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中国城市污水系统减污降碳协同实施策略研究
摘要：城市污水处理系统是城市基础设施的重要组成部分，既是深入打好污染防治攻坚战的重要抓手，也是推动温室气体减排的重要领域。随着我国城镇化水平的持续提升和污水处理设施的日益完善，污水处理行业在取得显著环境效益的同时，也面临着能耗高、碳排放量大的突出问题。过去以高能耗物耗换取高标准出水水质、进而造成碳排放水平大幅提升的模式已不可持续。在“双碳”目标（2030年前碳达峰、2060年前碳中和）深入推进的背景下，推动城市污水系统减污降碳协同增效已成为行业转型发展的核心命题。
本报告从政策体系、行业现状、碳排放特征、技术路径、典型案例、实施策略等维度，对中国城市污水系统减污降碳协同实施策略进行系统性研究。研究认为，中国城市污水系统减污降碳协同增效需要坚持系统观念，协同推进污水处理全过程污染物削减与温室气体减排，开展源头节水增效、处理过程节能降碳、污水污泥资源化利用。实现路径包括：强化源头节水与污水收集效能提升、推进污水处理工艺低碳化改造、深化可再生能源替代与能源回收、加快污泥资源化利用与碳汇开发、完善标准体系与智慧化管理等五大方向。
第一章 绪论
1.1 研究背景
中国城镇污水处理规模位居全球第一。截至2025年末，全国城市污水处理厂数量达4872座，处理能力达2.21亿立方米/日，年处理水量672亿立方米。污水处理设施的大规模建设与运行，有效改善了水环境质量，但与此同时，行业年总能耗达192亿千瓦时，占全国城镇公共机构能耗总量的3.2%，碳排放总量达2920万吨CO₂当量。另有研究测算，中国污水处理系统（含污水处理厂和化粪池）的温室气体排放基线约为1.08亿吨CO₂当量/年。污水处理行业碳排放已纳入全国重点管控范围，据测算行业年碳排放总量约1.2亿吨CO₂当量，占全国碳排放的1.1%左右。
党的二十大报告提出，统筹产业结构调整、污染治理、生态保护、应对气候变化，协同推进降碳、减污、扩绿、增长。2026年“十五五”开局，标志着中国将从以环境治理为重点，向全面推进降碳减污扩绿增长协同的美丽中国建设系统性跃升。2026年政府工作报告提出要加快推动全面绿色转型，以碳达峰碳中和为牵引协同推进降碳、减污、扩绿、增长。这要求水环境治理行业跳出传统的“末端治理”思维，转向系统性的减污降碳协同路径。
1.2 研究意义
城市污水系统减污降碳协同增效具有多重意义：
环境意义：污水处理过程本身会产生大量温室气体，包括直接排放（CH₄、N₂O）和间接排放（能耗、药耗）。通过减污降碳协同，可在去除污染物的同时降低碳排放，实现环境效益的双赢。
经济意义：节能降碳改造可显著降低污水处理厂的运营成本。如温州瓯江口西片污水处理厂通过AOA工艺改造，实现外加碳源零投加、曝气能耗降低35%，日均处理1万吨污水全年可节省成本约70万元。
战略意义：污水处理行业的绿色低碳转型是实现“双碳”目标的重要组成部分，也是美丽中国建设的关键支撑。
1.3 研究方法与范围
本报告采用文献研究、政策分析、案例研究相结合的方法，系统梳理中国城市污水系统减污降碳协同增效的政策框架、技术路径与实施策略。研究范围涵盖城镇污水收集系统、污水处理厂运营、污泥处理处置等全链条。
第二章 政策体系与制度框架
2.1 国家层面核心政策
中国城市污水系统减污降碳协同增效的政策体系已基本形成，以《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》（发改环资〔2023〕1714号）为核心，辅以多层级政策文件构成完整框架。
