JPH11156385A - 微生物固定化担体分離機、それを用いた排水処理装置及び処理方法 - Google Patents

微生物固定化担体分離機、それを用いた排水処理装置及び処理方法

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JPH11156385A
JPH11156385A JP9325960A JP32596097A JPH11156385A JP H11156385 A JPH11156385 A JP H11156385A JP 9325960 A JP9325960 A JP 9325960A JP 32596097 A JP32596097 A JP 32596097A JP H11156385 A JPH11156385 A JP H11156385A
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行義 末安
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微生物固定化担体と処理水との分離が容易
で、既存の活性汚泥処理設備を微生物固定化担体を用い
る設備に容易に適用することのできる微生物固定化担体
分離機、及びそれを用いた排水処理装置を提供する。 【解決手段】 導入された処理水を担体分離ゾーンへ導
くための傾斜したガイド板と該ガイド板に並行して設け
られ、該処理水の流速を加速させるための傾斜邪魔板と
からなる流速加速ゾーンを設けた微生物固定化担体分離
機。このような微生物固定化担体分離機を使用すれば、
担体を処理水から容易に分離することができ、既存の活
性汚泥設備を改造することなく、組み合わせて使用する
ことができるので、微生物固定化担体を使用する排水処
理設備に容易に適用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微生物固定化担体
分離機、それを用いた排水処理装置及び排水処理方法に
関する。さらに詳しくは、微生物固定化担体を含む中間
処理水を担体分離ゾーンへ導くための傾斜したガイド板
と該ガイド板に並行して設けられ、該処理水の流速を加
速させるための傾斜邪魔板とからなる流速加速ゾーンを
有する微生物固定化担体分離機、該微生物固定化担体分
離機を処理槽と組み合わせた排水処理装置及び処理方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、家庭や農村集落からの廃水、産業
排水などの廃水は、本質的に最初沈殿池、曝気槽及び最
終沈殿池から構成された処理装置で処理されており、該
曝気槽中の活性汚泥によって有機物を分解除去し、最終
沈殿池にて活性汚泥を沈降させ、上清を放流する方法が
一般的に行われている。
【0003】近年、活性汚泥処理における処理時間の短
縮や処理の安定・高度化のために、排水処理槽内の微生
物濃度を高め、微生物の滞留時間を増大させることを目
的として、各種高分子、セラミックス、プラスチックス
等からなる固定化担体に硝化菌を包括ないし固定化して
処理槽に充填して使用する方法や装置が注目されてい
る。この方法や装置によれば、微生物が担体に付着増殖
し、廃水処理装置の小型化もはかることができ、一層の
検討が進められている。このような装置は本質的に好気
性槽からなる処理槽と沈殿槽とから構成されており、そ
の一例を図4及び図5に示す。
【0004】図4において、排水(被処理水)は排水供
給ライン32から、微生物固定化担体6が浮遊流動する
処理槽33へ導入されて生物反応が行われる(以下、微
生物固定化担体を単に微生物担体という)。処理槽に
は、微生物担体の流出を防ぐために静置ゾーン仕切板3
6が設けられる。処理槽は通常は好気性槽(曝気槽)で
あり、空気35が散気部材34を通して供給される。処
理水37は沈殿槽23に排出され、ここで浮遊汚泥や担
体から剥離した汚泥などの沈殿物24と浄化処理水26
とに分離される。浄化処理水は、必要ならばさらに処理
を施して系外へ除去され、沈殿物は沈殿物抜き取りライ
ン25から系外へ抜き出される。図5は、静置ゾーン仕
切板の代わりにスクリーン38が使用されている例であ
