JP4829863B2 - 廃棄物供給装置およびそのシール方法 - Google Patents

Description

本発明は、下水汚泥、都市ごみ等の廃棄物を、ガス化炉に連続的に供給する廃棄物供給装置およびそのシール方法に係り、特に、外部空気のガス化炉内への流入を阻止するシール機能を有する二重ダンパが閉じた際に、火花が発生するのを防止し、かつ磁性を帯びた廃棄物や細かな廃棄物の付着を防止し得るようにした廃棄物供給装置およびそのシール方法に関するものである。

近年、下水汚泥、都市ごみ等の廃棄物の減容化と灰の無害化を同時に実現することを可能ならしめるようにしたガス化溶融炉が注目されている。このガス化溶融炉は、ガス化炉（５００〜６００℃）で下水汚泥、都市ごみ等の廃棄物をガス化して、廃棄物を可燃ガスと固定炭素分と灰分とに分解する。次いで、分解した可燃ガスと固定炭素分を溶融炉で燃焼させることにより溶融炉内の温度を１３００℃以上にして、灰分を溶融すると共に、溶融スラグを、例えば水冷することにより水冷スラグとするものである。

ガス化炉に廃棄物を供給する廃棄物供給装置には、廃棄物の定量供給性と、シール性が求められる。
（１）廃棄物の定量供給性
廃棄物の供給量の変動を極力少なくすることにより燃焼を安定させる。これにより、溶融炉の温度も安定するため、灰分の溶融性も安定する。
（２）シール性
ガス化炉への外部空気の流入と、ガス化炉からの可燃ガス（ＣＯ，Ｈ，ＣＨ_４等）の漏れ出しを防止する。
ガス化炉の廃棄物供給装置としては、例えば、シュート内に二重ダンパが設けられた構成のものが知られている。

以下、従来例に係るガス化炉の廃棄物供給装置（可燃物供給装置）を、添付図面を参照しながら説明する。図３は、従来例に係る流動層ガス化炉およびこの流動層ガス化炉に可燃物（以下、廃棄物という）を供給する可燃物供給装置（以下、廃棄物供給装置という）の概略構成を示す図である。図４に示す符号５０は、流動層ガス化炉（以下、ガス化炉という）であって、このガス化炉５０の廃棄物投入口５３にモータ６８で駆動されるスクリュコンベヤ６４を具備する廃棄物供給機構６２が設けられ、この廃棄物供給機構６２に接続された二重のダンパ５９，５９を具備するシュート６３が設けられると共に、このシュート６３に接続されたコンベヤ６５が設けられている。

クレーン６１等によりホッパ６６に投入された廃棄物５４は、コンベヤ６５により運び上げられ、このコンベヤ６５の先端からシュート６３の上部開口に投入される。このシュート６３に投入された廃棄物５４は、シール機能を有する二重のダンパ５９，５９の動作により間欠的に廃棄物供給機構６２に投入される。廃棄物供給機構６２はそのスクリュコンベヤ６４により、間欠的に投入された廃棄物の間欠性を緩和して所定の一定量で連続的（定量的）にガス化炉５０に投入される。

ガス化炉５０に投入された廃棄物５４は、底部の風箱から流入する流動化ガス５２により流動している流動層５１内の還元雰囲気下でガス化され、ガス化で生成された生成ガス５７は流動層５１内を抜け出し、フリーボード５５を通って生成ガス出口５６から図示しない溶融炉に導かれる。この場合、シュート６３から間欠的に供給された廃棄物５４は廃棄物供給機構６２のスクリュコンベヤ６４の作用により、略一定量で連続的（定量的）に供給されるから、流動化ガス５２の供給制御や炉内温度制御等のガス化炉５０の安定したガス化運転を行うための制御が極めて容易となる。しかも、二重のダンパ５９，５９のシール機能により、廃棄物投入口５からガス化炉５０内にリークする外部空気も阻止することができる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−５６８２２号公報

