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生物质化学
  • 作者:宋先亮 许凤
  • 出版社:中国水利水电出版社
  • 出版日期:2022年07月
  • ISBN:978-7-5226-0808-2
  • 页数:337
优惠价: ¥ 40.80
定价: ¥ 68.00

标签:新能源

图书详情
内容简介

在我国新能源发展战略中,生物质能源占有重要地位。针对生物质能源的研究、生产和利用中需要掌握的生物质化学知识,本书详细介绍了生物质的定义、分布,植物生物质的物理及化学结构,各组分的化学性质及利用,为生物质能源的学习、研究、生产与利用奠定了坚实的基础。本书共10章,包括生物质概述、生物质原料的宏观和微观结构、生物质的理化性质和化学组成、生物质原料的水分、生物质原料的提取物、木质素、纤维素、半纤维素、甲壳素和壳聚糖、淀粉等。

本书可作为高等院校新能源科学与工程、林产化工、轻化工程等专业的本科生和研究生教材,也可供从事生物质利用、林产、制浆造纸等工业领域研发、生产、管理及设计的工程技术人员阅读参考。

目录
  • 版权页
  • 前言
  • 第1章 生物质概述
  • 1.1 生物质的定义、存在形态及资源分布
  • 1.1.1 生物质的定义
  • 1.1.2 生物质的主要来源及分类
  • 1.1.3 生物质资源的全球分布情况
  • 1.1.4 我国生物质资源分布
  • 1.1.4.1 林业生物质资源
  • 1.1.4.2 农业生物质资源
  • 1.1.4.3 畜禽粪便
  • 1.1.4.4 城乡有机固体废弃物
  • 1.1.4.5 有机废水
  • 1.2 生物质资源的利用途径与瓶颈
  • 1.2.1 生物质能转化利用技术
  • 1.2.1.1 压缩成型技术
  • 1.2.1.2 直接燃烧技术
  • 1.2.1.3 热解技术
  • 1.2.1.4 水热处理技术
  • 1.2.1.5 水解发酵技术
  • 1.2.1.6 厌氧发酵技术
  • 1.2.1.7 好氧堆肥技术
  • 1.2.1.8 微藻技术
  • 1.2.1.9 酯交换反应
  • 1.2.2 生物质固体燃料
  • 1.2.2.1 生物质成型燃料
  • 1.2.2.2 生物质直接燃烧发电
  • 1.2.3 生物质液体燃料
  • 1.2.3.1 生物柴油
  • 1.2.3.2 生物(燃料)乙醇
  • 1.2.4 生物质气体燃料
  • 1.2.4.1 沼气
  • 1.2.4.2 生物质气化
  • 1.2.5 生物基材料
  • 1.2.6 生物质化学衍生品
  • 1.2.7 生物质转化技术瓶颈
  • 1.3 生物质与“30/60碳减排目标”
  • 1.3.1 生物质开发利用的生态效益
  • 1.3.1.1 改善能源结构
  • 1.3.1.2 改善环境质量
  • 1.3.2 生物质利用对碳达峰、碳中和的重要作用
  • 参考文献
  • 第2章 生物质原料的宏观和微观结构
  • 2.1 木质生物质原料的宏观结构
  • 2.1.1 树皮
  • 2.1.2 形成层
  • 2.1.3 木质部
  • 2.1.3.1 年轮
  • 2.1.3.2 边材和心材
  • 2.1.3.3 木射线
  • 2.1.3.4 树脂道
  • 2.1.3.5 管孔
  • 2.1.3.6 树胶道
  • 2.1.4 髓心
  • 2.2 木质生物质原料的微观结构
  • 2.2.1 纹孔
  • 2.2.2 管胞
  • 2.2.3 木纤维
  • 2.2.4 薄壁细胞
  • 2.2.4.1 木射线薄壁细胞
  • 2.2.4.2 分泌细胞
  • 2.2.4.3 轴向薄壁细胞
  • 2.2.4.4 交叉场
  • 2.2.5 导管
  • 2.2.6 瘤状层
  • 2.3 禾本科生物质原料的宏观和微观结构
