环境科学研究

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2014, 27(3).

摘要(165) PDF(10)

摘要:

邓双, 刘宇, 张辰, 王相凤, 曹晴, 王红梅, 张凡

2014, 27(3): 225-231.

摘要(2191) PDF(439)

摘要:
选择我国4家电厂的6台煤粉锅炉,进行了烟气以及飞灰、底渣、脱硫石膏等燃煤副产物样品的采集和F(氟)含量分析,考察燃煤电厂F排放特征. 结果表明:经过烟气除尘、脱硫及脱硝装置后,烟气中氟化物浓度明显降低；除尘器主要脱除烟气中颗粒态F,静电除尘器对烟气中氟化物的总脱除效率为19.50%~36.59%,布袋除尘器的脱除效率略高于静电除尘器；石灰石-石膏湿法脱硫装置可协同脱除烟气中94.19%的氟化物. 燃煤中的F经过燃烧和烟气净化装置后,有0.83%~3.37%由底渣排放；1.20%~2.00%转移到脱硫废水中；13.45%~33.80%转移到飞灰中；59.60%~79.66%转移到脱硫石膏中；只有2.04%~5.00%通过烟囱排入大气.

重型柴油车污染物排放因子测量的影响因素

王燕军, 吉喆, 尹航, 丁焰, 苏盛, 钱立运, 王军方

2014, 27(3): 232-238.

摘要(2106) PDF(379)

摘要:
为了调查我国重型柴油车排放污染物的基本水平,确定CO、HC、NO_x和颗粒物等污染物的排放因子,利用满足国Ⅲ排放标准的重型柴油车,分别采用PEMS(portable emission measurement system,车载排放测试系统,由便携式SEMTECH-DS型气态污染物排放测量设备和DMM颗粒物排放测量设备组成)及满足法规排放测量要求的重型车整车底盘测功机方法,研究了不同负载(0%、50%、100%及120%)和2种测试工况对重型车排放因子测量的影响. 结果表明:过载(120%负载)下NO_x和颗粒物等排放因子均比零负载下高出近90%；在平均车速较低、怠速时间长的VECC工况下,气态污染物、颗粒物的排放因子比平均车速高、怠速时间短的C-WTVC工况高出30%左右；PEMS系统和重型车底盘测功机系统所测气态污染物排放因子的相关性较好,但DMM颗粒物排放测试设备与重型车整车底盘测功机所测的颗粒物排放因子相差可达50%左右.

大气臭氧浓度升高对农作物产量的影响

耿春梅, 王宗爽, 任丽红, 王燕丽, 王琼, 杨文, 白志鹏

2014, 27(3): 239-245.

摘要(1985) PDF(291)

摘要:
大气O₃浓度升高对农作物产量的影响是评估大气O₃造成农作物减产及经济损失的基础. 分别在北京和广东东莞建立OTC(田间开顶式气室)系统,开展大气O₃对大田冬小麦和水稻的影响研究,在整个生长期对作物进行O₃熏蒸,计算O₃暴露量,获得冬小麦和水稻产量与O₃暴露量之间的响应关系. 结果表明:东莞水稻临界水平(以AOT40计,AOT40为大于40nL/L的小时平均φ(O₃)与40nL/L差值的累计值)为4.95μL/(L·h),而北京冬小麦为2.44μL/(L·h). 根据我国已有农作物O₃暴露量-产量响应关系计算可知,我国水稻和冬小麦的AOT40分别为4.950~9.506和2.280~3.858μL/(L·h),水稻对O₃的敏感性从我国北方到南方呈逐渐增加态势,但冬小麦对O₃敏感性并无明显的地域变化规律. 在大田环境大气φ(O₃)条件下,东莞水稻相对产量损失为2.70%〔AOT40=2.68μL/(L·h)〕,北京冬小麦的相对产量损失为12.85%〔AOT40=6.72μL/(L·h)〕. 我国农作物生长环境多样,作物种类繁多,需要继续开展试验研究来建立本地化O₃暴露量-产量响应关系,用于合理评估区域农作物产量损失.

天津市大气颗粒物污染特征与来源构成变化

肖致美, 毕晓辉, 冯银厂, 朱坦, 徐虹, 孙韧, 张文具

2014, 27(3): 246-252.

