JP2007050091A - 脱臭殺菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より高い効率の脱臭と殺菌が要求される場合に対応でき、臭いや雑菌の発生源となる種々の検体等をより好適に保管できる脱臭殺菌装置を提供すること。
【解決手段】被保管物が収納される閉鎖された空間を形成する閉鎖室１０と、閉鎖室１０へ、汚染物質を含む空気を加熱して触媒の作用で酸化させる酸化触媒方式によって脱臭殺菌した清浄空気を供給すべく設けられた脱臭殺菌部２０と、脱臭殺菌部２０から吐出された清浄空気を熱交換によって冷却する熱交換器３０とを備え、閉鎖室１０から脱臭殺菌部２０へ被処理空気を導入する導入流路１５と、脱臭殺菌部２０から熱交換器３０へ清浄空気を導入する吐出流路２６と、熱交換器３０を通過して冷却された清浄空気を、閉鎖室１０へ供給する供給流路とからなる循環空気流路を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、汚染物質を含む空気を加熱して触媒の作用で酸化させる酸化触媒方式で、汚染空気の脱臭殺菌を行う脱臭殺菌装置に関する。

種々の検体を扱う病院、医薬品の研究開発のために種々の検体を扱う薬品メーカ或いは大学の医学部や薬学部、介護施設、種々の検体を扱う環境調査施設、運動ジムやプール或いは学校のスポーツ施設、ホテル、さらには一般家庭等のあらゆる環境において、臭い成分、カビ、細菌、ウィルスといった汚染物質によって空気が汚染されることがある。
このため、エアコン等の空調設備の他に、種々の方式の空気清浄装置や脱臭殺菌装置といった環境を改善する機器が存在する。

タバコの煙等の浮遊粒子を除去するには、フィルタを内蔵した空気清浄機が用いられている。しかし、このフィルタ方式の空気清浄機にあっては、臭い成分であるガス（有害ガス）については好適に除去できなかった。
有害ガスを除去する方法としては、燃料を燃焼させて有害物質を焼き切るというアフターバーナー方式がある。これには極めて多くの燃料を消費するという問題がある。また、活性炭のような吸着剤を使用する方法もあるが、保守管理に労力と費用がかかる。

これに対して、加熱効果及び触媒効果によって効率良く脱臭及び殺菌する酸化触媒方式の脱臭殺菌装置が提案されている（特許文献１参照）。この脱臭殺菌装置では、酸化触媒方式で脱臭する汚染空気の清浄化部（脱臭殺菌部）と熱交換部とが直列に配されている。そして、清浄空気を室内に吐出し、室内で空気を循環させるように設けられている。この脱臭殺菌装置によれば、その装置が設置された室内の脱臭と殺菌を効率良く行うことができる。しかし、この装置は、閉鎖した高い浄化空間を得るものではなく、被保管物を保管又は管理するためのものではない。
国際公開番号ＷＯ０３／０５１４０５号公報（第１３〜１５頁、図２５）

脱臭殺菌装置に関して解決しようとする問題点は、閉鎖された空間について、高い浄化レベルの脱臭殺菌を効率的に行う装置が存在せず、被保管物に対応して好適に保管又は管理できる装置がない点にある。
そこで本発明の目的は、閉鎖された空間について、高い浄化レベルの脱臭殺菌を効率的に行うことができ、被保管物に対応して好適に保管又は管理できる脱臭殺菌装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる脱臭殺菌装置の一形態によれば、被保管物が収納される閉鎖された空間を形成する閉鎖室と、該閉鎖室へ、被処理空気を加熱して該空気中の汚染物質を触媒の作用で酸化させる酸化触媒方式によって脱臭殺菌した清浄空気を供給すべく設けられた脱臭殺菌部と、該脱臭殺菌部から吐出された清浄空気を熱交換によって冷却する熱交換器とを備え、前記閉鎖室から被処理空気を前記脱臭殺菌部へ導入する導入流路と、前記脱臭殺菌部から吐出した清浄空気を前記熱交換器へ導入する吐出流路と、前記熱交換器を通過して冷却された清浄空気を、前記閉鎖室へ供給する供給流路とからなる循環空気流路を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかる脱臭殺菌装置の一形態によれば、前記供給流路には、前記閉鎖室の全体へ下部から前記清浄空気が均一に供給されるべく、該閉鎖部の下側に整流版によって仕切られた整流室が設けられ、前記閉鎖室から前記導入流路への導入口が、該閉鎖室の上部に設けられたことを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる脱臭殺菌装置の一形態によれば、前記熱交換器は、上方から下方へ流れる清浄空気と、下方から上方へ流れる外気とによって熱交換がなされることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる脱臭殺菌装置の一形態によれば、前記閉鎖室内で実質的に水平方向の横風循環空気流を発生させるべく、横風発生部が設けられたことを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる脱臭殺菌装置の一形態によれば、前記横風発生部が前記閉鎖室の一方の側部に設けられたことを特徴とすることができる。