《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》 （2023年12月）由国家发展改革委、住房城乡建设部、生态环境部联合发布。该文件明确提出：到2025年，污水处理行业减污降碳协同增效取得积极进展，能效水平和降碳能力持续提升；地级及以上缺水城市再生水利用率达到25%以上；建成100座能源资源高效循环利用的污水处理绿色低碳标杆厂。文件要求坚持系统观念，协同推进污水处理全过程污染物削减与温室气体减排。
《减污降碳协同增效实施方案》 （2021年）由生态环境部等七部门联合印发，明确提出要“推进污水处理厂节能降耗，优化工艺流程，提高处理效率”。
《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》 （发改环资〔2021〕827号）提出加快形成布局合理、系统协调、安全高效、节能低碳的城镇污水收集处理及资源化利用新格局。
《美丽中国建设“十五五”规划》 （国发〔2026〕20号）将减污降碳协同列为约束性指标，要求单位国内生产总值二氧化碳排放降低17%。
2.2 标准体系建设
标准体系是推动减污降碳协同增效的重要制度保障。
《协同降碳绩效评价 城镇污水处理》 （GB/T 46725—2025）是我国首个污水处理领域协同降碳绩效评价的国家标准。该标准规定了城镇污水处理协同降碳绩效评价的基本要求、评价指标、评价方法、等级划分、评价周期及程序等。评价指标由必选指标和可选指标构成，必选指标包括污染控制、节能降耗、能源优化、资源循环、管理协同5个一级指标，共计19个二级指标。该标准填补了我国污水处理领域协同降碳绩效评价方面的标准空白。
《污水处理技术碳中和评价导则》 （T/CI 1038-2025）由北控水务担任第一编制单位，创新性地构建了“技术-碳中和-经济”三维评价体系，将碳中和指标权重提升至50%。
此外，广东、北京、江苏等地已发布多项温室气体排放核算与碳足迹量化团体标准及地方标准。2025年12月发布的《温室气体 产品碳足迹量化方法与要求 城镇污水处理》（T/GDES97—2025）是国内首个针对城镇污水处理产品碳足迹核算的规则标准。
2.3 绿色低碳标杆厂制度
绿色低碳标杆厂制度是推动污水处理行业减污降碳协同增效的重要抓手。根据《关于开展污水处理绿色低碳标杆厂遴选工作的通知》（发改办环资〔2024〕531号）“遴选一批、新改扩建一批”的工作要求，经地方申报、省级部门推荐、专家评审、地方复核、公示等环节，遴选确定了第一批45个污水处理绿色低碳标杆厂。
标杆厂需持续围绕高效减污节能降耗、资源能源循环利用、技术管理协同创新等方面开展工作。国家发展改革委将利用既有渠道对符合条件的项目给予资金支持。这一制度从示范走向普及，推动“污水处理绿色低碳标杆厂”建设成为行业常态。
2.4 减污降碳协同创新试点
2023年12月，生态环境部发布包括湖州市在内的第一批64个城市和产业园区减污降碳协同创新试点名单。指导湖州市建立“立法保障+专项规划+试点示范”推进范式，将减污降碳协同增效要求纳入《湖州市生态文明典范城市建设促进条例》。
在技术支撑方面，推进《工业行业减污降碳协同增效评价 总则》等50余项减污降碳协同标准制定，推广烟气超低排放与碳减排协同等近百项先进协同治理技术。在资金保障方面，明确将减污降碳协同作为绿色金融重点支持方向，推动建立减污降碳协同试点财政专项补助机制。
第三章 行业现状与碳排放特征
3.1 污水处理行业基本现状
设施规模：截至2025年末，全国城市污水处理厂4872座，处理能力2.21亿立方米/日，年处理水量672亿立方米。
能耗水平：行业年总能耗192亿千瓦时，占全国城镇公共机构能耗总量的3.2%。
碳排放总量：行业碳排放总量约2920万吨CO₂当量（直接运营排放）；若计入全系统（含化粪池等），基线排放约1.08亿吨CO₂当量/年；行业年碳排放总量约1.2亿吨CO₂当量，占全国碳排放的1.1%左右。
