摘要：本文綜述了廚余垃圾的特性、各種資源化技術(shù)及其研究進(jìn)展。并提出了今后的努力方向，應(yīng)在堅(jiān)持因地制宜、技術(shù)可行，注重綜合利用及經(jīng)濟(jì)效益的前提下，積極開發(fā)多元廚余垃圾資源化技術(shù)。
關(guān)鍵詞：廚余垃圾；泔腳；資源化技術(shù)
前言
廚余垃圾（泔腳）指飯店、賓館等餐飲業(yè)以及企事業(yè)單位、學(xué)校等公共食堂的食物下料和食物殘余。廚余的主要組成有果蔬、果皮、果核、肉食、骨頭等，還有一定量的廢餐具、牙簽及餐紙。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，廚余的發(fā)生量越來(lái)越大。傳統(tǒng)的處置手段已不能滿足環(huán)境保護(hù)和人體健康衛(wèi)生的需要。為了完全消除或使廚余垃圾對(duì)人體健康、市容環(huán)境的影響降至最低限度，必須積極開發(fā)各種廚余處理技術(shù)。廚余中含有大量的細(xì)菌等病原微生物，不利于廚余的直接利用，但其有機(jī)物含量高，具有較高的生物可降解度，這也為廚余的轉(zhuǎn)化利用提供了可行的途徑。
1廚余垃圾（泔腳）特性
1.1高有機(jī)質(zhì)含量泔腳中有機(jī)成分(淀粉、蛋白質(zhì)、肉類、油等)的含量較高，泔腳受微生物作用，易腐爛變質(zhì)，但另一方面又具有較高的潛在資源化利用價(jià)值。
1.2高含水量作為餐飲的剩余物質(zhì)，泔腳的含水量較高(約70％)。由于泔腳的有機(jī)質(zhì)及水分含量高，若直接采用填埋方式處理易產(chǎn)生大量滲濾水及惡臭氣體，不利于填埋場(chǎng)的處理且嚴(yán)重影響周圍環(huán)境，高含水率導(dǎo)致燃燒困難，因此也不適宜于焚燒處理。
1.3油份及鹽份含量高由于我國(guó)的飲食習(xí)慣，與國(guó)外的食物垃圾相比，我國(guó)的食物垃圾(包括泔腳)除產(chǎn)量高外，油份與鹽份的含量也較高。這就增加了泔腳生化處理的難度，有可能影響生化處理工藝的正常運(yùn)行，如泔腳中的油脂在冬天凝結(jié)，會(huì)影響微生物的活性。泔腳是一種特殊的有機(jī)垃圾，含有大量的細(xì)菌的病原微生物，不利于直接利用，但有機(jī)物含量高，具有較高的生物可降解度，這也為泔腳的轉(zhuǎn)化利用提供了可行的途徑。
2廚余垃圾（泔腳）的資源化技術(shù)簡(jiǎn)述
從20世紀(jì)50年代以來(lái)，廚余垃圾（泔腳）一直作為喂生豬的飼料。并一直是通過市場(chǎng)渠道自行尋找出路的。但是，從衛(wèi)生防疫、市容環(huán)境等方面考慮，泔腳養(yǎng)豬可能產(chǎn)生后患。為此，許多地方嚴(yán)格禁止用泔腳直接作為喂生豬的飼料，例如，2000年5月上海市農(nóng)委等部門聯(lián)合發(fā)文，要求取締該市近郊的個(gè)體養(yǎng)豬戶，中斷泔腳作為飼料的消納途徑。
因此，如何資源化利用廚余垃圾（泔腳）成為目前亟待解決的問題。由于廚余垃圾（泔腳）有機(jī)物含量高，目前最主要的資源化技術(shù)是生物轉(zhuǎn)化法。生物轉(zhuǎn)化是利用微生物的新陳代謝作用，實(shí)現(xiàn)垃圾的穩(wěn)定化、無(wú)害化，同時(shí)進(jìn)行資源的回收利用。在當(dāng)前世界上普遍存在自然資源與能源緊張的情況下，這種回收和利用技術(shù)的開發(fā)更有著深遠(yuǎn)的意義。根據(jù)處理過程中微生物對(duì)氧氣要求的不同，生物處理又可分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩類。生物處理法是最主要的污水處理方法之一，在固廢處理方面也開展了深入的研究，得到了廣泛的應(yīng)用。目前應(yīng)用最廣泛的有堆肥法和厭氧發(fā)酵沼氣化技術(shù)等。下面將詳細(xì)介紹一下這兩種泔腳資源化技術(shù)及其發(fā)展。