  • 2.3.1 禾本科植物茎秆的结构
  • 2.3.1.1 表皮
  • 2.3.1.2 维管束
  • 2.3.1.3 纤维组织带
  • 2.3.1.4 基本组织
  • 2.3.2 禾本科植物的细胞类型
  • 2.3.2.1 纤维细胞
  • 2.3.2.2 薄壁细胞
  • 2.3.2.3 导管
  • 2.3.2.4 表皮细胞
  • 2.3.2.5 筛管、伴胞
  • 2.3.2.6 石细胞
  • 2.4 植物细胞壁的微细结构
  • 2.4.1 木材细胞壁构造及微纤丝排列
  • 2.4.1.1 细胞壁层状结构
  • 2.4.1.2 微纤丝及细胞壁的精细结构
  • 2.4.2 禾本科生物质原料细胞壁构造
  • 2.4.3 细胞壁主要组分区域化学
  • 2.4.3.1 纤维素区域化学
  • 2.4.3.2 半纤维素区域化学
  • 2.4.3.3 木质素区域化学
  • 参考文献
  • 第3章 生物质的理化性质和化学组成
  • 3.1 生物质的物理性质
  • 3.1.1 颗粒形状、粒度和粒度分布
  • 3.1.2 密度和堆积密度
  • 3.1.2.1 颗粒的密度
  • 3.1.2.2 颗粒群的堆积密度
  • 3.1.3 摩擦和流动特性角
  • 3.1.3.1 休止角
  • 3.1.3.2 内摩擦角
  • 3.1.3.3 滑动角
  • 3.1.3.4 流动性
  • 3.1.4 易碎(磨)性
  • 3.1.5 热特性
  • 3.1.5.1 比热容
  • 3.1.5.2 导热性
  • 3.2 工业分析
  • 3.2.1 挥发分
  • 3.2.2 固定碳
  • 3.2.3 水分
  • 3.2.4 灰分
  • 3.3 元素分析
  • 3.3.1 C
  • 3.3.2 H
  • 3.3.3 S
  • 3.3.4 N
  • 3.3.5 P
  • 3.3.6 O
  • 3.3.7 有机元素分析仪
  • 3.4 热值
  • 3.4.1 热值的定义
  • 3.4.2 热值的测量原理
  • 3.4.3 热值的表示方法
  • 3.4.3.1 高位热值
  • 3.4.3.2 低位热值
  • 3.4.4 燃料热值的估算
  • 3.5 生物质的成分、化学结构
  • 3.5.1 纤维素
  • 3.5.2 半纤维素
  • 3.5.3 木质素
  • 3.5.4 淀粉
  • 3.5.5 蛋白质
  • 3.5.6 其他成分
  • 参考文献
  • 第4章 生物质原料的水分
  • 4.1 植物生物质原料中水分的存在形式
  • 4.1.1 结合水
  • 4.1.2 自由水
  • 4.1.3 吸着水
  • 4.2 生物质原料的含水率
  • 4.2.1 绝对含水率
  • 4.2.2 相对含水率
  • 4.2.3 含水率测定方法
  • 4.2.3.1 烘干法
  • 4.2.3.2 仪表法
  • 4.2.3.3 蒸馏法
  • 4.3 水分对生物质原料的影响
  • 4.3.1 纤维饱和点含水率
  • 4.3.2 生物质的吸湿性
  • 4.3.2.1 吸湿的原因
  • 4.3.2.2 植物生物质含水率与周围环境的关系
  • 4.3.3 干缩性和湿胀性
  • 4.4 典型植物生物质原料含水率及脱水方法
  • 4.4.1 典型植物生物质原料含水率
  • 4.4.1.1 林业植物生物质含水率
  • 4.4.1.2 农业植物生物质含水率
  • 4.4.1.3 水生植物生物质含水率
  • 4.4.2 常见的植物生物质脱水方法
  • 4.4.2.1 热力干燥
  • 4.4.2.2 机械离心/挤压脱水
  • 4.4.2.3 化学干燥
  • 4.4.2.4 组合工艺干燥
  • 参考文献
  • 第5章 生物质原料的提取物
  • 5.1 提取物的定义、提取和分布
  • 5.2 提取物的分类、结构和性质
  • 5.2.1 萜烯类化合物
