环境学概论解答题资料Word格式.docx
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(2)锥型:
大气处于中性或弱稳定状态,即γ>0,γ<γd。
烟流扩散能力弱于波浪型,离
开排放源一定距离后,烟流沿基本保持水平的轴线呈圆锥形扩散,多出现阴天多云的白天和强风的夜间。
(3)带型:
这种烟型出现在逆温层结的稳定大气中,即γ<0,γ<γd。
大气几乎无湍流发
生,烟流在竖直方向上扩散速度很小,其厚度在漂移方向上基本不变,像一条长直的带子,而呈扇形在水平方向缓慢扩散,也称为扇型,多出现于弱风晴朗的夜晚和早晨。
(4)爬升型:
爬升型为大气某一高度的上部处于不稳定状态,即γ>0,γ>γd,而下部为
稳定状态,即γ<0,γ<γd时出现的烟流扩散型态。
如果排放源位于这一高度,则烟流呈下侧边界清晰平直,向上方湍流扩散形成一屋脊状,故又称为屋脊型。
(5)熏烟型:
与爬升型相反,熏烟型为大气某一高度的上部处于稳定状态,即γ<0,γ<γd,而下部为稳定状态,即γ>0,γ>γd时出现的烟流运动型态。
若排放源在这一高度附近,上部的逆温层好像一个盖子,使烟流的向上扩散受到抑制,而下部的湍流扩散比较强烈,也称为漫烟型烟云。
4、试述影响空气污染的气象因素及其影响状况(20分)
气象因素:
气象动力因子:
风、大气湍流气象热力因子:
大气稳定度和大气温度层结
影响状况:
(1)风,风在不同时刻有着相应的风向和风速,风向影响污染物的扩散方向,风速大小影响污染物的扩散和稀释状况。
(2)大气湍流,是大气的不规则运动。
表现为气流的速度和方向随着时间和空间位置的不同呈现随机的变化。
湍流有极强的扩散作用,当污染物从污染源排入大气时,高浓度的污染物由于湍流不断与周围空气混合,同时又无规则地分散到其他方向,使污染物不断地被稀释和冲淡。
风速越大,湍流越强,污染物扩散速度越快,污染物浓度就越低
(3)温度层结是指大气温度在垂直方向上的分布状况,气温的垂直分布决定着大气的稳定度,大气的稳定程度又影响着湍流的强度,是影响大气污染的一个重要因素。
(4)大气稳定度表示空气是否安于原来的层次,是否易于发生垂直运动。
当大气在垂直方向不稳定时对流作用显著,能使污染物在垂直方向上扩散稀释。
当大气处于逆温层结的稳定状态时,将抑制大气的对流运动,污染物易在局部地区大量聚集,当达到一定浓度并停留足够长时间就能造成大气污染。
另外,各种形式的降水通常能使大气中的污染物得到清除而返回到地面上来,此为降水洗脱
而雾往往会加重大气污染。
5、形成光化学烟雾的污染物主要有哪些?
从气象和污染源条件角度分析光化学烟雾的成因?
