一种用含纤维污泥生产板材的方法及其应用 技术领域 本发明属于环境工程和生物技术领域， 涉及一种利用含纤维污泥生产纤维板材的 方法及其应用。
背景技术 纤维污泥 ( 即富含纤维的工业污泥 ) 是一种生物固体废弃物， 主要是在造纸、 纺 织、 皮革等生产与加工的产业中产生， 以及来源于牛粪等畜牧养殖过程。 纤维污泥任意排放 将会带来严重的环境污染问题。例如， 造纸厂产生的造纸污泥每排放 1m3 将可能导致周边 十几米范围内的庄稼绝收。 造纸业、 纺织业和皮革业等一直是我国的重要行业， 单造纸一个 产业每年产生的纤维污泥达到 1000 万吨以上。如果将这些纤维污泥采用简单的倾倒或者 掩埋， 一年就要占用几十万亩地。因此， 纤维污泥已经成为我国一个严重的工业污染源。
目前， 纤维污泥的处理方法主要集中在掩埋、 焚烧和投海， 这三种处理方法均容易 污染环境， 对人体、 生活、 生产都将造成不同程度的影响。 掩埋的处理方式有三大缺点 ： 1、 需 要占用大面积的土地 ； 2、 纤维污泥多呈碱性， 掩埋后会造成土壤和地下水的污染 ； 3、 大幅 度的增加了企业的运输和人力成本。 焚烧处理有两大缺点 ： 1、 设备投资大， 需要价格昂贵的 焚烧炉， 还需要消耗大量的燃料 ； 2、 形成二恶英等有毒气体， 造成严重的空气污染。3、 燃烧 污泥本身耗能。将纤维污泥投入海中， 不但增加了运输成本， 也将会造成海洋的严重污染， 造成鱼类、 贝类等海洋生物死亡。因此， 上述方法均不是处理纤维污泥的理想方法。
实际上， 纤维污泥中含有大量的可利用资源， 如纤维污泥中不仅含有多种有机 质和氮、 磷、 钾等多种植物营养成分， 同时根据污泥来源不同其中含有一定量的可利用纤 维。如何对纤维污泥进行科学合理的利用， 以最大限度地降低对环境的污染， 达到降低治 污成本和变废为宝的目标。目前， 国内已开发出一些合理利用纤维污泥的技术。申请号为 200810115909.6 的 “一种造纸污泥制造的人造板及其制造方法以及除臭方法” 公开了一 种利用造纸污泥和酚醛树脂胶、 偶联剂等混合制造人造板的方法 ； 公开号为 101949105A 的 “造纸污泥纸板及其制备” 中公开了一种利用造纸污泥及纺织废料短纤维制造纸板的技术 ； 申请号为 200920061449.3 的 “造纸污泥再造环保纸板” 中公开了将造纸污泥挤压而成呈板 状的中密度板。 但是， 这些技术方法只局限于造纸污泥或者短纤维的纺织废料， 并不适用所 有的含纤维的污泥， 而且也达不到与工业需求结合实现充分利用和污染零排放。 其中， 申请 号为 200810115909.6 的 “一种造纸污泥制造的人造板及其制造方法以及除臭方法” 涉及到 大量使用塑料性质的高分子物质 ； 公开号为 101949105A 的 “造纸污泥纸板及其制备” 需要 将造纸污泥结合使用大量的纺织短纤维， 纺织短纤维价格比较高 (2011 年 10 月采购成本在 4000 元以上 )， 在规模化处理过程中显著增加处理成本。申请号为 200920061449.3 的 “造 纸污泥再造环保纸板” 中公开了将造纸污泥挤压而成呈板状的中密度板， 由于需要进行反 复的高压、 高温处理， 不但能源成本高， 而且会产生大量的污水。 因此， 现有处理方法要么不 环保， 要么不能真正产业化， 要么使用受到限制， 所以并不是目前技术水平下最理想的利用 纤维污泥的方法。
发明内容 本发明的目的是针对现有技术的上述不足， 提供一种利用含纤维污泥生产纤维板 材的方法。
