CN109354307A - 一种原位净化黑臭水体处理方法及其处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原位净化黑臭水体处理方法，先将污水导入到氯气室与氯气反应，经过过滤层后进入紫外灯室进行反应，然后依次经过附着到带状载体上的厌氧微生物处理、附着到多孔载体上的好氧微生物反应，经静置后排出；同时公开了实现此方法的污水处理装置。本发明将物理化学与生物法集合到一起，先用物理化学法进行简单的处理，然后主要采用生物法进行处理，生物法中微生物菌剂中菌种配制合理，能够较好的附着到载体上进行污水处理，使用此方法进行污水处理，方法简单，处理效果好，值得推广。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体的说，涉及一种原位净化黑臭水体处理方法及其处理装置。
背景技术
水是人类生命之源，具有不可替代性，但目前工业废水与生活污水的排放进入天然水体，使各类水体造成大面积、大范围内的污染。受到污染水体中有机物的分解大量消耗溶解氧，出现水体严重缺氧或厌氧，最终导致河水发黑发臭。河流黑臭是水体污染的一种，在缺氧水体中，厌氧微生物分解有机物产生大量有臭气体如甲烷、硫化氢、氨、胺和其他带异味易挥发的小分子化合物，逸出水面进入大气，使水体发臭；同时，沉积物中产生的CH4、N2、H2S等难溶于水的气体，在上升过程中携带污泥进入水相，使水体发黑。水体缺氧还导致水中铁、锰等重金属还原，与水中的硫形成硫化亚铁等在水体致黑作用中占主导作用。而对于污水的处理，目前常用的方法有物理法、化学法和生物法，物理法和化学法不能够从根本上解决河水黑臭的问题。因此，随着环保要求的提高和环境生物技术的不断发展，生物修复作为一种低投资、高效益、运行操作方便灵活的水体污染治理技术，生物修复常采用微生物法以治理污染的水体，而很多微生物法均采用一种单一的生物菌来治理污染水体，使微生物菌成活率低、活性低，同时也很难恢复水体的自净能力。所以采用组合微生物结合常规的物理化学方法会收到意想不到的治理效果。
发明内容
本发明的第一个目的是：针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种原位净化黑臭水体处理方法：先将污水通过氯气、过滤吸附、紫外处理，再厌氧微生物、好养微生物处理后即可达到净水效果。
本发明的第二个目的是提供一种原位净化黑臭水体的处理装置，该装置结构合理，通过物理、化学和生物方法进行污水处理，处理效果好，环保节能。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种原位净化黑臭水体处理方法，包括以下步骤：
1.将污水导入到氯气室，通过氯气进行消毒和反应；然后通过过滤吸附层后导入到紫外灯室进行紫外消毒和臭氧氧化；
2.将步骤(1)处理过的水导入到厌氧微生物室，通过附着在带状载体上的厌氧微生物菌剂进行厌氧处理；
3.将步骤(2)处理过的水导入到好氧微生物室，通过附着在多孔载体上的好氧微生物菌剂进行好氧处理；
4.将步骤(3)处理过的水导入到静置室，静置后排放。
其中，厌氧微生物菌剂包括以下重量份的组份：丁酸梭菌8～10份、枯草芽孢杆菌16～20份、植物乳杆菌5～7份、鬃毛甲烷菌5～7份、解淀粉芽孢杆菌3～5份、两歧双歧杆菌6～8份和卡里亚萨产甲烷菌4～6份；
好氧微生物菌剂包括以下重量份的组份：地衣芽孢杆菌12～16份、沼泽红假单胞菌6～8份、产黄纤维单胞菌4～6份、嗜热链球菌8～10份、粪产碱杆菌8～10份、硝化刺菌3～5份、亚硝化单胞菌2～4份、东方伊萨酵母1～3份和公牛链霉菌3～5份；以上各菌剂中每克含活性菌均超过5千万以上。
