给排水培训教材第6章.docx
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给排水培训教材第6章
6消防给水
6.1消防水源
6.1.1消防水源可以是:
市政给水管网、天然水源、消防水池及其它水体(如游泳池、水景)。
但应优先考虑采用市政给水。
6.1.2当利用天然水源和水景作为水源时,应有消防车通道,并应满足消防车吸水高度不超6M。
供消防车取水的水池也应满足吸水高度不超过6M,对于高层建筑尚应满足其吸水口距离高层建筑外墙不小于5M,距路边不超过2M。
6.1.3当采用市政给水管网作为消防水源时,一般应有二路供水,但当室内消火栓用水量不超过15L/S时或室外消防流量不超过15L/S的多层建筑可以一路供水;从同一市政道路下的二根市政给水管网分别引入或从一根环状市政管网上接入二根引入管,而在二个引入管之间设有阀门,也可视为二路供水。
6.1.4当城市管网压力能满足室内消防水量及压力要求,且满足二路供水条件时,应采用城市管网直接供水。
当水量和二路供水能满足而水压不能满足时,一般应考虑消防泵直接从城市管网抽取,但应征得当地自来水和消防主管部门的同意,目前全国仅上海市采用这种方式,其它地方仍要求设置消防水池。
当城市管网水量及水压均不满足,或应有二路供水,但不能满足时,应设置消防水池。
6.1.5超高层建筑一般均应设置消防水池。
6.1.6消防水池的容积应能满足火灾延续时间内室内外消防水量。
火灾延续时间见上海市工程建设规范《民用建筑水灭火系统设计规程》(以下简称《上海市规程》)表5.1.6。
6.1.7消防水池的消防贮水量超过500m3时,应分成二格;其消防贮水应有不被动用措施。
6.1.8当采用游泳池水作为消防水源时,应保证常年有足够的贮水量。
水景贮水不宜用作喷淋用水,主要是喷淋系统的报警阀有一个很小的补水单向阀很容易堵塞,所以有水质要求。
6.1.9消防与生活或生产合用的给水系统,当生活、生产用水量达到最大小时水量时(淋浴用水可按15%计算,浇洒及冲洗用水可不计算),仍应保证室内外消防用水量。
6.2室外消防
6.2.1室外消火栓的设置场所
除耐火等级不低于二级,且体积不超过3000m3的戊类厂房或居住人数不超过500人,且建筑物不超过二层的居住小区,可不设消防给水外,其余场合均应设置室外消火栓。
6.2.2室外消防水量
室外消防量和建筑物性质、规模有关,详见《建筑设计防火规范》(以下简称《建规》)表8.2.2-2和《高规》表7.2.2。
6.2.3室外消防设施
1室外消防管道:
室外消防管道应成环状布置,其进水管不宜少于两根,具体见6.1.3条叙述,但在建设初期或室外消防用水量不超过15L/S时,可成枝状布置;但《上海规程》规定室内消火栓用水量不大于15L/S时,可布置成枝状。
2室外消火栓:
1)室外消火栓的数量:
应按室外消防用水量计算确定,每个室外消火栓流量应按10~15L/S计算,照顾到消防水泵接合器的有关条文,室外消火栓的设置数量,最高设置标准为室外消火栓和水泵接合器一一对应,最低标准是只满足室外消防水量,折中标准是除满足室外消防水量外,再为每个系统的接合器设置一套室外消火栓。
2)室外消火栓的位置:
距消防车道不超过2米,距高层建筑物不小于5m,接合器15~40m范围内应有室外消火栓。
3)室外消火栓的间距不应超过120米,其保护半径不应超过150m。
市政消火栓可计算在内。
4)室外消火栓尽量选用地上式,寒冷地区必须采用地下式时,应有明显标志。
6.3室内消火栓系统
6.3.1室内消火栓的设置场所
在我们所能碰到的设计项目中,只有当室内没有生产、生活给水管道、室外消防取自储水池且建筑体积不超过5000m3建筑物可以不设室内消火栓外,其它建筑均必须设置。
有关条文可见于《建规》8.4.1条和8.4.2条。
