Microsoft PowerPoint - 種子島シンポ pptx
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- たかとし ごみぶち
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1 自然と共生するスマートエコアイランド種子島シンポジウム ( ) 1/26 廃食油を原料とする高品質 バイオディーゼル燃料の製造 東北大学 大学院工学研究科 化学工学専攻反応プロセス工学研究室北川尚美 バイオディーゼル燃料の特長 現在の製造法と東北大の新製造法 2 つの製造法を使った実験 種子島での新技術導入の取り組み
2 バイオディーゼル燃料の特長 2/26 バイオディーゼル燃料 (Biodiesel Fuel;BDF) ディーゼルエンジンで利用できる生物由来の原料から作られた燃料のこと 主に 植物の油脂とアルコールとの反応で生成する脂肪酸エステル ク リセリン 脂肪酸脂肪酸脂肪酸 トリク リセリト (TG) + アルコール アルコールアルコール 動植物油の主成分 OH - 脂肪酸 アルコール 脂肪酸アルコール脂肪酸アルコール ハ イオテ ィーセ ル ( 脂肪酸エステル ) エステル結合 -C-O-CH 2 - O ク リセリン 排気ガスがきれい ( 硫黄含まず PM2.5 半減 ) カーボンニュートラル ( 二酸化炭素排出量増減なし ) 再生可能 ( 原料生産 廃食油からの合成可能 ) 環境に優しいエネルギーとして注目 +
3 現在の製造法 3/26 アルカリ溶液法 NaOH, KOH など安価な液体に溶けるアルカリ メタノール ( アルコール ) に水酸化ナトリウム ( アルカリ ) を溶かし 植物油とよく混ぜる 反応後 バイオディーゼル燃料相と 茶色いどろどろしたグリセリン相に分かれる 水酸化ナトリウム ( アルカリ ) よく混ぜ合わせる (20 分くらい ) メタノール ( アルコール ) バイオディーゼル燃料 グリセリン + アルカリ 植物油 ( 使用済み ) グリセリンはアルカリが混入しているため使えない
4 現行法の問題点 1 燃料品質 4/26 環境に優しいエネルギーにも拘らず普及があまり進まない 大きな 2 つの問題点 ( 燃料品質 原料不足 ) 原料油油脂が酵素や熱で分解され遊離脂肪酸となる 廃食用油 : 遊離脂肪酸を多く含む ク リセリン 脂肪酸 脂肪酸 脂肪酸 トリク リセリト ( 可食 ) 石鹸生成反応 酵素 熱 脂肪酸 脂肪酸 脂肪酸 遊離脂肪酸 ( 非可食 ) ク リセリン 触媒アルカリと反応し石鹸生成 燃料相に石鹸やグリセリンが混入 精製操作必須 低品質 ( エンジントラブルの原因 ) + 脂肪酸 + アルカリ脂肪酸アルカリ + H 2 O 石鹸 燃料相 石鹸相 グリセリン相
5 現行法の問題点 2 原料不足 5/26 廃食油 植物油 米糠 使用回数多遊離脂肪酸量 >0.5wt% 一般家庭から排出 溶剤抽出 原油 脂肪酸 14% 油脂 82% 脱脂糠 使用回数少遊離脂肪酸量 <0.5wt% 業者から排出 現行法で利用可能 脱ガム脱酸脱ロウ脱臭 脂肪酸油 脂肪酸 95% 油脂 5% スカム油 脂肪酸 60% 油脂 30% 現行法で利用可能 食用油 油脂 100% 安価な脂肪酸高含有油を利用不可
6 東北大発の新しい製造法 6/26 < 陽イオン交換樹脂 > 固体酸触媒 resin backbone SO 3 - H + < 陰イオン交換樹脂 > 固体アルカリ触媒 resin backbone CH 2 N + OH - (CH 3 ) 3 遊離脂肪酸を燃料に完全変換 トリグリセリドを燃料に完全変換 1,2) 石鹸の副生なし 1,2) 過剰アルコールの添加なし 3) 副生物グリセリンや油色素を吸着 3) 樹脂を触媒とした油脂の燃料化の世界初の成功例 特許 号 1)N.Shibasaki-Kitakawa et al.,bioresour.technol.,98, 416(2007), 2) 特許 号 ( 登録 ), 3)N. Shibasaki-Kitakawa et al.,bioenerg.res.,4, 287(2011)
