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第一章建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用背景與意義第二章熱工性能優(yōu)化技術(shù)及其應(yīng)用第三章自然通風(fēng)與采光技術(shù)的應(yīng)用第四章太陽(yáng)能利用與可再生能源技術(shù)第五章建筑節(jié)能效果評(píng)估方法第六章節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的未來(lái)趨勢(shì)與挑戰(zhàn)01第一章建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用背景與意義建筑能耗現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)節(jié)能技術(shù)的未來(lái)趨勢(shì)隨著科技的進(jìn)步,建筑節(jié)能技術(shù)將不斷發(fā)展和創(chuàng)新。未來(lái),建筑節(jié)能技術(shù)將更加智能化、高效化,從而更好地滿足建筑節(jié)能的需求。中國(guó)建筑能耗特點(diǎn)中國(guó)建筑能耗占全國(guó)總能耗的27%,其中既有建筑能耗遠(yuǎn)高于新建建筑,老舊小區(qū)平均能耗比新建建筑高35%。這反映了中國(guó)建筑節(jié)能改造的緊迫性。北京市建筑能耗數(shù)據(jù)以北京市為例,2023年既有建筑采暖能耗占建筑總能耗的60%,而新型節(jié)能建筑能耗可降低至30%以下。這表明節(jié)能技術(shù)可以有效降低建筑能耗。節(jié)能技術(shù)的必要性隨著全球氣候變化和能源危機(jī)的加劇,建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用變得尤為重要。通過(guò)采用節(jié)能技術(shù),可以減少能源消耗,降低碳排放,保護(hù)環(huán)境。節(jié)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用不僅可以降低能源消耗,還可以降低建筑運(yùn)營(yíng)成本,提高建筑的經(jīng)濟(jì)效益。例如,采用外墻保溫系統(tǒng)可以降低建筑的采暖和制冷能耗,從而降低能源費(fèi)用。節(jié)能技術(shù)的政策支持各國(guó)政府都在積極推動(dòng)建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用,通過(guò)制定相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn),鼓勵(lì)建筑節(jié)能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。例如,中國(guó)政府出臺(tái)了《建筑節(jié)能條例》,要求新建建筑必須達(dá)到一定的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。節(jié)能技術(shù)的核心應(yīng)用場(chǎng)景外墻保溫系統(tǒng)德國(guó)Fassadensystem公司研發(fā)的真空絕熱板(VIP)可降低外墻傳熱系數(shù)至0.01W/(m2·K),比傳統(tǒng)外墻降低80%。外墻保溫系統(tǒng)是建筑節(jié)能的重要組成部分,可以有效降低建筑的采暖和制冷能耗。門(mén)窗節(jié)能技術(shù)瑞典Swedwood工廠生產(chǎn)的Low-E玻璃三玻兩腔窗,U值可達(dá)1.0W/(m2·K),比傳統(tǒng)單玻窗相比,冬季采暖能耗降低70%。門(mén)窗是建筑的熱橋,采用節(jié)能門(mén)窗可以有效降低建筑的能耗。自然采光優(yōu)化新加坡某生態(tài)辦公樓采用智能遮陽(yáng)系統(tǒng),通過(guò)光感應(yīng)調(diào)節(jié)遮陽(yáng)板角度,使自然采光利用率提升至75%,年照明能耗降低65%。自然采光優(yōu)化可以減少人工照明的能耗,提高建筑的節(jié)能效率。節(jié)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境影響經(jīng)濟(jì)性分析環(huán)境效益數(shù)據(jù)案例對(duì)比德國(guó)某節(jié)能改造項(xiàng)目投資回收期僅為5.2年,其中外墻保溫系統(tǒng)和門(mén)窗改造貢獻(xiàn)了70%的節(jié)能效益。采用地源熱泵系統(tǒng)的建筑比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)每年減少電費(fèi)約1800美元,同時(shí)減少碳排放2.4噸。某商業(yè)綜合體通過(guò)節(jié)能改造,年節(jié)省能源費(fèi)用約10萬(wàn)美元,投資回報(bào)率高達(dá)18%。歐盟2020年建筑節(jié)能政策使建筑碳排放減少12%,相當(dāng)于植樹(shù)6300萬(wàn)公頃。