6.3.2室内消火栓用水量
室内消火栓用水量可详见《建规》表8.5.2、《高规》表7.2.2或《上海规程》中表5.2.4。
使用这些用水量表时,应注意“注”的内容;如:
《建规》中“增设消防水喉设备,可不计入消防用水量”;《高规》中“建筑高度不超过50m,室内消火栓用水量超过20L/S,且设有自动喷水灭火系统的建筑物,其室内消防用水量可按本表减少5L/S”;《上海规程》“在商住楼中,当商场和住宅完全分隔时,其室内、外消火栓给水系统的用水量可根据商场与住宅分别确定。
当共用一套消防给水系统时,其室内、室外消火栓系统的用水量应按其中最大的水量确定”。
6.3.3室内消火栓给水系统
室内消火栓给水系统视城市管网压力和流量情况可分为常高压系统和临时高压系统,上海地区增加一个“稳高压”给水系统。
1常高压系统:
消防给水管网最不利点和流量能满足消防水压和消防流量的要求,系统中不需设置消防泵和消防转输泵的系统。
2临时高压给水系统:
消防给水管网平时最不利点的水压和流量不能满足灭火时的需要,系统中设有消防泵的消防给水系统。
平时靠屋顶水箱或气压罐等设施维持室内消火栓系统一定的压力,火灾时需启动消防泵供水。
3稳高压给水系统:
这是上海市特有的一种系统。
平时以稳压设施(如稳压泵、气压罐等)保持系统最不利点的水压满足要求,火灾时,由压力联动装置启动消防主泵,以满足水压和水量的要求。
详细条文可见《上海规程》第2.1.8条和6.1.3条。
以全国规范判定条件,稳高压系统仍属临时高压系统。
6.3.4室内消火栓给水管网
室内消火栓给水管网应符合下列要求:
1下列场所的室内消火栓给水管网应布置成环状管网:
1)高层民用和工业建筑;
2)人防工程、汽车库及修车库、多层民用和工业建筑当室内消火栓超过10个,且室内消防用水量大于15L/S时;
3)多层建筑中超过6层的塔式和通廊式住宅、超过5层或体积超过10000m3的其他民用建筑,超过4层的库房,如室内消防竖管为两条或两条以上时,应至少每两根竖管相连组成环状管道。
2下列场所的室内消火栓给水管网可布置成枝状管网:
1)人防工程、汽车库及修车库、多层民用和工业建筑当室内消火栓不超过10个,且室内消防用水量不大于15L/S时;
2)多层建筑中7~9层的单元式住宅和不超过8户的通廊式住宅,其室内消防给水管道可为枝状,进水管可采用一条。
3室内消火栓给水环状管网的进水管和区域高压或临时高压给水系统的引入管不应少于两根,当其中一根发生故障时,其余的进水管或引入管应能保证全部用水量和水压的要求。
4高层建筑消防竖管的布置,应保证同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱同时到达被保护范围内的任何部位;多层建筑和上海的住宅建筑可以上下层消火栓互相支援,实现“二股水柱”同时到达。
每根消防竖管的直径应按通过的流量经计算确定,但不应小于100mm。
5多层建筑的室内消防给水系统宜与生活、生产给水系统分开设置,高层建筑的室内消防给水系统应与生活、生产给水系统分开设置。
6室内消火栓给水系统应与自动喷水灭火系统分开设置;当确有困难时,可合用消防给水泵,但应在报警阀之前分开。
6.3.5室内消火栓设置
1室内消火栓间距:
室内消火间距应由计算决定,其保护半径可按下式计算:
R=KLd+Ls
式中:
R-消火栓保护半径(m);
K-水带转弯折减系数,可取0.8~0.9;
Ld-水龙带长度(m),一般取25m;
Ls-水枪充实水柱长度在平面上的投影,当水枪倾角为45°时,Ls=0.71Sκ;
Sk-水枪充实水柱长度(m)。
充实水柱长度的概念:
由水枪喷嘴到射流90%水柱的水量穿过直径38mm圆圈处的一段射流的长度。
消火栓间距由下式确定:
S=(R2-b2)1/2
式中:
S-室内消火栓间距;
R-消火栓保护半径(m);