请简要说明光化学烟雾对生态环境的危害性及其控制对策。
主要污染物:
氮氧化合物(NOx)和碳氢化合物(HC)
成因和条件:
是由汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)等
一次污染物,在阳光的作用下发生化学反应,生成臭氧(O3)、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等二次污染物,参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染。
污染源条件:
以石油为燃料的工厂排气和汽车排放的尾气是烟雾形成的前提。
气象条件:
烟雾形成与紫外光照射有密切关系,因此太阳辐射强发生的可能性大。
另外当天气晴朗、高温低湿、有逆温、无风或风力不大时,有利于污染物在低层大气积聚产生烟雾
危害:
1)损害人和动物的健康:
可达到呼吸系统的深层,刺激下呼吸道黏膜,引起化学变化,其作用相当于放射线,使染色体异常,使红血球老化。
光化学烟雾能促使哮喘病患者哮喘发作,能引起慢性呼吸系统疾病恶化、呼吸障碍、损害肺部功能等症状,长期吸入氧化剂能降低人体细胞的新陈代谢,加速人的衰老。
2)影响植物生长臭氧:
影响植物细胞的渗透性,可导致高产作物的高产性能消失,甚至使植物丧失遗传能力,影响植物的生长,降低植物对病虫害的抵抗力。
3)影响材料质量,降低使用寿命。
4)降低能见度
控制对策:
(一)改进技术:
(1)安装尾气净化装置,减少尾气污染物的排放。
(2)改良燃料:
改变汽油成分或使用替代燃料,来降低汽车尾气污染
(3)使用化学抑制剂,使用消除OH自由基的化学抑制剂使反应链受到抑制,从而抑制光化
学烟雾的生成。
(二)综合防治:
(1)全面规划,综合治理
(2)选择有利于污染物扩散的方式,减少局部地区污染。
(3)区域集中供暖、供热
(4)改变燃料构成
(5)绿化造林
(三)提高全民环保意识:
如随手关灯,使用节能灯
(四)加强管理,建立监测预警系统:
加强对化工厂的废气排放管理设立监测点,这样可以了解光化学烟雾的情况,制定了光化学烟雾的警报标准,以便及时采取有效措施。
(五)建立相关法律法规
6、简述伦敦烟雾事件和洛杉矶光化学烟雾事件的异同点
相同点:
都属于大气污染,对人体有害,都对呼吸道有刺激作用,降低能见度,影响人类正常的生产与生活。
都对植物生长,对材料有危害作用。
不同点:
(1)燃料:
伦敦烟雾型常发生在以使用煤炭和石油为燃料的地区,主要来源于伦敦烟雾型工厂、家庭取暖、燃烧煤炭时的排放;
洛杉矶的光化学烟雾大多发生在以使用石油为燃料的地区,以汽车排气为主。
(2)污染物:
伦敦烟雾型SO2、CO2颗粒物和硫酸雾、硫酸盐类气溶胶;
洛杉矶的光化学烟
雾碳氢化合物、NOx、O3、醛、酮、PAN
(3)污染源:
伦敦烟雾型工厂、家庭取暖、燃烧煤炭时的排放;
洛杉矶的光化学烟雾汽车
排气为主
(4)反应类型:
伦敦烟雾属还原型;
洛杉矶的光化学烟雾属氧化型
(5)气温:
伦敦烟雾型-1~4℃;
洛杉矶的光化学烟雾24~32℃
(6)逆温状况:
伦敦烟雾型辐射性逆温;
洛杉矶的光化学烟雾沉降性逆温
(7)发生季节:
伦敦烟雾型12~1月(冬季);
洛杉矶的光化学烟雾8~9月(早秋)
(8)出现时间:
伦敦烟雾型白天夜间连续;
洛杉矶的光化学烟雾白天
7、什么是逆温?
辐射逆温是怎样形成的?
请简要说明逆温对大气污染物扩散的影响。
逆温:
气温随高度增加而增加的现象称为逆温。
形成:
主要是由于在晴空无云的夜间,当风速较小时,地面因强烈的有效辐射而很快冷却,
近地面气层冷却最为强烈,较高的气层冷却较为缓慢,因为形成了自地面逐渐向上发展的逆温层。
影响:
当发生逆温时大气是稳定的,所以逆温层的存在大大阻碍了气流的垂直运动,若逆温
层出现在大气的某个高度,由于上升的气流不能穿过逆温层而积聚在它的下面,会严重影响污染物的扩散,造成严重的大气污染现象。
8、目前常见的大气污染化学问题主要有哪些?
大气污染有何特点?
大气污染对人体健康的
危害途径和表现方式有哪些?