本发明的另一目的是提供该方法生产的产品。
本发明的又一目的是提供该产品的应用。
本发明是通过以下技术方案来实现的 ：
一种利用含纤维污泥生产纤维板材的方法， 包含如下步骤 ：
(1) 制浆 ：
将含纤维污泥与 0.01 ～ 25.0cm 的植物长纤维按照 0.5 ～ 5 ∶ 1 的干重重量比混 合， 加入到碎浆机中拌匀制浆或用高浓磨浆机磨浆混匀， 再加入相当于植物纤维与含纤维 污泥总干重 50-90％的水稀释进行疏浆， 均匀搅拌后得混合浆 I ；
(2) 储浆 ：
将混合浆 I 放入储浆池， 兑水稀释至所述混合浆 I 干重占浆液重量的 2.0 ～ 8.0％， 均匀搅拌后， 得浆液 ；
(3) 再次疏浆 ：
在储浆池中， 加入防水剂和 / 或阻燃剂和 / 或防油剂以及混合浆 I 干重 60 ～ 99％ 的水进行疏浆， 均匀搅拌得混合浆 II ；
或
在储浆池中， 加入混合浆 I 干重 60 ～ 99％的水进行疏浆， 均匀搅拌得混合浆 II ；
(4) 抄板 ：
利用滚筒进行抄板， 滚筒半径可根据生产板材的尺寸进行定制 ；
(5) 烘干整形 ：
将所得抄板在蒸汽压力为 0.2 ～ 1.0MPa 和温度为 100 ～ 180℃的条件下将湿坯烘 干至含水量为 4 ～ 12％。
其中， 所述的植物长纤维是将植物材料通过磨浆和 / 或搓丝制备而成的具有多个 细胞的纤维束， 单根纤维束的长度为 0.01 ～ 25.0cm， 优选 1.5 ～ 5.0cm ； 所述的植物材料为 小麦秸秆、 大麦秸秆、 芦苇秆、 水稻秆、 大米草秸秆、 棉花秆、 黄豆杆、 芝麻杆、 木条和草坪草 中的任意一种或几种。
所述的含纤维污泥选自造纸污泥、 纺织污泥、 皮革污泥或牛粪中的一种或多种 ； 所 述的含纤维污泥在制浆前先进行除臭除味， 和 / 或将所述纤维污泥加入高浓磨浆机磨浆的 预处理 ； 所述的除臭除味优选将活性炭、 双氧水、 高锰酸钾或臭氧加入污泥中进行处理。
所述的方法还不含 (6) 切边打包 ： 利用切边机将纤维板材进行切边打包即可制得 所需产品。
所述防水剂选自市售防水剂， 优选 AKD 防水剂、 有机硅防水剂、 硅油防水剂， 杭州 远大化学助剂厂生产的 FT-3309B 型防水剂， 进一步优选苏州天马精细化学品股份有限公 司生产的 AKD 防水剂、 济南多维桥化工有限责任公司生产的有机硅防水剂、 澳达化工有限 公司生产的硅油防水剂、 杭州远大化学助剂厂生产的 FT-3309B 型防水剂， 防水剂添加量是 所述的混合浆 I 干重的 2.0％～ 10％， 优选 3.0 ～ 5.0％ ； 所述阻燃剂选自市售阻燃剂， 优
选郑州富龙新材料科技有限公司生产的 M-N 型氢氧化镁阻燃剂、 杭州远大化学助剂厂生产 的 ZR-BB02 型阻燃剂， 阻燃剂添加量是所述的混合浆 I 干重的 1.0％～ 25.0％， 优选 5.0 ～ 8.0 ％ ； 所述防油剂选自市售防油剂， 优选绍兴盛氟化工有限责任公司生产的 SF-801 和 SF-802 型防油剂、 嘉宝莉化工集团股份有限公司生产的 Z1001 和 Z1002 型防油剂， 防油剂添 加量是所述的混合浆 I 干重的 1.0 ～ 12％， 优选 4.0 ～ 6.0％。
步骤 (5) 烘干整形 ： 将所得抄板在蒸汽压力为 0.3-0.5MPa 和温度为 100 ～ 180℃ 的条件下将湿坯烘干至含水量为 4 ～ 12％。
按照以上方法生产的纤维板材。
所述的纤维板材作为替代部分木质材料的应用 ； 优选在用做物流托架及家具的挡 板和隔板， 根据需要可先在所述纤维板材上覆彩纸层和 / 或彩漆层。