某住宅小區(qū)采用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng),年減少碳排放約50噸,相當(dāng)于種植了2000棵樹(shù)。某辦公建筑通過(guò)節(jié)能改造,年減少碳排放約300噸,相當(dāng)于減少交通出行約7500公里。某商場(chǎng)通過(guò)LED照明改造,年節(jié)省電費(fèi)約8萬(wàn)元,同時(shí)減少碳排放約40噸。某學(xué)校采用太陽(yáng)能光伏系統(tǒng),年發(fā)電量達(dá)50萬(wàn)千瓦時(shí),相當(dāng)于減少碳排放約40噸。某醫(yī)院采用節(jié)能空調(diào)系統(tǒng),年節(jié)省電費(fèi)約12萬(wàn)元,同時(shí)減少碳排放約60噸。技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與政策推動(dòng)隨著科技的進(jìn)步,建筑節(jié)能技術(shù)將不斷發(fā)展和創(chuàng)新。未來(lái),建筑節(jié)能技術(shù)將更加智能化、高效化,從而更好地滿足建筑節(jié)能的需求。例如,智能建筑系統(tǒng)將通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)建筑的能耗,實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果的最大化。此外,新型材料如石墨烯、相變材料等也將得到廣泛應(yīng)用,進(jìn)一步提升建筑的節(jié)能性能。各國(guó)政府也在積極推動(dòng)建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用,通過(guò)制定相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn),鼓勵(lì)建筑節(jié)能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。例如,中國(guó)政府出臺(tái)了《建筑節(jié)能條例》,要求新建建筑必須達(dá)到一定的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。02第二章熱工性能優(yōu)化技術(shù)及其應(yīng)用墻體保溫技術(shù)的性能指標(biāo)傳統(tǒng)混凝土墻體傳統(tǒng)混凝土墻體的傳熱系數(shù)為2.0W/(m2·K),保溫性能較差,能耗較高。加氣混凝土砌塊墻體而加氣混凝土砌塊墻體的傳熱系數(shù)降至0.22W/(m2·K),保溫性能顯著提升,能耗降低80%。德國(guó)DIN4108標(biāo)準(zhǔn)德國(guó)DIN4108標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,節(jié)能建筑外墻熱阻需≥2.5m2·K/W,相當(dāng)于厚度24cm的聚苯板(密度15kg/m3)的保溫性能。夾心保溫砌塊某住宅項(xiàng)目采用夾心保溫砌塊,冬季室內(nèi)溫度穩(wěn)定在20℃時(shí),采暖能耗比傳統(tǒng)墻體降低82%。夾心保溫砌塊是一種高效保溫材料,可以有效降低建筑的采暖能耗。外墻保溫系統(tǒng)外墻保溫系統(tǒng)是建筑節(jié)能的重要組成部分,可以有效降低建筑的采暖和制冷能耗。例如,外墻外保溫系統(tǒng)可以通過(guò)在外墻外表面加裝保溫層,減少建筑的熱橋效應(yīng),從而降低建筑的能耗。門(mén)窗節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵參數(shù)玻璃熱工性能對(duì)比鋼化中空三玻Low-E玻璃(兩層空氣層+氬氣填充)U值為0.8W/(m2·K),而普通單玻窗U值為5.7W/(m2·K)。Low-E玻璃可以有效減少玻璃的傳熱,從而降低建筑的能耗。門(mén)體保溫性能被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)要求入戶門(mén)傳熱系數(shù)≤0.1W/(m2·K),如德國(guó)ThermosGmbH生產(chǎn)的真空門(mén)框,導(dǎo)熱系數(shù)僅0.0006W/(m·K)。門(mén)體保溫性能是建筑節(jié)能的重要組成部分,可以有效降低建筑的能耗。角部傳熱控制門(mén)窗框角部熱橋處理可降低局部熱損失30%,如采用聚氨酯熱熔膠密封技術(shù)。角部傳熱控制是建筑節(jié)能的重要技術(shù),可以有效降低建筑的能耗。幕墻系統(tǒng)的節(jié)能創(chuàng)新外掛式幕墻光伏一體化幕墻熱回收性能香港中銀大廈采用雙層幕墻系統(tǒng),外層通風(fēng)空腔形成自然對(duì)流,夏季降溫效果提升25%,能耗降低18%。外掛式幕墻可以有效降低建筑的制冷能耗。新加坡某商業(yè)綜合體采用BIPV幕墻,發(fā)電量達(dá)150kWh/(m2·a),相當(dāng)于建筑光伏占比12%。