摘要(2178) PDF(470)

摘要:
对1985年、2001年和2011年天津市颗粒物的粒径、化学组分以及污染来源的变化趋势进行了对比分析. 结果表明:天津市PM₁₀中细粒子所占比重逐渐增加,由1985年的<0.51升至2011年的0.57. PM₁₀中化学组分发生了明显改变,主要组分由单一的地壳元素发展为二次粒子、碳和地壳元素并重,1985年以地壳元素(Si、Al、Mg、Ca等)为主要组分,2001年以TC、Si、SO₄^2-、Al、Ca为主要组分,2011年主要组分除TC、Si、SO₄^2-、Ca外,还新增了NO₃^-. 各主要组分质量浓度及其占ρ(PM₁₀)比例的变化多样,ρ(Si)所占比例先显著下降后保持平稳,其由1985年的28.7%降至2011年7.6%；碳组分所占比例由2001年的24.9%降至2011年17.9%；二次粒子质量浓度〔即ρ(SO₄^2-)、ρ(NO₃^-)之和〕所占比例由2001年的10.2%升至2011年的18.3%. 煤烟尘对天津市PM₁₀的分担率由1985年的45%降至2011年的22%,而开放源、二次粒子和机动车尾气尘对PM₁₀的分担率有所增加,三者分别由1985年的29%、6%和3%升至2011年的35%、16%和16%. 环境空气中对颗粒物有重要贡献的源类越来越多,颗粒物的污染特征由煤烟型过渡为混合型再过渡到复合型.

燃煤控制对北京市空气质量的改善分析

薛亦峰, 闫静, 魏小强

2014, 27(3): 253-258.

摘要(1992) PDF(442)

摘要:

根据清洁空气行动计划,北京市将继续调整能源结构,新建天然气热电中心替代燃煤发电,并且进行工业锅炉煤改气、居民供暖煤改电、远郊区炊事用气改造等措施,以减少煤炭的使用量. 采用自下而上的排放因子法,估算减少燃煤所产生大气污染物(TSP、PM₁₀、一次PM_2.5、SO₂、NO_x及VOC)的减排量,并利用ADMS-Urban模型模拟其对环境空气质量的改善. 结果表明:①2015年北京市煤炭控制在1500×10⁴t以内,测算的煤炭减量为863.38×10⁴t,TSP、PM₁₀、一次PM_2.5、SO₂、NO_x和VOC的减排量分别为2580.17、2032.94、1183.53、6265.30、7220.90和1058.44t. ②各污染物减排空间分布基本一致,主要集中在城市功能拓展区,包括石景山、朝阳区、海淀区和丰台区等,上述区域对TSP、PM₁₀、一次PM_2.5、SO₂、NO_x和VOC削减贡献分别达到78.3%、81.5%、82.7%、85.2%、83.0%和49.9%. ③ADMS-Urban模型模拟结果表明,减少燃煤可使环境空气中ρ(TSP)、ρ(PM₁₀)、ρ(一次PM_2.5)、ρ(SO₂)、ρ(NO_x)和ρ(VOC)分别降低0.55~12.74、0.44~10.78、0.27~6.77、0.78~17.31、1.67~43.48和0.17~12.07μg/m³.

UV-C辐照对河水溶解有机质降解及微生物可利用性的影响

马琼琳, 李朋辉, 黄清辉

2014, 27(3): 259-265.

摘要(1533) PDF(351)

摘要:
从黄浦江及其上游支流采集表层水样,进行了微生物培养、UV-C辐照和微生物再培养等处理过程,测定水样ρ(DOC)(DOC为溶解有机碳)、紫外可见吸收光谱和荧光光谱,探讨河水DOM(溶解有机质)的光化学降解和微生物可利用性特征. 结果表明:不同处理过程对DOM不同组分去除的贡献率不同,黄浦江河水经微生物培养后,ρ(DOC)和CDOM(有色溶解有机质)含量〔以a₃₃₅(335nm处的吸收系数)计〕分别下降了5%~27%和5%左右,而FDOM(荧光溶解性有机质)含量(以最大荧光强度表示)稍有增加；继续经UV-C辐照24h后,ρ(DOC)和CDOM含量分别下降了7%~36%和79%~96%,而FDOM含量下降了95%以上,说明水体中大部分CDOM和FDOM可通过UV-C辐照去除,并且去除率显著高于微生物降解. UV-C辐照不仅可以降解DOM,而且可以改变DOM的微生物可利用性,其中一部分SLDOM(半活性溶解有机质)经UV-C辐照后能够再次被微生物利用,其中4%~28%的DOC和5%~14%的CDOM可再次被微生物降解.