  • 5.2.1.1 单萜烯
  • 5.2.1.2 倍半萜烯
  • 5.2.1.3 二萜烯
  • 5.2.1.4 三萜烯
  • 5.2.1.5 四萜烯
  • 5.2.1.6 多萜烯
  • 5.2.2 芳香族化合物
  • 5.2.2.1 单宁
  • 5.2.2.2 黄酮类化合物
  • 5.2.2.3 芪
  • 5.2.2.4 木酯素
  • 5.2.2.5 其他化合物
  • 5.2.3 脂肪族化合物
  • 5.2.3.1 脂肪和蜡
  • 5.2.3.2 糖类化合物(碳水化合物)
  • 5.2.3.3 含氮化合物
  • 5.2.4 灰分
  • 5.3 提取物的提取、分离
  • 5.3.1 提取物的提取
  • 5.3.1.1 升华法
  • 5.3.1.2 水蒸气蒸馏法
  • 5.3.1.3 溶剂法
  • 5.3.2 提取物的分离
  • 5.3.2.1 重结晶法
  • 5.3.2.2 萃取法
  • 5.3.2.3 层析法
  • 5.3.2.4 膜分离
  • 5.3.3 提取物的结构鉴定
  • 5.3.3.1 定性分析
  • 5.3.3.2 仪器分析结构鉴定
  • 5.3.4 提取物的加工利用
  • 5.3.4.1 提取物对植物生物质性能的影响
  • 5.3.4.2 提取物对植物生物质加工的影响
  • 5.3.4.3 提取物对化学加工的作用
  • 5.4 木质生物质的酸碱性
  • 参考文献
  • 第6章 木质素
  • 6.1 木质素的存在、分布及研究历程
  • 6.1.1 木质素的存在
  • 6.1.2 木质素的分布
  • 6.1.2.1 植物类型
  • 6.1.2.2 形态学部位
  • 6.1.2.3 木质素微区分布
  • 6.1.3 木质素的研究历程
  • 6.1.3.1 确定木质素是芳香族化合物
  • 6.1.3.2 木质素是如何形成的
  • 6.1.3.3 木质素化学研究体系的形成
  • 6.1.3.4 木质素研究的进步
  • 6.2 木质素的生物合成
  • 6.2.1 木质素的沉积
  • 6.2.2 木质素结构单元的生物合成历程
  • 6.3 木质素的分离
  • 6.3.1 木质素分离需求
  • 6.3.2 木质素分离技术的分类
  • 6.3.2.1 溶解木质素的分离技术
  • 6.3.2.2 保留木质素的分离技术
  • 6.4 木质素的结构
  • 6.4.1 元素组成
  • 6.4.2 官能团
  • 6.4.2.1 甲氧基
  • 6.4.2.2 羟基
  • 6.4.2.3 羰基
  • 6.4.3 木质素结构单元间的连接
  • 6.4.3.1 醚键的连接
  • 6.4.3.2 C—C键的连接
  • 6.4.4 LCC
  • 6.4.4.1 LCC的存在
  • 6.4.4.2 LCC的连接键型
  • 6.4.5 木质素结构研究方法
  • 6.4.5.1 KMnO4氧化
  • 6.4.5.2 碱性硝基苯氧化
  • 6.4.5.3 木质素衍生化还原降解法
  • 6.4.5.4 硫代乙酸解
  • 6.5 木质素的物理性质
  • 6.5.1 木质素的一般物理性质
  • 6.5.1.1 颜色
  • 6.5.1.2 相对密度
  • 6.5.1.3 溶解性
  • 6.5.1.4 热性质
  • 6.5.1.5 燃烧热
  • 6.5.2 木质素的高分子性质
  • 6.5.3 木质素的波谱特性
  • 6.5.3.1 紫外光谱
  • 6.5.3.2 红外光谱
  • 6.5.3.31H-NMR谱
  • 6.5.3.413C-NMR谱
  • 6.5.3.531P-NMR谱
  • 6.5.3.6 2D-HSQC NMR谱
  • 6.6 木质素的化学性质
  • 6.6.1 氧化反应
  • 6.6.1.1 O2对木质素的氧化
  • 6.6.1.2 H2O2氧化
