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    第三章大气和废气监测优秀PPT.ppt

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    第三章大气和废气监测优秀PPT.ppt

    第三章第三章 空气和废气监测空气和废气监测第一节第一节 空气污染基本知识空气污染基本知识第二节第二节 空气污染监测方案的制订空气污染监测方案的制订第三节第三节 空气样品的采集方法和采样仪器空气样品的采集方法和采样仪器第四节第四节 气态和蒸气态污染物质的测定气态和蒸气态污染物质的测定第五节第五节 颗粒物的测定颗粒物的测定 第六节第六节 降水监测降水监测第七节第七节 污染源监测污染源监测 第八节第八节 标准气体的配制标准气体的配制一、大气、空气和空气污染一、大气、空气和空气污染对人类有影响的:对人类有影响的:距地面距地面10km地球地球半径半径大气大气厚度厚度氮氮78.06%氧氧20.95%氩氩0.93%其他气体其他气体0.1%有害物质有害物质:烟烟尘、二氧化硫、氮氧尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化物、一氧化碳、碳氢化合物等化合物等 按来源,分为一次污染物和二次污染物按来源,分为一次污染物和二次污染物进入大气的一次污进入大气的一次污染物之间或与正常染物之间或与正常大气组分发生反应,大气组分发生反应,以及在太阳辐射下以及在太阳辐射下引起光化学反应而引起光化学反应而产生的新的污染物,产生的新的污染物,它常比一次污染物它常比一次污染物对环境和人体的危对环境和人体的危害更为严峻。害更为严峻。大气污染物:由于人类活动或自然过程排入大气,并对人和环境产生有害影响的物质。干脆由污染源排放的污染物干脆由污染源排放的污染物二、空气中的污染物及其存在状态二、空气中的污染物及其存在状态按存在状态,分为颗粒物和气态污染物按存在状态,分为颗粒物和气态污染物常表示为总悬浮颗粒物常表示为总悬浮颗粒物(TSP)、可吸入颗粒物可吸入颗粒物(PM10)和降尘。和降尘。主要有一次污染物:主要有一次污染物:SO2、H2S、NO、NH3、CO、CO2、HF、HCl、C1C12化合物化合物。二次污染物:二次污染物:SO3、H2SO4、MSO4、NO2、MNO3、醛类、酮类、酸类。、醛类、酮类、酸类。其粒径绝大多数在其粒径绝大多数在100m100m以下,其中多数以下,其中多数在在10m10m以下。它是分散在大气中的各种粒以下。它是分散在大气中的各种粒子的总称,也是目前大气质量评价中的一子的总称,也是目前大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。个通用的重要污染指标。指可在大气中长期飘浮的悬浮物,分为指可在大气中长期飘浮的悬浮物,分为PM10PM10(粒径(粒径10m10m)和)和PM2.5PM2.5(粒径(粒径2.5m2.5m)。)。PM10PM10可以通过呼吸道进入人体,可以通过呼吸道进入人体,从而对人体健康产生危害,从而对人体健康产生危害,PM2.5PM2.5的危害则的危害则更为严峻。更为严峻。降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物,一般直一般直径大于径大于30m30m,由于其自身的重力作用会很快沉,由于其自身的重力作用会很快沉降下来。单位面积的降尘量可作为评价大气污染降下来。单位面积的降尘量可作为评价大气污染物程度的指标之一。物程度的指标之一。(一)煤烟型污染(一)煤烟型污染主要污染源是燃煤。主要污染物是主要污染源是燃煤。