CN1448345A - 臭氧水的生成系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种臭氧水生成系统，在由臭氧发生器、混合部、电磁阀和气液分离器组成的臭氧水生成装置中，具有净化、干燥进入到上述臭氧发生器的外部空气的进入空气调节机构；利用经过上述进入空气调节机构得到净化、干燥的空气产生臭氧，并为了把该臭氧气体和水进行混合，在供水管和臭氧气体管连接的接触位置上设置单向阀，靠水的流速喷射水，并利用水的喷射打开单向阀把臭氧气体溶解于水的喷射器；具有一定空间、能够进行气液分离的气液分离器，在其中通入经过上述喷射器时臭氧气体溶解于水后的臭氧水；沿上述气液分离器的内部空间设置的、检查进入气液分离器中的臭氧水的水位，并通过其流量状态控制供水管中水的流动，从而防止水倒流的机构。

Description

臭氧水的生成系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种臭氧水生成系统，用于处理污水，减少对环境的污染，特别是涉及一种能够不受管路条件限制，在屋内外通用的臭氧水生成机构。利用该臭氧水生成生成系统及其系统控制方法能维持臭氧产生条件的最佳状态；从整体上提高臭氧水生成系统的性能的同时预先检测出在臭氧水排出过程中排水管堵塞引起的水倒流，以防止系统性能的下降；并提供稳定的臭氧水生成。

背景技术

一般地认为，用于生成在水中混合臭氧，即在水中溶解臭氧的臭氧水生成装置的目的在于，使臭氧溶解到水中，并利用臭氧得到净化力和杀菌力等预期效果。根据臭氧水生成方式，在其臭氧生成装置中具有加压喷射器方式，散气方式，文丘里喷射器方式等。

其中，如图1所示，典型的加压喷射器方式的臭氧水生成机构具有吸入外部空气强制性地把该空气送到目的地的气泵10；把经过上述气泵10送出的空气中的氧气转变成臭氧的带有臭氧发生体11的臭氧发生器12；混合经过上述臭氧发生器12出来的臭氧和从水源13侧出来的水的混合部14和为了控制水从水源13向混合部14的流动、设置于供水管15的电磁阀16等。

上述的臭氧水生成机构一般是，从气泵10向臭氧发生器12强制性地送出空气，在臭氧发生器12中把空气中的氧气变成臭氧，变化得到的一部分臭氧再次分解成氧气，而大部分臭氧被压入到混合部14，与水混合，最后水源13的水作为臭氧水排出。

因此，加压喷射器方式的臭氧水生成系统是在被气泵10增压状态下，利用水经过供水管15时产生的负压作用，以混合部14作为轴吸入臭氧，最后臭氧水作为气液混合状态，即作为臭氧溶解于水的臭氧水排出。

在臭氧水生成机构中，为了保持恰当的臭氧和水的混合程度，所以需要多种外围设备。例如，混合臭氧与水的混合部；用于产生负压的喷射器及调节进入的空气量并进行气液分离的气液分离器等是用于稳定地保持水和臭氧的一定的混合状态，把混合物制备成最合适的溶臭氧水的补助机构，通过改变臭氧水生成机构的配置及结构而发展起来的臭氧水生成系统的技术例为如下述。

由本申请人提出的在韩国实用新型申请号第208109中的“臭氧水生成系统”，改变电磁阀(喷射器)的结构，在进入混合部的臭氧管道中设置气泡分离器，从而能够不使用气泵而单靠提高水压来通入臭氧，并在水和臭氧的混合液排出过程中防止排出未混合的残留臭氧。该系统通过在总体上不设置气泵的方法实现机件的减化及机件的小型化，并能够解决臭氧的再利用问题和臭氧引起人体损害及周围机件破损的问题。

由本申请人提出的另一个韩国实用新型申请号第20324中提出的臭氧水生成系统是，通过合并电磁阀和喷射器缩短了管长，克服了在管路上分别设置电磁阀和喷射器时管道变长的问题，并可代替气泵，最后得到了合适的臭氧水。