光伏一體化幕墻可以有效利用太陽(yáng)能,減少建筑的能耗。德國(guó)Fassade+System公司的熱回收通風(fēng)幕墻,可回收95%的排風(fēng)熱能用于預(yù)加熱新風(fēng),年節(jié)能率達(dá)50%。熱回收性能可以有效降低建筑的能耗。新型保溫材料的技術(shù)突破隨著科技的進(jìn)步,新型保溫材料不斷涌現(xiàn),為建筑節(jié)能提供了更多選擇。例如,石墨烯保溫板是一種新型高效保溫材料,其導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.015W/(m·K),比傳統(tǒng)保溫材料低50%。此外,相變儲(chǔ)能材料也是一種新型保溫材料,可以在溫度變化時(shí)儲(chǔ)存和釋放熱量,從而提高建筑的能效。這些新型保溫材料的應(yīng)用,可以有效降低建筑的能耗,提高建筑的節(jié)能性能。03第三章自然通風(fēng)與采光技術(shù)的應(yīng)用自然通風(fēng)的氣候適應(yīng)性設(shè)計(jì)熱濕氣候區(qū)寒冷氣候區(qū)風(fēng)環(huán)境模擬熱濕氣候區(qū)(如廣州)建筑采用可開(kāi)啟外窗+中庭通風(fēng)系統(tǒng),夏季通風(fēng)能耗降低70%,如廣州塔觀光層采用智能風(fēng)閥調(diào)節(jié)。這種設(shè)計(jì)可以有效降低建筑的制冷能耗。寒冷氣候區(qū)(如哈爾濱)建筑采用熱壓通風(fēng)+機(jī)械輔助系統(tǒng),冬季通風(fēng)能耗比傳統(tǒng)系統(tǒng)降低55%,如哈爾濱冰雪大世界酒店采用熱回收通風(fēng)。這種設(shè)計(jì)可以有效降低建筑的采暖能耗。悉尼歌劇院通過(guò)CFD模擬優(yōu)化開(kāi)窗位置,使自然通風(fēng)效率提升60%,年能耗降低28%。風(fēng)環(huán)境模擬是自然通風(fēng)設(shè)計(jì)的重要工具,可以有效提高自然通風(fēng)系統(tǒng)的效率。采光優(yōu)化技術(shù)的性能量化天窗采光性能天窗采光性能對(duì)建筑節(jié)能有重要影響。天窗采光性能優(yōu)化可以有效提高建筑的照明效率,從而降低人工照明的能耗。例如,天窗采光性能優(yōu)化可以使建筑的自然采光利用率提升至70%,從而降低人工照明的能耗。光導(dǎo)管系統(tǒng)光導(dǎo)管系統(tǒng)是一種高效的自然采光系統(tǒng),可以將自然光傳輸?shù)浇ㄖ?nèi)部,從而提高建筑的照明效率。例如,北京某博物館采用光導(dǎo)管系統(tǒng),將自然光傳輸距離達(dá)50米,室內(nèi)照度均勻度提升至0.9,人工照明減少65%。遮陽(yáng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)遮陽(yáng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)可以有效提高建筑的采光效率,從而降低人工照明的能耗。例如,悉尼歌劇院采用液壓驅(qū)動(dòng)遮陽(yáng)系統(tǒng),根據(jù)太陽(yáng)軌跡自動(dòng)調(diào)節(jié)角度,使建筑能耗降低32%。生物氣候?qū)W設(shè)計(jì)策略被動(dòng)式太陽(yáng)能設(shè)計(jì)綠植覆蓋墻水景降溫效應(yīng)成都某學(xué)校采用南向傾斜屋頂集熱系統(tǒng),夏季遮陽(yáng)冬季集熱,年提供熱水70%以上,節(jié)能率達(dá)42%。被動(dòng)式太陽(yáng)能設(shè)計(jì)可以有效利用太陽(yáng)能,減少建筑的能耗。巴黎某辦公建筑垂直綠化覆蓋率達(dá)60%,夏季墻面溫度降低12℃,空調(diào)能耗減少25%。綠植覆蓋墻可以有效降低建筑的能耗,提高建筑的舒適度。深圳某住宅小區(qū)水景面積占建筑周邊40%,夏季室外溫度降低3℃,空調(diào)負(fù)荷減少18%。水景降溫效應(yīng)可以有效降低建筑的能耗,提高建筑的舒適度。智能化控制系統(tǒng)的應(yīng)用智能化控制系統(tǒng)是建筑節(jié)能的重要技術(shù),可以有效提高建筑的能效。例如,AI優(yōu)化控制系統(tǒng)可以通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)分析建筑能耗模式,使智能樓宇能耗降低30%。此外,數(shù)字孿生技術(shù)也可以用于建筑節(jié)能,通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和模擬建筑的能耗,實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果的最大化。04第四章太陽(yáng)能利用與可再生能源技術(shù)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的效率提升單晶硅光伏組件光伏建筑一體化(BIPV)陰影遮擋優(yōu)化隆基綠能N型TOPCon組件效率達(dá)23.2%,比傳統(tǒng)P型組件提升6.7個(gè)百分點(diǎn),如上海中心大廈屋頂光伏效率達(dá)17.5%。