b-实际保护宽度(m)。
当一股水柱保护时,其间距为:
S=2(R2-b2)1/2
2除满足上述计算结果外,尚需满足:
对于高层建筑,其间距不应超过30m,对于多层建筑及高层裙房,其间距不应大于50m。
3消防电梯前室应设置室内消火栓。
《建规》条文说明规定此消火栓“不能计入消火栓数内”,但《高规》2001年版取消了此条限制,而《上海规程》更明确该消火栓可作为普通消火栓使用。
4虽然没有规范依据,但是目前逐渐趋向于消火栓不能跨越防火分区使用。
6.3.6水力计算
1消火栓充实水柱:
Sκ=(H1-H2)/sinα
式中:
Sκ——水枪充实水柱长度(m)。
应经计算确定,但有一个最小值的规定(7m,10m等),详见《建规》第8.6.2条第二款、《高规》第7.4.6.2条;
H1——室内最高着火点离地高度(m);
H2——水枪离地高度,一般取1(m);
α——水枪倾角,一般为45°,最大为60°。
2消火栓栓口水压计算:
Hxh=hd+Hq+Hsk=AdLdq2xh+q2xh/B+Hsk
式中Hxh——消火栓栓口的最低水压(m);常用的数据见表6.3.6-4:
hd——消防水带的水头损失(m);
Hq——水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压(m);
Ad——水带的比阻,见表6.3.6-1
Ld——水带的长度(m),一般取25m;
qxh——水枪喷嘴射出流量(L/s),见表6.3.6-3;
B——水枪水流特性系数,见表6.3.6-2;
Hsk——消火栓栓口水头损失,宜取2(m);
表6.3.6-1水带的比阻Ad值
水带口径(mm)
衬胶水带的比阻Ad值
50
0.00677
65
0.00172
表6.3.6-2水枪水流特性系数B值
喷嘴直径(mm)
13
16
19
22
25
B值
0.346
0.793
1.577
2.834
4.727
表6.3.6-3水枪充实水柱、压力和流量
Sk充实水柱
(0.01Mpa)
不同水枪直径的压力和流量
13
16
19
Hq压力(0.01Mpa)
qxh流量
(L/s)
Hq压力
(0.01Mpa)
Qxh流量(L/s)
Hq压力(0.01Mpa)
qxh流量(L/s)
10
15
2.3
14
3.3
13.5
4.6
13
24
2.9
22
4.2
20.5
5.7
15
33
3.4
29
4.8
27
6.5
表6.3.6-4室内消火栓、水枪喷嘴直径及栓口处所需流量和压力
规定要求
栓口口径(mm)
喷嘴直径(mm)
流出水量
(L/S)
充实水柱
(kpa)
喷嘴压力(kpa)
衬胶水带损失
(kpa)
栓口所需压力Hxh
(kpa)
最小流量
(L/S)
最小充实水柱长度
(m)
5.0
10
65
19
5.0
114
158.5
10.8
189
5.0
13
65
19
5.7
130
206.0
14.0
240
注:
消防水带为衬胶水带,长度按25m计算,消火栓的水头损失按20kpa计算。
3消火栓口处出水压力超过0.5MPa时,应采取减压措施,如:
1)设置减压孔板,其组合水头损失值见表6.3.6-5;
2)采用减压稳压消火栓;
表6.3.6-5消火栓栓口处安装孔板组合水头损失值(MPa)
消火栓型号
SN50
SN65
流量qx(L/S)
2.5
5.0
孔板孔径d(mm)
12
0.6576
14
0.3458
16
0.1966
0.8361
18
0.1185
0.5113
20
0.0746
0.3276
22
0.0487
0.2180
24
0.0326
0.1495
26
0.1050
28
0.0753
30
0.0549
32
0.0406
4竖管流量应按最大允许关闭竖管数量时,由剩下的竖管分摊全部消火栓用水量来确定,但每根竖管的流量不得小于《建规》表8.5.2和《高规》表7.2.2的“每根竖管最小流量值”。