主要污染物是SO2SO2、COCO和和微粒物质,它们遇上低温、高湿的阴天,且微粒物质,它们遇上低温、高湿的阴天,且风速很小并伴有逆温存在的状况时,一次污染风速很小并伴有逆温存在的状况时,一次污染物扩散受阻,易在低空聚积,生成还原型烟雾。物扩散受阻,易在低空聚积,生成还原型烟雾。伦敦烟雾事务伦敦烟雾事务几种典型的大气污染几种典型的大气污染(二)交通运输工具(二)交通运输工具 排放的废气排放的废气洛杉矶光化学烟雾洛杉矶光化学烟雾污染源主要是机动车(汽油车和柴油车)和机动船。污染源主要是机动车(汽油车和柴油车)和机动船。主要污染物是主要污染物是COCO、NOXNOX和和HCHC。在相对湿度较低的夏。在相对湿度较低的夏季睛天,交通污染严峻的地区可能会出现典型的二季睛天,交通污染严峻的地区可能会出现典型的二次污染次污染光化学烟雾。它对人体、动植物、材料光化学烟雾。它对人体、动植物、材料均会产生破坏作用,并且严峻影响大气能见度。均会产生破坏作用,并且严峻影响大气能见度。酸酸 雨雨(三)酸沉降污染(三)酸沉降污染它是指大气中的酸通过降水(如雨、雾、雪)它是指大气中的酸通过降水(如雨、雾、雪)迁移到地表,或在含酸气团气流的作用下干脆迁移到地表,或在含酸气团气流的作用下干脆迁移到地表。引起酸沉降的主要物质是人为和迁移到地表。引起酸沉降的主要物质是人为和自然排放的自然排放的SOX(SO2和和SO3)和)和NOX(NO和和NO2),其自然源一般是全球分布的,而人为排放的其自然源一般是全球分布的,而人为排放的SOX和和NOX则具有地区性分布的特点。则具有地区性分布的特点。室内空气污染室内空气污染污染缘由:污染缘由:建筑材料及装潢材料、涂料中有害物质建筑材料及装潢材料、涂料中有害物质的挥发、人们不健康的生活习惯。的挥发、人们不健康的生活习惯。苯、甲醛、氡苯、甲醛、氡多开窗换气,戒烟,正确运用家庭化学剂,多开窗换气,戒烟,正确运用家庭化学剂,增加户外活动,摆放室内花卉植物增加户外活动,摆放室内花卉植物三、空气污染对人体健康的危害三、空气污染对人体健康的危害A、呼吸道吸入;、呼吸道吸入;B、随食物和饮水摄入;、随食物和饮水摄入;C、体表接触侵入。、体表接触侵入。1、大气颗粒物、大气颗粒物4、氮氧化物、氮氧化物5、光化学氧化剂、光化学氧化剂3、一氧化碳、一氧化碳2、二氧化硫、二氧化硫颗粒物的大小确定其沉颗粒物的大小确定其沉积于呼吸道中的位置;积于呼吸道中的位置;化学组成确定沉积位置化学组成确定沉积位置上对组织的影响。上对组织的影响。损害肝脏。且由于损害肝脏。且由于SO2通常与多种污染物共通常与多种污染物共存,吸入之后产生的存,吸入之后产生的复合作用危害更大。复合作用危害更大。NO2对呼吸器官有刺激性,对呼吸器官有刺激性,可引起肺水肿、慢性支气可引起肺水肿、慢性支气管炎等疾病,若与管炎等疾病,若与SO2共共存,则危害更重。存,则危害更重。全部大气污染物中散全部大气污染物中散布最广的一种,严峻布最广的一种,严峻阻碍血液输氧,引起阻碍血液输氧,引起缺氧中毒。缺氧中毒。臭氧:对鼻子、咽臭氧:对鼻子、咽喉、肺等呼吸器官喉、肺等呼吸器官有刺激作用,运动有刺激作用,运动时吸入则更严峻。时吸入则更严峻。n四、空气中污染物时空分布特点四、空气中污染物时空分布特点n 大气污染物的时空分布及其浓度与污大气污染物的时空分布及其浓度与污染物排放源的分布、排放量及地形、地染物排放源的分布、排放量及地形、地貌、气象等条件亲密相关貌、气象等条件亲密相关五、空气中污染物浓度表示方法五、空气中污染物浓度表示方法 (一)单位体积质量浓度(一)单位体积质量浓度 单位体积质量浓度是指单位体积空气中所含污单位体积质量浓度是指单位体积空气中所含污染物的质量数,常用染物的质量数,常用mg/m3或或g/m3表示。表示。