單晶硅光伏組件是高效的光伏組件,可以有效提高太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率。法國(guó)某醫(yī)院采用光伏瓦屋頂,發(fā)電量達(dá)200kWh/(m2·a),相當(dāng)于建筑光伏占比15%。光伏建筑一體化(BIPV)可以將光伏組件與建筑結(jié)合,提高太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的利用率。悉尼歌劇院采用雙曲面光伏陣列,使發(fā)電量比平面陣列提升30%,年發(fā)電量達(dá)50kWh/m2。陰影遮擋優(yōu)化可以有效提高太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率。太陽(yáng)能光熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析集熱系統(tǒng)效率對(duì)比真空管集熱器效率達(dá)70%,而平板集熱器僅45%,在日照充足地區(qū)投資回收期僅為3年。集熱系統(tǒng)效率對(duì)比可以有效選擇合適的集熱系統(tǒng),提高太陽(yáng)能光熱系統(tǒng)的效率。熱水系統(tǒng)案例葡萄牙某度假酒店采用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng),夏季滿足100%熱水需求,年節(jié)省天然氣費(fèi)用約12萬(wàn)歐元。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可以有效利用太陽(yáng)能,減少建筑的能耗。輔助能源優(yōu)化德國(guó)某被動(dòng)房采用太陽(yáng)能光熱系統(tǒng)+熱泵組合,冬季熱水能耗降低85%,比純電熱水系統(tǒng)節(jié)省費(fèi)用70%。輔助能源優(yōu)化可以有效提高太陽(yáng)能光熱系統(tǒng)的效率。地源熱泵技術(shù)的性能驗(yàn)證垂直地源熱泵水平地源熱泵熱平衡計(jì)算深圳某超高層建筑采用300米深垂直地源熱泵,COP值達(dá)4.2,比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能60%。垂直地源熱泵是一種高效的熱泵系統(tǒng),可以有效降低建筑的能耗。上海某住宅小區(qū)采用水平地源熱泵,COP值達(dá)3.8,每戶年節(jié)省電費(fèi)約800元。水平地源熱泵是一種高效的熱泵系統(tǒng),可以有效降低建筑的能耗。美國(guó)能源部要求新建建筑必須進(jìn)行地源熱泵熱平衡分析,確保地下熱儲(chǔ)層年換熱量≤10%。熱平衡計(jì)算是地源熱泵設(shè)計(jì)的重要工具,可以有效提高地源熱泵系統(tǒng)的效率。其他可再生能源技術(shù)除了太陽(yáng)能和地源熱泵技術(shù),還有其他可再生能源技術(shù)可以用于建筑節(jié)能。例如,風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能等都可以有效降低建筑的能耗。風(fēng)力發(fā)電可以通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能,生物質(zhì)能可以通過(guò)生物質(zhì)鍋爐將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為熱能。這些可再生能源技術(shù)可以有效降低建筑的能耗,提高建筑的節(jié)能性能。05第五章建筑節(jié)能效果評(píng)估方法能耗模擬評(píng)估流程國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)軟件工具動(dòng)態(tài)模擬案例ISO15643-3規(guī)定建筑能耗模擬需包含建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、HVAC系統(tǒng)、照明、設(shè)備等12個(gè)模塊,誤差允許±10%。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可以有效規(guī)范建筑能耗模擬的流程,提高能耗模擬的準(zhǔn)確性。EnergyPlus軟件模擬某商業(yè)綜合體能耗精度達(dá)98%,與實(shí)測(cè)值相對(duì)誤差僅2%,如倫敦某購(gòu)物中心采用該軟件模擬后節(jié)能設(shè)計(jì)使能耗降低23%。軟件工具可以有效提高建筑能耗模擬的效率。新加坡某住宅項(xiàng)目通過(guò)EnergyPlus模擬不同保溫方案,最終選擇外墻聚苯板(厚度24cm)使能耗降低40%,比初步設(shè)計(jì)優(yōu)化12個(gè)百分點(diǎn)。