voc排出対策ガイドと都産技研の支援メニュー · 2018. 1. 24. ·...

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平成24年度 VOC対策セミナー

平成24年７月11日(水)、18日(水)、26日(木)

VOC排出対策ガイドと都産技研の支援メニュー

地方独立行政法人

東京都立産業技術研究センター

小坂幸夫、篠田勉、水越厚史


１．東京都地域結集型研究開発プログラム

２．VOC排出対策ガイド

2.1 VOC処理技術

2.2 VOC測定方法

2.3 対策技術導入による環境影響軽減効果の評価

2.4 工場内塗装におけるVOC排出の測定と実態

2.5 塗装乾燥炉用処理装置

３．東京都立産業技術研究センターの技術支援メニュー

目次




2.1 VOC処理技術

2.2 VOC測定方法





目次


東京の英知を結集した産学公連携の大型プロジェクトが実現

独立行政法人科学技術振興機構（ＪＳＴ）がすすめる「地域結集型研究開発プログラム」の平成１８年度

新規課題として、東京都が採択されました。

◇事業名：都市の安全・安心を支える環境浄化技術開発

◇事業期間：平成１８年１２月１日から５年間

◇事業費：年間2．4億円程度（ＪＳＴ負担分）東京都がＪＳＴと同等の負担を行う。

◇ 目標：中小企業向けＶＯＣ処理装置を製品化し、東京の環境を改善するとともに、環境ビジネス産業の創生を目指す。

（ＶＯＣ：トルエン、トリクロロエチレンなど、塗料の溶剤、クリーニング工場の洗浄剤などとして使用されている揮発性有機化合物 Volatile Organic Compoundsの略）


プログラム事業運営体制（例：H23年度）


実用化・商品化の例（試作機を含む）

バイオ

センサ

乾燥炉一体型

処理装置

ＰＩＤ

センサ

粒度分布

測定器


成果集Ⅱ

「成果集Ⅱ」の発行 4分野・26テーマ

計測分野（6テーマ）

バイオセンサ、光イオン化センサ、電気移動度分級器など

評価分野（6テーマ）

VOC排出対策ガイド、処理技術の評価、SPMの成分分析、排出実態の解明など

材料分野（7テーマ）

分解触媒、SMPS、木質系吸着材、アパタイト吸着材など

装置分野（7テーマ）

塗装乾燥炉用処理装置、バグフィルター型処理装置、処理リサイクルシステムなど


フェーズⅢ 事業運営体制（研究成果の普及・事業化平成23年12月～平成26年度）

VOC排出関連業界

環境浄化技術連絡会議（座長：産技研理事長）

東京都異業種交流G

アドバイザー

東京都産労局・環境局

東京都中小企業振興公社

製品化事業化

コア研究室

都産技研研究G

製品化希望企業

環境ビジネス推進協議会

地域結集事業推進室

プロジェクト参画企業・大学

・製品開発(分野別)・技術紹介と

参画企業募集・市場調査・発表会開催等

他事業展開

研究会・他企業団体企業参画・協力

販路開拓助成等支援

支援

塗装・印刷業界代表、東京都産労局、環境局、東京都中小企業振興公社、東京都商工会議所、東京都商工会連合会、都産技研など

・基本方針確認・全体管理

事業運営会議


① Co, Ce系非貴金属酸化物触媒を開発

② 酢酸系のVOCも、従来の白金触媒より、高い効率で分解可能

③ 塗料ヤニを白金触媒より約100℃低い温度で分解

VOC分解触媒の開発（東京都地域結集事業）

製品化推進中

ハニカム型 Co,Ce系酸化物触媒

80

85

90

95

100

分解

率/ %

開発したCo,Ce系酸化物触媒従来の白金触媒




2.1 VOC処理技術

2.2 VOC測定方法





目次


東京都地域結集型研究開発プログラム

「環境評価分科会」

リーダ：柳沢幸雄東京大学特任教授メンバー：東京大学、都環科研、東京薬科大学、柴田科学㈱、

都産技研、の研究員20名

・基礎編＆塗装編を作成、 HPで公開中、印刷物を配布 (http://create.iri-tokyo.jp)