7 2 つの製造法の比較 7/26 水酸化ナトリウム触媒 (a) 油脂 : メタノール =1:6 (b) 油脂 : メタノール =1:3.9 (c) 油脂 : メタノール =1:3 BDF ク リセリン BDF 石鹸 ク リセリン BDF 石鹸 ク リセリン イオン交換樹脂触媒 (a) 油脂 : メタノール =1:3.9 BDF (b) 油脂 : メタノール =1:3 BDF イオン交換樹脂 : 石鹸生成なしグリセリンや色素が樹脂に吸着し溶液から除去 高品質燃料合成可能
8 今日の実験内容 8/26 2 つの製造法で実際に燃料を作ってみよう! 原料 : 食用油 ( 遊離脂肪酸含有なし ) 廃食油 ( 遊離脂肪酸含有量大 ) エタノール ( ハ イオマス由来アルコール ) 触媒 : 水酸化ナトリウム ( 現在の溶ける触媒 ) イオン交換樹脂 ( 新しい固体の触媒 ) 目的 : 1) 触媒の違いを知ろう! 2) 原料の違いを実感しよう!
9 実験条件 9/26 実験者 : 各テーブル5 人 (10テーブル) 実験条件 : 下の5つの条件 1 人が1つ担当 実験番号触媒原料油アルコール担当者 条件 1 樹脂条件 2 樹脂条件 3 NaOH 条件 4 NaOH 条件 5 NaOH 食用油エタノール (4g) 廃食油エタノール (4g) 食用油 NaOH(0.3g) 入エタノール (4g) 廃食油 NaOH(0.3g) 入エタノール (4g) 廃食油 NaOH(0.3g) 入エタノール (4g) とエタノール (4g)
10 実験手順 1) 各条件共通 10/26 1 食用油と廃食油の酸価 (Acid Value:AV 値 ) を測定 酸価とは遊離脂肪酸量 ( 石鹸のもと ) の指標で この値が高いほど含有量が大きく品質が悪い 2 エタノールの ph を測定 NaOH 触媒は液体に溶けるのに時間がかかるため 予め大学で溶かしたものを持ってきた NaOH が溶けているエタノールは ph が高い どちらも試験紙を用いて測定する 色によって大まかな値が分かる
11 実験手順 2) 樹脂触媒 陰イオン交換樹脂触媒 1 食用油 あるいは廃食油 26g を 樹脂の入ったガラス瓶の線のところまで加える 陰イオン交換樹脂 (10g) 2 低 ph のエタノールを 1 のガラス瓶に加える 11/26 食用油 or 廃食油 (26g) エタノール (4g) 3 ふたをしっかり閉め 液漏れ防止シールを巻いてよく振る 450 に保持した恒温振とう機にセットして 20 分反応させる 陰イオン交換樹脂 + 廃食油
12 実験手順 3) ナトリウム触媒 水酸化ナトリウム触媒 1 ガラス瓶の線のところまで食用油あるいは廃食油を 26g 入れる 12/26 エタノール水酸化ナトリウム (4g) 2 油を入れたガラス瓶に 水酸化ナトリウムを溶かした高 phのエタノールを加える 廃食油 (26g) 3 ふたをしっかり閉め 液漏れ防止シールを巻いてよく振る 450 に保持した恒温振とう機にセットして 20 分反応させる
13 実験の注意点 13/26 1) 保護めがねと手袋を着用 ( 念のため ) 2) イオン交換樹脂は臭い ( 毒性なし アミン臭 ) ため匂いを嗅がない 3) 油で手がベトつき滑るため 液をこぼしたり 瓶を落とさないようにする
14 発見の経緯 14/26 イオン交換樹脂触媒 < 陽イオン交換樹脂 > 固体酸触媒 SO 3 - H + < 陰イオン交換樹脂 > 固体アルカリ触媒 CH 2 N + OH - 樹脂骨格 樹脂骨格 (CH 3 ) 3 生成物との分離が容易エステル化反応 エステル交換反応の触媒活性有 水処理など水系での利用が一般的 油系での利用に関する知見が少ない 陰イオン交換樹脂 トリグリセリドのエステル交換活性なしと報告 3) 3)G.Vicente et al.,bioresour.technol.,92,297(2004)
