地下水硬度升高机理浅析

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浅谈地下水硬度偏高的原因与处理方法

浅谈地下水硬度偏高的原因与处理方法

浅谈地下水硬度偏高的原因与处理方法我国北方大部分地区饮用水水源为地下水,受地质结构、土质特点等原因的影响,水中总硬度普遍偏高,经相关检测数据显示,好多地区地下水硬度呈明显上升趋势。

标签:地下水;硬度;处理方法1 水的硬度水的硬度(也叫矿化度)是指溶解在水中的钙盐与镁盐含量的多少。

含量多的硬度大,反之則小。

1升水中含有10mmgCaO(或者相当于10mmgCaO)称为1度。

软水就是硬度小于8的水,如雨水,雪水,纯净水等;硬度大于8的水为硬水,如矿泉水,自来水,以及自然界中的地表水和地下水等。

硬水又分为暂时硬水和永久硬水。

暂时硬水的硬度是由碳酸氢钙与碳酸氢镁引起的,经煮沸后可被去掉,这种硬度又叫碳酸盐硬度。

永久硬水的硬度是由硫酸钙和硫酸镁等盐类物质引起的,经煮沸后不能去除。

以上两种硬度合称为总硬度。

2 地下水硬度升高的原因通过近几年的水质检测数据可知,北方大部分地区地下水硬度都有上升趋势,总结原因去下:2.1 工业废水及居民生活污水的随意排放随着一些工业企业的不断发展,废污水的排放总量不断增加,污水处理能力有限等多种原因,大部分污水均通过排水沟就近排入河道或就地入渗。

因此地表污水中很多酸碱盐类等物质被带进土壤层,经过化合分解、离子交换与离子效应等化学作用,把土壤中的钙镁物质溶解或置换出来,造成地下水硬度高。

同时由于这些水中可能含有大量的有机物质,在生物降解过程中会产生较多的二氧化碳,打破原来地下水中二氧化碳的平衡,促使碳酸钙的溶解,也会使地下水硬度升高。

2.2 污水灌溉由于水资源缺乏,有些地区长期用污水灌溉,污水中含有大量的钠氯等离子,这些富含可溶盐的污水,渗经富含钙镁胶体的土层时发生离子交换反应,使地下水硬度升高。

2.3 过量开采地下水地下水过量开采引起水动力场和水文地球化学环境的改变,促使土壤及其下层沉积物中的钙镁易溶盐、难溶盐及交换性钙镁由固相向水中转移从而使地下水硬度升高。

2.4 工业废渣和城市生活垃圾的随意堆放,农药化肥的大量使用工业废渣、生活垃圾随意堆放,在阳光、氧气、二氧化碳、水分以及生物的作用下,发生分解、氧化,把土壤中的钙镁物质置换出来,这些钙镁物质又随着雨水、灌溉水和污水、废水渗入地下,从而引起浅层地下水硬度升高。