・技術展開や環境規制に対応して毎年更新予定

VOC排出対策ガイド -基礎から実践・評価法まで-

「VOC排出対策ガイド」 -基礎から実践・評価法まで-


VOC排出対策ガイドの構成

12

基礎情報

技術紹介

評価方法

対策方法

基礎情報

技術紹介

評価事例

第1章 VOCの排出と環境等への影響

第2章 VOCの処理技術

第3章 VOCおよび関連項目の測定方法

第4章排出されたVOCの影響と評価法

第5章対策技術導入による環境影響低減効果の評価

第6章削減への取組

第1章工場内塗装におけるVOC排出の測定と実態

第2章工場内塗装における臭気第3章塗装VOCの環境への

影響と規制

第4章工程改善によるVOC削減の手法

第5章塗装工場用VOC処理装置

付録：用語集・ご意見募集

基礎編塗装編




2.1 VOC処理技術

2.2 VOC測定方法





目次


VOC処理技術の分類

燃焼法直接燃焼蓄熱燃焼触媒燃焼

吸着法活性炭無機系吸着材高分子吸着材

その他

光触媒放電プラズマオゾン酸化生物処理薬液処理

工業製品の洗浄施設（乾燥施設を含む。）

規模要件洗浄剤が空気に接する面の面積が5 m2以上のもの

排出基準 400 ppmC

参考：大気汚染防止法による規制

吸着法はVOCの回収が可能


VOC処理技術－燃焼法(1) 分類特長課題

直接燃焼 • 実績大（燃焼温度750～850℃程度）

• 低濃度の場合、補助燃料必要

• 燃焼に伴う2次汚染防止対策必要

蓄熱燃焼

• 熱効率良（90～95%） • 自燃濃度低い（トルエン換算400 ppm以上であれば不要）

• 装置高価 • 断続運転不適 • 蓄熱体目詰

触媒燃焼

• 低温燃焼（一般に350～450℃）

• NOx発生少ない • 保守容易

• 触媒被毒（シリコン、リン、イオウなど）


VOC処理技術－燃焼法(2)

http://www.comb.kokushikan.ac.jp/lecture/voc/node6.html

蓄熱式燃焼炉による処理システム

回転式蓄熱体


工業用洗浄剤のVOC排出削減状況

年度平成12年度平成17年度平成20年度平成21年度平成22年度

排出量 83,528 65,434 46,692 43,438 45,141

削減量 ― 18,094 36,836 40,090 38,387

削減率 ― 22％ 44％ 48％ 46％

大気排出量推計値（t/年）

参考：揮発性有機化合物(VOC)排出インベントリ検討会、「揮発性有機化合物(VOC)排出インベントリについて」、2012年3月

経済産業省、「平成２０年度化学物質安全確保・国際規制対策推進等（工業用洗浄剤の実態調査）調査報告書」、2009年3月

工業用洗浄剤の種類別出荷量の比率

回答78件/250件合計約14万t

アルカリ系78％、中性系21%など

ナフテン系42%、n-パラフィン系33%、イソパラフィン系22%など

塩化メチレン51%、トリクロロエチレン43%、テトラクロロエチレン6%など


VOCの種類と処理技術

群物質名

第Ⅰ群ベンゼン 1,3-ブタジエンアクリロニトリル

第Ⅱ群ホルムアルデヒドアセトアルデヒド

第Ⅲ群

トリクロロエチレンテトラクロロエチレンジクロロメタンクロロホルム

第Ⅳ群塩ビモノマー 1,2-ジクロロエタン

経済産業省、(社)産業環境管理協会、「有害大気汚染物質対策の経済性評価報告書」、2003年2月

(社)日本化学工業協会の分類

■活性炭等吸着 ■油等吸着■水・酸・アルカリ吸収 ■触媒酸化焼却■焼却加熱炉 ■冷却・凝縮

事例数 246 82 318 94

冷却・凝縮

焼却

吸着法


活性炭の吸着保持量

（参考：中津山憲、「塗装工程における臭気発生の現状と臭気対策」、塗装技術、45(9)、2006、pp.72-78）

番号物質名分子式活性炭保持量（重量%）

分子量沸点

（℃）嗅覚閾値（ppm）

1 ホルムアルデヒド CH2O 僅少 30.0 -19.2 0.50

2 メタノール（メチルアルコール） CH4O 2.2 32.0 64.7 33

3 イソプロピルアルコール C3H80 15.8 60.1 82.4 26

4 アセトン C3H6O 7.2 58.1 56.3 42

5 メチルエチルケトン C4H6O 10 72.1 79.6 0.44

6 メチルイソブチルケトン C6H12O 20 100.2 115.8 0.17

7 ベンゼン C6H6 23 78.1 80.1 2.7

8 トルエン C7H8 25 92.1 110.8 0.33

9 キシレン C8H10 26 106.2 139 0.041(m-)