本発明の脱臭殺菌装置によれば、酸化触媒方式であるために効率よく脱臭殺菌ができると共に、閉鎖室へ脱臭殺菌部と熱交換器とを通過させた空気を循環させて供給する構成になっている。このため、閉鎖された空間について、高い浄化レベルの脱臭殺菌を効率的に行うことができ、被保管物に対応して好適に保管又は管理できるという特別有利な効果を奏する。

以下、本発明の脱臭殺菌装置にかかる最良の形態の一例を添付図面と共に詳細に説明する。図１は本発明にかかる脱臭殺菌装置を示す正面図である。図２はその中央部の断面図である。また、図３は右側面図であり、図４は平面図である。なお、図１では、熱交換器３０の外気の排出口３２を、説明のため変位して示してある（二点鎖線で図示）。また、図３では、熱交換器３０の冷却用の送風機３９を、説明のため変位して示してある（二点鎖線で図示）。
この脱臭殺菌装置は、基本構成として、被保管物が収納される閉鎖された空間を形成する閉鎖室１０と、その閉鎖室１０へ、被処理空気を加熱してその空気中の汚染物質を触媒の作用で酸化させる酸化触媒方式によって脱臭殺菌した清浄空気を供給すべく設けられた脱臭殺菌部２０と、脱臭殺菌部２０から吐出された清浄空気を熱交換によって冷却する熱交換器３０とを備える。なお、熱交換器３０は両側部にそれぞれ配設されている。また、１２は外側ケースであり、前面には開閉部１３（図２参照）が設けられている。この開閉部１３は、大きな被保管物の出し入れも容易に行えるように、例えば、両側に開く扉で構成されている。

１５は導入流路であり、閉鎖室１０から被処理空気を脱臭殺菌部２０へ導入する流路となっている。図中、空気の流れを実線の矢印で示してある。
２６は吐出流路であり、脱臭殺菌部２０から吐出した清浄空気を熱交換器３０へ導入する流路となっている。図中、空気の流れを一点鎖線の矢印で示してある。
また、４０は供給流路であり、熱交換器３０を通過して冷却された清浄空気を、閉鎖室へ供給する流路となっている。図中、空気の流れを一点鎖線の矢印で示してある。
以上の導入流路１５、吐出流路２６、及び供給流路４０によって、循環空気流路が構成されている。なお、以上の各流路は、空気が好適に通過できる通路であればよく、本形態のようなダクトに限定されない。

このように酸化触媒方式の脱臭殺菌部２０を用いたことで、閉鎖室１０内の脱臭殺菌が好適にしかも効率的にできる。空気の脱臭殺菌が好適になされるため、被保管物を適正に保管できる。空気が循環されるため、装置外部に臭気や雑菌が漏れることを防止でき、本装置の設置場所の環境を向上できる。
また、空気が循環されるため、浄化効率を高めることができる。これは、清浄化した空気をさらに清浄化することを繰り返すためである。また、エネルギーロスも少なく、消費エネルギーを低減できる。