(二)体积比浓度(二)体积比浓度 体积比浓度是指体积比浓度是指100万体积空气中含污染气体或万体积空气中含污染气体或蒸气的体积数,常用蒸气的体积数,常用mL/m3和和L/m3表示。表示。两种浓度表示方法之间的换算:两种浓度表示方法之间的换算:其次节:空气污染监测方案的制订其次节:空气污染监测方案的制订一、监测目的(书上一、监测目的(书上150页)页)1、通过对空气中主要污染物质进行定期或连、通过对空气中主要污染物质进行定期或连续地监测,推断空气质量是否符合环境空续地监测,推断空气质量是否符合环境空气质量标准或环境规划目标的要求,为空气质量标准或环境规划目标的要求,为空气质量状况评价供应依据。气质量状况评价供应依据。2、为探讨空气质量的变更规律和发展趋势、为探讨空气质量的变更规律和发展趋势、开展空气污染的预料预报以及探讨污染物迁开展空气污染的预料预报以及探讨污染物迁移转化状况供应基础资料。移转化状况供应基础资料。3、为政府环保部门执行环境爱护法规、开展、为政府环保部门执行环境爱护法规、开展空气质量管理及修订空气质量标准供应依据空气质量管理及修订空气质量标准供应依据和基础资料。和基础资料。二、调研及资料的收集二、调研及资料的收集1、污染源分布及排放状况:类型、数量、位置、污染源分布及排放状况:类型、数量、位置、主要污染物、原料燃料消耗等主要污染物、原料燃料消耗等2、气象资料:风向、风速、日照等、气象资料:风向、风速、日照等3、地形资料:平原?丘陵?山区?、地形资料:平原?丘陵?山区?4、土地利用和功能分区状况:工业用地?工业、土地利用和功能分区状况:工业用地?工业区?居民区区?居民区5、人口分布及人群健康状况:地方病、流行病、人口分布及人群健康状况:地方病、流行病三、监测项目三、监测项目书书152页表页表3-2类类别别必测项目必测项目按地方情况增加的必按地方情况增加的必测项目测项目选测项目选测项目空空气气污污染染物物监监测测TSP、SO2、NOx、硫酸盐、硫酸盐化速率、灰尘化速率、灰尘自然沉降量自然沉降量CO、总氧化剂、总、总氧化剂、总烃、烃、PM10、F2、HF、B(a)P、Pb、H2S、光化学氧化剂、光化学氧化剂CS2、Cl2、氯化氢、硫酸雾、氯化氢、硫酸雾、HCN、NH3、Hg、Be、铬酸、铬酸雾、非甲烷烃、芳香烃、苯雾、非甲烷烃、芳香烃、苯乙烯、酚、甲醛、甲基对硫乙烯、酚、甲醛、甲基对硫磷、异氰酸甲酯等磷、异氰酸甲酯等 空空气气降降水水监监测测pH、电导率、电导率K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42、NO3、Cl四、监测站(点)的布设四、监测站(点)的布设(一)布设采样点的原则和要求(书上(一)布设采样点的原则和要求(书上152页)页)1、采样点设在监测区域的高、中、低三种不同污染、采样点设在监测区域的高、中、低三种不同污染物浓度的地方物浓度的地方2、在污染源较集中,主导风向比较明显的状况下,、在污染源较集中,主导风向比较明显的状况下,将污染源的下风向作为主要监测范围将污染源的下风向作为主要监测范围3、工业密集区,人口密集及污染物超标区,要适当、工业密集区,人口密集及污染物超标区,要适当增设采样点增设采样点4、采样点的四周应开阔,测点四周无局地污染源、采样点的四周应开阔,测点四周无局地污染源5、各采样点的设置条件要尽可能或标准化,使监测、各采样点的设置条件要尽可能或标准化,使监测数据有可比性数据有可比性6、采样高度依据监测目的而定、采样高度依据监测目的而定(二)采样站(点)数目:(二)采样站(点)数目:应考虑范围大小、污染物空间分布、人口、应考虑范围大小、污染物空间分布、人口、气象、地形、经济及监测精度要求(书气象、地形、经济及监测精度要求(书153页页表表3-3、表、表3-4)(三)布点方法(三)布点方法:阅历法、统计法、模式法。