JPH0722753B2 - 有害物質で汚染された液体の処理方法及び装置 - Google Patents
有害物質で汚染された液体の処理方法及び装置Info
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- Y10S261/42—Ozonizers
Description
類の方法及び該方法に対応する装置に関する。
質で汚染されている液体を処理する方法に向けられてい
る。この有害物質群に属するのは例えば塩化水素であっ
て、該塩化水素のうち多くは生物学的に分解されず、塩
化水素のうち幾つかは毒性をもって生物に作用する。
炭化水素であってもよく、該炭化水素では水素原子はハ
ロゲンによって置換される。
高分子の物質はリグニン又は腐殖酸であってもよい。
1であるオゾンと緩慢に反応するか、又は全然反応しな
い化合物がある。
地球上にある元素及び物質の自然の生態学循環に戻され
ず、人工的、化学的に合成されて、例えば発泡剤、冷却
剤、溶剤、農薬及び除草剤として用いられ、あるいは上
記化合物は工業的工程で副産物として、例えば塩化リグ
ニンは塩素漂白工程で副産物として生じる。
する。従って、こうした物質を解毒する方法を探さねば
ならない。
て吸収されて、該化学結合を弛緩するので、該化学結合
がラジカルによって酸化され、すなわち破壊(aufbrech
en)されることは、周知である。
ってよい。OH基は過酸化水素(H2O2)又はオゾン(O3)の水
溶液を紫外線照射することにより、詳しくは出発化合物
H2O2及びO3は紫外線を吸収して、酸素原子を発生させ、
該酸素原子は水と作用してOH基を形成する。
公知であり、開示されてもいる(B.ガーベル、B.シュタ
ッヘル及びW.ティールマン、専門報告HWW2、37-42頁、1
982年、『飲料水を殺菌し成分を酸化させるための紫外
線照射及びH2O2処理の組合わせの技術的応用の可能
性』)。
示されている(D.F.フレッチャー、ウォーター・ワール
ド・ニュース、第3巻、3号、1987年、『紫外線/オゾ
ン工程は毒性を処理する』及びK.ブルックス、R.マック
ジンティ、ケミカルウイーク、マグローヒル出版、『地
下水処理ノウハウが実用化される』及びJ.D.ゼフ、E.レ
イティス、J.バーリッヒ、米国カリフォルニア、水処理
中のオゾン、第1巻、第9回オゾン世界会議議事録、ニ
ューヨーク、1989年、『地下、廃棄物及び浸出水中の毒
性の有機化合物の除去に関する紫外線酸化事例研究』72
0-731頁)。
ックスは、米国カリフォルニア州サンタナのウルトロッ
クス・インターナショナル社の登録商標である)は、連
続的又は非連続的液流用の紫外線酸化物・接触装置を有
する。紫外線照射器は、並列されている複数の室に、垂
直方向に、異なった数設置されている。これらの室に
は、水が流れるか、又は溜まっており、石英製の保護管
によって保護されたランプを囲繞している。オゾン又は
他の酸化物はスチール製拡散器によって室に供給され
る。
ョン・インターナショナル社の登録商標である)は、短
い波長の紫外線光を用いてオゾンを製造し、水相又は気
相のオゾンを塩素炭化水素に作用させる(J.A.モーザ
ー、理学修士、水処理におけるオゾン、第1巻、第9回
オゾン世界会議議事録、ニューヨーク、1989年、732-74
2頁、『光化学工程による高い濃度レベルでの塩素化炭
化水素の処理』)。
が、O3と紫外線との組合わせ方法において可能である高
い酸化ポテンシャルを達成しないことである。
ックスのように紫外線浸漬照射装置を用いて行なわれ
る。紫外線浸漬照射装置は放射室に厚い水層を有するの
で、薄い水層を用いる照射装置に比べて紫外線が透過し
難い。更に、これらの放射室では、オゾンがキャリヤガ
スとともに直接供給され、水に対するオゾンの溶解は最
適の状態とならず、物理的に溶解されないガスの気泡
は、紫外線照射の効果を低下させる。
ってオゾンを発生させる方法は、低い濃度のオゾンを発
生するので、オゾンによる酸化能力を低下することにな
る。
効果を改善することである。
れている。
が、物理的に溶解されたオゾンとともに紫外線照射の場