動(dòng)態(tài)模擬案例可以有效驗(yàn)證節(jié)能設(shè)計(jì)的有效性?,F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)驗(yàn)證方法監(jiān)測(cè)設(shè)備德國(guó)Danfoss公司開(kāi)發(fā)的智能能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑各分區(qū)能耗,精度達(dá)0.5kWh,如東京某辦公樓的監(jiān)測(cè)顯示空調(diào)能耗占建筑總能耗的55%。監(jiān)測(cè)設(shè)備可以有效監(jiān)測(cè)建筑的能耗,為節(jié)能設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)采集規(guī)范ASHRAE143標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定建筑能耗監(jiān)測(cè)需連續(xù)采集15分鐘數(shù)據(jù),每小時(shí)計(jì)算一次能耗,精度達(dá)±10%。數(shù)據(jù)采集規(guī)范可以有效提高建筑能耗監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。對(duì)比分析案例悉尼歌劇院通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn),實(shí)際能耗比模擬值高18%,經(jīng)分析原因?yàn)轱L(fēng)滲透量超出設(shè)計(jì)預(yù)期,最終通過(guò)增加外窗氣密性使能耗降低至設(shè)計(jì)值。對(duì)比分析案例可以有效驗(yàn)證節(jié)能設(shè)計(jì)的有效性。生命周期評(píng)價(jià)(LCA)指標(biāo)材料碳足跡運(yùn)營(yíng)階段評(píng)估改進(jìn)措施歐盟EPD認(rèn)證要求建筑材料需報(bào)告全生命周期碳排放,如Fiberspar公司的玻璃纖維增強(qiáng)塑料外墻板,全生命周期碳排放為25kgCO?eq/m2,比混凝土墻低70%。材料碳足跡是建筑節(jié)能的重要指標(biāo),可以有效評(píng)估建筑材料的環(huán)保性能。美國(guó)綠色建筑委員會(huì)(GBC)要求LEED認(rèn)證建筑必須進(jìn)行運(yùn)營(yíng)階段能耗評(píng)估,某商場(chǎng)通過(guò)LCA發(fā)現(xiàn)照明系統(tǒng)碳足跡占建筑總碳足跡的38%。運(yùn)營(yíng)階段評(píng)估可以有效評(píng)估建筑的能耗,為節(jié)能設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。倫敦某機(jī)場(chǎng)通過(guò)LCA識(shí)別出外墻保溫不足的問(wèn)題,最終采用巖棉外墻使全生命周期碳排放降低22%,相當(dāng)于減少碳排放4.5萬(wàn)噸/年。改進(jìn)措施可以有效提高建筑的節(jié)能性能。評(píng)估方法的綜合應(yīng)用建筑節(jié)能效果評(píng)估方法需要綜合應(yīng)用多種評(píng)估工具和技術(shù),才能全面評(píng)估建筑的節(jié)能效果。例如,能耗模擬評(píng)估、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)驗(yàn)證、生命周期評(píng)價(jià)等評(píng)估方法,可以相互補(bǔ)充,提供全面的評(píng)估結(jié)果。通過(guò)綜合應(yīng)用這些評(píng)估方法,可以有效提高建筑的節(jié)能性能。06第六章節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的未來(lái)趨勢(shì)與挑戰(zhàn)先進(jìn)材料的研發(fā)突破石墨烯相變儲(chǔ)能墻板納米自修復(fù)混凝土紅外調(diào)控玻璃深圳某超高層建筑采用300米深垂直地源熱泵,COP值達(dá)4.2,比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能60%。垂直地源熱泵是一種高效的熱泵系統(tǒng),可以有效降低建筑的能耗。上海某住宅小區(qū)采用水平地源熱泵,COP值達(dá)3.8,每戶年節(jié)省電費(fèi)約800元。水平地源熱泵是一種高效的熱泵系統(tǒng),可以有效降低建筑的能耗。美國(guó)能源部要求新建建筑必須進(jìn)行地源熱泵熱平衡分析,確保地下熱儲(chǔ)層年換熱量≤10%。熱平衡計(jì)算是地源熱泵設(shè)計(jì)的重要工具,可以有效提高地源熱泵系統(tǒng)的效率。智能化系統(tǒng)的技術(shù)融合AI優(yōu)化控制系統(tǒng)特斯拉開(kāi)發(fā)的BuildingOS平臺(tái),通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)分析建筑能耗模式,使智能樓宇能耗降低30%,如紐約某商業(yè)綜合體采用該系統(tǒng)后節(jié)能率達(dá)32%。AI優(yōu)化控制系統(tǒng)可以有效提高建筑的能效。數(shù)字孿
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