问题:
煤烟型污染、酸沉降、光化学烟雾污染
特点:
传播快,污染范围大,与气象地理条件密切关联,不易控制与治理
危害途径:
直接途径:
污染物通过呼吸或皮肤毛孔进入人体,直接造成危害(为主要形式)
间接途径:
污染物溶入水体或进入土壤,通过生态系统食物链进入人体造成间接危害
表现方式:
(1)大气颗粒物:
大气颗粒物通过呼吸道进入肺泡或者留在鼻腔和鼻咽喉部,只有很少部
分进入气管和肺内,在沉积位置上对组织产生影响。
因此,人体长期暴露在飘尘浓度高的环
境中,呼吸系统发病率增高,特别是慢性阻塞性呼吸道疾病,如气管炎、支气管炎、支气管
哮喘、肺气肿等发病率显著增高,且又可促进这些患者的病情恶化,提早死亡。
(2)SO2:
SO2进入呼吸道后,因其易溶于水,故大部分被阻滞在上呼吸道。
在潮湿
的粘膜上生成具有刺激性的亚硫酸、硫酸和硫酸盐,增强了刺激作用,进入血液的SO2仍
可随血液循环抵达肺部产生刺激作用。
进入血液循环的SO2也会对全身产生不良反应,它
能破坏酶的活力,影响碳水化合物及蛋白质的代谢,对肝脏有一定损害,在人和动物体内均
使血中蛋白与球蛋白比例降低。
(3)CO:
CO是无色无嗅的有毒气体。
CO和血中血红蛋白的亲和力是氧的约210倍,
它们结合后生成碳氧血红蛋白,将严重阻碍血液输氧,引起缺氧,发生中毒。
(4)铅:
轻度铅中毒的症状有神经衰弱综合症、消化不良;
中度中毒出现腹绞痛、贫血及
多发性神经病;
重度中毒出现肢体麻痹和中毒性脑病例。
儿童铅中毒可推迟大脑发育或感染
急性脑症。
(5)近地层O3:
具强氧化性,危害粘膜系统,长时间接触造成中枢神经损伤。
9何为飘尘(PM10)?
简述飘尘的危害性,简要介绍工业废气除尘的主要技术方法及其应用特点(15分)
概念:
通常把悬浮在空气中当量直径在10微米以下的颗粒物称为PM10,又称为可吸入颗粒物或飘尘。
危害:
(1)被人直接吸入呼吸道,累积在呼吸系统中,引发许多疾病。
对粗颗粒物的暴露可侵害呼吸系统,诱发哮喘病。
细颗粒物可能引发心脏病、肺病、呼吸道疾病,降低肺功能等。
(2)降低能见度,并会损坏建筑物表面。
(3)能够在大气中长期漂浮,易将污染物带到较远的地方,导致污染范围增大
(4)在大气中还能为化学反应提供反应床
工业除尘的主要技术方法及特点:
干式机械除尘装置:
(沉降式除尘、旋风除尘器、惯性除尘器)不用水或其他液体作润湿剂,仅用重力、离心力、惯性力等沉降作用去除气体中粉尘粒子
特点:
结构简单,易于制造,造价低,占地面积小,投资少,操作维修方便,阻力小,动力消耗不大。
但对大粒径粉尘具较高的去除效率,对小粒径粉尘捕获率较低
过滤式除尘装置:
(袋式除尘器)使含尘气体通过过滤材料将粉尘分离捕集
除尘效率高,操作简便,处理量大,适合于含尘浓度低的气体,但是占地面积大,维修费用高,不耐高温、高湿、腐蚀性气流。
湿式除尘装置:
(喷雾塔式洗涤器、离心洗涤器、文丘里洗涤器)使含尘气体与液体密切接触,利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其他作用捕集尘粒或使粒径增大。
结构简单、造价低,占地面积小、操作及维修方便和净化效率高等优点,能够处理高温、高湿的气流,但是要注意设备和管道腐蚀及污水和污泥的处理等问题。
电除尘装置:
含尘气体在通过高压电场进行电离过程中,使尘粒荷电,并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘极上,将尘粒分离。
对粒径很小的尘粒具较高去除率,耐高温,气流阻力小,除尘率不受浓度和流量影响,但设备庞大,占地面积大,投资费用高,技术要求高。
10、试述城市恶臭气体的具体污染物、产生源及其控制和治理措施。
污染物:
含硫化合物:
如H2SSO2硫醇等总的以H2S、NH3
含氮化合物:
如NH3胺类吲哚等甲硫醇(CH3SH)
含氧有机物:
如醇醛酮等甲基硫[(CH3)3S2]
烃类化合物为主
卤素及衍生物:
如Cl2卤代烃等
产生源:
主要是污水处理厂、垃圾中转站、下水道
治理措施:
(1)将垃圾中转站尽量建在人少,比较通风的位置
(2)污水处理厂尽量密闭,臭气收集处理
(一)物理除臭法
(1)密封法;
(2)稀释扩散法;
(3)掩蔽法:
;
(4)设置绿化隔离带。
(二)化学除臭法:
(1)燃烧法;
(2)催化氧化法;
(3)湿式洗涤法(4)活性炭吸附法(5)液体吸收法
(三)生物除臭法
(1)生物洗涤法
(2)生物过滤法
水体环境
1、水体的氧垂曲线和DO的变化过程
水体的氧垂曲线:
水体受到污染后,水中溶解氧浓度随水体耗氧有机物降解耗氧和大气复氧双重因素而变化,反应水中溶解氧浓度随时间变化的曲线为氧垂曲线。
变化过程:
在未污染前,河水中的溶解氧(DO)一般是饱和的。
污染之后,先是河水的耗
氧速率大于复氧速率,溶解氧(DO)不断下降;
随着有机物的减少,耗氧速率逐渐下降;
而
随着氧饱和不足量的增大,复氧速率逐渐上升,当两个速率相等时,溶解氧(DO)到达最低值。
随后,复氧速率大于耗氧速率,溶解氧(DO)不断回升,最后又出现饱和状态,污染河段
完成自净过程。
2、叙述废水有机污染指标中BOD、COD和TOC的内涵及其应用特点
BOD:
生化需氧量,有氧条件下,水中可分解有机物由于好氧微生物作用而氧化分解无机物所需要的氧量结果以氧的mg/L表示。
作为有机物相对含量的综合指标之一。
一般用BOD5标示,只能相对反映可氧化有机物的含量。
COD:
化学需氧量,在一定严格条件下,水中各种有机物质与外加的强氧化剂作用时所消耗的氧化剂量,结果用氧的mg/L数来表示。
粗略地表示水中有机物含量,反映了水有机物污染的程度。
TOC:
总有机碳,指水体中溶解性和悬浮性有机物含碳的总量。
它以碳的数量表示水中含有机
物的总量,通常作为评价水体有机物污染程度的重要依据。
2、试述城市河流氨氮累计的环境化学及生物学机制,谈谈你的解决方法。
机制:
(1)水体悬浮颗粒物对硝化过程有明显的促进作用,氨氮的超标不是因为泥沙对硝化
作用的影响所导致,氮污染物的不断输入水体氨氮超标的根本原因,高浓度氨氮和有机氮对硝化过程有抑制作用。
水体中耗氧有机物和有毒物质对硝化细菌活性的影响间接导致了氨氮在水体中的滞留。
pH值导致非离子氨浓度较高,进一步对硝化细菌产生抑制作用。
水量较小、颗粒物含量较低和微生物的活性降低是氨氮污染加重的原因。
(2)内源性营养物质负荷控制外源性营养物质后,在入湖营养盐负荷减少或完全截污的情况
3、试述我国湖泊富营养化问题的现状,结合具体实例(如太湖、滇池、巢湖等,),简要阐述湖泊富营养化的可能成因机制限制性因素、主要危害及其预防和治理措施。
现状:
(1)从全国范围来看,城市湖泊目前都已处于重富营养或异常营养状态,绝大部分
大中型湖泊均已具备发生富营养化的条件或处于富营养化状态。
(2)受南水北调等大型水利工程影响的湖区,一些湖泊水动力学和水文学发生很大变化,
同时受到流域人类活动的影响,导致水量、水质和水生态系统的巨大变化。
(3)大城市周边湖泊富营养化仍未摆脱逐年加重趋势,随着湖泊富营养化的加剧,水华暴
发频繁发生,将成为制约我国社会和国民经济持续发展的重大环境问题。
(4)当前我国湖泊富营养化污染呈现全面、复杂和严重化的特点
来源:
水体中过量的植物营养物质主要来自农田施肥、农业废弃物、城市生活污水和某些工
业废水。
富营养化的形成:
在人类活动的影响下,生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体,引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖,水体溶解氧含量下降,水质恶化,鱼类及其他生物大量死亡。
水中氮、磷元素是水生植物生长所必需的营养成分。
在适宜的光照、温度、pH值和具备充分营养物质的条件下,水中藻类进行光合作用,合成本身的原生质。