处理标准：大部分污水处理厂执行国家一级A排放标准，部分重点流域执行更严格的准Ⅳ类标准。
3.2 碳排放结构分析
中国污水处理厂的碳排放具有显著的结构性特征。
间接排放为主：与典型的欧洲污水处理厂不同，中国污水处理厂的间接排放（由大量电力和化学品消耗驱动）是主要的碳排放源，占比超过60%。研究表明，电力和化学品消耗的间接排放占温室气体排放总量的59.9%。
排放源构成：根据对某污水处理厂的实证研究，运营碳排放总量为4265吨CO₂当量/年，碳排放强度为0.584 kg CO₂当量/立方米。其中范围一（直接排放）约占49.26%。
季节与空间差异：中国污水处理厂的碳排放呈现显著的季节性和空间差异。当以去除的污染物作为功能单位时，碳排放峰值出现在夏季或秋季。能源投入被确定为影响碳排放的主要因素。
碳抵消现状：对六座代表性污水处理厂的研究表明，经过碳抵消措施后，人均当量碳排放为58 kg CO₂-eq/PE/年，较抵消前降低了22.8%。但研究同时指出，所研究的污水处理厂距离实现净零排放仍有很大差距。污泥焚烧的能源回收和再生水回用分别是南方和北方设施的重要碳抵消策略。
3.3 减污降碳协同面临的挑战
高能耗物耗模式不可持续：过去以高能耗物耗换取高标准出水水质，造成碳排放水平大幅提升的模式已不可持续。
进水碳源不足：城市污水处理厂普遍面临进水碳源短缺问题，需长期外购药剂（乙酸、葡萄糖等）保障脱氮除磷效果，不仅运营成本居高不下，也不符合低碳环保理念。
区域发展不均衡：东部沿海地区污水处理设施较为完善，中西部地区仍有较大差距。
标准体系尚待完善：虽然多项标准已发布或正在制定，但污水处理全链条的碳排放核算、碳足迹量化等标准体系仍需进一步健全。
第四章 减污降碳协同技术路径
4.1 源头节水与污水收集效能提升
源头节水与污水收集效能提升是减污降碳的“第一道防线”。
加强源头节水减排：深入实施国家节水行动，减少生产生活新水取用量和污水排放量。加快海绵城市建设，提升城市蓄水、渗水和涵水能力，削减雨水径流污染。
提升污水收集效能：加快消除城镇污水收集管网空白区，建设城市污水管网全覆盖示范区。有序推进雨污分流改造，除干旱地区外，新建城区原则上实施雨污分流。以老旧城区为重点，开展老旧破损、混错漏接等问题管网诊断修复更新。
进水浓度管控：对于进水生化需氧量（BOD）浓度低于100毫克/升的污水处理厂，从严审批核准新增污水处理能力，推行“一厂一策”整治。合理规划建设污水处理厂，鼓励生活污水就近集中处理，减少污水输送距离。
4.2 污水处理工艺低碳化改造
工艺低碳化改造是减污降碳的核心环节。
推广高效节能设备：推广选用高效节能的电机、风机、水泵、照明器具等通用产品设备，结合厂区升级改造，加快淘汰老旧低效的重点用能设备。优化负荷匹配，避免“大马拉小车”。
AOA新型工艺：AOA（厌氧/好氧/缺氧/复氧）工艺是近年来发展的重要低碳工艺。温州市瓯江口西片污水处理厂依托既有AAO工艺存量设施，通过原位技术改造，在“零碳源投加”“气水比接近1”的极限工况下，出水总氮稳定低于准Ⅳ类水质10mg/L标准，理论上可低至1.5mg/L。项目实现外加碳源零投加，曝气能耗降低35%，日均处理1万吨污水全年可节省成本约70万元。南宁市江南水质净化厂通过引入AOA工艺，较传统A²/O工艺曝气能耗降低30%，剩余污泥量减少20%。
厌氧氨氧化（Anammox）技术：AnMBR与Anammox工艺结合厌氧消化（AD），可将碳足迹降低30%-50%，能源回收增加146.8%-320%。低碳工艺如硫自养反硝化（SAD）和厌氧氨氧化被推荐用于城市污水处理。
精确曝气与智能加药：通过数字化、智能化手段优化运行控制。福田水质净化厂通过数字孪生技术，应用智慧巡检系统，实现精确曝气、精确加药、自动排泥、自动进水。智慧厂站平台实现全厂设备的实时监控与远程操作，自诊断能力可提前预测设备故障并发出预警。