但是，上述的以往技术是关于把混合人为产生的臭氧和水的管路结构进行改变的技术，尤其存在由含杂质或湿气的空气产生臭氧从而降低臭氧生成效率的问题。

另外，还存在以下麻烦。即，在系统运转过程中频繁地发生排水管堵塞，而排水管堵塞时水脱离了正常的路径进行逆流从而破坏水和臭氧的混合平衡，同时不能够作为正常的臭氧水排出，从而在整体上降低管路性能的同时必须经过熟练工的保守检查。

另外，没有提出能够在家庭和一般营业所中方便应用的具体的系统设计及用于高效率地控制运转臭氧水生成机构的具体方案。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种能够不依赖于屋内外的管道条件而通用的臭氧水生成系统。

本发明的另一个目的在于，通过使臭氧水生成机构之一的臭氧发生条件维持在最佳状态，从而整体上提高臭氧水生成系统的性能。

本发明的第三个目的在于，通过事先检查出在臭氧水排出过程中排出口堵塞引起的水倒流，防止系统性能的下降，并提供使用稳定性。

本发明的第四个目的在于，提供一种系统控制方法，它能把在臭氧水生成系统运转时相对来说发生频率高的水倒流转换成正常运转状态。

为了达到上述目的，本发明的臭氧水生成系统，在由接受氧气、使氧气变成臭氧的带有臭氧发生体的臭氧发生器；混合经臭氧发生器出来的臭氧和从水源侧出来的水的混合部；为了控制水从水源侧向混合部流动，设置于水供应系统的电磁阀和进行气液分离的气液分离器构成的臭氧水生成机构中，其特征在于，具有以进入到上述臭氧发生器的外部空气的导入路径上的空气电磁阀为中心，净化、干燥进入空气的进入空气调节机构；利用经过上述进入空气调节机构得到净化、干燥的空气产生臭氧，并为了把该臭氧气体和水进行混合，分别与供水管及臭氧气体管连接的、在该臭氧气体管和供水管的接触位置上设置单向阀，靠水的流速喷射水，并利用水的喷射打开单向阀把臭氧气体溶解于水的喷射器；具有一定空间，能够进行气液分离的气液分离器，在其中通入经过上述喷射器时臭氧气体溶解于水后的1次臭氧水，并利用水和臭氧生成2次臭氧水，在这一过程中溶有臭氧的液相臭氧水直接通过排水管排出，而没能够溶解到水中的气相臭氧通过回流管回流，并进行3次或3次以上的再溶解过程和沿上述气液分离器的内部空间设置的、检查进入气液分离器中的臭氧水的水位，并通过其流量状态控制供水管中水的流动，从而防止水倒流的机构。

本发明的臭氧水生成系统的控制方法具有以下特征：利用驱动电路板开启开闭供水管的水电磁阀，向系统内部供应水，并利用通过喷射器加大水流速的方法，吸入臭氧，混合水和臭氧的步骤；为了产生臭氧溶解于水后的臭氧水，抑制未能够溶解的臭氧的排出并使之再溶解，用气液分离器从水中分离臭氧的步骤；根据上述气液分离器的气液分离过程或排出口侧的堵塞，利用气液分离器把持续进行供水而停止排水的状态作为异常水位检测出的步骤；从上述气液分离器的水位检测信息中知道水位已经满的时候，关闭水电磁阀，打开气液分离器上面的排水通道进行排液的步骤及全部排出上述气液分离器中的水，并用检测传感器确认其排水状态后，在任意的滞后时间后给水电磁阀进行供电，使再供水的步骤。

利用上述结构的臭氧水生成系统，能够使臭氧产生条件处于最佳化状态，从而整体上防止系统性能的下降，并提高系统稳定性及性能；通过臭氧的再循环，倍增臭氧溶解量；减少系统维护带来的不便的同时不受屋内外的管路条件的限制，能够被广泛地应用。