优选的，所述的厌氧微生物菌剂和好氧微生物菌剂中组份的重量份为：丁酸梭菌9份、枯草芽孢杆菌18份、植物乳杆菌6份、鬃毛甲烷菌6份、解淀粉芽孢杆菌4份、两歧双歧杆菌7份、卡里亚萨产甲烷菌5份、地衣芽孢杆菌14份、沼泽红假单胞菌7份、产黄纤维单胞菌5份、嗜热链球菌9份、粪产碱杆菌9份、硝化刺菌4份、亚硝化单胞菌3份、东方伊萨酵母2份和公牛链霉菌4份。
一种原位净化黑臭水体的处理装置，包括L型箱体，箱体分为上部区域和下部区域，箱体的上部区域设置有氯气室，氯气室下部设置有过滤层；过滤层下面为箱体下部区域，包括过滤层正下方的紫外灯室及其侧面通过隔板和开口依次连通的微生物室、静置室；箱体上部外壁上设置有太阳能发电板，太阳能发电板一侧设置有蓄电池；氯气室上部设置有进水口和氯气进口，紫外灯室下部通过支撑件固定设置有若干紫外灯，微生物室包括厌氧微生物室和好氧微生物室，厌氧微生物室内置带状载体，好氧微生物室内置有多孔载体，其底部设置有进气装置，静置室上部设置有净水出口。
优选的，所述的过滤层包括从上到下依次设置的沙石过滤层、丝网过滤层和活性炭过滤层。
优选的，所述的带状载体包含重量比为1﹕1﹕1的珍珠粉、丙烯酸接枝聚丙烯和PPL(对位聚苯酚)，还包括少量的可得然胶和乳化剂；其制备方法，包括以下步骤：
a.将珍珠进行物理处理后获得粗珍珠粉，然后将粗珍珠粉与水按重量1∶50的比例混合，经过高压粉碎，得到粒径为50～100纳米的珍珠粉的水分散液，加入为珍珠粉重量1％～5％的可得然胶，和为珍珠粉重量1％～10％的乳化剂，干燥处理，得到纳米珍珠粉复合物；
b.将步骤a得到的纳米珍珠粉复合物与丙烯酸接枝聚丙烯按重量1∶1的比例在常温下混合均匀后，再加入上述混合物0.5倍重量份的对位聚苯酚粉末，经双螺杆挤出机造粒，得到母粒；
c.将步骤b得到的母粒进行高速复合纺丝，纺丝的熔体温度控制在520～550℃之间，卷绕速度控制在500～3500米/分，热定型温度为110～140℃，牵引倍数控制在3～6倍之间；
d.将步骤c中的纺丝纺织成表面积为1.5m2/m的丝带。
优选的，所述的多孔载体包含重量比为10﹕0.2的可得然胶接枝聚丙烯酸和有机蒙脱土，还包括少量的引发剂和交联剂；其制备方法，包括以下步骤：
S01.有机蒙脱土的准备：称取20g蒙脱土配成重量分数为10％的悬浊液加入到三口烧瓶中，用0.2mol/L的盐酸调节pH值为6.0-6.5，开始加热并搅拌，称取10g十六烷基三甲基溴化铵溶于水，微热使其完全溶解，然后倒入滴液漏斗中，逐滴加入到三口烧瓶中，加热到80℃反应20h，冷却至室温离心分离后抽滤，再分别用去离子水和50％乙醇-水溶液(体积分数)洗涤3次；所得产品在60℃真空干燥箱中12h后用粉碎机粉碎后过120目网筛，即得有机蒙脱土；
S02.载体粗品的制备：称取2g可得然胶加入到三口烧瓶中，用移液管取8g丙烯酸加入到50ml的小烧杯中再用30％的NaOH溶液将丙烯酸中和到中和度为70％，加入到三口烧瓶中，将0.03g引发剂(NH4)2S2O8,0.002g交联剂N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺分别溶于10ml蒸馏水，并加入到两个滴液漏斗，先滴入1/3的引发剂溶液，搅拌10min后开始滴加引发剂溶液，控制引发剂溶液的滴加速度(2h滴加完)，1h后开始滴加交联剂溶液(1h滴加完)，滴加完后加入0.2g有机化蒙脱土，继续反应2h后结束，产物用1:4(体积比)水-甲醇溶液洗涤3次，放入60℃真空干燥箱中12h后用粉碎机粉碎备用；