10 トリクロロエチレン C2HCl3 13 131.4 87.2 3.9

11 テトラクロロエチレン C2Cl4 60 165.9 121.2 0.77

12 ピリジン C5H5N 25 79.1 115.4 0.063

13 酢酸メチル C3H6O2 16 74.1 56.3 1.7

14 酢酸エチル C4H8O2 19 88.1 76.8 0.87

15 酢酸ブチル C6H12O2 28 116.2 126.3 0.016

16 ヘキサン C6H14 10.6 86.2 68.8 1.5

17 スチレン C8H8 22 104.2 145.8 0.035

18 ジクロロメタン CH2Cl2 3.2 84.9 39.8 160

19 1, 2-ジクロロエタン C2H4Cl2 8.5 99.0 83.7 ―

20 塩化ビニルモノマ C2H3Cl 40 62.5 -13.9 ―


物質ごとの除去技術適用割合

経済産業省、(社)産業環境管理協会、「有害大気汚染物質対策の経済性評価報告書」、2003年2月


吸着法・圧縮深冷法による溶剤の回収

転載：経済産業省、(社)産業環境管理協会、「有害大気汚染物質対策の経済性評価報告書」、2003年2月

吸着法による溶剤回収

圧縮深冷法による溶剤回収

活性炭吸着法は、大風量処理に適しているが、回収時に溶剤が変質することがある。

圧縮深冷凝縮法は、大風量には向かないため、吸引方法を工夫して、高濃度の溶剤蒸気を直接吸引する。


VOC処理技術－吸着法

分類特長課題

活性炭

• 広く普及（形状・用途多岐）

• 比較的安価 • 比表面積大 • 再利用可能

• 可燃性 • 触媒作用 • 非完全脱着

無機系吸着材

• ゼオライト、シリカなど

• 不燃性、繰返使用適

• 吸着性能劣る • 製造コスト高 • 水分吸着能大

高分子吸着材

• 有機系合成品 • 移動床方式に使用

• 高価 • VOCの種類に依存


処理風量とコスト

（(独)新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）、「VOC排出削減支援ツール」、http://www.voc-info.jp/より作成）

市販処理装置のイニシャルコスト、ランニングコストと処理風量の関係

http://www.voc-info.jp/


代表的な塩素系洗浄剤

物質環境基準

(環境基本法)

1年平均値

優先取組物質

(大気汚染防止法)

有害ガス (東京都環境確保

条例)

管理濃度 (労働安全衛生法)

(有機溶剤中毒予防規則)

発がんリスク (IARC)

塩化メチレン

0.15 mg/m3 ○ ○ 50 ppm

(第2種有機溶剤)

2B (ヒトに対して発がんの可能性

がある)

トリクロロエチレン

0.2 mg/m3 ○ (指定物質)

○ 10 ppm


2A (ヒトに対しておそらく発がん

性がある)

テトラクロロエチレン

0.2 mg/m3 ○ (指定物質)

○ 50 ppm


2A (ヒトに対しておそらく発がん

性がある)