附图说明

图1为以往的臭氧水生成机构的示意图；

图2为本发明的臭氧水形成系统的整体布置图；

图3为流入空气调节机构的结构图，其中(a)主视图的剖视图，(b)为(a)的侧视图的剖视图；

图4为本发明的喷射器结构的剖视图；

图5为用于说明涉及本发明的气液分离器的内部及水倒流防止机构的剖视图；

图6为为了说明涉及本发明的系统运转条件，用于说明特定的加热构件的空气流动状态的管路参考图；

图7为图6的比较参考图；

图8为根据本发明的实施例，使用2个加热构件的空气流入条件下，比较空气电磁阀的开启时间和加热构件之间的驱动时间的表格；

图9为表示利用图5的气液分离器的结构，延迟再供水时间的控制方法例子的流程图。

图中，20-臭氧发生器，30-空气电磁阀，40-流入空气调节机构，41-空气吸入口，42-套管，43、43a-加热器，44-过滤器，45-干燥层，46-电极板，47-静态特性热敏单元，50-供水管，51-臭氧气体管道，52-单向阀，53-排水管，54-回路管，55-驱动电路板，60-喷射器，61-喷射器喉部，70-气液分离器，73-导塞，74-负荷传感器，75-水电磁阀。

具体实施方式

下面，参照表示本发明的实施例的图2至图9进行详细的说明。

本发明的臭氧水生成系统，在由接受氧气、并使氧气变成臭氧的带有臭氧发生体的臭氧发生器；混合经臭氧发生器出来的臭氧和从水源侧出来的水的混合部；为了控制水从水源侧向混合部流动，由设置于水供应系统的电磁阀组成的臭氧水生成装置中，设置了进入空气调节机构、喷射器、气液分离器和气液分离器上的防止臭氧水逆流的机构。

如图2所示，主要部分包括以下几个机构：以流进上述臭氧发生器20的外部空气的导入路径上的空气电磁阀30为中心，对进入空气进行净化、干燥的进入空气调节机构40；利用通过上述进入空气调节机构40净化、干燥后的空气生成臭氧，并为了混合上述臭氧气体和水，分别与供水管50及臭氧气体管路51连接的喷射器60，在臭氧气体管路51和水供应管路50的接触位置设置单向阀52，并利用水流速，喷射水开启单向阀52，使臭氧气体溶解于水；具有一定空间，能够进行气液分离的气液分离器70，在其中通入通过上述喷射器60时臭氧气体溶解于水后的1次臭氧水，并利用水和臭氧生成2次臭氧水，在这一过程中溶有臭氧的液相臭氧水通过排水管53排出，而没能够溶解到水中的气相臭氧通过回流管54回流，并进行3次或3次以上的再溶解过程；沿上述气液分离器70的内部空间设置的、检查进入气液分离器70的臭氧水的水位限度，并通过其流量状态控制供水管50中水的流动，从而防止水倒流的机构。

如图2及图3所示，进入空气调节机构40由空气吸入口41，内部开启的套管42上的加热器43；以套管42的空气吸入口41为中心设置的对吸入空气进行过滤的过滤器44；安装于套管42内的、对通过过滤器44的空气进行干燥的干燥层45构成。在其加热器43的套管42中安装电极板46，并通过具有磁性温度调节功能的静态特性热敏单元(PCT：PositiveTemperature Coeffocient)发热。把硅胶作为干燥材料的一种，进行充填作干燥层45，净化流入臭氧装置20的外部空气，除去湿气后通入臭氧发生器20的臭氧发生体(未图示)。

如图2所示，以与空气流入管相通的空气电磁阀30为中心，加热器43，43a可以排列1个以上。这里，臭氧发生器20与空气流入管形成流体管道。

例如可以采用把净化空气、产生干燥空气并经过空气电磁阀30直接向臭氧发生器20通入空气的加热器43和相应于驱动电路板55的运行信号，使静态特性热敏单元47工作，并干燥带有湿气的硅胶的另一个加热器43a连接到空气电磁阀30的结构。

加热器43，43a是分别通过外部空气进入管58a，58b与空气电磁阀30连接，空气首先经过空气电磁阀30。空气电磁阀30的一侧管道是通过供空气管58c与臭氧发生器20相连接。

如图2及图4所示，喷射器60的一侧直接连接于供水管50，而另一侧与气液分离器70连接，并在管道变细区域的外部设置用一定的压力开闭的单向阀52。而且，喷射器60具有产生供应水的喷射，并以其流速通过单向阀52向内部进入空气的喷射器细径部61。

如图2和图5中所示，制备气液分离器70时选择的气液分离器形状应使从喷射器60流出的水的流动处于自然旋转状态，形状可以是圆筒型、四角、三角等筒体，但圆筒型形状使水的流动更加稳定。另外，气液分离器70选择直立型结构，使能够靠重力分离气体和液体。