松花江哨口江段氯苯的多介质迁移和归趋模拟

于海斌, 王业耀, 孟凡生

2014, 27(3): 266-271.

摘要(1593) PDF(289)

摘要:
以氯苯为研究对象,利用Ⅲ级多介质逸度模型模拟了稳态假设下第二松花江哨口至松花江村断面的归趋过程,计算了氯苯在大气、水体、悬浮物、沉积物中的分布. 结果表明,当污染源以20mol/h的速率将氯苯排放至水中,模型输出大气中ρ(氯苯)为1.448×10-2 mg/m³,水体中为9.503×10-5 mg/L,悬浮物中w(氯苯)为3.043×10-6 g/kg(以干质量计),沉积物中为1.270×10-5 g/kg. 其中大气中的氯苯占输入总量的94.931%,说明进入水体中的氯苯在环境系统达到平衡后,主要存在于大气中. 水体中氯苯的分布情况为:水相中占98.362%,悬浮物中占0.020%,沉积物中占1.618%,表明水体中的氯苯绝大部分存在于水相中,沉积物和悬浮物中的留存量很少.

水泥窑共处置含Cr废物中Cr在不同温度下的形态转化

范兴广, 杨玉飞, 黄启飞, 李忠武, 于泓锦

2014, 27(3): 272-278.

摘要(1438) PDF(273)

摘要:
将Na₂CrO₄加入生料中模拟含Cr入窑物料〔掺加比例为0.048%(以w计)〕,以探索水泥窑共处置含Cr废物过程中Cr的形态转化. 将含Cr入窑物料在不同温度条件下进行煅烧,消解煅烧样品以分析Cr在不同温度下的残留率并利用XANES(X射线吸收近边结构光谱)技术分析煅烧样品中Cr的存在形态. 结果表明:对应900、1000、1100、1200、1300和1450℃煅烧条件下,熟料中Cr的残留率分别为88.2%、70.7%、73.7%、67.2%、69.5%和67.8%. 由于窑尾温度为1050～1100℃,并且Cr的残留率在1100℃较高,因此从窑尾添加含Cr废物可以减少水泥窑共处置含Cr废物过程中的Cr逸放. 在900～1450℃煅烧条件下,所有样品中的Cr主要以CrO₃、Cr₂O₃和CaCrO₄的形式存在. 1000℃煅烧温度下存在K₂Cr₂O₇,但不存在K₂CrO₄；900℃和1100～1300℃煅烧温度下有K₂CrO₄存在,但不存在K₂Cr₂O₇. 1100～1450℃煅烧温度下,Cr元素进入到水泥熟料的主要矿物中,并主要以CrO₃和Cr₂O₃的形式与其他物质结合生成了较为复杂的Ca₄A₁₆O₁₂CrO₄、Ca₆Al₄Cr₂O₁₅等.

CaO对城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气的影响

王晶博, 张静, 钱益斌, 胡超, 周兴翠, 肖波, 马彩凤

2014, 27(3): 279-286.

摘要(1431) PDF(263)

摘要:
为高效资源化利用城市生活垃圾,提出了一种城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气方法. 在城市生活垃圾原位水蒸气气化过程中添加CaO,对CO₂进行高温吸收,促进H₂产生. 考察了n(Ca)/n(C)(CaO与垃圾原料中碳元素的摩尔比)、反应温度及垃圾含水率等因素对H₂产率以及气化特性的影响. 结果表明:随着n(Ca)/n(C)由0增至1.5,φ(H₂)和H₂产率(以w计)分别由25.89%、10.86g/kg增至45.90%、31.56g/kg；水蒸气的引入提高了CaO的碳酸化反应活性,促进了H₂的产生,但当含水率高于39.45%时,则会降低产气品质；反应温度高于750℃时,虽能强化城市生活垃圾、焦油的热分解等反应产生更多的H₂,但不利于CaO的碳酸化反应,最佳的操作温度为700～750℃；对固体残留物进行XRD和SEM分析可知,反应温度高于750℃会降低CaO的活性,不利于CaO对CO₂的吸收. 以CaO为添加剂的城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气是一种有效的城市生活垃圾资源化利用方式.