地下水硬度概述

地下水硬度概述

地下水硬度概述硬水的危害在日常生活中,用硬水洗衣物不仅肥皂不易起泡沫,丧失了去污能力,而且还能使纤维变硬、发脆,损坏衣物。

用高硬水洗澡后,头发、皮肤有发粘的感觉。

用硬水煮豌豆、蚕豆,不易煮熟烧烂。

硬水使壶底结垢1cm厚,比无垢水壶烧水多耗费约1/3的燃料。

当一个人长期饮用低硬水一旦改用高硬水时,就可能出现暂时性的肠胃功能紊乱。

近年来,饮用水硬度升高,是肾结石发病率增长的一个原因。

另外,有人根据国内外一些城市的调查,得出结论认为饮用水硬度与心血管病死亡率成正比。

在工业生产上,纺织印染工业使用硬水,既浪费肥皂,印染物又容易起斑点、生垢、发花、色彩黯淡、洁白度下降,从而造成次品及废品,增加了生产成本。

用硬水酿造果酒和啤酒,易产生混浊和沉淀,降低酒的质量。

硬水不能用来进行化学实验,也不能制取化学试剂、药品和针剂。

锅炉使用硬水,就会在炉内和管道上生成水垢,不但耗费燃料,而且还影响锅炉寿命,甚至会引起爆炸事故。

硬水的分类硬水是指水中溶解的某些矿物质较多。

通常把含有一定数量钙、镁、铁、铝、锰的碳酸盐、重碳酸盐、氯化物、硫酸盐及硝酸盐等杂质的水叫硬水。

水的软硬程度是以“硬度”来衡量的。

水的硬度是指除碱金属以外的全部金属离子浓度的总和,但硬度主要由钙、镁构成,所以水的硬度常指钙、镁离子浓度的总和。

因为不同种类的钙、镁盐类性质各异。

所以在硬度的名称划分上也不相同。

由钙、镁的酸式碳酸盐组成的硬度叫碳酸盐硬度,即暂时硬度(煮沸后可分解)。

由钙、镁的硫酸盐、氯化物和硝酸盐类组成的硬度叫非碳酸盐硬度,即永久硬度(在高温高压下才可沉淀消除)。

暂时硬度与永久硬度的总和叫总硬度。

硬水的形成各种天然水中不同程度地溶解有多种矿物质和气体。

雨、雪水降落到地面,并流入河、湖、沟渠与池塘,不断溶解土壤和岩石中的钙、镁、硫、氯等物质,因此,河、湖水中的矿物质要比雨雪水中的矿物质多,硬度也大。

如果雨雪水或河湖水渗入地下,由于通常流经的路途比河水要长,沿途溶解的矿物质种类和数量也比较多,所以地下水的硬度又比雨雪水与河湖水的硬度高。

地下水硬度升高机理研究综述

地下水硬度升高机理研究综述

1 人类活动条件下地下水硬度的演变
国外研究侧重 于城市发 展 和农业 活动对 地下 水质 量 的影

, 关注人类活 动使地 下水 中 c 含量 增加 , a 引起 地下 水
硬度升高 J 。国内凋查 显示 , 京 市、 北 石家庄 市、 宁市 、 西 洛
阳市 、 安市 、 西 济南 市 、 太原市 等城市 浅层地 下水 硬度从 2 0世
定, 美国关于地下水硬 度 的分类标 准 中软水 、 中度水 、 硬水 、 极
磷厂排放的废物 , 污水 中 N 与黏土 中的钙镁 离子之 间发生 了 a 阳离子交替吸附作用 、 溶滤 作用 和盐效 应 , 引起 了地 下水 硬度 升高 。 西安市渭滨区地下水硬度超标 区以建 城 区为中心 , 西到皂
南起南苑 , 北至黄寺 , 呈不规则分 布 , 其他 超标 区零 星分布 于海 淀、 房山 、 大兴 和通 县等地 ” 。
洛阳市部 分水 源井多年水质监测资料 显示 , 地下在减 轻地下水硬度升高 对人类健 康和工农
、 的 危 害 J
2 纪7 0世 0年代为 3 8m / ,0年 代为 53 m / 9 6 g L 8 4 gL,0年代 达到 8 4mgL 工业酸性废 水直接渗入地下 , 7 / 。 溶解 了土层 中的钙 、 镁 矿物质并带入地下水 中, 引起硬 度升高 j 。 此外 , 呼和浩 特市 、 银川 市 、 州市 、 郑 哈尔滨市 、 邯郸市等城 市的地下水硬度也呈不 同程度 的升高趋 势。
收稿 日期 :OO 0 - 7 2 L一 9 2
纪7 0年代起呈逐渐 升高趋势。 西宁市吴 仲到 大堡 子地 区 16 9 5年 地下水 硬度 为 2 3 6— 1. 2 7 0m / ,9 4年 为 3 3 8~ 0 . g L 1 8 6 . g L 17 7 . 4 9 4m / ,9 6年为 4 8 4— 9. 5 9 6m / , 幅较 大 。龚 建平分 析认 为 , 宁市城 市 建设 的 6 . g L 增 西 快速发展 , 工业 废水 、 活污水和固体垃圾渗 滤液大 幅增加 , 生 这 些废水 中可降解 的有机物使地下水 中 C :的平衡 压力升高 , O 离 子交换作 用和盐效 应使地下水硬度升高 ” 。 石家 庄市 4个 区地 下水 硬度 异常 增高 。西 部异 常 区电化 厂含 c “ 和富含 可溶 盐的污水直接下渗 , a 导致地下水硬度高达 116 3m ; 4 . L 高英 区电厂和果园 的酸性溶 滤作 用使地 下水硬