另外，虽然气液分离器70的上部是封闭的，但为了使用气液分离器70的臭氧的再溶解循环，回路管54连接于气液分离器70的入口侧71，在气液分离器70的下部形成与排水管53相连接的管72。另外，在上部孔，盖上能够拆卸的盖76。

如图2和图5中所示，防止倒流的机构包括以下几个结合机构。与气液分离器70上部敞开的孔结合的导塞73；沿着导塞73与气液分离器70的内部相垂直地结合，并把气液分离器70内部的一定水位定为满水位的前提下检测出气液分离器70内的水位的负荷传感器74；在进水管50的进水侧设置的用于根据负荷传感器74的检测信息控制进水管50的水电磁阀75。

具备进入空气调节机构40，喷射器60，气液分离器70及位于气液分离器70之上的防止水倒流的机构的本发明的臭氧水生成系统，根据需要适当地配置组成构件后可用于家庭、商业和产业等方面。

下面，根据臭氧水生成过程、操作及运行模式说明本发明的臭氧水生成系统的特征及操作。

本发明的特征部分大致有以下几个部分：与驱动电路板55能够联动的一个以上的加热器43，43a；应用了单向阀52的复合结构的喷射器60，用于利用喷射水时的水的流速从臭氧发生器20输送臭氧；利用气液分离器70的臭氧气体再循环部分，即进入气液分离器70的水边旋转边从气液分离器70的上部排出未被溶解的臭氧气体，该臭氧气体沿着回路管54再次流到供水管中溶解，而从气液分离器70的下部直接排出溶解臭氧液；水倒流控制部分，即在气液分离器70内通入水的同时分离水和臭氧，在其分离过程或待机过程中水量超出气液分离器70内的限定水位时用水电磁阀75隔断进入气液分离器70内的水流；考虑溢流于气液分离器70的水的排出时间，人为地延迟水电磁阀75的开启时间的水电磁阀75的控制部分；用加热器43，43a除掉流入臭氧发生器20的外部污染空气，用干燥硅胶除去湿气，使干净而干燥的空气能够连续地流进臭氧发生器20的部分。

这里，根据加热器43、43a配置结构的不同，对流进臭氧发生器20的空气的干燥作用也不同。保持系统的连续运行时，配置一个以上的加热器43、43a，例如用一侧的加热器43，过滤、干燥、通入空气，如果一侧加热器43的干燥层45中的水分处于饱和状态，利用静态特性热敏单元47干燥干燥层45，这时利用另一侧的加热器43a，过滤、干燥、通入空气。此时，空气电磁阀30采用三通阀的管路形式。但是，未必一定要配置一个以上的加热器。即，如果系统的运作时间大约在5小时以内，且有足够的静止时间，那么加热器干燥层能够自然干燥，所以即使使用一个加热器也能够收到干燥效果。

以使用2个加热器43、43a的情况为例，说明本发明的臭氧水发生器。如图6及图7中所示，打开安装于驱动电路板55的开关(未图示)，水电磁阀75被开启，水进入到进水管50。

同时，臭氧发生器20感应驱动电路板55的电源信号，在臭氧发生器20内部的臭氧发生体施加电源，按照规定的条件间歇或连续地产生臭氧(生成臭氧的时期及周期等可用驱动电路板55控制)。

通过水电磁阀75，水连续地流入喷射器60，利用水的流速从喷射器60内的小的喷射器细径部61产生水喷射，水被喷出的同时从臭氧发生器20产生的臭氧通过单向阀52，被吸入到喷射器60内的小的喷射器细径部61，臭氧气体边溶解于水，边流入气液分离器70内。

在喷射器60和气液分离器70之间的水的流动是，经过喷射器60时通入臭氧气体溶解于水的1次臭氧水，之后，利用臭氧和水产生2次溶臭氧水，在这期间臭氧溶解于水后的液相臭氧水直接通过排水管53排出，而未溶解于水的气体臭氧通过回路管54再回流，且经过3次或者3次以上的再溶解过程。

如图6所示，在加热器43，外部污染空气经过过滤器时被净化，并且在干燥的干燥层45中除去空气中的湿气，干净且干燥的空气通过空气电磁阀30供给臭氧发生器20。这里，经过空气电磁阀30③→①管道的加热器43的管路工作时间大约在5小时左右。