常用阅历法阅历法、统计法、模式法。常用阅历法1、功能区布点法:常用于区域性常规监测、功能区布点法:常用于区域性常规监测先将监测区域按环境空气质量标准划分成若干先将监测区域按环境空气质量标准划分成若干“功能区功能区”,再在各功能区布点,点数依据污,再在各功能区布点,点数依据污染状况及人、物力而定染状况及人、物力而定2、网格布点法:、网格布点法:适用于有多个污染源,适用于有多个污染源,且污染源分布比较匀整且污染源分布比较匀整的状况的状况3、同心圆布点法:、同心圆布点法:用于多用于多个污染源构成的污染群,或个污染源构成的污染群,或污染集中的地区(同心圆半污染集中的地区(同心圆半径一般为径一般为4、10、20、40km),由里向外各圆周),由里向外各圆周布点布点4、8、8、4个,主导个,主导风向的下风口多布点风向的下风口多布点4、扇形布点法:、扇形布点法:适于主导风向明显,或适于主导风向明显,或孤立的高架源孤立的高架源大气稳大气稳定度定度最大浓度出现位置最大浓度出现位置(相当于烟囱相当于烟囱高度的倍数高度的倍数)不稳定不稳定5 10中性中性20左右左右稳定稳定40以上以上50m高烟囱排放污染物最大地面高烟囱排放污染物最大地面浓度出现位置与气象条件的关系浓度出现位置与气象条件的关系n采样频率指在一个时段内的采样次数;采样频率指在一个时段内的采样次数;n采样时间指每次采样从起先到结束所经验的时采样时间指每次采样从起先到结束所经验的时间。间。n要依据监测目的、污染物分布特征、分析方要依据监测目的、污染物分布特征、分析方法灵敏度等因素确定。法灵敏度等因素确定。n书上书上156156页表页表3-63-6列出国家环保局颁布的城镇空列出国家环保局颁布的城镇空气质量采样频率和时间规定气质量采样频率和时间规定五、采样时间五、采样时间(时段时段)和采样频率和采样频率污染物污染物取值时间取值时间数据有效性规定数据有效性规定SO2、NOx、NO2年平均年平均每年至少有分布均匀的每年至少有分布均匀的144个日均值,个日均值,每月至少有分布均匀的每月至少有分布均匀的12个日均值个日均值TSP、PM10、Pb年平均年平均每年至少有分布均匀的每年至少有分布均匀的60个日均值,每个日均值,每月至少有分布均匀的月至少有分布均匀的5个日均值个日均值SO2、NOx、NO2、CO日平均日平均每日至少有每日至少有18 h的采样时间的采样时间TSP、PM10、B(a)P、Pb日平均日平均每日至少有每日至少有12 h的采样时间的采样时间SO2、NOx、NO2、CO、O31小时平均小时平均每小时至少有每小时至少有45 min的采样时间的采样时间Pb季平均季平均每季至少有分布均匀的每季至少有分布均匀的15个日均值,每个日均值,每月至少有分布均匀的月至少有分布均匀的5个日均值个日均值F月平均月平均每月至少采样每月至少采样15 d以上以上植物生长季平均植物生长季平均每一个生长季至少有每一个生长季至少有70%个月平均值个月平均值日平均日平均每日至少有每日至少有12 h的采样时间的采样时间1小时平均小时平均每小时至少有每小时至少有45 min的采样时间的采样时间环境空气质量标准环境空气质量标准(GB3095-1996)对污染物监测数据的统对污染物监测数据的统计有效性规定计有效性规定n采样方法和采样仪器采样方法和采样仪器n依据污染物的存在状态、浓度、理化性质及监测依据污染物的存在状态、浓度、理化性质及监测方法选择方法选择n监测方法监测方法n尽可能选择国家标准方法尽可能选择国家标准方法空气和废气监测分空气和废气监测分析方法(第四版)析方法(第四版)n质量保证程序和措施(第九章)质量保证程序和措施(第九章)六、采样方法、监测方法和质量保证六、采样方法、监测方法和质量保证第三节:空气样品的采集方法第三节:空气样品的采集方法 