3廚余垃圾（泔腳）的堆肥化處理及其發(fā)展
3.1堆肥化定義
依照自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物，人為地促進(jìn)可生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)生化轉(zhuǎn)化的微生物過程叫做堆肥化。堆肥化的產(chǎn)物稱作堆肥。
3.2堆肥作用和用途
堆肥還田，能夠增加土壤中穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，形成土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，改善土壤物理的、化學(xué)的、生物的性質(zhì)，使土壤環(huán)境保持適于農(nóng)作物生長(zhǎng)的良好狀態(tài)。腐殖質(zhì)又有增進(jìn)化肥肥效的作用?？傊?，使用堆肥具有以下兩種作用。
（1）堆肥的改土作用堆肥對(duì)土壤的作用不同于化肥，它是優(yōu)良的土壤改良劑。堆肥施入土壤可以明顯的降低土壤容重，增加土壤的空隙率，使固相下降，液相和氣相增加；提高了土壤的保水能力、通氣性和滲水性。腐殖質(zhì)的增加提高了土壤的陽(yáng)離子交換能力，有利于保持肥效；腐殖化的有機(jī)物具有調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的作用，也有助于根系發(fā)育和伸長(zhǎng)，即有助于植物擴(kuò)大根部范圍；最后，堆肥使用增加了土壤中的微生物數(shù)量。微生物分泌的各種有效成分直接或間接被植物根吸收而起到有益作用，故堆肥使晝夜有效的肥料。
（2）堆肥的增產(chǎn)作用國(guó)內(nèi)外的許多試驗(yàn)表明，堆肥具有明顯的增產(chǎn)作用。有試驗(yàn)表明，連續(xù)使用堆肥2～3年后土壤空隙度增加2.1～4%，田間持水量增加1.4～3.5%，有機(jī)質(zhì)增加0.05～0.17%，增產(chǎn)幅度最高達(dá)15%。
3.3堆肥原理和堆肥化過程
好氧堆肥是在有氧的條件下,借好氧微生物(主要是好養(yǎng)菌)的作用完成的。在堆肥化過程中，廚余垃圾的溶解性有機(jī)物質(zhì)透過微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜而為微生物所吸收，固體和膠體的有機(jī)物先附著在微生物體外，有生物所分泌的胞外酶分解為溶解性物質(zhì)，再滲入細(xì)胞。微生物通過自身的生命活動(dòng)——氧化、還原、合成等過程，把一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，并放出生物生長(zhǎng)活動(dòng)所需要的能量，把另一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為生物體所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，合成新的細(xì)胞物質(zhì)，于是微生物逐漸生長(zhǎng)繁殖，產(chǎn)生更多的生物體，圖1簡(jiǎn)單的說(shuō)明了這個(gè)過程。
圖1有機(jī)物的好氧堆肥分解
一般情況下，可以利用堆肥溫度變化來(lái)作為堆肥過程的評(píng)價(jià)指標(biāo)。一個(gè)完整的堆肥過程由四個(gè)堆肥階段（升溫階段、高溫階段、降溫階段、腐熟階段）組成。在堆肥初期，堆層基本成中溫，嗜溫性微生物較為活躍，并利用堆肥中可溶性有機(jī)物旺盛繁殖，它們?cè)谵D(zhuǎn)換和利用化學(xué)能的過程中，一部分變成熱能，堆溫不斷上升。適合于中溫的微生物種類極多，主要有細(xì)菌、真菌和放線菌。細(xì)菌特別適應(yīng)可溶性有機(jī)物，真菌和放線菌對(duì)于纖維素和半纖維素分解具有特殊功能；當(dāng)溫度升高到