2.1 VOC処理技術

2.2 VOC測定方法





目次


測定環境ごとの測定物質と測定法測定環境

排出口

作業環境

大気環境

室内環境

測定物質

VOC総量（TVOC）

VOC・アルデヒド類成分

臭気

排気風量

無機ガス

粒子

NMHC

光化学オキシダント

規制値等

排出基準

気体排出口（2号規制）

作業環境評価基準

環境基準等

室内濃度指針値

室内濃度暫定目標値

代表的な測定法

公定法： FID、NDIR

簡易法： PID、IER等

FID

GC/MS

GC/MS、HPLC

GC-FID・TCD、IC

重量法

重量法、β線吸収法、光散乱法

紫外線吸収法、吸光光度法

三点比較式臭袋法


VOCの測定方法（公定法） NDIRの構成

FIDの構成

試料導入口燃焼炉

ハロゲンスクラバー

気液分離器

ポンプ

ポンプ

検出部

記録計

試料前処理部試料前導入部

水素炎イオン化形分析計、Flame Ionization Detector

試料ガス検出器増幅器

キャピラリ

バイパス

燃料ガス遮断器

キャピラリ

助燃空気

燃料ガス

排出

流量制御部

出力信号

触媒酸化-非分散形赤外線分析計、Non-Dispersive Infrared Detector

VOCを触媒燃焼させ、生成するCO2の量を赤外線の吸収強度で定量する。バックグラウンドとの差を測定する。

VOCを水素炎中で燃焼させ、生成するイオンの量を電流の強さとして検出する

空気中のCO2濃度は390ppm程度で、この10年で約20ppm増加している。


VOCの簡易測定法

１．光イオン化検出器（PID）２．半導体・高分子膜等のセンサ３．検知管

VOCの種類によって測定法の感度が異なる

PIDの例触媒酸化-NDIRの例 FIDの例基準：PIDはトルエン、NDIRとFIDはプロパン。相対感度0.1以下：PID メタン，n-ヘキサン，メタノール，エタノール，IPA，ホルムアルデヒド，アセトアルデヒド，酢酸エチル、FID ホルムアルデヒド。


VOC成分測定器 GC/MS

分析

酢酸エチル

ベンゼン

トルエン

エチルベンゼンデカン

2エチルヘキサノール

ウンデカン

ベンズアルデヒド

トリメチルベンゼン

サンプリング

GC/MS 分析計

分析結果のクロマトグラム

VOCの成分と濃度が分かる

吸着管またはサンプリングバッグに捕集


VOCセンサの開発（東京都地域結集事業）

◎VOCバイオセンサの製品化

製品化試作2号器：R社＆都産技研

◎光イオン化センサ（PID）の開発製品化可搬型モデル：柴田科学(株）

東京医科歯科大学（三林研究室）の成果を実用化 ①酵素固定はグルタルアルデヒド（Ｇ

Ａ）使用 ②試作モデルを製作し、性能評価を実施 ③可搬型の製品化モデルを開発

長寿命、自動監視に使えるセンサ（0.2～200ppb) ①電極汚れに強いイオン化電流検出法 ②国産初の短波長紫外線ランプ（開発中）

← 実験室で１年間使用した電極表面の顕微鏡写真




2.1 VOC処理技術

2.2 VOC測定方法





目次


対策技術導入による環境影響の評価

１．法的規制への対応排出規制の遵守排出量・移動量の把握と管理（PRTR制度

やPRTRと同様の手法で物質ごとに把握）２．環境影響の評価（LCA的手法）製品製造に関わる、原料の購入から使用、

廃棄にいたるまでの、環境、安全、人体影響等の環境負荷を定量的に評価する。


環境影響の評価

評価の単位

事業所

作業工程

VOC処理装置

VOC対策技術

ISO-LCAの実施手順 (International Organization for Standardization – Life Cycle Assessment)