和采样仪器和采样仪器一、干脆采样法:空气中被测组分浓度高、或一、干脆采样法:空气中被测组分浓度高、或所选方法灵敏度高时选用所选方法灵敏度高时选用1、注射器采样(、注射器采样(100ml)2、塑料袋采样、塑料袋采样3、采气管采样(、采气管采样(157页图页图3-4)4、真空瓶采样(、真空瓶采样(158页图页图3-5、和图、和图3-6)二、富集浓缩采样法:污染物浓度低、所选分析二、富集浓缩采样法:污染物浓度低、所选分析方法灵敏度达不到时选用;方法灵敏度达不到时选用;测定结果为富集采样时段的的平均浓度测定结果为富集采样时段的的平均浓度1、溶液吸取法:适于采集空气中气态、蒸气态、溶液吸取法:适于采集空气中气态、蒸气态及某些气溶胶态污染物,目前普遍接受及某些气溶胶态污染物,目前普遍接受该法要求:吸取效率高(吸取速度、接触面积、该法要求:吸取效率高(吸取速度、接触面积、吸取液)吸取液)常用吸取液:水、水溶液、有机溶剂常用吸取液:水、水溶液、有机溶剂吸取原理:溶解、反应吸取原理:溶解、反应吸取容器:吸取管 气泡吸取管 冲击式吸取管 多孔筛板吸取管 玻璃筛板吸取瓶 n2、填充柱阻留法:适于采集空气中气态、蒸、填充柱阻留法:适于采集空气中气态、蒸气态及某些气溶胶态污染物气态及某些气溶胶态污染物n填充剂阻留被测组分的原理:填充剂阻留被测组分的原理:na、吸附型:填充固体吸附剂(活性炭、分子、吸附型:填充固体吸附剂(活性炭、分子筛、筛、GDX、硅胶等)、硅胶等)nb、安排型:填充的固体物质表面涂渍了一层、安排型:填充的固体物质表面涂渍了一层有机溶剂有机溶剂nc、反应型:填充剂浸渍了能与被测物反应的、反应型:填充剂浸渍了能与被测物反应的试剂试剂n优点:采样时间长、效率高、浓缩在柱上的组优点:采样时间长、效率高、浓缩在柱上的组分稳定分稳定。颗粒状填充剂抽气泵.组分组分 空气3、滤料阻留法:、滤料阻留法:适用于颗粒物及颗粒物上吸附的重适用于颗粒物及颗粒物上吸附的重金属、有机物等的测定金属、有机物等的测定常用滤膜:玻璃纤维滤膜,常用滤膜:玻璃纤维滤膜,微孔滤膜等微孔滤膜等4、低温冷凝法:、低温冷凝法:适于低沸点气态污染物适于低沸点气态污染物5、自然积集法:、自然积集法:无动力采样法,利用自然重力、无动力采样法,利用自然重力、空气动力和浓度扩散作用采样空气动力和浓度扩散作用采样降尘试样的采集:干法:湿法降尘试样的采集:干法:湿法(书书163页图页图3-10、3-11)硫酸盐化速率的测定硫酸盐化速率的测定(二氧化铅法、碱片法二氧化铅法、碱片法)6、综合采样法综合采样法 三、采样仪器三、采样仪器n组成部分组成部分n 1、收集器、收集器n吸取管、滤膜等吸取管、滤膜等n 2、流量计、流量计n 孔口、转子孔口、转子n 3、采样动力:泵、采样动力:泵n专用采样装置专用采样装置n 1、大气采样器、大气采样器n 2、颗粒物采样器、颗粒物采样器收集器流量计采样泵定时器中中流流量量大大流流量量n可吸入颗粒物采样器:装有分别大于可吸入颗粒物采样器:装有分别大于10m颗颗粒物的装置(称为粒物的装置(称为“切割器切割器”或或“分尘器分尘器”)n切割器的工作原理有:旋风式、向心式、多切割器的工作原理有:旋风式、向心式、多层薄板层薄板n 式、撞击式;又分为;二级式和多级式式、撞击式;又分为;二级式和多级式PM10向心式分尘器原理向心式分尘器原理多段撞击式分尘器多段撞击式分尘器多段多段向心式分尘器原理向心式分尘器原理四、采样效率四、采样效率n采样效率采样效率:在规定的采样条件下在规定的采样条件下(流量、污染物浓度流量、污染物浓度采样时间),采集到的量占总量的百分数采样时间),采集到的量占总量的百分数n污染物的存在状态不同评价方法也不同污染物的存在状态不同评价方法也不同n 1.