上記従来例に係るガス化炉の廃棄物供給装置は、シュートに交互に開閉操作される上部ダンパと下部ダンパとからなる二重ダンパが設けられているから、シール性に関して優れており、またこの廃棄物供給機構はスクリュコンベヤを備えているから、ガス化炉に対する廃棄物の定量供給性も優れていると考えられる。ところで、ダンパは、通常ＳＳ材や耐腐食性が優れたＳＵＳ材から構成されているため、シュートが金属製である場合、閉めたときの衝撃により火花が発生し、例えば廃棄物中の油分が発火したりする。

また、ダンパがＳＳ材製である場合、磁性を帯びた廃棄物が付着して、この磁性を帯びた廃棄物の他の廃棄物が引っ掛かって廃棄物が堆積し、廃棄物をスムーズにガス化炉に供給することができなくなる。さらに、ダンパが金属製である場合、摩擦係数が高いため湿った細かい廃棄物が付着し、シール性が阻害される恐れもある。

従って、本発明の目的は、外部空気のガス化炉内への流入を阻止するシール機能を有する二重ダンパが閉じた際に、火花が発生するのを防止し、かつ磁性を帯びた廃棄物や細かな廃棄物の付着を防止することを可能ならしめるようにした廃棄物供給装置およびそのシール方法を提供することである。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、従って、上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る廃棄物供給装置が採用した手段の要旨は、外部空気のガス化炉内への流入を阻止するシール機能を有し、交互に開閉操作される上部ダンパと下部ダンパとが上下方向に所定の間隔を隔てて設けられた垂直シュート部を備え、前記垂直シュート部を介して供給された廃棄物を前記ガス化炉の方向に搬送する廃棄物搬送装置を備えてなる廃棄物供給装置において、前記上部ダンパと下部ダンパとのそれぞれのダンパ本体をダンパ基板と、これらダンパ基板の上面に機械的締結手段により固着された硬質低摩擦樹脂板とから構成すると共に、これら上部ダンパと下部ダンパとが閉じた場合に前記硬質低摩擦樹脂板の外縁部上面が前記垂直シュート部分の内側に形成されたシール面に当接するように構成したことを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係る廃棄物供給装置が採用した手段の要旨は、請求項１に記載の廃棄物供給装置において、前記機械的締結手段は、前記ダンパ基板に螺刻した雌ネジに、ネジ頭の上面が前記硬質低摩擦樹脂板の上面より低位置になるように螺着した皿小ネジであり、前記ネジ頭の上面に樹脂コーティング層を形成したことを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係る廃棄物供給装置のシール方法が採用した手段の要旨は、上部ダンパと下部ダンパとが上下方向に所定の間隔を隔てて設けられた垂直シュート部を備え、前記垂直シュート部を介して供給された廃棄物を前記ガス化炉の方向に搬送する廃棄物搬送装置を備えてなり、外部空気のガス化炉内への流入を阻止する廃棄物供給装置のシール方法において、前記上部ダンパと前記下部ダンパとを交互に閉じてシールするに際して、これら上・下部ダンパを構成するダンパ本体の硬質低摩擦樹脂板の外縁部上面を前記垂直シュート部分の内側に形成されたシール面に当接させることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る廃棄物供給装置、または本発明の請求項３に係る廃棄物供給装置のシール方法では、廃棄物供給シュートが具備するシールシュート部の垂直シュート部分に設けられている上部ダンパと下部ダンパとのそれぞれのダンパ本体の硬質低摩擦樹脂板の外縁部上面が垂直シュート部分の内側に形成されたシール面に当接するようになっている。

従って、本発明の請求項１に係る廃棄物供給装置、または本発明の請求項３に係る廃棄物供給装置のシール方法によれば、上部ダンパと下部ダンパとが閉じた場合に、前記硬質低摩擦樹脂板の外縁部上面が前記垂直シュート部分の内側に形成されたシール面に当接するから、たとえ垂直シュート部分に形成されているシール面が金属製であっても火花が発生するような恐れがない。また、前記硬質低摩擦樹脂板に磁性を帯びた廃棄物が付着するようなこともなく、さらに摩擦係数が低く湿った細かい廃棄物も付着しないためシール性が阻害されるような恐れもない。