る。
【0005】しかしながら、固定化担体に硝化菌などを
固定化して微生物担体として使用するために既存の活性
汚泥処理設備をこのような目的に適した設備に改造しよ
うとすると、処理槽(曝気槽)を大幅に改造して大きな
面積の静置ゾーン仕切板もしくはスクリーンを取り付け
る必要があり、改造に大きな手間と費用を必要する。し
かも、改造工事を行うには、既存の活性汚泥処理設備を
相当な期間運転停止することになり、停止期間中の排水
処理も問題となる。
【0006】また、微生物担体による生物反応を促進す
るためには、既存の処理槽内で担体を充分に浮遊流動さ
せ、かつ処理水中の溶存酸素量を増加させる必要があ
り、このため曝気手段の増強も必要であり、曝気用の散
気部材の追加設置が必要となる。増強後の曝気量の大き
さによっては、曝気強度(処理槽内の単位処理水量に対
する曝気量)が過大になることによる過剰流動のため担
体表面の微生物が剥離しやすくなり、浮遊汚泥が増加す
るとともに微細化し、沈殿槽で処理水からの浮遊汚泥の
分離が困難になるという問題が生じる。また、この場合
も相当な期間運転停止を伴う。
【0007】一方、仮に既存の活性汚泥設備を改造でき
たとしても、生物反応によって生じる汚泥が浮遊した
り、担体から剥離し、スクリーンに付着して目詰まりを
起こすことが多く、設備を正常に維持管理するためには
処理層における煩雑なスクリーンの頻繁な清掃を必要と
する。また、既存の活性汚泥設備を微生物担体を用いる
設備にそのまま変更すると、処理槽内において微生物担
体が上流から下流に向かって流れる水流に乗って流下す
るため、微生物担体が理槽内で下流側へ片寄りが生じ、
処理能力の低下をきたすことがある。
【0008】これを解決するものとして、特開平5−2
61393号公報に、硝化工程での担体を一旦沈降分離
して担体分離工程に導き、分離された担体を硝化工程へ
返送するとともに、分離液は脱窒工程へ循環する有機性
排水の処理方法が開示されている。この方法によれば、
担体分離工程が硝化槽や脱窒槽とは別個に設けられるの
で、処理槽内へスクリーンを設ける必要はなく、設備の
維持管理のために処理槽内のスクリーンを清掃する必要
もない。
【0009】また、特開平7−163995号公報に
は、反応槽からの流出水を分離装置により泥状物と清澄
水とに分離し、反応槽とは別個に該泥状物の残部から微
生物固定化担体を分離回収するための装置を設け、回収
した微生物固定化担体を前記反応槽に返送する生物処理
装置が開示されている。この場合も、担体の分離工程が
処理槽とは別個に設けられるので、処理槽内へスクリー
ンを設ける必要はなく、設備の維持管理のために処理槽
内のスクリーンを清掃する必要もない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
5−261393号に開示された担体分離工程は、液体
サイクロンやスクリーンを使用するものであり、液体サ
イクロンを使用する場合は、担体によるアンダーフロー
部の閉塞が起こりやすく、流量分配を調節する必要があ
る。しかも、閉塞が生じると運転を停止して閉塞を除く
必要があり、安定に連続運転することはなかなかむずか
しい。また、スクリーンを使用する方法では依然として
汚泥による目詰まりが起こりやすく、頻繁なスクリーン
の清掃が必要である。また、特開平7−163995号
公報に開示された担体分離工程でもスクリーンを使用す
るので、同様に汚泥による目詰まりが起こりやすく、頻
繁なスクリーンの清掃が必要である。したがって、本発
明の目的は、微生物担体と処理水との分離が容易で、既
存の活性汚泥処理設備を微生物固定化担体を用いる設備
に容易に適用しうる微生物固定化担体分離機を提供する
ことにあり、それを用いた排水処理装置及び処理方法を
提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため鋭意検討を重ね、本発明に至った。すな
わち本発明は、少なくとも、微生物固定化担体を含む中
間処理水の導入部、担体と中間処理水とを分離する担体
分離ゾーン、分離された担体を返送する担体返送部及び
担体を分離した中間処理水を排出する処理水流出部を有