  • 6.6.1.3 Cl2氧化
  • 6.6.1.4 ClO2氧化
  • 6.6.1.5 次氯酸盐氧化
  • 6.6.2 生物降解
  • 6.7 木质素的利用
  • 6.7.1 工业木质素的物理和化学性能
  • 6.7.1.1 木质素磺酸盐
  • 6.7.1.2 硫酸盐木质素
  • 6.7.1.3 碱木质素
  • 6.7.2 工业木质素的利用
  • 6.7.2.1 低分子量的木质素产品
  • 6.7.2.2 聚合物形式的木质素产品
  • 6.7.2.3 新兴的应用领域
  • 参考文献
  • 第7章 纤维素
  • 7.1 纤维素的存在
  • 7.2 纤维素的分子结构
  • 7.2.1 化学结构及其特点
  • 7.2.2 纤维素链的构象
  • 7.2.2.1 葡萄糖环的构象
  • 7.2.2.2 纤维素大分子链的构象
  • 7.2.3 纤维素的多分散性
  • 7.2.3.1 纤维素的聚合度和分子量
  • 7.2.3.2 纤维素的多分散性和分级
  • 7.2.3.3 测定方法
  • 7.3 纤维素的聚集态结构
  • 7.3.1 纤维素晶型
  • 7.3.1.1 晶体的基本概念
  • 7.3.1.2 纤维素的两相理论
  • 7.3.1.3 纤维素的复合晶体模型及单元晶胞的结晶变体
  • 7.3.2 纤维素结晶变体的相互转化
  • 7.3.2.1 纤维素Ⅰ向纤维素Ⅱ的转化
  • 7.3.2.2 纤维素Ⅰ、纤维素Ⅱ与纤维素Ⅲ间的相互转化
  • 7.3.2.3 纤维素Ⅳ与其他结晶体间的相互转化
  • 7.3.3 纤维素聚集态结构理论
  • 7.3.3.1 天然纤维素的原细纤维结构
  • 7.3.3.2 纤维素的聚集态结构理论
  • 7.4 纤维素的物理性质
  • 7.4.1 纤维素的吸湿与解吸
  • 7.4.2 纤维素的润胀与溶解
  • 7.4.2.1 纤维素的润胀
  • 7.4.2.2 纤维素的溶解
  • 7.4.3 纤维素纤维的表面电化学性质
  • 7.5 纤维素的化学改性
  • 7.5.1 纤维素的降解反应
  • 7.5.1.1 纤维素的酶水解降解
  • 7.5.1.2 纤维素的酸水解降解
  • 7.5.1.3 纤维素的碱性降解
  • 7.5.1.4 纤维素的机械降解
  • 7.5.1.5 纤维素的氧化降解
  • 7.5.1.6 纤维素的热解
  • 7.5.2 纤维素的衍生化反应
  • 7.5.2.1 纤维素的酯化反应
  • 7.5.2.2 纤维素的醚化反应
  • 7.5.2.3 纤维素的脱氧—卤代反应
  • 7.5.3 纤维素的交联改性
  • 7.5.4 纤维素接枝共聚反应
  • 7.5.4.1 自由基引发接枝
  • 7.5.4.2 离子引发接枝
  • 7.5.5 纤维素的多相反应与均相反应
  • 7.5.5.1 纤维素的多相反应
  • 7.5.5.2 纤维素的均相反应
  • 7.6 纤维素溶剂及纤维素利用
  • 7.6.1 纤维素溶剂
  • 7.6.1.1 水相溶剂体系
  • 7.6.1.2 有机溶剂体系
  • 7.6.1.3 溶解机理对比分析
  • 7.6.2 纤维素利用
  • 7.6.2.1 纤维素材料
  • 7.6.2.2 纤维素乙醇
  • 参考文献
  • 第8章 半纤维素
  • 8.1 概述
  • 8.2 半纤维素的分布、命名及生物合成
  • 8.2.1 半纤维素的分布
  • 8.2.1.1 植物组织化学法
  • 8.2.1.2 光谱显微镜法
  • 8.2.1.3 免疫细胞化学法
  • 8.2.1.4 糖组剖析法
  • 8.2.2 半纤维素的命名
  • 8.2.2.1 第一种命名方式
  • 8.2.2.2 第二种命名方式
  • 8.2.3 半纤维素的生物合成
  • 8.2.3.1 聚木糖的生物合成
  • 8.2.3.2 聚D—半乳糖甘露糖的生物合成