地下水硬度升高的原因总结

地下水硬度升高的原因总结

地下水硬度升高的原因总结硬度是以水中钙离子、镁离子、钡离子等非碱土金属以外的金属离子的总和来度量的。

但是,除钙镁离子外,其他金属离子在水中的含量都很微,因此,硬度一般以水中的钙和镁来度量,其计算方法是钙和镁的毫克当量总数乘以50。

通过查找资料得知,很多地区地下水硬度近年来都有所上升,总结其原因如下:1 工业废水及居民生活污水随意排放对北京的大兴区的调查资料知,在2000年全区废污水排放总量为1542.8万立方米,其中工业废水排放总量为292.6万立方米,进入污水处理厂处理排放的仅占33.3%,其余均通过排水沟就近排入河道或就地入渗。

因此,地表污水中很多酸、碱、盐类等物质被带进土壤层,经过化合分解、离子交换与离子效应等化学作用,把土壤中的钙镁物质溶解或置换出来,造成地下水硬度升高。

同时由于这些水中可能含有大量的有机质,在生物降解过程中会产生较多二氧化碳,打破原来地下水中二氧化碳的平衡,促使碳酸钙的溶解,也会使地下水的硬度升高。

2 污水灌溉由于水资源的缺乏,有些地区长期用污水灌溉,污水中含有大量的钠氯等离子,这些富含可溶盐的污水,渗经富含饱和钙镁胶体的土层时就能发生离子交换反应,使地下水硬度升高。

3 过量开采地下水地下水过量开采引起水动力场和水文地球化学环境的改变,污染载体与包气带和含水围岩之间发生一系列的水文地球化学作用,促使土壤及其下层沉积物中的钙镁易溶盐、难溶盐及交换性钙镁由固相向水中转移,从而使地下水硬度升高。

这些作用主要有酸性溶滤作用、碳酸溶滤作用、盐效应及盐污染。

其中盐效应的作用机理为:地下水水位下降使含水层变薄,使其对盐分的稀释能力逐渐减弱,从而使地下水中溶解性总固体增加,从而水中离子总量增加,离子强度显著增强,在强电解质作用下水中碳酸钙、碳酸镁的溶解度增加,使更多的钙镁离子进入地下水中,引起硬度升高。

5 酸雨北方和重庆等地的酸雨也会导致地下水含盐量增加,从而使硬度变大。

4 工业废渣和城市生活垃圾的随意堆放,农药、化肥的大量使用以河南省为例,该省每年产生几千万吨的工业废渣和城市生活垃圾,而这些固体废物被随意堆放,它们在阳光、氧气、二氧化碳、水分以及生物的作用下,发生分解、氧化,把土壤中的钙镁物质置换出来,这些钙镁物质又随雨水、灌溉水和污水、废水渗入地下,从而引起浅层地下水硬度升高。

石家庄滹沱河地区地下水高硬度成因:影响因素及多元统计分析

石家庄滹沱河地区地下水高硬度成因:影响因素及多元统计分析

石家庄滹沱河地区地下水高硬度成因:影响因素及多元统计分析秦正峰;吴昊澜;薛强;刘菲;荆继红;杨晓芳【摘要】以石家庄滹沱河典型地区为对象,运用描述性分析、聚类分析和因子分析研究了地下水高硬度的成因.研究区地下水总硬度超标严重,超标率为85.2%,地下水总硬度与pH和井深在0.01水平上呈显著性负相关,与TDS和NO3-在0.01水平上呈显著性正相关;聚类分析将地下水分成了3种类型,从Ⅰ类至Ⅲ类水,SO42-和Cl-以及Na+K毫克当量百分数在逐渐增大,受人类活动的影响显著;因子分析结果表明,影响地下水化学组分(尤其是总硬度)的因素有:由工业和生活污染引起的钙镁碳酸盐及硅酸盐的溶滤作用和阳离子交换反应,农业生产产生的污染,地下水的氧化还原环境,其贡献率分别为56.3%、17.4%和12.5%.【期刊名称】《桂林理工大学学报》【年(卷),期】2019(039)001【总页数】9页(P64-72)【关键词】地下水;硬度;多元统计分析法;滹沱河地区【作者】秦正峰;吴昊澜;薛强;刘菲;荆继红;杨晓芳【作者单位】中国地质大学(北京)水资源与环境工程北京市重点实验室,北京100083;中国地质科学院岩溶地质研究所,广西桂林541004;中国地质大学(北京)水资源与环境工程北京市重点实验室,北京100083;中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室,北京100085;中国地质大学(北京)水资源与环境工程北京市重点实验室,北京100083;中国地质大学(北京)水资源与环境工程北京市重点实验室,北京100083;中国地质科学院水文地质环境地质研究所,石家庄050061;中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室,北京100085【正文语种】中文【中图分类】P641.3石家庄市位于滹沱河平原,主要由地下水供给生活、农业和工业用水,随着经济的发展,地下水开采量逐年增加,地下水超采导致水位下降,形成常年性地下水降落漏斗[1],钙镁离子浓度升高。