所に送られるので、紫外線照射の効果は一層強化され
る。
ガスを、増圧して液体に導入すること、及び特許請求の
範囲第3項に示すように、装置の圧力全体をも高めるこ
とによって、液体中のオゾン分圧及びオゾンの溶解度も
高められて、オゾン処理の効果の上昇に役立つ。
に、液体が循環装置内で幾度も処理されることであり、
特許請求の範囲第5項の装置によれば、循環装置を流れ
る液流は、連続的に供給及び排出する液流よりも多量と
なる。
とともに、希釈効果によってより良い紫外線透過が行な
われる。更に、紫外線を幾度も同一の装置に作用させる
ことにより、液体の照射領域内での滞在時間を延長する
ことができる。
るガスを、処理すべき液体の供給口又は該供給口の一部
に導入することができる。
の回収率を高めるために、分離されかつ残留オゾンを含
有するオゾンキャリヤガスを新たに液体と反応させるこ
とができる。
ヤガスが酸素である場合に、特許請求の範囲第8項に示
すように、酸素は、オゾンから分離された後に、オゾン
源又はオゾン発生装置の乾燥装置を通って再度使用され
る。
時に又は特許請求の範囲第11項のように順次所定の液量
に作用することができる波長の異なった紫外線で照射す
る構造である。この場合、波長は離散的に選ばれてもよ
い。例えば、通常用いられる波長である254nm及び他の
適切な波長値である。しかしこれに限らず連続的な波長
帯域を単独で又は任意の組み合わせで用いることもでき
る。
供給を、有害物質との種々な反応に適合させて行なうこ
とができる。
値を調節して、反応性を高めることができる。
加熱して、反応速度を高めることができる。
ゾンとのみ反応可能な物質、例えばアゾ色素、コロイド
及び不透明物質が、オゾンによる作用と紫外線による作
用が同時に液体に印加される以前に破壊又は析出される
ので、液体の透明度、従って紫外線の透過性は向上し、
紫外線の作用を強化することができる。
によって実現される。
るガスの溶解しない部分を放出又は分離する反応・ガス
抜き容器は、特許請求の範囲第16項に示す好適な実施例
によって形成される。
物として次のように案内される。すなわち、上記液体は
まず内側の容器に達し、物理的に溶解されないガスは内
側の容器から出て、排出管で除去されるように案内さ
れ、液体は、内側の容器の下方領域から供給されて内側
の容器の中を上昇して、外側の容器に溢れ、外側の容器
の下方領域に形成された安定ゾーンを経て導出される。
のため排出管が設けられ、排出液及び循環液は戻り管を
通って入口に戻される。
は、本発明の本質的な構造的特徴とするところである。
に、反応・ガス抜き容器は直列に接続されている。
すべき液体を照射する手段は、両方の反応・ガス抜き容
器の間に設置された照射ユニットを備えている。
応・ガス抜き容器の排出管及び反応・ガス抜き容器の排
出管から出口に通じる戻り管の少なくとも一方に照射ユ
ニットが設置されている。
の範囲第22項に基づく構造が設けられる。
のオゾンを含有し、オゾンは第2の反応・ガス抜き容器
に計画的に送られ、ここで再びオゾン反応を行なうこと
ができる。
設置された導入手段及び特許請求の範囲第24項に記され
た戻り管に設置された導入手段の少なくとも一方によっ
て液体に導入される。
る液体層を、流れと直角方向に照射する構造の紫外線照
射ユニットが用いられている。
るために、オゾン発生器として、無声放電で作動するオ
ゾン発生器が用いられている。
3つの装置の概略的な線図を示す。
て、オゾン発生器10と、第1の反応・ガス抜き容器20
と、第2の反応・ガス抜き容器30と、紫外線照射ユニッ
ト40と、第2の紫外線照射ユニット50を有する。
り、ポンプ2によって、数バールの圧力に高められる。
圧力タンク3から取り出されて、減圧弁4によってオゾ
ン発生器10に送られる。該オゾン発生器10では、約100g
/m3の酸素の濃度のオゾンが発生される。O3及びO2によ
り形成された酸素を含有するガスは導管5を通ってイン
ジェクタ6に送られ、該インジェクタ6は液体用の入口
管1に設置される。従って、インジェクタ6では、僅か
に高められた圧力下にありオゾンを含有するガスは、高