所述的纤维板材作为建筑板材的应用 ； 优选在用做隔墙或保护地板或作为基础板 材与其他材料复合使用中的应用。
所述的纤维板材作为衣物鞋帽的衬垫， 和 / 或工业包装纸盒的内衬的应用 ； 根据 需要可先在所述纤维板材上覆白纸层和 / 或漆层。
有益效果 ：
本发明提供的利用含纤维污泥生产工业用板材的方法， 使用的材料或者添加剂均 为环保型材质， 产品废弃后可以回收再利用 ； 本方法操作简单， 只需在整形中使用一次的高 压和高温， 不仅能源消耗少且操作方便 ； 本方法使用的纤维束长度 0.5 ～ 25.0cm， 范围广， 利用纤维搓丝即可获得， 并且是对植物纤维的首次使用， 不含铅等有害物质， 更加生态环 保； 本发明板材的原料成本在 500 元 / 吨以下， 降低了产品的生产成本， 为植物秸秆找到最 经济实用的方法。
本发明提供的利用含纤维污泥生产工业用板材的方法， 解决了含纤维污泥的环境 污染问题， 找到了含纤维污泥的最大经济出路， 为节能环保、 环境治理以及资源可持续发展 提供了一种良好的技术方法。 具体实施方式
实施例 1 ：
一种按照如下方法生产的纤维板材 ：
(1) 原料预处理 ：
将造纸污泥按照公开的方法进行预处理， 包括除臭除味和用高浓磨浆机磨浆 ； 将 小麦秸秆经物理制浆， 搓丝制成具有多个细胞的纤维束， 单根纤维束的长为 0.5 ～ 5.0cm。 除臭除味方法 ： 加入含纤维污泥干重的 10 ％ -30 ％的浓度为 20 ％ -40 ％的双氧水处理 30-60min ； 然后经过挤压设备进行挤压即可。
(2) 制浆 ：
将小麦秸秆长纤维与预处理后的造纸污泥按照 1 ∶ 4 的干重重量比与造纸污泥混 合， 加入到碎浆机中拌匀制浆， 再加入相当于植物纤维与含纤维污泥总干重 50％的水稀释 进行疏浆， 均匀搅拌后得混合浆 I ；
(3) 储浆 ：
将上述混合浆 I 放入储浆池， 兑水稀释， 均匀搅拌后， 得浆液 ； 其中， 所述混合浆 I的干重 ( 即小麦秸秆浆与预处理后的造纸污泥的总干重 ) 占浆液重量的 2.0％。
(4) 再次疏浆 ：
在储浆池中， 加入 AKD 防水剂 ( 苏州天马精细化学品股份有限公司 ) 及所述的混 合浆 I 干重 60％的水进行疏浆， 均匀搅拌得混合浆 II ； AKD 防水剂的添加量是所述的混合 浆 I 干重的 2.0％。
(5) 抄板 ：
利用半径为 0.5m 的滚筒进行抄板， 产品厚度为 1.5mm。
(6) 烘干整形 ：
将所得抄板在压力为 1.0MPa 和温度为 180℃的将湿坯烘干至， 含水量为 4.0％。
(7) 切边打包 ：
利用切边机将纤维板材进行切边打包即可制得所需产品。
以上方法制备的纤维板材可替代部分木质材料用做物流托架及家具的挡板和隔 板， 根据需要可先在所述纤维板材上覆彩纸层和 / 或彩漆层。
实施例 2 ：
一种按照如下方法生产的纤维板材 ： (1) 原料预处理 ：
将含纺织污泥按照公开的方法进行除臭除味预处理 ： 加入含纤维污泥干重的 10％ -30％的浓度为 30％ -50％的高锰酸钾水溶液处理 30-60min ； 然后经过挤压设备进行 挤压即可 ；
将禾本科入侵生物大米草秸秆经物理制浆， 搓丝制成具有多个细胞的纤维束， 单 根纤维长多数为 1.0 ～ 5.0cm。
(2) 制浆 ：
将大米草植物长纤维与预处理后的造纸污泥按照 1 ∶ 2.5 的干重重量比混合， 加 到高浓磨浆机磨浆混匀制浆， 再加入相当于植物纤维与含纤维污泥总干重 60％的水稀释进 行疏浆， 均匀搅拌后得混合浆 I。