6.3.7阀门的设置:
1室内消防给水管道为环状管网时,应采用阀门分成若干独立段。
高层建筑应保证检修管道时关闭停用的竖管不超过一根,当竖管超过4根时,可关闭不相邻的两根;高层建筑的裙房及多层建筑应保证检修管道时停止使用的消火栓在一层中不应超过5个。
阀门常开,并应有明显的启闭标志。
2室内消防环状管网上阀门的设置,除满足上述相关要求外,还应符合下述原则:
应在每根立管上下两端与供水干管相连处设置阀门;水平环状管网干管宜按防火分区设置阀门,且阀门间同层消火栓的数量不超过5个(不含两端设有阀门的立管上连接的消火栓);任何情况下关闭阀门应使每个防火分区至少有一个消火栓能正常使用。
3双出口型消火栓的设置,除下列情况外不应采用,并禁止采用单阀型双出口消火栓。
1)18层及18层以下,每层不超过8户、建筑面积不超过650m2的塔式住宅,当设两根消防竖管有困难时,可设一根竖管,但必须采用双阀双出口型消火栓;
2)上海地区条形建筑的尽端可采用单立管连接的双阀双出口型消火栓,但要征得当地消防部门许可;
3)必须采用双阀双出口型消火栓的地方,可采用双立管,各消火栓分别接自不同立管。
4消火栓立管最高点处宜设置自动排气阀。
6.4自动喷水灭火系统
6.4.1系统类型
1按喷头开启形式可分为:
闭式系统和开式系统。
2按报警阀的形式可分为:
湿式系统、干式系统、干湿两用系统、预作用系统、雨淋系统等。
3按灭火功能可分为:
喷淋系统、雨淋系统、水幕系统、水喷雾系统、泡沬系统和泡沬喷淋联用系统。
4近年出现的消防炮,其形态属消火栓,其作用原理也接近自动喷水灭火系统。
6.4.2需要设置自动喷水灭火的建筑或部位可查阅《高规》第7.6.1~7.6.6条;《建规》第8.7.1~8.7.4条。
上海地区可查阅《上海规程》第4.2.1~5.2.2条。
6.4.3系统选择
1湿式系统:
适用于环境温度不低于4℃,且不超过70℃的场所。
2干式系统:
适用于环境温度低于4℃或高于70℃的场所。
3预作用系统:
适用于管道漏水或误喷将造成严重水渍损失的场所。
4雨淋系统适用于火灾蔓延速度快,闭式喷头的开放不足以及时有效地覆盖着火区域的场所、严重危险Ⅱ级的场所以及净空高度超过8m且必须迅速扑救初期火灾的场所。
5喷淋泡沬联用系统:
适用于B类火灾。
6水幕系统:
用于作为防火分隔或防火卷帘的冷却保护。
7水喷雾系统:
适用于固体火灾,电气火灾和闪点高于45℃的液体火灾。
民用建筑中常用于燃油或燃气锅炉房,可燃油油浸电力变压器室和自备发电机房。
6.4.4自动喷水灭系统基本设计参数
1民用建筑和工业厂房、仓库的系统设计基本参数见《自动喷水灭火系统设计规范》(以下简称《喷规》)表5.0.1和表5.0.5。
2仓库采用快速响应早期抑制喷头的系统设计基本参数见《喷规》表5.0.6。
一些民用建筑中净空高度大于8米的空间必须设置自动喷水灭火系统,又不宜使用雨淋系统时,可变通使用这种系统或采用消防炮,但需征得当地消防主管部门的同意。
3水幕系统设计参数见《喷规》表5.0.10。
4危险等级可根据《喷规》附录A确定。
6.4.5系统组件及其设计要点
自动喷水灭系统一般由下列组件构成:
报警阀、水流指示器、未端试水装置、喷头、管网。
1报警阀的类型、作用原理及适用场合。
其类型有湿式阀组、干式阀组、雨淋阀组、预作用阀组、干湿两用阀组。
1)湿式阀:
是最常用的一种报警阀,适用于闭式充水喷淋系统。
其结构实际上是一个单向阀。
其工作原理如下:
隔板座圈型报警阀构造示意图
1—阀体;2—铜座圈;3—胶垫;4—锁轴;
5—阀瓣;6—球形止回阀;7—延时器接口;
8—放水阀接口
在平时准工作状态,阀瓣上下充满水,水压强近似相等。
由于阀瓣上面与水接触的面积大于下面与水接触面积,阀瓣受到的水压合力向下。