本発明の請求項２に係る廃棄物供給装置によれば、硬質低摩擦樹脂板を皿小ネジ（機械的締結手段）によりダンパ基板に取付ける構成であるから、ダンパ基板への硬質低摩擦樹脂板の着脱（交換）作業が容易であり、また皿小ネジのネジ頭の上面に樹脂コーティング層を形成したから、皿小ネジのネジ頭への磁性物質の付着や、腐食物質の接触を防止することができる。

以下、本発明の廃棄物供給方法を実施する実施の形態に係る廃棄物供給装置を、添付図面を順次参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態に係り、廃棄物をガス化するためのガス化炉を併せて示す廃棄物供給装置の模式的構成説明図であり、図２（ａ）は上部ダンパと下部ダンパの模式的構成説明図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ部拡大断面図である。

図に示す符号１は、本発明の廃棄物供給方法を実施する実施の形態に係る廃棄物供給装置である。この廃棄物供給装置１は、後述する垂直シュート部６と、この垂直シュート部６から廃棄物が供給される廃棄物搬送装置７と、この廃棄物搬送装置７に連接され、ガス化炉２０の廃棄物投入口２１に斜めに連通して廃棄物９を供給する廃棄物供給シュート８を備えている。即ち、クレーン等の図示しない廃棄物投入装置により廃棄物ホッパ２に投入された廃棄物９はプッシャ３により押出され、押出された廃棄物９は破砕機４により粗破砕される。そして、前記破砕機４で粗破砕された廃棄物は、気密可能なコンベヤハウジング内に設けられてなるコンベヤ５によって斜め上方に運び上げられ、前記垂直シュート部６に落下供給されるように構成されている。

前記垂直シュート部６には、後述するシール機能を有する二重ダンパが内設され、横断面が矩形状に形成されている。そして、この垂直シュート部６の下部に連なり、廃棄物を前記ガス化炉２０側に搬送する、スクリュコンベヤや解砕機が内設されてなる廃棄物搬送装置７とから構成されている。さらに、前記廃棄物搬送装置７の先端下部に、前記ガス化炉２０の廃棄物投入口２１に斜めに連通する廃棄物供給シュート８の上端が接続されている。

前記垂直シュート部６に内設されてなる二重ダンパは、上部ダンパ１１と、この上部ダンパ１１の下方に所定の間隔を隔てて設けられた下部ダンパ１２である。先ず、前記上部ダンパ１１は、垂直シュート部６のガス化炉２０の方向側の内壁側に設けられた上部支持軸１１ｐを回動支点として、水平線に対して１５°傾斜した閉位置から７５°下側方向に回動して、水平線に対して直交する垂直位置になるまで開かれるように構成されている。
また、前記下部ダンパ１２は垂直シュート部６の前記上部ダンパ１１から所定距離下方に離れた位置に設けられ、垂直シュート部６のガス化炉２０の方向側の内壁側に設けられた下部支持軸１２ｐを回動支点として、水平線に対して１５°傾斜した閉位置から７５°下側方向に回動して、水平線に対して直行する垂直位置になるまで開かれるように構成されている。

ところで、本実施の形態においては、前記上部ダンパ１１と前記下部ダンパ１２とが閉じた状態における水平線に対する傾斜角度は、上記のとおり、何れも１５°に設定されている。しかしながら、上・下部ダンパの水平線に対する傾斜角度は、何れも適宜設定されるべきものであるから、１５°に限定されるものではない。

また、本実施の形態においては、前記上部支持軸１１ｐと前記下部支持軸１２ｐとは何れも垂直シュート部６のガス化炉２０の方向側の内壁側に設けられているが、下記のようにすることができるので、この構成に限るものではない。
（１）上部支持軸１１ｐと下部支持軸１２ｐとの何れも、垂直シュート部６のガス化炉２０から離反する方向側の内壁側に設けることができる。
（２）下部支持軸１２ｐを垂直シュート部６のガス化炉２０の方向側の位置にしたままとし、上部支持軸１１ｐを垂直シュート部６のガス化炉２０から離反する方向側の内壁側に設ける。
（３）上部支持軸１１ｐを垂直シュート部６のガス化炉２０の方向側の位置にしたままとし、下部支持軸１２ｐを垂直シュート部６のガス化炉２０から離反する方向側の内壁側に設ける。