  • 8.3 半纤维素的分离与提取
  • 8.3.1 分离前的预处理
  • 8.3.2 半纤维素的提取
  • 8.3.2.1 水热法提取
  • 8.3.2.2 稀酸法提取
  • 8.3.2.3 碱提取法
  • 8.3.2.4 有机溶剂提取
  • 8.3.2.5 物理法辅助提取
  • 8.3.3 半纤维素的纯化
  • 8.3.3.1 膜分离法
  • 8.3.3.2 吸附法
  • 8.3.3.3 柱色谱法
  • 8.3.3.4 溶剂沉淀法
  • 8.3.3.5 生物法
  • 8.3.4 半纤维素的分离实例
  • 8.3.4.1 连续碱提取分离
  • 8.3.4.2 不同溶剂体系下提取分离
  • 8.3.4.3 乙醇分级分离法
  • 8.4 半纤维素的聚集态结构及物理性质
  • 8.4.1 分支度和聚集态
  • 8.4.2 聚合度和溶解度
  • 8.5 半纤维素的化学结构
  • 8.5.1 半纤维素糖基
  • 8.5.2 半纤维素类型及化学结构
  • 8.5.2.1 聚木糖类半纤维素
  • 8.5.2.2 聚甘露糖类半纤维素
  • 8.5.2.3 聚葡萄糖类半纤维素
  • 8.5.2.4 聚半乳糖类半纤维素
  • 8.5.3 半纤维素与纤维素区别
  • 8.6 半纤维素的化学性质
  • 8.6.1 半纤维素酸性水解
  • 8.6.2 半纤维素碱性降解
  • 8.6.2.1 碱性水解
  • 8.6.2.2 剥皮反应
  • 8.6.3 半纤维素酶降解
  • 8.6.4 半纤维素热解
  • 8.6.5 半纤维素在化学制浆中的变化
  • 8.6.5.1 碱法制浆中半纤维素的变化
  • 8.6.5.2 酸法制浆中半纤维素的变化
  • 8.7 半纤维素的利用
  • 8.7.1 半纤维素在造纸行业的利用
  • 8.7.2 半纤维素在食品工业中的利用
  • 8.7.3 半纤维素在化工及能源行业的利用
  • 8.7.3.1 半纤维素生物转化法生产乙醇
  • 8.7.3.2 半纤维素生产木糖及木糖醇
  • 8.7.3.3 半纤维素生产2,3—丁二醇
  • 8.7.3.4 半纤维素生产糠醛
  • 8.7.3.5 半纤维素生产乳酸
  • 8.7.4 半纤维素在其他行业的利用
  • 8.7.4.1 半纤维素生产膳食纤维
  • 8.7.4.2 半纤维素生产水解饲料酵母
  • 8.7.4.3 半纤维素在生物和医药上的应用
  • 8.7.4.4 半纤维素在其他工业上的应用
  • 参考文献
  • 第9章 甲壳素和壳聚糖
  • 9.1 甲壳素的发现、命名及存在
  • 9.1.1 甲壳素的发现
  • 9.1.2 甲壳素的命名
  • 9.1.3 甲壳素的存在
  • 9.2 壳聚糖的发现、命名及制备
  • 9.2.1 壳聚糖的发现
  • 9.2.2 壳聚糖的制备
  • 9.3 甲壳素、壳聚糖的超分子结构及物理性质
  • 9.4 壳聚糖的化学性质
  • 9.4.1 壳聚糖的化学结构特点
  • 9.4.2 壳聚糖结构与化学反应的关系
  • 9.4.3 壳聚糖的预处理
  • 9.4.4 酰化反应
  • 9.4.5 酯化反应
  • 9.4.6 醚化反应
  • 9.4.6.1 甲基醚
  • 9.4.6.2 乙基壳聚糖
  • 9.4.6.3 羟乙基壳聚糖
  • 9.4.6.4 羧甲基壳聚糖
  • 9.4.7 氧化反应
  • 9.4.8 接枝共聚
  • 9.4.9 交联
  • 9.5 壳寡糖
  • 9.5.1 物理降解法
  • 9.5.1.1 超声波降解法
  • 9.5.1.2 微波降解法
  • 9.5.1.3 辐射降解法
  • 9.5.1.4 光降解法
  • 9.5.2 化学降解法
  • 9.5.2.1 酸水解法
  • 9.5.2.2 H2O2氧化降解
  • 9.5.3 酶降解