4.3 可再生能源替代与能源回收
分布式光伏发电：污水处理厂具有大面积屋顶和水池上方空间，适合建设分布式光伏。“光伏+水务”模式正在全国快速推广。
鄂州葛华污水处理厂装机容量1467.4千瓦，安装光伏组件2669块，采用“自发自用、余电上网”模式，年发电量194万度，可覆盖厂区78%用电需求，年减碳1530吨。昆明11座水质净化厂分布式光伏发电项目总装机容量达36.7兆瓦，年均发电量约4500万千瓦时，每年减少标准煤消耗1.4万吨、减排二氧化碳3.8万吨。无锡市在5座自来水厂和3座污水处理厂全面推广“光伏+水务”模式，每年可减排二氧化碳约2.5万吨。西安市第九再生水厂光储一体化项目盘活闲置屋顶和水池上方空间，搭建总装机2.33兆瓦分布式光伏及7.569兆瓦时配套储能系统，年均可调度电量441.8万度。
污水源热泵：污水源热能回收利用是重要的能源回收路径。某污水处理厂建成污水源热能并入城市热网项目，年产清洁热能54.4万吉焦，每年可减少碳排放3万吨二氧化碳当量。
沼气回收利用：污泥厌氧消化产生的沼气可用于发电、供热或提纯为生物天然气。
4.4 工业废水协同处理
工业废水与市政污水的协同处理是减污降碳的创新路径。
食品工业废水作为碳源：食品生产废水可生化性强，可作为污水处理厂的优质天然碳源。广州南沙区王老吉大健康南沙基地项目创新构建“厂企协同、资源互补、双向共赢”的治水新模式。王老吉生产废水BOD₅/COD比值达0.49，属于高可生化优质水源。项目投用后，每年可减少外购碳源150至200吨，节电35至45万度，折算年减碳量可达450至600吨。
武汉东西湖区蒙牛乳制品武汉有限公司将每年集中收集的45.57万吨废水，经预处理后作为“碳源”补给输送到金银湖污水处理厂。这一模式实现了“以废治废”，为推动区域减污降碳协同增效提供了示范。
4.5 污泥资源化利用
污泥是污水处理过程的必然副产物，富集了大量污染物和营养物质。推进污泥资源化利用既是污染治理的要求，也是碳减排的重要途径。
污泥厌氧消化：通过厌氧消化回收沼气能源，沼渣可用于土地利用。
污泥干化焚烧：焚烧灰渣可作为建材原料，实现“污泥—能源—建材”的闭环利用。
污泥生物炭化：广州某污水处理厂试点实施污泥生物炭化与碳汇交易项目，探索污泥制炭后用于土壤改良与生态修复，年碳减排量约8000吨CO₂当量，并纳入地方碳交易机制。
协同处理：推动城镇污水处理厂污泥与餐厨废弃物、粪便、园林废弃物等协同处理。
第五章 典型案例分析
5.1 温州瓯江口西片污水处理厂AOA改造项目
项目概况：浙江省首例万吨级AOA工艺存量污水厂原位改造项目。依托厂区既有AAO工艺存量设施进行原位技术改造。
技术突破：在“零碳源投加”“气水比接近1”的极限工况下，出水总氮稳定低于准Ⅳ类水质10mg/L标准，理论上可低至1.5mg/L。
减污降碳成效：实现外加碳源零投加，曝气能耗降低35%，污泥产量减少15%，处理吨水全年可节省能耗费约70万元。全年实现减少碳排放超1500吨。
示范意义：项目已稳定运行，实现“水质稳定达标”“节能降本增效”双重目标，为全国污水处理厂绿色低碳转型提供了可复制的“温州方案”。
5.2 深圳福田水质净化厂
项目概况：深圳市水务集团旗下，采用半地下式组合结构（上盖足球主题体育生态公园），设计规模40万吨/日，服务面积62.4平方公里，服务人口145万。
低碳设计：立足于“处理工艺低碳化、运营管理低碳化、建筑设计低碳化、中水回用碳补偿”，致力于打造碳中和示范水质净化厂。
智慧运营：采用智慧厂站平台，通过数字孪生技术实现精确曝气、精确加药、自动排泥、自动进水。获评国家绿色低碳标杆厂。
5.3 鄂州葛华污水处理厂“光伏+”项目
项目概况：日处理规模7万吨，服务面积约80平方公里，服务人口10万人。电能消耗占生产成本30%以上。