S03.载体成品的制备：将粉碎备用的产物用滤纸包好放入到索氏抽提器中，先用甲醇作溶剂进行抽提12h，然后换用丙酮作为溶剂进行抽提12h，以出去丙烯酸均聚物、残留单体等小分子物质，抽提剩余物用蒸馏水反复洗涤，得到纯化的多孔的载体成品，在60℃真空干燥箱中12h后用粉碎机粉碎到一定粒径备用。
优选的，所述的箱体上部氯气室外壁上铰接有太阳能发电板；太阳能发电板的下方固定连接支撑挡板；支撑挡板上设有档位槽，支撑挡板下方设置支撑柱，支撑柱卡在档位槽上；支撑柱固定在箱体上；太阳能发电板将电能传送到蓄电池，以供紫外灯使用或给其它装置提供动力。
优选的，所述的氯气进口外部连通有泵和氯气储罐，内部通过管道连通到位于氯气室底部的氯气出气组件，氯气出气组件为盘管，盘管上部设置有若干通气孔。
优选的，所述的蓄电池安装在微生物室上部，蓄电池电连接到紫外灯和相关的泵。
优选的，所述的厌氧微生物室和好氧微生物室之间设置有隔板，隔板上端开口，开口处设置有隔离网；好氧微生物室紧邻静置室，其间的隔板上设置有开口，开口处设置有隔离网。隔离网的作用是防止厌氧微生物室和好氧微生物室内的带状载体或多孔载体漂移到下游腔室内。
优选的，所述的紫外线室和微生物室中的厌氧微生物室之间的隔板设置为三块，其中两侧的隔板开口在箱体底部，中间的隔板开口于箱体的顶部。使其中的液体成曲线流动。
优选的，所述的进气装置为盘管，盘管上部设置有若干进气孔，盘管连通到箱体外的空压机。
优选的，所述的带状载体表面积为1.5m2/m；填充量为:每立方米有效容积中有8～15m带状载体。
优选的，所述的多孔载体孔隙率为85～90％，填充量为每立方米有效容积中多孔载体的体积分数为25～35％。
工作原理：
污水首先通过氯气消毒，其中的某些物质与氯气反应得到初步净化，然后经过沙石、丝网和活性炭的过滤与吸附，将污水中的颗粒、色素等消除掉，到紫外线室后，因为紫外线有杀菌和产生臭氧的能力，所以得到进一步的消毒，其中的一些杂质得到氧化分解；再先后进入厌氧微生物室、好氧微生物室进行厌氧微生物、好氧微生物的处理，对前述处理剩余的有机、无机物进行进一步的消化、吸收或转化，处理后的水可以达到国家排放标准，经过静置后可以排放到大自然中。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明的将好氧微生物和厌氧微生物分开处理，可以更有效的保持不同微生物的活性，并且微生物种类繁多，能够降解或转化各种有机物、无机物，所以能够处理不同程度的污水；
2、本发明的多孔载体含有可得然胶成分，带状载体中也含有部分可得然胶成分，可得然胶可促进微生物生长，尤其有利于双歧杆菌的增值，所以能促使菌体迅速繁育起来，更好的进行污水处理；
3、本发明的两种载体中的空隙能较好的附着各种微生物，并且透气性强，能够提供微生物生长所需的氧气等，还能将微生物代谢产生的气体有效的排放出去，从而避免了这些代谢产物对微生物生长带来的影响。
总之，本发明将物理化学与生物法集合到一起，先用物理化学法进行简单的处理，然后主要采用生物法进行处理，生物法中微生物菌剂中菌种配制合理，能够较好的附着到载体上进行污水处理，使用此方法进行污水处理，方法简单，处理效果好，值得推广。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐述本发明。
实施例一微生物菌剂的配制一
将厌氧微生物菌剂和好氧微生物菌剂分开配制，然后分开混合待用；其中厌氧微生物菌剂的各重量份组份如下：丁酸梭菌10份、枯草芽孢杆菌16份、植物乳杆菌5份、鬃毛甲烷菌5份、解淀粉芽孢杆菌5份、两歧双歧杆菌8份和卡里亚萨产甲烷菌4份；