する微生物固定化担体分離機であって、該中間処理水導
入部の後に、導入された処理水を担体分離ゾーンへ導く
ための傾斜したガイド板と該ガイド板に並行して設けら
れ、該中間処理水の流速を増大させるための傾斜邪魔板
とからなる流速加速ゾーンを設けたことを特徴とする微
生物固定化担体分離機である。
【0012】また、本発明のもう一つの発明は、この微
生物固定化担体分離機を処理槽と組み合わせた排水処理
装置である。
【0013】また、本発明の別の発明は、微生物固定化
担体を用いる生物学的排水処理方法において、浮遊流動
状態の微生物固定化担体を保有する処理槽で排水を処理
し、微生物固定化担体を含む中間処理水を傾斜したガイ
ド板へ導くとともに、該ガイド板に並行に設けられた傾
斜邪魔板で流速を加速して担体分離ゾーンへ導き、該担
体分離ゾーンで担体と中間処理水とを分離し、分離され
た担体は処理槽へ返送し、担体と分離された中間処理水
は処理水流出部から排出させることを特徴とする排水処
理方法である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の微生物固定化担体
分離機を図によってさらに具体的に説明する。図1は本
発明の微生物固定化担体分離機の一例を示す概略断面図
である。1は微生物固定化担体分離機本体、2は担体を
分離する前の中間処理水である。4は中間処理水の導入
口であり、微生物固定化担体分離機の微生物担体6を含
む中間処理水の導入部を構成する。
【0015】微生物担体としては、菌を固定化できるも
のであればよく、例えば、ビニルアルコール系樹脂、ア
クリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、オレフィン系樹
脂、スチレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、多糖類、ポ
リエーテル、多孔性無機化合物などをあげることができ
る。
【0016】なかでも、微生物担体としては、菌を付着
させた場合、BOD除去能力、硝化能力及び脱窒能力の
点で高分子含水ゲルが好ましく、とくにポリビニルアル
コールゲルは担体表面及び内部に網目構造を有している
ため微生物が棲息しやすく、かつ有機化合物の捕捉性に
優れており、しかも機械的強度にも優れているので好ま
しい。また、ポリビニルアルコールの平均重合度及び/
又はケン化度は高い方がポリビニルアルコールの濃度を
低下することができ、したがって、微生物の棲息性がよ
くなり、好ましい。かかる点からポリビニルアルコール
の平均重合度は1000以上のものが好ましく、とくに
1500以上のものがさらに好ましい。また、ポリビニ
ルアルコールのケン化度は95モル%以上のものが好ま
しく、とくに98モル%以上のものがさらに好ましい。
【0017】ポリビニルアルコールの溶出や劣化を防止
するために、ポリビニルアルコールをアセタール化する
のが望ましい。アセタール化剤としては、ホルマリン、
グルタルアルデヒド、グリオキザール、テレフタルアル
デヒド、ω,ω'-ノナンジアールなどを例示することが
できる。ポリビニルホルマールはこのようなアセタール
化ポリビニルアルコールの好ましい例である。アセター
ル化度は、あまり低いと耐水性が低くなり、またあまり
高いと疎水化されて微生物の棲息が悪くなるので、10
〜60モル%が好ましく、20〜55モル%がさらに好
ましい。
【0018】ポリビニルアルコールのアセタール化を阻
害しない範囲で、例えばアルギン酸ナトリウム、カラギ
ーナン、ホウ酸などの成型助剤や炭酸イオン、炭酸水素
イオン、硫酸イオン、リン酸イオンなどの2種以上の高
分子を相分離させるような1価又は多価アニオンを添加
してもよい。アセタール化ポリビニルアルコール系ゲル
は、表面が凹凸構造であるとともに、表面から中心部ね
連通口を有しているので、微生物が棲息するのに好適で
ある。
【0019】好ましい含水ゲルは、特願平9−1105
7号として出願人よりすでに出願されている、表面に平
均径10〜100μm及び深さ10〜100μm の凹
部を表面の長さ1mmあたり10個以上有し、含水率が
50重量%以上であるアセタール化ポリビニルアルコー