光伏建设：安装光伏组件2669块，总装机容量1467.4千瓦。项目采取“自发自用、余电上网”模式。
减碳成效：年提供清洁电力超194万度，减少二氧化碳排放约1530吨。光伏发电可覆盖厂区78%用电需求，年收益超百万元。池体上方光伏板还可有效抑制藻类生长，降低水处理药剂投加量。
5.4 广州南沙“厂企协同”治水项目
项目概况：广州市生态环境局南沙分局推进王老吉大健康南沙基地污水直排四涌西污水处理厂。创新构建“厂企协同、资源互补、双向共赢”的治水新模式。
协同机制：王老吉生产废水BOD₅/COD比值达0.49，属于高可生化优质水源。企业仅需完成基础预处理，无需建设和运维高成本深度生化处理设备，直接削减20%以上的环保运维开支。
减碳成效：每年可减少外购碳源150至200吨，节电35至45万度，折算年减碳量可达450至600吨。废水日均排放量仅占污水厂处理规模的4.5%，水量稳定可控。
5.5 昆明水质净化厂光伏集群
项目概况：昆明11座水质净化厂分布式光伏发电项目总装机容量达36.7兆瓦。按“自发自用、余电上网”模式运行。
减碳成效：年均发电量约4500万千瓦时，每年减少标准煤消耗1.4万吨、减排二氧化碳3.8万吨。单座水厂年均可减少碳排放超3000吨。构建“空间共享—绿能替代—降本增效”的循环经济体系。
第六章 实施策略与路径建议
6.1 总体策略框架
中国城市污水系统减污降碳协同增效的总体策略可概括为 **“一个核心、三大环节、五大路径”** ：
-*一个核心：协同推进污水处理全过程污染物削减与温室气体减排。
- 三大环节：源头节水增效、处理过程节能降碳、污水污泥资源化利用。
- 五大路径：源头管控优化、工艺低碳改造、能源结构转型、资源循环利用、智慧管理提升。
6.2 源头管控优化策略
第一，深化节水减排。深入实施国家节水行动，推动工业企业和园区废水循环利用，实现串联用水、分质用水、一水多用和梯级利用。严重缺水地区示范推动工业园区废水应用尽用。
第二，提升管网效能。加快消除城镇污水收集管网空白区，建设城市污水管网全覆盖示范区。有序推进雨污分流改造。以老旧城区为重点，开展管网诊断修复更新。
第三，规范排水管理。规范工业企业、园区和医疗机构排水管理，对于污染物不能被城镇污水处理厂有效处理或可能影响污水处理厂出水稳定达标的废水，严格限制进入市政污水收集处理系统。
第四，推广厂企协同。鼓励食品、饮料等可生化性强行业的工业企业与污水处理厂建立协同处理机制，以工业废水补充污水处理厂碳源，实现“以废治废”。
6.3 工艺低碳改造策略
第一，推广低碳工艺。积极推广AOA、厌氧氨氧化等低碳工艺。AOA工艺可实现零碳源投加、曝气能耗降低35%；Anammox工艺结合AD可将碳足迹降低30%-50%。
第二，实施节能改造。推广选用高效节能的电机、风机、水泵等通用产品设备，加快淘汰老旧低效的重点用能设备。优化负荷匹配，避免“大马拉小车”。
第三，推进智能化运营。通过智慧厂站平台、数字孪生技术、精确曝气与精确加药系统，实现精细化运行控制。数字化运维（AI控氧、智能加药）将成为新的技术增长点。
第四，精准提标改造。避免过度提标造成的投入产出比差、碳排放显著加大等问题。应根据区域环境容量和实际需求，科学确定排放标准。
6.4 能源结构转型策略
第一，大力发展分布式光伏。充分利用污水处理厂屋顶和水池上方空间建设分布式光伏。推动“光伏+水务”模式从示范走向普及。鼓励采用“自发自用、余电上网”模式。
第二，推进污水源热泵应用。回收污水中蕴藏的热能，用于厂区供暖或并入城市热网。
第三，强化沼气回收利用。污泥厌氧消化产生的沼气用于发电、供热或提纯为生物天然气。
第四，探索储能系统配套。结合光伏建设配套储能系统，实现“光伏+储能”一体化，提升能源利用效率。
6.5 资源循环利用策略
第一，推进再生水利用。地级及以上缺水城市再生水利用率达到25%以上。再生水回用是重要的碳抵消策略。