(3) 储浆 ：
将上述混合浆 I 放入储浆池， 兑水稀释， 均匀搅拌后， 得浆液 ； 其中， 所述混合浆 I 的干重 ( 即大米草植物长纤维与与处理后的造纸污泥的总干重 ) 占浆液重量的 5.2％。
(4) 再次疏浆 ：
在储浆池中， 加入 AKD 防水剂 ( 苏州天马精细化学品股份有限公司 ) 和 SF-801 型 防油剂 ( 绍兴盛氟化工有限责任公司 ) 及所述的混合浆 I 干重 90％水进行疏浆， 均匀搅拌 得混合浆 II。防水剂的添加量是所述的混合浆 I 干重的 2.5％ ； 防油剂的添加量是所述的 混合浆 I 干重的 5.5％。
(5) 抄板 ：
利用半径为 0.4m 的滚筒进行抄板， 产品厚度为 2.5mm。
(6) 烘干整形 ：
将所得抄板在压力为 0.5MPa 和温度为 120℃的将湿坯烘干至含水量为 10.0％左 右。
(7) 切边打包 ：
利用切边机将纤维板材进行切边打包即可制得所需产品。
上述制备的纤维板材作为衣物鞋帽的衬垫， 和 / 或工业包装纸盒的内衬 ； 根据需 要可先在所述纤维板材上覆白纸层和 / 或漆层。
实施例 3 ：
一种按照如下方法生产的纤维板材 ：
(1) 原料预处理 ：
将牛粪按照公开的方法进行除臭等预处理 ( 同实施例 1) ； 将水稻秸秆经物理制 浆， 搓丝制成具有多个细胞的纤维束， 单根纤维长多数为 3.0 ～ 7.0cm。
(2) 制浆 ：
将水稻纤维浆与上述预处理后的牛粪按照 1 ∶ 5 的干重重量比混合， 加入到高浓 磨浆机磨浆混匀制浆， 经加水稀释进行疏浆， 均匀搅拌后得混合浆 I。
(3) 储浆 ：
将上述混合浆 I 放入储浆池， 兑水稀释， 均匀搅拌后， 得浆液 ； 其中， 所述混合浆 I 的干重 ( 即水稻纤维浆与上述预处理后的牛粪总干重 ) 占浆液重量的 8.0％。
(4) 再次疏浆 ： 在储浆池中， 加入有机硅防水剂 ( 济南多维桥化工有限责任公司 ) 和 M-N 型氢氧 化镁阻燃剂郑州富龙新材料科技有限公司及所述的混合浆 I 干重 99％水， 均匀搅拌得混合 浆 II。有机硅防水剂的添加量是水稻纤维浆与上述预处理后的牛粪总干重的 4.5％ ； 阻燃 剂是水稻纤维浆与上述预处理后的牛粪总干重的 8.0％。
(5) 抄板 ：
利用半径为 0.2m 的滚筒进行抄板， 产品厚度为 4.0 ～ 6.0mm ；
(6) 烘干整形 ：
将所得抄板在压力为 0.2MPa 和温度为 100℃的将湿坯烘干至， 含水量为 11.0 ～ 12.0％。
(7) 切边打包 ：
利用切边机将纤维板材进行切边打包即可制得所需产品。
上述制备的纤维板材作为衣物鞋帽的衬垫， 和 / 或工业包装纸盒的内衬 ； 根据需 要可先在所述纤维板材上覆白纸层和 / 或漆层。
实施例 4 ：
一种按照如下方法生产的纤维板材 ：
(1) 原料预处理 ：
将皮革污泥按照公开的方法进行预处理 ( 同实施例 1) ； 将小麦秸秆经物理制浆， 搓丝制成具有多个细胞的纤维束， 单根纤维长为 1.5 ～ 5.0cm 左右。
(2) 制浆 ：
将小麦植物长纤维与上述预处理后的皮革污泥按照 1 ∶ 1 的干重重量比混合， 加 入高浓磨浆机磨浆混匀制浆， 再加入相当于植物纤维与含纤维污泥总干重 50％的水稀释进 行疏浆， 均匀搅拌后得混合浆 I ；
(3) 储浆 ：
将上述混合浆 I 放入储浆池， 兑水稀释， 均匀搅拌后， 得浆液 ； 其中， 所述混合浆 I