められた圧力下にある液体へ吸収される。
8にも達し、該インジェクタ8を設置された戻り管9は
インジェクタ6の下流方向の箇所11で入口管1に連通し
ている。
混入された液体は導管12を通って反応・ガス抜き容器20
に達する。
容器13と、該容器13中で同心的に設置された円筒状の内
側の容器14により構成される。該内側の容器14は、符号
15の箇所で、外側の容器13の底部と直接的に結合されて
いる。上側の縁部16では内側の容器14が開放され、溢れ
口を形成する。導管12は内側の容器14の下方領域17に延
び、内側の容器14には充填材及びクロスハッチング18で
示された邪魔板の少なくとも一方が設けられている。従
って、液体は矢印19の方向に容器14を通って上方に流
れ、何度か乱れて方向転換されるので、液体に導入され
たオゾンは反応する機会を有し、混合されたが物理的に
は溶解しないガスは、液体に溶け込まず、内側の容器14
の上方に形成された空間21に上昇する。次いで、液体は
上側の縁部16を越えて矢印22の方向に外側の容器13に流
れ落ちる。外側の容器13の下方領域23には安定ゾーンが
形成され、該安定ゾーンではオゾン反応及びガス抜き反
応の大部分が行なわれる状態にある。下方領域23には排
出管24及び25が設置され、液体は排出管24を通って紫外
線照射ユニット40に入るとともに、排出管25を通って導
管26に入り、該導管26には、液体を再度加圧するポンプ
27が設置されている。液体はポンプ27から紫外線照射ユ
ニット50及び戻り管9を通ってインジェクタ8に流れ戻
る。
通って第1の反応・ガス抜き容器20と同様に形成されて
いる第2の反応・ガス抜き容器30の下方領域29に達す
る。液体は反応・ガス抜き容器30の内側の容器14内で上
昇し、その際、溶かされたオゾンとの残余の反応が行な
われる。処理済みの液体は内側の容器14の上側の縁部か
ら溢れた後、処理済みの液体が出口31に達する。しか
し、矢印22の方向に溢れた液体の他方の部分は、排出管
35を通って排出され、導管26に達し、新たにインジェク
タ8を通過して送出される。
オゾンを含有するオゾンキャリヤガスは、閉鎖型の外側
の容器13の上方領域21に溜まり、そこから排出管32を通
って排出される。このガスは導管33を通って排気される
か、あるいは導管34を通って第2の反応・ガス抜き容器
30の下方領域29に導入され、ガスは該下方領域29から内
側の容器14内にある液体中を上昇するので、残留オゾン
部分は新たに反応に参加することができる。
キャリヤガスは、導管37及びガス乾燥器38を通ってオゾ
ン発生器10に戻される。酸素の代わりに、他のガス、例
えば空気、窒素あるいはアルゴンも、オゾンキャリヤガ
スとして用いられる。
は、機能的に第1図に対応する構成部分である限り、符
号は同一である。
れ、ポンプ2によって加圧され、装置の内部圧力を上昇
させる未処理水は、ポンプ2の上流側で分配される。上
記未処理水の導管39に分割された支流は加圧ポンプ41に
よって加圧され、導管42を通って反応・ガス抜き容器60
に送られる。該反応・ガス抜き容器60の構造及び作動法
は反応・ガス抜き容器20にほぼ対応している。反応・ガ
ス抜き容器60の外側の容器13の下方領域から上昇する液
体は、導管43を通って再度導管44中の主流に混入され
る。導管44は第2の反応・ガス抜き容器70に通じる導管
を形成し、該導管は同様に反応・ガス抜き容器20に対応
した構造と機能を有する。液体はオゾンとの反応の後
に、外側の容器13の下方領域23から出口31に達し、その
際、出口31に通じる導管45に設けられた紫外線照射ユニ
ット80は液体を最後の紫外線照射に晒す。
て他の紫外線照射ユニット90に延び、液体は該紫外線照
射ユニット90から導管44中の主流に戻る。オゾンが溶け
た液体は、溶けたオゾンとともにポンプによって幾度も
導管47及び44を通って循環され、その際、紫外線照射ユ
ニット90で繰返し紫外線照射に晒される。
ガスは、導管62,64及び53を通り、残留オゾン変換器54
を通過した後、外部に放出される。
る被処理液体は、導管1を通って装置300に入り、ポン