ルゲルである。このゲルを製造する方法は、上記明細書
に詳述されているが、一例をあげれば、平均重合度17
00、ケン化度99.8モル%のポリビニルアルコール
8wt%、アルギン酸ナトリウム1wt%、炭酸水素ナ
トリウム0.3wt%の混合水溶液を調製し、該水溶液
を0.1モル/リットルの塩化カルシウム水溶液に滴下
することにより、球状成形物として得、しかる後、ホル
ムアルデヒド20g/リットル、硫酸200g/リット
ル、硫酸ナトリウム100g/リットルのアセタール化
用水溶液に浸漬し、水洗して得ることができる。
【0020】担体の形状はとくに限定されるものではな
く、繊維状、サイコロ状、フィルム状、円柱状、中空円
筒状、球状、円盤状などの任意に成型したものを使用す
ることができるが、担体の流動性の点で球状のものが好
ましい。硝化菌や脱窒菌などの菌は予め担体に付着させ
て使用すればよいが、担体を処理槽に投入後、菌の付着
を待ってもよい。
【0021】微生物担体6を含む中間処理水2は中間処
理水導入口4から微生物固定化担体分離機へ導入され
る。微生物担体の中間処理水への充填率は通常5〜30
容量%、好ましくは10容量%で実施される。微生物固
定化担体分離機の底部は傾斜したガイド板5となってお
り、ガイド板5と並行に設けられた傾斜邪魔板3とで流
速加速ゾーンを構成する。ガイド板は、担体分離機本体
の底部を傾斜させてもよいし、担体分離機の内部に傾斜
したガイド板を設けてもよい。
【0022】ガイド板5の水平との角度(図1における
c)はとくに限定されないが、通常は30度程度に設け
られる。傾斜邪魔板3はガイド板5と並行に1枚又は複
数枚設けられるが、傾斜邪魔板の少なくとも1枚は中間
処理水の流れ方向に向かって流速が速くなるように先端
部が狭くなるように設けるのが好ましい。本発明の微生
物固定化担体分離機の大きな特徴はここにあり、図1は
このような例をしめしたものである。傾斜邪魔板3とガ
イド板との距離(図1におけるb)は、後述する担体分
離ゾーンでの微生物担体の流動状態に応じて、担体の大
きさや性状に合わせて決められるが、あまり小さいと傾
斜邪魔板とガイド板との隙間を閉塞することがあり、ま
たあまり大きいと加速効果が小さく、担体分離ゾーンで
渦流が発生せず、微生物担体が底部に沈降、堆積する傾
向があるので、1〜10cmに設定するのが好ましい。
微生物担体を含む中間処理水は該中間処理水流速加速ゾ
ーンで流速を速められて微生物担体分離ゾーン7へ導か
れる。
【0023】処理水に含有される浮遊汚泥、剥離汚泥は
微生物担体の100分の一程度の微細な大きさであり、
該汚泥の沈降速度は微生物担体の沈降速度に比して極め
て小さいので、本発明の微生物固定化担体分離機内に滞
留している時間内には全く沈降分離されることなく、処
理水とともに次の工程に流出される。
【0024】微生物担体分離ゾーン7において微生物担
体6は流動するが、排水のみ越流堰9を越え、さらに波
防止板10を潜って処理水流出部の流出口14から沈殿
槽などに導かれる。この場合、処理水流出部に計量堰1
1を設けると流量を簡単に計量することができ、好まし
い。中間処理水の流量を調節する必要がある場合は、別
途中間処理水流量調節ライン13を設ければよい。微生
物担体は担体分離機底部の分離担体抜き出し口12から
抜き出され、担体返送部の返送ライン21を通り処理槽
へ返送される。担体の抜き出し口12は微生物担体の大
きさや性状に合わせて適当な大きさに決められる。
【0025】担体分離ゾーン7において、図1に示すよ
うな担体分離板8を設けると、浄化処理水の流速が速く
ても、微生物担体が浄化処理水の渦流に同伴されるのを
防ぐことができ、好ましい。担体分離板を設ける角度
(換言すれば図1における傾斜邪魔板3との距離a)
は、微生物固定化担体が担体分離ゾーンから飛び出さな
いように調節される。中間処理水の流量、微生物固定化
担体の大きさや性状などにもよるが、通常は5〜20c
m程度に設定される。前述したaとbは、a/b=1〜
10、好ましくは3〜5になるように設定すると、微生
物担体と中間処理水との分離を効果的に行うことができ
る。
【0026】以上のように構成した本発明の微生物担体