在水压力及自重的作用下,阀瓣坐落在阀座上,处于关闭状态。
当水源压力出现波动或冲击时,通过补偿器(或补水单向阀)使上下腔压力保持一致,水力警铃不发生报警,压力开关不接通,阀瓣仍处于准工作状态(或称伺应状态)。
补偿器具有防止误报或误动作功能。
闭式喷头喷水灭火时,补偿器来不及补水,阀瓣上面的水压下降,当下降到使下腔的水压足以开启阀瓣时,下腔的水便向洒水管网及动作喷头供水,同时水沿着报警阀的环形槽进入报警口,流向延迟器、水力警铃,警铃发出声响报警,压力开关开启,给出电接点信号报警并启动自动喷水灭火系统给水泵。
所谓阀组,说明它并不是一个单独的配件,经常它还配套水力警铃、压力开关、延迟器、带信号的控制阀、试警铃阀、放水阀等。
其中:
水力警铃是一种水力推动的机械式报警装置。
相对于温感、烟感等靠电信号触发的声、光报警装置,它更原始,也更可靠。
压力开关的作用相当于一只按钮,当报警阀打开,报警管路充水,水的压力把按钮推上去,接通电触点,给出电信号,一路送往消防控制中心,另一路直接去启动喷淋泵。
很长一段时间,有不少给排水设计人员和电气设计人员把压力开关和压力继电器混淆。
应当注意压力开关只有一个简单开闭的动作,而无法显示或调节压力。
延迟器是个一个罐式容积,用以吸纳水源压力的波动,防止误报警。
信号阀是一种能显示启闭状态的阀门。
如果系统比较大,一般报警前后都要设置信号阀。
以上介绍的是一种“隔板座圈型湿式报警阀”,另外还有一些导阀型湿式报警阀和其它新型的报警阀,这里不详细介绍。
2)干式阀组:
适用于闭式不充水系统。
阀前充水,阀后充气。
喷头打开后,空气释放,压力降低,干式阀打开,管网充水、喷头喷水。
其它元件和湿式阀一样。
3)雨淋阀组。
它是除湿式阀组以外,使用比较多的一种报警阀组。
它不仅在雨淋系统中使用,还用于水喷雾系统、水幕系统这类开式系统。
平时阀前充水,阀后为自由空气。
阀前的水压靠一个锁定机构扣住阀板。
失火后,可以通过电磁阀或手动阀或气动阀或闭式喷头来释放锁定机械的压力,打开阀板,向管网充水并喷水。
目前常用的开启机构是电磁阀,它是靠烟感、温感或者其它方式的电信号来执行的。
4)预作用阀。
适用于闭式系统。
平时阀前充水,阀后为空管。
它实际上是雨淋阀和湿式阀串接而成,具有雨淋阀的开启机构,既适用于干式系统的适用场合,又克服了干式系统由于要放气使喷水滞后的缺点。
5)干、湿两用阀组。
它是由一个湿式阀和一个干式阀串接而成。
适用于需要干式、湿式转换的系统。
如冬天可能冻结的场所,设置成干式系统;而冬天过后,把它转换成湿式系统。
由此可见,对某个既定的场所,可以选用的系统和报警阀类型有时并不时唯一的,设计时必须认真比选。
2报警阀组的设计要点:
1)一般的自动喷水灭火系统均应设报警阀组,但《上海规程》规定:
喷头总数少于20只的湿式系统,可不设报警阀组;用于普通高层住宅的湿式系统可以从室内消火栓系统接入,可不设报警阀组(和水流指示器)。
2)保护钢屋架的闭式系统,应设独立的报警阀,这主要是为了便于管理。
3)一个报警阀组控制的喷头数对于湿式系统不宜超过800只,干式系统不宜超过500只。
4)每个报警阀组供水的最高和最低喷头,其高程不宜大于50m。
5)安装报警阀的部位应有排水设施。
6)报警阀的进出口应设置信号阀。
3水流指示器。
水流指示器的主要性能是报警,即向消防控制中心发送电信号。
有人将它的信号用于启动水泵,这是不对的。
其构造如图。
其工作原理如下:
当某处失火,喷头开启喷水,管道中的水流动,冲击叶片向水流方向偏移倾斜,动作杆挤压超小型开关,延时电路接通,延时器开始计时。
等到到达延时设定时间,叶片仍向水流方向偏转无法回位,电触点闭合,给出电接点信号。
当水流停止时叶片和动作杆复位,超小型开关触点断开,电接点信号消除。
其设计要点是:
1)每个防火分区,每个楼层均应设水流指示器。
水流指示器不可跨防火分区服务,这是新版规范的新增条文,应予注意。
但《上海规程》规定当报警阀的喷头只保护一个防火分区的一个层面时,可不设水流指示器。
2)水流指示器前应设信号阀;
3)水流指示器后的管网最低处应设泄水阀,其管径全国规范和上海规范不尽一致,上海规定不宜小于70mm,全国规范比较小,可查《喷淋规范》条文说明表7。
4喷头:
1)喷头类型。
可分为洒水喷头、水雾喷头和水幕喷头。
洒水喷头又可分为开式喷头和闭式喷头。
开式喷头无热敏元件组成的释放机构,出口处于常开状态,常用于雨淋系统,水幕系统。
闭式喷头又有多种类型。
如:
下垂型、直立型、普通型(可直立安装,也可下垂安装),直立边墙型,水平边墙型,装饰型,隐蔽型等。
近年,又在这些喷头的基本上增加了快速响应型喷头、扩展型大覆盖面喷头、早期抑制喷头等。
一般根据其名称,就能看出其功能特点。
2)闭式喷头公称动作温度及其选择。
我们常用的喷头的公称动作温度可以有57℃、68℃、79℃、93℃、100℃、121℃、141℃等。
选用喷头时,公称动作温度应为环境最高温度加30℃。
一般室内宜选用68℃,钢屋架下、玻璃天棚下选用141℃,厨房吊顶下选用93℃。
碰到一些特殊部位如舞台灯光附近、灶具上方,应予以特殊的关注。
3)喷头的流量特性。
洒水喷头流量公式如下:
q=Κ(10p)1/2
式中:
q——喷头流量,L/min;
Κ——流量系数,有很多种不同Κ系数的喷头,最常用的是Κ80。
p——喷头处压力,以MPa为单位。
4)喷头的佈水特性。
保护半径/m
ZSTX下垂喷头射曲线
以普通喷头例,从图可以看出,喷头的保护半径和喷头处的压力有关,而布水面积与喷头的安装高度和喷口压力有关。
应当注意这里的喷头的佈水面积和后面将要讲到的喷头间距,喷头的最大保护面积并不是一个概念。
5)喷头的最大保护面积。
喷头的最大保护面可以下式计算:
F=喷头流量/相应危险等级的喷水强度:
例如当喷头最低工作压力为0.5MPa时,喷头流量为56.57L/min,为达到6L/min·m2的平均喷水强度,圆型面积为56.57/6=9.43m2,则其半径为1.73m。
因为喷头流量和喷头流量系统Κ有关,所以保护面积与喷头的Κ系数和喷水强度有关。
各种危险级的喷水强度可从《喷规》表5.0.1、表5.0.5查得。
6)喷头间距与边距。
a正方形布置时:
L=(F)1/2
式中:
L——喷头间距(m);
F——喷头最大保护面积(m2);
b矩形布置时:
b=F/a
式中:
a为长边距离(m),——可从《喷规》表7.1.2中查得;
b为短边距离(m);
c喷头距墙边距离即为喷头间距的一半。
以上计算结果精确到分米,即为《喷规》表7.1.2中所列数值。
7)喷头的选型和布置尚应注意。
a对普通的闭式系统有最大净空高度的限制,对民用建筑不应超过8米。
b同一隔间内应采用同一热敏性能的喷头。
雨淋系统的整个保护区内应采用相同的喷头。
c注意喷头与梁、柱、不到顶隔墙、风管等障碍的距离。
d《喷规》对建议采用快速响应喷头的部位作了规定。
8)走道的喷头布置:
要求覆盖全部走道面积,则间距S:
S=2(R2-b2)1/2
式中:
S——喷头间距(m)
R——喷头保护半径(m);R=(喷头流量/喷小强度·π)1/2
b——走道宽度(m)
5管道:
1)配水管的工作压力不应大于1.2MPa,否则应分区或减压。
2)配水支管连接的喷头数,对轻、中危险级不应超过8只,严重危险级不应超过6只。
3)配水支管、配水管的管径应经水力计算,且不应超过《喷规》表8.0.7的规定。
4)当设有两个及两个以上报警阀组时,报警阀前管道应成环。
6未端试水装置。
这是新规范
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