プ2によって加圧される。液体は反応容器85次いで紫外
線照射ユニット40を貫流する。続いて、液体は他のポン
プ52によって再度加圧され、インジェクタ56を通過す
る。インジェクタ56では、導管57を通って導かれかつオ
ゾンを含有するガスが液体に混入される。オゾンと混合
された液体は、次に、ガス抜き容器60に達し、そこで
は、液体に溶かされずかつ残留オゾンを含有するガス部
分は分割され、該ガス部分は導管53を通って排出され
る。溶解されたオゾンを含有する液体は導管56を通って
点58に送られ、そこで、液体は導入されたオゾンと混入
される。オゾン反応は反応容器85で行なわれる。該反応
容器85は、イオン反応の高い成分が個々の未処理水の処
理に対して必要があるときに設けられる。
を点58から一点鎖線で示された導管64を通って反応容器
85の後方の点65に送り、そこから直接紫外線照射ユニッ
ト40に送ることもできる。インジェクタ56でのオゾンの
混合後に、ガス抜きがガス抜き容器60で行なわれる。溶
かされた形態でのみオゾンを含有しかつガス抜きされた
液体は、導管56及び64を通って再度紫外線照射ユニット
40に送られる。従って、オゾンを含有する液体部分は、
ガス抜きされた形態でのみ再度紫外線照射ユニット40を
通過し、これにより、照射の効率が高められる。
に貯蔵され、フィルタを通してオゾン発生器10に達す
る。オゾン発生器10の生成物はキャリヤガスとして残っ
たO2及び数%のO3の混合物である。該混合物は導管57を
通ってインジェクタ56に送られる。
れない残留オゾンを含有するガスは、残留オゾン変換器
54で処理される。該残留オゾン変換器54では、残ったオ
ゾンはO2に戻され、フィルタ66及び全体として符号38を
付されたガス乾燥器を経、導管55を通ってフィルタ51の
手前の箇所67に戻され、オゾン発生器10内で新たにオゾ
ン化処理を受ける。
保たれ、該液位調整器59はガス抜き容器60に設けられた
液位センサ62と協働し、制御配線63を介して弁61を制御
し、該弁61は、ガス抜き容器60内の液位が上昇すると、
液体を排出する。
体が貫流しかつ液体層を横方向に貫通する紫外線光の減
衰が少ない構造をなしている。
下記の効果を得ることを目的として形成されている。そ
の効果とは、 水圧上昇用のポンプ及びインジェクタによって圧力を加
えて高い濃度のオゾンガスを液体に溶解できること、 高いオゾン濃度及び高い装置水圧を得るようにオゾン分
圧を高めることによるばかりでなく、更に、ガス抜き・
反応タンクに設けられ未処理水を多数回循環させる水循
環案内通路及び該通路に配置された邪魔板を通過して未
処理水を流すことにより、オゾンを溶解させるための水
量を実質的に増加させ、ガス溶解度を高めることができ
ること、 オゾンを溶解していてしかも気泡のない水に対して、最
初に挙げた2点を通して紫外線照射が行なわれているこ
と、 濃縮されて細い流れとなった未処理水の流れを多数回還
流させることにより、照射する紫外線を透過性のよい細
い光線をなすことができること、 照射が幾何学的見地から好ましいものでありかつ液体層
が薄いので、流れに用いる紫外線照射装置による、液体
成分及び溶解されたオゾンへの紫外線光の影響が良好で
あること、 液体循環案内路を用いたことによって、紫外線を何回も
照射することができ、かつそのために未処理水が照射領
域で滞在する時間が実質的に長くなること、 及びガス抜き容器の手前にオゾンを供給すること、更に
詳述すれば該オゾンがオゾンと紫外線が同時的に作用す
る箇所に至る流路の途中で、オゾン反応のみが可能な物
質、例えば染料乃至顔料及び不透明物質に作用する前の
段階でオゾンを供給することにより、液体の透明度従っ
て紫外線の透過度が上昇しオゾンと紫外線との組み合わ
された作用が強化されるという効果である。
が困難で部分的に毒性さえ有する物質は、要求された境
界値が達成されるか、あるいは物質が更に生物学的に分
解される限りは、酸化される。又は、十分に高い用量が
適用されるときは、鉱化作用も行なわれる。
下の通りである。
すること、 −複数の溶解段階によってオゾン溶解度係数が良好であ