15 活性の高い樹脂の探索 15/26 反応物 : 油脂 ( トリオレイン ) エタノール 反応溶液 ( 溶媒なし ) 樹脂 サンプルを採取 恒温槽 (50 ) 振盪回分実験装置の概略図 HPLC 分析燃料濃度 PA308 PA306 PA306s HPA25 0 実験に使用した樹脂 ( 三菱化学 提供 ) Diaion PA308 PA306 PA306s HPA25 反応時間 [h] イオン種陰イオン陰イオン陰イオン陰イオン燃料濃度の経時変化架橋度 [%] 粒子直径 [mm] イオン交換容量 [mol/m 3 -resin] ハ イオテ ィーセ ル燃料 [mol/dm 3 ] 架橋度が低い ( 網目の大きい ) 樹脂の触媒活性が高い 大きな分子が入り易い
16 連続合成プロセスの構築 16/26 操作条件 cation-exchange resin PK208 raw oil 5 wt% oleic acid in triolein alcohol ethanol FFA:alcohol (molar ratio) 1 : 10 water content 0 or 1 wt% concentration [mol/dm 3 ] H R 1 COOH + 3 R 4 OH R 1 COOR 4 + H 2 O free fatty acid alcohol biodiesel water 均相触媒 : 副生水がエステル化を阻害 4) wt% 1 wt% oleic acid ester 連続システムの概略図 operating time [h] 流出液中の反応物と生成物濃度の変化 陽イオン交換樹脂の活性低下なし水による阻害なし エステル化が不可逆的に進行 4)Zhang et al.,bioresour.,99,8995(2008)
17 工業的な装置の開発 17/26 温水循環方式によるトリク リセリト リッチ油用ベンチシステム (5L/day) ヒーター方式による脂肪酸リッチ油用ベンチシステム (5L/day)
18 全自動運転の大型装置の開発 18/26 適用例 : ジャトロファ油 荒れ地でも生育する非食用油 適用例 : 脂肪酸油 食用油製造時に排出する非食用廃棄油脂肪酸油中間生成物ハ イオテ ィーセ ル 製品の写真 ( 左 : ハ イオテ ィーセ ル 右 : ク リセリン ) 製品の写真 全自動運転のベンチプラント (50L/day) 連続製造 再生システム どんな原料油からも全自動で高品質燃料を製造可能溶液リサイクルにより樹脂再生工程の負荷削減
19 現行法プロセスフローとの比較 19/26 陰イオン交換樹脂 : 水による活性低下なし生成物への混入なし繰り返し利用可能 均相アルカリ触媒 (NaOH, KOH) 脂肪酸除去 アルコール ( トリグリセリドの 5-10 モル等量 ) 石ケンやグリセ アルコール回収 リン混入なしで油相精製操作不要相分離 水相 ( アルカリ混入 ) 水洗浄 中和 グリセリンが樹脂に吸着 分離 化学肥料 精製 除去され 再生処理時に溶出 脱水 トリグリセリド原料油遊離脂肪酸水 脱水 エステル化 エステル交換 (40-90 C, 二段 ) 油相 相分離 水相 バイオディーゼル遊離脂肪酸グリセリン 陽イオン交換樹脂によるエステル化で遊離脂肪酸をもバイオディーゼルに変換 過剰アルコールの回収不要 均相アルカリ触媒と樹脂触媒のプロセスフローの比較
20 種子島での取り組みの経緯 20/26 バイオディーゼル製造事業 (NPO こすも ) 均相アルカリ触媒法が利用 ( 事業者 46, 製造量 9,723kL/ 年 ) 共通の深刻な問題を抱えており 事業継続を断念する企業も多い 1) 石けんの生成で品質低下 2) 洗浄工程で多量の排水発生 3) 酸価 >2 の原料を利用不可 4) アルカリ混入グリセリンの廃棄 イオン交換樹脂法 ( 東北大 ) 環境に優しい燃料を多くの廃棄物を出しながら製造することに耐えられない 原料はあるが製造すればするほど赤字になる 現行法の問題点を全て解決燃料製造と樹脂再生をメリーゴーラウンド方式で連続的に行う全自動運転のパイロットプラント完成 安定運転を確認自動化運転設備が必須で初期導入費が高い国内の少量生産 ( 百 ~ 千 L/day) の事業者では技術導入困難