不同淋洗剂对土壤中多氯联苯的洗脱

张方立, 党志, 孙贝丽, 杨行健, 卢桂宁, 郭楚玲

2014, 27(3): 287-294.

摘要(1930) PDF(337)

摘要:
应用批量平衡振荡法研究了4种化学表面活性剂〔TX-100(曲拉通X-100)、TW-80(吐温80)、SDBS(十二烷基苯磺酸钠)、CTMAB(十六烷基三甲基溴化铵)〕、2种生物表面活性剂〔Saponin(皂素)、RL(鼠李糖脂发酵液)〕和1种生物产品(β-环糊精)对污染土壤中PCBs(以Aroclor1254为例)的洗脱效果. 结果表明:在设定的质量浓度范围内,洗脱效果总体表现为TX-100≈TW-80＞SDBS＞β-环糊精＞Saponin＞RL＞CTMAB；ρ(PCBs)为10g/L时,TX-100、TW-80、SDBS、β-环糊精、Saponin、RL、CTMAB对污染土壤中PCBs的洗脱率分别为54.99%、53.12%、46.99%、25.35%、14.76%、13.70%、0%. 通过对洗脱效果、土壤吸附量、淋洗剂成本和环境友好性4个方面的综合考量,筛选出TX-100和β-环糊精2种相对较好的淋洗剂,对其洗脱时间、洗脱次数和淋洗剂pH的影响进行研究,结果表明,TX-100和β-环糊精对土壤中PCBs的洗脱率在洗脱时间为12h时出现拐点,之后洗脱率提高不大；2种淋洗剂的3次洗脱均以第1次为主,第2次和第3次洗脱对洗脱效果没有显著贡献；相同体积的淋洗剂分2次洗脱与1次洗脱效果相当；pH为4~10时,对2种淋洗剂的洗脱效果影响很小.

不同栽培条件下印度芥菜对重金属的吸收比较

杨卓, 韩德才, 李博文

2014, 27(3): 295-300.

摘要(1763) PDF(398)

摘要:
分别以石英砂(砂培)和潮褐土(土培)为栽培基质,以印度芥菜为供试植物,以巨大芽胞杆菌和胶质芽胞杆菌为强化微生物,开展盆栽模拟试验,探讨印度芥菜在不同栽培基质条件下对土壤中重金属的吸收规律以及微生物对印度芥菜吸收重金属能力的增效. 结果表明:砂培条件下印度芥菜对重金属的吸收量远大于土培基质,其中Cd表现最为明显；砂培条件下印度芥菜地上部w(Cd)为土培基质中的10.99倍,w(Pb)为6.19倍,w(Zn)为1.72倍；地下部w(Cd)为土培基质中的33.95倍,w(Pb)为28.04倍,w(Zn)为10.61倍. 印度芥菜地下部对重金属的吸收富集能力远高于地上部,约为地上部的1~3倍. 经微生物强化处理后,印度芥菜对重金属Cd、Pb、Zn的富集系数分别增加了0.09、0.09和0.12,说明微生物可强化植物对重金属的吸收. 印度芥菜对重金属吸收潜力较大,但土壤中重金属的生物有效性限制了植物吸收的效率,因此采用微生物强化植物修复土壤重金属污染意义很大.

不同填料UAFB-ANAMMOX反应器的脱氮效能

袁青, 黄晓丽, 高大文

2014, 27(3): 301-308.