富营养化问题的关键,不是水中营养物的浓度,而是连续不断地流入水体中的营养盐的负荷量,当农田施用大量化学肥料和禽畜粪便,经雨水冲刷和渗透,同时城市生活污水和某些工业废水的过量营养物质以面源的形式排入水体,超过水体中营养盐的负荷量,造成水体富营养化。
而对发生富营养化作用来说,根据最小限制因子定律(即利贝格最小值定律)即植物生长繁殖的速度取决于所需养料中数量最少的那一种,在藻类分子式中磷所占的质量百分比最小,氮次之,所以藻类产生量主要取决于水中磷的供应量。
所以当温度、水流流态和营养盐这些物质条件充分的时候就会发生富营养化。
富营养化的危害:
(1)水华生物产生有毒物质可以毒害水生生物以及饮用该水的人和动物
(2)藻类过度生长繁殖,使水体大气的气体交换受阻,加之水中生物的呼吸作用和死亡生物的分解作用消耗大量的氧,有可能在一定时间内使水体处于严重缺氧状态,使鱼类窒息死亡。
导致水质变坏,加速湖泊淤积、沼泽化的过程,使湖泊退化,丧失调蓄能力,破坏原有的生态平衡,降低生物多样性。
(3)深层溶解氧降低,如果一旦出现溶解氧为零,底部沉积物附近形成还原状态,会引起一系列严重后果。
如:
有机物无机化不完全,产生甲烷气体;
硝酸盐还原,脱氮反应发生;
硫酸盐还原形成H2S气体;
底泥中铁、锰溶出,在底泥附近形成硫化铁;
底质中磷溶出等,使湖泊水质变黑变臭。
(4)对经济的危害:
①造成水产养殖业和捕捞业经济损失②景观差,影响旅游业的发展③增加工业和生活用水处理成本(5)使人类的饮用水水源地面临严重的水污染威胁
富营养化防治和治理措施:
(1)合理使用化肥,防止流失;
(2)降低工业废水N、P的排放量;
(3)粪便等有机废弃物中的N、P可考虑制造沼气后作有机肥;
(4)推广无磷洗涤剂,生活污水可先进行污水灌溉或污水养殖水生植物吸收氮、磷;
(5)地下肥水不宜饮用,可代部分肥料用于灌溉,防止新肥水产生;
(6)化学除藻,人工曝气,引水稀释
(7)在湖泊、海湾及饮用地下水源带进行监测、预报。
(8)考虑到湖泊、水库富含营养物质的底泥会成为水体的内源污染,采取清淤挖泥的方法
希望通过对底泥的清掏,减少水体沉积物的营养盐含量,从而减轻可能发生的内源污染子。
(9)生物性措施,利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动这一自然过程达到去除
水体中氮、磷营养物质目的的方法"
,主要包括了利用藻类有效微生物群、各种高等水生植
物:
水生维管束植物及陆生植物等重建水生生态环境,使湖泊恢复其应有的功能。
(10)制定相应的政策措施和法规手段,编制湖泊富营养化控制规划。
富营养化特点:
突现性和持续性。
任何水华的发生都是系统状态表征的改变,其驱动力在于环境因素对系统内部结构的影响。
目前在浅水湖泊中已发现草型清水稳态和藻型稳态,其中藻型稳态可分蓝藻型亚稳态和非蓝藻型(绿藻和硅藻)亚稳态,在此基础上我国科学家提出了几种常见稳态之间转换的概念性模式,通过生物操纵实现湖泊生态系统稳态转换,即由藻型稳态向健康稳态的转换。
水体富营养化的非点源过程、特点、措施
水污染非点源即水污染面源,污染物无固定出口,主要通过降水、地面径流的途径进入水体。
主要是农田径流排水,施用的化学肥料和牲畜的粪便通过降水的淋洗和冲刷形成的径流加上农业灌溉排水的渗流,将大量的营养物质排入水体中导致非点源污染。
另一条途径是水产养殖过程中水生生物代谢及死亡生物体的分解过程产生大量的有机物造成非点源污染。
面广、分散、难收集、难治理、时间上具不连续性、不易引起注意、不可控制性
措施:
对污染源的控制即设法将潜在污染物保留在原地,防止其扩散迁移进入水体或污染物的排放控制在最低浓度。
对污染物扩散途径的控制,即汇的控制,根据面污染的扩散机理,采取适当措施,减少污染物排入水体。
对城市面源:
保持地面清洁、加强垃圾回收管理、限制工业废水生活污水中N、P的排放
对农业面源:
改良耕作方式、控制农药化肥的施用,加强排泄物的管理(沼气、有机肥)
对水土流失:
建立水土流失综合性防护体系,植树造林
太湖流域水污染防治的“零点行动”未达到预期效果,你认为主要原因可能有哪些?