的干重 ( 即小麦植物长纤维与预处理后的皮革污泥总干重 ) 占浆液重量的 7.6％ ；
(4) 再次疏浆 ：
在储浆池中， 加入硅油防水剂 ( 澳达化工有限公司 ) 及所述的混合浆 I 干重 80％ 的水进行疏浆， 均匀搅拌得混合浆 II ； 硅油防水剂的添加量是混合浆 I 的干重的 3.0％。
(5) 抄板 ：
利用半径为 0.4m 的滚筒进行抄板， 产品厚度为 1.5mm ；
(6) 烘干整形 ：
将所得抄板在压力为 0.8MPa 和温度为 110℃的将湿坯烘干， 含水量为 9.0％ ；
(7) 切边打包 ：
利用切边机将纤维板材进行切边打包即可制得所需产品。
以上方法制备的纤维板材可作为替代部分木质材料应用 ； 如可用做物流托架及家 具的挡板和隔板， 根据需要可先在所述纤维板材上覆彩纸层和 / 或彩漆层。
实施例 5 ：
一种按照如下方法生产的纤维板材 ：
(1) 原料预处理 ： 将造纸污泥按照公开的方法进行预处理 ( 同实施例 2) ； 将棉花秆经物理制浆， 搓 丝制成具有多个细胞的纤维束 ； 单根纤维束的长为 0.2 ～ 3.0cm。
(2) 制浆 ：
将棉花纤维浆与上述预处理后的造纸污泥按照 1 ∶ 3 的干重重量比混合， 加入高 浓磨浆机磨浆混匀制浆， 再加入相当于植物纤维与含纤维污泥总干重 80％的水稀释进行疏 浆， 均匀搅拌后得混合浆 I。
(3) 储浆 ：
将上述混合浆 I 放入储浆池， 兑水稀释， 均匀搅拌后， 得浆液 ； 其中， 所述混合浆 I 的干重 ( 即棉花纤维浆与预处理后的造纸污泥总干重 ) 占浆液重量的 5.5％ ；
(4) 再次疏浆 ：
在储浆池中， 加入 FT-3309B 型防水剂 ( 杭州远大化学助剂厂 ) 及所述的混合浆 I 干重 70％的水进行疏浆， 均匀搅拌得混合浆 II。 FT-3309B 型防水剂的添加量是棉花纤维浆 与预处理后的造纸污泥总干重的 2.5％ ；
(5) 抄板 ：
利用半径为 0.5m 的滚筒进行抄板， 产品厚度为 2.5mm 左右 ；
(6) 烘干整形 ：
将所得抄板在压力为 0.4MPa 和温度为 130℃的将湿坯烘干， 含水量为 8.0％ ；
(7) 切边打包 ：
利用切边机将纤维板材进行切边打包即可制得所需产品。
以上方法制备的纤维板材可替代部分木质材料用做物流托架及家具的挡板和隔 板， 根据需要可先在所述纤维板材上覆彩纸层和 / 或彩漆层。
以上方法制备的纤维板材可作为建筑板材应用 ； 如可用做隔墙或保护地板或作为 基础板材与其他材料复合使用。
实施例 6 ：
一种按照如下方法生产的纤维板材 ：
(1) 原料预处理 ：
将造纸污泥按照公开的方法进行预处理 ( 包括除臭除味 ) ； 将杨树木条经物理制 浆， 搓丝制成具有多个细胞的纤维束， 单根纤维长度范围在 0.1 ～ 5.0cm。
(2) 制浆 ：
将杨木长纤维与上述预处理后的造纸污泥按照 1 ∶ 0.5 的干重重量比混合， 加入 高浓磨浆机磨浆混匀制浆， 再加入相当于植物纤维与含纤维污泥总干重 90％的水稀释进行 疏浆， 均匀搅拌后得混合浆 I ；
(3) 储浆 ：
将上述混合浆 I 放入储浆池， 兑水稀释， 均匀搅拌后， 得浆液 ； 其中， 所述混合浆 I 的干重 ( 即杨木纤维浆与预处理后的造纸污泥的总干重占浆液重量的 3.6％ ；
(4) 再次疏浆 ：
在储浆池中， 加入所述的混合浆 I 干重 75 ％的水进行疏浆， 均匀搅拌得混合浆 II ；
(5) 抄板 ：
利用半径为 0.5m 的滚筒进行抄板， 产品厚度为 1.5mm 左右 ；
(6) 烘干整形 ：