3.4廚余堆肥工藝的發(fā)展
利用有機(jī)物進(jìn)行堆肥已有幾千年的歷史，近幾十年來(lái)，堆肥原理和堆肥工藝有了很大的發(fā)展，高速機(jī)械化堆肥得到了廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)科研人員也對(duì)堆肥進(jìn)行了大量的研究。在我國(guó)國(guó)家科委社會(huì)發(fā)展司、建設(shè)部科技發(fā)展司的組織推動(dòng)下，經(jīng)過專家評(píng)估，通過確定了一系列城市垃圾處理技術(shù)推廣項(xiàng)目。其中，屬于機(jī)械化堆肥處理技術(shù)有五項(xiàng)，簡(jiǎn)易或半機(jī)械化高溫堆肥處理技術(shù)項(xiàng)目有六項(xiàng)。
目前，隨著對(duì)廚余垃圾環(huán)境危害的認(rèn)識(shí)，法律法規(guī)的進(jìn)一步嚴(yán)格，科研人員在原有堆肥研究的基礎(chǔ)上，利用好氧堆肥進(jìn)行廚余處理的研究日益增多，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，其中提高堆肥品質(zhì)和堆肥速率是研究的主要方向，并開發(fā)出一系列的廚余好氧堆肥設(shè)備。通過外加熱源，提高溫度，利用嗜熱菌作用快速分解廚余中有機(jī)物極高溫好氧堆肥工藝，已經(jīng)開發(fā)成功，并投入應(yīng)用。下面介紹一下兩種廚余堆肥處理和極高溫堆肥的工藝及流程。
廚余高溫機(jī)械堆肥工藝
廚余高溫機(jī)械堆肥工藝包括廚余垃圾的前處理、一次發(fā)酵、二次發(fā)酵和后處理等工序。
（1）廚余的前處理廚余的含水率高，堆肥前需要調(diào)節(jié)水分到堆肥要求的最佳水分50～60%，然后進(jìn)行破碎、配料。配料時(shí)加入一定量的填充料，保證堆肥時(shí)顆粒分離及一定的空隙率、營(yíng)養(yǎng)比，并進(jìn)行微生物接種。
前處理系統(tǒng)可簡(jiǎn)單表示為：
廚余→自然滲瀝→離心脫水→破碎→配料
另外，有研究表明，廚余經(jīng)過厭氧預(yù)處理（1～2d）后，再進(jìn)行好氧堆肥，可明顯縮短堆肥周期，提高堆肥效率。
（2）一次發(fā)酵和二次發(fā)酵廚余堆肥的一次發(fā)酵和二次發(fā)酵，與其他原料堆肥工藝類似。在廚余堆肥過程中，由于廚余的有機(jī)物含量高，對(duì)氧的需求大，在運(yùn)行參數(shù)上有一定區(qū)別。
（3）后處理廚余中雜物少，后處理主要有造粒、貯存等系統(tǒng)，旨在提高堆肥品質(zhì)及利用價(jià)值。
廚余垃圾進(jìn)入場(chǎng)區(qū)后首先稱重計(jì)量，取樣測(cè)定水分后進(jìn)行脫水、配料處理，調(diào)節(jié)含水率到50～60%。水分調(diào)節(jié)后通過破碎機(jī)對(duì)廚余垃圾中粗大物料進(jìn)行破碎處理，再由裝載機(jī)送入地面帶有通風(fēng)裝置的一次發(fā)酵池內(nèi)，強(qiáng)制通風(fēng)12～15d后進(jìn)行二次發(fā)酵。二次發(fā)酵產(chǎn)物可作為產(chǎn)品肥直接銷售，為了提高堆肥產(chǎn)品的品質(zhì)，可對(duì)堆肥產(chǎn)品進(jìn)行精加工，制成精品肥銷售，可獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。堆肥工藝見圖2。
EATAD工藝
由加拿大科學(xué)家（IBR）開發(fā)的高溫好氧無(wú)污染生物處理法（EATAD），對(duì)包括廚余垃圾在內(nèi)的有機(jī)垃圾具有較好的處理效果。該工藝的生化部分，采用高度嗜熱微生物進(jìn)行發(fā)酵，由于發(fā)酵溫度高，有利于加快發(fā)酵過程。