好氧微生物菌剂各重量份组份如下：地衣芽孢杆菌12份、沼泽红假单胞菌8份、产黄纤维单胞菌6份、嗜热链球菌8份、粪产碱杆菌10份、硝化刺菌5份、亚硝化单胞菌2份、东方伊萨酵母3份和公牛链霉菌3份。
实施例二微生物菌剂的配制二
将厌氧微生物菌剂和好氧微生物菌剂分开配制，然后分开混合待用；其中厌氧微生物菌剂的各重量份组份如下：丁酸梭菌8份、枯草芽孢杆菌20份、植物乳杆菌7份、鬃毛甲烷菌7份、解淀粉芽孢杆菌3份、两歧双歧杆菌6份和卡里亚萨产甲烷菌6份；
好氧微生物菌剂各重量份组份如下：地衣芽孢杆菌16份、沼泽红假单胞菌6份、产黄纤维单胞菌4份、嗜热链球菌10份、粪产碱杆菌8份、硝化刺菌3份、亚硝化单胞菌4份、东方伊萨酵母1份和公牛链霉菌5份。
实施例三微生物菌剂的配制三
将厌氧微生物菌剂和好氧微生物菌剂分开配制，然后分开混合待用；其中厌氧微生物菌剂的各重量份组份如下：丁酸梭菌9份、枯草芽孢杆菌18份、植物乳杆菌6份、鬃毛甲烷菌6份、解淀粉芽孢杆菌4份、两歧双歧杆菌7份和卡里亚萨产甲烷菌5份；
好氧微生物菌剂各重量份组份如下：地衣芽孢杆菌14份、沼泽红假单胞菌7份、产黄纤维单胞菌5份、嗜热链球菌9份、粪产碱杆菌9份、硝化刺菌4份、亚硝化单胞菌3份、东方伊萨酵母2份和公牛链霉菌4份。
实施例四微生物载体的制备
一、带状载体的制备
a.将珍珠进行物理处理后获得粗珍珠粉，然后将粗珍珠粉与水按重量1∶50的比例混合，经过高压粉碎，得到粒径为50～100纳米的珍珠粉的水分散液，加入为珍珠粉重量3％的可得然胶，和为珍珠粉重量5％的乳化剂，干燥处理，得到纳米珍珠粉复合物；
b.将步骤a得到的纳米珍珠粉复合物与丙烯酸接枝聚丙烯按重量1∶1的比例在常温下混合均匀后，再加入上述混合物0.5倍重量份的对位聚苯酚粉末，经双螺杆挤出机造粒，得到母粒；
c.将步骤b得到的母粒进行高速复合纺丝，纺丝的熔体温度控制在530℃之间，卷绕速度控制在2000米/分，热定型温度为130℃，牵引倍数控制在5倍之间；
d.将步骤c中的纺丝纺织成表面积为1.5m2/m的丝带。
二、多孔载体的制备
S01.有机蒙脱土的准备：称取20g蒙脱土配成质量分数为10％的悬浊液加入到三口烧瓶中，用0.2mol/L的盐酸调节pH值为6.0-6.5，开始加热并搅拌，称取10g十六烷基三甲基溴化铵溶于水，微热使其完全溶解，然后倒入滴液漏斗中，逐滴加入到三口烧瓶中，加热稳定一段时间(80℃反应20h)，冷却至室温离心分离后抽滤，分别用去离子水和50％乙醇-水溶液(体积分数)洗涤3次；所得产品在60℃真空干燥箱中12h后用粉碎机粉碎后过120目网筛，即得有机蒙脱土；
S02.载体粗品的制备：称取2g可得然胶加入到三口烧瓶中，用移液管取8g丙烯酸加入到50ml的小烧杯中再用30％的NaOH溶液将丙烯酸中和到一定中和度(70％)，加入到三口烧瓶中，将0.03g(NH4)2S2O8(引发剂),0.002g N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺(交联剂)分别溶于10ml蒸馏水，并加入到两个滴液漏斗，先滴入1/3的引发剂溶液，搅拌10min后开始滴加引发剂溶液，控制引发剂溶液的滴加速度(2h滴加完)，1h后开始滴加交联剂溶液(1h滴加完)，滴加完后加入0.2g有机化蒙脱土，继续反应2h后结束，产物用1:4(体积比)水-甲醇溶液洗涤3次放入60℃真空干燥箱中12h后用粉碎机粉碎备用；