１６は第１の送風機であり、導入流路１５から脱臭殺菌部２０へ被処理空気を送り、且つ、脱臭殺菌部２０から吐出流路２６へ清浄空気を吐出させる。
２７は第２の送風機であり、吐出流路２６から熱交換器３０へ清浄空気を送り、且つ、熱交換器３０から供給流路４０を介して閉鎖室１０内へ清浄空気を吐出させる。この第２の送風機２７は、一対の熱交換器３０のそれぞれに配設されている。本形態では、熱交換器３０の上部で清浄空気を導入する入口室３１へ送風するように接続・配置されている。
以上の第１の送風機１６と第２の送風機２７によって、閉鎖室１０、脱臭殺菌部２０及び熱交換器３０を循環する空気流を発生させている。これらの送風機としては、シロッコファンを用いているが、循環する空気流を発生することができれば、他の送風手段であってよい。また、送風機の配設位置や設置数もこれに限定されるものではなく、循環空気流を適切に発生できるように設定すればよい。

４１は整流室であり、供給流路４０に、閉鎖室１０の全体へ下部から清浄空気が均一に供給されるべく、閉鎖室１０の下側に整流板４２によって仕切られて設けられている。図２に示すように、整流板４２は波板状に形成され、且つ多数の通気孔４７が設けられている。これにより、表面積が広くなって通気抵抗を低減すると共に、空気の流れを好適に均一化することができる。
また、閉鎖室１０から導入流路１５への導入口１１が、その閉鎖室１０の上部に設けられている。
このように空気の流路が設けられていることで、閉鎖室１０内で空気を下方から上方へ好適に送ることができる。空気流を均一化できるため、脱臭効率や殺菌効率（浄化効率）を高めることができる。また、菌等が沈降堆積することを防止でき、殺菌効率及び脱臭効率を高めることができる。

また、熱交換器３０は、図１及び図３に示すように、上方から下方へ流れる清浄空気と、下方から上方へ流れる外気とによって熱交換がなされるように形成されている。図中、清浄空気の流れを一点鎖線で示し、外気の流れを二点鎖線で示している。なお、図１及び図４に示すように、一対の熱交換器３０へ分岐した吐出流路２６が第２の送風機２７を介して接続されており、それぞれに清浄空気が送風される。また、外気は、熱交換器３０の下部に設けられた冷却用送風機３９によって送風される。本形態では、この冷却用送風機３９として軸流ファンが用いられているが、他の送風手段を用いてもよいのは勿論である。
このように、清浄空気と外気とを反対方向から流すことで、加熱された清浄空気を好適に冷却することができる。これにより、閉鎖室１０内の温度を上昇させることなく、被保管物を好適に保管できる。また、外気を下部で吸い込み上部で開放することで、床に沈降堆積し易い菌を含む微粒子が再飛散するような事態を防止できる。
なお、熱交換の方法としては、水冷や冷凍機等を用いることもできるが、製造コストが高くなる。
また、４５はドレンであり、空気中の水分が冷却・凝集されて発生した水滴を排出する排出口となっている。

５０は横風発生部であり、閉鎖室１０内で実質的に水平方向の横風循環空気流を発生させる。図中、空気の流れを点線の矢印で示してある。図５に示すように、本形態の横風発生部５０は、閉鎖室１０の一方の側部に設けられている。５１は横風用の送風機であり、横風発生室５５内で閉鎖室１０と連通する開口である吐出口５２（図１参照）に配設されている。この横風用の送風機５１は、例えば軸流ファンが用いられ、水平方向へ空気を吐出する。また、５３は吸入口であり、横風発生室５５と閉鎖室１０とが連通する開口である。これによれば、図５に示すように横風発生室５５内で空気流が反転すると共に、閉鎖室１０でも実質的に反転し、実質的に水平方向の横風循環空気流を発生させることができる。
この横風発生部５０によれば、横風で閉鎖室内の空気を好適に撹拌することができる。このため、脱臭効率や殺菌効率（浄化効率）を高めることができる。また、一方の側部に設けられたことで、適度の空気流を発生することができ、効率よく撹拌できる。

次に、各部の構成の詳細について説明する。
先ず、脱臭殺菌部２０について説明する。
２２は加熱部であり、第１の送風機１６によって送られる被処理空気を加熱する。
２４は酸化触媒部であり、加熱部２２の下流に設けられ加熱された汚染空気を触媒の作用によって脱臭する部分となっている。
この加熱部２２と間隔をおいて３重に配された酸化触媒部２４とがセットで設けられ、汚染空気を清浄化する脱臭殺菌部２０が構成されている。
２１は脱臭殺菌部ケースであり、加熱部２２と酸化触媒部２４を収容するケーシングとなっている。また、２１ａは断熱材である（図２参照）。
なお、高い脱臭殺菌性能が要求される場合には、加熱部２２と酸化触媒２４とを適宜組み合わせて、複数段に配することで対応できる。