ること、 −紫外線照射のために気泡を有せずオゾンを含有する液
体を提供すること、 −液体を何度も循環させることによって照射装置を用い
て紫外線の用量が多量に入ること、 −希釈及びオゾンと染料とのあり得る反応によって供給
用液体の紫外線透過度を高めること、 −pH値を高めるための可能性及び温度を上げてオゾンに
よって綿状にするための可能性を組み合わせること、 −最適の照射を有機物質の最適の吸収を適合させること
ができる種々の照射源によって紫外線スペクトルを変化
させることができること、である。
と組み合わせることによって、1m3の廃水につき500μg
/lAOXという行政規則の、目下論議の的になっている制
限値を2桁の%(Zehnerprozent)だけ下回らせること
ができるので、技術の新しい基準が立てられる。
Claims (25)
- 【請求項1】分解しにくい有害物質で汚染された液体
を、オゾンを含有するガス及び紫外線照射を用いた湿式
酸化によって処理する方法において、 オゾンを含有するガスを、紫外線照射に晒されない装置
の一部で、液体中に導入し、その中で溶かすこと、溶け
ないオゾンキャリヤガスを紫外線照射の前に分離するこ
と、及び次いでほぼ気泡を有さず、吸収された形態での
オゾンを含有する液体を、同時に基を発生させかつ貫流
中に該基で酸化させるために、紫外線発生装置によって
照射すること、を特徴とする方法。 - 【請求項2】前記オゾンを含有するガスを、圧力を高め
つつ前記液体中に導入すること、を特徴とする特許請求
の範囲第1項に記載の方法。 - 【請求項3】前記オゾンを含有するガスの導入及び前記
溶かされないオゾンキャリヤガスの分離の際に、前記液
体を高圧状態に保つこと、を特徴とする特許請求の範囲
第1項乃至第2項のいずれか1に記載の方法。 - 【請求項4】前記液体を循環(装置)内で幾度も処理す
ること、を特徴とする特許請求の範囲第1乃至第3項の
いずれか1に記載の方法。 - 【請求項5】前記循環装置内で案内される液流は、連続
的に出入りする液体よりも多いこと、を特徴とする特許
請求の範囲第4項に記載の方法。 - 【請求項6】前記オゾンを含有するガスを、処理すべき
液体の供給口又は該供給口の一部に導入すること、を特
徴とする特許請求の範囲第1項乃至第5項のいずれか1
に記載の方法。 - 【請求項7】分離されかつ残留オゾンを含有するオゾン
キャリヤガスを、残留オゾン反応を得るために、新たに
前記液体と反応させること、を特徴とする特許請求の範
囲第1項乃至第6項のいずれか1に記載の方法。 - 【請求項8】オゾンを発生させるため工業用酸素を用
い、残留オゾンを含有する酸素ガスを、液体から分離し
た後に乾燥し、オゾンを発生させるため再度用いるこ
と、を特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第7項のい
ずれか1に記載の方法。 - 【請求項9】波長の異なった紫外線で紫外線照射を行な
うこと、を特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第8項
のいずれか1に記載の方法。 - 【請求項10】処理する液体の量に応じて異なった波長
で同時に照射すること、を特徴とする特許請求の範囲第
9項に記載の方法。 - 【請求項11】処理する液体の量に応じて異なった波長
で順次に照射すること、を特徴とする特許請求の範囲第
9項に記載の方法。 - 【請求項12】前記処理すべき液体のpH値を調節して、
該液体の反応性を高めること、を特徴とする特許請求の
範囲第1項乃至第11項のいずれか1に記載の方法。 - 【請求項13】前記処理すべき液体を加熱して、反応速
度を高めること、を特徴とする特許請求の範囲第1項乃
至第12項のいずれか1に記載の方法。 - 【請求項14】前記オゾンを含有するガスの導入後及び
オゾンと紫外線との結合作用の前に、前記液体に綿状濾
過又は綿状沈降を受けさせること、を特徴とする特許請
求の範囲第1項乃至第13項のいずれか1に記載の方法。 - 【請求項15】オゾンを含有するガスの源と、処理すべ