不同的微生物耐熱性不同，通常嗜熱菌所具有的耐熱性是因?yàn)檫@些微生物的酶耐熱性強(qiáng)，核酸也具有保證熱穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)，tRNA在特定的堿基對(duì)區(qū)域內(nèi)含有較多的G＝C對(duì)，可以提供較多的氫鍵，增加熱穩(wěn)定性；另外，嗜熱微生物的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)也與普通微生物不同，這類菌通常含有較多的飽和脂肪酸和直鏈脂肪酸，從而使得在高溫下細(xì)胞膜還具有較好的流動(dòng)性和完整性。從細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型來(lái)說(shuō)，膜的流動(dòng)性對(duì)于保持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境與外環(huán)境的物質(zhì)交換是很重要的。
圖2廚余垃圾堆肥的工藝流程
該技術(shù)發(fā)酵所采用的菌種是混合菌團(tuán)，能在
EATAD技術(shù)工藝包括：分揀、粉碎、溶漿、分離、一次發(fā)酵、二次發(fā)酵、干燥/沉淀和壓制/蒸發(fā)等環(huán)節(jié)。在發(fā)酵過程中，采用閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格控制隔工藝參數(shù)，使發(fā)酵液中的有機(jī)垃圾成分最大限度的轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物——有機(jī)肥料。應(yīng)用EATAD工藝處理廚余垃圾的工藝流程如圖3所示。根據(jù)資料介紹，該技術(shù)的核心是供氧方式和速率。由于含水率非常高，可以比較方便的把氧氣均勻地向漿狀液體擴(kuò)散，使有機(jī)廢物與氧氣充分接觸；但另一方面，漿狀體的含固率也在2%～8%，粘度較大，氧氣的噴射裝置和噴射量也非常重要。若能夠把氧氣或空氣以溶氣的方式進(jìn)入漿狀體中，可明顯提高氧氣的利用率。
圖3EATAD技術(shù)工藝流程
4廚余垃圾（泔腳）的厭氧發(fā)酵處理及其發(fā)展
4.1厭氧發(fā)酵技術(shù)簡(jiǎn)述
有機(jī)物的厭氧發(fā)酵過程就是有機(jī)物在特定的厭氧環(huán)境下，微生物將有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行降解，其中一部分碳素物質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。
厭氧生物技術(shù)，雖然在經(jīng)濟(jì)和節(jié)能方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但長(zhǎng)期以來(lái)，厭氧消化技術(shù)被認(rèn)為是一種較慢的生物處理過程，而且僅僅適用于很有限的一些有機(jī)物。近年來(lái)的研究表明，厭氧微生物的生物轉(zhuǎn)化能力可以與好氧微生物的生物轉(zhuǎn)化能力相比擬的，其生物轉(zhuǎn)化能力主要取決于它的時(shí)代時(shí)間。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、能源短缺的現(xiàn)實(shí)為大家普遍接受的同時(shí)，厭氧生物技術(shù)越來(lái)越引起人們的興趣。
4.2廚余垃圾厭氧生物處理的優(yōu)點(diǎn)
廚余垃圾具有自身特性，采用厭氧處理具有比好氧生物處理有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。