如图7所示，使用另外的加热器43a时，根据驱动电路板55的工作信号使静态特性热敏单元47进行工作，大约用1个小时使含有湿气的硅胶干燥层45得到充分的干燥。这样，在采用两个加热器43、43a时，用一侧的加热器43进行净化干燥空气，而使另一侧加热器43a处于干燥干燥层45的待机状态，通过交替使用加热器43、43a能够不断地向发生器20输送干净且干燥的空气。即，一侧加热器43的管路工作时间(大约5个小时)一旦结束，如图7所示，用另一侧的加热器43a，净化、干燥空气，并沿着空气电磁阀30的②→①管路供给臭氧发生器20。作为参考性意见，利用臭氧发生体产生臭氧时，空气湿度越低、相对于杂质含量的纯度越高，能够增加每单位时间的臭氧的生成量，也能够生成高质量的臭氧。

图8为在使用2个加热器43、43a通入空气的条件下，对比空气电磁阀30的开启时间和加热器43、43a的驱动时间的表。

一方面，在喷射器60混合臭氧和水，臭氧溶解于水产生1次臭氧水，接着上述生成的1次臭氧水流入气液分离器70，在气液分离器70内臭氧溶解于水，并作为2次臭氧水通过排水管53排出，该臭氧水为所要的臭氧水。

而未能溶解于水的臭氧，流动于气液分离器70内的顶部，并沿着回路管54再回流，结果在气液分离器70内进行3次或3次以上的再溶解过程，最后臭氧全部溶解于水，通过排水管53，作为臭氧水排出。

如果在涉及本发明的臭氧水生成系统的运行过程中，排水管53被堵，首先，气液分离器70中充满了水，这时，气液分离器70内的隐藏型负荷传感器74检测出该限定水位，关闭水电磁阀75，自身地防止水倒流，同时根据被检测出限定水位的信息，可停止臭氧发生器、加热构件及带电部件等的驱动，所以能够预先防止倒流引起的臭氧水生成机构的破损。

检测出气液分离器70的水位，防止水倒流的机构可以选择性地采用以下几个：如图5所示的把与水的直接接触视为限定水位的负荷传感器74方式；检测出多种气液分离器70筒体的水压来感应水的倒流的形式；辨别水面高度的邻近传感器及限位传感器的形式；利用浮力在标准漂浮位置使微动开关工作起来的形式等。

用下述方法能够控制本发明的臭氧水生成系统。

利用驱动电路板55开启开闭供水管50的水电磁阀75，向系统内部供应水，并利用通过喷射器60加大水流速的方法，吸入臭氧，混合水和臭氧的步骤；生成臭氧溶解于水后的臭氧水，并为了抑制未能够溶解的臭氧的排出，用气液分离器70从水中分离臭氧的步骤；根据上述气液分离器70的气液分离过程或排出口侧的堵塞，在持续供水而停止排水的状态作为气液分离器70的异常水位的检测步骤；从上述气液分离器70的水位检测信息中知道水位已经满的时候，切断水电磁阀75，打开气液分离器70中的排水通道进行排液的步骤；完全排出上述气液分离器70中的水，并用检测传感器确认其排水状态后，在任意的滞后时间后给水电磁阀75供电，使再供水的步骤。

图9表示采用如图5所示的气液分离器70的基本组成，再供水延迟时间(延迟回路)控制方法的一例流程图。设定的再次供水的滞后时间长于完全排出气液分离器70内水的时间。即，供水滞后是为了停止排水后完全排出气液分离器70内水并再次供水，用水位传感器作为负载传感器的条件下可进行如下的滞后供水操作。

一旦驱动电路板上施加驱动电源(S100)，在水电磁阀被断开的状态下，通过外部操作(自动操作)或通过人为的操作排出气液分离器70内的水，并从负载传感器74与水分开的时刻开始过0-5秒后供电给水电位阀75，接着进行供水的进行S200-S500步骤的供水滞后顺序(方法)，或者因为在工作最初期，气液分离器70内的水与负载传感器74接触，使水电磁阀75处于关闭的状态，所以利用延迟回路自然排水一定时间(0-5秒)之后开启水电磁阀75的依次进行S100-S500步骤的供水滞后方法。这样的控制方法可以根据采用的检测传感器的功能及气液分离器70的条件而不同。