将所得抄板在压力为 0.4MPa 和温度为 130℃的将湿坯烘干， 含水量为 8.5％ ；
(7) 切边打包 ：
利用切边机将纤维板材进行切边打包即可制得所需产品。
以上方法制备的纤维板材可替代部分木质材料用做物流托架及家具的挡板和隔 板， 根据需要可先在所述纤维板材上覆彩纸层和 / 或彩漆层。
实施例 7 ：
一种按照如下方法生产的纤维板材 ：
(1) 原料预处理 ：
将牛粪与造纸污泥按照体积比 1 ∶ 1 混匀后， 按照公开的方法进行除臭等预处 理； 将大米草秸秆经物理制浆， 搓丝制成具有多个细胞的纤维束， 单根纤维束的长为 0.5 ～ 25.0cm。
(2) 制浆 ：
将大米草纤维与上述预处理后的混合污泥按照 1 ∶ 0.4 的干重重量比混合， 加入 到高浓磨浆机磨浆混匀制浆， 再加入相当于植物纤维与含纤维污泥总干重 50％的水稀释进 行疏浆， 均匀搅拌后得混合浆 I。
(3) 储浆 ：
将上述混合浆 I 放入储浆池， 兑水稀释， 均匀搅拌后， 得浆液 ； 所述大米草纤维浆 与预处理后的混合污泥的总干重占浆液重量的 4.5％。
(4) 再次疏浆 ：
在储浆池中， 加入 FT-3309B 型防水剂 ( 杭州远大化学助剂厂 ) 和 ZR-BB02 型阻 燃剂 ( 杭州远大化学助剂厂 ) 及所述的混合浆 I 干重 80 ％的水， 均匀搅拌得混合浆 II。 FT-3309B 型防水剂添加量是所述混合浆 I 的干重的 5.0％ ； 阻燃剂添加量是所述混合浆 I的干重的 5.0％。
(5) 抄板 ：
利用半径为 0.8m 的滚筒进行抄板， 产品厚度为 4.0mm ；
(6) 烘干整形 ：
将所得抄板在压力为 0.5MPa 和温度为 150℃的将湿坯烘干至， 含水量为 5.2％。
(7) 切边打包 ：
利用切边机将纤维板材进行切边打包即可制得所需产品。
以上方法制备的纤维板材可作为建筑板材用做隔墙或保护地板或作为基础板材 与其他材料复合使用。
实施例 8 ：
一种按照如下方法生产的纤维板材 ：
(1) 原料预处理 ：
按照体积比造纸污泥∶皮革污泥＝ 1 ∶ 1 混合后， 根据公开的方法进行除臭等预 处理 ； 将芦苇秆经物理制浆， 搓丝制成具有多个细胞的纤维束， 单根纤维束的长为 0.1 ～ 10.0cm。 (2) 制浆 ：
将芦苇长纤维与上述预处理后的混合污泥按照 1 ∶ 4 的干重重量比混合， 加入到 高浓磨浆机磨浆混匀制浆， 再加入相当于芦苇长纤维与预处理后的混合污泥总干重 65％的 水稀释进行疏浆， 均匀搅拌后得混合浆 I。
(3) 储浆 ：
将上述混合浆 I 放入储浆池， 兑水稀释， 均匀搅拌后， 得浆液 ； 其中， 所述混合浆 I 的干重 ( 即芦苇纤维浆与预处理后的混合污泥的总干重 ) 占浆液重量的 8.0％。
(4) 再次疏浆 ：
在储浆池中， 加入所述的混合浆 I 干重 75 ％的水进行疏浆， 均匀搅拌得混合浆 II ；
(5) 抄板 ：
利用半径为 0.5m 的滚筒进行抄板， 产品厚度为 1.5mm 左右 ；
(6) 烘干整形 ：
将所得抄板在压力为 0.4MPa 和温度为 130℃的将湿坯烘干， 含水量为 8.5％ ；
(7) 切边打包 ：
利用切边机将纤维板材进行切边打包即可制得所需产品。
以上方法制备的纤维板材可替代部分木质材料用做物流托架及家具的挡板和隔 板， 根据需要可先在所述纤维板材上覆彩纸层和 / 或彩漆层。
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