ステップ1

目的と調査範囲材料購入から製品完成まで

ステップ2

インベントリ分析

インプットデータとアウトプットデータの項目を明らかにして、環境負荷の程度を分析する。

ステップ3

インパクト評価

アウトプットデータをもとに環境に与える影響を評価する。

ステップ4

結果の解釈

環境影響のほか、コストや製品の品質、装置の寿命など、多面的に検討し、環境影響低減対策を提案する。


環境負荷の評価項目

製品製造の場合

処理装置の場合

環境影響評価項目

地球温暖化

酸性化

光化学オキシダント

粒子生成

人間毒性

悪臭物質生成

統合化して評価するために、Eco-indicator 99, LIMEなどの手法が開発されている。


0

1

2

3

4

5CO2排出量

オキシダント

生成能

粒子生成能

ヒトへの毒性

悪臭物質

コスト

処理能力

装置寿命

装置 A

装置 B処理装置の場合

結果の解釈

評価項目ごとにランクを設定し、総合的観点で評価する。

自動車製造におけるCO2排出量の推移 CO2排出量を売上高で割った「売上高原単位」をCO2

排出削減の管理指標とすることにより、事業所経営に即した評価を行うことができる。

転載：スズキ㈱、「スズキ環境・社会レポート2010」




2.1 VOC処理技術

2.2 VOC測定方法





目次


調合

僅か

塗装

70%以上

セッティング

20%以下

乾燥

10%以下

器具の洗浄や溶剤の保管時にもVOCが発生

塗装工程でのVOC発生要因


①塗料原材料によるＶＯＣ

樹脂：未反応モノマー、反応性希釈剤、低分子物質など

溶剤：アルコール類、エステル類、ケトン類、芳香族系炭化水素類、脂肪族系炭化水素類など

添加剤：低級アミン類など

②組成が変化して発生するＶＯＣ

焼付時発生する物質：アルデヒド類、酸化生成物類など

塗装セッティング

乾燥主な成分

焦げ臭

工程と発生するVOCの種類


塗料の種類主な有機溶剤

ラッカートルエン、キシレン、メタノール、ＩＰＡ、ブタノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、ＭＩＢＫ、セロソルブ類

ウレタン樹脂系トルエン、酢酸エチル、酢酸ブチル、ＭＥＫ

エポキシ樹脂系トルエン、キシレン、ＩＰＡ、ＭＩＢＫ、セロソルブ類

アミノアルキッド樹脂系（メラミン）

トルエン、キシレン、メタノール、ブタノール、酢酸ブチル

アクリル樹脂系トルエン、キシレン、イソブタノール、ブタノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、ＭＩＢＫ、アノン、石油系混合溶剤

水溶性樹脂系ＩＰＡ、ブタノール、ブチルセロソルブ

塗装工場で使用される主な塗料と有機溶剤


バルク塗布（ロールコーティング）

霧化

スプレー塗布

塗布工程のVOC排出濃度パターン（例）


塗装シミュレータによるVOC排出調査

Charcoalチューブ

DNPHサンプラ

FID

TVOC濃度変化

HPLCGC/MS

VOC成分濃度

アルデヒド類成分濃度

ポンプ吸引100 ml/min×10 min

ポンプ吸引100 ml/min×10 min

ガス採取口

塗装ブース

または乾燥炉からの排ガス

塗料

バイアル採取5 µl

GC/MS

VOC成分濃度

連続測定2秒間隔

排気ダクト


0

200

400

600

800

1000

1200

14009:

50

10:0

0

10:1

0

10:2

0

10:3

0

10:4

0

10:5

0

11:0

0

11:1

0

11:2

0

11:3

0

TV

OC濃

度（

ppm

C）

塗装ブース

乾燥炉

スプレー作業・セッティング加熱乾燥

扉閉め乾燥炉ON

乾燥炉OFF扉開け

設定温度（130℃）到達

時間

塗装時のVOC濃度変化（メラミン樹脂塗料）

スプレー作業ごとに上昇と減少

セッティングしている間徐々に上昇

扉を閉めると密閉され急上昇排気により速やかに減少

濃度再上昇

排気風量塗装ブース 160 m3/min

乾燥炉 5 m3/min


各種塗料の塗装時のVOC排出状況

VOC排出比：塗装工程が76～77%、セッティング・乾燥工程が23～24%


VOC成分濃度

0%

20%

40%

60%

80%

100%

組成

比

塗料成分

0

20

40

60

80

100

120

濃度

（pp

m）

トリメチルベンゼン

エチルベンゼン

キシレン

トルエン

ブタノール

アセトン

ホルムアルデヒド

その他のアルデヒド類

・塗装時は塗料の揮発成分と近い組成比

・乾燥時にホルムアルデヒド等のアルデヒド類濃度が上昇

乾燥工程で発生


ホルムアルデヒド乾燥初期

乾燥後期

セッティング

塗装乾燥初期

乾燥後期

セッティング

塗装


ホルムアルデヒド及びその他のアルデヒド類


• 発がん性

IARC（国際がん研究機関）によりグループ1（人に対する発がん

物質）に分類（鼻口腔がん、白血病）

• 感作性（アレルギー）

気道感作性第2群（おそらく有）、呼吸器感作性第1群（有）

• その他影響

目や粘膜刺激、慢性症状として肝臓・腎臓への障害

• 労衛法改正により管理濃度基準は0.1ppm

その他のアルデヒド

嗅覚閾値が非常に低く、

ごく微量で悪臭の原因となる

嗅覚閾値（ppb）

0.0

001

0.0

01

0.0

1

0.1 1


アセトアルデヒド

アクロレイン

プロピオンアルデヒド

クロトンアルデヒド

ブチルアルデヒド

イソブチルアルデヒド

バレルアルデヒド

ヘキサアルデヒド

ブタノール

メチルイソブチルケトン

トルエン

エチルベンゼン

o-キシレン

1,2,4-トリメチルベンゼン

0.1 1 10 100 1000





2.1 VOC処理技術

2.2 VOC測定方法





目次


塗装乾燥炉用処理装置：装置の開発

乾燥工程入口濃度

ppm出口濃度

ppm処理率

%

VOC* 初期 1015 4 99.6定温時 432 1 99.8

ブタノール初期 71.7 ＜0.1 ＞99.9

定温時 58.3 ＜0.1 ＞99.8

トルエン初期 38.6 0.2 99.4

定温時＜0.5 ＜0.1 -

エチルベンゼン初期 17.5 ＜0.3 ＞98.3

定温時＜2.2 ＜0.3 -

キシレン初期 10.5 ＜0.5 ＞95.2

定温時＜4.3 ＜0.5 -

ホルムアルデヒド初期 17.7 ＜0.2 ＞98.9

定温時 35.9 ＜0.2 ＞99.4

臭気濃度定温時 13000 31 99.8

*VOCの濃度はppmC

①省面積：乾燥炉・処理装置一体化（設置面積ゼロで適用拡大） ②省エネで安価な運転費：従来方式の52%減（触媒浄化高温ガス循環利用、乾燥炉吸気量の低減、TIRI触媒でVOCとヤニを同時低温処理）




2.1 VOC処理技術

2.2 VOC測定方法





目次


本部

平成23年10月オープン（江東区青海）

平成22年2月

オープン（昭島市）

都産技研の技術支援拠点

城南支所（大田区蒲田）平成8年開設

城東支所（葛飾区青戸）平成3年開設

墨田支所（墨田区横網）

平成12年

多摩テクノプラザ

年間約6400社の企業に

ご利用いただいています。


都産技研の組織

技術相談めっき関連技術

研究低環境負荷めっき

依頼試験蛍光X線膜厚測定、組成分析、顕微鏡観察、

走査型電子顕微鏡観察

エンジニアリングアドバイザー 9名（135名登録）

8研究グループ

情報

電子半導体

機械

光音

表面

材料

環境

バイオ応用


中小企業のニーズに即した、高品質な技術支援を実施します。

事業内容（平成24年度）

産業人材育成

○技術セミナー・講習会

○高度産業人材育成

○ｵｰﾀﾞｰﾒｰﾄﾞセミナー

○インターンシップ

情報発信

○成果発表

○展示会出展

○刊行物

○情報提供

○見学

技術経営支援

○技術経営支援

○知的財産の活用

○国際規格への対応

○技術審査

産業交流

○産学公連携の推進

○東京イノベーションハブ

○異業種交流の支援

○技術研究会

○ネットワーク公設試（公設試験研究機関連携）

製品開発支援

○機器利用

○ｵｰﾀﾞｰﾒｰﾄﾞ開発支援

○製品開発支援ラボ

○高度分析開発セクター

○ｼｽﾃﾑﾃﾞｻﾞｲﾝセクター

○実証試験セクター

技術支援

○総合支援窓口

○技術相談

○実地技術支援

○依頼試験

○ｵｰﾀﾞｰﾒｰﾄﾞ試験

研究開発

○共同研究

○基盤研究

○外部資金導入研究

○研究成果の普及

○地域結集型研究開発プログラムの主な研究成果

震災復興技術支援事業


所在地：江東区青海２－４－１０

アクセス： ○新交通ゆりかもめ「テレコムセンター駅」駅前 ○りんかい線「東京テレポート駅」徒歩15分 (無料送迎バスあり）

都産技研本部のアクセス

産技研新本部

無料の送迎バス朝７時３３分～夜７時まで

voc排出対策ガイドと 都産技研の支援メニュー · 2018. 1. 24. ·...

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