如上所述，本发明的臭氧水生成系统根据自来水管的水，地下水，工业、农业用水，环境净化处理水及保险卫生处理水等多种水的应用及使用目的的不同，可方便地设置于屋内外，并因为能够用大量水连续地生成臭氧水，所以本发明的臭氧水生成系统具有有效地应用于把污染的水还原到环境亲和性水方面的效果。

另外，本发明的臭氧水生成系统还具有，保障在以往的臭氧水生成机构中未见到的系统的稳定性，并通过使生成臭氧的条件维持在最佳状态，全面提高系统性能，使得即使在无人情况下也能运行的效果。

另外，本发明的臭氧水生成系统还具有，在系统的运行中通过事先预防发生频率高的排水管堵塞问题，能够制出改善系统稳定性、性能及延长寿命的、可信度高的臭氧生成机构的效果。

Claims (5)

1、一种臭氧水生成系统，在由使氧气变成臭氧的带有臭氧发生体的臭氧发生器；混合经臭氧发生器出来的臭氧和从水源侧出来的水的混合部；用于控制水从水源侧向混合部流动的设置于供水管路的电磁阀和用于气液分离的气液分离器组成的臭氧水生成装置中，其特征在于具有进入到上述臭氧发生器的外部空气的导入路径上的空气电磁阀为中心，净化、干燥进入空气的进入空气调节机构；利用经过上述进入空气调节机构得到净化、干燥的空气产生臭氧，并为了把该臭氧气体和水进行混合，分别与供水管及臭氧气体管连接的、在该臭氧气体管和供水管的接触位置上设置单向阀，靠水的流速喷射水，并利用水的喷射打开单向阀把臭氧气体溶解于水的喷射器；具有一定空间，能够进行气液分离的气液分离器，在其中通入经过上述喷射器时臭氧气体溶解于水后的1次臭氧水，并利用水和臭氧生成2次臭氧水，在这一过程中溶有臭氧的液相臭氧水直接通过排水管排出，而没能够溶解到水中的气相臭氧通过回流管回流，并进行3次或3次以上的再溶解过程；沿上述气液分离器的内部空间设置的、检查进入气液分离器中的臭氧水的水位，并通过其流量状态控制供水管中水的流动，从而防止水倒流的机构。

2、根据权利要求1所述的臭氧水生成系统，其特征在于，上述流入空气调节机构由位于具有空气吸入口的套管上的加热器；以上述套管的空气吸入口为中心设置的，过滤吸入空气用的过滤器和安装于上述套管内，除去经过过滤器的空气中水分用的干燥层构成。

3、根据权利要求1所述的臭氧水生成系统，其特征在于，上述喷射器的一侧直接连接于进水管，而另一侧与气液分离器连接，在管路变细区域的外侧部上设有用一定的压力开闭的单向阀，上述喷射器还具有喷射进入的水，并利用其流速，通过单向阀使臭氧气体流入内部的喷射器细径部。

4、根据权利要求1所述的臭氧水生成系统，其特征在于，上述水倒流防止机构具有与气液分离器上部的敞开孔结合的导塞；沿着导塞与气液分离器的内部相垂直地结合，并把气液分离器内部的一定水位设定为满水位的前提下检测出气液分离器内的水位的负荷传感器；在进水管的进水侧设置的用于根据负荷传感器检测信息控制进水管的水电磁阀。

5、一种臭氧水生成系统的控制方法，其特征在于，具有利用驱动电路板开启开闭供水管的水电磁阀，向系统内部供应水，并通过利用喷射器加大水流速的方法，吸入臭氧，混合水和臭氧的步骤；为了生成臭氧溶解于水后的臭氧水，抑制未能够溶解的臭氧的排出并使之再溶解，用气液分离器从水中分离臭氧的步骤；通过上述气液分离器的气液分离过程或排出口侧的堵塞，用气液分离器把持续供水而停止排水的状态作为异常水位检测出的步骤；从上述气液分离器的水位检测信息中知道水位已经满的时候，切断水电磁阀，并打开气液分离器上的排水通道进行排水的步骤；完全排出上述气液分离器中的水，并用检测传感器确认排水状态后，在任意的滞后时间后给水电磁阀供电，使再供水的步骤。

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