なお、上記（２）、（３）に記載したように、上部支持軸１１ｐと下部支持軸１２ｐとを垂直シュート部６の互いに相対する内壁に設けることにより、上部ダンパ１１から下部ダンパ１２の下部支持軸１２ｐ側に廃棄物を落下させることができる。従って、下部ダンパ１２の上面に付着する付着物が、上部ダンパ１１から落下する廃棄物の滑落により払拭され続け、下部ダンパ１２の清掃作業頻が低減されるため、廃棄物供給装置のメンテナンスコストの低減効果が得られる。

前記上部ダンパ１１と前記下部ダンパ１２は、図２（ａ），（ｂ）に示すように構成されている。先ず、前記上部ダンパ１１は、例えばＳＳ材またはＳＵＳ材から構成されたダンパ基板１１ｂと、このダンパ基板１１ｂの上面に固着された硬質低摩擦樹脂板１１ｃとからなる上部ダンパ本体１１ａと、一端側が前記上部支持軸１１ｐにより回動可能に支持されると共に、他端側がブラケット１１ｅ、連結ピン１１ｆを介して前記上部ダンパ本体１１ａを回動支持する上部支持アーム１１ｈとから構成されている。

前記硬質低摩擦樹脂板１１ｃは、前記ダンパ基板１１ｂに螺刻されてなる複数の雌ネジ１１ｓのそれぞれに螺着された皿小ネジ１１ｄ（機械的締結手段）によって前記ダンパ基板１１ｂの上面に固着されている。なお、前記硬質低摩擦樹脂板１１ｃのすり鉢状のネジ頭収容穴に収容された前記皿小ネジ１１ｄの上面を埋める逆円錐台状に形成され、上面が前記硬質低摩擦樹脂板１１ｃの表面と面一になるものは、皿小ネジ１１ｄの上面に腐食性物質が接触するのを妨げると共に、廃棄物に含まれている磁性物質の付着を防止するためのコーティング層１１ｇである。

前記上部支持アーム１１ｈを支持する上部支持軸１１ｐの垂直シュート部６から外方に突出する軸端に上部アーム１１ｉの一端が固着されており、この上部アーム１１ｉの先端に上部シリンダ１１ｊの伸縮ロッドの先端が枢着されている。つまり、上部シリンダ１１ｊの伸縮ロッドの伸縮により、上部アーム１１ｉ、上部支持軸１１ｐ，上部支持アーム１１ｈを介して上部ダンパ本体１１ａが７５°回動されるように構成されている。

また、前記下部ダンパ１２は、例えばＳＳ材またはＳＵＳ材から構成されたダンパ基板１２ｂと、このダンパ基板１２ｂの上面に固着された硬質低摩擦樹脂板１２ｃとからなる下部ダンパ本体１２ａと、一端側が前記下部支持軸１２ｐにより回動可能に支持されると共に、他端側がブラケット１２ｅ、連結ピン１２ｆを介して前記下部ダンパ本体１２ａを回動支持する下部支持アーム１２ｈとから構成されている。

前記硬質低摩擦樹脂板１２ｃは、前記ダンパ基板１２ｂに螺刻されてなる複数の雌ネジ１２ｓのそれぞれに螺着された皿小ネジ１２ｄ（機械的締結手段）を介して前記ダンパ基板１２ｂの上面に固着されている。なお、前記硬質低摩擦樹脂板１２ｃのすり鉢状のネジ頭収容穴に収容された前記皿小ネジ１２ｄの上面を埋める逆円錐台状に形成され、上面が前記硬質低摩擦樹脂板１２ｃの表面と面一になるものは、皿小ネジ１２ｄの上面に腐食性物質が接触するのを妨げると共に、廃棄物に含まれている磁性物質の付着を防止するためのコーティング層１２ｇである。

前記下部支持アーム１２ｈを支持する下部支持軸１２ｐの垂直シュート部６から外方に突出する軸端に下部アーム１２ｉの一端が固着されており、この下部アーム１２ｉの先端に下部シリンダ１２ｊの伸縮ロッドの先端が枢着されている。つまり、前記下部シリンダ１２ｊの伸縮ロッドの伸縮により下部アーム１２ｉ、下部支持軸１２ｐ、下部支持アーム１２ｈを介して下部ダンパ本体１２ａが７５°回動されるように構成されている。以上の説明から良く理解されるように、これら上部ダンパ１１と下部ダンパ１２および作動機構は全く同構成になるものである。