摘要(3897) PDF(3011)

摘要:
由于厌氧氨氧化菌增殖速率缓慢,对环境因素敏感,导致反应器启动时间长且运行不稳定. 以人工配水为研究对象,采用UAFB(升流式厌氧固定床)反应器,分别填充组合填料、聚氨酯泡绵和立体弹性纤维作为生物载体,对各载体的挂膜特征及厌氧氨氧化的实现与稳定特性进行了研究. 结果表明:与聚氨酯泡绵和立体弹性纤维相比,组合填料在快速启动反应器及运行稳定性上有较大优势,反应器启动时间为42d,稳定运行后期NH₄⁺-N及NO₂^--N的去除率均达到90%以上,最大TN去除负荷(以N计)为1.239kg/(m³·d)；并且组合填料挂膜效果较好,生物膜跟载体结合较紧密. 以聚氨酯泡绵为载体的反应器启动时间(66d)长,挂膜效果较差,膜易脱落；稳定运行后期NH₄⁺-N及NO₂^--N的去除率分别大于90%与95%,最大TN去除负荷为1.268kg/(m³·d). 以立体弹性纤维为载体的反应器对ρ(DO)和ρ(基质)及水力冲击等环境因素较为敏感,运行效果不稳定,最大TN去除负荷仅为0.724kg/(m³·d).

城市污水处理系统中沙门氏菌对四环素和磺胺甲恶唑的耐药性

张崇淼, 徐欢, 刘静, 苗艳辉

2014, 27(3): 309-313.

摘要(1596) PDF(323)

摘要:
耐药性病原菌的出现对人类健康构成潜在威胁. 为揭示耐药性沙门氏菌在城市污水处理系统中的存在和分布特征,从2座城市污水处理厂的不同处理单元中分离得到81株沙门氏菌,采用Kirby-Bauer纸片琼脂扩散法考察它们对四环素和磺胺甲恶唑的耐药性. 利用PCR检测方法,分析耐药基因tetA、tetB、sul1、sul2和sul3在耐药沙门氏菌中的分布情况. 结果表明:分离得到的沙门氏菌对四环素和磺胺甲恶唑的耐药率分别为53.1%和40.7%,其中大部分菌株同时对这2种抗生素具有耐药性；从氯消毒出水中分离到的沙门氏菌对四环素和磺胺甲恶唑的二重耐药率比原污水中的高30.7%；城市污水中耐四环素和耐磺胺甲恶唑沙门氏菌中主要的耐药基因分别为tetA和sul3,经过污水处理系统之后耐药基因的分布发生了显著变化. 研究表明,污水处理厂的原水和排放水中沙门氏菌的耐药性问题已十分突出,可能对人类健康造成较大的风险.

HABR系统实现固相异养与单质硫自养集成反硝化试验

李军, 关琳琳, 王诗白, 李凤丹, 张曦彤

2014, 27(3): 314-320.

摘要(2392) PDF(264)

摘要:
采用连续流运行方式,将含NO₃^--N的原水依次通过HABR(复合式厌氧折流板反应器)内添加木屑(第1系统)和硫磺颗粒(第2系统)的2个系统,在温度为(25±1)℃的条件下,将NO₃^--N容积负荷由72g/(m³·d)逐渐提高至80和96g/(m³·d),在不需投加传统型外加碳源的条件下实现了固相异养与单质硫自养的集成反硝化. 结果表明:进水NO₃^--N容积负荷为96g/(m³·d)时,系统NO₃^--N总去除率达到99.0％,第1系统和第2系统对NO₃^--N的去除率贡献各为50.0％；系统出水ρ(COD_Mn)为5.74～10.05mg/L,ρ(SO₄^2-)为405～870mg/L,并且没有NH₄⁺-N和NO₂^--N的积累. 第1系统产生的碱度能部分中和第2系统内产生的酸,进水、第1系统、第2系统出水pH分别为7.5、7.5～7.6、6.5～7.2,使硫自养反硝化系统呈现出较强的pH平衡能力,不需外加石灰石调节碱度即可为反硝化细菌提供较适宜的中性生存环境. 系统在pH平衡能力和NO₃^--N去除效果2个方面均表现出良好的协同作用,并且通过集成反硝化作用弥补了2个系统单独运行时反硝化过程效率低的缺点,较传统异养型生物反硝化降低了运行成本.

Fe²⁺S₂O₈2-EDTA体系中自由基离子对啶虫脒的氧化降解

阳海, 黎源, 徐淼, 刘华杰, 庞怀林, 张冠杰, 易兵

2014, 27(3): 321-327.