21 種子島での取り組みの目標 21/26 開発の目的 燃料製造と樹脂再生を切り離し 安価で操作が簡単な地域密着型小規模製造装置 樹脂再生に特化させた集中型設備を個別に開発国内でも成立する地産地消に適したバイオディーゼル事業の新たな分散型システムを確立 小規模製造装置 流出液タンク群蒸留生溶液タンク群集中型樹脂再生設備再蒸留小規模製造装置
22 種子島での取り組みの今後 22/26 バイオディーゼル事業の新たな分散型システムの確立 NPO こすも : 小型燃料製造装置 集中型樹脂再生設備種子島内事業所からの廃食油年間 35kL を燃料化 島内に小型製造装置を数台導入家庭からの廃食油を回収 燃料化 解決課題 : どの程度の家庭からの廃食油が集まるか? 目標値は使用量の半分程度 (25kL)
23 結果の考察 ( 原料油の違い ) 23/26 比較 1 イオン交換樹脂触媒を用いた場合 条件 1 ( 食用油 ) 条件 2 ( 廃食油 ) 比較 2NaOH 触媒を用いた場合 条件 3 ( 食用油 ) 条件 4 ( 廃食油 ) 溶液の色は廃食油の方が黄色みを帯びている樹脂の色も廃食油の方が茶褐色化している 廃食油が濃い茶褐色であったためこの色素が樹脂に吸着除去され 溶液の色が薄くなっている どちらの溶液もドロドロの液体となっている溶液の色は廃食油の方が茶褐色となっている どちらの油でもバイオディーセル合成反応よりも 石鹸生成反応が優先的に進行したと考えられる
24 結果の考察 ( アルコール量 触媒の違い ) 24/26 比較 3NaOH 触媒でアルコール量を変化させた場合 条件 4 ( エタノール 4g) 条件 5 ( エタノール 8g) アルコール添加量が多い条件 5 で溶液が液体となった アルコール量が多くなると 石鹸生成反応よりもバイオディーゼル合成反応が優先的に進行すると考えられる 比較 4 イオン交換樹脂触媒と NaOH 触媒 条件 2 ( 廃食油 ) 条件 4 ( 廃食油 ) イオン交換樹脂触媒では アルコールを多く添加せずに廃食油からもバイオディーゼルが合成できる廃食油の茶褐色色素が吸着除去されるため 色がきれいになる イオン交換樹脂は石鹸生成反応を生じない 色素除去能もある
25 触媒分離実験 ( 樹脂触媒 ) 25/26 1 配布された条件 2で十分に反応させたサンプルと 1 時間反応させたサンプルの違いを観察する 2 十分に反応させたサンプル瓶のふたを開け ろ布 ( ナイロンメッシュ ) をかぶせて輪ゴムでしっかり止める 3 空のサンプル瓶に 合成したバイオディーゼルを空のサンプル瓶に移す 固定触媒の分離のし易さを実感副生グリセリンが存在しないことも確認 イオン交換樹脂はグリセリンや水など副生物の除去能もある
26 おわりに 26/26 ご清聴 ご参加どうもありがとうございました 今後とも ご理解 ご協力お願い致します
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水素製造システム ( 第 7 回 ) 熱化学水素製造 松本 第 3 回 2 本日の講義の目的 水の熱分解 熱化学水素製造の考え方 エネルギー効率 実際の熱化学水素製造プロセス UT-3 IS 本スライドには以下の資料を参考にした : 吉田 エクセルギー工学 - 理論と実際 原子力辞典 ATOMICA http://www.rist.or.jp/atomica/index.html 再生可能エネルギーを利用した水素製造
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土壌中の重金属等の 簡易 迅速分析法 標準作業手順書 * 技術名 : 吸光光度法による重金属等のオンサイト 簡易分析法 ( 超音波による前処理 ) 使用可能な分析項目 : 溶出量 : 六価クロム ふっ素 ほう素 含有量 : 六価クロム ふっ素 ほう素 実証試験者 : * 本手順書は実証試験者が作成したものである なお 使用可能な技術及び分析項目等の記載部分を抜粋して掲載した 1. 適用範囲この標準作業手順書は