第二，深化污泥资源化。推进污泥土地利用（肥料化、土壤改良）、建材利用（陶粒、砖块）、焚烧发电等多元化资源化路径。探索污泥生物炭化与碳汇交易。
第三，推动协同处理。推动城镇污水处理厂污泥与餐厨废弃物、粪便、园林废弃物等协同处理。
6.6 智慧管理与标准引领策略
第一，完善碳排放核算体系。加快推动污水处理行业碳排放核算标准体系的建立与完善。目前已有《协同降碳绩效评价 城镇污水处理》（GB/T 46725—2025）、《污水处理技术碳中和评价导则》（T/CI 1038-2025）等标准发布。应进一步推动标准的落地实施。
第二，建立绩效评价机制。依据国家标准开展污水处理厂协同降碳绩效评价，将污染控制、节能降耗、能源优化、资源循环、管理协同等纳入评价体系。
第三，深化标杆厂建设。发挥第一批45个绿色低碳标杆厂的示范引领作用。推动更多污水处理厂对标新（改）建。
第四，推进数字化监管。建立全流程的碳排放监测与报告体系，实现污水处理系统碳排放的可测量、可报告、可核查。
第七章 结论与展望
7.1 研究结论
第一，政策体系日趋完善。中国已形成以《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》为核心，涵盖标准规范、标杆厂建设、协同创新试点等多层次的政策框架。政策的刚性要求与市场机制相结合，为行业转型提供了制度保障。
第二，行业转型迫在眉睫。中国污水处理行业年碳排放总量约1.2亿吨CO₂当量，占全国碳排放的1.1%。以高能耗物耗换取高标准出水水质的传统模式已不可持续。行业距离实现净零排放仍有很大差距。
第三，技术路径清晰可行。AOA工艺、厌氧氨氧化、精确曝气、智能加药等低碳技术已在实践中验证了减污降碳效果。“光伏+水务”、污水源热泵、沼气回收等能源替代与回收技术日益成熟。工业废水协同处理开辟了“以废治废”的创新路径。
第四，标杆引领成效显著。第一批45个绿色低碳标杆厂的遴选与建设，为全行业提供了可复制、可推广的经验。各地涌现的典型案例证明，减污降碳协同增效在技术和经济上都是可行的。
7.2 发展趋势展望
第一，政策持续加码。“十五五”期间，减污降碳协同将被纳入更多约束性指标。污水处理行业的碳排放管控将更加严格。
第二，技术加速迭代。低碳工艺、智慧运营、能源回收等技术将持续创新和迭代。数字化、智能化将成为行业转型升级的核心驱动力。
第三，市场机制逐步完善。碳交易、绿色金融等市场机制将在污水处理减污降碳中发挥更大作用。污泥生物炭化与碳汇交易等模式有望推广。
第四，协同范围不断拓展。污水处理减污降碳将与海绵城市建设、城市更新、美丽中国建设等更广泛的战略部署深度融合。
7.3 政策建议
第一，加大低碳技术研发与推广力度。建议设立污水处理低碳技术专项研发基金，重点支持AOA、厌氧氨氧化、智慧管控等关键技术的工程化应用。建立低碳技术推广目录和示范工程，加速技术成果转化。
第二，完善碳排放核算与考核体系。加快推动《协同降碳绩效评价 城镇污水处理》等国家标准的全面实施。将碳排放强度纳入污水处理厂运营考核指标体系，建立常态化的碳排放报告与核查机制。
第三，强化绿色金融支持。将污水处理减污降碳改造项目纳入绿色金融重点支持方向。通过绿色信贷、绿色债券、碳减排支持工具等多元化金融手段，降低低碳改造的融资成本。
第四，推动厂网河一体化系统治理。打破污水处理厂、管网、河道治理之间的管理壁垒，建立“厂—网—河”一体化协同治理机制。将减污降碳目标纳入流域综合治理规划，实现系统最优而非局部最优。
第五，加强能力建设与国际合作。加强污水处理行业碳排放核算、低碳运营等方面的人才培养。积极参与国际标准制定和技术交流，借鉴国际先进经验，同时输出中国方案。
参考文献：
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