S03.载体成品的制备：将粉碎备用的产物用滤纸包好放入到索氏抽提器中，先用甲醇作溶剂进行抽提12h，然后换用丙酮作为溶剂进行抽提12h，以出去丙烯酸均聚物、残留单体等小分子物质，抽提剩余物用蒸馏水反复洗涤，得到纯化后的多孔载体成品，在60℃真空干燥箱中12h后用粉碎机粉碎到一定粒径备用。
经检测，所制备的多孔载体的孔隙率为85～90％。
实施例五污水处理实验一
选择生活区的污水排放处，安装好污水处理装置，因为固定通气量、过滤层中各层的厚度、紫外灯数量及功率后，这些物质的处理能力是恒定的，而微生物会随着时间的延续逐渐增多，处理能力会越来越大，因此，实验主要进行微生物变化带来的处理能力的变化。
本实施例中，带状载体的表面积为1.5m2/m，带状载体填充量为:每立方米有效容积中有12m；多孔载体填充量为每立方米有效容积中多孔载体的体积分数为30％。厌氧微生物、好氧微生物种类及组份含量如实施例一，带状载体以及多孔载体上搭载微生物的量都为1×108至1011cfu/mL。厌氧微生物使、好氧微生物室的容积选择以污水的滞留时间为5～6小时的方式设定。
分别取经过处理10天和30天时进水口及6小时后出水口的水质进行检测，发现水体水质指标大幅度下降、颜色变浅、臭味减小，表1为各项实验数据。
表1污水处理前后的数据对比
| 治理前 | 处理10天 | 治理前 | 处理30天 | 30天消减率 | |
| COD值 | 1201 | 104 | 1189 | 27 | 97.7％ |
| 氨氮值(mg/L) | 23.0 | 11.7 | 23.1 | 3.7 | 84.0％ |
| 总磷含量(mg/L) | 4.1 | 1.8 | 4.1 | 0.70 | 83.0％ |
实施例六污水处理实验二
本实施例除厌氧微生物、好氧微生物种类及组份含量参考实施例二外，其余参数设置参考实施例五中各参数的设置。
分别取经过处理10天和30天时进水口及6小时后出水口的水质进行检测，发现水体水质指标大幅度下降、颜色变浅、臭味减小，表2为各项实验数据。
表2污水处理前后的数据对比
| 治理前 | 处理10天 | 治理前 | 处理30天 | 30天消减率 | |
| COD值 | 1173 | 95 | 1200 | 28 | 97.7％ |
| 氨氮值(mg/L) | 22.8 | 12.3 | 23.0 | 3.5 | 84.8％ |
| 总磷含量(mg/L) | 4.2 | 1.7 | 4.0 | 0.65 | 83.7％ |
实施例七污水处理实验三
本实施例除厌氧微生物、好氧微生物种类及组份含量参考实施例三外，其余参数设置参考实施例五中各参数的设置。
分别取经过处理10天和30天时进水口及6小时后出水口的水质进行检测，发现水体水质指标大幅度下降、颜色变浅、臭味减小，表3为各项实验数据。
表3污水处理前后的数据对比
| 治理前 | 处理10天 | 治理前 | 处理30天 | 30天消减率 | |
| COD值 | 1211 | 116 | 1204 | 24 | 98.1％ |
| 氨氮值(mg/L) | 22.9 | 11.5 | 22.7 | 3.2 | 86.0％ |
| 总磷含量(mg/L) | 3.9 | 1.5 | 4.0 | 0.60 | 85.0％ |
由以上实施例可以得出，本发明将生活污水通过该方法处理一段时间后，随着其中厌氧微生物、好氧微生物的生长，污水处理能力越来越强，三十天后，处理后的污水指标大幅度下降、颜色变浅、臭味大减，由此看来治理效果明显，且本方法简单，值得推广使用。
Claims (10)
1.一种原位净化黑臭水体处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1.将污水导入到氯气室，通过氯气进行消毒和反应；然后通过过滤吸附层后导入到紫外灯室进行紫外消毒和臭氧氧化；