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Maxwell RSC simplyrna Cells / Tissue Kit ( カタログ番号 AS1340/AS1390) 簡易マニュアル 注意 : キットを受け取りましたら 1-Thioglycerolを取り出し キット箱は室温で保存してください 取り出した1-Thioglycerolは2~10 で保存してください ご用意いただくもの 細胞 組織の両方の場合で共通 ボルテックスミキサー ピペットマン
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国試対策 酸塩基 酸 塩基 ( アルカリ ) って何? H 2 SO 4 水酸化カルシウムアンモニア CH HNO 3 4 HCl 硫酸ナトリウム 新垣 知輝 どれが酸? どれが塩基? 酸 酸と塩基の定義 塩基 H + を出すもの OH を出すもの by アレニウス H + を渡すもの H + を受け取るもの by ブレンステッド ローリー電子対を受け取る電子対を渡すものもの by ルイス 水素イオン
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平成 30 年 10 月 11 日大陽日酸株式会社国立大学法人広島大学国立研究開発法人科学技術振興機構 (JST) アンモニア分解ガスから燃料電池自動車の燃料水素を 高効率で回収する水素精製装置を開発 注 1) アンモニア分解ガスから燃料電池自動車用高純度水素を高効率で回収する水素精製装置を 10Nm 3 /h の規模で開発し 水素回収率注 2) 90% を初めて達成しました また 10% のオフガスをアンモニア分解用熱供給装置に供給することができ
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25 高性能陰イオン分析カラム TSKgel SuperIC-Anion HR の特性とその応用 バイオサイエンス事業部開発部セパレーショングループ 佐藤真治多田芳光酒匂幸中谷茂 1. はじめにイオンクロマトグラフィー (IC) は 環境分析等の各種公定法に採用されている溶液試料中のイオン成分分析法であり 当社においてもハイスループット分析を特長とする高速イオンクロマトグラフィーシステム IC 2010
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216 Reduce Reuse Recycle 21712 216年 プラスチックのマテリアルフロー図 プラスチック製品 廃棄物 再資源化フロー図 樹脂製造 製品加工 市場投入段階 排 出 段 階 処 理 処 分 段 階 一 般 系 廃 棄 物 再生利用 68万t 樹脂生産量 1,75万t 高炉 コークス炉原料 ガス化 油化 2 98万t 国内樹脂投入量 使用 9万t 使用済製品 排出量 固形燃料
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平成 30 年度排水管理責任者資格認定講習 ( 平成 30 年 11 月 19 日 20 日於 : 神戸国際会館 9 階大会場 ) 排水の管理 2 処理施設の維持管理 建設局下水道部計画課 2 前講義にて 処理対象物質ごとの排水処理方法 ( 例 ) 処理対象物質 排水処理方法 高温排水 水冷法 酸 アルカリ排水 中和法 浮遊物質 自然沈殿法 凝集沈殿法 加圧浮上法 BODの高い排水 活性汚泥法 回転生物接触法
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資料 3 特定防除資材 ( 特定農薬 ) 指定に係る今後の進め方について ( 案 ) < 特定農薬制度の趣旨 > 無登録農薬の販売 使用が問題を契機として 平成 14 年の臨時国会で農薬取締法が大幅に改正 農薬の製造 使用等の規制を強化 農家が自家製造して使用している防除資材等で 明らかに安全上問題のないものにまで登録の義務を課すことは過剰規制となるおそれ 原材料に照らし農作物等 人畜及び水産動植物に害を及ぼすおそれがないことが明らかなものとして農林水産大臣及び環境大臣が指定する農薬