（1）廚余垃圾有機(jī)物含量高，經(jīng)過厭氧生物處理能回收大量甲烷氣，實(shí)現(xiàn)能源回收、具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
（2）好氧堆肥處理廚余垃圾，產(chǎn)生臭氣和大量二氧化碳?xì)怏w，不經(jīng)有效處理能在一定程度上造成大氣污染，二氧化碳?xì)怏w是一種溫室氣體；厭氧處理則無(wú)尾氣污染，具有生態(tài)優(yōu)點(diǎn)。
（3）廚余垃圾含水率高，脫水性能差。采用好氧處理一般必須調(diào)節(jié)水分到堆肥所要求的50～60%，消耗大量的能量；不進(jìn)行水分調(diào)節(jié)，為了提高堆肥溫度，則又要消耗更大的外源能量。厭氧處理時(shí)，對(duì)水分的要求不如好氧條件嚴(yán)格，反應(yīng)溫度的保持可通過回收能量的全部或部分維持，即實(shí)現(xiàn)能量的平衡。
（4）厭氧微生物對(duì)N、P等營(yíng)養(yǎng)元素的要求比好氧微生物低，減少附加費(fèi)用。
（5）發(fā)酵沼渣、沼液可作為良好的有機(jī)肥，經(jīng)過適當(dāng)處理后可作為動(dòng)物飼料。
4.3.廚余垃圾厭氧發(fā)酵處理的工藝流程
廚余垃圾的厭氧發(fā)酵包括脫水、破碎等前處理過程、厭氧發(fā)酵、滲液處理、氣體凈化及貯存等環(huán)節(jié)。首先是通過離心機(jī)等機(jī)械進(jìn)行物料的水分調(diào)節(jié)。破碎則利用破碎機(jī)對(duì)物料中的粗大物體進(jìn)行破碎，有利于后續(xù)發(fā)酵單元的順利進(jìn)行。厭氧發(fā)酵階段通過投加兼性和厭氧微生物菌種，強(qiáng)化物料中有機(jī)組分的分解，使生成較穩(wěn)定的發(fā)酵產(chǎn)品和以甲烷為主的發(fā)酵氣體。利用水處理裝置對(duì)物料脫水形成的有機(jī)廢水進(jìn)行處理，防止?jié)B液形成二次污染。另外，甲烷是一種有較高經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值的氣體，通過凈化裝置去除發(fā)酵氣中H2S等雜質(zhì)氣體，能提高發(fā)酵氣的利用價(jià)值。工藝流程如圖4。
圖4廚余垃圾厭氧發(fā)酵工藝流程
4.4.廚余垃圾厭氧發(fā)酵處理技術(shù)的發(fā)展
近幾十年來(lái)，廚余垃圾厭氧發(fā)酵處理技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，環(huán)保工作者們開發(fā)研制了許多可行的厭氧處理工藝。
1979年，美國(guó)建立了世界上第一個(gè)年處理能力為5000t的實(shí)驗(yàn)工廠，由于經(jīng)濟(jì)原因，運(yùn)行4年后停轉(zhuǎn)，它在4年中所取得的經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)為以后的研究提供了很好的參考；其生產(chǎn)工藝也是以后各種不同工藝的基礎(chǔ)。該工藝流程簡(jiǎn)圖如圖4。所收集垃圾經(jīng)破碎分選后，去除無(wú)機(jī)成分和塑料等；調(diào)節(jié)固體含量25%左右，在
法國(guó)的VALOGRA工藝是20世紀(jì)80年代后期開發(fā)研制的。由于其具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，取得了較大的成功，在歐洲地區(qū)得到了一定的工業(yè)運(yùn)用。垃圾經(jīng)破碎分選后，有機(jī)組分與反應(yīng)器回流液混合，調(diào)成漿狀。在中溫或高溫下連續(xù)消化17～25d，出料壓縮后，進(jìn)一步加工成肥料出售；滲濾液部分回流，調(diào)節(jié)進(jìn)料濃度，并起一定的接種作用，多余的滲濾液處理后排放；所產(chǎn)生沼氣一部分壓縮后回流，起攪拌作用，另一部分輸出利用。垃圾產(chǎn)氣量為