分離機は、処理槽や沈殿槽と組み合わせて使用される。
処理槽は通常硝化槽などの好気性槽であるが、脱窒槽な
どの嫌気性槽又はこれらと組み合わせて使用してもよ
い。図2は、本発明の微生物担体分離機と、処理槽とし
ての好気性槽及び沈殿槽を組み合わせて使用した例であ
る。排水(被処理水)は排水供給ライン15から微生物
担体6が浮遊する好気性槽16へ導入され、散気部材1
7を通して空気18で曝気処理される。
【0027】曝気処理された微生物担体6を含む中間処
理水19は、ポンプ20で本発明の担体分離機に導か
れ、該担体分離機で微生物担体と中間処理水とに分離さ
れ、微生物担体は担体返送ライン21から好気性槽16
へ返送される。また、微生物を分離した後の中間処理水
は、沈殿槽供給ライン22により沈殿槽23に導かれ、
浮遊汚泥や剥離した汚泥などからなる沈殿物24と浄化
処理水26とに分離される。沈殿物24は抜き出されて
焼却処分などの処理に付され、浄化処理水26は、必要
ならばさらに処理を施して系外へ放流される。
【0028】図3は、本発明の担体分離機を使用した他
の例であり、既存の処理槽内へ曝気用の散気部材の追加
設置を必要としない(曝気強度を増大させる必要のな
い)例である。微生物担体6を含む中間処理水19はポ
ンプ20で本発明の担体分離機に導かれ、該担体分離機
で微生物担体6と中間処理水27とに分離され、微生物
担体6は担体返送ライン21から好気性槽16へ返送さ
れる。また、微生物を分離した後の中間処理水27は、
溶存酸素付加槽28へ導かれ、酸素を付加した後、好気
性槽16へ返送される。29はメカニカルエアレーター
(機械回転式水中酸素供給機)である。微生物担体は、
本発明の分離機により、中間処理水と分離されてから溶
存酸素付加槽に入るので、微生物担体が破壊、摩滅する
こともない。好気性槽16から抜き出される中間処理水
31は、例えば本発明の微生物担体分離機を使用して図
2と同様な方法で処理される。以下、実施例により本発
明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるも
のではない。
【0029】
【実施例】実施例1 30度(図1に示す本発明の微生物固定化担体分離機に
おける角度c)の角度をなす、幅30cm、長さ110
cmの傾斜したガイド板を設け、取付角度が水平方向に
対して60度のスライド式傾斜邪魔板及び取付角度が水
平方向に対して45度のスライド式担体分離板を備えた
高さ60cmの微生物固定化担体分離機に、粒径が4.
5mm、比重が1.03のポリビニルアルコール球状含
水ゲルを10容量%含む水道水を1000〜5000リ
ットル/時間で供給し、該球状含水ゲルの分離を行っ
た。なお、該球状含水ゲルの静水中での沈降速度は約2
cm/秒であった。結果を表1に示すが、連続的に安定
した分離が可能であった。
【0030】
【表1】
【0031】実施例2 株式会社クラレ岡山工場の排水処理槽から採取した活性
汚泥(MLSS5000ppm)に3日間浸漬した粒径
が4.5mm、比重が1.03のポリビニルアルコール
球状含水ゲルを充填率が10容量%になるように、TO
C100ppm、アンモニア性窒素50ppmに調整し
た10m3の排水の入った曝気槽に投入し、実施例1と
同じ微生物固定化担体分離機に1000リットル/時で
供給した。処理水の水質は、アンモニア性窒素0.0p
pm、亜硝酸性窒素0.1ppm、硝酸性窒素6.2p
pm、TOC5.5ppmであり、連続して安定に運転
することができた。
【0032】
【発明の効果】本発明により、傾斜したガイド板と害ガ
イド板に並行に設けられた傾斜邪魔板を備えた微生物固
定化担体分離機を提供することができる。本発明の微生
物固定化担体分離機によれば、スクリーンを使用するこ
となしに微生物担体を処理水から容易に分離することが
できるので、スクリーンに付着する剥離汚泥などの煩雑
な清掃は不要であり、既存の活性汚泥設備と組み合わせ
て使用することができる。また、処理槽内で微生物担体
の片寄りを生ずることもないので、微生物担体を使用す
る排水処理装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の微生物固定化担体分離機の概略を示す