2.将步骤(1)处理过的水导入到厌氧微生物室，通过附着在带状载体上的厌氧微生物菌剂进行厌氧处理；
3.将步骤(2)处理过的水导入到好氧微生物室，通过附着在多孔载体上的好氧微生物菌剂进行好氧处理；
4.将步骤(3)处理过的水导入到静置室，静置后排放。
其中，厌氧微生物菌剂包括以下重量份的组份：丁酸梭菌8～10份、枯草芽孢杆菌16～20份、植物乳杆菌5～7份、鬃毛甲烷菌5～7份、解淀粉芽孢杆菌3～5份、两歧双歧杆菌6～8份和卡里亚萨产甲烷菌4～6份；
好氧微生物菌剂包括以下重量份的组份：地衣芽孢杆菌12～16份、沼泽红假单胞菌6～8份、产黄纤维单胞菌4～6份、嗜热链球菌8～10份、粪产碱杆菌8～10份、硝化刺菌3～5份、亚硝化单胞菌2～4份、东方伊萨酵母1～3份和公牛链霉菌3～5份。
2.如权利要求1所述的原位净化黑臭水体处理方法，其特征在于：所述厌氧微生物菌剂和好氧微生物菌剂中组份的重量份为：丁酸梭菌9份、枯草芽孢杆菌18份、植物乳杆菌6份、鬃毛甲烷菌6份、解淀粉芽孢杆菌4份、两歧双歧杆菌7份、卡里亚萨产甲烷菌5份、地衣芽孢杆菌14份、沼泽红假单胞菌7份、产黄纤维单胞菌5份、嗜热链球菌9份、粪产碱杆菌9份、硝化刺菌4份、亚硝化单胞菌3份、东方伊萨酵母2份和公牛链霉菌4份。
3.一种原位净化黑臭水体的处理装置，其特征在于：所述包括L型箱体，所述箱体分为上部区域和下部区域，所述箱体的上部区域设置有氯气室，所述氯气室下部设置有过滤层；所述过滤层下面为箱体下部区域，包括过滤层正下方的紫外灯室及其侧面通过隔板和开口依次连通的微生物室、静置室；所述箱体上部外壁上设置有太阳能发电板，所述太阳能发电板一侧设置有蓄电池；所述氯气室上部设置有进水口和氯气进口，所述紫外灯室下部通过支撑件固定设置有若干紫外灯，所述微生物室包括厌氧微生物室和好氧微生物室，所述厌氧微生物室内置带状载体，所述好氧微生物室内置有多孔载体，其底部设置有进气装置，静置室上部设置有净水出口。
4.如权利要求3所述的原位净化黑臭水体的处理装置，其特征在于：所述过滤层包括从上到下依次设置的沙石过滤层、丝网过滤层和活性炭过滤层。
5.如权利要求3所述的原位净化黑臭水体的处理装置，其特征在于：所述带状载体包含重量比为1﹕1﹕1的珍珠粉、丙烯酸接枝聚丙烯和对位聚苯酚。
6.如权利要求3所述的原位净化黑臭水体的处理装置，其特征在于：所述多孔载体包含重量比为10﹕0.2的可得然胶接枝聚丙烯酸和有机蒙脱土。
7.如权利要求3所述的原位净化黑臭水体的处理装置，其特征在于：所述箱体上部氯气室外壁上铰接有太阳能发电板；所述太阳能发电板的下方固定连接支撑挡板；所述支撑挡板上设有档位槽，所述支撑挡板下方设置支撑柱，所述支撑柱卡在档位槽上；所述支撑柱固定在箱体上。
8.如权利要求3所述的原位净化黑臭水体的处理装置，其特征在于：所述厌氧微生物室和好氧微生物室之间设置有隔板，所述隔板上端开口，所述开口处设置有隔离网；所述好氧微生物室紧邻静置室，所述其间的隔板上设置有开口，所述开口处设置有隔离网。
9.如权利要求3所述的原位净化黑臭水体的处理装置，其特征在于：所述带状载体表面积为1.5m2/m；填充量为每立方米有效容积中有8～15m带状载体。
10.如权利要求3所述的原位净化黑臭水体的处理装置，其特征在于：所述多孔载体孔隙率为85～90％，填充量为每立方米有效容积中多孔载体的体积分数为25～35％。
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