厭氧—好氧工藝由美國(guó)加利福尼亞大學(xué)開發(fā)研制。由于厭氧消化后的產(chǎn)物中還含有一定量的可生物降解物質(zhì)，以及細(xì)菌等微生物，對(duì)人體和環(huán)境有一定危害，不能直接出售或排放。因此，研究者們提出在厭氧消化后，進(jìn)行好氧堆肥處理，進(jìn)一步降解有機(jī)物質(zhì)，殺滅細(xì)菌。垃圾破碎分選，有機(jī)成分進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器，高溫（55～60℃）停留25～30d，厭氧消化產(chǎn)生沼氣；再進(jìn)入好氧反應(yīng)器，在
5廚余垃圾（泔腳）的其他資源化技術(shù)
廚余垃圾不同于一般的城市垃圾，一些專門針對(duì)廚余垃圾的資源化利用技術(shù)已被開發(fā)成功，并具有較好的資源化效果和經(jīng)濟(jì)效益。例如，雖然未經(jīng)任何處理的廚余是不能喂養(yǎng)動(dòng)物的，但把廚余進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，使之成為植物飼料，就有可能成為良好的動(dòng)物飼料。因此利用廚余發(fā)展城市近郊養(yǎng)豬業(yè)是可行的。
此外，近年來(lái)開發(fā)的真空油炸技術(shù)和微生物與蚯蚓處理廚余技術(shù)具有良好的市場(chǎng)前景。下面簡(jiǎn)單介紹一下這兩種技術(shù)。
5.1真空油炸技術(shù)
真空油炸技術(shù)主要是在真空的特定條件下，也就是在氧氣成分大大減小的環(huán)境里進(jìn)行油炸廚余，使被炸物的氧化大大減少，保證了廚余的營(yíng)養(yǎng)成分。另一方面，也是進(jìn)行了一次真空消毒處理，從而提供了第二次使用的可能性。
真空油炸的主要生產(chǎn)過程如下：
真空油炸→粉碎→造?！鋮s→包裝過程
真空油炸的油可以利用食品加工廠、飯店等使用過的廢食品油，因?yàn)樵谡婵諚l件下對(duì)油實(shí)行了純化處理。根據(jù)油溫和病菌要求一次處理時(shí)間約為40min，每次處理量為5t?，F(xiàn)在市郊各區(qū)都在擴(kuò)展養(yǎng)殖業(yè)，對(duì)飼料的需求量逐漸增大，因此油炸后的產(chǎn)品完全可以作為一種理想的綠色飼料。
5.2微生物與蚯蚓處理廚余技術(shù)
利用微生物分解廚余中的蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等有機(jī)質(zhì)，通過發(fā)酵，達(dá)到高溫清菌作用，使之變?yōu)轵球镜娘暳希糜陴B(yǎng)殖與發(fā)展蚯蚓產(chǎn)業(yè)。
日本微生物學(xué)家比嘉照夫教授發(fā)明的EM原露，經(jīng)稀釋噴撒于廚余表層，用塑料布蓋嚴(yán)，使之發(fā)酵腐熱、殺死病菌、清除惡臭，將廚余變?yōu)闊o(wú)毒無(wú)臭的蚯蚓飼料，具有投資少、簡(jiǎn)單易行等特點(diǎn)，為蚯蚓產(chǎn)業(yè)奠定不斷發(fā)展的基礎(chǔ)。蚯蚓加工后可制成蚯蚓粉用于其他養(yǎng)殖業(yè)，蚯蚓的糞便可作為蔬菜、瓜果等農(nóng)作物的優(yōu)質(zhì)肥料。
6結(jié)語(yǔ)
綜上所述，目前廚余垃圾資源化技術(shù)已有多種，且都有其適用條件，并且由于經(jīng)濟(jì)等各種因素并未在生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用。今后，應(yīng)在堅(jiān)持因地制宜、技術(shù)可行，注重綜合利用及經(jīng)濟(jì)效益的前提下，積極開發(fā)多元廚余垃圾資源化技術(shù)。
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