本形態例の加熱部２２では、脱臭装置に導入された汚染空気が２８０℃〜３３０℃程度に加熱されるように設定されている。
また、本形態例の加熱部２２は、セラミック体によって形成したボビン２３の外周に、つる巻き状のニクロム線等からなるヒータ線を螺旋状に巻回した形態となっている。そのヒータ線が巻回されたボビン２３は、図１の図面上において軸心が奥行き方向に延びるように、脱臭殺菌部ケース２１内で水平に固定されている。従って、処理される汚染空気は、脱臭殺菌部ケース２１内でボビン２３の上下の空間を通過する間に所定の温度まで過熱される。なお、ヒータ線の温度自体はより高温に達しており、それによっても臭い成分の分解がなされ、空気中に存在する細菌及びウィルスは加熱殺菌される。
この加熱部２２としては、汚染空気を所定の温度まで加熱できるものであれば、本形態に限定されるものではない。例えば、自らがサーモスタット機能を有するヒータ装置（シーズヒータ）等を使用することもできる。

酸化触媒部２４は、加熱部２２で加熱された汚染空気を酸化触媒の作用によって脱臭する。本実施例では、ブロック状に形成されたセラミック体に、触媒が担持されて設けられた触媒ブロック２５によって構成されている。
触媒ブロック２５は、脱臭殺菌部ケース２１の長手方向（図１の図面上では左右方向）へ多数の矩形孔が貫通するハニカム状のセラミック体を母体として形成されている。具体的には、多孔質コージライト等のセラミックからなる担体（セラミック体）にγアルミナを塗布し、表面に白金、パラジウム、ロジウムなどの触媒を分散させてコーティングしたものを使用している。
なお、酸化触媒部２４としては、セラミック体の代わりに、アルミニウム合金などの金属性のワイヤ状の担体に同様に触媒を分散させてコーティングしたものを使用してもよい。また、通気性のある多孔質のセラミックの担体に触媒を担持させたものを使用してもよい。

次に、熱交換器３０について説明する。
この熱交換器３０は、図３に示すように、熱交換器のケース３３と、そのケース３３に内包されて外側に放熱用のフィンを備え内側に吸熱用のフィンを備える複数の筒体３５とから形成されている。本形態では、一対の熱交換器３０、３０のそれぞれに、３本の上下方向に開通する筒体３５が並列に配設されている。
この筒体３５の外側３５ａを外気が通過して内側３５ｂを清浄空気が通過するように各空気流路に接続されている。
このように熱交換器３０が設けられることで、清浄空気を好適に冷却して閉鎖室１０内へ供給することができる。

以下、本発明の熱交換器３０の筒体３５にかかる最良の形態の一例を添付図面と共に詳細に説明する。図６は本発明の筒体３５を示す正面図である。また、図７はその筒体３５のフィンの配置を平面的且つ断面的に見た状態の説明図であり、図８及び図９は図７のフィンと隣接する段のフィンの配置を説明する説明図である。また、図１０は図９の左下角部を拡大して断面として説明する拡大図である。

３６は筒材であり、金属材で矩形の筒状に形成されている。その断面形状は、矩形の枠状となっている。そして、図６〜９に示すように、３７ａ、３８ａ、３８ｃは熱交換用のフィンであり、筒材３６の外部３６ａに金属材で形成されて設けられている。これらの熱交換用のフィン３７ａ、３８ａ、３８ｃは、筒材３６の各辺から四方に張り出すように延出された形状となっている。また、図７〜９に示すように、筒材３６の内部３６ｂにおいても、金属材で形成された熱交換用のフィン３７ｂ、３７ｂが設けられている。
ここで金属材とは、樹脂材等の他の素材と比較して熱伝導率が高い材料であって、構造材として一定の強度を有するものであれば、特に限定されることはない。例えば、アルミニウム材、ステンレススチール材、鉄鋼材、銅材等を適宜選択的に用いればよい。