硬水形成的化学方程式-概述说明以及解释

硬水形成的化学方程式-概述说明以及解释

硬水形成的化学方程式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述硬水是指含有高浓度溶解性盐类的水。

在自然界中,水会与地下岩石和土壤中的矿物质接触,溶解并携带着它们进入水源中。

这些溶解物质包括钙、镁、铁等,它们使水的硬度增加,并导致一系列的问题和影响。

硬水的主要特点是其溶解了大量的钙和镁离子,这使得水具有高硬度。

硬度的计量单位是以英国硬度度量的(German degrees of hardness,dH),或以毫克每升(milligrams per liter,mg/L)的钙碳酸盐(CaCO3)浓度表示。

硬水的形成涉及到一系列的化学反应。

当雨水或地下水通过地球表面的岩石和土壤层时,会与其中的矿物质发生反应,导致水中溶解的离子浓度增加。

主要的反应包括钙离子和镁离子的溶解以及水中碳酸根离子与钙和镁结合形成难溶性的碳酸钙和碳酸镁。

这些反应的化学方程式为:1. 钙离子的溶解:CaCO3(s) + 2H2O(l) -> Ca2+(aq) + 2OH-(aq) + CO2(g)2. 镁离子的溶解:MgCO3(s) + 2H2O(l) -> Mg2+(aq) + 2OH-(aq) + CO2(g)3. 碳酸根离子和钙离子形成碳酸钙(石灰石):Ca2+(aq) + 2OH-(aq) + CO2(g) -> CaCO3(s) + 2H2O(l)4. 碳酸根离子和镁离子形成碳酸镁:Mg2+(aq) + 2OH-(aq) + CO2(g) -> MgCO3(s) + 2H2O(l)这些反应使得水中的钙和镁离子以固体形式存在,导致水的硬度增加。

总结而言,硬水是指富含钙和镁离子的水,其形成是通过与地下岩石和土壤中的矿物质反应所导致的。

了解硬水的形成过程对于理解硬水的定义和特点以及其对生活和环境的影响具有重要意义。

在接下来的章节中,我们将进一步探讨硬水中的溶解物质、硬水的影响以及解决硬水问题的方法。

1.2文章结构文章结构是指整篇文章的框架和组织方式,它决定了各个部分之间的逻辑关系和篇章衔接。

高硬度地下水处理技术研究

高硬度地下水处理技术研究
municipalities directly under the central government,the area per capita water quantity
for 1 680 m3,less than 1/6 of the world per capita,also far lower than the national
密期限至 年 月止)。
学位论文作者签名:华b乃
签字日期:
导师签名:疹扬
签字日期:励/Z年/2月易日
≯吖五年/钥6日
保护知识产权声明
本人完全了解西南大学关于对研究生在本校攻读学位期间撰写论 文的知识产权保护规定。本人撰写的论文是在导师具体指导下,并得 到相关研究经费支持下完成的。具体数据和研究成果归属于导师和作
西南大学硕士学位论文
摘要
式对其进行适当处理,使其达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749.2006),这必
将为解决两江新区水土高新园区供水以及作为北碚区的后备水源提供有力保障。 本实验针对北碚区某水库原水中总硬度严重超标问题,通过多种试验认为预 处理软化除硬加纳滤系统进一步除硬更有利于除硬,提高水质质量,为该水库以 后作为生活饮用水提供除硬的理论依据。本实验主要结果: (1)在预处理试验中,硬度是预处理试验重点考察指标。纯碱和pH是影响
of Environmental Engineering:Yang Li
Supervisor:A.Prof.Li Jing
ABSTRACT
Water
resources
problem is related to the human future and destiny of the
major
of
problems of the Paramount