断面図である。
【図2】本発明の微生物固定化担体分離機を使用した排
水処理装置の一例である。
【図3】本発明の微生物固定化担体分離機を使用した排
水処理装置の他の例である。
【図4】微生物固定化担体を使用した従来の排水処理装
置の一例である。
【図5】微生物固定化担体を使用した従来の排水処理装
置の他の例である。
【符号の説明】
1 微生物固定化担体分離機 2 中間処理水(微生物固定化担体分離前) 3 傾斜邪魔板 4 中間処理水導入口 5 ガイド板 6 微生物固定化担体 7 微生物固定化担体分離ゾーン 8 担体分離板 9 越流堰 10 波防止板 11 計量堰 12 分離担体抜き出し口 13 中間処理水流量調節ライン 14 流出口 15 排水供給ライン 16 好気性槽 17 散気部材 18 空気 19 中間処理水(微生物固定化担体分離前) 20 ポンプ 21 担体返送ライン 22 沈殿槽供給ライン 23 沈殿槽 24 沈殿物 25 沈殿物抜き取りライン 26 浄化処理水 27 中間処理水(微生物固定化担体分離後) 28 溶存酸素付加槽 29 メカニカルエアレーター 30 返送中間処理水 31 中間処理水 32 排水供給ライン 33 処理槽 34 散気部材 35 空気 36 静置ゾーン仕切板 37 処理水 38 スクリーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 博 大阪市北区梅田1丁目12番39号 株式会社 クラレ内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも、微生物固定化担体を含む中
    間処理水の導入部、担体と中間処理水とを分離する担体
    分離ゾーン、分離された担体を返送する担体返送部及び
    担体を分離した中間処理水を排出する処理水流出部を有
    する微生物固定化担体分離機であって、該中間処理水導
    入部の後に、導入された中間処理水を担体分離ゾーンへ
    導くための傾斜したガイド板と該ガイド板に並行して設
    けられ、該中間処理水の流速を加速させるための傾斜邪
    魔板とからなる流速加速ゾーンを設けたことを特徴とす
    る微生物固定化担体分離機。
  2. 【請求項2】 該ガイド板と該傾斜邪魔板との間隙が、
    処理水の流れ方向に向かって漸次小さくなっている請求
    項1の微生物固定化担体分離機。
  3. 【請求項3】 該ガイド板と該傾斜邪魔板先端部の間隙
    が1cm〜10cmである請求項1又は2の微生物固定
    化担体分離機。
  4. 【請求項4】 該担体分離ゾーンに、微生物固定化担体
    の上昇速度が該担体の沈降速度を越えないように担体分
    離板を設けた請求項1〜3のいずれか1項の微生物固定
    化担体分離機。
  5. 【請求項5】 処理水流出部に計量ゾーンを設けた請求
    項1〜4いずれか1項の微生物固定化担体分離機。
  6. 【請求項6】 該微生物固定化担体がポリビニルアルコ
    ール系の含水ゲルである請求項1〜5いずれか1項の微
    生物固定化担体分離機。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6いずれかの微生物固定化担
    体分離機と処理槽とを組み合わせた排水処理装置。
  8. 【請求項8】 該処理槽が脱窒槽及び/又は硝化槽であ
    る請求項7の排水処理装置。
  9. 【請求項9】 微生物固定化担体を用いる生物学的排水
    処理方法において、浮遊流動状態の微生物固定化担体を
    保有する処理槽で排水を処理し、微生物固定化担体を含
    む中間処理水を傾斜したガイド板へ導くとともに、該ガ
    イド板に並行に設けられた傾斜邪魔板で流速を加速して
    担体分離ゾーンへ導き、該担体分離ゾーンで担体と中間
    処理水とを分離し、分離された担体は処理槽へ返送し、
    担体と分離された中間処理水は処理水流出部から排出さ
    せることを特徴とする排水処理方法。
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