また、図７〜９に示すように、熱交換用のフィン３７ａ、３７ｂは、第１の金属板状体３７によって形成されている。これに対して熱交換用のフィン３８ａ、３８ｂ、３８ｃは、第２の金属板状体３８によって形成されている。
この金属板状体３７、３８が、筒材３６の各側壁３６ｃに設けられたスリット３９に差し込まれて固定されることで所定の位置に設けられている。なお、筒材３６と金属板状体３７、３８は、スポット的な溶接などの固定手段によって、所定の強度を得て適切に固定することができる。
スリット３９は、プレス打ち抜き等によって透孔状に形成される。このスリット３９は、金属板状体３７、３８が好適且つ容易に嵌まる程度に、金属板状体３７、３８の厚さ及び幅に対して所定のクリアランスを設けて形成されている。

そして、図１０に示すように、被膜７０によってスリット３９と金属板状体３７、３８との間が気密されている。この被膜７０は、適宜な塗材(耐熱塗料)やメッキによって形成できる。この耐熱塗料等によって形成された被膜７０によれば、その耐熱塗料等が隙間に入り込むことで好適且つ容易に気密できる。なお、気密をするためのみの場合には、金属板状体３７、３８が嵌ったスリット３９の部分のみで外面のみに被膜７０を形成すればよい。
これによれば、筒材３６の内部３６ｂと外部３６ａとの間のリークが防止され、脱臭殺菌性能及び熱交換効率を向上できる。
また、筒体３５の外部については、放熱フィン（熱交換用のフィン３７ａ、３８ａ、３８ｃ）を含めてその表面の一部又は全面に、カーボンナノチューブを含有する被膜を形成してもよい。例えば、カーボンナノチューブを塗料に混ぜて塗布すればよい。これによれば、気密と同時に熱交換効率が向上し、熱交換器を小型化できる。

また、金属板状体３７、３８には、図７〜１０に示すように、それぞれ所定の寸法以上に差し込まれるのを防止して好適に固定させるよう、ストッパ形状としての段部３７ｅ、３７ｅが形成されている。
また、第２の金属板状体３８は、断面矩形に形成された筒材３６の内部３６ｂを、一方の外面側から反対の外面側へ突き抜けて、架け渡される形状となっている。すなわち、対向する側壁３６ｃ、３６ｃを貫くように形成されている。これに対して第１の金属板状体３７は、第２の金属板状体３８に干渉することのない程度に筒材３６の内部３６ｂ内に突き出る形状となっている（図８及び図９参照）。

図６に示す筒体３５では、その筒体３５の長手軸方向に複数（多数）段にわたって熱交換のためのフィンが設けられている。さらに詳細には、第１の金属板状体３７が四枚一組でフィンの一つの段を構成する部分（図７参照）と、第１の金属板状体３７の二枚と第２の金属板状体３８の一枚とが一組でフィンの一つの段を構成する部分（図８及び図９参照）とが設けられている。図６の形態例では、図７に示すフィンの段が二段続いた後に、図８又は図９に示すフィンの段が一段入る構成になっている。
このように、第２の金属板状体３８を用いない段を多く設けたのは、通気抵抗を低減するためである。第２の金属板状体３８は、筒材３６の内部３６ｂを横断しており、空気流を乱して伝熱効率を高めるために配置されている。しかしながら、通気抵抗を増大させて処理風量を低下させるようにも作用する。このため、使用条件に対応させて通気抵抗を下げたい場合は、本形態例のように適宜、第２の金属板状体３８を用いない段を多く設置すればよい。
なお、図８及び図９に示すように、第１の金属板状体３７の二枚と第２の金属板状体３８の一枚とが一組でフィンの一つの段を構成する部分は、段ごとにその配置を角度９０°ずらしてある。これにより、筒材３６の内部３６ｂを偏りなく空気が通過でき、熱交換性能を向上できる。