治理过程急于求成,对治理所需财力物力准备不充分,没能够按照预期很好的治理;
没有充分考虑太湖治理的特殊性,而是照搬淮河治理模式,污水处理厂很少有脱氮除磷工艺;
工农业和居民生活所排放的污水、废水,治理措施和治理标准严重滞后,从工厂排污口和污
水处理厂出来的,仍然是劣于五类的污水;
监管不力,有部分企业出现排污超标现象;
农田面源污染得不到控制;
排污审计紧跟不上
4、试述城市污水处理的常规工艺过程及工艺的作用机理和处理效果。
一级工艺:
可由筛滤、重力沉淀和浮选等方法串联组成,除去废水中大部分粒径在100μm以上的大颗粒物质。
(1)格栅,主要是采用物理处理法截留较大的漂浮物或悬浮物,以便减轻后续处
理构筑物的负荷,使之能够正常运转。
(2)沉砂池,沉砂池一般设在格栅后面,也可以设在初沉池前,目的是去除比重较大的无
机颗粒。
(3)初沉池,初沉池对无机物有较好的去除效果,一般设在生物处理构筑物的前面。
经过
一级处理后的污水BOD,一般可去除30%左右,达不到排放标准,只能作为二级处理的预
处理。
二级处理:
生物处理法,生物处理构筑物是处理流程中最主要的部分,利用微生物的代
谢作用,将废水中可生化的有机污染物分解为无机物,达到净化目的。
同时,微生物又用废水中有机物合成自身,使其净化作用得以持续进行。
生物处理过程中所产生的、以污泥形式存在的生物脱落物或已经死亡的生物体通过二沉池除去。
经过二级处理后的废水一般去除率能达到90%以上,可达到农灌标准和废水排放标准,但水中还是留有一定的营养物、病毒和细菌,在一定条件下,让然可能造成天然水体污染。
三级处理:
为了达到控制富营养化或达到废水能够重新回用。
主要处理方法有生物脱氮除磷、曝气、吸附、化学凝聚和沉淀、离子交换和电渗析等。
污泥处理:
需做污泥减量、稳定、无害化处理。
处理的主要方法是减量处理(浓
缩、脱水等)、稳定处理(消化等),最后达到可综合利用的目的。
5、试述废水生物处理方法的主要类型及其应用特点(25分)
生物法是利用微生物的代谢作用,使污水中呈溶解和胶体状态的有机物氧化降解成无害物质的方法,使污水得以净化。
主要有好养生物处理和厌氧生物处理。
好养生物处理是利用好氧微生物在有氧的环境下,将废水中的有机物分解成二氧化碳和水。
处理效率高,使用广泛,主要应用于中低浓度有机废水或BOD5<500mg/L的污水。
主要有活性污泥法,生物膜法,生物氧化塘,土地处理系统。
(1)活性污泥法,以悬浮在水中的活性污泥为主体,在微生物生长的有利环境条件下和污水和充分接触,使污水净化的方法。
主要有传统活性污泥法,阶段曝气法,接触稳定法,延时曝气法,活性滤池法,SBR法,AO法等。
应用特点:
常用于低浓度生活污水处理,对冲击负荷很敏感,生化需氧量的去除率达85-95%。
(2)生物膜法,使微生物附着在某些载体上,使污水通过与某些载体接触,得以净化。
主要有生物滤池,生物转盘
应用特点
(1)对水量、水质、水温变动适应性强;
(2)处理效果好并具良好硝化功能;
(3)
污泥量小(约为活性污泥法的3/4)且易于固液分离;
(4)有机负荷较高,接触停留时间
短,减少占地面
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