前記上部ダンパ本体１１ａの硬質低摩擦樹脂板１１ｃ、および下部ダンパ本体１２ａの硬質低摩擦樹脂板１２ｃに、３００万から８００万の巨大分子量を有する超高分子量ポリエチレン樹脂を用いた。本発明の実施の形態においては、上記のとおり、超高分子量ポリエチレン樹脂を用いたが、特にこの樹脂に限るものではなく、例えばＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）樹脂等も用いることができる。つまり、硬質低摩擦樹脂板の材質としては、耐摩耗性、耐衝撃性、および耐薬品性等が優れていればよいので、樹脂の種類に限定されるものではない。

なお、前記上部ダンパ１１と下部ダンパ１２とは、外部空気のガス化炉２０内への流入を阻止するために、前記上部ダンパ１１と前記下部ダンパ１２のうち必ず一方が閉じるように、交互に開閉操作されるように構成されている。

さらに、前記廃棄物搬送装置７の内部には、前記下部ダンパ１２から供給された廃棄物をガス化炉２０の方向に搬送するスクリュコンベヤ１３が収容されている。このスクリュコンベヤ１３は、水平面上おいて互いに平行な回転中心を有する一対の搬送スクリュ１３ａを備えている。また、前記スクリュコンベヤ１３の先端側であって、かつその外方位置に、スクリュコンベヤ１３で押出された廃棄物を解砕する廃棄物解砕機１４が設けられている。なお、本実施の形態における廃棄物解砕機１４は回転式であるが、揺動式の構成のものを採用することが可能である。

以下、上記構成になる廃棄物供給装置１の作用態様を説明する。廃棄物ホッパ２に供給された廃棄物１０はプッシャ３によって押出され、押出された廃棄物は破砕機４によって粗破砕される。前記破砕機４で粗破砕された廃棄物は、コンベヤ５により斜め上方に運び上げられると共に、前記シールシュート部７の垂直シュート部分７ａの上部ダンパ１１の上に落下供給される。

前記上部ダンパ１１の上面に所定量の廃棄物が溜まると上部ダンパ１１が開き、開いてから数秒後に閉じられるが、この間に、上部ダンパ１１の上に溜められて所定量の廃棄物と、コンベヤ５により斜め上方に運び上げられた廃棄物とが下部ダンパ１２の上に投入される。次いで、上部ダンパ１１が閉じてから数秒後に、下部ダンパ１２が開き、開いてから数秒間開状態で保持される。そのため、下部ダンパ１２上に投入された廃棄物がスクリュコンベヤ１３上に、具体的には一対の搬送スクリュ１３ａの上に落下する。

前記一対の搬送スクリュ１３ａの上に落下した廃棄物は、一対の搬送スクリュ１３ａの回転により搬送される。ぞして、スクリュコンベヤ１３の先端から排出された廃棄物は廃棄物解砕機１４でさらに細かく解砕され、先端シュート部８を介して廃棄物投入口２１からガス化炉２０に投入される。このガス化炉２０に投入された廃棄物は５００〜６００℃の温度でガス化され、可燃ガスと固定炭素分と灰分とに分解される。

次いで、分解した可燃ガスと固定炭素分が図示しない溶融炉で燃焼され、溶融炉の１３００℃以上の温度で灰分が溶融すされて溶融スラグとなる。なお、下部ダンパ１２は、廃棄物をスクリュコンベヤ１３に供給した後、数秒間で閉じると共に、先に閉じられた上部ダンパ１１が開かれるというように、前記上部ダンパ１１と下部ダンパ１２とは、予め設定した所定秒間毎に１回ずつ開閉されることが繰り返される。