  • 9.6 壳聚糖的应用
  • 9.6.1 开发液晶材料
  • 9.6.2 纤维类材料
  • 9.6.3 膜材料
  • 9.6.4 智能水凝胶材料
  • 9.6.5 活化淋巴细胞
  • 9.6.6 提高巨噬细胞的功能
  • 9.6.7 抑制癌细胞的转移
  • 9.6.8 减轻化疗的影响
  • 9.6.9 降血脂
  • 9.6.10 降血压
  • 9.6.11 清除体内有害物
  • 9.6.12 作为食品甜味剂和增稠剂
  • 9.6.13 作为食品防腐剂
  • 参考文献
  • 第10章 淀粉
  • 10.1 淀粉的分布
  • 10.1.1 淀粉的生物合成
  • 10.1.2 淀粉的分类
  • 10.1.3 淀粉的含量
  • 10.2 淀粉的生产
  • 10.2.1 玉米淀粉的生产
  • 10.2.2 木薯淀粉的生产
  • 10.2.3 小麦淀粉的生产
  • 10.3 淀粉的化学结构
  • 10.3.1 直链淀粉
  • 10.3.2 支链淀粉
  • 10.3.3 直链淀粉与支链淀粉的比较
  • 10.3.4 淀粉中直链淀粉与支链淀粉的含量
  • 10.4 淀粉颗粒的结构
  • 10.4.1 淀粉颗粒的多尺度结构
  • 10.4.2 双螺旋结构
  • 10.4.3 片层结构
  • 10.4.4 止水塞结构
  • 10.4.5 生长环
  • 10.4.6 淀粉颗粒的形态
  • 10.4.7 淀粉的结晶结构
  • 10.4.7.1 淀粉的结晶类型
  • 10.4.7.2 淀粉结晶结构的表征
  • 10.4.7.3 双折射性及偏光十字
  • 10.5 淀粉的物理性质
  • 10.5.1 淀粉的溶解性
  • 10.5.2 淀粉的吸水性
  • 10.5.3 淀粉的糊化
  • 10.5.3.1 淀粉糊化的概念
  • 10.5.3.2 淀粉糊化的本质
  • 10.5.3.3 淀粉糊化温度的测量方法
  • 10.5.3.4 影响淀粉糊化的因素
  • 10.5.4 淀粉的回生
  • 10.5.4.1 淀粉回生的概念
  • 10.5.4.2 淀粉回生的机理
  • 10.5.4.3 淀粉回生的效应
  • 10.5.4.4 影响淀粉回生的因素
  • 10.5.5 淀粉的碘色反应
  • 10.5.6 淀粉的玻璃化转变
  • 10.6 淀粉的化学性质
  • 10.6.1 水解反应
  • 10.6.1.1 酸水解
  • 10.6.1.2 酶水解
  • 10.6.2 氧化反应
  • 10.6.3 酯化反应
  • 10.6.3.1 淀粉乙酸酯
  • 10.6.3.2 淀粉磷酸酯
  • 10.6.4 醚化反应
  • 10.6.4.1 羧甲基淀粉
  • 10.6.4.2 羟乙基淀粉
  • 10.6.4.3 羟丙基淀粉
  • 10.6.4.4 阳离子淀粉
  • 10.6.5 交联反应
  • 10.6.6 接枝共聚反应
  • 10.6.6.1 硝酸铈铵引发接枝共聚
  • 10.6.6.2 Fentons试剂引发接枝共聚
  • 10.6.6.3 辐射引发接枝共聚
  • 10.6.7 热解反应
  • 10.7 淀粉的应用
  • 10.7.1 发酵制备燃料乙醇
  • 10.7.1.1 乙醇的发酵原理
  • 10.7.1.2 乙醇的发酵工艺
  • 10.7.1.3 乙醇的提取
  • 10.7.2 发酵制备柠檬酸
  • 10.7.2.1 柠檬酸的生物合成
  • 10.7.2.2 柠檬酸的工业生产
  • 10.7.3 发酵制备乳酸
  • 10.7.3.1 乳酸菌
  • 10.7.3.2 乳酸发酵原料
  • 10.7.3.3 乳酸发酵工艺
  • 10.7.3.4 乳酸的提取与精制
  • 参考文献

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