地下水升降引起的岩土工程问题

地下水升降引起的岩土工程问题

地下水升降引起的岩土工程问题地下水是地球上存储量较大的淡水资源,对于维持地球生态系统的平衡和保障人类生活水平具有重要意义。

在岩土工程中,地下水的升降往往会引起各种问题,给工程建设和生活带来诸多困扰。

本文将就地下水升降引起的岩土工程问题进行一番探讨。

地下水的升降会直接影响土壤和岩石的力学性质。

当地下水位上升时,土壤中的孔隙水压力会增大,土体的饱和度增加,导致土体的强度和稳定性下降,这将对岩土工程结构的安全性产生不利影响。

在土坡工程中,地下水的升高可能导致土体的稳定性降低,增加土体发生滑坡的风险;在基础工程中,地下水的升高会降低土基的承载力,增加基础沉降的风险。

在岩土工程设计中,必须充分考虑地下水的升降对土体力学性质的影响,采取相应的措施加以应对。

地下水的升降还会引起土体的膨胀和收缩。

当地下水位上升时,土体中的膨胀性土壤会吸水膨胀,导致土体体积增大;而地下水位下降则会导致土体松散、干燥,引起土体收缩。

这种膨胀和收缩会导致地基和基础沉降不均匀,从而影响工程结构的稳定性和安全性。

特别是在地下水位下降时,土体的收缩会导致基础沉降,可能引起建筑物或道路的裂缝和变形,严重影响工程的使用寿命和安全性。

在地下水升降较为显著的地区,必须加强对土体膨胀和收缩特性的研究,制定合理的地基处理方案,以确保工程结构的稳定和安全。

地下水的升降还会引起地下工程结构的浸水和泄水问题。

地下水位上升会增加地下室、地下隧道等地下工程结构的浸水风险,影响结构的使用;而地下水位下降则会引起结构的泄水困难,增加结构的维护成本。

在地下水位升降较大的区域,必须加强对地下工程结构的防水和排水设计,确保结构的安全可靠。

地下水升降引起的岩土工程问题是岩土工程领域的重要研究课题。

在工程实践中,必须充分考虑地下水的升降对土体和结构的影响,采取科学合理的技术措施加以应对,确保工程的安全和可靠。

未来,随着技术的不断进步和理论的不断深化,相信我们能够更好地解决地下水升降引起的岩土工程问题,为人类社会的可持续发展提供更好的岩土工程支持。

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地下水硬度升高机理浅析
摘要地下水硬度升高是当今地下水环境问题中一个相当突出的问题。

它的产生及恶化对人类利用地下水有严重的影响,而其原因又是复杂多样的,本文通过对不同地区地下水硬度升高现象进行分析总结,以探究地下水硬度升高的机理。

地下水硬度升高主要是由于人为排放三废污染物和过量开采地下水引起。

关键词地下水硬度;过量开采;污染
一、机理分析
地下水是现今很多地方的主要供水源,广泛用于市政、工业、农业,其已成为制约我国区域经济的重要因素。

地下水硬度——这一地下水水质的重要指标在很多区域已随人类对地下水开发利用的加大而不断升高,其变化必将对地下水的使用造成严重后果。

对不同地方地下水硬度升高的现象进行研究,发现其主要有两方面的原因,一方面是由于污染而导致的硬度发生变化,另一方面是由于地下水的过量开采而引起的地下水水动力场和水文地球化学环境改变而引起的硬度变化[1~2]。

1.污染。

工业和生活污水渗漏进入地下水,某些含较高Ca2+、Mg2+的污水直接导致地下水的硬度升高。

这种现象在国内出现的很普遍,比如河南新乡市[3]。

2.地下水过量开采。

随着人类对淡水需求量的增大,地下水开采量急剧攀升,在我国很多地方都出现了地下水过量开采的现象,由此引起地下水水位降低,地下水漏斗形成并向外扩大。

进而引起地下水的水动力场和水文地球化学环境的改变,污染载体与包气带和含水围岩之间发生一系列的水文地球化学作用,促使土壤及其下层沉积物的钙镁易溶盐,难溶盐及交换性钙镁由固相向水中转移,从而使地下水硬度增高。