摘要(1555) PDF(287)

摘要:
为探讨水环境中自由基离子对啶虫脒的共降解作用,研究了Fe²⁺/S₂O₈^2-/EDTA体系中啶虫脒降解的可行性,以及在Fe²⁺/S₂O₈^2-/EDTA体系中3种组分最佳配比条件下自由基离子和底物浓度对啶虫脒降解率的影响. 结果表明,在Fe²⁺/S₂O₈^2-/EDTA体系下反应360min后啶虫脒的降解率达到58.25%,c(Fe²⁺)、c(S₂O₈^2-)和c(EDTA)对Fe²⁺/S₂O₈^2-/EDTA体系的氧化能力均有较大的影响. 通过中心复合试验对Fe²⁺/S₂O₈^2-/EDTA体系中3种离子的最佳配比进行优化,c(EDTA)、c(Fe²⁺)、c(S₂O₈^2-)分别为1.61、3.46、7.99mmol/L. Fe²⁺/S₂O₈^2-/EDTA体系中·SO₄^-和·OH等自由基离子的存在是引起啶虫脒降解的主要原因,中性条件最有利于自由基离子的产生并提高啶虫脒高的降解率. 然而该体系中自由基离子的量是一定的,过高的c(啶虫脒)(>200μmol/L)对降解率有明显抑制.

等离子体废水处理装置能量利用效率的评价方法

辛怡颖, 周律, 聂秋月, 李和平, 包成玉, 邢秀娟

2014, 27(3): 328-333.

摘要(1988) PDF(250)

摘要:
等离子体废水处理装置类型多样,对不同装置处理废水的性能加以比较有利于促进反应装置的进一步开发与完善. 目前广泛采用的等离子体水处理装置的评价指标为G₅₀(能量利用效率)和E_TOC(去除TOC的能量利用效率),通过对二者的特点及其之间的关系研究发现,现有指标在评价等离子体水处理装置能效方面存在对反应影响因素考虑不全面、反应目标物质不明确、评价参数选择不尽合理等缺陷；并且2种评价指标相关性差(R²＜0.1),无法准确衡量装置效能. 在综合考虑污染物类型、处理时间等条件下,提出了以E_T(标准能量利用效率)作为考查等离子体水处理装置能量利用效率的指标,明确了以TOC(建议以苯酚作为目标污染物)作为基本参数,以TOC降解50%时,单位输入能耗可降解TOC的量表征装置的处理性能,以便在同一标准下对不同的等离子体废水处理装置的性能进行比较.

基于层次分析法的工业园区环境风险评价指标权重分析

李艳萍, 乔琦, 柴发合, 姚扬, 白璐, 扈学文

2014, 27(3): 334-340.

摘要(2081) PDF(394)

摘要:
针对环境风险评价的特征,从HJ/T 169—2004《建设项目环境风险评价技术导则》、GB 18218—2009《危险化学品重大危险源辨识》等现有环境风险评估技术规范和标准中直接筛选了物质危险性、主要原料最大存量与临界量、原料中有毒有害物质使用量等10项指标；结合工业园区环境风险区域性、复杂性及综合性等特征,提出了行业类别、危险废物处理处置方式、污染物排放方式和污染物排放浓度达标情况等9项指标,共计19项指标作为工业园区环境风险评价指标体系. 在我国东、中和西部地区近20个工业园区的管理者、企业及园区公众发放600份问卷,运用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)构建了工业园区环境风险评价指标权重递阶层次结构模型. 模型结果显示,影响工业园区环境风险等级准则层权重依次为风险源(0.4663)、监管机制(0.3010)和受体(0.2327)；累积性环境风险源特征指标中危险废物处理处置方式 (权重居第1位,下同)和污染物排放浓度达标情况(第2位)指标权重较突发性风险源特征指标——物质危险性 (第4位)、原料中有毒有害物质使用量占比 (第9位)、主要原料最大储存量与临界值(第18位)等指标排序优先；对于体现工业园区环境风险预防和监管的指标权重相对较高,如行业类别,园区环境监控情况、环境风险监管机制中日常环境管理制度中的环境监控情况 (第5位)权重也高出了环境风险制度体系中事故应急预案(第8位)指标权重；但是,在对受体关注程度上生态环境质量和安全等指标的权重仍旧很小.

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2014年第27卷第3期

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