本発明の実施の形態にガス化炉の係る廃棄物供給装置１によれば、上記のような工程において、上部ダンパ本体１１ａと下部ダンパ本体１２ａの上面は何れも硬質低摩擦樹脂板であるから、垂直シュート部６に形成された図示しないシール面が金属性であっても、閉めたときの衝撃により火花が発生するようなことがないから、廃棄物中の油分が発火したりするような恐れがない。また、磁性を帯びた廃棄物が付着するようなことがないから、他の廃棄物が引っ掛かって廃棄物が堆積し、廃棄物をスムーズにガス化炉に供給することができなくなるような恐れもない。さらに、摩擦係数が低いため湿った細かい廃棄物が付着しないから、シール性が阻害されるような恐れもない。

なお、上記実施の形態に係るガス化炉の廃棄物供給装置１は、本発明の１具体例に過ぎず、従って本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内における設計変更等は自由自在であるから、上記実施の形態に限定されるものではない。

本発明の実施の形態に係り、廃棄物をガス化するためのガス化炉を併せて示す廃棄物供給装置の模式的構成説明図である。 本発明の実施の形態に係り、図２（ａ）は上部ダンパと下部ダンパの模式的構成説明図，図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ部拡大断面図である。 従来例に係る流動層ガス化炉およびこの流動層ガス化炉に廃棄物を供給する廃棄物供給装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１…廃棄物供給装置
２…廃棄物ホッパ
３…プッシャ
４…破砕機
５…コンベヤ
６…垂直シュート部
７…廃棄物搬送装置
８…廃棄物供給シュート
９…廃棄物
１１…上部ダンパ，１１ａ…上部ダンパ本体，１１ｂ…ダンパ基板，１１ｃ…硬質低摩擦樹脂板，１１ｄ…皿小ネジ，１１ｅ…ブラケット，１１ｆ…連結ピン，１１ｇ…コーティング層，１１ｈ…上部支持アーム，１１ｉ…上部アーム，１１ｊ…上部シリンダ，１１ｐ…上部支持軸，１１ｓ…雌ネジ
１２…下部ダンパ，１２ａ…下部ダンパ本体，１２ｂ…ダンパ基板，１２ｃ…硬質低摩擦樹脂板，１２ｄ…皿小ネジ，１２ｅ…ブラケット，１２ｆ…連結ピン，１２ｇ…コーティング層，１２ｈ…下部支持アーム，１２ｉ…下部アーム，１２ｊ…下部シリンダ，１２ｐ…下部支持軸，１２ｓ…雌ネジ
１３…スクリュコンベヤ，１３ａ…搬送スクリュ
１４…廃棄物解砕機
２０…（流動層）ガス化炉，２１…廃棄物投入口

Claims (3)

1. 外部空気のガス化炉内への流入を阻止するシール機能を有し、交互に開閉操作される上部ダンパと下部ダンパとが上下方向に所定の間隔を隔てて設けられた垂直シュート部を備え、前記垂直シュート部を介して供給された廃棄物を前記ガス化炉の方向に搬送する廃棄物搬送装置を備えてなる廃棄物供給装置において、前記上部ダンパと下部ダンパとのそれぞれのダンパ本体をダンパ基板と、これらダンパ基板の上面に機械的締結手段により固着された硬質低摩擦樹脂板とから構成すると共に、これら上部ダンパと下部ダンパとが閉じた場合に前記硬質低摩擦樹脂板の外縁部上面が前記垂直シュート部分の内側に形成されたシール面に当接するように構成したことを特徴とする廃棄物供給装置。
2. 前記機械的締結手段は、前記ダンパ基板に螺刻した雌ネジに、ネジ頭の上面が前記硬質低摩擦樹脂板の上面より低位置になるように螺着した皿小ネジであり、前記ネジ頭の上面に樹脂コーティング層を形成したことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物供給装置。
3. 上部ダンパと下部ダンパとが上下方向に所定の間隔を隔てて設けられた垂直シュート部を備え、前記垂直シュート部を介して供給された廃棄物を前記ガス化炉の方向に搬送する廃棄物搬送装置を備えてなり、外部空気のガス化炉内への流入を阻止する廃棄物供給装置のシール方法において、前記上部ダンパと前記下部ダンパとを交互に閉じてシールするに際して、これら上・下部ダンパを構成するダンパ本体の硬質低摩擦樹脂板の外縁部上面を前記垂直シュート部分の内側に形成されたシール面に当接させることを特徴とする廃棄物供給装置のシール方法。

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