き液体に前記オゾンを含有するガスを導入する手段と、
前記処理すべき液体を紫外線で照射する手段とを具備す
る、特許請求の範囲第1項乃至第14項に記載の方法を実
施する装置において、 前記照射手段(40,50;80,90)は、前記オゾンを含有す
るガスを導入する手段(6,8;46,56)に後置され、両者
の間には反応・ガス抜き容器装置(20,30;60,70,85)が
設置されていること、を特徴とする装置。 - 【請求項16】前記反応・ガス抜き容器装置は反応・ガ
ス抜き容器(20,30;60,70)を有し、該反応・ガス抜き
容器(20,30;60,70)は2個の対向する容器(13,14)を
備えた二重容器として形成され、前記両容器のうち、外
側の容器(13)は、上方領域(21,36,49,51)に連通
し、分離したオゾンキャリヤガスのために用いられる排
出管(32,34,62,64,53)を除いて閉じられているが、内
側の前記容器(14)は上方が開放されて、溢れ口(16)
を形成しており、前記処理すべき液体用の導管(12,42,
44)は上方から前記内側の容器(14)の下方領域(17)
へ延びており、排出管(24,25,35,43,45,47)は前記外
側の容器(13)の下方領域(23,79)から延びているこ
と、を特徴とする特許請求の範囲第15項に記載の装置。 - 【請求項17】前記外側の容器(13)の前記下方領域
(23)には、排出用液体及び戻り管(26,47)を通して
入口に戻される循環用液体を通す排出管(24,31又は25,
35,47)が設置されていること、を特徴とする特許請求
の範囲第15項乃至第16項のいずれか1に記載の装置。 - 【請求項18】第1の前記反応・ガス抜き容器(20,6
0)には、少なくとも1個の他の反応・ガス抜き容器(3
0,70)が後置され、該反応・ガス抜き容器(30,70)の
導管(28,44)は前記第1の前記反応・ガス抜き容器(2
0,60)の前記排出管(24,43)と接続されていること、
を特徴とする特許請求の範囲第15項乃至第17項のいずれ
か1に記載の装置。 - 【請求項19】前記処理すべき液体を照射する手段は、
両方の反応・ガス抜き容器(20,30)の間に設置された
照射ユニット(40)を有すること、を特徴とする特許請
求の範囲第18項に記載の装置。 - 【請求項20】前記処理すべき液体を照射する前記手段
は、最後の反応・ガス抜き容器(70)の排出管(45)に
設置された照射ユニット(80)を有すること、を特徴と
する特許請求の範囲第15項乃至第19項のいずれか1に記
載の装置。 - 【請求項21】前記処理すべき液体を照射する前記手段
は、前記排出管(25,35;47)から前記入口に戻る戻り管
(9,59)に設置された照射ユニット(90)を有するこ
と、を特徴とする特許請求の範囲第15項乃至第20項のい
ずれか1に記載の装置。 - 【請求項22】接続導管(34)は、前記第1の反応・ガ
ス抜き容器(20)の、分離されかつオゾンを含有するオ
ゾンキャリヤガス用の排出管(32)から次の前記反応・
ガス抜き容器(30)の前記下方領域(29)に延びている
こと、を特徴とする特許請求の範囲第18項乃至第21項の
いずれか1に記載の装置。 - 【請求項23】前記オゾンを含有するガスを前記処理す
べき液体に導入する手段は、前記液体の入口(1)に設
置された導入手段(6)を有すること、を特徴とする特
許請求の範囲第15項乃至第22項のいずれか1に記載の装
置。 - 【請求項24】前記オゾンを含有するガスを前記処理す
べき液体に導入する前記手段は、前記反応・ガス抜き容
器(20,30)の前記排出管(25,35)から前記入口(1)
に戻る戻り管(9)に設置された導入手段(8)を有す
ること、を特徴とする特許請求の範囲第15項乃至第23項
のいずれか1に記載の装置。 - 【請求項25】前記照射ユニット(40,50,80,90)は薄
い液体層を横方向に照射すること、を特徴とする特許請
求の範囲第19項乃至第24項のいずれか1に記載の装置。
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