这其中包括的作用主要有酸性溶滤作用、碳酸溶滤作用、盐效应及阳(阴)离子交替吸附等,现就各种作用分别讨论如下:
2.1酸性溶滤作用。

过量开采地下水造成区域性地下水漏斗形成,特别是在我国华北平原的沧州、石家庄等地区,这种现象尤为突出。

地下水水位下降,区域性降落漏斗形成,使得原来为饱水带的地带形成包气带氧化环境,而人为排放的硫化物进入地下后在此被充分氧化,污染溶液的PH 值降低,从而使溶滤作用加强,使大量的Ca、Mg由化合态变成游离态,导致地下水永久硬度增高。

这种地下水硬度升高的机理在长春市的地下水硬度升高的研究中有所发现。

其关系见图一[4]。

图一长春市地下水硬度与pH 回归直线
2.2碳酸溶滤作用。

工业、生活污水,垃圾,以及土壤中的有机质降解过程中会产生CO 2,会打破原来地下
水中的CO 2平衡,促使CaCO 3溶解,具体原理为CaCO 3+H 2O+CO 2→HCO 3-+Ca 2+,通过对土壤、岩
石中MgCO 3、CaCO 3的溶滤作用使得Ca 2+、Mg 2+含量增加,进而引起地下水硬度的升高。

2.3盐效应。

盐效应促进地下水硬度升高。

由于地下水中离子总量的增加,离子强度明显增强,致
使水中CaCO 3、MgCO 3的数量增多,从而大大减少了水中游离性离子Ca 2+、Mg 2+、HCO -的数量,导
致水中碳酸盐矿物的饱和度降低,Ca 2+、Mg 2+的饱和度降低,Ca 2+、Mg 2+从过饱和状态变为中等
饱和状态或不饱和状态,必然促进CaCO 3与MgCO 3的溶解,使更多的Ca 2+、Mg 2+进入浅层地下
水中引起硬度升高。

这种机制可见于西宁地区地下水硬度升高的研究中[5].
2.4阳(阴)离子交替吸附作用。

由于水资源匮乏,我国许多地区利用污水进行灌溉,污水中含有大量的Cl -、Na +等,
这些富含可溶盐的污水,产生的阳离子交换作用导致浅层地下水永久硬度的不断升高,当含
有大量Cl -、Na +等盐类的水渗入地下,污水渗流经富含饱和胶体的粘性土层时,就能发生交
换性反应,使入渗的水中Ca 2+、Mg 2+浓度增加,补给浅层地下水后,造成地下水硬度升高。

在对北京大兴区农业生产区地下水的研究中就有对此机理的发现。

图二就反映了北京大兴区
地下水中Cl -浓度与总硬度变化的关系[6]。

图二北京市大兴区Cl-与总硬度变化的关系
二、意见及建议
面对国内的地下水硬度升高的问题,我认为应该采取以下措施以控制其继续快速升高:对生活、工业等产生的污染进行处理,达标后再排放,严禁乱排放;规范垃圾填埋场,建设专业的垃圾填埋场,取缔不达标的垃圾填埋场;禁止使用污水直接灌溉;有计划的开采地下水,监控地下水量、水位动态,防治过量开采。

参考文献
[1]沈照理,朱宛华,钟佐燊水文地球化学基础[M]北京:地质出版社,
[2]王焰新地下水污染与防治[M]北京:高等教育出版社,
[3]刘永良,周卫,潘国营,轩吉善新乡市地下水硬度升高机理和原因试验研究[J]
2009,
[4]吕航,李泽文,秦健,邱彪长春市地下水硬度异常及形成机理分析[J],2007,
[5]龚剑平西宁地区地下水硬度升高原因和机理探讨[J],1990,
[6]姜体胜,杨忠山,黄振芳,史俊杰,蔡乐北京郊区浅层地下水总硬度变化趋势及其机理浅析[J],2010。

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