处理量为240m³/d，则耗电成本为0.33Kw.h/m3。电费按0.60元/Kw.h,则运行成本为： 0.2元/m3水。
3)综合运行成本
人工费+动力费+药剂费=0.2元/ m3水。

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