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平成 29 年度大学院博士前期課程入学試験問題 生物工学 I から 1 科目選択ただし 内部受験生はを必ず選択すること 解答には 問題ごとに1 枚の解答用紙を使用しなさい 余った解答用紙にも受験番号を記載しなさい 試験終了時に回収します 受験番号 問題 1. ( 配点率 33/100) 生体エネルギーと熱力学に関する以下の問に答えなさい (1) 細胞内の反応における ATP 加水分解時の実際の自由エネルギー変化
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7.6 カルボン酸 7.6.1 カルボン酸の物理的性質 è 沸点, 融点, 酸解離定数 構造 名称 融点 ( ) 沸点 ( ) 解離定数 C ギ酸 8.4 100.5 2.1 10 Ä4 C 3 C 酢酸 16.7 118 1.8 10 Ä5 C 3 C 2 C プロピオン酸 -21.5 141.1 1.3 10 Ä5 C 3 (C 2 ) 2 C 酪酸 -7.9 163.5 1.5 10 Ä5 C(C
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化学変化をにおいの変化で実感する実験 ( バラのにおいからレモンのにおいへの変化 ) 化学変化におけるにおいは 好ましくないものも多い このため 生徒は 化学反応 =イヤな臭い というイメージを持ってしまう そこで 化学変化をよいにおいの変化としてとらえさせる実験を考えた クスノキの精油成分の一つであるリナロールの誘導体には バラのにおいの成分であるゲラニオールやレモンのにおいの成分であるシトラールがある
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毒物劇物取扱者試験 (14) ( 平成 29 年 8 月 8 日 ) 問 26 混合物の分離に関する次の a~c の記述について その操作方法として正しい組み合わせを下表から一つ選び その番号を解答用紙に記入しなさい a. 沸点の差を利用して 液体の混合物を適当な温度範囲に区切って蒸留し 留出物 ( 蒸留によって得られる物質 ) を分離する操作 b. ろ紙やシリカゲルのような吸着剤に 物質が吸着される強さの違いを利用して
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il Goldenberry (Physalis peruviana L.) 著者 : Mohamed F. Ramadan*, and Jorg-T. Morsel* 雑誌名 : J.Agric.Food Chem. 2003, 5, 969-974 紹介者 : 佐々木翔 200..2( 木 ) Introduction ゴールデンベリーはアンデス地方の果物であり 食用のほおずきの一種である 世界各地で栽培されている
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おおむね窒素過剰 その他は不足 作物の生産力と生育の傾向がわかったら 過不足を調整するための養水分は基本的に土壌から供給することになる そのためには土壌中にどれくらいの養分が存在しているかを把握する必要がある ここではまず 現在の土壌でそれぞれの養分が基本的にどのような状態になっているかを述べておく 今までみてきたところでは おおむね窒素は過剰で 作物体が吸収できるリン酸 カリ 石灰 苦土は不足している
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3. 溶解 沈殿反応 天然水の化学組成 大陸地殻表層 (mg kg ) 河川水 (mg kg ) Al 77.4.5 Fe 3.9.4 Ca 9.4 3.4 Na 5.7 5. 8.6.3 Mg 3.5 3.4 Andrews et al. (3) An introduction to Environmental Chemistry 天然水の特徴 天然水の金属イオンは主に岩石の風化により生じる ただし
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