また、金属板状体３７、３８は、図６に示すように、筒材３６の長手軸方向に傾斜した状態に固定されている。これは、筒材３６の各側面に固定される金属板状体３７、３８の全てにおいて、同様である。
このように傾斜しているのは、所定の容積内でより大きな表面積を得ると共に空気の流れを複雑にして熱交換性能を向上させるためである。また、その際の通気抵抗の上昇を抑制して効率良く送風するためでもある。
さらに、熱交換性能を向上させるよう、放熱フィン（熱交換用フィン３７ａ、３８ａ、３８ｃ）については、その外縁にスリット状の切り込み部３７ｆ、３８ｆが形成されている。なお、吸熱フィン（熱交換フィン３７ｂ、３８ｂ）についても同様であるが、各フィン３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂ、３８ｃには、熱交換性能を向上させるため適宜にスリット状或いは、矩形状又は円形状等の透孔を設けてもよい。
また、通気抵抗を下げるために、例えば、図９に示すように内側の熱交換用フィン３８ｂに円形の孔３８ｇを設けてもよい。

さらに、図８〜１０に示すように、筒材３６の内側角部であって、第１の金属板状体３７（３７ｂ）と第２の金属板状体３８（３８ｂ）とで囲まれる部分が、矩形の空きスペース４３となっている。この空きスペース４３は、熱交換器の筒材３６の全長に渡って形成されている。また、筒材３６の４つの内側角部にそれぞれ形成されている。この空きスペース４３の存在によって、各内側角部に筒材３６の長手方向の気流が生じることになる。これによって、空気の攪拌がバランス良く好適になされ、熱交換性能を向上できる。

以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。例えば、滅菌性能を高めるために、紫外線方式やオゾン発生方式の殺菌装置を併用してもよい。

本発明にかかる脱臭殺菌装置の一形態を示す正面図である。 図１の脱臭殺菌装置の中央部の断面図である。 図１の脱臭殺菌装置の右側面図である。 図１の脱臭殺菌装置の平面図である。 図１の脱臭殺菌装置の側部部分斜視図である。 熱交換器の筒体の一形態を示す正面図である。 筒体に設けられたフィンの一の段の配置を示す説明図である。 筒体に設けられたフィンの別の段の配置を示す説明図である。 筒体に設けられたフィンのさらに別の段の配置を示す説明図である。 図９の一部を拡大して説明する拡大図である。

符号の説明

１０ 閉鎖室
１１ 導入口
１５ 導入流路
２０ 脱臭殺菌部
２２ 加熱部
２４ 酸化触媒部
２６ 吐出流路
３０ 熱交換器
４０ 供給流路
４１ 整流室
４２ 整流板
５０ 横風発生部

Claims (5)

1. 被保管物が収納される閉鎖された空間を形成する閉鎖室と、
   該閉鎖室へ、被処理空気を加熱して該空気中の汚染物質を触媒の作用で酸化させる酸化触媒方式によって脱臭殺菌した清浄空気を供給すべく設けられた脱臭殺菌部と、
   該脱臭殺菌部から吐出された清浄空気を熱交換によって冷却する熱交換器とを備え、
   前記閉鎖室から被処理空気を前記脱臭殺菌部へ導入する導入流路と、
   前記脱臭殺菌部から吐出された清浄空気を前記熱交換器へ導入する吐出流路と、
   前記熱交換器を通過して冷却された清浄空気を、前記閉鎖室へ供給する供給流路とからなる循環空気流路を備えることを特徴とする脱臭殺菌装置。
2. 前記供給流路には、前記閉鎖室の全体へ下部から前記清浄空気が均一に供給されるべく、該閉鎖部の下側に整流版によって仕切られた整流室が設けられ、
   前記閉鎖室から前記導入流路への導入口が、該閉鎖室の上部に設けられたことを特徴とする請求項１記載の脱臭殺菌装置。
3. 前記熱交換器は、上方から下方へ流れる清浄空気と、下方から上方へ流れる外気とによって熱交換がなされることを特徴とする請求項１又は２記載の脱臭殺菌装置。
4. 前記閉鎖室内で実質的に水平方向の横風循環空気流を発生させるべく、横風発生部が設けられたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の脱臭殺菌装置。
5. 前記横風発生部が前記閉鎖室の一方の側部に設けられたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の脱臭殺菌装置。

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