气态或蒸气态:确定比较法、相对比较法气态或蒸气态:确定比较法、相对比较法n 2.颗粒物:配制颗粒物标准气困难,用上述两种颗粒物:配制颗粒物标准气困难,用上述两种方法很难,常用一个灵敏度很高的颗粒物计数器测方法很难,常用一个灵敏度很高的颗粒物计数器测量进入滤料前后的颗粒数来计算量进入滤料前后的颗粒数来计算n质量采样效率:常用质量采样效率:常用n颗粒数采样效率颗粒数采样效率n五、采样记录五、采样记录 采样记录表采样记录表 采样者采样者 审核者审核者 编编号号日日期期采样采样点名点名采样时采样时间间(min)流量流量(L/min)采样体采样体积积(L)温度温度()压力压力(kPa)标态下采标态下采样体积样体积(L)情况情况记录记录第四节:气态化合物的测定第四节:气态化合物的测定一、二氧化硫的测定一、二氧化硫的测定常用测定方法有:分光光度法、紫外荧光法、电导常用测定方法有:分光光度法、紫外荧光法、电导法库仑定电位电解法法库仑定电位电解法1.四氯汞钾吸取四氯汞钾吸取-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法(国盐酸副玫瑰苯胺分光光度法(国标)标)1)原理:)原理:HgCl2+2KCl=K2HgCl4-吸取液吸取液 HgCL42-+SO2+H2O=HgCl2SO32-+2H+2Cl-吸取反应吸取反应以后两步为显色反应以后两步为显色反应-在试验室进行在试验室进行二氯亚硫酸盐二氯亚硫酸盐2)条件:所用显色剂盐酸副玫瑰苯胺溶液中磷酸含量)条件:所用显色剂盐酸副玫瑰苯胺溶液中磷酸含量不同,显色后不同,显色后pH不同,测定时最大吸取波长不同,不同,测定时最大吸取波长不同,应特别留意应特别留意3)测定要点与步骤)测定要点与步骤a.配制标准系列配制标准系列-绘制标准曲线(或计算其回来方程)绘制标准曲线(或计算其回来方程)b.采样采样带回试验室带回试验室显色显色测定样品吸光度测定样品吸光度Ac.计算样品含量计算样品含量原理:原理:SO2被甲醛缓冲溶液吸取后,生成稳定的羟被甲醛缓冲溶液吸取后,生成稳定的羟基甲磺酸加合物,在样品溶液中加基甲磺酸加合物,在样品溶液中加NaOH使加成使加成化合物分解,释放出的化合物分解,释放出的SO2与盐酸副玫瑰苯胺作与盐酸副玫瑰苯胺作用生成紫红色化合物,最大吸取波长为用生成紫红色化合物,最大吸取波长为577nm,测定吸光度定量,测定吸光度定量甲醛吸取缓冲溶液:由环己二胺四乙酸二钠甲醛吸取缓冲溶液:由环己二胺四乙酸二钠(CDTA)、NaOH 、甲醛、邻苯二甲酸氢钾按、甲醛、邻苯二甲酸氢钾按确定比例配制确定比例配制2.甲醛吸取甲醛吸取-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法盐酸副玫瑰苯胺分光光度法(国标)(国标)常用测定方法有:分光光度法,化学发光法常用测定方法有:分光光度法,化学发光法盐酸萘乙二胺分光光度法盐酸萘乙二胺分光光度法(国标国标):1)原理)原理NO2测定:测定:采样、显色同时进行采样、显色同时进行二、氮氧化物二、氮氧化物的测定的测定2)测定要点与步骤:同)测定要点与步骤:同SO23)NOx的测定的测定采样时吸取管前应加氧化管或用酸性高锰酸钾溶液将采样时吸取管前应加氧化管或用酸性高锰酸钾溶液将NO氧化为氧化为NO24)NO、NO2、NOx浓度计算浓度计算书上书上176页公式页公式留意:两个系数:留意:两个系数:k:NO氧化为氧化为NO2的氧化系数的氧化系数(0.68)f:Saltzman试验系数试验系数(0.88,NO2浓度浓度0.72mg/m3 时为时为0.77)NO2NO

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